CN111561378B - 一种u型废气混合装置 - Google Patents
一种u型废气混合装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111561378B CN111561378B CN201910198908.0A CN201910198908A CN111561378B CN 111561378 B CN111561378 B CN 111561378B CN 201910198908 A CN201910198908 A CN 201910198908A CN 111561378 B CN111561378 B CN 111561378B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mixing chamber
- exhaust gas
- module
- evaporation
- mixing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002156 mixing Methods 0.000 title claims abstract description 191
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 title description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 69
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 64
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 16
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 98
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 17
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 15
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 5
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
本发明涉及一种装置,用于将液体喷雾蒸发后得以混入内燃机产生的废气中,该装置包括壳体,该壳体包括废气进气口及废气排气口,其分置于壳体的同一侧。该装置还包括气流集中器,用以将废气导入至蒸发模块;该装置还包括置于蒸发模块下游的混合室;其中蒸发模块可变动地连接于且可由该模块进入上述混合室的内部;后混合室可由上述混合室进入;该后混合室具有流体接头,用于连接废气排气口,其中混合室物理上位于后混合室和废气排气口之间,使得处在后混合室和废气排气口之间的连接流体围绕混合室的外部。
Description
技术领域
本发明涉及一种装置,该装置先蒸发液体喷雾,随后将蒸发后的喷雾混入内燃机的废气。进一步地,本发明涉及一种内燃机废气的后处理系统,且该系统中并有上述装置。此外,本发明还涉及一种含有上述装置及上述后处理系统的车辆。本发明还涉及蒸发液体喷雾并随后将其与内燃机废气混合为一体的操作方式。
背景技术
现有技术中,如何实现来自给料模块的尿素水溶液的有效蒸发,并将所得的还原剂产物如氨均匀混合到废气中,而后将所得混合废气均匀散布在催化组分中这一系列操作是排气后处理系统领域中有待解决的问题。目前几个能实现该效果的发明能同时将这个过程中产生尿素沉积的风险、产生的背压及所需要的空间最小化。废气后处理系统包括选择性催化还原(简称SCR)系统,该SCR系统可置于内燃机的下游,用以减少或消除发动机排放的氮氧化物(NOx)。该SCR系统可将还原剂引入废气流中,并增加混合器,使还原剂混合至废气流中。还原剂与废气流的充分混合能使还原剂均匀散布在废气流中,而使催化反应在催化剂的横截面上均匀流过,从而大量减少氨气的溢出和NOx的排放。
现代汽车的零件排布紧凑,因此以紧凑方式达到上述效果也非常重要。
US 10024217B1公开了一种用于废气混合系统的分解反应器,更进一步是一种用于废气混合系统的U型分解反应器,其中废气的进出口都设置在外部元件或外部壳体的同一侧。
发明内容
本发明解决了现有技术中为后处理系统所用的混合系统的许多问题,同时又区别于现有混合系统。本发明所涉及的混合系统既具有基本功能,也可以与不同类型的给料模块一起使用;其具有多个给料模块,并且可以根据不同直径的催化剂改变尺寸。本发明涉及一种新颖的排气混合系统,它是车辆排气后处理系统的一部分。在后处理系统中,来自车辆发动机的有毒废气通过氧化型催化剂,例如柴油氧化型催化剂(DOC)和/或微粒过滤器,例如柴油微粒过滤器(DPF),然后进入本发明的废气混合系统。
通常,所述混合系统将尿素水溶液蒸发到还原剂氨中,并将还原剂与废气进行快速混合。该混合系统有助于尿素水滴的蒸发和将蒸发的氨均匀混合到废气中,同时使产生沉积物的可能性最小。废气中的氨得以均匀地混合散布,具有较好的流动均匀性,因此在选择催化还原(SCR)催化剂上通过的时候可以最大限度地使有害的NOx转化成无害的氮和水。如此一来,尿素水溶液可在压力下通过还原剂给料模块注入混合系统中形成液体喷雾,并在其与金属部件碰撞之前完全放出。
本发明一目的是提供一种用于蒸发液体喷雾并随后与来自内燃机的废气进行混合的装置,该装置包括壳体,该壳体包括废气入口和废气排出口,这两个口都布置在壳体同一侧;此外该装置还包括:
-用于引入废气的气流集中器
-蒸发模块,
-以及位于蒸发模块下游的混合室,
所述蒸发模块与混合室的入口流通连接,并与混合室的入口对接;
所述混合室与后混合室的入口对接,该后混合室流通连接至废气排气口;其中混合室物理上位于后混合室和废气排气口之间,使得处在后混合室和废气排气口之间的连接流体围绕混合室的外部。
混合室、后混合室和废气排气口的相对位置布局,使得混合室的壁能被从后混合室溢出的废气从外部进行加热,而使各元件排布紧凑,同时生成沉积物的可能性最小,过程所产生的背压最小。
本发明中的混合系统可呈U形排布。
在一个实施例中,混合室包括旋流挡板,该旋流挡板包括与废气排气口的朝向相反的多个开口。优选地,多个开口包括放射式偏转叶片和向外偏转叶片。更优选地,若干放射式偏转叶片围绕着若干向外偏转叶片。甚至更优选地,放射式和/或向外偏转叶片成圆周形排布。
在另一个实施例中,混合室呈张开的形状,其位于蒸发模块附近的区域较窄,在与上述区域相反的另一端较宽。优选地,混合室较窄区域的外壁在后混合室和废气排气口之间限定了一条用于废气流动的通道。
在另一个实施例中,混合室还包括在其底部上的排气口,此处的底部应当理解为与混合室入口相对立的端部。优选地,所述排气口至少部分地由壳体封闭,使得废气由此能被引至后混合室。更优选地,混合室的底部由壳体封闭,从而迫使废气通过旋流挡板溢出混合室。
在另一个实施例中,混合室的内部包括预混合室,该预混合室位于蒸发模块的下游,旋流挡板的上游。
在另一个实施例中,后混合室位于混合室和壳体壁之间,壳体壁与废气的排气口的朝向相反。
在另一个实施例中,后混合室的形状能使废气流在混合室的外部得以流动甚至加速流动。
在另一个实施例中,混合室按照来自蒸汽模块的废气流的方向排布,同时,混合室相对壳体是倾斜的。
在另一个实施例中,蒸发模块包括多个平行的蒸发叶片,以用于将废气流引向混合室。优选地,该蒸发叶片作为液体喷雾液滴的碰撞表面,以加强液体喷雾的蒸发使其均匀混合到废气中。优选地,蒸发叶片是弯曲的。
在另一个实施例中,混合室还包括一V形叶片,用于沿着蒸发模块的主轴呈圆周向散布液体喷雾和气态还原剂。优选地,V形叶片包括两个不对称的孔,用于使废气通过;每个孔位于V形叶片的相反侧且呈不对称分布。特别地,V形叶片可以形成两个不对称的孔。由此混合室内可以产生更均匀的气体流动。更优选地,所述孔是沿着V形叶片侧面的轮廓排布的凹槽。甚至更优选地,V形叶片位于旋流挡板的上游。
在另一个实施例中,壳体呈U型。
在另一个实施例中,气流集中器,蒸发模块,混合室和后混合室都位于装置的壳体内
所述气流集中器,蒸发模块和混合室构成一个单件,该单件在壳体中被导入。
在另一个实施例中,气流集中器,蒸发模块和混合室限定了废气的单个流动路径。
在另一个实施例中,该装置还包括位于混合室和废气排气口之间的出口区。
在另一个实施例中,该装置还包括一给料模块,用于将液体插至废气进气口和蒸发模块之间。优选地,给料模块位于气流集中器的上游。更优选地,所述给料模块朝向废气进气口成角度。甚至更优选地,给料模块还包括注入保护附件。
在另一个实施例中,给料模块是压力雾化器。或者,给料模块是空气辅助雾化器。
在另一实施例中,该装置还包括至少一个额外的给料模块。通常,可以是两个或更多个给料模块。
该装置优选地由不锈钢制成,其耐尿素腐蚀,具有低热膨胀性并且具有良好的成形性和可焊性。然而,也可以使用具有类似性质的其他材料。
本发明的第二方面涉及一种内燃机废气的后处理系统,其包括至少一个本发明的装置及至少上述实施例中的任何一个装置。
在第二方案的实施例中,后处理系统进一步地包括微粒过滤器,通常是柴油微粒过滤器(DPF)。
本发明第二方案的另一个实施例中,后处理系统还包含一种选择性催化还原(SCR)催化剂。通常,该SCR催化剂设置在过滤器上。
本发明第二方案的另一个实施例中,后处理系统还包含一种氧化型催化剂,例如柴油氧化型催化剂(DOC)。
本发明第二方案的另一个实施例中,后处理系统还包含一种氨滑移催化剂(ASC)。
本发明第二方案的另一个实施例中,后处理系统以之字形或U形排布。
本发明的第三方面涉及根据本发明中至少一个装置及任何一个上述实施例中的用途,该用途使蒸发的液体喷雾随后混合到内燃机产生的废气中。
在一个实施例中,所述内燃机是柴油发动机。
在另一个实施例中,所述内燃机是奥托发动机。
在另一个实施例中,所述内燃机是阿特金森发动机。
本发明的第四方面涉及一种车辆,其包括本发明的后处理系统以及上述实施例中的任何一个。
在一个实施例中,车辆由柴油发动机提供动力。
在另一个实施例中,车辆由奥托发动机提供动力。
在另一个实施例中,车辆由阿特金森发动机提供动力。
本发明的其他目的和优点将从以下具体实施例的描述及权利要求中体现。
附图说明
图1是包括本发明装置的后处理系统的示意图,该装置用于蒸发液体喷雾并随后将还原剂混合到来自内燃机的废气中。
图2是本发明装置的实施例的透视图,该装置用于蒸发液体喷雾并随后将还原剂混合到来自内燃机的废气中。
图3是本发明混合装置的实施例的横截面透视图。
图4是本发明混合装置的实施例的横截面图。
图5是本发明混合装置的实施例的气流集中器,蒸发模块和混合室的分解立体图。
图6是本发明混合装置的实施例的计算流体动力学模拟的结果图示。
图7是本发明混合装置的实施例的气流集中器的透视图。
图8是本发明混合装置的实施例的蒸发模块的透视图。
图9是本发明混合装置的实施例的V形叶片的正视图、俯视图、侧视图和透视图。
图10是本发明混合装置的实施例的混合室的立体分解图。
图11是本发明混合装置的实施例的混合室的俯视图。
图12示出了本发明混合装置的实施例的组件。
具体实施方式
除了实施例所展现的有利方面,从广义上来说,本发明还具有许多优点。
本发明领域的一个已知问题是,如何使来自给料模块的尿素水溶液的液滴有效蒸发,而后使蒸发后的尿素组分与氨水等还原剂产物混合均匀至尾气中,随后均匀分布在催化组分上。为了实现这一目标,人们提出了多项发明,同时将尿素沉积的风险降至最低,将背压降至最低,并将空间需求降至最低。
本发明在实现上述所有功能的同时,又有别于现有的混合装置。结果得到的混合系统既满足功能要求,又可与多种不同类型的加药模块配套使用,配以多种加药模块,可按不同催化剂直径进行规模化,易于制造。
本文所用的术语“液体”,是指用于生成一种还原剂的液体,该还原剂能减少例如DEF(柴油机废气流体)的有害气体,尿素水溶液就是这样的液体。
本文所用的术语“旋流挡板”,是指具有开口能使废气产生回旋的壁。
如本文所述,旋流挡板可包括多个放射式偏转叶片。此处的“多个”指的是两个或两个以上的数量,通常地,放射式偏转叶片的数量在5-20之间,例如,含有12个放射式偏转叶片的旋流挡板。根据放射式偏转叶片的直径尺寸变化,旋流挡板中还可以包含更多个放射式偏转叶片。
如本文所述,旋流挡板可包括多个向外偏转的叶片。此处的“多个”指的是两个或两个以上的数量,通常地,向外偏转的叶片的数量在2-8之间,例如含有6个向外偏转的叶片的旋流挡板。根据放射式偏转叶片的直径尺寸变化,旋流挡板中还可以包含更多个向外偏转的叶片。
现在将参照附图1-12更详细地描述本发明所涉及的装置和系统。这些附图示出了本发明的一种实施方式,但不应视作对本发明的任何限制。
本发明所使用的材料可以是不锈钢,因其具有低热膨胀、抗尿素腐蚀的特性,且具有优良的可成形性和可焊性。如有其它合适的材料也可用。
图1示出了本发明所涉及的一种后处理系统,其具有用于进入后处理系统的内燃机废气进气口(18),其中箭头(13)指示了废气气流流动的方向。在系统运作期间,废气进入入口模块(6),然后经由柴油氧化型催化剂(1)的处理,随后进入柴油颗粒过滤器(2)。装置(3)用于对液体喷雾(例如还原剂)进行蒸发并随后将其混合到内燃机产生的废气中的,且装置(3)置于柴油颗粒过滤器(2)的后方和选择性催化还原催化剂(4)的前方,并且,该催化剂后方还有SCR氨逃逸催化剂区(5)。此后,经过处理的废气首先经过出口模块(7),随后按照图示箭头(13)所指的废气流动方向通过废气排气口(19)离开后处理系统;如图可以看出,由于该后处理系统呈U形,因此处理后的废气的排出方向与进入废气进气口(18)的气体的方向相反。
图2是本发明一实施例的透视图,其示出了一种用于蒸发液体喷雾并随后将蒸发后的气体产物混合到内燃机产生的废气中的装置(3),或简单地来说是一种混合装置(3)或废气混合装置(3)。该混合装置(3)包括一壳体(16),在所示实施例中,该壳体呈U形。所述壳体(16)包括进气口(14)和排气口(15),在本实施例中,这两个气口都呈圆柱形。在混合装置(3)的其他实施例中,进气口(14)和/或排气口(15)可以是其他几何构造,例如三角形、矩形、六边形、八边形等。通过进气口(14),可以观察到部分的气流集中器(8)和具有叶片(10)的蒸发模块(9),这两种部件将在下文中描述。
图3和4分别示出了本发明所涉及的一种混合装置(3)的两个不同实施例的透视图和侧视图的纵向截面。两个实施例的区别在于图3所示的实施例缺少V形叶片(28)。除了有无V形叶片(28)的区别之外,两个实施例都描述如下。废气(13)通过进气口(14)进入混合装置(3)并随后到达气流集中器(8),气流集中器(8)将废气流(13)引至蒸发模块(9),并加速其流动。气流集中器(8)与壳体(16)的结构形状使得当废气(13)进入蒸发模块(9)时,废气流动的方向基本上垂直于混合装置(3)进气口(14)的方向。
在所示的实施例中,空气辅助的还原剂给料模块(20)置于排气混合装置(3)的壳体(16)中,其中液体,例如尿素水溶液,特别是尿素水溶液,在系统运作期间被加至废气(13)中,使得至少与尿素溶液混合的一些废气(13)能撞击蒸发模块(9)的叶片(10),并随后蒸发成气态氨。给料模块的注入保护附件(21)用于保护来自给料模块(20)的尿素水溶液喷雾。尽管在这些实施例中,给料模块(20)是气助式雾化器,但在其他实施例中,它可以是压力雾化器。可以看出,在所示实施例中,给料模块(20)与废气(13)的进气口(14)成角度。这种排布方式是特别有利的。然而,在其他实施例中,当废气通过进气口(14)进入混合装置(3)时,给料模块(20)可以基本垂直于废气(13)的流动方向。
蒸发模块(9)的下游设置有混合室(11),混合室流通连接到蒸发模块(9)。可以看出,蒸发叶片(10)的出口部分呈弯曲状,使得废气流(13)被引至混合室(11)。所示实施例的混合室(11)包括与混合装置(3)废气排气口(15)相背的旋流挡板(12),及位于挡板底部的另一个出口开口(32);即是,该挡板底部与蒸发模块(9)和混合室(11)之间的连接流体相对,并由壳体封闭。在这些实施例中,出口开口(32)的周边形状使其与壳体紧密相抵,从而完全闭合所述出口开口(32)。然而在其他实施例中,所述出口开口(32)可以部分地关闭,使得通过所述出口开口(32)溢出混合室的废气被引至后混合室(26)。在其上部区域,即进气口的位置,混合室(11)可包括位于蒸发模块(9)下游和旋流挡板(12)上游的预混室(33)。
尽管完全可选地,但在图4所示的实施例中,混合室(11)还包括V形叶片(28),用于沿着蒸发模块(9)的主轴线圆周向散步所述液体喷雾,如图5所示,在该实施例中液体喷雾最终为气态氨。V形叶片(28)是沿其纵向轴线弯曲的矩形板,其包括两个不对称的孔口,分置于V形叶片(28)相反的两侧,这些孔口可以是凹口,也可以是缺口。但如果这些孔口分置于V形叶片(28)同一侧,则会使得只有部分废气流绕过V形叶片(28),使效果大大降低。所述凹口优选为矩形口。优选地,V形叶片(28)置于旋流挡板(12)的上游,更确切地说,是置于预混合室(33)中。在图9中可以更清楚地看到V形叶片(28)的外形构造和所处位置。如前所述,图3中所示的实施例没有V形叶片(28)。
混合室(11)作为后混合室(26)的入口,后混合室(26)与废气排气口(15)流体连通。可以看到,混合室(11)位于后混合室(26)和废气排气口(15)之间,使得后混合室(26)和排气口(15)之间的连接流体围绕着混合室(11)的外部。由于混合室(11)、后混合室(26)和排气口(15)的相对布置,使得混合室的壁由溢出后混合室的废气从外部进行加热,而不需要任何旁路等类似结构,从而使部件间排布紧凑,同时使沉积物风险最小化,这里的沉积物即是结晶的尿素沉积物、和/或使背压增大的阻塞物。此外,在该实施例中,混合室(11)朝废气排气口(15)倾斜,从而增加其经直度(longitude),这有助于废气与由给料模块(20)注入的液体进行混合,以及在紧凑的壳体(16)内为后混合室(26)腾出空间。
在所示实施例中,后混合室(26)位于混合室(11)和壳体(16)壁之间,更确切地说,是位于混合室(11)和壳体(16)的后壁之间,该后壁与排气混合装置(3)的进气口(14)和排气口(15)相背。壳体(16)的后壁优选是非平坦的,例如,呈弯曲状。非平坦的后壁有助于增加壳体(16)的结构刚度。
在所示实施例中,壳体(16)分别在废气的进气口(14)和排气口(15)旁边分别限定入口区(22)和出口区(23)。
图5是分解透视图,其分别示出了根据本发明的混合装置的实施例的气流集中器(8)、蒸发模块(9)和混合室(11)。可以从该分解透视图上清楚地看到包含在蒸发模块(9)中的蒸发叶片(10)和固定环(27)。所示实施例的混合室整体呈张开的形状,具体地,其在蒸发模块(9)附近的区域较窄,在与其相对的另一端较宽。混合室(11)的旋流挡板(12)包括多个放射式偏转叶片(24)和多个向外偏转叶片(25),这两种叶片均以环形方式排布并且面向与废气排气口(15)相对的方向,见图3和图4。图中的箭头简要示出了废气在通过旋流挡板(12)离开混合室(11)时的方向;更确切地说,示出了废气通过放射式偏转叶片(24)和向外偏转叶片(25)离开混合室(11)时的方向。向外偏转的叶片以向外涡旋运动的方式将废气引至后混合室,而放射式偏转叶片(24)以径向的涡旋运动的方式将废气引至后混合室。这两种漩涡运动方式的组合运用使得废气得混合更加充分均匀。
当废气流动通过该发明方案所述的混合装置(3)时,可以在图6中清楚地看到该动态场景,其中图6示出了根据侧视图(1000A)和后视图(1000B)进行计算流体动力学(CFD)模拟后的图形结果。尽管上述两个视图仅示出了混合室的情况,但图6模拟的图形结果仍然是通过结合图3所示混合装置(3)中的所有不同元件进行模拟后得出的。接下来将对图3所示的元件进行描述。接上气流集中器(8)收集通过入口(14)进入的废气流并在将其引导到蒸发模块(9)的同时增加其速度,其中蒸发叶片(10)将其引导到混合的内部室(11)。由于底部出口(32)被壳体(16)封闭,废气通过旋流挡板(12),即通过多个放射式偏转叶片(24)和向外偏转叶片(25)后离开混合室(11)。离开混合室(11)的气流被引导到后混合室(26)。在后混合室(26)处,气流被引导至出口(15),同时被加速并围绕混合室(11)的外部,从而进一步促进废气混合。后混合室(26)中的废气的涡旋运动增强了废气混合并且扫过任何可能的结晶尿素或类似物的沉积物。在侧视图(1000A)中,废气流的一部分通过开口(32)离开混合室(11)。然而,这只是一种视觉效果。实际上,壳体(16)将废气流引导到位于混合室(11)的旋流挡板(12)的底部上的放射式偏转叶片(24)。这可以在后视图(1000B)中看到。
图7显示了本发明涉及的一种混合装置的气流集中器(8)的透视图。该气流集中器充当喷嘴,在实施例中该喷嘴头(其入口)为矩形,但在其他实施例中,该喷嘴头可以是其它几何形状,如三角形、椭圆形、椭球形、六角形、八角形等。气流集中器(8)的出口必须与蒸发模块具有相同几何形状。该几何形状优选为圆柱形。所述气流集中器(8)优选地与所述混合室(9)和所述蒸发模块(9)通过冲压、修整而焊接在一起,形成一完整工件(单一件),称为混合组件。
图8显示了根据本发明的混合装置的蒸发模块(9)的透视图。蒸发模块(9)包括固定环(27),该固定环中插有蒸发叶片(10)。优选地,蒸发叶片(10)将被切片并通过压制成形。蒸发叶片(10)优选为彼此平行。
图9示出了本发明涉及的一种混合装置(3)的V形叶片(28)的侧面(2000A)、前部(2000B)、顶部(2000C)及其透视图(2000D)。所示的V形叶片(28)是一个沿其纵轴弯曲的矩形板,其包括两个矩形底槽,其不对称地分置于V形叶片(28)的两端,即,若从上面(2000c)俯视可以看到,其中一个矩形底槽在V形叶片的左上方,另一个矩形底槽(28)在V形叶片的右下方。
图10是分解透视图,示出了根据本发明所涉及的一种混合装置(3)的混合室(11)。所述实施例的混合装置(11)包括管段(31)、V形叶片(28)、背面部件(29)和催化侧部件(30)。背面部件(29)面向后混合室(26),如图3和图4所示,其包括旋流挡板(12),该旋流挡板又包括多个放射式偏转叶片(24)和向外偏转叶片(25)。
混合室(11)可以由两个压制部件(29、30)和一个圆柱形部件(31)组装而成。后侧部件(29)被压制后,通过激光切割或冲压成旋流挡板(12)的偏转叶片(24、25),该叶片随后可被压制进而被修整。催化剂侧部件(30)可以通过一次压制成型。可采用处理旋流挡板(12)的偏转叶片(24、25)类似的方式,对V形叶片(28)的凹槽进行冲压或激光切割。一旦后侧部件(29)、催化剂侧部件(30)和V形叶片(28)就绪,V形叶片(28)可置于并焊接到后侧部件(29)或催化剂侧部件(30)。随后,V形叶片(28)可以焊接到另一部件,然后可以将两个部件(28、29)焊接在一起。此后,可以将管段(31)焊接至上侧,以作为与蒸发模块(9)的连接接口。当气流集中器(8)、蒸发模块(9)和混合室(11)进行装配,它们可以一起连接,优选地通过焊接连接在一起,从而形成结合的子组件。
图11是俯视图,其示出了根据本发明的混合装置的实施例的混合室(11)组件。可以看出,V形叶片(28)相对于混合室(11)的入口呈直径地布置。
图12示出了根据本发明的混合装置的实施例的组装过程。可通过挤压(按压施加压力)的方式使结合的子组件插入壳体(16)的后半部(200)中。更进一步地,混合室(11)可以包括突片,该突片突出穿过混合装置壳体(16)中相应的狭槽,使得它们可以从外部被焊接。在图10中由(W2)示出这些焊接位置。当后半部(200)和混合组件焊接在一起,前半部(100)可优选通过焊接的方式连接到后半部(200)。前半部(100)和后半部(200)之间的焊接线由附图标记(S)示出。组装过程的下一步是通过焊接(W1)将混合室(11)连接到壳体(16)的前半部(100)。优选地,通常由混合系统的排气口(15)实施所述焊接(W1)。
本文引用的所有参考文献,包括公布文件、专利申请文件和专利公告文件均通过引用并入本文,其程度如同每个参考文献被单独且具体地指出通过引用并入并且在本文中完整地阐述。
本文使用的所有标题和子标题仅为了方便,而非是对本发明造成任何方式的限制。
除非本文另有说明或上下文明显矛盾,否则本发明包含上述元件的所有可能的变形的任何组合。
本文中对数值范围的列举(叙述)仅用作对落入该范围内的每个单独数值的简单表述方式,除非本文另有说明,每个单独的值并入本说明书中,如同其在本文中被单独引用一样。除非另有说明,否则本文中给出的所有确定值均可代表相应的近似值(例如,关于特定因子或通过测量提供的所有示例性准确值也可以被认为是相应的近似测量值,在适当的情况下,可以改为“约”)。
除非本文另有说明或上下文明显矛盾,否则本文所述的所有方法均可以任何合适的顺序执行。
除非本文中另有说明或上下文明显矛盾,否则在描述本发明的上下文中使用的术语“一”、“一个”和“该”以及类似的指示性语言包括了单数和复数的含义。因此,“一”、“一个”和“该”可以表示至少一个、或一个或多个。
本文使用的术语“和/或”旨在表示“两种替代方案以及每种替代方案”。例如,当出现“xxx和/或yyy”的表达时,其表示“xxx和yyy;xxx;或者yyy“,这三种意思的具体由不同实施例决定。
除非另有说明,否则本文提供的任何及所有实施例或示例性语言(例如,“诸如”)的使用仅旨在更好地解释本发明,而非意在限制本发明的范围。除非明确说明,否则说明书中的任何语言都不应被理解为“发明中的任一元素对本发明的实施是必须的”。
本文中对专利文献的引用和并入,仅是为了方便,并不代表这些专利文件的有效性、可专利性和/或可执行性。
本文中使用的术语例如“包含”、“具有”、“包括”或“含有”等对本发明的任何方面或实施例的描述旨在提供对类似方面或实施例的支持。除非另有说明或明确地与上下文相矛盾(例如,本文中描述为包含特定元素的组合物)应理解为也描述“由......组成”,“基本上由......组成”或“实质上由......组成”的发明。除非另有说明或明确与上下文相矛盾,否则由该元素组成的组合物。
在适用法律允许的最大范围内,本发明包括了说明书或权利要求中重新引用的客体的所有修改体和等价体。
上述描述中披露的特征可以单独地或以其任何组合的形式成为实现本发明的材料。
Claims (27)
1.一种用于将液体喷雾蒸发后混合至内燃机的废气中的装置,所述装置包括壳体,所述壳体包括废气的进气口和废气的排气口,所述进气口和排气口均排布在所述壳体的同一侧,该装置还包括:
用于引入废气的气流集中器,
蒸发模块,
和位于蒸发模块下游的混合室;
所述蒸发模块与混合室的入口流通连接,并与混合室的入口对接;
所述混合室与后混合室的入口对接,该后混合室流通连接至废气排气口;
其特征在于,所述混合室物理上位于后混合室和废气排气口之间,使得处在后混合室和废气排气口之间的连接流体围绕混合室的外部,其中,所述后混合室位于混合室和壳体壁之间,所述混合室沿着来自所述蒸发模块的废气流的方向布置,所述混合室相对于所述壳体倾斜。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述混合室包括旋流挡板,该旋流挡板包括与排气出口的朝向相反的多个开口。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述多个开口包括放射式偏转叶片和向外偏转叶片。
4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述放射式偏转叶片包围着所述向外偏转叶片。
5.根据权利要求3或4所述的装置,其特征在于,放射式偏转叶片和/或向外偏转叶片呈圆周排布。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述混合室具有张开的形状,在蒸发模组附近的区域较窄,并且在与该区域相反的另一端较宽。
7.根据权利要求6所述的装置,其中,所述混合室的较窄部分的外壁限定了流体通道,用于后混合室与废气排气口之间的废气流通。
8.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述混合室的内部含有位于蒸发模块下游和旋流挡板上游的预混合室。
9.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述后混合室被配置使得沿混合室外部的废气流得以被引导和加速流动。
10.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述蒸发模块包括多个平行的蒸发叶片,用于引导废气流向混合室并用作液体喷雾液滴的碰撞表面,以加强液体喷雾的蒸发并使其均匀混合到废气中。
11.根据权利要求10所述的装置,其特征在于,所述蒸发叶片是弯曲的。
12.根据权利要求10所述的装置,其特征在于,所述混合室还包括V形叶片,用于沿着所述蒸发模块的主轴线圆周向散布所述液体喷雾和气态还原剂。
13.根据权利要求12所述的装置,其特征在于,所述V形叶片包括两个能使废气通过的孔口,每个孔口位于V形叶片的相反侧并且不对称地分布。
14.根据权利要求13所述的装置,其特征在于,所述孔口是沿着V形叶片侧面的边缘排布的凹槽。
15.根据权利要求12所述的装置,其特征在于,所述V形叶片位于所述旋流挡板的上游。
16.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述壳体是U形的。
17.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述气流集中器、所述蒸发模块、所述混合室和所述后混合室位于所述装置的壳体内。
18.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述气流集中器、所述蒸发模块和所述混合室构成一个单件,所述单件被引入所述壳体内。
19.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述气流集中器,所述蒸发模块和所述混合室限定了废气的单个流动路径。
20.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括位于所述混合室和所述废气排气口之间的出口区。
21.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,进一步包括给料模块,用于将液体插置于废气进气口和蒸发模块之间的废气中。
22.根据权利要求21所述的装置,其特征在于,所述给料模块位于气流集中器上游。
23.根据权利要求21所述的装置,其特征在于,所述给料模块为压力雾化器。
24.根据权利要求21所述的装置,其特征在于,所述给料模块为空气辅助雾化器。
25.根据权利要求21所述的装置,其特征在于,所述给料模块与废气进气口的朝向成角度。
26.根据权利要求21所述的装置,其特征在于,所述给料模块还包括注入保护附件。
27.根据权利要求21所述的装置,其特征在于,还包括至少一个额外的给料模块。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP19157076.1 | 2019-02-14 | ||
EP19157076 | 2019-02-14 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111561378A CN111561378A (zh) | 2020-08-21 |
CN111561378B true CN111561378B (zh) | 2024-07-16 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9719397B2 (en) | Mixer with integrated doser cone | |
EP3392480B1 (en) | System for mixing a liquid spray into a gaseous flow and exhaust aftertreatment device comprising same | |
CN110573708B (zh) | 喷射器喷雾保护器 | |
KR102342002B1 (ko) | 자동차의 배기가스 후처리 시스템용 믹서 장치, 배기가스 후처리 시스템 및 자동차 | |
US20070274877A1 (en) | Gas treatment appartatus | |
CN111727083B (zh) | 紧凑废气混合系统 | |
US11313266B2 (en) | Compact mixer with flow diverter | |
US11193412B2 (en) | Automotive exhaust aftertreatment system | |
US11767783B2 (en) | System for mixing a liquid spray into a gaseous flow and exhaust aftertreatment device comprising same | |
US11788454B2 (en) | Flow diverter for high efficiency mixer | |
US9556773B2 (en) | Multistage plate mixer | |
EP3924091A1 (en) | U-shaped exhaust gas mixing device | |
CN111561378B (zh) | 一种u型废气混合装置 | |
CN109958512B (zh) | 用于发动机的排气处理系统 | |
US20240167412A1 (en) | Compact evaporation and mixing device | |
WO2020002990A2 (en) | Large engine mixer for exhaust system | |
EA044921B1 (ru) | Устройство для примешивания к выхлопному газу u-образной формы | |
WO2024133247A1 (en) | L-shaped mixing and evaporation device | |
CN219344808U (zh) | 混合器以及排气后处理系统 | |
EA040666B1 (ru) | Компактная система смешивания выхлопных газов |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20211208 Address after: Dane Mizell Fate Applicant after: Dines Group Applicant after: DONGFENG TRUCKS Co.,Ltd. Address before: Dane Mizell Fate Applicant before: Dines Group |
|
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant |