还原剂填充系统的制作方法

本实用新型涉及一种还原剂填充系统，且更具体地涉及与机器相连接的还原剂填充系统。

背景技术：

机器（例如挖土机）可包括与发动机相连接的后处理系统。该后处理系统包括可用于将还原剂输送到流出发动机的排气流中的还原剂供应系统。还原剂供应系统包括用于存储还原剂的还原剂箱、还原剂填充导管以及还原剂输送导管。根据需要且当需要时，可以用来自外部源的还原剂重新填充还原剂箱。为了重新填充还原剂箱，还原剂填充导管流体连接到外部源。然后，可以经由与外部源流体连通的泵将来自外部源的还原剂供应到还原剂填充导管。

然而，有时在进行了填充操作之后，一定量的还原剂会余留在机器上的还原剂填充导管内。由于还原剂在寒冷环境中易于冻结，所以对于在相对寒冷环境中运行的机器，还原剂填充导管内包含的还原剂可能冻结。而这会影响后处理系统的整体性能。

还原剂填充导管有时被电加热，以便对停留在其中的还原剂进行解冻。然而，对于大型机器，由于机器内的还原剂箱的安装位置较高，所以还原剂填充导管的长度通常较长。在这些情况下，沿着还原剂填充导管的整个长度来设置电加热元件会导致相关成本增加。

美国公开申请号2013/0186509，以下称‘509公开文献，描述了一种还原剂供应系统。还原剂供应系统包括被配置为将还原剂存储在其中的还原剂箱。进一步，接纳装置被配置为接纳由不在机器上的贮存器供应的还原剂。还原剂供应系统包括与接纳装置流体连通的还原剂供应管线。还原剂供应管线被配置为将还原剂提供到还原剂箱。

在‘509公开文献中，还原剂供应管线的清除是基于在还原剂箱内的还原剂的液位。相应地，对于还原剂清除而言，‘509公开文献中提供了单独的压力流体流和多个阀。这可能会占据机器之内的空间并且还可能导致部件成本增加。因此，需要一种用于还原剂供应管线的改进的还原剂清除系统。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种还原剂填充系统，可以解决现有技术存在的沿还原剂填充导管的整个长度配置电加热元件导致相关成本高等问题。

一种还原剂填充系统，包括用于将还原剂输送到机器上的还原剂供应系统，所述还原剂供应系统包括还原剂箱，所述还原剂箱具有与其相连接的填充导管，所述还原剂填充系统包括：

还原剂源，其具有与其相连接的输送导管；

换向阀，其能在第一换向模式与第二换向模式之间切换，

泵组件，其具有入口端口和出口端口，其中

通过所述换向阀和所述泵组件，所述还原剂源的所述输送导管与所述填充导管流体连通，

其中在所述换向阀的第一换向模式中，所述输送导管与所述泵组件的所述入口端口流体连通，且所述填充导管与所述泵组件的所述出口端口流体连通，且

其中在所述换向阀的第二换向模式中，所述输送导管与所述泵组件的所述出口端口流体连通，且所述填充导管与所述泵组件的所述入口端口流体连通。

通气口设置在所述填充导管上，且单向阀设置在所述填充导管上介于所述通气口与所述还原剂箱之间用于阻止所述还原剂从所述还原剂箱回流。

液位传感器设置在所述还原剂箱中并且与所述泵组件可操作地连接。

进一步包括管嘴，所述管嘴与所述换向阀流体连通并用于联接到与所述填充导管流体连通的所述机器上的接纳装置，其中，通过所述管嘴和所述接纳装置，所述换向阀与所述填充导管流体连通。

所述还原剂源是外部源。

所述还原剂填充系统在所述机器外部。

在本实用新型的一方面，提供了一种通过与还原剂箱相连接的填充导管将还原剂输送到还原剂箱中的方法。该还原剂箱选择性地与具有与其相连接的输送导管的外部源流体连通。该方法包括将外部源的输送导管与还原剂箱的填充导管连接。该方法还包括在第一换向模式下操作设置在输送导管上的阀。该方法进一步包括基于阀的第一构造通过设置在输送导管上的泵组件将还原剂供应到还原剂箱的填充导管。该方法包括将阀的操作从第一换向模式改变为第二换向模式换向模式。该方法还包括基于阀的第二换向模式换向模式通过泵组件将停留在填充导管中的一部分还原剂清除到外部源中。

本实用新型消除了与填充导管相连接的加热元件的需求，由此使还原剂填充和清除操作变得简便且成本低。

通过下面的说明和附图，本实用新型的其他特征和方面将清晰可见。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个实施例具有还原剂填充系统的示例性机械的侧视图；

图2是根据本实用新型的一个实施例图1的还原剂填充系统的示意性视图，其描绘了将还原剂填充到还原剂箱中的填充操作；

图3是根据本实用新型的一个实施例图1的还原剂填充系统的示意性视图，其描绘了对来自还原剂箱的填充导管中的还原剂进行的清除操作；以及

图4是通过填充导管将还原剂输送到还原剂箱中的方法的流程图。

具体实施方式

在所有可能的情况下，在整个附图中将使用相同的参考标号来指示相同或类似的部件。参照图1，描述了一种用于实现本实用新型的示例性机器100。更具体地，机器100是液压挖掘机。可选地，机器100可以是任何机械，包括但不限于反铲装载机、轮式装载机、工业装载机、挖土机、推土机、矿用卡车、铰接式卡车、履带式牵引车、叉车、起重机、滑移转向装载机、小型履带式装载机、多地形装载机等等。机器100可用于各种类型的行业中，例如但不限于建筑、运输、采矿、发电等。

参照图1，机器100包括机架102。机架102包括机具组件104。机具组件104包括在端部的机具105。在所示的实施例中，机具105为铲斗，在可选实施例中，机具105可以是板铲松土装置。机架102安装在地面接合构件106上方。在所示的实施例中，地面接合构件106包括设置在机器100的任一侧上的一对履带。在可选实施例中，地面接合构件106可包括轮子。

机器100进一步包括发动机（未示出），该发动机可以是内燃发动机，例如往复式活塞发动机或燃气涡轮发动机。根据本实用新型的一个实施例，发动机是火花点火式发动机或压缩点火式发动机，例如柴油发动机、均质充量压缩点火式发动机或者反应性控制压缩点火式发动机，或者本领域已知的其他压缩点火式发动机。发动机可以由汽油、柴油燃料、生物柴油、二甲醚、乙醇、天然气、丙烷、氢气及其组合物或者本领域已知的任何其他燃烧燃料来供给燃料。发动机可包括其他部件（未示出），例如燃料系统、进气系统、排气系统、动力传动系统等等。

机器100可进一步包括排气后处理系统（未示出）。该后处理系统流体连接到发动机的排气歧管（未示出）。该后处理系统被配置为处理从发动机的排气系统的排气歧管排出的排气流。排气流包含排放化合物，所述排放化合物可包括氮氧化物（NOx）、未燃烧碳氢化合物、颗粒物质和/或本领域已知的其他燃烧产物。后处理系统可被配置为处理或捕集NOx、未燃烧碳氢化合物、颗粒物质及其组合物，或者排气流在从发动机排出之前所包含的其他燃烧产物。

后处理系统包括还原剂供应系统200（参见图2和图3）。还原剂供应系统200被配置为将还原剂分散到从发动机排出的排气流中。如图2和图3所示，还原剂供应系统200包括存在于机器100上的还原剂箱202。还原剂箱202被配置为将还原剂存储在其中。还原剂箱202被设置成与还原剂喷射器（未示出）流体连通。还原剂可以是流体，例如柴油机排气流体（DEF）。还原剂可包括尿素、氨水或本领域已知的其他还原剂。与还原剂箱202相关的参数，例如尺寸、位置和所使用的材料，都可以根据系统设计和需求而有所改变。

还原剂箱202包括液位传感器204。液位传感器204被配置为计量还原剂箱202内存在的还原剂的液位。液位传感器204可包括本领域已知的任何已知的接触式或非接触式液位感测装置，例如机械浮子。进一步，填充导管206在还原剂箱202的顶部部分附近流体联接到还原剂箱202。填充导管206被配置为允许用还原剂重新填充还原剂箱202。

填充导管206可以具体化为任何管道、管子、软管和金属或非金属中的任何一种制成的类似物。填充导管206包括单向阀208。单向阀208被配置为允许还原剂在一个方向上流动，即流到还原剂箱202中，并且截止还原剂从还原剂箱202反向流动。进一步，沿着填充导管206设置了通气口211。通气口211被配置为选择性地将空气通入填充导管206中。在填充导管206的一端处设置了接纳装置210。

在填充操作期间，接纳装置210被配置成联接到机器100外部的还原剂填充系统212。还原剂填充系统212包括其中含有还原剂的外部源214。外部源214可以具体化为在地面处的贮存器或容器。还原剂填充系统212进一步包括输送导管216。输送导管216的一端连接到外部源214。管嘴218设置在输送导管216的另一端处。管嘴218被配置成经由接纳装置210将输送导管216连接到填充导管206。

还原剂填充系统212包括沿输送导管216设置的泵组件219。泵组件219包括泵220。如图2中所示，泵220被配置成将来自外部源214的还原剂泵送到输送导管216中。在一个示例中，泵220可以具体化为单向液压泵。泵220可以包括离心泵或容积泵。泵组件219包括单向阀221。在一些实施例中，可以不设置单向阀221。

还原剂填充系统212进一步包括阀222。阀222具体化为四通阀。阀222是以两位换向模式操作的方向控制阀。在第一换向模式中，阀222被配置为允许填充还原剂箱202（参见图2）。而在第二换向模式中，阀222被配置为允许清除填充导管206（参见图3）。在替代实施例中，阀222可以基于操作需求在两个以上位置中操作。

参考图2，在填充操作期间，通过操作者（未示出），还原剂填充系统212的管嘴218与填充导管206的接纳装置210联接。在一个实施例中，阀222可以手动地定位在第一换向模式中，且泵220可以开启。在第一换向模式中，来自外部源214的还原剂流入输送导管216中并且被输入到填充导管206中。接着还原剂被输入到还原剂箱202中。

在一个实施例中，液位传感器204可以电子方式联接到泵控制器（未示出），使得当还原剂箱202中的还原剂的液位上升到预定阈值之上时可以自动地关闭泵220。当泵220在关闭状态中时，单向阀208可限制还原剂的回流。另外，压力可以在填充导管206内积累。在一些实施例中，管嘴218可以被设计成使得管嘴218对填充导管206内的压力敏感。在此实施例中，压力增大可以导致管嘴218关闭并且截止还原剂进一步输入到填充导管206中。在另一实施例中，阀222可以电子方式联接到液位传感器204，使得基于还原剂箱202内的还原剂的液位，阀222可以电子方式操作以切换到第二换向模式。在此情况中，基于阀222的第二换向模式，泵控制器可以自动地关闭泵220。

一定量的还原剂仍然可以停留在填充导管206内。为了清除保留在填充导管206内的还原剂，操作者可以进行填充导管206的清除操作。参考图3，在清除操作期间，阀222处于第二换向模式。另外，通气口211打开以允许空气进入填充导管206。当泵220开启时，输送导管216中产生吸入作用，导致积存在填充导管206中的空气和还原剂流向外部源214，由此清除填充导管206。应当注意的是，阀222在第一换向模式与第二换向模式之间的致动可以手动或通过控制器进行。控制器可以经由电致动器（诸如螺线管、气动致动器、液压致动器或本领域中已知的其他致动器）将阀222致动。

工业实用性

本实用新型涉及还原剂填充系统212。还原剂填充系统212允许对还原剂箱202进行再填充，并且对余留在填充导管206内的还原剂进行清除。图4图解说明了通过与还原剂箱202相连接的填充导管206将还原剂输送到还原剂箱202中的方法400。在步骤402处，还原剂填充系统212的输送导管216与还原剂箱202的填充导管206连接。

在步骤404处，以第一换向模式操作设置在输送导管216上的阀222。在步骤406处，通过设置在输送导管216上的泵220将还原剂供应到填充导管206。在步骤408处，将阀222的操作从第一换向模式转换为第二换向模式。在步骤410处，通过泵220将停留在填充导管206中的部分还原剂清除到外部源214中。

本实用新型允许简化填充导管206的清除，而与填充导管206的长度无关。另外，单个四通阀222和泵组件219用来对还原剂箱202进行再填充并对填充导管206进行清除。本实用新型消除了与填充导管206相连接的加热元件的需求，由此使填充和清除操作变得不太复杂且不太昂贵。

虽然本实用新型的方面已参考上述实施例加以特别示出和描述，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所公开的精神和范围的前提下可通过对所公开的机械、系统和方法进行修改来预期各种其他的实施例。此类实施例应当被理解为落在如基于权利要求书和其任何等同物确定的本实用新型的保护范围内。