尿素计量阀总成的制作方法

1.本发明涉及内燃机排气处理技术领域，更具体地说，本发明涉及一种尿素计量阀总成。


背景技术：

2.内燃发动机机尾气处理过程中，尿素喷射器喷射的尿素与排出的尾气混合反应，净化尾气中污染性成分，而达到相应的排放标准。然而高温的尾气使得尿素喷射器的计量阀喷口承受高温，容易导致尿素喷射器结晶失效，影响尾气处理效果，造成空气污染以及排放不达标，因此，通常需要设置冷却结构对尿素喷射器进行散热降温。在现有技术中，如公告号cn 107701271 a公开的一种带拼接式冷却水套的计量喷射器，其采用水冷结构，将计量喷射阀设置在冷却水套内，计量喷射阀与冷却水套之间形成密封的冷却腔体，冷却腔体内通入循环冷却水，使得计量喷射阀的四周均有冷却水流过，并将喷射器精密运动部位包裹在冷却水中，避免了单侧冷却所形成的不均匀温度场以及冷却不够充分的情况，从而避免了温度边界条件带来的计量喷射阀的工作特性的偏差甚至失效。但该现有技术的冷却腔体通入冷却水后，计量喷射阀外壁被冷却水浸泡，对计量喷射阀的防水性以及其安装的密闭性设置要求很高，且该计量喷射阀的喷射前端持平或凸出而直接向高温尾气暴露，而承受高温。因此，亟需提供一种有效降低尿素喷射器温度的技术方案。


技术实现要素：

3.本发明的一个目的是解决至少上述缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
4.本发明的另一个目的是提供一种尿素计量阀总成，其利用外衬套、内衬套和密封套构建密闭腔体环绕包裹整个尿素计量阀总成，密闭腔体通入冷却水实现大面积换热但又避免冷却水直接浸泡尿素计量阀，同时尿素计量阀前端喷头凹入密封套内，利于尿素喷射器降温。
5.为了实现本发明的这些目的和其它优点，本发明提供的尿素计量阀总成，包括：计量阀、外衬套、内衬套、密封套和冷却水接头；
6.所述外衬套、内衬套和密封套组成轴向环状的密闭腔体，计量阀套入内衬套中被轴向环状的密闭腔体围绕，且计量阀的喷射前端与密封套端接或套接，套接的深度短于密封套的长度；所述冷却水接头连通轴向环状的密闭腔体，用于通入冷却水使计量阀散热冷却。
7.优选的是，所述的尿素计量阀总成中，所述冷却水接头包括进冷却水接头和出冷却水接头，进冷却水接头与进水管连接，出冷却水接头与出水管连接；
8.其中，冷却水接头内设置有储水管，储水管一端连通进水管或出水管，另一端伸入所述密闭腔体内一定深度。
9.优选的是，所述的尿素计量阀总成中，所述储水管伸入密闭腔体的深度为密闭腔体半径以上，且储水管伸入密闭腔体部分包括弧形管段。
10.优选的是，所述的尿素计量阀总成中，所述储水管伸入密闭腔体的弧形管段相切于密闭腔体内壁或与计量阀同心设置；或所述进冷却水接头和出冷却水接头以相切于外衬套。
11.优选的是，所述的尿素计量阀总成中，所述进冷却水接头和出冷却水接头均设置在外衬套的上半部位置；或进冷却水接头和出冷却水接头的设置位置同一高度或具有高度差。
12.优选的是，所述的尿素计量阀总成中，还包括进液帽，进液帽覆盖在计量阀顶端，并设置进液口连通至计量阀，待计量液体经进液帽进入计量阀中。
13.优选的是，所述的尿素计量阀总成中，所述外衬套与密封套同轴固定连接或一体成型；内衬套与密封套同轴密封连接或一体成型。
14.优选的是，所述的尿素计量阀总成中，所述计量阀套入内衬套后，计量阀外壁与内衬套内壁相贴合；所述计量阀的喷射前端与密封套紧密端接或紧密套接配合。
15.优选的是，所述的尿素计量阀总成中，所述密闭腔体至少将计量阀喷射前端至计量阀磁体部位围绕包裹在内。
16.优选的是，所述的尿素计量阀总成中，还包括用于固定至发动机的安装座，所述外衬套安装在安装座上，计量阀与内衬套卡接配合。
17.本发明至少包括以下有益效果：
18.1、本发明通过外衬套、内衬套、密封套组成可以储存冷却水的密闭腔体，实现大容量的储水，密闭腔体环绕包裹整个尿素计量阀总成，计量阀总成只需套装集中，即可以与冷却水进行大面积的接触，实现大面积的换热，从而很好的降温。
19.2、本发明的尿素计量阀配合至内衬套后，密封套形成在尿素计量阀喷射前端，即在尿素计量阀喷射前端构建了密闭腔室，计量阀喷射前端凹入密封套内，即减少喷头喷孔直接暴露在高温尾气中，一方面使得尿素计量阀喷射前端远离高温尾气，另一方面高温尾气的热量被密封套构建的密闭腔体中冷却水带走，从而有效阻止热量经密封套传递至尿素计量阀，利于尿素计量阀降温。
20.3、本发明利用外衬套、内衬套和密封套构建的密闭腔室可以避免尿素计量阀外壁直接与冷却水接触，避免冷却水浸泡尿素计量阀，不会出现冷却水渗入尿素计量阀内部损坏零部件的情况，对尿素计量阀的密封性要求更低，适用性更高。
21.4、本发明的储水管设计使得密闭腔体始终保持储水，解决解决尿素计量阀横置安装时无法储水的问题。
22.5、本发明的储水管为弧形或相切于密闭腔体，或冷却水接头相切于外衬套，让通入的冷却水在密闭腔体内加速旋转形成紊流，冷却水速度加快，换热效率增大；进冷却水接头和出冷却水接头的高度差设置让冷却效果进一步加大。
23.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
24.图1为本发明所述的尿素计量阀总成第一种实施方式的竖向剖面结构示意图；
25.图2为本发明所述的尿素计量阀总成第一种实施方式的立体结构示意图；
26.图3为本发明所述的尿素计量阀总成第一种实施方式的俯视结构示意图；
27.图4为本发明所述的尿素计量阀总成第二种实施方式的竖向剖面结构示意图；
28.图5为本发明所述的尿素计量阀总成第三种实施方式的竖向剖面结构示意图；
29.图6为本发明所述的尿素计量阀总成第四种实施方式的俯视结构示意图；
30.图7为本发明所述的尿素计量阀总成第四种实施方式的冷却水流动原理图；
31.图8为本发明所述的尿素计量阀总成第五种实施方式的竖向剖面结构示意图；
32.图9为本发明所述的尿素计量阀总成第五种实施方式的冷却水流动原理图；
33.图10为本发明所述的储水管伸入密闭腔体的第一种实施方式的结构示意图；
34.图11为本发明所述的储水管伸入密闭腔体的第二种实施方式的结构示意图。
35.图中：进液帽1、计量阀2、计量阀喷射前端201、计量阀磁体202、外衬套3、内衬套4、安装座5、密封套6、第一密封圈7、储水管8、冷却水接头9、进冷却水接头901、出冷却水接头902、c型卡板10、第二密封圈11。
具体实施方式
36.下面结合附图及实施例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。
37.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。所述室温是指20～25℃的常温。
38.如图1～5所示，尿素计量阀总成，包括：计量阀2、外衬套3、内衬套4、密封套6和冷却水接头9；
39.所述外衬套3、内衬套4和密封套6组成轴向环状的密闭腔体，计量阀2套入内衬套4中被轴向环状的密闭腔体围绕包裹，且计量阀2的喷射前端与密封套6连接，连接的方式包括端接和套接，套接的深度短于密封套的长度，图1所示结构为计量阀喷射前端201套接至距离密封套底端口2～3毫米的位置，图4为计量阀喷射前端201套接至密封套6中部的位置，图5为计量阀喷射前端201与密封套6端接配合，当尿素计量阀总成安装至发动机排气管时，这些配合结构均能避免计量阀喷射前端直接暴露在发动机尾气中，充分利用密封套及其构建的密闭腔室进行散热降温，特别是端接或套接深度为中部位置时(甚至更浅)，计量阀喷射前端201显著拉开与高温尾气的距离，更能依靠密封套及其构建的密闭腔室进行散热降温，但端接或套接过浅时，密封套可能会影响计量阀的喷射雾型，因此需根据雾型需要选择相应的配合结构，或调整计量阀的喷射雾型以适应相应的配合结构；所述冷却水接头9连通轴向环状的密闭腔体，冷却水接头9至少为一进一出，用于通入冷却水使得计量阀2散热冷却。
40.为便于理解，图1所示图例中，内衬套4和密封套6位于外衬套内部，优选为同轴设置，达到计量阀2周围被冷却水均匀包裹环绕的效果，但也可以根据需要设置为不同轴，因为安装至发动机排气管时，计量阀总成各个侧面承受的高温状况是不一样的，靠近高温一侧的设置更大的密闭空间，可以提高降温效果。外衬套3、内衬套4和密封套6可以是相互独立的部件，组装时，连接处为密封连接即可，密封连接的方式包括如焊接、或通过密封圈、密封垫连接，使得密闭腔体不泄露，图例中，内衬套4与密封套6的连接处设置有第一密封圈7，密封套6与外衬套3在前端焊接固定，但密封套6也可以选择与内衬套4一体成型，同样，密封
套6也可以与外衬套3一体成型，根据加工需要或市场需要，选择合适的组成方式即可。
41.图1所示结构中，内衬套4具有套入空间，计量阀2套入内衬套4中，与内衬套4内壁贴合，而能够进行热交换，作为优选内衬套为导热的金属，如304、316等钢材；计量阀2的喷射前端与内衬套4对接，对接的方式可以是端接或套接，端接时，计量阀2喷射前端201或喷头与密封套6的中心通道对准，套接时，计量阀2喷射前端2或喷头套入密封套6的中心通道内，套接的深度短于密封套的长度，当计量阀总成安装至发动机排气管等目标安装位置时，得计量阀2喷射的液体能够喷出到发动机排气管中。内衬套4与外衬套3固定连接，固定连接包括焊接、螺纹连接、粘接和卡接等常用连接结构，图1中，内衬套4与外衬套3是焊接固定的。
42.外衬套3、内衬套4和密封套6的形状根据需要设置，图1所示结构中，内衬套4具有锥型套筒段、圆筒段、边沿和折角等，这是根据计量阀外部形状，及与外衬套和密封套的安装配合需要而设计，便于组装，且提高适配性；密封套6设置为圆直套筒结构，能够与内衬套4及计量阀2喷射前端相匹配，而外衬套3基于密封腔体最大化及与安装座配合的需要，设置成一端大一端小的套筒结构。这些结构均可以使用管材冲压成型，利于加工制造，制造成本也低廉。
43.在该实施方式中，计量阀2直接装配至内衬套4中，通过冷却水接头9向密闭腔体接入循环冷却水，密闭腔体形成对计量阀2的环状轴向围绕包裹，有效带走热量，对计量阀2降温效果显著，且密封套6的设计拉远了计量阀2与发动机尾气的距离，即远离了高温，避免计量阀2特别是喷射口或喷头直接暴露在高温尾气中，有效防止计量阀喷射前端2或喷头等部位结晶。由于内衬套4的阻隔，冷却水不会浸泡计量阀2，因此即使没有密封性设计的或没有防水的普通计量阀也可以直接使用，计量阀2中控制器或计量阀磁体202等不能浸水的核心部位也可以被密闭腔体包裹在内，增加了计量阀2被包裹的面积，散热面积更大，因此计量阀可以快速有效降温。
44.进一步，在另一种实施方式中，如图1～图10所示，所述冷却水接头9包括进冷却水接头901和出冷却水接头902，进冷却水接头901与进水管连接，出冷却水接头902与出水管连接；
45.其中，冷却水接头内设置有储水管8，储水管8一端连通进水管或出水管，另一端伸入所述密闭腔体内一定深度。
46.在本实施方式中，如图1所示，储水管8伸入密闭腔体中一段距离(不接触中间的计量阀2)，而事实上，储水管8伸入密闭腔体的深度根据密闭腔体储水需求而设置，尿素计量阀总成安装至不同机械设备的发动机排气管(目标安装位置)时，如拖拉机、农耕机、运输车等等，通常有竖直、倾斜或水平横置等安装方式，因此通过储水管8的设计，保持尿素计量阀总成在不同安装方式下均能保持储水，能够有效提高其适用性，对产品的市场推广非常重要。如图1或4或5或6所示，为尿素计量阀总成的竖直安装的状态；将冷却水接头和出冷却水接头位置设置在如图2所示的密闭腔体上半部，即可达到密闭腔体储水最大化的目的，即使如图8和9所示的安装位置，也能够保持密闭腔体一定储水量，利于尿素计量阀总成降温。
47.当计量阀总成倾斜或水平横置安装时，将储水管8往密闭腔体插入一定深度，也能够避免密闭腔体的冷却水全部流出，而保持储水。储水利于计量阀降温，并避免过热。如图10和11所示，为计量阀总成水平横置的结构示意图，此时储水管8伸入密闭腔体中，伸入的
深度达到密闭腔体半径一半以上，甚至达到或接近密闭腔体的直径，加大密闭腔室储水量。
48.进一步，在另一种实施方式中，作为优选，所述储水管8伸入密闭腔体的深度为密闭腔体半径以上。如图10所示，其为储水管8伸入密闭腔体的深度接近密闭腔体的直径，如图11所示，储水管8伸入密闭腔体的深度为密闭腔体的半径。计量阀1水平横置时，这样的设置可以为保持密闭腔体的储水量，最大能够达到密闭腔体体积一般以上。
49.进一步，在另一种实施方式中，如图10和11所示，储水管8伸入密闭腔体的部分具有弧形管段，也就是说，储水管可以整体为弧形结构，也可以部分为弧形结构。
50.进一步，在另一种实施方式中，如图10和11所示，所述储水管伸入密闭腔体的弧形管段相切于密闭腔体内壁或与计量阀同心设置而围绕计量阀；或所述进冷却水接头和出冷却水接头以相切于外衬套。
51.上述弧形设置和相切设置，目的均是为了冷却水在密闭腔体中螺旋加速，形成紊流，提高散热降温效果。
52.图10和11所示结构中，储水管结合了伸入密闭腔体和弧形结构的设计，作为优选，弧形结构为与密闭腔体的同心的半圆弧，不但利于密闭腔体保持储水，且能够促使导入的冷却水在密闭腔体中旋转加速，形成紊流，换热效率提高，也可以按需设置其他弧形结构。如图6和7所示，相切设置同样可以使得冷却水旋转加速，换热效率提高。
53.进一步，在另一种实施方式中，如图2所示，所述进冷却水接头901和出冷却水接头902均设置在外衬套3的上半部位置；
54.或，进冷却水接头和出冷却水接头的设置位置同一高度；
55.或，如图8和9所示，进冷却水接头和出冷却水接头的设置位置具有高度差。
56.或，进水管和出水管的布置，或进冷却水接头和出冷却水接头的布置不限于同向、形成一定角度、对置、相切于外衬套的布置形式。
57.在本实施方式中，进冷却水接头901和出冷却水接头902均设置在外衬套3的上半部位置，使得竖直安装状态下，密闭腔体储水最大化；而进冷却水接头901和出冷却水接头902具有高度差的设置可以促使冷却水充分循环流动，提高冷却效果。
58.进一步，在另一种实施方式中，如图1所示，还包括进液帽1，进液帽1覆盖在计量阀2顶端，并设置进液口连通至计量阀2，待计量液体(尿素)经进液帽1进入计量阀2中。图例中，进液帽1将计量阀顶端完全罩在内部，与密闭腔体一同将计量阀包裹，进液帽1的底端与内衬套4或外衬套3通过焊接等方式固定，进液帽1内部设置有第二密封圈11，第二密封圈11将进液帽1与计量阀之间的间隙密封，用于防止液体泄漏。
59.进一步，在另一种实施方式中，所述外衬套与密封套同轴固定连接或一体成型；内衬套与密封套同轴密封连接或一体成型。根据需要，选择合适的加工方式即可。
60.进一步，在另一种实施方式中，如图1所示，所述计量阀2套入内衬套4后，计量阀外壁与内衬套内壁相贴合；所述计量阀的喷射前端与密封套6紧密端接或紧密套接配合。
61.进一步，在另一种实施方式中，如图1所示，所述密闭腔体至少将计量阀喷射前端至计量阀磁体202部位围绕包裹在内。
62.进一步，在另一种实施方式中，如图1所示，还包括用于固定至发动机的安装座5，所述外衬套3安装在安装座上，计量阀2与内衬套4卡接配合。图例中，计量阀2通过c型卡板固定在内衬套4上。
63.实施例1
64.如图1～11所示，一种尿素计量阀总成，其中，外衬套3，内衬套4，密封套6，三者组成一个大面积的轴向环状密闭腔体，冷却水接头9，可分为一进一出，发动机冷却水可以通过冷却水接头9将冷却水导入到密闭腔体中，形成冷却水循环，为尿素计量阀2，尿素计量阀2位于被密闭腔体围绕的空腔内，在空腔内，尿素计量阀2的磁体与内衬套内壁相贴，尿素计量阀2前段喷头和密封套6内壁相贴(内衬套和密封套可以设计成一体)，形成大容量的冷却水对尿素计量阀2进行整体环绕包裹，从而实现对尿素计量阀进行大面积、高效的散热冷却。尿素计量阀2上留有卡槽，尿素计量阀2通过c型卡板10固定于内衬套4上，进液帽1，进液帽1与尿素计量阀2相连，液体通过进液帽1进入到尿素计量阀2中，尿素计量阀2进行定量喷射。储水管8，储水管8一端位于冷却水接头9内，另一端位于密闭腔体内，伸进密闭腔体体内的距离最大优选为密闭腔体的半径以上，使得尿素计量阀横置安装时密闭腔体始终保持储水，储水管8伸入密闭腔体的部位可以是弧形的也可以是直的，或者两者结合，储水管8不与计量阀2接触。
65.连接冷却水接头9的冷却水管分为进水管和出水管，可以选用以下设置方式：
①
如图2所示，进水管和出水管位于外衬套的上半部位置，实现密闭腔体储水最大化；
②
如图8和9所示，进水管和出水管形成高度差，密闭腔体内形成紊流，结合尿素计量阀2大面积接触冷却水，实现大面积换热；
③
如图6和7所示，进水管和出水管相切于外衬套，冷却水在密闭腔体内形成紊流，冷却水速度加快，实现大幅度的降温；
④
另外，进水管和出水管的布置不限于同向、形成一定角度、对置、相切于外衬套的布置形式。
66.安装座5，外衬套3安装于安装座5上，尿素计量阀2通过安装座5固定于发动机上实现喷射。第一密封圈7，第二密封圈11，起到密封的作用。
67.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。