CN103899389B - 静态混合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种静态混合器(1)，其使得能够提高用于维持排气系统中的排放限值的催化剂的还原效率。本发明的目的在于提供一种静态混合器(1)，其使得能够利用静态混合器的湍流增加板(4)进行均一的气体混合和均一的温度分布，从而使得能够进行催化剂的结晶。

Description

静态混合器

技术领域

本发明涉及一种静态混合器结构，其使得能够进行排气和还原性液体混合物的分布，还原性液体混合物是提高用于维持排气系统中的排放限值的催化剂的还原效率所必需的。

背景技术

使用各种催化剂来维持排气系统中的排放限值。为了使这些催化剂还原污染气体，而将与污染气体反应的还原性液体喷射到该系统中。由于反应，将污染气体转化成例如清洁的N₂、CO₂、H₂O等气体。通过喷射，使得能够利用混合器来进行排气中的液体的分布，并且能够以高效进行还原。但是，当喷射的气体遇到排放系统壁或混合器壁处的冷表面时，它们从液态或气态转变为固体颗粒，它们积聚并阻塞该系统并且妨碍系统的功能。由于在系统中存在固体颗粒，所以排气系统在分布和背压方面的性能降低。所有这些都在排气和喷射液体到达催化剂之前发生。混合物在其到达催化剂的前表面之前的良好分布和固体颗粒的不积聚在系统效率方面是至关重要的。

在排气系统中的混合器的热传递高且温度分布均一的情况下，积聚在混合器或排气壁上的固体颗粒将在从固态变成气态后从该系统排出。在这种设计之前，固体颗粒积聚在系统中，用于通过发动机以高功率工作所生成的热而变成气相。因此，其根据使用情况而造成长时间性能的损失。

日本专利文献No.JP2000204936是现有技术中的申请，公开了一种排气排放控制装置。该发明的目的在于增加催化结构主体的热容，以提高催化剂的活化温度并且高效地净化气体。这种排气控制装置包括催化结构主体，催化结构主体由催化剂和催化剂载体构成，催化剂载体由承载环承载且布置在壳体内。催化剂载体由承载结构构件形成，承载结构构件由下列部分形成：模制为蜂巢形状的不锈钢材料；布置于其中的储热器；以及气体通过孔的内表面，其涂覆有催化剂且形成在蜂巢形状之间。当催化剂的温度升高时，构成储热器的金属材料熔化以降低催化剂的温度升高速率。另一方面，当催化剂的温度降低时，通过凝固的热辐射而减小了催化剂的温度降低速率。因此，催化剂规则地维持在活化温度。

日本专利文献No. JP2007100672是现有技术中的申请，公开了一种用于内燃机的排气排放控制装置和排气排放控制方法。在该发明中，呈电缆形式的加热构件用电加热，以防止喷射孔中的还原剂由于结晶而堵塞。

中国专利文献No. CN102444451是现有技术中的申请，公开了设计用于柴油发动机的排气的静态混合器。排气管中的一组翼片对使得能够均一地分散排气。利用所生成的湍流，使得发动机的废气和尿素滴与气体完全混合。因此，在混合物进入SCR系统之前，获得具有较高分布均匀性的均一气体混合物。然后，混合物完全反应，从而减少汽车尾气中的NO_x含量。

除了这些文献之外，还存在关于使得在排气处理之前和期间能够进行均一气体流动的各种专利申请，例如WO2012005527、CN102444453、WO2011020200、JP2009024654。

在发动机并未达到高功率的情况下，结晶增加，因此增加了背压，而使得燃料消耗更差。由于发动机达到高功率是不受控制的，所以在该条件下产生的积聚妨碍整个排气系统起作用。此外，由于混合器上颗粒蒸发，使得在各个部分出现不同的温度，这增加了积聚的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种静态混合物，其利用静态混合器的湍流增加翅片，能够获得均一气体混合和均一温度分布，从而能够防止混合器中的可能的固体颗粒和结晶。

附图说明

为了实现本发明的目的而开发的“静态混合器”在附图中示出，在附图中：

图1为本发明的静态混合器的局部剖视图。

图2为本发明的静态混合器的图1中的A-A截面的视图。

图3为本发明的静态混合器的图1中的B-B截面的视图。

对在附图中给出的部件进行编号并且编号参考下列：

1.静态混合器

2.主体

3.引导板

4.湍流增加板

5.通道。

具体实施方式

本发明的静态混合器1使得能够将传送到催化剂的排气混合，所述催化剂是维持排气含量中的排放限值所需要的，并且向排气喷射液体，该静态混合器1包括：

-至少一个主体2，其大小适于装配在排气隔室中，具有足够宽以允许排气完全通过的开口，并且该主体优选地为圆柱形；

-引导板3，其优选地竖直地和水平地沿着气体流动方向位于主体2中；并且呈用于产生涡旋效应的波形结构，该波形结构使得能够形成通道5，通道5为气体行进的路线，并且在气体混合物经过期间使流动以高频均一地混合，

-湍流增加板4，其相对于气体流动方向竖直地位于引导板3上，使得其将在气流的前方形成局部屏障，而不完全关闭通道5，并且其通过允许均一的温度分布，来防止积聚在混合器上的固体颗粒和晶体的形成。

在本发明的优选实施例中，通道5定位成使得它们将处于截面的2%至80%之间的值范围，并且呈粗糙结构以增加热传递。

在本发明的优选实施例中，为了优化热传递，湍流增加板4由例如铝或钢等金属材料中的一个制成。

在本发明的实施例中，引导板3在主体2的一些部分中保持笔直而在其一些部分中为波形，因此能够获得不规则的混合。

当来到静态混合器1的排气进入每个通道5中时，借助形成通道5的引导板3产生涡旋效应，从而使得气体混合物将在输出时不规则地分布。因此，喷洒到静态混合器1上的催化剂颗粒将与排气相互作用并分成更小的份，从而所喷洒的颗粒将均一地分散。

在静态混合器上还设置有湍流增加板。这些湍流增加板4增加了金属引导板与液体气体混合物之间的热传递。因此，在本领域中根据实施例的本发明的静态混合器1的热传递变得更好，并且提供均一的热分布。这样一来，在很大程度上防止了在静态混合器1中由于催化剂造成的不希望的结晶和相对应的晶体积聚，并且当系统温度升高时，积聚的晶体将从静态混合器1排出。

如在具有更紧凑结构的散热器中，形成更常见通道5的小翅使得静态混合器能够以最佳效率工作。

在本发明的静态混合器1中，除了能够均一混合外，利用如在散热器中那样的金属湍流增加板4，静态混合器1能够利用良好的热传递形成连续且平衡的温度分布，从而提高效率。

通过由湍流增加板4的波形结构增加的湍流，增加了热传递传送。而且，由于波形结构增加了表面积，所以蒸发面积增加并且所喷射的液体相应地快速蒸发。可通过以不同的高度、角度、长度和频率形成波形结构来优化几何形状。

所使用的湍流增加板4可应用在每种几何形状中。如果结晶颗粒积聚在不同设计的混合器上或者热传递不均一地分布在混合器上，则所述问题能够通过在该不同混合器上安装波形湍流增加板4来克服。

在这些基本概念的范围内，能够开发本发明的静态混合器1的各种实施例。本发明不能限于本文所描述的示例，并且本发明基本上如在权利要求中限定。

Claims (5)

1.一种静态混合器(1)，其使得能够将传送到催化剂的排气混合，所述催化剂用于维持所述排气中的排放限值，该静态混合器(1)包括

-至少一个主体(2)，其大小适于装配在排气隔室中，具有足够宽以允许排气完全通过的开口，并且该主体为圆柱形，其特征在于，

-引导板(3)，其竖直地和水平地沿着气体流动方向位于所述主体(2)中；并且呈用于产生涡旋效应的波形结构，该波形结构使得能够形成通道(5)，通道(5)为气体行进的路线，并且在气体混合物经过期间使所述流动以高频均一地混合，

-湍流增加板(4)，其相对于所述气体流动方向竖直地位于所述引导板(3)上，使得其将在气流的前方形成局部屏障，而不完全关闭所述通道(5)，并且其通过允许均一的温度分布，来防止积聚在混合器上的晶体的形成。

2.根据权利要求1所述的静态混合器(1)，其特征在于通道(5)，该通道(5)定位成使得它们将处于截面的2%至80%之间的值范围，并且呈粗糙结构以增加热传递。

3.根据权利要求1或2所述的静态混合器(1)，其特征在于湍流增加板(4)，该湍流增加板(4)由金属材料制成，以便优化热传递。

4.根据权利要求3所述的静态混合器(1)，其特征在于所述金属材料为铝或钢。

5.根据权利要求1所述的静态混合器(1)，其特征在于引导板(3)，该引导板(3)在所述主体(2)的一些部分中保持笔直而在所述主体(2)的一些其他部分中为波形，以便提供不规则的混合。