后处理混合器及后处理系统的制作方法

1.本实用新型属于后处理系统技术领域，具体涉及一种后处理混合器及后处理系统。


背景技术：

2.本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
3.选择性催化还原(scr，selective catalytic reduction)技术是一种用于消除发动机排气中氮氧化物(nox)的技术，该技术利用尿素水解产生的氨气(nh3)，在催化剂作用下将废气中的氮氧化物(nox)转化为氮气(n2)。
4.现有的scr进气混合结构由旋流管、多孔管等组成，尿素和废气先经旋流管混合后，再经多孔管混合蒸发后进入scr催化剂。尿素喷雾受到气流向下运动作用，在混合器底部积聚导致浓度较高，降低了氨分布均匀性。另外，尿素喷雾运动至隔板时，容易形成气流死区，形成结晶导致堵塞。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是至少解决现有技术中后处理混合器氨分布均匀性低的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
6.本实用新型的第一方面提出了一种后处理混合器包括：
7.壳体；
8.盖体，所述盖体连接在所述壳体上且两者之间形成容纳腔；
9.至少两个旋流件，所述至少两个旋流件位于所述容纳腔内，沿介质的流动方向，所述至少两个旋流件上下游设置，所述至少两个旋流件中的至少一者的直径沿介质的流动方向递增。
10.根据本实用新型实施例的后处理混合器，至少两个旋流件中的至少一者的直径由小增大，使废气能够在旋流件的作用下形成强烈的旋转扰动，与喷入后处理混合器中的尿素颗粒形成激烈混合，使尿素液滴分散开，发生二次破碎，形成更小直径的液滴，更易蒸发。通过直径的变化能够增强气流的旋流效果，增强尿素与废气的组分之间的对流扩散作用，混合效果更好，提高了氨分布均匀性和氨与废气混合的均匀性，同时背压保持合理范围。
11.另外，根据本实用新型实施例的后处理混合器，还可具有如下附加的技术特征：
12.在本实用新型的一些实施例中，所述至少两个旋流件包括位于所述容纳腔内一级旋流件和二级旋流件，所述一级旋流件和所述二级旋流件均连接在所述壳体上，且沿介质的流动方向，所述二级旋流件位于所述一级旋流件的下游，所述一级旋流件和所述二级旋流件的直径均沿介质的流动方向递增。
13.在本实用新型的一些实施例中，所述后处理混合器还包括位于所述容纳腔内的整流板，所述整流板位于所述二级旋流件的下游并连接在所述盖体上，所述整流板上分布设置有多个整流孔。
14.在本实用新型的一些实施例中，位于边缘的所述整流孔的圆心至所述整流板的圆心之间的距离与所述整流板的直径之比小于等于4:5。
15.在本实用新型的一些实施例中，所述至少两个旋流件包括位于所述容纳腔内的一级旋流件、二级旋流件和三级旋流件，沿介质的流动方向，所述二级旋流件位于所述一级旋流件的下游且两者均连接在所述壳体上，所述三级旋流件位于所述二级旋流件的下游并连接在所述盖体上，所述一级旋流件的直径沿介质的流动方向递增。
16.在本实用新型的一些实施例中，所述后处理混合器还包括位于所述容纳腔内的蒸发多孔管，所述蒸发多孔管连接在所述壳体上，且所述一级旋流件套设在所述蒸发多孔管的外侧。
17.在本实用新型的一些实施例中，所述后处理混合器还包括位于所述容纳腔内的扩散管，所述扩散管包括锥管和连接在所述锥管上的直管，所述直管套设在所述二级旋流件的外侧并与所述壳体连接，沿介质的流动方向，所述锥管位于所述直管的下游，所述直管周向上分布设置有多个扩散孔。
18.在本实用新型的一些实施例中，所述后处理混合器还包括位于所述容纳腔内的隔板，所述隔板连接在所述壳体上并位于所述一级旋流件和所述二级旋流件之间，且所述隔板上设置有至少三个连通口。
19.在本实用新型的一些实施例中，所述至少三个连通口包括第一连通口、第二连通口和第三连通口，所述第一连通口和所述第二连通口对称设置，所述第三连通口设置在所述第一连通口和所述第二连通口之间。
20.本实用新型的第二方面还提供了一种后处理系统，包括上述技术方案中的后处理混合器，还包括doc单元、连接于所述doc单元下游的dpf单元和scr单元，所述盖体上设置有介质入口和介质出口，所述介质出口与所述scr单元连接，所述介质入口与所述dpf单元连接。
21.本实用新型实施例的后处理系统与上述任一技术方案中的后处理混合器具有相同的优势，在此不再赘述。
附图说明
22.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
23.图1为本实用新型的第一个实施例的后处理系统的剖视图；
24.图2为图1所示的后处理系统的部分示意图；
25.图3为图2所示的二级旋流件的立体结构示意图；
26.图4为图2所示的整流板的结构示意图；
27.图5为本实用新型的第二个实施例的后处理系统的剖视图；
28.图6为图5所示的后处理系统的部分示意图；
29.图7为图5所示的蒸发多孔管的部分示意图；
30.图8为图5所示的二级旋流件的立体结构示意图；
31.图9为图5所示的三级旋流件的立体结构示意图；
32.图10为本实用新型的第一个实施例和第二个实施例中的壳体；
33.图11为本实用新型的第一个实施例和第二个实施例中的盖体；
34.图12为本实用新型的第一个实施例和第二个实施例中的一级旋流件；
35.图13为本实用新型的第一个实施例和第二个实施例中的隔板；
36.图14为本实用新型的第一个实施例和第二个实施例中的锥管；
37.图15为本实用新型的第一个实施例和第二个实施例中的直管。
38.附图标记：
39.1、壳体；
40.2、盖体；
41.3、一级旋流件；
42.4、二级旋流件；
43.5、三级旋流件；
44.6、整流板；61、整流孔；
45.7、蒸发多孔管；
46.8、扩散管；81、直管；82、锥管；811、扩散孔；
47.9、隔板；91、第一连通口；92、第二连通口；93、第三连通口；
48.100、doc单元；
49.200、dpf单元；
50.300、scr单元。
具体实施方式
51.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
52.应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。
53.尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
54.为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描
绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在
……
下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
55.如图1、图2、图5、图6、图10和图11所示，根据本实用新型实施例的后处理系统包括后处理混合器，还包括doc(diesel oxidation catalysts，柴油机氧化催化器)单元100、连接于doc单元100下游的dpf(diesel particulate filters，柴油颗粒过滤器)单元200和scr(selective catalytic reduction，选择性催化还原)单元300，盖体2上设置有介质入口和介质出口，介质出口与scr单元300连接，介质入口与dpf单元200连接，doc单元100、dpf单元200、后处理混合器和scr单元300成u字形布置。后处理混合器包括壳体1、盖体2和至少两个旋流件，壳体1的一端上设置有尿素喷入口，且尿素喷入口靠近介质入口，尿素经由尿素喷入口进入到容纳腔中，盖体2连接在壳体1上且两者之间形成容纳腔，至少两个旋流件位于容纳腔内，沿介质的流动方向，至少两个旋流件上下游设置，至少两个旋流件中的至少一者的直径沿介质的流动方向由小增大，使废气能够在旋流件的作用下形成强烈的旋转扰动，与喷入后处理混合器中的尿素颗粒形成激烈混合，使尿素液滴分散开，发生二次破碎，形成更小直径的液滴，更易蒸发。通过直径的变化能够增强气流的旋流效果，增强尿素与废气的组分之间的对流扩散作用，混合效果更好，提高了氨分布均匀性和氨与废气混合的均匀性，同时背压保持合理范围。
56.在本实用新型的一些实施例中，在第一个实施例中，如图1至图4、图10和图12所示，少两个旋流件包括位于容纳腔内一级旋流件3和二级旋流件4，一级旋流件3和二级旋流件4均连接在壳体1上，且沿介质的流动方向，二级旋流件4位于一级旋流件3的下游，一级旋流件3和二级旋流件4的直径均沿介质的流动方向递增。一级旋流件3可以对刚喷入容纳腔的尿素和废气进行第一次增强混合，二级旋流件4对已经混合的尿素和废气进行第二次增强混合，两次增强混合进一步使尿素和废气形成激烈混合，增强尿素与废气的组分之间的对流扩散作用，混合效果更好，提高了氨分布均匀性和氨与废气混合的均匀性。更进一步地，一级旋流件3和二级旋流件4均为管状，一级旋流件3与壳体1连接的一侧为直径较小的一侧，远离壳体1的一侧为直径较大的一侧，二级旋流件4与壳体1连接的一侧为直径较小的一侧，远离壳体1的一侧为直径较大的一侧。沿介质的流动方向，一级旋流件3的末端为扩口状，增大了流通截面积，有利于降低背压。
57.在本实用新型的一些实施例中，如图4所示，后处理混合器还包括位于容纳腔内的整流板6，整流板6位于二级旋流件4的下游并连接在盖体2上，尿素和废气依次经过一级旋流件3、二级旋流件4和整流板6，通过整流板6对尿素和废气的混合气体进行整流，整流板6上周向分布设置有多个整流孔61，能够将不规则流动的混合气体变为规则流动的混合气体，增强混合的均匀性，同时作用于未蒸发的尿素液滴，使其加热蒸发，提高后续气体反应的转化效率。
58.在本实用新型的一些实施例中，整流孔61可以满铺在整流板6上，也可以在整流板6上的部分区域设置有整流孔61，在一个实施例中，如图4所示，整流板6上的部分区域设置有整流孔61，更进一步地，位于边缘的整流孔61的圆心与整流板6圆心之间的距离为整流板
6的直径之比小于等于4:5，能有效地降低介质通过时的压力，均流孔的直径为8mm。
59.在本实用新型的一些实施例中，如图1、图2、图14和图15所示，后处理混合器还包括位于容纳腔内的扩散管8，扩散管8包括锥管82和连接在锥管82上的直管81，直管81套设在二级旋流件4的外侧并与壳体1连接，沿介质的流动方向，锥管82位于直管81的下游，直管81周向上分布设置有多个扩散孔811。扩散管8管壁360
°
均匀布置直径为6mm的扩散孔811，扩散孔811能够促进氨气与废气气流间的扩散与混合，同时有助于未蒸发的尿素液滴受热蒸发分解为氨气。扩散管8整体的直径由小变大，但仅在直径较小的直管81部分设置有扩散孔811，混合气体流动至锥管82时，扩散管8的扩口状使混合气体向外扩散，增大了流通截面积，有利于降低背压，提高了混合气体进入催化剂前的气流分布均匀性。
60.在本实用新型的一些实施例中，如图1、图2和图13所示，后处理混合器还包括位于容纳腔内的隔板9，隔板9连接在壳体1上并位于一级旋流件3和二级旋流件4之间，且隔板9上设置有至少三个连通口。部分废气从一级旋流件3经由至少三个连通口流至二级旋流件4，吹扫一级旋流件3底部外上的液膜，防止结晶产生。更进一步地，至少三个连通口包括第一连通口91、第二连通口92和第三连通口93，第一连通口91和第二连通口92对称设置，第三连通口93设置在第一连通口91和第二连通口92之间。连通口的数量还可为四个，五个，在此不再赘述。
61.在本实用新型的一些实施例中，在第二个实施例中，如图5、图6、图8、图9和图12所示，至少两个旋流件包括位于容纳腔内的一级旋流件3、二级旋流件4和三级旋流件5，沿介质的流动方向，二级旋流件4位于一级旋流件3的下游且两者均连接在壳体1上，三级旋流件5位于二级旋流件4的下游并连接在盖体2上，一级旋流件3的直径均沿介质的流动方向递增。一级旋流件3可以对刚喷入容纳腔的尿素和废气进行第一次增强混合，二级旋流件4对已经混合的尿素和废气进行第二次增强混合，三级旋流件5对已经混合的尿素和废气进行第三次增强混合，三次增强混合进一步使尿素和废气形成激烈混合，增强尿素与废气的组分之间的对流扩散作用，混合效果更好，提高了氨分布均匀性和氨与废气混合的均匀性。使用三级旋流件5代替了第一个实施例中的整流板6，利用三级旋流件5提高了对混合气体的旋流作用，提高了尿素与尾气的混合效果，提高了氨的分布均匀性，有利于scr转化效率。一级为变径旋流件，二级为非变径旋流件，相比较于第一个实施例，增大了二级旋流件4的直径，有利于混合气体进入二级旋流件4形成旋流。更进一步地，一级旋流件3和二级旋流件4均为管状，三级旋流件5为板状，沿介质的流动方向，三级旋流件5的末端为扩口状，增大了流通截面积，有利于降低背压。
62.在本实用新型的一些实施例中，如图5至图7所示，后处理混合器还包括位于容纳腔内的蒸发多孔管7，蒸发多孔管7连接在壳体1上，且一级旋流件3套设在蒸发多孔管7的外侧。通过蒸发多孔管7提前了尿素的碰壁点，利用蒸发多孔管7的表面积增强换热效果，有利于尿素的蒸发与分解为氨气。
63.在本实用新型的一些实施例中，如图5、图6、图14和图15所示，后处理混合器还包括位于容纳腔内的扩散管8，扩散管8包括锥管82和连接在锥管82上的直管81，直管81套设在二级旋流件4的外侧并与壳体1连接，沿介质的流动方向，锥管82位于直管81的下游，直管81周向上分布设置有多个扩散孔811。扩散管8管壁360
°
均匀布置直径为6mm的扩散孔811，扩散孔811能够促进氨气与废气气流间的扩散与混合，同时有助于未蒸发的尿素液滴受热
蒸发分解为氨气。扩散管8整体的直径由小变大，但仅在直径较小的直管81部分设置有扩散孔811，混合气体流动至锥管82时，扩散管8的扩口状使混合气体向外扩散，增大了流通截面积，有利于降低背压，提高了混合气体进入催化剂前的气流分布均匀性。
64.在本实用新型的一些实施例中，如图5、图6和图13所示，后处理混合器还包括位于容纳腔内的隔板9，隔板9连接在壳体1上并位于一级旋流件3和二级旋流件4之间，且隔板9上设置有至少三个连通口。部分废气从一级旋流件3经由至少三个连通口流至二级旋流件4，吹扫一级旋流件3底部外上的液膜，防止结晶产生。更进一步地，至少三个连通口包括第一连通口91、第二连通口92和第三连通口93，第一连通口91和第二连通口92对称设置，第三连通口93设置在第一连通口91和第二连通口92之间。连通口的数量还可为四个，五个，在此不再赘述。
65.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。