CN112780391B - 一种柴油机u型后处理系统混合器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柴油机U型后处理系统混合器，属于柴油机尾气处理，解决SCR载体流入气体速度和NH3浓度不均匀，尿素在混合器里结晶倾向大的问题。包括内层端盖和连接端盖，内层端盖顶部设有尿素喷嘴座，尿素喷嘴座上设有尿素喷嘴，连接端盖上设有进气口和出气口，连接端盖与内层端盖开口一侧连接，内层端盖与连接端盖围成U形腔体,U形腔体内设有圆柱形旋流长管，内层端盖与连接端盖的中部之间设有将U型腔体分隔为上下两个腔体的挡板，连接端盖下部的出气口一侧设有圆形出气短管。本发明能够在减少尿素结晶的同时，使SCR催化器入口处气体速度和NH3浓度分布均匀性高，气体在混合器内流通顺畅，混合器压降小。
Description
技术领域
本发明涉及柴油机尾气处理技术领域，更具体地说，它涉及一种柴油机U型后处理系统混合器。
背景技术
柴油机尾气后处理系统中净化发动机有害排放物NOx的主要零部件是SCR催化器。在SCR催化器中，含NOx废气与其还原剂NH3的混合气在催化剂作用下发生反应产生N2和H2O，达到去除NOx的目的。废气与NH3的混合气通过尿素喷射系统在位于SCR催化器上游的混合器中制备。尿素喷射系统根据柴油机工况、SCR催化器实时温度等信息计算出所需的尿素用量，将车用尿素水溶液通过尿素喷嘴喷入混合器。尿素水溶液被废气加热后，其中的尿素成份分解生成NH3。NH3与废气在混合器的气流组织作用下混合，形成混合气。
现有技术方案中存在有以下问题：1.将带有导流叶片的混合组件置于SCR载体前具有降低载体内气体速度均匀性的风险，且DPF载体出口处到混合组件之间的空间的有效利用度较低；2.使用细纤维原件作为混合器的组成部分时，在小负荷低转速工况仍旧具有较高的结晶风险；3.旋流叶片开口较小时，气体流通受到阻碍，导致混合器压降大，进而致使发动机油耗高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，提供一种柴油机U型后处理系统混合器，能够在减少尿素结晶的同时,使SCR催化器入口处气体速度和NH3浓度分布均匀性高，气体在混合器内流通顺畅，混合器压降小，具有实用性强、适用范围广的特点。
本发明的技术方案是这样的：一种柴油机U型后处理系统混合器，包括内层端盖和连接端盖，所述的内层端盖顶部设有尿素喷嘴座，所述的尿素喷嘴座上设有尿素喷嘴，所述的连接端盖上设有进气口和出气口，所述的连接端盖与内层端盖开口一侧连接，所述的内层端盖与连接端盖围成U形腔体，所述的U形腔体内设有圆柱形旋流长管，所述的内层端盖与连接端盖的中部之间设有将U形腔体分隔为上下两个腔体的挡板，所述的进气口通过U形腔体的上腔体与圆柱形旋流长管的上部连通，所述的出气口通过U形腔体的下腔体与圆柱形旋流长管的下部连通，所述连接端盖上部的进气口一侧设有与DPF载体及其管路相连接的圆形进气短管，所述连接端盖下部的出气口一侧设有与SCR载体及其管路相连接的圆形出气短管。
作为进一步地改进，所述的圆柱形旋流长管包括旋流管和圆柱筒，所述的旋流管位于挡板上方，所述的圆柱筒位于挡板下方，所述的旋流管与圆柱筒连接贯通。
进一步地，所述的旋流管外围上开设有多个长方形孔，每个长方形孔同侧的长边对应连接有长方形叶片。
进一步地，所述的圆柱形旋流长管下端面位于出气口的中心线上方。
进一步地，所述的圆柱形旋流长管与尿素喷嘴在同一轴线上。
进一步地，所述的圆形出气短管内设有圆形多孔板，所述圆形多孔板的孔隙率大于60％。
进一步地，所述的内层端盖外围上设有将其包裹的外层端盖，所述的外层端盖与内层端盖之间填充有隔热材料。
进一步地，所述的连接端盖上部的进气口为弧形结构，所述的进气口底部与挡板连接。
进一步地，所述的进气口和出气口之间的连接端盖上设有让位肋，所述的让位肋截面为弧形。
有益效果
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明的一种柴油机U型后处理系统混合器，通过进气口与挡板、内层端盖、圆柱形旋流长管互相接触和密封，迫使进气仅能通过圆柱形旋流长管的旋流管向下游，在长方形叶片的引导下形成漩涡运动，尿素水溶液通过尿素喷嘴，喷入圆柱形旋流长管，在废气的旋涡运动作用下发生水蒸发和尿素分解的物理化学过程，尿素分解产生的NH3在旋涡运动作用下与废气混合快速形成混合气，具有实用性强、适用范围广的特点。
附图说明
图1为本发明移除外层端盖后的结构示意图；
图2为本发明的结构分解示意图；
图3为本发明中圆柱形旋流长管的结构示意图。
其中：1-圆形进气短管、2-连接端盖、3-尿素喷嘴座、4-尿素喷嘴、5-圆柱形旋流长管、6-挡板、7-外层端盖、8-内层端盖、9-圆形出气短管、10-圆形多孔板、11-进气口、12-出气口、13-旋流管、14-圆柱筒、15-让位肋、16-长方形孔、17-长方形叶片。
具体实施方式
下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。
参阅图1-3，本发明的一种柴油机U型后处理系统混合器，包括内层端盖8和连接端盖2，内层端盖8顶部设有尿素喷嘴座3，尿素喷嘴座3上设有尿素喷嘴4，连接端盖2上设有进气口11和出气口12，连接端盖2与内层端盖8开口一侧连接，内层端盖8与连接端盖2围成U形腔体，U形腔体内设有圆柱形旋流长管5，内层端盖8与连接端盖2的中部之间设有将U形腔体分隔为上下两个腔体的挡板6，挡板6将U形腔体分隔后气体只能从上腔体的旋流管13往下流，挡板6垂直于圆柱形旋流长管5的轴线，进气口11通过U形腔体的上腔体与圆柱形旋流长管5的上部连通，出气口12通过U形腔体的下腔体与圆柱形旋流长管5的下部连通，连接端盖2上部的进气口11一侧设有与DPF载体及其管路相连接的圆形进气短管1，连接端盖2下部的出气口12一侧设有与SCR载体及其管路相连接的圆形出气短管9，气体通过圆形进气短管1流经进气口11，再经进气口11流向U形腔体的上腔体，再通过圆柱形旋流长管5，此时尿素喷嘴4喷晒尿素水溶液，尿素水溶液在圆柱形旋流长管5中分解产生NH3，与流入气体形成混合气，再经出气口12流出。
具体的，圆柱形旋流长管5包括旋流管13和圆柱筒14，旋流管13位于挡板6上方，圆柱筒14位于挡板6下方，旋流管13与圆柱筒14连接贯通，当气体流入圆柱形旋流长管5的旋流管13时，会产生气体的漩涡运动，在漩涡运动的作用下尿素水溶液可以快速的分解出NH3。
优选的，旋流管13外围上开设有多个长方形孔16，每个长方形孔16同侧的长边对应连接有长方形叶片17，在长方形叶片17的引导下气体由长方形孔16流入圆柱形旋流长管5形成漩涡运动，长方形孔16和长方形叶片17的下部与挡板6接近。
进一步地，圆柱形旋流长管5下端面位于出气口12的中心线上方，气体流出圆柱形旋流长管5时具有适当的空间，在保证废气较长时间进行高速旋流运动的同时避免气体直接喷向内层端盖8，有利于混合后NH3均匀性的提高。
进一步地，圆柱形旋流长管5与尿素喷嘴4在同一轴线上，确保尿素喷嘴4喷晒的尿素水溶液可以全部喷到圆柱形旋流长管5内。
进一步地，圆形出气短管9内设有圆形多孔板10，混合气从圆形出气短管9流出时，经过圆形多孔板10后进一步混合，圆形多孔板10的孔隙率大于60％，以避免气体不流畅的现象发生。
进一步地，内层端盖8外围上设有将其包裹的外层端盖7，外层端盖7与内层端盖8之间填充有隔热材料，减少气体流经混合器时发生温降，从而确保尿素水溶液可以充分受热分解产生NH3。
进一步地，连接端盖2上部的进气口11为弧形结构，进气口11底部与挡板6连接，当气体流经进气口11时，由于挡板6的遮挡作用，全部气体都被迫从旋流管13上的长方形孔16流入圆柱形旋流管5，在长方形叶片17的引导作用下形成漩涡运动。
进一步地，进气口11和出气口12之间的连接端盖2上设有让位肋15，让位肋15截面为弧形，让位肋15给圆柱形旋流长管的安装留有让位，避免干涉无法安装。
本实施例的一种柴油机U型后处理系统混合器在使用时，废气经由圆形进气短管1和进气口11流向圆柱形旋流长管5，在长方形叶片17的引导下通过长方形孔16流入圆柱形旋流长管5并形成漩涡运动；尿素水溶液通过尿素喷嘴4，沿喷嘴轴线方向喷入圆柱形旋流长管5，在废气的旋涡运动作用下发生水蒸发和尿素分解的物理化学过程，尿素分解产生的NH3在旋涡运动作用下与废气混合形成混合气，再经出气口12上的圆形多孔板10进一步混合并流出。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (6)
1.一种柴油机U型后处理系统混合器，其特征在于，包括内层端盖（8）和连接端盖（2），所述的内层端盖（8）顶部设有尿素喷嘴座（3），所述的尿素喷嘴座（3）上设有尿素喷嘴（4），所述的连接端盖（2）上设有进气口（11）和出气口（12），所述的连接端盖（2）与内层端盖（8）开口一侧连接，所述的内层端盖（8）与连接端盖（2）围成U形腔体，所述的U形腔体内设有圆柱形旋流长管（5），所述的内层端盖（8）与连接端盖（2）的中部之间设有将U形腔体分隔为上下两个腔体的挡板（6），所述的进气口（11）通过U形腔体的上腔体与圆柱形旋流长管（5）的上部连通，所述的出气口（12）通过U形腔体的下腔体与圆柱形旋流长管（5）的下部连通，所述连接端盖（2）上部的进气口（11）一侧设有与DPF载体及其管路相连接的圆形进气短管（1），所述连接端盖（2）下部的出气口（12）一侧设有与SCR载体及其管路相连接的圆形出气短管（9），所述的圆柱形旋流长管（5）包括旋流管（13）和圆柱筒（14），所述的旋流管（13）位于挡板（6）上方，所述的圆柱筒（14）位于挡板（6）下方，所述的旋流管（13）与圆柱筒（14）连接贯通，所述的旋流管（13）外围上开设有多个长方形孔（16），每个长方形孔（16）同侧的长边对应连接有长方形叶片（17），所述的圆形出气短管（9）内设有圆形多孔板（10），所述圆形多孔板（10）的孔隙率大于60%。
2.根据权利要求1所述的一种柴油机U型后处理系统混合器，其特征在于，所述的圆柱形旋流长管（5）下端面位于出气口（12）的中心线上方。
3.根据权利要求1所述的一种柴油机U型后处理系统混合器，其特征在于，所述的圆柱形旋流长管（5）与尿素喷嘴（4）在同一轴线上。
4.根据权利要求1所述的一种柴油机U型后处理系统混合器，其特征在于，所述的内层端盖（8）外围上设有将其包裹的外层端盖（7），所述的外层端盖（7）与内层端盖（8）之间填充有隔热材料。
5.根据权利要求1所述的一种柴油机U型后处理系统混合器，其特征在于，所述的连接端盖（2）上部的进气口（11）为弧形结构，所述的进气口（11）底部与挡板（6）连接。
6.根据权利要求1所述的一种柴油机U型后处理系统混合器，其特征在于，所述的进气口（11）和出气口（12）之间的连接端盖（2）上设有让位肋（15），所述的让位肋（15）截面为弧形。
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