CN105606642A - 热传导式浓度检测机构及尿素箱液位传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种热传导式浓度检测机构，包括用于加热待检测液体的加热装置，以及用于检测所述待检测液体的品质的热传导式浓度检测传感器，所述热传导浓度检测传感器的周部设置有均匀加热装置。还公开一种应用其的尿素箱液位传感器，使得需要低温加热环境下使用的尿素箱液位传感器可以采用热传导式浓度检测传感器进行尿素浓度测量，测量精度高，测试效果不会受热冲击的影响。

Description

热传导式浓度检测机构及尿素箱液位传感器

技术领域

本发明涉及选择性催化还原技术领域，具体涉及尿素品质检测系统，尤其涉及一种热传导式浓度检测机构。

背景技术

随着国四标准和更高排放标准的全面执行，所有重型商用车必须安装SCR系统或等同的排放后处理装置，而当前绝大部分车厂优先使用选择性催化还原系统-SCR系统，因而必须使用尿素。车用尿素溶液必须保证在一定的浓度范围才可充分的将氧化物转化为氮气和水，浓度过高会带来NH₃的二次污染，浓度过低则达不到排放标准要求，而基于欺骗使用自来水、海水或者误加柴油等其他溶剂甚至可能会造成上万元的后处理系统被损坏。随着OBD车载诊断系统的强制执行，在排放不达标或者尿素品质浓度不符合要求的情况下，车辆会被限扭，甚至限制启动。因此随着国外欧六排放标准的实施，品质传感器成为强制安装部件。基于上述情况，检测尿素在尿素溶液中的品质的准确性非常重要。

SCR系统利用尿素溶液催化还原NOx；高品质尿素罐液位传感器为柴油车SCR系统配套设计，对氮氧化物(NOx)进行选择性催化还原，从而达到既节能、又减排的目的，该项技术是欧洲主流技术路线，欧洲长途载货车和大型客车几乎全部采用这一技术。作为尿素水溶液的盛放容器称为尿素箱，现有技术中的尿素箱上设置有液位传感器，利用该液位传感器一方面可将尿素溶液吸出，另一方面可对尿素箱内之尿素溶液的液位进行监测。

在SCR系统中不仅需要了解尿素箱中的液位高度，还需要对尿素的浓度进行检测，目前常用的尿素浓度传感器，当尿素中存在气泡及杂质时检测效果不够理想。

鉴于上述情况，提出一种采用热传导式浓度检测传感器对尿素浓度进行检测的方法，根据不同浓度的尿素导热效率不同来检测尿素浓度。

热传导式浓度检测传感器可以在恒温状态下使用(低温、常温、高温)，但是需要在温度平稳加热的状态下进行，所以其工作过程受温度冲击的影响十分严重。

但是由于尿素溶液比较容易结冰，结冰后的尿素溶液无法被吸出，因此当尿素在低温下结冰之后，为了能正常输出尿素溶液，需要输入冷却液进行解冻，目前针对这个问题，在尿素箱中加设有加热装置，利用加热装置对尿素溶液进行加热，防止尿素溶液结冰，冷却液进入加热管时，温度瞬间上升，此时，上升的温度与浓度监测装置本身的温度形成一个温度冲击，温度一旦骤然上升，就没办法读取实际的尿素浓度，会严重影响浓度检测结果的准确性。

发明内容

本发明的一个目的在于：提供一种热传导式浓度检测机构，其能够减缓该位置的热量扩散速度，降低对尿素加热过程中温度变化快对浓度检测造成的影响。

本发明的另一个目的在于：提供一种热传导式浓度检测机构，其热传导式浓度检测传感器周围的尿素温度变化均匀，降低对尿素加热过程热传导式浓度检测传感器周围温度不均匀对浓度检测造成的影响。

本发明的另一个目的在于：提供一种尿素箱液位传感器，同时具有液位检测、浓度检测的功能，检测精度高，能够保证尿素的有效利用。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种热传导式浓度检测机构，包括用于加热待检测液体的加热装置，以及用于检测所述待检测液体的品质的热传导式浓度检测传感器，所述热传导式浓度检测传感器的周部设置有用于减缓所述加热装置散发的热量扩散至所述热传导式浓度检测传感器的速度的均匀加热装置。

作为所述的热传导式浓度检测机构的一种优选技术方案，所述均匀加热装置为设置在所述加热装置与所述热传导式浓度检测传感器相对应的加热段的隔热材料。

作为所述的热传导式浓度检测机构的一种优选技术方案，所述加热装置为加热管，所述加热管与所述热传导式浓度检测传感器相对应的加热段绕所述热传导式浓度检测传感器呈螺旋状布置。

作为所述的热传导式浓度检测机构的一种优选技术方案，所述加热管与所述热传导式浓度检测传感器相对应的加热段的各个位置与所述热传导式浓度检测传感器之间的最短距离相同。

作为所述的热传导式浓度检测机构的一种优选技术方案，所述隔热材料设置在所述加热管表面，并位于所述加热管靠近所述热传导式浓度检测传感器的一侧；或，所述隔热材料为设置在所述加热管表面的隔热套管；和/或，位于所述热传导式浓度检测传感器周部的所述呈螺旋状布置的加热段采用导热性能低于所述加热管的其余加热段的材料制成。

作为所述的热传导式浓度检测机构的一种优选技术方案，所述加热管包括加热管进液段以及加热管出液段，所述加热管进液段与所述加热管出液段通过加热管“U”型连接段连接，所述加热管“U”型连接段水平设置于所述热传导式浓度检测传感器下方。

作为所述的热传导式浓度检测机构的一种优选技术方案，所述加热管“U”型连接段上设置有导热片，所述热传导式浓度检测传感器外部设置有传感器壳体，所述传感器壳体通过所述导热片与所述加热管固定连接。

作为所述的热传导式浓度检测机构的一种优选技术方案，所述均匀加热装置为设置在所述热传导式浓度检测传感器外部的隔热罩。

作为所述的热传导式浓度检测机构的一种优选技术方案，所述隔热罩包括远离所述热传导式浓度检测传感器的第一隔热层，以及位于所述第一隔热层与所述热传导式浓度检测传感器之间的第二隔热层，所述第一隔热层与所述第二隔热层之间通过若干连接管实现连接，所述连接管连通隔热罩内部与隔热罩外部。

优选的，所述隔热罩包括远离所述热传导式浓度检测传感器的第一隔热层，以及位于所述第一隔热层与所述热传导式浓度检测传感器之间的第二隔热层，所述第一隔热层采用高热膨胀系数的材料制成。

另一方面，提供一种尿素箱液位传感器，包括固定座以及液位检测装置，还包括尿素浓度检测机构，所述尿素浓度检测机构采用如上所述的热传导式浓度检测机构。

本发明的有益效果为：在热传导式浓度检测传感器周部设置均匀加热装置，使得加热过程中热传导式浓度检测传感器周围的尿素升温均匀，降低温度冲击对热传导式浓度检测传感器检测浓度造成的影响；使得需要低温加热环境下使用的尿素箱液位传感器可以采用热传导式浓度检测传感器进行尿素浓度测量，测量精度高，测试效果不会受热冲击的影响，采用尿素浓度传感器周部螺旋状布置加热管的加热结构，使得尿素浓度传感器周部温度均匀。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明实施例一所述的尿素箱液位传感器结构示意图。

图2为本发明实施例一所述的浓度检测机构结构示意图。

图3为本发明实施例一所述的与热传导式浓度检测传感器相对应的加热段采用绕所述热传导式浓度检测传感器呈螺旋状布置的加热管的截面图。

图4为本发明实施例二所述的隔热罩截面图。

图5为本发明实施例三所述的隔热罩截面图。

图1-3中：

100、固定座；

200、液位检测装置；201、电子管；202、浮子；

300、浓度检测机构；310、加热管；311、加热管进液段；312、加热管出液段；313、加热管“U”型连接段；320、隔热套管；330、热传导式浓度检测传感器；340、导热片；

400、吸液管；

图4中：

500、热传导式浓度检测传感器；501、第二隔热层；502、第一隔热层；503、连接管；504、加热管；

图5中：

600、热传导式浓度检测传感器；601、第二隔热层；602、第一隔热层；603、过渡腔；604、加热管。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1～3所示，在本实施例中，所述的尿素箱液位传感器包括固定座100、液位检测装置200、热传导式浓度检测机构300以及用于从尿素箱中吸取尿素的吸液管400，所述固定座100用于将液位传感器与尿素箱固定连接，所述液位检测装置200包括与所述固定座100固定连接的电子管201以及套设在所述电子管201上的浮子202。

所述的热传导式浓度检测机构300包括用于加热待检测液体的加热装置，以及用于检测所述待检测液体的品质的热传导式浓度检测传感器330，所述热传导式浓度检测传感器330的周部设置有均匀加热装置，所述均匀加热装置在溶解结冰尿素的同时能够快速实现尿素浓度输出。

于本实施例中，加热装置为加热管310，加热管310采用具有良好导热性能且耐腐蚀的金属材料制成，通过加热管310进行换热式加热，通过在加热管310内部注入冷却液，使冷却液携带的热量通过加热管310管壁传递给尿素箱中的尿素。为了保证热传导式浓度检测传感器330四周的尿素温度变化均匀，将加热管310与热传导式浓度检测传感器330相对应的加热段采用绕所述热传导式浓度检测传感器330呈螺旋状布置，使得处于热传导式浓度检测传感器330周部的加热管310与尿素之间的换热面积均匀，尽可能的实现换热量的平衡。

热量的传递效率与其传递的距离具有很大关系，本实施例中所述加热管310与所述热传导式浓度检测传感器330相对应的加热段的各个位置与所述热传导式浓度检测传感器330之间的最短距离相同。即使得加热管310靠近热敏传感器一侧管壁至热敏传感器的距离相同，保证热量传递均匀。

设置均匀加热装置的目的是降低热传导式浓度检测传感器330周围温度快速上升造成的冲击，可以采用增加相应位置的加热管310的管壁厚度使该部分加热管310本身成为均匀加热装置，也可以在该部分加热管310表面增加隔热材料作为均匀加热装置，本实施例中所述均匀加热装置为设置在所述加热管310与所述热传导式浓度检测传感器330相对应的加热段的隔热材料。所述隔热材料采用热传递效率低于加热管310的制造材料的树脂类材料。

隔热材料的设置形式可以为多种，如图3所示，本实施例中采用覆盖于加热管310表面的隔热材料作为隔热装置，但是隔热材料的设置方式为设置在所述加热管310表面的隔热套管320。采用隔热套管320的形式设置隔热材料，能够全面的对加热管310与热传导式浓度检测传感器330相对应的位置进行隔热，从而更为高效的减缓热量冲击对热传导式浓度传感器的影响，确保热传导式浓度传感器330输出值更精准。

在本发明的实施例中还对加热管310的具体结构进行了详细说明，如图1、2所示，所述加热管310包括加热管进液段311以及加热管出液段312，所述加热管进液段311与设置在固定座100上的进液口连接，加热管出液段312与设置在固定座100上的回液口连接，所述加热管进液段311与所述加热管出液段312在安装状态下于尿素箱中竖直设置，所述加热管进液段311与所述加热管出液段312通过加热管“U”型连接段313连接，形成完整的冷却液通路，所述加热管“U”型连接段313水平设置于所述热传导式浓度检测传感器330下方。

位于所述热传导式浓度检测传感器330周部呈螺旋状布置的加热段可以为加热管进液段311的一部分，也可以为加热管出液段312的一部分，而由于在该段处需要设置均匀加热装置，因此其对尿素箱中的尿素的加热效果必然低于其它部分，冷却液随着在加热管310中的运动行程加长而温度降低，加热效果也随之下降，因此为了最大限度的利用冷却液的热量对尿素进行加热，提高热量利用效率，本实施例中将位于所述热传导式浓度检测传感器330周部呈螺旋状布置的加热段设置在加热管出液段312上。

所述加热管“U”型连接段313上设置有导热片340。所述导热片340的安装位置位于热传导式浓度检测传感器330的下方。所述热传导式浓度检测传感器330外部设置有传感器壳体，所述传感器壳体通过所述导热片340与所述加热管310固定连接。通过设置导热片340，一方面可以增加换热面积，提高换热效率，同时通过导热片340同时固定连接加热管310以及热传导式浓度检测传感器330，从而实现热传导式浓度检测传感器330与加热管310之间相对位置的固定，避免两者发生相对运动导致换热不均匀，而影响浓度检测效果，再一方面通过设置导热片340可以对加热管310本身进行固定，避免其自身发生变形。

在本发明的其它实施例中，所述的热传导式浓度检测机构300还可以采用其它方式设置隔热装置。

例如，在本发明的其他实施例中，所述隔热材料设置在所述加热管310表面，并位于所述加热管310靠近所述热传导式浓度检测传感器330的一侧。通过上述方式设置隔热材料，可以使加热管310中的热量向远离热传导式浓度检测传感器330的方向传递，在避免热传导式浓度检测传感器330周围尿素温度变换过快的同时最低程度的影响对尿素的加热效果。

又例如，可以采用导热性能低于加热管310其余加热段的材料制作位于热传导式浓度检测传感器330周部的加热段，使得热量本身从该部分加热段扩散至周围尿素中的速度下降，即该段加热管310自身形成所述隔热装置。采用该结构的加热段可通过过渡焊材与其余加热段进行焊接连接，也可通过法兰密封件实现连接。考虑到加热管310的尺寸以及安装的便捷性，本实施例中采用使用过渡焊焊接连接位于热传导式浓度检测传感器330周部的加热段与其它部分加热段的方式。

工作过程中，将本发明实施例所述的尿素箱液位传感器安装在尿素箱中，用于加热尿素的冷却液沿加热管进液段311流入，并通过加热管310管壁与尿素箱中的尿素换热，实现对尿素的加热处理，当冷却液流至加热管“U”型连接段313，热量通过管壁传递至导热片340，并通过导热片340为尿素加热。冷却液通过热管“U”型连接段进入加热管出液段312，由于在本段上的加热管310对应热传导式浓度检测传感器330的加热段表面设置有隔热套管320，因此该处热量向尿素中扩散的速度缓慢，从而保证热传导式浓度检测传感器330周围的尿素温度缓慢均匀变化。

实施例二：

图4为本实施例所述的隔热罩截面图，本实施例中尿素箱液位传感器的结构与前述实施例基本相同，均为提供一种基于热传导式浓度检测传感器500的浓度检测机构，包括用于加热尿素的加热装置，以及用于检测所述尿素的品质的热传导式浓度检测传感器500，所述热传导式浓度检测传感器500的周部设置有用于减缓所述加热装置散发的热量扩散至所述热传导式浓度检测传感器500的速度的均匀加热装置。

其主要区别如图4所示，本实施例中所述的均匀加热装置为设置在所述热传导式浓度检测传感器500外部的隔热罩，通过隔热罩将直接受加热管504加热的尿素与所述隔热罩内部并位于隔热罩与所述热传导式浓度检测传感器500之间的尿素进行分隔，减少两者之间的热传导通道，从而避免热传导式浓度检测传感器500周围的尿素的温度变化幅度，使其均匀变化。

具体的，本实施例所述的隔热罩包括第一隔热层502以及第二隔热层501，所述第一隔热层502远离所述热传导式浓度检测传感器500，所述第二隔热层501设置在所述第一隔热层502与所述热传导式浓度检测传感器500之间，所述第一隔热层502与所述第二个人层之间形成隔热腔，为了降低隔热腔的导热效果，本实施例中所述隔热腔为真空腔，所述第一隔热层502与所述第二隔热层501之间通过若干连接管503实现连接，所述连接管503连通隔热罩内部与隔热罩外部，所述尿素可通过所述连接管503在所述隔热罩的内部与外部之间流动，同时内部尿素与外部尿素之间的热量通过连接管503中的尿素传递，为了保证热量传递均匀，所述连接管503为多个，在所述隔热罩的表面均匀布置。

由于液体温度变化速度越快，其变化的均匀性反应的就更加明显，因此本实施例中减小了热量传递通道的尺寸，可以降低温度变化的速度，同时保证了温度变化的均匀性。

实施例三：

图5为本发明实施例三所述的隔热罩截面图，本实施例中尿素箱液位传感器的结构与前述实施例基本相同，所述的均匀加热装置同样为设置在所述热传导式浓度检测传感器600外部的隔热罩，且本实施例中所述隔热罩同样包括第一隔热层602以及第二隔热层601，其区别主要在于，本实施例中所述第一隔热层602与所述第二隔热层601之间并不固定连接，在第一隔热层602与第二隔热层601之间形成过渡腔603，第一隔热层602上设置有第一通孔，第二隔热层601上设置有第二通孔，第一通孔与第二通孔用于尿素的流动，当隔热罩外部的尿素受加热管604的加热后，热量扩散至过渡腔603中进行第一次热扩散，在过渡腔603中变得均匀后再通过第二通孔进入到隔热罩内部对内部的尿素进行加热，从而保证，对热传导式浓度检测传感器600周围的尿素的温度变化影响均匀且平缓，保证浓度测试精度不受影响。

为了进一步加强本实施例所述技术方案的技术效果，本实施例中还可以采用将所述第一隔热层602采用具有较高的热膨胀系数的材料制成，当其受到外部尿素加热后会发生膨胀，从而增加过渡腔603的容积，使热量在所述过渡腔603中的扩撒更加充分。

所述第一隔热层602可以采用铜、铝、锰、镁、银、铅、镉中的一种材料制成。于本实施例中所述第一隔热层602采用铜制成。

于本实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种热传导式浓度检测机构，其特征在于,包括用于加热待检测液体的加热装置，以及用于检测所述待检测液体的品质的热传导式浓度检测传感器，所述热传导浓度检测传感器的周部设置有均匀加热装置。

2.根据权利要求1所述的热传导式浓度检测机构，其特征在于，所述加热装置为加热管，所述加热管与所述热传导式浓度检测传感器相对应的加热段绕所述热传导式浓度检测传感器呈螺旋状布置。

3.根据权利要求2所述的热传导式浓度检测机构，其特征在于，所述均匀加热装置为设置在所述加热装置与所述热传导式浓度检测传感器相对应的加热段的隔热材料。

4.根据权利要求3所述的热传导式浓度检测机构，其特征在于，所述加热管与所述热传导式浓度检测传感器相对应的加热段的各个位置与所述热传导式浓度检测传感器之间的最短距离相同。

5.根据权利要求3所述的热传导式浓度检测机构，其特征在于，所述隔热材料设置在所述加热管表面，并位于所述加热管靠近所述热传导式浓度检测传感器的一侧；

或，所述隔热材料为设置在所述加热管表面的隔热套管。

6.根据权利要求3所述的热传导式浓度检测机构，其特征在于，所述加热管包括加热管进液段以及加热管出液段，所述加热管进液段与所述加热管出液段通过加热管“U”型连接段连接，所述加热管“U”型连接段水平设置于所述热传导式浓度检测传感器下方。

7.根据权利要求6所述的热传导式浓度检测机构，其特征在于，所述加热管“U”型连接段上设置有导热片，所述热传导式浓度检测传感器外部设置有传感器壳体，所述传感器壳体通过所述导热片与所述加热管固定连接。

和/或，位于所述热传导式浓度检测传感器周部的所述呈螺旋状布置的加热段采用导热性能低于所述加热管的其余加热段的材料制成。

8.根据权利要求1所述的热传导式浓度检测机构，其特征在于，所述均匀加热装置为设置在所述热传导式浓度检测传感器外部的隔热罩。

9.根据权利要求8所述的热传导式浓度检测机构，其特征在于，所述隔热罩包括远离所述热传导式浓度检测传感器的第一隔热层，以及位于所述第一隔热层与所述热传导式浓度检测传感器之间的第二隔热层，所述第一隔热层与所述第二隔热层之间通过若干连接管实现连接，所述连接管连通隔热罩内部与隔热罩外部。

10.一种尿素箱液位传感器，包括固定座以及液位检测装置，其特征在于，还包括尿素浓度检测机构，所述尿素浓度检测机构采用权利要求1至9中任一项所述的热传导式浓度检测机构。