CN101778662A - 为车辆的供应液体的系统以及整合的泵/过滤器模块 - Google Patents

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Abstract

用于一种液体的供给系统,该系统包括一个液体储箱、一条供应管线、一个泵、一个过滤器以及使之有可能清洗该管线、泵以及过滤器的一个装置,并且该装置包括一个止回装置,一旦这些元件已经被清洗,该止回装置防止液体进入这些元件。在这个系统中,该泵、过滤器以及止回装置被组合在一个紧凑的模块中,该过滤器至少部分地环绕该泵并且该止回装置是环绕过滤器以及泵的至少一部分的一个公用的壳体的一个整体部分。

Description

为车辆的供应液体的系统以及整合的泵/过滤器模块
技术领域
本发明涉及为车辆的供应液体的一种系统并且还涉及适合于所述系统的一种整合的泵/过滤器模块。
背景技术
随着对重型货车的废气排放的欧四(Euro IV)标准于2005年生效,已经是必须将用于NOx(或氮氧化物)的污染控制的装置付诸实施。
由多数重型货车制造商们所使用的用于将NOx排放减少至所要求教值的系统包括用还原剂(如尿素)来进行一种选择性的催化反应(“Urea SCR”或使用由尿素的分解在废气中原位生成的氨进行的选择性催化还原)。
为了做到这一点,有必要给这些车辆配备含有尿素溶液的一个储箱、一种用于对有待注入排气管线的尿素的量值进行计量的装置、以及用于给这个用于对有待注入的尿素的量值的进行计量装置供给尿素溶液的一种装置。一般而言,该供给装置包括一条供应管线、一个泵以及一个过滤器,它们总体上是可以或可以不整合成为一个公用的安装板或基板(它优选被浸没)的分离元件。在冻结的情况下,有利的是能够清洗该供应管线(以及该泵、过滤器等等以及位于这条管线上的所有部件),以防止形成冰后的损害。
因此,本申请人名下的申请WO 2006/064028说明了一种尿素供给系统,该系统被设计为在一个给定温度以下的冻结的情况下和/或每次发动机停止时能够完全并且一步式地清洗该供应管线。然而,一旦清洗已经进行,为了防止当该泵停止时这些清洗的元件被再次充满液体,优选为储箱上的抽吸位置(支路)装备一个止回装置。
同样在本申请人名下的申请PCT/EP2007/055613提出了针对这一问题通过给所述支路装备一个钟形件/虹吸管组合的一种解决方案,该组合防止液体从储箱传送到这些已清洗的元件。然而,在这个申请中所说明的系统中,过滤器、泵以及钟形件/虹吸管是分离的元件,它们实际上被整合到浸没于储箱中的一个公用的基板上,然而其尺寸较大。
发明内容
本发明的目的在于通过提供一个紧凑的泵/过滤器模块来解决这个问题,该泵/过滤器模块既能够为用于将一种液体供给车辆的一条管线上料也能够清洗所述管线同时保持被清洗的管线无液体。
为此目的,本发明涉及用于液体的一种供给系统,该系统包括一个液体储箱、一条供应管线、一个泵、一个过滤器以及一个装置,该装置使之有可能清洗该管线、泵以及过滤器,并且该装置包括一个止回装置,一旦这些元件已被清洗,则该止回装置防止液体进入这些元件。在这个系统中,该泵、过滤器以及止回装置被组合在一个紧凑的模块中,该过滤器至少部分环绕该泵并且该止回装置是环绕该过滤器以及该泵的至少一个部分的一个公用壳体的一个整体部分。
具体实施方式
与本发明相关的液体优选是一种化合物,该化合物在正常使用条件下是液体并且它在机动车辆、重型货车、等等中发挥积极的作用。也就是说,这种液体可以用于清除、润滑、制动、悬浮、冷却或污染控制。在一个特别适当的实施方案中,本发明被使用在车辆排气的污染控制的情况中。在这种情况下,流体可以(例如)是一种添加剂,该添加剂用于一种微粒过滤器(PF)的再生或者可以被注入到排气中以减少其中的NOx含量。
在PF添加剂的情况下,这总体上是用于在压燃点火发动机中由重烃的不完全燃烧所产生的低温燃烧含二氧化碳的固体微粒的一种催化剂在基于烃溶剂的溶液中的一种组合物。表述“重烃”应理解为是指一种燃料,该燃料在环境温度下是液体或糊状的,这种燃料的分子包括多于9个的碳原子。这样一种重烃的一个实例是一种油馏分,这种油馏分已知为可以使用在柴油型发动机中的气体油。适合的液体添加剂的实例是基于烃的溶液在中的铁和铈盐类。具体地讲,在商标
Figure G2008800255592D00031
下可获得的这些溶液特别适合于PF。
然而,本发明特别适用于一种还原剂,该还原剂能够还原存在于车辆发动机的排气中的NOx。它有利地是一种水溶液中的氨前体。本发明对于尿素的水溶液并且具体的是尿素与水的低共熔溶液(如
Figure G2008800255592D00032
溶液)给出了良好结果,该溶液的尿素含量是在31.8与33.2wt%之间并且它包含约18%的氨。本发明还可以应用于水溶液形式的尿素/铵甲酸盐混合物,该水溶液以商标
Figure G2008800255592D00033
销售并且它包含约13%的氨。就尿素而言,后者具有的优点是只从-35℃(而不是-11℃)以及以下才冻结,但是具有与甲酸的释放有关的腐蚀问题的缺点。
根据本发明的系统包括旨在用于储存添加剂的至少一个储箱。这个储箱可以由任何材料制造,优选是对于所讨论的添加剂有化学耐受性的材料。一般而言,这种材料是金属或塑料。在尿素的情况下,聚烯烃树脂类、特别是聚乙烯(并且更具体地是HDPE或高密度聚乙烯)构成了优选的材料。
优选地,如以上提到的并且如上述申请PCT/EP2007/055613(其内容通过引用结合在本申请中)所说明的,该储箱装备有一个基板或者安装板,该基板或安装板是一个扁平的部件(即,该部分的厚度小于其长度或直径),该部件旨在阻挡其下部壁中的一个开口。应该注意到这个部件可能是空心的并且限定一个罩壳,该罩壳通过一个孔与该储箱相通,添加剂通过该孔可以流动。它总体上具有任何形状的在其本身上闭合的周边。通常,其周边具有圆形的形状。
优选地,这个基板整合了根据本发明的泵/过滤器/止回装置模块。这应理解为是指这个模块被附装到这个基板上或者至少部分地与这个基板制成一体。
优选地,该基板将几个有源的储存和/或计量部件一体化,并且最特别优选地,它整合了所有这些有源部件,这些有源部件要与存在于该添加剂箱中、从其离开或进入其中的液体添加剂相接触。
最优选地是,该基板还整合了(通过与它模制成一体,优选通过塑料的注塑模制)一个管,该管使之有可能将根据本发明的供应管线连接到其上。优选地,这个管和/或管线装备有多个互补的凸凹部,这些凸凹部使它们能够通过本领域普通技术人员所知的“卡扣配合”或“快速连接”类型的一种快速连接而被迅速地组装。通常,该供应管线也是由塑料(例如,基于聚酰胺PA-6,6)制成并且它可以装备有一个加热元件(例如,围绕其表面缠绕然后用橡胶覆盖的一种加热丝)。
在这个变体(整合到一个浸没的基板中的模块)中,有利的是所述模块位于(密封的或未密封的)一个体积的内部,在其内部优选地附装一个加热元件的至少一部分。最特别地优选的是,这个体积是密封的,也就是说被一个基本上实体的侧壁所界定,该侧壁起一个集液器的作用(在所有使用条件下确保液体的一个最小体积)。术语“基本上实体的”应理解为是指这个壁可包括多个孔口,但这些孔口然后在其上部的部分中,以使该体积能够在其下部的部分中收集液体(尿素)。在这个变体中,收集器可以与该基板制成一体或者被附装到该基板上,优选第一个替代方案。最优选地,这个加热元件是一种柔性加热器(插在两个柔性薄膜之间或者粘附于一个柔性薄膜上的电阻条),如在本申请人名下的申请FR 0755118中所说明的,为此目的,其内容通过引用被结合在本申请中。
在本发明的背景下,该泵优选地是任何已知类型的一个旋转泵,优选地由一台磁力耦连的电动机来驱动并且其控制优选为电子的(由一个ECM或电子控制模块控制)。
特别适合的、并作为在本申请人名下的一个共同待审的申请的主题的一个泵包括一个旋转泵,该旋转泵包括一条旋转轴线,该旋转轴线附装到一个机械的泵送元件上和一个磁化转子二者上,这个转子包括至少一个凹陷,由该机械泵送元件所抽吸的流体被迫经过该凹陷。
优选地,该泵送元件包括至少两个齿轮(有齿的轮),这些齿轮使之有可能通过旋转来泵送流体并且增加流体的压力。
同样,优选地,由该泵抽吸的所有液体以这个顺序或者以相反的顺序依次受到机械元件以及磁性转子的作用。优选地,该流体首先被该机械元件抽吸然后被迫经过该转子的凹陷,该转子的旋转给予该流体一种螺旋运动(轨道),该运动与一定的加速相结合。可以通过该凹陷的一个适当的几何形状达到这种效果,如本申请所附的图中所展示的。
一个磁场总体上是通过包括一个或多个磁线圈的一个定子施加到这样一个泵的转子上的。在一个是优选的(就连接效率而言)变体中,该定子的这些线圈与转子直接接触(合适时,使其壳体插入)。
用于这些线圈的电源优选地是电子控制的,如此前说明的。因此,根据本发明的这个变体的泵还优选地包括一个或多个印刷电路板(电子卡)。
这些卡和/或该定子可以被或不被整合到根据本发明的紧凑模块上并且因此可以被或不被包含在公用的壳体中。优选地,它们的确如此。
根据本发明,一个过滤器部分环绕该泵。优选地,该泵通过这个过滤器抽吸,这样保护它免于杂质。这个过滤器可以是任何已知的类型。一个简单的皱折过滤纸给出了良好的结果。优选地,在以上说明的优选的变体中,过滤器至少围绕该机械泵送元件。
在这个变体中,该过滤器以及机械元件可以位于该泵的下部的部分中并且由该转子悬挂,并且整个组件被一个盖件环绕,该盖件是根据本发明的这个变体的公用的壳体并且它自身是由定子以及这些电子卡来悬挂,这些电子卡由一个上部密封的罩壳环绕。
然而,优选地,根据本发明的模块的公用的壳体包括一个盖件以及一个下部的部分,并且:
-该下部的部分包括一个密封的罩壳,该罩壳包括转子、定子以及这些电子卡,并且其上放置有过滤器;并且
-该盖件环绕该过滤器以及该机械元件,并且该盖件通过一种螺钉与螺母连接被附装到该密封的罩壳上。
根据本发明的系统还包括一个装置,该装置使之有可能清洗该管线、泵以及过滤器。这种清洗可以如上述申请WO 2006/064028中所说明的方式进行,即,使用压缩的空气或者通过使用一个4通阀门或者通过倒转该泵的旋转方向来抽吸排气或经过一个喷射器的空气。后一种变体是优选的(因为它在系统中不需要一个补充部件)并且特别适合于以上类型的泵(具有多个齿轮并且带有磁性驱动器)。
最后,根据本发明的系统包括一个止回装置,一旦该泵已被停止则该止回装置防止液体进入这些已清洗的元件中。这个装置被整合到公用的壳体上,即该装置或者被附装到该壳体上,或者与其由同一物件来模制/或者作为其几何形状的一部分。优选的变体是,根据该变体,该止回装置与该壳体从同一物件来模制,或者换言之:根据该变体,该壳体具有(至少部分地)一种几何形状从而使它起一个止回装置的作用。这个装置优选地被放置在用于在储箱中抽吸液体的这个点处。
这个装置当然必须允许对该管线供给液体,即,严格地说它不是一个止回装置,因为当泵在“供给”模式下工作/启动时,该装置必须允许从储箱到这些已清洗元件的液体流动。因此,特别有利地,这个装置包括一个虹吸部分(并且最特别优选地:如之前提到的一个钟形件/虹吸管组合)的几何形状,这样一旦这些元件(管线、泵和过滤器)已被清洗并且被充满气体,当该泵以“供给”方式启动(即:以便在储箱的抽吸点处产生一个真空并且在其出口产生一个压力)时这个虹吸部分只允许液体从储箱到这些元件的流动。
在该泵被浸没在有待泵送的液体中的情况下,确保上述盖件具有一个钟的形状,该形状不延伸(至少不完全)到该储箱的底部并且不放置为离罩壳和/或过滤器太近即足够了。最优选地,该钟形件以及罩壳/过滤器被定位为以便产生一个用于流体的路径,这样当泵处于“向前”驱动(以便供给流体)时,该流体经过该钟形件的内表面与该罩壳/过滤器的外表面之间的一个环形的空腔被抽吸到该钟形件之下,最后被该机械泵送元件抽吸通过该过滤器。
换言之:该钟形件优选地在其下部部分中具有至少一个开口(它优选地是一个环形开口,该开口占据了其整个下部圆周,这意味着该钟形件事实上放置在该过滤器上而不是在该储箱底部)并且它被定位为在其内表面与该罩壳/过滤器的外表面之间产生一个环形空腔,其中液体可以通过该钟形件的下部开口被抽吸通过该过滤器。
在这个变体中,当该泵在相反的方向(即在清洗模式下工作)上旋转然后停止时,围绕该过滤器将形成一个空气穴,该空气穴将使过滤器保持干燥直到该泵被重新启动,因此,这种启动将比冻结情况下的更快(因为将因此确切地防止了在过滤器中形成冰塞)。
本发明还涉及适合于如以上说明的系统的一种紧凑模块,这种模块包括一个泵、至少部分环绕该泵的一个过滤器以及一个止回装置,该止回装置是一个公用壳体的一个整体部分,该壳体环绕该过滤器以及该泵的至少一部分。
优选地,如先前所说明的,这个模块被整合到浸没在一个液体储箱中的一个基板之中。
因此,本发明还涉及一个液体储箱,该储箱包括一个浸没的基板,该基板整合了一个模块(如先前说明的)并且其公用的壳体包括一个盖件以及一个下部的部分,它们的特征是:
-该下部的部分包括一个密封的罩壳,该罩壳包括一个基本上圆柱形的壁,该壁配备有一个底板并且与该基板模制成一体;并且还包括一个盖件,该盖件以一种密封的方式与这个圆柱形的壁组装在一起,其上放置有过滤器并且通过其中以一种密封的方式插入旋转轴;并且
-该盖件环绕该过滤器以及该机械元件、并且通过一种螺钉与螺母连接被附装到该密封的罩壳上。
在这个变体中,该基板优选地基于一种注塑模制的塑料。一种基于纯(未强化的)的聚酰胺PA-6,6的注塑模制的基板给出了良好的结果。该钟形件优选地还基于一种注塑模制的塑料并且最特别优选地基于一种材料,该材料具有低的水吸附作用,如一种PPA(聚邻苯二甲酰胺)或者一种PPS(聚苯硫醚)。
通过图1和图2非限制地展示了本发明。
图1包括经过平行于根据本发明的一个有利变体的一个泵中的旋转轴的一个平面的截面,并且该泵旨在将一种尿素溶液注入到柴油车辆的排气之中。图2包括在图1中展示的某些元件(具体是转子6以及其支架5)的细节。
在这些附图中,相同的数字表示相同的部件。
图1展示的泵包括一个钟形的盖件1,该盖件围绕一个齿轮系统2,该齿轮系统自身由一个过滤器3所围绕。
它还包括一个下密封罩壳4,该罩壳由一个盖件以及一个圆柱形的壁构成,该圆柱形的壁装备有一个底板并且与浸没在一个尿素储箱(未示出)中的一个基板10模制成一体。这个基板还包括与其模制成一体的一个尿素收集器11,并且还包括一个管12,该管也与其由同一部件模制而成并且旨在被连接到用于将尿素供给发动机的排气的一条管线(这些部件未展示)上。
下罩壳4包括一个磁化的转子,该转子由装备有内部支架5的一个磁铁6构成并且被包含在一个壳体8中,该壳体包括以一种密闭的方式被插入管12之中的一个空心轴。这个壳体由一个环形的附装部件13被附装到罩壳4的盖件上并且它被多个磁线圈7环绕。该泵的运行是由一个控制器控制,该控制器包括多个电子卡9,这些电子卡也被包含在密封的罩壳4中。
图2中详细展示了磁铁6以及其支架5的几何形状,该图首先示出了被分离地取出并且被组装的两个元件(上部视图)以及然后被单独取出的支架5(下部视图)。可以看到,支架5具有一种停止件的形状,该停止件包括一个帽14、一个旨在接受旋转轴的空心的内部圆柱形部分15、以及具有基本上螺旋的侧表面的多个翅片16。这些翅片的边缘限定了一个外部的圆柱形的壁,该壁装备有一个基本上螺旋的凹陷。这种几何形状对在支架5内的尿素流动给予一种螺钉轮廓,这使之有可能使其加速并且通过这样做增加了泵的有效性。

Claims (10)

1.用于一种液体的供给系统,该系统包括一个液体储箱、一条液体供应管线、一个泵以及使得有可能清洗该管线、泵以及过滤器的一个装置,并且该装置包括一个止回装置,一旦这些元件已经被清洗该止回装置即防止液体进入这些元件,其特征在于,该泵、过滤器以及止回装置被组合在一个紧凑的模块中,该过滤器至少部分地环绕该泵并且该止回装置是环绕该过滤器以及该泵的至少一部分的一个公用的壳体的一个整体部分,这个壳体(至少部分地)具有一个几何形状从而使它起一个止回装置的作用。
2.根据前一权利要求所述的系统,其特征在于,该泵通过该过滤器进行抽吸。
3.根据以上权利要求中的任一项所述的系统,其特征在于,该止回装置包括一种虹吸部分,其几何形状使得一旦这些元件(管线、泵以及过滤器)已经被清洗并且被充满气体时,这个部分只允许该泵被开动时从该储箱到这些元件的液体流动。
4.根据以上权利要求中的任一项所述的系统,其特征在于,该泵是一个旋转泵,该旋转泵包括一条旋转轴线,该旋转轴线附装到一个机械泵送元件以及一个磁化的转子二者上,这个转子包括至少一个凹陷,由该机械泵送元件抽吸的流体被迫经过该凹陷;并且其特征在于该过滤器至少环绕该机械泵送元件。
5.根据前一权利要求所述的系统,其特征在于,该泵包括一个定子以及多个电子卡;其特征在于该公用的壳体包括一个盖件以及一个下部的部分并且其特征在于:
-该下部的部分由一个密封的罩壳构成,该罩壳包括该转子、定子以及这些电子卡,并且该罩壳上放置该过滤器;并且
-该盖件环绕该过滤器以及该机械元件、并且通过一种螺钉与螺母连接被附装到该密封的罩壳上。
6.根据前一权利要求所述的系统,其特征在于,该盖件具有一个钟的形状,该形状在其下部的部分中具有至少一个开口并且其特征在于,它被定位为在其内表面与该罩壳/过滤器的外表面之间产生一个环形的空腔,其中该液体可以经过其下部开口被抽吸。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的系统,其特征在于,该机械泵送元件包括至少两个齿轮,并且其特征在于该清洗是通过倒转该泵的旋转方向来进行的。
8.适合于根据以上权利要求中的任一项所述的系统的模块,该模块包括一个泵、至少部分地环绕该泵的一个过滤器以及一个止回装置,该止回装置是环绕该过滤器以及该泵的至少一个部分的一个公用的壳体的一个整体部分。
9.液体储箱,包括整合了根据前一权利要求所述的一个模块的一个浸没的基板,其特征在于,该公用的壳体包括一个盖件以及一个下部的部分并且其特征在于:
-该下部的部分由一个密封的罩壳构成,该罩壳包括一个基本上圆柱形的壁,该壁装备有一个底板并且与该基板模制成一体;并且还包括以一种密封的方式与这个圆柱形的壁组装在一起的一个盖件,在该圆柱形的壁上放置该过滤器并且穿过其中以一种密封的方式插入该旋转轴;并且
-该盖件环绕该过滤器以及该机械元件、并且通过一种螺钉与螺母连接被附装到该密封的罩壳上。
10.在使用一种低共熔的水/尿素溶液的一个SCR系统(用于选择性催化还原车辆的排气中的NOx的系统)中,根据权利要求1至7中的任一项所述的一个系统或者根据权利要求8所述的一个模块或者根据权利要求9所述的一个储箱的用途。
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