CN111608775A - 一种添蓝混合器结构 - Google Patents

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李湘华
刘振
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Abstract

本发明公开了一种添蓝混合器结构，包括混合器本体，混合器本体沿进气方向依次设有尾气入口、前隔板、圆弧状过渡隔板、圆弧形隔板、后隔板、多孔板和尾气出口，圆弧状过渡隔板的一端抵接混合器本体的内壁，另一端与圆弧形隔板相抵接，使圆弧状过渡隔板、圆弧形隔板和混合器本体的内壁围成螺旋形通道，螺旋形通道设有相连通的外圈和内圈，外圈由混合器本体的内壁、圆弧状过渡隔板的外壁和圆弧形隔板的外壁组成，内圈由圆弧状过渡隔板的内壁和圆弧形隔板的内壁组成；前隔板和后隔板均设有缺口，混合器本体的顶端设有添蓝喷嘴，螺旋形通道分别连通前隔板和后隔板的缺口及添蓝喷嘴。本发明可以改善添蓝与尾气混合均匀性及降低结晶风险。

Description

一种添蓝混合器结构
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种添蓝混合器结构。
背景技术
为了降低内燃机尾气排放中的NOx含量，目前普遍采用SCR技术对尾气中的NOx进行选择性催化还原，将其与氨气反应生成无毒无害的氮气和水蒸汽，从而降低NOx排放量，降低大气污染。目前氨气的供应通常是将一定浓度的尿素水溶液通过添蓝喷嘴喷入尾气中发生化学反应产生的。该方法能达到的效果在很大程度上受到添蓝与尾气混合均匀性的制约，若混合不均匀，浓度高的位置会氨气会过剩，从而产生氨逃逸；浓度低的位置NOx反应不完全，导致NOx排放超标。另外，部分添蓝不能及时反应生成气态物质，待水分蒸发后产生结晶堵塞排气管道，排气背压升高，发动机的动力降低，不能满足客户的动力需求。
为了改善添蓝混合均匀性，现有技术通常在尾气后处理系统管路中设计混合器。使尾气从尾气入口进入混合器，经前隔板右上方的长方形缺口流入圆台形多孔板与圆柱形隔板之间的环形腔体，产生较强的旋转流动，之后经过圆台形多孔板上的孔进入其内腔。添蓝从法兰上的添蓝喷嘴喷入圆台形多孔板内腔，在该区域添蓝与尾气产生混合，之后混合物从圆台形多孔板下方流出，再经过圆柱状多孔板、平面多孔板、尾气出口之后流出混合器。
上述方案主要有以下不足：
1、添蓝与尾气混合不均匀。因为添蓝喷入后随尾气向下运动后再向后端运动即到达了尾气出口，混合距离短；另外在圆台形多孔板外围产生的高速旋转气流经过其小孔后到达混合区域(圆台形多孔板内腔)时气流旋转运动大幅下降，这样导致添蓝与尾气混合均匀性较差。
2、流阻大。流道截面突变位置多(气流经过三块多孔板)，部分区域流通面积小，流阻大。
3、产生结晶风险大。因为流道形状复杂，各处流通截面积相差较大，导致部分区域存在低速回流，添蓝喷入尾气后有些会停留在这些低速回流区域，待水分蒸发后产生结晶堵塞排气通道。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种添蓝混合器结构，改善添蓝与尾气混合均匀性及降低结晶风险。
本发明采取以下技术方案实现上述目的：
一种添蓝混合器结构，包括混合器本体，混合器本体沿进气方向依次设有尾气入口、前隔板、圆弧状过渡隔板、圆弧形隔板、后隔板、多孔板和尾气出口，圆弧状过渡隔板的一端抵接混合器本体的内壁，另一端与圆弧形隔板相抵接，使圆弧状过渡隔板、圆弧形隔板和混合器本体的内壁围成螺旋形通道，所述螺旋形通道设有相连通的外圈和内圈，所述外圈由混合器本体的内壁、圆弧状过渡隔板的外壁和圆弧形隔板的外壁组成，所述内圈由圆弧状过渡隔板的内壁和圆弧形隔板的内壁组成；所述螺旋形通道的左右两端分别抵接前隔板和后隔板，前隔板设有第一缺口，后隔板设有第二缺口，混合器本体的顶端设有添蓝喷嘴，所述外圈的进气口分别连通所述第一缺口和添蓝喷嘴，所述内圈的出气口连通所述第二缺口。
优选地，所述第一缺口设为月牙状缺口，所述第一缺口设在前隔板的右上方。
优选地，多孔板为圆板，多孔板上的小孔沿多孔板的圆心方向逐渐密集布置。
优选地，所述螺旋形通道的外圈截面设为进气端大、出气端小的直角梯形状；所述螺旋形通道的内圈设为进气端小、出气端大的喇叭状。
本发明的有益效果是：
1、添蓝与尾气混合均匀。混合通道经过螺旋形通道外圈、螺旋形通道内圈、多孔板前端腔体、多孔板的孔，混合距离大，同时混合螺旋通道内气流高速旋转，混合效果好。多孔板上的小孔为外圈疏里圈密，这可以平衡半径大的地方流速高的影响，改善多孔板之后的均匀性。
2、流动阻力较小。螺旋形通道入口(前隔板右上方月牙状缺口)及螺旋形通道出口(后隔板上的缺口)横截面积较大，同时中间流道截面比较均匀，流动阻力较小。
3、产生结晶风险小。添蓝喷嘴位于混合器螺旋形通道的高位，这样添蓝喷入后在重力作用下顺利进入混合器内，在喷嘴附近停留产生结晶风险小。混合器内不存在低速回流区域，添蓝停留产生结晶风险小。
附图说明
图1为本发明提供的添蓝混合器结构的透视图；
图2为本发明提供的添蓝混合器结构的正视图；
图3为本发明提供的添蓝混合器结构的左视图；
图4为本发明提供的添蓝混合器结构的右视图。
图中，1-混合器本体，2-尾气入口，3-前隔板，4-过渡隔板，5-圆弧形隔板，6-后隔板，7-多孔板，8-尾气出口，9-添蓝喷嘴。
具体实施方式
下面结合附图1-4和具体实施方式对本发明进行详细说明。
请同时参见图1-4，本发明实施方式提供一种添蓝混合器结构，包括混合器本体1，混合器本体1沿进气方向依次设有尾气入口2、前隔板3、圆弧状过渡隔板4、圆弧形隔板5、后隔板6、多孔板7和尾气出口8，圆弧状过渡隔板4的一端抵接混合器本体1的内壁，另一端与圆弧形隔板5相抵接，使圆弧状过渡隔板4、圆弧形隔板5和混合器本体1的内壁围成螺旋形通道，螺旋形通道设有相连通的外圈和内圈，外圈由混合器本体1的内壁、圆弧状过渡隔板4的外壁和圆弧形隔板5的外壁组成，内圈由圆弧状过渡隔板4的内壁和圆弧形隔板5的内壁组成；所述螺旋形通道的左右两端分别抵接前隔板3和后隔板6，前隔板3设有第一缺口，后隔板6设有第二缺口，混合器本体1的顶端设有添蓝喷嘴9，外圈的进气口分别连通第一缺口和添蓝喷嘴9，内圈的出气口连通第二缺口。
本发明的添蓝混合器结构在使用时，发动机尾气从尾气入口2进入，然后通过前隔板3的第一缺口沿圆弧状过渡隔板4的外壁进入螺旋形通道的外圈，添蓝通过添蓝喷嘴9喷入该螺旋形通道的外圈，之后尾气和添蓝在该螺旋形通道内相互混合。喷入的添蓝在惯性及重力作用下顺利进入螺旋形通道，在喷射路径上，部分添蓝会碰撞圆弧状过渡隔板4形成二次破碎，加速混合；由于碰撞位置为斜坡，且尾气流速高，在重力及气流运动的双重作用下在该位置停留结晶的风险非常小。部分未反应的细小添蓝滴沿螺旋形通道下降段向下运动，撞击螺旋形通道底部斜面，继续破碎形成更小的颗粒，加速混合。在螺旋形流道底部，残留的细小添蓝会被高速气流卷起，随尾气沿螺旋形通道的上升段流动经过圆弧状过渡隔板4的内壁进入螺旋形通道的内圈，之后旋转从后隔板6的第二缺口流入后隔板6与多孔板7之间的区域，再通过多孔板7上的孔，形成均匀的混合物后经过尾气出口8流出混合器本体1。
本发明的添蓝喷嘴9位于螺旋形通道的高位，这样添蓝喷入后在重力作用下顺利进入混合器本体1内，不易在添蓝喷嘴9的附近停留产生结晶。本发明的添蓝与尾气混合通道经过螺旋形通道外圈、螺旋形通道内圈、多孔板前端腔体、多孔板的孔，混合距离大；同时混合通道内气流高速旋转，混合效果好。本发明的混合器本体内不存在低速回流区域，添蓝停留产生结晶风险小。
进一步地，第一缺口设为月牙状缺口，第一缺口设在前隔板3的右上方。发动机尾气从尾气入口2进入，然后通过前隔板3的月牙状缺口沿圆弧状过渡隔板4的外壁进入螺旋形通道的外圈。
进一步地，多孔板7为圆板，多孔板7上的小孔沿多孔板7的圆心方向逐渐密集布置，这可以平衡半径大的地方流速高的影响，改善多孔板7之后的流速均匀性。
进一步地，螺旋形通道的外圈截面设为进气端大、出气端小的直角梯形状，这有利于加大螺旋形通道入口(即前隔板3右上方月牙状缺口)横截面积，降低流动阻力。螺旋形通道的内圈设为进气端小、出气端大的喇叭状，这有利于加大螺旋形通道出口横截面积，降低流动阻力。
进一步地，圆弧状过渡隔板4的设计，部分添蓝会在喷射路径上碰撞圆弧状过渡隔板4形成二次破碎，加速混合。
虽然，上文中已经用具体实施方式，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种添蓝混合器结构，其特征在于，包括混合器本体(1)，混合器本体(1)沿进气方向依次设有尾气入口(2)、前隔板(3)、圆弧状过渡隔板(4)、圆弧形隔板(5)、后隔板(6)、多孔板(7)和尾气出口(8)，圆弧状过渡隔板(4)的一端抵接混合器本体(1)的内壁，另一端与圆弧形隔板(5)相抵接，使圆弧状过渡隔板(4)、圆弧形隔板(5)和混合器本体(1)的内壁围成螺旋形通道，所述螺旋形通道设有相连通的外圈和内圈，所述外圈由混合器本体(1)的内壁、圆弧状过渡隔板(4)的外壁和圆弧形隔板(5)的外壁组成，所述内圈由圆弧状过渡隔板(4)的内壁和圆弧形隔板(5)的内壁组成；所述螺旋形通道的两端分别抵接前隔板(3)和后隔板(6)，前隔板(3)设有第一缺口，后隔板(6)设有第二缺口，混合器本体(1)的顶端设有添蓝喷嘴(9)，所述外圈的进气口分别连通所述第一缺口和添蓝喷嘴(9)，所述内圈的出气口连通所述第二缺口。
2.根据权利要求1所述的一种添蓝混合器结构，其特征在于，所述第一缺口设为月牙状缺口，所述第一缺口设在前隔板(3)的右上方。
3.根据权利要求1所述的一种添蓝混合器结构，其特征在于，多孔板(7)为圆板，多孔板(7)上的小孔沿多孔板(7)的圆心方向逐渐密集布置。
4.根据权利要求1所述的一种添蓝混合器结构，其特征在于，所述螺旋形通道的外圈截面设为进气端大、出气端小的直角梯形状；所述螺旋形通道的内圈设为进气端小、出气端大的喇叭状。
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