[发明专利]一种防止管道冻裂装置及其尿素计量泵

说明书

本发明利用管道内液体结冰时对活塞的作用力，压迫活塞另一侧压缩体，使活塞移动并释放出一定空间给管道内结冰液体，有效地防止液体管道在冰冻时胀裂管道系统。同时，将上述防止管道冻裂装置安装在尿素计量泵中尿素溶液结冰时的封闭管道上，管道内尿素溶液结冰时，所述活塞压缩体侧的受力小于其另一侧的受力，彻底地解决了尿素计量泵尿素溶液管道在冰冻时胀裂管道系统问题，大大地提高尿素计量泵可靠性；另外，尿素溶液非结冰时，所述封闭管道内尿素液体对所述活塞的压力(即管道内尿素溶液最大脉冲工作压力)小于所述压缩体对所述活塞的作用力，确保了尿素计量泵尿素溶液喷射精度。

技术领域

本发明属于柴油发动机尾气后处理领域，涉及一种防止管道冻裂装置，特别涉及一种基于防止管道冻裂装置的尿素计量泵。

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；其包括三个部分：尿素供应模块、尿素喷射模块和催化消声器模块。其工作原理是：利用尿素喷射模块将尿素供应模块中的尿素溶液喷射在高温环境中的催化消声器模块内，由于尿素溶液在高温下会发生水解和热解反应后生成氨气，这样氨气在催化消声器模块中与柴油发电机排出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尾气排放中氮氧化物排放的目的。其中尿素喷射模块由DUC(喷射控制单元)、尿素计量泵(气助式或非气助式)和雾化喷嘴组成；如图1所示，为现有技术气助式尿素计量泵(联杆双腔室膜片式计量泵)的工作原理示意图，其中1为尿素箱，2为双膜片泵的进液腔，3为双膜片泵的计量腔，4为双膜片泵的背压阀，5为回液阀，6为气液混合混合腔，7为空气稳压阀，8为排液阀，9为雾化喷嘴，10为进液接头，11为回液接头，12为进气接头,13为双膜片泵的进液单向阀，14为双膜片泵的出液单向阀，15为双膜片泵的计量腔进液单向阀；虚线框内为双膜片泵。

其工作原理是：双膜片泵启动后，尿素溶液从尿素箱1通过进液接头10被吸入进液腔2，一路经双膜片泵内管道进入计量腔3，通过背压阀4进入气液混合腔6与从空气稳压阀7进入气液混合腔6的压缩空气混合均匀后，由雾化喷嘴9喷出；另一路经回液阀5回流至尿素箱1。

当双膜片泵工作结束时，为防止低温时尿素计量泵中尿素溶液结冰膨胀，启动尿素计量泵残余尿素溶液清扫程序：打开排液阀8，压缩空气通过空气稳压阀7进入气液混合腔6后，一路通过排液阀8进入进液腔2，推动管道内尿素溶液通过回液阀5回流至尿素箱1；另一路与从计量腔3经背压阀4进入气液混合腔6的尿素溶液均匀混合后通过雾化喷嘴9喷出。这种尿素计量泵虽然增加了排液功能(即双膜片泵停止工作后，将双模片泵芯内部的液体反向吹走，保证双膜片泵芯内部无液体或少量液体残留)，但是在人为操作失误或此功能失效或故障时，尿素计量泵内部尿素溶液残留在双膜片泵的出液单向阀14、双膜片泵的计量腔进液单向阀15和回液阀5之间封闭管道，这样，在低温情况下尿素溶液结冰膨胀造成其管路系统的损坏，致使尿素计量泵可靠性降低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种无需人为或自动进行管道排空，能彻底消除管道内液体在低温下冰冻而体积膨胀，导致管道破裂的装置，包括带中心通孔的壳体，其一端口内设置一带透气孔的堵头，另一端口内设置一与壳体内壁之间设有密封圈的活塞，且在堵头与活塞之间设置可恢复的压缩体；管道内液体结冰时，所述活塞压缩体侧的受力小于其另一侧的受力。进一步地，管道内液体非结冰时，所述活塞压缩体侧的受力大于其另一侧的受力。

优选的，所述堵头通过过盈配合或外螺纹设置在壳体端口内；进一步地，所述带外螺纹的堵头通过与壳体之间螺纹调节其位置。

进一步优选的，所述可恢复的压缩体为弹簧体或橡胶体或记忆合金体；更进一步地，所述橡胶体为至少一根空芯橡胶柱体；所述记忆合金体为记忆合金弹簧或细长记忆合金柱体。