本发明涉及节能环保技术领域。更具体地说，本发明涉及大流量多柱塞永磁计量泵，主要针对大型柴油发动机scr(selectivecatalyticreduction,简称scr)后处理系统中大流量尿素的精确计量并供给。
背景技术：
scr技术是目前比较主流的和广泛的用于柴油发动机排放后处理控制技术。scr技术主要针对柴油发动机排放污染物nox的进行排污治理，其核心是：将能够产生还原剂nh3的尿素水溶液(尿素含量百分之三十二点五的尿素水溶液)精确计量并适时喷射进入排气系统，通过尿素水溶液的水解和热解产生还原剂nh3，还原剂nh3与气体污染物nox进行反应，进而达到对排气污染物的治理。因此，scr尿素泵的精确计量和供给是非常重要的。
目前，机动车排放领域已经广泛采用scr技术进行机动车排污治理，但是，机动车使用的柴油发动机功率都不大，国内车用发动机最大功率一般都在400kw以下(如潍柴wp12为375kw，玉柴yc6l为350kw)。尿素计量泵的流量在7000ml/h以下即可满足使用。随着国家排放法规进一步拓展和加强，功率可达2000kw以上的大型柴油发电机组以及船用柴油发动机的污染治理将是必然。需求尿素计量泵的流量在20000ml/h以上。因此，面对这一新的技术和市场需求，现行的车用的尿素泵存在的根本问题：尿素泵排量太小，将无法满足大型柴油发动机对气体污染物nox处理的需求。
技术实现要素：
本发明的一个目的是提供大流量多柱塞永磁计量泵，解决了大型柴油发动机后处理系统中大流量尿素的精确计量并供给，采用永磁磁铁来驱动柱塞，通过电机带动永磁体旋转对多个柱塞逐个进行驱动，通过调节电机的转数即可调节泵的排量。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了大流量多柱塞永磁计量泵，包括：泵体，其具有中心轴线，所述泵体内设置有绕中心轴线均匀分布一圈的多个竖直通道，其内均容纳有单柱塞组件；永磁体盘，其位于泵体的正上方，且可绕泵体的中心轴线转动，所述永磁体盘沿径向被均等分隔成偶数个本体，其中间隔一个本体设置的各本体为第一本体，其朝向泵体的一侧上均固定有永磁体，所述永磁体与单柱塞组件具有上下方向的相互吸引力。
优选的是，所述单柱塞组件上部的柱塞头为软磁材料，第一本体上固定有永磁体。
优选的是，所述永磁体盘上除第一本体外为第二本体，所述单柱塞组件上部的柱塞头为n极永磁体或s极永磁体，所述永磁体盘的第一本体朝向泵体的一侧上固定设置n极永磁体，第二本体朝向泵体的一侧上固定设置s极永磁体。
优选的是，所述单柱塞组件的个数与第一本体上永磁体的个数，两者奇偶数相反。
优选的是，所述泵体上表面设置有中心具有通孔的密封板，其外边缘固定于泵体上，所述泵体上设置有恰好与通孔贯通的凹孔，其内固定轴承座的下端，轴承座的上端下表面紧抵密封板上表面，所述轴承座内的轴承穿设有竖直的转动轴，其中心轴线与泵体的中心轴线重合，所述永磁体盘水平固定套设于转动轴上，且通过电机驱动绕泵体的中心轴线转动，所述转动轴上还固定有水平的环形挡板，其紧挨永磁体盘下表面，所述环形挡板与轴承之间设置有高度调节垫片。
优选的是，所述单柱塞组件包括柱塞头、柱塞、柱塞套和密封区域，所述柱塞套固定于竖直通道的中下部且具有中空结构，所述柱塞头为上大下小的阶梯型结构，所述柱塞头最下一级阶梯结构与柱塞固定连接，柱塞恰好配合于柱塞套的中空结构内，所述柱塞头上表面向下凹陷设置有复位弹簧，其上端紧贴密封板，所述柱塞套下端密封连接有密封区域，所述柱塞可沿柱塞套上下移动并进入或移除密封区域，所述密封区域分别连通有进液单向阀和出液单向阀。
优选的是，还包括固定块和调节块，所述固定块具有中空结构且固定于竖直通道的内壁，所述固定块内表面下部具有内螺纹，所述调节块也具有中空结构且外表面具有外螺纹，所述调节块的外螺纹与固定块的内螺纹相配合，所述柱塞套恰好配合固定于所述调节块的中空结构内。
优选的是，所述调节块的下端外侧套设有顶紧弹簧上部，顶紧弹簧的下端紧挨密封区域的下表面。
优选的是，还包括流道沟通板，其固定于泵体下端，所述流道沟通板上方和下方分别固定有进液流道沟和出液流道沟，其均为异形密封圈，所述进液流道沟和出液流道沟均包括多个端部和连通多个端部的汇总弧形通道，多个端部均为具有开口的圆弧形结构且恰好密封于进液单向阀或出液单向阀的进口或出口处，多个端部的开口均连通汇总弧形通道，所述汇总弧形通道连通进液总口或出液总口。
优选的是，所述柱塞头和柱塞具有贯通的中空结构，柱塞头的中空结构内设置有回液单向阀，柱塞的中空结构下方贯通密封区域。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明的永磁计量泵取消了传统电磁计量泵的电磁线圈，从而大大减小了泵的体积。
2、本发明的永磁计量泵使用了多个永磁体(m个)，以及多个柱塞(n个)，则电机每转一圈柱塞总共的工作次数为m×n次，极大的提高了泵的流量。
3、本发明的永磁计量泵通过调节电机的转数来调节泵的流量，此种方法比高频脉冲驱动更简单。
4、本发明的永磁计量泵还可将永磁体和柱塞设置为极性的，此种方案具有两个优点：①可以取消弹簧，使结构更简单；②增加了柱塞受到的推力或拉力。
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为本发明整体结构示意图；
图2为本发明计量泵第一种结构的俯视图；
图3为本发明计量泵第二种结构的俯视图；
图4为本发明永磁体第一种结构的结构示意图；
图5为本发明永磁体第一种结构的剖视图；
图6为本发明单柱塞组件的剖视图；
图7为本发明流道沟通板的俯视图。
附图标记说明：
1—密封板，2—柱塞头，3—复位弹簧，4—柱塞，5—固定块，6—调节块，7—柱塞套，8—密封区域，9—进液单向阀，10—顶紧弹簧，11—出液单向阀，12—泵体，13—竖直通道，14—第一本体，15—第二本体，16—永磁体盘，17—永磁体，18—转动轴，19—轴承，20—高度调节垫片，21—环形挡板，22—流道沟通板，23—端部，24—汇总弧形通道，25—进液总口，26—永磁体罩盖。
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，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。
如图1至7所示，本发明提供大流量多柱塞永磁计量泵，包括：泵体12，其具有中心轴线，所述泵体12内设置有绕中心轴线均匀分布一圈的多个竖直通道13，其内均容纳有单柱塞组件；永磁体盘16，其位于泵体12的正上方，且可绕泵体12的中心轴线转动，所述永磁体盘16沿径向被均等分隔成偶数个本体，其中间隔一个本体设置的各本体为第一本体14，其朝向泵体12的一侧上均固定有永磁体17，所述永磁体17与单柱塞组件具有上下方向的相互吸引力。
在上述技术方案中，将传统的电磁线圈计量泵的电磁线圈通过永磁体17取代，传统的电磁线圈驱动计量泵效率低，电流驱动计量泵泵一次需要的时间较长，另外电磁线圈体积较大，取消电磁线圈，改用永磁体17驱动，一个泵体12可根据流量不同采用不同数量的单柱塞组件，只要永磁体17转动，单柱塞组件不停地被拉起回弹，实现计量泵一次性泵出比传统方式多将近两个数量级的流量，且泵体12的单个柱塞体积较传统的计量泵柱塞体积大大减小。
单个泵体12上设置一圈贯通泵体12上下表面的竖直通道13，每个竖直通道13内均设置有单柱塞组件，每个单柱塞组件下端连通进液单向阀9和出液单向阀11，每个单柱塞组件上端设置有水平的永磁体盘16，也就是泵体12正上方设置有永磁体盘16，其沿径向被均匀分隔成偶数个本体，间隔一个本体设置的所有本体为第一本体14，剩余的为第二本体15，永磁体盘16所有第一本体14靠近泵体12一侧上均设置有永磁体17，永磁体盘16可绕泵体12的中心轴线旋转，通过现有的可行的方式进行驱动，永磁体盘16旋转时，永磁体17最好覆盖全部的单柱塞组件，以使两者的吸引力更大，单柱塞组件的材料设置为永磁体17靠近时可被永磁体17吸引，当永磁体17远离时不被吸引，永磁体17的充磁方向为上下方向，可驱动单柱塞组件上下运动，单柱塞组件的个数与第一本体14上永磁体17的个数没有必然联系。
第一本体14上设置多个永磁体17，可以为一个、两个、三个甚至更多，在与单柱塞组件的轴线垂直的水平面上围绕泵体12的中心轴线旋转，永磁体17与泵体12上表面具有一定距离，避免转动时相干涉，当永磁体17转动到覆盖其下端的单柱塞组件时，单柱塞组件被磁力拉起，而其它未被覆盖的单柱塞组件弹回，随着永磁体17的转动，单柱塞组件依次被拉起、弹回，从而实现单柱塞组件的循环往复运动，进而实现泵出液体。
在另一种技术方案中，所述单柱塞组件上部的柱塞头2为软磁材料，第一本体14上固定有永磁体17。此为计量泵的第一种结构形式。单柱塞组件上部的柱塞头2的材质是软磁材料，例如铁，可被永磁体17吸引，每个单柱塞组件依靠永磁体17的磁力进行尿素液体的吸入，依靠复位弹簧3进行压力输出和单柱塞组件复位。永磁体盘16为圆盘形结构，旋转时其中心轴线与泵体12的中心轴线始终重合，第一本体14上设置的永磁体17为类扇形结构，每个永磁体17完全覆盖每个第一本体14上，靠近永磁体盘16的中心没有覆盖永磁体17，留出有永磁体盘16的中心通孔以及内圈空间，中心通孔方便穿设转动轴18，内圈空间防止转动的干涉。
在另一种技术方案中，所述永磁体盘16上除第一本体14外为第二本体15，所述单柱塞组件上部的柱塞头2为n极永磁体或s极永磁体，所述永磁体盘16的第一本体14朝向泵体12的一侧上固定设置n极永磁体，第二本体15朝向泵体12的一侧上固定设置s极永磁体。
在上述技术方案中，此为计量泵的第二种结构形式。永磁体盘16上相邻的永磁体17的极性不同，单柱塞组件上部的柱塞头2可以为n极永磁体，也可以为s极的永磁体。如果柱塞头2为n极永磁体，则永磁体盘16上的n极永磁体与柱塞头2的n极永磁体相互排斥产生推力，而将柱塞头2推开；永磁体盘16上的s极永磁体与柱塞头2的n极永磁体相互吸引产生引力，而将柱塞头2拉回。通过永磁体盘16的旋转，使得各柱塞头2周期性的被拉回、推开，完成活塞动作。永磁体盘16被均匀分隔成偶数个本体，第一本体14和第二本体15间隔穿插设置。永磁体盘16上的永磁体17设置有极性，以及柱塞头2也设置为有极性的永磁体，将周期性地产生推力和引力，可以省略复位弹簧3，进一步将单柱塞组件简化。
在另一种技术方案中，所述单柱塞组件的个数与第一本体14上永磁体17的个数，两者奇偶数相反。上述两种结构形式的计量泵，永磁体盘16第一本体14上永磁体17个数与单柱塞组件的个数均为偶数个或均为奇数个时，转动时两者吸力太大，电机带动永磁体盘16转动时，需要的转动力太大，转动并驱动单柱塞组件上下活塞运动时运动不平顺，而一个为奇数个，另一个为偶数个时，运动更为平顺。
在另一种技术方案中，所述泵体12上表面设置有中心具有通孔的密封板1，其外边缘固定于泵体12上，所述泵体12上设置有恰好与通孔贯通的凹孔，其内固定轴承19座的下端，轴承19座的上端下表面紧抵密封板1上表面，所述轴承19座内的轴承19穿设有竖直的转动轴18，其中心轴线与泵体12的中心轴线重合，所述永磁体盘16水平固定套设于转动轴18上，且通过电机驱动绕泵体12的中心轴线转动，所述转动轴18上还固定有水平的环形挡板21，其紧挨永磁体盘16下表面，所述环形挡板21与轴承19之间设置有高度调节垫片20。
在上述技术方案中，泵体12上表面设置有密封板1，其外边缘与泵体12的外边缘固定，通过现有的螺钉固定即可，当然也可采用其他可行的方式进行固定，永磁体盘16的固定及驱动均设置于永磁体罩盖26中，永磁体罩盖26的下边缘紧抵密封板1上，以将密封板1进一步固定压紧。泵体12的正中心设置有向下的凹孔，轴承19座为上大下小的阶梯型结构，下端恰好配合于凹孔中，上端凸出于下端的下底面紧抵密封板1上，以将密封板1进一步固定压紧，轴承19座下端固定于凹孔中，通过螺钉固定即可。轴承19座上端内设置有轴承19，轴承19内圈与转动轴18配合，转动轴18的轴线与泵体12的中心轴线重合，永磁体盘16套设于转动轴18上，并通过弹性圆柱开口销传动，使得永磁盘跟随转动轴18一起转动，转动轴18通过电机驱动其转动，转动轴18上还设置有紧挨永磁体盘16上表面的防松法兰螺母，在转动轴18上紧挨防松法兰螺母还设置有一个轴承19。转动轴18上还固定设置有一个水平环形挡板21，其外径设置为小于永磁体17的内圈，不干涉永磁体17转动，环形挡板21紧挨永磁体盘16下表面设置，且与下方的轴承19之间设置有高度调节垫片20，通过高度调节垫片20的厚薄和个数的多少来调节永磁体盘16上的永磁体17与密封板1之间的间距，也就是调节永磁体17与单柱塞组件之间的距离，距离越近相互之间的力越大，另一方面也保证永磁体17与密封板1之间有间隔，避免转动时相互干涉。
密封板1的作用，一方面避免柱塞头2与永磁体盘16上永磁体17接触撞上从而损坏；另一方面密封板1上设置有密封圈，密封区域8的液体通过柱塞4和柱塞套7的间隙有可能往上流，虽然柱塞4与柱塞套7属于精密小间隙配合，但是一旦液体上流接触永磁体17后，容易腐蚀永磁体17，主要是因为尿素溶液在水分挥发后容易形成结晶，影响轴承19等零部件的运动，因此通过密封板1和密封圈隔绝，同时通过柱塞头2的中空结构中设置的回液单向阀，液体可通过柱塞头2的中空结构流下去，且设置为只能从上往下流，不能相反方向流。
在另一种技术方案中，所述单柱塞组件包括柱塞头2、柱塞4、柱塞套7和密封区域8，所述柱塞套7固定于竖直通道13的中下部且具有中空结构，所述柱塞头2为上大下小的阶梯型结构，所述柱塞头2最下一级阶梯结构与柱塞4固定连接，柱塞4恰好配合于柱塞套7的中空结构内，所述柱塞头2上表面向下凹陷设置有复位弹簧3，其上端紧贴密封板1，所述柱塞套7下端密封连接有密封区域8，所述柱塞4可沿柱塞套7上下移动并进入或移除密封区域8，所述密封区域8分别连通有进液单向阀9和出液单向阀11。
在上述技术方案中，柱塞套7位于竖直通道13的中下部，且下底面与竖直通道13的下底面平齐，柱塞套7具有中空结构，其内套设有柱塞4，柱塞头2为多级阶梯型结构，根据泵体12的体积和需要的流量来设置级数，可以为两级、三级、四级等，柱塞头2上大下小，上部面积大，可增加磁力吸引，但是为了方便柱塞头2的上下运动，又需要重量轻，因此下部的面积小，只要保证柱塞头2的强度即可。柱塞头2的最下一级结构与柱塞4固定连接为一体结构，连接后两者的轴线尽量保证重合，一般柱塞头2每一级结构和柱塞4均设置为圆柱体结构，同时柱塞4的直径小于柱塞头2最小的直径，且柱塞4恰好与柱塞套7精密小间隙配合，柱塞头2运动时，其最上端到达密封板1下表面，最下端连接的柱塞4下端可进入密封区域8。柱塞头2的上表面向下凹陷形成凹陷孔，其内设置有复位弹簧3，复位弹簧3的上端紧贴密封板1，为了防止柱塞头2与密封板1之间的冲击力过大，设置有橡胶缓冲垫，起缓冲作用。永磁体盘16上的永磁体17和柱塞头2的永磁体均设置有极性时，不需要设置复位弹簧3，相互之间的推力即可让柱塞4复位。柱塞套7下端连通有密封区域8，密封区域8由进出液板构成，密封区域8下端分别连通有进液单向阀9和出液单向阀11，两个单向阀的开口相反，在柱塞4上下运动进入或移除密封区域8时，可改变密封区域8的体积大小，从而实现液体的泵出。
在另一种技术方案中，还包括固定块5和调节块6，所述固定块5具有中空结构且固定于竖直通道13的内壁，所述固定块5内表面下部具有内螺纹，所述调节块6也具有中空结构且外表面具有外螺纹，所述调节块6的外螺纹与固定块5的内螺纹相配合，所述柱塞套7恰好配合固定于所述调节块6的中空结构内。
在上述技术方案中，固定块5固定于竖直通道13的内壁，具有中空结构，柱塞头2的最上端外边缘接近固定块5中空结构内壁，固定块5的下部内壁具有内螺纹，调节块6的外壁设置有外螺纹，其恰好与内螺栓相配合，调节块6的下端向外延伸紧挨竖直通道13的内壁，且下端与固定块5的下端具有一定的间隔，给调节过程一定的空间，调节块6也具有中空结构，柱塞套7固定于调节块6的中空结构中且两者下表面平齐。液体流量调节的过程，每个单柱塞组件不可能一模一样，事先需要进行调节，以使每个单柱塞组件泵出的液体量一致，进而实现计量的一致性。单柱塞组件安装到竖直通道13上后，通过固定块5和调节块6之间的内螺纹和外螺纹调节柱塞套7与柱塞头2紧邻的一级结构之间的距离，调节块6的上表面设置有橡胶缓冲圈，在柱塞头2向下运动接触柱塞套7时起到缓冲作用，调节柱塞套7上的密封圈与柱塞头2的紧邻一级结构之间的距离，从而调节泵出液体的量。固定块5、调节块6、柱塞套7相互固定配合的壁面均内凹设置有密封圈，以保证泵液时整个装置的密封性。
在另一种技术方案中，所述调节块6的下端外侧套设有顶紧弹簧10上部，顶紧弹簧10的下端紧挨密封区域8的下表面。单柱塞组件在回弹上移的过程中有的可能与密封板1压不紧，经过调节后的单柱塞组件总长度存在误差，所以要有顶紧弹簧10压缩长度来容纳这个长度的误差，单柱塞组件长的压缩量就大些，短的压缩量就小些，以使单柱塞组件的上表面与密封板1贴紧，因为在生产安装的过程中每个单柱塞组件并不一定是一样的长度。密封区域8与竖直通道13的外边缘也设置有密封圈。
在另一种技术方案中，还包括流道沟通板22，其固定于泵体12下端，所述流道沟通板22上方和下方分别固定有进液流道沟和出液流道沟，其均为异形密封圈，所述进液流道沟和出液流道沟均包括多个端部23和连通多个端部23的汇总弧形通道24，多个端部23均为具有开口的圆弧形结构且恰好密封于进液单向阀9或出液单向阀11的进口或出口处，多个端部23的开口均连通汇总弧形通道24，所述汇总弧形通道24连通进液总口25或出液总口。
在上述技术方案中，本发明的泵体12是多柱塞的，因此必须要把每个单柱塞组件的进出液沟通起来，因此需要通过流道沟通板22，其上设置2组流道沟，1组进液1组出液，安装于流道沟通板22上，流道沟通板22上方设置进液流道汇总以及进液总口25，而下方设置出液流道汇总以及出液总口，均通过异形密封圈形成流道沟，其根据流道的形状来设计。以进液流道沟为例说明形状，所有的进液单向阀9在进口处均设置有圆弧形密封圈，其具有开口，且开口连通汇总弧形通道24，其靠近流道沟通板22的中部环设，汇总弧形通道24再连通进液总口25，如此实现将所有的进液口汇总为一个进液总口25。出液流道沟也如此设置即可，相当于把进液流道沟旋转了180度设置于流道沟通板22的下方。此处的上方和下方均指的是流道沟通板22的上下表面或者向下凹陷形成流道沟。
在另一种技术方案中，所述柱塞头2和柱塞4具有贯通的中空结构，柱塞头2的中空结构内设置有回液单向阀，柱塞4的中空结构下方贯通密封区域8。
本发明的工作过程如下：
当永磁体盘16在电机的驱动下转动时，柱塞头2在永磁体的磁力作用下被拉起时，柱塞头2带动柱塞4缩回柱塞套7中，密封区域8中容积变大导致压力降低，进液单向阀9被打开，出液单向阀11被关闭，液体流入密封区域8中；当柱塞头2在复位弹簧3力或相反磁力的推力作用下回弹时，柱塞头2带动柱塞4伸出柱塞套7外，密封区域8中容积变小导致压力升高，出液单向阀11被打开，进液单向阀9被关闭，液体从密封区域8中流出。密封区域8中每次容积的变化量一致，那么每次流出的液体量也是一致的，故可以对尿素溶液进行精确的计量与供给。
实施例
本发明泵体的设计直径为80mm，总高度为160mm。泵体内设置5个单柱塞组件，每个柱塞行程2mm，柱塞直径为4mm。电机带动永磁体转动的转数为2000rpm时，泵液流量为30l/h。
而现有的电磁单柱塞泵直径为66mm，总高度为115mm。极限流量为0.36l/h。
可以看出本发明的泵体泵液流量远远大于现有的电磁单柱塞泵泵液流量。
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。