一种SCR系统用压力传感器的制作方法

本实用新型属于汽车环保技术领域，尤其是涉及一种SCR系统用压力传感器。

背景技术：

选择性催化还原技术(SCR)是针对柴油车尾气排放中NOx的一项处理工艺，即在催化剂的作用下，喷入还原剂氨或尿素，把尾气中的NOx还原成N₂和H₂O。

目前，90％以上的重型商用车搭载柴油发动机，选择性催化还原技术(SCR)是实现柴油机尾气排放达到国家IV及以上法规的主流技术路线。随着现代汽车工业的飞速发展、汽车的尾气排放对环境的污染越来越大，已成为雾霾的重要污染源。汽车尾气处理SCR系统可将汽车尾气处理为N₂和水蒸气，SCR系统中的尿素溶液在-11℃以下时溶液会冻结，冻结后体积会膨胀约10％，导致系统内部产生巨大的压力(可高达数百MPa)远远大于正常工作压力，要保证测量尿素溶液压力的压力传感器不被损坏成为该行业一个棘手的问题。

SCR系统中的尿素溶液在低温下会发生冻结结冰,此时尿素溶液会发生约10％的体积的膨胀,而膨胀压力最大可达正常工作压力的100倍。普通的压力传感器一般只有2～3倍的过载压力能力,即最大可能承受正常工作压力的2～3倍。因此,普通的压力传感器用于SCR系统时,会发生因尿素溶液冻结结冰导致的损坏。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种SCR系统用压力传感器，其结构简单、设计合理、投入成本低且实现方便、使用效果好，采用导压孔限制尿素溶液进入壳体内部的体积，同时改变尿素溶液的冻结顺序；通过弹性元件部分释放尿素溶液的膨胀压力来保证压力芯体在尿素溶液冻结时不被损坏，增加了该压力传感器的工作寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种SCR系统用压力传感器，其特征在于：包括壳体、布设在壳体底部且与壳体内部连通的液体流入通道、能在壳体进行上下移动且对壳体内部液体压力进行检测的压力芯体、位于所述压力芯体上方且对所述压力芯体进行向下推移的弹性元件和对弹性元件进行限位的限位元件，所述限位元件、弹性元件和所述压力芯体由上至下布设于壳体内部，所述限位元件固定在壳体上；

所述压力芯体包括基座和设置在基座底部的受压膜片，所述受压膜片底部设置有凹槽，所述壳体的底部内侧设置有伸入所述凹槽的凸台；所述液体流入通道的进液口与被测试SCR系统的主流道连通，所述液体流入通道的出液口位于所述凹槽下方。

上述一种SCR系统用压力传感器，其特征是：所述弹性元件位于所述压力芯体的正上方，所述液体流入通道的出液口位于所述凹槽的正下方。

上述一种SCR系统用压力传感器，其特征是：所述液体流入通道为导压孔。

上述一种SCR系统用压力传感器，其特征是：所述导压孔包括开设在凸台中上部的第一导压孔和与第一导压孔连通的第二导压孔，第一导压孔的出液口为所述导压孔的出液口，所述第一导压孔的截面尺寸不大于所述第二导压孔的截面尺寸。

上述一种SCR系统用压力传感器，其特征是：所述弹性元件与所述限位元件之间设置有垫片，所述弹性元件上端与所述垫片连接。

上述一种SCR系统用压力传感器，其特征是：所述压力芯体还包括设置在所述受压膜片上部的挡圈，所述弹性元件卡装于所述垫片和挡圈之间。

上述一种SCR系统用压力传感器，其特征是：所述凸台与所述凹槽之间通过密封元件进行连接。

上述一种SCR系统用压力传感器，其特征是：所述凸台的顶面与所述凹槽底面之间的距离不大于3mm。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型的SCR系统用压力传感器结构简单、设计合理且接线方便，投入成本低。

2、本实用新型的SCR系统用压力传感器，包括壳体、布设在壳体底部且与壳体内部连通的液体流入通道、能在壳体进行上下移动且对壳体内部液体压力进行检测的压力芯体、位于压力芯体上方且对压力芯体进行向下推移的弹性元件和对弹性元件进行限位的限位元件，限位元件、弹性元件和压力芯体由上至下布设于壳体内部，限位元件固定在壳体上，结构简单，使用方便。

3、本实用新型通过设置凸台，且与受压膜片的下端的凹槽相配合，有效地减少了基座接触到尿素溶液的接触面积，降低了壳体内部尿素溶液膨胀时对基座释放的膨胀压力。

4、本实用新型通过设置液体流入通道，在尿素溶液冻结时,改变尿素溶液的冻结顺序，即使得导压孔的出液口先冻结,导压孔的入液口后冻结,从而使得SCR系统主流道内尿素溶液冻结时的膨胀压力不会再传递到基座上，从而保护基座不被破坏。

5、本实用新型通过弹性元件来释放尿素溶液释的放膨胀压力来保证压力芯体在尿素溶液冻结时不被损坏，增加了该压力传感器的工作寿命。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、投入成本低且实现方便、使用效果好，采用导压孔限制尿素溶液进入壳体内部的体积，同时改变尿素溶液的冻结顺序；通过弹性元件释放尿素溶液的释放膨胀压力来保证压力芯体在尿素溶液冻结时不被损坏，增加了该压力传感器的工作寿命。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中弹性元件预紧力的设计方法流程框图。

附图标记说明:

1—壳体 2—密封元件； 3—受压膜片；

4—挡圈； 5—弹性元件 6—限位元件

7—垫片 8-1—第一导压孔； 8-2—第二导压孔；

9—凸台； 10—基座。

具体实施方式

如图1所示的一种SCR系统用压力传感器，包括壳体1、布设在壳体1底部且与壳体1内部连通的液体流入通道、能在壳体1进行上下移动且对壳体1内部液体压力进行检测的压力芯体、位于所述压力芯体上方且对所述压力芯体进行向下推移的弹性元件5和对弹性元件5进行限位的限位元件6，所述限位元件6、弹性元件5和所述压力芯体由上至下布设于壳体1内部，所述限位元件6固定在壳体1上；

所述压力芯体包括基座10和设置在基座10底部的受压膜片3，所述受压膜片3底部设置有凹槽，所述壳体1的底部内侧设置有伸入所述凹槽的凸台9；所述液体流入通道的进液口与被测试SCR系统的主流道连通，所述液体流入通道的出液口位于所述凹槽下方。

实际使用时，所述凸台9与所述受压膜片3底部的凹槽相配合设置，有效地减少了所述受压膜片3接触到该SCR系统中尿素溶液的接触面积，降低了所述壳体1内部的尿素溶液膨胀时对所述受压膜片3释放的膨胀压力。

实际使用时，所述液体流入通道内的液体为该SCR系统中的尿素溶液。

本实施例中，所述受压膜片3的工作压力P不大于20bar，且所述受压膜片3最大过载压力为P₁，且P₁＝2P～3P。

本实施例中，该SCR系统中尿素溶液的膨胀压力P₃为50bar～1000bar，当该SCR系统中尿素溶液冻结时，该SCR系统中尿素溶液的膨胀压力P₃通过所述弹性元件5进行释放，释放的释放膨胀压力为P₄，该SCR系统中尿素溶液释放后的剩余膨胀压力为P₅，所述受压膜片3的最大过载压力P₁不小于所述剩余膨胀压力P₅。

实际使用时，当尿素溶液未冻结时，所述受压膜片3产生的向上推力小于或者等于所述弹性元件5的预紧力，所述弹性元件5的预紧力为P₂，此时所述受压膜片3的位置不变。

实际使用时，当该SCR系统中尿素溶液冻结时，尿素溶液体积膨胀,释放膨胀压力P₄大于弹性元件5的预紧力P₂，所述受压膜片3向上移动，并通过挡圈4、垫片7和限位元件6使所述弹性元件5被压缩，从而将所述释放膨胀压力P₄进行释放，尿素溶液释放后的剩余膨胀压力为P₅，且所述剩余膨胀压力P₅不大于所述受压膜片3的最大过载压力P₁，从而保护压力芯体不被破坏，增加了该压力传感器的工作寿命。

实际使用时，当尿素溶液解冻时,所述受压膜片3在所述弹性元件5的预紧力P₂作用下回到初始位置。

如图2所示，实际使用时，所述弹性元件5预紧力的设计方法，包括以下步骤：

步骤一、参数的确定：根据该SCR系统主流道的设计确定所述基座10的工作压力P及该SCR系统中尿素溶液的膨胀压力P₃；

步骤二、基座最大过载压力的确定：根据步骤一确定的该SCR系统中尿素溶液的膨胀压力P₃确定所述受压膜片3的最大过载压力P₁，P₁≥P₂；

步骤三、弹性元件预紧力的确定：根据步骤一确定的所述受压膜片3的工作压力P确定所述弹性元件5的预紧力为P₂，P₂≥P。

实际使用时，所述导压孔的作用是将尿素溶液从该SCR系统主流道引入所述压力芯体。

实际使用时，所述弹性元件5为沿所述壳体1内侧壁周向设置的且呈竖向布设的弹簧或者为设置在所述限位元件6下部的波纹弹片，优选的为波纹弹片，由于波纹弹片的体积小且弹性系数大。

本实施例中，所述弹性元件5位于所述压力芯体的正上方，所述液体流入通道的出液口位于所述凹槽的正下方，目的是保证所述受压膜片3受力均匀。

本实施例中，所述液体流入通道为导压孔。

本实施例中，所述导压孔包括开设在凸台9中上部的第一导压孔8-1和与第一导压孔8-1连通的第二导压孔8-2，第一导压孔8-1的出液口为所述导压孔的出液口，所述第一导压孔8-1的截面尺寸不大于所述第二导压孔8-2的截面尺寸。

本实施例中，所述导压孔包括与所述壳体1内部连通的第一导压孔8-1和与该SCR系统主流道连通的第二导压孔8-2，所述第一导压孔8-1的截面尺寸不大于所述第二导压孔8-2的截面尺寸，所述第一导压孔8-1开设在所述凸台9的中上部，所述第一导压孔8-1和第二导压孔8-2连通；

所述导压孔中第一导压孔8-1的直径为0.3mm～5mm，与现有的导压孔相比，本实施例中的所述导压孔的直径更小，在尿素溶液冻结时，有利于限制所述导压孔的出液口进行冻结，同时将第二导压孔8-2的截面尺寸设计为不小于第一导压孔8-1的截面尺寸，目的是当第一导压孔8-1中的尿素溶液冻结后，第二导压孔8-2中未冻结的尿素溶液能够更快速的回流至该SCR系统主流道，有效的防止了第二导压孔8-2中的尿素溶液冻结后体积膨胀对第一导压孔8-1中已冻结的尿素溶液产生膨胀压力，导致第一导压孔8-1破坏，进而使所述基座10产生损坏。

实际使用时，所述第二导压孔8-2的纵截面可为梯形截面或矩形截面。

实际使用时，第二导压孔8-2与所述第一导压孔8-1可不设置在同一水平线上。

本实施例中，所述弹性元件5与所述限位元件6之间设置有垫片7，所述弹性元件5上端与所述垫片7连接。

实际使用时，在所述弹性元件5与所述限位元件6之间设置有垫片7，目的是使所述弹性元件5在被压缩时，所述弹性元件5的上部产生柔性的位移，对弹性元件5起到保护作用，防止所述弹性元件5的上部产生刚性破坏。

本实施例中，所述压力芯体还包括设置在所述受压膜片3上部的挡圈4，所述弹性元件5卡装于所述垫片7和挡圈4之间。

实际使用时，所述挡圈4的上部与所述弹性元件5的下部贴合布设，在尿素溶液未冻结之前，所述挡圈4与所述弹性元件5之间不存在作用力，当尿素溶液冻结时，所述挡圈4产生对所述弹性元件5向上的推力，对所述弹性元件5进行压缩，从而抵消尿素溶液冻结时释放的膨胀压力，有效的保护了所述压力芯体。

本实施例中，所述凸台9与所述凹槽之间通过密封元件进行连接。

实际使用时，密封元件为O型橡胶密封圈，因为O型橡胶密封圈具有弹性，实用性高且密封性强，设置所述O型橡胶密封圈的作用在于将引入到所述壳体1内的尿素溶液密封。

本实施例中，所述凸台9的顶面与所述凹槽底面之间的距离不大于3mm。

实际使用时，所述凸台9的顶面与所述凹槽底面之间留有缝隙，目的是使尿素溶液能够顺利的进入壳体1内与所述受压膜片3接触。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。