CN114087051A - 一种多孔式尿素溶液喷射阀 - Google Patents

一种多孔式尿素溶液喷射阀 Download PDF

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Abstract

本发明属于内燃机尾气后处理技术领域，公开了一种多孔式尿素溶液喷射阀，包括进液管、中心磁体、导向管、针阀钢球组件、电磁线圈、阀座以及喷孔板，阀座与导向管远离中心磁体的一端密封固定，阀座开设有出液孔以及圆形槽，出液孔与积液腔连通，针阀钢球组件能够与阀座抵接以封堵出液孔，圆形槽与出液孔连通，喷孔板设置在阀座远离针阀钢球组件的一端，且喷孔板与圆形槽形成加速腔，喷孔板开设有若干喷射孔，喷射孔与圆形槽连通。尿素溶液喷出喷射孔时由于在加速腔的作用下形成横向速度，一定的横向速度提高了液体束与空气的相互作用，加快液体束的撕裂，减小了雾化粒径，优化了喷雾分布，提高了喷雾均匀性，避免了尿素结晶的情况发生。

Description

一种多孔式尿素溶液喷射阀
技术领域
本发明涉及内燃机尾气后处理技术领域，尤其涉及一种多孔式尿素溶液喷射阀。
背景技术
随着柴油机排放法规的日趋严格，后处理系统需采用选择性催化还原系统SCR去除尾气中含有的氮氧化物。通常将32.5％的尿素水溶液喷射入排气管中，经过水解、热解形成氨气，再通过催化载体将氮氧化物催化还原成无害的氮气和水，实现尾气处理的目的。
尿素溶液喷射系统属于低压喷射，在无气辅的情况下，现有的雾化器结构很难实现良好的雾化效果，喷雾粒径较大。这样的尿素溶液喷入排气管内，易在喷嘴头部、混合器和管壁上形成液膜，进而造成尿素结晶，堵塞排气管路，造成尾气排放超标，严重的情况下甚至会损坏发动机。
因此，亟需一种多孔式尿素溶液喷射阀，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多孔式尿素溶液喷射阀，以解决现有技术中用于柴油机选择性催化转化系统的喷射阀存在雾化效果差、分布不均匀和喷雾粒径较大的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种多孔式尿素溶液喷射阀，包括：
进液管，所述进液管内开设有第一通道；
中心磁体，所述中心磁体与所述进液管密封固定，所述中心磁体内开设有第二通道，所述第二通道与所述第一通道连通，所述第二通道内设置有弹簧；
导向管，所述导向管的一端与所述中心磁体密封固定，所述导向管内开设有积液腔；
针阀钢球组件，所述针阀钢球组件滑动穿设在所述积液腔内，且一端与所述弹簧抵接，所述针阀钢球组件内开设有第三通道，所述第三通道分别与所述第二通道以及所述积液腔连通；
电磁线圈，所述电磁线圈设置在所述中心磁体以及所述导向管的外表面，所述电磁线圈能够控制所述针阀钢球组件向靠近所述中心磁体的方向滑动；
阀座，所述阀座与所述导向管远离所述中心磁体的一端密封固定，所述阀座开设有出液孔以及圆形槽，所述出液孔与所述积液腔连通，所述针阀钢球组件能够与所述阀座抵接以封堵所述出液孔，所述圆形槽与所述出液孔连通；
喷孔板，所述喷孔板设置在所述阀座远离所述针阀钢球组件的一端，且所述喷孔板与所述圆形槽形成加速腔，所述喷孔板开设有若干喷射孔，所述喷射孔与所述圆形槽连通。
作为优选，所述喷孔板远离所述阀座的一端开设有凹槽，若干所述喷射孔沿所述喷孔板的中心周向均匀分布，且所述喷射孔开设在所述凹槽的边界内。
作为优选，所述圆形槽的边界大于所述喷射孔的边界。
作为优选，所述针阀钢球组件包括针阀杆和钢球件，所述钢球件设置在所述针阀杆远离所述中心磁体的一端，所述第三通道开设在所述针阀杆内，所述针阀杆上开设有若干过流孔，所述过流孔连通所述第三通道以及所述积液腔，所述钢球件能够与所述阀座抵接以封堵所述出液孔。
作为优选，所述钢球件沿周向均匀设置有若干扁位，若干所述扁位表面积相等。
作为优选，所述阀座上还开设有导向孔以及锥面，所述导向孔引导所述针阀钢球组件的滑动路径，所述锥面设置在所述出液孔靠近所述针阀钢球组件的一端，所述钢球件能够与所述锥面贴合。
作为优选，所述钢球件与所述导向孔形成蓄液腔，所述钢球件与所述出液孔形成出液腔，所述钢球件与所述锥面接触时形成密封，所述蓄液腔与所述出液腔隔断，所述钢球件与所述锥面之间存在间隙时，所述蓄液腔与所述出液腔连通。
作为优选，所述第二通道包括开设在所述中心磁体的内孔以及中心孔，所述内孔与所述中心孔连通，所述内孔内设置有滤网，所述中心孔内设置有调整套，所述弹簧的两端分别与所述调整套以及所述针阀钢球组件抵接。
作为优选，所述调整套与所述中心孔过盈配合，通过调节所述调整套在所述中心孔的位置以调节所述弹簧的压缩量。
作为优选，所述导向管远离所述中心磁体的一端设置有定位台阶，所述阀座穿设在所述导向管远离所述中心磁体的一端，且所述阀座的一端与所述定位台阶抵接。
本发明的有益效果：
本发明提供的多孔式尿素溶液喷射阀，通过控制电磁线圈输入电压信号的通断，能够控制中心磁体磁力的通断，当电磁线圈输入电压信号时，中心磁体产生的磁力大于弹簧压缩力以及通过进液管进入的尿素溶液的液体压力，针阀钢球组件在中心磁体的作用下向上运动，尿素溶液依次经过第一通道、第二通道、第三通道、积液腔和出液孔进入加速腔内，经过加速腔使尿素溶液形成横向速度，最后经过喷射孔喷出。尿素溶液喷出喷射孔时由于在加速腔的作用下形成横向速度，一定的横向速度提高了液体束与空气的相互作用，加快液体束的撕裂，促进尿素溶液的破碎，从而形成良好的雾化效果，减小了雾化粒径，优化了喷雾分布，提高了喷雾均匀性，避免了尿素结晶的情况发生。
附图说明
图1是本发明提供的多孔式尿素溶液喷射阀的结构示意图；
图2是图1中A处的局部放大图；
图3是本发明中阀座的结构示意图；
图4是本发明中喷孔板的结构示意图。
图中：
100、进液管；101、第一通道；200、中心磁体；201、第二通道；2011、内孔；2012、中心孔；202、弹簧；203、滤网；204、调整套；300、导向管；301、积液腔；302、定位台阶；400、针阀钢球组件；401、第三通道；402、针阀杆；4021、过流孔；403、钢球件；4031、扁位；500、电磁线圈；600、阀座；601、出液孔；602、圆形槽；603、加速腔；604、导向孔；605、锥面；606、蓄液腔；607、出液腔；608、间隙；700、喷孔板；701、喷射孔；702、凹槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
如图1至图4所示，本实施例提供了一种多孔式尿素溶液喷射阀，包括进液管100、中心磁体200、导向管300、针阀钢球组件400、电磁线圈500、阀座600以及喷孔板700，其中，进液管100内开设有第一通道101，第一通道101用于尿素溶液进入；中心磁体200与进液管100密封固定，而且中心磁体200内开设有第二通道201，第二通道201与第一通道101连通，第二通道201内设置有弹簧202；导向管300的一端与中心磁体200密封固定，导向管300内开设有积液腔301；针阀钢球组件400滑动穿设在积液腔301内，而且针阀钢球组件400的一端与弹簧202抵接，与针阀钢球组件400抵接后的弹簧202呈压缩状态，针阀钢球组件400内开设有第三通道401，第三通道401分别与第二通道201以及积液腔301连通；电磁线圈500设置在中心磁体200以及导向管300的外表面，电磁线圈500能够控制针阀钢球组件400向靠近中心磁体200的方向滑动；阀座600与导向管300远离中心磁体200的一端密封固定，阀座600开设有出液孔601以及圆形槽602，出液孔601与积液腔301连通，第一通道101、第二通道201、第三通道401、积液腔301以及出液孔601形成溶液通道，针阀钢球组件400能够与阀座600抵接以封堵出液孔601，从而断开溶液通道，圆形槽602与出液孔601连通；喷孔板700设置在阀座600远离针阀钢球组件400的一端，而且喷孔板700与圆形槽602之间形成加速腔603，喷孔板700开设有若干喷射孔701，喷射孔701与圆形槽602连通。
本实施例提供的多孔式尿素溶液喷射阀，通过控制电磁线圈500输入电压信号的通断，能够控制中心磁体200磁力的通断，当电磁线圈500输入电压信号时，中心磁体200产生的磁力大于弹簧202压缩力以及通过进液管100进入的尿素溶液的液体压力，针阀钢球组件400在中心磁体200的作用下向上运动，尿素溶液依次经过第一通道101、第二通道201、第三通道401、积液腔301和出液孔601进入加速腔603内，经过加速腔603使尿素溶液形成横向速度，最后经过喷射孔701喷出；当电磁线圈500断开电压信号时，针阀钢球组件400在弹簧202压缩力以及尿素溶液的液压的作用下向下运动，针阀钢球组件400与阀座600抵接并封堵出液孔601。尿素溶液喷出喷射孔701时由于在加速腔603的作用下形成横向速度，一定的横向速度提高了液体束与空气的相互作用，加快液体束的撕裂，促进尿素溶液的破碎，从而形成良好的雾化效果，减小了雾化粒径，优化了喷雾分布，提高了喷雾均匀性，避免了尿素结晶的情况发生。
本实施例中的中心磁体200开设有内孔2011以及中心孔2012，内孔2011与中心孔2012连通形成第二通道201，内孔2011内设置有过滤网203，中心孔2012内设置有调整套204，弹簧202的两端分别与调整套204以及针阀钢球组件400抵接。通过设置过滤网203，能够对进入第二通道201内的尿素溶液进行过滤，避免尿素结晶或者其他颗粒进入多孔式尿素溶液喷射阀而造成堵塞；通过在中心孔2012设置调整套204，既能够保证尿素溶液顺利通过第二通道201，又能够对弹簧202进行限位。
具体地，调整套204与中心孔2012过盈配合，提高调整套204在中心孔2012的稳定性以及牢固性，通过调节调整套204在中心孔2012的位置能够对弹簧202的压缩量进行调节，以使针阀钢球组件400能够顺利抵靠阀座600以封堵出液孔601，以满足不同液压条件的尿素溶液，同时又能够避免弹簧202压缩量过大使弹性力过大造成针阀钢球组件400抵靠阀座600时造成冲击而使阀座600发生损坏。
更具体地，滤网203的外表面与内孔2011过盈配合，以提高滤网203在中心孔2012的稳定性以及牢固性，避免滤网203在尿素溶液流动时被尿素溶液冲走。
本实施例中的导向管300远离中心磁体200的一端设置有定位台阶302，阀座600穿设于导向管300远离中心磁体200的一端，而且阀座600的一端与定位台阶302抵接。通过设置定位台阶302，使得阀座600的一端与定位台阶302抵接，从而限定阀座600在导向管300延伸方向上的位置，实现对阀座600的定位作用。
本实施例中的针阀钢球组件400包括针阀杆402以及钢球件403，钢球件403设置在针阀杆402远离中心磁体200的一端，第三通道401开设在针阀杆402内，针阀杆402上开设有若干过流孔4021，过流孔4021连通第三通道401以及积液腔301，钢球件403能够与阀座600抵接以封堵出液孔601，通过上述结构，能够使第三通道401内的尿素溶液顺利进入积液腔301内。
优选地，若干过流孔4021均匀分布在针阀杆402的周向上，使得针阀钢球组件400在尿素溶液流动时得到平衡，过流孔4021的数量优选为2个。钢球件403沿周向均匀设置有若干扁位4031，若干扁位4031的表面积相等，通过上述结构，使得尿素溶液能够顺利流入出液孔601，扁位4031数量可以是3-5个，优选为4个。
本实施例中的电磁线圈500、中心磁体200以及针阀钢球组件400形成电磁回路。
本实施例中的阀座600上还开设有导向孔604以及锥面605，导向孔604引导针阀钢球组件400的滑动路径，锥面605设置在出液孔601靠近针阀钢球组件400的一端，钢球件403能够与锥面605贴合。通过上述结构，针阀钢球组件400的滑动路径得到引导，防止针阀钢球组件400在滑动过程中发生偏移，而且保证钢球件403能够准确与锥面605贴合，当钢球件403贴合锥面605时，钢球件403封堵出液孔601。
具体地，钢球件403与导向孔604之间形成蓄液腔606，钢球件403与出液孔601之间形成出液腔607，当钢球件403与锥面605接触时形成密封，蓄液腔606与出液腔607之间隔断，当钢球件403与锥面605之间存在间隙608时，蓄液腔606与出液腔607连通，尿素溶液经过蓄液腔606、间隙608、出液腔607和加速腔603，在加速腔603中形成横向速度后从喷射孔701射出。
本实施例中的喷孔板700远离阀座600的一端开设有凹槽702，若干喷射孔701沿喷孔板700的中心周向均匀分布，而且喷射孔701开设在凹槽702的边界内。通过调整凹槽702的深度，调整喷射孔701的长径比，其结构简单，降低了加工难度，制造成本更低。具体地，本实施例中的凹槽702可以是圆形，也可以是其它形状；喷射孔701的数量可以是3-8个，优选为6个。
可选地，圆形槽602的边界大于喷射孔701的边界，通过上述结构，能够使尿素溶液在加速腔603内充分加速，达到较好的加速效果，而且能够保证经过加速腔603横向加速的尿素溶液从喷射孔701喷出。
综上，采用上述多孔式尿素溶液喷射阀，通过控制电磁线圈500输入电压信号的通断，由电磁线圈500、中心磁体200、针阀钢球组件400形成电磁回路产生的电磁力与弹簧202压缩力、液压力等共同作用，实现针阀钢球组件400的往复运动，进一步控制蓄液腔606和出液腔607的连通，当钢球件403和锥面605间存在间隙608时，尿素溶液经过蓄液腔606、间隙608和出液腔607，进入由阀座600和喷孔板700形成的加速腔603，经加速腔603使尿素溶液形成横向速度，一定的横向速度提高了液体束与空气的相互作用，加快液体束的撕裂，促进尿素溶液的破碎，从而形成良好的雾化效果；通过喷孔板700底部凹槽702精确控制喷射孔701的长径比，其结构简单，降低了加工难度，制造成本更低。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多孔式尿素溶液喷射阀，其特征在于，包括：
进液管(100)，所述进液管(100)内开设有第一通道(101)；
中心磁体(200)，所述中心磁体(200)与所述进液管(100)密封固定，所述中心磁体(200)内开设有第二通道(201)，所述第二通道(201)与所述第一通道(101)连通，所述第二通道(201)内设置有弹簧(202)；
导向管(300)，所述导向管(300)的一端与所述中心磁体(200)密封固定，所述导向管(300)内开设有积液腔(301)；
针阀钢球组件(400)，所述针阀钢球组件(400)滑动穿设在所述积液腔(301)内，且一端与所述弹簧(202)抵接，所述针阀钢球组件(400)内开设有第三通道(401)，所述第三通道(401)分别与所述第二通道(201)以及所述积液腔(301)连通；
电磁线圈(500)，所述电磁线圈(500)设置在所述中心磁体(200)以及所述导向管(300)的外表面，所述电磁线圈(500)能够控制所述针阀钢球组件(400)向靠近所述中心磁体(200)的方向滑动；
阀座(600)，所述阀座(600)与所述导向管(300)远离所述中心磁体(200)的一端密封固定，所述阀座(600)开设有出液孔(601)以及圆形槽(602)，所述出液孔(601)与所述积液腔(301)连通，所述针阀钢球组件(400)能够与所述阀座(600)抵接以封堵所述出液孔(601)，所述圆形槽(602)与所述出液孔(601)连通；
喷孔板(700)，所述喷孔板(700)设置在所述阀座(600)远离所述针阀钢球组件(400)的一端，且所述喷孔板(700)与所述圆形槽(602)形成加速腔(603)，所述喷孔板(700)开设有若干喷射孔(701)，所述喷射孔(701)与所述圆形槽(602)连通。
2.根据权利要求1所述的多孔式尿素溶液喷射阀，其特征在于，所述喷孔板(700)远离所述阀座(600)的一端开设有凹槽(702)，若干所述喷射孔(701)沿所述喷孔板(700)的中心周向均匀分布，且所述喷射孔(701)开设在所述凹槽(702)的边界内。
3.根据权利要求2所述的多孔式尿素溶液喷射阀，其特征在于，所述圆形槽(602)的边界大于所述喷射孔(701)的边界。
4.根据权利要求1所述的多孔式尿素溶液喷射阀，其特征在于，所述针阀钢球组件(400)包括针阀杆(402)和钢球件(403)，所述钢球件(403)设置在所述针阀杆(402)远离所述中心磁体(200)的一端，所述第三通道(401)开设在所述针阀杆(402)内，所述针阀杆(402)上开设有若干过流孔(4021)，所述过流孔(4021)连通所述第三通道(401)以及所述积液腔(301)，所述钢球件(403)能够与所述阀座(600)抵接以封堵所述出液孔(601)。
5.根据权利要求4所述的多孔式尿素溶液喷射阀，其特征在于，所述钢球件(403)沿周向均匀设置有若干扁位(4031)，若干所述扁位(4031)表面积相等。
6.根据权利要求4所述的多孔式尿素溶液喷射阀，其特征在于，所述阀座(600)上还开设有导向孔(604)以及锥面(605)，所述导向孔(604)引导所述针阀钢球组件(400)的滑动路径，所述锥面(605)设置在所述出液孔(601)靠近所述针阀钢球组件(400)的一端，所述钢球件(403)能够与所述锥面(605)贴合。
7.根据权利要求6所述的多孔式尿素溶液喷射阀，其特征在于，所述钢球件(403)与所述导向孔(604)形成蓄液腔(606)，所述钢球件(403)与所述出液孔(601)形成出液腔(607)，所述钢球件(403)与所述锥面(605)接触时形成密封，所述蓄液腔(606)与所述出液腔(607)隔断，所述钢球件(403)与所述锥面(605)之间存在间隙(608)时，所述蓄液腔(606)与所述出液腔(607)连通。
8.根据权利要求1所述的多孔式尿素溶液喷射阀，其特征在于，所述第二通道(201)包括开设在所述中心磁体(200)的内孔(2011)以及中心孔(2012)，所述内孔(2011)与所述中心孔(2012)连通，所述内孔(2011)内设置有滤网(203)，所述中心孔(2012)内设置有调整套(204)，所述弹簧(202)的两端分别与所述调整套(204)以及所述针阀钢球组件(400)抵接。
9.根据权利要求8所述的多孔式尿素溶液喷射阀，其特征在于，所述调整套(204)与所述中心孔(2012)过盈配合，通过调节所述调整套(204)在所述中心孔(2012)的位置以调节所述弹簧(202)的压缩量。
10.根据权利要求1-9任一项所述的多孔式尿素溶液喷射阀，其特征在于，所述导向管(300)远离所述中心磁体(200)的一端设置有定位台阶(302)，所述阀座(600)穿设在所述导向管(300)远离所述中心磁体(200)的一端，且所述阀座(600)的一端与所述定位台阶(302)抵接。
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