專(zhuān)利名稱(chēng)：流體冷卻的噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴嘴，尤其是流體冷卻的噴嘴，其中所述流體是一種液體反應(yīng)物，而且一部分反應(yīng)物作為一種霧化液體反應(yīng)物被噴入內(nèi)燃機(jī)的廢氣流中。
用以降低內(nèi)燃機(jī)NOx排放物的一種方法是已知的選擇催化降低法(SCR)。例如當(dāng)SCR用以降低柴油機(jī)的NOX排放物時(shí)，包括相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)選定的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，將一種霧化反應(yīng)物噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣流中，例如當(dāng)由發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗率、渦輪增壓壓力或NOx廢氣質(zhì)量流率測(cè)定時(shí)，所述運(yùn)行參數(shù)可以是廢氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載。這種反應(yīng)物/廢氣混合物經(jīng)過(guò)一個(gè)含有催化劑的反應(yīng)器，催化劑可以是活性炭或金屬，比如鉑、釩或鎢，它們?cè)诜磻?yīng)物存在的情況下能降低NOx的濃度。美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)08/831,209批露了一種這種類(lèi)型的SCR系統(tǒng)，從而可作為參考文獻(xiàn)。
眾所周知，脲的水溶液是柴油機(jī)SCR系統(tǒng)中的一種有效反應(yīng)物，但其具有一些缺點(diǎn)。脲是強(qiáng)腐蝕性的，其會(huì)逐漸浸蝕SCR系統(tǒng)中的機(jī)械元件，例如用來(lái)將脲混合物噴入廢氣流的噴嘴。當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間暴露在高溫下，比如處在柴油機(jī)廢氣系統(tǒng)中時(shí)，脲還會(huì)逐漸固化。固化的脲逐漸聚集在噴嘴的狹小通道和孔中。固化的脲會(huì)弄臟噴嘴的移動(dòng)部件并堵塞噴孔，從而使噴嘴不能使用。
而且，如果脲混合物未被充分霧化，在催化反應(yīng)器中就會(huì)形成脲沉積物，它們會(huì)影響催化劑的作用，從而會(huì)降低SCR系統(tǒng)的效率。使用高噴射壓力是一種解決脲混合物不充分霧化問(wèn)題的方法，但是高的噴射壓力經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致噴嘴噴入廢氣流中的股流的射程過(guò)大，而使該股流撞擊在與噴嘴相對(duì)的排氣管的內(nèi)表面。射程過(guò)大導(dǎo)致脲混合物的浪費(fèi)，并縮小了車(chē)輛能以降低的NOx排放工作的范圍。類(lèi)似用于車(chē)輛的燃料，只能攜帶一定量的含水脲，而且所攜帶的應(yīng)該能有效地使車(chē)輛的運(yùn)行范圍最大，并能減少經(jīng)常填充脲的需要。
另外，含水脲不是一種好的潤(rùn)滑劑。這種不良特性影響噴嘴中的移動(dòng)部件，其要求噴嘴的相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間具有特定的配合、間隙及容差。
所述噴嘴包括一個(gè)閥和一個(gè)在關(guān)閉位置和開(kāi)啟位置之間致動(dòng)該閥的裝置。例如，可用的致動(dòng)裝置包括一種電磁閥型致動(dòng)器。暴露在高溫或類(lèi)似脲的腐蝕性反應(yīng)物下的閥元件最好由耐腐蝕的材料制成，例如不銹鋼。
所述閥包括一個(gè)孔，當(dāng)閥處于開(kāi)啟位置時(shí)，反應(yīng)物通過(guò)該孔噴出。不考慮閥的狀態(tài)(即開(kāi)或關(guān))，當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，反應(yīng)物不斷地循環(huán)通過(guò)閥，當(dāng)閥打開(kāi)時(shí)，至少一部分正在循環(huán)的反應(yīng)物被噴出。反應(yīng)物的循環(huán)使閥冷卻并使反應(yīng)物停留在閥中的時(shí)間最小，從而使反應(yīng)物暴露在高溫及形成脲沉積物的機(jī)會(huì)最小。因此，例如含水脲能被有效地用于這種噴嘴，而不會(huì)出現(xiàn)弄臟和堵塞噴嘴的情況。設(shè)置獨(dú)立于閥致動(dòng)裝置的裝置以連續(xù)地使反應(yīng)物循環(huán)經(jīng)過(guò)閥，這在下面將要詳細(xì)描述。
所述閥最好包括一個(gè)閥體，其中具有一個(gè)與所述孔連通的細(xì)長(zhǎng)的柱狀室。一個(gè)閥座位于所述室中，圍繞所述孔。一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的閥柱塞可滑動(dòng)地安裝在所述室中。所述柱塞的一端與閥座密封地配合，以關(guān)閉所述孔。所述柱塞與致動(dòng)裝置相連并可在所述關(guān)閉位置和開(kāi)啟位置之間移動(dòng)，在關(guān)閉位置所述柱塞端部與閥座密封地配合，在開(kāi)啟位置所述柱塞端部從與閥座密封配合處移開(kāi)以打開(kāi)孔。
獨(dú)立地使流體循環(huán)經(jīng)過(guò)閥的裝置包括柱塞的一部分，其鄰近所述柱塞端部設(shè)置。該部分的直徑比所述室的直徑小，并在鄰近閥座和孔的閥內(nèi)部形成一個(gè)環(huán)行的流體空間或通道。因此，當(dāng)閥處于開(kāi)啟位置時(shí)，所述環(huán)行通道既容許流體循環(huán)地經(jīng)過(guò)閥，又容許一部分流體通過(guò)閥噴出。
最好是，獨(dú)立的流體循環(huán)裝置還包括設(shè)置在閥體內(nèi)的一個(gè)流體入口和一個(gè)流體出口，它們與環(huán)形通道連通。流體，比如含水脲反應(yīng)物由一個(gè)容器供給，并通過(guò)入口流入閥中，連續(xù)地經(jīng)過(guò)環(huán)行通道，然后從出口排出，從而冷卻噴嘴。當(dāng)閥由致動(dòng)器打開(kāi)時(shí)，閥柱塞移動(dòng)到開(kāi)啟位置，一部分流體通過(guò)所述孔從所述室中噴出。
為了給噴嘴提供額外的熱保護(hù)，最好在閥和熱氣流之間設(shè)置一個(gè)熱護(hù)罩。該熱護(hù)罩具有一個(gè)和所述孔對(duì)準(zhǔn)的開(kāi)口。該開(kāi)口容許從閥噴出的流體經(jīng)過(guò)熱護(hù)罩進(jìn)入熱氣流。所述熱護(hù)罩最好包括一個(gè)金屬板和一層位于板和閥之間的絕熱材料。熱護(hù)罩開(kāi)口穿過(guò)絕熱材料層和金屬板。
為了改善液體反應(yīng)物的霧化，特別是在較低的噴射壓力下，最好在閥上安裝一個(gè)霧化鉤狀物。所述霧化鉤狀物具有一個(gè)端面，其與所述孔隔開(kāi)一定的距離。從所述孔噴出的液體反應(yīng)物撞擊在鉤狀物端面上，在那里反應(yīng)物被進(jìn)一步霧化。鉤狀物端面的形狀和位置直接影響被噴射的反應(yīng)物的彌散性能。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種將流體噴入熱氣流的噴嘴。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能使用腐蝕性液體，比如含水脲的噴嘴。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種噴嘴，其中當(dāng)噴嘴暴露在熱環(huán)境下時(shí)，含水脲不會(huì)固化。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種噴嘴，其能在較低的噴射壓力下實(shí)現(xiàn)液體反應(yīng)物的良好霧化。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種噴嘴，其中一部分被噴射的流體還連續(xù)地循環(huán)經(jīng)過(guò)噴嘴，以冷卻噴嘴。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種噴嘴，其中流體在噴嘴中停留的時(shí)間最少。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種可用在污染控制系統(tǒng)中的噴嘴，所述系統(tǒng)用于降低內(nèi)燃機(jī)的NOx排放。
從下面的附圖及本發(fā)明的詳細(xì)描述，可以使這些和其他特點(diǎn)變得顯然。
附圖的簡(jiǎn)短描述

圖1表示使用本發(fā)明噴嘴的一個(gè)污染物排放控制系統(tǒng)的示意圖；圖2表示本發(fā)明噴嘴的一個(gè)縱向剖面圖3表示本發(fā)明噴嘴的閥體的一個(gè)側(cè)視圖。
在工作中，標(biāo)號(hào)13代表發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，例如廢氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和燃油流動(dòng)速度，它們由中央處理裝置8監(jiān)測(cè)。與這些信號(hào)和預(yù)編的算法響應(yīng)，中央處理裝置8分別發(fā)送控制信號(hào)14和15給噴嘴10和泵11，所述控制信號(hào)指令泵11使反應(yīng)物循環(huán)，指令噴嘴10將反應(yīng)物噴射到排氣管4中的廢氣16中，或者停止噴射。所述反應(yīng)物一噴射到管道中就被霧化，并與廢氣形成一種混合物。該混合物進(jìn)入含有催化劑的催化反應(yīng)器5，催化劑可以是活性炭或金屬，比如鉑、釩或鎢，它們?cè)诜磻?yīng)物存在的情況下能降低NOX的濃度。廢氣從管道4中排出并進(jìn)入大氣。
在系統(tǒng)工作過(guò)程中，不管?chē)娮焓欠駥⒎磻?yīng)物噴入廢氣16中，反應(yīng)物7在容器6和噴嘴10之間不停地循環(huán)，以冷卻噴嘴并使反應(yīng)物在噴嘴中的停留時(shí)間最少，因此反應(yīng)物保持為冷的。對(duì)于對(duì)溫度敏感的反應(yīng)物，例如含水脲，連續(xù)的反應(yīng)物循環(huán)是必需的，當(dāng)含水脲暴露到300℃～650℃的高溫下時(shí)會(huì)趨于固化，而發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中的溫度可能就那么高。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)將脲混合物保持在140℃以下，最好是5℃～95℃的更低的工作范圍中，以提供一個(gè)確保脲固化不會(huì)發(fā)生的安全范圍是重要的。固化脲，如果容許形成的話，將弄臟噴嘴的移動(dòng)部件和孔，最終使噴嘴不能使用。在具有全負(fù)荷時(shí)8克/制動(dòng)馬力-小時(shí)的NOX排放基線的310馬力柴油機(jī)的情況中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)經(jīng)過(guò)本發(fā)明噴嘴的含水脲的循環(huán)率在0.5加侖/分鐘～0.75加侖/分鐘之間時(shí)，會(huì)有效地冷卻含水脲并防止固化。認(rèn)識(shí)到，流速將取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸和NOx的量級(jí)。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以使用較濃的溶液，即25～35％，因?yàn)樵谡麄€(gè)系統(tǒng)中，溶液不會(huì)遇到會(huì)引起強(qiáng)烈水解或溶解問(wèn)題的情況。
圖2表示本發(fā)明噴嘴10的優(yōu)選實(shí)施例的剖面圖。如圖所示，噴嘴安裝在一個(gè)廢氣管道4上，只有局部被剖開(kāi)了。噴嘴10包括一個(gè)閥體18，其中設(shè)有一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的柱狀室20。室20與一個(gè)孔22連通，所述孔通向管道4中的廢氣。環(huán)繞孔22的是一個(gè)閥座24，其可以具有任何實(shí)際的形狀，但最好是錐形。呈一種細(xì)長(zhǎng)閥柱塞26形式的一個(gè)閥元件可滑動(dòng)地安裝在室20中。閥柱塞26具有一個(gè)端部28，其密封地與閥座24相互配合，如圖2所示，從而切斷孔22與室20的連通。
閥柱塞26可在所述室中在圖2所示的關(guān)閉位置和一個(gè)開(kāi)啟位置之間移動(dòng)，在開(kāi)啟位置處，端部28從與閥座24相互密封配合的位置移開(kāi)。在開(kāi)啟位置，孔22被打開(kāi)以與室20連通。
室20和閥柱塞26一起提供一個(gè)使流體，例如反應(yīng)物循環(huán)通過(guò)所述閥的裝置，以便冷卻閥并使反應(yīng)物在閥中停留的時(shí)間最少。所述循環(huán)裝置包括一個(gè)環(huán)行的流體通道30，其形成在室20的較大內(nèi)徑和閥柱塞26的一部分32的較小外徑之間。該部分32最好設(shè)置得鄰近柱塞端部28并靠近閥座24和孔22。使流體通道30鄰近孔設(shè)置會(huì)使循環(huán)流體直接冷卻對(duì)熱的負(fù)作用最敏感的閥體的其它較熱部分。因此，例如當(dāng)含水脲與這種被冷卻的閥一起使用時(shí)，在室20的任何地方含水脲都不會(huì)固化。如果固化的話，脲可能妨礙柱塞26正常落座，或者使柱塞26卡在開(kāi)啟或關(guān)閉位置，和/或者堵塞孔22。但是，通過(guò)直接冷卻閥的該區(qū)域，就可以避免高溫對(duì)反應(yīng)物、移動(dòng)部件及閥的孔所造成的不良影響。
如圖2所示，柱塞26還包括一個(gè)鄰近閥柱塞部分32設(shè)置的導(dǎo)引部分33。導(dǎo)引部分33最好具有一個(gè)由許多相交于若干拐角33b的平面33a組成的多邊形橫截面。平面33a提供鄰近室20的流體循環(huán)空間，并增強(qiáng)了流體通道30的冷卻功能。所述平面還為形成在或帶入室20中的任何碎屑提供空間，以便用循環(huán)流體將其沖到室外。
導(dǎo)引部分33的拐角33b為柱塞26提供了穩(wěn)定和導(dǎo)引的功能。所述拐角可以緊鄰或與室20的壁輕微接觸，以提供支撐點(diǎn)，所述點(diǎn)導(dǎo)引室中的柱塞，以確保柱塞端28準(zhǔn)確落座。
緊位于導(dǎo)引部分33之上的是柱塞26的具有減小圓形橫截面的部分35。減小部分35為流體提供了一個(gè)通過(guò)入口流入室的環(huán)行空間，下面將詳細(xì)描述。在減小部分35之上的是一個(gè)圓形導(dǎo)引部分37。圓形導(dǎo)引部分37為柱塞26在室20中的滑動(dòng)提供主要的導(dǎo)引功能。圓形導(dǎo)引部分和所述室之間的容隙足以容許柱塞的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和潤(rùn)滑，同時(shí)仍引導(dǎo)柱塞運(yùn)動(dòng)并在柱塞和所述室之間形成一個(gè)局部液封。
在閥柱塞和室之間的不同部分所要求的特定容隙通常隨下列因素變化，即工作溫度、工作壓力、反應(yīng)物的額定流速及循環(huán)率、反應(yīng)物的摩擦學(xué)特性及閥柱塞和閥體所選用的材料。優(yōu)化噴嘴性能所需的容隙最好通過(guò)一些現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)確定。
冷卻流體通過(guò)流體入口34輸送到環(huán)行流體通道30。流體入口34設(shè)置在閥體18中，與室20連通，而且入口34向外與供給管道9(圖1)連接。最好是，將輸送流體到室20的流體入口設(shè)置在一個(gè)區(qū)域中，該區(qū)域離開(kāi)閥座24并鄰近減小部分25和導(dǎo)引部分33，如圖2所示。如圖所示，將流體入口設(shè)置在閥座上游部位使得流體在遇到閥座之前，與閥柱塞接觸很長(zhǎng)的距離，從而增強(qiáng)了流體的冷卻功能。流體，例如反應(yīng)物7在預(yù)定的壓力下被泵11泵送到流體入口，然后從入口沿閥柱塞26流入環(huán)行流體通道30。
設(shè)置一個(gè)流體出口36，以將流體從環(huán)行流體通道排出。流體出口36設(shè)置在閥體18中，與室20連通。如圖2所示，將流體從室20排出的流體出口36最好設(shè)置在閥座24區(qū)域。流體出口36向外連接到回流管道12(圖1)，從而使流體(例如反應(yīng)物)從容器6開(kāi)始循環(huán)，經(jīng)過(guò)供給管道9，經(jīng)過(guò)流體入口34，進(jìn)入環(huán)行流體通道30，經(jīng)過(guò)流體出口36，經(jīng)過(guò)回流管道12，然后回到容器6。這種循環(huán)使閥體18的關(guān)鍵部位保持冷卻，并使流體在噴嘴中的停留時(shí)間最小。
如圖2所示，當(dāng)閥柱塞26從關(guān)閉位置移動(dòng)到開(kāi)啟位置時(shí)，柱塞端部28從與座24密封配合的位置移開(kāi)。該動(dòng)作打開(kāi)孔22并至少使一部分循環(huán)流體通過(guò)孔噴出并進(jìn)入排氣管4。為了使孔有效地打開(kāi)和關(guān)閉，設(shè)置致動(dòng)裝置，最好是安裝在閥體18頂部的電磁閥38。電磁閥38具有一個(gè)連接到閥柱塞26的銜鐵40。當(dāng)電磁閥38被激勵(lì)時(shí)，銜鐵40被向上拉，從而使閥柱塞26在室20中從關(guān)閉位置到開(kāi)啟位置滑動(dòng)。當(dāng)采用有效選擇催化降低廢氣流中NOx，需要反應(yīng)物時(shí)，例如，與中央處理裝置8的一個(gè)信號(hào)14(圖1)響應(yīng)，電磁閥被激勵(lì)，所述信號(hào)取決于傳感器的輸入信號(hào)13和處理裝置的預(yù)編程序。
如圖2所示，通過(guò)一個(gè)偏壓元件，最好是一個(gè)同心地圍繞閥柱塞26設(shè)置的盤(pán)簧42，使閥柱塞26在關(guān)閉位置被偏壓。閥柱塞26具有一個(gè)用作下彈簧座的肩部44，靠在該肩部的彈簧能使閥柱塞偏壓。一個(gè)上部板46固定到閥體18上，用作上彈簧座，并用作一個(gè)擋板以限定閥柱塞的向上行程。
彈簧42位于一個(gè)彈簧室48中，該室通過(guò)密封件50與室20隔開(kāi)。密封件50最好由碳加固的Teflon或玻璃加固的Teflon制成，并防止任何腐蝕性反應(yīng)物進(jìn)入彈簧室，腐蝕或弄臟彈簧和電磁閥。
如圖所示，噴嘴10通過(guò)套筒52安裝在排氣管上，套筒通過(guò)焊接件54焊接到所述管道中的一個(gè)孔上。閥體18最好具有與套筒52中的內(nèi)螺紋53配合的外螺紋19，以將噴嘴連接到套筒。為了使套筒和閥體之間的熱傳導(dǎo)最小，外螺紋19不是沿閥體18的圓周連續(xù)設(shè)置的，而是間斷或不連續(xù)的，如圖3所示。最好是，通過(guò)使用間斷的螺紋弧使螺紋接觸區(qū)域最小，所述弧沿閥體18的圓周設(shè)置，所對(duì)的角為20°左右，平面區(qū)域21設(shè)置在各螺紋弧之間。所述平面具有一個(gè)橫過(guò)平面的尺寸，其比閥體18上螺紋的根直徑小，因此不與套筒52接觸。
在所示結(jié)構(gòu)中，通過(guò)在閥體18和廢氣之間插入一個(gè)熱護(hù)罩56來(lái)防止管道中的熱廢氣直接撞擊在閥體上。熱護(hù)罩56包括一個(gè)外金屬板58和一層熱墊圈60形式的絕緣材料，其插在外金屬板58和閥體18之間。外金屬板58最好由不銹鋼制成，以抵制排氣管中的腐蝕性環(huán)境。墊圈60最好由彈性石墨箔材料制成，其低的熱傳導(dǎo)性用來(lái)使閥體18與外金屬板58隔熱，減少到噴嘴的傳熱，從而有助于使在閥中循環(huán)的流體保持冷卻。
熱護(hù)罩56圍繞孔22并具有一個(gè)穿過(guò)外板和絕熱墊圈的開(kāi)口62，其容許從噴嘴噴出的液體經(jīng)過(guò)熱護(hù)罩進(jìn)入排氣管。熱護(hù)罩具有一個(gè)基本平的表面，其最好與液體從噴嘴噴出的方向垂直。
噴嘴的另一種熱保護(hù)由一個(gè)輻射熱反射器70提供，在圖2中可以看到其邊緣。反射器70最好是一個(gè)拋光的鋁圓盤(pán)，其具有一個(gè)足夠大的外徑，以便圓盤(pán)表面70a擋住從排氣管4到正對(duì)該排氣管的噴嘴部分的輻射熱。反射器具有一個(gè)位于中央的開(kāi)口72，其圍繞閥體18配合并位于套筒52上方，以將反射器安裝在噴嘴的暴露部分和管道4之間。反射器70由一個(gè)擰在閥體18上的螺釘74定位。
需要將噴射壓力保持的較低，以防止從噴嘴噴出的流體射流或股流噴入廢氣流的射程過(guò)大，并撞擊在管道的側(cè)壁。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)30到100psi范圍的噴射壓力可以防止射程過(guò)大。對(duì)于本發(fā)明的噴嘴而言，67psi的噴射壓力最好。
但是，較低的噴射壓力不可能使噴射的流體霧化到有效地催化降低NOx的足夠小的尺寸。為了即幫助管道中的流體彌散和霧化，又合理地維持低的噴射壓力，設(shè)置了一個(gè)霧化鉤狀物64。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不需要第二種霧化流體。
鉤狀物64安裝在閥上，最好是安裝在熱護(hù)罩56的金屬板58上，這如圖2所示。鉤狀物最好由不銹鋼制成，以抵抗排氣管中的腐蝕性環(huán)境。將鉤狀物安裝在熱護(hù)罩上可以使該鉤狀物與閥體18熱隔離。由于鉤狀物延伸到廢氣流中，所以它是熱的，而且由于是金屬，所以易于導(dǎo)熱。但是，由于將鉤狀物安裝在熱護(hù)罩上，所以由鉤狀物傳導(dǎo)的熱將被熱墊圈60擋住，而且從鉤狀物到閥體的熱傳導(dǎo)將通過(guò)鉤狀物64的這種最佳安裝方式減至最小。
鉤狀物64具有一個(gè)端面66，其與孔22相對(duì)并隔開(kāi)一定距離。當(dāng)閥柱塞26由電磁閥38致動(dòng)到其開(kāi)啟位置時(shí)，在預(yù)定的壓力下從孔22中噴出流體，流體柱將撞擊在端面66上。這種撞擊將使流體進(jìn)一步霧化。流體的這種彌散特性是端面形狀的一個(gè)功能，其被調(diào)到廢氣流的一個(gè)特定尺寸和形狀，以確保流體的最大彌散和貫穿，而沒(méi)有射程過(guò)大的現(xiàn)象。
本發(fā)明的噴嘴提供了一種用于污染控制系統(tǒng)的元件，所述噴嘴的關(guān)鍵閥部件通過(guò)循環(huán)流體直接冷卻，所述系統(tǒng)容許有效地使用一種腐蝕性、熱敏感的反應(yīng)物，例如含水脲來(lái)降低NOx排放，并因此最大限度地實(shí)現(xiàn)更高的燃油效率，而沒(méi)有出現(xiàn)不希望的排放物增多的負(fù)面影響。
權(quán)利要求
1.一種用于將流體輸入熱氣流的噴嘴，包括一個(gè)閥；在一個(gè)關(guān)閉位置和一個(gè)開(kāi)啟位置之間致動(dòng)所述閥的裝置；所述閥包括一個(gè)孔；獨(dú)立于所述閥致動(dòng)裝置的裝置，用于使流體循環(huán)通過(guò)所述閥，以冷卻所述閥并使流體在所述閥中的停留時(shí)間最小，當(dāng)所述閥被致動(dòng)到所述開(kāi)啟位置時(shí)，一部分流體通過(guò)所述孔被噴射到所述熱氣流中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，還包括一個(gè)設(shè)置在所述閥和熱氣流之間的熱護(hù)罩，所述熱護(hù)罩環(huán)繞所述孔并具有一個(gè)和所述孔對(duì)準(zhǔn)的貫通開(kāi)口，該開(kāi)口容許從所述閥噴出的流體經(jīng)過(guò)熱護(hù)罩進(jìn)入所述熱氣流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴嘴，其特征在于所述熱護(hù)罩包括一個(gè)金屬板和一層位于所述板和所述閥之間的絕熱材料，所述開(kāi)口穿過(guò)所述絕熱材料層和所述金屬板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于所述流體是一種液體，所述噴嘴還包括一個(gè)安裝在所述閥上的霧化鉤狀物，所述鉤狀物具有一個(gè)端面，其與所述孔相對(duì)并隔開(kāi)一定的距離，當(dāng)所述閥被致動(dòng)到所述開(kāi)啟位置時(shí)，所述端面用于霧化從所述孔噴出的液體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于所述閥包括一個(gè)閥體，其中具有一個(gè)與所述孔連通的細(xì)長(zhǎng)的柱狀室；一個(gè)閥座，其位于所述室中，圍繞所述孔；一個(gè)可滑動(dòng)地安裝在所述室中的細(xì)長(zhǎng)的閥柱塞，所述柱塞的一端與所述閥座密封地配合，以關(guān)閉所述孔，所述柱塞可在所述關(guān)閉位置和開(kāi)啟位置之間移動(dòng)，在關(guān)閉位置所述端與所述閥座密封地配合，在開(kāi)啟位置所述端從與所述閥座密封配合處移開(kāi)以打開(kāi)所述孔，其中使流體循環(huán)經(jīng)過(guò)閥的所述裝置包括所述柱塞的一部分，其鄰近所述端設(shè)置，其直徑比所述室的直徑小，從而形成一個(gè)環(huán)行的流通通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴嘴，其特征在于所述流體循環(huán)裝置還包括一個(gè)流體入口和一個(gè)流體出口，其設(shè)置在所述閥體內(nèi)，與所述環(huán)形通道連通；流體流經(jīng)所述入口，經(jīng)過(guò)所述環(huán)形通道和所述出口，從而冷卻所述噴嘴，當(dāng)所述閥柱塞位于所述開(kāi)啟位置時(shí)，一部分所述流體通過(guò)所述孔從所述室中噴出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于所述流體是一種液體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴嘴，其特征在于所述液體是一種含有脲的水溶液，而且所述熱氣流包括內(nèi)燃機(jī)的廢氣產(chǎn)物。
9.一種流體冷卻噴嘴包括一個(gè)閥體，其中具有一個(gè)室；一個(gè)位于所述閥體中的孔，其位于所述室的第一端；一個(gè)閥座，其位于所述室中，圍繞所述孔；一個(gè)位于所述室中的閥元件，其密封地與所述閥座配合，以關(guān)閉所述孔，所述閥元件可在一個(gè)關(guān)閉位置和一個(gè)開(kāi)啟位置之間移動(dòng)，在關(guān)閉位置所述閥元件與所述閥座密封地配合，在開(kāi)啟位置所述閥元件從與所述閥座密封配合處移開(kāi)以打開(kāi)所述孔；一個(gè)致動(dòng)器，其安裝到所述閥體并與所述閥元件連接，用于在所述關(guān)閉和開(kāi)啟位置之間移動(dòng)所述閥元件；一個(gè)流體入口和一個(gè)流體出口，其通過(guò)所述閥體延伸并與所述室連通；所述入口和所述出口提供了一個(gè)獨(dú)立于所述閥元件的位置的流體通過(guò)所述室的流動(dòng)通道，從而冷卻所述噴嘴，當(dāng)所述閥元件位于所述開(kāi)啟位置時(shí)，一部分流體被從所述室中通過(guò)所述孔釋放。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴嘴，還包括一個(gè)環(huán)繞所述孔的熱護(hù)罩，所述熱護(hù)罩具有一個(gè)和所述孔對(duì)準(zhǔn)的貫通開(kāi)口，從而容許從所述室流出的流體通過(guò)所述熱護(hù)罩。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的噴嘴，其特征在于所述熱護(hù)罩包括一個(gè)圍繞所述孔并限定所述開(kāi)口的金屬板，所述熱護(hù)罩還包括一層位于所述板和所述閥體之間的絕熱材料，所述開(kāi)口穿過(guò)所述絕熱材料層。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴嘴，還包括一個(gè)安裝在所述閥體上的霧化鉤狀物，所述鉤狀物具有一個(gè)端面，其與所述孔相對(duì)并隔開(kāi)一定的距離，所述端面位于從所述噴嘴通過(guò)所述孔釋放的流體的通道上，用于控制所述流體的彌散特性。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴嘴，其特征在于所述流體出口與所述室相交在鄰近所述閥座的位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的噴嘴，其特征在于所述流體入口與所述室相交在遠(yuǎn)離所述閥座的位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴嘴，其特征在于所述室具有一個(gè)具有第一直徑的圓柱形腔，所述閥元件包括一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的圓柱形柱塞，該柱塞包括一個(gè)第一柱塞部分，其具有一個(gè)直徑，該直徑的尺寸容許所述柱塞與所述腔的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)；一個(gè)第二柱塞部分，其從所述第一柱塞部分向所述閥座同軸地延伸，其具有一個(gè)比所述第一直徑小的直徑，從而在所述室中形成一個(gè)鄰近所述閥座的環(huán)形流體循環(huán)空間，所述流體入口和所述流體出口中的至少一個(gè)與所述室相交在所述環(huán)形空間；所述第二柱塞部分具有一個(gè)同軸設(shè)置的座部分，該部分與所述閥座相互配合，所述柱塞可在所述室中在所述關(guān)閉位置和所述開(kāi)啟位置之間滑移，在所述關(guān)閉位置，所述座部分與所述閥座密封地配合，以關(guān)閉所述孔，在所述開(kāi)啟位置，所述座部分從與所述閥座密封配合處移開(kāi)，以打開(kāi)所述孔。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴嘴，其特征在于所述閥體和所述閥元件由不銹鋼制成。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的噴嘴，還包括一個(gè)設(shè)置在所述閥體中的偏壓元件，用以將所述柱塞壓到所述關(guān)閉位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的噴嘴，其特征在于所述致動(dòng)器包括一個(gè)電磁閥和裝置，該電磁閥具有一個(gè)連接到所述第一柱塞部分的銜鐵，當(dāng)所述電磁閥被激勵(lì)時(shí)，所述電磁銜鐵抵抗所述偏壓元件的作用，實(shí)現(xiàn)所述柱塞的滑動(dòng)，從而使所述柱塞在所述室中從所述關(guān)閉位置移動(dòng)到所述開(kāi)啟位置，當(dāng)需要從所述室通過(guò)所述孔釋放一部分流體時(shí)，所述裝置用于激勵(lì)所述電磁閥。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的噴嘴，其特征在于所述偏壓元件包括一個(gè)與所述柱塞同軸設(shè)置的盤(pán)簧。
20.一種將液體反應(yīng)物以霧化形式噴入排氣系統(tǒng)的裝置，所述排氣系統(tǒng)具有一個(gè)容納熱氣體的排氣管和一個(gè)包含一種催化劑的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器與排氣管連通，所述裝置包括一個(gè)容納液體反應(yīng)物的容器；一個(gè)安裝在所述管上的閥，其具有一個(gè)孔，該孔在所述閥和管之間提供連通；一個(gè)在所述容器和所述閥之間延伸的供給管道，以將液體反應(yīng)物供給所述閥，用于噴射；一個(gè)在所述容器和所述閥之間延伸的回流管道，用于使液體反應(yīng)物從所述閥流回所述容器；在預(yù)定壓力下使液體反應(yīng)物從所述容器循環(huán)通過(guò)所述閥的裝置；一個(gè)設(shè)置在所述閥中的入口，其與所述供給管道連通，所述入口將反應(yīng)物供給到所述閥的鄰近所述孔的區(qū)域；一個(gè)設(shè)置在所述閥中的出口，其與所述回流管道連通，所述出口使反應(yīng)物從所述閥的鄰近所述孔的所述區(qū)域移走；和在一個(gè)開(kāi)啟位置和一個(gè)關(guān)閉位置之間致動(dòng)所述閥的裝置，在開(kāi)啟位置處所述孔被打開(kāi)，而且至少一部分循環(huán)通過(guò)所述閥的液體反應(yīng)物在所述的預(yù)定壓力下通過(guò)所述孔被噴入所述管中，在關(guān)閉位置處所述孔由所述閥關(guān)閉，所述循環(huán)裝置提供獨(dú)立于所述閥位置的所述液體的循環(huán)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于所述閥由不銹鋼制成。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于所述預(yù)定壓力的范圍在30psi到100psi之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于所述預(yù)定壓力的范圍在60psi到75psi之間。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于所述預(yù)定壓力為67psi左右。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，還包括一個(gè)安裝在所述閥上并圍繞所述孔的熱護(hù)罩，所述熱護(hù)罩具有一個(gè)和液體反應(yīng)物噴射方向垂直的基本平的表面。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于所述液體反應(yīng)物包括一種脲的水溶液，而且熱氣體包括氮氧化物，這部分反應(yīng)物與熱氣體混合并進(jìn)入反應(yīng)器，其中在反應(yīng)物和催化劑存在的情況下，氮氧化物被減少。
27.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，還包括一個(gè)輻射熱反射器，其具有一個(gè)位于所述排氣管和所述噴嘴之間的表面，用以擋住所述排氣管輻射的熱量。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種將流體送入熱氣流的噴嘴。該噴嘴具有一個(gè)閥體,所述閥體具有一個(gè)與一個(gè)孔連通的細(xì)長(zhǎng)室。一個(gè)閥座圍繞所述孔。一個(gè)閥柱塞設(shè)置在所述室中,柱塞的一端適于與所述座密封配合。柱塞可在一個(gè)開(kāi)啟和一個(gè)關(guān)閉位置之間移動(dòng)以打開(kāi)和關(guān)閉孔。一個(gè)流體入口和出口用于通過(guò)在鄰近閥座的室的環(huán)形流體通道中循環(huán)流體來(lái)冷卻所述閥。當(dāng)閥打開(kāi)時(shí),一部分流體通過(guò)孔被排出。柱塞由彈力關(guān)閉,由一個(gè)致動(dòng)器移動(dòng)到開(kāi)啟位置。噴嘴安裝在排氣管上,與廢氣相通。一個(gè)圍繞孔的熱護(hù)罩設(shè)置在廢氣和閥體之間。一個(gè)輻射熱發(fā)射器設(shè)置在噴嘴的暴露部件和排氣管之間。一個(gè)霧化鉤狀物面對(duì)所述孔,用以控制被噴射流體的彌散特性。
文檔編號(hào)F16K31/06GK1328479SQ99813726
公開(kāi)日2001年12月26日 申請(qǐng)日期1999年9月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月1日
發(fā)明者R·J·查爾尼克, J·P·迪卡羅, C·J·克納珀, T·C·斯馬德, T·J·塔拉布爾斯基 申請(qǐng)人:阿姆巴克國(guó)際公司