DE102018111474A1

DE102018111474A1 - Fluidsystem und Verwendung eines bidirektionalen Druckventils

Info

Publication number: DE102018111474A1
Application number: DE102018111474.5A
Authority: DE
Inventors: Stephan Mann; Dennis UNGER; Chris Hands
Original assignee: Norma Germany GmbH
Current assignee: Norma Germany GmbH
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2019-11-14
Anticipated expiration: 2038-05-15
Also published as: WO2019219378A1; DE102018111474B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fluidsystem (1) mit mindestens einer Fluidleitung (2) und einer Pumpe zum Füllen und Leeren zumindest eines Abschnitts der Fluidleitung (2), wobei in der Fluidleitung (2) ein bidirektionales Druckventil (4) in einer Auslassrichtung hinter der Pumpe angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines bidirektionalen Druckventils in einer Fluidleitung eines Fluidsystems.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fluidsystem mit mindestens einer Fluidleitung und einer Pumpe zum Füllen und Leeren zumindest eines Abschnitts der Fluidleitung sowie die Verwendung eines bidirektionalen Druckventils in einer Fluidleitung eines derartigen Fluidsystems.
Fluidsysteme kommen vielfältig zum Einsatz, beispielsweise als Kühlmittelsysteme zur Abfuhr von Wärme oder aber auch zur Abgasnachbehandlung in Kraftfahrzeugen. Bei wasserhaltigen, flüssigen Fluiden besteht dabei das Problem, dass diese einen relativ hohen Gefrierpunkt um die 0° Celsius besitzen, wobei beim Gefrieren der Flüssigkeit eine Volumenvergrößerung auftritt. Diese Volumenvergrößerung kann dazu führen, dass Komponente der Fluidleitungen und/oder Fluidverbinder beschädigt werden.
In Fluidsystemen, bei denen eine wasserhaltige Flüssigkeit mittels einer Pumpe befördert wird, ist es bekannt, dass Fluid außerhalb der Betriebszeiten mittels der Pumpe zumindest abschnittsweise abzusaugen, sodass ein Gefrieren des Fluids innerhalb eines gefährdeten Abschnitts verhindert wird.
Dies funktioniert zufriedenstellend. Allerdings hat sich herausgestellt, dass die Belastung der Pumpe aufgrund der Umkehrung der Förderrichtung relativ hoch ist. Die Pumpe muss daher entsprechend höher dimensioniert sein oder es muss eine geringere Lebensdauer in Kauf genommen werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Fluidsystem bereitzustellen, dass über einen langen Zeitraum einen zuverlässigen Betrieb ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Fluidsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Verwendung gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem Fluidsystem mit mindestens einer Fluidleitung und einer Pumpe zum Füllen und Leeren zumindest eines Abschnitts der Fluidleitung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in der Fluidleitung ein bidirektionales Druckventil in einer Auslassrichtung hinter der Pumpe angeordnet ist. Durch das bidirektionale Druckventil wird erreicht, dass ein Abschnitt definiert wird, aus dem das Fluid abgesaugt wird. Das Volumen des abzusaugen Fluids wird so gering gehalten. Dementsprechend ist das durch die Pumpe zu fördernde Volumen geringer und die Zeit, in der die Pumpe absaugend betätigt wird, relativ kurz.
Dabei ist besonders bevorzugt, dass das Druckventil als normal geschlossenes Druckventil ausgebildet ist. Bei Stillstand der Pumpe ist das Druckventil dann sicher geschlossen und verhindert ein Zurückfließen des Fluids. Sobald die Pumpe betätigt wird, wird ein ausreichender Überdruck erzeugt, der das Druckventil öffnet. Das Druckventil kann so als rein passiv wirkendes Ventil arbeiten, eine zusätzliche Steuerung o. ä. ist nicht erforderlich. Der Aufwand wird also gering gehalten.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Fluidsystem in einem Kraftfahrzeug angeordnet. In einem Kraftfahrzeug werden relativ hohe Anforderungen an die Lebensdauer der verwendeten Komponenten gestellt, die dabei gleichzeitig möglichst wenig Energie verbrauchen dürfen. Ferner werden Kraftfahrzeuge bei wechselnden Temperaturen eingesetzt, sodass gerade dabei das Einfrieren von Flüssigkeiten zu befürchten ist.
Dabei ist besonders bevorzugt, dass das Fluidsystem Teil eines Systems zur Abgasnachbehandlung zur Reduktion von Stickstoffoxyden ist, wobei die Fluidleitung an einem Ende an einem Injektor angeschlossen ist und das Druckventil zwischen dem Injektor und der Pumpe angeordnet ist. Das Fluidsystem dient dann zur Zuführung von Harnstoff bzw. Urea, der zur Reduktion von Stickstoffoxyden dient. Dabei müssen während des Betriebs eines Motors des Kraftfahrzeugs relativ hohe Volumen an Harnstoff zugeführt werden. Gleichzeitig besteht jedoch insbesondere bei Standzeiten des Kraftfahrzeugs das Risiko, dass der Harnstoff gefriert. Insbesondere muss verhindert werden, dass Harnstoff innerhalb des Injektors gefriert und diesen durch die damit zusammenhängende Volumenvergrößerung beschädigt. Durch eine Anordnung des bidirektionalen Druckventils zwischen dem Injektor und der Pumpe wird zwischen dem Druckventil und dem Injektor ein Abschnitt der Fluidleitung mit einem geringen, definierten Volumen definiert, der durch die Pumpe relativ schnell abgesaugt werden kann, sodass der Injektor zuverlässig frei von Harnstoff ist, wenn das Kraftfahrzeug abgestellt wird. Dabei wird durch das Druckventil ein Zurückfließen des Harnstoffs zu dem Injektor zuverlässig verhindert. Insgesamt ergibt sich so ein guter Schutz gegen eine Beschädigung des Injektors bei kalten Temperaturen.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Fluidleitung zumindest abschnittsweise ein Heizelement aufweist. Ein derartiges Heizelement, dass beispielsweise um die Fluidleitung herumgewickelt oder innerhalb der Fluidleitung angeordnet ist, ermöglicht ein relativ schnelles Auftauen eine Flüssigkeit innerhalb der Fluidleitung. Dies ist insbesondere in Zusammenhang mit einem System zur Abgasnachbehandlung erforderlich.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch die Verwendung eines bidirektionalen Druckventils in einer Fluidleitung eines Fluidsystems der vorgenannten Art gelöst, indem erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass bei einem Motorstopp des Kraftfahrzeugs ein Fluid der Pumpe aus einem der Pumpe abgewandten Abschnitt der Fluidleitung hinter dem Druckventil abgesaugt und nach einem Motorstart hineingepumpt wird. Die Betriebszeit der Pumpe zum Absaugen der Flüssigkeit aus dem Abschnitt der Fluidleitung, der von der Pumpe gesehen hinter dem Druckventil liegt, kann so gering gehalten werden, da nur ein relativ kleines Volumen abgesaugt werden muss. Dementsprechend kann in diesem Abschnitt mit geringem Aufwand ein Gefrieren von Fluid beziehungsweise Flüssigkeit zuverlässig verhindert werden. Dieser ist damit vor einer Beschädigung geschützt. Gleichzeitig wird eine Belastung der Pumpe gering gehalten, sodass eine lange Lebensdauer der Pumpe erwartet werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung endet der von der Pumpe abgewandte Abschnitt der Fluidleitung in einem Injektor, wobei ein Absaugen des Fluids beendet wird, wenn der Abschnitt zwischen dem Druckventil und dem Injektor geleert ist. Dadurch wird zuverlässig dafür gesorgt, dass der Injektor frei von Fluid, also insbesondere frei von einem Harnstoff ist, wenn das Kraftfahrzeug längere Zeit abgestellt ist. Dementsprechend ist der Injektor vor einer Beschädigung durch ein Gefrieren des Fluids zuverlässig geschützt.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

1 einen Ausschnitt eines Fluidsystems und
2 ein bidirektionales Druckventil.

In 1 ist ein Fluidsystem 1 dargestellt, dass eine Fluidleitung 2 mit einem Schnellverbinder 3 umfasst, der beispielsweise an einer nicht dargestellten Pumpe angeschlossen werden kann. In die Fluidleitung 2 ist ein bidirektionales Druckventil 4 integriert. Das Druckventil 4 verhindert ein druckloses Strömen eines Fluids, in der Regel einer wasserhaltigen Flüssigkeit, durch die Fluidleitung 2.
In 2 ist das bidirektionales Druckventil 4 einzeln dargestellt. Es umfasst ein Kunststoffgehäuse mit zwei Gehäuseteilen 5, 6 und eine darin angeordnete Membran 7, die bei Überschreiten eines gewissen Druckes ein Strömen des Fluids in die eine oder die andere Richtung freigibt. Die Gehäuseteile 5, 6 werden insbesondere miteinander verschweißt. Auch kann das Druckventil 4 mit der Fluidleitung 2 und dem Schnellverbinder 3 verschweißt werden.
Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar. So kann insbesondere die Fluidleitung 2 auch direkt mit einer Pumpe verbunden sein. Ferner handelt es sich bei dem zu fördernden Fluid bevorzugterweise um eine wasserhaltige Flüssigkeit.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste

1: Fluidsystem
2: Fluidleitung
3: Schnellverbinder
4: Druckventil
5: Gehäuseteil
6: Gehäuseteil
7: Membran

Claims

Fluidsystem (1) mit mindestens einer Fluidleitung (2) und einer Pumpe zum Füllen und Leeren zumindest eines Abschnitts der Fluidleitung (2), dadurch gekennzeichnet, dass in der Fluidleitung (2) ein bidirektionales Druckventil (4) in einer Auslassrichtung hinter der Pumpe angeordnet ist.
Fluidsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckventil (4) als normal geschlossenes Druckventil (4) ausgebildet ist.
Fluidsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist.
Fluidsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Teil eines Systems zur Abgasnachbehandlung zur Reduktion von Stickstoffoxyden ist, wobei die Fluidleitung (2) an einem Ende an einen Injektor angeschlossen ist und das Druckventil (4) zwischen dem Injektor und der Pumpe angeordnet ist.
Fluidsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung (2) zumindest abschnittsweise ein Heizelement aufweist.
Verwendung eines bidirektionalen Druckventils in einer Fluidleitung eines Fluidsystems nach einem der vorhergehenden Ansprüchen in einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Motorstopp des Kraftfahrzeugs ein Fluid mittels der Pumpe aus einem der Pumpe abgewandten Abschnitt der Fluidleitung hinter dem Druckventil abgesaugt und nach einem Motorstart hineingepumpt wird.
Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Pumpe abgewandte Abschnitt der Fluidleitung in einem Injektor endet und ein Absaugen des Fluids beendet wird, wenn der Abschnitt zwischen dem Druckventil und dem Injektor geleert ist.