一种高压水气共存的动力罐及清洗系统的制作方法

1.本实用新型涉及汽车辅助设备领域，更具体地，涉及一种高压水气共存的动力罐及清洗系统。


背景技术：

2.采集传感器是汽车自动驾驶技术的核心部件之一，现有采集传感器如雷达和摄像头都是自动驾驶时的第二双眼睛。为了能精准无阻碍地采集路面信息，雷达和摄像头这类采集传感器需要设置在车身外。长期暴露在外界中的采集传感器容易受到各种难以预测的环境影响，例如雨水、尘土、树脂、鸟粪等等。虽然这些未必会真正损害到采集传感器的内部，但由于其粘附在采集传感器的表面上，通常会给采集传感器形成检测阻碍，严重时甚至会导致采集传感器失效或出现误判，这对自动驾驶系统造成的影响不可忽视。
3.现有技术通常在具有外置采集传感器的车辆上加装车载清洗系统。车载清洗系统通常由水箱、水泵和管道组成，设置车载清洗系统有助于随时对采集传感器进行表面清洁，以确保其表面无阻碍从而保证检测的准确性。但现有普通车辆上通常不具备满足清洗使用的水泵，导致加装车载清洗系统时，水泵需要另行配置。这导致了除了偶尔的清洗之外，车载清洗系统中的水泵大部分时间被闲置，利用率低；另一方面增加水泵和水箱使得清洗系统的体积占用空间大，导致部分小型车无法安装；再者，由于水泵的启动具有一定的延时性，使得清洗时出水缓慢，对操作不够友好；而且增加了车辆控制线路和电源线路的复杂性。现需要一种新技术，用于解决通过水泵供液时水泵利用率低，车载清洗系统占用空间大，操作不友好且增加车辆控制线路和电源线路设计复杂性的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种高压水气共存的动力罐及清洗系统，用于解决通过水泵供液时水泵利用率低，车载清洗系统占用空间大，操作不友好且增加车辆控制线路和电源线路设计复杂性的问题。
5.本实用新型采取的技术方案是，一种高压水气共存的动力罐，包括：容器主体、与容器主体内部连通的进液口、出液口和进气口，所述容器主体包括：用于存放压力气体的气体容纳区；用于存放液体的液体容纳区；所述进气口用于注入压缩气体；所述气体容纳区的气体压力大于出液口的压力。本技术方案中，所述容器主体为一能封闭抗压的容器；所述进液口用于向容器主体内加入清洗所需的液体，所述出液口用于在清洗时排出容器主体内的液体。所述进液口和进气口能合并为一个接入口。所述容器主体划分为位于上部的气体容纳区和位于气体容纳区下部的液体容纳区。存放在气体容纳区内的气体为带压的压缩气体，压缩空气能通过预存的方式一次注入并封闭在容器主体的内部。压缩空气能进入液体容纳区，对液体容纳区内的液体施加压力。当连通液体容纳区的出液口与外部连通时，在压缩气体的作用下，覆盖出液口的液体会被持续压出容器主体，直到容纳主体内的压力与出液口的压力一致。所述出液口的压力不但来自空气，还能是来自其他外接设备对出液口施
加的压力。
6.通过在容器主体内置入压缩气体，利用压缩气体的气体压力作用于容器主体内的液体，使动力罐无需外接液体泵，也能带动动力罐内的液体排出。利用气体压力作为动力的好处在于，其一，无需利用液体泵简化了清洗系统的结构和控制，一定程度上降低了故障率；缩小了液体泵和液体泵电源线路所需占用的体积，减少了控制和启动过程中的能量损耗和来自液体泵及其供电及控制的维护成本。由于气体压力对液体的作用是持续且自发的，所以出液口开启后，动力罐内的液体能在第一时间在气压的作用下向外排出，响应迅速，间隔时间短；无需如液体泵启动般需要额外的等待时间才能投入使用，消除了使用前的延时。
7.作为优选，还包括气体压力容器，所述气体压力容器设置在容器主体外或设置在容器主体内；所述气体压力容器用于持续向气体容纳区内输送压缩气体。本技术方案中，所述气体压力容器提供的气体压力不低于气体容纳区所需的工作压力。由于具有外部的压缩气源，动力罐对气体容纳区的体积及所需预充气体的要求降低，简化了生产和使用前调试的难度。当气体压力容器设置在容器主体外时，由于容器主体内能持续得到压缩气体的补充，所以气体容纳区的体积能大幅度缩小。作为分离式的设计，动力罐与气体压力容器的摆放更加灵活。当气体压力容器设置在容器主体内时，气体压力容器替代气体容纳区，使得气体容纳区与液体容纳区被分隔，仅留连通压缩空气和液体容纳区的连接口。这样的好处在于，限制了压缩气体和液体的活动空间，减少运动过程中可能带来的不稳定输出。
8.作为优选，所述出液口上方设有用于在加速过程中维持出液口液体覆盖的限流装置。本技术方案中，所述加速过程指非静止或非匀速移动过程，如前进、停止、加速、减速、震动等。限流装置有助于维持动力罐稳定输出液体。在加速过程中，容器主体内部的液体会发生晃动，特别是在液量较少的状态下，液体很容易在晃动过程中暴露出液口。出液口暴露时，压缩气体会直接与出液口连通，并通过出液口排出。这降低了动力罐在低液位时对液体的利用率，并给出了错误的完全缺水的提示。限流装置能减少液体在加速过程中的晃动和转移，将液体限制在出液口上方的同时，不阻碍液体容纳区之间的相互连通，从而有效减少出液口外露的问题，使动力罐的供液更稳定。
9.作为优选，所述液体容纳区对应的容器主体内壁上设有用于聚集液体至出液口的聚集面。本技术方案中，所述聚集面用于引导液体的流动，使液体容纳区中各个不同位置下的液体在聚集面的作用下，快速补充出液口附近由于排出而减少的液体，从而保证动力罐维持出液状态的持续性和稳定性。这样的设计还有利于在使用过程中清空液体容纳区，避免残液积聚引发的各种问题，并能在一定程度上减少对输出压力的限制。
10.一种高压水气共存的动力罐，包括：容器主体、进液口、进气口和设置在容器主体下方的出液口，所述容器主体内设有限流装置，所述限流装置位于出液口的上方，所述限流装置用于在加速过程中维持出液口的液体覆盖。本技术方案中，所述容器主体用于容纳液体和压缩空气，所述进液口用于注入液体，所述进气口用于输入压缩空气，在重力的作用下，液体位于动力罐的下部，压缩气体位于动力罐的上部，压缩气体为液体提供动力。所述出液口用于释放容器主体内的液体。通过预存压缩气体作为动力，所述动力罐无需外接液泵就能实现对外供液。在限流装置的作用下，令动力罐进一步克服了液体受环境影响大，输出稳定性不足的问题，使所述动力罐能用于稳定性差的运动环境下，从而提升了动力罐的
适应性和稳定性。
11.作为优选，所述限流装置包括至少一块限流板，所述限流板将容器主体下部分隔为两个以上的阻液腔，所述限流板至少包括下部的连通开口和/或中部的一个或多个连通孔。
12.本技术方案中，所述限流板用于在液体运动的过程中，通过设置限流板，使液体以撞击的方式消除自身的动能，并利用限流板的位置分布将大部分的液体短时间停留在阻液腔内，以应对运动状态下速度变化带来的液体晃动。出液口位于一阻液腔内，通过限流板的作用，液体在出液口所在的阻液腔聚集，从而保证动力罐输出液体的稳定性。进一步，限流装置通过所述连通开口和连通孔使各个阻液腔之间保持连通，令容器主体内部的位于不同阻液腔中的液体都能流向出液口。限流板至少设有下部的连通开口，连通开口能保证容器主体内液位较低的时候，液体依然能相互流动，而连通孔有助于减少出液口上方液体补充时的阻碍。通过设置连通开口和连通孔，实现了在出液口上方停留液的同时，减少对出液口补液过程中的阻碍。
13.作为优选，所述限流装置为环绕出液口的连续设置或间断设置的限流件。本技术方案中，所述限流板能是一环形曲板，或由多个阻挡物间断排列形成的环形组合。环形曲板在出液口上方形成一个阻隔区，环形曲板的下部与容器主体内的底部之间具有间隔，使阻隔区内能通过下方的间隔与阻隔区外的液体相互连通。若采用环形组合，环形组合同样在出液口上方形成阻隔区，环形组合由规律或者不规律的固体间断环绕摆放设置而成，使得环形组合能通过间断处与阻隔区外的液体相互连通。所述采用环绕出液口的限流件的好处在于，限流板所形成的阻隔区对出液口处的液体力强，使液体输出稳定性好。
14.作为优选，所述容器主体下部的横截面从上往下逐渐变小。本技术方案中，横截面变小使得容器主体下部的液体进一步汇聚，并能引导液体快速补充位于容器主体下方出液口附近的液量，使出液口在容器主体内部存有液体时不容易外露。这一设计有助于维持动力罐对外输出液体的稳定性。
15.一种清洗系统，包括：喷头和输送管道，还所述的一种高压水气共存的动力罐，所述出液口通过输送管道与喷头相连，所述进气口和进液口设有控制阀门。本技术方案中，动力罐组成的清洗系统无需采用液体泵，这使得清洗系统的体积变小且控制更简单和节能。特别适合用于汽车内存放这种可用空间小，添加控制和动力难度大的应用场景，并能随时无延时地快速输出压力液体，对车载外露部件，特别是如自动驾驶技术中采用的雷达和摄像头等需要保持洁净的设备进行冲刷。
16.一种清洗系统，包括：喷头和输送管道，还包括所述的一种高压水气共存的动力罐，所述动力罐上还设有与气体容纳区连通的出气口，所述出液口和出气口通过输送管道与喷头相连，所述进气口和进液口设有控制阀门。本技术方案中，所述出气口用于连通动力罐内的气体容纳区或设置在容器主体上部高于液体面的位置上。出气口用于通过输送管道直接输出气体。设置出气口的好处在于，通过喷头能直接输出压缩气体，用于在冲洗后对清洗目标进行吹干，使清洗系统通过动力罐同时获得两种功能，在满足方便对雷达和摄像头等需要保持洁净的设备进行随时清洗的同时，还进一步通过吹干解决了清洗后残余水渍的问题，使雷达和摄像头等传感器能快速消除表面的污渍阻碍，恢复良好的检测效果。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：通过在容器主体内置入压缩气体，利
用压缩气体的气体压力作用于容器主体内的液体，使动力罐无需外接液体泵，也能带动动力罐内的液体排出。利用气体压力作为动力的好处在于，其一，无需利用液体泵简化了清洗系统的结构和控制，一定程度上降低了故障率；缩小了液体泵和液体泵电源线路所需占用的体积，减少了控制和启动过程中的能量损耗和来自液体泵及其供电及控制的维护成本。由于气体压力对液体的作用是持续且自发的，所以出液口开启后，动力罐内的液体能在第一时间在气压的作用下向外排出，响应迅速，间隔时间短；无需如液体泵启动般需要额外的等待时间才能投入使用，消除了使用前的延时。
附图说明
18.图1为本实用新型中的剖切示意图。
19.图2为本实用新型中的立体示意图。
20.图3为本实用新型中气体容纳区内设有气体压力容器时的剖切示意图。
21.图4为本实用新型中气体容纳区内设有气体压力容器时的立体示意图。
22.图5为本实用新型中去掉限流装置后在加速度状态下的液体流动图。
23.图6为本实用新型中在加速度状态下的液体流动图。
24.附图标记说明：容器主体100，气体容纳区110，液体容纳区120，进液口201，进气口202，出液口203，出气口204，限流装置301，分隔板302，阻隔区304，静止时液体001，运动时液体002。
具体实施方式
25.本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
26.实施例1
27.如图1所示，本实施例是一种高压水气共存的动力罐，包括：容器主体100、与容器主体100内部连通的进液口201、出液口203和进气口202，容器主体100包括：用于存放压力气体的气体容纳区110；用于存放液体的液体容纳区120；进气口202用于注入压缩气体；气体容纳区110的气体压力大于出液口203的压力。容器主体100为一能封闭抗压的容器；进液口201用于向容器主体100内加入清洗所需的液体，出液口203用于在清洗时排出容器主体100内的液体。进液口201和进气口202能合并为一个接入口。
28.容器主体100划分为位于上部的气体容纳区110和位于气体容纳区110下部的液体容纳区120。存放在气体容纳区110内的气体为带压的压缩气体，压缩空气能通过预存的方式一次注入并封闭在容器主体100的内部。压缩空气能进入液体容纳区120，对液体容纳区120内的液体施加压力。当连通液体容纳区120的出液口203与外部连通时，在压缩气体的作用下，覆盖出液口203的液体会被持续压出容器主体100，直到容纳主体内的压力与出液口203的压力一致。出液口203的压力不但来自空气，还能是来自其他外接设备对出液口203施加的压力。
29.动力罐还包括气体压力容器，气体压力容器设置在容器主体100外或设置在容器主体100内；气体压力容器用于持续向气体容纳区110内输送压缩气体。气体压力容器提供
的气体压力不低于气体容纳区110所需的工作压力。本实施例中，气体压力容器设置在容器主体100外时，气体压力容器能通过调压装置和气管与进气口202连通，从而持续对气体容纳区110内提供压缩气体。当气体压力容器设置在容器主体100内时，能通过在气体容纳区110和液体容纳区120之间设置分隔板302，将进液口201调节至与液体容纳区120连通的位置，并在分隔板302上设置仅允许压缩气体从气体容纳区110进入液体容纳区120的单向连接口，单向连接口与出液口203的朝向避免相互对应且单向连接口应远离出液口203。
30.如图2所示，出液口203上方设有用于在加速过程中维持出液口203液体覆盖的限流装置301。加速过程指非静止或非匀速移动过程，如前进、停止、加速、减速、震动等。限流装置301有助于维持动力罐稳定输出液体。本实施例中，限流装置301针对出液口203的位置而设，限流装置301与出液口203之间留有间距，限流装置301上还设有促进外部液体快速补充至出液口203上方的连通孔。限流装置301既需要在液体晃动的过程中，阻碍位于出液口203上方的液体快速流走；又需要避免形成阻挡，使得其他位置上的液体能持续快速地对出液口203附近的液量缺失进行补充，限流装置301能是一带孔的阻挡件。
31.液体容纳区120对应的容器主体100内壁上设有用于聚集液体至出液口203的聚集面。聚集面用于引导液体的流动，使液体容纳区120中各个不同位置下的液体在聚集面的作用下，快速补充出液口203附近由于排出而减少的液体。本实施例中，出液口203设置在液体容纳区120的下部且与液体容纳区120内的最低位相连，聚集面能是倾斜的平面或弧面，能是一侧设置或多侧设置，利用重力和聚集面的双重作用，使液体始终向出液口203处聚集。
32.本实施例中，实际应用前，首先将通过接入口将容器主体100内部与外部连通，释放容器主体100内可能存在的残余压力，然后通过进液口201先补充液体至液体容纳区120充满，最后注入压缩气体至气体容纳区110的压力达到工作所需压力后，再封闭接入口。接入口或进气口202上能进一步设有单向气阀，用于方便注入压缩空气。单向气阀上能安装气压检测装置，以检测气体容纳区110内的压力。通过工作所需压力的调控，出液口203能根据压力的变化以气液混合、液体或气体等多种不同的方式输出；并且，在容器主体100内还剩余液体的状态下，能进一步通过倾斜等裸露出液口203的方式，快速从液体输出切换至气体输出。
33.实施例2
34.本实施例是一种清洗系统，包括：喷头、输送管道和一种高压水气共存的动力罐，出液口203通过输送管道与喷头相连，进气口202和进液口201设有控制阀门。动力罐包括：容器主体100、进液口201、进气口202和设置在容器主体100下方的出液口203，容器主体100内设有限流装置301，限流装置301位于出液口203的上方，限流装置301用于在加速过程中维持出液口203的液体覆盖。容器主体100用于容纳液体和压缩空气，进液口201用于注入液体，进气口202用于输入压缩空气，在重力的作用下，液体位于动力罐的下部，压缩气体位于动力罐的上部，压缩气体为液体提供动力。出液口203用于释放容器主体100内的液体。
35.本实施例中，容器主体100为一硬质耐压的罐体，罐体上设有多个开口，容器主体100竖直固定安装。进气口202位于容器主体100的一侧，进液口201远离进气口202，进气口202与出液口203朝向不同的方向且进气口202远离出液口203，压缩气体进入进气口202后，不直接冲击液体。
36.限流装置301包括至少一块限流板，限流板将容器主体100下部分隔为两个以上的
阻液腔，限流板至少包括下部的连通开口和/或中部的一个或多个连通孔。限流板用于在液体运动的过程中，通过设置限流板，使液体以撞击的方式消除自身的动能，并利用限流板的位置分布将大部分的液体短时间停留在阻液腔内，以应对运动状态下速度变化带来的液体晃动。出液口203位于一阻液腔内。限流装置301通过连通开口和连通孔使各个阻液腔之间保持连通，令容器主体100内部的位于不同阻液腔中的液体都能流向出液口203。限流板至少设有下部的连通开口。本实施例中，限流装置301为两块相互平行的直板，直板的两侧与容器主体100相连，直板的下方具有连通开口，直板将容器主体100的下部分隔为三个阻隔区304，直板的中部具有连通孔。容器主体100内的液体不高于直板。
37.限流装置301为环绕出液口203的连续设置或间断设置的限流件。限流板能是一环形曲板，或由多个阻挡物间断排列形成的环形组合。环形曲板在出液口203上方形成一个阻隔区304，环形曲板的下部与容器主体100内的底部之间具有间隔，使阻隔区304内能通过下方的间隔与阻隔区304外的液体相互连通。若采用环形组合，环形组合同样在出液口203上方形成阻隔区304，环形组合由规律或者不规律的固体间断环绕摆放设置而成，使得环形组合能通过间断处与阻隔区304外的液体相互连通。本实施例中，限流件能是圆筒状、半球形的限流板，限流件的下部设有连通开口，使限流件与容器主体100内底面之间形成间隙，限流件上具有多个连通孔。
38.容器主体100下部的横截面从上往下逐渐变小。横截面变小使得容器主体100下部的液体进一步汇聚，并能引导液体快速补充位于容器主体100下方出液口203附近的液量，使出液口203在容器主体100内部存有液体时不容易外露。本实施例中，容器主体100下部为半圆筒形。
39.实施例3
40.如图3所示，本实施例是一种清洗系统，包括：喷头、输送管道和一种高压水气共存的动力罐。动力罐包括：容器主体100、进液口201、进气口202和设置在容器主体100下方的出液口203，容器主体100内设有限流装置301，限流装置301位于出液口203的上方。容器主体100包括：用于存放压力气体的气体容纳区110；用于存放液体的液体容纳区120；进气口202用于注入压缩气体；气体容纳区110的气体压力大于出液口203的压力。容器主体100为一能封闭抗压的容器。进液口201和进气口202能合并为一个接入口。容器主体100划分为位于上部的气体容纳区110和位于气体容纳区110下部的液体容纳区120。进气口202位于容器主体100的一侧，进液口201远离进气口202，进气口202与出液口203朝向不同的方向且进气口202远离出液口203，压缩气体进入进气口202后，不直接冲击液体。罐上还设有与气体容纳区110连通的出气口204，出液口203和出气口204通过输送管道与喷头相连，进气口202和进液口201设有控制阀门。
41.动力罐内设有气体压力容器，气体压力容器用于持续向气体容纳区110内输送压缩气体。具体为使气体容纳区110与液体容纳区120被分隔，仅留连通压缩空气和液体容纳区120的连接口。本实施例中，通过在气体容纳区110和液体容纳区120之间设置分隔板302，将进液口201调节至与液体容纳区120连通的位置，并在分隔板302上设置仅允许压缩气体从气体容纳区110进入液体容纳区120的单向连接口，单向连接口为单向阀，单向连接口与出液口203的朝向避免相互对应且单向连接口应远离出液口203。
42.如图4所示，出液口203上方设有用于在加速过程中维持出液口203液体覆盖的限
流装置301。限流装置301有助于在加速过程，即非静止或非匀速移动过程，如前进、停止、加速、减速、震动等等过程中，维持动力罐稳定输出液体。限流装置301为两块相互水平的限流直板，限流直板将容器主体100下部分隔为三个阻隔区304，出液口203位于远离连接口的一侧的阻隔区304内，限流直板包括下部的连通开口、上部的连通开口和中部的一个连通孔，限流装置301位于液体容纳区120内。如图5所示，若没有限流装置301，在静止时液体001的液体高度约为四分之一时，在加速状态下运动时液体002无法覆盖出液口203，导致出液口203完全暴露，即剩余四分高度水时，清洗系统无法充分利用剩余的液体；如图6所示，设置限流装置301后，在同样的加速状态下，液体被限制，依然保持对出液口203的覆盖。
43.液体容纳区120对应的容器主体100内壁上设有用于聚集液体至出液口203的聚集面。聚集面用于引导液体的流动，使液体容纳区120中各个不同位置下的液体在聚集面的作用下，快速补充出液口203附近由于排出而减少的液体，从而保证动力罐维持出液状态的持续性和稳定性。出液口203设置在液体容纳区120的下部且与液体容纳区120内的最低位相连，聚集面能是倾斜的平面或弧面，能是一侧设置或多侧设置，利用重力和聚集面的双重作用，使液体始终向出液口203处聚集。容器主体100下部的横截面从上往下逐渐变小。横截面变小使得容器主体100下部的液体进一步汇聚，并能引导液体快速补充位于容器主体100下方出液口203附近的液量，使出液口203在容器主体100内部存有液体时不容易外露，容器主体100下部为半圆筒形。
44.本实施例中，实际应用前，检查液体容纳区120的液量，通过进液口201进行补充，使液体容纳区120充满液体后，关闭进液口201；然后检查气体压力容器的压力，通过进气口202对气体压力容器进行补充，当气体压力容器的压力达到动力罐的工作压力后，封闭进气口202。进气口202和进气口202上能进一步设有单向气阀，用于方便注入压缩空气和液体。
45.使用过程中，通过控制阀封闭进液口201和进气口202，关闭出气口204，开启出液口203，先对雷达和摄像头进行冲洗；冲洗完毕后，关闭出液口203，打开出气口204，利用压缩气体对冲洗后的雷达和摄像头进行吹干，消除残余水渍。
46.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。