CN107795359A - 混合腔组件 - Google Patents

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Abstract

一种混合腔组件，用于发动机排气后处理装置中，所述混合腔组件包括腔体以及用以安装尿素喷嘴的安装孔。所述腔体包括用以与第一后处理部件连通的第一子腔体、用以与第二后处理部件连通的第二子腔体以及中间子腔体。所述尿素喷嘴用以向所述第一子腔体内喷射尿素液滴。所述混合腔组件还包括位于所述中间子腔体内的混合器，所述混合器设有框体以及倾斜设置的若干翅片，其中所述框体内大致沿时针方向依次包括若干镂空部以及位于对应镂空部内的若干翅片，所述翅片沿所述时针方向依次倾斜。如此设置，提高了尿素液滴与排气的混合，提高了尿素液滴蒸发率，降低尿素结晶的风险。

Description

混合腔组件
技术领域
本发明涉及一种混合腔组件，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。如果氨气（NH3）分布不均匀会导致氮氧化合物（NOx）转化效率过低，如果为了满足排放性能而增加尿素喷射量则易造成氨泄漏污染。同时尿素液滴在接触到温度较低的壁面时容易沉积，形成结晶严重时会堵塞排气管、导致发动机动力性能下降。提高氨气分子的混合均匀性可以有效提高尿素利用率，降低尿素喷射量从而降低尿素结晶的风险。
因此，有必要提供一种能够提高氨气分子混合均匀性的混合腔组件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能够使发动机的排气与尿素液滴混合均匀的混合腔组件。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种混合腔组件，用于发动机排气后处理装置中，所述混合腔组件包括腔体以及用以安装尿素喷嘴的安装孔，所述腔体包括用以与第一后处理部件连通的第一子腔体、用以与第二后处理部件连通的第二子腔体以及连通所述第一子腔体与所述第二子腔体的中间子腔体，所述第一子腔体相较于所述第二子腔体位于排气流动方向的上游，所述尿素喷嘴用以向所述第一子腔体内喷射尿素液滴，所述混合腔组件还包括位于所述中间子腔体内的混合器，所述混合器设有框体以及倾斜设置的若干翅片，其中所述框体内大致沿时针方向依次包括第一镂空部、第二镂空部、第三镂空部、第四镂空部、第五镂空部以及第六镂空部，所述混合器还设有位于所述第一镂空部内的第一翅片、位于所述第二镂空部内的第二翅片、位于所述第三镂空部内的第三翅片、位于所述第四镂空部内的第四翅片、位于所述第五镂空部内的第五翅片以及位于所述第六镂空部内的第六翅片，其中所述第一翅片、第二翅片、第三翅片、第四翅片、第五翅片以及第六翅片沿所述时针方向依次倾斜。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一镂空部、第六镂空部以及第五镂空部排成第一行，所述第二镂空部、第三镂空部以及第四镂空部排成与所述第一行平行的第二行；
所述第一镂空部与所述第二镂空部排列成第一列，所述第六镂空部与所述第三镂空部排列成第二列，所述第五镂空部与所述第四镂空部排列成第三列，其中所述第二列位于所述第一列于所述第三列之间。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述框体呈梯形，其包括相互连接的第一侧边、第二侧边、第三侧边以及第四侧边，其中所述第一侧边为短边，所述第三侧边为长边。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述混合器包括架设在所述第二侧边与所述第四侧边上的第一分隔壁，所述第一镂空部、第六镂空部以及第五镂空部位于所述第一分隔壁的一侧，所述第二镂空部、第三镂空部以及第四镂空部位于所述第一分隔壁的另一侧。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述混合器包括架设在所述第一侧边、第一分隔壁以及第三侧边上的若干第二分隔壁，所述第二分隔壁设有第三板片，所述第三翅片自所述第三板片的一端延伸，所述第六翅片自所述第三板片的另一端延伸，所述第三翅片与所述第六翅片的倾斜方向相反。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述混合器包括架设在所述第二侧边以及最靠近所述第二侧边的那个第二分隔壁上的若干第一板片，所述第一翅片自所述第一板片延伸。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述混合器包括架设在所述第二侧边以及最靠近所述第二侧边的那个第二分隔壁上的若干第二板片，所述第二翅片自所述第二板片延伸。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述混合器包括架设在所述第四侧边以及最靠近所述第四侧边的那个第二分隔壁上的若干第四板片，所述第四翅片自所述第四板片延伸。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述混合器包括架设在所述第四侧边以及最靠近所述第四侧边的那个第二分隔壁上的若干第五板片，所述第五翅片自所述第五板片延伸。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述时针方向为顺时针方向或者逆时针方向。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述混合腔组件包括主体部以及与所述主体部相配合的盖板，所述主体部包括侧板以及自所述侧板延伸的侧壁，所述盖板固定在所述侧壁上，所述第一子腔体、第二子腔体以及中间子腔体由所述主体部以及所述盖板形成；所述盖板包括与所述第一子腔体连通且对应于所述第一后处理部件的第一开口以及与所述第二子腔体连通且对应于所述第二后处理部件的第二开口，所述安装孔位于所述侧壁的顶端。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述混合腔组件包括位于所述第一后处理部件以及所述第一子腔体之间的挡板，所述挡板设有若干穿孔。
相较于现有技术，本发明通过设置上述这种结构的混合器，尿素液滴与排气在对应的镂空部以及翅片的扰流下进行混合，提高了混合的均匀性。另外，增加了气流在有限空间内的行程，确保尿素液滴与排气充分混合同时保证尿素液滴被充分加热，提高了尿素液滴蒸发率，提高氨气分子分布均匀性，降低尿素结晶的风险。
附图说明
图1是本发明混合腔组件与第一后处理部件以及第二后处理部件组装在一起的立体示意图。
图2是图1的部分立体分解图，其中混合腔组件被分离出来。
图3是图2中混合腔组件的部分立体分解图，其中将盖板以及挡板分离出来。
图4是图3进一步的立体分解图，其中混合器也被分离出来。
图5是图2中混合腔组件另一角度的立体示意图。
图6是图2中混合腔组件的主视图。
图7是图6的侧视图。
图8是图2中的混合腔组件去除盖板以及挡板之后的立体示意图。
图9是图8的主视图。
图10是图9另一角度的立体图，其中去除了混合器的框体。
图11是图8中混合器的立体图。
图12是图11另一角度的立体图。
图13是图12另一角度的立体图。
图14是图11另一角度的立体图。
图15是图14另一角度的立体图。
图16是图8中混合器的立体分解图。
图17是图16另一角度的立体分解图。
具体实施方式
请参图1至图17所示，本发明揭示了一种混合腔组件100，用于发动机排气后处理装置中以处理发动机的排气。所述排气后处理装置可以包括位于所述混合腔组件100上游的第一后处理部件200及/或位于所述混合腔组件100下游的第二后处理部件300。其中，第一后处理部件200可以是氧化催化器（DOC）或者DOC与柴油颗粒捕集器（DPF）的组合，第二后处理部件300可以是选择性催化还原模块（SCR）。当然，在某些实施方式中，还可以用涂了SCR催化剂的DPF（SDPF）来代替DPF。排气后处理装置的形状可以为直线形、U形、Z形、L形等。另外，所属技术领域的技术人员可以理解，上述DOC、DPF、SDPF等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2至图17所示，所述混合腔组件100包括腔体101以及位于所述腔体101内的混合器40。按照不同的分区，所述腔体101包括第一子腔体10、第二子腔体20以及连通所述第一子腔体10与所述第二子腔体20的中间子腔体30，其中，所述第一子腔体10相较于所述第二子腔体20位于排气流动方向的上游，所述混合器40位于所述中间子腔体30内。
从结构上看，请参图5及图7所示，本发明的混合腔组件100包括主体部1以及与所述主体部1相配合的盖板2。所述主体部1包括侧板11以及自所述侧板11延伸的侧壁12。所述盖板2通过例如焊接的方式固定在所述侧壁12上。在本发明图示的实施方式中，所述第一子腔体10、第二子腔体20以及中间子腔体30由所述主体部1以及所述盖板2形成。
具体地，请参图9所示，在本发明图示的实施方式中，所述侧壁12在靠近其顶部的位置设有用以安装尿素喷嘴的安装孔1213。所述安装孔1213位于所述混合腔组件100的左上方，即与混合腔组件100中心面成一定角度。
请参图7所示，所述第一子腔体10与所述第二子腔体20相互偏移。在垂直于排气流动方向的厚度方向A-A上，所述混合腔组件100设有位于所述第一子腔体10与所述第二子腔体20之间的倾斜部50，以形成对应于所述混合器40的缩口51。
请参图2至图4所示，所述盖板2包括第一板片部21、第二板片部22以及连接所述第一板片部21与所述第二板片部22的倾面部23。所述倾面部23对应于所述倾斜部50。另外，所述第一板片部21设有与所述第一子腔体10连通且对应于第一后处理部件200的第一开口211，所述第二板片部22设有与所述第二子腔体20连通且对应于第二后处理部件300的第二开口221。在本发明图示的实施方式中，所述第一开口211为上游排气入口，所述第二开口221为下游排气出口。
请参图10至图17所示，所述混合器40设有框体7以及倾斜设置的若干翅片8，其中所述框体7内大致沿时针方向依次包括第一镂空部71、第二镂空部72、第三镂空部73、第四镂空部74、第五镂空部75以及第六镂空部76。所述翅片8设有位于所述第一镂空部71内的第一翅片81、位于所述第二镂空部72内的第二翅片82、位于所述第三镂空部73内的第三翅片83、位于所述第四镂空部74内的第四翅片84、位于所述第五镂空部75内的第五翅片85以及位于所述第六镂空部76内的第六翅片86，其中所述第一翅片81、第二翅片82、第三翅片83、第四翅片84、第五翅片85以及第六翅片86沿所述时针方向依次倾斜。请参图13所示，在本发明图示的实施方式中，所述时针方向为椭圆形上箭头所示的逆时针方向，当然在其他实施方式中也可以为顺时针方向。
通过设置这种结构混合器40，尿素液滴与排气在对应的镂空部以及翅片的扰流下进行混合，提高了混合的均匀性，降低了尿素结晶的风险。上述镂空部把尿素液滴与排气的混合物大概划分成不同的区域，从而提高了分布的均匀性。另外，通过设置沿同一方向倾斜的翅片，能够使混合物形成旋流，从而提高混合的均匀性。请结合图9及图10所示，混合物在第三翅片83以及第六翅片86的作用下，在所述第二子腔体20的内外两侧大致形成如图9及图10中箭头所示的双旋流，从而提高混合效果。
在本发明图示的实施方式中，所述第一镂空部71、第六镂空部76以及第五镂空部75排成第一行，所述第二镂空部72、第三镂空部73以及第四镂空部74排成与所述第一行平行的第二行。
所述第一镂空部71与所述第二镂空部72排列成第一列，所述第六镂空部76与所述第三镂空部73排列成第二列，所述第五镂空部75与所述第四镂空部74排列成第三列，其中所述第二列位于所述第一列于所述第三列之间。
在本发明图示的实施方式中，所述框体7大致呈梯形，其包括相互连接的第一侧边701、第二侧边702、第三侧边703以及第四侧边704，其中所述第一侧边701为短边，所述第三侧边703为长边。
所述混合器40包括架设在所述第二侧边702与所述第四侧边704上的第一分隔壁811，所述第一镂空部71、第六镂空部76以及第五镂空部75位于所述第一分隔壁811的一侧，所述第二镂空部72、第三镂空部73以及第四镂空部74位于所述第一分隔壁811的另一侧。所述第一分隔壁811设有竖直的平板部8111以及自所述平板部8111的两端沿相反方向延伸的第七翅片8112以及第八翅片8113。其中所述第七翅片8112与第一翅片81以及第二翅片82的倾斜方向相同，所述第八翅片8113与第四翅片84以及第五翅片85的倾斜方向相同。
所述混合器40包括架设在所述第一侧边701、第一分隔壁811以及第三侧边703上的若干第二分隔壁821，所述第二分隔壁821设有第三板片8211，所述第三翅片83自所述第三板片8211的一端（例如图16中的前端）延伸，所述第六翅片86自所述第三板片8211的另一端（例如图16中的后端）延伸，所述第三翅片83与所述第六翅片86的倾斜方向相反。
所述混合器40包括架设在所述第二侧边702以及最靠近所述第二侧边702的那个第二分隔壁821上的若干第一板片810，所述第一翅片81自所述第一板片810延伸。
所述混合器40包括架设在所述第二侧边702以及最靠近所述第二侧边702的那个第二分隔壁821上的若干第二板片820，所述第二翅片82自所述第二板片820延伸。
所述混合器40包括架设在所述第四侧边704以及最靠近所述第四侧边704的那个第二分隔壁821上的若干第四板片840，所述第四翅片84自所述第四板片840延伸。
所述混合器40包括架设在所述第四侧边704以及最靠近所述第四侧边704的那个第二分隔壁821上的若干第五板片850，所述第五翅片85自所述第五板片850延伸。
请参图11至图17所示，所述第一板片810、第二板片820、第三板片8211、第四板片840以及第五板片850 均呈横向延伸；所述平板部8111呈纵向延伸，且与所述横向相互交错。所述框体7、第三板片8211以及平板部8111的顶端均设置凹槽，用以定位对应的板片。
请参图2至图6所示，所述混合腔组件100包括位于所述第一后处理部件200以及所述第一子腔体10之间的挡板6，所述挡板6设有若干穿孔61。通过设置挡板6能够降低从第一后处理部件200出来的排气直接对喷射出来的尿素产生的偏转，提高尿素液滴与排气的混合，提高了尿素液滴蒸发率，提高氨气分布均匀性，降低尿素结晶的风险。
当然，可以理解，在其他实施方式中，还可以将混合器40的翅片设置为分为内外两层。优选地，内层的翅片的倾斜方向与外层的翅片的倾斜方向相反，例如内层的翅片沿顺时针倾斜，外层的翅片沿逆时针倾斜，反之亦然。
本文使用的例如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个特征相对于另一个特征的关系。可以理解，根据产品摆放位置的不同，空间相对位置的术语可以旨在包括除了图中所示方位以外的不同方位，并不应当理解为对权利要求的限制。另外，本文使用的描述词“竖直”并非完全等同于沿着重力方向，允许有一定角度的倾斜。
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 (12)

1.一种混合腔组件，用于发动机排气后处理装置中，所述混合腔组件包括腔体以及用以安装尿素喷嘴的安装孔，所述腔体包括用以与第一后处理部件连通的第一子腔体、用以与第二后处理部件连通的第二子腔体以及连通所述第一子腔体与所述第二子腔体的中间子腔体，所述第一子腔体相较于所述第二子腔体位于排气流动方向的上游，所述尿素喷嘴用以向所述第一子腔体内喷射尿素液滴，其特征在于：所述混合腔组件还包括位于所述中间子腔体内的混合器，所述混合器设有框体以及倾斜设置的若干翅片，其中所述框体内大致沿时针方向依次包括第一镂空部、第二镂空部、第三镂空部、第四镂空部、第五镂空部以及第六镂空部，所述混合器还设有位于所述第一镂空部内的第一翅片、位于所述第二镂空部内的第二翅片、位于所述第三镂空部内的第三翅片、位于所述第四镂空部内的第四翅片、位于所述第五镂空部内的第五翅片以及位于所述第六镂空部内的第六翅片，其中所述第一翅片、第二翅片、第三翅片、第四翅片、第五翅片以及第六翅片沿所述时针方向依次倾斜。
2.如权利要求1所述的混合腔组件，其特征在于：所述第一镂空部、第六镂空部以及第五镂空部排成第一行，所述第二镂空部、第三镂空部以及第四镂空部排成与所述第一行平行的第二行；
所述第一镂空部与所述第二镂空部排列成第一列，所述第六镂空部与所述第三镂空部排列成第二列，所述第五镂空部与所述第四镂空部排列成第三列，其中所述第二列位于所述第一列于所述第三列之间。
3.如权利要求2所述的混合腔组件，其特征在于：所述框体呈梯形，其包括相互连接的第一侧边、第二侧边、第三侧边以及第四侧边，其中所述第一侧边为短边，所述第三侧边为长边。
4.如权利要求3所述的混合腔组件，其特征在于：所述混合器包括架设在所述第二侧边与所述第四侧边上的第一分隔壁，所述第一镂空部、第六镂空部以及第五镂空部位于所述第一分隔壁的一侧，所述第二镂空部、第三镂空部以及第四镂空部位于所述第一分隔壁的另一侧。
5.如权利要求4所述的混合腔组件，其特征在于：所述混合器包括架设在所述第一侧边、第一分隔壁以及第三侧边上的若干第二分隔壁，所述第二分隔壁设有第三板片，所述第三翅片自所述第三板片的一端延伸，所述第六翅片自所述第三板片的另一端延伸，所述第三翅片与所述第六翅片的倾斜方向相反。
6.如权利要求5所述的混合腔组件，其特征在于：所述混合器包括架设在所述第二侧边以及最靠近所述第二侧边的那个第二分隔壁上的若干第一板片，所述第一翅片自所述第一板片延伸。
7.如权利要求6所述的混合腔组件，其特征在于：所述混合器包括架设在所述第二侧边以及最靠近所述第二侧边的那个第二分隔壁上的若干第二板片，所述第二翅片自所述第二板片延伸。
8.如权利要求7所述的混合腔组件，其特征在于：所述混合器包括架设在所述第四侧边以及最靠近所述第四侧边的那个第二分隔壁上的若干第四板片，所述第四翅片自所述第四板片延伸。
9.如权利要求8所述的混合腔组件，其特征在于：所述混合器包括架设在所述第四侧边以及最靠近所述第四侧边的那个第二分隔壁上的若干第五板片，所述第五翅片自所述第五板片延伸。
10.如权利要求1至9项中任意一项所述的混合腔组件，其特征在于：所述时针方向为顺时针方向或者逆时针方向。
11.如权利要求10所述的混合腔组件，其特征在于：所述混合腔组件包括主体部以及与所述主体部相配合的盖板，所述主体部包括侧板以及自所述侧板延伸的侧壁，所述盖板固定在所述侧壁上，所述第一子腔体、第二子腔体以及中间子腔体由所述主体部以及所述盖板形成；所述盖板包括与所述第一子腔体连通且对应于所述第一后处理部件的第一开口以及与所述第二子腔体连通且对应于所述第二后处理部件的第二开口，所述安装孔位于所述侧壁的顶端。
12.如权利要求10所述的混合腔组件，其特征在于：所述混合腔组件包括位于所述第一后处理部件以及所述第一子腔体之间的挡板，所述挡板设有若干穿孔。
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