CN110578581A - 一种scr后处理装置及其进气混合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种进气混合装置，包括壳体，所述壳体内设置有进气整流板，所述进气整流板靠近进气端的一侧设置有进气挡板，所述进气整流板靠近出气端的一侧设置有进气导流板；所述进气挡板和所述进气整流板之间形成混合腔，所述进气整流板与所述进气导流板之间形成导流腔，所述混合腔和导流腔之间设置有导气通道；所述混合腔的上部空间大于所述混合腔的下部空间。本发明的进气混合装置，避免了混合装置的混合腔的底部气流速度降低，防止了混合腔的底部形成尿素结晶，降低了柴油机后处理结晶引起的故障率，保证了混合气中的尿素溶液的含量。本发明还公开了一种SCR后处理装置。

Description

一种SCR后处理装置及其进气混合装置
技术领域
本发明涉及车辆排气系统技术领域，特别涉及一种SCR后处理装置及其进气混合装置。
背景技术
随着社会的发展，国家对柴油机的排放要求越来越高，国VI/欧VI柴油机后处理装置通用采用CH喷射加DOC加DPF加SCR的技术路线。其中，SCR技术是消除柴油机排气中氮氧化物的主要后处理技术，用来将柴油机排气中的主要有害成分氮氧化物还原为氮气和水。
SCR装置工作时，排气从增压器涡轮流出后进入排气管中，由安装在排气管上的尿素喷射单元将定量的尿素水溶液以雾状形态喷入排气管中，尿素液滴在高温废气作用下发生水解和热解反应。为了提高混合的均匀性，SCR装置内部需要设置用于混合排气及尿素水溶液的混合装置。目前，在混合装置的混合腔的底部气流速度降低，容易形成尿素结晶，使柴油机容易出现后处理结晶故障，使得混合气中的尿素溶液的含量与设定值不一致。
因此，如何避免混合装置的混合腔的底部气流速度降低，避免混合腔的底部形成尿素结晶，降低柴油机后处理结晶引起的故障率，保证混合气中的尿素溶液的含量，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种进气混合装置，避免混合装置的混合腔的底部气流速度降低，防止混合腔的底部形成尿素结晶，降低柴油机后处理结晶引起的故障率，保证混合气中的尿素溶液的含量。
本发明的另一目的是提供一种SCR后处理装置。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种进气混合装置，包括壳体，所述壳体内设置有进气整流板，所述进气整流板靠近进气端的一侧设置有进气挡板，所述进气整流板靠近出气端的一侧设置有进气导流板，所述进气导流板上设置有出气口；
所述进气挡板和所述进气整流板之间形成混合腔，所述进气整流板与所述进气导流板之间形成导流腔，所述进气整流板的下端与所述壳体的内表面之间设置有连通所述混合腔和导流腔的导气通道；所述进气挡板的上部设置有进气口，所述混合腔的上部空间大于所述混合腔的下部空间，所述壳体上靠近所述混合腔的上部空间的位置设置有尿素喷嘴。
优选地，还包括底碗，所述底碗设置在所述导气通道靠近所述壳体的内表面的一侧，所述导气通道设置在所述进气整流板的下端面与所述底碗的上表面之间；所述底碗的一侧与所述进气挡板固定连接，另一侧与所述进气导流板连接，所述底碗为两侧高中间低的弧形板。
优选地，所述进气挡板上设置有与所述底碗的侧面的第一插接部对应设置的第一焊接孔，所述进气导流板上设置有与所述底碗的另一侧面的第二插接部对应设置的第二焊接孔。
优选地，所述进气挡板低于所述第一焊接孔的位置设置有进气小孔。
优选地，所述进气小孔设置有若干个，若干个所述进气小孔呈弧形设置。
优选地，所述进气整流板包括一体设置的底板和侧翼板，所述侧翼板沿所述底板的边缘设置，所述进气挡板、底板和侧翼板围成所述混合腔，所述底板为弧形板。
优选地，所述侧翼板靠近所述进气挡板的端部设置有第三插接部，所述进气挡板与所述第三插接部对应的位置设置有第三焊接孔。
优选地，所述进气导流板为Z型曲面板，所述进气导流板上设置有若干个所述出气口。
优选地，所述进气导流板和所述进气挡板的边缘焊接在所述壳体的内表面。
本发明公开的SCR后处理装置，包括筒体，所述筒体上设置有与所述筒体的内腔连通的进气管和出气管，所述筒体的内腔沿气流方向设置有进气混合装置和SCR催化反应单元，所述进气混合装置为上述任一项所述的进气混合装置，所述进气混合装置的所述壳体为SCR后处理装置的所述筒体。
从上述技术方案可以看出，本发明的进气混合装置，进气挡板与进气整流板之间设置的所述混合腔的上部空间大于所述混合腔的下部空间，使所述混合腔形成上大下小的收口漏斗形结构，所述混合腔的上部空间便于尾气和雾状尿素液滴充分混合，提高尾气与雾状尿素液滴的混合均匀性，所述混合腔的下部空间缩小，形成的收口结构使所述混合腔的下部气流流速增加，高速气流撞击所述混合腔的底部，避免所述混合腔的底部形成尿素结晶，保证了混合气中的尿素溶液的含量，降低了柴油机后处理装置结晶引起的故障率。
本发明还提供了一种SCR后处理装置，由于SCR后处理装置采用了上述的进气混合装置，因此，该SCR后处理装置兼具上述进气混合装置相应的技术优点，本申请文件中不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的的SCR后处理装置的局部剖视结构示意图；
图2为图1中的尿素喷嘴位置的局部俯视示意图；
图3为图2中的A-A处的剖视结构示意图；
图4为本发明实施例提供的进气挡板的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的进气整流板的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的进气导流板的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的底碗的结构示意图；
图8为图3的部分结构的另一角度的结构示意图。
具体实施方式
本发明的目的之一是提供一种进气混合装置，避免混合装置的混合腔的底部气流速度降低，防止混合腔的底部形成尿素结晶，降低柴油机后处理结晶引起的故障率，保证混合气中的尿素溶液的含量。
本发明的另一目的是提供一种SCR后处理装置。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图8，本发明公开了一种进气混合装置，包括壳体6，壳体6内设置有进气整流板22，进气整流板22靠近进气端的一侧设置有进气挡板21，进气整流板22靠近出气端的一侧设置有进气导流板23，进气导流板23上设置有出气口232。
进气挡板21和进气整流板22之间形成混合腔，进气整流板22与进气导流板23之间形成导流腔，进气整流板22的下端与壳体6的内表面之间设置有连通所述混合腔和导流腔的导气通道。其中，为了方便尾气进入，进气挡板21的上部设置有进气口211，所述混合腔的上部空间大于所述混合腔的下部空间，从而使所述混合腔形成上大下小的漏斗形结构。壳体6上靠近所述混合腔的上部空间的位置设置有尿素喷嘴5，进气挡板21的上部设置有进气口。所述混合腔的上部空间大的结构利于从进气口211进入的尾气与尿素喷嘴5喷出的雾状尿素液滴充分混合，提高尾气与雾状尿素液滴的混合均匀性，所述混合腔的下窄的收口结构使所述混合腔的下部气流流速增加，避免所述混合腔的底部形成尿素结晶。
本发明的进气混合装置，进气挡板21与进气整流板22之间设置的所述混合腔的上部空间大于所述混合腔的下部空间，使所述混合腔形成上大下小的收口漏斗形结构，所述混合腔的上部空间便于尾气和雾状尿素液滴充分混合，提高尾气与雾状尿素液滴的混合均匀性，所述混合腔的下部空间缩小，形成的收口结构使所述混合腔的下部气流流速增加，高速气流撞击所述混合腔的底部，避免所述混合腔的底部形成尿素结晶，保证了混合气中的尿素溶液的含量，降低了柴油机后处理装置结晶引起的故障率。
进一步的，进气混合装置还包括底碗24，底碗24设置在所述导气通道靠近壳体6的内表面的一侧，所述导气通道设置在进气整流板22的下端面与底碗24的上表面之间。底碗24的一侧与进气挡板21固定连接，另一侧与进气导流板23连接。底碗24为两侧高中间低的弧形板，此处所述的两侧，一侧指与进气挡板21连接的侧面，另一侧指与进气导流板23连接的侧面。通过在所述导气通道底部设置上述结构的底碗24，使靠近进气挡板21和进气导流板23的位置为弧形，使所述导气通道的位置不存在气流死区，避免了存在气流死区而生成尿素结晶。同时，底碗24为两侧高中间低的弧形板，即所述导气通道的底部为两端高中间低的弧形气流导流通道结构，形成阻力较小的气流通道。高速气流撞击底碗24后形成气流涡流，进一步加速气流的破碎和混合。
为了方便连接，进气挡板21上设置有与底碗24的侧面的第一插接部241对应设置的第一焊接孔213。第一插接部241包括若干个插接凸起，底碗24从侧面看也是弧形结构，因此，若干个所述插接凸起呈弧形设置，对应的，第一焊接孔213包括若干个分焊接孔，若干个所述分焊接孔也为弧形设置。底碗24的另一侧面设置有第二插接部242，进气导流板23上设置有与第二插接部242对应设置的第二焊接孔231，第二插接部242和第一插接部241的结构设置相同，此处不再赘述。安装时，第一插接部241插入第一焊接孔213内部，第二插接部242插入第二焊接孔231内部，为了保证结构连接的可靠性，且以上焊接孔的孔长大于插接部的高度，以便在焊接孔内焊接，减少了表面的焊瘤，使得连接处的外表面美观。
由于底碗24为两侧高中间低的弧形板，因此，底碗24的两侧远离所述混合腔的表面和壳体6的内表面之间存在间隙空间，小部分混合气流会进入所述间隙空间内，气流速度减慢，容易在所述间隙空间位置的壳体6的内表面形成尿素结晶。为了使底碗24和壳体6之间的所述间隙空间的气流向上流出，进气挡板21低于第一焊接孔213的位置设置有进气小孔214，进气小孔214的设置，使得进气端的进气流能够从进气小孔214进入所述间隙空间内，迫使混合气流向上流动进入所述混合腔或所述导气通道，最终从进气导流板23上的出气口232流出，从而有效的避免尿素气流在壳体6底部沉积形成死区，防止壳体6底部的尿素结晶故障的发生。
具体的，进气小孔214设置有若干个，若干个进气小孔214呈与底碗24的侧面形状对应的弧形设置，从而有效避免整个底碗24和壳体6之间的所述间隙空间的尿素结晶。
如图5所示，在一具体实施例中，进气整流板22包括一体设置的底板222和侧翼板221，侧翼板221沿底板222的边缘设置，进气挡板21、底板222和侧翼板221围成所述混合腔。底板222为弯曲设置的弧形板，也可以为由斜面连接的两个台阶面，只要能够保证所述混合腔的腔室上部空间大下部空间小即可。
为了对进气整流板22进行连接定位，侧翼板221靠近进气挡板21的端部设置有第三插接部223，进气挡板21与第三插接部223对应的位置设置有第三焊接孔212。可以理解的，第三插接部223包括若干个插接凸起结构。为保证连接位置的结构强度，第三插接部223与第三焊接孔212插接后再进行焊接。
在一具体实施例中，进气导流板23为Z型结构的曲面板，以便对混合气流进行更好导流。在进气导流板23上根据气流的流向特征在合适位置设置出气口232，混合充分的气流从进气导流板23上的出气口232流出进行下一步的催化还原反应。其中，出气口232设置有多个。
进气导流板23设置为Z形状的流线型结构，可增加气流的混合路径和混合时间，进一步提高尿素水溶液的混合均匀性，使得气流最终能比较均匀的进入SCR催化反应单元3，可大幅提高气流在SCR催化反应单元3的前端面的混合均匀性。
具体的，如图4所示，进气挡板21在底部开有7个进气小孔214，使得一小部分尾气流从该处小孔流入。
图3中的箭头方向为气流方向。
为了保证连接强度，进气导流板23和进气挡板21的边缘焊接在壳体6的内表面。进气导流板23、底碗24、进气挡板21和进气整流板22均为金属材质板。
本发明的进气混合装置的气体混合路径为：尾气流首先流经进气挡板21，绝大部分尾气流通过进气挡板21上的进气口211进入所述混合腔，尿素喷嘴5喷射出的尿素水溶液与尾气流在所述混合腔内进行破碎及混合。所述混合腔上宽的结构利于尾气与雾状尿素液滴的充分混合，提高混合均匀性，下窄的收口结构使底部混合气流的流速增加，加速后的高速气流撞击底碗24后形成很强的涡流，不仅能进一步加速气流的破碎及混合，还能有效避免在底碗24处形成气流死区而生成尿素结晶。混合气流通过所述导气通道流入所述导流腔，最后混合充分的气流从进气导流板23上设置的出气口232流出，进行下一步的催化还原反应。
本发明还提供了一种SCR后处理装置，包括筒体，所述筒体上设置有与所述筒体的内腔连通的进气管1和出气管4，所述筒体的内腔沿气流方向设置有进气混合装置2和SCR催化反应单元3，进气混合装置2为上述任一实施例中公开的进气混合装置，进气混合装置2的壳体6为SCR后处理装置的所述筒体。
在本方案的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本方案的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本方案的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种进气混合装置，包括壳体(6)，其特征在于，所述壳体(6)内设置有进气整流板(22)，所述进气整流板(22)靠近进气端的一侧设置有进气挡板(21)，所述进气整流板(22)靠近出气端的一侧设置有进气导流板(23)，所述进气导流板(23)上设置有出气口(232)；
所述进气挡板(21)和所述进气整流板(22)之间形成混合腔，所述进气整流板(22)与所述进气导流板(23)之间形成导流腔，所述进气整流板(22)的下端与所述壳体(6)的内表面之间设置有连通所述混合腔和导流腔的导气通道；所述进气挡板(21)的上部设置有进气口(211)，所述混合腔的上部空间大于所述混合腔的下部空间，所述壳体(6)上靠近所述混合腔的上部空间的位置设置有尿素喷嘴(5)。
2.根据权利要求1所述的进气混合装置，其特征在于，还包括底碗(24)，所述底碗(24)设置在所述导气通道靠近所述壳体(6)的内表面的一侧，所述导气通道设置在所述进气整流板(22)的下端面与所述底碗(24)的上表面之间；所述底碗(24)的一侧与所述进气挡板(21)固定连接，另一侧与所述进气导流板(23)连接，所述底碗(24)为两侧高中间低的弧形板。
3.根据权利要求2所述的进气混合装置，其特征在于，所述进气挡板(21)上设置有与所述底碗(24)的侧面的第一插接部(241)对应设置的第一焊接孔(213)，所述进气导流板(23)上设置有与所述底碗(24)的另一侧面的第二插接部(242)对应设置的第二焊接孔(231)。
4.根据权利要求3所述的进气混合装置，其特征在于，所述进气挡板(21)低于所述第一焊接孔(213)的位置设置有进气小孔(214)。
5.根据权利要求4所述的进气混合装置，其特征在于，所述进气小孔(214)设置有若干个，若干个所述进气小孔(214)呈弧形设置。
6.根据权利要求1所述的进气混合装置，其特征在于，所述进气整流板(22)包括一体设置的底板(222)和侧翼板(221)，所述侧翼板(221)沿所述底板(222)的边缘设置，所述进气挡板(21)、底板(222)和侧翼板(221)围成所述混合腔，所述底板(222)为弧形板。
7.根据权利要求6所述的进气混合装置，其特征在于，所述侧翼板(221)靠近所述进气挡板(21)的端部设置有第三插接部(223)，所述进气挡板(21)与所述第三插接部(223)对应的位置设置有第三焊接孔(212)。
8.根据权利要求1所述的进气混合装置，其特征在于，所述进气导流板(23)为Z型曲面板，所述进气导流板(23)上设置有若干个所述出气口(232)。
9.根据权利要求1所述的进气混合装置，其特征在于，所述进气导流板(23)和所述进气挡板(21)的边缘焊接在所述壳体(6)的内表面。
10.一种SCR后处理装置，包括筒体，所述筒体上设置有与所述筒体的内腔连通的进气管(1)和出气管(4)，所述筒体的内腔沿气流方向设置有进气混合装置(2)和SCR催化反应单元(3)，其特征在于，所述进气混合装置(2)为权利要求1-9任一项所述的进气混合装置，所述进气混合装置的所述壳体(6)为SCR后处理装置的所述筒体。
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