CN103291424B - 一种还原剂供应单元的加热解冻装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种还原剂供应单元的加热解冻装置，包括由壳体、基板和过滤器盖构成的保温外壳和至少一个PTC加热元件；所述至少一个PTC加热元件设置在供应单元的还原剂供给容腔体上，对还原剂供给容腔体及设置在其上的进口管接头、出口管接头、回流口管接头进行加热。本发明对供应单元进行了保温处理，降低了用于供应单元加热解冻的能耗。由于采用了PTC加热元件对其进行加热，具有布置灵活，安装简单方便的优点，特别是提高了加热解冻的安全性和可靠性。另外，PTC加热元件布置在关键部位如进口管接头、出口管接头、回流口管接头，能实现快速、高效地加热解冻。

Description

一种还原剂供应单元的加热解冻装置

技术领域

本发明属于无气动辅助的SCR喷射系统技术领域，特别是涉及一种还原剂供应单元的加热解冻装置，用于加热解冻供应单元内的还原剂，并使还原剂的温度保持在正常的温度范围内。

背景技术

应用在SCR系统中的还原剂在温度较低时容易结冰。因此SCR系统在低温环境下使用时必须具有加热解冻能力。其主要分为尿素箱的加热解冻、供应单元的加热解冻和供应管路的加热解冻。

目前SCR系统中还原剂供应单元的加热解冻方法中，某些未设置保温装置，而单纯地进行加热，由于供应单元的金属部件易导热也易散热，因此能耗大，效率低；或采用整体塑料成型的方法来制造还原剂供给容腔体，但是此种由塑料成型加工而成的还原剂供给容腔体的导热率低，因此导致加供应单元的热解冻效率不高。

目前SCR系统中还原剂供应单元的加热方式主要分为两类：一类是液体加热，主要是利用发动机冷却水对还原剂供应单元进行加热解冻，通过在还原剂供给容腔体的内部设置加热液体的流道实现对供应单元的加热解冻。另一类是利用功率电阻做成的加热片进行加热的电加热方式，主要是利用功率电阻通电后发热来加热还原剂供给容腔体，从而实现还原剂供应单元的加热解冻。

目前供应单元的加热解冻方案中，没有设置保温装置，因此供应单元加热解冻的效率低。同时目前电加热采用功率电阻，存在安全性和可靠性差等缺点。而且对还原剂管道加热一般采用缠绕在管道上的电阻丝来加热，而无法直接对管接头进行加热，使得管接头处的还原剂解冻缓慢。

液体加热解冻方式，主要是利用发动机的冷却水对供应单元进行加热，例如专利20111015553.0发明申请中所述的加热解冻方式，就是采用发动机冷却水，并通过在供应单元的金属基板内部加工发动机冷却水流道来对还原剂供应单元进行加热解冻。该系统主要是通过加热后的冷却水对还原剂储存箱进行加热后再对供应单元进行加热，由于还原剂储存箱和供应单元的解冻需求不同，存在相互匹配的问题，且往往会造成供应单元过热。另外此种加热方式中需布置冷却液流道，灵活度不高，同时增加了供应单元的结构复杂性和加工制造成本。

利用功率电阻的电加热方式，容易出现短路、过热、断路等一系列问题。同时电阻的寿命也是一大问题，需要在加热线路中设置自恢复保险丝等。另外，目前解决方案中的电加热方式需要定期对关键部件进行清洁维护，在还原剂出现结晶时也需要清洗，且许多加热系统在维护过程中，控制模块拆卸不便，因此对电加热模块的的设计要求较高。如专利201120114756.0中所述，利用电加热片来对供应单元进行加热，其实本质也是利用功率电阻，只是将功率电阻用散热热片进行了封装，可以很好地实现拆卸维护。但这些电加热装置在实际使用条件下还会出现短路、过热、断路等问题。

发明内容

本发明的目的在于设计一种还原剂供应单元的加热解冻装置和改进加热解冻方式，用加热解冻装置使供应单元在很短的时间内实现解冻，并能有效防止在加热解冻过程中出现过热。实现对还原剂供应单元快速、可靠、安全地加热解冻。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种还原剂供应单元的加热解冻装置，包括壳体、基板和过滤器盖，其特征在于：所述的壳体、基板和过滤器盖构成保温外壳，对供应单元进行保温处理，以减少热量的散失；所述保温外壳内设置有还原剂供给容腔体，所述的还原剂供给容腔体上设置至少一个PTC加热元件，对还原剂供给容腔体及设置在其上的进口管接头、出口管接头、回流口管接头进行加热。

其进一步特征在于：所述壳体、基板和过滤器盖材质为热的不良导体，所述还原剂供给容腔体材质为金属。

更进一步的：所述PTC加热元件沿还原剂出口、还原剂回流口、还原剂进口轴向内嵌入还原剂供给容腔体内；还原剂容腔附近位置布置的PTC加热元件覆盖在还原剂供给容腔体的底部或沿还原剂容腔的圆周方向内嵌入还原剂供给容腔体内。

其进一步特征还在于：所述PTC加热元件表面温度控制在70℃左右。所述还原剂供给容腔体上还设置有温度传感器。

优选的：所述壳体、基板和过滤器盖材质为工程塑料，所述还原剂供给容腔体材质为不锈钢。

本发明采用对供应单元进行加热与保温相结合的方案，不仅具有加热元件安装简单方便、布置灵活的优点，还具有提高加热解冻的可靠性和安全性，实现干烧等诸多方面的优势。

本发明中，将进口管接头、出口管接头和回流口管接头直接旋拧在还原剂供给容腔体上，并在还原剂供给容腔体上的还原剂进口、还原剂出口和还原剂回流口附近布置PTC加热元件，可以实现对管接头快速地加热解冻。而目前还原剂供应单元的加热解冻方案中，管接头的加热解冻缓慢。

总之，本发明涉及的解决方案，在保温外壳和加热元件的共同作用下，比目前的解决方案能更快、更安全、更可靠地对还原剂供应单元进行加热解冻。

本发明的积极效果在于：不仅对供应单元进行了保温处理，降低了用于供应单元加热解冻的能耗，而且本发明采用PTC加热元件对供应单元进行加热，加热元件布置灵活，安装简单方便，同时还提高了加热解冻的安全性和可靠性。且PTC加热元件特殊的布置位置，实现了对还原剂供应单元快速、高效地加热解冻，尤其是实现了对进口管接头、出口管接头、回流口管接头的快速加热解冻。

附图说明

图1为本发明正剖面示意图。

图2为本发明侧剖面示意图。

图3为本发明俯剖面示意图。

具体实施方式

本发明所采用的技术是提供一种还原剂供应单元的保温、加热解冻结构，该结构的核心是供应单元的保温和加热解冻装置，包括壳体3、基板1和过滤器盖11，壳体3、基板1、过滤器盖11对供应单元进行保温处理。供应单元的还原剂供给容腔体4采用金属制成，所述加热解冻装置包括至少一个PTC（正温度系数热敏电阻）加热元件6，对供应单元的还原剂供给容腔体4进行加热，在热传导的作用下，实现对整个供应单元内还原剂的加热解冻和管接头的加热解冻。

按照一种有利结构，所述的保温外壳，包括壳体3、基板1和过滤器盖11。壳体3、基板1和过滤器盖11由热不良导体材料制成，如塑料等，能起到较好的保温作用；减少了供应单元内金属制成的还原剂供给容腔体4向环境散失的热量，间接提高了加热解冻的效率。

按照一种有利结构，所述的PTC加热元件6对还原剂供应单元内的金属制成的还原剂供给容腔体4进行加热，PTC加热元件安装布置灵活，且具有防止过热的功能，从而实现对还原剂供应单元安全、可靠地加热解冻。

按照一种有利结构，所述的PTC加热元件6沿还原剂进口9、还原剂出口7、还原剂回流口8轴向内嵌在供应单元的还原剂供给容腔体4内。还原剂容腔附近位置布置的PTC加热元件覆盖在还原剂供给容腔体的底部或沿还原剂容腔的圆周方向内嵌入还原剂供给容腔体内。还原剂供给容腔体4在热传导的作用下把热量传递到还原剂容腔5、进口管接头10、出口管接头12、回流口管接头13等部件，从而实现对供应单元的加热解冻。并通过设置在还原剂供给容腔体4上的温度传感器2监测还原剂供给容腔体4的温度，从而控制PTC元件的工作时间。

还原剂优选32.5%的尿素水溶液。还原剂供给容腔体4优选不锈钢加工制造。

根据图1、2、3的原理示意图，描述加热解冻装置的基本功能。该供应单元加热解冻装置所涉及的加热解冻的核心部件是壳体3、基板1、过滤器盖11、至少一个PTC加热元件6。当温度传感器2检测到还原剂还原剂供给容腔体4的温度低于某个值时，则对至少一个PTC加热元件6通电，开始对还原剂供给容腔体4进行加热，在金属热传导的作用下，实现对还原剂容腔5、进口管接头10、出口管接头12、回流口管接头13的加热，从而使整个供应单元中的还原剂得到迅速地加热解冻。同时壳体3、基板1、过滤器盖11对还原剂供给容腔体4形成保温外壳，并对其进行保温，供应单元内部的热量不会大量散失，有效降低了能耗。另外，所选的PTC加热元件6的表面温度在工作中一直维持在70℃左右，不会超过某个定值，因此可以防止过热问题，实现对还原剂供应单元可靠、安全地加热解冻。在加热解冻的过程中，通过控制至少一个PTC加热元件6的加热持续时间，使还原剂的温度维持在-5℃到+20℃的温度范围内。总之在本发明涉及的保温外壳和加热元件的共同作用下，可实现对还原剂供应单元快速、安全、可靠地加热解冻，并使供应单元中的还原剂的温度维持在合理的使用温度范围内。

Claims (6)

1.一种还原剂供应单元的加热解冻装置，包括壳体、基板、过滤器盖和至少一个PTC加热元件，其特征在于：所述的壳体、基板和过滤器盖构成保温外壳；所述保温外壳内设置有还原剂供给容腔体，所述的还原剂供给容腔体上设置至少一个PTC加热元件，对还原剂供给容腔体及设置在其上的进口管接头、出口管接头、回流口管接头进行加热。

2.根据权利要求1所述的还原剂供应单元的加热解冻装置，其特征在于：所述壳体、基板和过滤器盖材质为热的不良导体，所述还原剂供给容腔体材质为金属。

3.根据权利要求1或2所述的还原剂供应单元的加热解冻装置，其特征在于：所述PTC加热元件沿还原剂出口、还原剂回流口、还原剂进口轴向内嵌入还原剂供给容腔体内；还原剂容腔附近位置布置的PTC加热元件覆盖在还原剂供给容腔体的底部或沿还原剂容腔的圆周方向内嵌入还原剂供给容腔体内。

4.根据权利要求1或2所述的还原剂供应单元的加热解冻装置，其特征在于：所述PTC加热元件表面温度控制在70℃左右。

5.根据权利要求1或2所述的还原剂供应单元的加热解冻装置，其特征在于：所述还原剂供给容腔体上还设置有温度传感器。

6.根据权利要求2所述的还原剂供应单元的加热解冻装置，其特征在于：所述壳体、基板和过滤器盖材质为工程塑料，所述还原剂供给容腔体材质为不锈钢。