DE102016002348A1

DE102016002348A1 - Einspritzaggregat für Reagenzien und Verfahren zum Betrieb des Aggregats

Info

Publication number: DE102016002348A1
Application number: DE102016002348.1A
Authority: DE
Inventors: Axel Müller; Michael Müller; Edwin Kreuzberg; Mike Heck; Olaf Ohligschläger; Thomas Rolland
Original assignee: Thomas Magnete GmbH
Current assignee: Thomas Magnete GmbH
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2016-02-29
Publication date: 2017-08-31
Anticipated expiration: 2036-03-01
Also published as: DE102016002348B4

Abstract

Aufgabe: Ein Einspritzaggregat soll nur sehr geringe Geräusche erzeugen, eine Regelung des Drucks vor dem Injektor ermöglichen, einen hohen Vormontageumfang aufweisen und in der Großserie zu geringen Herstellkosten hergestellt werden können. Lösung: Das Einspritzaggregat (1) besteht mindestens aus einem elektrischen Motor (2), einem Getriebe (3), das die Drehbewegung des Motors in eine Längsbewegung einer Schubstange (25) wandelt, einer beweglichen Fluidtrenneinrichtung (7), die der genannten Längsbewegung proportional folgt und die eine erste Kammer (8) begrenzt, die mit einer Lösung (9) gefüllt ist, und einer elektrischen Steuereinrichtung (10), die in Abhängigkeit von einem Eingangssignal oder von mehreren elektrischen Signalen den elektrischen Motor (2) steuert, wobei abhängig von der Richtung der genannten Längsbewegung der Schubstange (25) und abhängig von Schaltstellungen von in der Steuereinrichtung enthaltenen elektrisch betätigten Ventilen die Lösung (9) von einem Vorratsbehälter (13) wahlweise in einen Injektor (12) oder zurück in den Vorratsbehälter (13) geleitet wird. Anwendung: Einspritzaggregat für Reagenzien, beispielsweise für wässrige Harnstofflösung zur Verwendung in Abgasreinigungsanlagen von Fahrzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzaggregat für Reagenzien, beispielsweise für wässrige Harnstofflösung zur Verwendung in Abgasreinigungsanlagen von Fahrzeugen. Einspritzaggregate für solche Reagenzien sind bekannt und verbreitet. Sie bestehen mindestens aus einem Vorratsbehälter, einer Pumpe, einem Injektor und einer elektrischen Steuereinheit, häufig enthalten sie auch Ventile. Dabei kann der Injektor eine passive Einstoffdüse oder Mehrstoffdüse oder eine elektrisch gesteuerte Einstoff- oder Mehrstoffdüse sein.
Stand der Technik:
Geeignete Pumpen für solche Aggregate sind in den Druckschriften DE 10 2006 044 248 B3 und DE 10 2006 044 255 B3 beschrieben, und ein schaltbares Druckbegrenzungsventil für Reagenzien zeigt die Druckschrift EP 2699 829 B1 . Bekannte Aggregate bestehen oft aus vielen einzeln zu verbauenden Komponenten, erzeugen störende Geräusche oder weisen hohe Herstellkosten auf, obwohl sie in großen Stückzahlen produziert werden.
Aufgabe:
Es sollen hier Einspritzaggregate beschrieben werden, die nur sehr geringe Geräusche erzeugen, eine Regelung des Drucks vor dem Injektor ermöglichen, einen hohen Vormontageumfang aufweisen und in der Großserie zu geringen Herstellkosten hergestellt werden können.
Lösung:
Die Aufgaben werden durch die Merkmale des ersten Anspruchs und der Unteransprüche gelöst, die letzten Ansprüche beschreiben vorteilhafte Verfahren zum Betrieb der Einspritzaggregate.
Die zu fördernden und einzuspritzenden Reagenzien liegen als wässrige Lösungen vor, die allerdings viele übliche Materialien angreifen und vor allem bei einer Unterschreitung einer bestimmten Temperatur unter Volumenausdehnung einfrieren. Ein Aggregat zur Förderung solcher Lösungen muss daher durch eine sorgfältige Materialauswahl und durch die Schaffung von Druckausgleichsmöglichkeiten auf die Eigenschaften der Lösungen abgestimmt sein. Ausgehend von einer einfriergeschützten Hubkolbenpumpe mit geeigneten Materialien stellen vor allem die Geräuschminderung und die Regelung des Drucks vor dem Injektor Herausforderungen dar. Im Vergleich zu der bekannten Hubkolbenpumpe wird die Geräuschminderung vor allem durch ein anderes Verdrängerprinzip erreicht, beispielsweise wird mittels eines elektrischen Motors über ein Getriebe eine Schubstange bewegt, die direkt oder indirekt auf eine Membran wirkt, die auch als Fluidtrenneinrichtung dient, weil sie den Raum der Antriebseinheit sicher von dem Raum der Lösung abdichtet. Der Raum für die Lösung angrenzend an die Fluidtrenneinrichtung wird als erste Kammer bezeichnet, als zweite Kammer wird ein Raum auf der anderen Seite der Fluidtrenneinrichtung bezeichnet. Bei einer direkten Wirkung ist die Schubstange mit der Membran kraftschlüssig oder formschlüssig verbunden, bei einer indirekten Wirkung betätigt die Schubstange einen Kolben in einem hydraulischen Zylinder, der Kolben verdrängt eine Trennflüssigkeit, und diese Trennflüssigkeit wirkt auf die Fluidtrenneinrichtung auf der Seite der zweiten Kammer, die von der zu fördernden Lösung abgewandt ist. In beiden Fällen der Wirkung ergibt sich eine zur Schubstangenbewegung proportionale Bewegung der Fluidtrenneinrichtung. Für die Förderung muss die Schubstange vor und zurück bewegt werden, und die Lösung muss abhängig von der Richtung der Schubstangenbewegung entweder von dem Vorratsbehälter angesaugt oder zu dem Injektor geleitet werden. Dazu sind Ventile vorgesehen, die aber nicht als Rückschlagventile, sondern als elektromagnetisch betätigte Ventile ausgeführt sind, damit die Förderrichtung des Aggregats umgekehrt werden kann und ein Einschließen von Lösungsmengen beim Einfrieren der Lösung vermieden werden kann.
Diese Ventile werden von einer Steuereinheit gesteuert, die als speicherprogrammierbare Steuerung ausgeführt ist. Es ist auch eine Ausführung möglich, die nur ein Ventil vorsieht, es muss dann ein 3-Wege-Ventil sein. Die Ventile werden bei der Förderung von Lösung von dem Vorratsbehälter zum Injektor durch die elektrische Steuereinrichtung so mit der Bewegung der Schubstange synchronisiert, dass beim Ausfahren der Schubstange aus dem Getriebe die erste Kammer mit dem Injektor verbunden wird und dass beim Zurückfahren der Schubstange der Vorratsbehälter mit der ersten Kammer verbunden wird. Wenn die Förderrichtung umgekehrt werden soll, um die Leitung zum Injektor leerzusaugen, wird die Zuordnung der Schaltstellungen der Ventile zu der Bewegungsrichtung der Schubstange umgekehrt, das bedeutet, beim Ausfahren der Schubstange wird die erste Kammer mit dem Vorratsbehälter verbunden und beim Zurückfahren wird die erste Kammer mit dem Injektor verbunden. Wenn die Ventile unabhängig voneinander elektromagnetisch angesteuert werden, sind noch weitere Betriebsarten möglich, man kann zum Beispiel vor einem Stillsetzen des Aggregats beide Ventile schließen und durch ein Zurückfahren der Schubstange einen Unterdruck in der ersten Kammer erzeugen.
Die Regelung des Drucks vor dem Injektor ist für den Betrieb des Aggregats von großer Bedeutung, der Druck soll möglichst genau und schnell eingeregelt werden. Dazu muss der Elektromotor hinsichtlich seiner Drehzahl geregelt werden, und vorteilhafterweise wird das von derselben elektrischen Steuereinrichtung vorgenommen, die auch die Ventile steuert. Als drehzahlregelbare Elektromotoren kommen hier Gleichstrommotoren mit Bürsten, bürstenlose Gleichstrommotoren, bürstenlose Synchronmotoren und ebenfalls bürstenlose Schrittmotoren in Betracht. Da die elektrische Steuereinrichtung die Winkelposition des elektrischen Motors steuern muss, damit die Richtungsumkehr der Schubstange zum geeigneten Zeitpunkt erfolgt, müssen Motoren, die nicht mit gepulsten Steuersignalen synchronlaufen, mit einem Winkelsensor ausgerüstet werden, oder die Schubstange muss mit einem Wegsensor versehen werden. Eine hochgenaue Steuerung der Lage und der Geschwindigkeit der Schubstange ist auch für die genaue und schnelle Druckregelung nützlich, die elektrische Steuereinrichtung kann die Geschwindigkeit des Elektromotors den Erfordernissen des Druckaufbaus anpassen. Dazu ist es vorteilhaft, den Druck vor dem Injektor zu messen und mit dem Sollwert des Drucks zu vergleichen. So ergibt sich ein geschlossener Regelkreis für den Druck. Selbstverständlich kann auf die beschriebene Weise der Druck nur während des Ausfahrens der Schubstange geregelt werden, währen des Einfahrens der Schubstange muss ein Speicher den Druck aufrechterhalten. Der Speicher dämpft auch Druckpulsationen.
Das Einfrieren der Lösung stellt wegen der dabei auftretenden Volumenvergrößerung eine wesentliche Herausforderung an die Ausführung des Aggregats dar. Die Verdrängereinheit allein, die aus dem Elektromotor, dem Getriebe, gegebenenfalls der hydraulischen Kraftübertragung und der Fluidtrenneinrichtung mit ihrer ersten Kammer besteht, ist immer einfriersicher, wenn die Schubstange nicht an ihrem hinteren Anschlag steht. Die Lösung kann beim Einfrieren die Schubstange zurückdrücken, da das Getriebe nicht selbsthemmend ist. Die Leitung zwischen der ersten Kammer und dem Injektor nimmt bei einem Einfrieren keinen Schaden, weil sowohl die erste Kammer als auch der Speicher Volumen aufnehmen können. Das Ventil, das den Volumenstrom hier steuert, ist geschützt, wenn es bei zu hohem Druck selbsttätig öffnet. Auch die Leitung von dem Vorratsbehälter zum Schaltventil und weiter zur ersten Kammer ist geschützt; die Lösung kann bei einem Einfrieren zum Vorratsbehälter abfließen und das Ventil zwischen dem Vorratsbehälter und der ersten Kammer und die Leitung zwischen diesem Ventil und der ersten Kammer werden geschützt, wenn das Ventil bei zu hohem Druck zum Vorratsbehälter hin öffnet.
Zusätzlich kann erforderlichenfalls die Fluidtrenneinrichtung beheizbar ausgeführt werden, das wird vorrangig dann gewählt, wenn auch Leitungen und Teile des Vorratsbehälters beheizbar ausgeführt werden. Zur Steuerung der Heizung für die Fluidtrenneinrichtung und zur Verbesserung der Druckregelung ist es vorteilhaft, das Aggregat mit einem Temperatursensor auszurüsten, der an einer geeigneten Position die Temperatur in der Lösung misst und in ein elektrisches Signal wandelt, das dann zur elektrischen Steuerungseinheit geleitet wird. Das Einspritzaggregat kann in einer Großserienfertigung zu geringen Herstellkosten hergestellt werden, weil sein Gehäuse aus Kunststoff durch Spritzgießen hergestellt ist und viele Einzelteile auch aus Kunststoff hergestellt oder mit Kunststoff umspritzt sind. So sind insbesondere die Magnetspulen der elektromagnetisch betätigten Ventile mit Kunststoff umspritzt. Diese Bauweise ermöglicht einen hohen Vormontagegrad für das Aggregat insgesamt, es wird vormontiert, geprüft und in der vormontierten Gestalt in ein Fahrzeug eingebaut, vorteilhafterweise wird die Verdrängereinheit zusammen mit dem Vorratsbehälter und der elektrischen Steuerungseinrichtung vormontiert und geprüft.
Bilder:
1 zeigt die Schaltung einer ersten Ausführung mit zwei 2-Wege-Ventilen in schematischer Form
2 zeigt die Schaltung einer zweiten Ausführung mit einem 3-Wege-Ventil in schematischer Form
3 zeigt die Schaltung in einer dritten Ausführung mit zwei Sitzventilen in schematischer Form
4 zeigt die Schaltung in einer vierten Ausführung mit zwei 2-Wege-Ventilen, die durch einen elektromagnetischen Aktor gemeinsam betätigt werden
5 zeigt ein Einspritzaggregat mit mechanischer Übertragung der Längsbewegung
6 zeigt den Signalfluss für die Steuerung des Einspritzaggregats
Beispielhafte Ausführung:
Ein Einspritzaggregat (1) für Reagenzien besteht mindestens aus einem elektrischen Motor (2), einem Getriebe (3), das die Drehbewegung des Motors in eine Längsbewegung einer Schubstange (25) wandelt, einer beweglichen Fluidtrenneinrichtung (7), die der genannten Längsbewegung proportional folgt und die eine erste Kammer (8) begrenzt, die mit einer Lösung (9) gefüllt ist, einem Ventil (16) oder zwei Ventilen (14, 15) und einer elektrischen Steuereinrichtung (10), die in Abhängigkeit von einem Eingangssignal oder von mehreren elektrischen Signalen den elektrischen Motor (2) und die Ventile steuert. Abhängig von der Richtung der genannten Längsbewegung der Schubstange (25) des Getriebes (3) und abhängig von den Schaltstellungen der elektrisch betätigten Ventile wird die Lösung (9) wahlweise von einem Vorratsbehälter (13) in einen Injektor (12) oder zurück in den Vorratsbehälter (13) geleitet.
In einer ersten Ausführung gemäß 1 steuert die Steuereinrichtung (10) zwei elektrisch betätigte Ventile (14, 15), wobei das erste Ventil (14) in der Arbeitsstellung den Vorratsbehälter (13) mit der ersten Kammer (6) verbindet und in der Ruhestellung die genannte Verbindung sperrt. Das zweite Ventil (15) verbindet in dieser Ausführung in der Ruhestellung die erste Kammer (8) mit dem Injektor (12) und sperrt in der Arbeitsstellung die zuletzt genannte Verbindung. Die Ventile werden vorzugsweise synchron geschaltet, nämlich beide in die Ruhestellung, wenn die Schubstange ausfährt und beide in die Arbeitsstellung, wenn die Schubstange einfährt. Bei dieser genannten Betriebsweise fördert das Aggregat Lösung vom Vorratsbehälter zum Injektor. Soll die Förderrichtung umgekehrt werden, wird die Zuordnung der Schaltstellungen der Ventile zu den Bewegungsrichtungen der Schubstange vertauscht.
In einer zweiten Ausführung gemäß 2 steuert die Steuereinrichtung (10) ein elektrisch betätigtes 3-Wege-Ventil (16), das in der Ruhestellung den Vorratsbehälter (13) mit der ersten Kammer (8) verbindet und in der Arbeitsstellung die erste Kammer (8) mit dem Injektor (12) verbindet, wobei jeweils die andere genannte Verbindung gesperrt wird, nämlich in der Ruhestellung die Verbindung von der ersten Kammer mit dem Injektor und in der Arbeitsstellung die Verbindung von der ersten Kammer zum Vorratsbehälter.
In einer dritten Ausführung gemäß 3 steuert die Steuereinrichtung (10) zwei elektrisch betätigte Sitzventile (17, 18), wobei das erste Sitzventil (17) in der Arbeitsstellung den Vorratsbehälter (13) mit der ersten Kammer (8) verbindet und in der Ruhestellung die zuletzt genannte Verbindung sperrt. Das zweite Sitzventil (18) verbindet in dieser Ausführung in der Ruhestellung die erste Kammer (8) mit dem Injektor (12) und sperrt in der Arbeitsstellung die zuletzt genannte Verbindung. Dabei wird das erste Ventil (17) außer durch den elektromagnetischen Aktor (23) und eine Rückstellfeder (19) auch durch den Druck in der Leitung zum Injektor (12) hinsichtlich seiner Schaltstellung beeinflusst. Das zweite Ventil (18) wird hier außer durch den elektromagnetischen Aktor (23') und eine Rückstellfeder (20) auch durch den Druck in der Leitung zur ersten Kammer (8) in seiner Schaltstellung beeinflusst. Die genannten Beeinflussungen bleiben bei niedrigen Drücken, die im Normalbetrieb auftreten, vernachlässigbar, aber bei hohen Drücken, die beispielsweise beim Einfrieren der Lösung auftreten, öffnen die Druckkräfte die Ventile und ermöglichen ein Abfließen der Lösung zum Tank. In der dritten Ausführung enthalten die Sitzventile vorteilhafterweise jeweils eine bewegliche Membran, die einen elektromagnetischen Aktor (23, 23') gegen die Lösung (9) abdichtet und jeweils zusammen mit einem Dichtsitz die fluidische Schaltfunktion wahrnimmt.
In den Ausführungen mit 2-Wege-Ventilen, nämlich der ersten oder der dritten oben genannten Ausführung, werden vorteilhafterweise gemäß 4 zwei Ventile (14, 15) gemeinsam durch einen elektromagnetischen Aktor (23) betätigt.
Das Getriebe (3) überträgt vorzugsweise gemäß 5 seine Längsbewegung mechanisch auf die Fluidtrenneinrichtung (7), indem die ausgangsseitige linear bewegte Schubstange (25) die Fluidtrenneinrichtung bewegt. Das Getriebe ist nicht selbsthemmend ausgeführt. Alternativ dazu überträgt das nicht selbsthemmende Getriebe (3) gemäß 1 seine Längsbewegung auf einen in einem Zylinder (4) dichtend aufgenommenen Kolben (11), der die genannte Längsbewegung in einen Fluidstrom einer Trennflüssigkeit (5) wandelt, die in eine zweite Kammer (6) strömt, wobei die Fluidtrenneinrichtung (7) auf der von der ersten Kammer (8) abgewandten Seite von der Trennflüssigkeit beaufschlagt wird.
Der elektrische Motor (2) kann ein Gleichstrommotor sein, der mit einem Wegsensor (20) an der Schubstange (25) des Getriebes (3) oder einem mechanischen Anschlag des Getriebes zusammenwirkt. Alternativ dazu kann der elektrische Motor ein Schrittmotor ist, in diesem Fall wird kein Wegsensor benötigt. Weiter alternativ kann der der elektrische Motor (2) ein bürstenloser Synchronmotor sein, auch in diesem Fall wird kein Wegsensor benötigt. Weiter alternativ kann der elektrische Motor (2) ein bürstenloser Gleichstrommotor sein, in diesem Fall ist der Einsatz eines Wegsensors (21) vorteilhaft. Wenn kein Wegsensor vorgesehen ist, ist ein Zusammenwirken der elektrischen Steuereinrichtung und des elektrischen Motors mit einem mechanischen Anschlag des Getriebes vorteilhaft. Wenn die elektrische Steuereinheit durch einen steilen Stromanstieg das Erreichen des Anschlags erkennt, erlaubt dies einen Rückschluss auf die Lage der Schubstange des Getriebes.
Vorteilhafterweise wird der elektrische Motor im Normalbetrieb durch die elektrische Steuereinrichtung (10) auf ein Drehmoment eingeregelt, das einem in der Steuereinrichtung intern oder extern vorgegeben Sollwert entspricht.
Vorzugsweise wird die Leitung zum Injektor (12) mit einem Drucksensor (22) verbunden, dessen Signal zu der Steuereinrichtung (10) geleitet wird.
Ebenfalls vorzugsweise steuert die Steuereinrichtung (10), die als speicherprogrammierbare elektronische Steuerung ausgeführt ist, sowohl die elektrisch betätigten Ventile (14, 15) oder (16) oder (17, 18) als auch den elektrischen Motor (2) und verarbeitet Signale von einer übergeordneten Steuerung (27), von dem Wegsensor (21), falls vorhanden, und von dem Drucksensor (22), falls vorhanden. Dabei übermittelt die übergeordnete Steuerung vorzugsweise den Sollwert für den Druck in der Leitung zum Injektor (12) und nimmt gegebenenfalls Störungssignale entgegen.
Vorteilhafterweise ist die Leitung zum Injektor (12) mit einem hydropneumatischen Speicher (26) verbunden, der ein gewisses druckbeaufschlagtes Lösungsvolumen bevorratet und auch den Druck in dieser Leitung zeitlich gleichförmiger macht.
Vorzugsweise enthält die Fluidtrenneinrichtung (7) einen Balg aus Metall, Gummi oder Kunststoff, sie kann auch nur aus diesem Balg bestehen. Vorteilhafterweise ist die Fluidtrenneinrichtung (7) elektrisch beheizbar ausgeführt.
In einer vorteilhaften Ausführung ist die Leitung zum Injektor mit einem Temperatursensor (24) verbunden, dessen Ausgangssignal zu der elektrischen Steuereinrichtung (10) geleitet wird.
Das Aggregat, bestehend mindestens aus dem elektrischen Motor (2), dem Getriebe (3), der Fluidtrenneinrichtung (7) und der elektrischen Steuereinrichtung (10), aber vorteilhafterweise auch mit dem Speicher (26), dem Drucksensor (22) und weiteren gegebenenfalls vorhandenen Sensoren sowie den zugehörigen Leitungen, wird vorzugsweise vormontiert, geprüft und zusammen in ein übergeordnetes Aggregat eingebaut.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Einspritzaggregat so von dem Vorratsbehälter (13) umfasst, dass keine Leitung von dem Vorratsbehälter zu der Steuereinheit des Einspritzaggregats erforderlich ist und bei dieser Ausführung gehört der Vorratsbehälter zu der oben beschriebenen Vormontagegruppe.
Zum Betrieb des Einspritzaggregats (1) in der Ausführung mit zwei Ventilen werden die von der Steuereinrichtung (10) gesteuerten Ventile (14, 15) zwischen der Ruhestellung und der Arbeitsstellung umgeschaltet, wenn die Steuereinrichtung die Richtung der Längsbewegung der Schubstange (25) des Getriebes (3) ändert, damit sich Saug- und Verdrängungsphasen entsprechen der geforderten Förderrichtung abwechseln. Wenn die Förderrichtung des Einspritzaggregats umgekehrt werden soll, wird die Zuordnung der Schaltstellungen der Ventile (14, 15) zu der Längsbewegungsrichtung der Schubstange vertauscht, damit kann das Einspritzaggregat wahlweise zum Injektor hin fördern oder die Leitung zum Injektor leersaugen.
Entsprechend wird bei dem Betrieb des Einspritzaggregats (1) in der Ausführung mit einem 3-Wege-Ventil das Ventil (16) zwischen der Ruhestellung und der Arbeitsstellung umgeschaltet, wenn die Steuereinrichtung die Richtung der Längsbewegung der Schubstange ändert, und die Zuordnung der Schaltstellungen des Ventils (16) zu der Längsbewegungsrichtung wird vertauscht, wenn die Förderrichtung des Einspritzaggregats umgekehrt werden soll.
Vorteilhafterweise wird bei dem Betrieb des Einspritzaggregats ein Druck in einer Leitung von der Steuereinrichtung (10) zu dem Injektor mittels eines Drucksensors (22) gemessen, und dass das Drucksignal wird der Steuereinrichtung zugeleitet, die damit die Drehzahl und/oder das Drehmoment des elektrischen Motors (2) einstellt, wobei wegen der Abhängigkeit des Drucks in der genannten Leitung von der Leistung des elektrischen Motors ein geschlossener Regelkreis entsteht.
Bezugszeichenliste

1: Einspritzaggregat
2: Elektrischer Motor
3: Getriebe
4: Zylinder
5: Trennflüssigkeit
6: Zweite Kammer
7: Fluidtrenneinrichtung
8: Erste Kammer
9: Lösung
10: Elektrische Steuereinrichtung
11: Kolben
12: Injektor
13: Vorratsbehälter
14: Ventil
15: Ventil
16: 3-Wege-Ventil
17: Sitzventil
18: Sitzventil
19: Rückstellfeder
20: Rückstellfeder
21: Wegsensor
22: Drucksensor
23: Aktor
24: Temperatursensor
25: Schubstange
26: Speicher
27: Übergeordnete Steuerung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006044248 B3 [0002]
DE 102006044255 B3 [0002]
EP 2699829 B1 [0002]

Claims

Einspritzaggregat (1) für Reagenzien, die als wässrige Lösung (9) vorliegen, mindestens bestehend aus einem eine Längsbewegung erzeugenden Antrieb, einer beweglichen Fluidtrenneinrichtung (7), die der genannten Längsbewegung proportional folgt und die eine erste Kammer (8) begrenzt, die mit der Lösung (9) gefüllt ist, und einer elektrischen Steuereinrichtung (10), die in Abhängigkeit von einem Eingangssignal oder von mehreren elektrischen Signalen den elektrischen Motor (2) und ein Ventil (16) oder eine Gruppe von Ventilen (14, 15) steuert, wobei abhängig von der Richtung der genannten Längsbewegung einer Schubstange (25) und abhängig von Schaltstellungen der Ventile die Lösung (9) von einem Vorratsbehälter (13) wahlweise in einen Injektor (12) oder zurück in den Vorratsbehälter (13) geleitet wird.
Einspritzaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb aus einem elektrischen Motor (2) und einem Getriebe (3), das die Drehbewegung des Motors in eine Längsbewegung der Schubstange (25) wandelt, besteht.
Einspritzaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) zwei elektrisch betätigte Ventilen (14, 15) steuert, wobei das erste Ventil (14) in der Arbeitsstellung den Vorratsbehälter (13) mit der ersten Kammer (6) verbindet und in der Ruhestellung die genannte Verbindung sperrt, und wobei das zweite Ventil (15) in der Ruhestellung die erste Kammer (8) mit dem Injektor (12) verbindet und in der Arbeitsstellung die zuletzt genannte Verbindung sperrt,.
Einspritzaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) ein elektrisch betätigtes 3-Wege-Ventil (16) steuert, wobei das Ventil (16) in der Ruhestellung den Vorratsbehälter (13) mit der ersten Kammer (6) verbindet und in der Arbeitsstellung die erste Kammer (8) mit dem Injektor (12) verbindet, wobei jeweils die andere genannte Verbindung gesperrt wird.
Einspritzaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) zwei elektrisch betätigte Sitzventile (17, 18) steuert, wobei das erste Sitzventil (17) in der Arbeitsstellung den Vorratsbehälter (13) mit der ersten Kammer (6) verbindet und in der Ruhestellung die zuletzt genannte Verbindung sperrt, und wobei das zweite Sitzventil (18) in der Ruhestellung die erste Kammer (8) mit dem Injektor (12) verbindet und in der Arbeitsstellung die zuletzt genannte Verbindung sperrt, und wobei das erste Ventil (17) außer durch einen elektromagnetischen Aktor (23) und eine Rückstellfeder (19) auch durch den Druck in der Leitung zum Injektor hinsichtlich seiner Schaltstellung beeinflusst wird und wobei das zweite Ventil (18) außer durch einen elektromagnetischen Aktor (23') und eine Rückstellfeder (20) auch durch den Druck in der Leitung zur ersten Kammer (8) in seiner Schaltstellung beeinflusst wird, wobei die Beeinflussung jeweils das Ventil öffnend wirkt, wenn der betreffende beeinflussende Druck höher ist als der übliche Betriebsdruck des Einspritzaggregats.
Einspritzaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzventile jeweils eine bewegliche Membran enthalten, die einen elektromagnetischen Aktor (23, 23') gegen die Lösung (9) abdichtet und jeweils zusammen mit einem Dichtsitz die fluidische Schaltfunktion wahrnimmt.
Einspritzaggregat nach Anspruch 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Ventile (14, 15) gemeinsam durch einen elektromagnetischen Aktor (23) betätigt werden.
Einspritzaggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) nicht selbsthemmend ist und seine Längsbewegung mechanisch mittels der Schubstange (25) auf die Fluidtrenneinrichtung (7) überträgt.
Einspritzaggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3) nicht selbsthemmend ist und seine Längsbewegung mittels der Schubstange (25) auf einen in einem Zylinder (4) dichtend aufgenommenen Kolben (11) überträgt, der die genannte Längsbewegung in einen Fluidstrom einer Trennflüssigkeit (5) in eine zweite Kammer (6) wandelt, wobei die Fluidtrenneinrichtung (7) auf der von der ersten Kammer (8) abgewandten Seite von der Trennflüssigkeit beaufschlagt wird.
Einspritzaggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Motor (2) ein Gleichstrommotor ist, der mit einem Wegsensor (20) am Ausgang des Getriebes (3) oder einem mechanischen Anschlag des Getriebes zusammenwirkt.
Einspritzaggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Motor (2) ein Schrittmotor ist.
Einspritzaggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Motor (2) ein bürstenloser Synchronmotor ist.
Einspritzaggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Motor (2) ein bürstenloser Gleichstrommotor ist, der mit einem Wegsensor (21) am Ausgang des Getriebes (3) oder mit einem mechanischen Anschlag des Getriebes zusammenwirkt.
Einspritzaggregat nach einem der Ansprüche 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Motor durch die elektrische Steuereinrichtung (10) auf ein Drehmoment eingeregelt wird, das einem der Steuereinrichtung intern oder extern vorgegeben Sollwert entspricht.
Einspritzaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung zum Injektor (12) mit einem Drucksensor (22) verbunden ist, dessen Signal zu der Steuereinrichtung (10) geleitet wird
Einspritzaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) eine speicherprogrammierbare elektronische Steuerung ist, die sowohl die elektrisch betätigten Ventile (14, 15) oder (16) oder (17, 18) als auch den elektrischen Motor (2) steuert und Signale von einer übergeordneten Steuerung (27), von dem Wegsensor (21), wenn dieser vorhanden ist, und von dem Drucksensor (22), wenn dieser vorhanden ist, verarbeitet.
Einspritzaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung zum Injektor (12) mit einem hydropneumatischen Speicher (26) verbunden ist, der ein unter Druck stehendes Lösungsvolumen bereithält und auch den Druck in dieser Leitung zeitlich gleichförmiger macht.
Einspritzaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidtrenneinrichtung (7) einen Balg aus Metall, Gummi, Kunststoff oder aus mehreren der genannten Werkstoffe enthält.
Einspritzaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidtrenneinrichtung (7) elektrisch beheizbar ausgeführt ist.
Einspritzaggregat nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung zum Injektor mit einem Temperatursensor (24) verbunden ist, dessen Ausgangssignal zu der elektrischen Steuereinrichtung (10) geleitet wird.
Einspritzaggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregat, bestehend mindestens aus dem elektrischen Motor (2), dem Getriebe (3), den Ventilen (14, 15) oder dem Ventil (16), der Fluidtrenneinrichtung (7) und der elektrischen Steuereinrichtung (10), vormontiert, geprüft und zusammen in ein übergeordnetes Aggregat eingebaut ist.
Einspritzaggregat nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzaggregat so von dem Vorratsbehälter (13) umfasst ist, dass keine Leitung von dem Vorratsbehälter zu der Steuereinheit des Einspritzaggregats erforderlich ist und dass der Vorratsbehälter (13) auch gemeinsam mit den anderen Bauteilen vormontiert und geprüft ist.
Verfahren zum Betrieb eines Einspritzaggregats (1) für Reagenzien, die als wässrige Lösung (9) vorliegen, das mindestens aus einer elektrischen Steuereinrichtung (10), zwei Ventilen (14, 15), einer eine Längsbewegung erzeugenden Antrieb und einer beweglichen Fluidtrenneinrichtung (7) besteht und die Lösung (9) von einem Vorratsbehälter (13) zu einem Injektor (12) fördert, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Steuereinrichtung (10) gesteuerten Ventile (14, 15) zwischen der Ruhestellung und der Arbeitsstellung oder umgekehrt umgeschaltet werden, wenn die Richtung der genannten Längsbewegung geändert wird, wobei die Zuordnung der Schaltstellungen der Ventile (14, 15) zu der Längsbewegungsrichtung des Getriebes vertauscht wird, wenn die Förderrichtung des Einspritzaggregats umgekehrt werden soll.
Verfahren zum Betrieb eines Einspritzaggregats (1) für Reagenzien, die als wässrige Lösung vorliegen, das mindestens aus einer elektrischen Steuereinrichtung (10), einem eine Längsbewegung erzeugenden Antrieb, einem Ventil (16) und einer beweglichen Fluidtrenneinrichtung (7) besteht und die Lösung (9) von einem Vorratsbehälter (13) zu einem Injektor (12) fördert, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Steuereinrichtung (10) gesteuerte Ventil (16) zwischen der Ruhestellung und der Arbeitsstellung oder umgekehrt umgeschaltet wird, wenn die Richtung der genannten Längsbewegung geändert wird, wobei die Zuordnung der Schaltstellungen des Ventils (16) zu der Längsbewegungsrichtung des Getriebes vertauscht wird, wenn die Förderrichtung des Einspritzaggregats umgekehrt werden soll.
Verfahren zum Betrieb eines Einspritzaggregats für Reagenzien nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck in einer Leitung von der Steuereinrichtung (10) zu dem Injektor mittels eines Drucksensors (22) gemessen wird und dass das Drucksignal der Steuereinrichtung zugeleitet wird, die damit die Drehzahl und/oder das Drehmoment des elektrischen Motors (2) einstellt, wobei wegen der Abhängigkeit des Drucks in der genannten Leitung von der Leistung des elektrischen Motors ein geschlossener Regelkreis entsteht.