具有泄漏旁路的尿素溶液泵制造技术

本发明专利技术公开了具有泄漏旁路流道的尿素溶液泵及其操作方法。某些实施例泵装置，该泵装置包括：与尿素溶液源和泵室流通的入口通道，与泵室和排气后处理系统流通的出口通道，面向泵室并与促动器联接的隔膜，与第二壳体构件连接的第一壳体构件在泵室周围形成密封，围绕该密封的泄漏收集室以及与泄漏收集室和入口通道流通的返回通道。从泵室泄漏经过该密封的尿素溶液被泄漏收集室接收且通过返回通道流至泵入口通道。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2012年8月22日、申请号为201280041017.0、发明名称为“具有泄漏旁路的尿素溶液泵”的专利技术申请的分案申请。优先权当前申请要求2011年8月22日提交的美国临时专利申请第61/526，102号的优先权和权益，其在此通过引用而全部并入。技术背景选择性催化还原(SCR)排气后处理系统是用于降低来自如柴油机那样的内燃机的NOx排放的重要技术。SCR系统一般包括：尿素溶液源、用于对尿素溶液进行增压的泵单元、用于向SCR催化器提供尿素溶液的受控制的数量或速率的计量单元、向位于SCR催化器的上游的排气流径的尿素分解区域提供尿素溶液的喷射器。许多SCR系统也应用增压气体来辅助尿素溶液流向喷射器。在能显著降低NOx排放的同时，SCR系统也存在着一些缺点和问题。在SCR系统中使用尿素溶液可能会导致在系统的多个组件上产生尿素晶体或沉积物，这可能会扰乱它们的运行。喷嘴可能会因为当尿素溶液暴露在较高温度下形成了尿素沉积物而被堵塞。暴露在高温下的话，也可能会在位于排气流径或其他位置的SCR催化器或其他组件上形成这种沉积物。泄漏到周边环境中的尿素也会损伤或损坏其他系统组件。促进减少与应用尿素溶液的SCR系统相关的这些或其他缺点是一个长期以来未能满足的需求。
技术实现思路
某些示例性实施例包括泵装置，该泵装置包括：与尿素溶液源和泵室流通的入口通道，与泵室和排气后处理系统流通的出口通道，面向泵室并与促动器联接的隔膜，与第二壳体构件连接的第一壳体构件在泵室周围形成密封，围绕该密封的泄漏收集室以及与泄漏收集室和入口通道流通的返回通道。从泵室泄漏经过该密封的尿素溶液被泄漏收集室接收且通过返回通道流至泵入口通道。某些实施例是方法，该方法包括捕获从泵室泄漏的尿素溶液并将泄露的溶液返回到泵入口。进一步的方面、实施例、形式、特征、优点、目的和优点将通过本文中提供的详细描述和附图变得显而易见。附图简要说明图1是示例性地示出空气辅助尿素喷射系统的示意图。图2是示例性地示出空气辅助尿素喷射系统的一部分的剖视图。图3是图2中的某个组件的分解立体剖视图。图4A-4D是在阀关闭事件的过程中的不同时间点处的图2和图3中示出的某个组件的剖视图。图5-8是尿素喷射系统控制过程的流程图。图9是示例性地示出尿素喷射系统的泵单元的侧视图。图10是示例性地示出SCR后处理系统的排气流径的侧视图。图11是示例性地示出SCR后处理系统的混合器的立体图。图12是示出由带有和不带有混合器的多个SCR后处理系统所得的NOx转化百分比的图表。具体实施方式为了更好地理解本专利技术的本质，以专用语言参照并描述附图中示出的实施方式。然而，可以理解的是，这些并非是对本专利技术的范围的限定，任何替代方式和对示出的实施方式的进一步修改以及对在此所述的本专利技术的本质的进一步的应用对于本领域的技术人员来说都是可预见的。参照图1，示例性地示出了一个系统100，该系统用于将尿素溶液喷射到SCR排气后处理系统。可在以柴油机那样的发动机为动力的车辆上提供系统100，或者也可以是应用了其他方式的发动机为动力的车辆，其他方式例如是电力或泵系统。系统100包括泵134，泵134经过滤网138和止回阀136从罐140抽出尿素溶液。一种优选的尿素溶液是包含32.5％的高纯尿素和67.5％的去离子水的车用尿素(DEF)。然而，可知也可应用其他尿素溶液。泵134优选为隔膜泵，然而可知也可应用其他类型的泵。泵134输出的预定压力的增压尿素溶液流过止回阀130、脉动阻尼器122、及过滤器124向计量阀118提供增压尿素溶液。系统100进一步包括了旁通阀128，例如在清洗操作中，可操作旁通阀128来打开和关闭以允许或阻止尿素溶液流过旁通线132，流向网138的下游的可能流回罐140的位置。可操作计量阀118来向混合室112提供速率可控的尿素溶液。混合室112也从气源102接收增压气流且在出口116排放增压空气和尿素溶液的混合流。气源102可与车辆一体形成，也可与发动机一体形成，或者也可以是系统100专用的气源。可以理解的是，另外的实施方式中也可以应用空气之外的增压气体，例如一种或多种惰性气体的混合物。气源102向空气调节器104提供增压空气。增压空气从空气调节器104进入空气切断阀106，空气切断阀106可选择为打开一允许增压空气流向止回阀110或关闭以阻碍增压空气的流动。止回阀110当其入口处的空气的压力高于阈值压力时打开，当空气的压力低于阈值时关闭。增压气流从止回阀110流向混合室112。带有增压空气的尿素水溶液的混合流离开混合室的出口116以提供给喷嘴113，喷嘴113配置为将混合流喷射入排气后处理系统，排气后处理系统例如是通向SCR催化器的尿素分解管或排气流道。控制器101功能可靠地配置为在存储器中存储指令且与该指令相关联，该指令可被控制器101读取和执行，用于对隔膜泵134、空气切断阀106、计量阀108、及旁通阀128进行控制。控制器101也功能可靠地从压力传感器114、压力传感器120和温度传感器126接收信号且和它们相关联。可操作压力传感器114以提供表明混合室112内位于尿素入口和增压空气入口的下游位置的压力的信号。此处的压力可以是增压空气和尿素的混合流的压力，可以只是空气的压力，可以只是尿素的压力，或者依照计量阀118和空气切断阀106的操作状态可以是没有尿素和压缩空气的压力。可操作温度传感器126以向控制器101提供表明位于隔膜泵134和计量阀118之间的位置的尿素溶液的温度的信号。可操作压力传感器120以向控制器101提供表明位于计量阀118的上游位置的尿素溶液的压力的信号。参照图2，示例性地示出了一个混合设备200，可操作混合设备200以输出尿素溶液和增压空气的混合流。混合设备200包括计量阀202，计量阀202具有出口203，从出口203向混合室204提供尿素溶液。可用控制器101对计量阀进行控制以提供受控制数量的受控制速率的尿素溶液。混合室204也从气道205接收增压气流，气道205从出口206延伸至阀座表面208。对通过气道205的增压气流进行控制来得到有效提供气幕的速度和流特性，气幕阻止了结晶的形成和迁移。在上述实施形式中，混合室204实质上是圆柱形通道且配置为接收自计量阀202的尿素带有接收自气道205的压缩空气，而且向连接于喷射器的出口构件230提供压缩空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于泵送尿素溶液至排气后处理系统的装置，所述装置包括：与尿素溶液源和泵室流通的入口通道；与泵室和排气后处理系统流通的出口通道；面向泵室并与促动器联接的隔膜；与第二壳体构件连接的第一壳体构件在泵室周围形成密封；围绕该密封的泄漏收集室；以及与泄漏收集室和入口通道流通的返回通道；该系统的特征在于，从泵室泄漏经过所述密封的尿素溶液被泄漏收集室接收且通过所述返回通道流至泵入口通道。

【技术特征摘要】
2011.08.22 US 61/526,1021.一种用于泵送尿素溶液至排气后处理系统的装置，所述装置包括：
与尿素溶液源和泵室流通的入口通道；
与泵室和排气后处理系统流通的出口通道；
面向泵室并与促动器联接的隔膜；
与第二壳体构件连接的第一壳体构件在泵室周围形成密封；
围绕该密封的泄漏收集室；以及
与泄漏收集室和入口通道流通的返回通道；
该系统的特征在于，
从泵室泄漏经过所述密封的尿素溶液被泄漏收集室接收且通过所述返
回通道流至泵入口通道。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述第一壳体构件和第二壳体构件向隔膜的周边区域施加夹紧力以形
成密封。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
所述装置的操作过程中吸力被施加到所述泄露收集室从而将尿素溶液
泵送至排气后处理系统。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括：
围绕泄露收集室的第二密封。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，
所述第二密封由布置在所述第一壳体构件和第二壳体构件之间的O形
环形成。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括：
配置为允许尿素溶液从所述入口通道流动至所述泵室并防止尿素溶液
从所述泵室流动至所述入口通道的入口止回阀；以及
配置为允许尿素溶液从所述泵室流动至所述出口通道并防止尿素溶液
从所述出口通道流动至所述泵室的出口止回阀。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述排气后处理系统包括配置为向排气流路提供增压空气和尿素溶液
的组合流的空气辅助尿素溶液喷嘴。
8.一种操作排气后处理系统的尿素溶液泵的方法，其特征在于，包括
以下步骤：
提供泵，可操作所述泵以从入口接收尿素溶液并提供尿素溶液至出口，
所述泵包括与所述入口和出口流通的泵室，围绕所述泵室的密封件，以及
围绕所述密封件并与所述入口流通的收集室；
操作泵以提供增压尿素溶液至所述出口；
捕获经过收集室的密封件泄露的尿素溶液；以及
通过返回通道将尿素溶液从所述收集室吸入所述入口。
9.根据权利要求8所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·芒蒂恩，N·帕沃，K·伊纳拉，S·霍尔，S·阿普金，C·戈瑟林，A·迈尔，J·F·伯克，J·海彻尔贝赫，
申请(专利权)人：康明斯排放处理公司，
类型：发明
国别省市：美国;US