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DE102008050431B3 - Solenoid valve for dosing an aqueous fluid - Google Patents

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DE102008050431B3
DE102008050431B3 DE102008050431A DE102008050431A DE102008050431B3 DE 102008050431 B3 DE102008050431 B3 DE 102008050431B3 DE 102008050431 A DE102008050431 A DE 102008050431A DE 102008050431 A DE102008050431 A DE 102008050431A DE 102008050431 B3 DE102008050431 B3 DE 102008050431B3
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Abstract

Magnetventile sind zum Dosieren eines wasserhaltigen Fluids, insbesondere von Harnstoff-Wasser-Lösungen zur Abgasbehandlung an Brennkraftmaschinen, vorgesehen. Derartige Ventile sind mit einem das Fluid in einem Arbeitsraum aufnehmenden Ventilkörper versehen, der einen Ventilsitz und einen zum Verschließen einer Auslassöffnung vorgesehenen Schließteil aufweist, das seinerseits mittels einer Magnetspule verlagerbar ist. Im Magnetventil ist außerdem ein bei Änderung des Aggregatzustandes des Fluids dessen Volumenänderung aufnehmendes Ausgleichselement vorgesehen. Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion ist der Ventilkörper als eine die Magnetspule zumindest bereichsweise durchgreifende sowie bodenseitig mit dem Ventilsitz versehene Magnethülse ausgebildet. Diese nimmt in einer koaxialen Hintereinanderanordnung ein durch ein Federelement axial vorspannbares Schließteil und einen vom Schließteil verlagerbaren Ausgleichskolben zumindest teilweise auf, wobei der Ausgleichskolben seinerseits gegenüber dem Schließteil axial verschiebbar gehalten ist.Solenoid valves are provided for metering a water-containing fluid, in particular urea-water solutions for the exhaust gas treatment of internal combustion engines. Such valves are provided with a valve body accommodating the fluid in a working space, which valve body has a valve seat and a closing part provided for closing an outlet opening, which in turn can be displaced by means of a magnetic coil. In the solenoid valve, a change in the state of aggregation of the fluid whose volume change receiving compensating element is also provided. In the construction according to the invention, the valve body is formed as a magnetic sleeve which at least partially crosses through the magnetic coil and is provided with the valve seat on the bottom side. This takes in a coaxial series arrangement by a spring element axially biased closing part and a displaceable by the closing part compensating piston at least partially, wherein the compensating piston in turn is axially displaceable relative to the closing part.

Description

Die Erfindung betrifft ein Magnetventil zum Dosieren eines wasserhaltigen Fluids, insbesondere von Harnstoff-Wasser-Lösungen zur Abgasbehandlung an Brennkraftmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a solenoid valve for dosing a hydrous Fluids, in particular of urea-water solutions for the treatment of exhaust gas to internal combustion engines, according to the preamble of claim 1.

Magnetventile zum Dosieren von wasserhaltigen Fluids sind seit langem bekannt, wobei in EP 1 339 956 A0 eine Ventilanordnung zum Dosieren einer Harnstoff-Wasser-Lösung an Brennkraftmaschinen vorgeschlagen wird. Bei dieser als frostsicher konzipierten Ventilanordnung ist ein die Magnetspulen enthaltender Ventilkörper mittels eines Ventilhalters beweglich gelagert und mit einer Leitung so verbunden, dass im Falle eines Gefrierens des Fluids eine Ausgleichsbewegung zur Vergrößerung des Leitungsvolumens durchführbar ist. Dazu wird zwischen einem stirnseitigen Ende der Leitung und dem aufliegenden Ventilkörper ein Elastomerdichtring angeordnet, um eine Ausgleichsbewegung in Richtung der Leitung zu gewährleisten. Zusätzlich ist im eine Ventilplatte enthaltenden Arbeitsraum ein kompressibles Ausgleichselement in Form einer Membrandose vorgesehen, die für das im Arbeitsraum gefrierende Fluid einen Ausgleichsraum definiert.Solenoid valves for dosing water-containing fluids have long been known, in EP 1 339 956 A0 a valve arrangement for metering a urea-water solution to internal combustion engines is proposed. In this designed as frost-proof valve assembly containing a solenoid valve body is movably supported by a valve holder and connected to a conduit so that in case of freezing of the fluid a compensating movement to increase the line volume can be performed. For this purpose, an elastomer sealing ring is arranged between a front end of the line and the overlying valve body to ensure a compensating movement in the direction of the line. In addition, a compressible compensating element in the form of a diaphragm cell is provided in the working space containing a valve plate, which defines a compensating space for the fluid freezing in the working space.

Diese Ventilanordnung baut insgesamt aufwendig und ist durch die Verwendung von Elastomerdichtringen sowie kompressiblen Membranteilen in thermisch belasteten Bereichen für eine Anwendung im Nahbereich einer Brennkraftanlage wenig geeignet.These Valve assembly builds a complex and is by the use of elastomer sealing rings and compressible membrane parts in thermal charged areas for an application in the vicinity of an internal combustion engine little suitable.

Die Erfindung befasst sich mit dem Problem, ein Magnetventil zum Dosieren eines wasserhaltigen Fluids zu schaffen, dessen vergleichsweise kostengünstig herstellbare Bauteile auch bei hoher thermischer Belastung funktionssicher zusammenwirken, dabei eine präzise Dosierung des Fluids ermöglichen und auch bei Volumenänderungen durch gefrierendes Fluid vor Beschädigungen geschützt sind.The Invention deals with the problem of a solenoid valve for dosing to create a hydrous fluid whose comparative economical manufacturable components, even at high thermal stress reliable interact, while a precise Allow dosage of the fluid and even with volume changes are protected from damage by freezing fluid.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Magnetventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 22.The Invention solves This object is achieved by a solenoid valve having the features of the claim 1. Further advantageous embodiments will become apparent from the claims 2 to 22nd

Das Magnetventil zum Dosieren eines wasserhaltigen Fluids ist in erfindungsgemäßer Ausführung als eine mehrteilige Ventileinheit mit im wesentlichen in einer Hintereinanderanordnung befindlichen Funktions- und Federelementen ausgebildet. Die gesamte Konstruktion weist dabei sowohl betreffend einer rationellen Fertigung und Montage als auch eines zuverlässigen Frostschutzes eine optimierbar zusammenwirkende Bauteilkombination auf.The Solenoid valve for dosing a hydrous fluid is in accordance with the invention as a multi-part valve unit with substantially in a series arrangement located functional and spring elements formed. The whole Construction has both a rational production and assembly as well as a reliable frost protection one optimized cooperating component combination.

Bei dieser anwendungsspezifisch variabel ausführbaren Ventileinheit sind mit wenigen und auch bei hohen Temperaturbelastungen im Nahbereich einer Brennkraft maschine verschleißbeständigen Bauteilen optimale Einsatzbedingungen erreichbar, die Dosierung des Fluids ist präzise möglich, und das System kann langzeitstabil angewandt werden.at this application-specific variable executable valve unit with few and even at high temperature loads in the vicinity an internal combustion engine wear-resistant components optimal operating conditions reachable, the dosage of the fluid is precisely possible, and the system can long-term stable.

Die Ventileinheit ist im wesentlichen als eine mehrteilige Steckbaugruppe aufgebaut, die bei einfachem Montageablauf z. B. mit nur einer zusätzlichen Schraubverbindung zu komplettieren ist und raumsparend platziert werden kann. Mit den Funktionsteilen im Bereich der Magnetspule bzw. der Dosierbaugruppe sind besonders kurze Ansprechzeiten beim Einspritzvorgang gewährleistet, und eine variable Einstellung der in Einbaulage mit einer Vorspannung gehaltenen Funktionsteile ist mit geringem Aufwand möglich. Gleichzeitig kann ein in Doppelfunktion auch als Frostausgleich vorgesehenes Spann- und Ausgleichselement in Form einer Spiralfeder, Plattenfeder, Ringfeder o. dgl. entsprechend einer jeweiligen Federkennlinie optimal auf das Fluidvolumen in der Ventileinheit eingestellt werden.The Valve unit is essentially as a multi-part plug-in module constructed, the simple assembly process z. B. with only one additional screw to complete and can be placed to save space. With the functional parts in the area of the magnetic coil or the dosing assembly particularly short response times are ensured during the injection process, and a variable adjustment of the installation position with a bias voltage held functional parts is possible with little effort. simultaneously can provide a dual function as frost compensation Clamping and compensating element in the form of a spiral spring, plate spring, Ring spring o. The like. Optimal according to a respective spring characteristic be set to the fluid volume in the valve unit.

Mit der axialen Hintereinanderanordnung der Bauteile der Ventileinheit ist mit geringem Aufwand die Möglichkeit eröffnet, das System direkt auf das Abgasrohr einer Brennkraftmaschine aufzuflanschen, da die ausgangsseitigen Bauteile im Nahbereich des Ventilsitzes für erhöhte Temperaturen im Bereich von Abgasströmen ausgebildet und besonders geeignet sind. Zusätzlich ist vorgesehen, dass Teile der Ventileinheit, insbesondere in Abstand zu dieser Temperaturbelastungszone, durch eine diese zumindest bereichsweise umgebende Kühlbaugruppe vor erhöhten Temperaturen geschützt werden können.With the axial succession arrangement of the components of the valve unit is the possibility with little effort opened, flanging the system directly onto the exhaust pipe of an internal combustion engine, because the output-side components in the vicinity of the valve seat for elevated temperatures in the range of exhaust gas flows trained and are particularly suitable. In addition, it is intended that parts the valve unit, in particular at a distance from this temperature-stress zone, by a cooling assembly surrounding this at least partially before increased Temperatures protected can be.

Mit diesem ”vertikalen” Konzept wird eine direkte Anordnung von Bauteilen zur Frostsicherung im Nahbereich der ins Abgasrohr ausmündenden Ventildüse vermieden, so dass die Gefahr von Beschädigungen bzw. Funktionsunterbrechungen durch thermische Überlastung – die beispielsweise bei Überhitzung von elastomeren Dichtelementen auftreten – zuverlässig ausgeschlossen werden kann. In zweckmäßiger Ausführung ist eine (einzige) Dichtungszone im Bereich der Magnethülse so weit vom Abgasrohr beabstandet, dass hier nur geringe thermische Belastungen auftreten und auch die vergleichsweise einfache Anwendung einer Doppel-O-Ring-Dichtung mit entsprechend hoher Langzeitstabilität möglich wird. Durch eine zusätzlich vorgesehene Kühlung dieser Bereiche der Ventileinheit und/oder die Anwendung von mit entsprechend abgesenkten Temperaturen zugeführten Fluids kann die Kühlwirkung im Bereich der empfindlichen Bauteile weiter verbessert können. Damit unterliegen auch die zur Frostsicherung vorgesehenen Baugruppen keinen deren Lebensdauer begrenzenden Überbelastungen, und das System ist auch bei häufigem Wechsel von Gefrier- und Auftauphasen zuverlässig wirksam.With this "vertical" concept a direct arrangement of components for frost protection in the vicinity of the valve opening into the exhaust pipe nozzle is avoided, so that the risk of damage or malfunction due to thermal overload - which occur, for example, when overheating of elastomeric sealing elements - can be reliably excluded. In an expedient embodiment, a (single) sealing zone in the region of the magnet sleeve is spaced so far from the exhaust pipe that only low thermal loads occur and also the comparatively simple use of a double O-ring seal with a correspondingly high long-term stability is possible. By additionally providing cooling of these areas of the valve unit and / or the use of fluids supplied with correspondingly reduced temperatures, the cooling effect in the area of the sensitive components can be further improved. Thus, the components provided for frost protection are not subject to their lifetime limiting overloads, and the System is reliable even with frequent changes of freezing and thawing phases.

Für eine langzeitige Einsetzbarkeit der Ventileinheit und insbesondere zur Vermeidung von Verstopfungen ist im Bereich des Fluidkanals vorgesehen, an dessen Eingangsseite im Verbindungsbereich zur Zuführleitung ein Filterelement in das System zu integrieren. Zur Gewährleistung des Frostschutzes in diesem Bereich wird dieses Filterelement bevorzugt ebenfalls durch ein Ausgleichselement in Form einer Feder o. dgl. abgestützt, so dass auch in diesem Bereich der Ventileinheit und/oder in der Zulaufleitung das gefrierende Fluid nicht zu Beschädigungen der Bauteile führt. Vor teilhaft ist dabei die Anwendung eines Feinfilters in Form eines Edelstahl-Sintermetallfilters vorgesehen, der axialem und/oder radialem Druck standhält.For a long-term Usability of the valve unit and in particular to avoid of blockages is provided in the region of the fluid channel to whose input side in the connection area to the supply line to integrate a filter element into the system. To guarantee Frost protection in this area, this filter element is preferred likewise by a compensating element in the form of a spring or the like. supported so that also in this area of the valve unit and / or in the Supply line the freezing fluid not to damage leads the components. Before geous is the application of a fine filter in the form of a Stainless steel sintered metal filter provided, the axial and / or radial Pressure withstands.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetventils zeigen. In der Zeichnung zeigen:Further Details and advantageous embodiments will be apparent from the following description and the drawings, an embodiment show the solenoid valve according to the invention. In the drawing show:

1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Magnetventils in Einbaulage an einer Stützkonstruktion im Bereich einer Brennkraftmaschine, 1 a partially sectioned side view of the solenoid valve according to the invention in the installed position on a support structure in the region of an internal combustion engine,

2 bis 4 jeweilige Einzeldarstellungen des erfindungsgemäßen Magnetventils in unterschiedlichen Funktionslagen. 2 to 4 respective individual representations of the solenoid valve according to the invention in different functional positions.

In 1 ist in einer Übersichtsdarstellung ein Teilbereich einer Brennkraftmaschine 1 mit einem Abgasrohr 2 dargestellt, mit dem eine Tragbaugruppe 3 verbunden ist. Von dieser Tragbaugruppe 3 wird ein oberhalb einer Einlassöffnung 4 des Abgasrohres 2 befindliches Magnetventil 5 gehalten, das zum Dosieren eines wasserhaltigen Fluids, insbesondere von Harnstoff-Wasser-Lösungen, mit einer Zuführleitung 6 verbindbar ist. Mit derartigen Systemen ist eine Abgasbehandlung im Bereich der Brennkraftmaschine 1 möglich.In 1 is an overview of a portion of an internal combustion engine 1 with an exhaust pipe 2 shown, with which a support assembly 3 connected is. From this support assembly 3 becomes one above an inlet opening 4 of the exhaust pipe 2 located solenoid valve 5 held, for dosing an aqueous fluid, in particular urea-water solutions, with a supply line 6 is connectable. With such systems is an exhaust treatment in the field of internal combustion engine 1 possible.

Bei an sich bekannten Magnetventilen ist ein das über die Zuführleitung 6 eingeförderte Fluid aufnehmender Arbeitsraum 7 (3) in einem Ventilkörper vorgesehen, wobei ein in diesem Arbeitsraum 7 mittels einer Magnetspule 8 verlagerbares Schließteil 9 mit einem Ventilsitz 10 so zusammenwirkt, dass dessen Auslassöffnung 11 entsprechend der jeweiligen Aktivierungslage der Magnetspule 8 verschlossen bzw. geöffnet wird (3: Bauteilabstand gemäß Pfeil G; 2, Abstand G = 0). Diese an sich bekannten Baugruppen eines Magnetventils sind für die spezifischen Bedingungen der in 1 dargestellten Abgasbehandlung so konzipiert, dass das Magnetventil 5 als ein bei Änderung des Aggregatzustandes des Fluids ein dessen Volumenänderung aufnehmendes Ausgleichselement in das System integriert ist.In known solenoid valves is a via the feed line 6 funded fluid receiving working space 7 ( 3 ) provided in a valve body, one in this working space 7 by means of a magnetic coil 8th displaceable closing part 9 with a valve seat 10 so cooperates, that its outlet opening 11 according to the respective activation position of the magnetic coil 8th closed or opened ( 3 : Component distance according to arrow G; 2 , Distance G = 0). These known assemblies of a solenoid valve are suitable for the specific conditions of 1 illustrated exhaust treatment designed so that the solenoid valve 5 is integrated as a change in the state of aggregation of the fluid whose volume change receiving compensating element in the system.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung des Magnetventils 5 ist der Ventilkörper als eine die Magnetspule 8 zumindest bereichsweise durchgreifende sowie bodenseitig mit dem Ventilsitz 10 versehene Magnethülse 12 ausgebildet.In the inventive embodiment of the solenoid valve 5 is the valve body as a solenoid 8th at least in certain areas and on the floor side with the valve seat 10 provided magnet sleeve 12 educated.

Mit dieser Magnethülse 12 ist ein Basisteil zum Aufbau einer neuartigen Ventileinheit geschaffen, wobei in dieser in einer koaxialen Hintereinanderanordnung das durch ein erstes Federelement 13 axial vorspannbare Schließteil 9 und ein von diesem Schließteil 9 verlagerbarer Ausgleichskolben 14 angeordnet sind. Dabei ist der Ausgleichskolben 14 seinerseits in der Magnethülse 12 axial verschiebbar gegenüber dem Schließteil 9 gehalten.With this magnet sleeve 12 a base part is provided for the construction of a novel valve unit, wherein in this in a coaxial series arrangement by a first spring element 13 axially prestressable closing part 9 and one of this closing part 9 displaceable balance piston 14 are arranged. Here is the balance piston 14 in turn, in the magnet sleeve 12 axially displaceable relative to the closing part 9 held.

In den Schnittdarstellungen gemäß 2 bis 4 wird deutlich, dass der Ausgleichskolben 14 gleitbeweglich in der Magnethülse 12 geführt ist und in Richtung der Längsmittelachse M mit einem zweiten Federelement 15 axial verschieblich zusammenwirkt.In the sectional views according to 2 to 4 it becomes clear that the balance piston 14 slidable in the magnet sleeve 12 is guided and in the direction of the longitudinal center axis M with a second spring element 15 interacts axially displaceable.

Außerhalb der als ein zentrales Tragelement wirksamen Magnethülse 12 ist der Ausgleichskolben 14 mit einem bis zu der Zuführleitung 6 für das Fluid koaxial geführten Endteil 16 versehen, mit dem ein ein Filterelement 17 aufnehmender Anschlussadapter 18 verbindbar ist.Outside the magnet sleeve, which acts as a central support element 12 is the balance piston 14 with one up to the feed line 6 for the fluid coaxially guided end part 16 provided with a filter element 17 receiving connection adapter 18 is connectable.

Mit dieser vergleichsweise einfachen Bauteilkombination wird erreicht, dass unabhängig von der bestimmungsgemäßen Bewegung mittels des Elektromagneten bei einer temperaturbedingten Volumenänderung des Fluids im Bereich des vom Schließteil 9 definierten Arbeitsraumes 7 jeweilige Ausgleichsverlagerungen möglich sind. Dabei können sämtliche Bauteilverlagerungen mittels der jeweils in die Magnethülse 12 integrierten Ausgleichselemente in Form von Federelementen 13, 15 aufgenommen werden, derart, dass diese als eine mehrstufige Frostsicherungseinheit einen Beschädigungsschutz für die in Einbaulage (1) befindliche Ventileinheit bewirken. Die im Bereich der Magnethülse 12 als die Frostsicherungseinheit zusammenwirkenden Teile sind dabei bevorzugt als eine mehrteilige Steck-Schraub-Baugruppe ausgebildet, die mit einem im wesentlichen zentral verlaufenden Fluidkanal 19 versehen ist. Andere Verbindungstechniken, wie z. B. klemmend, rastend oder als Bajonettverbindung, sind ebenfalls möglich.With this comparatively simple component combination is achieved that regardless of the intended movement by means of the electromagnet at a temperature-induced change in volume of the fluid in the region of the closing part 9 defined workspace 7 respective Ausgleichsverlagerungen are possible. In this case, all component displacements by means of the respective in the magnet sleeve 12 integrated compensating elements in the form of spring elements 13 . 15 be taken in such a way that this as a multi-stage frost protection unit damage protection for in the installation position ( 1 ) cause the valve unit located. The in the range of the magnetic sleeve 12 As the frost protection unit cooperating parts are preferably designed as a multi-part plug-screw assembly, with a substantially centrally extending fluid channel 19 is provided. Other connection techniques, such. B. clamping, latching or as a bayonet connection, are also possible.

Ausgehend von der oberen Zuführleitung 6 sind jeweilige optimale Bauteilabstützungen vorgesehen, wobei der das Filterelement 17 aufnehmende Anschlussadapter 18 im Bereich der Zuführleitung 6 durch eine Rastverbindung 20 fixierbar ist. In diesem Bereich ist eine zusätzliche Frostsicherung vorgesehen, wobei in dem den Endteil 16 des Ausgleichskolbens 14 aufnehmenden Anschlussadapter 18 ein mit dem Filterelement 17 zusammenwirkendes drittes Federelement 21 gehalten ist. In zweckmäßiger Ausführung ist als das Filterelement 17 ein Sintermetallfilter, ein Gewebefilter o. dgl. Feinfilter vorgesehen, der eine auch bei Pressbelastungen beschädigungsfrei belastbare Struktur aufweist.Starting from the upper supply line 6 each respective optimal component supports are provided, wherein the filter element 17 receiving connection adapter 18 in the area of the supply line 6 by a locking connection 20 can be fixed. In this Area is provided an additional frost protection, in which the end part 16 of the balance piston 14 receiving connection adapter 18 one with the filter element 17 cooperating third spring element 21 is held. In an expedient embodiment is as the filter element 17 a sintered metal filter, a fabric filter o. The like. Fine filter provided which has a damage-free even under pressing loads structure.

In der dargestellten Ausführungsform ist der Ausgleichskolben 14 im Bereich des zum Anschlussadapter 18 gerichteten Endteils 16 mit einem zug- und drucksteif wirksamen Verbindungsbereich versehen, so dass diese beiden Teile bzw. Teilbereiche in der dargestellten Einbaulage nur noch gemeinsam verlagerbar sind. Dabei kann zwischen dem Ausgleichskolben 14 bzw. dessen Endteil 16 und dem Anschlussadapter 18 – zusätzlich zu einer bereichsweise wirksamen Steckverbindung – z. B. eine Schraub-, Schweiß- und/oder Lötverbindung vorgesehen sein. In der dargestellten Ausführung sind die Teile durch eine Schweißverbindung S verbunden.In the illustrated embodiment, the balance piston 14 in the area of the connection adapter 18 directed end part 16 provided with a tensile and compressive stiff effective connection region, so that these two parts or sub-areas in the installation position shown are only jointly displaced. It can be between the balance piston 14 or its end part 16 and the connection adapter 18 - In addition to a partially effective connector - z. B. a screw, weld and / or solder connection can be provided. In the illustrated embodiment, the parts are connected by a welded joint S.

Der Ausgleichskolben 14 ist im Bereich des mit diesem verbundenen zweiten Federelementes 15 mit einem Stützprofil 22 versehen, so dass das an diesem anliegende Federelement 15 anderenends von einer diese übergreifenden und mit einem Endteil 23 der Magnethülse 12 verbindbaren Spannhülse 24 erfassbar ist. In der dargestellten Ausführung (gemäß 2 bis 4) ist die Spannhülse 24 mit dem über die Magnetspule 8 vorstehenden Endteil 23 der Magnethülse 12 lösbar verbunden. Dabei ist in zweckmäßiger Ausführung eine Schraubverbindung 25 vorgesehen, mit der das innen liegende Federelement 15 bei entsprechender Drehbewegung der Spannhülse 24 einstellbar ist und damit für den am Federelement 15 anliegenden Ausgleichskolben 14 eine einfache Variation und Einstellung des Federweges möglich wird.The balance piston 14 is in the range of the second spring element connected thereto 15 with a support profile 22 provided so that the voltage applied to this spring element 15 at the other end of an overarching and with an end part 23 the magnet sleeve 12 connectable clamping sleeve 24 is detectable. In the illustrated embodiment (according to 2 to 4 ) is the clamping sleeve 24 with the over the magnetic coil 8th projecting end part 23 the magnet sleeve 12 releasably connected. It is in expedient embodiment a screw 25 provided with the inner spring element 15 with appropriate rotational movement of the clamping sleeve 24 is adjustable and thus for the spring element 15 adjacent balance piston 14 a simple variation and adjustment of the spring travel is possible.

In diesem Bereich der Ventileinheit ist vorgesehen, dass der Endteil 23 der Magnethülse 12 einen dem innen liegenden Bereich des Ausgleichskolbens 14 zugeordneten Anlagesteg 26 aufweist, mit dem in normaler Gebrauchsstellung des Magnetventils 5 ein Gegenlager für das vorgespannte Federelement 15 gebildet ist. In einem Abstand A (2) zum Bereich des innen liegenden Schließteils 9 hin ist die Magnethülse 12 mit einem Formansatz 27 versehen, mit dem die Einbaulage des Ausgleichskolbens 14 vorgebbar ist.In this area of the valve unit it is provided that the end part 23 the magnet sleeve 12 an internal region of the balance piston 14 assigned landing stage 26 having, in the normal position of use of the solenoid valve 5 an abutment for the prestressed spring element 15 is formed. At a distance A ( 2 ) to the area of the inner closing part 9 there is the magnet sleeve 12 with a shape approach 27 provided with the installation position of the balance piston 14 can be specified.

In dem vorbeschriebenen, oberhalb der Magnetspule 8 befindlichen Bereich der Ventileinheit wird für diese ein vorteilhafter Abstand (mittlere Lage gemäß B; 1) zur hohe Temperaturen aufweisenden Brennkraftmaschine 1 gebildet, so dass in dieser Abstands-Zone zwischen der Magnethülse 12 und dem Ausgleichskolben 14 zumindest ein radiales Dichtungselement 35 (1) positionierbar ist. In der dargestellten Ausführung werden zwei als O-Ringe ausgebildete Dichtungen 36, 36' im Aufnahmebereich des Ausgleichskolbens 14 oberhalb des Anlegestegs 26 deutlich.In the above, above the magnetic coil 8th located area of the valve unit is for this an advantageous distance (middle position according to B; 1 ) to the high temperature engine 1 formed so that in this distance zone between the magnet sleeve 12 and the balance piston 14 at least one radial sealing element 35 ( 1 ) is positionable. In the illustrated embodiment, two seals formed as O-rings 36 . 36 ' in the receiving area of the balance piston 14 above the jetty 26 clear.

Bei der dargestellten Ausführung des Magnetventils 5 weist das zur Dosierung bewegliche Schließteil 9 einen mit der Magnetspule 8 zusammenwirkenden Ankerzylinder 28 auf, wobei dieser im unteren Teilbereich 19' des Fluidkanals 19 das Feder element 13 aufnimmt. Dabei ist ein mit dem Federelement 13 zusammenwirkendes Anlageteil in Form einer Kugel 29 vorgesehen, die in jeweiligen Pressphasen auf den mit dem unteren Ende der Magnethülse 12 verbundenen Ventilsitz 10 bzw. dessen Auslassöffnung 11 auflegbar ist (G', 2).In the illustrated embodiment of the solenoid valve 5 has the dosing movable closing part 9 one with the solenoid 8th cooperating armature cylinder 28 on, with this in the lower part 19 ' of the fluid channel 19 the spring element 13 receives. It is one with the spring element 13 co-operating system part in the form of a sphere 29 provided in each pressing phases on the with the lower end of the magnet sleeve 12 connected valve seat 10 or its outlet opening 11 can be placed on (G ', 2 ).

Bei einer Betätigung der Magnetspule 8 wird das Schließteil 9 (ausgehend von der Abstands-Lage A' in 2) bzw. der Ankerzylinder 28 mit der Kugel 29 in eine Öffnungsstellung (Abstand G, 3) verlagert, so dass das aus der Zuführleitung 6 durch den Fluidkanal 19 in den Innenraum 19' des Ankerzylinders 28 geförderte Fluid über Querbohrungen 30, 30' in den Arbeitsraum 7 einleitbar ist und aus diesem über eine Düse 31 durch den Ventilsitz 10 in das Abgasrohr 2 ausgeleitet werden kann (1).Upon actuation of the solenoid 8th becomes the closing part 9 (Starting from the distance position A 'in 2 ) or the armature cylinder 28 with the ball 29 in an open position (distance G, 3 ), so that from the supply line 6 through the fluid channel 19 in the interior 19 ' the armature cylinder 28 pumped fluid via transverse bores 30 . 30 ' in the workroom 7 can be introduced and from this via a nozzle 31 through the valve seat 10 in the exhaust pipe 2 can be discharged ( 1 ).

Die Zusammenschau der Ventileinheit gemäß 1 mit dem Magnetventil 5 gemäß 3 macht deutlich, dass die in vertikaler Einbaulage die Magnetspule 8 durchgreifende Magnethülse 12 dadurch in ihrer Einbaulage fixierbar ist, dass sich eine Anlageschulter 32 am oberen Randbereich der Magnetspule 8 bzw. deren Gehäuse 8' abstützt. Für diese – entsprechend der spezifischen Einbausituation variable – Abstützung kann die Spannhülse 24 auch als eine in 1 (bzw. 4; schematisch) dargestellte Schraubhülse 34' ausgeführt sein, mit der das Ventil 5 und die mit der Magnetspule 8 versehene Magneteinheit 37 fixiert werden.The synopsis of the valve unit according to 1 with the solenoid valve 5 according to 3 makes it clear that in the vertical mounting position, the magnetic coil 8th sweeping magnetic sleeve 12 can be fixed in its installed position, that is an abutment shoulder 32 at the upper edge of the solenoid 8th or their housing 8th' supported. For this - depending on the specific installation situation variable - support the clamping sleeve 24 also as an in 1 (respectively. 4 ; schematically) screwed sleeve 34 ' be executed with the valve 5 and those with the solenoid 8th provided magnet unit 37 be fixed.

Bei dieser Zusammenschau mit 1 wird auch deutlich, dass das Magnetventil 5 mit den wesentlichen Funktionsteilen in die Tragbaugruppe 3 integriert wird, wobei diese in Form eines mit einem Flüssigkeits- oder Luftkreislauf 36 verbindbaren Kühlkörpers 33, insbesondere aus Aluminium, versehen ist. Dieses Beispiel zeigt, dass insbesondere die dichtungsrelevanten Teile im Bereich der O-Ringe 36, 36' aufweisenden Dichtung 35 zuverlässig vor Temperaturüberbelastungen geschützt sind.In this synopsis with 1 also becomes clear that the solenoid valve 5 with the main functional parts in the support assembly 3 is integrated, this in the form of a with a liquid or air circuit 36 connectable heat sink 33 , in particular of aluminum, is provided. This example shows that in particular the gasket-relevant parts in the area of the O-rings 36 . 36 ' having seal 35 are reliably protected against temperature overloads.

In der Darstellung gemäß 4 ist ein Zustand des Magnetventils 5 bei in diesem gefrorenem Fluid gezeigt. In dieser Situation wird innerhalb des Magnetventils 5 ein sämtliche Ausgleichselemente belastender Presszustand erzeugt, der in diesem Feder-System vollständig und beschädigungsfrei kompensiert werden kann. Im Bereich des Schließteils 9 werden die Kugel 29 und der Ankerzylinder 28 durch das im Arbeitsraum 7 bzw. den Kanalteilen 19' und 30, 30' befindliche Fluid in der dargestellten Anlagestellung fixiert (Abstand G'' = 0). Dieses auch im Fluidkanal 19' befindliche Gefriergut führt dazu, dass zwischen dem oberen Ende des Ankerzylinders 28 und der Stirnseite des Ausgleichskolbens 14 eine Presskraft auftritt, mit der ein Abstandsspalt E gebildet wird. Dabei wird der Ausgleichskolben 14 innerhalb der Magnethülse 12 vom Formansatz 27 (Abstand E) und dem Anlagesteg 26 (Abstand E') weggeführt. Gleichzeitig wird das als Spiralfeder ausgebildete obere Federelement 15 in Richtung C zusammengepresst, derart, dass die Volumenänderung des Fluids beschädigungsfrei ausgeglichen ist.In the illustration according to 4 is a state of the solenoid valve 5 when shown in this frozen fluid. In this situation, inside the solenoid valve 5 an all-balancing elements stressful pressing state generated in this Fe the system can be compensated completely and without damage. In the area of the closing part 9 become the ball 29 and the anchor cylinder 28 through that in the workroom 7 or the channel parts 19 ' and 30 . 30 ' located fluid in the illustrated investment position fixed (distance G '' = 0). This also in the fluid channel 19 ' Frozen food causes between the upper end of the anchor cylinder 28 and the end face of the balance piston 14 a pressing force occurs with which a gap gap E is formed. This is the balance piston 14 inside the magnet sleeve 12 from the shape approach 27 (Distance E) and the landing stage 26 (Distance E ') led away. At the same time designed as a spiral spring upper spring element 15 compressed in the direction C, such that the volume change of the fluid is compensated without damage.

Diese Ausgleichsbewegung ist bereits dadurch möglich, dass die Spannhülse 12 mittels des schematisch dargestellten Halteteils 34 in der Einbaulage (ähnlich der Halteschraube 34' in 1) fixiert und die Magnethülse 12 mit dem Ventilsitz 10 verbunden ist (4, Schweißverbindung S'). Die Ventileinheit ist dabei so konzipiert, dass die Verlagerung C des Ausgleichskolbens 14 auf dessen Endteil 16 übertragen wird und dieser bei den im Gefrierzustand wirkenden Druckkräften gemeinsam mit dem Anschlussadapter 18 sowie der Zuführleitung 6 um ein Abstandsmaß D verlagert werden kann (4, oberer Teil).This compensation movement is already possible by the fact that the clamping sleeve 12 by means of the holding part shown schematically 34 in the installation position (similar to the retaining screw 34 ' in 1 ) and the magnet sleeve 12 with the valve seat 10 connected is ( 4 , Welded joint S '). The valve unit is designed so that the displacement C of the balance piston 14 on its end part 16 is transmitted and this at the pressure forces acting in the freezing state together with the connection adapter 18 and the supply line 6 can be displaced by a distance measure D ( 4 , upper part).

Im Bereich dieses Anschlussadapters 18 wird die Volumenänderung des in der Zuführleitung 6 bzw. dem Fluidkanal 19 befindlichen Fluids zusätzlich dadurch kompensiert, dass das Filterelement 17 entgegen der Spannrichtung des Federelementes 21 um ein Kompensationsmaß D' im Anschlussadapter 18 axial verschoben werden kann.In the area of this connection adapter 18 is the volume change of the in the supply line 6 or the fluid channel 19 additionally compensated by the fact that the filter element 17 against the clamping direction of the spring element 21 by a compensation dimension D 'in the connection adapter 18 can be moved axially.

Claims (22)

Magnetventil zum Dosieren eines wasserhaltigen Fluids, insbesondere von Harnstoff-Wasser-Lösungen zur Abgasbehandlung an Brennkraftmaschinen (1), mit einem das Fluid in einem Arbeitsraum (7) aufnehmenden Ventilkörper, mit einem Ventilsitz (10) und einem zum Verschließen einer Auslassöffnung (11) vorgesehenen Schließteil (9), das mittels einer Magnetspule (8) verlagerbar ist, und wobei das Magnetventil (1) ein bei Änderung des Aggregatzustandes des Fluids dessen Volumenänderung aufnehmendes Ausgleichselement aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper als eine die Magnetspule (8) zumindest bereichsweise durchgreifende sowie bodenseitig mit dem Ventilsitz (10) versehene Magnethülse (12) ausgebildet ist, die in einer koaxialen Hintereinanderanordnung ein durch ein Federelement (13) axial vorspannbares Schließteil (9) und einen vom Schließteil (9) verlagerbaren Ausgleichskolben (14) zumindest teilweise aufnimmt, wobei der Ausgleichskolben (14) seinerseits gegenüber dem Schließteil (9) axial verschiebbar gehalten ist.Solenoid valve for dosing a water-containing fluid, in particular urea-water solutions for the exhaust gas treatment of internal combustion engines ( 1 ), with a fluid in a working space ( 7 ) receiving valve body, with a valve seat ( 10 ) and one for closing an outlet opening ( 11 ) provided closing part ( 9 ), which by means of a magnetic coil ( 8th ) is displaceable, and wherein the solenoid valve ( 1 ) has a change in the state of aggregation of the fluid whose volume change receiving compensating element, characterized in that the valve body as a the magnetic coil ( 8th ) at least in some areas and on the bottom side with the valve seat ( 10 ) provided magnetic sleeve ( 12 ) is formed in a coaxial series arrangement by a spring element ( 13 ) axially prestressable closing part ( 9 ) and one of the closing part ( 9 ) displaceable balance piston ( 14 ) receives at least partially, wherein the balance piston ( 14 ) in turn against the closing part ( 9 ) is held axially displaceable. Magnetventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskolben (14) mittels zumindest eines zweiten Federelementes (15) axial verschiebbar in der Magnethülse (12) gehalten ist.Solenoid valve according to claim 1, characterized in that the compensating piston ( 14 ) by means of at least one second spring element ( 15 ) axially displaceable in the magnet sleeve ( 12 ) is held. Magnetventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein bis zu einer Zuführleitung (6) für das Fluid koaxial geführter Endteil (16) des Ausgleichskolbens (14) mit einem ein Filterelement (17) aufnehmenden Anschlussadapter (18) verbindbar ist.Solenoid valve according to claim 1 or 2, characterized in that one to a supply line ( 6 ) for the fluid coaxially guided end portion ( 16 ) of the balance piston ( 14 ) with a filter element ( 17 ) receiving connection adapter ( 18 ) is connectable. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Volumenänderungen des Fluids innerhalb des Magnetventils eine Ausgleichsverlagerung bewirkt wird, derart, dass sämtliche Bauteilverlagerungen mittels jeweiliger in die Magnethülse (12) integrierter Ausgleichelemente in Form von Federelementen (13, 15, 21) aufnehmbar sind und diese als eine mehrstufige Frostsicherungseinheit zusammenwirken.Solenoid valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that when volume changes of the fluid within the solenoid valve, a compensation displacement is effected, such that all component displacements by means of respective in the magnet sleeve ( 12 ) integrated compensating elements in the form of spring elements ( 13 . 15 . 21 ) are receivable and these cooperate as a multi-stage frost protection unit. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die im Bereich der Magnethülse (12) als Frostsicherungseinheit zusammenwirkenden Teile eine mehrteilige Steck- und/oder Schraub-Baugruppe mit im wesentlichen zentralem Fluidkanal (19, 19') bilden.Solenoid valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the region of the magnetic sleeve ( 12 ) as a frost protection unit cooperating parts a multi-part plug and / or screw assembly with a substantially central fluid channel ( 19 . 19 ' ) form. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der das Filterelement (17) aufnehmende Anschlussadapter (18) im Bereich der Zuführleitung (6) durch eine Rastverbindung (20) fixierbar ist und dabei im An schlussadapter (18) ein Endteil (16) des Ausgleichskolbens (14) ein mit dem Filterelement (17) zusammenwirkendes drittes Federelement (21) abstützt.Solenoid valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the filter element ( 17 ) receiving connection adapter ( 18 ) in the region of the supply line ( 6 ) by a latching connection ( 20 ) and can be fixed in the connection adapter ( 18 ) an end part ( 16 ) of the balance piston ( 14 ) with the filter element ( 17 ) cooperating third spring element ( 21 ) is supported. Magnetventil nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Filterelement (17) ein als Sintermetallfilter oder Gewebefilter ausgebildeter Feinfilter vorgesehen ist.Solenoid valve according to claim 3 or 6, characterized in that as a filter element ( 17 ) is provided as a sintered metal filter or fabric filter formed fine filter. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskolben (14) im Bereich eines zu einem Anschlussadapter (18) gerichteten Endteils (16) mit diesem verbindbar ist.Solenoid valve according to one of claims 1 to 7, characterized in that the compensating piston ( 14 ) in the area of one to a connection adapter ( 18 ) directed end portion ( 16 ) is connectable with this. Magnetventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Ausgleichskolben (14) und Anschlussadapter (18) zusätzlich zu einer bereichsweisen Steckverbindung eine Schraub-, Schweiß- und/oder Lötverbindung (S) vorgesehen ist.Solenoid valve according to claim 8, characterized in that between balance piston ( 14 ) and connection adapter ( 18 ) in addition to a zone-wise plug connection a screw, weld and / or solder joint (S) is provided. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des am Ausgleichskolben (14) im Bereich eines Stützprofils (22) anliegenden zweiten Federelementes (15) eine dieses übergreifende und mit einem Endteil (23) der Magnethülse (12) verbindbare Spannhülse (24) vorgesehen ist, derart, dass das innen liegende Federelement (15) axial vorspannbar ist.Solenoid valve according to one of claims 1 to 9, characterized in that in the region of the balance piston ( 14 ) in the area of a supporting profile ( 22 ) adjacent second spring element ( 15 ) a this comprehensive and with an end part ( 23 ) of the magnetic sleeve ( 12 ) connectable clamping sleeve ( 24 ) is provided, such that the inner spring element ( 15 ) is axially biased. Magnetventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannhülse (24) mit dem über die Magnetspule (8) vorstehenden Endteil (23) der Magnethülse (12) verbindbar ist.Solenoid valve according to claim 10, characterized in that the clamping sleeve ( 24 ) with the over the magnetic coil ( 8th ) projecting end portion ( 23 ) of the magnetic sleeve ( 12 ) is connectable. Magnetventil nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannhülse (24) mit der Magnethülse (12) durch eine Schraubverbindung (25) verbunden ist.Solenoid valve according to claim 10 or 11, characterized in that the clamping sleeve ( 24 ) with the magnetic sleeve ( 12 ) by a screw connection ( 25 ) connected is. Magnetventil nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Spannhülse (24) die axiale Vorspannung des innen liegenden Federelementes (15) auf variierende Einsatzbedingungen des Magnetventils (5) einstellbar ist.Solenoid valve according to one of claims 10 to 12, characterized in that by means of the clamping sleeve ( 24 ) the axial preload of the inner spring element ( 15 ) to varying conditions of use of the solenoid valve ( 5 ) is adjustable. Magnetventil nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Endteil (23) der Magnethülse (12) einen dem innen liegenden Bereich des Ausgleichskolbens (14) zugeordneten Anlagesteg (26) aufweist und im Abstand (A) zum Schließteil (9) hin mittels eines Formansatzes (27) die Einbaulage des Ausgleichskolbens (14) vorgebbar ist.Solenoid valve according to one of claims 10 to 13, characterized in that the end part ( 23 ) of the magnetic sleeve ( 12 ) an inner region of the balance piston ( 14 ) ( 26 ) and at a distance (A) to the closing part ( 9 ) by means of a shaping approach ( 27 ) the installation position of the balance piston ( 14 ) can be specified. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Magnethülse (12) und dem Ausgleichskolben (14) zumindest ein radiales Dichtelement (35) vorgesehen ist.Solenoid valve according to one of claims 1 to 14, characterized in that between the magnetic sleeve ( 12 ) and the balance piston ( 14 ) at least one radial sealing element ( 35 ) is provided. Magnetventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der Magnethülse (12) oberhalb des Anlagestegs (26) zumindest eine zum Ausgleichskolben (14) gerichtete Dichtung vorgesehen ist.Solenoid valve according to claim 15, characterized in that in the magnetic sleeve ( 12 ) above the landing stage ( 26 ) at least one to balance piston ( 14 ) directed seal is provided. Magnetventil nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass als die Dichtung (35) zwei im Aufnahmebereich des Ausgleichskolbens (14) befindliche O-Ringe (36, 36') vorgesehen sind.Solenoid valve according to claim 15 or 16, characterized in that as the seal ( 35 ) two in the receiving area of the balance piston ( 14 ) located O-rings ( 36 . 36 ' ) are provided. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Dosierung bewegliche Schließteil (9) einen mit der Magnetspule (8) zusammenwirkenden Ankerzylinder (28) aufweist und dieser im Fluidkanal (19') das Federelement (13) aufnimmt, derart, dass ein mit dem Federelement (13) zusammenwirkendes Anlageteil in Form einer Kugel (29) auf den mit dem unteren Ende der Magnethülse (12) verbundenen Ventilsitz (10) auflegbar ist.Solenoid valve according to one of Claims 1 to 17, characterized in that the closing part ( 9 ) one with the magnetic coil ( 8th ) cooperating armature cylinder ( 28 ) and this in the fluid channel ( 19 ' ) the spring element ( 13 ) receives, such that one with the spring element ( 13 ) cooperating plant part in the form of a ball ( 29 ) on the with the lower end of the magnetic sleeve ( 12 ) associated valve seat ( 10 ) can be placed. Magnetventil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei in Öffnungsstellung verlagertem Schließteil (9) das in der Zuführleitung (19, 19') geförderte Fluid aus dem Innenraum des Ankerzylinders (28) über Querbohrungen (30, 30') in den Arbeitsraum (7) einleitbar und aus diesem über eine im Bereich des Ventilsitzes (10) vorgesehene Düse (31) ausleitbar ist.Solenoid valve according to claim 18, characterized in that in the open position displaced closing part ( 9 ) in the supply line ( 19 . 19 ' ) conveyed fluid from the interior of the armature cylinder ( 28 ) via transverse bores ( 30 . 30 ' ) in the working space ( 7 ) and from this via a in the region of the valve seat ( 10 ) provided nozzle ( 31 ) is derivable. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnethülse (12) außenseitig an der ortsfesten Magnetspule (8) abstützbar ist.Solenoid valve according to one of claims 1 to 19, characterized in that the magnetic sleeve ( 12 ) on the outside of the stationary magnet coil ( 8th ) is supportable. Magnetventil nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zumindest bereichsweise in eine mit der Brennkraftmaschine (1) verbundene Tragbaugruppe (3) integrierbar ist.Solenoid valve according to one of claims 1 to 20, characterized in that this at least partially in one with the internal combustion engine ( 1 ) connected support assembly ( 3 ) is integrable. Magnetventil nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass als Tragbaugruppe (3) ein mit einem Wasser- oder Luftkreislauf (36) verbindbarer Kühlkörper (33) aus Aluminium vorgesehen ist.Solenoid valve according to claim 21, characterized in that as a support assembly ( 3 ) with a water or air circuit ( 36 ) connectable heat sink ( 33 ) is provided of aluminum.
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