KR100890402B1 - 미터링 펌프 어셈블리 - Google Patents

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카림 린드베르그
닐스 토르프 마드센
톰 요한센
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Abstract

본 발명은, 미터링 펌프(2)를 사용하여, 배기가스플로우에 환원제를 혼합하기 위한, 미터링 펌프 어셈블리에 관한 것이다. 위 미터링 펌프(2)는, 그 입구측이 환원제탱크(4)에 연결되어 있고, 그 출구측은 압력도관(16) 및 위 환원제탱크(4)로 되돌아 오는 리턴도관(10)에 연결되어 있다. 이 때, 위 미터링 펌프(2)에 의해 발생한 유압에 대해 압축력을 받는 리턴밸브(20)가 압력도관(16) 내에 배치되며, 리턴도관(10)은 환원제의 흐름방향으로 위 리턴밸브(20)의 상류에서, 위 압력도관(16)에 연결되어 있고, 위 리턴도관(10)을 선택적으로 폐쇄하기 위한 제1셧-오프 밸브(12)가 그 안에 배치된다.
Figure R1020077014552
미터링 펌프 어셈블리, 리턴도관, 셧-오프 밸브, 환원제, 배기가스

Description

미터링 펌프 어셈블리{METERING PUMP ASSEMBLY}
본 발명은 액상 환원제를 배기가스플로우에 혼합하기 위한 미터링 펌프 어셈블리에 관한 것이다.
자기-점화(self-ignition) 내연기관에 있어서, 특히, 전형적으로 주연소실에 직접 분사하는 디젤엔진과 같은 대다수의 운전조건의 경우에, 운전시 과잉 산소의 사용으로 인한 질소산화물이 발생한다. 이와 같은 질소산화물의 방출을 방지하기 위하여, 배기가스에 환원촉매제를 공급하는 것이 알려져 있다. 환원제로서, 일반적으로 촉매제에 들어가기 전에 미세분산방법으로 수성 우레아 용액(urea solution)을 배기가스에 공급한다. 그렇게 함으로써, 공급된 우레아의 양은, 한편으로는 촉매제 내에서의 가능한 완전한 환원을 보장하고, 다른 한편으로는 우레아의 과잉을 방지하기 위하여, 연소과정에서 가능한 정확하게 매칭되어야 한다.
배기가스플로우에 환원제를 미터링(metering)하고 공급하기 위한 특수 미터링 펌프 어셈블리가 EP 1 435 458 A1으로부터 알려져 있다. 위 미터링 펌프 어셈블리에서는, 공급된 환원제는, 배기가스플로우에 공급하기 전에, 미터링 펌프 어셈블리 내에서 압축공기와 혼합되거나 충돌(impinged)된다. 시동시에 우선적으로 시스템에 공급하기 위하여, 프리플러싱(preflushing)밸브로서 환원제와 압축공기와의 혼합에 효과적인 3/2 웨이 밸브가 예혼합장치 앞에 배치된다. 위 어셈블리의 시동시에, 도관이 환원제로 채워질 때까지, 미터링 펌프로 흡인된 환원제를 환원제탱크로 다시 되돌려 보내도록, 프리플러싱밸브는 개폐(switched)된다. 예혼합밸브는, 환원제가 예혼합장치에 공급될 수 있도록 개폐 전환(switched-over)된다.
본 발명의 목적은 EP 1 435 458 A1으로부터 알려진 미터링 펌프 어셈블리의 구조를 단순화하는 것이다.
위 목적은 청구범위 제1항에 특정된 특징을 가진 미터링 펌프 어셈블리에 의해 달성된다.
본 발명에 의하면, 미터링 펌프 어셈블리의 구성의 단순화는 다음의 구조로 이루어진다. 액상의 환원제를 배기가스플로우에 혼합하기 위한 미터링 펌프 어셈블리는, 입구측이 환원제탱크에 연결하기 위한 연결부에 연결되어 있고, 출구측이 환원제탱크로 가는 리턴도관(return conduit) 및 압력도관(pressure conduit)에 연결되어 있는, 미터링 펌프를 포함한다. 미터링 펌프 어셈블리에는 연결부가 제공되는데, 흡입도관(suction conduit) 및 환원제탱크에 연결된 리턴도관용으로 사용되고, 그 연결부에는 환원제탱크에 이르는 도관 또는 유연성튜브가 연결된다. 흐름방향으로 미터링 펌프 뒤에서 연장되어 있는 압력도관은, 미터링 펌프 어셈블리의 일부분이고, 예를 들어 운반된 환원제가 압축공기와 충돌하는 예혼합장치까지 이른다. 리턴도관은 압력도관으로부터 분기되어 있으며 연결되어 있다.
본 발명에 따르면, 미터링 펌프에 의해 발생하는 유압에 대해 편향(biased)되어 있는 리턴밸브는, 압력도관 내에 배치된다. 이것은, 유압이, 유압으로 인하여 리턴밸브에 작용하는 힘이 리턴밸브의 편향력(biasing force)에 대응하는 특정 압력치에 도달하지 않는 한, 미터링 펌프에 의해 발생된 유압에 대하여 리턴밸브가 닫혀 있는 상태를 유지한다는 것을 의미한다. 유압이 위 한계값을 초과하는 경우에는, 운반된 환원제에 의해 리턴밸브가 열리게 된다. 리턴밸브는 환원제의 흐름방향으로 리턴밸브 앞의 압력도관에 연결되어 있다. 또한, 리턴도관 내에는 리턴도관의 선택적인 폐쇄를 위한 제1셧-오프(shut-off)밸브가 배치된다. 시스템을 충전시키고 블리딩(bleeding)하기 위해 복잡한 3/2 웨이 밸브를 사용하지 않을 수 있고, 그 대신에 리턴밸브 내에 간단한 스위칭- 또는 셧-오프 밸브를 제공한다.
미터링 펌프 어셈블리의 운전을 시작할 시점에서, 미터링 펌프, 예컨데 멜브레인 펌프는, 미터링 펌프와 압력도관이 환원제로 완전히 채워질 때까지, 우선, 환원제탱크 밖으로 환원제를 운반하고, 리턴도관을 통해 탱크로 다시 되돌리도록 펌프한다. 환원제의 유압이 리턴밸브를 열리게 하는 압력치에 도달하지 않는 한, 제공된 리턴밸브는 편향되어 있기 때문에, 환원제는 더 이상 예컨데 예혼합장치 및 특히 연소모터(combustion motor)의 배기가스시스템으로 흐르지 않으며, 우선적으로 개방된 셧-오프밸브 및 리턴도관을 통해 환원제탱크로 되돌아간다. 시스템에 환원제가 완전히 채워진 후, 환원제가 더 이상 환원제탱크로 되돌아 가지 않도록, 셧-오프 밸브에 의해 리턴도관이 폐쇄된다. 압력도관에서의 유압이 증가하게 되면, 리턴밸브는 개방되고, 경우에 따라서는 환원제가 예혼합장치를 거쳐 연소기관의 배기가스시스템 내로 운반된다.
시간상으로 정확한 시점에서 리턴밸브의 개방을 보장하기 위하여, 리턴밸브를 폐쇄상태로 유지하는 편향력은, 바람직하게는, 개방상태의 리턴도관에서의 유압으로 인한 리턴밸브에 작용하는 힘보다 크다. 이로 인하여, 프리플러싱 또는 블리딩(bleeding) 동안에는 환원제가 리턴밸브를 통해 흐르지 못하게 된다. 더욱 바람직하게는, 폐쇄된 리턴도관 즉, 셧-오프 밸브가 리턴도관을 막는 시점에서, 유압에 의해 리턴밸브에 작용하는 힘이 리턴밸브의 편향력을 초과하여, 리턴밸브가 열리고 환원제가 리턴밸브를 통해 흐르도록 하는, 편향력이 선택된다. 리턴도관이 폐쇄된 이후라도, 미터링 펌프는 계속하여 환원제를 운반하며, 압력도관 내의 압력은 미터링 펌프 뒤의 상류(upstream)에서 자동적으로 증가하여, 적당한 방법에 의해 리턴밸브의 편향력이 선택될 때 리턴밸브가 자동적으로 열리게 된다. 예를 들어 리턴밸브는 스프링력이 압력도관에서 발생하는 유압에 매치되는 헬리컬스프링과 같은 압축스프링에 의해 편향됨으로써, 상기한 바와 같이 자동적인 리턴밸브의 패쇄 및 개방이 보장된다.
미터링 펌프에 의해 운반된 환원제가 압축가스와 충돌하거나 혼합되는 예혼합장치의 혼합챔버 상에 리턴밸브를 직접 배치하는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 배치로 인하여, 리턴밸브는 두 가지 기능을 담당하게 된다. 하나는, 상기한 바와 같이, 미터링 펌프의 블리딩 또는 프리플러싱 시에, 환원제가 예혼합장치와 연소기관의 배기가스시스템 속으로 더 이상 흐르지 못하도록 하는 것을 보장한다. 다른 하나는, 예혼합장치 상에 직접 연결된 리턴밸브는, 환원제와 함께 압축가스, 특히 압축공기가 압력도관으로 역류하지 못하도록 하는 것이다. 환원제와 특히, 환원제/압축가스 혼합물의 역류는 바람직하지 않은데, 예컨데 우레아는 공기와 접촉하면 결정화하는 경향이 있기 때문이다. 이와 같은 이유로, 바람직하게는, 리턴밸브는 압축가스가 환원제와 혼합되는 혼합영역 상에 직접 배치되도록 함으로써, 리턴밸브의 하류(downstream)에 위치된 혼합영역이 압축가스에 의해 환원제 잔류물이 남아 있지 않게 되고, 리턴밸브의 하류(downstream)에 위치된 도관영역은 환원제 및 역류하는 압축공기가 없는 상태로 안정적으로 유지된다. 리턴밸브의 2중적 기능으로 인하여, 미터링 펌프 어셈블리 전체의 구조가 상당히 단순화될 수 있으며, 이와 동시에 운전상의 신뢰성이 확보된다.
흐름방향으로 리턴밸브 및 셧-오프밸브 앞에, 압력도관 또는 리턴도관 내에는, 유압을 검출(detecting)하는 압력센서를 배치하는 것이 더욱 바람직하다. 위 압력센서를 통해 미터링 펌프 어셈블리의 다양한 운전조건과 특히 미터링 펌프 어셈블리의 운전 중에 일어날 수 있는 오류를 탐지해 낼 수 있게 된다. 우선, 미터링 펌프 어셈블리의 시동시의 리플러싱에 있어서, 압력센서는, 압력도관이 환원제로 가득 채워져서 미터링 펌프 어셈블리가 운전 준비가 되는 시점을 판정하는데 사용될 수 있다. 압력센서가 위의 운전상태를 지시하는 압력한계치(pressure threshold value)를 검출하게 되면, 리턴도관 내의 셧-오프밸브가 폐쇄되어, 미터링 펌프가 리턴밸브를 통해, 경우에 따라서는 예혼합장치를 통해 배기가스 내로 환원제를 운반하게 된다. 또한, 압력센서는 더욱 하류에 위치한 압력도관과, 특히 배기가스플로우 내의 주입노즐의 막힘(blockage)을 검출하는데 사용될 수 있다. 구체적으로 정상적인 운전시에 발생하는 압력값 이상으로 압력도관 내의 압력이 증가하는 것이 압력센서에 의해 검출된다. 예를 들어 제어장치에 의해 이에 대응하는 경보(warning notice)가 출력될 수 있으며, 경우에 따라서는 미터링 펌프 어셈블리가 꺼질(switched off) 수도 있다. 또한, 위 압력센서에 의해, 환원제탱크 내에서 공급된 환원제가 소비되는 시점을 판정할 수 있다. 구체적으로는, 운전 중 압력도관 내의 압력이 정상적인 운전 동안에서 발생하는 압력값 이하로 떨어진다. 따라서, 압력센서가 압력 하한값을 검출한 경우라면, 환원제공급의 부족이 검출되어, 예를 들어, 제어장치를 통해 적절히 표시될 수 있다. 또한, 위와 같은 상황에서는, 환원제가 없는 상태에서 일어나는 운전 중의 손상을 피하기 위하여, 제어장치에 의한 환원제의 충전이 있을 때까지 미터링 펌프 어셈블리를 우선 자동적으로 꺼지게 할 수 있다.
프리플러싱(preflushing) 또는 블리딩(bleeding) 이후에 미터링 펌프 어셈블리의 시동성을 보장하기 위하여, 압력센서에 의해 검출된 기설정된 유압에 도달하면 제1셧-오프밸브가 리턴도관을 폐쇄하는 위치로 전환(switched-over)되도록 하는 방식으로, 제1셧-오프밸브를 압력센서에 결합(coupled)시키는 것이 유리하다. 미터링 펌프 어셈블리의 시동 시에 압력도관이 환원제로 완전히 채워지는 것이 항상 보장될 수 있도록, 리턴도관이 폐쇄되는 상기 기설된 유압의 한계값이 선택된다. 이것은, 미터링 펌프 어셈블리가 운전을 시작하기 전에, 미터링 펌프가 우선적으로 블리딩(bled)되고 환원제가 배기가스플로우에 주입된다는 것을 의미한다. 이것은 특히, 환원제탱크를 충전시킨 후 처음으로 미터링 펌프가 운전을 시작할 때에 있어서 매우 중요하다.
제1셧-오프밸브는 공전위치(idle position)에서 리턴밸브를 개방하는 위치로 유지되도록 하는 방식으로 편향되어 있는 것이 바람직하다. 위 방식에서, 미터링 펌프 어셈블리가 운전 중에 있지 않을 때에는 리턴도관이 환원제탱크와 개방되도록 함으로써, 전체시스템과 특히 압력도관에 압력이 걸리지 않도록 하는 것을 보장한다. 위 방식에서, 편향된 리턴밸브는, 미터링 펌프 어셈블리가 꺼져 있는 상태에서 환원제가 미터링 펌프 어셈블리로부터 역으로 방출되지 않도록, 압력도관을 닫힌 상태로 확실히 유지시키는 것을 보장한다. 편향은, 예컨데 스프링력에 의해 수행될 수 있다. 위의 제1셧-오프 밸브를 폐쇄하기 위해서는 편향력보다 큰 작용력이 모아져(mustered)야 한다.
미터링 펌프에 의해 운반된 환원제가 압축가스와 충돌하고 혼합되는 예혼합장치를 제공하는 것과, 예혼합장치에 이르는 압축가스도관 내의 입구측에는 압축가스공급을 선택적으로 중단시키기 위한 제2셧-오프 밸브를 배치하는 것이, 특히 바람직하다. 압축가스공급은, 예컨데 자동차류(motor vehicle) 특히 로리(lorry)의 중앙압축공기공급(central pressurised air supply)으로 수행(effected)된다. 제2셧-오프 밸브는, 압축가스 또는 압축공기 공급을, 목적하는 방법으로 미터링 펌프 어셈블리 내로 스위치 온 및 스위치 오프하도록 작용한다. 미터링 펌프 어셈블리가 운전을 시작할 때, 미터링 펌프 어셈블리 내로 압축가스가 흐르도록 하고, 운반된 환원제가 예혼합장치에서 압축가스와 혼합되도록 하기 위해, 제2셧-오프 밸브는 개방된다. 이로 인해, 환원제와 압축가스 사이의 미세혼합이 예혼합장치 안에서 수행될 필요가 없고, 환원제를 오로지 압축가스와 접촉시키기에는 충분하므로, 압축가스에 의해 보다 큰 환원제액적(droplet)이 배기가스플로우로의 주입노즐까지 운반된다. 배기가스플로우 내의 환원제의 미세 분무화(atomization)는 주입노즐로부터의 방출로 수행된다.
압축가스도관이 개방될 때 리턴도관은 폐쇄되는 방식으로, 리턴도관 내의 제1셧-오프 밸브가 압축가스도관 내의 제2셧-오프 밸브에 결합(coupled)되도록 하는 것이 특히 바람직하다. 이는 미터링 펌프 어셈블리의 매우 간단하고 확실한 시동성을 허용하는데, 양쪽 셧-오프 밸브가 서로 독립적으로 개폐될 필요가 없기 때문이다. 위의 결합으로 인하여, 밸브 중의 하나, 예컨데 제2셧-오프 밸브만 작동시키고, 그와 동시에 자동적으로 다른 하나, 예컨데 제1셧-오프 밸브를 스위치오버(switch over)할 수 있게 된다. 따라서, 예를 들어, 제2셧-오프 밸브를 개방함으로써, 우선 압축가스공급물을 미터링 펌프 어셈블리에 스위치온 시키면, 상기 결합으로 인해 리턴도관은 자동적으로 폐쇄됨으로써, 리턴밸브의 개방 중에 미터링 펌프에 의해 운반된 환원제가 예혼합장치로 운반되어 압축가스와 혼합되도록 할 수 있다. 역으로, 미터링 펌프 어셈블리가 꺼졌을 때에는 상기 결합으로 인해, 압축가스공급이 제2셧-오프 밸브의 폐쇄로 인하여 중단될 때 , 리턴도관 내의 제1셧-오프 밸브는 자동적으로 개방됨으로써, 미터링 펌프 어셈블리에 의해 운반된 환원제가 환원제탱크로 다시 돌아가도록 하는 것 또는 압력도관이 무압방식으로 전환되도록 하는 것을 보장한다. 위 방식에 의해, 압축가스가 미터링 펌프 어셈블리에 들어가지 않는다면, 환원제는 예혼합장치 및 배기가스플로우 내로의 주입노즐까지의 하류에 들어가지 않는 것을 보장한다. 압력도관 내에 있는 리턴밸브의 도관하류의 바람직하지 못한 막힘이나 클로깅(clogging)을 방지할 수 있다.
제1셧-오프 밸브는, 특히 바람직하게는, 두 개의 셧-오프 밸브의 결합을 위해 압축가스에 의해 작동할 수 있는데, 예혼합장치에 이르는 압축가스도관은 예를 들어 엑츄에이션(actuation)도관을 통해 흐름방향으로 제2셧-오프 밸브 뒤에 있는 제1셧-오프 밸브의 엑츄에이션 연결부에 연결된다. 이것은, 위 두 개의 셧-오프 밸브 사이에 완전한 공압커플링이 되도록 하여, 미터링 펌프 어셈블리 내에 전기적으로 작동하는 요소들의 수를 감소시킴으로써, 구조를 더욱 단순화되도록 한다. 위와 같은 배치는, 예혼합장치에 이르는 압축가스의 압력에 의해, 바람직하게는 스프링의 편향에 대항하여, 제1셧-오프 밸브를 폐쇄하도록 한다. 따라서, 제1셧-오프 밸브를 폐쇄하기 위한 그 어떤 부가적인 작동요소들도 필요하지 않다.
제1셧-오프 밸브의 엑츄에이션 연결부는 예혼합장치에 이르는 압축가스도관에 연결하는 것이 바람직하며, 그 영역은 흐름 진행방향으로 압축가스도관 내에 있는 스로틀(throttle) 위치 앞에 있다. 위 방식에서, 스로틀 위치를 통해 저압의 가스 또는 공기가 예혼합장치에 공급되면서도, 제1셧-오프 밸브의 엑츄에이션 연결부에는 제1셧-오프 밸브의 작동을 위한 적절히 높은 압력이 보장된다.
압력센서에 의해 검출된 정해진 유압에 도달했을 때 제2셧-오프 밸브가 압축공기도관을 개방하도록 위치를 전환하는 방식으로, 흐름 진행방향으로 리턴밸브와 제1셧-오프 밸브 앞에 배치된 압력센서에 제2셧-오프 밸브가 압력도관 또는 리턴도관 내에서 결합되도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 이것은, 미터링 펌프 어셈블리의 시동시에, 압축가스공급부가 제2셧-오프 밸브에 의해 여전히 닫혀 있는 상태로, 우선, 미터링 펌프를 스위치온(switch on) 할 수 있음을 의미한다. 우선, 미터링 펌프의 프리플러싱 또는 블리딩(bleeding)은, 개방된 상태에 있는 리턴도관을 통해 수행된다. 압력센서에 의해, 압력도관이 환원제로 완전히 채워졌음을 나타내는 압력도관의 특정압력에 도달했음이 확인되면, 제2셧-오프 밸브가 개방됨으로써, 압축가스가 미터링 펌프 어셈블리 및 예혼합장치까지 흘러들어 올 수 있다. 상기한 바와 같이, 제1셧-오프 밸브가 제2셧-오프 밸브에 결합되어 있다면, 이와 동시에 환원제탱크로의 리턴이 폐쇄됨으로써, 환원제는 개방된 리턴밸브를 거쳐 예혼합장치 내로 운반된다. 압력센서와 제1셧-오프 밸브의 결합은 제어장치를 통한 전기적으로 실현될 수 있을 뿐 아니라, 기계적, 공압적 또는 유압적으로도 실현될 수 있다.
압축가스도관 내의 제2셧-오프 밸브는, 공전시에는 압축가스도관을 폐쇄하는 위치로 유지되는 방식으로 편향(biased)되는 것이 특히 바람직하다. 위 방식에 따르면, 미터링 펌프 어셈블리를 스위치오프(switch off)할 때, 미터링 펌프 어셈블리로의 압축가스 공급이 저지되는 것이 항상 보장된다. 제2셧-오프 밸브는, 예를 들어 외부적으로 작용하는 작용력에 의해서 열리도록, 스프링력에 의해 편향될 수 있다. 그러므로, 작용력은 전기적, 예컨데, 전자기적으로 발생되는 것이 바람직하다. 만일 전류공급 예컨데, 전자석의 코일 내의 전류가 스위치오프되면, 작용력은 멈추고 편향력으로 인해 셧-오프 밸브를 자동적으로 폐쇄한다.
또한, 압축가스공급공급부의 출구 상의 예혼합장치 내에 추가의 리턴밸브가 배치될 수 있으며, 위의 추가된 리턴밸브는, 예혼합장치로의 압축가스공급을 스위치오프할 때, 환원제가 예혼합장치에서 압축가스도관으로 역류하는 것을 방지한다. 이것은, 압축가스도관이 오염되지 않음을 보장한다. 위 제2리턴밸브는 압축가스도관 내의 특정 압력에서 열리도록 편향되고, 위 압력보다 떨어지거나 또는, 예컨데, 제2셧-오프 밸브의 폐쇄에 의해서 압축가스공급을 차단할 때에는 자동적으로 닫힌다.
이하, 첨부된 도면과 실시예에 따라 본 발명을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 미터링 펌프 어셈블리의 유압 성분들의 회로도,
도 2는 도 1에 따른 미터링 펌프 어셈블리의 예혼합장치를 절단한 상태의 단면도,
도 3은 리턴밸브가 닫힌 상태의, 도 2에 따른 예혼합장치를 분리한 단면도,
도 4는 압축가스를 공급하기 위해 리턴밸브가 개방된 상태에서의, 도 3에 따른 예혼합장치를 보여주는 도면,
도 5는 환원제를 공급하기 위해 리턴밸브가 개방되고, 압축가스를 공급하기 위해 리턴밸브가 개방된 상태의, 도 3 및 도 4에 따른 예혼합장치를 보여주는 도면,
도 6은 리턴도관 내의 폐쇄상태에 있는 셧-오프 밸브의 단면도,
도 7은 개방상태의 도 6에 따른 셧-오프 밸브의 단면도이다.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
2:미터링 펌프 4:환원제탱크
5:흡입도관 6:리턴밸브
8:분기점 10:리턴도관
12:셧-오프 밸브 14:압력센서
16:압력도관 18:혼합영역
20:리턴밸브 22:도관
24:압축공기공급부 26:마그네틱밸브
28:압축공기도관 30:대기
32:압력조절기 34:스로틀
36:리턴밸브 38:엑츄에이션도관
39:예혼합장치 40:중앙판
42:말단판 44:부쉬
46:외벽 48:네킹
50:말단측 52:리세스(recess)
54:피스톤 55:피스톤로드
56:O-링 58:말단측
60:압축스프링 62:가이드부쉬
64:스프링 링 66:세로그루브
68:O-링 70:슬리브
72:칼라(collar) 74:갭(gap)
76:리세스 78:리세스
80:프론트판 82:인렛커넥션피스
84:밸브시트(valve seat) 86:밸브요소
88:밸브요소의 외주부(outer periphery) 90:케리어
92:탄성물질 94:씰링면
96:가이드부쉬 98:개구부(openings)
100:압축스프링 102:채널
104:표면 106:환형채널(annular channel)
108:중앙영역 D:미터링 펌프 어셈블리의 경계
우선, 본 발명에 따른 미터링 펌프 어셈블리의 실시예의 기본적 기능을 도 1의 회로도에 의해 설명한다.
미터링 펌프 어셈블리의 핵심 부품은 구동장치와 연결된, 멤브레인(membrane) 펌프로서 설계된 미터링 펌프이다. 자동차류(motor)에서, 현재 일어나는 연소과정과 관련한 필요량에 환원제의 양을 정확히 맞추기 위해, 구동장치의 제어 그리고 특히, 펌프의 행정(stroke) 수 및/또는 행정 속도의 제어를 통해, 미터링 펌프(2)에 의해 운반되는 환원제의 양을 설정할 수 있다. 환원제로서 바람직하게는, 수성 우레아(urea) 용액이 사용된다. 환원제는 환원제탱크(4)에 준비되어 유지되는데, 환원제는 환원제탱크로부터 흡입도관(5)을 통해 미터링 펌프(2)에 의해 흡입된다. 실시예에서는, 멤브레인 펌프의 필수구성인 리턴밸브(6)는 미터링 펌프(2)의 앞과 뒤에서 공지의 방법으로 배치된다. 흐름의 진행방향에서 펌프의 앞에 위치한 리턴밸브(6)는, 펌프 행정시에 환원제가 환원제탱크(4)로 역류하지 못하도록 보장한다. 흐름의 진행방향에서 미터링 펌프(2)의 뒤에 위치해 있는 리턴밸브(6)는 역으로, 흡입시에 환원제가 오직 환원제탱크(4)로부터만 흡입되고, 압력도관으로부터는 흡입되지 않는 것을 보장한다.
다시 환원제탱크(4)에 이르며(lead), 미터링 펌프(2)의 시동시에 시스템을 블리딩(bleeding)하는 작용을 하는 리턴도관(10)은, 미터링 펌프(2) 및 제2리턴밸브(6) 뒤의 분기점(8)에서 분기(branch)한다. 차단- 또는 셧-오프 밸브(12)는, 이로 인해 리턴도관(10)이 폐쇄될 수 있어, 환원제가 리턴도관(10)을 통해 환원제탱크(4)로 다시 흐르지 못하도록, 리턴도관(10) 내에 배치된다. 도시된 공전상태(idle condition)에서, 셧-오프 밸브는 개방된 위치에 있으며, 그 상태에서 리턴도관(10)은 해제(released)된다. 셧-오프 밸브(12) 앞과 미터링 펌프(2) 뒤의 압력도관(16) 내의 유압을 검출하는 압력센서(14)가, 흐름 진행방향으로 셧-오프 밸브(12)의 앞 및 분기점(8) 뒤의 리턴도관(10) 내에 배치된다.
압력도관(16)은 미터링 펌프(2)에서 분기점(8)을 거쳐, 환원제가 압축가스(여기서는 압축공기)와 접촉하거나 혼합되는 혼합영역 또는 장치의 혼합챔버(18)까지 이르며, 압력도관(16) 내의 혼합영역(18) 바로 앞, 즉, 압력도관(16)의 말단에는 리턴밸브(20)가 배치된다. 공전 상태에서 위 리턴밸브는 예컨데 스프링의 편향에 의해 폐쇄상태로 유지되고, 환원제 및 특히 혼합영역(18)으로부터 압력도관(16)으로의 압축가스의 역류가 방지된다. 자동차의 배기가스 시스템 내에 있는 주입노즐까지 이르는 도관(22)은 흐름 방향으로 혼합영역(18) 뒤편에 연결된다.
본 실시예에서 압축가스로 사용된 압축공기는 자동차의 압축공기공급부(24)에 의해 만들어진다. 이러한 압축공기공급시스템은 보통 로리(lorry) 특히, 브레이크를 작동시키기 위해 존재한다. 도시된 미터링 펌프 어셈블리는 위 중앙압축공기공급부(24)에 연결되는데, 입구 측에 있는 미터링 펌프 어셈블리는, 혼합영역까지 이어진 압축공기도관(28)을 압축공기공급부(24) 또는 대기(30)와 선택적으로 연결시키는, 솔레노이드 또는 마그네틱밸브(26)를 포함한다. 전기적으로 작동되는 마그네틱밸브(26)는 편향되어 있어, 공전상태일 때에는, 도면에 나타낸 바와 같은, 압축공기도관(28)이 대기(30)로 개방된 상태를 유지한다.
압력조절기(32)와 그 뒤에 있는 스로틀(34)은, 흐름 진행방향으로 마그네틱밸브(26) 뒤의 압축공기도관(28) 내에 배치된다.
혼합챔버 또는 혼합영역(18)에 있는 압축공기도관은, 도시된 공전상태에서 닫히도록 편향되어 있는 리턴밸브(36) 내에서 끝나며, 압축공기도관(28) 내에 작용하는 압력으로 인해 편향에 대항하여 개방될 수 있다. 따라서, 압축공기가 압축공기도관(28)로부터 혼합챔버(18)로 흐르지 않을 때에는, 리턴밸브(36)는 항상 폐쇄되어 있기 때문에, 환원제는 혼합영역(18)에서 압축공기도관(28)으로 통과할 수 없다.
리턴도관(10) 내의 셧-오프 밸브(12)는 압축공기에 의해 작동되고, 엑츄에이션도관(38)을 통해 압축공기도관(28)에 연결되는데, 엑츄에이션도관(38)은 압력조절기(32)와 스로틀(34) 사이의 압축공기도관(28)과 연결된다. 엑츄에이션도관(38)은, 압축공기도관(28)이 압축공기공급부(24)와 연결되도록 마그네틱밸브(26)가 전 환(switch over)될 때, 엑츄에이션도관(38) 또한 그 압력을 받도록 보장한다. 엑츄에이션도관(38) 내에 보급된 공기압력은 셧-오프 밸브(12)의 편향에 대항하여 셧-오프 밸브(12)를 스위치오버시킴으로써 리턴도관(10)이 폐쇄되도록 한다.
미터링 펌프 어셈블리는 외부로의 전기적 연결을 제외하고는, 오직 네 개의 유체 연결부를 가지는데, 구체적으로는, 압축공기공급부(24)와의 연결부, 주입노즐까지 이르는 도관(22)의 연결부, 환원제탱크(4)까지 이르는 흡입도관(5)의 연결부 및 리턴도관(10)과 환원제탱크(4)의 연결부를 가지도록, 도 1의 점선 D에 의해 나타낸 경계 내에 있는 상기 요소들, 특히 미터링 펌프(2), 셧-오프 밸브(12), 마그네틱밸브(26), 혼합점(18), 리턴밸브 및 이들 성분을 연결하는 도관들은 모두 미터링 펌프 어셈블리 내로 통합되어 있다.
시스템의 시동시에, 마그네틱밸브(26)는 압축공기도관(28)이 압축공기공급부(24)와 분리되어 있는 공전상태에서, 일단은 폐쇄되어 있다. 우선, 미터링 펌프(2)는 운전상태로 설정되어, 흡입도관(5)을 통해 환원제탱크(4)로부터 환원제를 흡입한다. 도시된 폐쇄상태에서의 리턴밸브(20)의 편향력이, 리턴도관(10)이 개방된 상태에서 압력도관(16) 내의 압력이 리턴밸브를 개방시키기에는 미치치 못하도록, 선택된다.
처음에는 압축공기도관(28)에 압력이 존재하지 않기 때문에, 엑츄에이션도관(38)에도 처음에는 압력이 없어서, 셧-오프 밸브(12)는 개방된 미작동위치(idle position)로 남아있으며, 리턴도관(10)은 개방된다. 위와 같은 방식으로, 미터링 펌프(2)는 환원제탱크(4)로부터 환원제를 운반하고, 리턴도관(10)을 통해 분기 점(8)을 거쳐 환원제탱크(4)로 되돌려 보낸다. 이것은, 시동시에 시스템을 블리딩하는 역할, 즉, 처음에 압력도관(16)이 환원제로 완전히 채워지도록 보장하는 역할을 한다.
압력도관(16)과 리턴도관(10)이 환원제로 완전히 채워지면, 압력도관(16)과, 셧-오프 밸브(12) 앞의 리턴도관(10) 내의 유압은 특정 한계값에 도달하게 되며, 이는 압력센서(14)에 의해 검출된다. 압력센서(14)에 의해 위 한계값이 검출되면, 제어부가 마그네틱밸브(26)를 전환(switch over)시킴으로써, 로리(lorry)의 압축공기공급부(24)를 통하여 압축공기를 압축공기도관(28)에 공급하도록 한다. 이로 인해 압력이 엑츄에이션도관(38)에도 미치게 됨으로써, 셧-오프 밸브(12)는 스프링의 편향력에 대항하여 전환되며, 리턴도관(10)이 위와 같은 방식으로 폐쇄됨을 의미한다. 현재 압력도관(10)은 리턴도관(10)을 통해 환원제탱크(4)로 더 이상 개방되지 않기 때문에, 미터링 펌프(4)의 운전을 계속하게 되면, 압력도관(16) 내의 유압이 리턴밸브(20)의 스프링 편향력에 대항하여 리턴밸브(20)를 개방시키기에 충분한 정도까지 상승하게 됨으로써, 환원제가 혼합영역(18) 안으로 흘러들어가서 압축공기도관(28)으로부터 나온 압축공기와 접촉할 수 있게 된다. 압축공기와 환원제는 이후 도관(22)을 통해 로리의 배기가스도관에 있는 주입노즐로 함께 흘러간다.
운전 시에, 공급된 환원제의 양은 펌프 행정 수에 의해 설정된다. 그러므로,압축공기도관(28)을 통한 혼합영역(18)으로의 압축공기플로우는 일정하다.
설비장치가 운전을 멈추게 되면, 특히, 차량의 시동을 끄면, 첫째로 미터링 펌프(2)가 꺼지게 되어, 환원제가 환원제탱크(4)로부터 더 이상 운반되지 않게 된 다. 이로 인해, 압력도관(16) 내의 압력은, 리턴밸브(20)가 편향력에 의해 폐쇄되어 환원제가 더 이상 혼합영역(18)으로 들어갈 수 없을 정도까지, 감소된다. 처음에 마그네틱밸브(26)는 계속하여 개방되어 있기 때문에, 압축공기는 계속하여 리턴밸브(36)를 통해 혼합영역(18)으로 흐르게 되고, 여전히 존재하고 있는 환원제 잔류물을 도관(22)을 통해 청소하게 된다.
전류공급을 중단함으로써 마그네틱밸브(26)가 폐쇄되면, 압축공기도관(28) 및 리턴밸브(36)를 통과하는 압축공기플로우도 역시 꺼지게 됨으로써, 전체 시스템이 작동을 멈추게 된다. 위 상황에서, 셧-오프 밸브(12)는 다시 공전상태, 즉, 리턴도관(10)이 개방되는 상태로 바뀐다.
리턴밸브(20)의 위와 같은 배치로 인하여, 공기가 혼합챔버 또는 혼합영역(18)에서 압력도관(16)으로 흘러들어갈 수 없게 보장한다. 따라서, 압력도관(16) 내에서의 환원제의 결정화를 방지할 수 있다. 미터링 펌프(2)를 끈 이후에도, 일정한 압축공기의 흐름으로 인해 혼합영역(18)이 자동적으로 청소되기 때문에, 혼합영역(18) 및 연결도관(22) 내의 환원제의 결정화를 방지할 수 있게 된다.
바람직하게 전기적 신호를 발(emit)하는 압력센서(14)는, 압력도관(16)의 블리딩이 완수되었는지를 검출하는 것 이외에도, 바람직하지 않은 작동상태를 인지하는 역할도 수행한다. 따라서, 압력센서(14)에 의하여 리턴도관(10)의 막힘을 감지할 수 있는데, 특히, 셧-오프 밸브가 열려 리턴도관(10)이 개방된 상태에서는 통상 발생하지 않는 기설정된 값을 압력이 초과하는 경우이다. 압력센서(14)는 자동차의 배기가스도관 내의 주입노즐이 막히는 것 또한 검출할 수 있다. 이는, 특히, 마그 네틱밸브(26)가 개방된 상태에서 압력도관(16) 내의 압력이 상기 기설정된 한계값 이상으로 상승하게 되는데, 통상 정상적으로 작동하는 주입노즐에서는 일어나지 않는다. 또한, 압력센서(14)에 의하여 환원제탱크(4)가 비어 있는지를 검출할 수 있다. 이후, 특히, 작동시에, 압력도관(16) 내의 압력이 기설정된 한계값 아래로 떨어지게 되는데, 이는 리턴도관(10)이 폐쇄된 상태의 정상적인 작동상태에서는 통상 일어나지 않는다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 필수적으로 혼합영역(18) 및 리턴밸브(20,36)로 구성된 예혼합장치의 예시적 구성을 설명한다.
도 2는 펌프헤드 내에 설치된 상태의 예혼합장치(39)의 단면도이다. 펌프헤드는 필수적으로 중앙판(40) 및 이를 지지하는 말단판(42)으로 형성되는데, 위 판(40,42) 사이에서 플로우채널이 형성되고 예혼합장치(39)가 배치된다.
말단판(42) 내의 도관(22)은, 자동차 배기가스시스템 내의 주입노즐에 이르는 유체도관이 연결될 수 있는 연결부로서 설계된다. 표면 및 거기에 연결된 관통-홀 내에 채널의 형태로, 압축공기도관(28)과 더불어 압력도관(16)이 중앙판(40) 내에 형성된다. 중심적 성분으로서의 예혼합장치는, 실린더형 내벽(46)을 갖는 실린더부쉬(cylindrical bush,44)를 포함한다. 위 부쉬(44)의 내부 공간을 두 부분으로 나누는 네킹(necking,48)이 부쉬(44)의 내측에 형성된다. 내부공간의 제1부분은, 네킹(48)으로부터 진행하여, 부쉬(44)의 제1말단측(50)을 향하여 깔때기(funnel-like)방식으로 넓어진다. 이 영역이 예혼합장치(39)의 실제적인 혼합영역(18) 또는 혼합챔버(18)이다. 압축공기의 입구로서 작용을 하는 리세스 또는 개구부(52)가, 주변에 걸쳐 균일하게 분포된 혼합영역(18)의 주변벽 내에, 형성된다. 부쉬(44)의 내부에서, 네킹(48)에 의해 둘러싸인 개구부는, 환원제가 혼합영역(18)으로 들어오는 입구로서의 역할을 한다. 이 영역은, 주변그루브(peripheral groove) 안으로 삽입된 O-링(O-ring,56)을 가진 피스톤(54)에 의해, 폐쇄된다. 그리하여, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, O-링(56)은, 부쉬(44)의 내측에 있는 혼합영역(18)의 깔때기형상의 내벽 상에서 씰링(sealing)방식에 의해 유지될 수 있게 된다.
피스톤(54)은 피스톤로드(55)와 함께, 네킹(48)을 통해 부쉬(44) 내의 제2영역 안으로, 위 제1말단측(50)으로부터 이격된 제2말단측(58)까지 연장되어 있다. 제1말단이 위 네킹(48) 상에서 지지되는 압축스프링이, 부쉬(44) 내부공간의 제2부분 내에 배치된다. 피스톤로드(55)를 둘러싸는 가이드부쉬(guide bush,62) 상에 있는 나사스프링으로 설계된 압축스프링(60)의 반대편 말단은, 네킹(48)에 접하는 숄더 상에서 지지된다. 가이드부쉬(62)는 부쉬(44)의 내측에 있는 피스톤로드 및 피스톤(54)을 안내하며, 부쉬(44)의 내벽 상에서 지지된다. 가이드부쉬(62)는 피스톤(54)으로부터 이격된 피스톤로드(55)의 종단(longitudinal end) 상에 있는 스프링 링(64)을 통해 지지된다. 따라서, 압축스프링(60)은 부쉬(44)의 제2말단측 방향으로 피스톤로드(55)를 압축하여, O-링(56)과 함께 피스톤(54)이 혼합영역(18)의 깔때기형 또는 원뿔형 내벽에 대해 압축되도록 한다. 위와 같은 방법으로, 도 1의 리턴밸브(20)를 형성하는 피스톤(54)은, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 폐쇄된 상태에서 공전위치(idle position)로 유지된다.
외주부 상의 가이드부쉬는 세로그루브(66)(도 3 내지 도 5에는 도시하지 않 음)를 포함하는데, 이를 통해, 환원제가 압력도관(16)을 통해 부쉬(44)의 내부로 네킹(48)까지 흐를 수 있다. 외부에서 부쉬(44)를 둘러싸는 O-링(68)에 의해, 환원제가 부쉬(44)를 거쳐 외부로 흐르는 것을 방지한다. 위 삽입상태에서, O-링(68)은, 부쉬(44)가 배치되는 중앙판(40) 내의 위 리세스의 내벽에 대하여, 부쉬(44)의 외벽을 밀봉한다.
압력도관(16) 내의 유압은, 부쉬(44)의 내부에서 피스톤로드(55)의 세로축 방향으로 피스톤(54) 상에 작용한다. 압력도관(16) 내의 적절히 높은 유압에 의해, 피스톤(54) 상에 작용하는 힘이 압축스프링(60)의 스프링력을 초과하게 되면, 피스톤로드(55)와 함께 피스톤(54)은 부쉬(44)의 제1말단측(50) 방향으로 변위를 일으키게 되고, 도 2 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, O-링(56)과 함께 피스톤(54)이 혼합영역(18)의 원뿔형 내벽으로부터 들어 올려지게 된다. 그러면, 피스톤(54) 또는 O-링(56)과 부쉬(44)의 내벽 또는 혼합영역(18) 각각의 사이에 환형갭(annular gap)이 생기게 되며, 이를 통해 환원제가 혼합영역(18) 안으로 흘러들어 갈 수 있다.
예혼합장치(39)의 제2리턴밸브(36)는, 중앙판(40)과 말단판(42) 사이에 클램프(clamped)된 환형의 탄성슬리브(sleeve,70)로 형성된다. 이에 의해, 특히, 슬리브(70)의 외주부 상에 있는 두꺼운 영역이 말단판(42) 뿐만 아니라 중앙판(40) 상에 유지됨으로써, 압축공기도관(28)으로부터의 압축공기가 칼라(collar,72)의 외주부를 지나 흐를 수 없도록 한다.
외주부의 슬리브(70)는 축 방향으로 부쉬(44)의 말단측(50)을 향하여 슬리브 형(sleeve-like) 방식으로 확장되어, 칼라(72)를 형성한다. 위 칼라(72)는 약간의 원뿔형방식으로 부쉬(44)의 외벽(46)으로 경사지게 연장되고, 자유단을 가지면서 그 외벽 상에 지지된다. 따라서, 슬리브(70) 또는 칼라(72)는 탄성적으로 설계되어 있어, 공전위치에서의 슬리브는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 부쉬(44)의 외벽(46) 상에 밀봉식으로 지지된다.
압축공기가 압축공기도관(28) 속으로 유입되면, 중앙판(40) 내의 부쉬(44)를 수용하고, 압력도관(16)과 이격된 영역 내에 있는 리세스가 부쉬(44)의 외경보다 크기 때문에, 일단은 외주부(46) 상의 중앙판(40) 내의 압축공기는 전체 부쉬(44) 주위로 흐른다. 이후 압축공기는 위 슬리브(70)의 칼라(72)와 부쉬(44)의 외벽(46) 사이의 영역 안으로 흐르게 되는데, 공기압력으로 인하여, 칼라(72)는 압축되어 부쉬(44)의 외벽과 떨어지게 됨으로써, 외벽과, 슬리브(70) 또는 칼라(72)의 내주부 사이에 환형갭(74)이 발생하게 되며, 이를 통해, 압축공기는 부쉬(44)가 말단판(42) 내에 배치된 리세스(76) 속으로 흐를 수 있게 된다. 이후, 압축공기는 위 리세스(76)로부터 위 리세스 또는 개구부(52)를 통해 혼합영역(18)으로 흐르게 되고, 공급된 환원제와 함께 혼합영역으로부터 도관 또는 연결부(22)를 거쳐 자동차의 배기가스 시스템의 주입노즐로 더욱 흘러간다.
압축공기도관(28) 내로 압축공기의 공급이 중지되면, 칼라(72)를 가진 슬리브(70)는 탄성에 의하여 부쉬(44)의 외벽(46)에 다시 밀봉적으로 작용된다. 리세스(76) 속으로 돌출된 슬리브(70)의 칼라(72)로 인하여, 리세스(76) 내의 큰 압력이 슬리브형연장 또는 슬리브(70)의 칼라(72)를 외벽에 대해 큰 범위로 압축시킴으 로써, 리턴밸브(36)를 확실히 폐쇄시킨다.
리세스 또는 개구부(52)는, 부쉬(44)의 길이방향으로 피스톤(54)의 외측으로 연장되도록 설계된다. 또한, 리세스(52)는, 부쉬(44)의 내측으로, 즉, 혼합영역(18)을 향해 확장되도록 성형된다. 이로 인하여, 리세스(52)를 통해 혼합영역(18)으로 흐르는 압축공기가, 전체 혼합영역(18)의 내벽과, 특히, 피스톤(54)의 외측을 거쳐 흘러서, 환원제 잔류물이 혼합영역(18) 내에서 완전히 청소될 수 있도록 한다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 셧-오프 밸브(12)의 구성을 보다 상세히 설명한다. 셧-오프 밸브(12)는, 리세스(78) 내에서 중앙판(40) 내에 배치된다. 리세스(78)는, 말단판(42)과 이격되어 있는 중앙판(40)의 표면 내에 형성되며, 미터링 펌프 어셈블리의 드라이브하우징(drive housing)의 프론트판(front plate,80)에 의해 폐쇄되어 있으며, 중앙판(40)이 플랫방식(flat manner)으로 부착되어 있다.
베이스 상에서 리세스(78)는 실린더형으로 형성되며, 프론트판(80)을 향하여 깔때기형 방식으로 개방되어 있다. 인렛커넥션피스(inlet connection piece,82)가 리세스(78)의 베이스로부터 리세스(78) 안으로 중앙의 실린더부분으로 연장되어 있다. 압력도관(8)에서 분기하는 리턴도관(10)은, 위 인렛커넥션피스(82)의 내측, 즉 이와 동심원적으로 통하여, 위 인렛커넥션피스(82)의 말단측에 대해 개방되어 있다. 따라서, 리세스(78)의 베이스와 이격되어 있는 위 인렛커넥션피스(82)의 말단측은 밸브시트(valve seat,84)를 형성하고, 도 6에 나타낸 바와 같이, 그 위에 멤브레인방식(membrane-like manner)으로 설계된 밸브요소(86)가 폐쇄된 상태에서 밀 봉적으로 지지되어 있다. 밸브요소(86)는, 외주부(88)가, 서로 인접하는 중앙판(40)과 프론트판(80) 표면 사이에서 지지되는 원형멤브레인으로 설계되어 있다. 밸브멤브레인(86)의 중앙영역은, 위 인렛커넥션피스(82)의 연장 선상에서 주연부(88)에 대하여 이동가능한데, 이것은 멤브레인의 탄성에 의해 보장된다.
밸브멤브레인 또는 밸브요소(86)는, 탄성물질에 의해 에워싸이거나 주변부로 삽입된 케리어(90)를 포함하며, 이것은 밸브시트(84) 상에서 지지되는 씰링면(94)을 정의(define)한다.
주위벽 내에 개구부(92)를 포함하고, 씰링면(94)을 둘러싸며 밸브요소(86)로부터 진행(proceeding)하는, 가이드부쉬(96)는, 위 인렛커넥션피스(82)와 동심원적으로 연장되어 있다. 가이드부쉬(96)는 탄성물질(92)과 일체로 연결되어 있고, 이를 통하여 밸브요소(86)의 케리어(90)와 연결되어 있다. 바람직하게는, 케리어(90)와 가이드부쉬(96)는 탄성물질(92)로 주입되어, 서로 포지티브피트(positive fit)로 연결된다.
나사스프링 형태의 압축스프링(100)은, 가이드부쉬(96)의 내주연과 외주연 사이에서 인렛커넥션피스(82)의 종축과 평행하게 연장되도록, 가이드부쉬(96)의 내측으로 배치되거나 가이드된다. 압축스프링(100)의 종말단(longitudinal end)은 리세스(78)의 베이스 상에 지지되고, 반대편 종말단은 씰링면(94)의 주변에서 밸브요소(86) 상에 지지된다. 압축스프링(100)은, 도 7에 나타낸 바와 같이, 위 밸브요소(86)를 눌러 개방된 위치 즉, 밸브시트(84)와 이격된 위치로 만들도록, 치수화된다. 도 7에 나타낸 위 셧-오프 밸브(12)의 위와 같은 위치에서, 미터링 펌프에 의 해 리턴도관(10) 속으로 운반된 환원제는 인렛커넥션피스(82)와, 위 씰링면(94) 및 밸브시트(84) 사이의 환형갭을 통하여, 가이드부쉬(96)의 내측으로 흐를 수 있다. 환원제는 가이드부쉬(96)의 개구부(98)을 통해서 뿐만 아니라, 밸브요소(86)와 이격되어 있는 개방된 말단측을 통해서도, 리세스(78) 속으로 흐를 수 있다. 환원제는 리세스(78)로부터, 리세스(78)의 주연부에서 개방된 채널(102)를 통하여, 미터링 펌프 어셈블리의 연결피스까지 흐르며, 또한, 거기서부터 리턴도관을 통해 환원제탱크(4)로 더 흐른다.
셧-오프 밸브(12)를 폐쇄하기 위하여, 멤브레인형의 밸브요소(86)는, 압축공기도관(28)으로부터 나오는 압축공기와, 인렛커넥션피스(84)와 이격된 측에서부터 엑츄에이션도관(38)을 거쳐, 충돌(impinged)하게 된다. 밸브요소(86)의 표면(104)에 작용하는 공기압력은 압축스프링(100)의 스프링력에 대항하여 밸브요소(86)를 인렛커넥션피스(82)의 종축 방향으로 이동시킴으로써, 씰링면(94)을 가진 밸브요소(86)가 밀봉방식으로 밸브시트(84) 상에서 지지되도록 한다. 도 6에 나타낸 상태에서, 환원제는 인렛커넥션피스(82)로부터 리세스(78)의 내측으로 흐를 수 없으므로, 리턴도관(10)은 셧-오프 밸브(12)에 의해 폐쇄된다.
압축공기가 표면(104)과 충돌하기 위해 흐르는 엑츄에이션도관(38)은, 중앙판(40) 내측에서 채널로서 설계되는데, 위 채널은, 밸브요소(86)의 표면(104) 영역 내의, 중앙판(40)과 프론트판(80) 사이에서 열려있다. 이러한 이유로, 도시된 바와 같이, 밸브요소(86)와 접하고, 압축공기가 분배되는, 개방된 환형채널(106)이 프론트판(80) 내에 형성되어, 압축공기가 표면(104)전체에서 균일하게 작용할 수 있게 된다. 또한, 표면(104)은 굽은형식(curved manner)으로 설계되어, 방사상 삽입방법(radially inner-lying manner)으로 주변영역(88)과 경계를 이루는 환형영역에서, 중앙판(40)의 표면과 이격되도록 형성된다.
씰링면(94)의 표면(104) 상의 맞은편 중앙영역(108)은, 경계면으로서 설계되는데, 셧-오프 밸브(12)의 개방상태(도 7참조)에서는 프론트판(80)의 표면 상에 지지되며, 따라서 개방된 상태에서 밸브요소(86)의 통로를 한정한다. 중앙영역(108)은 핵심적으로 돌출부를 포함하는데, 이는 밸브요소를 안내하기 위한 것으로서, 프론트판(80)의 표면 내의 구멍 속으로 맞물린다.

Claims (13)

  1. 입구측은 환원제탱크(4)에 연결하기 위한 연결부에 연결되고, 출구측은 환원제탱크(4)로의 리턴도관(10) 및 압력도관(16)에 연결된 미터링 펌프를 가지고, 액상의 환원제를 배기가스플로우에 혼합시키기 위한 미터링 펌프 어셈블리에 있어서,
    상기 미터링 펌프(2)에 의해 발생되는 유압에 대항하여 편향(biased)된 리턴밸브(20)가 상기 압력도관(16) 내에 배치되고, 상기 리턴도관(10)은 환원제의 흐름방향으로 상기 리턴밸브(20) 앞에 있는 압력도관(16)에 연결되어 있으며,
    상기 리턴도관(10)을 선택적으로 폐쇄하기 위한 제1셧-오프 밸브(12)가 상기 리턴도관(10) 내에 배치되며,
    상기 리턴밸브(20)를 폐쇄한 상태로 유지시키는 편향력은, 상기 리턴도관(10)이 개방된 상태에서 주어진 상기 유압에 의해 상기 리턴밸브(20) 상에 작용하는 힘보다 크고, 상기 리턴도관(10)이 폐쇄되면서, 상기 유압에 의해 상기 리턴밸브(20) 상에 작용하는 힘이 상기 리턴밸브(20)의 상기 편향력을 초과하는 것을 특징으로 하는, 미터링 펌프 어셈블리.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 리턴밸브(20)는 예혼합장치(39)의 혼합챔버(18) 상에 직접적(directly)으로 배치되어, 상기 미터링 펌프(2)에 의해 운반된 상기 환원제가 압축가스와 혼합되는 것을 특징으로 하는, 미터링 펌프 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    유압을 검출하는 압력센서(14)가 상기 압력도관(16) 또는 상기 리턴도관(10) 내에, 상기 흐름방향으로 상기 리턴밸브(20) 및 상기 셧-오프 밸브(12) 앞에, 배치된 것을 특징으로 하는, 미터링 펌프 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1셧-오프 밸브(12)는, 상기 압력센서(14)에 의해 검출되는 압력이 기설정된 유압에 도달하면, 상기 제1셧-오프 밸브(12)가 상기 리턴도관(10)을 폐쇄하는 위치로 전환(switched over)되는 방식으로, 상기 압력센서(14)에 결합(coupled)된 것을 특징으로 하는, 미터링 펌프 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1셧-오프 밸브(12)는, 공전위치(idle position)에서, 상기 리턴도관(10)을 개방하는 위치로 유지되도록 하는 방식으로, 편향되어 있는 것을, 특징으로 하는 미터링 펌프 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 미터링 펌프에 의해 운반된 환원제가 압축가스와 혼합되는, 예혼합장치(39)가 제공되고, 상기 예혼합장치(39)에 이르는 압축가스도관(28) 내의 출구측에는 압축가스공급을 선택적으로 중단시킬 수 있는 제2셧-오프 밸브(26)가 배치된 것을 특징으로 하는, 미터링 펌프 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 리턴도관(10) 내의 상기 제1셧-오프 밸브(12)는, 압축가스도관(28)이 개방되는 상태가 되면 상기 리턴도관(10)이 폐쇄되는 방식으로, 상기 압축가스도관(28) 내에서 상기 제2셧-오프 밸브(26)에 결합된 것을 특징으로 하는, 미터링 펌프 어셈블리.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1셧-오프 밸브(12)는 압축가스에 의해 작동되며, 상기 예혼합장치(39)에 이르는 상기 압축가스도관(28)은 압축공기흐름방향으로 상기 제2셧-오프 밸브(26) 뒤에서, 상기 제1셧-오프 밸브(12)의 엑츄에이션연결부(actuation connection)에 연결된 것을 특징으로 하는, 미터링 펌프 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 예혼합장치(39)에 이르는 상기 압축가스도관(28)은 압축공기흐름방향으로 스로틀 위치 앞에서, 상기 제1셧-오프 밸브(12)의 엑츄에이션연결부에 연결된 것을 특징으로 하는, 미터링 펌프 어셈블리.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제2셧-오프 밸브(26)는, 상기 압력도관(16) 또는 상기 리턴도관(10) 내에서, 흐름방향으로 상기 리턴밸브(20) 및 상기 제1셧-오프 밸브(12) 앞에 배치된 압력센서(14)와 결합하되, 상기 압력센서(14)에 의해 검출된 기설정된 유압에 도달하게 되면, 상기 제2셧-오프 밸브(26)가 상기 압축가스도관(28)을 개방시키는 위치로 전환되는 방식인 것을 특징으로 하는, 미터링 펌프 어셈블리.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 압축가스도관(28) 내의 상기 제2셧-오프 밸브(26)는, 공전위치(idle position)에서, 상기 압축가스도관(28)을 막는(interrupting) 위치로 유지되도록 하는 방식으로, 편향된 것을 특징으로 하는, 미터링 펌프 어셈블리.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 예혼합장치(39) 내의 상기 압축가스공급부의 출구측에, 리턴밸브(36)가 배치된 것을 특징으로 하는, 미터링 펌프 어셈블리.
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