CN111852627A - 一种sdpf紧耦式u型后处理器及其尿素混合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种SDPF紧耦式U型后处理器及其尿素混合装置，包括混合端盖，混合端盖为三通结构，前端为混合端开口，中部上端为喷嘴安装口，下部为混合端出口；混合端开口中安装挡流片，喷嘴安装口上安装喷嘴底座，喷嘴底座上安装连接尿素喷嘴，混合端出口中安装混合筒上端盖上端，混合筒上端盖下端安装在混合筒上。本发明结构简单，占用空间小；根据紧耦合后处理器特点，后处理器的DOC和DPF部分上下布置，中间连接部分布置尿素混合装置，整个后处理器呈U型，大大减小了后处理器所占空间。紧耦合式的布置方式减少了温度损失，提高了SCRF的平均排温。

Description

一种SDPF紧耦式U型后处理器及其尿素混合装置
技术领域
本发明属于柴油机尾气后处理技术领域，涉及SDPF紧耦式U型后处理器及其尿素混合装置。
背景技术
SDPF是将SCR催化剂涂层涂覆到DPF上，实现双层功能的后处理路线，目前主要应用于轻型柴油车后处理系统。SDPF既要满足SCR系统的较高NH3混合均匀性要求以提升NOx的转化效率，其次也要满足DPF系统的高流速均匀性要求以降低碳烟堵塞风险。另外，由于少量的尿素结晶即可能引起严重的DPF堵塞，因此必须尽量提升尿素的破碎效果和分解速率，降低SDPF的结晶风险。
轻型柴油车一般采用紧耦合式后处理器布置，由于后处理器安装于发动机仓内，布置空间紧凑，混合装置设计难度较大。常规重型柴油车通常采用的增加混合距离，增大混合空腔容积等措施已经难以施展。如何在紧凑的布置空间下提高氨气混合效率、降低排气背压和避免尿素结晶是SDPF紧耦合式后处理器开发过程中的难点问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种SDPF紧耦式U型后处理器及其尿素混合装置，能解决狭小空间下的SPDF及尿素混合装置的布置、尿素混合、分解的问题，同时保证较小的排气背压和较低的尿素结晶风险。
按照本发明提供的技术方案：一种尿素混合装置，包括混合端盖，所述混合端盖为三通结构，前端为混合端开口，中部上端为喷嘴安装口，下部为混合端出口；所述混合端开口中安装挡流片，所述喷嘴安装口上安装喷嘴底座，所述喷嘴底座上安装连接尿素喷嘴，所述混合端出口中安装混合筒上端盖上端，所述混合筒上端盖下端安装在混合筒上，所述混合筒中上部位置焊接有栅格板混合器，所述混合筒下端连接混合筒下端盖，所述混合筒下端盖出口处依次安装分流旋转混合器和焊接连接法兰。
作为本发明的进一步改进，所述栅格板混合器包括一系列插片板组成的栅格结构组成，栅格呈中间密集，四周疏松的布置。
作为本发明的进一步改进，所述分流旋转混合器由叶片呈花瓣状叠加组成。
作为本发明的进一步改进，所述混合筒上端向下5～10mm位置焊接有所述栅格板混合器。
作为本发明的进一步改进，所述挡流片下部开有数个泄压孔。
作为本发明的进一步改进，所述喷嘴底座通过喷嘴抱箍连接所述尿素喷嘴。
作为本发明的进一步改进，所述混合端开口中通过焊接工艺安装所述挡流片；所述喷嘴底座焊接在所述喷嘴安装口上；所述混合筒上端盖上端焊接在所述混合端出口中，下端焊接在所述混合筒上。
一种SDPF紧耦式U型后处理器，包括如上所述的尿素混合装置，所述尿素混合装置前端依次连接DOC组件、进气端盖组件，后端依次连接SDPF前端盖、SDPF组件、排气管组件，所述SDPF组件上焊接支架组件。
作为本发明的进一步改进，所述进气端盖组件前端开有涡轮连接孔。
本申请的积极进步效果在于：
1、本发明结构简单，占用空间小；根据紧耦合后处理器特点，后处理器的DOC和DPF部分上下布置，中间连接部分布置尿素混合装置，整个后处理器呈U型，大大减小了后处理器所占空间。紧耦合式的布置方式减少了温度损失，提高了SCRF的平均排温。
2、本发明尿素喷嘴布置在DOC后，为了减小气流对尿素颗粒的影响，在混合装置入口布置挡流片。挡流片能够有效防止气流直吹尿素，同时挡流片下面开有多个小孔，一部分气流能够从小孔出流出，防止尿素喷射在挡片底部而导致结晶。
3、本发明喷嘴下方采用多层栅格板对尿素喷束进行二次破碎和混合，栅格板下部有相对折边的导流板，能够引导尿素向四周扩撒。栅格板不但促进了尿素的快速分解，还能够扩大尿素的扩散范围。
4、本发明所述尿素混合装置的下方采用了弧形导流端盖，能够最大程度防止竖直方向喷射下来的尿素在底部积累和积聚，倾斜的弧形端盖能够使得落在底部的尿素颗粒尽快向出口位置流动。
5、本发明尿素混合装置出口位置采用分流式旋流板，能够将气流分成5个部分后再形成旋流，从而达到进一步混合NH3的作用。同时，形成的强旋流也是保证SDPF前端面气流均匀度及NH3均匀度的重要手段。
附图说明
图1为本发明紧耦合式U型后处理器的轴侧图。
图2为本发明紧耦合式U型后处理器的剖视图。
图3为本发明紧耦合式U型后处理器的分解示意图。
图4为本发明紧耦合式U型后处理器尿素混合装置的分解示意图。
图5为本发明紧耦合式U型后处理器尿素混合装置的栅格板结构示意图。
图6为本发明紧耦合式U型后处理器尿素混合装置的栅格板正视图。
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，包括进气端盖组件1、涡轮连接孔1-1、DOC组件2、尿素混合装置3、SDPF前端盖4、SDPF组件5、排气管组件6、支架组件7等等。
如图1、图3所示，一种SDPF紧耦式U型后处理器及其尿素混合装置，主要由进气端盖组件1、DOC组件2、尿素混合装置3、SDPF前端盖4、SDPF组件5、排气管组件6、支架组件7等部件组成。
进气端盖组件1前端开有涡轮连接孔1-1，用于连接涡轮增压器，进气端盖组件1后端连接DOC组件2，引导气流在DOC组件2的端面形成良好的气流分布，保证DOC组件2的转化效率。SDPF组件5包括SDPF前端盖4。尿素混合装置3焊接在DOC组件2后端和SDPF前端盖4前端，连接DOC组件2和SDPF组件5，使得整个后处理器呈U型布置。排气管组件6焊接在SDPF组件5后端，支架组件7焊接在SDPF组件5上，保证后处理器的可靠性。
如图2、图4所示，尿素混合装置3主要由挡流片3-1、混合端盖3-2、尿素喷嘴3-3、喷嘴抱箍3-4、喷嘴底座3-5、混合筒上端盖3-6、栅格板混合器3-7、混合筒3-8、混合筒下端盖3-9、连接法兰3-10以及分流旋流混合器3-11等11个部件组成。
其中，混合端盖3-2为三通结构，前端为混合端开口3-21，中部上端为喷嘴安装口3-22，下部为混合端出口3-23，挡流片3-1焊接在混合端开口3-21，喷嘴底座3-5焊接在喷嘴安装口3-22上，并通过喷嘴抱箍3-4连接尿素喷嘴3-3和喷嘴底座3-5。混合筒上端盖3-6上端焊接在混合端出口3-23中，下端焊接在混合筒3-8上。混合筒3-8中上部位置焊接有栅格板混合器3-7，下端连接混合筒下端盖3-9。混合筒下端盖3-9出口处焊接连接法兰3-10，用以来接SDPF组件，同时出口内部焊接有分流旋转混合器3-11，用于在SDPF组件5前端形成强旋转气流，提升混合效果。
如图5-6所示为栅格板混合器3-7的轴测图和正视图。栅格板混合器3-7主要由一系列插片板组成的栅格结构组成。栅格呈中间密集，四周疏松的布置，可引导气流和尿素向四周扩散。
分流旋转混合器3-11由叶片呈花瓣状叠加组成。
在本实施例中，混合筒3-8上端向下5～10mm位置焊接有栅格板混合器3-7。
挡流片3-1下部开有数个泄压孔3-11，用来防止背压过大，降低气流速度。
本发明的工作过程如下：
本发明的后处理器采用U型布置，不仅减小了后处理器的布置空间，同时也缩小了DOC组件2和SDPF组件5的距离，大大提升了SDPF的平均排温。SDPF组件5排气温度的提升不仅扩大尿素喷射的窗口，提升了NOx的平均转化效率，同时也大大提高了SDPF的被动再生能力，减小了再生油耗。
当气流通过DOC组件2后进入本尿素混合器装置3时，首先被挡流片3-1阻挡并分流至两侧，防止气流直吹尿素喷嘴3-3喷入的尿素颗粒，从而避免尿素被吹到混合端盖3-2的壁面上，小部分气流通过泄压孔3-11。尿素颗粒在混合端盖3-2中开始和气流混合，并在两侧来流的作用下喷射在栅格板混合器3-7上。由于混合端出口3-23位于混合筒3-8中心的上方，故混合气流沿混合筒3-8轴线下行，栅格板混合器3-7通过栅格呈中间密集，四周疏松的布置对尿素进行分流和破碎，使尿素从中心位置四周扩散，更加充分的扩散至整个混合筒3-8内。混合气流进入混合筒下端盖3-9后会经历90°折角，为了防止尿素颗粒重新积聚，混合气流通过分流混合器3-11的叶片重新旋转分散，，使尿素颗粒剧烈扰动起来，并快速排出整个尿素混合装置。在此过程中，为了防止尿素在管壁上附着。混合筒下端盖倾斜向下布置，也能够有效防止着壁的尿素在一个位置累积。
混合均匀的NH3和气流的混合气体进入SDPF组件5后，能够大大提高SDPF组件5的NOx转化效率，同时也能够更加均匀度捕集排气中的碳烟颗粒物。

Claims (9)

1.一种尿素混合装置，其特征在于：所述装置包括混合端盖（3-2），所述混合端盖（3-2）为三通结构，前端为混合端开口（3-21），中部上端为喷嘴安装口（3-22），下部为混合端出口（3-23）；所述混合端开口（3-21）中安装挡流片（3-1），所述喷嘴安装口（3-22）上安装喷嘴底座（3-5），所述喷嘴底座（3-5）上安装连接尿素喷嘴（3-3），所述混合端出口（3-23）中安装混合筒上端盖（3-6）上端，所述混合筒上端盖（3-6）下端安装在混合筒（3-8）上，所述混合筒（3-8）中上部位置焊接有栅格板混合器（3-7），所述混合筒（3-8）下端连接混合筒下端盖（3-9），所述混合筒下端盖（3-9）出口处依次安装分流旋转混合器（3-11）和焊接连接法兰（3-10）。
2.如权利要求1所述的尿素混合装置，其特征在于：所述栅格板混合器（3-7）包括一系列插片板组成的栅格结构组成，栅格呈中间密集，四周疏松的布置。
3.如权利要求1所述的尿素混合装置，其特征在于：所述分流旋转混合器（3-11）由叶片呈花瓣状叠加组成。
4.如权利要求1所述的尿素混合装置，其特征在于：所述混合筒（3-8）上端向下5～10mm位置焊接有所述栅格板混合器（3-7）。
5.如权利要求1所述的尿素混合装置，其特征在于：所述挡流片（3-1）下部开有数个泄压孔（3-11）。
6.如权利要求1所述的尿素混合装置，其特征在于：所述喷嘴底座（3-5）通过喷嘴抱箍（3-4）连接所述尿素喷嘴（3-3）。
7.如权利要求1所述的尿素混合装置，其特征在于：所述混合端开口（3-21）中通过焊接工艺安装所述挡流片（3-1）；所述喷嘴底座（3-5）焊接在所述喷嘴安装口（3-22）上；所述混合筒上端盖（3-6）上端焊接在所述混合端出口（3-23）中，下端焊接在所述混合筒（3-8）上。
8.一种SDPF紧耦式U型后处理器，其特征在于：所述后处理器包括如权利要求1-7中任一项所述的尿素混合装置，所述尿素混合装置前端依次连接DOC组件（2）、进气端盖组件（1），后端依次连接SDPF前端盖（4）、SDPF组件（5）、排气管组件（3），所述SDPF组件（5）上焊接支架组件（7）。
9.如权利要求8所述的SDPF紧耦式U型后处理器，其特征在于：所述进气端盖组件（1）前端开有涡轮连接孔（1-1）。
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