SCR尿素混合器的制作方法

文档序号:15997518发布日期:2018-11-20 19:01阅读:236来源:国知局

本实用新型涉及发动机排气系统技术领域,特别是涉及一种SCR尿素混合器。



背景技术:

目前使用的降低尾气排放技术有两种,一种是通过机内净化微粒和机外催化还原氮氧化物的SCR(选择性催化还原)技术,另一种是通过机内净化氮氧化物的EGR(发动机废气再循环)和机外通过微粒捕捉器过滤微粒技术。为适应重型柴油商用车和重型柴油机实施国Ⅳ排放标准规定的需要,结合国内柴油的供给和车辆生产运营的经济性以及车辆排放标准等方面的实际,为减少上述柴油汽车及柴油机氮氧化物的排放,在重型柴油商用车和重型柴油机排气的后处理系统中采用了“SCR”技术。所谓“SCR”技术,是指选择性催化还原系统。SCR系统工作过程是将尿素水溶液通过喷射泵和喷嘴喷入排气管中,与尾气在排气管中混合,混合后的气体进入催化器,尾气中的尿素雾化液在高温气体与催化器上的催化剂的共同作用下,加速分解成氨气,氨气与尾气中的氮氧化物再进行反应,生成氮气排出,从而降低尾气中氮氧化物的含量以至达到排放标准。

混合器是对尿素喷嘴喷射出的尿素水溶液进行雾化分解及与柴油机排气进行混合的部件。现有技术方案中混合器采用内、外两层穿孔管,尿素水溶液和柴油机排出的氮氧化物可在内管管壁进行第一次雾化,并在外管的外穿孔作用下,进行第二次雾化,然后进入进气腔。该结构易产生尿素结晶,尿素与废气混合均匀性差,导致SCR箱的转换效率低。

为了解决上述问题,中国专利《进尿素水溶液雾化的混合器》(授权公告号CN205445746U)公开的混合器虽然在一定程度上解决了上述问题,但是废气在混合器内的行程较短且混合不充分,并没有完全解决尿素雾化的问题,而且废气的净化度能满足国Ⅳ排放标准但不能满足国Ⅵ排放标准。



技术实现要素:

针对现有技术存在的问题,本实用新型提供了一种SCR尿素混合器,能够充分利用发动机排气气流对尿素液滴进行破碎和热交换,促使进入该混合器的尿素水溶液充分雾化及水解并与发动机废气充分混合,并能有效防止尿素的沉积和结晶,经专业的CFD软件分析,本混合器的背压较低,气流均匀性及氨气均匀性满足国VI对均匀性的要求;经本混合器处理后的废气排放满足国Ⅵ排放标准,特别适合用于柴油机。

为解决上述技术问题,本实用新型采用的一个技术方案是:提供一种SCR尿素混合器,包括筒形的壳体和设于所述壳体的尿素喷射座,所述壳体的一端设有第一隔板且另一端设有第二隔板,所述壳体的内部且第一隔板和第二隔板之间设有第一导流板和第二导流板,所述第一导流板和所述第二导流板均为弧形导流板,且第二导流板位于所述壳体与所述第一导流板之间;

所述第一隔板设有进气孔、第一进气区域、第二进气区域和第三进气区域,所述第一隔板、所述第二隔板、所述第二导流板和所述壳体之间形成第一混合区,所述第一隔板、所述第二隔板、所述第一导流板和所述第二导流板之间形成第二混合区,所述第一导流板与壳体之间形成保温区,所述第一进气区域和所述进气孔与所述第一混合区相通,所述第二进气区域与所述第二混合区相通,所述第三进气区域与所述保温区相通,所述第一混合区和所述第二混合区均与所述保温区相通;

所述第二隔板具有出气区域,所述出气区域与所述第一混合区、所述第二混合区和所述保温区相通;

所述尿素喷射座安装于对应第二混合区的壳体。

为解决上述技术问题,本实用新型采用的进一步技术方案是:

所述第一进气区域、进气孔和所述第三进气区域沿第一隔板的边缘分布,所述进气孔位于所述第一进气区域和第三进气区域之间。

进一步地说,所述进气孔设有多个且间隔排布,所述第一进气区域和所述第二进气区域皆为环形进气区域。

进一步地说,定义尿素安装座所在的位置为上,相对方向定义为下以及由此衍生出左、右,所述第一导流板为先向右凸再向左凸的弧面导流板,所述第一导流板的上端靠近或接触所述壳体,且末端远离壳体。

进一步地说,所述第二导流板也为先向右凸再向左凸的弧面导流板,所述第二导流板的上端靠近或接触所述壳体,且下端远离壳体,所述第一导流板的末端和所述第二导流板的末端之间形成第一开口,所述第二导流板的末端与壳体之间形成第二开口。

进一步地说,所述出气区域包括一主出气区域和多个出气孔,所述主出气区域与所述第二混合区位置相对且相通。

进一步地说,所述第三进气区域设于第一隔板且位于所述第二开口之上。

进一步地说,所述第一混合区和第二混合区皆是横截面为环形的区域。

本实用新型的有益效果是:

本实用新型包括筒形的壳体和尿素喷射座,壳体的两端设有第一、第二隔板,且内部设有第一、第二导流板,且第一、第二导流板均为弧形导流板,其中发动机排出的废气分四部分进入混合器的内部,第一部分废气经由进气孔进入第一混合区,第二部分废气经由第一进气区域进入第一混合区,占绝大部分的第三部分废气经由第二进气区域进入第二混合区,第四部分废气经由第三进气区域进入保温区;

其中,尿素喷射座安装尿素喷射嘴,尿素喷射嘴喷射出的尿素水溶液被强制撞击到第一导流板,由较大液滴撞击破碎成较小液滴,同时第三部分废气在第二混合区内与尿素水溶液混合,尿素水溶液与高温的废气进行热交换,发生热解水解反应,释放出氨气,由于弧形导流板组成的第二混合区为环形区域,一是延长了废气与尿素水溶液热交换以及反应的行程和时间,二是由于环形区域狭长,混合气进入狭长区域,流速提高,进一步强化混合器的热交换过程,促使尿素水溶液的水解和热解更充分,进一步提高尿素水的雾化效果,进而改善混合气体的混合均匀性;三是在整个气体混合反应区域,由于没有气流速度变小的死区,而且较高的气体流速加快液膜的流动,这都能够避免结晶物的出现;

同时第一部分废气和第二部分废气进入第一混合区,提高第一混合区的温度,从而提高第一导流板的温度,一是使得第一导流板表面的温度一直处于较高的状态,能够有效防止尿素水溶液在撞壁时结晶情况的出现,提高混合器的抗结晶能力;二是提高气流均匀性,提高SCR载体的转化效果;

此过程中,第四部分废气从第三进气区域进入保温区,一是能够防止从第一开口和第二开口出来的混合气流与壳体直接接触,减少结晶;二是对从第一开口和第二开口出来的气流做进一步地扰动,增强紊流效果,进一步提高尿素水溶液雾化并与废气充分混合;

此过程中,第一混合区和第二混合区内的气体分别经第二开口和第一开口进入由第一导流板的内侧面以及壳体构成的保温区,进一步与第一导流板的板壁撞击,从而再一次的混合,同时与第四部分废气混合,提高混合气体的混合均匀性;

之后,反应后的气体经由第二隔板的主出气区域和出气孔排出,保证废气流和氨气均匀性;

再者,由于本实用新型的结构主要由壳体、第一隔板、第二隔板、第一导流板和第二导流板构成,结构精简,便于安装,且能够通过对第一隔板和第二隔板上的孔和区域的设置,来调整混合器内气体的均匀性和背压,满足不同型号的发动机的需求,通用性强。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述,为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图之一(从第一隔板方向看);

图2是本实用新型的结构示意图之二(从第二隔板方向看);

图3是本实用新型的分解结构示意图之一;

图4是本实用新型的结构示意图之三(不含第一隔板);

图5是本实用新型的左视图之一;

图6是本实用新型的左视图之二(不含第一隔板);

附图中各部分标记如下:

壳体1、尿素喷射座2、第一隔板3、进气孔31、第一进气区域32、第二进气区域33、第三进气区域34、第二隔板4、主出气区域41、出气孔42、第一导流板5、第二导流板6、第一混合区7、第二混合区8、保温区9、第一开口10和第二开口11。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本实用新型的具体实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的优点及功效。本实用新型也可以其它不同的方式予以实施,即,在不背离本实用新型所揭示的范畴下,能予不同的修饰与改变。

实施例:一种SCR尿素混合器,如图1到图6所示,包括筒形的壳体1和设于所述壳体的尿素喷射座2,所述壳体的一端设有第一隔板3且另一端设有第二隔板4,所述壳体的内部且第一隔板和第二隔板之间设有第一导流板5和第二导流板6,所述第一导流板和所述第二导流板均为弧形导流板,且第二导流板位于所述壳体与所述第一导流板之间;

所述第一隔板设有进气孔31、第一进气区域32、第二进气区域33和第三进气区域34,所述第一隔板、所述第二隔板、所述第二导流板和所述壳体之间形成第一混合区7,所述第一隔板、所述第二隔板、所述第一导流板和所述第二导流板之间形成第二混合区8,所述第一导流板与壳体之间形成保温区9,所述第一进气区域和所述进气孔与所述第一混合区相通,所述第二进气区域与所述第二混合区相通,所述第三进气区域与所述保温区相通,所述第一混合区和所述第二混合区均与所述保温区相通;

所述第二隔板具有出气区域,所述出气区域与所述第一混合区、所述第二混合区和所述保温区相通;

所述尿素喷射座安装于对应第二混合区的壳体。

本实施例中,所述第一导流板和第二导流板的两端分别固定于所述第一隔板和所述第二隔板。所述第二区域为主反应区。

所述第一进气区域、进气孔和所述第三进气区域沿第一隔板的边缘分布,所述进气孔位于所述第一进气区域和第三进气区域之间。

所述进气孔设有多个且间隔排布,所述第一进气区域和所述第二进气区域皆为环形进气区域。

本实施例中,所述进气孔设有7个且沿第一隔板的边缘周向间隔分布,所述进气孔为腰形孔,但不限于此,可以根据发动机的状况设计需要的进气孔的数量、尺寸及形状等。

定义尿素安装座所在的位置为上,相对方向定义为下以及由此衍生出左、右,所述第一导流板为先向右凸再向左凸的弧面导流板,所述第一导流板的上端靠近或接触所述壳体,且末端远离壳体。

所述第二导流板也为先向右凸再向左凸的弧面导流板,所述第二导流板的上端靠近或接触所述壳体,且下端远离壳体,所述第一导流板的末端和所述第二导流板的末端之间形成第一开口10,所述第二导流板的末端与壳体之间形成第二开口11。

所述出气区域包括一主出气区域41和多个出气孔42,所述主出气区域与所述第二混合区位置相对且相通。

本实施例中,所述主出气区域为面积较大的三角形出气区域,在位置上对应保温区,所述出气孔设有多个且对应于第一混合区、第二混合区和保温区,每一出气孔的面积均小于主出气区域的面积。主出气区域的形状和尺寸不限,出气孔的数量和尺寸也不限,可根据实际需求调整。此设计,使得本实施例的混合器的背压较小,发动机的效率高。

所述第三进气区域设于第一隔板且位于所述第二开口之上。

所述第一混合区和第二混合区皆是横截面为环形的区域。

本实用新型的工作过程和工作原理如下:

发动机排出的废气分四部分同时进入混合器的内部,第一部分废气经由进气孔进入第一混合区,第二部分废气经由第一进气区域进入第一混合区,占绝大部分的第三部分废气经由第二进气区域进入第二混合区,第四部分废气经由第三进气区域进入保温区;之后第一部分废气和第二部分废气经第一混合区和第二开口进入保温区,第三部分废气经第二混合区和第一开口进入保温区,之后经第二隔板的排气区域排出,此过程中,尿素水溶液喷射至第二混合区且撞击到第一导流板上,之后被撞击破碎、雾化、热解水解并与混合气混合均匀;

尿素喷射座安装尿素喷射嘴,尿素喷射嘴喷射出的尿素水溶液被强制撞击到第一导流板,由较大液滴撞击破碎成较小液滴,同时第三部分废气在第二混合区内与尿素水溶液混合,尿素水溶液与高温的废气进行热交换,发生热解水解反应,释放出氨气,由于弧形导流板组成的第二混合区为环形区域,一是延长了废气与尿素水溶液热交换以及反应的行程和时间,二是由于环形区域狭长,混合气进入狭长区域,流速提高,进一步强化混合器的热交换过程,促使尿素水溶液的水解和热解更充分,进一步提高尿素水的雾化效果,进而改善混合气体的混合均匀性;三是在整个气体混合反应区域,由于没有气流速度变小的死区,而且较高的气体流速加快液膜的流动,这都能够避免结晶物的出现;

同时第一部分废气和第二部分废气进入第一混合区,提高第一混合区的温度,从而提高第一导流板的温度,一是使得第一导流板表面的温度一直处于较高的状态,能够有效防止尿素水溶液在撞壁时结晶情况的出现,提高混合器的抗结晶能力;二是提高气流均匀性,提高SCR载体的转化效果;

此过程中,第四部分废气从第三进气区域进入保温区,一是能够防止从第一开口和第二开口出来的混合气流与壳体直接接触,减少结晶;二是对从第一开口和第二开口出来的气流做进一步地扰动,增强紊流效果,进一步提高尿素水溶液雾化并与废气充分混合;

此过程中,第一混合区和第二混合区内的气体分别经第二开口和第一开口进入由第一导流板的内侧面以及壳体构成的保温区,进一步与第一导流板的板壁撞击,从而再一次的混合,同时与第四部分废气混合,提高混合气体的混合均匀性;

之后,反应后的气体经由第二隔板的主出气区域和出气孔排出,保证废气流和氨气均匀性。

以上所述仅为本实用新型的实施例,并非因此以上所述仅为本实用新型的实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1