CN111648845A - 一种螺旋片式尿素混合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及柴油机尾气后处理技术领域，具体公开了一种螺旋片式尿素混合装置，包括进气组件、筒体、前端盖、喷嘴底座、尿素喷嘴、旋流组件和支撑板，筒体内设置有旋流组件，旋流组件的前端和前端盖焊接，旋流组件的后端与支撑板连接，支撑板的外侧焊接在筒体上，前端盖的前端开孔处焊接有用于安装尿素喷嘴的喷嘴底座，筒体的开孔处焊接有用于连接进气管的进气组件，旋流组件包括混合腔隔板、螺旋片、孔管以及扩张管，扩张管的一端焊接在混合腔隔板上并套设有孔管，螺旋片套在孔管的前端并焊接在混合腔隔板上，混合腔隔板的侧面开设有缺口，螺旋片与缺口的一端焊接固定；本发明能够实现尿素的破碎和分解，减少尿素的结晶，提升尿素的分解速率。

Description

一种螺旋片式尿素混合装置
技术领域
本发明涉及柴油机尾气后处理技术领域，更具体地，涉及一种螺旋片式尿素混合装置。
背景技术
传统的SCR催化器将尿素喷嘴通过连接座安置在排气管上，对布置空间需求较大，且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，直接将尿素喷嘴集成在SCR催化器上是许多客户的需要，而集成喷嘴由于布置困难、尿素雾化空间不足，容易导致尿素液滴直接喷射到EGP壁面上，而产生严重的尿素结晶问题。
发明内容
本发明提供了一种螺旋片式尿素混合装置，以解决现有技术中存在的集成喷嘴由于布置困难、尿素雾化空间不足，容易导致尿素液滴直接喷射到EGP壁面上，而产生严重的尿素结晶问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种螺旋片式尿素混合装置，包括进气组件、筒体、前端盖、喷嘴底座、尿素喷嘴、旋流组件和支撑板，所述筒体内设置有所述旋流组件，所述旋流组件的前端和所述前端盖连接，所述旋流组件的后端与所述支撑板连接，所述支撑板连接在所述筒体上，所述前端盖的前端开孔处连接有用于安装尿素喷嘴的喷嘴底座，所述筒体2的开孔处连接有用于连接进气管的进气组件；其中，所述旋流组件包括混合腔隔板、螺旋片、孔管以及扩张管，所述混合腔隔板的一端设置有出气孔，所述扩张管的一端连接在所述混合腔隔板一端的出气孔处并套设有所述孔管，所述扩张管的另一端连接在支撑板上，所述螺旋片套在所述孔管的前端并焊接在所述混合腔隔板上；所述混合腔隔板的侧面开设有缺口，所述螺旋片包括延展端和圆弧端，所述延展端与所述缺口的一端相连，所述圆弧端围在所述孔管的外侧并通过其底部翻边连接在所述混合腔隔板上的出气孔处，以形成所述混合腔隔板内的环形气流通道。
进一步地，所述孔管和所述扩张管之间的径向间隙为6～13mm。
进一步地，所述孔管两端的支脚分别连接在螺旋片和扩张管上。
进一步地，所述孔管前后两端各设置有两个支脚。
进一步地，所述旋流组件和所述支撑板在所述筒体内形成混合腔室一，所述旋流组件和所述前端盖在所述筒体内形成混合腔室二。
进一步地，所述螺旋片的延展端密封，其圆弧端开放。
进一步地，所述孔管的前端开设有若干个大孔，其后端开设有若干个小孔。
进一步地，所述大孔的孔径为6~10mm，所述小孔的孔径为4~6mm。
本发明提供的螺旋片式尿素混合装置具有以下优点：
1）采用选螺旋片式混合器结构，利用旋转气流混合尿素，防止尿素过早在管壁上着壁，且不同工况下随着流速的改变，尿素着壁点不同，防止了尿素始终在同一位置着壁而产生结晶；
2）采用螺旋片结构产生旋转气流，既能够起到吹扫尿素的作用，同时也能够更快速的带走混合腔中的尿素；
3）采用上端开大孔，下端开小孔的孔管进行尿素分流和混合，小孔对尿素具有更好的破碎效果，同时能将尿素分流在孔管内外两个部分；上端大孔能够引导气流进入孔管而不产生较大背压；同时，在孔管和混合管间的间隙中形成的强旋流也能够快速带走尿素，防止管壁上尿素的积累；
4）混合器后端采用锥管扩张，旋转尿素在离心力的作用下将向四周扩散，扩张锥管加强了这种扩散作用，提高了气流的混合效果；
5）螺旋混合器提高了SCR载体端面上的气流混合均匀性和氨分布均匀性。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1为本发明螺旋片式尿素混合装置的外部结构示意图。
图2为本发明螺旋片式尿素混合装置的内部结构示意图。
图3为本发明螺旋片式尿素混合装置的分解示意图。
图4为本发明螺旋片式尿素混合装置的旋流组件示意图。
图5为本发明螺旋片式尿素混合装置的旋流组件分解示意图。
附图标记说明：1—进气组件；2—筒体；3—前端盖；4—喷嘴底座；5—尿素喷嘴；6—旋流组件；6-1—混合腔隔板；6-2—螺旋片；6-3—孔管；6-4—扩张管；7—支撑板。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的螺旋片式尿素混合装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。显然，所描述的实施例为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
在本实施例中提供了一种螺旋片式尿素混合装置，如图1-3所示，包括进气组件1、筒体2、前端盖3、喷嘴底座4、尿素喷嘴5、旋流组件6和支撑板7，所述筒体2内设置有所述旋流组件6，所述旋流组件6的前端和所述前端盖3焊接，所述旋流组件6的后端与所述支撑板7固定连接，所述支撑板7的外侧焊接在所述筒体2上，所述前端盖3的前端开孔处焊接有用于安装尿素喷嘴5的喷嘴底座4，所述筒体2的开孔处焊接有用于连接进气管的进气组件1；如图4-5所示，旋流组件6包括混合腔隔板6-1、螺旋片6-2、孔管6-3以及扩张管6-4，所述混合腔隔板6-1的一端设置有出气孔，所述扩张管6-4的一端焊接在所述混合腔隔板6-1一端的出气孔处并套设有所述孔管6-3，所述扩张管6-4的另一端焊接在支撑板7上，所述螺旋片6-2套在所述孔管6-3的前端并焊接在所述混合腔隔板6-1上；所述混合腔隔板6-1的侧面开设有缺口，所述螺旋片6-2包括延展端和圆弧端，所述延展端与所述缺口的一端焊接固定，所述圆弧端围在所述孔管6-3的外侧并通过其底部翻边焊接在所述混合腔隔板6-1上的出气孔处，以形成所述混合腔隔板6-1内的环形气流通道。
优选地，所述孔管6-3和所述扩张管6-4之间的径向间隙为6mm，供部分气流通过。
优选地，所述孔管6-3两端的支脚分别焊接在螺旋片6-2和扩张管6-4上，起到固定作用。
优选地，所述孔管6-3前后两端各设置有两个支脚。
优选地，所述旋流组件6和所述支撑板7在所述筒体2内形成混合腔室一，所述旋流组件6和所述前端盖3在所述筒体2内形成混合腔室二。
优选地，所述螺旋片6-2的延展端密封，其圆弧端开放。
优选地，所述孔管6-3的前端开设有若干个大孔，其后端开设有若干个小孔。
优选地，所述大孔的孔径为6~10mm，所述小孔的孔径为4~6mm。
本发明的工作过程如下：
如图2所示，当发动机排气通过进气组件1进入本发明装置时，首先进入旋流组件6、支撑板7和筒体2之间组成的腔室一，并通过混合腔隔板6-1上的缺口进入旋流组件6和前端盖3组成的混合腔室二中；混合腔隔板6-1上焊接有螺旋片6-2，螺旋片6-2环绕混合腔隔板6-1上的出气孔布置，且一端密封，另一端开放，气流在混合腔室二中绕螺旋片6-2流动形成强旋转气流，旋转气流通过螺旋片6-2另一侧开放端进入孔管6-3和扩张管6-4之间的间隙，还有一部分气流则通过孔管6-3上的开孔进入孔管6-3内部；孔管6-3前端开6~10mm大孔，后端开4~6mm的小孔，这样既能够保证旋转气流从孔管6-3前端大孔处进入时不产生较大压力损失，也保证了一部分旋转气流在孔管6-3和扩张管6-4之间流动；
在通过孔管6-3进行分流的同时，安装在喷组底座4上的尿素喷嘴5也在持续不断的将尿素喷入孔管6-3中，由于尿素喷入时一般呈17°~26°的锥角（根据喷射系统特性确定），因此，喷入的尿素将在孔管6-3后端的小孔段碰壁并分解；当排气流量较大时，尿素受旋转气流影响较大，碰壁位置靠后；当排气流量较小时，尿素受旋转气流影响较小，碰壁位置靠前。因此，通过旋转气流对尿素的影响不同，改变了尿素的碰壁位置，减少了尿素在同一个位置积累的风险；同时，尿素在孔管6-3上碰壁后，一部分进入孔管6-3和扩张管6-4之间的间隙，另一部分留在孔管6-3中，从而实现尿素分流，进一步减少了尿素积累的可能性；
孔管6-3和扩张管6-4之间间隙内的尿素以及孔管6-3中的尿素最终将通过扩张管6-4后端的喇叭口扩散至整个筒体2上，保证了催化剂端面的气流分布均匀度及尿素分布均匀度。
本发明提供的螺旋片式尿素混合装置，采用选螺旋片式混合器结构，利用旋转气流混合尿素，防止尿素过早在管壁上着壁，且不同工况下随着流速的改变，尿素着壁点不同，防止了尿素始终在同一位置着壁而产生结晶；采用螺旋片结构产生旋转气流，既能够起到吹扫尿素的作用，同时也能够更快速的带走混合腔中的尿素；采用上端开大孔，下端开小孔的孔管进行尿素分流和混合，小孔对尿素具有更好的破碎效果，同时能将尿素分流在孔管内外两个部分；上端大孔能够引导气流进入孔管而不产生较大背压。同时，在孔管和混合管间的间隙中形成的强旋流也能够快速带走尿素，防止管壁上尿素的积累；混合器后端采用锥管扩张，旋转尿素在离心力的作用下将向四周扩散，扩张锥管加强了这种扩散作用，提高了气流的混合效果；螺旋混合器提高了SCR载体端面上的气流混合均匀性和氨分布均匀性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种螺旋片式尿素混合装置，包括进气组件（1）、筒体（2）、前端盖（3）、喷嘴底座（4）、尿素喷嘴（5）、旋流组件（6）和支撑板（7），其特征在于，所述筒体（2）内设置有所述旋流组件（6），所述旋流组件（6）的前端和所述前端盖（3）连接，所述旋流组件（6）的后端与所述支撑板（7）连接，所述支撑板（7）连接在所述筒体（2）上，所述前端盖（3）的前端开孔处连接有用于安装尿素喷嘴（5）的喷嘴底座（4），所述筒体2的开孔处连接有用于连接进气管的进气组件（1）；
其中，所述旋流组件（6）包括混合腔隔板（6-1）、螺旋片（6-2）、孔管（6-3）以及扩张管（6-4），所述混合腔隔板（6-1）的一端设置有出气孔，所述扩张管（6-4）的一端连接在所述混合腔隔板（6-1）一端的出气孔处并套设有所述孔管（6-3），所述扩张管（6-4）的另一端连接在支撑板（7）上，所述螺旋片（6-2）套在所述孔管（6-3）的前端并焊接在所述混合腔隔板（6-1）上；所述混合腔隔板（6-1）的侧面开设有缺口，所述螺旋片（6-2）包括延展端和圆弧端，所述延展端与所述缺口的一端相连，所述圆弧端围在所述孔管（6-3）的外侧并通过其底部翻边连接在所述混合腔隔板（6-1）上的出气孔处，以形成所述混合腔隔板（6-1）内的环形气流通道。
2.根据权利要求1所述的一种螺旋片式尿素混合装置，其特征在于，所述孔管（6-3）和所述扩张管（6-4）之间的径向间隙为6～13mm。
3.根据权利要求1所述的一种螺旋片式尿素混合装置，其特征在于，所述孔管（6-3）两端的支脚分别连接在螺旋片（6-2）和扩张管（6-4）上。
4.根据权利要求3所述的一种螺旋片式尿素混合装置，其特征在于，所述孔管（6-3）前后两端各设置有两个支脚。
5.根据权利要求1所述的一种螺旋片式尿素混合装置，其特征在于，所述旋流组件（6）和所述支撑板（7）在所述筒体（2）内形成混合腔室一，所述旋流组件（6）和所述前端盖（3）在所述筒体（2）内形成混合腔室二。
6.根据权利要求1所述的一种螺旋片式尿素混合装置，其特征在于，所述螺旋片（6-2）的延展端密封，其圆弧端开放。
7.根据权利要求1所述的一种螺旋片式尿素混合装置，其特征在于，所述孔管（6-3）的前端开设有若干个大孔，其后端开设有若干个小孔。
8.根据权利要求7所述的一种螺旋片式尿素混合装置，其特征在于，所述大孔的孔径为6~10mm，所述小孔的孔径为4~6mm。
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