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Die Erfindung betrifft eine Ventileinheit, eine Reduktionsmitteldosiereinheit und ein Verfahren zum Zuführen eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrang.
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In Reduktionsmitteldosiereinheiten für Abgasnachbehandlungssysteme wird Reduktionsmittel aus einem Reservoir über eine Reduktionsmittelleitung einer Zerstäuberdüse zugeführt. Zum Zerstäuben des Reduktionsmittels wird der Zerstäuberdüse gleichzeitig Druckfluid zugeführt, wobei der Druckfluidstrom mittels eines Ventils reguliert wird.
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Um Beschädigungen der Reduktionsmitteldosiereinheit zu vermeiden, beispielsweise Frostschäden, ist es notwendig, die Reduktionsmittel führenden Komponenten regelmäßig mit Druckfluid zu spülen, um das Reduktionsmittel aus den Reduktionsmittel führenden Komponenten zu verdrängen.
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Zu diesem Zweck ist beispielsweise ein zweites Ventil vorgesehen, das einen Druckfluidstrom zur Reduktionsmittelleitung steuert. Das Verwenden eines zweiten Ventils ist jedoch aufwendig und teuer.
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Eine alternative Lösung ist, ein Rückschlagventil in einer Abzweigung von der Druckfluidleitung zur Reduktionsmittelleitung vorzusehen, das bei Überschreiten eines definierten Drucks öffnet, um einen Spülvorgang einzuleiten. Diese Lösung ist jedoch nachteilig was die Prozesssicherheit betrifft, da es auch im Betrieb der Reduktionsmitteldosiereinheit, wenn kein Spülen erfolgen soll, zum Öffnen des Rückschlagventils kommen kann.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventileinheit bereitzustellen, die auf einfache und kostengünstige Weise sowohl eine Druckfluidregulierung als auch das Einleiten eines Spülvorgangs ermöglicht. Des Weiteren ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine optimierte Reduktionsmitteldosiereinheit sowie ein Verfahren zum Zuführen eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrang anzugeben.
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Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Ventileinheit mit einem Fluidgehäuse, das drei Fluidanschlüsse hat, die strömungsmäßig miteinander verbunden sind. Zwischen einem ersten Fluidanschluss und einem zweiten Fluidanschluss ist ein erster Ventilsitz gebildet und zwischen dem ersten Fluidanschuss und einem dritten Fluidanschluss ist ein zweiter Ventilsitz gebildet. Die Ventileinheit umfasst zudem ein erstes Schließelement, das mit dem ersten Ventilsitz zusammenwirkt und in einer Schließstellung einen Strömungsweg vom ersten Fluidanschluss zum zweiten Fluidanschluss verschließt, und ein zweites Schließelement, das mit dem zweiten Ventilsitz zusammenwirkt und in einer Schließstellung einen Strömungsweg vom ersten Fluidanschluss zum dritten Fluidanschluss verschließt. Die Ventileinheit hat eine einzige Antriebseinheit, wobei beide Schließelemente mittels der Antriebseinheit von ihrer Schließstellung in eine Öffnungsstellung bewegbar sind. Die Schließelemente sind derart miteinander mechanisch gekoppelt, dass sich das zweite Schließelement erst nach einem definierten Öffnungshub des ersten Schließelements vom zweiten Ventilsitz abheben lässt.
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Durch die erfindungsgemäße Ventileinheit lässt sich ein zweistufiger Öffnungsmechanismus realisieren. Das heißt, das erste und das zweite Schließelement können nur nacheinander von ihrem zugeordneten Ventilsitz abgehoben werden. Eine solche Ventileinheit gewährleistet im Vergleich zu einem Rückschlagventil eine erhöhte Prozesssicherheit, da es nicht zu einem unbeabsichtigten Öffnen des Ventils kommen kann, das durch das zweite Schließelement und den zweiten Ventilsitz gebildet wird. Durch die Verwendung einer einzigen Antriebseinheit ist die Ventileinheit im Vergleich zu zwei 2/2-WegeVentilen besonders kostengünstig.
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Das erste Schließelement bildet insbesondere mit dem ersten Ventilsitz ein Proportionalventil und das zweite Schließelement bildet mit dem zweiten Ventilsitz ein Proportionalventil oder ein Absperrventil. Auf diese Weise ist die Ventileinheit an die vorliegenden Anforderungen angepasst. Ein Absperrventil, das nur diskrete Schaltstellungen zulässt, eignet sich beispielsweise zum Durchführen eines Spülvorgangs, da hierbei kein regulierbarer Volumenstrom erforderlich ist. Ein Absperrventil kann somit im Vergleich zu einem Proportionalventil vereinfacht ausgebildet sein. Proportionalventile hingegen ermöglichen eine genaue Einstellung eines Volumenstroms.
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Gemäß einer Ausführungsform hat das erste Schließelement eine integrierte Mitnahmegeometrie, wobei das erste Schließelement erst nach Überwinden des definierten Öffnungshubes bei einer weiteren Öffnungsbewegung durch die Mitnahmegeometrie mit dem zweiten Schließelement derart mechanisch gekoppelt ist, dass sich die Schließelemente gemeinsam bewegen. Durch eine integrierte Mitnahmegeometrie lässt sich eine mechanische Koppelung besonders einfach realisieren. Insbesondere sind für die Mitnahmegeometrie keine separaten Teile erforderlich.
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Beispielsweise ist die Mitnahmegeometrie eine Stufe im ersten Schließelement, die nach Überwinden des definierten Öffnungshubes an einem Anschlag des zweiten Schließelements anliegt.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die beiden Schließelemente jeweils durch einen Stößel gebildet, wobei der das zweite Schließelement bildende Stößel in dem das erste Schließelement bildenden Stößel gleitend gelagert ist. Das heißt, der das zweite Schließelement bildende Stößel ist abschnittsweise in dem das erste Schließelement bildenden Stößel aufgenommen, insbesondere konzentrisch zu diesem angeordnet. Dadurch hat die Ventileinheit eine besonders kompakte Bauform. Außerdem ist es dadurch möglich, die Ventilsitze vertikal übereinander anzuordnen, was ebenfalls zu einer kompakten Bauform der Ventileinheit beiträgt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umgibt das zweite Schließelement das erste Schließelement und ist in Öffnungsrichtung begrenzt verschiebbar am ersten Schließelement gelagert, insbesondere gleitend gelagert. Im Unterschied zur vorgenannten Ausführungsform kann das zweite Schließelement hierbei besonders klein ausgebildet sein, wodurch der Materialeinsatz reduziert ist.
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In noch einer weiteren Ausführungsform können das erste Schließelement und das zweite Schließelement mittels eines Koppelungsteils miteinander gekoppelt sein, das beide Schließelemente außenseitig umgibt und in Öffnungsrichtung miteinander koppelt, wobei ausgehend von einer Schließstellung des ersten Schließelements ein Leerhub zwischen dem ersten Schließelement und dem Koppelungsteil vorgesehen ist, der dem definierten Öffnungshub entspricht. Dadurch können die Schließelemente voneinander axial beabstandet sein.
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Zwischen dem ersten Schließelement und dem zweiten Schließelement ist vorzugsweise ein elastisches Element angeordnet, das das zweite Schließelement in Richtung zum zweiten Ventilsitz beaufschlagt. Dadurch bleibt das zweite Schließelement zuverlässig geschlossen, bis der definierte Öffnungshub überwunden ist. Das elastische Element trägt somit ebenfalls zu einer hohen Prozesssicherheit bei.
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Der erste oder zweite Ventilsitz ist beispielsweise integral im Fluidgehäuse geformt und der weitere aus dem ersten und zweiten Ventilsitz ist beispielsweise durch einen Einsatz im Fluidgehäuse gebildet. Durch die Verwendung eines Einsatzes kann die Herstellung des Fluidgehäuses vereinfacht sein, insbesondere wenn ein Ventilsitz im Fluidgehäuse zu Bearbeitungszwecken schlecht zugänglich ist.
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Alternativ können beide Ventilsitze integral im Gehäuse reduziert sein. Dadurch sind keine separaten Bauteile erforderlich, um die Ventilsitze auszubilden.
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In einer weiteren Alternative können beide Ventilsitze durch einen Einsatz gebildet sein.
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Die Antriebseinheit kann einen elektromagnetischen Antrieb umfassen, insbesondere eine einzige Magnetspule und einen einzigen beweglich gelagerten Magnetkern. Mittels eines elektromagnetischen Antriebs lassen sich Ventilstellungen besonders präzise einstellen. Außerdem sind im Vergleich zu pneumatischen und hydraulischen Antrieben keine zusätzlichen Fluidleitungen erforderlich. Grundsätzlich ist jedoch denkbar, statt eines elektromagnetischen Antriebs einen hydraulischen oder pneumatischen Antrieb vorzusehen.
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Indem nur eine einzige Magnetspule und ein einziger beweglich gelagerter Magnetkern vorgesehen sind, ist der Antrieb auf besonders kostengünstige Weise realisiert.
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Die Aufgabe wird des Weiteren erfindungsgemäß gelöst durch eine Reduktionsmitteldosiereinheit für ein Abgasnachbehandlungssystem, mit einem Reduktionsmittelreservoir, einer Zerstäuberdüse, wobei ausgehend von dem Reduktionsmittelreservoir eine Reduktionsmittelleitung zu der Zerstäuberdüse verläuft, und einer erfindungsgemäßen Ventileinheit, wobei der erste Fluidanschluss der Ventileinheit mit Druckfluid beaufschlagt ist und ausgehend von dem zweiten Fluidanschluss eine Druckfluidleitung zur Zerstäuberdüse verläuft, und wobei vom dritten Fluidanschluss eine Fluidleitung ausgeht, die in die Reduktionsmittelleitung mündet. Die Ventileinheit eignet sich somit zum einen dazu, der Zerstäuberdüse Druckfluid zum Zerstäuben des Reduktionsmittels zuzuführen, und gleichzeitig um die Reduktionsmittel führenden Komponenten zu reinigen. Durch den zweistufigen Öffnungsmechanismus wird erreicht, dass erst dann ein Spülvorgang eingeleitet wird, wenn das erste Schließelement weiter vom Ventilsitz abgehoben wird als im regulären Betrieb der Reduktionsmitteldosiereinheit, während ein Volumenstrom des Druckfluids zum Zerstäuben des Reduktionsmittels gesteuert wird.
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Da sich das zweite Schließelement nur dann vom zweiten Ventilsitz abheben lässt, wenn das erste Schließelement vom ersten Ventilsitz abgehoben ist, entweicht bei einem Spülvorgang auch ein gewisser Anteil an Druckfluid ungenutzt über die Zerstäuberdüse. Hierbei handelt es sich jedoch nur um eine relativ geringe Menge, die keinen wesentlichen Einfluss auf den Gesamtverbrauch hat. Zudem werden die Nachteile des geringfügig erhöhten Verbrauchs durch die vorhergehend erläuterten Vorteile überwogen.
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Die Aufgabe wird des Weiteren erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Zuführen eines Reduktionsmittels in einen Abgasstrang, wobei eine erfindungsgemäße Reduktionsmitteldosiereinheit verwendet wird und die Ventileinheit bei Zufuhr von Reduktionsmittel nur am ersten Ventilsitz proportional zu einer über die Druckfluidleitung zuzuführenden Zuluftmenge geöffnet wird und zum Spülen der Reduktionsmittelleitung mit Zuluft die Ventileinheit auch zusätzlich am zweiten Ventilsitz geöffnet wird. Wie bereits in Zusammenhang mit der Ventileinheit und der Reduktionsmitteldosiereinheit beschrieben, wird durch einen derartigen zweistufigen Öffnungsmechanismus eine hohe Prozesssicherheit bei gleichzeitig kompakter und kostengünstiger Bauweise erreicht.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beiliegenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 schematisch eine erfindungsgemäße Reduktionsmitteldosiereinheit,
- - 2 eine erfindungsgemäße Ventileinheit gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Schnittdarstellung,
- - 3 die Ventileinheit aus 2 im Bereich der Ventilsitze in einem geschlossenen Zustand,
- - 4 die Ventileinheit aus 2 im Bereich der Ventilsitze in einem regulären Betriebszustand zum Regulieren einer Druckluftzufuhr,
- - 5 Ventileinheit aus 2 im Bereich der Ventilsitze in einem Betriebszustand zum Spülen der Reduktionsmitteldosiereinheit,
- - 6 eine erfindungsgemäße Ventileinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer Schnittdarstellung,
- - 7 die Ventileinheit aus 6 im Bereich der Ventilsitze in einem geschlossenen Zustand,
- - 8 die Ventileinheit aus 6 im Bereich der Ventilsitze in einem regulären Betriebszustand zum Regulieren einer Druckluftzufuhr,
- - 9 die Ventileinheit aus 6 im Bereich der Ventilsitze in einem Betriebszustand zum Spülen der Reduktionsmitteldosiereinheit,
- - 10 eine erfindungsgemäße Ventileinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer Schnittdarstellung,
- - 11 die Ventileinheit aus 10 im Bereich der Ventilsitze in einem geschlossenen Zustand,
- - 12 die Ventileinheit aus 10 im Bereich der Ventilsitze in einem regulären Betriebszustand zum Regulieren einer Druckluftzufuhr,
- - 13 die Ventileinheit aus 10 im Bereich der Ventilsitze in einem Betriebszustand zum Spülen der Reduktionsmitteldosiereinheit,
- - 14 die Ventileinheit aus 10 im Bereich der Ventilsitze in einem geschlossenen Zustand in einer im Vergleich zu 11 um 90° gedrehten Schnittdarstellung,
- - 15 die Ventileinheit aus 10 im Bereich der Ventilsitze in einem in einem regulären Betriebszustand in einer im Vergleich zu 12 um 90° gedrehten Schnittdarstellung,
- - 16 die Ventileinheit aus 10 im Bereich der Ventilsitze in einem Betriebszustand zum Spülen der Reduktionsmitteldosiereinheit in einer im Vergleich zu 12 um 90° gedrehten Schnittdarstellung, und
- - 17 eine erfindungsgemäße Ventileinheit in einer Schnittdarstellung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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1 zeigt schematisch eine Reduktionsmitteldosiereinheit 10 für ein Abgasnachbehandlungssystem.
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Die Reduktionsmitteldosiereinheit 10 hat ein Reduktionsmittelreservoir 12, eine Zerstäuberdüse 14 und eine Ventileinheit 16.
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Ausgehend von dem Reduktionsmittelreservoir 12 verläuft eine Reduktionsmittelleitung 18 zu der Zerstäuberdüse 14.
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Die Ventileinheit 16 hat drei Fluidanschlüsse 20, 22, 24. Insbesondere bildet die Ventileinheit 16 ein 3/3-Wege-Ventil.
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Ein erster Fluidanschuss 20 ist mit Druckfluid aus einer Druckfluidquelle 26, insbesondere mit Druckluft beaufschlagt.
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Ausgehend von einem zweiten Fluidanschluss 22 verläuft eine Druckfluidleitung 28 direkt zur Zerstäuberdüse 14.
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Von einem dritten Fluidanschluss 24 geht eine Fluidleitung 30 aus, die in die Reduktionsmittelleitung 18 mündet.
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Stromabwärts der Mündung ist ein zum Reduktionsmittelreservoir 12 hin sperrendes Rückschlagventil 32 angeordnet. Das Rückschlagventil 32 verhindert, dass über die Zerstäuberdüse 14 Verunreinigungen in das Reduktionsmittelreservoir 12 gelangen.
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Stromaufwärts des ersten Fluidanschlusses 20 ist ein Filter 34 angeordnet.
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Zudem ist sowohl in der Druckfluidleitung 28 als auch in der Reduktionsmittelleitung 18 ein Drucksensor 36 angeordnet.
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Im regulären Betrieb der Reduktionsmitteldosiereinheit 10 wird Reduktionsmittel, zum Beispiel Harnstofflösung, mittels Druckfluid in der Zerstäuberdüse 14 zerstäubt.
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In einem weiteren Betriebszustand, in dem keine Reduktion stattfindet, können die Reduktionsmittel führenden Komponenten, insbesondere die Reduktionsmittelleitung 18, mit Druckfluid gespült werden.
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Der Aufbau und die Funktionsweise der Ventileinheit 16 wird nachfolgend im Detail erläutert.
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Die 2 bis 5 veranschaulichen eine Ventileinheit 16 gemäß einer ersten Ausführungsform, die in der Reduktionsmitteldosiereinheit 10 verwendet werden kann.
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Die Ventileinheit 16 umfasst ein Fluidgehäuse 38, in dem die Fluidanschlüsse 20, 22, 24 ausgebildet sind.
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Die Fluidanschlüsse 20, 22, 24 sind strömungsmäßig miteinander verbunden.
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Zwischen dem ersten Fluidanschluss 20 und dem zweiten Fluidanschluss 22 ist ein erster Ventilsitz 40 vorhanden. Der erste Ventilsitz 40 ist integral im Fluidgehäuse 38 ausgebildet.
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Zwischen dem ersten Fluidanschuss 20 und dem dritten Fluidanschluss 24 ist ein zweiter Ventilsitz 42 vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel ist der zweite Ventilsitz 42 durch einen Einsatz 44 im Fluidgehäuse 38 gebildet.
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Die Ventileinheit 16 umfasst des Weiteren ein erstes Schließelement 46, das mit dem ersten Ventilsitz 40 zusammenwirkt und in einer Schließstellung einen Strömungsweg vom ersten Fluidanschluss 20 zum zweiten Fluidanschluss 22 verschließt.
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Ein zweites Schließelement 48 wirkt mit dem zweiten Ventilsitz 42 zusammen und verschließt in einer Schließstellung einen Strömungsweg vom ersten Fluidanschluss 20 zum dritten Fluidanschluss 24.
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Bei der in den 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform sind die beiden Schließelemente 46, 48 jeweils durch einen Stößel gebildet.
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Der das zweite Schließelement 48 bildende Stößel ist in dem das erste Schließelement 46 bildenden Stößel gleitend gelagert.
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Genauer gesagt ist das zweite Schließelement 48 konzentrisch im ersten Schließelement 46 gelagert, ähnlich einem Teleskop.
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Im Kontaktbereich mit den Ventilsitzen 40, 42 ist jeweils ein Dichtelement 50 vorgesehen.
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Ein erstes elastisches Element 52, das im Ausführungsbeispiel eine Schraubenfeder ist, beaufschlagt das erste Schließelement 46 in Richtung des ersten Ventilsitzes 40. Das durch das erste Schließelement 46 und durch den ersten Ventilsitz 40 gebildete Ventil ist somit ein stromlos geschlossenes Ventil.
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Das elastische Element 52 stützt sich in 2 oben an einem Verschlussteil 54 ab, das einen Aufnahmeraum 56 für das erste Schließelement 46 begrenzt.
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Unten stützt sich das elastische Element 52 an einem auf der oberen Stirnseite des Schließelements 46 aufsitzenden Teller ab, der einen in die zentrische Öffnung des Schließelements 46 ragenden stiftförmigen Fortsatz 57 hat. Ein in die Gegenrichtung, d.h. nach oben weisender Fortsatz lagert die Schraubenfeder.
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Zwischen dem ersten Schließelement 46 und dem zweiten Schließelement 48 ist ein weiteres elastisches Element 58 angeordnet, das das zweite Schließelement 48 in Richtung zum zweiten Ventilsitz 42 beaufschlagt. Somit ist auch das durch das zweite Schließelement 48 und den zweiten Ventilsitz 42 gebildete Ventil ein stromlos geschlossenes Ventil.
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Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist das elastische Element 58 im Inneren des ersten Schließelements 46 gelagert, nach oben hin liegt das Element 58 am vorgenannten stiftförmigen Fortsatz 57 an.
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Die Schließelemente 46, 48 bilden mit den zugeordneten Ventilsitzen 40, 42 jeweils ein Proportionalventil.
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Die Ventileinheit 16 umfasst eine einzige Antriebseinheit 60, die im Ausführungsbeispiel einen elektromagnetischen Antrieb umfasst, insbesondere eine einzige Magnetspule 62 und einen einzigen beweglich gelagerten Magnetkern 64.
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Im Ausführungsbeispiel ist der Magnetkern 64 gleichzeitig das erste Schließelement 46, was im Hinblick auf eine kompakte Bauweise der Ventileinheit 16 vorteilhaft ist. Es ist aber genauso denkbar, dass das Schließelement 46 und der Magnetkern 64 separat hergestellt und miteinander fest gekoppelt sind.
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Zwischen dem Magnetkern 64 und der Spule 62 ist eine Führungshülse 65 angeordnet, durch welche die Gleiteigenschaften verbessert sind. Außerdem führt die Führungshülse 65 den Magnetkern 64 und nimmt den Mediendruck des zu dosierenden Fluids auf.
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Beide Schließelemente 46, 48 sind mittels der Antriebseinheit 60 von ihrer Schließstellung in eine Öffnungsstellung bewegbar.
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Hierbei ist vorgesehen, dass die Schließelemente 46, 48 derart miteinander mechanisch gekoppelt sind, dass sich das zweite Schließelement 48 erst nach einem definierten Öffnungshub des ersten Schließelements 46 vom zweiten Ventilsitz 42 abheben lässt. Konkret lässt sich das zweite Schließelement 48 erst vom zweiten Ventilsitz 42 abheben, wenn das erste Schließelement 46 so weit vom ersten Ventilsitz 40 abgehoben ist, dass ein maximal möglicher Strömungsquerschnitt zwischen dem ersten Fluidanschluss 20 und dem zweiten Fluidanschluss 22 freigegeben ist.
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Auf diese Weise ist ein zweistufiger Öffnungsmechanismus realisiert.
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Um die mechanische Koppelung zu realisieren, hat das erste Schließelement 46 eine integrierte Mitnahmegeometrie 66, wobei das erste Schließelement 46 erst nach Überwinden des definierten Öffnungshubes bei einer weiteren Öffnungsbewegung durch die Mitnahmegeometrie 66 mit dem zweiten Schließelement 48 derart mechanisch gekoppelt ist, dass sich die Schließelemente 46, 48 gemeinsam bewegen.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß den 2 bis 5 ist die Mitnahmegeometrie 66 durch eine Stufe 68 im ersten Schließelement 46 gebildet, die nach Überwinden des definierten Öffnungshubs an einem Anschlag 70 des zweiten Schließelements 48 anliegt.
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Bei Verwendung der Ventileinheit 16 in der Reduktionsmitteldosiereinheit 10 gemäß 1 kann Reduktionsmittel in einen Abgasstrang zugeführt werden, indem die Ventileinheit 16 bei Zufuhr von Reduktionsmittel nur am ersten Ventilsitz 40 proportional zu einer über die Druckfluidleitung 28 zuzuführenden Zuluftmenge geöffnet wird.
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Zum Spülen der Reduktionsmittelleitung 18 mit Zuluft wird die Ventileinheit 16 auch zusätzlich am zweiten Ventilsitz 42 geöffnet.
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Somit kann mittels einer einzigen Ventileinheit 16, die insbesondere nur einen einzigen Antrieb umfasst, sowohl ein regulärer Betrieb als auch ein Spülen der Reduktionsmittel führenden Komponenten realisiert werden.
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In den 3 bis 5 sind die verschiedenen Betriebszustände der Ventileinheit 16 veranschaulicht.
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3 zeigt die Ventileinheit 16 in einem vollständig geschlossenen Zustand.
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In diesem Zustand liegen beide Schließelemente 46, 48 am zugeordneten Ventilsitz 40, 42 an.
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Zwischen dem ersten und dem zweiten Schließelement 46, 48 ist in Öffnungsrichtung ein Leerhub 72 vorhanden, das heißt, es ist zunächst ein Spalt zwischen der Mitnahmegeometrie 66 und dem zweiten Schließelement 48 vorhanden.
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4 zeigt die Ventileinheit 16 in einem regulären Betriebszustand, in dem das erste Schließelement 46 vom Ventilsitz 40 abgehoben ist, so dass Druckfluid zur Zerstäuberdüse 14 strömen kann.
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Bei dem in 4 dargestellten Zustand ist das erste Schließelement 46 bereits durch die Mitnahmegeometrie 66 mit dem zweiten Schließelement 48 gekoppelt. Konkret liegt die im ersten Schließelement 46 gebildete Stufe 68 am Anschlag 70 des zweiten Schließelements 48 an.
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Ausgehend von dem in 4 veranschaulichten Zustand nimmt das erste Schließelement 46 das zweite Schließelement 48 bei einer weiteren Öffnungsbewegung durch die mechanische Koppelung mit, wodurch der in 5 veranschaulichte Zustand erreicht wird, in dem beide Schließelemente 46, 48 vom jeweils zugeordneten Ventilsitz 40, 42 abgehoben sind.
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In diesem Zustand kann Druckfluid über den zweiten Ventilsitz 42 durch die Reduktionsmittel führenden Komponenten, insbesondere durch die Reduktionsmittelleitung 18 strömen, um diese zu spülen.
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Die 6 bis 9 veranschaulichen eine alternative Ausführungsform der Ventileinheit 16, die ebenfalls in der Reduktionsmitteldosiereinheit 10 gemäß 1 verwendet werden kann.
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Für gleiche Strukturen mit gleichen Funktionen, die von der obigen Ausführungsform bekannt sind, werden im Folgenden dieselben Bezugszeichen verwendet und es wird insoweit auf die vorangegangenen Erläuterungen verwiesen, wobei nachfolgend auf die Unterschiede der jeweiligen Ausführungsformen eingegangen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
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Die in den 6 bis 9 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere durch die Form der Schließelemente 46, 48 von der in den 2 bis 5 veranschaulichten Ausführungsform.
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In dieser Ausführungsform umgibt das zweite Schließelement 48 das erste Schließelement 46 und ist in Öffnungsrichtung begrenzt verschiebbar am ersten Schließelement 46 gelagert. Das erste Schließelement 46 ist hier nicht mit einer Aufnahmeöffnung für das zweite Schließelement 48 ausgestattet, sondern es weist einen sich zum zweiten Ventilsitz 42 ragenden Stiftfortsatz auf, auf dessen Ende das Schließelement 46 axial verschieblich aufgesetzt ist.
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Die Mitnahmegeometrie 66 ist hierbei durch eine Erweiterung 74 am ersten Schließelement 46 gebildet und das zweite Schließelement 48 umgreift die Erweiterung 74.
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Das elastische Element 58, das zwischen den beiden Schließelementen 46, 48 angeordnet ist, umgibt die Schließelemente 46, 48 umfangsmäßig.
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Ein weiterer Unterschied zu der vorhergehend beschriebenen Ausführungsform ist, dass beide Ventilsitze 40, 42 integral im Fluidgehäuse 38 geformt sind.
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Die Funktionsweise der in den 6 bis 9 veranschaulichten Ausführungsform entspricht der Funktionsweise der vorhergehend beschriebenen Ausführungsform.
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Die 10 bis 16 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform der Ventileinheit 16, die ebenfalls in der Reduktionsmitteldosiereinheit 10 gemäß 1 verwendet werden kann.
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Die Ausführungsform gemäß den 10 bis 16 unterscheidet sich von den vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen ebenfalls durch die Form der Schließelemente 46, 48.
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Die Schließelemente 46, 48 sind axial in Öffnungsrichtung voneinander beabstandet. Dadurch kann, wie in den 11 bis 13 besonders deutlich zu sehen ist, ein im Fluidgehäuse 38 gebildeter Steg 76 in einen Bereich zwischen den Schließelementen 46, 48 hineinragen.
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In dem Steg 76 ist der erste Ventilsitz 40 ausgebildet.
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Das elastische Element 58 stützt sich an dem Steg 76 ab und beaufschlagt das zweite Schließelement 48 zum zweiten Ventilsitz 42 hin.
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Die Schließelemente 46, 48 sind in diesem Fall mittels eines Koppelungsteils 78 miteinander mechanisch gekoppelt, das beide Schließelemente 46, 48 außenseitig umgibt und in Öffnungsrichtung miteinander koppelt. Das Kopplungsteil 78 ist in den 14 bis 16 besonders deutlich sichtbar.
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Die Mitnahmegeometrie 66 (hier ein Absatz) des ersten Schließelements 46 wirkt hierbei mit dem Kopplungsteil 78 zusammen.
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Ausgehend von der in den 11 und 14 dargestellten Schließstellung des ersten Schließelements 46 ist ein Leerhub 72 zwischen dem ersten Schließelement 46 und dem Koppelungsteil 78 vorgesehen, der dem definierten Öffnungshub entspricht.
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Das Kopplungsteil 78 ähnelt einer Klammer, die beide Schließelemente 46, 48 umgreift.
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Wie in den 14 bis 16 zu sehen ist, erstreckt sich das Kopplungsteil 78 beidseits des Stegs vom zweiten Schließelement 48 nach oben zum ersten Schließelement 46.
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Bei allen in den 2 bis 16 dargestellten Ausführungsformen der Ventileinheit 16 erfolgt eine Untersitzanströmung des ersten Ventilsitzes 40, das heißt, der am ersten Fluidanschluss 20 anliegende Fluiddruck wirkt in Öffnungsrichtung des Schließelements 46. Konkret wirkt der Fluiddruck gegen die Schließkraft des ersten elastischen Elements 52.
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Dies hat den Vorteil, dass die Regelung präziser erfolgen kann, da ein spielfreies Öffnen des durch das erste Schließelement 46 und den ersten Ventilsitz 40 gebildeten Ventils möglich ist.
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Das zweite Schließelement 48 wird mit dem am ersten Fluidanschluss 20 anliegenden Fluiddruck belastet, das heißt, es erfolgt eine Übersitzanströmung des zweiten Ventilsitzes 42. Der am ersten Fluidanschluss 20 anliegende Fluiddruck unterstützt somit das Schließen der Ventileinheit 16.
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Bei der Ausführungsform gemäß den 10 bis 16 liegt darüber hinaus die Besonderheit vor, dass in geschlossenem Zustand der Ventileinheit 16, der in den 11 und 14 dargestellt ist, der auf das zweite Schließelement 48 wirkende Fluiddruck reduziert ist, da das erste Schließelement 46 in geschlossenem Zustand der Ventileinheit 16 einen Strömungsweg vom ersten Fluidanschluss 20 zum zweiten Ventilsitz 42 blockiert. Dadurch ist eine zum Öffnen der Ventileinheit 16 erforderliche Kraft reduziert.
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17 zeigt eine Ventileinheit 16, die in ihrem Aufbau identisch zu der Ventileinheit gemäß den 10 bis 16 ist. Allerdings ist die Position des ersten Fluidanschlusses 20 mit der Position des zweiten Fluidanschlusses 22 vertauscht, wodurch eine Übersitzanströmung des ersten Ventilsitzes 40 und des zweiten Ventilsitzes 42 erfolgt. Das zweite Schließelement 48 wird dadurch mit dem vollen Eingangsdruck belastet, sodass der Fluiddruck das Schließen der Ventileinheit 16 unterstützt.
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Die Übersitzanströmung des ersten Ventilsitzes 40 führt im Vergleich zu einer Untersitzanströmung zu einer steileren Kennlinie des Proportionalverhaltens.
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Wie bereits vorhergehend erläutert, ist in den beschriebenen Ausführungsformen das durch das zweite Schließelement 48 und den zweiten Ventilsitz 42 gebildete Ventil ein Proportionalventil.
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Es ist jedoch auch denkbar, dass durch das zweite Schließelement 48 und den zweiten Ventilsitz 42 gebildete Ventil als Absperrventil auszuführen, das zwei diskrete Zustände, offen und geschlossen, erlaubt.
