DE102017210240A1

DE102017210240A1 - In-Tank-Fördermodul für Abgasnachbehandlungssysteme

Info

Publication number: DE102017210240A1
Application number: DE102017210240.3A
Authority: DE
Inventors: Stefan Orasch; Christian Hollaender; Elvis Spahic
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2017-06-20
Publication date: 2018-12-20
Also published as: CN110785547A; WO2018233906A1; EP3642461A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein In-Tank-Fördermodul (20) für ein Abgasnachbehandlungssystem einer Verbrennungskraftmaschine und die Verwendung des In-Tank-Fördermoduls (20). Das In-Tank-Fördermodul (20) umfasst einen Filter (54) und einen Kompensationskörper (80), die in einer Filterkammer (92) eines Filtergehäuses (76) zugänglich untergebracht sind. Der Filterkammer (92) ist nach einem Einlass (64) für einen Betrieb-/Hilfsstoff (50) ein mechanisch offengehaltenes Ventil (52) vorgeschaltet.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein In-Tank-Fördermodul für Abgasnachbehandlungssysteme und dessen Verwendung in Abgasnachbehandlungssystemen für Personenkraftwagen und Nutzkraftwagen.
Stand der Technik
Aufgrund gesetzlicher Vorgaben muss das Abgas von Personenkraftwagen und Nutzkraftfahrzeugen innerhalb bestimmter Grenzwerte liegen. Zur Erfüllung dieser Grenzwerte kommen stromabwärts der Verbrennungskraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme zum Einsatz, deren Ziel es ist, sowohl die Partikel- als auch die Stickoxidkonzentration im Abgas zu senken. Die hierfür verwendeten Filter und Katalysatoren erfordern, dass bestimmte Oxidations-/Reduktionsmittel in den Abgasstrang eingebracht werden. Einen hohen Marktanteil nimmt dabei ein Abgasnachbehandlungssystem ein, mit einer Harnstoff-Wasser-Lösung zur selektiven katalytischen Reduktion in einem SCR-Katalysator.
Die als Reduktionsmittel eingesetzte Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL) wird mit Hilfe eines Fördermoduls im Dosiermodus aus einem Vorratstank zu einem Dosiermodul gefördert, welches den jeweils erforderlichen Harnstoff-Wasser-Lösung-Mengenstrom als Spray in den Abgasstrang einbringt.
Die Tatsache, dass die Harnstoff-Wasser-Lösung unterhalb einer Temperatur von mindestens 11° C gefrieren und dadurch Eisdruckschäden verursachen kann, erfordert zusätzlich einen Rücksaugmodus des Fördermoduls. Dadurch erfolgt das Ansaugen von Harnstoff-Wasser-Lösung aus dem Dosiermodul heraus, wobei die Harnstoff-Wasser-Lösung zurück in den Vorratstank gefördert wird.
Zur Vermeidung von blockierten Dosiermodulen sowie Fördermodul-internen Ventilen ist eine große Partikelreinheit anzustreben. Dies wird durch in das Abgasnachbehandlungssystem eingebrachte Filter realisiert. Da die Filterkapazität durch den vorhandenen Bauraum begrenzt und größere Filterkapazitäten unwirtschaftlich sind, ist der Hauptfilter in regelmäßigen Abständen im Rahmen von Inspektionsintervallen auszutauschen.
Bei einem In-Tank-Fördermodul ist es sinnvoll, den Filter auf der hydraulischen Saugseite eines Förderaggregats zu installieren, um auch die Pumpenventile vor sich ablagernden Partikeln zu schützen. Aufgrund der hydraulischen Anordnung des Förderaggregates nach dem Filter, würde jedoch beim Wechsel des Filters das Medium aus dem Vorratstank nachfließen. In diesem Falle müsste nicht nur das Fördermodul, sondern auch der komplette Tankinhalt vor einem möglicherweise notwendigen Filterwechsel entleert werden, was sehr unwirtschaftlich ist, einerseits im Hinblick auf die erforderliche Entleerungszeit und andererseits im Hinblick auf die Kosten für das eingesetzte Medium, den eingesetzten Betriebs-/Hilfsstoff ist.
Darstellung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein In-Tank-Fördermodul für ein Abgasnachbehandlungssystem einer Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen, mit einem Filter und einem Kompensationskörper, die in einer Filterkammer eines Filtergehäuses zugänglich untergebracht sind, wobei der Filterkammer nach einem Einlass für einen Betriebs-/Hilfsstoff ein mechanisch offengehaltenes Ventil vorgeschaltet ist.
Durch das zusätzlich vorgesehene, mechanisch wirkende, insbesondere mechanisch offengehaltene Ventil vor der Filterkammer, wird das Nachfließen des Betriebs-/Hilfsstoffes aus dem Vorratstank verhindert, was erhebliche Zeit- und Kostenvorteile im Rahmen einer Inspektion zur Folge hat. Im Förderbetrieb des In-Tank-Fördermoduls ist dieses zusätzliche mechanisch offengehaltene Ventil aufgrund des montierten Filters bzw. des in der Filterkammer montierten Kompensationskörpers dauerhaft geöffnet. Bei der Demontage des Filters - im Falle einer Inspektion - bzw. bei einer Demontage des Kompensationskörpers ebenfalls bei einer Inspektion, wird dieses Ventil dann automatisch geschlossen und verhindert das Nachfließen von Betriebs-/Hilfsstoff aus dem vorgeschalteten Vorratstank.
In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen In-Tank-Fördermoduls ist das mechanisch offengehaltene Ventil im Betrieb des In-Tank-Fördermoduls durch den in der Filterkammer montierten Filter oder den in der Filterkammer montierte Kompensationskörper dauerhaft geöffnet, während bei einer Demontage des Filters oder des Kompensationskörpers dieses Ventil automatisch schließt.
Weiterhin wird der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend der Filter oder die Kompensationskörper so ausgeführt, dass diese jeweils ein Ventilöffnungselement umfassen, welches im Betrieb des In-Tank-Fördermoduls einen Kolben mit Elastomermembran in Offenstellung halten oder an einem ersten Ventilkörper oder an einem zweiten Ventilkörper einen Dichtsitz öffnen und offenhalten. Somit ist in Betrieb des In-Tank-Fördermoduls eine kontinuierliche Förderung des Betriebs-/Hilfsstoffes im Förderbetrieb gewährleistet.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist der Filter innerhalb des In-Tank-Fördermodules einem Förderaggregat, beispielsweise einer Pumpe, insbesondere dessen Ansaugventil vorgeschaltet. Dadurch ist gewährleistet, dass die Ansaugseite des Förderaggregates vor Partikelablagerungen zuverlässig geschützt ist.
In einer ersten Ausführungsvariante ist das mechanisch offengehaltene Ventil als federunterstütztes Ventil mit einer Elastomermembran ausgeführt und weist einen Kolben auf, der in einer Buchse geführt und von einer Schließfeder beaufschlagt in den Dichtsitz gestellt ist. Im Förderbetrieb des In-Tank-Fördermodules mit in der Filterkammer aufgenommenen Filter und/oder in dieser aufgenommenem Kompensationskörper, ist die Strömung des Betriebs-/Hilfsstoffes freigegeben durch die am Filter oder am Kompensationskörper ausgeführten Ventilöffnungselemente, die eine der Schließkraft der Schließfeder entgegengesetzte Öffnungskraft erzeugen, die den Dichtsitz offenhält.
In einer weiteren, zweiten Ausführungsvariante ist das mechanisch offengehaltene Ventil als hydraulisch unterstütztes Ventil ausgeführt, welches einen ersten Ventilkörper mit einem O-Ring oder einem ersten Ventilkörper aus einem Vollmaterial umfasst, die an einer Ventilkörperführung geführt sind. Gemäß der zweiten Ausführungsvariante des mechanisch offengehaltenen Ventils ist der erste Ventilkörper, sei er mit O-Ring ausgeführt, sei er aus Vollmaterial ausgeführt, als Konus ausgebildet und über die durch den Betriebs-/Hilfsstoff auf eine Stirnseite des ersten Ventilkörper ausgeübte Hydraulikkraft, die auf eine Stirnseite des Konus wirkt, in den Dichtsitz gestellt.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist gemäß der zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen mechanisch offengehaltenen Ventils der Ventilkörper im Förderbetrieb des In-Tank-Fördermoduls durch ein am Filter angeordnetes hydraulisch unterstütztes Ventilöffnungselement aus dem Dichtsitz gehoben und die Strömung des Betriebs-/Hilfsstoffes in die Filterkammer freigegeben.
Schließlich wird gemäß einer dritten Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen mechanisch offenstehenden Ventils ein zweiter Ventilkörper eingesetzt, der bei aus der Filterkammer entnommenen Filter durch einen Permanentmagneten in den Dichtsitz gestellt ist, diesen demzufolge schließt und bei in der Filterkammer montierten Filter das an diesem vorgesehene mindestens eine Filteröffnungselement den zweiten Ventilkörper entgegen der Kraft des Permanentmagneten aus dem Dichtsitz hebt und die Strömung des Betriebs-/Hilfsstoff in die Filterkammer freigibt.
Schließlich bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Verwendung des In-Tank-Fördermodules gemäß einem der vorherstehenden Ansprüche in einem Abgasnachbehandlungssystem einer Verbrennungskraftmaschine in Personenkraftwagen oder Nutzkraftwagen.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung erlaubt es in vorteilhafter Weise die Entleerung des Vorratstankes, in dem der Betriebs-/Hilfsstoff bevorratet wird, beispielsweise bei einem fälligen Filterwechsel im In-Tank-Fördermodul gemäß einem Servicetermin oder einem Inspektionstermin zu eliminieren. Durch das im In-Tank-Fördermodul zusätzlich verbaute mechanisch offengehaltene Ventil, welches vor der Filterkammer liegt, wird das Nachfließen des Betriebs-/Hilfsstoffes aus dem Vorratstank verhindert. Dies hat erhebliche Zeit- und Kostenvorteile im Rahmen des Servicetermins zur Folge, da die dazu erforderliche Entleerungszeit komplett entfällt und ferner auch die Kosten für eine Neubefüllung des Vorratstanks mit Betriebs-/Hilfsstoff gemäß der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung komplett eingespart werden können.
Figurenliste
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:

1 die Komponenten eines Abgasnachbehandlungssystem mit einem SCR-Katalysator,
2 einen vereinfachten Aufbau eines Abgasnachbehandlungssystem mit einem In-Tank-Fördermodul,
3 ein zusätzliches, federunterstütztes Ventil mit Elastomermembrane, durch einen Filter geöffnet,
4 ein federunterstütztes Ventil mit Elastomermembrane mit geschlossenem Dichtsitz,
5 ein federunterstütztes Ventil mit Elastomermembrane, geöffnet durch den Kompensationskörper,
6 ein federunterstütztes Ventil mit Elastomermembrane mit geschlossenem Dichtsitz,
7 eine weitere, zweite Ausführungsvariante des zusätzlichen Ventils als hydraulisch unterstütztes Ventil mit O-Ring im geöffnetem Zustand,
8 die in 7 dargestellte zweite Ausführungsvariante als hydraulisch unterstütztes Ventil mit O-Ring im geschlossenem Zustand,
9 eine Abwandlung der zweiten Ausführungsvariante des hydraulisch unterstützen Ventils mit Ventilkörper aus Vollmaterial im geöffneten Zustand,
10 die in 9 dargestellte Abwandlung des hydraulisch unterstützten Ventils mit Ventilkörper aus Vollmaterial im geschlossenen Zustand,
11 eine dritte Ausführungsvariante des zusätzlichen Ventils als Magnetunterstütztes Ventil im geöffneten Zustand und
12 die dritte Ausführungsvariante des zusätzlichen Ventils als Magnetunterstütztes Ventil im geschlossenen Zustand.

1 zeigt die wesentlichen Komponenten eines Abgasnachbehandlungssystems für Abgase von Verbrennungskraftmaschinen.
1 zeigt exemplarisch einen Abgasstrang 12 einer nicht näher dargestellten Verbrennungskraftmaschine, die von Abgas 14 in Strömungsrichtung 16 durchströmt wird. Im Abgasstrang 12 befindet sich ein SCR-Katalysator (18), der Stickoxide gemäß des Prinzips der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) umsetzt.
Das Abgasnachbehandlungssystem 10 gemäß der schematischen Darstellung in 1 zeigt darüber hinaus ein In-Tank-Fördermodul 20, dem über eine Zuleitung 24 ein Betriebs-/Hilfsstoff, wie beispielsweise Harnstoff-Wasser-Lösung aus einem Tank 22 zugeleitet wird. Ferner ist eine Rückleitung 26 vom In-Tank-Fördermodul 20 zum Vorratstank 22 vorgesehen, über den im Rücksaugmodus des In-Tank-Fördermoduls 20 überschüssiger Betriebs-/Hilfsstoff beispielsweise aus einem Dosiermodul 30 rückgesaugt und in den Vorratstank 22 zurückgeführt wird.
Vom In-Tank-Fördermodul 20 aus erstreckt sich eine Zuleitung 28 zu einem Dosiermodul 30, über welches der Betriebs-/Hilfsstoff in Form eines Sprays 32 in die den Abgasstrang 12 durchströmende Abgasströmung eingebracht wird.
Das In-Tank-Fördermodul 20, das Dosiermodul 30, ein Steuermodul 42 sowie ein erster Temperatursensor 36, ein zweiter Temperatursensor 38 sowie ein NO_x-Sensor sind über Kommunikationsleitungen 34 jeweils miteinander verbunden. Über den ersten Temperatursensor 36 und den zweiten Temperatursensor 4, werden jeweils die Temperaturen des Abgases vor- bzw. nach dem SCR-Katalysator 18 erfasst; über den NO_x-Sensor 40 wird die verbliebene NO_x-Konzentration im Abgas gemessen und bei Überschreitung eines Grenzwertes das Dosiermodul 30 entsprechend angesteuert.
2 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines In-Tank-Fördermodules, welches im Rahmen eines Abgasnachbehandlungssystems eingesetzt werden kann. Das in 2 dargestellte In-Tank-Fördermodul umfasst den Vorratstank 22, in dem ein Betriebs-/Hilfsstoff 50, insbesondere Harnstoff-Wasser-Lösung bevorratet wird. Einem Filter 54 vorgeschaltet ist in der Zuleitung 24 ein mechanisch wirkendes, insbesondere auf mechanischem Wege offengehaltenes Ventil 52 aufgenommen.
Stromab des Filters 54 ist auf der Saugseite eines Förderaggregates 55 ein Ansaugventil 60 vorgesehen. Das Förderaggregat 55 umfasst einen Antrieb 56, über den eine Elastomermembran 58 in oszillierende Bewegung versetzt wird, so dass der Betriebs-/Hilfsstoff nach entsprechender Druckerhöhung in dem Förderaggregat 55 durch ein Auslassventil 62 in die Zuleitung 28, die sich zum Dosiermodul 30 erstreckt, strömt. Das Auslassventil ist mit Bezugszeichen 62 gekennzeichnet. Am Dosiermodul 30 erfolgt - wie bereits in Zusammenhang mit 1 angedeutet - das Einbringen in Form eines Sprays 32 des feinzerstäubten Betriebs-/Hilfsstoffes 50 in den Abgasstrang 12 der hier nicht näher dargestellten Verbrennungskraftmaschine.
In den nachfolgenden Darstellungen gemäß der 3 bis 12 sind verschiedene Ausführungsvarianten des mechanisch offengehaltenen Ventils 52 zwischen dem Vorratstank 22 zur Aufnahme des Betriebs-/Hilfsstoffes 50 und dem Filter 54 bzw. dem Filtergehäuse 76 zu entnehmen.
In einer ersten Ausführungsvariante gemäß der 3, 4, 5 und 6 ist das mechanisch offengehaltene Ventil 52 als federunterstütztes Ventil mit Elastomermembrane ausgeführt.
Anhand der 3 bis 6 sei dessen Wirkungsweise in Offenstellung und in Schließstellung anschließend eingehender erläutert.
Der Darstellung gemäß 3 ist zu entnehmen, dass das mechanisch offengehaltene Ventil 52 in der ersten Ausführungsvariante als Kolben 70 mit Elastomermembran 58 einerseits und einem Ventilöffnungselement 78, welches in der Darstellung gemäß 3 am Filter 54 ausgebildet, ausgebildet ist. Bezugszeichen 64 bezeichnet einen Einlass über den der Betriebs-/Hilfsstoff 50 dem mechanisch offengehaltenen Ventil 52 zuströmt. Der Kolben 70 ist einer Buchse 68 geführt, die im Bereich des Einlasses 64 durch eine Endkappe 66 überdeckt ist. Der Kolben 70 mit daran befestigter Elastomermembran 58 ist über eine Feder 74 beaufschlagt, welche den Kolben 70 in Richtung eines Dichtsitzes 88 beaufschlagt.
In der in 3 dargestellten Offenstellung 84 des Kolbens 70 mit daran aufgenommener Elastomermembran 58 wird dieser durch das an der Oberseite des Filters 54 ausgeführte Ventilöffnungselement 78 entgegen der Schließkraft der Feder 74 so beaufschlagt, dass der Dichtsitz 88 geöffnet ist und eine kontinuierliche Strömung 86 des Betriebs-/Hilfsstoffes in eine Filterkammer 92 einströmt. In der Filterkammer 92 befindet sich neben dem Filter 54 auch ein Kompensationskörper 80, der aus Gründen der Eisdruckfestigkeit im Filtergehäuse 76 angeordnet ist.
Im in 3 dargestellten Zustand, bei welchem durch die Offenstellung 84 des Kolbens 70 mit daran aufgenommener Elastomermembran 58, die kontinuierliche Strömung 86 des Betriebs-/Hilfsstoffes 50 gewährleistet ist, erfolgt ein Normalbetrieb des Filters für den Fall, dass keine Wartung oder kein Inspektionstermin vorgesehen ist.
In der Darstellung gemäß 4 ist das als federunterstütztes Ventil mit Elastomermembran ausgeführte mechanisch offengehaltene Ventil in seiner Schließstellung dargestellt.
In 4 ist angedeutet, dass der Filter 54 und der von diesem umschlossene Kompensationskörper 80 in die Demontagerichtung 90 aus der Filterkammer 92 des Filtergehäuses 76 entnommen werden. Dadurch erfolgt ein Zurückstellen des in dieser Ausführungsvariante am Filter 54 ausgeführten Ventilöffnungselements 78 weg in vertikale Richtung nach unten. Die am Kolben 70 aufgenommene Elastomermembran 58 wird demnach nicht mehr vom Ventilöffnungselement 78 entgegen der Wirkung der Kraft der Feder 74 beaufschlagt, sondern die Kraft der Feder 74 stellt den Kolben 70 mit daran aufgenommener Elastomermembran 58 in seine Schließstellung 82, d.h. in den Dichtsitz 88. Demzufolge ist die Strömung 86 des Betriebs-/Hilfsstoffes 50 in die Filterkammer 92 aufgehoben. Ein Nachströmen von Betriebs-/Hilfsstoff über den Einlass 64 in das Innere des Filtergehäuses 76 unterbleibt demnach, so dass der Filter 54 bzw. der Kompensationskörper 80 ausgewechselt werden können, ohne dass weiterer Betriebs-/Hilfsstoff 50 in das Innere der Filterkammer 92 der Filtergehäuse 76 nachströmt.
In der Darstellung gemäß 5 ist dargestellt, dass der Dichtsitz 88 durch das in dieser Variante am Kompensationskörper 80 angeordnete Ventilöffnungselement 78 geöffnet steht. Das am Kompensationskörper 80 ausgeführte Ventilöffnungselement 78 beaufschlagt im in 5 dargestellten, innerhalb der Filterkammer 92 montierten Zustand, die Elastomermembran 58 des Kolbens 70. Dieser ist analog zu den Ausführungsvarianten gemäß der 3 und 4 in der Buchse 68 geführt, die ihrerseits von einer Endkappe 66 im Bereich des Einlasses 64 des Betriebs-/Hilfsstoffes 50 umschlossen ist. Die durch das Ventilöffnungselement 78 im in der Filterkammer 72 montierten Zustand des Kompensationskörpers 80 erzeugte Kraft wirkt der durch die Feder 74 erzeugten Schließkraft entgegen, so dass der Dichtsitz 88 zwischen der Elastomermembran 58 des Kolbens 70 einerseits und dem Dichtsitz 88 andererseits offen bleibt, so dass sich die in 5 eingezeichnete Strömung 86 des Betriebs-/Hilfsstoffes in die Filterkammer 92 einstellt. 5 zeigt demnach den normalen Förderbetrieb des In-Tank-Fördermoduls 20 mit kontinuierlichem Einströmen des Betriebs-/Hilfsstoffes 50 über den Einlass 64 und dem geöffneten Dichtsitz 88 gemäß der Strömung 86 des Betriebs-/Hilfsstoffes 50 in die Filterkammer 92.
6 zeigt, dass der Filter 54 sowie der Kompensationskörper 80 mit daran aufgenommenem Ventilöffnungselement 78 in der Demontagerichtung 90 aus der Filterkammer 92 des Filtergehäuses 76 entnommen werden. Dadurch entfällt die der Schließkraft der Feder 74 entgegenwirkende Öffnungskraft, die im montierten Zustand gemäß 5 auf die Elastomermembran 58 des Kolbens 70 wirkt. Aus der Darstellung gemäß 6 geht hervor, dass bei entnommenem Filter 54 bzw. entnommenem Kompensationskörper 80 der Dichtsitz 88 geschlossen wird, so dass über den Einlass 64 kein weiterer Betriebs-/Hilfsstoff 50 in die Filterkammer 92 einströmt. Bei Wartungszwecken können demnach aus der Filterkammer 92 der Filter 54 bzw. das Kompensationskörper 80 entnommen werden. Das Nachströmen von Betriebs-/Hilfsstoff 50 über den Einlass 64 ist aufgrund des geschlossenen Dichtsitzes 88 ausgeschlossen.
7 und 8 zeigen eine weitere zweite Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen In-Tank-Fördermoduls, bei dem das mechanisch offengehaltene Ventil als hydraulisch unterstütztes Ventil mit einem O-Ring ausgeführt ist.
In der Darstellung gemäß 7 ist gezeigt, dass im montierten Zustand des Filters 54 und des Kompensationskörpers 80 in der Filterkammer 92 ein erster Ventilkörper 94 aus dem Dichtsitz 88 herausgehoben ist und sich die Strömung 86 des Betriebs-/Hilfsstoffes 50 entlang eines O-Rings 98 einstellt, der in einer Umfangsnut 96 des als ein Konus 95 ausgebildeten Ventilkörpers eingelassen ist.
Der als Konus 95 ausgebildete erste Ventilkörper 94 ist an einer stiftförmigen Ventilkörperführung 100 geführt, so dass eine verkantungsfreie Hubbewegung gemäß des Hubwegs 102 erfolgen kann.
Aufgrund der Ausbildung des ersten Ventilkörpers 94 als Konus 95 wird durch den Betriebs-/Hilfsstoff 50 eine hydraulische Kraft auf den Konus 95 ausgeübt, die diesen in Richtung des Dichtsitzes 88 drängt. Im in 7 dargestellten montierten Zustand des Filters 54 und des Kompensationskörpers 80 jedoch, wird der Konus 95 durch an der Oberseite des Filters 54 angeordnete, hier stiftförmig ausgebildete Ventilöffnungselemente 104 aus dem Dichtsitz 88 derart herausgehoben, dass sich die Strömung 86 des Betriebs-/Hilfsstoffes 50 in die Filterkammer 92 einstellt.
Erfolgt jedoch nun - wie in 8 dargestellt - eine Entnahme des Kompensationskörpers 80 und des Filters 54 aus der Filterkammer 92 in die Demontagerichtung 90, so werden die an der oberen Stirnseite des Filters 54 angeordneten Ventilöffnungselemente 104 vom Konus 95 zurückgestellt. Aufgrund der auf dessen Oberseite wirkende Hydraulikkraft, erfolgt eine Anstellung des als Konus 95 ausgeführten ersten Ventilkörpers 94 in seinen Dichtsitz 88, so dass dieser durch den in die Umfangsnut 96 eingelassenen O-Ring 98 verschlossen wird. Somit ist kein Nachströmen des Betriebs-/Hilfsstoffes 50 über den Einlass 64 in das Innere der Filterkammer 92 mehr möglich, so dass deren Innenraum zu Wartungs- und Austauschzwecken für Filter 54 und Kompensationskörper 80 zur Verfügung steht. Die 9 und 10 zeigen eine leichte Abwandlung der zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen In-Tank-Fördermoduls gemäß der 7 und 8.
In der Abwandlung gemäß der 9 und 10 ist der erste Ventilkörper 94 als Ventilkörper in Gestalt eines Konus 95, jedoch aus Vollmaterial dargestellt.
In der Darstellung gemäß 9 ist der Förderbetrieb des In-Tank-Fördermoduls dargestellt, bei dem sich in der Filterkammer 92 des Filtergehäuses 76 der Filter 54 sowie der Kompensationskörper 80 befinden. Die an der oberen Stirnseite des Filters 54 angeordneten Ventilöffnungselemente 104 - hier stiftförmig ausgebildet - heben den als Konus 95 ausgebildeten ersten Ventilkörper 94 aus dem Dichtsitz 88 heraus, so dass sich die Strömung 86 des Betriebs-/Hilfsstoffes 50 über den geöffneten Dichtsitz 88 in die Filterkammer 92 einstellt. Somit ist in Förderbetrieb, bei dem der Filter 54 bzw. der Kompensationskörper 80 in der Filterkammer 92 angeordnet sind, eine kontinuierliche Förderung des Betriebs-/Hilfsstoffes 50 über den Einlass 64 gewährleistet.
10 zeigt den Zustand des ersten Ventilkörpers 94, für den Fall, dass aus dem Innenraum der Filterkammer 92 der Filter 54 und der Kompensationskörper 80 in die Demontagerichtung 90 entfernt werden. In diesem Falle werden die hier stiftförmig ausgeführten Ventilöffnungselemente 104 von der Unterseite des Konus 95 des ersten Ventilkörpers 94 abgestellt. Dieser bewegt sich entsprechend seines Hubweges 102 bedingt durch die auf dessen Stirnseite einwirkende Hydraulikkraft ausgeübt durch den Betriebs-/Hilfsstoff, in den Dichtsitz 88 und verschließt diesen. Durch den geschlossenen Dichtsitz 88 kann nach Entnahme des Filters 54 sowie des Kompensationskörpers 80 kein weiterer Betriebs-/Hilfsstoff 50 über den Einlass 64 in die Filterkammer 92 einströmen, diese ist gegen ein Nachströmen des Betriebs-/Hilfsstoffes 50 abgeriegelt.
Die 11 und 12 zeigen eine weitere, dritte Ausführungsvariante eines zusätzlichen mechanisch offengehaltenen Ventils.
11 zeigt, dass im Förderbetrieb des In-Tank-Fördermoduls 20 gemäß der Ausführungsvariante in 11 in der Filterkammer 92 des Filtergehäuses 76 der Filter 54 sowie der Kompensationskörper 80 angeordnet sind. An der oberen Stirnseite des Filters 54 befinden sich hier mindestens zwei stiftförmig ausgebildete Ventilöffnungselemente 104. Im in 11 dargestellten, den Förderbetrieb des In-Tank-Fördermodules 20 repräsentierenden Zustandes, stellen die Ventilöffnungselemente 104 in einen zweiten Ventilkörper106 in vertikale Richtung nach oben und geben demnach den Dichtsitz 88 frei, so dass sich die Strömung 86 des Betriebs-/Hilfsstoffes 50 über den Einlass 64 in das Innere der Filterkammer 92 einstellt. Wie aus der Darstellung gemäß 11 hervorgeht, wird der zweite Ventilkörper 106 über einen beispielsweise ringförmig angeordneten Permanentmagneten 108 in Schließrichtung, d.h. mit einer Schließkraft in Richtung auf den Dichtsitz 88 beaufschlagt, jedoch durch die an der oberen Stirnseite des Filters 54 angeordneten, hier stiftförmig ausgebildeten Ventilöffnungselemente 104 gegen der Wirkung der Magnetkraft, aus dem Dichtsitz 88 gedrückt, so dass sich die Strömung des Betriebs-/Hilfsstoffes 86 einstellt.
12 zeigt, dass bei Entnahme des Filters 54 sowie des Kompensationskörpers 80 aus der Filterkammer 92 in die Demontagerichtung 90 die stiftförmigen Ventilöffnungselemente 104 vom zweiten Ventilkörper 106 abgestellt werden. Ein weiterer Zustrom von Betriebs-/Hilfsstoff 50 über den Einlass 64 und einen Zulauf 110 in die Filterkammer 92 wird durch den geschlossenen Dichtsitz 88 verhindert. Aufgrund der Magnetkraft, die durch den Permanentmagneten 108 auf den zweiten Ventilkörper 106 ausgeführt wird, bleibt der Dichtsitz 88 geschlossen, so dass der Filter 54 sowie der Kompensationskörper 80 aus der Filterkammer 92, die durch das Filtergehäuse 76 begrenzt ist, entnommen werden können.
Bei der Ausführungsvariante gemäß der 11 und 12 ist der zweite Ventilkörper 106 auf einer Ventilkörperführung 100 aufgenommen, um ein Verkanten bzw. ein Verkippen zu vermeiden.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims

In-Tank-Fördermodul (20) für ein Abgasnachbehandlungssystem einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Filter (54) und einem Kompensationskörper (80), die in einer Filterkammer (92) eines Filtergehäuses (76) zugänglich untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkammer (92) nach einem Einlass (64) für einen Betriebs-/Hilfsstoff (50) ein mechanisch offengehaltenes Ventil (52) vorgeschaltet ist.
In-Tank-Fördermodul (20) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanisch offengehaltene Ventil (52) im Betrieb des In-Tank-Fördermoduls (20) durch den in der Filterkammer (92) montierten Filter (54) oder den in der Filterkammer (92) montierten Kompensationskörper (80) dauerhaft geöffnet ist und bei einer Demontage des Filters (54) oder des Kompensationskörpers (80) automatisch geschlossen ist.
In-Tank-Fördermodul (20) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (54) oder der Kompensationskörper (80) jeweils mindestens ein Ventilöffnungselement (78, 104) umfassen, welches im Betrieb des In-Tank-Fördermoduls (20) einen Kolben (70) mit Elastomermembran (58) in Offenstellung (84) halten, oder an einem ersten Ventilkörper (94) oder an einem zweiten Ventilkörper (106) einen Dichtsitz (88) öffnen.
In-Tank-Fördermodul (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (54) im In-Tank-Fördermodul (20) einem Förderaggregat (55), insbesondere dessen Ansaugventil (60) vorgeschaltet ist.
In-Tank-Fördermodul (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanisch offengehaltene (52) als federunterstütztes Ventil mit Elastomermembran (58) ausgeführt ist, welches einen Kolben (70) aufweist, der in einer Buchse (68) geführt, von einer Feder (74) beaufschlagt in den Dichtsitz(88) gestellt ist.
In-Tank-Fördermodul (20) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Förderbetrieb des In-Tank-Fördermoduls (20) mit in der Filterkammer (92) aufgenommenen Filter (54) und/oder dort aufgenommenem Kompensationskörper (80), die Ventilöffnungselemente (78, 104) am Filter (54) oder am Kompensationskörper (80) eine der Schließkraft der Feder (74) entgegengesetzte Öffnungskraft erzeugen, die den Dichtsitz (88) offenhalten.
In-Tank-Fördermodul (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanisch offengehaltene Ventil (52) als hydraulisch unterstütztes Ventil ausgeführt ist, welches einen ersten Ventilkörper (94) mit einem O-Ring (98) oder einen ersten Ventilkörper (94) aus einem Vollmaterial umfasst, die an einer Ventilkörperführung (100) geführt sind.
In-Tank-Fördermodul (20) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilkörper (94) in Form eines Konus (95) ausgeführt ist und über die durch den Betriebs-/Hilfsstoff (50) auf den ersten Ventilkörper (94) ausgeübte Hydraulikkraft, die auf eine Stirnseite des Konus (95) wirkt, in den Dichtsitz (88) gestellt ist.
In-Tank-Fördermodulo (20) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilkörper (94) beim montiertem Filter (54) im Förderbetrieb des In-Tank-Fördermoduls (20) durch mindestens ein am Filter (54) angeordnetes Ventilöffnungselement (104) aus dem Dichtsitz (88) gehoben ist und die Strömung (86) des Betriebs-/Hilfsstoffes (50) in die Filterkammer (92) freigegeben ist.
In-Tank-Fördermodul (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Ventilkörper (106) bei entnommenem Filter (54) durch einen Permanentmagneten (108) in den Dichtsitz (88) gestellt ist und bei montiertem Filter (54) im Förderbetriebs des In-Tank-Fördermoduls (20) dessen mindestens ein Ventilöffnungselement (104) den zweiten Ventilkörper (106) auf dem Dichtsitz (88) hebt und die Strömung (86) des Betriebs-/Hilfsstoffes (50) in die Filterkammer (92) freigeben.
Verwendung des In-Tank-Fördermoduls (20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Abgasnachbehandlungssystem für eine Verbrennungskraftmaschine in Personenkraftwagen oder Nutzkraftwagen.