CN108301906B - 空气加压渗水清洗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了空气加压渗水清洗装置，包括：第一空气管，其一端连接压缩空气源，其另一端为喷射端；尿素箱；压力容器，其设置于尿素箱中，所述压力容器中内置一渗水模块以将所述压力容器分隔为上下两个腔室，上腔室内设置第一活塞，下腔室内设置第二活塞，第一活塞和第二活塞由驱动轴相连接，所述第一活塞与所述渗水模块之间形成尿素腔，所述第二活塞与所述渗水模块之间形成渗水腔；驱动弹簧，其设置于所述第二活塞的下部。本发明能够稀释并清洗尿素运输通道内的残余尿素，防止堵塞管道。

Description

空气加压渗水清洗装置
技术领域
本发明涉及柴油机尾气净化后处理领域。更具体地说，本发明涉及一种空气加压渗水清洗装置。
背景技术
目前柴油机尾气净化降氮氧化物***都需要在发动机排气管中加注少量尿素水溶液，尿素在高温下分解成氨气，在SCR催化剂帮助下，与氮氧化物产生反应，生成氮气和水。通常柴油车车用尿素均为浓度32.5％(即尿素与水的共晶点)的尿素水溶液。
尿素泵内部的尿素传输通道从泵至尿素喷嘴都有可能在尿素泵停止运行后由于清洗不干净而残留尿素。如图1所示，尿素最容易在尿素与空气汇合处形成尿素残留，并不断积累，最终会导致堵塞。事实上，尿素泵内残余尿素结晶堵塞是当今一个世界难题，也是一种极为普遍的问题。
发明内容
本发明的目的是提供空气加压渗水清洗装置，利用压缩空气所产生的压力以及渗透膜，将水从尿素水溶液中渗透出来而生产纯净水或者浓度远远低于尿素箱内尿素溶液浓度的尿素水溶液，来稀释并清洗尿素运输通道内的残余尿素。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了空气加压渗水清洗装置，包括：
第一空气管，其一端连接压缩空气源，其另一端为喷射端；
尿素箱；
压力容器，其设置于尿素箱中，所述压力容器中内置一渗水模块以将所述压力容器分隔为上下两个腔室，上腔室内设置第一活塞，下腔室内设置第二活塞，第一活塞和第二活塞由驱动轴相连接，所述第一活塞与所述渗水模块之间形成尿素腔，所述第二活塞与所述渗水模块之间形成渗水腔；
驱动弹簧，其设置于所述第二活塞的下部；
其中，所述压力容器的上部通过第二空气管与第一空气管连通，所述尿素腔上具有第一开口并经第一单向阀与所述尿素箱相通，所述渗水腔上具有第二开口并经第二单向阀以及水管与所述第一空气管连通。
优选的是，还包括尿素泵，其设置于所述尿素箱中，所述尿素泵通过尿素管与所述第一空气管连通。
优选的是，所述第一单向阀的数量为至少一个。
优选的是，沿所述第一空气管中气体喷射方向，所述第一空气管依次与第二空气管、水管以及尿素管连通。
优选的是，还包括：
气压调节阀，其设置于第一空气管上，并位于第二空气管与水管之间；
空气开关阀，其设置于第一空气管上，与压缩空气源相邻。
优选的是，所述尿素箱由第一材料制成，所述第一材料包括以下重量份的原料：密度为0.92～0.94的聚乙烯100重量份、第一助剂10-12份和第二助剂5-8份；
所述第一助剂为二茂铁和聚酰胺树脂按质量比1:5制成；
所述第二助剂为姜油树脂、剑麻纤维、纳米二氧化硅按质量比2:1:7；
所述第一材料的制备方法为：
步骤一、将第二助剂置于混合机中，控制转速为80转/min，搅拌15min；
步骤二、将第一助剂、聚乙烯以及第二助剂进行造粒，控制转速为400转/min，温度控制为130-140℃，机头压力为0.1MPa；
步骤三、将颗粒在磨粉机中研磨而成，喂料速度控制为200kg/h，磨盘转速为2000转/min，磨盘出口温度为45℃。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明利用压缩空气产生的压力，以及渗水模块对压力容器中的尿素和水进行分离，再利用渗水腔收集的水在压力作用下迅速进入第一空气管的喷射端，稀释并清洗残余尿素水溶液，不仅节约水资源，实现了水资源的二次利用，节能环保，而且能及时自动清洁第一空气管的喷射端以及与尿素管衔接处内残余的尿素水溶液，避免了尿素在管道内结晶堵塞，故本发明是一种节能环保、自动清洗的具有加压渗水清洗功能的尿素泵***。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是现有尿素箱内部典型结构；
图2是根据本发明一个实施例的空气加压渗水清洗装置的结构示意图。
100-压力容器，110-第二空气管，200-渗水模块，210-第一活塞，220-第二活塞，230-尿素腔，231-渗水腔，240-驱动轴，250-驱动弹簧，270-第一单向阀，280-第二单向阀，290-水管，300-第一空气管，400-尿素泵，410-尿素管，600-气压调节阀，700-空气开关阀，900-尿素箱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
如图2所示，本发明提供的空气加压渗水清洗装置，包括：
第一空气管300，其一端连接压缩空气源，其另一端为喷射端，喷射端具有喷嘴，通过喷嘴喷入发动机排气管。
尿素箱900，用于盛装尿素溶液。
压力容器100，其设置于尿素箱900中，所述压力容器100中内置一渗水模块200以将所述压力容器100分隔为上下两个腔室，上腔室内设置第一活塞210，下腔室内设置第二活塞220，第一活塞210和第二活塞220由驱动轴240相连接，所述第一活塞210与所述渗水模块200之间形成尿素腔230，所述第二活塞220与所述渗水模块200之间形成渗水腔231。优选的是渗水模块200由至少一种渗透膜做成，在一定压力下，尿素中的水分子可以穿过渗透膜渗透到膜另一边，渗水速度一般与渗透膜材料、压力以及渗透膜面积等因素有关，可以设计成所需要的渗水速度。在某些情况下，也会有少量尿素分子跟随水分子一起渗透过来，此时渗透过来的尿素浓度应远远小于尿素箱900内的尿素浓度。
驱动弹簧250，其设置于所述第二活塞220的下部，另一端与压力容器100的底部连接。
其中，所述压力容器100的上部通过第二空气管110与第一空气管300连通，所述尿素腔230上具有第一开口并经第一单向阀270与所述尿素箱900相通，所述渗水腔231上具有第二开口并经第二单向阀280以及水管290与所述第一空气管300连通。
在上述技术方案中，在尿素箱900中设置了压力容器100及其他部件并与第一空气管300连接，使尿素泵400停止工作时残余尿素能够被溶解、稀释并清洗，不造成积累。
在另一种技术方案中，还包括尿素泵400，其设置于所述尿素箱900中，所述尿素泵400通过尿素管410与所述第一空气管300连通。
在另一种技术方案中，所述第一单向阀270的数量为至少一个，本实施例中示出的数量为两个。
在另一种技术方案中，沿所述第一空气管300中气体喷射方向，所述第一空气管300依次与第二空气管110、水管290以及尿素管410连通。
在另一种技术方案中，还包括：
气压调节阀600，其设置于第一空气管300上，并位于第二空气管110与水管290之间；
空气开关阀700，其设置于第一空气管300上，与压缩空气源相邻。
空气加压渗水清洗装置的工作流程：该***在正常工作时，空气开关阀700在后处理***控制器(DCU，图中未显示)的控制下打开，一股压缩空气(助喷空气)经气压调节阀600调整压力后流向喷嘴，尿素泵400也在DCU控制下向尿素管410泵出尿素与第一空气管300中的空气汇合，然后由压缩空气将尿素携带至喷嘴喷入发动机排气管，同时另一股压缩空气则经第二空气管110流入压力容器100的顶部，驱动第一活塞210带动第二活塞220同时向下运动，对尿素腔230内尿素施加同等于压缩空气的压力，第一单向阀270在上述压力驱动下关闭，使得尿素腔230内的尿素溶液中的水分子穿过渗水模块200向渗水腔231内渗透。此时，压力容器100内的驱动弹簧250同时也受到压缩，而且第二单向阀280也由于第一空气管300内气压作用以及第二活塞220向下运动所产生的负压的作用而关闭。上述渗水过程一直持续到活塞运行到下止点，或者弹簧被压缩至与气压平衡位置为止，此时，渗水腔231内渗满了水。
在发动机关机时，DCU控制气阀空气开关阀700关闭，从而切断气源，尿素泵400停止泵尿素，第一空气管300内压力释放，第二活塞220在驱动弹簧250的驱动下带动第一活塞210一起向上运动，渗水腔231内部的水在第二活塞220的驱动下挤开第二单向阀280经水管290流向第一空气管300的喷射端，溶解和稀释尿素喷射处尤其是尿素与空气汇合处的尿素(即第一空气管300和尿素管410的衔接处)。在水从渗水腔231排空后，DCU打开空气开关阀700一段时间，比如1分钟左右，让空气将喷射管内水和残留尿素吹洗干净。在完成上述清洗过程后，DCU再次关闭空气开关阀700，并关闭整套后处理控制器***。
在后处理控制器***关闭后，尿素腔230内外压力消失，第一活塞210在驱动弹簧250的驱动下保持在最高位置，第一单向阀270均打开，尿素腔230内外尿素溶液在发动机停机时，比如夜晚，得到足够长时间的交换，使得尿素腔230内尿素溶液浓度恢复到与尿素箱900内尿素溶液浓度一致，为下次后处理***启动做好准备。
实施例2
空气加压渗水清洗装置中尿素箱采用第一材料制成，将第一材料加入尿素箱的模具中滚塑成型。
所述尿素箱由第一材料制成，所述第一材料包括以下重量份的原料：密度为0.93的聚乙烯100重量份、第一助剂10份和第二助剂5份。
所述第一助剂为二茂铁和聚酰胺树脂按质量比1:5制成。
所述第二助剂为姜油树脂、剑麻纤维、纳米二氧化硅按质量比2:1:7。
所述第一材料的制备方法为：
步骤一、将第二助剂置于混合机中，控制转速为80转/min，搅拌15min；
步骤二、将第一助剂、聚乙烯以及第二助剂进行造粒，控制转速为400转/min，温度控制为130-140℃，机头压力为0.1MPa；
步骤三、将颗粒在磨粉机中研磨而成，喂料速度控制为200kg/h，磨盘转速为2000转/min，磨盘出口温度为45℃。
将实施例2中的尿素箱进行相关测试：尿素箱和金属镶件的粘结情况良好，没有出现空洞问题。在低温(-40℃)下放置4h后，进行冲击强度测试没有出现破裂情况。常温(23℃)中放置4h后，冲击强度为25J/mm。
将尿素箱剪成12.7*12.7mm的测试片，进行耐冲击强度测试，均采用美国滚塑协会标准Version4.0的要求进行测试。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.空气加压渗水清洗装置，其特征在于，包括：
第一空气管，其一端连接压缩空气源，其另一端为喷射端；
尿素箱；
压力容器，其设置于尿素箱中，所述压力容器中内置一渗水模块以将所述压力容器分隔为上下两个腔室，上腔室内设置第一活塞，下腔室内设置第二活塞，第一活塞和第二活塞由驱动轴相连接，所述第一活塞与所述渗水模块之间形成尿素腔，所述第二活塞与所述渗水模块之间形成渗水腔；
驱动弹簧，其设置于所述第二活塞的下部；
其中，所述压力容器的上部通过第二空气管与第一空气管连通，所述尿素腔上具有第一开口并经第一单向阀与所述尿素箱相通，所述渗水腔上具有第二开口并经第二单向阀以及水管与所述第一空气管连通。
2.如权利要求1所述的空气加压渗水清洗装置，其特征在于，还包括尿素泵，其设置于所述尿素箱中，所述尿素泵通过尿素管与所述第一空气管连通。
3.如权利要求1所述的空气加压渗水清洗装置，其特征在于，所述第一单向阀的数量为至少一个。
4.如权利要求2所述的空气加压渗水清洗装置，其特征在于，沿所述第一空气管中气体喷射方向，所述第一空气管依次与第二空气管、水管以及尿素管连通。
5.如权利要求4所述的空气加压渗水清洗装置，其特征在于，还包括：
气压调节阀，其设置于第一空气管上，并位于第二空气管与水管之间；
空气开关阀，其设置于第一空气管上，与压缩空气源相邻。
6.如权利要求1所述的空气加压渗水清洗装置，其特征在于，所述尿素箱由第一材料制成，所述第一材料包括以下重量份的原料：密度为0.92～0.94的聚乙烯100重量份、第一助剂10-12份和第二助剂5-8份；
所述第一助剂为二茂铁和聚酰胺树脂按质量比1:5制成；
所述第二助剂为姜油树脂、剑麻纤维、纳米二氧化硅按质量比2:1:7；
所述第一材料的制备方法为：
步骤一、将第二助剂置于混合机中，控制转速为80转/min，搅拌15min；
步骤二、将第一助剂、聚乙烯以及第二助剂进行造粒，控制转速为400转/min，温度控制为130-140℃，机头压力为0.1MPa；
步骤三、将颗粒在磨粉机中研磨而成，喂料速度控制为200kg/h，磨盘转速为2000转/min，磨盘出口温度为45℃。
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