液气混合装置的制作方法

本实用新型涉及一种液气混合装置，尤其是涉及一种内燃机尾气净化后处理系统的反应剂与发动机废气的混合装置。

背景技术：

目前用于柴油机降氮氧化物的scr后处理系统需要将液态或者气态反应剂，比如尿素水溶液或者氨气喷入发动机排气管或者后处理封装内与发动机废气充分混合。尤其是尿素水溶液，需要在喷入时较好地雾化，以便尿素溶液尽快气化，分解成氨气，在scr的催化作用下，氨与nox产生反应生成氮气(n2)和水(h2o)，以达到减少nox排放的效果。

申请号为cn201821820298.0的现有技术有一种混合器为一个空腔(混合腔)，让发动机排气从四周不断流入空腔，并在混合腔内壁形成气膜，使得雾化的尿素在喷入混合腔后在气流的包裹下完成气化，避免尿素在气化之前与任何固体接触，从而能够最大限度减少尿素结晶的可能性。

在该技术在某些应用过程中，我们发现两个现象：1)混合器四周的气流入混合腔的进气孔越小、分布越均匀，气膜防护效果越好；2)尿素喷嘴喷入尿素的角度太小，而且喷射压力较大时，极少部分尿素会直接射穿混合腔，直接撞击到混合腔下面的排气管(封装管)壁，形成液膜，导致尿素结晶。

为了解决以上问题，本实用新型公开了一种新型的混合装置。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是提供一种液气混合装置，主要特征在于1)利用钢丝网来取代打孔的板材，使得气流能够十分均匀地穿过细小的钢丝网孔，达到增加气膜防护效果，同时减少了混合器的制造难度；2)在混合腔底部配置一个钢丝网制作的导流板，使得部分发动机排气从混合器底部穿过钢丝网均匀流入混合腔底部与混合腔流出的排气汇合，这样避免了尿素与混合器下面的封装管道内壁接触，进一步减少了尿素结晶的可能性。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了液气混合装置，包括：

混合器，其为内部具有混合腔的多孔柱体结构，所述混合器位于气体流道内且位于催化剂上游，所述混合器上端固定于气体流道内壁上，下端与气体流道管壁具有间距；

导流板，其外周与气体流道内壁连接，所述导流板将混合器与催化剂隔开，所述导流板下部具有恰好与混合器下端开口匹配的孔，所述导流板下端还具有缺口；

反射导流板，其为圆心朝向混合腔的弧形多孔结构，所述反射导流板位于缺口中并将混合腔与下方气体流道管壁隔开；

喷嘴，其紧贴混合器上端固定的气体流道管壁且便于反应剂在不接触任何固体表面的情况喷入混合腔内。

优选的是，所述混合器或反射导流板由至少一层网制成。

优选的是，所述混合器或反射导流板为钢丝网。

优选的是，所述混合器下端开口为倾斜开口，其沿着气流方向向上倾斜。

优选的是，所述导流板为围绕混合器外围设置的螺旋形。

优选的是，所述导流板与催化剂之间还设置有均配器，其由多个旋流叶片构成且多个旋流叶片呈周向分布形成圆形。

优选的是，所述反射导流板和均配器表面涂敷催化剂层。

本实用新型至少包括以下有益效果：

1、本实用新型的混合器采用钢丝网制作而成，增加气膜防护混合器进气的均匀性，提升气膜防护效果。

2、本实用新型通过设置反射导流板避免极少量尿素在还没有来得及气化之前直接射穿混合器，接触到混合器下面的排气管流道(封装管)的内壁，进一步减少了尿素结晶的可能性。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型混合装置的结构示意图；

图2为本实用新型混合腔内气流示意图；

图3为本实用新型旋流空气进入混合腔的截面示意图；

图4为本实用新型螺旋形导流板使气流围绕混合器旋转示意图；

图5为本实用新型导流板在流道轴向的截面视图；

图6为本实用新型旋流式均配器示意图。

附图标记说明：

100、混合器，200、流道，300、催化剂，400、喷嘴，500、混合腔，600、导流板，610、孔，620、缺口，700、均配器，800、反射导流板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型混合装置的工作原理为：利用一个多孔的空心柱体结构在柱体内腔(混合腔)形成负压，通过适当设计气流穿过柱体进入该混合腔的流动形式，在该混合腔内形成这样一个流场，避免上述反应剂喷入该混合腔之后在完全气化之前与任何固体接触，从而能够提升反应剂气化与分解速度；当上述反应完全气化之后再经过一个有旋流叶片组成的均配器，使得反应剂与发动机排气充分混合并在流道截面上均匀分布，这样可以有效减少反应剂在排气流道内结晶，提升scr转化效率。

如图1至6所示，本实用新型提供一种液气混合装置，包括：

混合器100，其为内部具有混合腔500的多孔柱体结构，所述混合器100位于气体流道200内且位于催化剂300上游，所述混合器100上端固定于气体流道200内壁上，下端与气体流道200管壁具有间距；

导流板600，其外周与气体流道200内壁连接，所述导流板600将混合器100与催化剂300隔开，所述导流板600下部具有恰好与混合器100下端开口匹配的孔610，所述导流板600下端还具有缺口620；

反射导流板800，其为圆心朝向混合腔500的弧形多孔结构，所述反射导流板800位于缺口620中并将混合腔500与下方气体流道200管壁隔开；

喷嘴400，其紧贴混合器100上端固定的气体流道200管壁且便于反应剂在不接触任何固体表面的情况喷入混合腔500内。

在上述技术方案中，在气流的流道200内布置一个多孔的柱状混合器100，其位于scr催化剂300上游，尿素喷嘴400将尿素雾化并喷射入混合器内腔，即混合腔500；该混合器100一端与流道200内壁连接，另一端开口与隔板(导流板)600连接。导流板600周围与流道200内壁连接，当发动机排气从左边向右边流动时，导流板600将大部分气流挡住，混合腔500内形成负压，使气流按所需要的方式流入混合腔500并在混合腔500内形成气膜，将喷入混合腔500内的反应剂包裹，避免其与任何固体表面接触；当气流向下流出混合腔500时，导流板600底部有一个孔610与混合器100的出口端连接，让气流从混合器100流出；另外，该导流板600的底部周边还有一个缺口620，让部分气流不经过混合器100而是穿过一个反射导流板800与混合腔500流出来的气流汇合，然后流向下游。混合器100的形状可以是任何形状，优选地根据喷入混合腔的尿素雾团形状来设计。比如，尿素喷入形状为圆锥形，则混合器最好设计成椎形柱体，如图1所示。

上述反射导流板800有以下作用：1)使部分发动机排气从导流板600底部穿过反射导流板800与从混合腔500流出的排气汇合；2)从反射导流板800向上流入的气体可以在反射导流板800表面形成气膜，避免穿透混合器100还未气化的尿素直接射向气体流道200也就是封装管道的内壁，引起结晶；3)将上述两股汇合后的气体引导向上流动，促进均配效果，减少被压。

这样，当气体在流道200内流动时，导流板600将气流分成两股，大部分气流被导向混合器100进入混合腔500，小部分气流经导流板600与流道200内壁之间的缺口620流出，穿过反射导流板800，与混合腔500流出气体汇合，流向下游均配器700。

上述导流板600设计的形状以及其底部的开孔大小需要经过计算机模拟优化来实现以下效果：绝大部分气流被导入混合器100并流入混合腔500与尿素混合；一小部分在导流板600的底部流出汇入上述尿素与废气的混合物，最后再流入均配器700。

在另一种技术方案中，所述混合器100或反射导流板800由至少一层网制成。所述混合器100或反射导流板800为钢丝网。

在上述技术方案中，混合器100柱体由至少一层网状物制作，比如钢丝网构成，这样气体可以很均匀的穿过钢丝网的细小的孔，在混合腔500内表面形成均匀而稳定流动的气膜，当尿素反应剂经喷嘴400喷入混合腔500之后，不会与任何固体接触，在气流包裹中完成气化、进行分解，从而能有效避免尿素在固体表面形成液膜，提升尿素气化与分解速度，避免尿素结晶。钢丝网开孔的大小、形状与分布也可以通过计算机模拟优化来实现两个效果：1)在混合腔500内表面形成气膜，将尿素包裹住，避免让未完全气化的尿素过早与混合腔500内表面接触；2)使尿素尽量充分与废气混合。优先地，通过设计上述孔的形状，如图3所示，可以使得混合腔500内气流旋转(图4)。所述反射导流板800也由至少一层网状物制作，使得气流能够均匀穿过，可由钢丝网制作，也可以由多孔的板材制作。

在另一种技术方案中，所述混合器100下端开口为倾斜开口，其沿着气流方向向上倾斜，与反射导流板800相配合，更好引导气流的流动方向。

在另一种技术方案中，所述导流板600为围绕混合器外围设置的螺旋形，如图4所示。所述导流板600为螺旋形，可以使得气流从混合器100四周均匀流入混合腔，同时还能使气流产生一定的旋转。

在另一种技术方案中，所述导流板600与催化剂300之间还设置有均配器700，其由多个旋流叶片构成且多个旋流叶片呈周向分布形成圆形，如图6所示。

在上述技术方案中，均配器700由多个旋流叶片构成，气流穿过时造成旋流，使得反应剂雾化液体与排气充分混合，并且在排气管截面均匀分配，最后进入scr催化剂300。均配器700的设计同样可以采用计算机模拟优化来达到使反应剂(尿素+氨气)与废气充分混合而且在流道200的截面均匀分布。均配器700可以由多个叶片组成，对气流进行整流，优选地，使气流旋转已达到充分混合均配的效果。

在另一种技术方案中，上述反射导流板800以及均配器700表面可以涂敷scr催化剂或者其他某种催化剂来制作，以便加速尿素分解。

本文中所述混合器虽然以圆形流道和圆形柱体为样板，但是本项实用新型适用于任何形状的流道。在实际应用中，经常有些流道(烟道)是长方形、矩形、椭圆形或者其各种形状，本项实用新型仍然适用。只要是混合器采用(任何形状)柱形体形成负压并利用气膜来避免或者减少反应剂与固体表面接触机会的混合器都属于本项实用新型申请保护范围。

本文中虽然以尿素反应剂作为样板来说明本实用新型，但是本实用新型实际上并不限于只用于尿素反应剂。

上文中所采用的描述方位的词语“上”、“下”、“左”、“右”等均是为了说明的方便基于附图中图面所示的方位而言的，在实际装置中这些方位可能由于装置的摆放方式而有所不同。另外本文中虽然使用尿素或尿素溶液为例来说明计量系统的功能，但是本实用新型适用于任何其他流体尿素。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。