CN211008827U

CN211008827U - 尿素混合装置

Info

Publication number: CN211008827U
Application number: CN201922291821.6U
Authority: CN
Inventors: 苏赵琪; 田入园; 李江飞; 冯玉杰; 朱海艳; 牛雨飞
Original assignee: Wuxi Yili Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Wuxi Yili Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2020-07-14
Anticipated expiration: 2029-12-19

Abstract

本实用新型公开了一种尿素混合装置，前外壳与后外壳之间设有隔板，隔板上固定有破碎板，隔板的前端部设有前挡板，前挡板对应隔板开设开口，开口上设有导流板及孔板，导流板与前外壳对应的内壁面之间形成有进气口；导流板上设有朝向喷射腔向内开口的叶片；孔板上开设若干第一通孔；隔板上与破碎板正对的壁面上开设有格栅开口；后外壳形成有收腰部。本实用新型的隔板上与破碎板正对开设有若干格栅开口，格栅开口对尿素液滴有一个二次破碎的作用，保证尿素液滴被雾化、挥发地更彻底，更有利于混合气流地充分混合，混合均匀性更高。后外壳形成有收腰部，混合气流在经过收腰部时流速会增加，混合效果更好，混合均匀性更高。

Description

尿素混合装置

技术领域

本实用新型涉及汽车尾气后处理技术领域，尤其是一种尿素混合装置。

背景技术

汽车尾气后处理装置属于发动机排气系统，主要作用是将汽车尾气中的氮氧化物（NO_X）、碳氢化合物（CH）、一氧化碳（CO）等有害气体转化为对环境无害的氮气（N₂）和水（H₂O）等。目前，柴油机国六常采用DOC（氧化性催化剂）+DPF（颗粒过滤器）+SCR (选择性催化还原)技术对尾气排放进行后处理，而尿素水溶液在后处理中的雾化和混合效果，对后续SCR中进行的选择性还原反应有极大影响，提高尿素在混合器中与尾气混合的均匀性是提高后处理转化效率的关键。

现有的尾气后处理混合器通常存在气体流速分布均匀性差、氨混合均匀性差的问题。气体流速分布均匀性差一方面会导致催化剂老化不均匀；另一方面，由于气体流速分布不均匀，在尾气后处理混合装置内部，处于气体流速较小区域的内壁面的温度较低，当尿素液滴接触到此部分内壁面后会带走一部分热量，使此部分的内壁面温度进一步降低，掉落在温度过低的内壁面上尿素液滴由于没有充分的吸热挥发，很容易形成尿素结晶，会极大地降低后处理的转化效率。尿素结晶一旦出现，除非发动机进入高温工况，将结晶烧掉，否则结晶会随着时间推移逐渐长大，最终堵塞混合器，甚至会堵塞SCR载体表面，造成后处理失效。如果尿素喷射量大，而氨又没有充分混合均匀，则在SCR系统中就可能出现反应不充分的情况，进而影响尾气的排放，还可能会导致大量氨气溢出，对空气造成污染。

实用新型内容

本申请人针对现有尾气后处理混合器存在气体流速分布均匀性差、容易形成尿素结晶，混合均匀性差等缺点，提供一种结构合理的花生壳型尿素混合装置，气体流速分布均匀性高、结晶风险低，混合均匀性高。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种尿素混合装置，前外壳与后外壳之间形成内部空腔，前外壳上部具有进气筒、下部具有出气口，前外壳与后外壳之间设有隔板，隔板上固定有破碎板，隔板、破碎板将内部空腔分为位于隔板内部及破碎板外侧的喷射腔、位于破碎板与隔板之间的混合腔及位于隔板外部的导流腔；所述隔板的前端部设有前挡板，前挡板对应隔板开设开口，开口上设有导流板及孔板，导流板外侧边与前外壳对应的内壁面之间形成有进气口；导流板上开设有第一开孔、第二开孔，第二开孔上设置有朝向喷射腔向内开口的叶片；孔板上开设若干第一通孔；所述隔板上与破碎板正对的壁面上开设有格栅开口；所述后外壳纵向的中部朝向内部空腔向内凹入形成有收腰部。

本实用新型的内部空腔内的尾气气流经过多次的分解和混合，尿素滴液得到了充分的分解，分解出来的NH₃与尾气充分混合，混合均匀性高，NO_X转化率高。本实用新型的隔板上与破碎板正对开设有若干格栅开口，格栅开口位于喷嘴座相对的一侧，一方面，格栅开口对尿素液滴有一个二次破碎的作用，将尿素液滴进一步破碎得更小，保证尿素液滴被雾化、挥发地更彻底；另一方面，混合腔内混合气流通过格栅开口流入导流腔，可以使得混合气流的过流速度不至于过快，更有利于混合气流地充分混合，混合均匀性更高。本实用新型的后外壳纵向的中部的左右两侧形成有收腰部，收腰部的截面尺寸小于后外壳上、下部的截面尺寸；沿着后外壳的壁面流动的混合气流在经过收腰部时，由于截面尺寸变小，混合气流的流速会增加，加速后的混合气流沿着收腰部的内壁面进入截面尺寸变大的内壁面后更容易形成旋流，旋流效果更好，使得混合气流的混合效果更好，混合均匀性更高。

作为上述技术方案的进一步改进：

后外壳上部的外表面上向内凹入形成有凹坑，凹坑的底面上设置有喷嘴座，尿素喷嘴设置在喷嘴座上；后外壳内部对应于凹坑的内壁面上固定设置有遮挡板，遮挡板遮挡设置在喷嘴座位于进气筒一侧的外周。

本实用新型的后外壳内部对应于凹坑的内壁面上固定设有一端开口、一端封闭的U形遮挡板，其封闭端位于进气筒的一侧，遮挡板遮挡在喷嘴座上的尿素喷嘴的外周，即遮挡板设置在喷嘴座位于进气筒一侧的外周，从而将进气筒进入的尾气气流挡住，避免尾气气流直吹尿素喷射线、从而将尿素液滴吹落到后外壳的内壁面上而形成尿素结晶。

遮挡板位于进气口的内侧。

本实用新型的遮挡板对应位于进气口内侧，从进气口进入的尾气气流可以对遮挡板进行加热，使落在遮挡板上的尿素液滴充分吸热挥发，避免形成尿素结晶。

遮挡板为一端开口、一端封闭的U形。

隔板为U形，包括圆弧段及平行段；前挡板上对应开设U形的开口。

导流板为方形板，对应设置于隔板的平行段的前侧；导流板上的叶片开口正对破碎板。

本实用新型的导流板的叶片开口正对破碎板，可以将混合气流引导吹向破碎板，一方面，可以防止混合气流直吹尿素喷射线而将尿素滴液吹到后外壳的内壁面上形成尿素结晶，减小了后外壳上尿素结晶的风险；另一方面，叶片引导混合气流吹向破碎板，可以充分利用尾气的热量，使落在破碎板上的尿素液滴充分吸热挥发，提高尿素滴液的挥发率，进而提高NO_X的转化效率；另外，叶片对尿素液滴还有一个打散破碎的作用，尿素液滴破碎为更小的液滴，更易于挥发。

孔板为半圆弧板，对应设置于隔板的圆弧段的前侧。

本实用新型的孔板为半圆弧板，对应设置于隔板的圆弧段的前侧，尾气气流经孔板分散进入混合腔，进气更均匀，与经破碎板破碎挥发的尿素液滴混合地更充分，尿素液滴进一步吸热挥发，提高尿素滴液的挥发率，进而提高NO_X的转化效率。

破碎板为弧形板，其圆弧形朝向隔板的圆弧段的方向凸起。

本实用新型的破碎板为弧形板，破碎板对尿素液滴起打散破碎的作用，尿素液滴破碎为更小的液滴，更易于挥发；其圆弧形朝向隔板的圆弧段的方向凸起，即破碎板朝远离喷嘴座的方向凸起，可以增加喷射腔的喷射空间，使尿素液滴与尾气气流有充分的空间进行混合，混合性更好；破碎板朝远离喷嘴座的方向凸起还可以同时增加尿素液滴破碎壁面的面积，使尿素液滴被充分破碎为更小的液滴。

破碎板对应隔板的两外侧分别开设有凹槽。

本实用新型的破碎板在对应隔板的两外侧分别开设有凹槽，混合气流从凹槽流过后可以沿着隔板的圆弧段内壁面向下流动，对隔板的圆弧段内壁面进行加热，使落在圆弧段27内壁面的尿素液滴充分吸热挥发，避免形成尿素结晶。

隔板的圆弧段上对应导流腔一侧的壁面上开设有若干阵列排布的格栅开口。

本实用新型的格栅开口开设在位于导流腔一侧的壁面上，可以引导混合气流向下进入导流腔，避免从格栅开口流过的混合气流撞击在后外壳的侧壁面上、而使得混合气流中的尿素液滴沉积在侧壁面上形成尿素结晶。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型的后外壳内部对应于凹坑的内壁面上固定设有一端开口、一端封闭的U形遮挡板，其封闭端位于进气筒的一侧，遮挡板遮挡在喷嘴座上的尿素喷嘴的外周，即遮挡板设置在喷嘴座位于进气筒一侧的外周，从而将进气筒进入的尾气气流挡住，避免尾气气流直吹尿素喷射线、从而将尿素液滴吹落到后外壳的内壁面上而形成尿素结晶。本实用新型的遮挡板对应位于进气口内侧，从进气口进入的尾气气流可以对遮挡板进行加热，使落在遮挡板上的尿素液滴充分吸热挥发，避免形成尿素结晶。

本实用新型的破碎板为弧形板，破碎板对尿素液滴起打散破碎的作用，尿素液滴破碎为更小的液滴，更易于挥发；其圆弧形朝向隔板的圆弧段的方向凸起，即破碎板朝远离喷嘴座的方向凸起，可以增加喷射腔的喷射空间，使尿素液滴与尾气气流有充分的空间进行混合，混合性更好；破碎板7朝远离喷嘴座的方向凸起还可以同时增加尿素液滴破碎壁面的面积，使尿素液滴被充分破碎为更小的液滴。破碎板在对应隔板的两外侧分别开设有凹槽，混合气流从凹槽流过后可以沿着隔板的圆弧段内壁面向下流动，对隔板的圆弧段内壁面进行加热，使落在圆弧段27内壁面的尿素液滴充分吸热挥发，避免形成尿素结晶。

附图说明

图1为本实用新型的立体图。

图2为图1的爆炸图。

图3为图1的主视图。

图4为图1的右视图。

图5为图4中的A-A剖视图。

图6为导流板的主视图。

图7为导流板的右视图。

图8为孔板的立体图。

图中：1、前外壳；2、后外壳；3、进气筒；4、喷嘴座；5、导流板；6、孔板；7、破碎板；8、出气口；9、前挡板；10、遮挡板；11、隔板；12、凹坑；13、内部空腔；14、喷射腔；15、混合腔；16、导流腔；17、第一开孔；18、第二开孔；19、叶片；20、第一通孔；21、第二通孔；22、凹槽；23、格栅开口；24、开口； 25、尿素喷射线；26、收腰部；27、圆弧段；28、平行段；29、进气口。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型的前外壳1固定在后外壳2上，在前外壳1与后外壳2之间形成内部空腔13，前外壳1及后外壳2的中部的左右两侧分别朝向内部空腔13向内凹入形成收腰结构，本实用新型的整体沿纵轴的横截面为花生壳形状。前外壳1的上部装设有进气筒3，下部具有圆筒形的出气口8，进气筒3、出气口8连通内部空腔13。如图2所示，前外壳1与后外壳2之间固定设有U形的隔板11，隔板11包括内侧圆弧段27及外侧的平行段28；隔板11焊接在后外壳2上，隔板11的U形内部固定有破碎板7；如图4所示，隔板11、破碎板7将内部空腔13分为喷射腔14、混合腔15及导流腔16，喷射腔14位于隔板11的内部、破碎板7的外侧，混合腔15位于破碎板7与隔板11的圆弧段27之间，导流腔16位于隔板11的外部。如图1、图2所示，隔板11的前端部设有前挡板9，前挡板9固定在前外壳1上，前挡板9上对应U形的隔板11开设有U形的开口24，开口24上嵌设有导流板5及孔板6，孔板6位于开口24内侧的弧形段，导流板5位于开口24外侧的平行段28；如图3所示，导流板5的外侧边与前外壳1对应的内壁面之间形成有进气口29。后外壳2上部的外表面上、正对破碎板7、朝向内部空腔13向内凹入形成有凹坑12，凹坑12的底面上设置有喷嘴座4，尿素喷嘴设置在喷嘴座4上（图中未示出），可以往喷射腔14内喷射尿素液滴，尿素喷射线25正对破碎板7喷射。如图2、图5所示，后外壳2内部对应于凹坑12的内壁面上固定设有一端开口、一端封闭的U形遮挡板10，其封闭端位于进气筒3的一侧，遮挡板10遮挡在喷嘴座4上的尿素喷嘴的外周，即遮挡板10设置在喷嘴座4位于进气筒3一侧的外周，从而将进气筒3进入的尾气气流挡住，避免尾气气流直吹尿素喷射线25、从而将尿素液滴吹落到后外壳2的内壁面上而形成尿素结晶；如图3所示，遮挡板10对应位于进气口29内侧，从进气口29进入的尾气气流可以对遮挡板10进行加热，使落在遮挡板10上的尿素液滴充分吸热挥发，避免形成尿素结晶。

如图4所示，后外壳2的前后端之间设置有锥度，可以对输入的尾气气流起到导流的作用，更利于尾气气流在内部空腔13内均匀分布，并对后外壳2的各个壁面进行预热，使落在各个壁面上的尿素液滴充分吸热挥发，提高尿素滴液的蒸发率，避免在各个壁面上形成尿素结晶。如图5所示，后外壳2纵向的中部的左右两侧形成有收腰部26，收腰部26的截面尺寸小于后外壳2上、下部的截面尺寸；沿着后外壳2的壁面流动的混合气流在经过收腰部26时，由于截面尺寸变小，混合气流的流速会增加，加速后的混合气流沿着收腰部26的内壁面进入截面尺寸变大的内壁面后更容易形成旋流，旋流效果更好，使得混合气流的混合效果更好，混合均匀性更高。

如图6、图7所示，导流板5为方形板，对应设置于隔板11的平行段28的前侧，尾气气流经导流板5导流进入喷射腔14。导流板5上阵列开设有两个方形的第一开孔17及位于两个第一开孔17内侧及下方的若干长条方形第二开孔18，如图1所示，第二开孔18的长边与喷嘴座4的中轴方向相垂直。如图6、图7所示，在第二开孔18上沿长边方向设置有叶片19，如图1、图2所示，叶片19朝向喷射腔14向内开口，叶片19开口正对破碎板7，可以将混合气流引导吹向破碎板7，一方面，可以防止混合气流直吹尿素喷射线25而将尿素滴液吹到后外壳2的内壁面上形成尿素结晶，减小了后外壳2上尿素结晶的风险；另一方面，叶片19引导混合气流吹向破碎板7，可以充分利用尾气的热量，使落在破碎板7上的尿素液滴充分吸热挥发，提高尿素滴液的挥发率，进而提高NO_X的转化效率；另外，叶片19对尿素液滴还有一个打散破碎的作用，尿素液滴破碎为更小的液滴，更易于挥发。第一开孔17上无阻挡元件，气流通道顺畅，通过第一开孔17的气流从遮挡板10两侧进入，可以减少气流在喷射腔14内的回流，避免回流对尿素喷射线25的喷射方向的影响。

如图1、图2所示，孔板6为半圆弧板，对应设置于隔板11的圆弧段27的前侧，尾气气流经孔板6分散进入混合腔15。孔板6上交错布满开设有若干第一通孔20，尾气气流通过若干第一通孔20分散进入混合腔15内，进气更均匀，与经破碎板7破碎挥发的尿素液滴混合地更充分，尿素液滴进一步吸热挥发，提高尿素滴液的挥发率，进而提高NO_X的转化效率。

如图8所示，破碎板7为弧形板，破碎板7对尿素液滴起打散破碎的作用，尿素液滴破碎为更小的液滴，更易于挥发；如图5所示，其圆弧形朝向隔板11的U形圆弧段27的方向凸起，即破碎板7朝远离喷嘴座4的方向凸起，可以增加喷射腔14的喷射空间，使尿素液滴与尾气气流有充分的空间进行混合，混合性更好；破碎板7朝远离喷嘴座4的方向凸起还可以同时增加尿素液滴破碎壁面的面积，使尿素液滴被充分破碎为更小的液滴。如图8所示，破碎板7的弧形面板上交错布满若干第二通孔21，混合气流通过若干第二通孔21流过，在混合腔15内混合地更充分，混合均匀性更高；破碎板7在对应隔板11的两外侧分别开设有凹槽22，混合气流从凹槽22流过后可以沿着隔板11的圆弧段27内壁面向下流动，对隔板11的圆弧段27内壁面进行加热，使落在圆弧段27内壁面的尿素液滴充分吸热挥发，避免形成尿素结晶。

如图2所示，隔板11的圆弧段27上与破碎板7正对、对应导流腔16一侧的壁面上开设有若干阵列排布的格栅开口23，格栅开口23位于喷嘴座4相对的一侧，一方面，格栅开口23对尿素液滴有一个二次破碎的作用，将尿素液滴进一步破碎得更小，保证尿素液滴被雾化、挥发地更彻底；另一方面，混合腔15内混合气流通过格栅开口23流入导流腔16，可以使得混合气流的过流速度不至于过快，更有利于混合气流地充分混合，混合均匀性更高。格栅开口23开设在位于导流腔16一侧的壁面上，可以引导混合气流向下进入导流腔16，避免从格栅开口23流过的混合气流撞击在后外壳2的侧壁面上、而使得混合气流中的尿素液滴沉积在侧壁面上形成尿素结晶。

本实用新型在实际使用时，喷嘴座4上的尿素喷嘴往喷射腔14内喷射尿素液滴，形成尿素喷射线25；发动机排出的尾气气流一部分通过导流板5、进气口29引导进入喷射腔14内，另一部分通过孔板6分散进入混合腔15内；喷射腔14内的尿素液滴吸收尾气气流的热量，完成尿素液滴的第一次分解、形成混合气流，混合气流流过破碎板7进入混合腔15内，混合气流中未分解的尿素液滴撞击到破碎板7、破碎成颗粒更小的尿素液滴，尿素液滴吸收热量后进一步挥发至混合腔15的混合气流中，完成尿素液滴的第二次分解和混合；混合腔15内的混合气流流过隔板11进入导流腔16内，混合气流中未分解的尿素液滴撞击到隔板11格栅开口23后，进一步破碎成颗粒更小的尿素液滴，尿素液滴吸收热量后更进一步挥发，随混合气流流入导流腔16，完成尿素液滴的第三次分解和混合；导流腔16内的混合气流经过后外壳2的收腰部26后，混合气流加速并形成旋流，延长了混合的路径，增加了尿素液滴的挥发和混合时间，尿素液滴更进一步吸收热量挥发至气流中，完成尿素液滴的第三次分解和混合后，混合气流进一步混合均匀后通过出气口8输出进行后续处理。尾气气流在本实用新型的内部空腔13内经过多次的分解和混合，尿素滴液得到了充分的分解，分解出来的氨气与尾气充分混合，混合均匀性高，NO_X转化率高。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对本实用新型的限定，在不违背本实用新型精神的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。

Claims

1.一种尿素混合装置，前外壳（1）与后外壳（2）之间形成内部空腔（13），前外壳（1）上部具有进气筒（3）、下部具有出气口（8），其特征在于：前外壳（1）与后外壳（2）之间设有隔板（11），隔板（11）上固定有破碎板（7），隔板（11）、破碎板（7）将内部空腔（13）分为位于隔板（11）内部及破碎板（7）外侧的喷射腔（14）、位于破碎板（7）与隔板（11）之间的混合腔（15）及位于隔板（11）外部的导流腔（16）；

所述隔板（11）的前端部设有前挡板（9），前挡板（9）对应隔板（11）开设开口（24），开口（24）上设有导流板（5）及孔板（6），导流板（5）外侧边与前外壳（1）对应的内壁面之间形成有进气口（29）；导流板（5）上开设有第一开孔（17）、第二开孔（18），第二开孔（18）上设置有朝向喷射腔（14）向内开口的叶片（19）；孔板（6）上开设若干第一通孔（20）；

所述隔板（11）上与破碎板（7）正对的壁面上开设有格栅开口（23）；

所述后外壳（2）纵向的中部朝向内部空腔（13）向内凹入形成有收腰部（26）。

2.按照权利要求1所述的尿素混合装置，其特征在于：后外壳（2）上部的外表面上向内凹入形成有凹坑（12），凹坑（12）的底面上设置有喷嘴座（4），尿素喷嘴设置在喷嘴座（4）上；后外壳（2）内部对应于凹坑（12）的内壁面上固定设置有遮挡板（10），遮挡板（10）遮挡设置在喷嘴座（4）位于进气筒（3）一侧的外周。

3.按照权利要求2所述的尿素混合装置，其特征在于：遮挡板（10）位于进气口（29）的内侧。

4.按照权利要求2所述的尿素混合装置，其特征在于：遮挡板（10）为一端开口、一端封闭的U形。

5.按照权利要求1所述的尿素混合装置，其特征在于：隔板（11）为U形，包括圆弧段（27）及平行段（28）；前挡板（9）上对应开设U形的开口（24）。

6.按照权利要求1或4所述的尿素混合装置，其特征在于：导流板（5）为方形板，对应设置于隔板（11）的平行段（28）的前侧；导流板（5）上的叶片（19）开口正对破碎板（7）。

7.按照权利要求1或4所述的尿素混合装置，其特征在于：孔板（6）为半圆弧板，对应设置于隔板（11）的圆弧段（27）的前侧。

8.按照权利要求1所述的尿素混合装置，其特征在于：破碎板（7）为弧形板，其圆弧形朝向隔板（11）的圆弧段（27）的方向凸起。

9.按照权利要求1所述的尿素混合装置，其特征在于：破碎板（7）对应隔板（11）的两外侧分别开设有凹槽（22）。

10.按照权利要求1所述的尿素混合装置，其特征在于：隔板（11）的圆弧段（27）上对应导流腔（16）一侧的壁面上开设有若干阵列排布的格栅开口（23）。