CN102337950B - 一种车用尿素scr系统及其静态混合器 - Google Patents

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Abstract

本发明设计了一种车用尿素SCR系统静态混合器，由一组翼片螺旋阶梯布置在排气管内，所述的翼片与管体的横截面呈一定夹角布置。经专用CFD软件计算分析，该混合器可有效地增加气体扰动，使得发动机废气和尿素液滴通过混合器后得到充分混合，在进入SCR催化转化其器之前得到较高的分布均匀性，进而进行充分的反应，以降低汽车尾气中NOx的含量，该混合器混合效果好，排气背压小。该混合器结构紧凑，安装方便，能够广泛应用于带尿素SCR系统的柴油机排气管路中。

Description

一种车用尿素SCR系统及其静态混合器
技术领域
本发明专利涉及汽车排气系统领域，更具体的说是涉及一种车用尿素SCR系统及其静态混合器。
背景技术
目前，管道静态混合器在汽车上的应用越来越广泛，现已成为改善尿素和尾气的混合情况，降低NOx排放的一种发展趋势。一般来说，现在的排气系统都要求在满足排气背压和不损耗发动机有效功率的前提下，尽可能的降低NOx排放。因此，现在的汽车排气系统都要求尿素水和尾气在进入SCR催化器之前能够得到充分的混合，因为只有具有较高均匀性的尿素和尾气的混合器，才能在SCR催化器内充分的反应，进而降低NOx的排放量。但是，布置混合器通常和降低排气阻力相矛盾，即混合器的设置越多，排气系统的排气背压就越大，相应的发动机有效功率耗损也就越多。而如果不采用一定的混合器，则不能使尿素和尾气在进入SCR催化器前充分混合，达到大幅降低NOx的目的。
发明内容
本发明专利是针对现有技术中常规静态混合器后存在流体滞留区，扰动效果较差，尾气和尿素的混合效果较差，浓度分布不均匀，造成转化率和氨逃逸率都不理想的缺点，旨在提供了一种车用尿素SCR系统静态混合器，不仅可以使得喷射的尿素和尾气得到充分的混合，又不会产生很大的压降。
解决上述问题采用的技术方案是：一种车用尿素SCR系统静态混合器，包括管体和一组翼片，其特征在于所述的一组翼片以螺旋阶梯的方式设置在管体内，并与管体的横截面呈一定夹角设置，相邻翼片之间留有间隙；所述的管体两端分别与排气管道和后端管道或催化器相连。。
本发明采用多片翼片螺旋阶梯布置在排气管内，并且翼片与管体的横截面呈一定夹角布置，使在混合器管道中形成涡流，增大扰动。经CFD专用设计软件计算分析，该结构的混合器排气背压小，达到既使得喷射的尿素和尾气得到充分的混合，不会产生很大的压降的目的。
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，所述的喷嘴设置在管体的下游。在低温情况下，尿素溶液容易沉积，把喷嘴设置在混合器后面，避免了在混合器上沉积，堵塞排气管道的问题。喷嘴位置设在扰流活跃区，可以让尿素和尾气充分的混合，减小沉积。
根据本发明，所述的翼片通过焊接固定在管体上，另一端悬空。
根据本发明，所述的翼片螺旋阶梯设置在管体内。
根据本发明，所述的翼片以4-12个为宜，且均匀设置。
根据本发明，所述的翼片的长度为排气管直径的比例为1∶3-2∶3。
根据本发明，所述的翼片与管体横截面的夹角为20度-70度。
根据本发明，所述混合器管体采用304以上不锈钢材制作。
本发明的一种车用尿素SCR系统静态混合器，由一组翼片螺旋阶梯布置在排气管内，并且翼片与管体的横截面呈一定夹角布置。经专用CFD软件计算分析，该混合器可有效地增加气体扰动，使得发动机废气和尿素液滴通过混合器后得到充分混合，在进入SCR催化转化其器之前得到较高的分布均匀性，进而进行充分的反应，以降低汽车尾气中NOx的含量，该混合器混合效果好，排气背压小，该混合器结构紧凑，安装方便，能够广泛应用于带尿素SCR系统的柴油机排气管路中。
本发明还要提供一种车用尿素SCR系统，包括静态混合器、喷嘴、混合器后端管路、催化器和催化器后管路，其特征在于所述的静态混合器包括管体和一组翼片，所述的一组翼片以螺旋阶梯的方式设置在管体内，并与管体的横截面呈一定夹角设置，相邻翼片之间留有间隙；所述的管体两端分别与排气管道和后端管道或催化器相连。所述的喷嘴设置在所述管体的下游；所述的翼片的外端通过焊接固定在管体的内壁上，内端悬空；所述的翼片为4-12个，且均匀设置；所述每个翼片的长度与排气管直径的比例为1∶3～2∶3；所述的翼片与管体横截面的夹角为20度-70度；所述的排气管道、静态混合器、混合器后端管路、催化器和催化器后管路依次通过连接法兰连接。
附图说明
图1为汽车排气系统结构示意图。
图中标记为：1、连接法兰；2、管体；3、混合器翼片；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。
图2为混合器轴测图；
图3为图4A-A向剖视图；
图4为混合器俯视图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明专利的具体实施方式，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：
参照图1，本发明专利一种车用尿素SCR系统，包括静态混合器、喷嘴4、混合器后端管路5、催化器6和催化器后管路8。排气管道、静态混合器、混合器后端管路5、催化器6和催化器后管路8依次通过连接法兰连接。
本发明的静态混合器，利用废气和尿素通过混合器后得到充分扰动混合，在进入SCR催化器前得到较高的均匀性，进而进行充分的反应，以降低排气中NOx的含量。
如附图2所述，本发明的一种车用尿素SCR系统静态混合器，车用尿素SCR系统静态混合器，包括管体2和一组翼片3，所述的一组翼片3螺旋阶梯设置在管体2内，并与管体2的横截面呈一定夹角设置。相邻翼片之间留有间隙。
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设置在混合器翼片3的下游。
所述的翼片3的外端通过焊接固定在管体2上，内端悬空。所述的翼片3螺旋阶梯设置在管体2内，与管体2横截面的夹角为20度-70度。所述的翼片3以4-12个为宜，且均匀设置。所述的翼片3的长度为排气管直径的比例为1∶3-2∶3。
所述管体2采用304以上不锈钢材制作。
上述结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，但本发明专利的具体实现并不受上述方式的限制。只要采用了本发明专利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专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明专利的保护范围之内。
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。

Claims (9)

1.一种车用尿素SCR系统静态混合器，包括管体（2）和一组翼片（3），其特征在于所述的一组翼片（3）以螺旋阶梯的方式设置在管体（2）内，并与管体（2）的横截面呈一定夹角度，相邻翼片（3）之间留有间隙；所述的管体（2）两端分别与排气管道和后端管道（5）或催化器（6）相连。 
2.如权利要求1所述的一种车用尿素SCR系统静态混合器，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所述的一种车用尿素SCR系统静态混合器，其特征在于所述系统的喷嘴（4）设置在所述管体（2）的下游。 
4.如权利要求1所述的一种车用尿素SCR系统静态混合器，其特征在于所述的翼片（3）的外端通过焊接固定在管体（2）的内壁上，内端悬空。 
5.如权利要求1所述的一种车用尿素SCR系统静态混合器，其特征在于所述的翼片为4-12个，且均匀设置。 
6.如权利要求1所述的一种车用尿素SCR系统静态混合器，其特征在于所述每个翼片的长度与排气管直径的比例为1：3~2：3。 
7.如权利要求1所述的一种车用尿素SCR系统静态混合器，其特征在于所述的翼片（3）与管体（2）横截面的夹角为20度-70度。 
8.一种车用尿素SCR系统，包括静态混合器、喷嘴（4）、混合器后端管道（5）、催化器（6）和催化器后管路（8），其特征在于所述的静态混合器包括管体（2）和一组翼片（3），所述的一组翼片（3）以螺旋阶梯的方式设置在管体（2）内，并与管体（2）的横截面呈一定夹角设置，相邻翼片（3）之间留有间隙；所述的管体（2）两端分别与排气管道和后端管道（5）或催化器（6）相连。 
9.如权利要求8所述的车用尿素SCR系统，其特征在于所述的喷嘴（4）设置在所述管体（3）的下游；所述的翼片（3）的外端通过焊接固定在管体（2）的内壁上，内端悬空；所述的翼片为4-12个，且均匀设置；所述每个翼片的长度与排气管直径的比例为1：3~2：3；所述的翼片（3）与管体（2）横截面的夹角为20度-70度；所述的管体（2）两端分别通过连接法兰与排气管道 和后端管道（5）或催化器（6）相连，所述的催化器（6）和催化器后管路（8）也通过连接法兰连接。 
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