CN209145838U - 一种防止管道冻裂装置及其尿素计量泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种防止管道冻裂装置及其尿素计量泵，利用管道内液体结冰时对活塞的作用力，压迫活塞另一侧压缩体，使活塞移动并释放出一定空间给管道内结冰液体，有效地防止液体管道在冰冻时胀裂管道系统。同时，将上述防止管道冻裂装置安装在尿素计量泵中尿素溶液结冰时的封闭管道上，管道内尿素溶液结冰时，所述活塞压缩体侧的受力小于其另一侧的受力，彻底地解决了尿素计量泵尿素溶液管道在冰冻时胀裂管道系统问题，大大地提高尿素计量泵可靠性；另外，尿素溶液非结冰时，所述封闭管道内尿素液体对所述活塞的压力(即管道内尿素溶液最大脉冲工作压力)小于所述压缩体对所述活塞的作用力，确保了尿素计量泵尿素溶液喷射精度。

Description

一种防止管道冻裂装置及其尿素计量泵

技术领域

本实用新型属于柴油发动机尾气后处理领域，涉及一种防止管道冻裂装置，特别涉及一种基于防止管道冻裂装置的尿素计量泵。

背景技术

柴油机选择性催化还原系统(Selective Catalytic Reduction，简称SCR) 是用于去除柴油发动机排放中的氮氧化物；其包括三个部分：尿素供应模块、尿素喷射模块和催化消声器模块。其工作原理是：利用尿素喷射模块将尿素供应模块中的尿素溶液喷射在高温环境中的催化消声器模块内，由于尿素溶液在高温下会发生水解和热解反应后生成氨气，这样氨气在催化消声器模块中与柴油发电机排出尾气中的氮氧化物发生氧化还原反应，生成氮气和水，从而达到降低柴油发动机尾气排放中氮氧化物排放的目的。其中尿素喷射模块由DUC(喷射控制单元)、尿素计量泵(气助式或非气助式)和雾化喷嘴组成；如图1所示，为现有技术气助式尿素计量泵(联杆双腔室膜片式计量泵)的工作原理示意图，其中1为尿素箱，2为双膜片泵的进液腔，3为双膜片泵的计量腔，4为双膜片泵的背压阀，5为回液阀，6为气液混合混合腔，7为空气稳压阀，8为排液阀，9为雾化喷嘴，10为进液接头，11为回液接头，12为进气接头,13为双膜片泵的进液单向阀，14为双膜片泵的出液单向阀，15为双膜片泵的计量腔进液单向阀；虚线框内为双膜片泵。

其工作原理是：双膜片泵启动后，尿素溶液从尿素箱1通过进液接头10 被吸入进液腔2，一路经双膜片泵内管道进入计量腔3，通过背压阀4进入气液混合腔6与从空气稳压阀7进入气液混合腔6的压缩空气混合均匀后，由雾化喷嘴9喷出；另一路经回液阀5回流至尿素箱1。

当双膜片泵工作结束时，为防止低温时尿素计量泵中尿素溶液结冰膨胀，启动尿素计量泵残余尿素溶液清扫程序：打开排液阀8，压缩空气通过空气稳压阀7进入气液混合腔6后，一路通过排液阀8进入进液腔2，推动管道内尿素溶液通过回液阀5回流至尿素箱1；另一路与从计量腔3经背压阀4 进入气液混合腔6的尿素溶液均匀混合后通过雾化喷嘴9喷出。这种尿素计量泵虽然增加了排液功能(即双膜片泵停止工作后，将双模片泵芯内部的液体反向吹走，保证双膜片泵芯内部无液体或少量液体残留)，但是在人为操作失误或此功能失效或故障时，尿素计量泵内部尿素溶液残留在双膜片泵的出液单向阀14、双膜片泵的计量腔进液单向阀15和回液阀5之间封闭管道，这样，在低温情况下尿素溶液结冰膨胀造成其管路系统的损坏，致使尿素计量泵可靠性降低。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种无需人为或自动进行管道排空，能彻底消除管道内液体在低温下冰冻而体积膨胀，导致管道破裂的装置，包括带中心通孔的壳体，其一端口内设置一带透气孔的堵头，另一端口内设置一与壳体内壁之间设有密封圈的活塞，且在堵头与活塞之间连接有可恢复的压缩体；所述装置支接在防止冻裂液体管道上，管道内液体结冰时，所述活塞压缩压缩体向堵头方向移动。进一步地，管道内液体非结冰时，所述活塞压缩体侧的受力大于其另一侧的受力。

优选的，所述堵头通过过盈配合或外螺纹设置在壳体端口内；进一步地，所述带外螺纹的堵头通过与壳体之间螺纹调节其位置。

进一步优选的，所述可恢复的压缩体为弹簧体或橡胶体或记忆合金体；更进一步地，所述橡胶体为至少一根空芯橡胶柱体；所述记忆合金体为记忆合金弹簧或细长记忆合金柱体。

本发明还提供了一种基于上述防止管道冻裂装置的尿素计量泵，上述所述的防止管道冻裂装置至少一个安装在尿素计量泵中尿素溶液结冰时的封闭管道上；进一步地，尿素溶液非结冰时，所述封闭管道内尿素液体对所述活塞的压力小于所述压缩体对所述活塞的作用力；更进一步地，所述封闭管道内尿素液体对所述活塞的压力为管道内尿素液体最大脉冲工作压力。

优选的，所述堵头通过过盈配合或外螺纹设置在壳体端口内；进一步地，所述带外螺纹的堵头通过与壳体之间螺纹调节调节可恢复压缩体对活塞压力。

进一步优选的，所述可恢复的压缩体为弹簧体或橡胶体或记忆合金体；进一步地，所述橡胶体为至少一根空芯橡胶柱体；所述记忆合金体为记忆合金弹簧或细长记忆合金柱体。

本实用新型利用管道内液体结冰时对活塞的作用力，压迫活塞另一侧压缩体，使活塞移动并释放出一定空间给管道内结冰液体，有效地防止液体管道在冰冻时胀裂管道系统；在管道内液体非结冰时，所述活塞压缩体侧的受力大于其液体侧的受力，这样不影响液体管道系统正常运行。同时，将上述防止管道冻裂装置安装在尿素计量泵中尿素溶液结冰时的封闭管道上，管道内尿素溶液结冰时，所述活塞压缩体侧的受力小于其另一侧的受力，彻底地解决了尿素计量泵尿素溶液管道在冰冻时胀裂管道系统问题，大大地提高尿素计量泵可靠性；另外，尿素溶液非结冰时，所述封闭管道内尿素液体对所述活塞的压力(即管道内尿素溶液最大脉冲工作压力)小于所述压缩体对所述活塞的作用力，确保了尿素计量泵尿素溶液喷射精度。

附图说明

图1为现有技术气助式尿素计量泵原理示意图。

图2为本实用新型实施例1提供的一种防止管道冻裂装置结构示意图。

图3为本实用新型实施例1提供的另一种防止管道冻裂装置结构示意图。

图4为本实用新型实施例2提供的一种防止管道冻裂装置结构示意图。

图5为本实用新型实施例3提供的一种具有防止管道冻裂装置的尿素计量泵示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型提供的防止管道冻裂装置及其尿素计量泵进行详细说明。

实施例1：

本实施例提供一种防止管道冻裂装置结构示意图，如图2所示，该装置包括一带中心通孔的壳体21，其一端口设置一带透气孔的堵头22，另一端设置一与壳体内壁之间设有密封圈24的活塞23，且在堵头22与活塞23之间设置弹簧体25，所述堵头22通过过盈配合或外螺纹设置在壳体的一侧端口内；该防止管道冻裂装置安装在液体管道(图2中省略)上，管道内液体低温结冰时对所述活塞23产生的作用力大于所述弹簧体25对所述活塞23 的作用力。

其工作原理是：在正常温度情况下，该装置安装在液体管道上，管道内液体与活塞23接触，由于活塞23与液体接触面面积小，且承受液体作用力远小于弹簧体25对活塞23的作用力，因此活塞23处于静止状态，管道内液体正常流动不受影响；当温度低于液体冰冻温度时，该装置安装在液体管道上，管道内液体结冰导致管道内液体(如尿素溶液、水等)体积膨胀；由于液体管道是封闭的，体积膨胀使管道内产生压力增大，当它对活塞23所产生的作用力大于弹簧体25对活塞23所承受的作用力时，活塞23将移动并压缩弹簧25，释放一定的空间给管道内液体结冰而使其体积增大部分，这样就防止管道内液体冰冻而导致管道胀裂。随着温度升高管道内冰冻液体会融化，冰冻液体对活塞23的作用力消失，活塞23在弹簧体25的作用力下使其回到初始位置，该防止管道冻裂装置恢复正常工作状态。

为了确保液体管道系统正常工作，管道内液体非结冰时，所述活塞压缩体侧的受力大于其另一侧的受力，活塞23另一侧的受力为液体管道系统的液体工作压力或液体最大波动压力，具体选择哪一种压力，根据具体液体管理系统工作要求而定。为了确保液体管道系统压力波动，对造成影响或可靠地使活塞23与壳体21之间稳定封闭，活塞23与壳体21之间的接触面设计为斜锥面结构(如图2)。

本实施例中弹簧体25也可以采用空芯圆柱体橡胶体，如图3所示，为一种防止管道冻裂装置结构示意图，几个空芯圆柱体橡胶体25＇横向叠放在活塞23与堵头22之间，当然也可以在活塞23与堵头22之间竖放一个空芯圆柱体橡胶体。

本实施例中弹簧体25也可以采用记忆合金弹簧，记忆合金弹簧设置在活塞23与堵头22之间，其结构图与采用普通弹簧体防止管道冻裂装置的其余结构组成相同；当然也可以在活塞23与堵头22之间竖放一根细长条的记忆合金体，其结构图与采用普通弹簧体防止管道冻裂装置的其余结构组成相同。其工作原理如下：

在正常温度情况下，该装置安装在液体管道上，管道内液体与活塞23 接触，由于活塞23与液体接触面面积小，且承受液体作用力远小于记忆合金弹簧对活塞23的作用力，因此活塞23处于静止状态，管道内液体正常流动不受影响；在低温情况下，该装置安装在液体管道上，当温度低于液体结冰温度时，使管道内的液体结冰，导致管道内物体(如尿素溶液、水等物质) 体积膨胀；同时记忆合金弹簧在管道内液体结冰温度时发生形变，使其对活塞23的弹力变小或消失；与此同时，由于液体管道是封闭的，管道内液体结冰而膨胀对活塞23所产生的作用力远远大于记忆合金弹簧对活塞23所承受的作用力，这样活塞23将移动并压缩记忆合金弹簧，释放一定的空间给管道内液体结冰而使其体积增大部分，从而防止管道内液体冰冻而导致管道胀裂。随着温度升高管道内冰冻液体会融化，冰冻液体对活塞23的作用力消失，同时记忆合金弹簧会发生逆变恢复原始形变状态，从而活塞23在记忆合金弹簧的作用力作用下使其回到初始位置，这样该防止管道冻裂装置恢复正常工作状态。

在活塞23与堵头22之间竖放一根细长条的记忆合金体的防止管道冻裂装置与上述记忆合金弹簧的防止管道冻裂装置工作原理相同。

实施例2

本实施例提供的一种防止管道冻裂装置结构示意图，如图4所示，该装置是在实施例1的防止管道冻裂装置基础上进一步改进，只将壳体21＇与堵头22＇之间的连接螺纹加长，这样根据不同液体压力的管道系统，通过调整堵头在壳体内位置，不仅确保该防止管道冻裂装置在相应液体压力大小的管道系统中正常流动，而且确保了产品生产中单一化降低了管理成本，同时增强产品使用性。

其余部分结构及其工作原理，参见实施例1部分。

实施例3

本实施例提供的一种基于上述实施例的防止管道冻裂装置的尿素计量泵，见图5，为气助式尿素计量泵(联杆双腔室膜片式计量泵)的工作原理示意图，其中1为尿素箱，2为双膜片泵的进液腔，3为双膜片泵的计量腔， 4为双膜片泵的背压阀，5为回液阀，6为气液混合混合腔，7为空气稳压阀， 8为排液阀，9为雾化喷嘴，10为进液接头，11为回液接头，12为进气接头,13 为双膜片泵的进液单向阀，14为双膜片泵的出液单向阀，15为双膜片泵的计量腔进液单向阀，20为防止管道冻裂装置；虚线框内为双膜片泵；防止管道冻裂装置20设置在双膜片泵的出液单向阀14、双膜片泵的计量腔进液单向阀15和回液阀5之间管道。

其工作原理是：双膜片泵启动后，尿素溶液从尿素箱1通过进液接头10 被吸入进液腔2，一路经双膜片泵内管道进入计量腔3，通过背压阀4进入气液混合腔6与从空气稳压阀7进入气液混合腔6的压缩空气混合均匀后，由雾化喷嘴9喷出；另一路经回液阀5回流至尿素箱1；由于尿素计量泵正常工作情况下，安装管道上的防止管道冻裂装置20中活塞承受管道内尿素溶液作用力远小于压缩体对活塞的作用力，活塞处于静止关闭状态；在这种状态下，将压缩体对活塞的作用力设计为大于管道内尿素溶液的最大波动工作压力，不会影响尿素计量泵尿素溶液喷射精度。

当双膜片泵工作结束时，为防止低温时尿素计量泵中残余尿素溶液结冰膨胀，启动尿素计量泵残余尿素溶液清扫程序：打开排液阀8，压缩空气通过空气稳压阀7进入气液混合腔6后，一路通过排液阀8进入进液腔2，推动管道内尿素溶液通过回液阀5回流至尿素箱1；另一路与从计量腔3经背压阀4进入气液混合腔6的尿素溶液均匀混合后通过雾化喷嘴9喷出。由于在尿素计量泵中增设一防止管道冻裂装置20，即使这种尿素计量泵有排出残留液体功能(即双膜片泵停止工作后，将双模片泵芯内部的液体反向吹走，保证双膜片泵芯内部无液体或少量液体残留)，在人为操作失误或此功能失效或故障时，尿素计量泵内部尿素溶液残留在双膜片泵的出液单向阀14、双膜片泵的计量腔进液单向阀15和回液阀5之间管道中，也不会造成尿素计量泵内部管路系统的损坏，致使尿素计量泵可靠性降低。

本实施例中在尿素计量泵中增设设一个防止管道冻裂装置，也可以根据残留在尿素计量泵的液体冰冻时封闭管道中尿素溶液多少，设置二个以上该防止管道冻裂装置，原则是在尿素计量泵停止工作时，其中的残留在封闭管道中尿素溶液结冰不会导致管道冻裂。

本实施例是将防止管道冻裂装置应用于气助式尿素计量泵(联杆双腔室膜片式计量泵)，当然，也可以将防止管道冻裂装置应用于其它气助式尿素计量泵，如单腔体膜片计量泵，柱塞计量泵，齿轮计量泵；也可以将该装置应用于非气助式尿素计量泵。

以上实施例只是阐述了本实用新型在尿素计量泵中设置防止管道冻裂装置的基本原理和特性，但除了尿素计量泵外，本实用新型也适用于低温封闭管道残留液体结冰的场所；因此本实用新型不受上述事例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (13)

1.一种防止管道冻裂装置，其特征在于，包括带中心通孔的壳体(21,21＇)，其一端口内设置一带透气孔的堵头(22,22＇)，另一端口内设置一与壳体(21,21＇)内壁之间设有密封圈(24)的活塞(23)，且在堵头(22,22＇)与活塞(23)之间连接有可恢复的压缩体(25,25＇)；所述装置支接在防止冻裂液体管道上，管道内液体结冰时，所述活塞(23)压缩压缩体向堵头方向移动。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，管道内液体非结冰时，所述活塞(23)压缩体侧的受力大于其另一侧的受力。

3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述堵头(22，22＇)通过过盈配合或外螺纹设置在壳体(21，21＇)端口内。

4.根据权利要求3所述装置，其特征在于，所述带外螺纹的堵头(22,22＇)通过与壳体(21,21＇)之间螺纹调节其位置。

5.根据权利要求1或2或3所述装置，其特征在于，所述可恢复的压缩体为弹簧体(25)或橡胶体(25＇)或记忆合金体。

6.根据权利要求5所述装置，其特征在于，所述橡胶体(25＇)为至少一根空芯橡胶柱体；所述记忆合金体为记忆合金弹簧或细长记忆合金柱体。

7.一种尿素计量泵，其特征在于，至少一个权利要求1所述的防止管道冻裂装置(20)安装在尿素计量泵中尿素溶液结冰时的封闭管道上。

8.根据权利要求7所述尿素计量泵，其特征在于，尿素溶液非结冰时，所述封闭管道内尿素液体对所述活塞(23)的压力小于所述压缩体(25,25＇)对所述活塞(23)的作用力。

9.根据权利要求8所述尿素计量泵，其特征在于，所述封闭管道内尿素液体对所述活塞(23)的压力为管道内尿素液体最大脉冲工作压力。

10.根据权利要求7所述尿素计量泵，其特征在于，所述堵头(22，22＇)通过过盈配合或外螺纹设置在壳体(21，21＇)端口内。

11.根据权利要求10所述尿素计量泵，其特征在于，所述带外螺纹的堵头(22,22＇)通过与壳体(21,21＇)之间螺纹调节可恢复压缩体对活塞压力。

12.根据权利要求7或8或10所述尿素计量泵，其特征在于，所述可恢复的压缩体为弹簧体(25)或橡胶体(25＇)或记忆合金体。

13.根据权利要求12所述尿素计量泵，其特征在于，所述橡胶体(25＇)为至少一根空芯橡胶柱体；所述记忆合金体为记忆合金弹簧或细长记忆合金柱体。