CN106438267A - 一种脉冲耦合泵 - Google Patents

Abstract

一种脉冲耦合泵，包括泵体以及其中的低压泵、高压泵和螺线管。所述低压泵包括电枢、电枢套和整流阀。所述高压泵包括柱塞、套筒、输入阀和输出阀。高压泵与低压泵通过电枢耦合，即，电枢位于电枢套中，在螺线管磁场力的驱动下往复运动，一方面驱动柱塞泵工作，另一方面形成双向脉动液体，双向脉动液体通过整流阀形成定向流动。所述电枢以及电枢套由导磁材料形成，电枢套嵌有一段非导磁的磁隙，电枢前端位于磁隙附近。所述输入阀位于定向液体流的上游，在输入阀开启时，液体从低压泵通过输入阀进入高压泵中，经输出阀输出，液体输出流量由螺线管所给驱动力决定。

Description

一种脉冲耦合泵

技术领域

本发明属于液体计量技术领域，尤其是与发动机有关的液体喷射计量技术，具体涉及发动机燃油喷射装置，发动机尾气净化氧化氮选择性催化还原（SCR）系统，以及柴油发动机尾气颗粒物过滤收集（DPF）的燃油喷射再生系统。

背景技术

液体计量技术是现代工业离不开的基础性技术，其应用包括：在发动机燃油喷射系统（包括缸内直喷(GDI)和缸外喷射(MPI)），发动机尾气净化氧化氮选择性催化还原（SCR）尿素水溶液喷射系统，柴油机尾气排放颗粒物过滤(DPF)再生喷射系统等，这些系统对液体的计量都有着较高的要求。

以螺线管柱塞泵装置为例，采用螺线管驱动电枢往复运动的形式实现工作液体定量输出，然而，电枢在运动过程中形成的泵内液体的双向脉冲流动波容易导致其中产生的气体滞留，特别是挥发性比较大的液体，残余的气泡严重影响计量精度，使实际喷射量减小甚至产生空喷。同时，由于液体回流受阻，容易造成热量堆积，影响螺线管泵装置的使用寿命。

为解决上述问题，一般通过在回液方向增设较大流通截面的排气通道或者改变排气通道结构（如锥形通道）的方法来实现气体排出以及液体回流。这样，在一定程度上增加了泵的外形体积和制造成本，此外电枢运动形成的液体波动造成喷射容积中的进液量不稳同样对计量精度存在一定的影响。

发明内容

本发明针对上述问题，之目的在于提供一种结构简单，计量精度高，适用性强的计量喷射装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种脉冲耦合泵，包括泵体以及其中的低压泵、高压泵和螺线管。所述低压泵包括电枢、电枢套和整流阀。所述高压泵包括柱塞、套筒、输入阀和输出阀。高压泵与低压泵通过电枢耦合，即，电枢位于电枢套中，在螺线管磁场力的驱动下往复运动，一方面驱动柱塞泵工作，另一方面形成双向脉动液体，双向脉动液体通过整流阀形成定向流动。所述电枢以及电枢套由导磁材料形成，电枢套嵌有一段非导磁的磁隙，电枢前端位于磁隙附近。所述输入阀位于定向液体流的上游，在输入阀开启时，液体从低压泵通过输入阀进入高压泵中，经输出阀输出，液体输出流量由螺线管所给驱动力决定。

所述整流阀可以是一个依靠压力开启的单向阀，例如一个膜片阀。所述整流阀位于定向流体的上游，在电枢压送行程中，低压泵中液体压力升高，整流阀开启，液体以及其中的气泡流出，在电枢回位过程中，低压泵中液体压力下降，整流阀关闭，将流体阻隔在外，以此形成定向流体。

对于上述脉冲耦合泵，一种可供选择的方案为：所述脉冲耦合泵为一个柱塞运动型泵，所述柱塞与电枢以实现同步运动的方式连接。所述套筒相对泵体固定，使得套筒与柱塞形成相对运动，液体从输入阀进入高压泵，从输出阀高压输出。

对于上述脉冲耦合泵，另一种可供选择的方案为：所述脉冲耦合泵为一个套筒运动型泵，所述套筒与电枢以实现同步运动的方式连接，或者套筒与电枢设计为一个整体。所述柱塞相对泵体固定，使得套筒与柱塞形成相对运动，液体从输入阀进入高压泵，从输出阀高压输出。

进一步，所述脉冲耦合泵可以是一个定容计量泵，包括一个固定于泵体的电枢前限位件以及电枢后限位件。所述螺线管提供足够电枢到达前限位件所需电磁力，所述电枢在前限位件和后限位件之间做固定行程的往复运动，液体的输出流量由电子计量泵的几何尺寸决定，通过改变电枢往复运动频率的方式改变单位时间内的液体输出量。

上述，脉冲耦合泵包括一个进液通道，一个排气通道和一个外部循环流道。所述外循环流道位于泵体之外，分别连接进液通道和排气通道，使得外部循环空间与泵体内低压泵并联并形成一个供液体循环流动的空间。

进一步，上述脉冲耦合泵包括一个连接进液通道的进液过滤器和一个串联于外部循环流道的气液分离腔，所述气液分离腔与过滤器之洁净空间联通，使回流液体再次参与工作循环，以减小过滤器工作负担。所述排气通道包括一个排气通道，所述排气通道将回液口向上延伸，使得出口端压力减小，气泡可以顺利排出。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明提供的脉冲耦合泵之第一实施例结构示意图。

图2为本发明提供的脉冲耦合泵之第二实施例结构示意图。

图3为本发明提供的脉冲耦合泵之SCR应用例之结构示意图。

图4为本发明提供的脉冲耦合泵之燃油喷射应用例之结构示意图。

具体实施例

如图1所示，为本发明提供的脉冲耦合泵之第一实施例结构示意图，所述脉冲耦合泵1包括泵体1a以及其中的低压泵2，高压泵12，螺线管3，复位弹簧14，进液通道6，排气通道20，输液通道9。

所述低压泵2包括电枢17、电枢套16和整流阀21。所述电枢17位于电枢套16中，可相对电枢套16运动，电枢17以及电枢套16由导磁材料形成，电枢套16嵌有一段由非导磁形成的磁隙15，电枢17前端位于磁隙15附近。所述整流阀21为一个依靠压力开启的球阀，包括一个整流阀件18，一个整流阀簧19，一个整流阀座8，当低压泵2之液体压力高于整流阀簧19之弹簧力时，整流阀21打开，液体以及其中产生的气体输出至排气通道20。

所述高压泵12包括柱塞13、套筒5、输入阀4和输出阀10。所述柱塞13与电枢17以可以实现同步运动的方式连接。所述套筒5包括一个位于的中心套筒孔5b和一个连通套筒孔5b和低压泵2的侧通孔5a，柱塞13之表面13a与套筒孔5b密切配合且可以相对滑动，以实现液体压送。所述输入阀4为一个由柱塞13之表面13a和侧通孔5a形成的滑阀。所述输出阀10为一个依靠压力开启的单向球阀，包括一个输出阀件7，一个输出阀簧8和一个输出阀座11，当高压泵12中液体压力高于输出阀簧8之弹簧力时，输出阀10开启，液体进入输液通道9。

所述复位弹簧14作用于电枢17和泵体1a之间，在螺线管3之磁场力和复位弹簧14之弹簧力的作用下，电枢17连同柱塞13往复运动，在低压泵2中形成双向脉动液体，双向脉动液体通过整流阀21形成定向流动；同时，在高压泵12中，实现液体高压输出。

本结构所提供脉冲耦合泵之工作过程如下。

液体从进液通道6进入低压泵2，再经过输入阀4进入高压泵12，充满泵体。当螺线管3通电，电枢17在电磁力的驱动下，带动柱塞13进入压送行程，当柱塞13之表面13a完全遮挡侧通孔5a时，输入阀4关闭。柱塞13继续运动高压泵12中液体压力不断升高，当克服输出阀10之预设开启压力时，输出阀10打开，高压液体通过输液通道9输出。在此过程中，由于电枢17运动，低压泵2中液体压力随之升高，整流阀21打开，液体以及其中的气体通过整流阀21进入排气通道20。当螺线管3断电，电枢17在复位弹簧14之弹簧力的作用下，带动柱塞13回位，高压泵12中液体压力减小，输出阀10关闭。当柱塞13运动至侧通孔5a打开，低压泵2与套筒孔5b再次连通，由于压差作用，液体迅速进入高压泵12进行补充。在此过程中，低压泵2中液体压力回落，整流阀21关闭，将排出气泡阻隔在外，以防止气泡进入高压泵12。

本结构所示脉冲耦合泵1之液体输出量由螺线管3所给驱动力决定。

如图2所示，为本发明提供的脉冲耦合泵之第二实施例结构示意图，本实施例所示结构与本发明所提供的第一实施例之结构之区别之一在于：本发明所提供脉冲耦合泵为一个套筒运动式定容泵，其液体喷射流量由计量泵几何尺寸决定。脉冲耦合泵包括一个后限位件和一个前限位件，所述螺线管装置提供满足电枢到达前限位件所需的电磁力。所述电枢与套筒以实现同步运动的方式连接，电枢以及套筒在后限位件和前限位件之间做固定形成的往复运动，导致低压泵以及高压泵之容积相应变化，实现气泡以及回液的排出和液体喷射。本实施例所示结构与本发明所提供的第一实施例之结构之区别之二在于：所述整流阀为一个膜片阀，包括一个膜片阀件，仅当低压泵中液体压力升高，膜片阀开启，使得液体以及排气定向流动。本实施例所示结构与本发明所提供的第一实施例之结构之区别之三在于：所述输入阀为一个压力开启式球阀，包括一个输入阀件，一个输入阀簧，一个输入阀座和一个输入阀限位件。所述输入阀限位件相对泵体固定，在复位行程时，电枢到达后限位件之前，输入阀件的运动受到输入阀限位件的阻挡而停止，输入阀保持开启。

图3所示，为本发明提供的脉冲耦合泵之SCR应用例之结构示意图。包括一个储液罐，一个脉冲耦合泵，一个气液混合腔，一个压缩空气源，一个安装于排气管道上的雾化喷嘴。所述脉冲耦合泵之输出空间与气液混合腔连通，所述压缩空气源通过进气通道与气液混合腔连通。

所述脉冲耦合泵为一个套筒运动型定容泵，包括一个外部循环流道和一个串联于循环空间的气液分离腔。所述外循环流道位于泵体之外，分别连接进液通道和排气通道，使得外部循环空间与泵体内低压泵并联并形成一个供液体循环流动的空间，使得洁净液体可循环使用，以减小过滤器负担。所述脉冲耦合泵布置于储液罐内底部位置，储液罐内液体由于自重作用，经过过滤器后从进液通道进入低压泵，并从输入阀进入高压泵。

本应用例所示结构之工作过程如下。

储液箱中液体经过过滤器后从进液通道进入脉冲耦合泵，电枢受电磁力作用连同套筒向前限位件方向运动，当高压泵中液体压力大于输出阀之开启压力时，输出阀打开，液体进入输出空间，并高压喷入气液混合腔，与其中来自压缩气源的高压空气混合，通过雾化喷嘴雾化喷入排气管中。在此过程中产生的气体部分和回液通过整流阀进入循环空间，并在气液分离腔中分离，气体部分通过排气通道排出至储液箱上部空间，液体部分则流回进液通道，重新参与下次喷射。

图4所示，为本发明提供的脉冲耦合泵之燃油喷射应用例之结构示意图，一个储液罐，一个脉冲耦合泵。所述储液罐包括一个位于顶部的排气泡口以及一个位于底部的出液口。所述排气通道通过排气泡管与排气泡口连接，所述进液通道通过供液管与储液罐之出液口连接。储液罐中液体经过滤器过滤后从出液口以及供液管进入并充满脉冲泵内部液体可以到达的空间。在脉冲耦合泵工作过程中产生的回液或者燃油蒸汽经循环空间分离后，其中液体部分流回进液通道，气体部分由排气通道，回液管以及排气泡口进入到储液罐内空间的顶部。

上述脉冲耦合泵为一个螺线管计量泵，通过螺线管所给驱动力决定喷射流量。脉冲耦合包括一个外部循环空间和一个连接进液道阀进液过滤器。所述过滤器包括一个气液分离腔，外部循环空间之一支连接排气通道，另一支则通向过滤器洁净空间。

本发明提供的脉冲耦合泵以及其它基于本发明精神实质的进一步的方案均属本发明公开和保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种脉冲耦合泵，包括泵体以及其中的低压泵、高压泵和螺线管，所述低压泵包括电枢、电枢套和整流阀，所述高压泵包括柱塞、套筒、输入阀和输出阀，其特征在于，高压泵与低压泵通过电枢耦合，即，电枢位于电枢套中，在螺线管磁场力的驱动下往复运动，一方面驱动柱塞泵进行液体压送，另一方面形成双向脉动液体，双向脉动液体通过整流阀形成定向流动，所述输入阀位于定向流动的上游。

2.如权利要求1所述的脉冲耦合泵，其特征在于：所述整流阀为一个单向阀。

3.如权利要求2所述的脉冲耦合泵，其特征在于：所述单向阀为一个膜片阀。

4.如权利要求3所述的脉冲耦合泵，其特征在于：所述套筒与电枢同步运动，所述柱塞相对泵体固定不动。

5.如权利要求3所述的脉冲耦合泵，其特征在于：所述柱塞与电枢同步运动，所述套筒相对泵体固定不动。

6.如权利要求4或者5所述的脉冲耦合泵，其特征在于，包括一个相对泵体固定的后限位件和前限位件，所述电枢在前后限位件之间做固定形成运动，以获得单脉冲固定的液体输出量。

7.如权利要求4或者5或者6所述的脉冲耦合泵，其特征在于：包括一个外循环流道，外循环流道位于泵体之外，外循环流道与泵体内低压泵并联并形成一个供液体循环流动的空间。

8.如权利要求7所述的脉冲耦合泵，其特征在于：包括一个气液分离腔，气液分离腔串联于外循环流道。

9.如权利要求8所述的脉冲耦合泵，其特征在于：包括一个进液过滤器，所述气液分离腔与过滤器洁净空间联通。