CN213360218U - 尾气后处理系统的混合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种尾气后处理系统的混合器，外壳内沿轴向设置有隔板，隔板上开设第一进气通道，隔板的前侧设置前挡板，隔板的后侧设置后挡板，在外壳内形成进气腔与出气腔，在进气腔内布置有两块导流板，将进气腔分为左侧进气区、中部进气区及右侧进气区，第一进气通道位于中部进气区内；第一进气通道内设置有的第一孔板与格栅板。本实用新型通过前挡板、隔板、后挡板的平板式分隔结构将外壳的内部空腔分成进气腔、出气腔，平板结构简单，各平板之间无明显的节流区域，气流压力损失小，而且平板结构占用空间小，外壳内可剩余更多空间用于气流分布，更有利于气流的组织，空间利用率高。

Description

尾气后处理系统的混合器

技术领域

本实用新型涉及发动机尾气后处理技术领域，尤其是一种发动机尾气后处理系统的混合器。

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)对发动机的尾气排放进行后处理；为了使尿素液滴能够在后处理系统中充分的与柴油机尾气混合均匀，需要在后处理系统中增加尿素液滴混合器，在混合器中喷入尿素水溶液，尿素水溶液在尾气温度下被分解成氨气（NH₃），在催化剂的作用下，氨气（NH₃）把尾气中的氮氧化物（NO_X）还原成无害的氮气（N₂）和水（H₂O），最终从尾气管排出，从而达到降低排放物的目的。

由于受限于发动机机舱及整车有限的布置空间，对后处理系统的空间尺寸要求严格，因此用于布置混合器的空间有限；现有的混合器为了在有限的空间内实现混合尿素液滴与尾气气流的目的，通常在混合器内设计节流结构，节流结构通过局部流速增大从而加强紊流，使得尿素液滴破碎，达到尿素液滴蒸发并与尾气气流混合的目的。但是，现有具有节流结构的混合器对空间利用率较低，而且混合器的压力损失较大，有的甚至可达后处理器系统总压损的50%以上，对发动机的性能影响较大。

实用新型内容

本申请人针对上述现有尾气后处理系统的混合器存在空间利用率较低，压力损失较大、对发动机性能影响较大的缺点，提供一种结构合理的尾气后处理系统的混合器，空间利用率高，压力损失较小，保证发动机的性能。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种尾气后处理系统的混合器，外壳内沿轴向设置有隔板，隔板上开设第一进气通道，隔板的前侧设置前挡板、遮盖外壳前端的下半部截面，隔板的后侧设置后挡板、遮盖外壳后端的上部截面；在外壳内，在隔板上侧及后挡板前侧之间形成进气腔，在隔板下侧及前挡板后侧之间形成出气腔，进气腔、出气腔通过第一进气通道连通；在进气腔内、沿轴向竖直布置有两块导流板，将进气腔分为左侧进气区、中部进气区及右侧进气区，第一进气通道位于中部进气区内；导流板上开设有若干第一通孔；第一进气通道内、依次沿轴向设置有的第一孔板与格栅板，第一孔板上开设若干第二通孔，格栅板上开设有若干第三通孔。

本实用新型通过前挡板、隔板、后挡板的平板式分隔结构将外壳的内部空腔分成进气腔、出气腔，平板结构简单，各平板之间无明显的节流区域，气流压力损失小，而且平板结构占用空间小，外壳内可剩余更多空间用于气流分布，更有利于气流的组织，空间利用率高。第一进气通道内设置第一孔板与格栅板，第一孔板可以将尿素喷嘴喷射的尿素液滴打散破碎为较小的液滴，利于尿素液滴雾化蒸发并热解，格栅板进一步将来尿素液滴打散破碎为更小的液滴，更利于充分尿素液滴雾化蒸发并热解。

作为上述技术方案的进一步改进：

导流板的若干第一通孔上设置有叶片，叶片朝向第一进气通道斜向下开口。

本实用新型导流板的叶片可以引导左侧进气区、右侧进气区的气流改变方向、沿斜向下的方向流入中部进气区内，与中部进气区的直接进入的气流混合，气流混合均匀性更高，更利于与尿素液滴进行充分混合反应，使尿素液滴充分雾化蒸发并热解。

导流板上最下端的第一通孔上不设置叶片。

本实用新型导流板的最下端的第一通孔不设置叶片，可以增加了中部进气区底部两侧的进气量，有利于加热第一孔板的两端，避免尿素液滴在第一孔板两端形成尿素结晶。

前挡板的底部开设有缺口，形成第二进气通道。

尾气气流可以从本实用新型的第二进气通道直接进入出气腔内，增加了气流的有效流动截面面积，减小了气流的流动阻力，降低了气流的背压，进而降低了压力损失；而且从第二进气通道进入的气流直吹外壳的底部，可以避免尿素液滴在外壳1底部沉积而形成尿素结晶。

第一孔板、格栅板为弧形板，其弧形朝向出气腔向下凸起。

本实用新型的第一孔板、格栅板的弧形朝向出气腔向下凸起，增加了尿素液滴的运动轨迹长度，更利于尿素液滴与尾气气流充分、均匀混合，使得尿素液滴充分热解。

第一孔板的前侧边固定在前挡板的后壁面上，后侧边与后挡板之间具有一定的间隙。

本实用新型的第一孔板的后侧边与后挡板之间具有一定的间隙，气流可以从该间隙流过，有利于降低气流的背压，进而降低压力损失，流过的气流直吹到格栅板的板面上，避免尿素液滴在格栅板上沉积而形成尿素结晶。

格栅板的弧形最低部位低于后挡板的下边沿，形成有出气通道。

本实用新型的格栅板的弧形最低部位低于后挡板的下边沿，形成有出气通道，气流可以从出气通道直接流出，有利于降低气流的背压，进而降低压力损失。

外壳上、正对第一进气通道设有喷嘴座；喷嘴座位于进气一侧的外周设置有遮挡板；外壳内、位于后挡板的后侧下方设置有第二孔板，第二孔板上开设若干第四通孔。

本实用新型的遮挡板设置在喷嘴座位于进气一侧的外周，将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。外壳内设置第二孔板，从出气腔流出的混合气流流过第二孔板后，加剧气流向上的趋势，形成旋流，使得混合气流在有限长度下，可以具有更长的混合、热解路径，混合效果更好，混合均匀性更高。

第一进气通道的由两块隔板的内侧边之间具有的空隙形成；或第一进气通道在整体式的隔板中央开设形成。

前挡板的高度等于外壳内径的一半；后挡板的高度大于外壳内径的一半、且小于外壳的内径，后挡板的下侧边位于外壳筒内的下半部；后挡板与前挡板在径向方向有一部分相互重叠的区域。

本实用新型的后挡板与前挡板相互平行，在径向方向有一部分相互重叠的区域，确保后挡板可以将上部的进气全部阻挡。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过前挡板、隔板、后挡板的平板式分隔结构将外壳的内部空腔分成进气腔、出气腔，平板结构简单，各平板之间无明显的节流区域，气流压力损失小，而且平板结构占用空间小，外壳内可剩余更多空间用于气流分布，更有利于气流的组织，空间利用率高。第一进气通道内设置第一孔板与格栅板，第一孔板可以将尿素喷嘴喷射的尿素液滴打散破碎为较小的液滴，利于尿素液滴雾化蒸发并热解，格栅板进一步将来尿素液滴打散破碎为更小的液滴，更利于充分尿素液滴雾化蒸发并热解。

本实用新型导流板的叶片可以引导左侧进气区、右侧进气区的气流改变方向、沿斜向下的方向流入中部进气区内，与中部进气区的直接进入的气流混合，气流混合均匀性更高，更利于与尿素液滴进行充分混合反应，使尿素液滴充分雾化蒸发并热解。

本实用新型导流板的最下端的第一通孔不设置叶片，可以增加了中部进气区底部两侧的进气量，有利于加热第一孔板的两端，避免尿素液滴在第一孔板两端形成尿素结晶。

尾气气流可以从本实用新型的第二进气通道直接进入出气腔内，增加了气流的有效流动截面面积，减小了气流的流动阻力，降低了气流的背压，进而降低了压力损失；而且从第二进气通道进入的气流直吹外壳的底部，可以避免尿素液滴在外壳1底部沉积而形成尿素结晶。

本实用新型的第一孔板、格栅板的弧形朝向出气腔向下凸起，增加了尿素液滴的运动轨迹长度，更利于尿素液滴与尾气气流充分、均匀混合，使得尿素液滴充分热解。

本实用新型的第一孔板的后侧边与后挡板之间具有一定的间隙，气流可以从该间隙流过，有利于降低气流的背压，进而降低压力损失，流过的气流直吹到格栅板的板面上，避免尿素液滴在格栅板上沉积而形成尿素结晶。

本实用新型的格栅板的弧形最低部位低于后挡板的下边沿，形成有出气通道，气流可以从出气通道直接流出，有利于降低气流的背压，进而降低压力损失。

本实用新型的遮挡板设置在喷嘴座位于进气一侧的外周，将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。外壳内设置第二孔板，从出气腔流出的混合气流流过第二孔板后，加剧气流向上的趋势，形成旋流，使得混合气流在有限长度下，可以具有更长的混合、热解路径，混合效果更好，混合均匀性更高。

本实用新型的后挡板与前挡板相互平行，在径向方向有一部分相互重叠的区域，确保后挡板可以将上部的进气全部阻挡。

附图说明

图1为本实用新型的立体图。

图2 为本实用新型拆除前挡板后的结构示意图。

图3为图1的爆炸图。

图4为图1的纵截面剖视图。

图5为图4中A部的放大图。

图中：1、外壳；2、前挡板；21、缺口；3、后挡板；4、隔板；5、导流板；51、第一通孔；52、叶片；6、第一孔板；61、第二通孔；7、格栅板；71、第三通孔；8、第二孔板；81、第四通孔；9、进气腔；91、左侧进气区；92、中部进气区；93、右侧进气区；10、出气腔；11、喷嘴座；12、遮挡板；13、温度传感器座；14、压力传感器座；15、第一进气通道；16、第二进气通道；17、出气通道。

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、图2、图3所示，本实用新型的圆筒形外壳1上设有喷嘴座11，喷嘴座11上设置尿素喷嘴，尿素喷嘴可以朝向第一进气通道15喷射尿素液滴，外壳1的内壁面上固定设有一端开口、一端封闭的U形遮挡板12，其封闭端位于进气一侧，遮挡板12遮挡在喷嘴座11上的尿素喷嘴外周，即遮挡板12设置在喷嘴座11位于进气一侧的外周，将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1的内壁面上而形成尿素结晶；外壳1上还设置有温度传感器座13、压力传感器座14，用于安装温度传感器与压力传感器，监测外壳1内的气流温度与气压。如图1、图2、图3所示，外壳1的前端内壁面下部、沿径向竖直设置有前挡板2，前挡板2的高度约等于外壳1内径的一半，将外壳1前端的下半部截面遮盖；外壳1的后端内壁面上部、沿径向竖直设置有后挡板3，后挡板3的高度大于外壳1内径的一半、且小于外壳1的内径，如图4所示，后挡板3的下侧边位于外壳1筒内的下半部，外壳1对应将外壳1后端的上部遮盖，后挡板3与前挡板2相互平行，在径向方向有一部分相互重叠的区域，确保后挡板3可以将上部的进气全部阻挡。如图1、图2、图3所示，在前挡板2左右部的顶面上、分别沿轴向横置有方形隔板4，隔板4前侧边与前挡板2的前壁面基本平齐，隔板4的后侧边延伸至后挡板3、通过焊接固定在后挡板3的前壁面上，隔板4的外侧边焊接固定在外壳1的内壁面上，左右两块隔板4的内侧边之间相距有一定的距离、二者之间的空隙形成第一进气通道15，第一进气通道15位于喷嘴座11的正下方，正对喷嘴座11上的尿素喷嘴；前挡板2、后挡板3及两块隔板4将外壳1的内部空腔分为进气腔9、出气腔10，如图4所示，进气腔9为外壳1内部位于隔板4上侧及后挡板3前侧之间形成的腔体，出气腔10为外壳1内部位于隔板4下侧及前挡板2后侧之间形成的腔体，进气腔9、出气腔10通过第一进气通道15连通；本实用新型通过前挡板2、隔板4、后挡板3的平板式分隔结构将外壳1的内部空腔分成进气腔9、出气腔10，平板结构简单，各平板之间无明显的节流区域，气流压力损失小，而且平板结构占用空间小，外壳1内可剩余更多空间用于气流分布，更有利于气流的组织，空间利用率高。

如图1、图2、图3所示，两块隔板4的内侧、分别沿轴向竖直设置有导流板5，导流板5的上侧边向上延伸至外壳1的内壁面、通过焊接固定在外壳1内壁面上，导流板5的后侧边焊接固定在后挡板3的前壁面上，两块导流板5竖直位于进气腔9内，将进气腔9分为三个进气区：左侧进气区91、中部进气区92及右侧进气区93，第一进气通道15位于中部进气区92内；导流板5位于隔板4上方的板面上开设有若干方形的第一通孔51，除了最下端的一个第一通孔51外、其余的第一通孔51上均设置有叶片52，叶片52朝向第一进气通道15斜向下开口，可以引导左侧进气区91、右侧进气区93的气流改变方向、沿斜向下的方向流入中部进气区92内，与中部进气区92的直接进入的气流混合，气流混合均匀性更高，更利于与尿素液滴进行充分混合反应，使尿素液滴充分雾化蒸发并热解；最下端的第一通孔51不设置叶片52，可以增加了中部进气区92底部两侧的进气量，有利于加热第一孔板6的两端，避免尿素液滴在第一孔板6两端形成尿素结晶。

如图2所示，第一进气通道15内、从上至下依次沿轴向设置有弧形的第一孔板6、格栅板7，第一孔板6、格栅板7正对喷嘴座11；第一孔板6、格栅板7的两端分别连接到两块导流板5的下端，如图4所示，第一孔板6、格栅板7的前侧边分别焊接固定在前挡板2的后壁面上，第一孔板6的后侧边与后挡板3之间具有一定的间隙，气流可以从该间隙流过，有利于降低气流的背压，进而降低压力损失，流过的气流直吹到格栅板7的板面上，避免尿素液滴在格栅板7上沉积而形成尿素结晶，格栅板7的后侧边焊接固定到后挡板3的前壁面上，如图5所示，格栅板7的弧形最低部位低于后挡板3的下边沿，形成有出气通道17，气流可以从出气通道17直接流出，有利于降低气流的背压，进而降低压力损失。如图2、图3所示，第一孔板6上布满开设若干圆形的第二通孔61，格栅板7上开设有若干方形的第三通孔71；第一孔板6可以将尿素喷嘴喷射的尿素液滴打散破碎为较小的液滴，利于尿素液滴雾化蒸发并热解，格栅板7进一步将来尿素液滴打散破碎为更小的液滴，更利于充分尿素液滴雾化蒸发并热解；第一孔板6、格栅板7的弧形朝向出气腔10向下凸起，增加了尿素液滴的运动轨迹长度，更利于尿素液滴与尾气气流充分、均匀混合，使得尿素液滴充分热解。

如图1、图3、图4所示，前挡板2的底部开设有缺口21，形成第二进气通道16，尾气气流可以从第二进气通道16直接进入出气腔10内，增加了气流的有效流动截面面积，减小了气流的流动阻力，降低了气流的背压，进而降低了压力损失；而且从第二进气通道16进入的气流直吹外壳1的底部，可以避免尿素液滴在外壳1底部沉积而形成尿素结晶。

如图1至图4所示，外壳1的后端内壁面下部、沿径向竖直设置有第二孔板8，第二孔板8位于后挡板3的后侧下方，与后挡板3之间具有一定的距离，第二孔板8为具有劣弧的圆弧形板，第二孔板8的面板上交错布满若干第四通孔81，从出气腔10流出的混合气流流过第二孔板8后，加剧气流向上的趋势，形成旋流，使得混合气流在有限长度下，可以具有更长的混合、热解路径，混合效果更好，混合均匀性更高。

实际使用时，本实用新型设置在尾气后处理系统的DPF（颗粒捕捉器）组件与SCR组件之间，工作时，喷嘴座11内的尿素喷嘴往进气腔9的中部进气区92内喷射尿素液滴；尾气从DPF的输出端后，分为左、中、右三股气流分别输入进气腔9的左侧进气区91、中部进气区92及右侧进气区93内，其中左侧进气区91、右侧进气区93的气流经导流板5改变方向后、沿斜向下的方向流入中部进气区92内，与中部进气区92的直接进入的气流混合，中部进气区92内的混合气流将尿素液滴雾化蒸发并进行热解，完成尿素液滴的初步分解和混合，混合气流向下依次通过第一孔板6、格栅板7，完成尿素液滴的进一步分解和混合后进入出气腔10排出。

本实用新型通过平板式分隔结构将外壳1的内部空腔分成进气腔9、出气腔10，降低气流压力损失，提高空间利用率。

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。比如也可以在外壳1内沿轴向横置整体式的隔板4，在隔板4的中央开设第一进气通道15，隔板4的前侧设置前挡板2，后侧设置后挡板3。

Claims (10)

1.一种尾气后处理系统的混合器，其特征在于：外壳（1）内沿轴向设置有隔板（4），隔板（4）上开设第一进气通道（15），隔板（4）的前侧设置前挡板（2）、前挡板（2）遮盖外壳（1）前端的下半部截面，隔板（4）的后侧设置后挡板（3）、后挡板（3）遮盖外壳（1）后端的上部截面；

在外壳（1）内，在隔板（4）上侧及后挡板（3）前侧之间形成进气腔（9），在隔板（4）下侧及前挡板（2）后侧之间形成出气腔（10），进气腔（9）、出气腔（10）通过第一进气通道（15）连通；

在进气腔（9）内、沿轴向竖直布置有两块导流板（5），将进气腔（9）分为左侧进气区（91）、中部进气区（92）及右侧进气区（93），第一进气通道（15）位于中部进气区（92）内；导流板（5）上开设有若干第一通孔（51）；

第一进气通道（15）内、依次沿轴向设置有第一孔板（6）与格栅板（7），第一孔板（6）上开设若干第二通孔（61），格栅板（7）上开设有若干第三通孔（71）。

2.按照权利要求1所述的尾气后处理系统的混合器，其特征在于：导流板（5）的若干第一通孔（51）上设置有叶片（52），叶片（52）朝向第一进气通道（15）斜向下开口。

3.按照权利要求2所述的尾气后处理系统的混合器，其特征在于：导流板（5）上最下端的第一通孔（51）上不设置叶片（52）。

4.按照权利要求1所述的尾气后处理系统的混合器，其特征在于：前挡板（2）的底部开设有缺口（21），形成第二进气通道（16）。

5.按照权利要求1所述的尾气后处理系统的混合器，其特征在于：第一孔板（6）、格栅板（7）为弧形板，其弧形朝向出气腔（10）向下凸起。

6.按照权利要求1所述的尾气后处理系统的混合器，其特征在于：第一孔板（6）的前侧边固定在前挡板（2）的后壁面上，后侧边与后挡板（3）之间具有一定的间隙。

7.按照权利要求1所述的尾气后处理系统的混合器，其特征在于：格栅板（7）的弧形最低部位低于后挡板（3）的下边沿，形成有出气通道（17）。

8.按照权利要求1所述的尾气后处理系统的混合器，其特征在于：外壳（1）上、正对第一进气通道（15）设有喷嘴座（11）；喷嘴座（11）位于进气一侧的外周设置有遮挡板（12）；外壳（1）内、位于后挡板（3）的后侧下方设置有第二孔板（8），第二孔板（8）上开设若干第四通孔（81）。

9.按照权利要求1所述的尾气后处理系统的混合器，其特征在于：第一进气通道（15）由两块隔板（4）的内侧边之间具有的空隙形成；或第一进气通道（15）在整体式的隔板（4）中央开设形成。

10.按照权利要求1所述的尾气后处理系统的混合器，其特征在于：前挡板（2）的高度等于外壳（1）内径的一半；后挡板（3）的高度大于外壳（1）内径的一半、且小于外壳（1）的内径，后挡板（3）的下侧边位于外壳（1）筒内的下半部；后挡板（3）与前挡板（2）在径向方向有一部分相互重叠的区域。

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