用于提供液体添加剂的装置

申请号 CN201480049372.1 申请日 2014-09-08 公开(公告)号 CN105556080B 公开(公告)日 2019-08-09
申请人 大陆汽车有限责任公司; 发明人 G·马甘;
摘要 本 发明 涉及一种用于提供用于排气 净化 的液体添加剂(2)的装置(1),该装置具有用于传送所述液体添加剂的至少一个管道(3),所述管道具有管道壁(4),所述管道壁具有第一硬度,其中至少部分沿所述管道(3)延伸的插入构件(5)插入到所述管道(3)中,所述插入构件(5)由实心材料构成。
权利要求

1.一种提供用于排气净化的液体添加剂(2)的装置(1),具有用于传送所述液体添加剂的至少一个管道(3),所述管道具有管道壁(4),其中,至少部分地沿所述管道(3)延伸的插入构件(5)插入到所述管道(3)中,所述插入构件(5)由实心材料构成,使得即使在管道中的压高于装置的最大操作压力的情况下所述插入构件(5)也表现为基本上不可压缩,并且其中,管道(3)或管道壁(4)具有插座(15),插入构件(5)的至少一端被保持在插座(15)中。
2.根据权利要求1所述的装置(1),其中,所述管道(3)的第一横截面(6)和所述插入构件(5)的第二横截面(7)呈圆形。
3.根据权利要求1或2所述的装置(1),其中,在所述管道壁(4)与所述插入构件(5)之间存在流体能从中通过的间隙(8),该间隙在至少270°的范围内围绕所述插入构件(5)。
4.根据权利要求1或2所述的装置(1),其中,所述插入构件(5)的第二横截面(7)填充所述管道(3)的第一横截面(6)的至少30%。
5.根据权利要求1或2所述的装置(1),其中,所述插入构件(5)由以下材料中的至少一种材料构成:
-金属,
-陶瓷,和
-耐液体添加剂的塑料。
6.根据权利要求5所述的装置(1),其中,所述管道壁(4)借助于注射成型工艺生产。
7.根据权利要求1或2所述的装置(1),其中,在-30℃与+50℃之间的温度范围内,所述插入构件(5)具有大于100μm/mK[微米每米及开式度]的热膨胀
8.一种具有内燃发动机(10)的机动车(9),所述机动车具有用于净化所述内燃发动机(10)的排气的排气处理设备(11),并具有根据前述权利要求中任一项所述的装置(1),借助于所述装置(1)能向所述排气处理设备(11)输送液体添加剂。

说明书全文

用于提供液体添加剂的装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于提供用于排气净化的液体添加剂的装置。这种装置特别是可用于向机动车的排气处理设备供给液体添加剂(特别是尿素溶液)。

背景技术

[0002] 例如在排气处理设备中需要液体添加剂,在所述排气处理设备中借助于还原剂来还原排气中的氮化合物。在所述类型的排气处理设备中,实行选择性催化还原(SCR)法。在SCR法中使用作为还原剂。氨通常不是直接地而是呈可以在排气内(排气处理设备中)和/或排气的外部(为此设置的反应器中)转化以形成氨的液体添加剂的形式储存在机动车中。特别普遍地用于SCR法的液体添加剂是尿素水溶液,其可在商标 下以32.5%的尿素含量获得。
[0003] 对于此类装置的设计,必须注意液体或水性添加剂在低温下会冻结。尿素水溶液在大约-11℃的温度下冻结。在机动车的情况下,此类低温尤其在冬季的较长停放时段期间可能出现。随着它冻结,液体添加剂膨胀,其中用于提供液体添加剂的装置因此可能会损坏或甚至损毁。冻结过程中的体积膨胀会导致所述类型的装置的管道变形或甚至破裂。因此,已知在所述类型的装置上设置尽可能实质上防止装置的损坏和/或损毁的保护措施。例如,已知柔性的或可变形的元件,其设置在装置的管道中并可吸纳冻结过程中的体积膨胀。然而,一个问题是,此类保护措施通常呈现低耐久性,并且还会由于液体添加剂的多次或重复的冻结情况而损坏。

发明内容

[0004] 以此为出发点,本发明的一个目的是解决或至少减轻上述技术问题。特别是试图明确一种用于提供液体添加剂的装置,该装置具有技术上简单、廉价、有效、可改造和/或耐久的用于在冻结的情况下进行保护的措施。
[0005] 借助于根据权利要求1的特征的装置来实现所述目的。该装置的更多有利细化方案在从属权利要求中明确。权利要求中个别地明确的特征可采用任意所需的技术上有意义的方式互相组合并且可通过说明书的说明内容、特别是还由附图说明来补充。
[0006] 本发明涉及一种用于提供用于排气净化的液体添加剂的装置,其具有用于传送液体添加剂的至少一个管道,该管道具有管道壁,沿管道延伸的插入构件插入到管道中,其中插入构件由实心材料构成。
[0007] 管道优选是该装置的管道系统的构件。用于提供液体添加剂的装置优选具有配置在管道系统上/管道系统中的,液体添加剂可借助于该泵而沿管道系统被输送或被输送通过管道系统。管道系统在用于储存液体添加剂的储罐上的抽吸点开放,并且优选地通向一端口(位于储罐外部),可以在该端口处提供液体添加剂。管道可以是所述管道系统的任意指定部分。管道例如可借助于软管、内孔和/或某一其它腔形成。管道特别是也可形成在该装置的用于安装装置的构件的基板中。管道也可在不同区段中具有不同形式。例如,管道可部分地由软管且部分地由基板形成。管道延伸穿过的构件也可称为管道构件。管道系统或管道也可具有分支部。例如,管道系统可以包括流管路,该回流管路从管道的主区段分支并回到储罐中,并且液体添加剂可以从储罐经该回流管路循环到管道中并回到储罐中。直接界定出管道的管道构件的材料也称为管道壁。管道壁例如可由(塑料)软管的材料或(金属)基板的材料形成。
[0008] 插入构件是安置在管道中(且在适合的情况下可在管道中移动)的(单独的)构件。插入构件优选呈棒状并沿管道的轮廓(的部分部段)延伸。插入构件在液体添加剂冻结时导致抑制体积的相对增大,从而明确了一种技术上简单、廉价、有效、可改造和耐久的用于在冻结的情况下进行保护的措施。
[0009] 插入构件由实心材料组成。插入构件特别是不具有可压缩介质位于其中的一体腔。措辞“实心材料”还涵盖例如厚重的材料或非常坚固的材料。措辞“实心材料”尤其不涵盖以下材料:
[0010] -泡沫材料,
[0011] -多孔材料,和
[0012] -具有至少一个腔室的材料,所述腔室可被充填以可压缩介质,特别是空气。
[0013] 由于插入构件由实心材料组成的事实,它即使在管道中内的压非常高的情况下也表现为基本上不可压缩。这里,非常高的压力指的是高于装置的最大操作压力的压力。最大操作压力例如5bar(巴)与10bar之间。非常高的压力特别是在当液体添加剂冻结时装置内可能会出现的最大可能的压力的范围内的压力。最大可能的冰压力例如20bar与50bar之间。可在非常高的压力下适当地发生实心材料的压缩。但所述压缩小得可忽略不计。这种情况下,可忽略不计的压缩对应于小于2%、特别是小于1%的插入构件的体积减小。优选在管道中的压力从1bar上升到超过20bar的情况下插入构件体积减小仅为小于2%,优选小于1%。实心材料在非常高的压力下的所述压缩特别是关于由相同材料构成的构件的压缩而言可忽略不计,所述材料是多孔或(如上文进一步所述)具有至少一个被充填以可压缩的介质的可充填腔室。在多孔材料或具有可充填的腔室的材料的情况下,特别是由于该至少一个腔室或气孔被压缩而发生变形。相比之下,在实心材料的情况下,材料有必要自相压缩。
材料的自相压缩通常需要相当高的压力。甚至在作为泡沫呈现非常高的压缩率的材料在它们用于所述装置的管道中的插入构件的情况下作为实心材料也表现为基本上不可压缩。
[0014] 此外,该装置在管道的第一横截面/横截面积/截面区域和插入构件的第二横截面呈圆形的情况下是有利的。
[0015] 插入构件优选是沿管道(的部分部段)延伸的(大致)圆形棒。通过使用具有圆形横截面的插入构件和具有圆形横截面的管道,插入构件与管道之间存在包围/围绕插入构件延伸的大致环形间隙,或者适当的话存在至少部分地围绕插入构件地延伸的大致月牙形的间隙。已发现这种形状的间隙比采用已知措施的情况下对于确保液体添加剂在冻结过程中的体积膨胀在管道壁中产生低的应力而言特别有利。特别地,液体添加剂的体积膨胀均匀地分布在整个管壁上,使得局部大幅增加的体积膨胀可能会产生的应力峰由插入构件可靠地减小。
[0016] 此外,如果在管道壁与插入构件之间存在可供流过并以至少270°[度]围绕插入构件的间隙,则该装置是有利的。
[0017] 特别优选的是该间隙甚至在(当在插入构件的截面中和周向上观察时)至少330°的范围内且尤其优选的是完全(360°)围绕插入构件。于是液体添加剂在冻结过程中的体积膨胀可以在插入构件的全部圆周上特别均匀地分布,并且在冻结过程中管道壁中发生的应力能以特别有效的方式减小。
[0018] 此外,如果插入构件的第二横截面积填充管道的第一横截面积的至少30%,则该装置更加有利。特别优选的是插入构件的第二横截面积填充管道的第一横截面积的甚至50%且尤其优选60%。
[0019] 借助于第二横截面与第一横截面的这种比率,可以确保可供流经的间隙的其余截面积如此之小以致于位于其中的液体添加剂的量无法产生对于管道壁而言影响重大的体积膨胀。
[0020] 此外,插入构件由以下材料中的至少一种材料构成是有利的:
[0021] -金属,
[0022] -陶瓷,和
[0023] -耐液体添加剂的塑料。
[0024] 所述材料可容易和廉价地获得以用于提供由实心材料构成的插入构件。优选利用特别轻质的材料。由于材料以实心材料的形式使用的事实,重质材料将引起装置的重量的过度增加。该金属例如可以是,其由于化铝(Al2O3)的钝化层而耐腐蚀(特别是对尿素水溶液)。铝是特别轻质的金属。合适的陶瓷例如是氧化锆(ZrO2)或氧化铝(Al2O3),所述两种材料相对轻质且耐已知的液体添加剂。采用例如聚甲(POM)、聚酰胺(PA)——特别是PA 6.6(尼龙)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)或聚苯硫醚(PPS)作为塑料材料。
[0025] 此外,如果管道壁借助于注射成型工艺生产,则该装置是有利的。借助于注射成型/注塑工艺,用于提供液体添加剂的装置的管道可以以特别简单和廉价的方式生产,并且上文还提到的塑料适于利用注塑工艺加工。
[0026] 还提出了一种机动车,其具有内燃发动机、用于净化内燃发动机的排气的排气处理设备、和可借以向排气处理设备提供液体添加剂的所述装置。在该排气处理设备中,优选地设置有可借以根据SCR法还原内燃发动机的排气中的氮氧化物化合物的SCR催化转化器。为此,可借助于所述装置向排气处理设备供给液体添加剂,该液体添加剂由该装置从储罐提取。

附图说明

[0027] 下面借助附图详述本发明以及技术领域。附图示出了特别优选的示例性实施例,但本发明并不局限于这些实施例。要特别指出的是,附图且特别是图示的尺寸关系仅为示意性的。在附图中:
[0028] 图1:示出所述装置的第一实施例,
[0029] 图2:示出贯穿图1的所述装置的管道的横截面,
[0030] 图3:示出所述装置的第二实施例,
[0031] 图4:示出贯穿图3的所述装置的管道的横截面,
[0032] 图5:示出了具有所述装置的机动车。

具体实施方式

[0033] 图1示出插入到储罐13的底部22中的装置1。装置1在抽吸点20处从储罐13提取液体添加剂2,并在供给端口21处提供所述液体添加剂。供给端口21和抽吸端口20通过管道3互相连接。用于输送液体添加剂2的泵14位于管道3上。管道3部分地由管道壁4界定。所述管道壁4由管道构件19形成。所述管道构件19例如可以是软管、基板或形成管道3的管道壁4的一部分的任何其它任意构件。分段地/部分地沿管道3延伸的长形插入构件5安置在管道3中。
[0034] 具有管道壁4和插入构件5的管道3在图2中以横截面示出。可见管道3的第一横截面6和插入构件5的第二横截面7。这种情况下,在插入构件5与管道壁4之间形成有可供液体添加剂流过的月牙形的间隙8。插入构件5和管道3分别具有圆形截面,其各自具有第一直径17和第二直径18。
[0035] 图3和4示出装置1的又一设计变型,其大致对应于图1和2的装置1。在图4中可见这种情况下插入构件5同心地配置在管道3中。为了将插入构件5保持在其中,管道3或管道壁4具有插座15,插入构件5的至少一端被保持在插座15中。也可为插入构件5的两端设置此类插座15。在图4中还可见这种情况下管道壁4与插入构件5之间的间隙8不是月牙形的。确切而言,间隙8呈环形并以360°围绕插入构件5。
[0036] 图5示出了具有内燃发动机10并具有用于净化内燃发动机10的排气的排气处理设备11的机动车9。在排气处理设备11中设置有SCR催化转化器12,借助于SCR催化转化器12,可利用SCR法来净化内燃发动机10的排气。为此,可借助于按量供应/配量装置16向排气处理设备11供给液体添加剂。液体添加剂借助于装置1从储罐13供给到配量装置16。
[0037] 需注意的是,还应指出图中所示的技术特征的组合通常不是必需的。例如,一个图的技术特征可与另一图和/或一般描述的其它技术特征组合。这一点的唯一例外是这里已清楚地谈到特征的组合和/或本领域的技术人员确认装置和/或方法的基本功能无法以其它方式实现。
[0038] 用于提供液体添加剂的装置1因此设计有技术上简单、廉价、有效、可改造和耐久的用于在冻结的情况下进行保护的措施。
[0039] 附图标记列表:
[0040] 1   装置
[0041] 2   液体添加剂
[0042] 3   管道
[0043] 4   管道壁
[0044] 5   插入构件
[0045] 6   第一横截面
[0046] 7   第二横截面
[0047] 8   间隙
[0048] 9   机动车
[0049] 10  内燃发动机
[0050] 11  排气处理设备
[0051] 12  SCR催化转化器
[0052] 13  储罐
[0053] 14  泵
[0054] 15  插座
[0055] 16  配量装置
[0056] 17  第一直径
[0057] 18  第二直径
[0058] 19  管道构件
[0059] 20  吸入点
[0060] 21  供给连接部
[0061] 22  底部
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