CN114263518A - 一种分散破碎及弧形板导流式尿素混合器 - Google Patents

Abstract

本申请关于一种分散破碎及弧形板导流式尿素混合器，涉及柴油机尾气后处理领域。该混合器包括喷嘴底座、罩盖、筒体、混合内组件以及挡流板；筒体呈两侧开口、内部中空的筒状，筒体的一侧具有气流进口，另一侧具有气流出口；筒体的顶部还具有贯穿的第一通孔，喷嘴底座的底部通过罩盖与通孔连接，罩盖的直径与第一通孔的直径相匹配；混合内组件以及挡流板均位于筒体的内部，混合内组件与喷嘴底座的底部连接，挡流板与筒体靠近气流出口的内顶壁连接，挡流板与筒体的轴向垂直；混合内组件包括配合设置的旋流管、卷制翅片、隔板以及弧形板。本申请实现了在尿素的快速破碎及分解的同时，加快了尿素的快速流出，降低了尿素结晶的风险。

Description

一种分散破碎及弧形板导流式尿素混合器

技术领域

本申请涉及柴油机尾气后处理技术领域，特别涉及一种分散破碎及弧形板导流式尿素混合器。

背景技术

在柴油机SCR(选择性催化还原Selective Catalytic Reduction)后处理系统应用技术中，如何实现喷入的尿素分解、快速转化为氨气还原剂并减少尿素在SCR后处理系统中的结晶风险是整个开发过程中的关键技术。

目前技术条件下，柴油机SCR后处理系统通过不断优化尿素喷射系统的雾化效果，开发更高效的混合器等手段来实现尿素的快速分解和减少结晶的形成；当前，SCR尿素混合装置多采用孔管结构、孔板结构、纤维单元等实现尿素颗粒的破碎，加快尿素的分解，提高SCR的转化效率。

然而，相关技术中的尿素混合器采用孔管、孔板等结构容易导致尿素在小孔位置的大量堆积；而采用纤维单元结构虽然能够大大增加尿素的破碎效果，但也带来的较高的排气背压；其次，当纤维单元中气流较弱时，也容易导致纤维单元中结晶急剧增加。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本申请提供一种分散破碎及弧形板导流式尿素混合器，所要解决的技术问题是如何实现在尿素的快速破碎及分解的同时，加快尿素的快速流出，降低尿素结晶的风险。

技术方案：为实现上述目的，本申请采用的技术方案为：

一种分散破碎及弧形板导流式尿素混合器，包括喷嘴底座、罩盖、筒体、混合内组件以及挡流板；

所述筒体呈两侧开口、内部中空的筒状，所述筒体的一侧具有气流进口，另一侧具有气流出口；

所述筒体的顶部还具有贯穿的第一通孔，所述喷嘴底座的底部通过所述罩盖与所述第一通孔连接，所述罩盖的直径与所述第一通孔的直径相匹配；

所述混合内组件以及所述挡流板均位于所述筒体的内部，所述混合内组件与所述喷嘴底座的底部连接，所述挡流板与所述筒体靠近所述气流出口的内顶壁连接，所述挡流板与所述筒体的轴向垂直；

所述混合内组件包括旋流管、卷制翅片、隔板以及弧形板；

所述旋流管的第一端与所述喷嘴底座的底部连接，第二端与所述卷制翅片连接，所述喷嘴底座、所述旋流管以及所述卷制翅片均同轴；

所述隔板呈Z字型，所述隔板上具有第二通孔，所述第二通孔的直径与所述卷制翅片的直径相匹配，所述隔板通过所述第二通孔与所述卷制翅片的外周壁匹配连接；

所述隔板的第一端与所述筒体的内顶壁连接，第二端与所述弧形板连接；

所述弧形板呈C型，所述弧形板的位置与所述旋流管以及所述卷制翅片的位置相对应，所述弧形板的内凹面朝向所述气流出口。

在一种可能的实现方式中，所述喷嘴底座、所述旋流管以及所述卷制翅片朝向所述气流进口的方向倾斜布置，且与所述筒体的轴向呈60°至70°的夹角。

在一种可能的实现方式中，所述弧形板靠近所述气流出口的一端呈上翘状，且与所述筒体的轴向呈30°至60°的夹角。

在一种可能的实现方式中，所述弧形板的底部与所述筒体的内底部之间具有3mm至8mm的间隙。

在一种可能的实现方式中，所述旋流管上具有多个第一翅片以及多个槽孔，所述多个第一翅片以及所述多个槽孔沿所述旋流管的中轴线均匀间隔分布。

在一种可能的实现方式中，所述卷制翅片的底部具有多个第二翅片，所述多个第二翅片沿所述卷制翅片的中轴线均匀间隔分布。

在一种可能的实现方式中，所述第二翅片朝向所述卷制翅片的内部，且与所述卷制翅片的径向呈35°至60°的夹角。

在一种可能的实现方式中，所述隔板上还具有贯穿的通槽，所述通槽位于所述第二通孔靠近所述气流进口的一侧。

在一种可能的实现方式中，所述筒体的外周还套设有隔热罩，所述筒体的两端与所述隔热罩的两端焊接连接。

在一种可能的实现方式中，所述筒体与所述隔热罩之间还具有保温棉。

本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

(1)、喷嘴底座采用倾斜布置，有利于增加尿素颗粒在该混合器中的行程距离，防止尿素颗粒着壁过快；

(2)、喷嘴底座下方采用旋流管加卷制翅片结构，旋流管周向开设若干槽孔和第一翅片，形成旋转气流，该旋转气流通过下方的卷制翅片结构再次加强旋流作用，对喷入的尿素形成强旋转，加快了尿素颗粒破碎及分解；

(3)、喷入的尿素喷束撞击在卷制翅片结构上，能够对尿素颗粒产生二次分解作用，促进尿素颗粒快速分解，形成的强旋流能够防止尿素液膜在翅片上堆积；

(4)、该弧形板采用C字型的设置，沿着弧形板内凹面吹扫，提高了尿素颗粒蒸发速率，防止尿素在弧形板上累积；同时弧形板增加了尿素的着壁面积，防止尿素局部堆积；

(5)、该弧形板尾部上翘，引导气流流向气流出口的中间位置，提升了尿素的分布均匀度；

(6)、该隔板上通槽的设置，具有引导气流沿弧形板内凹面吹扫的作用；

(7)、弧形板下方和筒体之间的狭缝能够引导部分气流通过，吹扫弧形板下表面，提高弧形板上的温度，防止弧形板因温度降低较多而形成结晶。

附图说明

附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1示出了本申请一个示例性实施例提供的一种分散破碎及弧形板导流式尿素混合器的整体结构示意图；

图1示出了本申请一个示例性实施例提供的一种分散破碎及弧形板导流式尿素混合器的整体结构示意图；

图2示出了本申请一个示例性实施例提供的一种分散破碎及弧形板导流式尿素混合器的正剖视图；

图3示出了本申请一个示例性实施例提供的一种分散破碎及弧形板导流式尿素混合器的整体结构分解示意图；

图4示出了本申请一个示例性实施例提供的一种分散破碎及弧形板导流式尿素混合器的混合内组件的分解示意图；

图5示出了本申请一个示例性实施例提供的一种分散破碎及弧形板导流式尿素混合器的卷制翅片的结构示意图；

图中：

1、喷嘴底座；2、罩盖；3、筒体；4、保温棉；5、隔热罩；6、混合内组件；7、挡流板；

301、气流进口；302、气流出口；303、第一通孔；601、旋流管；602、卷制翅片；603、隔板；604、弧形板；

6011、第一翅片；6012、槽孔；6021、第二翅片；6031、第二通孔；6032、通槽。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合附图和实施例对本申请作更进一步的说明。

图1示出了本申请一个示例性实施例提供的一种分散破碎及弧形板导流式尿素混合器的整体结构示意图，该尿素混合器包括喷嘴底座1、罩盖2、筒体3、混合内组件6以及挡流板7；筒体3呈两侧开口、内部中空的筒状，筒体3的一侧具有气流进口301，另一侧具有气流出口302；筒体3的顶部还具有贯穿的第一通孔303，喷嘴底座1的底部通过罩盖2与第一通孔303连接，罩盖2的直径与第一通孔303的直径相匹配。

请参阅图2和图3，混合内组件6以及挡流板7均位于筒体3的内部，混合内组件6与喷嘴底座1的底部连接，挡流板7与筒体3靠近气流出口302的内顶壁连接，挡流板7与筒体3的轴向垂直。

请参阅图2、图3和图4，混合内组件6包括旋流管601、卷制翅片602、隔板603以及弧形板604；旋流管601的第一端与喷嘴底座1的底部连接，第二端与卷制翅片602连接，喷嘴底座1、旋流管601以及卷制翅片602均同轴；隔板603呈Z字型，隔板603上具有第二通孔6031，第二通孔6031的直径与卷制翅片602的直径相匹配，隔板603通过第二通孔6031与卷制翅片602的外周壁匹配连接；隔板603的第一端与筒体3的内顶壁连接，第二端与弧形板604连接；弧形板604呈C型，弧形板604的位置与旋流管601以及卷制翅片602的位置相对应，弧形板604的内凹面朝向气流出口302。

在本申请实施例中，罩盖2与第一通孔303实现为焊接连接。

在本申请实施例中，挡流板7的上部呈弧形，其弧度与筒体3内的弧度相同，挡流板7与筒体3的内顶部焊接连接；该挡流板7用于将流动向气流出口302上部的气流再次引导至旋流管601内进行二次破碎，引导气流沿弧形板604尾部直线段排出。

在本申请实施例中，旋流管601与喷嘴底座1焊接连接，旋流管601与卷制翅片602为焊接连接，隔板603通过第二通孔6031与卷制翅片602的外周壁焊接连接；隔板603的第一端与筒体3的内顶壁焊接连接，第二端与弧形板604焊接连接。

在本申请实施例中，喷嘴底座1下方采用旋流管601加卷制翅片602的结构，旋流管601形成的旋转气流通过下方的卷制翅片602再次加强旋流作用，对喷入的尿素形成强旋转，加快了尿素颗粒破碎及分解。

在本申请实施例中，喷入的尿素喷束撞击在卷制翅片602结构上，能够对尿素颗粒产生二次分解作用，促进尿素颗粒快速分解，形成的强旋流能够防止尿素液膜在翅片上堆积。

在本申请实施例中，该弧形板604采用C字型的设置，沿着弧形板604内凹面吹扫，提高了尿素颗粒蒸发速率，防止尿素在弧形板604上累积；同时弧形板604增加了尿素的着壁面积，防止尿素局部堆积；该弧形板604尾部上翘，引导气流流向气流出口302的中间位置，提升了尿素的分布均匀度。

接下来，对本申请实施例中所涉及的一种分散破碎及弧形板导流式尿素混合器的工作原理进行说明。

当气流从气流进口301进入该混合器时，一部分气流从旋流管601进入，形成强旋转气流，并对喷嘴底座1的位置喷入的尿素喷束形成选装作用，促进尿素的破碎和分解；此部分气流和尿素经过卷制翅片602时，尿素和卷制翅片602发生撞击并产生二次破碎，同时旋转气流进一步加强，防止尿素在卷制翅片602的翅片上粘结；这部分气流将和二次破碎后的尿素颗粒一起旋流而下冲击在呈C型的弧形板604内凹面上。

弧形板604尾部上翘，引导气流向气流出口302的中间位置，弧形板604上方设置的挡流板7引导气流沿弧形板604尾部直线段排出，提升了尿素的分布均匀度；弧形板604尾部上翘的设置还增加了弧形板604尾部直线段区域的流速，提升了气流对该区域的吹扫作用。

综上所述，通过旋流管、卷制翅片、隔板、弧形板以及挡流板的配合设置，实现了在尿素的快速破碎及分解的同时，加快了尿素的快速流出，降低了尿素结晶的风险。

在一个可选的实施例中，请参阅图2，喷嘴底座1、旋流管601以及卷制翅片602朝向气流进口301的方向倾斜布置，且与筒体3的轴向呈60°至70°的夹角。

在本申请实施例中，喷嘴底座1、旋流管601以及卷制翅片602采用倾斜布置，有利于增加尿素颗粒在该混合器中的行程距离，防止尿素颗粒着壁过快。在一个示例中，喷嘴底座1、旋流管601以及卷制翅片602与筒体3的轴向呈60°的夹角。在另一个示例中，喷嘴底座1、旋流管601以及卷制翅片602与筒体3的轴向呈70°的夹角。

在一个可选的实施例中，请参阅图2，弧形板604靠近气流出口302的一端呈上翘状，且与筒体3的轴向呈30°至60°的夹角。

在本申请实施例中，该弧形板604尾部上翘的设置，可以引导气流流向气流出口302的中间位置，提升了尿素的分布均匀度。

在一个可选的实施例中，请参阅图2，弧形板604的底部与筒体3的内底部之间具有3mm至8mm的间隙。

在本申请实施例中，弧形板604下方和筒体3之间的狭缝能够引导部分气流通过，吹扫弧形板604的下表面，提高弧形板604上的温度，防止弧形板604因温度降低较多而形成结晶。在一个示例中，弧形板604的底部与筒体3的内底部之间的间隙为3mm。在另一个示例中，弧形板604的底部与筒体3的内底部之间的间隙为8mm。

在一个可选的实施例中，请参阅图4，旋流管601上具有多个第一翅片6011以及多个槽孔6012，多个第一翅片6011以及多个槽孔6012沿旋流管601的中轴线均匀间隔分布。

在本申请实施例中，该多个第一翅片6011以及多个槽孔6012的设置可以对喷入的尿素形成强旋转气流。

在一个可选的实施例中，请参阅图5，卷制翅片602的底部具有多个第二翅片6021，多个第二翅片6021沿卷制翅片602的中轴线均匀间隔分布。

在本申请实施例中，该多个第二翅片6021的设置可以对喷入的尿素形成较强旋转气流。

在一个可选的实施例中，请参阅图5，第二翅片6021朝向卷制翅片602的内部，且与卷制翅片602的径向呈35°至60°的夹角。

在本申请实施例中，第二翅片6021长度可根据尿素喷射系统喷射锥角调节，通过控制第二翅片6021长度，既能够对尿素喷束起到拦截和二次破碎作用，同时又不至于造成尿素在翅片上的过量堆积。在一个示例中，第二翅片6021与卷制翅片602的径向呈35°的夹角。在另一个示例中，第二翅片6021与卷制翅片602的径向呈60°的夹角。

在一个可选的实施例中，请参阅图4，隔板603上还具有贯穿的通槽6032，通槽6032位于第二通孔6031靠近气流进口301的一侧。

在本申请实施例中，该贯穿的通槽6032具有引导气流沿弧形板604内凹面吹扫的作用。

在一个可选的实施例中，请参阅图1、图2和图3，筒体3的外周还套设有隔热罩5，筒体3的两端与隔热罩5的两端焊接连接。

在本申请实施例中，隔热罩5具有隔热的作用。

在一个可选的实施例中，请参阅图1、图2和图3，筒体3与隔热罩5之间还具有保温棉4。

在本申请实施例中，保温棉4具有隔热的作用。

为了更好的理解本申请，下面结合附图和一个具体实施例对本申请作更进一步的说明。需要说明的是，该具体实施例所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，不限定本申请保护的范围。

请参阅图1至图5，当气流从气流进口301进入该混合器时，一部分气流从旋流管601上的多个第一翅片6011以及多个槽孔6012进入，形成强旋转气流，并对喷嘴底座1的位置喷入的尿素喷束形成选装作用，促进尿素的破碎和分解；此部分气流和尿素经过卷制翅片602时，尿素和卷制翅片602上的第二翅片6021发生撞击并产生二次破碎，同时旋转气流进一步加强，防止尿素在卷制翅片602的第二翅片6021上粘结；这部分气流将和二次破碎后的尿素颗粒一起旋流而下冲击在呈C型的弧形板604内凹面上。

同时，另一部分气流将通过隔板603上的通槽6032进入混合内组件6中，并沿着弧形板604的内凹面顺流而下，吹扫弧形板604上的尿素颗粒，防止尿素颗粒在弧形板604内凹面上粘结；这部分气流和将和旋流管601中进入的气流形成冲击作用，促使尿素颗粒分解和排出。

此外，弧形板604尾部上翘，引导气流向气流出口302的中间位置，弧形板604上方设置的挡流板7引导气流沿弧形板604尾部直线段排出，提升了尿素的分布均匀度；弧形板604尾部上翘的设置还增加了弧形板604尾部直线段区域的流速，提升了气流对该区域的吹扫作用。

另外，弧形板604的下方和筒体3之间设置有3mm～8mm的间隙，允许一小部分气流从缝隙中通过，此部分气流将吹扫弧形板604的下表面，提高了弧形板604上的温度，防止弧形板604因温度降低较多而形成结晶。

综上所述，通过旋流管、卷制翅片、隔板、弧形板以及挡流板的配合设置，实现了在尿素的快速破碎及分解的同时，加快了尿素的快速流出，降低了尿素结晶的风险，同时实现了尿素与气流的混合、尿素的分流，提高了SCR载体端面上氨气分布的均匀性。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种分散破碎及弧形板导流式尿素混合器，其特征在于，包括喷嘴底座(1)、罩盖(2)、筒体(3)、混合内组件(6)以及挡流板(7)；

所述筒体(3)呈两侧开口、内部中空的筒状，所述筒体(3)的一侧具有气流进口(301)，另一侧具有气流出口(302)；

所述筒体(3)的顶部还具有贯穿的第一通孔(303)，所述喷嘴底座(1)的底部通过所述罩盖(2)与所述第一通孔(303)连接，所述罩盖(2)的直径与所述第一通孔(303)的直径相匹配；

所述混合内组件(6)以及所述挡流板(7)均位于所述筒体(3)的内部，所述混合内组件(6)与所述喷嘴底座(1)的底部连接，所述挡流板(7)与所述筒体(3)靠近所述气流出口(302)的内顶壁连接，所述挡流板(7)与所述筒体(3)的轴向垂直；

所述混合内组件(6)包括旋流管(601)、卷制翅片(602)、隔板(603)以及弧形板(604)；

所述旋流管(601)的第一端与所述喷嘴底座(1)的底部连接，第二端与所述卷制翅片(602)连接，所述喷嘴底座(1)、所述旋流管(601)以及所述卷制翅片(602)均同轴；

所述隔板(603)呈Z字型，所述隔板(603)上具有第二通孔(6031)，所述第二通孔(6031)的直径与所述卷制翅片(602)的直径相匹配，所述隔板(603)通过所述第二通孔(6031)与所述卷制翅片(602)的外周壁匹配连接；

所述隔板(603)的第一端与所述筒体(3)的内顶壁连接，第二端与所述弧形板(604)连接；

所述弧形板(604)呈C型，所述弧形板(604)的位置与所述旋流管(601)以及所述卷制翅片(602)的位置相对应，所述弧形板(604)的内凹面朝向所述气流出口(302)。

2.根据权利要求1所述的分散破碎及弧形板导流式尿素混合器，其特征在于，所述喷嘴底座(1)、所述旋流管(601)以及所述卷制翅片(602)朝向所述气流进口(301)的方向倾斜布置，且与所述筒体(3)的轴向呈60°至70°的夹角。

3.根据权利要求2所述的分散破碎及弧形板导流式尿素混合器，其特征在于，所述弧形板(604)靠近所述气流出口(302)的一端呈上翘状，且与所述筒体(3)的轴向呈30°至60°的夹角。

4.根据权利要求3所述的分散破碎及弧形板导流式尿素混合器，其特征在于，所述弧形板(604)的底部与所述筒体(3)的内底部之间具有3mm至8mm的间隙。

5.根据权利要求1所述的分散破碎及弧形板导流式尿素混合器，其特征在于，所述旋流管(601)上具有多个第一翅片(6011)以及多个槽孔(6012)，所述多个第一翅片(6011)以及所述多个槽孔(6012)沿所述旋流管(601)的中轴线均匀间隔分布。

6.根据权利要求1所述的分散破碎及弧形板导流式尿素混合器，其特征在于，所述卷制翅片(602)的底部具有多个第二翅片(6021)，所述多个第二翅片(6021)沿所述卷制翅片(602)的中轴线均匀间隔分布。

7.根据权利要求6所述的分散破碎及弧形板导流式尿素混合器，其特征在于，所述第二翅片(6021)朝向所述卷制翅片(602)的内部，且与所述卷制翅片(602)的径向呈35°至60°的夹角。

8.根据权利要求1所述的分散破碎及弧形板导流式尿素混合器，其特征在于，所述隔板(603)上还具有贯穿的通槽(6032)，所述通槽(6032)位于所述第二通孔(6031)靠近所述气流进口(301)的一侧。

9.根据权利要求1至8任一所述的分散破碎及弧形板导流式尿素混合器，其特征在于，所述筒体(3)的外周还套设有隔热罩(5)，所述筒体(3)的两端与所述隔热罩(5)的两端焊接连接。

10.根据权利要求9所述的分散破碎及弧形板导流式尿素混合器，其特征在于，所述筒体(3)与所述隔热罩(5)之间还具有保温棉(4)。

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