CN109236431A - 一种可拆卸的旋流式车用scr混合器与喷嘴耦合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于柴油机尾气后处理技术领域，涉及一种可拆卸的旋流式车用SCR混合器与喷嘴耦合新型装置，该装置包括壳体。壳体两端分别设置前、后法兰盘，壳体内部设置旋流式混合器，混合器为中空式设计并与壳体固连。前法兰盘连接口为装置进气口，后法兰盘连接口为装置出气口。进气口与混合器之间设置尿素输送弯管，弯管与混合器相连。混合器后设置尿素喷嘴，尿素喷嘴所处的壳体段为渐缩式设计。该耦合装置有利于尿素热解，能有效解决尿素破碎、尿素结晶和氨的分布均匀性问题，并且拆卸方便，利于日常维护及修理。

Description

一种可拆卸的旋流式车用SCR混合器与喷嘴耦合装置
技术领域
本发明属于柴油机尾气后处理技术领域，涉及一种可拆卸的旋流式车用SCR混合器与喷嘴耦合装置。
背景技术
传统的SCR(选择性催化还原转化器)催化器将尿素喷嘴通过连接座倾斜的安装在排气管道上，针对相同发动机不同底盘，不同布置空间的情况将导致尿素喷射位置发生改变，尿素喷射性能也发生改变，从而导致需要重新标定。同时，传统的混合器位于尿素喷嘴后方，易导致尿素在混合器上发生结晶，结晶堵塞导致流动恶化，还会造成很大的压力损失。目前解决集成喷射SCR混合器尿素结晶问题的新方法和新方式是在喷嘴正前方设计合理的混合器强化和提高流场的湍流度与流场均匀性，从而加强尿素的破碎效果和降低尿素着壁的风险。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种可拆卸的旋流式车用SCR混合器与喷嘴耦合装置，该耦合装置有利于尿素热解，能有效解决尿素破碎较差、尿素结晶和氨的分布不均的问题，并且拆卸方便，利于日常维护及修理。
本发明采用的技术方案是：一种可拆卸的旋流式车用SCR混合器与喷嘴耦合装置，其特征在于：SCR混合器与喷嘴耦合装置通过外部壳体组合起来，壳体两端分别设置前、后法兰盘，壳体内部设置旋流式混合器，混合器为中空式设计并与壳体固连。前法兰盘连接口为装置进气口，后法兰盘连接口为装置出气口。进气口与混合器之间设置尿素输送弯管，弯管与混合器相连。混合器后设置尿素喷嘴，尿素喷嘴所处的壳体段为渐缩式设计。该耦合装置有利于尿素热解，能有效解决尿素破碎、尿素结晶和氨的分布均匀性问题，并且拆卸方便，利于日常维护及修理。
根据本发明，所述的尿素输送弯管一端从壁面穿出与泵连接，另一端与旋流式混合器相连。由于弯管采用薄壁式设计，管内尿素与来流高温烟气换热，有利于尿素热解。
根据本发明，所述旋流式混合器布置于尿素喷嘴喷射方向正前方6～10mm处。，可以有效解决混合器上的尿素低温结晶问题。
根据本发明，所述旋流式混合器通过叶片焊接固定在壳体上，该叶片前中部为矩形，尾部为梯形的收敛型设计。当烟气速度低时，烟气外掠过叶片尾部的梯形结构，在梯形尾部背面会形成稳态反向的两股纵向涡和伴随着纵向涡的瞬态发卡涡，保证尿素破碎效果。当烟气速度高时，旋流式结构可以有效地进行流场组织，产生旋流来获得良好的尿素破碎效果，确保氨的均匀分布。该混合器结构的排气被压小，满足既使得喷射的尿素和烟气充分混合，又不会产生较大压降的设计要求。
根据本发明，所述的旋流式混合器叶片以6～14个为宜，叶片与混合器轴线夹角为15°～50°为宜，所有叶片采用统一倾角并沿混合器周向均匀分布。
根据本发明，所述的尿素喷嘴设置在混合器下游。喷嘴位置为紊流活跃区，可获得较好的尿素破碎效果，并使尿素和来流烟气充分混合，减少沉积。
根据本发明，所述的壳体收敛段可使烟气流速提高，较高的轴向速度使尿素喷雾更快的流过出口管段，有效地降低尿素着壁的风险，减少沉积。
根据本发明，所述壳体进出口通过前后法兰接入汽车SCR系统中，其中，进气口通过法兰与柴油机排气管相连，出气口通过法兰与SCR反应器相连。可拆式设计利于日常检修，满足设计要求。
根据本发明，所述法兰盘上有环状槽，槽内为密封圈，由于整个装置为负压工作状态，密封圈设计可以有效防止烟气及氨的泄露，保障设备附近的人员安全。
本发明的有益效果是：本发明能够优化尿素喷雾效果，防止尿素结晶，使尿素热解均匀，进而提高催化剂的脱硝效率。
附图说明
图1为本发明沿轴向的剖视图。
图中标记为：1、尿素输送弯管；2、进口法兰及密封圈；3、壳体收缩段；4、旋流式混合器；5、出口法兰及密封圈；6、尿素喷嘴。
图2为该装置中混合器部分沿叶片方向的剖视图。
图3为该装置的主视图。
图4为该装置的左视剖面图。
图5为该装置沿出口方向视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明专利的具体实施方式作进一步的说明。
图1～5中，包括尿素输送弯管1、进口法兰及密封圈2、壳体收缩段3、旋流式混合器4、出口法兰及密封圈5、尿素喷嘴6。
如图1～5所示，本发明是一种可拆卸的旋流式车用SCR混合器、喷嘴耦合装置，包括壳体，所述壳体两端分别设置进口法兰及密封圈2、出口法兰及密封圈5，壳体内部设置旋流式混合器4，所述混合器为中空式设计并与壳体固连，进气口与混合器4之间设置尿素输送弯管1，所述弯管1一端穿过壳体与泵连接，另一端与混合器4相连，混合器4后设置尿素喷嘴6，所述尿素喷嘴6所处为壳体收缩段3。
所述的壳体收缩段3起到气流的加速作用。
所述的旋流式混合器4是通过焊接固定在壳体上，起到旋转气流的作用。
图2中，所述的混合器叶片为直叶片，该叶片前中部为矩形，尾部为梯形的收敛型设计。当烟气速度低时，烟气外掠过叶片尾部的梯形结构，在梯形尾部背面会形成稳态反向的两股纵向涡和伴随着纵向涡的瞬态发卡涡，保证尿素破碎效果。当烟气速度高时，旋流式结构可以有效地进行流场组织，产生旋流来获得良好的尿素破碎效果，确保氨的均匀分布。该特型叶片设计可在更宽泛的烟气流速下保证混合效果。所述的叶片数量以6～14个为宜，与中轴线夹角在15°～50°之间，所有叶片需统一倾斜角度，均匀分布。
本发明工作过程如下：发动机排气通过本发明，先通过壳体接触尿素输送弯管1，可加热尿素输送弯管1，进而预热弯管内的尿素，可优化尿素的热解过程，防止结晶。通过弯管1的气流进入旋流式混合器4后通过壳体收缩段3，使气流加速，加速的旋转气流可减少混气中尿素着壁风险，也可加快尿素液膜的蒸发。尿素从尿素喷嘴6喷出后，和加速后的旋转来流进行混合，可进一步增强尿素液滴的破碎，使尿素分散更加均匀，进而提高尿素在载体端面上氨的分布均匀性。
采用本发明的技术方案，可提高废气和尿素喷雾的混合程度，在进入SCR催化剂之前有较高的均匀性，可提高氮氧化物的转化效率，减少氮氧化物的排放。由于本发明对尿素的预热和旋流作用，同时也可减少尿素结晶的形成，又不会产生较高的压降问题。
凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种可拆卸的旋流式车用SCR混合器与喷嘴耦合装置，其特征在于：SCR混合器与喷嘴耦合装置通过外部壳体组合起来，所述壳体两端分别设置进口法兰及密封圈(2)、出口法兰及密封圈(5)，壳体内部设置旋流式混合器(4)，混合器为中空式设计并与壳体固连，进气口与混合器(4)之间设置尿素输送弯管(1)，弯管(1)一端穿过壳体与泵连接，另一端与混合器(4)相连，混合器(4)后设置尿素喷嘴(6)，尿素喷嘴(6)所处为壳体收缩段(3)。
2.如权利要求1所述的一种可拆卸的旋流式车用SCR混合器与喷嘴耦合装置，其特征在于：所述的尿素输送弯管一端从壁面穿出与泵连接，另一端与旋流式混合器相连。
3.如权利要求1所述的一种可拆卸的旋流式车用SCR混合器与喷嘴耦合装置，其特征在于：所述旋流式混合器布置于尿素喷嘴喷射方向正前方6～10mm处。
4.如权利要求1所述的一种可拆卸的旋流式车用SCR混合器与喷嘴耦合装置，其特征在于：所述旋流式混合器叶片通过焊接固定在壳体上，叶片后缘为收敛型设计。
5.如权利要求1所述的一种可拆卸的旋流式车用SCR混合器与喷嘴耦合装置，其特征在于：所述的旋流式混合器叶片以6～14个为宜，叶片与混合器轴线夹角为15°～50°为宜，所有叶片采用统一倾角并沿混合器周向均匀分布。
6.如权利要求1所述的一种可拆卸的旋流式车用SCR混合器与喷嘴耦合装置，其特征在于：所述的壳体收敛段可使烟气流速提高。
7.如权利要求1所述的一种可拆卸的旋流式车用SCR混合器与喷嘴耦合装置，其特征在于：所述壳体进出口通过前后法兰接入汽车SCR系统中，其中，进气口通过法兰与柴油机排气管相连，出气口通过法兰与SCR反应器相连。
8.如权利要求1所述的一种可拆卸的旋流式车用SCR混合器与喷嘴耦合装置，其特征在于：所述法兰盘上有环状槽，槽内为密封圈。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114961935A (zh) * 2022-07-04 2022-08-30 潍柴动力股份有限公司 预加热尿素喷射结构和后处理设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102022165A (zh) * 2010-12-15 2011-04-20 杭州银轮科技有限公司 一种车用尿素scr系统的混合装置
CN102242662A (zh) * 2010-05-10 2011-11-16 杭州银轮科技有限公司 一种scr脱硝系统的静态混合器
CN103894082A (zh) * 2014-03-03 2014-07-02 东南大学 设置于气体通道中的气体混合器及其组成的气体混合装置
JP2014234815A (ja) * 2013-06-05 2014-12-15 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102242662A (zh) * 2010-05-10 2011-11-16 杭州银轮科技有限公司 一种scr脱硝系统的静态混合器
CN102022165A (zh) * 2010-12-15 2011-04-20 杭州银轮科技有限公司 一种车用尿素scr系统的混合装置
JP2014234815A (ja) * 2013-06-05 2014-12-15 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
CN103894082A (zh) * 2014-03-03 2014-07-02 东南大学 设置于气体通道中的气体混合器及其组成的气体混合装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114961935A (zh) * 2022-07-04 2022-08-30 潍柴动力股份有限公司 预加热尿素喷射结构和后处理设备

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