CN115382412B - 一种高效混合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及尾气后处理设备的技术领域，尤其是一种高效混合器。该高效混合器，包括筒体、容纳于筒体内的混合组件，混合组件包括：进气端盖、旋流管、腔室外壳体、翅片装置、及出气导流装置，进气端盖安装于筒体的前端部，进气端盖内具有进气通道，进气通道具有大口端和小口端，大口端和小口端偏心设置，旋流管安装于腔室外壳体内，且与腔室外壳体同轴，旋流管的中心轴线垂直于筒体的中心轴线，出气导流装置具有出气腔，旋流管的下端口与出气腔连通，翅片装置设置于下端口与出气腔之间。在本发明中，高效混合器不仅结构简单、紧凑，设计巧妙；而且提高尿素混合蒸发效果，提高了气流混合的均匀性，降低了尿素结晶风险。

Description

一种高效混合器

技术领域

本发明涉及尾气后处理设备的技术领域，尤其是一种高效混合器。

背景技术

目前，在发动机尾气后处理系统中，通常采用选择性催化还原技术(SCR)进行后处理，在尾气后处理混合器中喷入尿素水溶液，在催化剂的作用下，将尾气中的氮氧化物（NOX）还原成无害的氮气（N₂）和水（H₂O），达到降低排放物的目的。

现有的直筒型后处理系统由于其整体结构的制约，尿素喷嘴喷射的尿素液滴从进入混合器至到达SCR载体的路程较短，而且，直筒型后处理系统的尿素喷嘴通常布置于上侧，使得尿素液滴进入混合器后，在气流及重力作用下会快速向底部聚集，容易在混合器底部形成尿素结晶，影响后处理系统的性能，更甚者还会造成排放超标或后处理系统堵塞而造成车辆动力不足。

发明内容

本发明目的在于提供一种高效混合器，以解决现有技术混合器存在混合路径短，混合的均匀性太低和结晶风险较大的问题。

为达上述优点，本发明提供的高效混合器，包括筒体、容纳于所述筒体内的混合组

件，所述混合组件包括：进气端盖、旋流管、腔室外壳体、翅片装置、及出气导流装置，所述进气端盖安装于所述筒体的前端部，所述进气端盖内具有进气通道，所述进气通道具有大口端和小口端，所述大口端和所述小口端偏心设置，所述旋流管安装于所述腔室外壳体内，且与所述腔室外壳体同轴，所述旋流管的中心轴线垂直于所述筒体的中心轴线，所述出气导流装置具有出气腔，所述旋流管的下端口与所述出气腔连通，所述翅片装置设置于所述下端口与所述出气腔之间。

在本发明的高效混合器的一个实施例中，所述腔室外壳体呈圆桶状结构，且与所述筒体、所述旋流管配合形成环形腔室，所述进气端盖的小口端与所述环形腔室连通，所述环形腔室的底部设置有通孔，所述旋流管的下端与所述通孔连接。

在本发明的高效混合器的一个实施例中，所述进气端盖包括左半端盖和右半端盖，所述腔室外壳体包括左半外壳体和右半外壳体；所述左半外壳体与所述左半端盖一体成型，构成左蚌壳体；所述右半外壳体与所述右半端盖一体成型，构成右蚌壳体；所述左蚌壳体、所述右蚌壳体相合的边缘位置设置有第一翻边，所述左蚌壳体与所述右蚌壳体通过所述第一翻边相焊接，所述左蚌壳体、所述右蚌壳体形成所述通孔的边缘位置设置有第二翻边，所述通孔通过所述第二翻边与所述旋流管的下端外壁密封连接。

在本发明的高效混合器的一个实施例中，所述出气导流装置包括前出气导流板和后出气导流板，所述前出气导流板包括一体成型的第一弧形板片、第二弧形板片，所述后出气导流板包括一体成型的第三弧形板片、第四弧形板片，所述第一弧形板片和所述第三弧形板片之间构成所述出气腔，所述第二弧形板片和所述第四弧形板片之间构成与所述出气腔相通的形通道，所述第二弧形板片、所述第四弧形板片相合的边缘位置设置有第三翻边，所述前出气导流板和所述后出气导流板通过所述第三翻边相焊接，所述形通道的两端分别设置有出气口。

在本发明的高效混合器的一个实施例中，所述形通道朝向所述筒体的后端部倾斜设置，其中心轴线与所述腔室外壳体的中心轴线之间形成夹角，所述夹角的角度在30°~45°之间。

在本发明的高效混合器的一个实施例中，所述腔室外壳体包括前半外壳体和后半外壳体；所述前半外壳体设有与所述进气端盖的小口端连通的进气口；所述前半外壳体与所述前出气导流板之间通过前半圆片连接，且三者一体成型，构成前片总壳体；所述后半外壳体与所述后出气导流板之间通过后半圆片连接，且三者一体成型，构成后片总壳体；所述前片总壳体、所述后片总壳体相合的边缘位置分别设有第四翻边、第五翻边，所述前片总壳体、所述后片总壳体通过所述第四翻边、所述第五翻边相焊接，所述前半圆片和所述后半圆片之间构成安装所述翅片装置的翅片腔室。

在本发明的高效混合器的一个实施例中，所述翅片装置包括多层轴向叠加的翅片结构，所述翅片结构包括固定环、固定于所述固定环内的翅片组，所述翅片组包括多个水平方向排列的翅片，所述翅片呈波浪形结构，由钢板弯折而成，相邻翅片之间通过焊接固定。

在本发明的高效混合器的一个实施例中，所述旋流管的周壁上开设有若干个从小到大依次间隔布置的条孔，每个所述条孔的一侧连接有向外翻出的旋流叶片，最小的所述

条孔相对所述小口端设置。

在本发明的高效混合器的一个实施例中，所述旋流叶片的开扇方向一致或镜像对称设置。

在本发明的高效混合器的一个实施例中，所述筒体的径向开设有安装口，所述安装口连接有安装座固定板，安装座固定板上设置有喷嘴安装座，所述喷嘴安装座连接喷嘴，所述喷嘴与所述旋流管的上端口连通。

在本发明中，设置偏心异径结构的进气端盖，能够对进入的气体（如：尾气）进行加速，从而提高喷嘴处的流速，提高尿素混合的均匀性。

在本发明中，旋流管的周壁上开设有若干个从小到大依次间隔布置的条孔，每个条孔的一侧连接有向外翻出的旋流叶片，最小的条孔相对小口端设置。该设计，使进入每一条孔的气流不同，从而进入旋流管内后能够更快的生成旋流，提高混合尿素的均匀性及加速尾气、尿素液滴的搅拌。

在本发明中，通过设置翅片装置，进一步增加尿素液滴的破碎以及蒸发，增加混合器的抗结晶能力。翅片装置的结构相对于现有技术的钢丝绒结构，加工工艺上更简单，同时在与钢丝绒结构相同效果下增加气体出气量，降低功耗。

在本发明中，出气导流装置设置有出气腔和C形通道，C形通道的两端分别设置有出气口。两端的出气口分别位于出气腔的左、右两侧，使混合气流进入出气腔后向两侧排气，C形通道倾斜设置，可以让混合气体排出的时候以旋转的方式转出，一定程度上增加了混合的路径，使得混合能够更加充分。

在本发明的一个实施例中，通过左蚌壳体与右蚌壳体相合形成进气端盖、腔室外壳体，降低了加工难度及生产成本。

在本发明的一个实施例中，通过前片总壳体、后片总壳体相合形成腔室外壳体、出气导流装置，降低了进气端盖的背压。

附图说明

图1是本发明第一实施例的高效混合器的结构示意图。

图2是图1的高效混合器的剖视示意图。

图3是图2的A处局部放大示意图。

图4是图1的高效混合器的筒体的结构示意图。

图5是图1的高效混合器的筒体的安装座固定板的结构示意图。

图6是图1的高效混合器的筒体内部的结构示意图。

图7是图6的高效混合器的左蚌壳、右蚌壳的结构示意图。

图8是图6的高效混合器的旋流管的结构示意图。

图9是图6的高效混合器的翅片结构的示意图。

图10是图6的高效混合器的出气导流装置的结构示意图。

图11是本发明第二实施例的高效混合器的旋流管的结构示意图。

图12是本发明第三实施例的高效混合器的结构示意图。

图13是图12的高效混合器的进气端盖的结构示意图。

图14是图12的高效混合器的旋流管的结构示意图。

图15是图12的高效混合器的前片总壳体、后片总壳体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此其不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；当然的，还可以是机械连接，也可以是电连接；另外的，还可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参见图1-3，本发明第一实施例的高效混合器，包括筒体1、容纳于筒体1内的混合组件，混合组件包括：进气端盖2、旋流管3、腔室外壳体4、翅片装置5、及出气导流装置6。

进气端盖2安装于筒体1的前端部，进气端盖2内具有进气通道，进气通道具有大口端21和小口端22，大口端21和小口端22偏心设置。大口端21的外径等于筒体1的内径。旋流管3安装于腔室外壳体4内，且与腔室外壳体4同轴。旋流管3的中心轴线垂直于筒体1的中心轴线。出气导流装置6具有出气腔6a，旋流管3的下端口与出气腔6a连通，翅片装置5设置于下端口与出气腔6a之间。进气端盖2为偏心异径结构，如此设置，能够对进入的气体（如：尾气）进行加速。

腔室外壳体4呈圆桶状结构，且与筒体1、旋流管3配合形成环形腔室，进气端盖2的小口端22与环形腔室连通，环形腔室的底部设置有通孔41，旋流管3的下端与通孔41连接。

请参见图6-7，具体的，在本实施例中，进气端盖2包括左半端盖2a和右半端盖2b，腔室外壳体4包括左半外壳体4a和右半外壳体4b。左半外壳体4a与左半端盖2a一体成型，构成左蚌壳体7a。右半外壳体4b与右半端盖2b一体成型，构成右蚌壳体7b。左蚌壳体7a、右蚌壳体7b相合的边缘位置设置有第一翻边71，左蚌壳体7a与右蚌壳体7b通过第一翻边71相焊接，左蚌壳体7a、右蚌壳体7b形成通孔41的边缘位置设置有第二翻边72，通孔41通过第二翻边72与旋流管3的下端外壁密封连接。

请参见图2、图10，出气导流装置6包括前出气导流板61和后出气导流板62，前出气导流板61包括一体成型的第一弧形板片611、第二弧形板片612，后出气导流板62包括一体成型的第三弧形板片621、第四弧形板片622，第一弧形板片611和第三弧形板片621之间构成出气腔6a，第二弧形板片612和第四弧形板片622之间构成与出气腔6a相通的C形通道6b。第二弧形板片612、第四弧形板片622相合的边缘位置设置有第三翻边64，前出气导流板61和后出气导流板62通过第三翻边64相焊接，C形通道6b的两端分别设置有出气口63。两端的出气口63分别位于出气腔6a的左、右两侧。如此设置，使混合气流进入后向两侧排气，同时可以让混合气体排出的时候以旋转的方式转出，一定程度上增加了混合的路径，使得混合能够更加充分。第三翻边64与筒体1的内壁接触，便于与筒体1的固定。

具体的，C形通道6b朝向筒体1的后端部倾斜设置，其中心轴线与腔室外壳体4的中心轴线之间形成夹角α，夹角α的角度在30°~45°之间。本实施例中，夹角α的角度为30°。

请参见图9，翅片装置5用以供排气以及尿素液滴穿过，以进一步增加尿素液滴的破碎以及蒸发，增加混合器的抗结晶能力。翅片装置5包括多层沿旋流管轴向叠加的翅片结构51，翅片结构51包括固定环511、固定于固定环511内的翅片组512，翅片组512包括多个水平方向排列的翅片512a，其中翅片512a呈“S”波浪形结构，由钢板弯折而成，相邻翅片512a之间通过焊接固定。

在本实施例中，钢板的厚度在0.5~2mm之间。从上至下每一层的翅片512a与其下一层的翅片512a都会进行错位叠加，以增加破碎效果。翅片装置5的设置，相对于现有技术的钢丝绒结构，加工工艺上更简单，同时在与钢丝绒结构相同效果下增加气体出气量，降低功耗。

请参见图3，在本实施例中，钢板面为曲面设计。在本发明的其他实施例中，钢板与水平面形成角度β，角度β在1°到3°之间。

请参见图8，旋流管3用于将进入旋流管3内的尾气、尿素液滴进行搅拌混合。旋流管3的周壁上开设有若干个从小到大依次间隔布置的条孔31，每个条孔31的一侧连接有向外翻出的旋流叶片32，最小的条孔31相对小口端22设置。如此设置，使进入每一条孔31的气流不同，从而进入旋流管3内后能够更快的生成旋流，提高混合尿素的均匀性及加速尾气、尿素液滴的搅拌。

在本实施例中，条孔31的数量为十个，靠近上端口依次向下增大设置。旋流叶片32的开扇方向一致。

请参见图4-5，筒体1的径向开设有安装口11，安装口11的开口大于旋流管3的外

径。安装口11连接有安装座固定板12，安装座固定板12上设置有喷嘴安装座13，喷嘴安装座13连接喷嘴，喷嘴与旋流管3的上端口连通。安装座固定板12开设有多个连接方槽121，旋流管3上端设有多个周向均布的分别插入连接方槽121内的连接凸起34，连接方槽121与连接凸起34配合，限制旋流管2转动。

工作时，尾气通过进气端盖后进入环形腔室对气体进行加速，再通过条孔进入旋流管内，旋流叶片控制旋流方向，同时，喷嘴将尿素溶液从旋流管的上端口喷至旋流管内，尿素溶液迅速与气流发生混合，由于气体进入旋流管内发生旋转，能够避免尿素溶液喷射到旋流管的壁面上，降低尿素结晶的风险，之后尾气以及尿素液滴穿过翅片装置，使尿素液滴进一步的破碎与混合后进入出气腔，通过C形通道向两侧排气，最后混合气体以旋转的方式转出，一定程度上增加了混合的路径，使得混合能够更加充分。

请参见图11，在本发明第二实施例的高效混合器中，与第一实施例的区别在于：旋流叶片32的开扇方向镜像对称设置。如此设置，使进入旋流管3内的气体发生对撞，从而形成两个漩涡，提高旋流管3的混合性能。

请参见图12-15，在本发明第三实施例的高效混合器中，腔室外壳体4包括前半外壳体4c和后半外壳体4d。前半外壳体4c设有与进气端盖2的小口端22连通的进气口42。前半外壳体4c与前出气导流板61之间通过前半圆片81连接，且三者一体成型，构成前片总壳体9a。后半外壳体4d与后出气导流板62之间通过后半圆片82连接，且三者一体成型，构成后片总壳体9b。前片总壳体9a、后片总壳体9b相合的边缘位置分别设有第四翻边91、第五翻边92，前片总壳体9a、后片总壳体9b通过第四翻边91、第五翻边92相焊接，前半圆片81和后半圆片82之间构成安装翅片装置5的翅片腔室8a。第四翻边91、第五翻边92均与筒体1的内壁接触，方便前片总壳体9a、后片总壳体9b与筒体1的固定。该结构的设计，相对于第一实施例，进气端盖能够有效的降低20%-30%背压。

旋流管3的条孔31靠近下端口依次向上增大设置。旋流管3在上端口与条孔31之间增加陈列孔33，使得尿素混合的更均匀。

在本发明中，设置偏心异径结构的进气端盖，能够对进入的气体（如：尾气）进行加速，从而提高喷嘴处的流速，提高尿素混合的均匀性。

在本发明中，旋流管的周壁上开设有若干个从小到大依次间隔布置的条孔，每个条孔的一侧连接有向外翻出的旋流叶片，最小的条孔相对小口端设置。该设计，使进入每一条孔的气流不同，从而进入旋流管内后能够更快的生成旋流，提高混合尿素的均匀性及加

速尾气、尿素液滴的搅拌。

在本发明中，通过设置翅片装置，进一步增加尿素液滴的破碎以及蒸发，增加混合器的抗结晶能力。翅片装置的结构相对于现有技术的钢丝绒结构，加工工艺上更简单，同时在与钢丝绒结构相同效果下增加气体出气量，降低功耗。

在本发明中，出气导流装置设置有出气腔和C形通道，C形通道的两端分别设置有出气口。两端的出气口分别位于出气腔的左、右两侧，使混合气流进入出气腔后向两侧排

气，C形通道倾斜设置，可以让混合气体排出的时候以旋转的方式转出，一定程度上增加了

混合的路径，使得混合能够更加充分。

在本发明的一个实施例中，通过左蚌壳体与右蚌壳体相合形成进气端盖、腔室外壳体，降低了加工难度及生产成本。

在本发明的一个实施例中，通过前片总壳体、后片总壳体相合形成腔室外壳体、出气导流装置，降低了进气端盖的背压。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明

的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (4)

1.一种高效混合器，包括筒体（1）、容纳于所述筒体（1）内的混合组件，其特征在于，所述混合组件包括：进气端盖（2）、旋流管（3）、腔室外壳体（4）、翅片装置（5）及出气导流装置（6），所述进气端盖（2）安装于所述筒体（1）的前端部，所述进气端盖（2）内具有进气通道，所述进气通道具有大口端（21）和小口端（22），所述大口端（21）和所述小口端（22）偏心设置，所述旋流管（3）安装于所述腔室外壳体（4）内，且与所述腔室外壳体（4）同轴，所述旋流管（3）的中心轴线垂直于所述筒体（1）的中心轴线，所述出气导流装置（6）具有出气腔（6a），所述旋流管（3）的下端口与所述出气腔（6a）连通，所述翅片装置（5）设置于所述下端口与所述出气腔（6a）之间；所述腔室外壳体（4）呈圆桶状结构，且与所述筒体（1）、所述旋流管（3）配合形成环形腔室，所述进气端盖（2）的小口端（22）与所述环形腔室连通，所述环形腔室的底部设置有通孔（41），所述旋流管（3）的下端与所述通孔（41）连接；所述进气端盖（2）包括左半端盖（2a）和右半端盖（2b），所述腔室外壳体（4）包括左半外壳体（4a）和右半外壳体（4b）；所述左半外壳体（4a）与所述左半端盖（2a）一体成型，构成左蚌壳体（7a）；所述右半外壳体（4b）与所述右半端盖（2b）一体成型，构成右蚌壳体（7b）；所述左蚌壳体（7a）、所述右蚌壳体（7b）相合的边缘位置设置有第一翻边（71），所述左蚌壳体（7a）与所述右蚌壳体（7b）通过所述第一翻边（71）相焊接，所述左蚌壳体（7a）、所述右蚌壳体（7b）形成所述通孔（41）的边缘位置设置有第二翻边（72），所述通孔（41）通过所述第二翻边（72）与所述旋流管（3）的下端外壁密封连接；所述翅片装置（5）包括多层轴向叠加的翅片结构（51），所述翅片结构（51）包括固定环（511）、固定于所述固定环（511）内的翅片组（512），所述翅片组（512）包括多个水平方向排列的翅片（512a），所述翅片（512a）呈波浪形结构，由钢板弯折而成，相邻翅片（512a）之间通过焊接固定；钢板的厚度在0.5~2mm之间，从上至下每一层的翅片（512a）与其下一层的翅片（512a）都会进行错位叠加；钢板面为曲面设计，钢板与水平面形成角度β，角度β在1°到3°之间；所述出气导流装置（6）包括前出气导流板（61）和后出气导流板（62），所述前出气导流板（61）包括一体成型的第一弧形板片（611）、第二弧形板片（612），所述后出气导流板（62）包括一体成型的第三弧形板片（621）、第四弧形板片（622），所述第一弧形板片（611）和所述第三弧形板片（621）之间构成所述出气腔（6a），所述第二弧形板片（612）和所述第四弧形板片（622）之间构成与所述出气腔（6a）相通的C形通道（6b），所述C形通道（6b）朝向所述筒体（1）的后端部倾斜设置，所述第二弧形板片（612）、所述第四弧形板片（622）相合的边缘位置设置有第三翻边（64），所述前出气导流板（61）和所述后出气导流板（62）通过所述第三翻边（64）相焊接，所述C形通道（6b）的两端分别设置有出气口（63）；两端的出气口（63）分别位于出气腔（6a）的左、右两侧，混合气流进入后向两侧排气，可以让混合气体排出的时候以旋转的方式转出；所述旋流管（3）的周壁上开设有若干个从小到大依次间隔布置的条孔（31），每个所述条孔（31）的一侧连接有向外翻出的旋流叶片（32），最小的所述条孔（31）相对所述小口端（22）设置。

2.根据权利要求1所述的高效混合器，其特征在于，所述C形通道的中心轴线与所述腔室外壳体（4）的中心轴线之间形成夹角α，所述夹角α的角度在30°~45°之间。

3.根据权利要求1所述的高效混合器，其特征在于，所述旋流叶片（32）的开扇方向一致或镜像对称设置。

4.根据权利要求1所述的高效混合器，其特征在于，所述筒体（1）的径向开设有安装口（11），所述安装口（11）连接有安装座固定板（12），安装座固定板（12）上设置有喷嘴安装座（13），所述喷嘴安装座（13）连接喷嘴，所述喷嘴与所述旋流管（3）的上端口连通。