CN110735701B - 一种多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板及排气后处理装置 - Google Patents

一种多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板及排气后处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板及排气后处理装置，包括支撑板，支撑板中设置旋流叶片，旋流叶片外周设置锥形孔板，支撑板上开有数个碳烟入口，碳烟入口一侧设置旋流叶片，旋流叶片包括旋流包板，旋流包板顶部设置旋流顶板，旋流叶片开有碳烟旋流出口；锥形孔板两端分别为孔板连接端和孔板中间排气端，孔板连接端与支撑板连接，锥形孔板上开有碳烟侧出口。本发明，采用多瓣型中心旋流板实现气流和碳烟颗粒的分流、扰动和混合。五片花瓣形的旋流叶片不但能够把气流和碳烟分成五个部分，同时能够形成更强的旋转气流。

Description

一种多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板及排气后处理装置
技术领域
本发明属于发动机排气后处理技术领域，涉及一种多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板及排气后处理装置。
背景技术
在DOC+DPF+SCR系统应用技术中，由于DPF积碳和碳烟主动再生过程的存在，要求碳烟在DOC和DPF上的分布尽量均匀，以利于碳烟颗粒的均匀再生和系统背压控制。行业内用DOC和DPF进气端面上的碳烟分布均匀性UI来表征，碳烟分布均匀性UI偏低的情况下，碳烟在局部积累较快，容易发生堵塞而造成背压及油耗的增大，严重的甚至造成DPF失效。在DPF主动再生过程中，要求DPF上的温度场分布尽量均匀以防止局部高温对催化剂及载体带来的热损害。温度分布不均匀容易造成碳烟再生不完全而降低DPF的利用率。
如何提高DOC及DPF前端面的碳烟分布均匀性UI、降低DPF再生过程中的温度梯度Ti是DPF系统开发过程中的关键技术。常规做法是在DOC前加装孔板或者孔管来提升碳烟在分布均匀度。但在混合距离较短的低空速情况下，孔板和孔管对碳烟颗粒尤其是质量较大的颗粒物的运动轨迹影响不大，气流和碳烟的混合效果并不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板，能解决气流和碳烟的混合效果并不理想，DPF系统中碳烟颗粒物在DPF中分布不均匀及DPF再生过程中温度梯度过大的问题的问题，且不需要较长混合距离。
按照本发明提供的技术方案：一种多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板，包括支撑板，所述支撑板中设置旋流叶片，所述旋流叶片外周设置锥形孔板。
作为本发明的进一步改进，所述支撑板上开有数个碳烟入口，所述碳烟入口一侧设置所述旋流叶片，所述旋流叶片包括旋流包板，所述旋流包板顶部设置旋流顶板，所述旋流叶片开有碳烟旋流出口；所述锥形孔板两端分别为孔板连接端和孔板中间排气端，所述孔板连接端与所述支撑板连接，所述锥形孔板上开有碳烟侧出口。
作为本发明的进一步改进，所述支撑板为圆盘形，所述碳烟入口成花瓣形。
作为本发明的进一步改进，所述旋流包板呈圆弧曲面，所述旋流包板与所述碳烟入口的夹角范围在70°-80°之间；所述旋流顶板向所述支撑板中心倾斜5°-10°。
作为本发明的进一步改进，所述锥形孔板的锥度为20度-30°。
作为本发明的进一步改进，所述孔板中间排气端的尺寸为所述支撑板尺寸的70%-80%。
作为本发明的进一步改进，所述形孔板上阵列开有碳烟侧出口。
一种排气后处理装置，包括以上所述的多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板，所述多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板前端设置进气管组件，后端依次设置DOC组件、DPF组件、尿素混合器组件、SCR组件及排气尾管组件。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明不同于常规的孔板和孔管混合结构，本发明采用多瓣型中心旋流板实现气流和碳烟颗粒的分流、扰动和混合。五片花瓣形的旋流叶片不但能够把气流和碳烟分成五个部分，同时能够形成更强的旋转气流。
2、本发明旋流叶片均在内侧弧形面上开口，引导气流和碳烟向中心旋转和聚集，能够有效降低离心力的影响。
3、本发明设置了锥形孔板，进一步降低了强旋流引起的离心力的影响，使得碳烟颗粒在DOC及DPF前端面的均匀性进一步提升。
4、本发明采用多瓣聚流式旋流结构还能够有效解决由于进气管气流直吹而造成的催化剂载体中心温度的较高的问题，大大降低DOC和DPF上温度分布部均匀的问题。
附图说明
图1为本发明排气后处理装置的结构示意图。
图2为图1的剖视图。
图3为本发明多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板结构示意图。
图4为本发明多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板正视图。
图5为本发明多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板各部分分解示意图。
图6为本发明旋流叶片的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
图1-6中，包括进气管组件1、多瓣聚流式碳烟旋流混合板2、锥形孔板2-1、孔板连接端2-11、孔板中间排气端2-12、碳烟侧出口2-13、旋流叶片2-2、旋流包板2-21、旋流顶板2-22、碳烟旋流出口2-23、支撑板2-3、碳烟入口2-31、DOC组件3、DPF组件4、尿素混合器组件5、SCR组件6、排气尾管组件7等。
如图1至2所示，本发明是一种排气后处理装置，排气后处理装置依次由由进气管组件1，多瓣聚流式碳烟旋流混合板2，DOC组件3，DPF组件4，尿素混合器组件5，SCR组件6及排气尾管组件7等零部件组成。
进气管组件1用以连接涡轮增压器后的排气管路，发动机排出的废气从进气管组件1进入该排气后处理装置，并通过多瓣聚流式碳烟旋流混合板2完成碳烟和气流的混合，然后进入DOC组件3和DPF组件4中。碳烟颗粒物在DPF组件4中被过滤，然后经由尿素混合器组件5、SCR组件6及排气尾管组件7排出后处理装置。
通常情况下，DOC组件3安装于DPF组件4前端，DOC组件3入口处的碳烟及气流均匀性不仅对DPF组件4前端面的碳烟及流速均匀度有很大影响，同时也影响DOC组件3后端的温度分布和DPF组件4主动再生的是否均匀。因此，在DOC组件3前端面安装高性能的混合装置非常必要。
如图3至图5所示，本发明所述的多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板2安装于DOC组件3前，由锥形孔板2-1、五片花瓣形旋流叶片2-2及支撑板2-3组成。
如图所述，支撑板2-3为圆盘形，支撑板2-3上开有5个碳烟入口2-31，碳烟入口2-31成花瓣形，其截面尺寸离支撑板2-3中心越远尺寸越大。碳烟入口2-31一侧设置五片旋流叶片2-2，如图6所示，旋流叶片2-2呈花瓣形。旋流叶片2-2包括旋流包板2-21，旋流包板2-21呈圆弧曲面，旋流包板2-21与碳烟入口2-31的夹角范围在70°-80°之间。旋流包板2-21顶部设置旋流顶板2-22，旋流顶板2-22向支撑板2-3中心倾斜5°-10°。旋流叶片2-2在朝向支撑板2-3中心位置处开有碳烟旋流出口2-23。
旋流叶片2-2外周同心设置锥形孔板2-1，锥形孔板2-1焊接在支撑板2-3中碳烟入口2-31外侧。锥形孔板2-1为锥度环板，锥形孔板2-1的锥度为20度-30°，锥形孔板2-1两端分别为孔板连接端2-11和孔板中间排气端2-12，孔板连接端2-11与支撑板2-3连接，孔板中间排气端2-12朝向DOC组件3，孔板中间排气端2-12的尺寸为支撑板2-3尺寸的70%-80%。锥形孔板2-1上阵列开有碳烟侧出口2-13。
当气流和碳烟颗粒物通过进气管组件1进入多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板2时，碳烟及气流被分成五个部分从碳烟入口2-31进入旋流叶片2-2，旋流叶片2-2首先通过圆弧形状对碳烟及气流进行混合，然后碳烟及气流接触旋流顶板2-22实现二次混合并形成强烈的中心旋转气流。旋流叶片2-2形状为外侧较大，中心较小，且碳烟旋流出口2-23在较小的中心位置内侧边上，能够有效引导碳烟向中心聚集，因此有较好的聚流作用。
碳烟旋流出口2-23出来后碳烟会与相邻的旋流叶片2-2外周进行接触，进行混合后在离心力的作用下向四周扩散，扩散的气流会在锥形孔板2-1的隔档下向中间聚拢从孔板中间排气端2-12流出，但也有一部分从碳烟侧出口2-13均匀流出。这样可以保证气流大部分集中于中间位置。从而防止碳烟和气流在DOC及DPF组件4的端面四周积聚。
通过锥形孔板2-1后，从孔板中间排气端2-12流出的碳烟气流与从碳烟侧出口2-13均匀流出的碳烟气流均匀混合再通过DOC组件3，并在DOC组件3的作用下进一步提高气流在DPF组件4前端面的分布均匀性，进而保证碳烟颗粒物在DPF组件4内部的均匀分布。
当系统进行主动再生时，由于多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板2的作用，DOC组件3出口端面和DPF组件4内部的温度分布均匀性提高，进而提高了DPF组件4内部碳烟颗粒物再生的均匀性，防止出现过高的温度梯度破坏DPF组件4催化剂涂层和载体。
不同于常规的孔板和孔管混合结构，本发明采用多瓣型中心旋流板实现气流和碳烟颗粒的分流、扰动和混合。五片花瓣形的旋流叶片不但能够把气流和碳烟分成五个部分，同时能够形成更强的旋转气流；
常规旋流板一般通过多个旋流叶片形成强旋转气流，但形成的旋转气流较为分散，导致碳烟颗粒容易被强大的离心力甩向DOC和DPF端面的边缘区域积聚，而无法提高碳烟的分布均匀度。本发明采用的五片花瓣形的旋流叶片均在内侧弧形面上开口，引导气流和碳烟向中心旋转和聚集，能够有效降低离心力的影响；
本发明在多瓣型旋流板的上面焊接了锥形孔板，进一步降低了强旋流引起的离心力的影响，使得碳烟颗粒在DOC及DPF前端面的均匀性进一步提升；
采用多瓣聚流式旋流结构还能够有效解决由于进气管气流直吹而造成的催化剂载体中心温度的较高的问题，大大降低DOC和DPF上温度分布部均匀的问题。

Claims (7)

1.一种多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板，其特征在于：所述隔板包括支撑板（2-3），所述支撑板（2-3）一侧设置旋流叶片（2-2），所述旋流叶片（2-2）外周设置锥形孔板（2-1）；所述支撑板（2-3）上开有数个碳烟入口（2-31），所述碳烟入口（2-31）一侧设置所述旋流叶片（2-2），所述旋流叶片（2-2）包括旋流包板（2-21），所述旋流包板（2-21）顶部设置旋流顶板（2-22），所述旋流叶片（2-2）开有碳烟旋流出口（2-23）；所述锥形孔板（2-1）两端分别为孔板连接端（2-11）和孔板中间排气端（2-12），所述孔板连接端（2-11）与所述支撑板（2-3）连接，所述锥形孔板（2-1）上开有碳烟侧出口（2-13）。
2.如权利要求1所述的多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板，其特征在于：所述支撑板（2-3）为圆盘形，所述碳烟入口（2-31）成花瓣形。
3.如权利要求1所述的多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板，其特征在于：所述旋流包板（2-21）呈圆弧曲面，所述旋流包板（2-21）与所述碳烟入口（2-31）的夹角范围在70°-80°之间；所述旋流顶板（2-22）向所述支撑板（2-3）中心倾斜5°-10°。
4.如权利要求1所述的多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板，其特征在于：所述锥形孔板（2-1）的锥度为20度-30°。
5.如权利要求1所述的多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板，其特征在于：所述孔板中间排气端（2-12）的尺寸为所述支撑板（2-3）尺寸的70%-80%。
6.如权利要求1所述的多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板，其特征在于：所述锥形孔板（2-1）上阵列开有碳烟侧出口（2-13）。
7.一种排气后处理装置，其特征在于：所述装置包括如权利要求1-6中任一项所述的多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板（2），所述多瓣聚流式碳烟旋流混合隔板（2）前端设置进气管组件（1），后端依次设置DOC组件（3）、DPF组件（4）、尿素混合器组件（5）、SCR组件（6）及排气尾管组件（7）。
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