CN208040492U - 尿素箱内压力释放装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了尿素箱内压力释放装置，尿素箱底部设置有尿素泵，内部设置有尿素水溶液，包括：至少一根压力释放管，其径向绝热且内径细小，所述压力释放管下端密封固定于所述尿素泵上，上端竖直凸出于压力释放管外尿素液面外且凸出的部分具有贯通外部的溢流孔，所述压力释放管靠近尿素泵的下部设置有贯通尿素水溶液的孔洞。本实用新型利用至少一根具有一定绝热作用的细长管道将尿素从未结晶区域溢出来释放液体压力，避免尿素箱内尿素结晶时因体积膨胀造成压力过大而导致尿素箱或者尿素箱内器件损坏，比如尿素泵损坏。

Description

尿素箱内压力释放装置

技术领域

本实用新型涉及用于柴油机尾气净化的尿素喷射系统领域。更具体地说，本实用新型涉及尿素箱内压力释放装置。

背景技术

目前柴油机尾气净化降氮氧化物系统都需要在发动机排气管中加注少量尿素水溶液，尿素在高温下分解成氨气，在SCR催化剂帮助下，与氮氧化物产生反应，生成氮气和水。通常柴油车车用尿素均为浓度32.5％(即尿素与水的共晶点)的尿素水溶液。

上述尿素水溶液(以下简称尿素)，由一个容器，即尿素箱储存并车载使用。32.5％的尿素在零下11℃开始结晶(结冰)形成固体。该固体质量密度相比液态下降，因此造成体积增加(膨胀)。尿素箱内尿素结晶一般从靠近尿素箱内壁开始，形成一个晶体壳，随后向内部延伸。这样一旦晶体外壳形成，内部液体压力逐步增大，容易将浸泡在尿素中的零部件或装置压坏。

尤其有一种底置集成式尿素泵，如图1所示，由于尿素泵在停止工作后由余热需要较长时间散发，因此该泵周围尿素，尤其是上部尿素是最后结晶的部分。如果最后结晶的液体压力不能得到释放，在实际应用中发现，会将尿素泵从底部挤出尿素箱，导致整个集成系统损坏。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供尿素箱内压力释放装置，利用至少一个有一定绝热作用的细长管道将尿素从未结晶区域溢出来释放液体压力，避免尿素箱内尿素结晶时因体积膨胀造成压力过大而导致尿素箱或者尿素箱内器件损坏，比如尿素泵损坏。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了尿素箱内压力释放装置，尿素箱底部设置有尿素泵，内部设置有尿素水溶液，其特征在于，包括：至少一根压力释放管，其径向绝热且内径细小，所述压力释放管下端密封固定于所述尿素泵上，上端竖直凸出于压力释放管外尿素液面且凸出的部分具有贯通外部的溢流孔，所述压力释放管靠近尿素泵的下部设置有贯通尿素水溶液的孔洞。

优选的是，所述压力释放管下端向外延伸为一体成型的内径逐渐增大的延伸端，所述孔洞设置于所述延伸端上。

优选的是，所述压力释放管内壁设置有防液体润湿涂层。

优选的是，所述压力释放管内壁与所述防液体润湿涂层之间还设置有导热层。

优选的是，所述压力释放管非延伸端部分的管壁内部设置有环形中空夹层。

优选的是，所述中空夹层内填充为真空或空气或绝热材料。

优选的是，所述压力释放管上端通过固定结构连接于尿素箱顶部，所述压力释放管位于尿素箱顶部和压力释放管外尿素液面之间的部分设置有贯通外部的溢流孔。

优选的是，所述尿素箱顶部设置有朝向尿素箱内的凸起，所述压力释放管上端密封固定有固定结构，其上表面向下凹陷形成有凹槽，所述凸起卡合固定于所述凹槽内。

本实用新型至少包括以下有益效果：

1、本实用新型利用内径细小的压力释放管来实现释放尿素液体压力，结合了尿素泵的余热达到释放尿素内部液体压力的效果。

2、本实用新型为了防止压力释放管内的液体结晶，一方面利用表面防液体润湿涂层降低压力释放管内尿素高度来避免管内结晶，另一方面压力释放管本身为绝热材料，同时压力释放管管壁内设置有中空夹层，可以避免压力释放管内外的热交换。

3、本实用新型还在压力释放管内壁设置有导热性能较好的材料为导热层，可将尿素泵的余热快速传递到压力释放管内部的尿素液面上，避免压力释放管内部的液体较压力释放管外部的液体更早结晶，达不到释放液体压力的效果。

4、本实用新型的压力释放管上端通过固定结构连接于尿素箱顶部，避免了压力释放管在受到尿素箱内部尿素的晃动时被损坏。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为现有技术底置集成式尿素计量系统示意图；

图2为本实用新型的压力释放装置示意图；

图3为本实用新型的压力释放装置放大示意图；

图4为本实用新型的压力释放装置顶部放大示意图。

附图标记说明：

100、压力释放管；110、中空夹层；120、防液体润湿涂层；130、导热层；200、尿素泵；300、固定结构；400、溢流孔；500、压力释放管外尿素液面；600、压力释放管内尿素液面；700、结晶尿素；800、尿素水溶液；900、尿素箱。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并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实用新型的限制。

如图1至4所示，本实用新型提供尿素箱内压力释放装置，尿素箱900底部设置有尿素泵200，内部设置有尿素水溶液800，其特征在于，包括：至少一根压力释放管100，其径向绝热且内径细小，所述压力释放管100下端密封固定于所述尿素泵200上，上端竖直凸出于压力释放管外尿素液面500且凸出的部分具有贯通外部的溢流孔400，所述压力释放管100靠近尿素泵200的下部设置有贯通尿素水溶液800的孔洞。优选的，所述压力释放管100下端向外延伸为一体成型的内径逐渐增大的延伸端，所述孔洞设置于所述延伸端上。

在上述技术方案中，利用至少一根绝热细长的压力释放管100，在尿素箱900内尿素水溶液800结晶过程使未结晶液体从被结晶固体封闭的未结晶区域溢流出去，达到释放液体压力的效果。

压力释放装置由至少一根内径细小但是在径向绝热的压力释放管100构成，安装在尿素泵200上部，直通至尿素箱900顶部，尿素泵200布置在尿素箱900的底部，尿素箱900内具有尿素水溶液800，以下简称尿素，其在正常状态下为液体。压力释放管100底部宽大也就是底部向外延伸为延伸端，使得底部内径逐渐增大，延伸端内的空间较大，且在延伸端上开有多个对称设置的孔洞，方便让管内外尿素水溶液800能够自由流动，压力释放管100下端密封固定于尿素泵200上，压力释放管100竖直设置使得顶部伸出压力释放管外尿素液面500以上，压力释放管100内的液体可溢出到管外尿素液面500上，或者压力释放管100直通至尿素箱900顶部并通过设置尿素溢流孔400与尿素箱900内管外尿素液面500上方空气相通，释放溢流出的尿素。

如图2和图3所示。在寒冷的天气，比如零下11℃以下，当尿素泵200停止工作时，尿素箱900内尿素在尿素箱900内壁开始结晶后，形成一个壳，随着时间延长尿素形成的晶体逐步长大，壳变厚。布置在尿素箱900底部的尿素泵200内部由于余热散发，使得尿素泵200周围尤其是尿素泵200上部温度较尿素箱900内其他区域高，因此此处的尿素最后才会结晶。一旦尿素液面结冰封闭，上部形成为结晶尿素700，下部为尿素水溶液800，随后的尿素继续结晶过程会因尿素结晶体积膨胀从而将对未结晶尿素水溶液800液体产生压力，使其压力升高，因此，尿素可以通过上述压力释放管100内部通道经尿素溢流孔400向尿素箱900顶部溢流出来，至压力释放管外尿素液面500上，从而释放液体压力，起到保护尿素箱900内尿素泵200或其他器件不被过大的压力压坏。

压力释放管内径细小的定义为尿素水溶液在压力释放管内可产生毛细管现象，压力释放管相当于毛细管。当没有毛细管现象时，在尿素水溶液的重力作用下，压力释放管内外的液面应该是一样高，尿素水溶液与压力释放管内壁的亲和力差，当压力释放管内径足够细小时，使得表面张力作用克服重力，也就是当压力释放管内壁的比表面积足够大且大于某个数值时，内壁就产生毛细管效应，克服重力，压力释放管内的尿素液面向下流动，从而比压力释放管外的液面低，从而管内的液面不会随着管外的液面一起结晶，达到释放压力的效果，当然这只是其中的一个方面。

另一方面，压力释放管内的尿素水溶液会发生微交换，也就是液体的对流行为，当液体产生不均匀加热时，都会有这个对流行为。温度升高时，液体膨胀体积，密度减小，从而热的液体向上浮；温度降低时，液体缩小体积，密度增大，从而冷的液体向下沉。因此压力释放管内的尿素水溶液也有微循环作用，上部的冷的液体往下，下部的热的液体往上，保证压力释放管内部温度一直稳定处处相等，不会产生结晶。

在另一种技术方案中，所述压力释放管100内壁设置有防液体润湿涂层120。

在上述技术方案中，在压力释放管100内壁设置防液体润湿涂层120，从而降低压力释放管内尿素液面600高度来避免压力释放管100内尿素结晶。防液体润湿涂层120为在压力释放管100内壁涂覆一层防液体润湿剂，采用现有的防液体润湿剂即可。

为了避免压力释放管100内，尤其是靠近尿素箱900内尿素液面附近的压力释放管内尿素结晶，本实用新型采用了两项技术：1)压力释放管100壁采用绝热材料制作减少管内外热交换；2)压力释放管100内径细小，而且内壁表面有防液体润湿涂层120，利用表面张力驱使压力释放管内尿素液面600向下移动，远远低于压力释放管外尿素液面500。这样可以延缓压力释放管100内尿素结晶，即使在压力释放管100外尿素结冰封闭压力释放管100外部尿素液面时仍能保持压力释放管内液面处于液态，如图4所示。一旦压力释放管外尿素液面500结冰封闭，未结晶尿素液体在后续的结晶过程中不断受到挤压，因此会有尿素从压力释放管100至下而上不断流出。一旦流动产生，压力释放管100内不会再结晶，直到所有尿素全部结晶为止。

压力释放管100内径设计得很细小，并涂有防液体润湿涂层120，使得液固表面能增加，液面在表面能驱使下，向下移动，最终使得管内尿素液面远远低于管外尿素液面。另外压力释放管100内经细小还可以加速尿素在管内的流动速度，再进一步减少结晶可能性。

在另一种技术方案中，所述压力释放管100内壁与所述防液体润湿涂层120之间还设置有导热层130。

在上述技术方案中，为了加强效果，如图4所示，除了顶部以外，压力释放管100内壁可以在涂覆防液体润湿涂层120之前设置一层导热良好的材料为导热层，可以将底部尿素泵200的热量快速传导至压力释放管内尿素液面600，进一步确保压力释放管100内尿素不结晶。

在另一种技术方案中，所述压力释放管100非延伸端部分的管壁内部设置有环形中空夹层110。所述中空夹层110内填充为真空或空气或绝热材料。

在上述技术方案中，压力释放管100壁为绝热材料设计，同时压力释放管100壁在径向必须有较好的绝热性能，以防止压力释放管100内的尿素先结晶，比如设置有环形中空夹层110，夹层内为真空或者充满空气或者填充其它可起到绝热的材料，在压力释放管100径向产生绝热效果，可以减少压力释放管100内外热交换速度，延缓压力释放管100内尿素向管外散热。

在另一种技术方案中，所述压力释放管100上端通过固定结构300连接于尿素箱900顶部，所述压力释放管100位于尿素箱900顶部和压力释放管外尿素液面500外之间的部分设置有贯通外部的溢流孔400。优选的，所述尿素箱900顶部设置有朝向尿素箱900内的凸起，所述压力释放管100上端密封固定有固定结构，其上表面向下凹陷形成有凹槽，所述凸起卡合固定于所述凹槽内。

在上述技术方案中，为了机械稳定性，压力释放管100顶部还可以通过固定结构300与尿素箱900顶部连接，避免压力释放管100在受到尿素箱900内尿素晃动时被损坏。固定结构300即为压力释放管100上表面固定的上表面向下凹陷形成有凹槽的结构，凹槽与尿素箱900顶部设置的凸起相配合，从而将压力释放管100固定连接于尿素箱900顶部。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.尿素箱内压力释放装置，尿素箱底部设置有尿素泵，内部设置有尿素水溶液，其特征在于，包括：至少一根压力释放管，其径向绝热且内径细小，所述压力释放管下端密封固定于所述尿素泵上，上端竖直凸出于压力释放管外尿素液面且凸出的部分具有贯通外部的溢流孔，所述压力释放管靠近尿素泵的下部设置有贯通尿素水溶液的孔洞。

2.如权利要求1所述的尿素箱内压力释放装置，其特征在于，所述压力释放管下端向外延伸为一体成型的内径逐渐增大的延伸端，所述孔洞设置于所述延伸端上。

3.如权利要求1所述的尿素箱内压力释放装置，其特征在于，所述压力释放管内壁设置有防液体润湿涂层。

4.如权利要求3所述的尿素箱内压力释放装置，其特征在于，所述压力释放管内壁与所述防液体润湿涂层之间还设置有导热层。

5.如权利要求2所述的尿素箱内压力释放装置，其特征在于，所述压力释放管非延伸端部分的管壁内部设置有环形中空夹层。

6.如权利要求5所述的尿素箱内压力释放装置，其特征在于，所述中空夹层内填充为真空或空气或绝热材料。

7.如权利要求1所述的尿素箱内压力释放装置，其特征在于，所述压力释放管上端通过固定结构连接于尿素箱顶部，所述压力释放管位于尿素箱顶部和压力释放管外尿素液面之间的部分设置有贯通外部的溢流孔。

8.如权利要求7所述的尿素箱内压力释放装置，其特征在于，所述尿素箱顶部设置有朝向尿素箱内的凸起，所述压力释放管上端密封固定有固定结构，其上表面向下凹陷形成有凹槽，所述凸起卡合固定于所述凹槽内。