混合器及包括其的后处理系统的制作方法

本实用新型涉及汽车尾气处理领域，特别涉及一种混合器及包括其的后处理系统。

背景技术：

在现有技术中，当前商用车市场采用金属机械结构引导后处理废气与32.5％尿素水溶液混合。通常在混合器中采用孔板，圆形桶及异形叶片等结构，引导气流旋转，并于尿素水溶液充分混合，并在特定的结构处对尿素水溶液进行破碎，分解从而达到气化尿素水溶液的目的。

但是，随着排放法规的升级，更低的温度，更紧凑的空间，更高的尿素喷射量，对现有的设计提出了更高的挑战。当前的机械结构无法完全分解较高的尿素水溶液，从而产生结晶，堵塞混合器，增加后处理器的背压，从而影响后处理器的性能。

目前，通常是通过计算排气流量，温度和尿素喷射量生成ear值用于评估当前后处理器的抗结晶风险。在当前ear值普遍较低的前提下，通过对混合器内部结构优化，设计升级等方法，从而提升混合器的抗结晶能力，应对国六产品的挑战。

有鉴于此，本领域技术人员改进了混合器的结构，以期克服上述技术问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中混合器结构无法完全分解较高的尿素水溶液，容易产生结晶，以致堵塞混合器的缺陷，提供一种混合器及包括其的后处理器。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种混合器，其特点在于，所述混合器包括外筒、内筒组件和旋流装置，所述内筒组件为上端部和下端部均开口的筒状结构，所述内筒组件安装在所述外筒内，使得所述内筒组件和所述外筒内壁面之间形成第一腔体，所述内筒组件的内部形成第二腔体，所述旋流装置垂直安装在所述第二腔体内，所述第二腔体与所述第一腔体相互连通。

根据本实用新型的一个实施例，所述内筒组件包括前端盖和内筒，所述前端盖固定在所述外筒的内壁面上，位于所述外筒内；

所述内筒安装在所述前端盖的内壁面上，位于所述外筒内，所述旋流装置垂直安装在所述内筒内；

所述第一腔体为所述前端盖的内壁面、所述内筒的外壁面和所述外筒的内壁面之间的空间区域；

所述第二腔体为所述前端盖和所述内筒之间围设而成的空间区域。

根据本实用新型的一个实施例，所述内筒组件还包括后端盖，所述后端盖固定在所述外筒的内壁面上，位于所述外筒内，且所述内筒位于所述前端盖和所述后端盖之间，所述第一腔体为所述前端盖的内壁面、所述内筒的外壁面、所述外筒的内壁面和所述后端盖的内壁面之间围设而成的空间区域。

根据本实用新型的一个实施例，所述前端盖上开设有至少一个进气口，所述进气口与所述第二腔体连通，使得气体流入所述第二腔体内。

根据本实用新型的一个实施例，所述后端盖上开设有至少一个出气口，所述出气口与所述第一腔体连通，使得混合后的气体从所述第一腔体流出。

根据本实用新型的一个实施例，所述内筒包括上下贯通的内筒壁和支撑板，所述支撑板安装在所述内筒壁的底端部，所述支撑板上开设有安装通孔，所述旋流装置固定在所述安装通孔上，所述内筒壁固定在所述前端盖的内壁面上。

根据本实用新型的一个实施例，所述内筒壁为u型内筒壁，所述u型内筒壁上位于侧部的两个自由端固定在所述前端盖的内壁面上。

根据本实用新型的一个实施例，所述旋流装置包括旋流锥、旋流管和钢丝网，所述旋流锥固定在所述旋流管的顶部，所述钢丝网固定在所述旋流管的底部，且所述钢丝网的底部固定至所述支撑板的安装通孔处。

根据本实用新型的一个实施例，所述混合器还包括导流板，所述导流板安装在所述前端盖的下端部和所述后端盖的下端部之间，位于所述内筒的下方，用于引导所述第一腔体内的气流。

根据本实用新型的一个实施例，所述导流板为u型板、半圆形、直板型或w型板。

根据本实用新型的一个实施例，所述进气口为开设在所述前端盖上部中心位置的对称进气口，或者开设在所述前端盖上部侧边的偏心进气口，所述进气口的形状为圆形、矩形或三角形。

根据本实用新型的一个实施例，所述后端盖为圆形板或半圆形板，所述后端盖的边缘形状与所述外筒内壁面相匹配。

根据本实用新型的一个实施例，所述出气口为单孔、双孔或多孔的形式，且所述出气口为圆孔、方形孔、菱形孔或腰型孔。

根据本实用新型的一个实施例，所述混合器还包括喷嘴座，所喷嘴座固定在所述外筒上，位于所述旋流装置的上方。

本实用新型还提供了一种后处理系统，其特点在于，所述后处理系统包括如上所述的混合器。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型混合器通过对内部结构优化，采用新型旋流锥、金属丝网和圆管结构叠加的结构，将nh3与废气混合，从而提升混合器的抗结晶能力，有效解决沉淀问题，应对国六产品的挑战。所述混合器结构简单，通过内联结构处理后，能够以较低的成本和紧凑的空间有效地解决结晶沉淀问题，满足国六排放标准。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为本实用新型混合器的立体图。

图2为本实用新型混合器的主视图。

图3为本实用新型混合器的后视图。

图4为本实用新型混合器的爆炸图一。

图5为本实用新型混合器的爆炸图二。

图6为本实用新型混合器的气流走向示意图。

图7为本实用新型混合器中旋流锥的一种结构示意图。

图8为本实用新型混合器中旋流锥的另一种结构示意图。

图9a为本实用新型混合器中前端盖的结构示意图一。

图9b为本实用新型混合器中前端盖的结构示意图二。

图9c为本实用新型混合器中前端盖的结构示意图三。

图10a为本实用新型混合器中后端盖的结构示意图一。

图10b为本实用新型混合器中后端盖的结构示意图二。

图10c为本实用新型混合器中后端盖的结构示意图三。

图10d为本实用新型混合器中后端盖的结构示意图四。

图11a为本实用新型混合器中导流板的结构示意图一。

图11b为本实用新型混合器中导流板的结构示意图二。

图11c为本实用新型混合器中导流板的结构示意图三。

图11d为本实用新型混合器中导流板的结构示意图四。

图12为本实用新型后处理系统的结构示意图。

【附图标记】

外筒10

内筒组件20

旋流装置30

第一腔体a

第二腔体b

前端盖21

内筒22

后端盖23

内筒壁221

支撑板222

安装通孔223

旋流锥31

旋流管32

钢丝网33

喷嘴座40

旋流孔311

旋流管叶片312

进气口211

出气口231

导流板24

第一卡槽212

第二卡槽213

第三卡槽232

具体实施方式

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

现在将详细参考附图描述本实用新型的实施例。现在将详细参考本实用新型的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。

此外，尽管本实用新型中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本实用新型说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。

此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本实用新型。

图1为本实用新型混合器的立体图。图2为本实用新型混合器的主视图。图3为本实用新型混合器的后视图。图4为本实用新型混合器的爆炸图一。图5为本实用新型混合器的爆炸图二。图6为本实用新型混合器的气流走向示意图。

如图1至图6所示，本实用新型公开了一种混合器，其包括外筒10、内筒组件20和旋流装置30，其中内筒组件20为上端部和下端部均开口的筒状结构，将内筒组件20安装在外筒10内，使得内筒组件20和外筒10的内壁面之间形成第一腔体a，而内筒组件20的内部形成第二腔体b。旋流装置30垂直安装在第二腔体b内，第二腔体b与第一腔体a相互连通。

优选地，本实施例中内筒组件20包括前端盖21和内筒22，将前端盖21固定在外筒10的内壁面上，位于外筒10内。内筒22安装在前端盖21的内壁面上，位于外筒10内，旋流装置30垂直安装在内筒22内。这样，第一腔体a为前端盖21的内壁面、内筒22的外壁面和外筒10的内壁面之间的空间区域。第二腔体b为所述前端盖和所述内筒之间围设而成的空间区域。

进一步地，本实施例中内筒组件20还可以包括后端盖23，将后端盖23固定在外筒10的内壁面上，使其位于外筒10内，且内筒22位于前端盖21和后端盖23之间。这样，所述第一腔体为前端盖21的内壁面、内筒22的外壁面、外筒10的内壁面和后端盖23的内壁面之间围设而成的空间区域。

更进一步地，内筒22包括上下贯通的内筒壁221和支撑板222，将支撑板222安装在内筒壁221的底端部，支撑板222上开设有安装通孔223，旋流装置30固定在安装通孔223上，内筒壁221固定在前端盖21的内壁面上。例如，将旋流装置30垂直安装在内筒壁221，支撑板222焊接在内筒壁221的下端，用于密封支撑旋流装置20，从而保证气流完全从旋流装置内部流通至后端。

此处，内筒壁221优选为u型内筒壁，将所述u型内筒壁上位于侧部的两个自由端固定在前端盖21的内壁面上。例如，在前端盖21的内壁面上开设第一卡槽212，将所述u型内筒壁的侧部两个自由端卡接在第一卡槽212内，从而实现两者的连接。当然此处连接方式或固定方式仅为举例，并不作为限定，还可以采用其他能通用效果的方式对内筒壁和前端盖进行固定连接，均在本实用新型的保护范围内。

同时，本实施例中旋流装置30包括旋流锥31、旋流管32和钢丝网33。将旋流锥31固定在旋流管32的顶部，钢丝网33固定在旋流管32的底部，且钢丝网33的底部固定至支撑板222的安装通孔223处。

另外，外筒10上固定有喷嘴座40，位于旋流装置20的上方。喷嘴座40采用不锈钢铸造工艺固定在外筒10的上端，其中该安装位置需要保证喷嘴喷束喷在旋流管中心位置。

此处，钢丝网33固定于旋流管32底部，用于破碎和混合尿素及废气。钢丝网33优选地采用316材料的细径钢丝通过拉伸工艺，制造出波浪型的3d网状结构，其可以在有限的空间内提供更多的比表面积，从而增加尿素液滴与排气的换热面积。其中，钢丝网33采用0.23g～0.4/cm3密度，在保证抗结晶的能力的前提下，设计不同密度，有效的控制系统背压。

图7为本实用新型混合器中旋流锥的一种结构示意图。图8为本实用新型混合器中旋流锥的另一种结构示意图。

如图7和图8所示，旋流锥31优选地采用上窄下宽的锥形结构，所述锥形结构上环绕设置多个旋流孔311，每个旋流孔311处设置有旋流管叶片312，旋流管叶片312用于引导气流旋转均匀进入钢丝网33内，用于保证混合后的气体充分在钢丝网内破碎蒸发。

其中，旋流锥31的旋流管叶片312可以优选地设计在6～10片，整体锥度控制在30°～45°。旋流管叶片312的开口角度控制在20～45°(基于整体背压要求)，基于实际边界要求，旋流管叶片312可设计为外翻和内翻结构，即沿对应的旋流孔311外翻或内翻，并均匀分布在旋流锥31的上端，以此用于保证良好的气流方向及较低的背压

例如，根据不同的实际需求，旋流锥31可以设置为叶片内翻方案，旋流管叶片312的数量大于等于2，或者旋流锥31也可以设置为叶片外翻方案，旋流管叶片312的数量大于等于2。当然，还可以保留部分旋流叶片312的设计，或者旋流孔311设置为梯形孔结构，数量大于等于2。再例如，旋流锥31的整体角度为0°-75°，最大直径范围为40mm-200mm等等。这些结构的变化实现的旋流锥结构，均在本实用新型的保护范围内，此处仅为举例说明。

图9a为本实用新型混合器中前端盖的结构示意图一。图9b为本实用新型混合器中前端盖的结构示意图二。图9c为本实用新型混合器中前端盖的结构示意图三。

如图9a至图9c所示，在本实用新型混合器中，前端盖21上开设有至少一个进气口211，进气口211与第二腔体b连通，使得气体流入第二腔体b内。进气口211可以为开设在前端盖21上部中心位置的对称进气口，或者开设在前端盖21上部侧边的偏心进气口。前端盖21上的进气口211设计，可以引导气流进入内筒壁221(即所述u型内筒)，所述u型内筒引导气流进入旋流锥31与氨气混合。例如，前端盖21可以实用半开口设计，引导气流进入内筒壁221内，气流在内筒壁221内进入旋流锥31，与氨气进行充分混合。

此处进气口21的形状为圆形、矩形或三角形等不同形状，其进气面积基于背压要求调整。应当理解，上述仅为举例，其他进气口的结构或形状均在本实用新型的保护范围内。

图10a为本实用新型混合器中后端盖的结构示意图一。图10b为本实用新型混合器中后端盖的结构示意图二。图10c为本实用新型混合器中后端盖的结构示意图三。图10d为本实用新型混合器中后端盖的结构示意图四。

如图10a至图10d所示，在本实用新型混合器中，后端盖23上开设有至少一个出气口231，使得出气口231与第一腔体a连通，使得混合后的气体从第一腔体a流出。后端盖23可以优选为圆形板或半圆形板，后端盖23的边缘形状优选为与所述外筒内壁面相匹配。出气口231优选为单孔、双孔或多孔的形式，且出气口231可以优选为圆孔、方形孔、菱形孔或腰型孔。

基于不同的工况点，在保证nh3的均匀性以及背压要求的前提下，所述混合器可以保留后端盖23或者去除后端盖23，均可以实现本实用新型的技术方案。若保留后端盖23，后端盖23的形状可采用保留部分挡板，并设置出气口231，或者是设置全部的挡板，并设置出气口231。出气口231的数量可以采用单孔、双孔、多孔等不同设计，出气口231的孔型可以采用圆孔、方型孔、菱形孔、腰型孔等不同形状及组合方式，从而保证nh3的均匀性。应当理解，上述仅为举例，其他进气口的结构或形状均在本实用新型的保护范围内。

图11a为本实用新型混合器中导流板的结构示意图一。图11b为本实用新型混合器中导流板的结构示意图二。图11c为本实用新型混合器中导流板的结构示意图三。图11d为本实用新型混合器中导流板的结构示意图四。

如图11a至图11d，在本实用新型混合器中，所述混合器还包括导流板24，将导流板24安装在前端盖21的下端部和后端盖23的下端部之间，位于内筒22的下方，用于支撑前端盖21和后端盖23，并起到引导第一腔体a内的气流的作用。例如，在前端盖21的下端部设置有第二卡槽213，在后端盖23的下端部设置有第三卡槽232，将导流板24卡接在第二卡槽213和第三卡槽232之间。此处导流板24可以优选为u型板、半圆形、直板型或w型板。应当理解，上述仅为举例，其他进气口的结构或形状均在本实用新型的保护范围内。

根据上述结构描述，结合图1至图3所示，本实用新型混合器在使用过程中，废气沿箭头p1进入所述混合器，由前端盖的进气口进入内筒内(即第二腔体内)，尿素水溶液沿箭头p2从上而下喷入所述混合器的内筒内(即第二腔体内)，废气和尿素水溶液混合后的气体由内筒的下方流出进入第一腔体，并沿箭头p3流出所述混合器，进入后处理系统中的scr载体。

图12为本实用新型后处理系统的结构示意图。

如图12所示，本实用新型还提供了一种后处理系统，其包括以此连接的doc(柴油氧化催化器)、dpf(柴油颗粒捕集器)、所述混合器(mixer)和scr载体(选择性催化还原剂)。发动机废气经后处理器进口进入，经doc，dpf处理hc，co及pm等有害物质后的气体进入本实用新型所述的混合器内，和尿素在所述混合器内充分混合，然后再均匀地进入scr载体内进行还原反应，减少结晶，提升转化效率。进出气口采用对称式端锥设计，有效提升气体均匀性，dpf及混合器采用卡箍方式固定，方便拆卸，切换，整体尺寸紧凑，接口统一法兰连接，可有效满足客户的装车需求。

当然，此处后处理系统的结构仅为举例，并不作为限制，应当理解为采用本实用新型所述混合器的后处理系统均在本实用新型的保护范围内。

综上所述，本实用新型混合器通过对内部结构优化，采用新型旋流锥、金属丝网和圆管结构叠加的结构，将nh3与废气混合，从而提升混合器的抗结晶能力，有效解决沉淀问题，应对国六产品的挑战。所述混合器结构简单，通过内联结构处理后，能够以较低的成本和紧凑的空间有效地解决结晶沉淀问题，满足国六排放标准。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。