一种用于液体管路的脉动缓冲装置、尿素喷射总成及系统
阅读说明：本技术 一种用于液体管路的脉动缓冲装置、尿素喷射总成及系统 (Pulsation buffering device for liquid pipeline, urea injection assembly and system ) 是由 张利刚 宋鹏 牛景弘 毕明松 李博 刘肖剑 姚凯 马伟斌 韩锋涛 吴亚絮 齐苗苗 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供的用于液体管路的脉动缓冲装置,通过脉动缓冲装置内分别设置2个独立的腔室,并在这2个独立腔室之间设一膜片缓冲件或帽状缓冲件,其中一个是液体腔室,连接在液体管路中,另一个是空气腔室,与大气相通,有效地减弱膜片尿素计量泵运行过程中的震动,并降低与其连接液体管路内的压力波动,减少压力波动对液体管路、弯头、接头的冲击,同时减小压力波动造成的惯性损失,大大地降低膜片尿素计量泵电机的功耗,从而使膜片尿素计量泵的工况大大改善,延长了膜片尿素计量泵的运行寿命。(The pulsation buffering device for the liquid pipeline, provided by the invention, has the advantages that 2 independent chambers are respectively arranged in the pulsation buffering device, and a diaphragm buffering piece or a cap-shaped buffering piece is arranged between the 2 independent chambers, wherein one chamber is a liquid chamber and is connected in the liquid pipeline, and the other chamber is an air chamber and is communicated with the atmosphere, so that the vibration of the diaphragm urea metering pump in the operation process is effectively weakened, the pressure fluctuation in the liquid pipeline connected with the diaphragm urea metering pump is reduced, the impact of the pressure fluctuation on the liquid pipeline, an elbow and a joint is reduced, the inertia loss caused by the pressure fluctuation is reduced, the power consumption of a motor of the diaphragm urea metering pump is greatly reduced, the working condition of the diaphragm urea metering pump is greatly improved, and the service life of the diaphragm urea metering pump.)
技术领域
本发明属于输送液体管路技术领域，涉及一种脉动缓冲装置，特别是涉及一种用于液体管路的脉动缓冲装置、尿素喷射总成及系统。
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，包括三个部分：催化消声器、尿素供应总成、尿素喷射总成。在高温环境下，尿素喷射总成向催化消声器中喷射尿素水溶液，尿素在高温下产生水、氨气，氨气在SCR催化器中与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氮氧化物排放的目的。
其中尿素喷射总成由DCU(称为喷射控制单元)、尿素计量泵和雾化喷嘴组成。目前市场上部分尿素喷射总成是通过其尿素计量泵将尿素水溶液从尿素箱中通过过滤网吸进尿素计量泵进液口，然后进入尿素计量泵泵芯吸液口，从尿素计量泵泵芯排液口再到过滤芯，再到尿素计量泵出液口，最后通过管路将尿素水溶液输送到喷嘴装置雾化喷射，完成从尿素箱到喷射阶段。
在现有技术中上述尿素计量泵部分采用膜片尿素计量泵，而膜片尿素计量泵利用其电机通过偏心轮传动装置驱动，这样，一旦启动电机，电机通过偏心轮传动装置驱动膜片尿素计量泵不断地周期性地吸入尿素水溶液-排出尿素水溶液，因此输送液体管路内会形成流量周期性波动，并在输送液体管路内产生更大的噪音，从而导致膜片尿素计量泵电机转速不稳定，不仅增加膜片尿素计量泵输送液体时电能消耗，而且严重地影响膜片尿素计量泵运行的可靠性，并降低了其使用寿命。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于液体管路中的节约能源、降低噪音、使膜片尿素计量泵寿命长的脉动缓冲装置，其主要包括整体包围结构的壳体及其内腔，和缓冲件，所述缓冲件固定在整体包围结构的壳体上并将所述内腔隔离成二个独立的腔室；其中所述的一个腔室是液体腔室，且其壳体上分别设有进、出液口，所述的另一个腔室是空气腔室，且其壳体上设有与大气相通的至少一通气口或孔。
上述所述壳体由塑料或金属材料制成。
首先，上述所述整体包围结构的壳体由一端开口且内部为中空的罐状壳体和固定块组成，所述缓冲件为与罐状壳体结构相应的帽状缓冲件，其中所述的帽状缓冲件从罐状壳体的开口端口放入，其右端周围设外沿，利用所述固定块通过螺纹将其固定在罐状壳体内。
上述所述的进、出液口分别设置在罐状壳体上、下侧壁上；所述通气口或孔设在所述固定块上。
上述所述的缓冲件由橡胶制成。
其次，上述所述整体包围结构的壳体由中空结构的上、下壳体组成，所述的缓冲件为膜片缓冲件，其中，所述的膜片缓冲件固定在所述的上、下壳体之间。
上述所述通气口或孔设在上壳体上，所述的进、出液口分别设在下壳体上。
上述所述的缓冲件由橡胶制成。
上述所述的液体为尿素水溶液或水。
本发明还提供一种上述所述脉动缓冲装置的尿素喷射总成，还包括膜片尿素计量泵、雾化喷嘴及依次连接所述膜片尿素计量泵、脉动缓冲装置、雾化喷嘴的液体管路，和喷射控制单元。
本发明还提供一种基于上述所述尿素喷射总成的柴油机选择性催化还原系统，还包括尿素供应总成、催化消声器及依次连接所述尿素供应总成、尿素喷射总成的液体管路。
本发明提供的用于液体管路的脉动缓冲装置，由于在膜片计量泵驱动液体输送管路中增设了脉动缓冲装置，有效地减弱膜片计量泵运行过程中的震动，并降低与其连接液体管路内的压力波动，减少压力波动对液体管路、弯头、接头的冲击，同时减小压力波动造成的惯性损失，大大地降低膜片计量泵电机的功耗，从而使膜片计量泵的工况大大改善，延长了膜片计量泵的运行寿命。
附图说明
图1为实施例一提供的用于液体管路的脉动缓冲装置纵剖面结构示意图。
图2为图1所示装置的右视图。
图3为图1所示装置的C-C剖面结构示意图。
图4为图1所示装置安装于液体管路的压力波动曲线示意图。
图5为图1所示装置工作过程中的其内液体流经示意图。
图6为图1所示装置工作过程中的缓冲件压缩状态受力示意图。
图7为图1所示装置工作过程中的缓冲件释放状态受力示意图。
图8为实施例二提供的用于液体管路的脉动缓冲装置结构示意图。
图9为图8所示装置工作过程中的其内液体流经示意图。
图10为图8所示装置工作过程中的缓冲件压缩状态受力示意图。
具体实施方式
下面以膜片尿素计量泵驱动输送液体管路为例，结合附图和具体实施例对本发明提供的用于液体管路的脉动缓冲装置进行详细说明。
实施例一
如图1、2、3所示，为用于膜片尿素计量泵驱动输送液体管路中的脉动缓冲装置结构示意图，主要由一端开口且内部为中空、上下侧壁分别设置有出液口4、进液口1的罐状壳体2，和罐状壳体2结构相应的中空结构帽状缓冲件3组成，帽状缓冲件3从罐状壳体2的开口端口放入，帽状缓冲件3右端周围设外沿，带通孔的固定块(5)通过螺纹(卡扣或盖板)将其固定在罐状壳体2的开口端口内，这样，帽状缓冲件3被固定罐状壳体2中。
上述罐状壳体2横截面也可设计为圆形、方形、梯形、椭圆形、U形等，壳体材料可根据最高使用压力选定塑料或金属材质，同时，为满足脉动缓冲装置使用要求，其中帽状缓冲件3的结构应与罐状壳体2的结构相对应，可做成相应形状，如圆形、方形、梯形、椭圆形、U形等，其材质和硬度可根据输送的介质属性选用不同的材质，如橡胶等耐腐蚀性材质。
其工作原理如下：
如图4，6,7所示，通过改变气体或液体的体积来平滑管路脉动。对于流速有正弦曲线特性的液体输送系统，波峰时，帽状缓冲件3内腔气体体积变小，帽状缓冲件3起到减震作用，吸收多余的液体；波谷时，帽状缓冲件3内腔恢复原状态，释放存储的液体，从而达到平滑脉动的效果。
具体过程如下：
如图5，当膜片尿素计量泵开始运转时，液体的总流向：由进液口1进入，沿其内的A-B-C-D-E-F流经，从出液口4流出。
如图6，当膜片尿素计量泵电机轴上的偏心轮传动装置偏心凸轮运动到下止点时，膜片尿素计量泵泵芯吸液口关闭，排液口打开，管路内的液体由于惯性和重力的影响出现倒流现象，此时脉动缓冲装置内的液体就由F-E-D-C-B-A流向倒流，帽状缓冲件3将受倒流的液体冲击被压缩，其内腔气室的空气由a-b-c方向流出，其内腔体积变小，这样帽状缓冲件3就吸收多余的液体，消减了流量峰值。
如图7，当膜片尿素计量泵电机轴上的偏心轮传动装置偏心凸轮运动到上止点时，膜片尿素计量泵泵芯吸液口打开，其排液口关闭，此时脉动缓冲装置内液体减少，帽状缓冲件3恢复原始状态，释放存储的液体，补充进液管路内的液体流量，增加管路内流量谷值，从而达到平滑脉动的效果。
脉动缓冲装置可使用在集成式非气助式计量泵、分体式非气助式计量泵等的膜片计量泵输送液体管路中。为了保证其使用的有效性，脉动缓冲装置安装时，需要在其与液体输送管路固定处加减震材料，以吸收脉动缓冲装置的震动能量，防止产生共震，同时需保证脉动缓冲装置帽状缓冲件3内腔与大气保持相通。
实施例二
如图8所示，为用于膜片尿素计量泵驱动输送液体管路中的脉动缓冲装置结构示意图，主要由带通气孔的上壳体7，带进出液口1、4的下壳体9及固定在它们之间膜片缓冲件8组成，其中，上下壳体均为中空结构，上下壳体组合形成的空间(内腔)被膜片缓冲件8分割成两个独立的腔室：即上腔室为空气腔室，下腔室为液体腔室。
上下壳体形状可根据使用环境合理设计，材质主要根据工作压力选定塑料或金属等其他材质，满足其使用性能和寿命要求。
上壳体7上设置至少一个与大气相通的通气口6，其位置、数量和大小可根据使用性能要求合理设定；下壳体9设有进、出液口1、4，其位置和孔径可根据使用环境合理设定；如果因使用环境限制，进、出液口位置要开设在下壳体9的左右侧壁上，但其位置应尽可能的避免脉动缓冲装置安装使用时处于同一水平高度。
膜片缓冲件8可利用上壳体7和下壳体9通过螺栓将其固定密封它们之间，保证其密封性和防松动性，也可选用卡扣等其他固定连接方式。膜片缓冲件8形状可根据上下壳体的形状采用相应形状设计，其材质和硬度可根据输送的液体属性选用不同的材质，如橡胶等耐腐蚀性材质。
其工作原理：
如图4和10所示，通过改变气体或液体的体积来平滑管路脉动。对于流速有正弦曲线特性的液体输送系统，波峰时，膜片缓冲件8受挤压变形，空气室内气体体积变小，膜片缓冲件8吸收多余的液体；波谷时，膜片缓冲件8恢复原状态，释放存储的液体，从而达到平滑脉动的效果。
具体过程如下：
如图8，9所示，当膜片计量泵开始运转时，液体总流向：由进液口1进入，沿脉动缓冲装置内的A-B-C-D-E流经，从出液口4流出。
当膜片尿素计量泵电机轴上设置的偏心轮传动装置偏心凸轮运动到下止点时，膜片尿素计量泵泵芯吸液口关闭，排液口打开，管路内的液体由于惯性和重力的影响出现倒流现象，此时脉动缓冲装置内的液体随E-D-C-B-A流向倒流，膜片缓冲件8将受倒流的液体冲击被压缩，空气腔室内体积变小，膜片缓冲件8吸收多余的液体，消减了流量峰值。
当膜片尿素计量泵电机轴上设置的偏心轮传动装置偏心凸轮运动到上止点时，膜片尿素计量泵泵芯内吸液口打开，其排液口关闭，此时液体腔室内液体减少，膜片缓冲件8恢复原始状态，释放存储的液体，补充进液管路内的液体流量，增加管路内流量谷值，从而达到平滑脉动的效果。
脉动缓冲装置可使用在集成式非气助式计量泵、分体式非气助式计量泵等的膜片计量泵液体输送管路中。为了保证其使用的有效性，脉动缓冲装置安装时，需要在其与液体输送管路固定处加减震材料，以吸收脉动缓冲装置的震动能量，防止产生共震，同时需保证脉动缓冲装置空气腔室与大气保持相通。
本发明的发明点是通过脉动缓冲装置内分别设置2个独立的腔室，并在这2个独立腔室之间设一膜片缓冲件或帽状缓冲件，其中一个是液体腔室，连接在液体输送管路中，另一个空气腔室，与大气相通。至于所述的液体腔室、空气腔室及其它们之间缓冲件(膜片缓冲件或帽状缓冲件)，无论它们设计成什么形状结构，都是本发明的等同技术方案，当然，本发明的实施方式是以膜片尿素计量泵驱动输送液体管路为例进行具体说明，只要输送其它液体管路中存在液体脉动，均可以采用本发明的技术方案，在此，权利要求书对本发明的保护范围予以了描述，但是，凡事包含了本发明的发明要点，不背离本发明宗旨的，任何变化方案，都是落入本发明的保护范围之内的。
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