本发明涉及一种泵及其应用，尤其涉及一种能够应用于尾气处理系统中的柱塞泵。
背景技术：
现有技术中的柱塞泵通常包括泵体、安装于所述泵体内的柱塞、与所述柱塞配合的复位弹簧以及位于所述泵体外围的磁性线圈。当所述磁性线圈通电时，产生的电磁力会驱动柱塞运动，与此同时，柱塞泵的进口阀开启，出口阀关闭，形成真空密闭空间，在此过程中，外界大气压力将单位量的流体（例如，尿素溶液）压入泵腔；当所述磁性线圈断电时，所述柱塞在所述复位弹簧的作用下回到初始位置，在此过程中柱塞将单位量的流体排出，进而完成一个泵送定量流体的循环。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种噪声较低的带有限位结构的柱塞泵及其应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种带有限位结构的柱塞泵，其包括泵体以及位于所述泵体外围的磁性线圈，所述泵体包括第一泵体以及与所述第一泵体相配合的第二泵体；所述第一泵体包括出口筒部以及第一安装部，所述第二泵体包括进口筒部以及与所述第一安装部相配合的第二安装部，所述第一泵体与所述第二泵体共同形成一个流体通道，所述流体通道上设有进口阀、出口阀以及位于所述进口阀与所述出口阀之间的泵腔，所述流体通道包括设置于所述进口筒部内的第二通道，所述进口筒部内还安装有主弹簧以及抵持于所述主弹簧的柱塞，所述主弹簧靠近所述进口筒部，所述进口阀与所述出口阀均靠近所述出口筒部；所述柱塞能够在所述磁性线圈以及所述主弹簧的作用下往复运动，所述柱塞的后端设有第一磁铁，所述柱塞泵还设有位于所述第一磁铁后端的第二磁铁，所述第一磁铁与所述第二磁铁的极性相同；在所述磁性线圈通电时，所述第一磁铁与所述第二磁铁相斥以限制所述柱塞向后移动的位置。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一磁铁固定于所述柱塞的后端。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述柱塞泵设有位于所述第二通道内的凸出部，所述第二磁铁固定于所述凸出部上；所述凸出部与所述第二泵体分开设置，然后组装在一起；或者所述凸出部与所述第二泵体一体成型。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述主弹簧套接在所述凸出部上；在所述磁性线圈未通电时，所述凸出部至少向前延伸至所述主弹簧的中部。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一泵体及所述第二泵体均由塑胶材料制成。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述柱塞包括基部、自所述基部向后延伸的凸起部以及自所述基部向前延伸的延伸部，所述基部、所述凸起部以及所述延伸部均呈圆柱状，其中所述基部的直径大于所述延伸部的直径。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述柱塞泵包括套接于所述柱塞上的缸体组件，所述缸体组件包括缸体以及安装于所述缸体上的密封套，所述延伸部穿过所述密封套被收容于所述缸体内。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一安装部包括安装壁，所述安装壁设有第一开槽、沿周向与所述第一开槽连通的第二开槽以及自所述第二开槽向后贯穿的第一导引槽；所述第二安装部设有第一凸块，所述第一凸块在组装时依次经过所述第一导引槽以及第二开槽，然后再被沿周向旋入所述第一开槽内，所述第一开槽沿前后方向的宽度大于所述第二开槽沿前后方向的宽度。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述凸出部的筒壁上还设有与所述第二通道连通的开孔。
本发明还揭示了一种带有限位结构的柱塞泵在尿素喷射系统中的应用，所述尿素喷射系统用以处理发动机尾气，所述尿素喷射系统包括尿素罐以及喷嘴，所述柱塞泵连接在所述尿素罐与所述喷嘴之间，所述柱塞泵用以将尿素罐中的尿素溶液泵向所述喷嘴，所述柱塞泵为具有前述结构的柱塞泵。
相较于现有技术，本发明的柱塞泵在磁性线圈通电时，通过所述第一磁铁与所述第二磁铁的相斥作用，以限制所述柱塞向后移动的位置。如此设置，所述柱塞不需要与对应的限位结构进行实际接触，从而降低了噪音。
附图说明
图1是将本发明的柱塞泵应用于尾气处理系统中的示意图。
图2是本发明柱塞泵的立体示意图。
图3是图2另一角度的立体示意图。
图4是本发明柱塞泵的部分立体分解图。
图5是图4中泵体的部分立体分解图。
图6是图5另一角度的部分立体分解图。
图7是图5中第一泵体的立体分解图。
图8是图5中缸体组件的立体分解图。
图9是图5中柱塞、主弹簧以及第二泵体等的立体分解图。
图10是本发明柱塞泵去除内部零件之后的剖面示意图。
图11是本发明柱塞泵于第一实施方式中安装有内部零件的剖面示意图，此时磁性线圈尚未通电，所述柱塞位于初始位置。
图12是当图11中的磁性线圈通电后，所述柱塞向后移动位于通电位置的剖面示意图。
图13是本发明柱塞泵于第二实施方式中的剖面示意图。
图14是本发明柱塞泵于第三实施方式中的剖面示意图。
图15是本发明柱塞泵于第四实施方式中的剖面示意图。
具体实施方式
请参图1所示，本发明揭示了一种带有限位结构的柱塞泵100，其能够被应用于尾气处理系统200中。所述尾气处理系统200包括尿素罐201、与所述尿素罐201相连的过滤器202、用以从所述尿素罐201中抽取尿素溶液的所述柱塞泵100以及将向尾气管203中喷射尿素的喷嘴204。经过雾化的尿素溶液在所述尾气管203中经催化分解成氨气，所述氨气能够与尾气中的氮氧化合物发生氧化还原反应生成无害的氮气与水，从而降低氮氧化合物的排放。鉴于这种尾气处理技术对所述技术领域的技术人员是熟知的，本发明在此不再赘述。
在本发明图示的实施方式中，所述柱塞泵100具有计量功能，其内部运动元件每往返运行一次能够泵出等量的尿素溶液。所述柱塞泵100是一种脉冲式的工作方式，如果连续给出通断电脉冲，所述柱塞泵100就能够连续脉冲式的泵出液体。要想增大(或减小)泵的流量，只需要增加(或减少)泵的通断电脉冲的频率就可以了。
请参图2至图4所示，所述柱塞泵100包括泵体1、位于所述泵体1外围的磁性线圈2以及位于所述磁性线圈2外围的支架3。所述泵体1被固定于所述支架3上。在本发明图示的实施方式中，所述泵体1通过螺丝4固定到所述支架3上。
请参图4及图5所示，在本发明图示的实施方式中，所述泵体1大致沿前后方向延伸，其包括第一泵体5以及与所述第一泵体5相配合的第二泵体6。在本发明图示的实施方式中，所述第一泵体5的外壳与所述第二泵体6的外壳均由塑胶材料制成，如此设置，一方面能够降低成本；另一方面还能够减少所述磁性线圈2在工作时产生的热量传递到所述泵体1的内部。另外，将所述第一泵体5与所述第二泵体6分开设置，然后再组装到一起，能够降低模具成本，同时也便于其内部零件的装配。
请参图7、图10及图11所示，所述第一泵体5大致呈漏斗状，其包括位于前端的出口筒部51、与所述出口筒部51相连的第一安装部52以及前后贯穿所述第一泵体5的第一通道53。所述第一安装部52相较于所述出口筒部51呈扩大的喇叭状。所述尿素溶液经由所述第一通道53而被向所述喷嘴204泵出。所述第一安装部52包括与所述第一通道53相连的第一腔体521、围绕在所述第一腔体521外侧的安装壁522、位于所述安装壁522两侧的凸缘523以及向后凸伸的若干定位柱524。所述安装壁522的顶部设有第一开槽5221、沿周向与所述第一开槽5221连通的第二开槽5222以及自所述第二开槽5222向后贯穿的第一导引槽5220。所述第一开槽5221沿前后方向的宽度大于所述第二开槽5222沿前后方向的宽度。类似地，所述安装壁522的底部设有第三开槽5223、沿周向与所述第三开槽5223连通的第四开槽5224以及自所述第四开槽5224向后贯穿的第二导引槽5225。所述第三开槽5223沿前后方向的宽度大于所述第四开槽5224沿前后方向的宽度。所述第一泵体5还设有安装在所述第一腔体521内的第一密封圈54。请参图11所示，所述第一密封圈54在装配后位于所述第一泵体5以及所述第二泵体6之间，以提高密封性，防止外漏。
请参图5、图6及图9所示，所述第二泵体6包括进口筒部61以及与所述进口筒部61相连的第二安装部62。组装后，所述第一密封圈54套接于所述第二安装部62的前端。所述进口筒部61设有前后贯穿的第二通道611。所述第二安装部62位于所述进口筒部61的前端，且相较于所述进口筒部61呈环状凸起。所述第二安装部62的顶部以及底部分别设有第一凸块621以及第二凸块622。
所述第二泵体6包括安装于所述第二通道611内的主弹簧63、向后抵持于所述主弹簧63的柱塞64以及套接于所述柱塞64上的缸体组件65。所述主弹簧63为压缩弹簧，其在初始状态下（即所述磁性线圈2未通电时）对所述柱塞64施加一定的预紧力。
所述柱塞64包括基部641、自所述基部641向后延伸的凸起部642、自所述基部641向前延伸的延伸部643以及前后贯穿所述柱塞64的第三通道644。所述基部641、所述凸起部642以及所述延伸部643均呈圆柱状，其中所述基部641的直径大于所述延伸部643的直径。如此设置，一方面能够在所述基部641内形成相对较大的通道，另一方面便于在所述延伸部643上安装减振圈645。在本发明的实施方式中，所述柱塞64是由不锈钢软磁体材料制成。
请参图9及图11所示，在本发明的第一实施方式中，所述柱塞64还包括从前向后插入所述第三通道644内的进口阀68。所述进口阀68是单向阀，其包括设有第一阀口的第一阀座681、与所述第一阀座681相挤压的第一弹簧682以及与所述第一弹簧682相配合的第一阀芯683。所述进口阀68在初始状态下，所述第一阀芯683将所述第一阀口关闭。当所述进口阀68受到的压力大于所述第一弹簧682的保持力时，所述第一弹簧682被压缩，所述第一阀口被打开。组装时，所述进口阀68被整体插入所述第三通道644内且位于所述柱塞64的前端。在本发明的第一实施方式中，所述进口阀68本身是一个独立的元件，可以从供应商那里整体买进，从而简化了设计，方便了安装。
请参图8及图11所示，所述缸体组件65包括缸体651、安装于所述缸体651上的密封套652以及抵接于所述密封套652后端的安装片653。所述缸体651包括抵接部6511、自所述抵接部6511向前延伸的容纳部6512以及前后贯穿所述抵接部6511与所述容纳部6512的容纳槽6513。所述容纳部6512的直径小于所述抵接部6511的直径，以便于在所述容纳部6512的外部套接第二密封圈6516。所述抵接部6511设有收容所述密封套652的凹槽6514。为了加强密封，所述缸体651与所述密封套652之间安装有第三密封圈654。
请参图8及图11所示，在本发明的第一实施方式中，所述缸体组件65还包括从前向后插入所述容纳槽6513内的出口阀67。所述出口阀67是单向阀，其包括设有第二阀口的第二阀座671、与所述第二阀座671相挤压的第二弹簧672以及与所述第二弹簧672相配合的第二阀芯673。所述出口阀67在初始状态下，所述第二阀芯673将所述第二阀口关闭。当所述出口阀67受到的压力大于所述第二弹簧672的保持力时，所述第二弹簧672被压缩，所述第二阀口被打开。组装时，所述出口阀67被整体插入所述容纳槽6513内且位于所述缸体651的前端。在本发明的第一实施方式中，所述出口阀67本身是一个独立的元件，可以从供应商那里整体买进，从而简化了设计，方便了安装。
组装时，首先将所述主弹簧63装入所述第二泵体6；然后，装入所述柱塞64以及所述缸体组件65，其中所述延伸部643依次穿过所述安装片653、密封套652以及第三密封圈654而进入所述容纳槽6513内；然后，将所述第二泵体6与所述第一泵体5进行组装。组装时，首先将所述第一凸块621与所述第二凸块622分别对应所述第一导引槽5220以及第二导引槽5225；然后，在水平方向上施加一定的挤压力，将所述第二泵体6与所述第一泵体5相互靠近，此时所述第一、第二凸块621、622分别位于所述第二、第四开槽5222、5224内；然后，再施加一定的扭转力，使所述第一、第二凸块621、622分别旋入所述第一、第三开槽5221、5223内。最终，所述第二泵体6与所述第一泵体5组装在一起。此时，所述主弹簧63提供一定的压缩量，对所述柱塞64进行预压。请参图11所示，组装后，所述主弹簧63靠近所述进口筒部61，所述进口阀68与所述出口阀67均靠近所述出口筒部51。
请参图10及图11所示，在本发明图示的实施方式中，所述柱塞64的后端设有第一磁铁646，所述柱塞泵100还设有位于所述第一磁铁646后端的第二磁铁612。所述第一磁铁646与所述第二磁铁612的极性相同。如此设置，在所述磁性线圈2通电时，借助所述第一磁铁646与所述第二磁铁612的相斥，以限制所述柱塞64向后移动的位置。在本发明图示的实施方式中，所述柱塞64不需要与对应的限位结构进行实际接触，从而降低了噪音。另外，可以理解，如果采用相互接触式的限位设计，在所述柱塞64与对应的限位结构进行碰撞时，势必会产生一定的热量。电磁力对温度影响非常敏感而弹簧反作用力亦有偶然因素的影响致使每次合力的稳定性非常差，进而导致泵的计量误差较大。另外，如果采用相互接触式的限位设计，在所述柱塞64与对应的限位结构进行碰撞时，尤其在多次使用之后，容易产生位置上的误差，使得柱塞泵的精度较低。
在本发明图示的实施方式中，所述第一磁铁646固定于所述柱塞64的后端。固定的方式包括但不限于采用套筒结构、胶粘贴等。
所述泵体1还包括位于所述柱塞64后方且位于所述第二通道611内的凸出部66。请参图11所示，在本发明的第一实施方式中，所述凸出部66与所述第二泵体6的外壳是一体成型的。在这种实施方式中，可以减少零件的数量，简化装配。优选地，所述凸出部66的筒壁上还设有与所述第二通道611连通的开孔661，以优化所述柱塞64向后运动时流体的流动。
当然，请参图14所示，在本发明的其他实施方式中，所述凸出部66与所述第二泵体6的外壳也可以分开设置，然后再组装到一起。在这种实施方式中，所述凸出部66可以设计成与所述第二泵体6的外壳不同的材料，例如金属，从而能够确保较长的使用寿命。
在本发明图示的实施方式中，所述第二磁铁612固定于所述凸出部66上。
另外，在不脱离本发明实质的情况下，本发明还揭示了其他几种实施方式，一一简要说明如下。
请参图13所示，本发明的第二实施方式与图11所示的第一实施方式大致相同，其区别在于进口阀68’与所述第一实施方式中的进口阀68略有不同。在所述第二实施方式中，所述进口阀68’不是模块化的设计，其第一弹簧682’为拉升弹簧，所述第一弹簧682’的一端（在本实施方式中为后端）固定于所述基部641内的台阶面上，另一端（在本实施方式中为前端）与第一阀芯683’相连。在所述磁性线圈2未通电的情况下，所述第一阀芯683’在所述第一弹簧682’的拉力下将所述延伸部643的前端封闭住。所述延伸部643的前端能够起到类似所述第一阀座681的功能。当所述磁性线圈2通电后，所述柱塞64向后运动，当所述进口阀68’受到的压力大于阈值时，所述压力会将所述第一弹簧682’进一步拉伸，此时所述进口阀68’被打开。
请参图14所示，本发明的第三实施方式与图13所示的第二实施方式大致相同，其区别在于：在所述第二实施方式中，所述凸出部66与所述第二泵体6的外壳是一体成型的；而在所述第三实施方式中，所述凸出部66与所述第二泵体6的外壳是分开设置，然后再组装到一起的。
请参图15所示，本发明的第四实施方式与图13所示的第二实施方式大致相同，其区别在于出口阀67’与所述第二实施方式中的出口阀67略有不同。在所述第四实施方式中，所述出口阀67’不是模块化的设计，其第二弹簧672’为压缩弹簧，所述第二弹簧672’的一端（在本实施方式中为前端）固定于所述出口筒部51内的台阶面上，另一端（在本实施方式中为后端）与第二阀芯673’相连。所述缸体651的前端能够起到类似所述第二阀座671的功能。在所述磁性线圈2未通电的情况下，所述第二阀芯673’在所述第二弹簧672’的压力下将所述缸体651的前端封闭住。当所述磁性线圈2通电后，所述柱塞64向后运动，当所述进口阀68’打开。再当所述磁性线圈2断电后，所述柱塞64向前运动，液体压力克服所述第二弹簧672’，将所述出口阀67’打开。
请参图4所示，所述磁性线圈2设有前后贯穿的通孔21。
所述支架3大致呈矩形框体状，其包括前端壁31、后端壁32以及连接所述前端壁31与所述后端壁32的两侧壁33。所述前端壁31设有对应于所述通孔21的第一开孔311、对应于所述定位柱524的定位孔312以及用以供所述螺丝4拧入的螺纹孔313。所述后端壁32设有对应于所述通孔21的第二开孔321。所述第二开孔321的尺寸小于所述第一开孔311。在本发明图示的实施方式中，所述支架3由金属材料制成，以实现较好的散热。
为了集中磁力强度，所述柱塞泵100还设有安装于所述通孔21内的套筒件7。所述套筒件7包括抵接于所述第二开孔321外缘的第一套筒件71、与所述第一套筒件71相抵压的第二套筒件72以及与所述第二套筒件72相抵压的第三套筒件73。在本发明图示的实施方式中，所述第一套筒件71与所述第三套筒件73由金属材料制成，所述第二套筒件72由塑料制成，如此设置，一方面，所述第二套筒件72能够提供一定的装配余量；另一方面，由金属材料制成的第一、第三套筒件71、73能够汇集磁力线，减少磁力损失。所述第一套筒件71抵接于所述第二开孔321外缘以实现限位。所述第三套筒件73延伸入所述第一开孔311内。
以下就本发明的工作原理进行描述。
请参图11所示，尿素溶液自所述第二通道611以及所述第三通道644进入到所述柱塞泵100内。在所述磁性线圈2未通电的情况下，所述进口阀68关闭，所述尿素溶液只充满进口阀68后端的管路。
请参图12所示，当所述磁性线圈2通电时，在电磁力的作用下，所述柱塞64被向后驱动，进而压缩所述主弹簧63。此时，所述进口阀68被打开，尿素溶液沿箭头穿过所述进口阀68进入到泵腔8内。所述泵腔8位于所述进口阀68与所述出口阀67之间。在此过程中，借助所述第一磁铁646与所述第二磁铁612的相斥，能够限制所述柱塞64向后移动的位置。这种设计的优点在于，由于柱塞泵100在工作过程中会产生一定的温度，而这种温度会影响主弹簧63的机械性能，特别是主弹簧63压缩量的后端衰减比较严重。如果不对所述主弹簧63进行提前的限位，其无法保证所述柱塞64的行程，因而也就不能很好的控制进入泵腔8内的尿素溶液的量。另外，这种设计能够避免所述柱塞64与对应的限位结构进行直接接触，从而降低了噪声。当所述磁性线圈2再次断电时，所述主弹簧63复位，此时柱塞64被向前驱动，所述泵腔8内的尿素溶液受到挤压将所述出口阀67打开，从而将尿素泵出。
可以理解，所述第一泵体5与所述第二泵体6共同形成一个流体通道，所述第一通道53、第二通道611以及第三通道644均只是所述流体通道的一部分。该流体通道上设有所述进口阀68及所述出口阀67，通过控制所述进口阀68及所述出口阀67的开、断来实现系统的工作。例如，当所述进口阀68打开、出口阀67关闭时，实现向所述泵腔8内填充尿素溶液；当所述进口阀68关闭、出口阀67打开时，将所述泵腔8内的尿素溶液泵出。
优选地，在所述磁性线圈2未通电时，所述凸出部66向前至少延伸至所述主弹簧63的中部。如此设置，能够较大的缩短所述柱塞64的行程。由于单位行程泵出的流量下降了，也利于实现较好的雾化，从而提高了尾气处理的效率。另外，通过在所述凸出部66的筒壁上设置与所述第二通道611连通的开孔661，当所述柱塞64向后运动时，所述凸出部66外围的液体能够穿过所述开孔661，避免形成闭死容积，利于确保所述柱塞64向后运动的平稳性。
以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，例如“前后贯穿”指的是在未安装其他零件之前是贯穿的，再例如对“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等方向性的描述，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。