[发明专利]旋转泵

说明书

本发明涉及一种用于腐蚀性流体如用来清洁车辆排气的尿素的旋转泵。

随着对车辆特别是重型货车的废气排放的日益严格的标准生效，已经必 须将用于NO_x(或氮氧化物)污染控制的装置付诸实施。

由多数制造商使用的、用于将NO_x排放减少至所要求的数值的系统在于 进行与还原剂如尿素(“Urea SCR”或使用通过尿素的分解作用在排气中原 位生成的氨进行的选择性催化还原)的一种选择性的催化反应。

为了做到这一点，必要的是为车辆装备包含一种尿素溶液的储存箱、一 个用于对有待注入排气管线中的尿素的量进行计量的装置、以及一个用于对 这个用于计量有待注入的尿素的量的装置以尿素溶液进行供给的装置。总体 上，该供给装置包括由电动机驱动的一个旋转泵。

对于尿素泵的一个共同的特征在于以下事实，即：为了最佳的效率(就 压力和速度两方面而言)它们理想地应具有的一个有限的尺寸。这些泵总体 上是由任何类型的电动机来驱动的旋转泵，优选地是一台磁性耦合的电动 机，以便避免使用动态密封。特别优选的是，这些泵被整合到(安装到)尿 素储存箱之中，这通常可以通过两种方式实现：

或者利用一个常规的基板(在多数现有商业化系统中是这种情况) 通过顶部来安装泵；在这种情况下方便的是有一个这样的泵，其中流体由储 存箱底部的入口吸入并且在位于该泵顶部的出口流出，这样使得可以通过管 子或管道直接完成到顶部基板(凸缘)上的连接。

或者通过底部将泵安装到一个被浸没的基板上；在这种情况下方便 的是有一个这样泵，该泵的入口和出口是朝向底部的(同心地或轴向侧地定 位)，这样使得流体从底部储存箱流动到底部出液管。

后一个变体就压降而言具有某种优点，但要求将整个泵都制成可浸没 的，而前一个变体在某些情况下允许该泵(至少部分地)处于液体之外。

因此，在本申请人名下的申请FR 2918718对一种旋转泵进行了说明，该 泵是旨在将车辆上的一个系统中的尿素进行泵送并且包括一个定子、附接到 一个机械泵送元件和一个磁性转子二者上的一个旋转轴，这个转子包括至少 一个凹陷，由该机械泵送元件抽吸上来的流体被迫经过该凹陷。该机械泵送 元件包括至少两个齿轮，其中一个齿轮被紧固到该转子的轴上，并且通过上 述一个齿轮的转动而受到驱动的另一个齿轮被紧固到由两个轴承支撑的一个 第二轴上。在这个泵中，该磁性转子被包含在一个壳体之中，该壳体以密封 的方式被连接到该泵的一个出口(排出)管上。这个泵还包括一个密封室， 该室由一个盖件和一个圆柱形的壁构成，该壁装备有一个基部并且是与一个 被浸没的基板一起从一个部件模制出来，该泵的定子(由磁线圈构成)以及 泵控制器的多个电子板位于该室之中。这种几何结构是相对庞大的并且涉及 使用相对大数量的密封紧固件。其生产成本也很高。

本发明的目的是提供一种能够完全浸没在一种腐蚀性液体如尿素之中的 泵，该泵不占据很大空间，涉及使用少量密封紧固件并且该泵的生产成本较 低。

为此目的，本发明涉及一种旋转泵，该泵是旨在将车辆上的一个系统中 的流体进行泵送并且包括一个定子、附接到一个机械泵送元件和一个磁性转 子二者上的一个旋转轴、以及多个电连接件。根据本发明，该转子、该定子 以及这些电连接件是由一种塑料以密封的方式包覆模制的。以此方式所述泵 就可以被完全浸没在一种腐蚀性液体如尿素之中，而无需包括一个将所述液 体密封在外的室(该室使得有可能将那些对腐蚀敏感的部件(电气和电磁元 件)从该液体隔离)。

根据本发明的泵是由一个磁性耦合的电动机驱动的、任何已知类型的旋 转泵，其控制优选地是电子的(由一个ECM或电子控制模块来管理的)。本 发明通过一个三相BLDC电动机(或无刷直流电动机)产生了良好的结果。

这种泵所针对的液体优选是能够还原车辆发动机的排气中存在的NO_X的 一种还原剂。这种还原剂有利地是在水性溶液中的一种氨前体。本发明使用 尿素的水性溶液并且具体是低共熔的水/尿素溶液(如溶液)产生了 良好的结果，其尿素含量是在31.8wt％与33.2wt％之间并且它包含大约18％ 的氨。本发明还可以适用于同样在水性溶液中的尿素/甲酸铵混合物，它是在 商品名下销售的并且包含大约13％的氨。相对于尿素，后者具有 的优点是仅从-35℃(与-11℃不同)起才冻结，但是具有的缺点是与甲酸的 释放相关的腐蚀问题。