专利名称：一种车用尿素scr系统的混合装置的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及柴油机排气后处理系统领域，更具体的说是涉及一种车用尿素 SCR系统的混合装置。
背景技术：
选择性催化还原(SCR)是目前公认的减少柴油机NOx排放最有效的后处理技术 之一，也被认为是最符合中国国情的、能满足国IV排放要求的后处理技术之一。尿素 SCR通过向排气管中喷入一定量的尿素水溶液，尿素水溶液再经过蒸发、热解和水解过 程得到还原剂NH3，胃3在催化剂的作用下选择性的将NOx还原成N2，从而实现降低排 气中NOx的含量。尿素SCR后处理技术在欧洲已经使用数年，是欧洲解决欧IV/V排 放要求的主流技术路线；在美国为了满足更加严格的EPA2010，多数发动机制造商已经 开始使用SCR后处理技术；在我国主要发动机企业已经完成了满足国IV排放法规的尿素 SCR系统，并在北京、上海等地已经有越来越多的搭载SCR后处理系统满足国IV的公交 车。目前广泛应用的尿素SCR系统主要分成两类空气辅助喷射系统和无空气辅助 喷射系统。空气辅助SCR系统一般喷嘴安装在排气管中心，尿素水溶液在压缩空气的辅 助下朝排气管壁四周垂直喷射，在空气辅助作用下雾化相对较好，不易形成结晶，但多 一路压缩空气，系统结构复杂；无空气辅助SCR系统一般在管壁安装电磁阀式喷嘴，从 排气管壁一端沿一定角度朝排气管另一端喷射，这种系统总体结构简单，但雾化和混合 效果较差，容易形成尿素结晶。大量研究表明混合器能够使尿素喷雾液滴更充分地与排气混合，提高混合均勻 性，加快尿素液滴的蒸发，促进尿素的分解，形成均勻的氨分布，从而提高NOx的转化 效率，减少低温下尿素沉积物的生成量，降低氨泄漏。混合器设计应该考虑尿素水溶 液喷雾形态的特点，如果混合器设计能够根据喷雾形态的特点在喷雾效果最差的喷嘴出 口区域和容易发生结晶的喷雾正对壁面处形成强烈扰流，那么混合器的混合效果将会更 好。
发明内容
本发明要解决的是现有技术存在的上述缺陷，其目的是针对无空气辅助SCR 系统，喷雾沿排气管壁一端喷向另一端的形式，根据喷雾的特性，通过混合器合理组织 排气管中气流运动，在喷嘴出口喷雾最差的地方和容易发生结晶的喷雾正对壁面处形成 形成强烈的扰流，促进还原剂氨的混合效果、提高NOx的转化效率，并降低沉积物的生 成量和氨泄漏。为实现以上目的，本专利采用的技术方案是—种车用尿素SCR系统的混合装置，包括管体、混合器翼片装置和喷嘴，其特 征在于所述的喷嘴斜置在管体壁面上，所述的混合器翼片装置紧靠喷嘴并安装在喷嘴前端，所述的混合器翼片装置包括4个翼片，其中第一和第二翼片中间构成了与喷雾形 态类似的流体通道，所述的第一翼片和第二翼片具有一定的倾斜度并朝中心区域扭转； 第三翼片为挡板形结构，靠近管壁设置，安装的方向与喷雾轴线垂直，同时朝壁面扭 转；第四翼片沿喷雾轴线方向放置，由左右交替扭转的一组叶片构成。本发明的混合装置，由于所述的第一翼片和第二翼片具有一定的倾斜度并朝中 心区域扭转，能够将没有喷雾到达的区域的流体引流到流体通道中，增强喷雾处的流动 强度，尤其在喷嘴出口处形成强烈的扰流，促进尿素液滴的均勻分布。挡板形的第三翼 片，可引导部分流体往喷雾正对着的壁面方向流动，增强此处的流动以促进壁面尿素液 滴的分布，同时可以减少壁面结晶现象。由左右交替扭转的一组叶片构成的第四翼片， 用来进一步混合喷雾液滴。本发明不仅可以使得喷嘴喷射的尿素水溶液和尾气在进入SCR催化器之前得到 充分的混合，减少尿素在壁面的结晶，同时结构紧凑，易于加工和安装，其效果经专用 设计软件计算分析得到验证。根据本发明，所述的管体一端通过连接法兰与排气管道相连，另一端和后端管 道或催化器相连。因而，本发明可以通过可拆卸的方式与排气管道相连。根据本发明，混合器设置在喷嘴前端，避免了在混合器上沉积、结晶，堵塞排 气管道的问题。喷嘴位置设在扰流活跃区，可以让尿素水溶液和尾气充分的混合。本发明的车用尿素SCR系统的混合装置的管体采用304或304以上不锈钢材制 作。
图1为无空气辅助的尿素SCR系统示意图。图2为柴油机排气管路系统结构图。图3为本发明混合器的正视图。图4为本发明混合器的俯视图。图5为本发明混合器翼片装置的结构示意图。图6为喷孔喷雾形态图。图中1、连接法兰；2、管体；3、混合器翼片装置；4、喷嘴；5、混合器后 端管路；6、催化器；7、催化剂载体；8、催化器后管路；9、连接法兰；10、连接法 兰；11、喷雾轴线；12、喷雾形态；13、流体通道。
具体实施例方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式
，例如各结 构的形状、构造以及各部分之间的相互位置关系及连接关系、各部分的作用及工作原理 等作进一步的详细的说明本发明一种用于柴油机尿素SCR系统的混合装置，利用混合器对汽车排气管 中气体流动进行引导，在喷嘴出口处、喷雾轴线方向上、喷雾正对的避免处形成强烈扰 流，促使尿素水溶液更好地和汽车尾气混合，提高排气管内氨分布的均勻性和NOx的转 化效率，从而进一步降低排气中NOx的含量，同时可以减少尿素结晶的形成。
参照图2、图3，本发明的柴油机尿素选择性催化还原装置的静态混合器，包括 管体2、混合器翼片装置3和喷嘴4，所述的喷嘴4设置在管体2管壁上，喷雾沿排气管 壁的上游端喷向下游端，所述的混合器翼片装置紧靠喷嘴并安装在喷嘴前端。所述的管 体2两端分别通过连接法兰1，9与排气管道和后端管道5相连。所述的喷嘴4设置在管 体3的下游。参照图4、图5，所述的混合器翼片装置3主要由4个翼片组成，其中第一翼片 3-1和第二翼片3-2中间构成了与喷雾形态类似的流体通道，每个翼片3-1、3-2具有一定 的倾斜度并朝中心区域扭转将没有喷雾到达的区域的流体引流到流体通道中，增强喷雾 处的流动强度，尤其在喷嘴出口处形成强烈的扰流，促进尿素液滴的均勻分布；第三翼 片3-3为挡板形结构，设置在靠近管壁处，安装的方向与喷雾轴线11垂直，同时朝壁面 扭转，引导部分流体往喷雾正对着的壁面方向流动，增强此处的流动以促进壁面尿素液 滴的分布，同时可以减少壁面结晶现象；第四翼片3-4沿喷雾轴线11方向放置，由左右 交替扭转的一组叶片构成，用来进一步混合喷雾液滴。所述的混合器翼片装置3焊接在管体2上。所述的流体通道与喷雾轴线方向一 致。所述管体2采用304不锈钢材制作。上述结合附图对本发明进行了示例性的描述，但本发明的具体实现并不受上述 方式的限制。只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经 改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。采用本发明的技术方案，不仅可以使得喷嘴喷射的尿素水溶液和汽车尾气得到 充分的混合，提高了 SCR的转化效率，减少了尿素结晶的形成，又不会产生很大的压 降。
权利要求
1.一种车用尿素SCR系统的混合装置，包括管体(2)、混合器翼片装置(3)和喷嘴 (4)，其特征在于所述的喷嘴(4)斜置在管体壁面上，所述的混合器翼片装置(3)紧靠喷 嘴(4)并安装在喷嘴(4)前端，所述的混合器翼片(3)装置包括4个翼片，其中第一翼 片(3-1)和第二翼片(3-2)中间构成了与喷雾形态类似的流体通道(13)，所述的第一翼 片(3-1)和第二翼片(3-2)具有一定的倾斜度并朝中心区域扭转；第三翼片(3-3)为挡板 形结构，靠近管壁设置，安装的方向与喷雾轴线(11)垂直，同时朝壁面扭转；第四翼片 (3-4)沿喷雾轴线(11)方向放置，由左右交替扭转的一组叶片构成。
2.如权利要求1所述的车用尿素SCR系统的混合装置，其特征在于所述的管体(2)两 端分别通过连接法兰(1、9)与排气管道和后端管道(5)或催化器(6)相连。
3.如权利要求1所述的车用尿素SCR系统的混合装置，其特征在于所述的混合器翼 片装置(3)焊接在管体(2)上。
4.如权利要求1-3任何一项所述的车用尿素SCR系统的混合装置，其特征在于所述 管体(2)采用304及以上不锈钢材制作。
全文摘要
本发明公开了一种车用尿素SCR系统的混合装置，包括管体、混合器翼片装置和喷嘴，所述的喷嘴斜置在管体壁面上，所述的混合器翼片装置紧靠喷嘴并安装在喷嘴前端，所述的混合器翼片装置包括4个翼片，其中第一和第二翼片中间构成了与喷雾形态类似的流体通道，所述的第一翼片和第二翼片具有一定的倾斜度并朝中心区域扭转；第三翼片为挡板形结构，靠近管壁设置，安装的方向与喷雾轴线垂直，同时朝壁面扭转；第四翼片沿喷雾轴线方向放置，由左右交替扭转的一组叶片构成。本发明不仅可以使得喷嘴喷射的尿素水溶液和尾气在进入SCR催化器之前得到充分的混合，减少尿素在壁面的结晶，同时结构紧凑，易于加工和安装，其效果已得到验证。
文档编号B01D53/94GK102022165SQ201010588290
公开日2011年4月20日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者周小燕, 帅石金, 赵彦光, 陆国栋, 陈镇 申请人:杭州银轮科技有限公司, 浙江银轮机械股份有限公司