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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine SCR-Vorrichtung mit mindestens einem ersten
Vorratsbehälter und mindestens einer ersten Saugleitung.
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Es
ist bekannt, dass der Stickoxidgehalt im Abgas einer Brennkraftmaschine
durch eine selektive katalytische Reduktion (SCR) verringert werden kann.
Dazu wird dem Abgas eine unmittelbar reduzierend wirkende Substanz
wie Ammoniak oder ein Vorprodukt zugeführt, welches erst
im Abgas reduzierende Substanzen freisetzt. Als Vorprodukt kann beispielsweise
eine Harnstoff-Wasser-Lösung verwendet werden. Ammoniak
wird bei der selektiven katalytischen Reduktion mit Stickstoffmonoxid
und Stickstoffdioxid zu molekularem Stickstoff und Wasser umgewandelt.
Die selektive katalytische Reduktion findet in einem SCR-Katalysator
statt.
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Zur
Lagerung der dem Abgas zuzuführenden Substanz (Reduktionsmittel)
in einem Kraftfahrzeug werden geeignete Tanksysteme verwendet. Ein
derartiger Fahrzeugtank ist beispielsweise aus der
DE 10 2006 027 487 A1 bekannt.
Dieser Fahrzeugtank ist in einen ersten Vorratsbehälter
und einen zweiten Vorratsbehälter unterteilt, wobei der
erste Vorratebehälter eine erste Saugleitung und der zweite
Vorratbehälter eine zweite Saugleitung aufweist. Über
die beiden Saugleitungen wird mehr Reduktionsmittel angesaugt als
zur Reduktion des Abgases maximal benötigt wird, und überschüssiges
Reduktionsmittel wird in den zweiten Vorratsbehälter zurückgeleitet. Der
zweite Vorratsbehälter ist mit dem ersten Vorratsbehälter über
einen Überlauf verbunden, so dass bei einem Erreichen eines
maximalen Füllstands des zweiten Vorratsbehälters
das Reduktionsmittel auch in den ersten Vorratsbehälter
zurückfließen kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine SCR-Vorrichtung zu schaffen, die auch
dann zuverlässig betrieben werden kann, wenn ein Vorratsbehälter
für Reduktionsmittel leer läuft oder leer zu laufen
droht, und die dennoch einfach und kostengünstig herstellbar
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine SCR-Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen genannt.
Für die Erfindung wichtige Merkmale gehen ferner aus der
nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung hervor, wobei die Merkmale
allein oder in unterschiedlichen Kombinationen wichtig sein können,
ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
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Bei
der Realisierung der erfindungsgemäßen SCR-Vorrichtung
wird erreicht, dass keine den Betrieb der SCR-Vorrichtung störende
Luft über die erste Saugleitung in die SCR-Vorrichtung
gelangen kann. Es wird also sichergestellt, dass die SCR-Vorrichtung
bis zum Erreichen des Mindestwerts des Füllstands störungsfrei
arbeiten kann.
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Hierbei
kann vorgesehen werden, dass bei leerem ersten Vorratsbehälter
die Saugleitung vollständig verschlossen ist. Damit ist
der erste Vorratsbehälter beim Betrieb der SCR-Vorrichtung
vollständig entleerbar, und es gelangt wegen der verschlossenen
ersten Saugleitung dennoch keine Luft in die SCR-Vorrichtung, sodass
die SCR-Vorrichtung nach einem Wiederbefüllen des ersten
Vorratsbehälters nicht entlüftet werden muss.
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Es
ist besonders bevorzugt, dass die SCR-Vorrichtung einen zweiten
Vorratsbehälter und eine zweite Saugleitung aufweist, wobei
beide Saugleitungen mit einer gemeinsamen Pumpenrichtung verbunden
sind und der Mindestwert für den Füllstand im
ersten Vorratsbehälter derart gewählt ist, dass
die beiden Vorratsbehälter bei teilweise verschlossener
ersten Saugleitung mindestens annähernd gleichzeitig von
der Pumpeinrichtung entleerbar sind. Die Ventileinrichtung drosselt
also einen Fluss durch die erste Saugleitung ab einem bestimmten
Füllstand im ersten Vorratsbehälter derart, dass die
beiden Vorratsbehälter mindestens annähernd gleichzeitig
von der Pumpeinrichtung entleert werden. Je nach Ausführung
wird der Fluss durch die erste Saugleitung erst spät, aber
dann so stark gedrosselt, dass die Pumpeinrichtung das Reduktionsmittel
hauptsächlich aus dem zweiten Vorratsbehälter
entnimmt. Im Idealfall ist der Mindestwert des Füllstands
des Reduktionsmittels im ersten Vorratsbehälter beziehungsweise
der Reduktionsmittelfluss durch die erste Saugleitung bei geschlossener
Ventileinrichtung so gewählt, dass, wenn der zweite Vorratsbehälter
leer geworden ist, auch der erste Vorratsbehälter entleert
ist. Hierbei können vorteilhafterweise besonders einfache
und kostengünstige Ventileinrichtungen eingesetzt werden,
die bei geschlossener Stellung die erste Saugleitung nicht vollständig abdichten.
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Es
kann auch vorgesehen werden, dass der erste Vorratsbehälter
bereits bei teilweise entleertem zweiten Vorratsbehälter
entleert ist, wodurch der Aufbau der SCR-Vorrichtung und die Abstimmung
ihrer einzelnen Bauteile untereinander weiter vereinfacht werden.
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Es
ist ferner bevorzugt, dass die Ventileinrichtung an einem behälterseitigen
Ende der ersten Saugleitung und/oder an einer tiefsten Stelle des
ersten Vorratsbehälters angeordnet ist. Im ersten Fall muss
nach einem Wiederbefüllen die erste Saugleitung überhaupt
nicht entlüftet werden, was die Wiederinbetriebnahme beschleunigt.
Im zweiten Fall wird das Volumen des Vorratsbehälters optimal
ausgenutzt. Außerdem kann eine Betätigungseinrichtung, die
auf das Erreichen oder Unterschreiten des Mindestwerts des Füllstands
des ersten Vorratsbehälters anspricht, besonders einfach
in die Ventileinrichtung integriert werden oder in räumlicher
Nähe der Ventileinrichtung angebracht werden. Denn bei
Erreichen oder Überschreiten des Mindestwerts befindet
sich ein Flüssigkeitsspiegel des Reduktionsmittels in der Nähe
der tiefsten Stelle des ersten Vorratsbehälters und somit
auch in der Nähe der Ventileinrichtung. Aufwändige
Betätigungselemente oder Steuerungen sind daher für
den Betrieb der Ventileinrichtung nicht erforderlich.
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Die
Ventileinrichtung kann ein Ventilelement umfassen, welches als Auftriebskörper
ausgebildet oder mit einem solchen gekoppelt ist, wobei der Auftriebskörper
in dem ersten Vorratsbehälter oder einem mit diesem kommunizierenden
Raum angeordnet ist, und die Ventileinrichtung kann mindestens eine
vom Ventilelement ganz oder teilweise verschließbare Öffnung
aufweisen, die im offenen Zustand die erste Saugleitung mit dem
ersten Vorratsbehälter verbindet. Mit Hilfe eines Auftriebskörpers kann
auf einfache und somit kostengünstige und im Betrieb robuste
Weise die Ventileinrichtung in Abhängigkeit vom Füllstand
des ersten Vorratsbehälters, das heißt von der
Höhe des Flüssigkeitsspiegels des ersten Vorratsbehälters,
betätigt werden. Eine konstruktiv besonders günstige
Ventileinrichtung lässt sich dadurch realisieren, dass
das Ventilelement selbst als Auftriebskörper ausgebildet
ist.
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Hierbei
kann vorgesehen werden, dass das Ventilelement und/oder der Auftriebskörper
als Hohlkörper ausgebildet sind/ist, was den Vorteil einer
guten strukturellen Stabilität und daher Robustheit im Betrieb
hat, bei guter Dichtfunktion im Falle des Ventilelements. Als Auftriebskörper
kommen aber grundsätzlich auch Schaumkörper o. ä.
in Frage.
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Des
Weiteren kann vorgesehen werden, dass die Ventileinrichtung ein
Ventilgehäuse mit mindestens einem Flachsitz für
das Ventilelement aufweist. Ein Flachsitz dichtet bei geschlossener
Ventileinrichtung gut ab und gestattet die Realisierung einer geringen
Bauhöhe durch ein flaches Gehäuse. Bei einem solchen
können die Einlassöffnungen der Ventileinrichtung
zum Entnehmen des Reduktionsmittels an einer tiefen Stelle des ersten
Vorratsbehälters angeordnet werden, sodass auch bei einem
geringen Füllstand des ersten Vorratsbehälters
noch Reduktionsmittel entnommen werden kann.
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Hierbei
kann vorgesehen werden, dass das Ventilgehäuse einen scheibenförmigen
oder ringscheibeförmigen Abschnitt aufweist und dass die Öffnung
auf einer Oberseite dieses Abschnitts ausgebildet ist. Durch den
scheibenförmigen Aufbau des Abschnitts, der die Öffnung
aufweist, und einen dadurch möglichen scheibenartigen Aufbau
des Ventilelements ergibt sich trotz des insgesamt relativ flachen Grundaufbaus
der gesamten Ventilvorrichtung eine ziemlich große Kontaktfläche
zwischen Ventilgehäuse und Ventilelement, an der verhältnismäßig
viele bzw. verhältnismäßig große
verschließbare Öffnungen angebracht werden können. Über
die geöffnete Ventileinrichtung können deshalb
hohe Flüssigkeitsmengen pro Zeiteinheit entnommen werden.
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Hierbei
kann weiter vorgesehen werden, dass das Ventilelement eine dem Flachsitz
zugewandte erste Metallplatte und/oder der Flachsitz eine dem Ventilelement
zugewandte zweite Metallplatte aufweist. Auf diese Weise wird eine
hohe Formstabilität erreicht, sodass die Ventileinrichtung
gut schließt. Dies wiederum bedeutet, dass ein Fluss durch
die erste Saugleitung bei geschlossener Ventileinrichtung verhältnismäßig
gering ist oder vollständig verschwindet.
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Es
ist besonders bevorzugt, dass der Ventilkörper ringförmig
und an einem Stutzenabschnitt des Ventilgehäuses radial
geführt ist, wobei der Stutzenabschnitt mindestens in etwa
orthogonal zum scheibenförmigen oder ringscheibenförmigen
Abschnitt ist. Unter Verwendung eines derartigen Stutzenabschnitts
wird ein seitliches Weggleiten des Ventilkörpers auf einfache
Weise verhindert, was zu einem zuverlässigen und reproduzierbaren
Schließen führt, wenn dies erforderlich ist.
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Hierbei
ist bevorzugt, dass an den Stutzenabschnitt die erste Saugleitung
angeschlossen ist. Der Stutzenabschnitt hat also eine Doppelfunktion, es
muss kein zusätzliches Bauteil oder ein zusätzlicher
Abschnitt zum Anschluss der ersten Saugleitung an der Ventileinrichtung
vorgesehen werden, so dass die Ventileinrichtung mit einer geringen
Teilezahl realisiert werden kann.
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Alternativ
kann vorgesehen werden, dass die Ventileinrichtung ein Ventilgehäuse
mit einem hülsenartigen und in der Betriebslage mindestens
in etwa vertikalen Abschnitt aufweist, in dessen Wand die Öffnung(en)
im Sinne eines Schieberventils vorhanden ist/sind. Auf diese Weise
kann die Ventilvorrichtung besonders kompakt ausgeführt
werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend
werden exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher
erläutert. Gleiche Elemente tragen dieselben Bezugszeichen
und werden in der Regel nur einmal im Detail beschrieben. In der
Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung:
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1 eine
SCR-Vorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
SCR-Vorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
geschnittene Seitenansicht einer Ventileinrichtung;
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4 einen
Schnitt entlang der Linie IV-IV aus 3; und
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5 eine
geschnittene Seitenansicht einer Variante der Ventileinrichtung.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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1 zeigt
eine SCR-Vorrichtung 1 mit getrennten Vorratsbehältern.
Die SCR-Vorrichtung 1 weist einen ersten Vorratsbehälter 3 mit
einer ersten Saugleitung 5 sowie einen zweiten Vorratsbehälter 7 mit
einer zweiten Saugleitung 9 auf. Die beiden Saugleitungen 5, 9 sind
stromaufwärts an einer gemeinsamen Pumpeinrichtung 11 angeschlossen. Stromabwärts
von der Pumpeinrichtung 11 sind eine Rücklaufleitung 13 mit
einer Drossel 15 sowie fluidisch parallel hierzu ein hier
nicht näher betrachtetes Dosierventil 17 zur Dosierung
eines Reduktionsmittels 19 in das Abgas einer Brennkraftmaschine
angeordnet. Der zweite Vorratsbehälter 7 und der
erste Vorratsbehälter 3 sind durch einen Überlauf 21 miteinander
verbunden, und die erste Saugleitung 5 bzw. die zweite
Saugleitung 9 weist eine erste Drossel 23 bzw.
eine zweite Drossel 25 auf.
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An
einem behälterseitigen Ende 26 der ersten Saugleitung 5 befindet
sich eine Ventileinrichtung 27. Diese Ventileinrichtung 27 befindet
sich an einer tiefsten Stelle 29 des ersten Vorratsbehälters 3.
Die Ventileinrichtung 27 ist so beschaffen, dass sie die erste
Saugleitung 5 teilweise verschließt, wenn ein Füllstand,
das heißt ein Flüssigkeitsspiegel (Pfeil 31) des
Reduktionsmittels 19 im ersten Vorratsbehälter 3 einen
Mindestwert erreicht oder unterschreitet. Unter dem Begriff "Reduktionsmittel"
wird vorliegend sowohl eine unmittelbar reduzierend wirkende Substanz
wie Ammoniak oder ein Vorprodukt, welches erst im Abgas reduzierende
Substanzen freisetzt, verstanden.
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Bei
einem Betrieb der SCR-Vorrichtung 1 fördert die
Pumpeinrichtung 11 über die beiden Saugleitungen 5, 9 Reduktionsmittel 19 aus
den beiden Vorratsbehältern 3, 7 zum
Dosierventil 17. Dabei wird ein im Reduktionsmittel 19 zwischen
der Pumpeinrichtung 11 und dem Dosierventil 17 vorhandener
Systemdruck p unter Verwendung einer geeigneten Druckregeleinrichtung
(nicht gezeigt) konstant gehalten. Zur Druckregelung trägt
außerdem die Rücklaufleitung 13 samt
Drossel 15 bei. Des Weiteren ist die Pumpeinrichtung 11 so
dimensioniert, dass mehr Reduktionsmittel 19 gefördert
als vom Dosierventil 17 verbraucht wird. Das überschüssige
Reduktionsmittel 19 fließt über die Rücklaufleitung 13 durch
die Drossel 15 in den zweiten Vorratsbehälter 7.
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Die
erste Drossel 23 begrenzt einen ersten Reduktionsmittelfluss
(Pfeil 33) durch die erste Saugleitung 5, und
die zweite Drossel 25 begrenzt einen zweiten Reduktionsmittelfluss
(Pfeil 35) durch die zweite Saugleitung 9. Die
beiden Drosseln 23, 25 und die Drossel 15 sind
so aufeinander abgestimmt, dass bei geöffneter Ventileinrichtung 27 ein
in der Rücklaufleitung 13 vorhandener Rücklauffluss
(Pfeil 37) größer ist als der zweite
Reduktionsmittelfluss 35. Dies führt dazu, dass
bei geöffneter Ventilvorrichtung 27 der zweite
Vorratsbehälter 7 immer bis zur Höhe des Überlaufs 21 gefüllt
ist und Reduktionsmittel 19 über den Überlauf 21 vom
zweiten Vorratsbehälter 7 in den ersten Vorratsbehälter 3 strömt.
Der Überlauf 21 verhindert also ein übermäßiges
Ansteigen eines Flüssigkeitsspiegels (Pfeil 39)
des im zweiten Vorratsbehälter 7 enthaltenen Reduktionsmittels 19.
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Erreicht
der Füllstand, also der Flüssigkeitsspiegel 31 des
ersten Vorratsbehälters 3, einen Mindestwert (Pfeil 41),
schließt die Ventileinrichtung 27 und drosselt
den ersten Reduktionsmittelfluss 33, so dass der Füllstand 31 des
ersten Vorratsbehälters 3 nur noch vergleichsweise
langsam abnimmt. Durch diese zusätzliche Drosselung des
ersten Reduktionsmittelflusses 33 wird erreicht, dass nun
der zweite Reduktionsmittelfluss 35 deutlich größer
ist als der erste Reduktionsmittelfluss 33. Das Reduktionsmittel 19 wird
nun also hauptsächlich aus dem zweiten Vorratsbehälter 7 abgesaugt,
und zwar in einem solchen Maße, dass der zweite Reduktionsmittelfluss 35 größer
ist als der Rücklauffluss 37. Dies hat wiederum zur
Folge, dass der Füllstand 39 des zweiten Vorratsbehälters 7 abnimmt.
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Das
Schließen der Ventileinrichtung 27 bewirkt also,
dass bei Erreichen oder Unterschreiten des minimalen Füllstandes 41 im
ersten Vorratsbehälter 3 der zweite Reduktionsmittelfluss 35 auf
Kosten des ersten Reduktionsmittelflusses 33 derart erhöht
wird, dass der zweite Vorratsbehälter 7 nach und
nach entleert wird. Dabei ist die Ventileinrichtung 27 so
dimensioniert, dass der durch die Ventileinrichtung 27 gedrosselte
erste Reduktionsmittelfluss 33 einen Wert aufweist, der
zu einem zumindest annähernd gleichzeitigen Entleeren beider
Vorratsbehälter 3, 7 führt.
Das heißt, dass der erste Vorratsbehälter 3 erst
dann entleert ist, wenn der zweite Vorratsbehälter 7 mindestens
annähernd entleert ist.
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Abweichend
hiervon ist in einer nicht gezeigten Ausführungsform vorgesehen,
dass die Ventileinrichtung 27 die erste Saugleitung 5 vollständig
verschließt, sobald der erste Vorratsbehälter 3 soweit wie
möglich entleert ist. Das Schließen der Ventileinrichtung 27 führt
dann dazu, dass die Pumpeinrichtung 11 ausschließlich
aus dem zweiten Vorratsbehälter 7 Reduktionsmittel 19 ansaugt.
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Die
vorliegende Erfindung kann auch bei SCR-Vorrichtungen 1,
die, wie in 2 gezeigt, einen mehrteiligen
Tank aufweisen, angewendet werden. Bei dieser zweiten Ausführungsform
weist der erste Vorratsbehälter 3 einen Schwalltopf 43 auf,
in welchem sich die Ventileinrichtung 27 befindet. Der Schwalltopf 43 ist
mit einem Rest 44 des ersten Vorratsbehälters 3 über
ein Schirmventil 45 verbunden. Innerhalb des Schwalltopfes 43 befindet
sich der zweite Vorratsbehälter 7. Da der zweite
Vorratsbehälter 7 im Schwalltopf 43 des
ersten Vorratsbehälters 3 angeordnet ist, wird
der Überlauf 21 des zweiten Vorratsbehälters 7 einfach
durch eine Oberkante bzw. einen oberen Rand des zweiten Vorratsbehälters 7 gebildet.
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Die
Funktionsweise der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform
der SCR-Vorrichtung 1 ist mit der Funktionsweise der in 1 gezeigten
ersten Ausführungsform, was die Arbeitsweise der Ventileinrichtung 27 angeht,
im Wesentlichen identisch, es kommt jedoch eine vor allem durch
das Schirmventil 45 bereitgestellte Funktion der Koppelung
des Schwalltopfes 43 mit dem Rest 44 des ersten
Vorratsbehälters 3 hinzu. Das Schirmventil 45 wirkt
nämlich als Rückschlagventil und ist unter idealen
Bedingungen und wenn die SCR-Vorrichtung 1 nicht bewegt
wird, immer dann geöffnet, wenn der Füllstand des
Rests 44 des ersten Vorratsbehälters 3 höher
ist als der Füllstand des Schwalltopfs 43. Es
kann also Reduktionsmittel 19 aus dem Rest 44 des
ersten Vorratsbehälters 3 in den Schwalltopf 43 nachfließen, wenn
aus diesem Reduktionsmittel 19 abgesaugt wird. Bewegungen
der SCR-Vorrichtung 1, die beispielsweise beim Betrieb
eines Kraftfahrzeugs, in dem die SCR-Vorrichtung 1 eingebaut
ist, auftreten, führen zu Schwappbewegungen des Reduktionsmittels 19 innerhalb
der Vorratsbehälter 3, 7. Dabei verhindert
das Schirmventil 45, dass Reduktionsmittel 19 vom
Schwalltopf 43 unmittelbar in den Rest 44 des
ersten Vorratsbehälters 3 zurückfließt,
sodass die Wahrscheinlichkeit, dass die Ventileinrichtung 27 aufgrund
derartiger Schwappbewegungen kurzzeitig nicht in das Reduktionsmittel 19 eingetaucht
ist und somit Luft in die erste Saugleitung 5 gelangen
kann, gering ist.
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Im
Folgenden werden zwei Realisierungsmöglichkeiten der Ventileinrichtung 27 näher
beschreiben. Jede der dieser beiden Realisierungsmöglichkeiten
der Ventileinrichtung 27 kann in jeder der beiden oben
beschriebenen Ausführungsformen der gesamten SCR-Vorrichtung
verwendet werden.
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Wie
in 3 gezeigt, kann eine Ventileinrichtung 27 vorgesehen
werden, die ein ringscheibenförmiges Ventilelement 51 aufweist,
das aus einem Auftriebskörper 52 in Form eines
Hohlkörpers 53 mit einer unterhalb des Hohlkörpers 53 angebrachten
ersten Metallplatte 55 gebildet ist. Ferner weist die Ventileinrichtung 27 ein
Ventilgehäuse 57 auf, welches an einem ringscheibenförmigen,
in Betriebslage waagrechten Abschnitt 58 an bzw. in dessen
Oberseite 62, welche eine ringförmige Metallplatte 63 umfasst,
Flachsitze 59 mit Einlassöffnungen 61 angeordnet
sind. Außerdem weist die Ventileinrichtung 27 einen
Stutzenabschnitt 65 zur radialen Führung des Ventilelements 51 und
zum Anschluss der ersten Saugleitung 5 auf. Die Ventileinrichtung 27 ist
so im ersten Vorratsbehälter 3 angeordnet, dass
eine Längsachse 67 der Ventileinrichtung 27 in
der normalen Betriebslage der SCR-Vorrichtung 1 wenigstens ungefähr
vertikal verläuft.
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Wie
aus 4 ersichtlich, weist die Oberseite 62 acht
Einlassöffnungen 61 auf. Jedoch kann abweichend
hiervon auch eine andere Anzahl von Einlassöffnungen 61 vorgesehen
werden. Die Einlassöffnungen 61 sind in einem
kreisförmigen Muster angeordnet, können jedoch
in einer anderen Ausführungsform auch auf andere Weise
angeordnet werden. Schließlich kann die Geometrie der Einlassöffnungen 61,
die in der in 4 gezeigten Ausführungsform
kreisförmig ist, variiert werden.
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Solange
auch nur eine gewisse geringe Menge an Reduktionsmittel 19 in
dem ersten Vorratsbehälter 3 vorhanden ist, sind
die Einlassöffnungen 61 in das Reduktionsmittel 19 getaucht,
weil die Ventileinrichtung 27 an der tiefsten Stelle 29 des
ersten Vorratsbehälters 3 angeordnet ist. Liegt
auch der Hohlkörper 53 des Ventilelements 51 im
Reduktionsmittel 19, so erfährt er eine Auftriebskraft
(Pfeil 69), die gegen eine Gewichtskraft (Pfeil 71)
des Ventilelements 51 wirkt.
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Liegt
der Flüssigkeitsspiegel 31 im ersten Vorratsbehälter 3 deutlich
oberhalb eines unteren Rands 73 der ersten Saugleitung 5,
dann sitzt das Ventilelement 51 auf diesem Rand 73 auf,
und die vertikale Bewegung des Ventilelements 51 wird nach oben
begrenzt. Befindet sich der Flüssigkeitsspiegel 31 im
ersten Vorratsbehälter 3 wie in 3 dargestellt,
deutlich unterhalb des unteren Rands 73 der ersten Saugleitung 5,
also noch deutlich oberhalb der Einlassöffnungen 61,
dann schlägt das Ventilelement 51 nicht an diesen
unteren Rand 73 an, das heißt das Ventilelement 51 kann
sich frei in vertikaler Richtung bewegen. In diesem Fall stellt
sich eine Tauchtiefe d des Ventilelements 51 so ein, dass
sich die Auftriebskraft 69 und die Gewichtskraft 71 entsprechen.
Dabei befindet sich die erste Metallplatte 55 mit einer
zur zweiten Metallplatte 63 weisenden Dichtfläche 75 des
Ventilelements 51 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 31.
Erreicht der Flüssigkeitsspiegel 31, wie in 3 mit
einer gestrichelten Linie 41 dargestellt, den Mindestwert,
dann sitzt das Ventilelement 51 mit der Dichtfläche 75 auf
den Flachsitzen 59 auf und drosselt so den ersten Reduktionsmittelfluss 33.
Bei sinkendem Flüssigkeitsspiegel 31 wird also
die Ventileinrichtung 27 geschlossen, deutlich bevor der Flüssigkeitsspiegel 31 die
Ebene der Einlassöffnungen 61 erreicht. Der erste
Reduktionsmittelfluss 33 wird bei geschlossener erster
Ventileinrichtung 27 so stark abgedrosselt, dass der Flüssigkeitsspiegel 31 erst
dann die Ebene der Einlassöffnungen 61 erreicht,
wenn auch der zweite Vorratsbehälter 7 annähernd
entleert ist.
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Eine
weitere exemplarische Realisierung der Ventileinrichtung 27 stellt
die in 5 gezeigte Schieberventilkonstruktion dar. Das
Ventilgehäuse 57 weist hier einen in Betriebslage
vertikalen hülsenartigen Abschnitt 77 auf. Das
als Hohlkörper 53 ausgeführte Ventilelement 51 ist
innerhalb des hülsenartigen Abschnitts 77 verschiebbar
gelagert. Eine Druckausgleichsöffnung 79 dient
dazu, eine weitgehend ungehinderte Bewegung des Ventilelements 51 innerhalb
des hülsenartigen Abschnitts 77 sicherzustellen.
Die Einlassöffnungen 61 befinden sich in einer
Wand 80 des hülsenartigen Abschnitts 77.
An seiner Unterseite weist der hülsenartige Abschnitt 77 einen
Anschlag 81 auf, der die Bewegung des Ventilelements 51 nach
unten hin begrenzt.
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Bei
einem Flüssigkeitsspiegel 31 im ersten Vorratsbehälter 3,
der oberhalb eines einwärts gebogenen oberen Randes 83 des
hülsenartigen Abschnitts 77 liegt, begrenzt dieser
Rand 83 die vertikale Bewegung des Ventilelements 51 nach
oben. Liegt der Flüssigkeitsspiegel 31 innerhalb
des ersten Vorratsbehälters 3 unterhalb des oberen
Randes 83 des hülsenartigen Abschnitts 77,
dann stellt sich die Tauchtiefe d des Ventilelements 51 so
ein, dass sich die Gewichtskraft und die Auftriebskraft des Ventilelements 51 entsprechen.
Diese Ventileinrichtung 27 ist wie die in den 3 und 4 gezeigte
Ventileinrichtung 27 so konstruiert, dass das Ventilelement 51 die
Einlassöffnungen 61 bei sinkendem Flüssigkeitsspiegel 31 verschließt,
bevor der Flüssigkeitsspiegel 31 die Einlassöffnungen 61 erreicht.
Auch bei dieser Ventileinrichtung 27 wird also eine Drosselung
des ersten Reduktionsmittelflusses 33 bereits vor der vollständigen
Entleerung des ersten Vorratsbehälters 3 erreicht.
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Beide
Varianten der Ventileinrichtung 27 können derart
ausgestaltet werden, dass sie bei Unterschreiten eines bestimmten
Füllstandes des Reduktionsmittels 19 die erste
Saugleitung 5 vollständig verschließen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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A1 [0003]