CN107387212A - 车载式车用尿素制备装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载式车用尿素制备装置及其工作方法，属于车用尿素的制备技术领域，其结构包括壳体，所述壳体上设有与车辆相连接的支架，所述壳体内部设有依次通过管路相连通的去离子水制备装置、均质搅拌槽和过滤提纯装置；所述去离子水制备装置的进水口与所述车辆的水箱通过进水管相连通，所述均质搅拌槽上设有尿素原料进口，所述过滤提纯装置的输出端通过输出管路与所述车辆的尿素箱连通，所述输出管路上设有输出泵。本发明可以安装在车辆上，利用固体尿素作为原料，直接生产出车用尿素溶液注入车辆的尿素箱，原料便于携带，使用十分方便。

Description

车载式车用尿素制备装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及车用尿素的制备技术领域，具体地说是一种可以安装在车辆上的车载式车用尿素制备装置及其工作方法。

背景技术

尿素水有着可以净化NOx的作用，广泛应用于大型的柴油车的燃气净化系统。汽车尿素，它是一种使用在SCR技术中，用来减少柴油车尾气中的氮氧化物污染的液体。车用尿素学名为柴油机尾气处理液，国内俗称汽车尿素、车用尿素、汽车环保尿素、车用脱硝剂，使用最普遍的是车用尿素。车用尿素用于还原氮氧化合物，可作为SCR(Selective CatalyticReduction，选择性催化还原)系统的还原剂，利用车用尿素水溶液与重型卡车、客车等柴油车尾气中的氮氧化物反应生成N₂和H₂O 来净化尾气，使其排出的氮氧化物达到欧IV排放标准。

传统的车用尿素制备大多为工厂化生产，成品为液态的尿素溶液，尿素溶液为桶装体积较大，携带存在不便之处，并且尿素溶液随车携带时储存不当的话容易导致变质，此外，将尿素溶液加入尿素箱的过程中也容易导致尿素溶液的污染，目前还未有可以随车携带的车用尿素制备装置。

发明内容

为解决上述现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种可以随车携带、使用固体尿素作为原料的车载式尿素制备装置及其工作方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案包括：车载式车用尿素制备装置，包括壳体，所述壳体上设有与车辆相连接的支架，所述壳体内部设有依次通过管路相连通的去离子水制备装置、均质搅拌槽和过滤提纯装置；

所述去离子水制备装置的进水口与所述车辆的水箱通过进水管相连通，所述进水管上设有水泵，所述水泵通过第一电磁阀进行控制；所述均质搅拌槽上设有尿素原料进口，所述过滤提纯装置的输出端通过输出管路与所述车辆的尿素箱连通，所述输出管路上设有输出泵，所述输出泵通过第三电磁阀进行控制；

所述均质搅拌槽侧壁的底端设有压力传感器，均质搅拌槽的内部设有搅拌装置，搅拌装置通过第二电磁阀进行控制，第二电磁阀与第一时间继电器相连接以控制搅拌时间，所述压力传感器与第一电磁阀及第一时间继电器分别连接，以控制第一电磁阀和第二电磁阀的动作；

所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第一时间继电器均与控制器相连接。

控制器可采用PLC控制器，通过控制器实现各个部件的配合动作，实现设备的一键操作，自动化程度高，降低工人劳动强度，同时各个原料的添加更加精准，提升产品品质。

为实现产品质量的实时管控，进一步的技术方案为：所述输出管路上设有用于质量管控的传感器，所述传感器的数据通过变送器传输至云平台，所述云平台与移动终端之间通过无线网络实现数据传输。移动终端可以采用手机，尿素溶液的各项指标显示在移动终端上供使用者实时查看，若出现质量不达标的情况可以及时的发现并处理，避免因为车用尿素质量不达标带来的后续问题。

进一步的技术方案为：所述的过滤提纯装置包括过滤器和提纯装置，所述过滤器的滤芯由阳离子交换树脂和阴离子交换树脂构成，其中阴离子交换树脂的量大于阳离子交换树脂的量；所述提纯装置内部的填充物为滤网和/或活性炭滤芯。

所述提纯装置的前部和后部分别设有过滤器，提纯装置前部的过滤器的过滤精度为10μm，提纯装置后部的过滤器的过滤精度为0.2μm，所述过滤器均采用精密过滤器，高效拦截尿素液体固体不溶物,保证了尿素液体的纯净。

进一步的技术方案为：所述的去离子水制备装置为反渗透纯水设备，在去离子水制备装置与均质搅拌槽之间的管路上设有电导率传感器、ph值传感器和金属离子传感器，所述电导率传感器、ph值传感器和金属离子传感器的数据均通过变送器输送至所述云平台。输送去离子水的管路上也设置传感器，以实时检测去离子水的各项指标，避免因为去离子水质量不达标带来的后续问题。

进一步的技术方案为：所述壳体的外侧设有保温层。设置保温层，在冬季气温较低时能够保证制备装置的正常工作。

为实现对产品质量的全方位管控，进一步的技术方案为：所述的传感器包括电导率传感器、ph值传感器、金属离子传感器、尿素传感器、氨气传感器和游离氨传感器中的一种或几种。

进一步的技术方案为：所述均质搅拌槽内设有温度传感器，均质搅拌槽的底部设有加热装置，均质搅拌槽的侧壁上设有冷却管，所述温度传感器与所述加热装置和所述冷却管的控制装置相连接。在均质搅拌槽内设置加热装置，便于在尿素溶解时提高尿素溶解的速度；在均质搅拌槽内设置冷却管，可以提高降温效率，便于将尿素溶液快速降温至白浊状态，便于缩二脲等杂质的析出，从而在过滤时能够同时滤除尿素溶液中的缩二脲等常温下无法滤除的杂质，提高产品的品质。

为便于本发明的尿素制备装置在车辆上的安装，进一步的技术方案为：所述支架包括若干纵向支撑杆，纵向支撑杆的顶端与所述壳体固定连接，纵向支撑杆的底端设有与车辆的水箱相配合的框架，所述框架套置在水箱的外侧，框架上设有不锈钢搭扣。

为便于固体尿素原料的添加，进一步的技术方案为：所述尿素原料进口伸出至所述壳体的外部，所述尿素原料进口处设有密封盖。设置密封盖可以避免均质搅拌槽内部受到外界灰尘的污染，从而保证制备出的车用尿素产品的品质以及延长装置的使用寿命。

为提高去离子水的质量以及延长去离子水制备装置的使用寿命，在所述进水管上还设置有过滤器，为了对产品质量严格把控，在均质搅拌槽和过滤提纯装置之间以及输出管路上分别设有流量计，流量计对流量进行实时的测量，便于对流量进行控制。

本发明解决其技术问题的方案还包括：上述车载式车用尿素制备装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤1）：从尿素原料进口处投入定量的固体尿素原料；

步骤2）：开启水泵，水泵向去离子水制备装置供水，去离子水制备装置将产出的去离子水输送至均质搅拌槽；

步骤3）：均质搅拌槽内去离子水达到设定量时，压力传感器发出信号，水泵停止供水，第二电磁阀在时间继电器的控制下开启固定时间，对均质搅拌槽内的去离子水和固体尿素进行搅拌；

步骤4）：尿素在均质搅拌槽内完全溶解到去离子水中，形成尿素重量百分比为31.8%-33.2%的尿素溶液；

步骤5）：将所述尿素溶液冷却降温至出现白浊状态；

步骤6）：输送泵开启，在输送泵的作用下，所述尿素溶液经过过滤器和提纯装置后到达车辆的尿素箱；

在上述步骤中，输出管路上的传感器实时对尿素溶液进行检测，并将数据通过云平台传送至移动终端。

本发明的有益效果是：

1、本发明的车用尿素制备装置可以随车携带，利用车辆水箱的自来水作为水源，使用固体车用尿素作为原料，生产的尿素溶液可以即时注入车辆的尿素箱，固体尿素原料为袋装十分便于携带和储存，操作简单方便，避免了尿素溶液储存过程中的变质问题和添加过程中受污染的问题。

2、将制备装置和传感器结合在一起，在生产过程中通过传感器实时管控质量，并通过云平台将传感器的数据传输至移动终端，使用者通过移动终端可以实时的了解产品的各项质量指标，若出现指标异常可以及时的处理，保证了产品的品质，避免了生产出不合格产品带来的损失。

3、本装置及其工作方法实现了一键操作，各步骤自动控制，在均质搅拌槽内通过压力传感器检测加水量，避免液位计检测时的热胀冷缩问题导致的检测误差，原料加入精准，使产品质量得到提升并且有利于保持产品质量的稳定。

附图说明

图1为本发明实施例装置的结构示意图；

图2为本发明质量管控的工作流程图。

图中：1水箱，2进水管，3水泵，4反渗透纯水设备，5均质搅拌槽，6尿素原料进口，7过滤器，8提纯装置，9输出管路，10纵向支撑杆，11框架，12不锈钢搭扣，13壳体，14流量计。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步的描述：

如图1所示，车载式车用尿素制备装置，包括壳体13，所述壳体13上设有与车辆相连接的支架，所述壳体13内部设有依次通过管路相连通的去离子水制备装置、均质搅拌槽5和过滤提纯装置。

所述去离子水制备装置的进水口与所述车辆的水箱1通过进水管2相连通，所述进水管2上设有水泵3，所述水泵3通过第一电磁阀进行控制；所述均质搅拌槽5上设有尿素原料进口6，所述过滤提纯装置的输出端通过输出管路9与所述车辆的尿素箱连通，所述输出管路9上设有输出泵，所述输出泵通过第三电磁阀进行控制。

所述均质搅拌槽5侧壁的底端设有压力传感器，均质搅拌槽5的内部设有搅拌装置，搅拌装置通过第二电磁阀进行控制，第二电磁阀与第一时间继电器相连接以控制搅拌时间，所述压力传感器与第一电磁阀及第一时间继电器分别连接，以控制第一电磁阀和第二电磁阀的动作。将压力传感器设置在均质搅拌槽5的底端，避免投入的固体尿素颗粒影响压力传感器，从而保证了压力传感器检测信号的准确。

所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第一时间继电器均与控制器相连接。

控制器可采用PLC控制器，通过控制器实现各个部件的配合动作，实现设备的一键操作，自动化程度高，降低工人劳动强度，同时各个原料的添加更加精准，提升产品品质。PLC编程为目前成熟的技术，本领域技术人员完全可以根据上述描述设置程序，对于该程序在此不再赘述。

为实现产品质量的实时管控，所述输出管路9上设有用于质量管控的传感器，所述传感器的数据通过变送器传输至云平台，所述云平台与移动终端之间通过无线网络实现数据传输。移动终端可以采用手机，尿素溶液的各项指标显示在移动终端上供使用者实时查看，若出现质量不达标的情况可以及时的发现并处理，避免因为车用尿素质量不达标带来的后续问题。

所述的过滤提纯装置包括过滤器7和提纯装置8，所述过滤器7的滤芯由阳离子交换树脂和阴离子交换树脂构成，其中阴离子交换树脂的量大于阳离子交换树脂的量；所述提纯装置8内部的填充物为滤网和活性炭滤芯。

所述提纯装置8的前部和后部分别设有过滤器7，提纯装置8前部的过滤器的过滤精度为10μm，提纯装置8后部的过滤器的过滤精度为0.2μm，所述过滤器均采用精密过滤器，高效拦截尿素液体固体不溶物,保证了尿素液体的纯净。

过滤器7内的离子交换树脂滤芯能够滤除尿素溶液中的缩二脲，提纯装置8中的滤网可以滤除固体颗粒杂质，活性炭滤芯可以滤除有机物、余氯和其它的放射性物质，通过过滤器7和提纯装置8，有效地率除了尿素溶液中的杂质，保证了尿素溶液的品质。

所述的去离子水制备装置为反渗透纯水设备4，在去离子水制备装置与均质搅拌槽5之间的管路上设有电导率传感器、ph值传感器和金属离子传感器，所述电导率传感器、ph值传感器和金属离子传感器的数据均通过变送器输送至所述云平台以实时检测去离子水的各项指标，避免因为去离子水质量不达标带来的后续问题。

为了保证制备装置在冬季气温较低时仍可以正常工作，所述壳体13的外侧设有保温层（图中未示出）。所述保温层可采用玻璃棉、气凝胶毡等现有保温材料制作，因为车辆的特殊性，应选用防火性能好的保温材料。

为实现对产品质量的全方位管控，所述的传感器包括电导率传感器、ph值传感器、金属离子传感器、尿素传感器、氨气传感器和游离氨传感器中的一种或几种。

所述均质搅拌槽5内设有温度传感器，均质搅拌槽5的底部设有加热装置，均质搅拌槽5的侧壁上设有冷却管，所述温度传感器与所述加热装置和所述冷却管的控制装置相连接。在均质搅拌槽5内设置加热装置，便于在尿素溶解时提高尿素溶解的速度；在均质搅拌槽5内设置冷却管，可以提高降温效率，便于将尿素溶液快速降温至白浊状态，便于缩二脲等杂质的析出，从而在过滤时能够同时滤除尿素溶液中的缩二脲等常温下无法滤除的杂质，提高产品的品质。

为便于本发明的尿素制备装置在车辆上的安装，所述支架包括若干纵向支撑杆10，纵向支撑杆10的顶端与所述壳体13固定连接，纵向支撑杆10的底端设有与车辆的水箱1相配合的框架11，所述框架11套置在水箱1的外侧，框架11上设有不锈钢搭扣12。设置不锈钢搭扣12便于支架在水箱1上的可靠安装，同时，不锈钢搭扣12松开后，支架的拆卸也非常方便。

为便于固体尿素原料的添加，所述尿素原料进口6伸出至所述壳体13的外部，所述尿素原料进口6处设有密封盖。设置密封盖可以避免均质搅拌槽5内部受到外界灰尘的污染，从而保证制备出的车用尿素产品的品质以及延长装置的使用寿命。

为提高去离子水的质量以及延长去离子水制备装置的使用寿命，在所述进水管2上还设置有过滤器，为了对产品质量严格把控，在均质搅拌槽5和过滤提纯装置之间以及输出管路9上分别设有流量计14，流量计14对流量进行实时的测量，便于对流量进行控制。

质量管控的原理如图2所示，传感器实时采集各项指标，采集的指标数据通过云平台上传至移动终端供操作者查看，移动终端可采用手机、平板电脑等便于随身携带的设备，操作者通过移动终端查看各项数据，若发现数据异常，则及时查看装置进行处理，若数据正常，则装置正常进行下道工序的工作。

本发明解决其技术问题的方案还包括：上述车载式车用尿素制备装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤1）：从尿素原料进口6处投入定量的固体尿素原料；

步骤2）：开启水泵3，水泵3向去离子水制备装置供水，去离子水制备装置将产出的去离子水输送至均质搅拌槽5；

步骤3）：均质搅拌槽5内去离子水达到设定量时，压力传感器发出信号，水泵3停止供水，第二电磁阀在时间继电器的控制下开启固定时间，对均质搅拌槽5内的去离子水和固体尿素进行搅拌；

步骤4）：尿素在均质搅拌槽5内完全溶解到去离子水中，形成尿素重量百分比为31.8%-33.2%的尿素溶液；

步骤5）：将所述尿素溶液冷却降温至出现白浊状态；

步骤6）：输送泵开启，在输送泵的作用下，所述尿素溶液经过过滤器7和提纯装置8后到达车辆的尿素箱；

在上述步骤中，输出管路上的传感器实时对尿素溶液进行检测，并将数据通过云平台传送至移动终端。

本发明的装置还可以另外设置与反渗透纯水设备4相连通的加水口，当行驶至服务区时，可以进行加水操作，或者车内携带的饮用水也可作为制备溶液用水，加水的方式更加灵活和方便。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不是本发明的全部实施例，不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术，为了突出本发明的创新特点，上述技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.车载式车用尿素制备装置，其特征是，包括壳体，所述壳体上设有与车辆相连接的支架，所述壳体内部设有依次通过管路相连通的去离子水制备装置、均质搅拌槽和过滤提纯装置；

所述去离子水制备装置的进水口与所述车辆的水箱通过进水管相连通，所述进水管上设有水泵，所述水泵通过第一电磁阀进行控制；所述均质搅拌槽上设有尿素原料进口，所述过滤提纯装置的输出端通过输出管路与所述车辆的尿素箱连通，所述输出管路上设有输出泵，所述输出泵通过第三电磁阀进行控制；

所述均质搅拌槽侧壁的底端设有压力传感器，均质搅拌槽的内部设有搅拌装置，搅拌装置通过第二电磁阀进行控制，第二电磁阀与第一时间继电器相连接以控制搅拌时间，所述压力传感器与第一电磁阀及第一时间继电器分别连接，以控制第一电磁阀和第二电磁阀的动作；

所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第一时间继电器均与控制器相连接。

2.根据权利要求1所述的车载式车用尿素制备装置，其特征是，所述输出管路上设有用于质量管控的传感器，所述传感器的数据通过变送器传输至云平台，所述云平台与移动终端之间通过无线网络实现数据传输。

3.根据权利要求1所述的车载式车用尿素制备装置，其特征是，所述的过滤提纯装置包括过滤器和提纯装置，所述过滤器的滤芯由阳离子交换树脂和阴离子交换树脂构成，其中阴离子交换树脂的量大于阳离子交换树脂的量；所述提纯装置内部的填充物为滤网和/或活性炭滤芯。

4.根据权利要求1所述的车载式车用尿素制备装置，其特征是，所述的去离子水制备装置为反渗透纯水设备，在去离子水制备装置与均质搅拌槽之间的管路上设有电导率传感器、ph值传感器和金属离子传感器，所述电导率传感器、ph值传感器和金属离子传感器的数据均通过变送器输送至所述云平台。

5.根据权利要求1所述的车载式车用尿素制备装置，其特征是，所述壳体的外侧设有保温层。

6.根据权利要求5所述的车载式车用尿素制备装置，其特征是，所述的传感器包括电导率传感器、ph值传感器、金属离子传感器、尿素传感器、氨气传感器和游离氨传感器中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的车载式车用尿素制备装置，其特征是，所述均质搅拌槽内设有温度传感器，均质搅拌槽的底部设有加热装置，均质搅拌槽的侧壁上设有冷却管，所述温度传感器与所述加热装置和所述冷却管的控制装置相连接。

8.根据权利要求1所述的车载式车用尿素制备装置，其特征是，所述支架包括若干纵向支撑杆，纵向支撑杆的顶端与所述壳体固定连接，纵向支撑杆的底端设有与车辆的水箱相配合的框架，所述框架套置在水箱的外侧，框架上设有不锈钢搭扣。

9.根据权利要求1所述的车载式车用尿素制备装置，其特征是，所述尿素原料进口伸出至所述壳体的外部，所述尿素原料进口处设有密封盖。

10.一种如权利要求2所述的车载式车用尿素制备装置的工作方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1）：从尿素原料进口处投入定量的固体尿素原料；

步骤2）：开启水泵，水泵向去离子水制备装置供水，去离子水制备装置将产出的去离子水输送至均质搅拌槽；

步骤3）：均质搅拌槽内去离子水达到设定量时，压力传感器发出信号，水泵停止供水，第二电磁阀在时间继电器的控制下开启固定时间，对均质搅拌槽内的去离子水和固体尿素进行搅拌；

步骤4）：尿素在均质搅拌槽内完全溶解到去离子水中，形成尿素重量百分比为31.8%-33.2%的尿素溶液；

步骤5）：将所述尿素溶液冷却降温至出现白浊状态；

步骤6）：输送泵开启，在输送泵的作用下，所述尿素溶液经过过滤器和提纯装置后到达车辆的尿素箱；

在上述步骤中，输出管路上的传感器实时对尿素溶液进行检测，并将数据通过云平台传送至移动终端。