CN104405479B - 流体输送装置 - Google Patents

Abstract

一种流体输送装置，包括集成柜、安装于所述集成柜内的泵、连接所述泵的进口管路以及连接所述泵的出口管路。所述泵包括位于集成柜底部的电机、位于集成柜顶部的泵头以及位于所述电机与所述泵头之间的磁性耦合部。所述泵头、所述磁性耦合部以及所述电机自上而下布置，所述泵头内设有U形流道以及位于所述流道最底部的齿轮机构。如此设置，能够消除积聚在所述泵内的溶液中的气泡，确保所述泵泵送液体的工作效率及投送计量控制的精度。

Description

流体输送装置

技术领域

本发明涉及一种流体输送装置，尤其涉及一种设置在发动机尾气处理系统中的流体输送装置。

背景技术

现有技术中的发动机尾气处理系统通常包括尿素罐、用以将尿素溶液从所述尿素罐中抽出的尿素泵以及与所述尿素泵相连的喷嘴。所述喷嘴用以向发动机的排气管中喷射雾化的尿素，以实现对尾气的净化。

然而，在实际使用时，系统管路中往往会产生一些气泡，这些气泡会降低所述尿素泵泵送尿素溶液的工作效率及计量精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种泵送液体的工作效率较高且计量较准确的流体输送装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种流体输送装置，用于发动机尾气处理系统中输送尿素溶液，所述流体输送装置包括集成柜、安装于所述集成柜内的泵、连接所述泵的进口管路以及连接所述泵的出口管路，所述泵包括位于底部的电机、位于顶部的泵头以及位于所述电机与所述泵头之间的磁性耦合部，所述泵头、所述磁性耦合部以及所述电机自上而下布置，所述泵头内设有U形的流道以及位于所述流道最底部的齿轮机构。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述进口管路与所述出口管路分别连接于所述流道的两端，并且所述进口管路、所述出口管路与所述泵头相互连接形成倒U形。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述集成柜设有底壁，所述进口管路设有靠近所述底壁的泵前监测模块、连接所述泵前监测模块且竖向延伸的入口管以及连接所述入口管与所述泵头的入口连接管；所述出口管路设有靠近所述底壁的泵后监测模块、连接所述泵后检测模块且竖向延伸的出口管以及连接所述出口管与所述泵头的出口连接管。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述泵前监测模块上安装有负压传感器以及尿素温度传感器，所述泵后监测模块上安装有压力传感器。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述泵前监测模块与所述泵后监测模块均穿过所述底壁，所述泵前监测模块上开设有尿素吸取接口，所述泵后监测模块上开设有尿素输出接口，所述尿素吸取接口与所述尿素输出接口均位于所述集成柜的底部。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述集成柜包括前壁、后壁、顶壁、底壁、第一侧壁以及第二侧壁，所述前壁上设有人机交互界面、急停开关、主电源开关、监测指示器以及门锁，所述人机交互界面、所述急停开关及所述主电源开关布置在所述前壁的中部，且沿竖直方向从上到下依次排列；所述集成柜内还设有安装在所述顶壁内侧的泵驱动模块；所述第一侧壁的外侧暴露有若干线束接头，所述第一侧壁的内侧安装有控制器。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述泵驱动模块与所述顶壁紧密贴合。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述磁性耦合部包括主动磁驱及从动磁驱，所述从动磁驱上设有泵头输入轴，所述泵头输入轴与所述齿轮机构相连接。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述集成柜还设有布置在所述后壁上的调节支撑机构，所述泵采用挂壁式布置在所述调节支撑机构上。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述前壁在所述门锁解锁后能够打开，所述第一侧壁的内侧设有与所述集成柜相连的固定机构，所述固定机构能够在所述前壁打开后被解锁，所述第一侧壁在所述固定机构解锁后能够打开，且所述前壁的打开方向与所述第一侧壁的打开方向相同。

相较于现有技术，本发明的流体输送装置中所述泵头、所述磁性耦合部以及所述电机自上而下布置，所述泵头内设有U形的流道以及位于所述流道最底部的齿轮机构，能够消除积聚在泵体内尿素溶液中的气泡，确保所述泵泵送液体的工作效率及投送计量控制的精度。

附图说明

图1是本发明发动机尾气处理系统的原理图。

图2是本发明传感器集成装置的立体图。

图3是图2的部分立体分解图。

图4是本发明传感器集成装置的具有第二接头的一侧的侧视图。

图5是本发明传感器集成装置沿图4中A-A线的剖视图。

图6是本发明传感器集成装置的第二接头与套在管套内的管路未连接的示意图。

图7是图6中管路插入第二接头内的示意图。

图8本发明过滤器的立体图。

图9是图8的部分立体分解图。

图10是图8中过滤器的剖面示意图。

图11是本发明流体输送装置的立体图。

图12是本发明流体输送装置的主视图。

图13是本发明流体输送装置拆除前壁的示意图。

图14是本发明流体输送装置的另一角度的立体图。

图15是本发明流体输送装置前壁打开120度，第一侧壁打开90度的仰视示意图。

图16是本发明流体输送装置内的电机的剖面图。

具体实施方式

请参图1所示，本发明揭示了一种发动机尾气处理系统100，其应用于发动机200的尾气处理中。所述发动机尾气处理系统100包括尿素罐1、与所述尿素罐1相连的传感器集成装置2、连接于所述传感器集成装置2下游的过滤器3、用以输送所述尿素溶液的流体输送装置4、与所述流体输送装置4相连的共轨5以及与所述共轨5相连的喷嘴6。在本发明图示的实施方式中，所述发动机200为功率一般超过500千瓦的大功率发动机。相应地，所述喷嘴6通常具有多个。所述喷嘴6用以向所述发动机排气管201中喷射尿素溶液。经过雾化的尿素溶液在所述发动机排气管201中被分解成氨气，所述氨气能够与尾气中的氮氧化合物发生反应，从而降低氮氧化合物的排放。鉴于这种尾气处理技术的原理对所属技术领域的技术人员是熟知的，本发明在此不再赘述。

请参图2所示，所述传感器集成装置2包括一个位于中间的主体部20、位于所述主体部20一侧的第一接头21以及位于所述主体部20另一侧的第二接头22。在本发明图示的实施方式中，所述主体部20大致呈矩形，所述第一接头21与所述第二接头22均具有外螺纹。所述第一接头21用以与所述尿素罐1相连。请参图3及图5所示，所述主体部20包括一个腔体23、环绕所述腔体23的表面24以及安装于所述表面24上的尿素温度传感器25与尿素压力传感器26。所述表面24上设有与所述腔体23连通的第一安装孔241以及靠近所述第一安装孔241的第二安装孔242。所述第一安装孔241用以安装所述尿素温度传感器25，所述第二安装孔242用以安装所述尿素压力传感器26。在本发明图示的实施方式中，所述第一安装孔241与所述第二安装孔242相互靠近且位于所述主体部20的同一侧。如此设置，一方面，便于从一侧安装所述尿素温度传感器25以及所述尿素压力传感器26；另一方面，由于所述尿素温度传感器25与所述尿素压力传感器26距离较近，因此结合二者的数据有利于控制器（未图示）进行综合判定的准确性。

所述尿素温度传感器25包括第一安装部251、自所述第一安装部251延伸的第一延伸部252以及套接在所述第一延伸部252上的第一密封圈253。当将所述尿素温度传感器25组装入所述第一安装孔241内后，所述第一密封圈253能够实现良好的密封效果。组装后，所述第一安装部251抵压在所述表面24上。所述第一延伸部252的末端暴露于所述腔体23内。当尿素溶液流经所述腔体23时，所述尿素温度传感器25能够检测到其温度，并将该温度信号传导给所述控制器。

所述尿素压力传感器26包括第二安装部261以及自所述第二安装部261延伸的第二延伸部262。所述第二安装孔242的内侧设有内螺纹，所述第二延伸部262的外侧设有外螺纹，通过所述内螺纹与所述外螺纹的配合能够实现密封。组装后，所述第二安装部261抵压在所述表面24上。所述第二延伸部262的末端暴露于所述腔体23内。当尿素溶液流经所述腔体23时，所述尿素压力传感器26能够检测到其压力，并将该压力信号传导给所述控制器。

请参图5所示，所述第一接头21与所述第二接头22内分别安装有过滤网211、221，以对尿素溶液进行过滤。所述第二接头22内设有位于所述过滤网221外侧的第一锥形密封面222。请参图6所示，使用时，所述第二接头22通过一个管套27与管路28连接。具体地，所述管套27设有一个供所述管路28穿过的开口（未标号）以及位于内侧的内螺纹。所述管路28包括头部281以及套接在所述头部281上的密封圈282。所述头部281设有与所述第一锥形密封面222向对应的第二锥形密封面283。请参图7所示，组装时，所述管路28的头部281插入所述第二接头22内，使所述第一锥形密封面222贴合所述第二锥形密封面283，以实现良好的密封性。另外，所述密封圈282位于所述第一锥形密封面222以及所述第二锥形密封面283之间以进一步密封。所述管套27的内螺纹与所述第二接头22的外螺纹相配合，如此设置，所述管路28与所述第二接头22在所述管套27内达成连接。

目前，市场上尿素罐的种类很多，有些尿素罐内设有液位传感器，而有些则没有，因此，设计出一种能够适用于各种类型尿素罐的尾气处理系统是业界需要解决的技术问题。根据本发明的传感器集成装置2，其上安装有尿素温度传感器25以及尿素压力传感器26。如此设置，即使所述尿素罐1本身不具有液位传感器，本发明通过将所述尿素压力传感器26的压力信号转换成相应的电信号也可以推断出所述尿素罐1内的液位。也就是说，本发明的传感器集成装置2能够适用于所有类型的尿素罐1，极大的方便了客户的应用。所述传感器集成装置2实现了尿素的精确监测、稳压以及多级净化的智能化集成。

请参图8至图10所示，所述过滤器3包括壳体31、安装于所述壳体31内的滤芯32以及与所述壳体31相配合的头部33。所述滤芯32大致呈中空的筒状，其包括位于外围的过滤层321以及由所述过滤层321围绕的内部空间322。所述头部33包括上端部331、位于所述上端部331底部的下端部332、与所述上端部331的一侧连接的进口接头333以及与所述上端部331的另一侧连接的出口接头334。所述进口接头333以及所述出口接头334与所述上端部331分开设置，然后组装在一起，从而便于更换。所述上端部331以及所述下端部332均为机加工件，且是一体式结构。如此设置，可以节省开模成本。同时，机加工件的进出口孔可以开得比较大，以满足大流量的要求。

请参图10所示，所述过滤器3还包括位于所述滤芯32与所述下端部332之间的橡胶垫34。所述下端部332至少有一部分延伸入所述橡胶垫34内，所述橡胶垫34至少有一部分延伸入所述滤芯32内。

所述壳体31包括筒部311、位于所述筒部311底端的底部312、设置于所述底部312且用以向上支撑所述滤芯32的弹簧313、以及位于所述筒部311顶端的连接块314。在本发明图示的实施方式中，所述连接块314焊接于所述筒部311的顶端。所述连接块314设有内螺纹。相应地，所述下端部332设有与所述内螺纹相配合的外螺纹。为了加强密封和防尘，所述过滤器3还包括套接在所述下端部332上的密封圈315。由于所述筒部311比较薄，其无法设置螺纹结构，本发明通过设置所述连接块314巧妙的解决了此问题，节省了成本。请参图10所示，所述连接块314的厚度大于所述筒部311的壁厚。另外，在本发明图示的实施方式中，所述底部312与所述筒部311是分开设置，然后再焊接起来的，成本较低。在本发明的一种实施方式中，所述壳体是由不锈钢制成的，以为能够耐碱性溶液。

在本发明图示的实施方式中，所述过滤器3为外进内出式的过滤器，所述尿素溶液的流动方向请参图10所示。

本发明通过将所述壳体31与所述头部33通过螺纹连接，如此设置，当需要更换滤芯32时，只需要将所述头部33与所述壳体31拧开即可，不需要进行所述过滤器3的整体更换，从而节省了维护成本。

请参图11至图15所示，所述流体输送装置4包括集成柜41、安装于所述集成柜41内的泵42、位于所述泵42一侧的进口管路43、位于所述泵42另一侧的出口管路44、以及安装于所述集成柜41内的控制器45（参图13、图15）。

所述集成柜41大致呈长方体，其包括前壁411、后壁412、顶壁413、底壁414、第一侧壁415以及第二侧壁416。在本发明图示的实施方式中，所述前壁411为主操作界面，所述前壁411上设有人机交互界面4111、急停开关4112、主电源开关4113、监测指示器4114以及门锁4115。所述人机交互界面4111、所述急停开关4112及所述主电源开关4113三者布置在所述前壁411的中部，且沿竖直方向从上到下依次排列。如此设置，所述主操作界面整体满足简洁、对称美学设计。所述人机交互界面4111、所述急停开关4112及所述主电源开关4113在所述前壁411上均左右居中，上下位置遵循人机工程学原则，保证优良的操作视线舒适度。所述急停开关4112在系统发生意外情况时，快速中断系统动力源，遵循最大原则，保证系统的安全。所述监测指示器4114能够实时、在线监控、显示系统的工作状态。在本发明图示的实施方式中，所述监测指示器4114为三色灯（例如红、黄、绿）。所述三色灯是一个灯，其在不同的工作状态，该监测指示器4114进行不同颜色及频率的灯光显示。通过所述灯光显示就能够一目了然的知晓所述系统的工作状态。相较于现有技术中采用三个灯分别显示不同的颜色，本发明的三色灯能够节省成本且布局方便。所述门锁4115在本发明图示的实施方式中为阴阳三角启闭结构，其赋予系统优异的物理安全特性。

所述第一侧壁415上安装有若干线束接头4151，所述线束接头4151向内分别与所述控制器45、所述泵42以及各种传感器等连接，向外分别与系统外部的信号以及电源等连接。在本发明图示的实施方式中，所述线束接头4151均靠近所述集成柜41的底部，降低了所述线束接头4151的振动烈度。所述控制器45位于所述第一侧壁415的内侧。

请参图15所示，相对于闭合状态位置，所述前壁411能够打开120度，所述第一侧壁415能够打开90度。所述前壁411以及所述第一侧壁415二者的打开方向相同（例如图15中均为逆时针反向），以保证该系统生产、维护的便利性。

需要说明的是，所述第一侧壁415通过其内侧的固定机构与所述集成柜41相连，这种设计能够节省一套门锁，并且使所述第一侧壁415外侧面简洁、美观。使用时，如需打开所述第一侧壁415，首先需打开所述前壁411，然后从内侧将所述固定机构解锁，最后才能将所述第一侧壁415打开。

请参图14所示，所述后壁412上设有U形支撑机构4121，从而使所述集成柜41能够实现壁挂式安装。所述支撑机构4121设有安装孔4122，每一安装孔4122包括开口较宽的导向部4123以及开口较窄的定位部4124，保证装配性能的简便、安全。

请参图13所示，在本发明图示的实施方式中，所述泵42为齿轮泵。所述泵42包括位于底部的电机421、位于顶部的泵头422以及位于所述电机421与所述泵头422之间的磁性耦合部423。请参图16所示，所述电机421包括一根电机输出轴4211。所述泵头422内设有一个U形的尿素流道4221以及位于所述尿素流道4221最底部的齿轮机构4222。所述磁性耦合部423包括主动磁驱4231以及从动磁驱4232。所述电机轴4211与所述主动磁驱4231相连接、固定。所述从动磁驱4232设有一根泵头输入轴4233，所述泵头输入轴4233与所述齿轮机构4222相连接、固定。

工作时，所述电机421上电，所述电机输出轴4211带动所述主动磁驱4231旋转，然后所述主动磁驱4231带动泵头输入轴4233旋转，所述泵头输入轴4233进一步带动齿轮机构4222旋转，从而使所述尿素溶液沿箭头的方向流动，且提高尿素溶液的出口压力。在本发明图示的实施方式中，由于所述齿轮机构4222位于所述尿素流道4221最底部，能够避免尿素溶液内的气泡在所述泵头422内部积聚，确保泵送液体的工作效率及投送计量控制的精度。

所述进口管路43包括位于底端的泵前监测模块431、连接所述泵前监测模块431的入口管432以及将所述入口管432连接于所述泵头422的入口连接管433。由多个部件连接的所述进口管路43能够起到便捷的维护性。在本发明图示的实施方式中，所述泵前监测模块431为六角面结构，具有高可靠性、紧凑化、轻量化的特点。所述泵前监测模块431上安装有负压传感器4311以及尿素温度传感器，其中通过监测所述负压传感器4311能够判断所述过滤器3是否需要更换。

类似地，所述出口管路44包括位于底端的泵后监测模块441、连接所述泵后监测模块441的出口管442以及将所述出口管442连接于所述泵头422的出口连接管443。由多个部件连接的所述出口管路44能够起到便捷的维护性。在本发明图示的实施方式中，所述泵后监测模块441为六角面结构，具有高可靠性、紧凑化、轻量化的特点。所述泵后监测模块441上安装有压力传感器4411，以检测高压段的压力。

在本发明图示的实施方式中，所述泵前监测模块431与所述泵后监测模块441均为穿孔安装，即所述泵前监测模块431与所述泵后监测模块441均穿过所述集成柜41的底壁414。所述泵前监测模块431上开设有尿素吸取接口4310，所述泵后监测模块441上开设有尿素输出接口4410，所述尿素吸取接口4310与所述尿素输出接口4410均位于所述集成柜41的底部，保证外部尿素管道走向布置得到充分保护，避免了机械碰撞、其他液体、灰尘的污染。另外，所述泵前监测模块431与所述泵后监测模块441均采用平行尿素管道设计，以最大限度的降低压损。

请参图13所示，在本发明图示的实施方式中，所述尿素溶液的流道在所述集成柜41内形成液体盘管式温度冷却。所述泵42作为尿素输送的动力源，其采用壁挂式布置在所述后壁412的调节支撑机构4125上，以保证上下方向装配过程中的容差性、可调节性。在本发明图示的实施方式中，所述泵42沿竖直方向布置，所述泵头422竖直朝上，一方面，基于磁力驱动机构，能够保证所述主动磁驱4231与从动磁驱4232的对中性能，提升泵总成内磁性驱动力的传递效率；另一方面，能够消除积聚在泵体内尿素溶液中的气泡，确保所述泵42泵送液体的工作效率及投送计量控制的精度。

请参图13所示，所述集成柜41内还设有安装在所述顶壁413内侧的泵驱动模块4131。这种设计能够将所述泵驱动模块4131位于较高的位置，从而避免因尿素溶液的溢出而发生短路。所述泵驱动模块4131与所述顶壁413紧密贴合。如此设置，能够及时散热所述泵驱动模块4131工作产生的热量，保证该所述泵驱动模块4131正常的工作温度。另外，因为所述泵驱动模块4131靠近所述泵头422，所述泵头422内的尿素溶液也会带走所述泵驱动模块4131辐射的部分热能。

另外，以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，例如“前后贯穿”指的是在未安装其他零件之前是贯穿的，再例如对“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等方向性的描述，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种流体输送装置，用于发动机尾气处理系统中输送尿素溶液，所述流体输送装置包括集成柜、安装于所述集成柜内的泵、连接所述泵的进口管路以及连接所述泵的出口管路，所述泵包括位于底部的电机、位于顶部的泵头以及位于所述电机与所述泵头之间的磁性耦合部，其特征在于：所述泵头、所述磁性耦合部以及所述电机自上而下布置，所述泵头内设有U形的流道以及位于所述流道最底部的齿轮机构；所述进口管路与所述出口管路分别连接于所述流道的两端，并且所述进口管路、所述出口管路与所述泵头相互连接形成倒U形。

2.如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于：所述集成柜设有底壁，所述进口管路设有靠近所述底壁的泵前监测模块、连接所述泵前监测模块且竖向延伸的入口管以及连接所述入口管与所述泵头的入口连接管；所述出口管路设有靠近所述底壁的泵后监测模块、连接所述泵后检测模块且竖向延伸的出口管以及连接所述出口管与所述泵头的出口连接管。

3.如权利要求2所述的流体输送装置，其特征在于：所述泵前监测模块上安装有负压传感器以及尿素温度传感器，所述泵后监测模块上安装有压力传感器。

4.如权利要求2所述的流体输送装置，其特征在于：所述泵前监测模块与所述泵后监测模块均穿过所述底壁，所述泵前监测模块上开设有尿素吸取接口，所述泵后监测模块上开设有尿素输出接口，所述尿素吸取接口与所述尿素输出接口均位于所述集成柜的底部。

5.如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于：所述集成柜包括前壁、后壁、顶壁、底壁、第一侧壁以及第二侧壁，所述前壁上设有人机交互界面、急停开关、主电源开关、监测指示器以及门锁，所述人机交互界面、所述急停开关及所述主电源开关布置在所述前壁的中部，且沿竖直方向从上到下依次排列；所述集成柜内还设有安装在所述顶壁内侧的泵驱动模块；所述第一侧壁的外侧暴露有若干线束接头，所述第一侧壁的内侧安装有控制器。

6.如权利要求5所述的流体输送装置，其特征在于：所述泵驱动模块与所述顶壁紧密贴合。

7.如权利要求1所述的流体输送装置，其特征在于：所述磁性耦合部包括主动磁驱及从动磁驱，所述从动磁驱上设有泵头输入轴，所述泵头输入轴与所述齿轮机构相连接。

8.如权利要求5所述的流体输送装置，其特征在于：所述集成柜还设有布置在所述后壁上的调节支撑机构，所述泵采用挂壁式布置在所述调节支撑机构上。

9.如权利要求5所述的流体输送装置，其特征在于：所述前壁在所述门锁解锁后能够打开，所述第一侧壁的内侧设有与所述集成柜相连的固定机构，所述固定机构能够在所述前壁打开后被解锁，所述第一侧壁在所述固定机构解锁后能够打开，且所述前壁的打开方向与所述第一侧壁的打开方向相同。