CN212130587U - 混合器及包括其的后处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种混合器及包括其的后处理系统，所述混合器包括外筒、内筒组件、旋流锥、旋流管和钢丝网，内筒组件为前端部开口且后端部封闭式筒状结构，且内筒组件的上端部和下端部设置有贯通孔，内筒组件安装在外筒内，使得内筒组件和外筒内壁面之间形成第一腔体，内筒组件的内部形成第二腔体；旋流锥固定在旋流管的顶部，钢丝网固定在旋流管的底部，旋流锥、旋流管和钢丝网作为一个整体垂直安装在第二腔体内，第二腔体与第一腔体相互连通。本实用新型通过对内部结构优化，采用新型旋流锥、金属丝网和圆管结构叠加的结构，将NH3与废气混合，从而提升混合器的抗结晶能力，有效解决沉淀问题，满足国六排放标准。

Description

混合器及包括其的后处理系统

技术领域

本实用新型涉及汽车尾气处理领域，特别涉及一种混合器及包括其的后处理系统。

背景技术

在现有技术中，当前商用车市场采用金属机械结构引导后处理废气与32.5％尿素水溶液混合。通常在混合器中采用孔板，圆形桶及异形叶片等结构，引导气流旋转，并于尿素水溶液充分混合，并在特定的结构处对尿素水溶液进行破碎，分解从而达到气化尿素水溶液的目的。

但是，随着排放法规的升级，更低的温度，更紧凑的空间，更高的尿素喷射量，对现有的设计提出了更高的挑战。当前的机械结构无法完全分解较高的尿素水溶液，从而产生结晶，堵塞混合器，增加后处理器的背压，从而影响后处理器的性能。

目前，通常是通过计算排气流量，温度和尿素喷射量生成EAR值用于评估当前后处理器的抗结晶风险。在当前EAR值普遍较低的前提下，通过对混合器内部结构优化，设计升级等方法，从而提升混合器的抗结晶能力，应对国六产品的挑战。

有鉴于此，本领域技术人员改进了混合器的结构，以期克服上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中混合器结构无法完全分解较高的尿素水溶液，容易产生结晶，以致堵塞混合器的缺陷，提供一种混合器及包括其的后处理器。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种混合器，其特点在于，所述混合器包括外筒、内筒组件、旋流锥、旋流管和钢丝网，所述内筒组件为前端部开口且后端部封闭式筒状结构，且所述内筒组件的上端部和下端部设置有贯通孔，所述内筒组件安装在所述外筒内，使得所述内筒组件和所述外筒内壁面之间形成第一腔体，所述内筒组件的内部形成第二腔体；

所述旋流锥固定在所述旋流管的顶部，所述钢丝网固定在所述旋流管的底部，所述旋流锥、所述旋流管和所述钢丝网作为一个整体垂直安装在所述第二腔体内，所述第二腔体与所述第一腔体相互连通。

根据本实用新型的一个实施例，所述内筒组件包括内筒、前端盖和后端盖，所述前端盖安装在所述内筒的前端，且所述前端盖与所述外筒的内壁面固定连接，并封闭所述第一腔体；

所述前端盖上开设有进气口，通过所述进气口引导气流进入所述第二腔体内，所述后端盖固定在所述内筒的后端。

根据本实用新型的一个实施例，所述内筒的直径为所述外筒直径的70％-80％。

根据本实用新型的一个实施例，所述内筒的安装位置相对所述外筒为偏心安装结构。

根据本实用新型的一个实施例，所述后端盖的外表面为圆弧面、平面或曲面。

根据本实用新型的一个实施例，所述旋流锥的上部环绕设置有多个旋流锥叶片，所述旋流锥叶片的开口角度为20°-45°。

根据本实用新型的一个实施例，所述钢丝网为波浪型的3D网状结构。

根据本实用新型的一个实施例，所述混合器还包括扇形叶片，所述扇形叶片安装在所述内筒的后端的下端部。

根据本实用新型的一个实施例，所述混合器还包括喷嘴座，所述喷嘴座固定在外筒上，位于所述旋流锥的上方。

本实用新型还提供了一种后处理系统，其特点在于，所述后处理系统包括如上所述的混合器。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型混合器通过对内部结构优化，采用新型旋流锥、金属丝网和圆管结构叠加的结构，将NH3与废气混合，从而提升混合器的抗结晶能力，有效解决沉淀问题，应对国六产品的挑战。所述混合器结构简单，通过内联结构处理后，能够以较低的成本和紧凑的空间有效地解决结晶沉淀问题，满足国六排放标准。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为本实用新型混合器的立体图。

图2为本实用新型混合器的主视图。

图3为本实用新型混合器的后视图。

图4为本实用新型混合器的爆炸图。

图5为本实用新型混合器的气流走向示意图。

图6为本实用新型混合器中旋流锥的一种结构示意图。

图7为本实用新型混合器中旋流锥的另一种结构示意图。

图8为本实用新型后处理系统的结构示意图。

【附图标记】

外筒 10

内筒组件 20

旋流锥 30

旋流管 40

钢丝网 50

贯通孔 21

第一腔体 A

第二腔体 B

内筒 22

前端盖 23

后端盖 24

进气口 231

喷嘴座 60

旋流孔 31

旋流管叶片 32

扇形叶片 70

具体实施方式

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

现在将详细参考附图描述本实用新型的实施例。现在将详细参考本实用新型的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。

此外，尽管本实用新型中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本实用新型说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。

此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本实用新型。

图1为本实用新型混合器的立体图。图2为本实用新型混合器的主视图。图3为本实用新型混合器的后视图。图4为本实用新型混合器的爆炸图。图5为本实用新型混合器的气流走向示意图。

如图1至图5所示，本实用新型公开了一种混合器，其包括外筒10、内筒组件20、旋流锥30、旋流管40和钢丝网50，内筒组件20为前端部开口且后端部封闭式筒状结构，且内筒组件20的上端部和下端部设置有贯通孔21，内筒组件20安装在外筒10内，使得内筒组件20和外筒10的内壁面之间形成第一腔体A，内筒组件20的内部形成第二腔体B。旋流锥30固定在旋流管40的顶部，钢丝网50固定在旋流管40的底部，这样旋流锥30、旋流管40和钢丝网50作为一个整体垂直安装在第二腔体B内，固定在内筒组件20的上下端部的贯通孔21处，并且第二腔体B与第一腔体A相互连通。

优选地，内筒组件20包括内筒22、前端盖23和后端盖24，将前端盖23安装在内筒22的前端，且前端盖24与外筒10的内壁面固定连接，并封闭第一腔体A。前端盖23上开设有进气口231，通过进气口231引导气流进入第二腔体B内，后端盖24固定在内筒22的后端。

进一步地，内筒22的直径为外筒10直径的70％-80％。同时，内筒22的安装位置相对外筒10为偏心安装结构，用于保证最长的气流路径。后端盖23的外表面可以优选为圆弧面、平面或曲面。

另外，外筒10上固定有喷嘴座60，位于旋流锥30的上方。喷嘴座60采用不锈钢铸造工艺固定在外筒10的上端，其中该安装位置需要保证喷嘴喷束喷在旋流管中心位置。

此处，钢丝网50固定于旋流管40底部，用于破碎和混合尿素及废气。钢丝网50优选地采用316材料的细径钢丝通过拉伸工艺，制造出波浪型的3D网状结构，其可以在有限的空间内提供更多的比表面积，从而增加尿素液滴与排气的换热面积。其中，钢丝网33采用0.23g～0.4/cm3密度，在保证抗结晶的能力的前提下，设计不同密度，有效的控制系统背压。

图6为本实用新型混合器中旋流锥的一种结构示意图。图7为本实用新型混合器中旋流锥的另一种结构示意图。

如图6和图7所示，旋流锥30优选地采用上窄下宽的锥形结构，所述锥形结构上环绕设置多个旋流孔31，每个旋流孔31处设置有旋流管叶片32，旋流管叶片32用于引导气流旋转均匀进入钢丝网50内，用于保证混合后的气体充分在钢丝网内破碎蒸发。

其中，旋流锥30的旋流管叶片32可以优选地设计在6～10片，整体锥度控制在30°～45°。旋流管叶片32的开口角度控制在20～45°(基于整体背压要求)，基于实际边界要求，旋流管叶片32可设计为外翻和内翻结构，即沿对应的旋流孔31外翻或内翻，并均匀分布在旋流锥30的上端，以此用于保证良好的气流方向及较低的背压。

例如，根据不同的实际需求，旋流锥30可以设置为叶片内翻方案，旋流管叶片32的数量大于等于2，或者旋流锥30也可以设置为叶片外翻方案，旋流管叶片32的数量大于等于2。当然，还可以保留部分旋流叶片32的设计，或者旋流孔31设置为梯形孔结构，数量大于等于2。再例如，旋流锥30的整体角度为0°-75°，最大直径范围为40mm-200mm等等。这些结构的变化实现的旋流锥结构，均在本实用新型的保护范围内，此处仅为举例说明。

此外，所述混合器还包括扇形叶片70，将扇形叶片70安装在内筒22的后端的下端部，引导进入第一腔体A的气流，可以提升NH3 UI(氨气分布均匀度)。

根据上述结构描述，结合图1至图3所示，本实用新型混合器在使用过程中，废气沿箭头P1进入所述混合器，由前端盖的进气口进入内筒内(即第二腔体内)，尿素水溶液沿箭头P2从上而下喷入所述混合器的内筒内(即第二腔体内)，废气和尿素水溶液混合后的气体由内筒的下方流出进入第一腔体，并沿箭头P3流出所述混合器，进入后处理系统中的SCR载体。

如图5所示，本实用新型混合器中，废气由第二腔体B，进入内筒22，经过旋流锥30和旋流管40，尿素水溶液(例如32.5％)由喷嘴座60从上而下喷入旋流锥30和旋流管40，与废气混合。同时，尿素进行水解，热解为氨气，通过混合器内部结构导流扰流作用，使氨气和废气充分混合，有效地提高氨气进入SCR内的均匀度，提升反应效率。然后，混合器向下由钢丝网50流入第一腔体A，最后由外筒10的后端流出。

本实用新型混合器的内部采用旋流锥和旋流管结合的结构，对气流进行涡流，使气流在旋流管中与NH₃充分混合。在旋流管的末端增加钢丝网，将NH₃与气流再次混合，解决沉淀问题。其采用圆形的内筒，能够更加有效地引导气体进入旋流管，实现采用较小的导向装置(例如扇形叶片)提高NH3 UI(氨气分布均匀度)。

图8为本实用新型后处理系统的结构示意图。

如图8所示，本实用新型还提供了一种后处理系统，其包括以此连接的DOC(柴油氧化催化器)、DPF(柴油颗粒捕集器)、所述混合器(MIXER)和SCR载体(选择性催化还原剂)。发动机废气经后处理器进口进入，经DOC，DPF处理HC，CO及PM等有害物质后的气体进入本实用新型所述的混合器内，和尿素在所述混合器内充分混合，然后再均匀地进入SCR载体内进行还原反应，减少结晶，提升转化效率。进出气口采用对称式端锥设计，有效提升气体均匀性，DPF及混合器采用卡箍方式固定，方便拆卸，切换，整体尺寸紧凑，接口统一法兰连接，可有效满足客户的装车需求。

当然，此处后处理系统的结构仅为举例，并不作为限制，应当理解为采用本实用新型所述混合器的后处理系统均在本实用新型的保护范围内。

综上所述，本实用新型混合器通过对内部结构优化，采用新型旋流锥、金属丝网和圆管结构叠加的结构，将NH3与废气混合，从而提升混合器的抗结晶能力，有效解决沉淀问题，应对国六产品的挑战。所述混合器结构简单，通过内联结构处理后，能够以较低的成本和紧凑的空间有效地解决结晶沉淀问题，满足国六排放标准。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种混合器，其特征在于，所述混合器包括外筒、内筒组件、旋流锥、旋流管和钢丝网，所述内筒组件为前端部开口且后端部封闭式筒状结构，且所述内筒组件的上端部和下端部设置有贯通孔，所述内筒组件安装在所述外筒内，使得所述内筒组件和所述外筒内壁面之间形成第一腔体，所述内筒组件的内部形成第二腔体；

所述旋流锥固定在所述旋流管的顶部，所述钢丝网固定在所述旋流管的底部，所述旋流锥、所述旋流管和所述钢丝网作为一个整体垂直安装在所述第二腔体内，所述第二腔体与所述第一腔体相互连通；

所述内筒组件包括内筒、前端盖和后端盖，所述前端盖安装在所述内筒的前端，且所述前端盖与所述外筒的内壁面固定连接，并封闭所述第一腔体；

所述前端盖上开设有进气口，通过所述进气口引导气流进入所述第二腔体内，所述后端盖固定在所述内筒的后端；

所述内筒的安装位置相对所述外筒为偏心安装结构。

2.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述内筒的直径为所述外筒直径的70％-80％。

3.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述后端盖的外表面为圆弧面、平面或曲面。

4.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述旋流锥的上部环绕设置有多个旋流锥叶片，所述旋流锥叶片的开口角度为20°-45°。

5.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述钢丝网为波浪型的3D网状结构。

6.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述混合器还包括扇形叶片，所述扇形叶片安装在所述内筒的后端的下端部。

7.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述混合器还包括喷嘴座，所述喷嘴座固定在外筒上，位于所述旋流锥的上方。

8.一种后处理系统，其特征在于，所述后处理系统包括如权利要求1-7任意一项所述的混合器。

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