CN110821614A - 一种采用两级隔膜泵的空气辅助式尿素泵 - Google Patents

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Abstract

本发明属于柴油发动机尾气处理领域，并具体公开了一种采用两级隔膜泵的空气辅助式尿素泵。该空气辅助式尿素泵包括第一隔膜泵、尿素箱、第二隔膜泵、尿素喷嘴和气源，其中：第一隔膜泵的进液端通过进液管路与尿素箱连接，其出液端分为两路，一路通过第一回液管路与尿素箱连接，另一路与第二隔膜泵的进液端连接，第二隔膜泵的出液端分为两路，一路通过第二回液管路与尿素箱连接，另一路通过喷射管路与尿素喷嘴连接，气源分为两路，一路通过两位四通电磁阀分别与第一隔膜泵和第二隔膜泵的进气端连接，另一路与尿素喷嘴连接。本发明能够有效解决由于进液不充分引起的尿素泵计量精度低的问题，极大提高第二隔膜泵的计量精度，同时提高尿素泵的可靠性。

Description

一种采用两级隔膜泵的空气辅助式尿素泵
技术领域
本发明属于柴油发动机尾气处理领域，更具体地，涉及一种采用两级隔膜泵的空气辅助式尿素泵。
背景技术
柴油发动机燃烧后喷出的尾气中含有大量的颗粒状物质和NOx，对空气质量具有极大的威胁。为减少环境污染，各国排放法规都进一步要求降低柴油车尾气中NOx的排放，其中SCR技术已成为降低柴油车NOx排放的主流技术。尿素泵是SCR系统的核心部件之一，是一种将尿素溶液输送至尿素喷嘴的装置。
尿素泵可分为空气辅助式和无空气辅助式。空气辅助式尿素泵是一种通过压缩空气辅助将具有精确计量的尿素溶液输送至喷嘴的装置。无空气辅助式尿素泵是一种将具有稳定压力的尿素溶液输送至喷嘴的装置。其中，空气辅助式尿素泵借助压缩空气辅助雾化，雾化效果更好，在市场上得到广泛应用。空气辅助式尿素泵通常采用电机或电磁驱动的单级隔膜泵作为尿素泵的驱动单元，通过调节电机转速或电磁铁的工作频率来实现尿素溶液计量，但故障率高，吸入性能差，计量精度不稳定。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种采用两级隔膜泵的空气辅助式尿素泵，其中结合空气辅助式尿素泵自身的特征，相应设计了第一隔膜泵和第二隔膜泵，并利用第一隔膜泵为第二隔膜泵提供尿素溶液，相应的可有效解决隔膜泵吸入不足造成计量精度低的问题，因而尤其适用于柴油发动机尾气处理的应用场合。
为实现上述目的，本发明提出了一种采用两级隔膜泵的空气辅助式尿素泵，其包括第一隔膜泵、尿素箱、第二隔膜泵、尿素喷嘴和气源，其中：所述第一隔膜泵的进液端通过进液管路与所述尿素箱连接，用于吸入尿素溶液，该第一隔膜泵的出液端分为两路，一路通过第一回液管路与所述尿素箱连接，另一路与所述第二隔膜泵的进液端连接，从而为所述第二隔膜泵提供尿素溶液，并且所述第一隔膜泵的行程容积大于所述第二隔膜泵的行程容积，以此保证所述第二隔膜泵吸液充足，所述第二隔膜泵的出液端分为两路，一路通过第二回液管路与所述尿素箱连接，另一路通过喷射管路与所述尿素喷嘴连接，以此实现尿素溶液的喷射，所述气源分为两路，一路通过两位四通电磁阀分别与所述第一隔膜泵和第二隔膜泵的进气端连接，为其工作提供动力，另一路与所述尿素喷嘴连接，实现对尿素溶液的吹扫。
作为进一步优选地，所述第一回液管路上设置有溢液阀，用于保证所述第一隔膜泵出液端的压力，从而提升所述第二隔膜泵的吸入性能。
作为进一步优选地，所述气源与所述尿素喷嘴的入口连接，使得压缩空气与尿素溶液混合后喷出。
作为进一步优选地，所述气源与所述尿素喷嘴的出口连接，利用压缩空气吹扫所述尿素溶液。
作为进一步优选地，所述进液管路上安装有过滤器，用于对所述尿素溶液进行过滤。
作为进一步优选地，所述第一隔膜泵的进液端设置有第一吸入阀，其出液端设置有第一压出阀，所述第二隔膜泵的进液端设置有第二吸入阀，其出液端设置有第二压出阀，从而实现所述第一隔膜泵和第二隔膜泵的吸入过程和压出过程。
作为进一步优选地，所述第二回液管路上设置有第一电磁开关阀，用于排空所述第二隔膜泵内部的空气。
作为进一步优选地，所述喷射管路上设置有液路背压阀，用于防止空气进入液路。
作为进一步优选地，所述喷射管路上设置有压力传感器，用于检测所述喷射管路的压力。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
1.本发明提供的空气辅助式尿素泵采用两级隔膜泵结构，利用第一隔膜泵从尿素箱中抽吸尿素溶液并为第二隔膜泵的进液端增压，然后通过第二隔膜泵将尿素溶液泵送至喷嘴，并通过控制二位四通电磁阀的电磁铁工作频率来改变隔膜泵的往复频率，实现尿素溶液计量，同时通过保证第一隔膜泵的行程容积大于第二隔膜泵的行程容积，能够有效解决由于进液不充分引起的尿素泵计量精度低的问题，极大地提高了第二隔膜泵的计量精度，同时该尿素泵采用压缩空气作为动力源，不需要额外的电机或电磁驱动装置，因此无需考虑系统压力过高引起的安全问题，并且因气动隔膜泵的寿命较长，能够有效提高尿素泵的可靠性；
2.尤其是，本发明通过在第一回液管路上设置溢液阀，能够保证第一隔膜泵出液端的压力，从而提升计量用第二隔膜泵的吸入性能，以此提高空气辅助式尿素泵的计量精度；
3.此外，本发明通过将气源与尿素喷嘴的进口或出口连接，能够利用压缩空气对尿素溶液进行雾化，同时通过对各管路的组件进行优化，能够保证空气辅助式尿素泵的性能和稳定性。
附图说明
图1是按照本发明一个优选实施例构建的采用两级隔膜泵的空气辅助式尿素泵的结构示意图；
图2是按照本发明另一优选实施例构建的采用两级隔膜泵的空气辅助式尿素泵的结构示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1-尿素箱，2-进液管路，3-过滤器，4-第一回液管路，5-溢液阀，6-第一隔膜泵，61-第一隔膜，62-第一吸入阀，63-第一压出阀，7-第二隔膜泵，71-第二隔膜，72-第二吸入阀，73-第二压出阀，8-两位四通电磁阀，9-第三电磁开关阀，10-液路背压阀，11-压力传感器，12-气路背压阀，13-减压阀，14-第二电磁开关阀，15-气源，16-尿素喷嘴，17-喷射管路，18-第一电磁开关阀，19-第二回液管路。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明实施例提出了一种采用两级隔膜泵的空气辅助式尿素泵，其包括第一隔膜泵6、尿素箱1、第二隔膜泵7、尿素喷嘴16和气源15，其中：
第一隔膜泵6的进液端通过进液管路2与尿素箱1连接，用于吸入尿素溶液，该第一隔膜泵6的出液端分为两路，一路通过第一回液管路4与尿素箱1连接，另一路与第二隔膜泵7的进液端连接，从而为第二隔膜泵7提供尿素溶液；第二隔膜泵7的出液端分为两路，一路通过第二回液管路19与尿素箱1连接，并且第二回液管路19上设置有第一电磁开关阀18，用于排空第二隔膜泵7内部的空气，另一路通过喷射管路17与尿素喷嘴16连接，以此实现尿素溶液的喷射；第一隔膜泵6的行程容积大于第二隔膜泵7的行程容积，从而保证第二隔膜泵7进液充分，避免由于第二隔膜泵7吸入不足引起的系统计量精度不稳定问题，同时第一隔膜泵6的进液端设置有第一吸入阀62，其出液端设置有第一压出阀63，第二隔膜泵7的进液端设置有第二吸入阀72，其出液端设置有第二压出阀73，从而实现第一隔膜泵6和第二隔膜泵7的吸入过程和压出过程；
气源15通过进气管路与第二电磁开关阀14和减压阀13连接后分为两路，一路通过连接管路与第三电磁开关阀9和两位四通电磁阀8连接后，分别与第一隔膜泵6和第二隔膜泵7的进气端连接，为其工作提供动力，同时在第一隔膜泵6和第二隔膜泵7中利用第一隔膜61和第二隔膜71将压缩空气和尿素溶液进行隔离，因第一隔膜泵6和第二隔膜泵7共用一路压缩空气驱动，能够有效利用压缩空气能量，提高空气辅助式尿素泵的总体效率，降低系统能耗，气源15的另一路与尿素喷嘴16连接，实现对尿素溶液的吹扫。
进一步，第一回液管路4上设置有溢液阀5，用于保证第一隔膜泵6的出液端存在一定压力，从而提升第二隔膜泵7的吸入性能。
进一步，进液管路2上安装有过滤器3，用于对尿素溶液进行过滤，避免杂质进入空气辅助式尿素泵内，造成其失效，从而保持空气辅助式尿素泵内部清洁。
进一步，喷射管路17上设置有液路背压阀10，用于防止空气进入液路，气源15与尿素喷嘴16连接的管路上设置有气路背压阀12，用于防止尿素溶液进入气路。
进一步，喷射管路17上设置有压力传感器11，用于检测喷射管路17的压力，对系统故障进行预判断。
如图1所示，按照本发明的一个优选实施例，气源15与尿素喷嘴16的入口连接，使得压缩空气与尿素溶液混合后喷出；如图2所示，按照本发明的另一个优选实施例，气源15与尿素喷嘴16的出口连接，利用压缩空气吹扫尿素溶液，喷射管路17中只有尿素溶液流通。
下面对本发明提供的采用两级隔膜泵的空气辅助式尿素泵的工作过程作具体描述。
工作过程分为以下4种模式，分别为建压模式、喷射模式、排空模式和停机模式。在建压模式下，第二电磁开关阀14、第三电磁开关阀9和第一电磁开关阀18同时得电，两位四通电磁阀8按最大频率工作，第一隔膜泵6从尿素箱1中抽吸尿素溶液至第二隔膜泵7，第二隔膜泵7抽吸尿素溶液至尿素箱1，系统运行一段时间使管路内空气排尽，本阶段末第一电磁开关阀18失电，从而关闭第二回液管路19，当压力传感器11检测到喷射管路17压力达到预设值，表明系统建压成功，两位四通电磁阀8失电，空气辅助式尿素泵准备进入喷射模式；在喷射模式下，两位四通电磁阀8按所需频率工作，此时第二电磁开关阀14和第三电磁开关阀9持续得电，第一隔膜泵6从尿素箱1中抽吸尿素溶液至第二隔膜泵7，第二隔膜泵7抽吸尿素溶液至液路背压阀10与压缩空气混合，压缩空气和尿素溶液混合物通过喷射管路17和尿素喷嘴16喷入催化器中；在排空模式下，第三电磁开关阀9和两位四通电磁阀8同时失电，压缩空气将残留尿素溶液从喷射管路17中排空，此阶段将持续一段时间使管路内尿素溶液排尽，第二电磁开关阀14失电，系统关闭；在停机模式下，尿素泵失电，系统处于停机状态。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种采用两级隔膜泵的空气辅助式尿素泵，其特征在于，所述空气辅助式尿素泵包括第一隔膜泵(6)、尿素箱(1)、第二隔膜泵(7)、尿素喷嘴(16)和气源(15)，其中：所述第一隔膜泵(6)的进液端通过进液管路(2)与所述尿素箱(1)连接，用于吸入尿素溶液，该第一隔膜泵(6)的出液端分为两路，一路通过第一回液管路(4)与所述尿素箱(1)连接，另一路与所述第二隔膜泵(7)的进液端连接，从而为所述第二隔膜泵(7)提供尿素溶液，并且所述第一隔膜泵(6)的行程容积大于所述第二隔膜泵(7)的行程容积，以此保证所述第二隔膜泵(7)吸液充足，所述第二隔膜泵(7)的出液端分为两路，一路通过第二回液管路(19)与所述尿素箱(1)连接，另一路通过喷射管路(17)与所述尿素喷嘴(16)连接，以此实现尿素溶液的喷射，所述气源(15)分为两路，一路通过两位四通电磁阀(8)分别与所述第一隔膜泵(6)和第二隔膜泵(7)的进气端连接，为其工作提供动力，另一路与所述尿素喷嘴(16)连接，实现对尿素溶液的吹扫。
2.如权利要求1所述的采用两级隔膜泵的空气辅助式尿素泵，其特征在于，所述第一回液管路(4)上设置有溢液阀(5)，用于保证所述第一隔膜泵(6)出液端的压力，从而提升所述第二隔膜泵(7)的吸入性能。
3.如权利要求1所述的采用两级隔膜泵的空气辅助式尿素泵，其特征在于，所述气源(15)与所述尿素喷嘴(16)的入口连接，使得压缩空气与尿素溶液混合后喷出。
4.如权利要求1所述的采用两级隔膜泵的空气辅助式尿素泵，其特征在于，所述气源(15)与所述尿素喷嘴(16)的出口连接，利用压缩空气吹扫所述尿素溶液。
5.如权利要求1所述的采用两级隔膜泵的空气辅助式尿素泵，其特征在于，所述进液管路(2)上安装有过滤器(3)，用于对所述尿素溶液进行过滤。
6.如权利要求1所述的采用两级隔膜泵的空气辅助式尿素泵，其特征在于，所述第一隔膜泵(6)的进液端设置有第一吸入阀(62)，其出液端设置有第一压出阀(63)，所述第二隔膜泵(7)的进液端设置有第二吸入阀(72)，其出液端设置有第二压出阀(73)，从而实现所述第一隔膜泵(6)和第二隔膜泵(7)的吸入过程和压出过程。
7.如权利要求1所述的采用两级隔膜泵的空气辅助式尿素泵，其特征在于，所述第二回液管路(19)上设置有第一电磁开关阀(18)，用于排空所述第二隔膜泵(7)内部的空气。
8.如权利要求1所述的采用两级隔膜泵的空气辅助式尿素泵，其特征在于，所述喷射管路(17)上设置有液路背压阀(10)，用于防止空气进入液路。
9.如权利要求1～8任一项所述的采用两级隔膜泵的空气辅助式尿素泵，其特征在于，所述喷射管路(17)上设置有压力传感器(11)，用于检测所述喷射管路(17)的压力。
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