双旋流斜置筒式尿素混合器及其在排气后处理装置的应用的制作方法

本发明属于柴油机尾气后处理技术领域，具体涉及双旋流斜置筒式尿素混合器及其在排气后处理装置的应用。

背景技术：

在scr系统应用技术中，如何将喷入的尿素和发动机废气进行均匀混合并减少尿素在混合器位置的结晶风险是整个发过程中的关键。常规的尿素混合器结构存在尿素容易结晶和尿素分解效率低、混合不均匀等问题。

常规的尿素混合器通常使用翅片结构将平行气流扰动起来从而实现尿素和废气的混合。近年来，为了降低尿素在混合器壁面上结晶的风险，渐渐开始采用旋流叶片结构或旋流管结构形成旋转气流，从而达到更好的混合效果，但上述混合器结构要么侧重于降低尿素结晶风险，要么侧重于提高混合效果，均无法同时解决上述问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了双旋流斜置筒式尿素混合器及其在排气后处理装置的应用。本发明的双旋流斜置筒式尿素混合器既能降低尿素结晶风险，又能显著提高尿素混合效果和尿素分解速率，可以解决scr系统中尿素的混合、分解和结晶的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：双旋流斜置筒式尿素混合器及其在排气后处理装置的应用，其特征在于，该双旋流斜置筒式尿素混合器具有以下特征：

双旋流斜置筒式尿素混合器，包括z字形隔板、旋流管、筒体、喷嘴底座、旋流板、堵盖和尿素喷嘴，所述尿素喷嘴安装在喷嘴底座上，二者倾斜安装在筒体上，堵盖与旋流管焊接为一体，并斜置焊接在z字形板上。

所述旋流板安装在旋流管后的scr催化剂载体前。

所述旋流管下部出口处和堵盖之间留有2mm~3mm的间隙，方便尿素颗粒快速流过旋流管。

所述z字形板及旋流管与安装方向存在夹角。

所述z字形隔板下方开设有通气孔，便于引入的吹扫气流将筒体底部的尿素快速带走，并在旋流板中将进入scr催化剂的气流和尿素颗粒进行二次混合。

双旋流斜置筒式尿素混合器在排气后处理装置上的应用，所述排气后处理装置呈筒式，沿气流方向依次包括进气管组件、doc组件、dpf组件、双旋流斜置筒式尿素混合器、scr组件及出气管组件。

工作过程为废气从进气管组件进入该排气后处理装置，通过doc组件和dpf组件后进入双旋流斜置筒式尿素混合器，并在双旋流斜置筒式尿素混合器内部完成尿素的混合、二次破碎和分解，尿素分解成氨气后然后进入scr组件中，最终通过出气管组件排出。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

（1）采用两个旋流装置，旋流管后再次使用一个旋流板，起到对尿素颗粒二次混合的效果，提高尿素分解成氨气的效率和氨在scr催化剂前端面分布的均匀程度，既保证了尿素和废气的混合效果，又有效降低了尿素结晶风险。

（2）尿素喷射位置采用小直径旋流管结构，提高气流速度，增强旋流效果，同时旋流管前倾斜布置，能够使喷出的尿素颗粒获得轴向方向的初始速度，从而使尿素颗粒更快的被带离旋流管，降低尿素在管壁上结晶的风险。

（3）整个z字型板及旋流管与安装方向存在夹角，减小尿素颗粒自身重力对其着壁位置的影响，使旋流管底部的结晶风险大大降低。

下面通过附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

附图说明

图1为本发明双旋流斜置筒式尿素混合器的结构示意图。

图2为本发明双旋流斜置筒式尿素混合器的剖视图。

图3为本发明双旋流斜置筒式尿素混合器旋流管的结构示意图。

图4为本发明双旋流斜置筒式尿素混合器旋流管在排气后处理器外筒周向的安装结构示意图。

图5为本发明双旋流斜置筒式尿素混合器中气流的流动方向示意图。

图6为本发明双旋流斜置筒式尿素混合器在scr排气后处理装置中的应用示意图。

附图标记说明：1-z字形隔板；2-旋流管；3-筒体；4-喷嘴底座；5-旋流板；6-堵盖；7-尿素喷嘴；8-通气孔；1’-进气管组件；2’-doc组件；3’-dpf组件；4’-双旋流斜置筒式尿素混合器；5’-scr组件；6’-出气管组件。

具体实施方式

双旋流斜置筒式尿素混合器，包括z字形隔板1、旋流管2、筒体3、喷嘴底座4、旋流板5、堵盖6和尿素喷嘴7，所述尿素喷嘴7安装在喷嘴底座4上，二者倾斜安装在筒体3上，堵盖6焊接在旋流管2上，二者成为一体，并斜置焊接在z字形板1上。

所述旋流板5安装在旋流管2后的scr催化剂载体前。

所述旋流管2下部出口处和堵盖6之间留有2mm的间隙，方便尿素颗粒快速流过旋流管2。

所述z字形板1及旋流管2与安装方向存在夹角，减小尿素颗粒自重对其着壁位置的影响，大大降低旋流管2底部的结晶风险。

所述z字形隔板1下方开设有通气孔8，便于引入的吹扫气流将筒体3底部的尿素快速带走，并在旋流板5中将进入scr催化剂的气流和尿素颗粒进行二次混合。

双旋流斜置筒式尿素混合器在排气后处理装置上的应用，所述排气后处理装置呈筒式，沿气流方向依次包括进气管组件1’、doc组件2’、dpf组件3’、双旋流斜置筒式尿素混合器4’、scr组件5’及出气管组件6’。

双旋流斜置筒式尿素混合器在排气后处理装置上的工作过程及原理：

废气从进气管组件进入该排气后处理装置，通过doc组件和dpf组件后进入双旋流斜置筒式尿素混合器，并在双旋流斜置筒式尿素混合器内部完成尿素的混合、二次破碎和分解，尿素分解成氨气后然后进入scr组件中，最终通过出气管组件排出。

气流通过旋流管上方的旋流叶片进入旋流管内部，形成强旋转气流，由于尿素喷嘴前倾安装，旋转气流具有一个沿筒体轴向的速度分量，保证了内部的尿素颗粒能够被快速混合吹扫带走；尿素喷雾呈锥状分散，最终在旋流管下端孔管部分着壁，旋流管下端孔管部分设置的大量的孔，能对尿素颗粒产生二次破碎效果，加快尿素的分解速度，降低大颗粒着壁产生大范围尿素液膜从而发生结晶的风险；旋流管下部出口处和堵盖之间留有的间隙，方便尿素颗粒快速流过旋流管，降低了尿素在旋流管底部积累的可能性。

尿素颗粒从旋流管下方的孔管及出口处的缝隙出来后，为了防止其在筒体底部发生积累和形成液膜，在z字形隔板下方开了部分通气孔，通气孔的作用是引入吹扫气流，将筒体底部的尿素快速带走并进入旋流板中，旋流板的主要作用是将即将进入scr催化剂的气流和尿素颗粒进行二次混合，从而保证进入scr催化剂的氨均匀分布。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据本发明实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及双旋流斜置筒式尿素混合器及其在排气后处理装置的应用，属于柴油机尾气后处理技术领域。本发明的双旋流斜置筒式尿素混合器，包括Z字形隔板、旋流管、筒体、喷嘴底座、旋流板、堵盖和尿素喷嘴，尿素喷嘴安装在喷嘴底座上，二者倾斜安装在筒体上；堵盖与旋流管焊接为一体，并斜置焊接在Z字形板上，双旋流斜置筒式尿素混合器在排气后处理装置上的应用，排气后处理装置呈筒式，沿气流方向依次包括进气管组件、DOC组件、DPF组件、双旋流斜置筒式尿素混合器、SCR组件及出气管组件。本发明的双旋流斜置筒式尿素混合器采用两个旋流装置，既保证了尿素和废气的混合效果，又有效降低了尿素结晶风险。

技术研发人员：陈增响;张俊超
受保护的技术使用者：无锡威孚力达催化净化器有限责任公司
技术研发日：2019.01.16
技术公布日：2019.03.22