CN105134349B - 排气处理装置 - Google Patents

Abstract

一种排气处理装置，其包括壳体、隔板、混合腔、分配腔以及尾气处理模块。所述排气处理装置包括架设在所述混合腔内的混合装置以将所述混合腔分成第一腔体、第二腔体以及第三腔体。所述混合装置包括混合管以及安装在所述混合管上的旋流片，其中所述旋流片包括凸伸入所述第一腔体内且沿圆周方向排列的若干翅片。所述排气处理装置还包括固定在所述混合管上的喷射限位筒，用以供尿素喷嘴将雾化之后的尿素溶液导入所述混合管内。本发明利用旋流产生的离心力将尿素均匀分布在混合管的管壁上，增大了尿素蒸发面积，提高了蒸发率。另外，利用分配腔提高从混合腔进入分配腔后尿素液滴分布的均匀性，降低了尿素结晶的风险。

Description

排气处理装置

技术领域

本发明涉及一种排气处理装置，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混合均匀的排气处理装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种排气处理装置，其包括壳体、位于所述壳体内的隔板、位于所述壳体内的混合腔、位于所述壳体内且位于所述混合腔下游的分配腔以及位于所述分配腔下游的尾气处理模块，所述排气处理装置包括架设在所述混合腔内的混合装置以将所述混合腔分成位于上游的第一腔体、位于中游的第二腔体以及位于下游的第三腔体，所述混合装置包括混合管以及安装在所述混合管上的旋流片，其中所述旋流片包括凸伸入所述第一腔体内且沿圆周方向排列的若干翅片，所述排气处理装置还包括固定在所述混合管上的喷射限位筒，所述喷射限位筒用以供尿素喷嘴将雾化之后的尿素溶液导入所述混合管内。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述隔板包括用以架设所述混合管的第一隔板以及第二隔板，所述第二腔体位于所述第一隔板与所述第二隔板之间且周向包围所述混合管，所述第一隔板设有连通所述第一腔体与所述第二腔体的至少一个第一开孔，所述第二隔板设有连通所述第二腔体与所述第三腔体的至少一个第二开孔。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述旋流片是由一块平板制作而成，所述翅片是由冲压该平板而形成的。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述旋流片焊接在所述混合管的一端。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述喷射限位筒包括凸伸入所述第二腔体内的第一端口以及延伸入所述混合管内的第二端口。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一端口敞开在所述第二腔体内，未与所述壳体接触。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述喷射限位筒呈锥形，所述第二端口大于所述第一端口。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述混合管延伸入所述第三腔体内，所述第三腔体与所述分配腔连通，所述排气处理装置还包括安装在所述分配腔中的分配装置，所述分配装置包括锥形的导流筒以及与所述导流筒相配合的分配板，所述导流筒包括位于上游的且直径较大的第一通口以及位于下游的且直径较小的第二通口，所述分配板包括与所述第二通口连通且直径小于所述第二通口的通孔。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述导流筒焊接在所述分配板上，所述分配板在靠近所述导流筒与所述分配板的焊接位置处设有弧形开槽。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述尾气处理模块包括选择性催化还原模块，所述排气处理装置还包括安装在所述壳体上游的氧化催化器。

相较于现有技术，本发明通过设置旋流片，利用旋流产生的离心力将尿素均匀分布在混合管的管壁上，增大了尿素蒸发面积，提高了蒸发率。另外，利用分配腔提高从混合腔进入分配腔后尿素液滴分布的均匀性，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的立体透视图。

图3是图1的部分立体分解图。

图4是图1中第一反应器的立体分解图。

图5是图1中第二反应器的立体图。

图6是图5去除壳体之后的立体示意图。

图7是图6的部分立体分解图。

图8是混合装置、隔板以及喷射限位筒的立体分解图。

图9是分配装置的立体分解图。

图10是图7中分配装置的侧示图。

图11是图10的主视图。

图12是图10的后视图。

图13是本发明排气处理装置某一角度的剖面示意图。

具体实施方式

请参图1至图7所示，本发明揭示了一种排气处理装置100，用以处理发动机（尤其是大功率发动机）的排气。整体上，所述排气处理装置100包括第一反应器1、混合结构2以及第二反应器3。在本发明图示的实施方式中，在排气的流动方向上，所述第一反应器1位于所述第二反应器3的上游。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包括尾气处理模块31，所述尾气处理模块31在本发明图示的实施方式中为选择性催化还原模块（SCR）。当然，所属技术领域的技术人员可以理解，本发明的排气处理装置100也可以包括第三反应器，例如氨泄漏催化器模块（ASC）。上述各种反应器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1至图4所示，所述第一反应器1包括壳体11、位于所述壳体11一端的进气管12、位于所述壳体11另一端的出气管13以及通过若干隔板14架设在所述壳体11内的氧化催化器模块15。

在本发明图示的实施方式中，所述第一反应器1的出气管13通过螺栓16与所述混合结构2实现连接。

请参图1至图8及图13所示，所述混合结构2包括壳体21、位于所述壳体21内的若干隔板22、位于所述壳体21内的混合腔23、以及位于所述壳体21内且位于所述混合腔23下游的分配腔24。所述尾气处理模块31同样位于所述壳体21内，且位于所述分配腔24的下游。

请参图13所示，所述排气处理装置100还包括架设在所述混合腔23内的混合装置4以将所述混合腔23分成位于上游的第一腔体231、位于中游的第二腔体232以及位于下游的第三腔体233。

请参图6至图8所示，所述混合装置4包括混合管41以及安装在所述混合管41上的旋流片42。在本发明图示的实施方式中，所述旋流片42安装在所述混合管41的上游处，且与所述第一腔体231连通。

所述隔板22包括用以架设所述混合管41的第一隔板221以及第二隔板222，即所述混合管41被所述第一隔板221以及第二隔板222所支撑。所述第二腔体232位于所述第一隔板221与所述第二隔板222之间且周向包围所述混合管41。所述第一隔板221设有连通所述第一腔体231与所述第二腔体232的若干第一开孔2211。所述第二隔板222设有连通所述第二腔体232与所述第三腔体233的若干第二开孔2221。

在本发明图示的实施方式中，所述旋流片42是由一块平板制作而成，且焊接在所述混合管41的一端。所述旋流片42包括凸伸入所述第一腔体231内且沿圆周方向排列的若干翅片421，所述翅片421是由冲压该平板而形成的。

另外，请参图6至图8以及图13所示，所述排气处理装置100还包括固定在所述混合管41上的喷射限位筒43，所述喷射限位筒43用以供尿素喷嘴44将雾化之后的尿素溶液导入所述混合管41内。所述喷射限位筒43包括凸伸入所述第二腔体232内的第一端口431以及延伸入所述混合管41内的第二端口432。所述第一端口431敞开在所述第二腔体232内，未与所述壳体21接触。在本发明图示的实施方式中，所述喷射限位筒43呈锥形，所述第二端口432大于所述第一端口431。

请参图13所示，所述混合管41延伸入所述第三腔体233内，所述第三腔体233与所述分配腔24连通。请参图6至图13所示，所述排气处理装置100还包括安装在所述分配腔24中的分配装置5。在本发明图示的实施方式中，所述分配装置5包括锥形的导流筒51以及与所述导流筒51相配合的分配板52。所述导流筒51包括位于上游的且直径较大的第一通口511以及位于下游的且直径较小的第二通口512。所述分配板52包括与所述第二通口512连通且直径小于所述第二通口512的通孔521。在本发明图示的实施方式中，所述导流筒51焊接在所述分配板52上，所述分配板52在靠近所述导流筒51与所述分配板52的焊接位置处设有弧形开槽522。

使用时，发动机的排气经所述第一反应器1处理后，自所述出气管13进入所述壳体21。首先，当排气进入所述第一腔体231，之后，一部分排气穿过所述旋流片42并在所述翅片421的作用下形成螺旋状的气流，然后进入所述混合管41；另一部分排气穿过所述第一隔板221上的第一开孔2211，进入到所述第二腔体232内。这种设计的优点在于：一方面，可以通过调节所述第一开孔2211和第二开孔2221的数量、尺寸、位置等的配合来调整背压；另一方面，进入所述第二腔体232内的排气能够环绕在所述混合管41的外围，因其排气温度较高，能够对混合管41实现加热，降低尿素结晶的风险。

其次，尿素溶液通过所述尿素喷嘴44并在所述喷射限位筒43的限制下被雾化到所述混合管41内。利用旋流产生的离心力将尿素液滴均匀分布在混合管41的管壁上，增大了尿素蒸发面积，提高了蒸发率，有利于形成较均匀的氨分布，从而提高NOx的转化效率。在本发明图示的实施方式中，通过将第一端口431敞开在所述第二腔体232内且未与所述壳体21接触，进入所述第二腔体232内的部分排气能够自所述第一端口431进入所述喷射限位筒43内，从而使喷射限位筒43内的气流运动方向与尿素液滴的运动方向一致（在图13所示的实施方式中为向下方向），防止尿素液滴从喷射限位筒43逃逸出来，以阻塞尿素喷嘴44。

再次，一部分排气穿过所述第二隔板222上的第二开孔2221，进入到所述第三腔体233内；一部分排气经与尿素混合之后一起进入到所述第三腔体233内。利用缩口结构的导流筒51以及通孔521将尿素液滴进行再分配以提高其均匀性，降低了尿素结晶的风险。另外，所述分配板52与导流筒51的结合处开有开槽522，以防止尿素液膜在此处堆积，从而能够进一步降低尿素结晶的风险。

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 (8)

1.一种排气处理装置，其包括壳体、位于所述壳体内的隔板、位于所述壳体内的混合腔、位于所述壳体内且位于所述混合腔下游的分配腔以及位于所述分配腔下游的尾气处理模块，其特征在于：所述排气处理装置包括架设在所述混合腔内的混合装置以将所述混合腔分成位于上游的第一腔体、位于中游的第二腔体以及位于下游的第三腔体，所述混合装置包括混合管以及安装在所述混合管上的旋流片，其中所述旋流片包括凸伸入所述第一腔体内且沿圆周方向排列的若干翅片，所述排气处理装置还包括固定在所述混合管上的喷射限位筒，所述喷射限位筒用以供尿素喷嘴将雾化之后的尿素溶液导入所述混合管内；其中，所述喷射限位筒呈锥形，所述喷射限位筒包括凸伸入所述第二腔体内的第一端口以及延伸入所述混合管内的第二端口，所述第二端口大于所述第一端口。

2.如权利要求1所述的排气处理装置，其特征在于：所述隔板包括用以架设所述混合管的第一隔板以及第二隔板，所述第二腔体位于所述第一隔板与所述第二隔板之间且周向包围所述混合管，所述第一隔板设有连通所述第一腔体与所述第二腔体的至少一个第一开孔，所述第二隔板设有连通所述第二腔体与所述第三腔体的至少一个第二开孔。

3.如权利要求1所述的排气处理装置，其特征在于：所述旋流片是由一块平板制作而成，所述翅片是由冲压该平板而形成的，所述旋流片设有位于中心的中心孔。

4.如权利要求1所述的排气处理装置，其特征在于：所述旋流片焊接在所述混合管的一端。

5.如权利要求1所述的排气处理装置，其特征在于：所述第一端口敞开在所述第二腔体内，未与所述壳体接触。

6.如权利要求1所述的排气处理装置，其特征在于：所述混合管延伸入所述第三腔体内，所述第三腔体与所述分配腔连通，所述排气处理装置还包括安装在所述分配腔中的分配装置，所述分配装置包括锥形的导流筒以及与所述导流筒相配合的分配板，所述导流筒包括位于上游的且直径较大的第一通口以及位于下游的且直径较小的第二通口，所述分配板包括与所述第二通口连通且直径小于所述第二通口的通孔。

7.如权利要求6所述的排气处理装置，其特征在于：所述导流筒焊接在所述分配板上，所述分配板在靠近所述导流筒与所述分配板的焊接位置处设有弧形开槽。

8.如权利要求1所述的排气处理装置，其特征在于：所述尾气处理模块包括选择性氧化催化模块，所述排气处理装置还包括安装在所述壳体上游的氧化催化器。