DE102012209145A1

DE102012209145A1 - Ventil, insbesondere Umschaltventil, zur Steuerung eines Fluidstromes sowie Fördermodul mit einem Ventil

Info

Publication number: DE102012209145A1
Application number: DE201210209145
Authority: DE
Inventors: Markus Ulrich; Rainer Haeberer; Andreas Mueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2013-12-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil (10), insbesondere ein Umschaltventil, zur Steuerung eines Fluidstromes in einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung, sowie ein Fördermodul (100) mit einem solchen Ventil (10). Das Ventil (10) umfasst ein Gehäuse (20) mit mindestens einer in dem Gehäuse (20) ausgebildeten Fluidkammer (25), wobei die Fluidkammer (25) mindestens einen Auslasskanal (28, 30) aufweist, welcher über ein von einem Betätigungshebel (40) getragenes erstes Dichtelement (32) verschließbar ist, wobei der Betätigungshebel (40) durch eine Öffnung (50) aus der Fluidkammer (25) austritt, und wobei in dieser Öffnung (50) ein zweites Dichtelement (52) angeordnet ist, welches die Fluidkammer (25) fluiddicht gegenüber dem Betätigungshebel (40) abdichtet. Das Gehäuse (20) weist mindestens eine Lagerstelle (45, 71) auf, welche von dem zweiten Dichtelement (52) beabstandet ist, wobei der Betätigungshebel (40) zumindest dann auf der Lagerstellen (45, 71) aufliegt, wenn das erste Dichtelement (32) über den Betätigungshebel (40) in Richtung des Auslasskanals (28, 30) bewegt wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere ein Umschaltventil, zur Steuerung eines Fluidstromes, sowie ein Fördermodul mit einem solchen Ventil gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche. Bei Verbrennungsmotoren, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, muss aufgrund der in den nächsten Jahren anstehenden verschärften Abgasgesetzgebung unter anderem der Schadstoff NO_X reduziert werden. Eine Methode, die zur Anwendung kommt, ist die sogenannte selektive katalytische Reduktion (SCR-Verfahren). Beim SCR-Verfahren wird der Schadstoff NO_X mittels eines flüssigen Reduktionsmittels zu Stickstoff und Wasser reduziert. Das Reduktionsmittel wird durch einer Förderpumpe von einem Tank zu einem Dosiermodul gefördert. Das Dosiermodul besitzt ein aktives elektrisches Ventil, über welches die Menge des Reduktionsmittels zugemessen wird. Ein solches elektrisch aktives Ventil ist beispielsweise aus der EP 1 747 395 bekannt. Die Förderpumpe des Abgasnachbehandlungssystems arbeitet dabei gegen eine Konstantdrossel, so dass der Antriebsmotor der Förderpumpe im Betrieb nicht zum Stillstand kommt und somit kein Anfahrmoment aufweist. Zur Entleerung des Abgasnachbehandlungssystems kann die Förderrichtung der Förderpumpe umgeschaltet werden. Dies erfolgt beispielsweise über ein 4/2-Wege-Ventil, das die Flüssigkeitsströme vor und nach der Förderpumpe umschaltet.
Offenbarung
Das erfindungsgemäße Ventil sowie das erfindungsgemäße Fördermodul mit einem Ventil mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass das Gehäuse zumindest eine Lagerstelle aufweist, welche von dem zweiten Dichtelement beabstandet ist, wobei der Betätigungshebel zumindest dann auf der Lagerstelle aufliegt, wenn das erste Dichtelement über den Betätigungshebel in Richtung des Auslasskanals bewegt wird. Die Trennung von Lagerstelle für den Betätigungshebel und zweitem Dichtelement zur Abdichtung der Fluidkammer hat den Vorteil, dass das zweite Dichtelement bei einer Betätigung des Ventils durch den Betätigungshebel weniger stark gequetscht wird, als wenn die Lagerstelle auf das zweite Dichtelement fällt. Dadurch wird die Dichtheit der Fluidkammer verbessert, da ein Abheben des zweiten Dichtelements im der Quetschung gegenüberliegenden Bereich vermieden wird und die Gefahr von Beschädigungen am zweiten Dichtelement aufgrund der wechselnden Zug-Druck-Belastung ebenfalls reduziert ist. Zusätzlich werden die Kräfte auf das erste Dichtelement reduziert, wenn die Lagerstelle außerhalb der Fluidkammer liegt, da auf diesem Weg der Hebelarm für eine außerhalb der Fluidkammer am Betätigungshebel angreifende Betätigungseinheit verringert ist. Durch den kürzeren Hebelarm auf der Seite der Betätigungseinheit wird die Kraft auf das erste Dichtelement in der Fluidkammer reduziert, wodurch die Gefahr einer Beschädigung des ersten Dichtelements, beispielsweise durch eine scharfe Kante oder einen Grat am Auslasskanal verringert wird.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des angegebenen Ventils sowie des angegebenen Fördermoduls möglich.
Eine erste vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Lagerstelle in einem Kanal angeordnet ist, welcher in dem Gehäuse ausgebildet ist. Ein solcher Kanal erleichtert die Montage des Betätigungshebels und kann, insbesondere wenn er eng und lang ausgeführt ist, im Betrieb das zweite Dichtelement vor Beschädigungen durch Fremdkörper von Außen schützen.
Ebenfalls ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Lagerstelle als Festlager ausgebildet ist, welches ausschließlich eine Rotation um eine mit der Lagerstelle geometrisch zusammenfallende Drehachse, jedoch keine translatorische Bewegung des Betätigungshebels gegenüber der Lagerstelle, erlaubt. Durch die Fixierung des Betätigungshebels an der Lagerstelle, vergleichbar mit dem Lager einer Wippe, kann der Betätigungshebel exakt positioniert werden und ist durch die Lagerstelle geführt, wobei die Führung deutlich genauer als über ein in der Regel vergleichsweise weiches Dichtelement erfolgen kann.
Eine alternative Weiterbildung besteht darin, dass die Lagerstelle als Loslager ausgebildet ist, wobei der Bewegungsradius des Betätigungshebels durch ein, an einer der Lagerstelle gegenüberliegenden Wand des Kanals angeordnetes, elastisches Element beschränkt wird. Über ein Loslager kann zumindest in eine Richtung die auf das zweite Dichtelement sowie auf das erste Dichtelement wirkende Kraft begrenzt werden. Eine entsprechende Führung wird dann beispielsweise über eine Fixierung des Betätigungshebels an einer externen, d.h. außerhalb der Fluidkammer angeordneten, Betätigungseinheit realisiert werden. Zusätzlich erhält der Betätigungshebel etwas Bewegungsspielraum, so dass die Gefahr eines Klemmens des Betätigungshebels reduziert wird. Über das auf der gegenüberliegenden Wand des Kanals angeordnete elastische Element, welches beispielsweise als Feder oder als hartes Gummi ausgebildet ist, kann ein zusätzlicher Anschlag sowie eine zusätzliche Führung realisiert werden.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Steifigkeit des elastischen Elements höher als die Steifigkeit des zweiten Dichtelements ist, so dass es zu keiner unzulässigen Verformung und in Folge dessen zu einer Beschädigung des zweiten Dichtelements kommt.
Eine weiter vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass ein Hebelarm l₁ zwischen der Lagerstelle und dem ersten Dichtelement kürzer als ein Hebelarm l₂ zwischen der Lagerstelle und einer Betätigungseinheit zum Bewegen des Betätigungshebels ist. Dadurch wird die auf das erste Dichtelement wirkende Kraft über den Betätigungshebel verstärkt, wenn der Betätigungshebel von der Betätigungseinheit außerhalb der Fluidkammer bewegt wird.
Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn der Betätigungshebel durch die Betätigungseinheit verstellbar ist, wobei der Betätigungshebel in der Betätigungseinheit eingespannt ist. Durch die Einspannung des Betätigungshebels in der Betätigungseinheit kann der Hebel auch bei Verwendung eines Loslagers als Lagerstelle fixiert werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass an dem Gehäuse im Kanal außerhalb der Fluidkammer mindestens ein Anschlag für den Betätigungshebel vorgesehen ist. Über den Anschlag kann der Bewegungsradius des Betätigungshebels eingeschränkt werden, womit die Kompression des Dichtelementes zusätzlich durch die Entlastung durch die Kraftaufnahme durch die Lagerstelle reduziert wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Fördermoduls besteht darin, dass das Fördermodul ein 4-2-Wege-Ventil umfasst, wobei durch ein Umschalten des Ventils die Strömungsrichtung des Mediums, beispielsweise eines Mediums zur Abgasnachbehandlung, insbesondere einen wässrigen Harnstofflösung, umgekehrt werden kann. Durch die Ansteuerung des 4-2-Wege-Ventils, welches beispielsweise aus einem Schaltmagneten und einer entgegen der Magnetkraft arbeitenden Feder zu- oder abgeschaltet werden kann, kann die Förderrichtung der Förderpumpe umgeschaltet werden. Dies ist beim Einsatz in der Abgasnachbehandlung insbesondere bei der Förderung von wässrigen Harnstofflösungen notwendig, um Teile des Abgasnachbehandlungssystems zu entleeren, da die wässrige Harnstofflösung bei –11°C gefriert und sich beim Phasenübergang vom flüssig zu fest um ca. 10% ausdehnt, was zu Beschädigungen an Bauteilen und Leitungen führen kann.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
1 zeigt einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasnachbehandlungssystem, welches ein erfindungsgemäßes Fördermodul umfasst.
2 zeigt ein erfindungsgemäßes Fördermodul mit einem 4-2-Wege-Ventil
3a und 3b zeigen das Ventil des Fördermoduls aus 2 in zwei verschiedenen Schaltstellungen
4a bis 4c zeigen ein Ventil gemäß dem Stand der Technik in drei verschiedenen Schaltstellungen.
5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventils.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventils.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventils.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Merkmalen der weiteren Ansprüche werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Figuren sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In der 1 ist ein Abgasstrang 1 einer Brennkraftmaschine mit einem System zur Abgasnachbehandlung durch Eindosierung einer Harnstoff-Wasser-Lösung in den Abgasstrang dargestellt. Der Abgasstrang 1 umfasst eine Oxidationskatalysator 2, einen Partikelfilter 3 sowie einen SCR-Katalysator 4, wobei stromaufwärts des SCR-Katalysators eine Dosiermodul 6 zur Einbringung eines Reduktionsmittels, beispielsweise wässriger Harnstofflösung, in den Abgasstrang 1 vorgesehen ist. Ferner sind am Abgasstrang 1 ein Temperatursensor 7 sowie ein Sensor 8 zur Erfassung der Stickoxidkonzentration im Abgas (NO_X-Sensor) angeordnet. Das Dosiermodul 6 wird durch ein Fördermodul 100 über eine Leitung 105 mit Reduktionsmittel versorgt, wobei in oder an der Leitung Heizmittel 110 vorgesehen sind, um ein Einfrieren des Reduktionsmittels zwischen Fördermodul 100 und Abgasstrang 1 zu vermeiden. Das Fördermodul 100 umfasst ein Ventil 10, bevorzugt ein Umschaltventil, beispielsweise ein 4-2-Wege-Ventil, sowie eine Reduktionsmittelpumpe 150. Das Fördermodul 100 ist über eine Leitung 140 mit einem Reduktionsmitteltank 120 verbunden. Am Eingang der Leitung 140 ist ein Filter 125 angeordnet. Zusätzlich ist an und in der Leitung 140 ein Heizelement 130 angeordnet, welches das Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittel 120 fließfähig hält. Das Fördermodul 100 ist ferner über eine weitere Leitung 146 mit dem Reduktionsmitteltank 120 verbunden, welche einen Rücklauf des Reduktionsmittels in den Reduktionsmitteltank 120 ermöglicht.
Zur Abgasnachbehandlung wird Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmitteltank 120 durch die Reduktionsmittelpumpe 150 im Fördermodul 100 angesaugt und unter Druck über die Leitung 105 dem Dosiermodul 6 bereitgestellt. Über das Dosiermodul 6 wird das Reduktionsmittel in Abhängigkeit des durch den Sensor 8 ermittelten NO_X-Gehalt im Abgasstrang 1 eindosiert. Dabei erfolgt die Eindosierung vor dem SCR-Katalysator, in dem die Stickoxide mittels des Reduktionsmittels in Stickstoff und Wasser umgesetzt werden.
In 2 ist das Fördermodul 100 dargestellt. Das Fördermodul umfasst ein Gehäuse 160, in welchem die Reduktionsmittelpumpe 150 sowie Ventil 10 angeordnet sind. In dem Gehäuse 160 sind Öffnungen 133, 134, 153 zum Herausführen der Reduktionsmittelleitungen 105, 140, 146 ausgebildet. Die Reduktionsmittelleitung 140 ist dabei mit einem ersten Ausgang 13 des Ventils 10 verbunden. Das Ventil 10 ist über einen zweiten Ausgang 14 und eine weitere Leitung 141 mit der Reduktionsmittelpumpe 150 verbunden, in der das Reduktionsmittel verdichtet wird und über eine weitere Leitung 142 einem Verzweigungspunkt 145 zugeführt wird. Von dem Verzeigungspunkt führt eine Leitung 143 zu einem Filter 147 und einer Drossel 149 zu der Rücklaufleitung 146, welche durch die Öffnung 134 aus dem Gehäuse 160 austritt. Der Verzweigungspunkt 145 ist ferner über eine Leitung 144 mit einem dritten Ausgang 16 des Ventils 10 verbunden. Über einen vierten Ausgang 17 ist das Ventil 10 über die Leitung 105 mit der Öffnung 153 im Gehäuse 160 verbunden, wobei in der Leitung 105 ein weiterer Filter 152 sowie in oder an der Leitung 105 ein Drucksensor 156 angeordnet ist. Das Ventil 10 wird durch eine Feder 12 in einem ersten Betriebszustand gehalten, bei dem die Leitungen 140 und 141 sowie 144 und 105 miteinander verbunden sind. Das Ventil 10 ist über einen Magneten 19 schaltbar. Durch Ansteuerung des Magneten 19 schaltet das Ventil 10 gegen die Federkraft der Feder 12, so dass die Leitungen 105 mit der Leitung 141 sowie die Leitung 144 mit der Leitung 140 verbunden sind. Auf diese Weise lässt sich die Förderrichtung für das Reduktionsmittel umkehren.
Im Normalbetrieb fördert das Fördermodul 100 das Reduktionsmittel in Richtung der Öffnung 153 und von dort weiter über die Leitung 105 in Richtung des Dosiermoduls 6. Dabei läuft stetig Reduktionsmittel durch den Überlauf über die Drossel 149 wieder in den Reduktionsmitteltank 120 zurück. Ein Systemdruck, welcher über den Drucksensor 156 erfasst wird, wird über die Drehzahl der Reduktionsmittelpumpe 150 auf einen konstanten Wert geregelt. Das Ventil 10, welches in diesem Ausführungsbeispiel als 4-2-Wege-Ventil ausgeführt ist, umfasst den Magneten 19 und einen hydraulischen Verteiler, welcher über vier Ausgänge 13, 14, 16, 17 verfügt. Diese vier Ausgänge 13, 14, 16, 17 können über zwei Schaltstellungen des Magneten 19 sowie eine entgegen der Magnetkraft wirkenden Feder zu- oder abgeschaltet werden. Im Normalbetrieb ist der Magnet 19 unbestromt, d.h. das Ventil 10 wird durch die Feder 12 offengehalten. Zur Entleerung des Systems, insbesondere des Bereiches zwischen Dosiermodul und Reduktionsmittelpumpe, wird der Magnet bestromt und das Ventil 10 schaltet gegen die Federkraft der Feder 12. Dadurch fördert die Reduktionsmittelpumpe 150 das Reduktionsmittel nicht mehr über die Leitung 105 in Richtung des Dosiermoduls 6, sondern über die Leitung 140 zurück in Richtung des Reduktionsmitteltankes 120.
In den 3a und 3b ist das Ventil 10 des Fördermoduls 100 in zwei Schaltstellungen gezeigt. In der 3a wird ein Fluid in einem ersten Betriebszustand, welcher im Folgenden als Normalbetrieb bezeichnet wird, über einen Eingang 13 in einer erste Ventilkammer 25a gefördert. Die erste Ventilkammer 25a weist einen Ausgang 14a und einen weiteren Ausgang 16b auf, welche über eine erstes Dichtelement 32 verschließbar sind. Der Ausgang 14a ist über eine Leitung 141 mit der Reduktionsmittelpumpe 150 verbunden, welche ihrerseits über eine weitere Leitung 142, 144 mit einer zweiten Ventilkammer 25b des Ventils 10 verbunden ist. Von der Leitung 142, 144 zweigt an einem Verzweigungspunkt 145 eine Rücklaufleitung 143 ab, welche zurück zu einem Reduktionsmitteltank führt. Die zweite Ventilkammer weist einen ersten Ausgang 17, sowie einen Ausgang 16a und einen Ausgang 14b auf.
Im Normalbetrieb wird Reduktionsmittel durch die Reduktionsmittelpumpe 150 über die Leitungen 142, 144 über den Ausgang 16a in die zweite Ventilkammer 25b gefördert und strömt von dort aus über den Ausgang 17 in Richtung einer weiteren Funktionseinheit. Dabei sind die Ausgänge 16b der ersten Ventilkammer 25a sowie 14b der zweiten Ventilkammer 25b durch das erste Dichtelement 32 verschlossen. In der in 3b dargestellten zweiten Schaltstellung werden die Ausgänge 16b der ersten Ventilkammer 25a und 14b der zweiten Ventilkammer 25b geöffnet, wodurch die Verbindung von der ersten Ventilkammer 25a über die Leitung 141 zur Reduktionsmittelpumpe 150 verschlossen ist. Das Fluid strömt nun entgegen der Förderrichtung im Normalbetrieb aus der zweiten Ventilkammer 25b über den Ausgang 14b zur Reduktionsmittelpumpe 150 und von dort aus über die Leitung 143 und den Ausgang 16b in die erste Ventilkammer 25a. Auf diese Weise wird die Förderrichtung des Fluids umgekehrt, so dass das Fluid in den Reduktionsmitteltank 120 zurückgefördert werden kann und das System entleert wird. Dadurch können Schäden, beispielsweise durch Gefrieren des Fluids in den Leitungen bzw. in der nachgeschalteten Funktionseinheit vermieden werden.
In den 4a bis 4c ist ein Ventil 10 gemäß dem Stand der Technik in drei verschiedenen Schaltstellungen dargestellt. 4a zeigt das Ventil 10 in einer Neutralstellung, in der sowohl ein Auslasskanal 14 einer Ventilkammer 25 als auch ein Auslasskanal 16 der Ventilkammer 25 geöffnet sind. Das Fluid, beispielsweise ein Reduktionsmittel, kann über einen Einlasskanal 13, welcher sich beispielsweise senkrecht zur Zeichenebene erstreckt in die Ventilkammer 25 einströmen und wird dabei nur durch den Betätigungshebel 40 beziehungsweise das von dem Betätigungshebel 40 getragenen erste Dichtelement 32 umgelenkt. In der Neutralstellung kann das Fluid durch beide Auslasskanäle 14 und 16 aus der Ventilkammer 25 ausströmen. Die Ventilkammer 25 ist in einem Gehäuse 20 ausgebildet, welches beispielsweise zwei Gehäuseteilen 21, 22 umfasst. Die Ventilkammer 25 ist gegenüber dem Gehäuse 20 durch ein zweites Dichtelement 52, welches in einer Öffnung 50 des Gehäuses 20, insbesondere zwischen den beiden Gehäuseteilen 21, 22, angeordnet ist, abgedichtet. Der Betätigungshebel 40 durchdringt das zweite Dichtelement 52, wobei der Betätigungshebel 40 über das zweite Dichtelement 52 im Gehäuse 20 gelagert ist. Die Lagerfunktion und Dichtfunktion fallen hier also räumlich zusammen. Der Betätigungshebel 40 ist über einen Aktuator 80, welcher außerhalb der Ventilkammer 25 angeordnet ist, schaltbar. Dabei kann das zweite Dichtelement 52 formschlüssig mit dem Betätigungshebel 40 verbunden sein, beispielsweise in dem der Betätigungshebel 40 in das zweite Dichtelement 52 eingespritzt ist. Durch die Lagerung des Betätigungshebels 40 über das zweite Dichtelement 52 liegt die Drehachse des Betätigungshebels 40 im zweiten Dichtelement 52. In 4b ist das Ventil 10 in einer ersten Betriebsstellung dargestellt, bei welcher das vom Betätigungshebel 40 getragene erste Dichtelement 32 den Auslasskanal 14 verschließt, in dem das erste Dichtelement 32 an dem Dichtsitz 37 des Auslasskanals 16 anliegt. Dabei bewirkt eine in dieser Betriebsstellung auf das zweite Dichtelement 52 wirkende Kraft, welche vom Aktuator 80 auf den Betätigungshebel 40 übertragen wird, dass das zweite Dichtelement 52 in einem Bereich 59, also oberhalb des Betätigungshebels 40 gestaucht und in einem Bereich 58 unterhalb des Betätigungshebels 40 entlastet wird. Diese Entlastung im Bereich 58 kann dazu führen, dass das zweite Dichtelement 52 vom Gehäuse 20 abhebt oder zumindest im Gehäuse 20 rutscht, so dass das Fluid aus der Ventilkammer 25 über diesen Bereich 58 austreten kann.
In 4c ist das Ventil 10 in einer zweiten Betriebsstellung, beispielsweise zum Entleeren des Reduktionsmittels aus dem in 1 dargestellten Systems zur Abgasnachbehandlung, dargestellt. Das erste Dichtelement 32 liegt nun an dem Dichtsitz 38 des Auslasskanals 14 an und dichtet diesen fluiddicht ab. Dabei kann das Fluid über den Auslasskanal 16 in die Ventilkammer 25 einströmen und von dort aus über den Einlasskanal 13 austreten, um beispielsweise über die in 1 dargestellte Leitung 140 zurück in den Reduktionsmitteltank 120 zu strömen.
In 5 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventils 10 offenbart. In einem Gehäuse 20, welches die ein erstes Gehäuseteil 21 und ein zweites Gehäuseteil 22 umfasst, ist eine Ventilkammer 25 ausgebildet, welche von den Gehäuseteilen 21, 22 gebildet wird. Die Ventilkammer 25 weist einen Einlasskanal 13 sowie einen ersten Auslasskanal 14 und einen zweiten Auslasskanal 16 auf, welcher über ein erstes Dichtelement 32 verschließbar ist. An der jeweiligen Einmündung der Auslasskanäle 14, 16 befinden sich Dichtsitze 37, 38, die mit dem ersten Dichtelement 32 zusammenwirken und den jeweiligen Auslasskanal 14, 16 fluiddicht verschließen, wenn das erste Dichtelement 32, welches von einem Betätigungshebel 40 getragen wird, durch den Betätigungshebel 40 gegen den dem jeweiligen Auslasskanal 14, 16 zugeordneten Dichtsitz 37, 38 gedrückt wird. Ventilkammer 25 ist durch ein zweites Dichtelement 52, beispielsweise einen Elastomerring, nach außen hin abgedichtet, so dass kein Fluid aus der Ventilkammer 25 über eine Öffnung 50 in dem Gehäuse 20, in der der Betätigungshebel 40 positioniert ist, austreten kann. Zwischen den beiden Gehäuseteilen 21, 22 ist ein Kanal 60 ausgebildet, welcher den Bewegungsradius des Betätigungshebels 40 begrenzt. Das Gehäuse 20 weist dabei im Bereich des Kanals 60, bevorzugt in unmittelbarer Nähe des zweiten Dichtelements 52, eine Lagerstelle 45 auf, welche räumlich vom zweiten Dichtelement 52 beabstandet ist, und bevorzugt außerhalb der Ventilkammer 25 im Gehäuse 20 ausgebildet ist. In unmittelbarer Nähe bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Abstand zwischen zweiten Dichtelement 52 und der Lagerstelle 45 kleiner als ein Achtel, bevorzugt kleiner als ein Fünfzehntel, des Hebelarms zwischen der Lagerstelle 45 und dem Aktuator 80 beträgt. Da die Lagerstelle 45 deutlich härter und steifer als das Material des zweiten Dichtelements ist, liegt eine Drehachse 48 des Betätigungshebels 40 an der Lagerstelle 45, und nicht im Dichtelement 52. Da die Drehachse 48 somit in unmittelbarer Nähe des zweiten Dichtelements 52 liegt, kommt es zu einer verminderten Stauchung des zweiten Dichtelements 52, wenn sich der Betätigungshebel 40 wie in 5 dargestellt durch den Aktuator 80 in Richtung des Dichtsitzes 38 am Auslasskanal 14 bewegt bzw. am Dichtsitz 38 anliegt. Bei einer Lagerung des Betätigungshebels 40 durch das zweite Dichtelement 52 ist aufgrund der geringen Härte und Steifigkeit eine geringfügige Translatorische Auf- und Abbewegung des Betätigungshebel 40 möglich, welche durch die in unmittelbare Nähe des zweiten Dichtelements 52 liegende Lagerstelle 45 unterbunden wird und zumindest bei einer Bewegung des Hebels in Richtung des Dichtsitzes 38 am Auslasskanal 14 zu einer überwiegend rotatorischen Bewegung wird. Durch die reduzierten Kräfte auf das zweite Dichtelement 52 ist die Gefahr einer Undichtheit in den Bereichen 58, 59 oberhalb bzw. unterhalb des zweiten Dichtelements 52 reduziert.
In einer in 6 dargestellten alternativen Ausführungsform wird der Betätigungshebel 40 zusätzlich über ein an einer der Lagerstelle 45 gegenüberliegenden Wand 61 des Kanals 60 über ein elastisches Element 70, beispielsweise ein Feder 72 abgestützt bzw. geführt. Dabei weist das elastische Element 70 eine höhere Steifigkeit und Härte als das zweite Dichtelement 52 auf, so dass sich die Drehachse 48 auch bei einer Abwärtsbewegung des Betätigungshebels 40 in Richtung des Dichtsitzes 37 am Auslasskanal 16 nicht verschiebt. Um die Kraft des Aktuators 80 zu verstärken ist der Hebelarm l₂ zwischen der Lagerstelle 45 und dem Aktuator 80 größer als der Hebelarm l₁ zwischen Lagerstelle 45 und den Dichtsitzen 37, 38. Somit wird erreicht, dass des erste Dichtelement 32 fest gegen den jeweiligen Dichtsitz 37, 38 gedrückt wird und die jeweilige Auslassöffnung 14, 16 sicher abdichtet. Diese Kraft kann nun erhöht werden, da der Betätigungshebel 40 über die Lagerstelle 45 abgestützt ist und die auf das zweite Dichtelement 52 wirkenden Kräfte reduziert sind und nicht mehr zur Undichtigkeit durch ein sich unzulässig verformendes zweites Dichtelement 52 führen. Der Betätigungshebel 40 kann durch eine entgegen der Magnetkraft F_M wirkenden Federkraft F_F von dem Dichtsitz 38 zum Dichtsitz 37 bewegt werden.
In einer in 7 dargestellten alternativen Ausführungsform wird der Betätigungshebel 40 bei Annährung an den Dichtsitz 37 über eine weitere Lagerstelle 71 abgestützt. Diese Lagerstelle 71 ist ebenfalls in unmittelbarer Nähe des zweiten Dichtelements 52, bevorzugt direkt gegenüber der Lagerstelle 45, angeordnet, wobei die Lagerstellen 45 und 71 jeweils als Loslager für den Betätigungshebel 40 ausgeführt sind. Bei einer Bewegung des Betätigungshebels 40 in Richtung des Dichtsitzes 37 kommt es im Bereich 59 nur zu einer geringfügigen translatorischen Bewegung des Betätigungshebels 40 durch eine Verformung des zweiten Dichtelements 52, welche durch die Lagerstellen 45 und 71 begrenzt ist. Dadurch kann ein Undichtheit der Ventilkammer 25 entlang der Bereiche 58, 59 vermieden werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1747395 [0001]

Claims

Ventil (10), insbesondere Umschaltventil, zur Steuerung eines Fluidstroms in einer Abgasnachbehandlungvorrichtung, mit einem Gehäuse (20), und mit mindestens einer in dem Gehäuse (20) ausgebildeten Fluidkammer (25), wobei die Fluidkammer (25) mindestens einen Auslasskanal (28, 30) aufweist, welcher über ein von einem Betätigungshebel (40) getragenes erstes Dichtelement (32) verschließbar ist, wobei der Betätigungshebel (40) durch eine Öffnung (50) aus der Fluidkammer (25) austritt, und wobei in dieser Öffnung (50) ein zweites Dichtelement (52) angeordnet ist, welches die Fluidkammer (25) fluiddicht gegenüber dem Betätigungshebel (40) abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) zumindest eine Lagerstelle (45, 71) aufweist, welche von dem zweiten Dichtelement (52) beabstandet ist, wobei der Betätigungshebel (40) zumindest dann auf der Lagerstellen (45, 71) aufliegt, wenn das erste Dichtelement (32) über den Betätigungshebel (40) in Richtung des Auslasskanals (28, 30) bewegt wird.
Ventil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstellen (45, 71) in einem Kanal (60) angeordnet ist, welcher in dem Gehäuse (20) ausgebildet ist.
Ventil (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstelle (45) als Festlager ausgebildet ist, welches ausschließlich eine Rotation um eine mit der Lagerstelle (45) geometrisch zusammenfallende Drehachse (48), jedoch keine translatorische Bewegung des Betätigungshebels (40) gegenüber der Lagerstelle (45), erlaubt.
Ventil (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstelle (45) als Loslager ausgebildet ist, wobei der Bewegungsradius des Betätigungshebels (40) durch ein, an einer der Lagerstelle (45) gegenüberliegenden Wand (61) des Kanals (60) angeordnetes elastisches Element (70) beschränkt wird.
Ventil (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (70) als Feder (72) ausgebildet ist.
Ventil (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steifigkeit des elastischen Elements (70) höher als die Steifigkeit des zweiten Dichtelements (52) ist.
Ventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hebelarm (l₁) zwischen der Lagerstelle (45) und dem ersten Dichtelement (32) kürzer als ein Hebelarm (l₂) zwischen der Lagerstelle (45) und einer Betätigungseinheit (80) zum Bewegen des Betätigungshebels (40) ist.
Ventil (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungshebel (40) durch die Betätigungseinheit (80) verstellbar ist, wobei der Betätigungshebel (40) in der Betätigungseinheit (80) eingespannt ist.
Ventil (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (20) im Kanal (60) außerhalb der Fluidkammer (25) mindestens ein Anschlag für den Betätigungshebel (40) ausgebildet ist.
Fördermodul (100) einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördermodul ein Ventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.
Fördermodul (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (10) als 4-2-Wege-Ventil ausgebildet ist, wobei durch ein Umschalten des Ventils (10) die Strömungsrichtung eines Mediums zur Abgasnachbehandlung, insbesondere wässriger Harnstofflösung, umgekehrt wird.