CN112145261A - 一种船用低温自清洁式尿素舱 - Google Patents

一种船用低温自清洁式尿素舱 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种船用低温自清洁式尿素舱，包括储存舱、循环水管、膨胀罐、加药装置、冷却水泵、热交换器、冷却部件和清洁部件，所述循环水管穿设于储存舱，所述膨胀罐设置在储存舱的外部，所述膨胀罐通过循环水管与储存舱连通，所述加药装置设置在膨胀罐的外部，所述加药装置的一端通过循环水管与储存舱连通，所述冷却水泵设置在加药装置的外部，所述储存舱和膨胀罐通过循环水管与冷却水泵的一端连通，所述冷却水泵的另一端与加药装置连通，所述热交换器设置在冷却水泵的外部，所述热交换器的一端通过循环水管与储存舱连通，所述热交换器的另一端与加药装置连通。本发明提供的尿素舱维护便捷，低温且恒温效果好。

Description

一种船用低温自清洁式尿素舱
技术领域
本发明涉及船舶动力系统领域，具体涉及一种船用低温自清洁式尿素舱。
背景技术
根据国际海事组织海上环境保护委员会相关会议要求，在进入NOx排放控制区域的船舶需要满足Tier III的NOx排放标准，为达到此排放标准一般采用SCR、EGR及低压喷射LNG发动机技术，其中SCR技术应用最为广泛。SCR反应器在催化还原反应时需要氨气来作为反应介质，船用尿素则为制作氨气的可靠原材料。尿素溶液在储存时对环境温度的要求比较苛刻，温度超过35℃时尿素溶液的保质期快速下降甚至会出现过期失效的情况，船用尿素价格不便宜，每次加注储存几十上百吨，如果出现失效对船东来说则是一笔不小的浪费。船上中央冷却淡水的设定温度一般为36℃，无法冷却尿素溶液，而热带工况的海水温度也达到32℃，也不适合用来冷却尿素，对此，中国专利：CN102935337B通过对尿素干粉和去离子水的精确计量，实现尿素溶液的全自动在线制备，而其制备出的多余尿素溶液仍缺乏良好的储存环境，依旧存在尿素溶液浪费的现象，为此，必须设计一种专用的尿素舱来延长尿素溶液的储存时长，这种尿素舱的目的是保持储存舱内的低温，延长尿素溶液的储存时长，减少船东的维护成本。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种低温且恒温、便于维护的尿素舱。该尿素舱具有便于维护、低温且恒温的特点。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种船用低温自清洁式尿素舱，包括储存舱、循环水管、膨胀罐、加药装置、冷却水泵、热交换器、冷却部件和清洁部件，所述循环水管穿设于储存舱，所述膨胀罐设置在储存舱的外部，所述膨胀罐通过循环水管与储存舱连通，所述加药装置设置在膨胀罐的外部，所述加药装置的一端通过循环水管与储存舱连通，所述冷却水泵设置在加药装置的外部，所述储存舱和膨胀罐通过循环水管与冷却水泵的一端连通，所述冷却水泵的另一端与加药装置连通，所述热交换器设置在冷却水泵的外部，所述热交换器的一端通过循环水管与储存舱连通，所述热交换器的另一端与加药装置连通，所述冷却部件设置在储存舱内，所述冷却部件与循环水管连通，所述冷却部件与储存舱的内壁连接，所述清洁部件设置在储存舱的上方，所述清洁部件与储存舱连接。
作为优选的技术方案，所述冷却部件包括进水管、出水管和若干个冷却单元，所述进水管和出水管均设置在储存舱的内部，所述进水管和出水管均与循环水管连通，所述冷却单元均匀分布在储存舱的内部，所述进水管和出水管均与冷却单元连通。
作为优选的技术方案，所述冷却单元包括冷却水管和翅片组，所述冷却水管的两端分别与进水管和出水管连通，所述翅片组固定在冷却水管上。
作为优选的技术方案，所述清洁部件包括固定板、移动单元和清洁单元，所述固定板横向设置在储存舱上，所述固定板与储存舱固定连接，所述移动单元设置在固定板上，所述清洁单元设置在储存舱的上方，所述清洁单元与移动单元连接。
作为优选的技术方案，所述移动单元包括电机、第一转动轴、驱动轮、传动带、从动轮、第二转动轴、第一轴承座和两个移动件，所述电机横向固定在固定板上，所述电机与第一转动轴同轴设置，所述电机与第一转动轴连接，所述驱动轮套设在第一转动轴上，所述第一轴承座固定在固定板上，所述第一轴承座套设在第二转动轴上，所述从动轮套设在第二转动轴上，所述驱动轮通过传动带与从动轮连接，两个移动件分别与第一转动轴和第二转动轴连接。
作为优选的技术方案，所述移动件包括螺杆、螺母和第二轴承座，两个螺杆分别与第一转动轴和第二转动轴同轴设置，两个螺杆分别与第一转动轴和第二转动轴固定连接，所述螺母套设在螺杆上，所述螺母的内部设有与螺杆相匹配的螺纹，两个螺杆的螺纹方向相同，所述第二轴承座固定在储存舱上，所述第二轴承座套设在螺杆上。
作为优选的技术方案，所述清洁单元包括蓄水板、给水泵和若干个控制单元，所述蓄水板的内部设有蓄水腔，所述蓄水板设置在两个螺母之间，所述蓄水板与螺母固定连接，所述给水泵设置在螺母上，所述给水泵与螺母固定连接，所述给水泵与蓄水板内的蓄水腔连通，所述蓄水板的底部设有若干个通孔，所述控制单元与通孔一一对应，所述控制单元设置在通孔内。
作为优选的技术方案，所述控制单元包括两个限位件，两个限位件分别设置在通孔的两侧，所述通孔的两侧均设有凹槽，所述限位件包括限位块、压力传感器和弹簧，所述限位块设置在通孔内，所述压力传感器竖向设置在凹槽内，所述压力传感器与蓄水板固定连接，所述弹簧横向设置在压力传感器与限位块之间，所述压力传感器通过弹簧与限位块连接，所述限位块的竖向截面的形状为直角三角形，所述限位块的直角三角形截面的长直角边位于短直角边的下方。
作为优选的技术方案，所述储存舱上还设有中控部件，所述中控部件包括PLC和控制面板，所述控制面板与PLC电连接，所述电机、给水泵和压力传感器均与PLC电连接。
作为优选的技术方案，所述限位块的厚度略小于凹槽的厚度。
本发明的优点和有益效果在于：本发明的尿素舱通过冷却水泵实现冷却水的循环，同时热交换器能够保持循环冷却水的低温、恒温，从而通过冷却部件更好地对尿素溶液进行降温，并保持尿素溶液在低温的情况下保持恒温，从而进一步地延长了尿素溶液的存储时长，通过清洁部件对翅片组上的尿素溶液残留进行清洗工作，保持了翅片组的整洁的同时，尽可能地减少了尿素溶液对翅片组的腐蚀，延长翅片组的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的安装结构示意图；
图2是储存舱、循环水管、冷却部件和清洁部件的连接结构示意图；
图3是储存舱、循环水管和冷却部件的连接结构示意图；
图4是储存舱和清洁部件的连接结构示意图；
图5是蓄水板和控制单元的连接结构示意图；
图6是图5的A部放大图；
图7是中控部件的结构示意图；
图中：1、储存舱；2、循环水管；3、膨胀罐；4、加药装置；5、冷却水泵；6、热交换器；7、进水管；8、出水管；9、冷却水管；10、翅片组；11、固定板；12、电机；13、第一转动轴；14、驱动轮；15、传动带；16、从动轮；17、第二转动轴；18、第一轴承座；19、螺杆；20、螺母；21、第二轴承座；22、蓄水板；23、给水泵；24、限位块；25、压力传感器；26、弹簧；27、PLC；28、控制面板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种船用低温自清洁式尿素舱，包括储存舱1、循环水管2、膨胀罐3、加药装置4、冷却水泵5、热交换器6、冷却部件和清洁部件，循环水管2穿设于储存舱1，膨胀罐3设置在储存舱1的外部，膨胀罐3通过循环水管2与储存舱1连通，加药装置4设置在膨胀罐3的外部，加药装置4的一端通过循环水管2与储存舱1连通，冷却水泵5设置在加药装置4的外部，储存舱1和膨胀罐3通过循环水管2与冷却水泵5的一端连通，冷却水泵5的另一端与加药装置4连通，热交换器6设置在冷却水泵5的外部，热交换器6的一端通过循环水管2与储存舱1连通，热交换器6的另一端与加药装置4连通，冷却部件设置在储存舱1内，冷却部件与循环水管2连通，冷却部件与储存舱1的内壁连接，清洁部件设置在储存舱1的上方，清洁部件与储存舱1连接。
循环冷却水在循环水管2内流动，膨胀罐3与循环水管2接通，在循环水管2内的水压小于膨胀罐3内的气囊内的气压时，膨胀罐3内的气囊膨胀，对循环水管2起到补水作用，直至循环水管2内的水压与膨胀罐3内的气压持平，水停止流入循环水管2，当循环水管2内的水压大于膨胀罐3内的气囊内的气压时，膨胀罐3内的气囊收缩，循环水管2内的水流入气囊，直至循环水管2内的水压与膨胀罐3内的气压持平，水停止流入气囊，通过热交换器6将循环水管2内的循环水的水温降低，便于循环水管2内的循环水对尿素溶液进行降温、恒温，同时，通过冷却部件，能够扩大冷却范围，提高冷却效率，加药装置4可以往循环水管2里添加药剂，起到杀菌消毒的作用。
如图2-图3所示，冷却部件包括进水管7、出水管8和若干个冷却单元，进水管7和出水管8均设置在储存舱1的内部，进水管7和出水管8均与循环水管2连通，冷却单元均匀分布在储存舱1的内部，进水管7和出水管8均与冷却单元连通。
冷却单元包括冷却水管9和翅片组10，冷却水管9的两端分别与进水管7和出水管8连通，翅片组10固定在冷却水管9上。
循环水管2在储存舱1内的一段的形状可以是直管状或螺旋状，前者流速快，循环水管2内的水温度损失小，热交换器6的工作负担小，后者接触面积更大，流速较慢，进行热交换的时间更充足。
如图4-图7所示，清洁部件包括固定板11、移动单元和清洁单元，固定板11横向设置在储存舱1上，固定板11与储存舱1固定连接，移动单元设置在固定板11上，清洁单元设置在储存舱1的上方，清洁单元与移动单元连接。
移动单元包括电机12、第一转动轴13、驱动轮14、传动带15、从动轮16、第二转动轴17、第一轴承座18和两个移动件，电机12横向固定在固定板11上，电机12与第一转动轴13同轴设置，电机12与第一转动轴13连接，驱动轮14套设在第一转动轴13上，第一轴承座18固定在固定板11上，第一轴承座18套设在第二转动轴17上，从动轮16套设在第二转动轴17上，驱动轮14通过传动带15与从动轮16连接，两个移动件分别与第一转动轴13和第二转动轴17连接。
移动件包括螺杆19、螺母20和第二轴承座21，两个螺杆19分别与第一转动轴13和第二转动轴17同轴设置，两个螺杆19分别与第一转动轴13和第二转动轴17固定连接，螺母20套设在螺杆19上，螺母20的内部设有与螺杆19相匹配的螺纹，两个螺杆19的螺纹方向相同，第二轴承座21固定在储存舱1上，第二轴承座21套设在螺杆19上。
清洁单元包括蓄水板22、给水泵23和若干个控制单元，蓄水板22的内部设有蓄水腔，蓄水板22设置在两个螺母20之间，蓄水板22与螺母20固定连接，给水泵23设置在螺母20上，给水泵23与螺母20固定连接，给水泵23与蓄水板22内的蓄水腔连通，蓄水板22的底部设有若干个通孔，控制单元与通孔一一对应，控制单元设置在通孔内。
控制单元包括两个限位件，两个限位件分别设置在通孔的两侧，通孔的两侧均设有凹槽，限位件包括限位块24、压力传感器25和弹簧26，限位块24设置在通孔内，压力传感器25竖向设置在凹槽内，压力传感器25与蓄水板22固定连接，弹簧26横向设置在压力传感器25与限位块24之间，压力传感器25通过弹簧26与限位块24连接，限位块24的竖向截面的形状为直角三角形，限位块24的直角三角形截面的长直角边位于短直角边的下方。
储存舱1上还设有中控部件，中控部件包括PLC27和控制面板28，控制面板28与PLC27电连接，电机12、给水泵23和压力传感器25均与PLC27电连接。
限位块24的厚度略小于凹槽的厚度。
给水泵23应人工与外部供水系统连接，在储存舱内的尿素溶液用完后，操作人员可以通过控制面板28控制电机12运作，电机12通过第一转动轴13带动驱动轮14转动，此时驱动轮14通过传动带15带动从动轮16同向转动，两个螺杆19的螺纹方向相同，使得螺母20同步移动，带动蓄水板22移动，此时，给水泵23往蓄水板22的蓄水腔内输水，蓄水腔内的水慢慢堆积，当蓄水腔内的水达到一定压力后，限位块24在压力的作用下向凹槽内移动，此时弹簧26收缩，压力传感器25受到压力，压力传感器25将此时的压力反馈给PLC27，PLC27记录此时的压力，当两个限位块24移动后，水从通孔中流出，清洗翅片组10，将残留在翅片组10上的尿素溶液清洗掉，当清洗完毕后，PLC27控制给水泵23停止供水，蓄水腔内的水的压力逐渐减小，当小于一定值后，限位块24在弹簧26的复位作用下远离凹槽移动，使得蓄水腔内的水无法流出，通过记录下的压力，可以设置阀值，该阀值可以稍大于所记录的压力，当压力传感器25受到的压力远大于阀值时，PLC27提前控制给水泵23停止供水，从而能够减少水资源的浪费。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种船用低温自清洁式尿素舱，其特征在于，包括储存舱(1)、循环水管(2)、膨胀罐(3)、加药装置(4)、冷却水泵(5)、热交换器(6)、冷却部件和清洁部件，所述循环水管(2)穿设于储存舱(1)，所述膨胀罐(3)设置在储存舱(1)的外部，所述膨胀罐(3)通过循环水管(2)与储存舱(1)连通，所述加药装置(4)设置在膨胀罐(3)的外部，所述加药装置(4)的一端通过循环水管(2)与储存舱(1)连通，所述冷却水泵(5)设置在加药装置(4)的外部，所述储存舱(1)和膨胀罐(3)通过循环水管(2)与冷却水泵(5)的一端连通，所述冷却水泵(5)的另一端与加药装置(4)连通，所述热交换器(6)设置在冷却水泵(5)的外部，所述热交换器(6)的一端通过循环水管(2)与储存舱(1)连通，所述热交换器(6)的另一端与加药装置(4)连通，所述冷却部件设置在储存舱(1)内，所述冷却部件与循环水管(2)连通，所述冷却部件与储存舱(1)的内壁连接，所述清洁部件设置在储存舱(1)的上方，所述清洁部件与储存舱(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种船用低温自清洁式尿素舱，其特征在于，所述冷却部件包括进水管(7)、出水管(8)和若干个冷却单元，所述进水管(7)和出水管(8)均设置在储存舱(1)的内部，所述进水管(7)和出水管(8)均与循环水管(2)连通，所述冷却单元均匀分布在储存舱(1)的内部，所述进水管(7)和出水管(8)均与冷却单元连通。
3.根据权利要求2所述的一种船用低温自清洁式尿素舱，其特征在于，所述冷却单元包括冷却水管(9)和翅片组(10)，所述冷却水管(9)的两端分别与进水管(7)和出水管(8)连通，所述翅片组(10)固定在冷却水管(9)上。
4.根据权利要求3所述的一种船用低温自清洁式尿素舱，其特征在于，所述清洁部件包括固定板(11)、移动单元和清洁单元，所述固定板(11)横向设置在储存舱(1)上，所述固定板(11)与储存舱(1)固定连接，所述移动单元设置在固定板(11)上，所述清洁单元设置在储存舱(1)的上方，所述清洁单元与移动单元连接。
5.根据权利要求4所述的一种船用低温自清洁式尿素舱，其特征在于，所述移动单元包括电机(12)、第一转动轴(13)、驱动轮(14)、传动带(15)、从动轮(16)、第二转动轴(17)、第一轴承座(18)和两个移动件，所述电机(12)横向固定在固定板(11)上，所述电机(12)与第一转动轴(13)同轴设置，所述电机(12)与第一转动轴(13)连接，所述驱动轮(14)套设在第一转动轴(13)上，所述第一轴承座(18)固定在固定板(11)上，所述第一轴承座(18)套设在第二转动轴(17)上，所述从动轮(16)套设在第二转动轴(17)上，所述驱动轮(14)通过传动带(15)与从动轮(16)连接，两个移动件分别与第一转动轴(13)和第二转动轴(17)连接。
6.根据权利要求5所述的一种船用低温自清洁式尿素舱，其特征在于，所述移动件包括螺杆(19)、螺母(20)和第二轴承座(21)，两个螺杆(19)分别与第一转动轴(13)和第二转动轴(17)同轴设置，两个螺杆(19)分别与第一转动轴(13)和第二转动轴(17)固定连接，所述螺母(20)套设在螺杆(19)上，所述螺母(20)的内部设有与螺杆(19)相匹配的螺纹，两个螺杆(19)的螺纹方向相同，所述第二轴承座(21)固定在储存舱(1)上，所述第二轴承座(21)套设在螺杆(19)上。
7.根据权利要求4所述的一种船用低温自清洁式尿素舱，其特征在于，所述清洁单元包括蓄水板(22)、给水泵(23)和若干个控制单元，所述蓄水板(22)的内部设有蓄水腔，所述蓄水板(22)设置在两个螺母(20)之间，所述蓄水板(22)与螺母(20)固定连接，所述给水泵(23)设置在螺母(20)上，所述给水泵(23)与螺母(20)固定连接，所述给水泵(23)与蓄水板(22)内的蓄水腔连通，所述蓄水板(22)的底部设有若干个通孔，所述控制单元与通孔一一对应，所述控制单元设置在通孔内。
8.根据权利要求7所述的一种船用低温自清洁式尿素舱，其特征在于，所述控制单元包括两个限位件，两个限位件分别设置在通孔的两侧，所述通孔的两侧均设有凹槽，所述限位件包括限位块(24)、压力传感器(25)和弹簧(26)，所述限位块(24)设置在通孔内，所述压力传感器(25)竖向设置在凹槽内，所述压力传感器(25)与蓄水板(22)固定连接，所述弹簧(26)横向设置在压力传感器(25)与限位块(24)之间，所述压力传感器(25)通过弹簧(26)与限位块(24)连接，所述限位块(24)的竖向截面的形状为直角三角形，所述限位块(24)的直角三角形截面的长直角边位于短直角边的下方。
9.根据权利要求4所述的一种船用低温自清洁式尿素舱，其特征在于，所述储存舱(1)上还设有中控部件，所述中控部件包括PLC(27)和控制面板(28)，所述控制面板(28)与PLC(27)电连接，所述电机(12)、给水泵(23)和压力传感器(25)均与PLC(27)电连接。
10.根据权利要求6所述的一种船用低温自清洁式尿素舱，其特征在于，所述限位块(24)的厚度略小于凹槽的厚度。
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