JP2007504396A - ディーゼルエンジンのための排ガス後処理媒体、特に尿素水溶液を搬送するためのポンプ - Google Patents

ディーゼルエンジンのための排ガス後処理媒体、特に尿素水溶液を搬送するためのポンプ Download PDF

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Abstract

ディーゼルエンジンのための排ガス後処理媒体、特に尿素水溶液を搬送するためのポンプ。当該ポンプは、上記媒体を容器から出口へ搬送するポンプ要素が収容されるポンプハウジングを備えて構成されている。欠点なく且つディーゼル車両で生じる条件下で確実に排ガス後処理媒体を搬送可能とするために、相反する力に抗して変位可能なピストンとしてポンプ要素は構成される。当該ピストンは、メンブランによって上記媒体から分離し、上記媒体と接触しない際には当該ピストンは腐食耐性である。メンブランはピストンをシールするので、媒体接触範囲でのシャフトのシールを不必要とする。本発明に係るポンプはディーゼルエンジンのための排ガス後処理装置において用いられる。

Description

本発明は、請求項1の前提部分(プリアンブル部分、所謂おいて部分)に係るディーゼルエンジンのための排ガス後処理媒体、特に尿素水溶液を搬送するためのポンプに関する。
ディーゼルエンジンの排ガスを、当該排ガス中の酸化窒素を減少する若しくは完全に除去するために、媒体、特に32.5%尿素水溶液を用いて処理するディーゼル車両における浄化装置が公知である。当該媒体を搬送するために、当該媒体を貯蔵容器から搬送するポンプが設けられている。
本発明は、排ガス後処理媒体を欠点なく且つディーゼル車両で生じる条件下で確実に搬送可能とするように、一般様式のポンプを形成するという課題を基礎とする。
上記課題は、一般様式のポンプにおいて本発明にしたがい請求項1の特徴部分の特徴構成で、解決される。
本発明に係るポンプでは、ポンプ要素が、ポンピングプロセスの際に反力に抗して変位可能なピストンによって構成される。ポンプ送出されるべき媒体に対して、ピストンはメンブランによって分けられている。本発明に係るポンプで十分に高い圧力が達成される。ピストンが媒体に対してメンブランによって分けられているので、当該ピストンは腐食耐性で、媒体と接触しない。メンブランはピストンをシールするので、シャフトのシールが媒体接触範囲において必要としない。ポンプは簡単な組み立てと長い寿命によって優れている。
本発明の更なる特徴は、更なる請求項、明細書の記載及び図面から明らかとなる。
本発明を、図面に示された二つの実施例に基づき、更に詳細に説明する。
ポンプは、好ましくはディーゼルエンジンのための排ガス後処理装置の使用に適している。当該ポンプは当然ながら他のポンプ装填にも用いられ得る。
ポンプは、端面に円筒状の接続部2を備えたハウジング1を有する。ハウジング1内に少なくとも一つの磁石コイル3が埋め込まれている。ハウジング1は中央軸線収容空間4を有し、その内壁にケース状の滑り軸受5が隣接している。これは、その端面で半径方向内側に向いたリング状肩面6に載っている。当該肩面は収容空間4の内壁7から離れている。
滑り軸受5においてポット状のピストン8が存在し、少なくとも一つの圧縮バネ9の力に抗して軸方向に可動である。圧縮バネ9の一端がピストン8の底部10に支えられ、他端は接続部2内にねじ込まれている調整ネジ11の下側に支えられている。調整ネジ11で、圧縮バネ9の予張力が無段階で調整可能である。圧縮バネ9の心立てのために、調整ネジ11がその下側に中心突出部12を備えており、これは圧縮バネ9の対応する端部に張り出している。
ピストン8は、調整ネジ11に向いた端部で、半径方向外側に向いたフランジ13を備えており、ピストン8の或るポジション(図2)において収容空間4の内壁7での半径方向外側に向いた肩面14に隣接する。調整ネジ11はその周囲に、ピストン8のフランジ13の内壁が案内されるリング壁15を有する。
ハウジング1に、調整ネジ11に対向した端面でポンプヘッド16がつながれ、特にネジ固定されている。ポンプヘッド16は、半径方向外側に向いたフランジ18を備えたハウジング17を有し、上記フランジでポンプヘッド16が平らでシールされてハウジング1の端面に隣接する。フランジ18の縁に沿って固定ネジ19があり、これでポンプヘッド16がハウジング1にネジ固定される。固定ネジ19のヘッドは有利にはフランジ18に深く位置する。
ポンプヘッドにおいて、互いに間隔をおいた二つの逆止弁20,21が存在し、これらは夫々ポンプヘッド16の収容空間22,23に収納されている。収容空間22に、その外径が収容空間22の径よりも小さい弁体24が存する。弁体24は、少なくとも一つの圧縮バネ25によって、図1に示された閉じポジションの方向に付勢される。当該閉じポジションでは弁体がポンプヘッド16における孔26を閉鎖する。軸平行な孔26は、収容空間22を、メンブラン28で閉じられているポンプ空間27に連結する。ポンプ空間27は基本的にポンプヘッド16の端面凹みによって形成される。メンブラン28は、ハウジング1とポンプヘッド16のフランジ18の間で張られた強化周囲縁29を有する。メンブラン28は、ピストン8に向いた側で、ピストン8の底部10の中央孔31を通過する中央連結部30を有する。連結部30の自由端に厚み部32があり、ピストン8に対するメンブラン28の軸方向保護に用いられる。当該厚み部32はピストン底部10の内側にあり、失われることなくメンブラン28がピストン8と連結されているように構成されている。
ポンプヘッド16の孔26に対向配置された側で、接続板34に備えられた孔33が収容空間22に連通される。接続板はポンプヘッド16のハウジング1から離れた端面に密閉固定されている。
ポンプヘッド16の収容空間23において同様に弁体35がある。当該弁体は弁体24と同じように形成されているが、当該弁体に対して180°捻られて収容空間23に配されている。弁体35を用いて、孔33に対し平行に接続板34に設けられた孔36が閉じられる。弁体35は、少なくとも一つの圧縮バネ37によって収容空間23において閉じポジション(図2)の方向に付勢される。弁体35の外径は収容空間23の径よりも小さい。収容空間23に、ポンプヘッド16に設けられ孔26に対し平行に位置する孔38が連通される。孔38はポンプ空間27を収容空間23に連結する。
逆止弁20の圧縮バネ25は一方の端部で連結板34に、他方の端部で弁体24に支持される。圧縮バネ37は一方の端部で収容空間23の底部に、他方の端部で弁体35に支持される。
孔33,36は、ポンプヘッド16から離れた連結板34の端面に設けられた連結部39,40に連通され、当該連通部を介して搬送されるべき媒体が吸い込まれ、あるいは放出される。
図1に係るポジションにおいて、ピストンのフランジ13が調整ネジ11に隣接する(図1)までピストン8が圧縮バネ9の力に抗して変位するように、磁石コイル3は通電される。メンブラン28は、ピストン8と軸方向にしっかりと連結されているので、連行され、それによってメンブランは孔26,38に負圧を生じる。これによって、弁体24が圧縮バネ25の力によって支援されてその閉じポジションへ達して孔26を閉じる結果となる。弁体35は、吸引力の下で圧縮バネ37の力に抗して連結板34から外される。これによって、連結部40と孔36を介して媒体が収容空間23へ達する。ここで吸い込まれた媒体が弁体35を通り過ぎて孔38を介してポンプ空間27に流れる。
その後、磁石コイル3の通電はスイッチオフされる。これによって、ピストンのフランジ13がポンプハウジング1の肩面14に接触するようになる(図2)までピストン8が圧縮バネ9の力の下で押し戻される結果となる。この軸方向変位プロセスで、メンブラン28は連行され弾性的に変形する。ポンプ空間27に存する媒体はこれによって圧力をかけられる。これによって、媒体が弁体35を図2に示された閉じポジションへ変位し、圧縮バネ37の力によって支援される結果となる。これによって連結板34における孔36は遮断される。しかしながら同時に弁体24は、圧力をかけられた媒体によって圧縮バネ25の力に抗して押し戻され、ポンプヘッド16における孔26が自由にされる。それで媒体は収容空間22に達して、弁体24を通り過ぎて孔33に、それ故に連結部39に流れ込む。
ポンプ圧の高さは、ピストン8を働かせる圧縮バネ9のバネ強度に左右される。調整ネジ11を用いてポンプ圧は組み立て後に微調整される。
メングラン28に向いたピストン底部10の端面41がアーチ状にされ(図1)、メンブラン28が図2に従う反った姿勢で平べったく端面41に隣接する(図2)のが有利である。このようにしてメンブラン28は最適に支えられ、それに応じて磨耗がごく僅かである。
ポンプは、揺動ピストンポンプと膜型ポンプからなる組み合わせを形成する。ピストン8を備えた揺動ピストン部分がメンテナンスフリーの駆動部として用いられる一方、メンブラン28はポンプ器官を形成する。ポンピングプロセスの際、単にメンブラン28が媒体と接触するが、ピストン8には接触しない。それによってメンブラン28の材料はポンプ圧送されるべき媒体に最適に適合可能である。ピストン8はこの媒体に接触せず、それに関して相応して廉価な材料から製作可能である。
ポンプを用いて、例えば約5バール程度の圧力が達成される。ポンプは、揺動ピストン部分がメンブラン28によって媒体に対して密閉されているので、水溶液に対して腐食耐性である。膜型ポンプ部分において、波形シール(Wellenabdichtung)が設けられておらず、それに伴って関連する問題が生じない。既述のポンプは、ポンプピストン8が静止状態(通電されない磁石、図2)で最小のポンプ死空間27の位置にあるので、硬直するおそれがない。媒体の凍結の際、生じた付加体積は、バネ9に抗して後退するピストン8によって受け入れられ得る。ポンプは励起コイル3を介してたやすく温められ、その結果、媒体の自立溶融も場合によって起こり得る凍結の後に可能である。ポンプはメンテナンスフリーで少なくとも車両(ポンプが取り付けられている)の寿命にわたって作動する。
図3及び4に係るポンプは、先の記載した実施形態と基本的に、ピストンバネ9の代わりにメンブラン28に一体化された皿バネ9’が設けられ、メンブランによって緊密に囲まれることによって異なっている。皿バネ9’は、同様にメンブラン28に埋め込まれた固定部分42に着座しており、メンブラン28から突き出てネジピンとして形成されている連結部30は固定部分から離れている。当該連結部はピストン8の底部10にねじ込まれる。固定部分42と連結部30が互いにワンピースに形成されているのが有利である。メンブラン28は特に熱可塑性の又は加硫されたエラストマーから成っている。
図3は前の実施形態の図2に対応するポジジョンでのピストン8を示す。コイル3は通電されず、ピストン8は、そのフランジ13がポンプハウジング1の肩面14に隣接するまで、皿バネ9’の力の下で変位される。メンブラン28はピストン底部10のアーチ状端面に平べったく隣接する。
コイル3に通電されると、ピストン8は、そのフランジ13が調整ネジ11に隣接するまで、皿バネ9’の力に抗して変位する。
ポンプの機能はその他の点で図1及び2に係る実施形態の場合と同じである。
或るポンプ姿勢での本発明に係るポンプの縦断面図である。 別のポンプ姿勢での本発明に係るポンプの縦断面図である。 図2に対応し本発明に係るポンプの第二実施形態の図である。 図3での細部の拡大図である。
符号の説明
3 磁石コイル
8 ピストン
9 バネ
10 底部
28 メンブラン
30 連結部

Claims (27)

  1. ディーゼルエンジンのための排ガス後処理媒体、特に尿素水溶液を搬送するためのポンプであって、媒体を少なくとも一つの入口から少なくとも一つの出口へ搬送可能なポンプ要素が収納されているポンプハウジングを備えるポンプにおいて、
    上記ポンプ要素がピストン(8)であり、これが抵抗力に対して変位可能でメンブラン(28)によって媒体から分けられていることを特徴とするポンプ。
  2. 上記ピストン(8)が中空ピストンであることを特徴とする請求項1に記載のポンプ。
  3. 上記ピストン(8)が少なくとも一つのバネ(9;9’)の力に抗して変位可能であることを特徴とする請求項1又は2に記載のポンプ。
  4. 上記バネ(9)が圧縮バネであることを特徴とする請求項3に記載のポンプ。
  5. 上記バネ(9’)が皿バネであることを特徴とする請求項3に記載のポンプ。
  6. 皿バネ(9’)がメンブラン(28)に一体化されていることを特徴とする請求項5に記載のポンプ。
  7. 皿バネ(9’)がメンブラン(28)によって緊密に囲まれていることを特徴とする請求項6に記載のポンプ。
  8. メンブラン(28)が熱可塑性の又は加硫化されたエラストマーから成ることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のポンプ。
  9. ピストン(8)が少なくとも一つの磁石コイル(3)によって囲まれていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のポンプ。
  10. ピストン(8)が磁石コイル(3)の通電によって変位可能であることを特徴とする請求項9に記載のポンプ。
  11. ピストン(8)が底部(10)を有することを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のポンプ。
  12. メンブラン(28)がピストン(8)と、特にその底部(10)とピストン(8)の変位方向に堅く繋がれていることを特徴とする請求項11に記載のポンプ。
  13. メンブラン(28)が連結部(30)でピストン(8)の底部(10)を通って突き出ていることを特徴とする請求項11又は12に記載のポンプ。
  14. 連結部(30)がメンブラン(28)に埋め込まれた固定部分(42)から突き出ていることを特徴とする請求項13に記載のポンプ。
  15. 皿バネ(9’)が固定部分(42)に保持されていることを特徴とする請求項14に記載のポンプ。
  16. 連結部(30)がネジピンとして構成されていることを特徴とする請求項14又は15に記載のポンプ。
  17. 連結部(30)がピストン(8)の底部(10)にねじ止められていることを特徴とする請求項14〜16のいずれか一項に記載のポンプ。
  18. 磁石コイル(3)が作動していない状態でメンブラン(28)が平たくピストン(8)の底部(10)に隣接することを特徴とする請求項1〜17のいずれか一項に記載のポンプ。
  19. メンブラン(28)がその縁(29)でポンプハウジング(1)とポンプヘッド(16)の間で張られていることを特徴とする請求項1〜18のいずれか一項に記載のポンプ。
  20. メンブラン(28)がポンプ空間(27)の境界をなしていることを特徴とする請求項1〜19のいずれか一項に記載のポンプ。
  21. ポンプ空間(27)がポンプヘッド(16)に設けられていることを特徴とする請求項20に記載のポンプ。
  22. 入口(40)が逆止弁(21)によってポンプ空間(27)に対して遮断可能であることを特徴とする請求項1〜21のいずれか一項に記載のポンプ。
  23. 出口(39)が逆止弁(20)によって遮断可能であることを特徴とする請求項1〜22のいずれか一項に記載のポンプ。
  24. 両方の逆止弁(20,21)が互いに逆方向に働くことを特徴とする請求項22又は23に記載のポンプ。
  25. 逆止弁(20,21)が夫々、収容空間(22,23)に収納された弁体(24,35)を有することを特徴とする請求項22〜24のいずれか一項に記載のポンプ。
  26. 弁体(24,35)の外径が収容空間(22,23)の内径よりも小さいことを特徴とする請求項25に記載のポンプ。
  27. 収容空間(22,23)がポンプ空間(27)とケーブル結合されていることを特徴とする請求項25又は26に記載のポンプ。
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