WO2013092957A1 - Delivery device and dosing arrangement - Google Patents

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WO2013092957A1 PCT/EP2012/076559 EP2012076559W WO2013092957A1 WO 2013092957 A1 WO2013092957 A1 WO 2013092957A1 EP 2012076559 W EP2012076559 W EP 2012076559W WO 2013092957 A1 WO2013092957 A1 WO 2013092957A1
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Stefan Lorengel
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Robert Bosch Gmbh
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1433—Pumps

Definitions

  • the invention relates to a conveyor for conveying a fluid or a metering arrangement according to the preamble of the independent claims.
  • the reducing agent is pressurized with respect to the environment in a conveying device and metered into the exhaust gas as required by way of a dosing module
  • a pump is driven by a pump motor, which may be different.
  • the use of a pump motor requires corresponding costs for the actuator and the connection as well as the need to diagnose this to fulfill the requirements for on-board diagnostics.
  • DE102004057688 discloses a diaphragm pump whose diaphragm is raised and lowered via a plunger pin set in motion by means of an eccentric.
  • DE102008043309 describes a diaphragm pump with a multipart pump housing.
  • the working diaphragm is covered by a cover housing and an intermediate housing clamping applied and moved by an upper side of the working diaphragm attached Exzenterpleuel.
  • the conveying device or metering arrangement according to the invention with the characterizing features of the independent claims have cost advantages, since the use of a pump motor is omitted as an actuator.
  • the invention advantageously proposes a functional principle of the conveyor or pump unit, in particular for SCR systems, which does not require an actuator for providing the reducing agent under a certain system pressure.
  • a passive conveyor or a passive pump unit is proposed, which in particular uses the oscillations occurring in each vehicle with internal combustion engine for moving the diaphragm of the pump. This also increases the efficiency of the overall system, since already existing inertial forces or existing vibrations in the vehicle can be used for pumping operations.
  • 1 shows a metering arrangement with a conveyor or pump unit with motor drive and 2 shows a metering arrangement with a conveyor or pump unit with inertial drive.
  • Figure 1 shows a metering arrangement 1 with a storage tank 3 for an aqueous solution of urea, a conveyor or pump unit 5 and a dosing 7.
  • the conveyor 5 sucks via a suction line 9, the reducing agent and conveys it under pressure via the pressure line 11 on to the dosing 7.
  • the suction line 9 is connected to the suction port 19 of the conveyor 5 and the pressure line 11 to the pressure port 21 of the conveyor.
  • Suction port 19 and pressure port 21 are within the conveyor via a membrane unit 13th
  • the membrane unit forms a
  • variable volume range in a suitable manner known per se, for example via non-illustrated check valves with the
  • Pump terminals 19 and 21 is connected.
  • the volume range is variable due to a movable diaphragm 16, which is reciprocated by a connecting rod 15 and an eccentric drive not shown by the motor 17 back and forth.
  • the reducing agent is removed from the AdBlue tank 3, in the pump unit 5, for example, as shown here, a diaphragm pump, compressed and fed to the metering module 7 under pressure.
  • a rotational movement in the pump motor via the connecting rod is converted into a translational movement, this translational movement being used to drive the diaphragm 16 of the membrane unit 13 of the pump unit.
  • FIG. 2 shows a metering arrangement according to the invention for SCR systems, in the same or similar components as previously described with the same Reference signs are provided and will not be explained again.
  • the pump unit 30 does not have an electrically controllable drive unit or a motor, but a flywheel mass body 33 which is fixedly connected to the diaphragm 16. Vibrations occurring in the vehicle or the movement of the vehicle manifest themselves within the conveyor 30 in the form of inertial forces, so that the flywheel mass body 33 is excited to movements within the pump unit.
  • the flywheel mass body 33 is preferably arranged in the middle of the membrane 16, ie at the greatest possible distance from a marginal attachment, so that due to a movement of the vehicle and thus the pump unit 30 acting on the flywheel body 33 inertial forces to the greatest possible deflection of the
  • Embodiment can also be omitted, especially if no for the medium to be dispensed or for component protection
  • Boundary conditions such as a minimum or maximum pressure.
  • a return on the pressure side of the system is provided in the form of a return line 39, which the pressure line 11 via a
  • Limiting element 40 in the form of a switching valve or a throttle point connects to the tank 3; the return line 39 ends here above a maximum level of the tank. This return can be used to reduce the system pressure which may be too high. This can be done for example via the switching of the switching valve. In a simple embodiment, the return line can also be omitted.
  • the flywheel mass body 33 may also be integrated in the membrane or formed by a part of the membrane in alternative embodiments, in particular in the form of a part of the membrane, which is formed by a material of high density and thus large mass compared to the other regions of the membrane. Ideally, a system is positioned according to the principle presented here on the vehicle so that the vibrations occurring during operation are optimally used.

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Abstract

Delivery device (30) for delivering a fluid, in particular a liquid medium, having a movable delivery element (33), wherein the delivery element (33) is designed to draw in the fluid present at a suction port (19) and to convey the fluid onward to a pressure port (21), wherein the delivery element (33) is driven by inertia forces arising from a movement of the delivery device (30). Dosing arrangement for dosing a liquid reducing agent into the exhaust tract of an internal combustion engine, which dosing arrangement has a delivery device of said type.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Fördereinrichtung und Dosieranordnung  Conveyor and dosing
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung geht aus von einer Fördereinrichtung zur Förderung eines Fluids bzw. einer Dosieranordnung nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche. The invention relates to a conveyor for conveying a fluid or a metering arrangement according to the preamble of the independent claims.
Bekannte Abgasnachbehandlungsanordnungen zur selektiven katalytischen Reduktion (kurz:„SCR" = engl,„selective catalytic reduction") von Stickoxiden im Abgas selbstzündender Brennkraftmaschinen verwenden beispielsweise ein flüssiges Reduktionsmittel in Form einer wässrigen Harnstoff lösung Known exhaust aftertreatment arrangements for selective catalytic reduction (abbreviated to "SCR" = engl, "selective catalytic reduction") of nitrogen oxides in the exhaust of self-igniting internal combustion engines, for example, use a liquid reducing agent in the form of an aqueous urea solution
(Handelsname„AdBlue"). Das Reduktionsmittel wird in einer Fördereinrichtung gegenüber der Umgebung unter Druck gesetzt und über ein Dosiermodul bedarfsgerecht in das Abgas dosiert. Um das Reduktionsmittel auf den (Trade name "AdBlue") The reducing agent is pressurized with respect to the environment in a conveying device and metered into the exhaust gas as required by way of a dosing module
Systemdruck zu bringen, wird eine Pumpe über einen Pumpenmotor, der unterschiedlich ausgeprägt sein kann, angetrieben. Die Verwendung eines Pumpenmotors bedingt entsprechende Kosten für den Aktor und die Anbindung sowie die Notwendigkeit, diesen zur Erfüllung der Anforderungen an die On- Board- Diagnose zu diagnostizieren. To bring system pressure, a pump is driven by a pump motor, which may be different. The use of a pump motor requires corresponding costs for the actuator and the connection as well as the need to diagnose this to fulfill the requirements for on-board diagnostics.
Aus der EP 1373731 ist eine oszillierende Verdrängerpumpe insbesondere für flüssige Medien bekannt, die einen Hubantrieb aufweist. From EP 1373731 an oscillating positive displacement pump is known, in particular for liquid media, which has a lifting drive.
Die DE102004057688 offenbart eine Membranpumpe, deren Membran über einen mittels eines Exzenters in Bewegung versetzten Stößelbolzens angehoben und abgesenkt wird. DE102004057688 discloses a diaphragm pump whose diaphragm is raised and lowered via a plunger pin set in motion by means of an eccentric.
Die DE102008043309 beschreibt eine Membranpumpe mit einem mehrteiligen Pumpengehäuse. Die Arbeitsmembran wird von einem Deckelgehäuse und einem Zwischengehäuse klemmende beaufschlagt und von einem oberseitig der Arbeitsmembran angebrachten Exzenterpleuel bewegt. DE102008043309 describes a diaphragm pump with a multipart pump housing. The working diaphragm is covered by a cover housing and an intermediate housing clamping applied and moved by an upper side of the working diaphragm attached Exzenterpleuel.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung bzw. Dosieranordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber Kostenvorteile, da die Verwendung eines Pumpenmotors als Aktor entfällt. Die Erfindung schlägt in vorteilhafter Weise ein Funktionsprinzip der Fördereinrichtung bzw. Pumpeneinheit insbesondere für SCR-Systeme vor, das keinen Aktor zum Bereitstellen des Reduktionsmittels unter einem bestimmten Systemdruck benötigt. Zum Komprimieren des Reduktionsmittels wird eine passive Fördereinrichtung bzw. eine passive Pumpeneinheit vorgeschlagen, welche insbesondere die bei jedem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor auftretenden Schwingungen zur Bewegung der Membran der Pumpe nutzt. Dies erhöht darüber hinaus den Wirkungsgrad des Gesamtsystems, da bereits vorhandene Trägheitskräfte bzw. bereits im Fahrzeug vorhandene Schwingungen für Pumpvorgänge genutzt werden können. The conveying device or metering arrangement according to the invention with the characterizing features of the independent claims have cost advantages, since the use of a pump motor is omitted as an actuator. The invention advantageously proposes a functional principle of the conveyor or pump unit, in particular for SCR systems, which does not require an actuator for providing the reducing agent under a certain system pressure. For compressing the reducing agent, a passive conveyor or a passive pump unit is proposed, which in particular uses the oscillations occurring in each vehicle with internal combustion engine for moving the diaphragm of the pump. This also increases the efficiency of the overall system, since already existing inertial forces or existing vibrations in the vehicle can be used for pumping operations.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements in the independent
Ansprüchen angegebenen Fördereinrichtung bzw. Dosieranordnung möglich. Claims specified conveyor or metering possible.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.
Es zeigen Show it
Figur 1 eine Dosieranordnung mit einer Fördereinrichtung bzw. Pumpeneinheit mit Motorantrieb und Figur 2 eine Dosieranordnung mit einer Fördereinrichtung bzw. Pumpeneinheit mit Trägheitsantrieb. 1 shows a metering arrangement with a conveyor or pump unit with motor drive and 2 shows a metering arrangement with a conveyor or pump unit with inertial drive.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Figur 1 zeigt eine Dosieranordnung 1 mit einem Vorratstank 3 für eine wässrige Harnstoff lösung, einer Fördereinrichtung bzw. Pumpeneinheit 5 und einem Dosiermodul 7. Die Fördereinrichtung 5 saugt über eine Saugleitung 9 das Reduktionsmittel an und befördert es unter Druck über die Druckleitung 11 weiter zum Dosiermodul 7. Hierbei ist die Saugleitung 9 an dem Sauganschluß 19 der Fördereinrichtung 5 und die Druckleitung 11 an dem Druckanschluß 21 der Fördereinrichtung angeschlossen. Sauganschluß 19 und Druckanschluß 21 stehen innerhalb der Fördereinrichtung über eine Membraneinheit 13 Figure 1 shows a metering arrangement 1 with a storage tank 3 for an aqueous solution of urea, a conveyor or pump unit 5 and a dosing 7. The conveyor 5 sucks via a suction line 9, the reducing agent and conveys it under pressure via the pressure line 11 on to the dosing 7. Here, the suction line 9 is connected to the suction port 19 of the conveyor 5 and the pressure line 11 to the pressure port 21 of the conveyor. Suction port 19 and pressure port 21 are within the conveyor via a membrane unit 13th
miteinander fluidisch in Verbindung. Die Membraneinheit bildet einen fluidly in communication with each other. The membrane unit forms a
veränderlichen Volumenbereich, der in geeigneter, an sich bekannter Weise beispielsweise über nicht näher dargestellte Rückschlagventile mit den variable volume range, in a suitable manner known per se, for example via non-illustrated check valves with the
Pumpenanschlüssen 19 und 21 verbunden ist. Der Volumenbereich ist aufgrund einer beweglichen Membran 16 veränderlich, welche über einen Pleuel 15 und einem nicht näher dargestellten Exzenterantrieb durch den Motor 17 hin- und her bewegt wird. Pump terminals 19 and 21 is connected. The volume range is variable due to a movable diaphragm 16, which is reciprocated by a connecting rod 15 and an eccentric drive not shown by the motor 17 back and forth.
Bei diesem herkömmlichen, beispielsweise aus der DE102004057688 bekannten Funktionsprinzip wird das Reduktionsmittel dem AdBlue-Tank 3 entnommen, in der Pumpeneinheit 5, beispielsweise, wie hier dargestellt, einer Membranpumpe, verdichtet und unter Druck dem Dosiermodul 7 zugeführt. Bei der motorgetriebenen Pumpeneinheit wird eine Drehbewegung im Pumpenmotor über den Pleuel in eine translatorische Bewegung umgewandelt, wobei diese translatorische Bewebung zum Antrieb der Membran 16 der Membaneinheit 13 der Pumpeneinheit verwendet wird. In this conventional, known for example from DE102004057688 operating principle, the reducing agent is removed from the AdBlue tank 3, in the pump unit 5, for example, as shown here, a diaphragm pump, compressed and fed to the metering module 7 under pressure. In the motor-driven pump unit, a rotational movement in the pump motor via the connecting rod is converted into a translational movement, this translational movement being used to drive the diaphragm 16 of the membrane unit 13 of the pump unit.
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Dosieranordnung für SCR-Systeme, bei der gleiche oder ähnliche Bestandteile wie zuvor beschrieben mit gleichem Bezugszeichen versehen sind und nicht nochmals erläutert werden. Die Figure 2 shows a metering arrangement according to the invention for SCR systems, in the same or similar components as previously described with the same Reference signs are provided and will not be explained again. The
Pumpeneinheit 30 weist im Unterschied zur Pumpeneinheit gemäß Figur 1 keine elektrisch ansteuerbare Antriebseinheit bzw. keinen Motor auf, sondern einen Schwungmassenkörper 33, der mit der Membran 16 fest verbunden ist. Im Fahrzeug auftretende Schwingungen bzw. die Bewegung des Fahrzeugs äußern sich innerhalb der Fördereinrichtung 30 in Form von Trägheitskräften, so dass der Schwungmassenkörper 33 zu Bewegungen innerhalb der Pumpeneinheit angeregt wird. Der Schwungmassenkörper 33 ist vorzugsweise in der Mitte der Membran 16 angeordnet, also in möglichst großem Abstand zu einer randständigen Befestigung, so dass aufgrund einer Bewegung des Fahrzeugs und damit der Pumpeneinheit 30 auf den Schwungmassenkörper 33 wirkende Trägheitskräfte zu einer möglichst großen Auslenkung des In contrast to the pump unit according to FIG. 1, the pump unit 30 does not have an electrically controllable drive unit or a motor, but a flywheel mass body 33 which is fixedly connected to the diaphragm 16. Vibrations occurring in the vehicle or the movement of the vehicle manifest themselves within the conveyor 30 in the form of inertial forces, so that the flywheel mass body 33 is excited to movements within the pump unit. The flywheel mass body 33 is preferably arranged in the middle of the membrane 16, ie at the greatest possible distance from a marginal attachment, so that due to a movement of the vehicle and thus the pump unit 30 acting on the flywheel body 33 inertial forces to the greatest possible deflection of the
Schwungmassenkörpers und damit der Membran in der dargestellten Flywheel body and thus the membrane in the illustrated
Bewegungsrichtung 35 führen. Die Hin- und Herbewegung der Membran führt dann zu der bei Membranpumpen an sich bereits bekannten Pumpwirkung. Move direction 35. The reciprocation of the membrane then leads to the already known in diaphragm pumps pumping action.
Des Weiteren weist die Dosieranordnung mit der Pumpeneinheit 30 in der Druckleitung 11 einen Drucksensor 37 auf, der in einer einfachen Furthermore, the metering arrangement with the pump unit 30 in the pressure line 11 to a pressure sensor 37 which in a simple
Ausführungsform auch weggelassen werden kann, insbesondere dann, wenn für das zu dosierende Medium bzw. zum Komponentenschutz keine Embodiment can also be omitted, especially if no for the medium to be dispensed or for component protection
Randbedingungen wie ein Mindest- oder ein Maximaldruck bestehen. Boundary conditions such as a minimum or maximum pressure.
Ferner ist ein Rücklauf auf der Druckseite des Systems vorgesehen in Form einer Rücklaufleitung 39, welche die Druckleitung 11 über ein Further, a return on the pressure side of the system is provided in the form of a return line 39, which the pressure line 11 via a
Begrenzungselement 40 in Form eines Schaltventils oder einer Drosselstelle mit dem Tank 3 verbindet; die Rücklaufleitung 39 endet hierbei oberhalb eines maximalen Füllstands des Tanks. Über diesen Rücklauf kann ein eventuell zu hoch aufgebauter Systemdruck reduziert werden. Dies kann beispielsweise über das Schalten des Schaltventils geschehen. In einer einfachen Ausführungsform kann die Rücklaufleitung auch weggelassen werden. Limiting element 40 in the form of a switching valve or a throttle point connects to the tank 3; the return line 39 ends here above a maximum level of the tank. This return can be used to reduce the system pressure which may be too high. This can be done for example via the switching of the switching valve. In a simple embodiment, the return line can also be omitted.
Der Schwungmassenkörper 33 kann in alternativen Ausführungsformen auch in der Membran integriert oder durch einen Teil der Membran gebildet sein, insbesondere in Form eines Teils der Membran, das durch ein Material großer Dichte und damit großer Masse im Vergleich zu den übrigen Bereichen der Membran gebildet ist. Idealerweise wird ein System nach dem hier vorgestellten Prinzip am Fahrzeug derart positioniert, dass die während des Betriebs auftretenden Schwingungen optimal genutzt werden. The flywheel mass body 33 may also be integrated in the membrane or formed by a part of the membrane in alternative embodiments, in particular in the form of a part of the membrane, which is formed by a material of high density and thus large mass compared to the other regions of the membrane. Ideally, a system is positioned according to the principle presented here on the vehicle so that the vibrations occurring during operation are optimally used.

Claims

Ansprüche claims
1. Fördereinrichtung (30) zur Förderung eines Fluids, insbesondere eines 1. conveying device (30) for conveying a fluid, in particular a
flüssigen Mediums, mit einem beweglichen Förderelement (16, 33), wobei das Förderelement (16, 33) eingerichtet ist zum Ansaugen des Fluids, welches an einem Sauganschluß (19) anliegt, und zum Weiterbefördern des Fluids zu einem Druckanschluß (21), dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelement (16, 33) durch Trägheitskräfte angetrieben wird, welche sich durch eine Bewegung der Fördereinrichtung (39) einstellen.  liquid medium, comprising a movable conveying element (16, 33), wherein the conveying element (16, 33) is adapted for sucking the fluid which abuts a suction port (19) and for conveying the fluid to a pressure port (21) therethrough characterized in that the conveying element (16, 33) is driven by inertial forces, which are set by a movement of the conveying device (39).
2. Fördereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das  2. A conveyor according to claim 2, characterized in that the
Förderelement (16, 33) einen Schwungmassenkörper (33) aufweist.  Conveying element (16, 33) has a flywheel mass body (33).
3. Fördereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelement (16, 33) eine Membran (16) aufweist.  3. A conveyor according to claim 1 or 2, characterized in that the conveying element (16, 33) has a membrane (16).
4. Fördereinrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwungmassenkörper (33) mit der Membran (16) verbunden, insbesondere starr verbunden, ist.  4. A conveyor according to claim 2 and 3, characterized in that the flywheel mass body (33) connected to the membrane (16), in particular rigidly connected, is.
5. Fördereinrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwungmassenkörper (33) in die Membran (16) integriert und/oder durch Teile der Membran (16) gebildet ist.  5. A conveyor according to claim 2 and 3, characterized in that the flywheel mass body (33) in the membrane (16) integrated and / or formed by parts of the membrane (16).
6. Dosieranordnung (1) zur Eindosierung eines flüssigen Reduktionsmittels in den Abgastrakt einer Brennkraftmaschine über ein Dosiermodul (7), um im Abgas der Brennkraftmaschine enthaltene Schadstoffe zu reduzieren, mit einem Tank (3) zur Bevorratung des Reduktionsmittels, gekennzeichnet durch eine Fördereinrichtung (30) nach einem der vorhergehenden  6. metering arrangement (1) for metering a liquid reducing agent into the exhaust gas tract of an internal combustion engine via a metering module (7) to reduce pollutants contained in the exhaust gas of the internal combustion engine, with a tank (3) for storing the reducing agent, characterized by a conveyor (30 ) after one of the preceding ones
Ansprüche zum Ansaugen des Reduktionsmittels aus dem Tank (3) über eine Saugleitung (9) und zum Weiterbefördern des Reduktionsmittels zum  Claims for sucking the reducing agent from the tank (3) via a suction line (9) and for advancing the reducing agent to the
Dosiermodul (7) über eine Druckleitung (11).  Dosing module (7) via a pressure line (11).
7. Dosieranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einem der Brennkraftmaschine zugeordneten Kraftfahrzeug angeordnet ist. 7. metering arrangement according to claim 6, characterized in that it is arranged in a motor vehicle assigned to the internal combustion engine.
8. Dosieranordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckleitung (11) mit einem Drucksensor (37) verbunden ist. 8. metering arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that the pressure line (11) with a pressure sensor (37) is connected.
9. Dosieranordnung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckleitung (11) mit einer zum Tank (3) führenden Rücklaufleitung (39) verbunden ist. 9. metering arrangement according to claim 6, 7 or 8, characterized in that the pressure line (11) with a tank (3) leading return line (39) is connected.
10. Dosieranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufleitung (39) ein Begrenzungselement (40), insbesondere eine Drosselstelle und/oder ein Schaltventil, aufweist. 10. dosing arrangement according to claim 9, characterized in that the return line (39) has a limiting element (40), in particular a throttle point and / or a switching valve.
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