专利名称：用于液压系统的压力平衡装置的制作方法
用于液压系统的压力平衡装置
背景技术：
在内燃机、特别是压燃式内燃机中，根据在未来数年即将施行的排放法规，除其他夕卜，必须将尾气中氮氧化物的比例减小。用于在废气后处理系统中的氮氧化物减少的一种已建立方法是基于选择性催化还原(SCR)的。在SCR方法中，氮氧化物借助于功能辅助剂、特别是借助于用于减少有害物质的介质而被还原成氮气和水。作为用于减少有害物质的介质，经常使用一种含水的尿素水溶液，该尿素水溶液被从配量供给系统引入排气道。在此，用于减少有害物质的介质被以通常方式从一个储存容器经过供给系统输送到达一个配量供给模块，所述用于减少有害物质的介质通过所述配量供给模块被喷射到例如排气管中。在现有技术中公开了用于将用于减少有害物质的介质送入排气中的各种设备。如 例如专利公开文献DE102008009650A1所描述的一种配量供给装置，其包括用于配量供给用于减少有害物质的介质的配量供给模块，以及用于供应用于减少有害物质的介质到所述配量供给模块中的供给系统。供给系统包含一个或多个储存容器，例如用于容纳尿素水溶液的液罐，以及与配量供给模块连接的一个或多个供给管线。另外，设置了一个输送组件，以确保用于减少有害物质的介质从储存容器经过供给管线流到配量供给模块。已知的是，液压系统中、特别是用于废气后处理的配量供给系统中的压力波动可以导致组件的更快的磨损和由此造成的组件损坏。在运行过程中，这种压力波动既可以内部地通过液压系统中的压力脉动、例如通过泵的输送流量的非均匀性或通过阀的控制来产生，也可以外部地产生，例如通过在液压缸或液压马达中的周期性负荷波动产生。另外，在与系统的关机状态相对应的静止状态中，可冻结的液体、诸如含水的尿素水溶液根据添加的防冻剂从大约-11°C开始冻结。在从液相到固相的过渡中，特别地出现了含水尿素水溶液大约10%的体积膨胀。这种膨胀行为在冻结过程中产生高压，所述高压可以损坏配量供给系统的加载了液体的组件。因此，在已知的配量供给系统中的主要的挑战在于，保护各个组件，例如配量供给模块，免于因液压系统中的压力波动而造成损坏。为此使用了在配量供给系统的运行状态中阻尼压力脉动地作用和/或在静止状态下即停机状态下产生配量供给系统的可靠防冻的机构。一种改善的压力阻尼通常通过将阻尼器、例如多孔元件(如在DE102008013406A1中的)置入到供给管线中来实现。现有技术中已知的方案通过在静止状态下排空配量供给系统的待保护组件来实现可靠防冻。这种配量供给系统在停机后还要在一段有限的时间上在通过压缩空气排空或借助于泵抽吸(如例如DE102004054238A1中公开的)时需要压缩空气或电流形式的辅助能量，以便确保排空或吸空并且因此产生可靠防冻。在一些功能上，例如在紧急停机功能上，这种辅助能量不再被供给并且所述用于防冻的机构不能被运转，在这种紧急停机时能量供应中断。专利公开文献DE102008009650A1描述了一种配量供给系统，其包括具有能量存储器的断开装置，所述能量存储器在配量供给系统的运行过程中至少部分地充能量。断开装置被设置，以便在配量供给系统和/或包括该配量供给系统的系统有故障时，特别是在配量供给系统的能量供应失效时，通过储存的能量至少部分防冻地排空配量供给模块和/或供给系统。在优选的实施形式中，这种能量存储器被构造成液压存储器。因此，在能量存储器中本身需要引入附加的大多填充空气的平衡体积，所述平衡体积可以补偿吸出液体在冷冻过程中的膨胀。这种填充空气的平衡体积必须被防扩散密封地封闭，以避免包含的空气到液体中的过渡。然而，在大多数公知的和耐久的弹性体材料中，特别是高液体压力和低温度时所包含的空气可以过渡到液体中，由此，这种平衡体积不再能实现冰压力平衡。
发明内容
鉴于所述现有技术，本发明所基于的目的在于，提供一种简化的压力平衡装置，该压力平衡装置自动地没有对辅助能量或附加的控制元件、例如阀控制机构、温度或压力传感器的需要且没有附加的平衡体积装置的必要性地减小在液压系统中的压力波动。根据本发明，提出了一种用于具有供给装置——包含输送组件和供给管线，用于提供液体一的液压系统的至少一个被加载液体的组件的压力平衡装置，其中所述液压系统的所述至少一个被加载液体的组件与至少一个气体存储器相连接，所述气体存储器被借助液压系统压力来控制。 这种装置可以特别地被用于配量供给系统废气后处理，所述配量供给系统用于废气后处理并且具有例如配量供给模块作为被加载液体的组件。与这种被加载液体的组件相连接的气体存储器根据液压系统压力储存气体体积，其中在有利的实施方式中空气作为气体使用。这种液压系统压力在液压系统的运行状态(即接通状态)下通过输送组件将液体从例如一个储存容器经过供给管线传输至系统的组件中，并且因此通过液体对液压系统的组件加载压力。为了通过液压系统压力控制压力平衡装置，至少一个液压连接元件在至少一个气体存储器和液压系统的至少一个供给管线之间产生联接。在有利的实施方式中，这种液压连接元件可以包括至少一个液压缸，所述液压缸具有特别是一个被加载液体的面，所述被加载液体的面例如可以被构造成活塞或膜。所述至少一个液压缸被装在所述至少一个供给管线的至少一个分支上以及被接在所述至少一个气体存储器之前。气体存储器包括特别是一个被加载气体的面，所述被加载气体的面同样可以被构造成活塞或膜。通过例如液压缸的可被加载液体的面与气体存储器的可被加载气体的面刚性地连接，优选地实现所述至少一个气体存储器与所述液压系统压力之间的功能上的结合。这可以通过一种装置被实现，所述装置将气体存储器的可被加载气体的面与液压缸的被加载液体的面联接。这种联接可以例如通过液压缸的被加载液体的面与气体存储器的被加载气体的面之间的刚性的活塞杆来构成。液压系统压力上的变化因此经过连接元件被传递至气体存储器。此外，气体存储器包含一个第一止回阀，所述第一止回阀产生或中断至气体源(如例如来自外界的新鲜空气)的连接。经过这种第一止回阀，在液压缸加载压力时发生至气体存储器的气体(如例如空气)输入，并且所述气体存储器在液压系统的运行状态下储存一个气体体积。因此，一个气体体积在液压系统的运行状态期间作为压力阻尼体积被引入到气体存储器中，以便产生对于例如通过振动引起的压力脉动的压力平衡。气体体积在气体存储器中的压缩本身或者气体体积到被加载液体的组件中的部分引入减小了液压系统压力中的这种压力脉动，并且在运行状态下起压力阻尼作用。
在液压系统的静止状态下，即系统已断开时，液压系统压力降低。气体存储器中的复位元件允许被加载气体的面通过自重或者外力(例如弹簧或弹性体的外力)引起的回复运动，如此促成被储存的气体体积的赶出。在气体存储器和所述至少一个被加载液体的组件之间安装了至少一个气体管线和至少一个第二止回阀。第二止回阀在液压系统的运行状态下将气体存储器内存储的气体体积与液体分隔开，并且用于，在液压系统断开时将气体体积从气体存储器中引入到连接该气体存储器的被加载液体的组件中。因此，可被存储在气体存储器内的气体体积在液压系统的静止状态下被至少部分地赶出气体存储器，并且被容纳到被加载液体的组件中。这种气体体积构成被加载液体的组件中的可被压缩的平衡体积，并且因此在冻结时可以起到防冰压力的保护。发明优点根据本发明所提出的压力平衡装置通过这种方式在液压系统处于运行状态或静止状态中的任意时刻都可以平衡在至少一个被加载液体的组件中的压力波动。这防止了特别是在液压系统(如例如配量供给系统)的被加载液体的组件上的损坏和磨损现象。
在至少一个被加载液体的组件中的压力波动通过至少一个气体存储器实现的自动平衡特别促成了以没有其它的至控制元件(如例如阀控制机构、温度传感器或压力传感器)的连接的方式阻尼压力脉动，并且即使在系统断开时没有外部能量供给地确保了液压系统的抗冰压强度，在所述液压系统中导送可冻结介质。如此可以例如在紧急停止开关被操作的情况下，特别是在危险品运输中，没有电能地保护系统免于冻结压力。另外，由于使用气体存储器，不必为产生其抗冰压强度而在压力平衡装置中设置其它装置。因此，可以将气体(例如空气)自动地引入到液压回路中，而不需要附加提供可用电能，以便在冻结时容纳可冻结介质的体积膨胀，并且因此保护组件免于由不允许高的冰压造成破坏。根据本发明提出的方案提供了设计的简化，并且因此在由于取消一些数量的零件而降低成本时提供更高的稳固性。此外，根据本发明提出的压力平衡装置可以至少部分地保护避免组件的磨损及因此造成的损坏，并且因此延长其使用寿命以及可以降低服务成本。
本发明基于附图在下文中被更详细地描述。其示出图I在配量供给系统示例上的根据本发明所提出的压力平衡装置的一种实施改型方案图2在示意性表达中的根据本发明所提出的压力平衡装置的实施改型方案
具体实施例方式根据本发明所提出的压力平衡装置10的实施例示出在图I中。为了更好的理解，作为液压系统14示意性地示出了现有技术公开的用于液体功能辅助剂(特别是用于减少有害物质的介质，比如尿素水溶液)的配量供给的配量供给系统15连同根据本发明的液压平衡装置10的实施改型方案。在图I中示出的配量供给系统15包括一个供给系统，所述供给系统为配量供给模块13、如例如配量供给阀或配量供给泵提供用于减少有害物质的介质。供给系统优选具有用于储存用于减少有害物质的介质的储存容器40以及供给管线18，以便对配量供给模块13提供用于减少有害物质的介质。为了输送用于减少有害物质的介质，这里示出的实施改型方案包括输送组件16，所述输送组件优选控制泵或压力。配量供给模块13包括一个或多个配量供给阀，所述配量供给阀将用于减少有害物质的介质注射入或喷入到排气道中，其中所述排气道未在图I中示出。除了所述配量供给模块13和供给系统之外，配量供给系统15还包括根据本发明所提出的压力平衡装置10。用于配量供给系统15的被加载液体的组件12的例子是配量供给模块13，在所述被加载液体的组件上可以以有利的方式使用根据本发明的压力平衡装置
10。在示出的示例中，压力平衡装置10经过一个气体管线36与配量供给系统15的一个被加载液体的组件12，这里是配量供给模块13，相连接。此外，根据本发明所提出的压力平衡装置10经过一个被加载液体的连接管线42被联接到供给管线18的一个分支44上。在根据图I的实施形式中，根据本发明所提出的压力平衡装置10的气体存储器20 通过一个液压缸24连接在供给管线18上，所述液压缸包含一个可被加载液体的面26。所述液压缸24的被加载液体的面26在配量供给系统15运行状态下当用于减少有害物质的介质被输送至配量供给模块13时处于被加载压力的状态，所述可被加载液体的面可以优选被构造成膜或活塞。此外，气体存储器20被接收在液压缸24与同配量供给模块13连接的气体管线36之间。在有利的实施方式中，气体存储器20是空气存储器，所述空气存储器构造为空气缸，包含可被加载气体的面28，如例如活塞或膜。被加载气体的面28经过联接元件46与液压缸24的被加载液体的面26相联接，所述联接元件例如是活塞杆。一个第一止回阀32被附加地装入到气体存储器20中，以便产生或阻止至气体源34、如例如在车辆的外部区域中的新鲜空气、的连接。本发明的构思在于，在配量供给系统的运行状态中将优选空气作为压力阻尼体积引入到气体存储器20中，以便短暂减小、或者说平衡液压系统压力中的压力脉动。在配量供给系统15的运行状态中，如图I所示，液压缸24是在借助液体加载的状态下。至气体存储器20的联接元件46起到压力加载可被加载气体的面28的作用，其中，优选空气从一个气体源34、如外部区域通过第一止回阀32进入。因此，气体存储器20被完全或部分填充，并且可以在运行状态中用作压力阻尼器的可压缩气体体积29。本发明的第二应用在于，储存气体、例如空气，并且利用它，例如在紧急停机或其它故障情况下，以确保组件的可靠防冻。这一过程应当没有附加的辅助能量或没有其它控制元件的必要性地自动地进行。因此，一种气体，如例如空气，可被自动地引入液压回路中，例如配量供给系统15的液压回路中，而不必提供附加的电能，并且如此接收了例如含水溶液在冻结时的体积膨胀，并且因此保护被加载液体的组件12免于通过不允许的高冰压造成的破坏。在断开配量供给系统15时，将输送组件16停机并且供给系统压力降低。这导致液压缸24的放松，即面26的液体加载降低。通过液压缸24与气体存储器20之间的联接元件46，被加载气体的面28的压力加载也降低。一个复位元件30如例如在图I中示出的弹簧将储存在气体存储器20中的气体体积29通过气体管线36经过一个第二止回阀38驱动到配量供给系统15的待被送风的被加载液体的组件12中，在该例中组件12例如由配量模块13表示。以有利的方式，在气体存储器中在复位元件侧设置了通风开口 48，以便在排空气体存储器时避免在被加载气体的面28上在复位元件30侧形成真空。因此，在配量供给系统15断开时，储存在气体存储器20内的气体体积29被引入到被加载液体的配量供给模块13中。这种引入到被加载液体的配量供给模块13中的气体体积29是可被压缩的，并且冻结情况下液体体积膨胀时起保护作用以防配量供给模块13的损坏。先前描述的装置10因此在任意时刻，即不仅在运行状态而且在静止状态中，确保了，保护设施免于通过压力脉动造成的磨损现象以及免于在低于冻点的外界温度中的冻结损坏。此外，压力平衡装置10也可以被用在配量供给系统15的不同于这里所选择的配量模块13的被加载液体的组件12上。这种配量供给系统15的一个不仅受冰压而且受压力脉动威胁的被加载液体的组件的另一个例子例如可以是输送组件16。压力平衡装置10也可与特别是配量供给系统15的其它的被加载液体的组件12相兼容，并且因而也可以被用在不同于图I中所示的实施形式的、具有被加载液体的组件12的其它液压系统14上。图2示出了根据本发明所提出的压力平衡装置10的另一实施形式。与图I中示出的实施改型方案不同，图2示出了压力平衡装置10在液压系统14的至 少一个被加载液体的组件12上的应用。图2示出了液压系统14的一部分，所述液压系统可以包含一个或多个闭环的或开环的液体回路，其中根据本发明所提出的压力平衡装置10可以用于保护一个或多个被加载液体的组件12免受压力波动损害。上述的压力平衡装置10使得在液压系统14的至少一个被加载液体的组件12中平衡压力波动的方法成为可能。在液压系统14的工作状态中，一个气体体积29被引入到气体存储器20中，所述气体体积可以在液压缸24的压力加载时经过第一止回阀32被供应至气体存储器20，并且在运行时用于压力脉动阻尼。在液压系统14的静止状态下，所述存储的气体体积29被从气体存储器20赶出，并且被引入到被加载液体的组件12中。在此，气体体积29可被从气体存储器20经过第二止回阀38输送至被加载液体的组件12。由于所述引入到被加载液体的组件12内的气体体积的可压缩性，在冻结情况下该气体体积用作膨胀平衡体积，并且因此保护被加载液体的组件12免于通过冰压造成损坏。借助于上述压力平衡装置10平衡压力波动的方法可以优选被应用在用于内燃机中废气后处理的配量供给系统15中。
权利要求
1.一种压力平衡装置(10)，其用于液压系统(14)的至少一个被加载液体的组件(12)，所述液压系统具有供给装置，所述供给装置包含输送组件(16)和供给管线(18)，用于供应液体，其特征在于，至少一个被加载液体的组件(12)与至少一个气体存储器(20)相连接，所述气体存储器被借助于液压系统压力控制。
2.根据权利要求I所述的压力平衡装置(10)，其特征在于，所述至少一个气体存储器(20)自动平衡在所述至少一个被加载液体的组件(12)中的压力波动。
3.根据权利要求I或2所述的压力平衡装置(10)，其特征在于，至少一个液压连接元件(22)使所述至少一个气体存储器(20)与所述液压系统(14)的一个供给管线(18)联接。
4.根据权利要求3所述的压力平衡装置(10)，其特征在于，所述至少一个液压连接元件(22 )包括至少一个具有可被加载液体的面(26 )的液压缸(24)。
5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的压力平衡装置(10)，其特征在于，所述至少一个气体存储器(20)包括一个可被加载气体的面(28)和一个复位元件(30)。
6.根据权利要求4或5所述的压力平衡装置(10)，其特征在于，所述液压缸(24)的可被加载液体的面(26)和所述气体存储器(20)的可被加载气体的面(28)是刚性地连接的。
7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的压力平衡装置(10)，其特征在于，所述气体存储器(20)包含一个第一止回阀(32)，所述第一止回阀产生或中断至一个气体源(34)的连通。
8.根据权利要求6和7的压力平衡装置，其特征在于，气体至所述气体存储器(20)的供给在所述液压缸(24)的压力加载时经过所述第一止回阀(32)进行，并且所述气体存储器(20)在所述液压系统(14)的运行状态下储存气体。
9.根据前述权利要求中的一项或多项所述的压力平衡装置(10)，其特征在于，至少一个气体管线(36 )和至少一个第二止回阀(38 )被装在所述气体存储器(20 )与所述至少一个被加载液体的组件(12)之间。
10.根据前述权利要求中的一项或多项所述的压力平衡装置(10)，其特征在于，可储存在气体存储器(20)中的气体体积(29)在液压系统(14)的静止状态下至少部分地被从所述气体存储器(20)中赶出。
11.一种借助前述权利要求所述的压力平衡装置(10)平衡在液压系统(14)的至少一个被加载液体的组件(12)中的压力波动的方法，其中， a.在所述液压系统(14)的运行状态下将气体体积(29)引入到气体存储器(20)中， b.在所述液压系统(14)的静止状态下将所述气体体积(29)从所述气体存储器(20)引入到所述被加载液体的组件(12)中。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法用于平衡在导送液体功能辅助剂的配量供给系统中的压力波动，所述配量供给系统用于内燃机中的废气后处理。
全文摘要
本发明涉及用于液压系统(14)的至少一个被加载液体的组件(12)的压力平衡装置(10)，所述液压系统具有供给装置，所述供给装置包含输送组件(16)和供给管线，用于供应液体，其中，至少一个被加载液体的组件(12)与至少一个气体存储器(20)相连接，所述气体存储器被借助于液压系统压力控制。根据本发明所提出的压力平衡装置可以特别是被用于引导液体功能辅助剂的配量供给系统，所述配量供给系统用于内燃机中的废气后处理。
文档编号F01N3/20GK102939444SQ201180028575
公开日2013年2月20日 申请日期2011年5月16日 优先权日2010年6月9日
发明者M·奥芬胡贝尔 申请人:罗伯特·博世有限公司