CN104712401A - 混合管及其排气处理装置 - Google Patents

Abstract

一种混合管，用于发动机排气处理装置中，所述混合管呈中空结构，所述混合管的一端形成有气流进口，所述混合管的另一端被堵上；所述混合管的端面呈螺旋状，所述混合管的外壁上设有沿轴向延伸的气流出口以形成排气旋流。如此设置，增加了气流在有限空间内的行程，以增加尿素液滴蒸发的距离，提高了蒸发率，提高了混合的均匀性，降低了尿素结晶的风险。本发明还涉及一种具有该混合管的排气处理装置。

Description

混合管及其排气处理装置

技术领域

本发明涉及一种混合管及其排气处理装置，属于发动机排气后处理技术领域。

背景技术

研究表明排气后处理系统（例如选择性催化还原系统，SCR系统）管路中氨分布的均匀程度对系统的整体性能和耐久性能有重要的影响。如果氨分布不均匀会导致局部区域氨过多从而易造成氨泄漏，而在另一些氨稀薄区域造成氮氧化合物（NOx）转化效率过低。长时间氨的不均匀分布会导致催化剂老化不均匀，从而影响催化剂的整体性能。另外，尿素液滴的不均匀分布会造成局部管壁或混合结构温度过低，形成结晶，严重时会堵塞排气管、导致发动机动力性能下降。

因此，有必要提供一种新型的混合管及其具有该混合管的排气处理装置，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单且混合均匀的混合管以及具有该混合管的排气处理装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种混合管，用于发动机排气处理装置中，所述混合管呈中空结构，所述混合管的一端形成有气流进口，所述混合管的另一端被堵上；所述混合管的端面呈螺旋状，所述混合管的外壁上设有沿轴向延伸的气流出口以形成排气旋流。

作为本发明进一步改进的技术方案，呈螺旋状的所述端面是由曲率半径依次增大的多个圆弧连接而成。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述混合管包括相互配合的第一半圆管以及第二半圆管，所述第一半圆管与所述第二半圆管的半径不同，所述第一半圆管与所述第二半圆管的一侧连接在一起，所述第一半圆管与所述第二半圆管的另一侧在径向上相互错开以形成所述气流出口。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述气流出口仅有一个。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述混合管至少环绕一圈。

本发明还提供了一种排气处理装置，其包括壳体以安装于所述壳体内的若干隔板，所述若干隔板包括第一隔板以及第二隔板，所述壳体包括位于所述第一隔板上游的第一腔体、位于所述第一隔板与所述第二隔板之间的第二腔体、以及位于所述第二隔板下游的第三腔体，其中所述排气处理装置还包括位于所述第一腔体内的混合器、位于所述第二腔体内的混合管以及位于所述第三腔体下游的选择性催化还原模块，其特征在于：所述混合器与所述混合管相连通，所述混合管为上述的混合管。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述混合器呈中空的圆柱体状，其圆周上设有若干向外的翻边以及对应这些翻边的若干开口，所述翻边倾斜布置以当排气从所述开口进入所述混合器时能够形成旋流。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述混合器设有位于内部的混合腔，所述混合腔与所述开口连通；所述排气处理装置还包括安装在所述壳体上且用以沿轴向向所述混合腔中喷射尿素溶液的喷嘴。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一隔板在所述混合器的外围没有设置穿孔；所述第二隔板在所述混合管的外围设有若干穿孔，且这些穿孔与所述第三腔体连通；所述第二隔板将所述混合管的另一端密封住，使得进入所述混合管的排气只能从所述气流出口离开。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述壳体在其端部设有排气入口，所述混合器与所述排气入口在所述轴向上相互错开，所述混合器与所述混合管在所述轴向上相互对齐。

相较于现有技术，本发明的混合管呈螺旋状以形成排气旋流，因此增加了气流在有限空间内的行程，以增加尿素液滴蒸发的距离，提高了蒸发率，提高了混合的均匀性，降低了尿素结晶的风险。

附图说明

图1是本发明排气处理装置的立体示意图。

图2是图1的部分立体分解图，其中将第一反应器分离出来。

图3是图2去除后端壳体之后的部分立体分解图。

图4是本发明混合结构的立体图。

图5是图4的立体分解图。

图6是图5中混合器的立体图。

图7是图6的主视图，并且用箭头标示出了气流的旋转方向。

图8是图5中混合管的立体图。

图9是图8沿某一角度的侧视图。

图10与图9的角度相同，并用箭头标示出了气流的旋转方向。

图11是本发明的混合管于另一实施方式中的侧视图。

图12与图11的角度相同，并用箭头标示出了气流的旋转方向。

具体实施方式

请参图1至图5所示，本发明揭示了一种排气处理装置100，用以处理发动机的排气。所述排气处理装置100包括第一反应器1、混合结构2、第二反应器3以及第三反应器4。在本发明图示的实施方式中，所述第一反应器1、所述第二反应器3与所述第三反应器4在排气的流动方向上依次排列。并且，在功能上，所述第一反应器1为氧化催化器（DOC）、所述第二反应器3为选择性氧化催化模块（SCR）、所述第三反应器4为氨泄漏催化器模块（ASC）。所属技术领域的技术人员可以理解，上述第一、第二、第三反应器1、3、4可以根据实际需要设计为其他类型的催化器或者组合，在此不再赘述。

请参图3至图5所示，所述混合结构2包括壳体21、安装于所述壳体21内的若干隔板22、位于所述壳体21内的混合器23以及混合管24。在本发明图示的实施方式中，所述壳体21呈圆柱体状，其包括与所述第一反应器1连通的排气入口210。所述壳体21还包括位于一侧的端板211。所述若干隔板22包括第一隔板221以及第二隔板222。请参图3所示，所述壳体21包括位于所述第一隔板221上游的第一腔体251、位于所述第一隔板221与所述第二隔板222之间的第二腔体252、以及位于所述第二隔板222下游的第三腔体253。所述混合器23位于所述第一腔体251内且架设固定在所述端板211与所述第一隔板221之间。所述混合管24位于所述第二腔体252内且架设固定在所述第一隔板221与所述第二隔板222之间。所述第二反应器3位于所述第三腔体253的下游。为了便于检视所述混合结构2的内部，所述壳体21还包括对应于所述第一腔体251的第一检视窗261以及对应于所述第二腔体252的第二检视窗262。

请参图3至图5所示，在本发明图示的实施方式中，所述混合器23与所述混合管24均为两个。所述壳体21的排气入口210偏离所述壳体21的轴线，在图3所示的实施方式中，所述排气入口210偏向上部。如此设置，便可以在端板211的下部流出足够的空间用以安装喷嘴26。在本发明的一种实施方式中，所述喷嘴26为两个（图3中只示意性的显示了一个），所述喷嘴26的数量与所述混合器23的数量相同。

请参图6及图7所示，在本发明图示的实施方式中，所述混合器23呈中空的圆柱体状，其圆周上设有若干向外的翻边231以及对应这些翻边231的若干开口232。所述翻边231倾斜布置以当排气从所述开口232进入所述混合器23时能够形成旋流（参图7中的箭头所示）。所述混合器23设有位于内部的混合腔233，所述混合腔233与所述开口232连通。在工作时，安装在端板211上的喷嘴26沿轴向向所述混合腔233中喷射雾化的尿素溶液。旋流的排气在进入混合腔233之后能够与尿素喷雾液滴更充分地混合，提高混合均匀性，加快尿素液滴的蒸发，形成均匀的氨分布，从而提高NOx的转化效率，降低尿素结晶的风险。

请参图3所示，所述混合器23同样偏离所述壳体21的轴线。在本发明图示的实施方式中，所述混合器23偏向所述第一腔体251的下部，以在所述第一腔体251的上部形成较大的混合空间，增加混合距离。也就是说，所述混合器23与所述排气入口210在轴向上相互错开。

在本发明的一种实施方式中，所述混合器23的两端分别焊接在所述端板211与所述第一隔板221上。所述第一隔板221在对应所述混合器23的位置设有穿孔2211，而所述第一隔板221在所述混合器23的外围没有设置穿孔。如此设置，进入所述混合腔233中的排气与尿素喷雾液滴混合之后穿过所述第一隔板221的穿孔2211进入所述混合管24中。

所述混合管24与所述混合器23在所述轴向上相互对齐且相互连通。请参图8至图10所示，在本发明的一种实施方式中，所述混合管24呈中空结构，所述混合管24的端面呈螺旋状，所述混合管24的一端形成有气流进口240，所述混合管24的另一端被堵上。所述混合管24的外壁上设有沿轴向延伸的气流出口241以形成排气旋流（参图10中的宽箭头所示）。在本发明图示的实施方式中，呈螺旋状的所述端面是由曲率半径依次增大的多个圆弧连接而成。所述混合管24环绕若干圈。所述气流出口241仅有一个，以便于形成旋流。

请参图11及图12所示，在本发明的另一种实施方式中，所述混合管24包括相互配合的第一半圆管242以及第二半圆管243。所述第一半圆管242的半径R1与所述第二半圆管243的半径R2不同。所述第一半圆管242与所述第二半圆管243的一侧连接在一起，所述第一半圆管242与所述第二半圆管243的另一侧在径向上相互错开以形成所述气流出口241。通过设置相互配合的第一半圆管242以及第二半圆管243，本发明混合管24的结构比较简单，易于制造和装配。

在本发明的一种实施方式中，所述混合管24的两端分别焊接在所述第一隔板221与所述第二隔板222上。所述第二隔板222在所述混合管24的外围设有若干穿孔2221，且这些穿孔2221与所述第三腔体253连通；所述第二隔板222将所述混合管24的另一端（在图3中为右端）密封住，使得进入所述混合管24的排气只能从所述气流出口241离开。

请参图10及图12所示，工作时，排气从所述气流进口240进入所述混合管24，然后从所述气流出口241形成漩涡流离开所述混合管24。如此设置，增加了气流在有限空间内的行程，以增加尿素液滴蒸发的距离，提高了蒸发率，提高了混合的均匀性，降低了尿素结晶的风险。

另外，以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种混合管，用于发动机排气处理装置中，其特征在于：所述混合管呈中空结构，所述混合管的一端形成有气流进口，所述混合管的另一端被堵上；所述混合管的端面呈螺旋状，所述混合管的外壁上设有沿轴向延伸的气流出口以形成排气旋流。

2.如权利要求1所述的混合管，其特征在于：呈螺旋状的所述端面是由曲率半径依次增大的多个圆弧连接而成。

3.如权利要求1所述的混合管，其特征在于：所述混合管包括相互配合的第一半圆管以及第二半圆管，所述第一半圆管与所述第二半圆管的半径不同，所述第一半圆管与所述第二半圆管的一侧连接在一起，所述第一半圆管与所述第二半圆管的另一侧在径向上相互错开以形成所述气流出口。

4.如权利要求1所述的混合管，其特征在于：所述气流出口仅有一个。

5.如权利要求1所述的混合管，其特征在于：所述混合管至少环绕一圈。

6.一种排气处理装置，其包括壳体以安装于所述壳体内的若干隔板，所述若干隔板包括第一隔板以及第二隔板，所述壳体包括位于所述第一隔板上游的第一腔体、位于所述第一隔板与所述第二隔板之间的第二腔体、以及位于所述第二隔板下游的第三腔体，其中所述排气处理装置还包括位于所述第一腔体内的混合器、位于所述第二腔体内的混合管以及位于所述第三腔体下游的选择性催化还原模块，其特征在于：所述混合器与所述混合管相连通，所述混合管为权利要求1至5项中任意一项所述的混合管。

7.如权利要求6所述的排气处理装置，其特征在于：所述混合器呈中空的圆柱体状，其圆周上设有若干向外的翻边以及对应这些翻边的若干开口，所述翻边倾斜布置以当排气从所述开口进入所述混合器时能够形成旋流。

8. 如权利要求7所述的排气处理装置，其特征在于：所述混合器设有位于内部的混合腔，所述混合腔与所述开口连通；所述排气处理装置还包括安装在所述壳体上且用以沿轴向向所述混合腔中喷射尿素溶液的喷嘴。

9.如权利要求6所述的排气处理装置，其特征在于：所述第一隔板在所述混合器的外围没有设置穿孔；所述第二隔板在所述混合管的外围设有若干穿孔，且这些穿孔与所述第三腔体连通；所述第二隔板将所述混合管的另一端密封住，使得进入所述混合管的排气只能从所述气流出口离开。

10.如权利要求6所述的排气处理装置，其特征在于：所述壳体在其端部设有排气入口，所述混合器与所述排气入口在所述轴向上相互错开，所述混合器与所述混合管在所述轴向上相互对齐。