用于添加剂的泵 |
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| 申请号 | CN201480064702.4 | 申请日 | 2014-11-21 | 公开(公告)号 | CN105765222A | 公开(公告)日 | 2016-07-13 |
| 申请人 | 全耐塑料高级创新研究公司; | 发明人 | 斯蒂芬·伦纳德; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提出一种旨在车辆用SCR系统中 泵 送添加剂的泵(2)，该泵被配置为用于沿着第一转动方向转动以将存储在容器中的添加剂经由 注射管 道向注射装置运输，该泵包括室(23)，在该室中容置有 齿轮 系统(22)，室(23)分别借助于输入管道(24)和输出管道(25)与容器和注射管道 流体 连通。该泵使得输入管道和输出管道被布置为使得：在 净化 注射管道之后，该室接收并留住添加剂。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种旨在在车辆用SCR系统中泵送添加剂的泵(2)，所述泵被配置为用于沿着第一转动方向转动以将存储在容器中的所述添加剂经由注射管道向注射装置运输，所述泵包括室(23)，在所述室(23)中容置有齿轮系统(22)，所述室(23)包括上壁、底壁和连接所述上壁与所述底壁的侧壁，所述室(23)分别借助于输入管道(24)和输出管道(25)与所述容器和所述注射管道流体连通， |
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| 说明书全文 | 用于添加剂的泵技术领域背景技术[0002] 针对车辆和重型车辆的排放的法规包括要求减少向大气中排放氮氧化物NOx。为了实现该目标，已知SCR(Selective Catalytic Reduction，即选择性催化还原)方法，该方法允许通过将还原剂(一般为氨)注入排放管线来减少氮氧化物。该氨可以来自于氨前驱物溶液的热解分解，该氨前驱物溶液的浓度可以是低共熔浓度。该氨前驱物一般为尿素溶液。 [0003] 使用SCR方法，在以经过优化的效率燃烧时在发动机中产生的NOx的大量排放在发动机出口处在催化剂中被加以处理。该处理要求使用具有精确浓度水平和极端品质的还原剂。由此精确地计量溶液的剂量并将其注入排放气流中，溶液在该排放气流中被水解然后将氮氧化物(NOx)转化为氮(N2)和水(H2O)。 [0004] 为此，必须给车辆配备包含添加剂(一般为尿素)溶液的容器，以及用于计量所期望数量的添加剂并将其注入排放管线的设备(或注射装置)。一般性地，使用供给设备以将添加剂从容器经由注射管道(或注射管线)向注射装置运输。 [0005] 一般性地，该供给设备包括由发动机驱动的旋转泵。 [0007] 一般性地，管线的净化通过借助于旋转泵通过注射装置抽吸空气和/或排放气体来进行，该旋转泵为此在与用于供给注射装置的方向相反的方向上转动。 [0008] 图1示意性地示出了已知的用于SCR系统的旋转泵的一个例子。 [0009] 图1的旋转泵1被配置为用于沿着第一转动方向转动以将存储在容器中的添加剂经由注射管道向注射装置运输，并沿着第二转动方向(与第一转动方向相反)转动以净化注射管道。旋转泵1包括： [0011] -室13，该室13中容置有齿轮系统12。 [0012] 室13分别借助于输入管道14和输出管道15与容器和注射管道流体连通。输入管道14连接到室的上壁131，输出管道15连接到室的下壁132。侧壁133连接上壁131和下壁132。 由此，室的上壁131包括第一开孔，输入管道14能够经由所述第一开孔与室的内部连通；并且室的下壁132包括第二开孔，输出管道15能够经由所述第二开孔与室的内部连通。 [0013] 一般性地，在进行了净化之后，室13主要被空气填充。从此时起，系统的下一次启动可能会困难且漫长。由此，为了方便该启动，一般提出在启动开始时打开注射装置。然而，这使注射装置的操控策略复杂化。此外，数量未加以控制的添加剂可能在排放管线尚未达到足以确保所期望的化学反应的温度时就被注入该排放管线当中。 发明内容[0014] 本发明旨在解决上述问题。 [0015] 因此，本发明涉及一种旨在在车辆用SCR系统中泵送添加剂的泵，该泵被配置为沿着第一转动方向转动以将存储在容器中的添加剂经由注射管道向注射装置运输，该泵包括室，在该室中容置有齿轮系统，该齿轮系统在齿轮与室之间具有小的机械间隙以最大程度地限制泵的内部泄露和效率损失。该室包括上壁、底壁和连接上壁与底壁的侧壁，该室分别借助于输入管道和输出管道与容器和注射管道流体连通。该泵使得输入管道和输出管道被布置为使得在净化注射管道之后室接收并留住添加剂。输出管道被连接到室的上壁，或者被连接到室的侧壁并与底壁相距非零的距离。 [0016] 由此，提出将输出管道布置在(即连接到)室的上壁或侧壁上、与底壁相距非零的预定距离，以将齿轮系统的室用作添加剂留置装置。换句话说，输出管道被布置为使得该室在净化后留住预定体积的添加剂。 [0017] 更具体地说，根据本发明的室被配置为用于在净化注射管道之后(即在系统停机时)接收并留住添加剂。实际上，将输出管道连接到室的上壁或侧壁并与底壁相距非零的距离这一事实允许避免添加剂的残余在重力作用下被全部排到室外。换句话说，本发明的室所包括的底壁不具有添加剂的残余能够在重力作用下经由开口离开室的这样的开口。 [0018] 由此，所留住的添加剂允许改善在室与包含在室当中的转动部件之间的径向和轴向的密封性。这是由于所留住的添加剂的黏度比空气的黏度更高。 [0019] 本发明特别地适用于齿轮泵、叶片泵或摆线泵类型的泵。例如，摆线泵包括容置于室中的内部齿轮系统。例如，齿轮泵包括容置于室中的外部齿轮系统。 [0020] 有利地，室被配置为用于接收并存储来自于输入管道的添加剂的残余。一般而言，在净化之后，输入管道包含添加剂的残余(即添加剂液滴)。这些残余物一般在重力作用下落入齿轮系统的室中，然后由于重力而经由输出管道被排出该室。本发明因此提出一种相反的方法，根据该方法，将这些添加剂的残余保留在室中。为此，输入管道和输出管道被这样地相对于室布置，以使得不存在能够由于重力而将添加剂的残余通过路径全部排到室外的这样的路径。由此，在净化后泵处于停机时，室能够存储添加剂。 [0021] 根据本发明的室可以部分地被添加剂填充。 [0022] 优选地，根据本发明的室完全被添加剂填充。由此，齿轮系统能够完全浸没在添加剂中。换句话说，在系统的下一次启动之前，齿轮系统浸没在添加剂中。该配置具有以下优点：确保能够方便地重启系统、方便从容器抽吸(泵送)添加剂以及在启动开始时保持注射装置关闭。 [0023] 根据一个特别有利的实施例，输出管道包括与室的上壁或侧壁连接的呈虹吸管形式的节段。 [0024] 根据一个具体实施例，输入管道包括与室的上壁或侧壁连接的呈虹吸管形式的节段。 [0025] 有利地，该泵被配置为用于沿着第二转动方向转动以净化注射管道。 [0026] 在一个有利实施例中，输入管道包括被配置为用于在注射管道的净化期间留住添加剂的缓冲体积。由此，该缓冲体积构成添加剂存储装置，该添加剂存储装置旨在在净化结束时(即泵停机时)填充齿轮系统的室。由此，确保了室在系统下一次启动之前总是至少部分填充有添加剂。有利地，缓冲体积的尺寸被设置为使得：在净化期间，该缓冲体积积累数量足以完全填充室的添加剂。 [0027] 优选地，齿轮系统包括至少两个齿轮(有齿的轮)，这些齿轮允许通过转动将添加剂从容器向注射管道泵送和将注射管道中的添加剂向容器抽吸。该泵的齿轮优选地基于聚合物，并更具体地基于填充有纤维的聚合物，例如填充有碳纤维的PEEK。 [0028] 本发明还涉及一种包括如上所述的添加剂泵的用于SCR系统的容器。 [0029] 在本发明范围内讨论的添加剂优选地是能够减少存在于内燃机的排放气体中的NOx的还原剂。该添加剂有利地是直接使用(这具有与安全性和腐蚀有关的缺陷)或在排放气体中基于前驱物(例如尿素)当场生成(这允许避免前述缺陷)的氨。本发明使用尿素、尤其是尿素水溶液获得了良好的结果。低共熔溶液(包括在重量上占32.5％的尿素)是相当合适的。 [0030] 本发明可以应用于任何会在其排放气体中产生NOx的内燃机。 [0031] 根据本发明的系统包括至少一个旨在存储添加剂的容器和至少一个旨在将添加剂向发动机的排放管引导的注射管道(或管线)。该管道在其端部处设有允许将添加剂注入排放气体中的注射装置。 [0032] 根据本发明的系统还包括用于将添加剂从添加剂容器向注射装置引导的泵。该泵可以位于添加剂容器中(具有与添加剂容器一起构成紧凑且集成的模块的优点)或(考虑到腐蚀性环境)位于添加剂容器之外。其构成材料优选地选自耐腐蚀的金属(尤其是某些等级的不锈钢和聚合物)。 [0033] 最经常地，根据本发明的系统包括计算装置，该计算装置与注射装置连接并允许将所需数量的添加剂(尤其根据以下参数：NOx的排放率和转换率；温度和压强；发动机的速度和负载等)注入排放气体中。附图说明 [0034] 通过阅读以下作为示意性且非限制性的例子给出的描述和附图，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，在这些附图中： [0035] -图1(上文已描述)示意性地示出了现有技术中已知的一种添加剂泵； [0036] -图2示意性地示出了根据本发明的第一具体实施例的添加剂泵； [0037] -图3示意性地示出了根据本发明的第二具体实施例的添加剂泵； [0038] -图4示意性地示出了根据本发明的第三具体实施例的添加剂泵。 具体实施方式[0039] 现在参照图2描述根据本发明的添加剂泵的第一实施例。 [0040] 泵2被配置为用于沿着第一转动方向转动以将存储在容器中的添加剂经由注射管道向注射装置运输，并沿着第二转动方向(与第一转动方向相反)转动以净化注射管道。泵2包括： [0041] -与定子(未示出)协作的转子21；以及 [0042] -室23，该室23中容置有齿轮系统22。 [0043] 室23分别通过输入管道24和输出管道25与容器和注射管道流体连通。 [0044] 在该第一具体实施例中，输入管道24和输出管道25被连接到室的上壁231(被安装在室的上壁231上)。由此，室的上壁231包括第一开孔和第二开孔，输入管道24能够经由第一开孔与室的内部连通，输出管道25能够经由第二开孔与室的内部连通。室的底壁不包括任何开孔。由此，添加剂仅能够通过第一开孔和第二开孔进入和离开该室。 [0045] 输出管道25包括呈虹吸管形式的节段251。该结构允许在进行了净化(即泵停机)之后将在重力作用下从输入管道24落入的添加剂的残余留置在室23中。实际上，输出管道25的位置使得这些添加剂的残余不能在重力作用下全部离开该室。这些添加剂的残余将在齿轮系统22的下一次启动(即泵运行)时由该系统从该室排出。 [0046] 要指出的是，在冻结条件下，存储在室23中的添加剂可能会冻结。在使泵重新运行(并因此使齿轮系统转动)之前，使存储在室23中的添加剂液化(即融化)是有利的。这可以例如借助于布置在容器中的加热设备来实现。此外，还可以应用通过操控例如泵的线圈以将其用作加热元件来预加热泵的策略。 [0047] 现在参照图3描述根据本发明的添加剂泵的第二实施例。 [0048] 泵3包括： [0049] -与定子(未示出)协作的转子31；以及 [0050] -室33，该室33中容置有齿轮系统32。 [0051] 室33分别通过输入管道34和输出管道35与容器和注射管道流体连通。 [0052] 在该第二具体实施例中，输入管道34被连接到室的上壁331(被安装在室的上壁331上)。输入管道34包括被配置为用于在注射管道的净化期间留住添加剂的缓冲体积341。 有利地，缓冲体积341用作液体-蒸气分离装置。更具体地说，缓冲体积的液压截面(section hydraulique)足够地大，以使得(被注射装置抽吸的)空气在该体积中的通过是以空气泡形式流动的，这与在液压截面小于或等于空气泡截面的体积中产生的成簇流动(unécoulement par bouchons)相反。 [0053] 在与室的上壁331接近(即相距数毫米)的区域中将输出管道35连接到室的侧壁332(安装在室的侧壁332上)。 [0054] 由此，在该第二具体实施例中，室的上壁331包括第一开孔，室的侧壁332包括第二开孔，输入管道34能够经由第一开孔与室的内部连通，输出管道35能够经由第二开孔与室的内部连通。室的底壁335不包括任何开孔。由此，添加剂仅能够通过第一开孔和第二开孔进入和离开该室。 [0055] 侧壁332连接上壁331和底壁335。如在该实施例中所示，输出管道35被布置在室的侧壁332上、与底壁335相距非零的预定距离。 [0056] 现在参照图4描述根据本发明的添加剂泵的第三实施例。 [0057] 泵4包括： [0058] -与定子(未示出)协作的转子41；以及 [0059] -室43，该室43中容置有齿轮系统42。 [0060] 室43分别通过输入管道44和输出管道45与容器和注射管道流体连通。 [0061] 在该第三具体实施例中，输入管道44和输出管道45被连接到室的上壁431(被安装在室的上壁431上)。由此，室的上壁431包括第一开孔和第二开孔，输入管道44能够经由第一开孔与室的内部连通，输出管道45能够经由第二开孔与室的内部连通。室的底壁432不包括任何开孔。由此，添加剂仅能够通过第一开孔和第二开孔进入和离开该室。 [0062] 输入管道44包括呈虹吸管形式的节段441。输出管道45包括呈虹吸管形式的节段451。 |
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