專利名稱：用于內(nèi)燃機尾氣凈化的后處理系統(tǒng)還原劑計量輸送的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種液體計量輸送的裝置，尤其是涉及一種用于內(nèi)燃機尾氣凈化 的后處理系統(tǒng)還原劑計量輸送的裝置。
背景技術(shù)：
用于液體計量輸送的裝置(如計量泵)在汽車環(huán)保方面的應(yīng)用越來越多，尤其是 尿素溶液計量泵在柴油機后處理方面的應(yīng)用。目前，市面上的尿素計量泵主要包括兩種一 種是柱塞泵，一種是膜片泵。使用時，柱塞泵必須在事先充滿液體時才能用于產(chǎn)生較高的輸 出壓力，而且對于助噴氣壓十分敏感；由于尿素溶液難以做到密封，這導(dǎo)致柱塞泵很難達(dá)到 較高壓力(比如12bar)，同時由于核心件需要精密配合，因而造價昂貴。膜片泵的優(yōu)點是沒 有很精密的配合件，制造相對容易，也容易達(dá)到較高壓力；但是，膜片泵有一個很致命的弱 點，也即其精度與膜片的變形量(行程)有很大關(guān)系，一般來說高精度要求較大的行程(膜 片變形量)，而大的變形量又會導(dǎo)致膜片疲勞壽命減少。因此，使用壽命短是所有膜片泵的 天生缺陷?？傊瑹o論是柱塞泵還是膜片泵都是為了讓某一腔體的體積變化達(dá)到抽體并釋放 液體的效果。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種用于內(nèi)燃機尾氣凈化的后處理系統(tǒng)還 原劑計量輸送的裝置；本實用新型的裝置不采用柱塞泵也不采用膜片泵，而是采用一段有 柔性能夠在外力作用下改變體積的容器(比如波紋管或螺紋管)來達(dá)到類似活塞運行或膜 片變形所要產(chǎn)生的變更體積的效果；這即避免了柱塞泵所遇到的活塞與缸體之間需要緊密 (密封)配合的問題，又避免了膜片由于變形過大而導(dǎo)致使用壽命受到限制的問題；為了達(dá) 到高精度的計量效果，這種柔性可變形容積必須具有高精度可控的容積變形(比如高強度 的波紋管或螺紋管)，其容積變化能夠通過其軸向伸縮量來精確控制。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型一種用于內(nèi)燃機尾氣凈化的后處理系統(tǒng)還原劑 計量輸送的裝置，采用如下的技術(shù)方案它包括a)至少一個體積可變的容器，含至少一個出口和至少一個入口，b)至少一個閥和入口相連，還原劑通過它進(jìn)入容器內(nèi)，c)至少一個閥和出口相連，還原劑通過它釋放到容器外，和d)該容器是一個或多個可變形容積的組合體，容器內(nèi)體積和壓力的改變是通過該 容器自身變形來完成，而可變?nèi)莘e的總變形量由組成該容積的多個個體變形的容積和來計 笪弁。本申請用一個柔性的，即能夠比較容易在外力作用下改變體積的，同時又能夠精 確控制體積變化的容器(比如一截波紋管或螺紋管)來產(chǎn)生柱塞泵中活塞運行或者膜片泵 中膜片變形所要達(dá)到的改變某一容積體積的效果，從而達(dá)到抽取還原劑，必要時對之進(jìn)行計量、加壓、輸送和釋放的目的。采用這樣一種安排，既避免了柱塞泵所要求的緊密(密封) 配合的難題，也克服了膜片泵精度差和壽命短的毛病，最終能比較經(jīng)濟地達(dá)到如今還原劑 計量泵需要壓力高(便于霧化而且受外界壓力干擾小)、精度高、壽命長、抗外界干擾能力 強的要求。為了計量準(zhǔn)確和達(dá)到高精度，當(dāng)采取軸向伸縮量來控制該容積體積變化時，這要 求徑向隨壓力變化極少變形(即剛度較高)或者變形可知。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1是一個示意圖，顯示先前技術(shù)的一種形式，即柱塞式計量泵的一種形式，通過 活塞往復(fù)運動來實現(xiàn)液體抽取并釋放流體；圖2是一個示意圖，顯示先前技術(shù)的一種形式，即膜片計量泵的一種形式，通過膜 片的變形來實現(xiàn)液體抽取并釋放流體；圖3是一個示意圖，顯示本專利申請，即柔性容積計量泵的一種形式_波紋管泵， 依靠波紋管伸縮來實現(xiàn)對流體抽取、加壓、計量、輸送和釋放；圖4是一個示意圖，顯示波紋管變形原理；圖5是一個示意圖，顯示電磁驅(qū)動釋放閥的一種安排；圖6是一個示意圖，顯示控制信號的一種安排；圖7是一個示意圖，顯示過量抽取計量泵的一種安排。以上所有圖中數(shù)字標(biāo)記所代表的部件名稱解釋如下300 缸體；310 進(jìn)液閥；315 釋放閥；320 變形體內(nèi)部容積(劑量室)350 劑量線；360 柔性容器；370 驅(qū)動軸；380 劑量閥
具體實施方式
附
圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)的一種形式一柱塞泵。該泵通過活塞往復(fù)運動來改變腔體 320內(nèi)的體積和壓力，從而達(dá)到抽取液體的效果。柱塞泵的主要弱點如下1)對于流動性好，濕透性好，不易密封的流體，比如氣體和尿素水溶液等，很難做 到活塞和缸體之間的良好密封，使得活塞往復(fù)運動時，流體在活塞兩頭的壓差下從一頭向 另一頭泄露，導(dǎo)致抽取效率下降，計量不準(zhǔn)，嚴(yán)重時完全喪失抽取、加壓能力，這種泄露現(xiàn)象 在高壓下尤為嚴(yán)重；正因為如此，所以柱塞泵很難達(dá)到高壓高精度；2)活塞和缸體之間需要高精密公差配合，尤其是這種配合要在不同溫度下保持一 致，增加制造難度；3)對于具有腐蝕性的流體，活塞及其驅(qū)動件都需要耐腐蝕，然而驅(qū)動活塞的鐵磁 體往往不耐蝕，這就更加增加了制作難度和成本；和4)活塞與缸體之間由于有相對運動，如果所抽取的流體潤滑性不好，則會導(dǎo)致活 塞和缸套之間機械摩擦過量而失效或損壞。附圖2顯示現(xiàn)有技術(shù)的另一種形式一膜片泵。相對活塞泵，膜片泵相當(dāng)于將活塞 變成了一個薄片，此時薄片狀的“活塞”不再作相對缸套的滑動。相反，薄片(“活塞”)的 邊緣與缸體連接成一體，只有靠薄片自身變形來改變?nèi)莘e(圖2)。尿素溶液的抽取由薄片 變形所產(chǎn)生的容體變化(容積內(nèi)壓力變化)來實現(xiàn)。其好處是避免了活塞和缸體之間的配合問題，而且薄膜將泵的驅(qū)動部分與所抽取的尿素液體完全分離開來，不再有密封或者驅(qū) 動件的防腐蝕問題。但是膜片泵也有自身結(jié)構(gòu)所帶來的一些致命毛病，主要有1)相對活塞滑動而言，膜片所能產(chǎn)生的變形(行程)量有限，容積變化控制精度 差，最終導(dǎo)致計量精度差；和2)膜片變形集中而導(dǎo)致疲勞壽命有限，從而使用壽命短。正因為如此，膜片泵壽命都較短，一般只有幾千小時使用壽命，而且精度很少有達(dá) 到3%以上的。實施例1本申請所要解決的問題就是采用一個比較容易變形(柔性)的容積來取代活塞或 膜片，使計量精度增加、液體釋放壓力增加、使用壽命延長，而且不顯著增加制造成本。參見圖3所示，本實用新型包括缸體300、波紋管360和驅(qū)動軸370 ；所述缸體300 上端和波紋管360固定連接，所述波紋管360的上表面與驅(qū)動軸370固定連接；所述缸體 300和波紋管360內(nèi)部空間一起構(gòu)成可變化的容積室320 ；所述缸體300的下部設(shè)有單向釋 放閥315，所述缸體300的側(cè)壁上設(shè)有單向進(jìn)液閥310，該單向進(jìn)液閥310外接還原劑輸液 管33。圖3顯示的這種方案的一個具體實施方式
，即采用一段波紋管360來形成柔性 (容易變形)的容器以取代膜片或活塞，工作原理如下波紋管360 —端與缸體300連接在 一起(與膜片類似)；另一端連接一個驅(qū)動軸370，由機械驅(qū)動裝置或電磁驅(qū)動裝置或者兩 者結(jié)合來驅(qū)動作軸向運動，使波紋管360伸縮變形，改變缸體容積室320的體積和壓力，達(dá) 到抽取、加壓、輸送流體的效果。驅(qū)動軸370向上運動時，波紋管360伸張，容積室320內(nèi)產(chǎn) 生負(fù)壓，單向進(jìn)液閥310被打開，單向釋放閥315關(guān)閉，還原劑(尿素溶液)從單向進(jìn)液閥 310吸入容積室320內(nèi)；驅(qū)動軸370向下運動時，波紋管360被壓縮，容積室320內(nèi)產(chǎn)生正 壓，單向進(jìn)液閥310被關(guān)閉，單向釋放閥315打開，還原劑(尿素溶液)從單向釋放閥315 釋放出來，與壓縮空氣匯合并被壓縮空氣輸送到噴嘴，最后噴入發(fā)動機排氣管內(nèi)(圖中未 顯示噴嘴)。如果將每次波紋管360的收縮量(幅度或行程)固定，而且波紋管在徑向的變 形隨容積室320內(nèi)壓力變化不大，則波紋管360每收縮一次，可以通過單向釋放閥315釋放 某一固定量的還原劑(尿素溶液)。通過控制驅(qū)動軸370往復(fù)運動的頻率，我們可以計量所 釋放的還原劑的量，達(dá)到計量效果。為了計量準(zhǔn)確和達(dá)到高精度，當(dāng)采取軸向伸縮量來控制 該容積體積變化時，這要求波紋管360隨容積室320內(nèi)的液體壓力在徑向變形極少(即徑 向剛度較高)或者可知。這種波紋管由一節(jié)節(jié)(多級)的波紋管連接(組合)而成，其總的伸縮量(即行 程、位移或變形量)被分布在許多節(jié)(級)(圖4)，其總變形量(位移)則是每一節(jié)所產(chǎn)生 變形量(位移)的總和D = Σ Cli = Nd上述公式中D 總變形量d 每一節(jié)變形量N 節(jié)數(shù)這樣，每節(jié)所承受的變形量很小，可以在所有局部材料的變形量很小的情況下達(dá)
6到較大的波紋管總伸縮量(即容積)變化的效果。假如能夠采用足夠多的節(jié)(級)數(shù)，可 以在保證波紋管足夠多的總伸縮量的同時使該管所有地方局部材料的變形(應(yīng)變)所產(chǎn)生 的應(yīng)力小于該材料的疲勞極限(材料的疲勞極限是材料的特性之一，定義為該材料在受到 低于該極限值的交變應(yīng)力時，表現(xiàn)出無限的壽命)，那么這個泵就會有無限的使用壽命當(dāng)然，波紋管只是能夠達(dá)到上述效果的無數(shù)種柔性容積的一種。許多類似的其它 柔性容積都能達(dá)到類似效果。比如螺紋狀管就是其中一種。另外，無論是螺紋狀還是波紋 狀管，每節(jié)的直徑或大小也可以不一樣。所有以上設(shè)計都是為了在保證足夠量的軸向行程(這樣才能保證量程和精度) 時，使變形體的每一個局部材料變形量都小于該材料的疲勞極限。由于變形量(行程)相對 大，比較容易控制，最終可以做到對容積變化較高的控制精度，達(dá)到高精度的計量效果。與 此同時，由于變形體壽命無限，可以大大提高計量泵的使用壽命，甚至達(dá)到無限壽命。圖3顯示的計量泵，波紋管360在電磁力的作用下由驅(qū)動軸370驅(qū)動做伸縮運動。 為了使波紋管360的伸縮量變化幅度(位移幅度)恒定不變，最好的辦法是在驅(qū)動軸370 往復(fù)運動的兩端各安放一個行程限制裝置，比如堅固的擋板或擋塊(圖中未顯示！)，使驅(qū) 動軸370的往復(fù)行程固定，在波紋管徑向變形可以忽略不計的情況下，波紋管每伸縮一次， 該泵通過釋放閥所排出的液體體積是固定的，這就構(gòu)成一個固定體積排放計量泵。實施例2在通過使用柔性體容器提高了計量泵變形體變形控制精度以后，若需要更進(jìn)一步 提高計量泵的精度，我們還需要解決容積室320的充不滿的問題和充氣的問題。參見圖5所示，本實用新型包括缸體300、波紋管360和驅(qū)動軸370 ；所述缸體300 上端和波紋管360固定連接，所述波紋管360的上表面與驅(qū)動軸370固定連接；所述缸體 300和可變形柔性容器360內(nèi)部空間一起構(gòu)成可變化的容積室320 ；所述驅(qū)動軸370設(shè)有中 空管道311，該中空管道311下端與容積室320相通，該相通處設(shè)有單向進(jìn)液閥310，該中空 管道311上端連通還原劑輸液管；所述缸體300的下部設(shè)有開口 316，該開口 316處設(shè)有單 向釋放閥315，該單向釋放閥315外設(shè)有電磁線圈317。現(xiàn)有的投入使用的計量泵計量不準(zhǔn)、精度不高的重要因素之一是由于空氣從單向 釋放閥315泄漏進(jìn)入容積室320。使用一個電磁力驅(qū)動的單向釋放閥315可以有效的解決 這個問題。圖5顯示的一種具體實施方式
。其好處是可以采用單向釋放閥315與驅(qū)動軸 370差時同步控制避免空氣泄漏進(jìn)容積室320內(nèi)，使泵達(dá)到更高精度。圖6顯示同步控制 的信號一個樣板。在這個樣板中，假設(shè)驅(qū)動軸370控制信號在高電位時向下運動，壓縮波紋 管360，在容積室320內(nèi)壓力建立起來后，在電磁力作用下將單向釋放閥315打開，在驅(qū)動軸 370向上運動之前，即容積室320內(nèi)保持正壓時，將單向釋放閥315關(guān)閉，在單向釋放閥315 關(guān)閉后驅(qū)動軸再向上運動。這樣避免空氣泄露進(jìn)入容積室320。實施例3導(dǎo)致計量泵計量不準(zhǔn)和精度差的另一個種重要因素是由于容器與管道等結(jié)構(gòu)的 彈性變形等原因?qū)е氯莘e室320內(nèi)液體在沒來得及充滿時就進(jìn)入了液體釋放程序，使得實 際排放出來液體少于額定量。參見圖7所示，本實用新型包括缸體300、波紋管360和驅(qū)動軸370 ；所述缸體300 上端和波紋管360固定連接，所述波紋管360的上表面與驅(qū)動軸370固定連接；所述缸體300和波紋管360內(nèi)部空間一起構(gòu)成可變化的容積室320，所述容積室320中所需劑量由劑 量線350決定；所述驅(qū)動軸370設(shè)有中空管道311，該中空管道311下端與容積室320相通， 該中空管道311上端連通還原劑輸液管；所述中空管道311下部設(shè)有劑量閥380，當(dāng)驅(qū)動 軸370下行至劑量線350，劑量閥380關(guān)閉中空管道311 ；所述缸體300的下部設(shè)有單向釋 放閥 315，該單向釋放閥315由電磁線圈317控制開閉；所述缸體300的側(cè)壁設(shè)有單向進(jìn)液 閥310，該單向進(jìn)液閥310通過管道與驅(qū)動軸370的中空管道311連接相通。附圖7所顯示的具體實施方式
工作原理如下計量泵在抽取時，抽取比所需的量 多的液體，然后通過劑量閥380將劑量線350以上的多余液體返回液體源。當(dāng)波紋管被壓縮 下行至劑量線350，劑量閥380被關(guān)閉，保證容積室320內(nèi)液體充滿而且是一個固定量。此 時，再打開單向釋放閥315，波紋管360繼續(xù)壓縮，將這一個充滿了的固定量液體釋放出去， 這樣可以使計量泵精度更高。這個安排還有一個好處，當(dāng)劑量閥380打開(即波紋管360 保持伸張狀態(tài))時，如果將單向釋放閥315打開，可以讓壓縮空氣進(jìn)入泵內(nèi)并經(jīng)過泵將尿素 液體反吹回尿素箱。這種利用壓縮空氣將尿素溶液返回尿素箱的清洗過程在某些尿素噴射 系統(tǒng)是需要的。這樣可以避免尿素溶液在計量泵和尿素管內(nèi)在寒冷天氣下結(jié)冰。在圖7中 所顯示的單向進(jìn)液閥310在某些應(yīng)用中由于劑量閥380的存在是可以取消的。本文所述僅是本實用新型的一種形式。而本項實用新型卻包括了多種不同的變化 形式。每一項具體細(xì)節(jié)可以有無限多種不同的形式，組合或安排，本文沒有贅述。任何對本 實用新型的改動或采用不同方式，方法的組合與安排，其結(jié)果也仍屬于本項實用新型范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求用于內(nèi)燃機尾氣凈化的后處理系統(tǒng)還原劑計量輸送的裝置，其特征在于，它包括a)至少一個體積可變的容器，含至少一個出口和至少一個入口，b)至少一個閥和入口相連，還原劑通過它進(jìn)入容器內(nèi)，c)至少一個閥和出口相連，還原劑通過它釋放到容器外，和d)該容器是一個或多個可變形柔性容器的組合體，容器內(nèi)體積和壓力的改變是通過該容器自身變形來完成，而可變?nèi)萜鞯目傋冃瘟坑山M成該容積的多個個體變形的容積和來計算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機尾氣凈化的后處理系統(tǒng)還原劑計量輸送的裝置， 其特征在于它包括缸體(300)、可變形柔性容器(360)和驅(qū)動軸(370)；所述缸體(300)上 端和可變形柔性容器(360)固定連接，所述可變形柔性容器(360)的上表面與驅(qū)動軸(370) 固定連接；所述缸體(300)和可變形柔性容器(360)內(nèi)部空間一起構(gòu)成可變化的容積室 (320)；所述缸體(300)的下部設(shè)有單向釋放閥(315)，所述缸體(300)的側(cè)壁上設(shè)有單向 進(jìn)液閥(310)，該單向進(jìn)液閥(310)外接還原劑輸液管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于內(nèi)燃機尾氣凈化的后處理系統(tǒng)還原劑計量輸送的裝置， 其特征在于所述的可變形柔性容器(360)是波紋管或螺紋管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于內(nèi)燃機尾氣凈化的后處理系統(tǒng)還原劑計量輸送的裝置， 其特征在于所述的波紋管或螺紋管(360)是由多級波紋管或螺紋管組合而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的用于內(nèi)燃機尾氣凈化的后處理系統(tǒng)還原劑計量輸送的 裝置，其特征在于所述驅(qū)動軸(370)往復(fù)運動的兩端處各設(shè)置一個行程限制裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機尾氣凈化的后處理系統(tǒng)還原劑計量輸送的裝置， 其特征在于它包括缸體(300)、可變形柔性容器(360)和驅(qū)動軸(370)；所述缸體(300)上 端和可變形柔性容器(360)固定連接，所述可變形柔性容器(360)的上表面與驅(qū)動軸(370) 固定連接；所述缸體(300)和可變形柔性容器(360)內(nèi)部空間一起構(gòu)成可變化的容積室 (320)；所述驅(qū)動軸(370)設(shè)有中空管道(311)，該中空管道(311)下端與容積室(320)相 通，該相通處設(shè)有單向進(jìn)液閥(310)，該中空管道(311)上端連通還原劑輸液管；所述缸體 (300)的下部設(shè)有開口(316)，該開口(316)處設(shè)有單向釋放閥(315)，該單向釋放閥(315) 外設(shè)有電磁線圈(317)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于內(nèi)燃機尾氣凈化的后處理系統(tǒng)還原劑計量輸送的裝置， 其特征在于所述的可變形柔性容器(360)是波紋管或螺紋管。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的用于內(nèi)燃機尾氣凈化的后處理系統(tǒng)還原劑計量輸送的裝 置，其特征在于所述單向釋放閥(315)與驅(qū)動軸(370)之間采用差時同步控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機尾氣凈化的后處理系統(tǒng)還原劑計量輸送的裝置， 其特征在于它包括缸體(300)、可變形柔性容器(360)和驅(qū)動軸(370)；所述缸體(300)上 端和可變形柔性容器(360)固定連接，所述可變形柔性容器(360)的上表面與驅(qū)動軸(370) 固定連接；所述缸體(300)和可變形柔性容器(360)內(nèi)部空間一起構(gòu)成可變化的容積室 (320)，所述容積室(320)中所需劑量由劑量線(350)決定；所述驅(qū)動軸(370)設(shè)有中空管 道(311)，該中空管道(311)下端與容積室(320)相通，該中空管道(311)上端連通還原劑 輸液管；所述中空管道(311)下部設(shè)有劑量閥(380)，當(dāng)驅(qū)動軸(370)下行至劑量線(350)， 劑量閥(380)關(guān)閉中空管道(311)；所述缸體(300)的下部設(shè)有單向釋放閥(315)，該單向釋放閥(315)由電磁線圈(317)控制開閉。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于內(nèi)燃機尾氣凈化的后處理系統(tǒng)還原劑計量輸送的裝 置，其特征在于所述缸體(300)的側(cè)壁設(shè)有單向進(jìn)液閥(310)，該單向進(jìn)液閥(310)通過 管道與驅(qū)動軸(370)的中空管道(311)連接相通。
專利摘要本實用新型公開了用于內(nèi)燃機尾氣凈化的后處理系統(tǒng)還原劑計量輸送的裝置，它包括a)至少一個體積可變的容器，含至少一個出口和至少一個入口，b)至少一個閥和入口相連，還原劑通過它進(jìn)入容器內(nèi)，c)至少一個閥和出口相連，還原劑通過它釋放到容器外，和d)該容器是一個或多個可變形柔性容器的組合體，容器內(nèi)體積和壓力的改變是通過該容器自身變形來完成，而可變?nèi)萜鞯目傋冃瘟坑山M成該容積的多個個體變形的容積和來計算。本實用新型既避免了柱塞泵所要求的緊密(密封)配合的難題，也克服了膜片泵精度差和壽命短的毛病，最終能比較經(jīng)濟地達(dá)到如今還原劑計量泵需要壓力高、精度高、壽命長、抗外界干擾能力強的要求。
文檔編號F01N3/20GK201763420SQ201020272079
公開日2011年3月16日 申請日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者李平 申請人:張英梅