CN114746185B - 喷嘴和水解装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种喷嘴，其具备三个以上的喷射部，喷嘴(2)使喷射的液体附着于喷射对象物时的附着量的均匀性提高，其具备：喷嘴主体(11)、以及设置于喷嘴主体(11)的三个喷射部(13)。喷射部(13)各自具备：液体喷射孔(14)，其向朝向喷嘴主体(11)的外侧的方向喷射液体；以及气体射出部，其控制从液体喷射孔(14)喷射的液体的前进路径。所述气体射出部以在附着区域中使得相较于从多个附着区域的集合体的中心部朝向外侧的第一方向的长度而言垂直于该第一方向的第二方向的长度较长的方式来控制液体的前进路径。

Description

喷嘴和水解装置
技术领域
本发明涉及一种喷嘴和水解装置。
背景技术
以往公知有一种系统，其将对尿素水进行水解而得到的氨(NH3)作为还原剂，并通过选择性催化还原(SCR：Selective Catalytic Reduction)，将排气所含的氮氧化物分解为氮和水而净化。在该系统中，优选通过对催化剂喷射尿素水来提高水解为氨的反应效率。
用于向喷射对象物喷洒液体的各种喷嘴正在被实用化。例如，专利文献1公开了一种流体喷射喷嘴，其在宽度方向上并列设置有两个节流孔，并从各节流孔喷射流体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报“特开2003-93926号公报”
发明内容
(一)要解决的技术问题
发明人对于使尿素水高效地水解为NH3的方法，发现关键在于对作为催化剂的喷射对象物的一个截面均匀地喷射尿素水，并试图对其采用上述方式的喷嘴来实现。
但是，在上述方式的喷嘴中若使喷射部为三个以上的情况下，则有可能因位置不同而导致附着于喷射对象面的液体的量不均匀。因此，关于利用现有的喷嘴喷射的液体的相对于喷射对象物的附着量的均匀性，尚有改善的余地。
本发明一方式的目的在于，针对具备三个以上的喷射部的喷嘴，提高喷射的液体在喷射对象物上的附着量的均匀性。
(二)技术方案
为了解决上述问题，本发明一方式的喷嘴具备：喷嘴主体；以及至少三个喷射部，其设置于所述喷嘴主体，向喷射对象面喷射液体，当从配置有所述至少三个喷射部的一侧俯视观察所述喷嘴主体时，所述至少三个喷射部没有配置于同一直线上，所述喷射部各自具备：喷射孔，其向朝向所述喷嘴主体的外侧的方向喷射所述液体；以及前进路径控制部，其控制从所述喷射孔喷射的液体的前进路径，将从所述喷射孔喷射的所述液体附着于所述喷射对象面而形成的区域设定为附着区域，所述前进路径控制部以在所述附着区域中使得相较于从多个所述附着区域的集合体的中心部朝向外侧的第一方向的长度而言垂直于所述第一方向的第二方向的长度较长的方式来控制所述液体的前进路径。
(三)有益效果
根据本发明的一个方式，针对具备三个以上的喷射部的喷嘴，能够提高喷射的液体的在喷射对象物上的附着量的均匀性。
附图说明
图1是表示具备本发明实施方式1的容器的水解装置的概要结构图。
图2是表示容器所具备的喷嘴的概要图。
图3是图2所示的喷嘴的基于A-A′剖切线的截面图。
图4是表示喷嘴所具备的喷射部的内部结构的概要图。
图5是表示使用喷嘴喷射液体时的喷射对象面的图。
图6是表示本发明实施方式2的喷嘴的概要图。
图7是图6所示的喷嘴的基于B-B′剖切线的截面图。
图8是表示使用喷嘴喷射液体时的喷射对象面的图。
具体实施方式
(实施方式1)
(水解装置100的结构)
以下参照图1～图5对本发明的一个实施方式详细地进行说明。图1是表示具备本发明实施方式1的容器1的水解装置100的概要结构图。图2是表示容器1所具备的喷嘴2的概要图。图3是图2所示的喷嘴2的基于A-A′剖切线的截面图。图4是表示喷嘴2所具备的喷射部13的内部结构的截面图。图5是表示使用喷嘴2喷射液体6时的喷射对象面P上的液体6的附着情况的图。
实施方式1的水解装置100用于对脱硝催化剂供给含氨(NH3)的气体，并将该氨作为还原剂而通过选择性催化还原(SCR：Selective Catalytic Reduction)反应，使排气所含的氮氧化物分解为氮和水而净化。如图1所示，水解装置100具备：容器1、抽气管路101、处理气体管路102、未图示的加热单元。
加热单元对柴油发动机等发动机的排气的抽气进行加热。经过加热的抽气通过抽气管路101向容器1供给。
容器1是用于使液体6在该容器1内部发生水解并生成氨的装置。例如液体6是尿素水。在容器1中存放有喷射对象物5，该喷射对象物5是用于促进水解反应的催化剂。在容器1中设置有喷嘴2，该喷嘴2用于向喷射对象物5喷射液体6。另外，在容器1中设置有管4，该管4支撑喷嘴2并用于对喷嘴2供给液体6等。通过管4向喷嘴2供给液体6。
喷嘴2对喷射对象物5喷射液体6。喷射的液体6通过被导入容器1的高温气体(抽气)进行水解而生成氨。
关于容器1的形状，其具体例示为在轴向上较长的筒状，例如是与延伸方向垂直的截面大致为正方形的方筒状。但是，容器1的形状不限于方筒状，也可以是圆筒状。容器1通过处理气体管路102来供给混合有氨的高温的处理气体。
(喷嘴2的结构)
喷嘴2是设置于容器1的喷嘴，是对喷射对象物5的喷射对象面P喷射(喷洒)雾状的液体6的液体喷射喷嘴。如图2和图3所示，喷嘴2具备：连接于管4的喷嘴主体11、以及喷射液体6的至少三个喷射部13。此外，在本实施方式中，作为一例，对于喷嘴主体11具备三个喷射部13即喷射部13A、喷射部13B和喷射部13C的情况进行说明。
喷射部13A～13C分别具有相同的结构，因此仅对喷射部13A的结构进行说明，并省略对喷射部13B及喷射部13C的结构的说明。图4是表示喷嘴2所具备的喷射部13A的结构的截面图。如图4所示，在喷射部13A设置有：液体喷射孔14、气体供给部15、和一对气体射出部17(前进路径控制部)。液体喷射孔14是设置于喷射部13的圆形的开口部。液体喷射孔14与管4内部的输液管141连接，喷射通过输液管141输送的液体6。
气体供给部15具备作为喷射孔的气体喷射孔151、和气体输送管152。气体喷射孔151是配置于液体喷射孔14附近的一对开口部。气体输送管152与管4内部的气体输送管连接，将利用该气体输送管输送的气体50向气体喷射孔151供给，气体喷射孔151使气体50朝向从喷射部13喷射的液体6喷射。由此，从液体喷射孔14喷射的液体6的粒径变小，因而液体6成为雾状。
气体射出部17是用于对从喷射部13喷射的液体6附着于喷射对象面P而形成的区域(以下也称为附着区域)进行控制的机构。此外，喷射对象面P是大致垂直于俯视喷嘴主体11时的方向的平面。
气体射出部17通过对从液体喷射孔14喷射的液体喷吹气体，从而对从液体喷射孔14喷射的液体的前进路径进行控制。气体射出部17具备气体喷射孔171和气体输送管172。一对气体射出部17各自具备一个气体喷射孔171。
气体喷射孔171是在喷射部13A的前端附近设置于将喷嘴主体11的中心点20(参照图2)与喷射部13A连结的直线L(在图2中由附图标记L表示的直线)上的一对开口部。如图2所示，一对气体喷射孔171在直线L上以夹持液体喷射孔14的方式配置。换言之，一对气体喷射孔171设置于喷射部13A的外周部，并且设置于通过喷嘴主体11的中央和液体喷射孔14的直线L上。
气体输送管172与设置于管4内部的气体输送管连接，将利用该气体输送管输送的气体60向气体喷射孔171供给，该气体输送管与连接于气体输送管152的气体输送管不同。此外，气体输送管172和气体输送管152也可以与设置于管4内部的相同的气体输送管连接。在这种情况下，利用该气体输送管输送的气体50向气体喷射孔171和气体喷射孔151供给。
气体喷射孔171喷射利用气体输送管172供给的气体60，且对成为雾状的液体6进行喷射。此外，对于从气体喷射孔151和气体输送管17喷射的气体50和气体60的种类没有特别限定。气体50和气体60例如可以是空气。
另外，三个喷射部13配置为从相对于喷射对象面P垂直的方向即第三方向(在图3中由箭头30表示的方向)来看不在同一直线上。具体而言，从第三方向观察时(换言之，即从配置有三个喷射部13的一侧俯视观察喷嘴主体11时)，三个喷射部13配置于以喷嘴主体11的中央即中心点20(在图2中由点20表示的位置)为中心的同一圆周上。
另外，三个喷射部13配置为彼此的距离为等间隔。换言之，从第三方向来看，三个喷射部13配置为正三角形。另外，三个喷射部13设置为，当从第三方向观察时，相对于与第三方向垂直的面倾斜，以使得能够朝向从喷嘴主体11的中心点20朝向喷射部13的方向(例如对于喷射部13B而言，是在图3中由箭头40表示的方向)喷射液体。
(喷嘴2的效果)
关于本实施方式的喷嘴2，由于通过气体射出部17的气体喷射孔171喷射的气体60的压力，使得从液体喷射孔14喷射的液体6整体的形状发生变形，成为在气体喷射孔171对置的方向上较短、且在相对于所述方向垂直的方向上较长的扁平形状(椭圆形状)。即，气体射出部17以在附着区域S中使得相较于从多个附着区域S的集合体的中心部朝向外侧的第一方向的长度而言垂直于该第一方向的第二方向的长度较长的方式来控制液体的前进路径。
由此，如图5所示，从一个喷射部13喷射并附着于喷射对象面P的液体6的附着区域S(在图5中由附图标记S表示的区域)为扁平形状(椭圆形状)。换言之，关于附着区域S，相较于从喷嘴主体11的中心(中心点20)朝向外侧的方向即第一方向(在图5中由箭头70表示的方向)上的长度而言，相对于所述第一方向垂直的第二方向(在图5中由箭头80表示的方向)上的长度较长。
如图5所示，对于从三个喷射部13喷射并附着于喷射对象面P的附着区域S的集合体即液体的区域T(称为附着区域T)而言，一个喷射部13的附着区域S(在图5中由S表示的区域)的端部与其他喷射部13的附着区域S的端部重叠。气体射出部17以如下方式来控制液体的前进路径，即：关于附着区域S，使得相较于从附着区域T的中心部朝向外侧的第一方向的长度而言，垂直于该第一方向的第二方向的长度较长。
在此，由于一个喷射部13的喷射区域S是扁平形状，因此存在尤其是在长度方向端部处液体6的附着量较少的倾向。但是，对于喷嘴2而言，由于采用了三个喷射部13且喷射区域S的端部彼此重叠，因此在喷射区域T内降低了液体6的附着量的偏差。
各喷射部13朝向喷嘴主体11的外侧倾斜。因此，喷射部13使液体6向朝向喷嘴主体11的外侧的方向喷射。由此，相较于喷射部13朝向第三方向的情况而言，减小了附着区域S内的液体6的附着量的不均匀。
在喷射部13朝向第三方向的情况下，从喷射部13喷射的液体6的大部分大致沿着第三方向对具有蜂窝结构的喷射对象物5喷射。在这种情况下，由于液体6的大部分在喷射对象物5即催化剂的蜂窝结构内部通过而不与该蜂窝结构的内壁面接触，因此有可能导致催化剂反应的效率降低。
对此，就本实施方式的喷嘴2而言，各喷射部13朝向喷嘴主体11的外侧倾斜。由此，从喷射部13喷射的液体6向相对于第三方向倾斜的方向喷射。因此，液体6的大部分与喷射对象物5所具有的蜂窝结构的内壁面接触，因此能够提高催化剂反应的效率。
另外，对于喷射部13而言，利用从气体喷射孔171喷出的气体的风压来调节扁平形状。因此，即使在喷射对象面P的大小等条件发生变更的情况下，也能够通过变更上述风压来应对，而不必变更喷射部13的结构。
此外，虽然在本实施方式中，对于作为前进路径控制部而具备气体射出部17的结构进行了说明，但是控制附着区域S的形状的方法不限于此。例如，作为前进路径控制部，也可以通过使液体喷射孔14的形状变化成为扁平形状，从而将附着区域S调整为扁平形状。
(实施方式2)
(喷嘴2A的结构)
以下参照图6～图8对本发明另一实施方式进行说明。此外，为了便于说明，针对具有与在上述实施方式中说明的部件相同的功能的部件标记相同的附图标记，不重复进行说明。图6是表示本发明实施方式2的喷嘴2A的概要图。图7是图6所示的喷嘴2A的基于B-B′剖切线的截面图。图8是表示使用喷嘴2A喷射液体6时的喷射对象面P的图。
如图6和图7所示，本发明实施方式2的喷嘴2A具备四个喷射部13，即喷射部13A、13B、13C和13D。四个喷射部13A～13D分别配置为从相对于喷射对象面P垂直的方向即第三方向来看不在同一直线上。具体而言，从第三方向观察时，四个喷射部13配置于以喷嘴主体11的中心点20为中心的同一圆周上。
另外，四个喷射部13配置为彼此的距离也均等。换言之，从第三方向来看，四个喷射部13配置为正四边形。另外，四个喷射部13设置为，当从第三方向观察时，相对于与第三方向垂直的面倾斜，以使得能够朝向从喷嘴主体11的中心点20朝向喷射部13的方向喷射液体。
(喷嘴2A的效果)
如图8所示，使用喷嘴2A由四个附着区域S构成液体6的附着区域U(在图8中由附图标记U表示的区域)，因此与喷嘴2的附着区域T相比更大。这是因为喷嘴2A具备四个喷射部13A～13D。喷嘴2A采用上述结构，从而能够与喷嘴2同样地减小附着区域T内的液体6的附着量的不均匀，并且能够向比喷射区域P更大的范围喷射液体6。
附图标记说明
2、2A-喷嘴；5-喷射对象物；6-液体；11-喷嘴主体；13、13A、13B、13C、13D-喷射部；14-液体喷射孔(喷射孔)；17-气体射出部(前进路径控制部)；P-喷射对象面。

Claims (4)

1.一种喷嘴，其具备：
喷嘴主体；以及
至少三个喷射部，其设置于所述喷嘴主体，向喷射对象面喷射液体，
当从配置有所述至少三个喷射部的一侧俯视观察所述喷嘴主体时，所述至少三个喷射部没有配置于同一直线上，
所述喷射部各自具备：
喷射孔，其向朝向所述喷嘴主体的外侧的方向喷射所述液体；以及
前进路径控制部，其控制从所述喷射孔喷射的液体的前进路径，
将从所述喷射孔喷射的所述液体附着于所述喷射对象面而形成的区域设定为附着区域，
所述前进路径控制部以在所述附着区域中使得相较于从多个所述附着区域的集合体的中心部朝向外侧的第一方向的长度而言垂直于所述第一方向的第二方向的长度较长的方式来控制所述液体的前进路径方向，
具有一对气体射出部，该气体射出部作为所述前进路径控制部，对从所述喷射孔喷射的液体喷吹气体。
2.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，
所述一对气体射出部各自具备喷射所述气体的气体喷射孔，
所述气体喷射孔设置于所述喷射部的外周部，并且设置于通过所述喷嘴主体的中央和所述喷射孔的直线上。
3.根据权利要求1或2所述的喷嘴，其特征在于，
所述喷射部在以所述喷嘴主体的中央为中心的同一圆周上等间隔地配置。
4.一种水解装置，其具备：
容器，其用于存放促进水解反应的催化剂；
权利要求1～3中任一项所述的喷嘴，其设置于所述容器的内部，对所述催化剂喷射作为所述液体的尿素水；以及
管，其向所述喷嘴供给所述尿素水。
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