JP2004514821A - 調量弁 - Google Patents

Abstract

本発明は、液体の調量のための、特に内燃機関の排ガスの後処理用の尿素水溶液の調量のための弁装置に関し、弁装置が高い圧力のもとで変位可能若しくは圧縮可能な部材を含んでおり、これによって、作業室の容積が変化せしめられて、調量すべき液体の相転移に基づき発生する高い圧力が、害することのない程度に制限されるようになっている。

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の弁装置に関する。
【０００２】
技術背景
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００４０５７１．１号明細書により、還元剤の調量のための調量弁が公知であり、この場合、液状の還元剤が弁の作業室を通して導かれるようになっており、作業室が一定の容積を有している。
【０００３】
発明の利点
請求項１に記載の特徴を有する本発明に基づく弁装置においては利点として、特に車両での使用に際して液体の需要に合った調量が行われ、該弁装置が液体の起こりうる氷結の際に破損することもない。弁装置が、氷結によって生じた氷の溶けた後には再び完全に機能し、かつ氷結の繰り返しにも耐えうるものである。弁座、並びにシール、或いはマグネットコイルのための注型成形物質が無傷のままであり、液体案内の管路が変形しない。特に水溶液を用いる場合に、本発明に基づく構成は氷結圧に耐える装置を提供し、該装置は簡単な改造によって標準弁、例えば乗用車用ガソリン若しくはガス調量弁として形成され得る。特に内燃機関の排ガスの後処理用の尿素調量機構のために、本発明に基づく装置は有利に用いられる。圧力下で後退若しくは変位する部材を用いることによって、高い圧力の発生が避けられ、従って、耐圧性の低い材料及び構成部分が用いられ得る。
【０００４】
従属請求項に本発明の有利な実施態様が記載してある。ガスの充填されたダイヤフラムボックス（ダイヤフラム缶）、弾性的な成形管部分若しくは圧縮可能な弾性的なホースを設けると有利であり、これらの部材を用いて、既存のノズル装置が、長さ若しくは液体入口の配置位置に左右されることなく変更され得る。
【０００５】
弁を運動可能に支承することによって、弁の補償運動が、弁の出口に接続する液体案内のための管路の保護のために可能になる。
【０００６】
実施例の説明
図１に示す弁装置の弁体（３，１８，１９）は、マグネットコイル４を備えるコイル部分３、作業室１０を取り囲む作業室部分１８、並びに入口及び出口領域１９から成っている。弁体はマグネット弁ホルダー２の開口内に収容されていて、ばね弾性的な締め付けディスク１５を用いて固定されている。この場合、弁体がエラストマシールリング１６を介して管路１７の壁部２０に取り付けられている。弁体の作業室への側方の入口１１がマグネット弁ホルダー２内に組み込まれている。管路１７に対する密閉がエラストマシールリング１６を介して行われており、マグネット弁ホルダー内のスペースに対する密閉がＯリングシール５を介して保証されており、該Ｏリングシールがほぼマグネットコイル４の高さでコイル部分３の周囲を密接に取り囲んでいる。入口１１が作業室１０に通じており、作業室内に弁プレート６が運動可能に支承されている。弁プレートがマグネットコイル４への電流の印加によって流出開口９から持ち上げられて、作業室１０内の流体に対して出口領域１２及び管路１７内への流路を開放する。流出開口９が弁座８内に孔として形成されており、該孔が孔自体の直径よりも大きな直径の出口領域１２内へ移行している。作業室内に、ガスの満たされたダイヤフラムボックス７を配置してあり、該ダイヤフラムボックスが回転対称的に弁座の周囲、及び弁プレートの、流出開口９を被う部分の周囲に配置されている。この場合、ダイヤフラムボックスが弁体の作業室部分１８のかしめ部１３によって固定されている。弁体のコイル部分３と作業室部分１８との間に配置されたシール１４がマグネットコイル４を弁装置の残りの部分に対して液密に閉鎖している。
【０００７】
前述の弁装置は特に、運転温度の低い場合に管路若しくは弁装置内で氷結するおそれのある水溶液の調量に適している。入口若しくは作業室で水溶液、例えば尿素・水・溶液が氷結する場合には、ガスの満たされたダイヤフラムボックスが圧縮されて、水溶液のため、若しくは水溶液の固相のために十分な容積が生ぜしめられる。この場合、ダイヤフラムボックスは、数バール、例えば３バールの液体圧では変形を生ぜしめないように形成されている。水溶液の氷結の際に生じる著しい圧力、例えば１０００バールでようやくダイヤフラムボックスが圧縮され、その結果、氷結された水溶液の増大された作業室容積が得られる。水溶液の氷結によって生じた氷の溶ける際に、ダイヤフラムボックスの変形が圧力減少に相応して戻り、最終的に再び出発状態が達成されて、ダイヤフラムボックスが再度の氷結の際の圧力逃がしのために待機している。出口領域１２若しくは管路内で水溶液が凍る場合にも、補償機能が生ぜしめられる。形成される氷の体積膨張によって生じる氷圧力が、弁体をばね弾性的な締め付けディスク１５に向けて押圧し、締め付けディスクが変位し、即ちたわんで、弁体を軸線方向で締め付けディスクに向けて運動させる。これによって、出口領域１２内の液体にとって有効な容積が増大される。締め付けディスクのばね力が、一方では弁体の移動によって十分な圧力降下を保証して、その結果、氷圧力による管路及び弁装置の損傷を避け、かつ他方ではエラストマシールリング１６を介して弁体を管路１７に密に接触させているように規定されている。氷が溶けると、ダイヤフラムボックスも締め付けディスク１５も弛緩して、水溶液の再度の氷結に際して同様に補償機構として役立つようになる。ばね弾性的なダイヤフラムボックス並びに締め付けディスク１５が、氷圧力を不都合のない程度に制限し、即ち、変形が可逆的であってかつ、このために特別に設けられた部材、まさに締め付けディスク１５及びダイヤフラムボックス７に限定される。
【０００８】
図２に示すマグネット弁は、完全に、段階的な複数の直径を有する中央の孔２２だけを通して流過されるようになっている。マグネット弁のケーシング２１内にマグネットコイル３５が組み込まれており、該マグネットコイルによって、ばね３４の圧縮力と逆向きの力が弁プレート６６に生ぜしめられて、弾性的に支承されたノズルプレート３１のノズル孔９９が、孔２２内の液体のために開放される。ノズルプレート３１が、ケーシング２１とノズルプレート３１との間に締め込まれた皿ばね３２を用いて固定されている。Ｏリングシール３３がノズルプレートをケーシングに対して密閉している。孔２２の一部分が圧縮可能な弾性的なホース２８によって被われている。ホースがセルラーラバーから若しくはクローズドセル質又は発泡性のサーモプラスチックから成っていて、圧縮した状態で組み込まれて、膨張に基づき孔２２の壁２９に固着される。さらに孔２２内に長手方向及び横方向に弾性的な成形管部分２３が組み込まれており、これによって成形管部分とケーシング壁２５との間に、空気の満たされた補償容積２６が生ぜしめるられている。圧入されたプレート２７が成形管部分を軸線方向で固定しており、Ｏリングシール２４が補償容積２６内への液体の侵入を阻止している。
【０００９】
水溶液がマグネット弁の孔２２内で凍った場合に、異なる３つの機構が補償容積の形成に役立つ。弾性的な成形管部分２３が補償容積２６を活用して、孔内の氷圧力の発生に際して液体のために容積を増大するように機能する。同じく、圧縮可能なホースが氷結に基づく体積増大の補償のために寄与する。成形管部分及び圧縮可能なホースと同じく、皿ばね３２も、氷圧力の発生の際にのみ顕著にたわみ、これによってノズルプレート３１を移動させてマグネット弁の損傷を防止するように形成されている。数バールの大きさである通常の運転圧力では、成形管部分、ホース２８並びにノズルプレート３１は実質的に出発状態を維持している。これらの部材も、該部材の氷圧力で生じた変形が氷の溶けた後には再び完全に元に戻るように形成されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
側方の液体入口を備えた弁装置の縦断面図。
【図２】
軸線方向に貫流される弁装置の縦断面図。
【符号の説明】
２　マグネット弁ホルダー、　３　コイル部分、　４　マグネットコイル、　５　Ｏリングシール、　６　弁プレート、　７　ダイヤフラムボックス、　９　流出開口、　１０　作業室、　１１　入口、　１２　出口領域、　１５　締め付けディスク、　１６　エラストマシールリング、　１７　管路、　１８　作業室部分、　１９　入口及び出口領域、　２０　壁部、　２１　ケーシング、　２２　孔、　２４　Ｏリングシール、　２７　プレート、　２９　壁、　３１　ノズルプレート、　３４　ばね、　３５　マグネットコイル、　６６　弁プレート、　９９　ノズル孔

Claims (11)

1. 液体の調量のための弁装置であって、作業室（１０；２２）を備えた弁体（３，１８，１９；２１）を有しており、作業室内に弁プレート（６；６６）が作業室の流出開口（９；９９）の開閉のために運動可能に支承されている形式のものにおいて、作業室が少なくとも部分的に、圧力下で変位可能な壁（２３，２８，３１）によって制限されていて、及び／又は圧縮可能な少なくとも１つの部材（７）を含んでおり、これによって、弁装置内の液体が相変態を行う場合に、作業室の容積が変化せしめられるようになっていることを特徴とする調量弁。
2. 圧縮可能な部材が、特にガスの満たされたダイヤフラムボックスである請求項１記載の調量弁。
3. 変位可能な壁が少なくとも部分的に、弾性的な成形管部分（２３）によって形成されている請求項１又は２記載の調量弁。
4. 変位可能な壁が少なくとも部分的に、圧縮可能な弾性的なホース（２８）によって形成されている請求項１から３のいずれか１項記載の調量弁。
5. 流出開口が、運動可能に支承されたノズルプレート（３１）に設けられており、変位可能な壁が少なくとも部分的に、前記運動可能に支承されたノズルプレートによって形成されている請求項１から４のいずれか１項記載の調量弁。
6. 弁体が弁ホルダー（２）を用いて運動可能に支承され、かつ管路（１７）に結合されていて、管路内の液体の氷結の際に管路容積の増大のための補償運動を行うようになっている請求項１から５のいずれか１項記載の調量弁。
7. 弁ホルダー（２）に取り付けられたばね部材が、管路内の氷結で生じた氷の溶解に際して弁体を管路に向けて押し戻すようになっている請求項６記載の調量弁。
8. ばね部材がばね弾性的な締め付けディスク（１５）である請求項７記載の調量弁。
9. 管路と弁体との間にシールリング、特にエラストマシールリング（１６）が配置されていて、これによって液体の氷結温度の上側でも補償運動の場合にも管路への弁体の液密な接触が保証されている請求項６、７又は８記載の調量弁。
10. 弁体が弁ホルダーの開口内に挿入されて、弁体（３，１８，１９）の、流出開口（９）と逆の側でばね部材（１５）によって固定されており、これによって補償運動が軸線方向に行われるようになっている請求項６から９のいずれか１項記載の調量弁。
11. 作業室への側方の入口（１１）が弁ホルダー（２）に設けられている請求項１０記載の調量弁。