CN220036757U - 一种混合装置及scr系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种混合装置及SCR系统，包括第一弧形导流板和第二弧形导流板，所述第一弧形导流板的内部形成混合腔；所述第一弧形导流板的开口朝向后侧且两边向内弯曲，以形成进气口，所述第二弧形导流板位于所述进气口的后侧，其开口朝向前侧，并与第一弧形导流板之间形成从前侧分左右通向所述进气口的弧形通道。该混合装置可以使还原剂与废气充分混合、蒸发分解，提高混合均匀性、抗结晶性能，并尽可能的减低压力损失。
Description
技术领域
本实用新型涉及柴油发动机技术领域，尤其是柴油发动机排气系统中用于混合还原剂和废气的混合装置。本实用新型还涉及设有所述混合装置的SCR系统。
背景技术
SCR(即选择性催化还原)技术的基本原理是向排气中喷射燃油或者添加其他还原剂，选择合适的催化剂，促进还原剂与NOx反应，同时抑制还原剂被排气中的氧气氧化，在实际中，选择尿素作为还原剂的应用较多。
车辆运行过程中，由于尿素雾化不良、混合不均匀或者分解不充分，导致喷射的尿素液滴不能实时转化为NH3，而是生成副产物，导致还原反应不稳定，从而影响到NOx排放的一致性和转化效率。
尿素沉积物根据形成过程可分为尿素结晶和尿素结石，尿素结晶是由于尿素溶液中的水分流失导致尿素溶液过饱和尿素析出产生的，是物理反应过程的产物，随着温度的升高可以继续分解；而尿素结石是由于尿素分解过程中的副反应产生的副产物所致，属于化学反应产物，需要较高的温度才能分解。
由于尿素液滴质量比气体大得多，因此在气流流动滞止区存留下来形成的结晶，如果不能及时完全分解，则会以此为原核不断生长，由于不能完全分解，最终形成尿素结晶结石，累积到一定程度有可能堵塞尿素流动通道。
如CN 113187590A公开了一种旋涡形式的混合装置，气流通过该装置时，会在尿素喷射中心形成旋转的涡流，通过涡流使得废气和尿素混合，促进尿素液滴迅速蒸发分解。但是，其旋转的涡流过强，会造成混合器靠近出气侧的壁面产生结晶，同时具有较高的压力损失。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种混合装置。该混合装置可以使还原剂与废气充分混合、蒸发分解，提高混合均匀性、抗结晶性能，并尽可能的减低压力损失。
本实用新型的另一目的在于提供一种设有所述混合装置的SCR系统。
为实现上述目的，本实用新型提供一种混合装置，包括第一弧形导流板和第二弧形导流板，所述第一弧形导流板的内部形成混合腔；所述第一弧形导流板的开口朝向后侧且两边向内弯曲，以形成进气口，所述第二弧形导流板位于所述进气口的后侧，其开口朝向前侧，并与第一弧形导流板之间形成从前侧分左右通向所述进气口的弧形通道。
可选地，所述第一弧形导流板的开口呈收口形状，所述第二弧形导流板的开口呈扩口形状，所述第二弧形导流板的开口宽度大于所述第一弧形导流板的开口宽度。
可选地，所述进气口的两侧分别设有左进气孔和右进气孔。
可选地，所述第一弧形导流板和第二弧形导流板的底部设有中间隔板，所述中间隔板设有下导流板。
可选地，所述下导流板倾斜布置，与气流水平方向成设定角度。
可选地，所述下导流板与中间隔板一体成型。
可选地，所述第二弧形导流板的后侧设有整流板，所述整流板上设有用于形成旋风气流的出气孔，所述出气孔以所述整流板的圆心为中心环形阵列分布，所述整流板的中心区域设有以点阵形式分布的若干通气孔。
可选地，所述出气孔为长条形孔，其沿所述整流板的径向方向延伸，或者，所述出气孔为弧形孔，多个所述出气孔围绕所述整流板的圆心呈旋涡状分布。
可选地，各所述出气孔在同一侧设有旋流叶片，所述旋流叶片向所述整流板的背面凸起，并且从其所在一侧的孔壁向另一侧孔壁倾斜或弯曲。
为实现上述另一目的，本实用新型提供一种SCR系统，包括选择性催化氧化器、颗粒捕集器、混合器以及选择性催化还原器，其中，所述混合器为上述任一项技术方案所述的混合装置。
本实用新型所提供的混合装置应用于发动机后处理系统，可以布置在发动机排气之后，SCR催化剂之前，用以还原剂和发动机尾气充分混合，提高发动机排气后处理系统对NOx的处理能力，其第一弧形导流板和第二弧形导流板之间组成的混合腔和特殊空间流道，能够合理的分配气流，并保证气流通过流道后形成两个对称分布的旋涡，工作时，还原剂沿垂直气流方向通过喷嘴喷入混合腔内，还原剂喷射方向与漩涡轴线方向平行，旋涡裹挟还原剂液滴进行混合，而后通过蒸发器进行进一步蒸发分解，不仅具有更强的混合能力，而且可以保证还原剂喷束居中落在蒸发器表面，还原剂喷束不会被吹偏引起液膜集聚，从而提高抗结晶能力，减少混合过程中结晶的发生，同时通流面积更大，压力损失更低。
本实用新型所提供的SCR系统设有所述混合装置，由于所述混合装置具有上述技术效果，则设有该混合装置的SCR系统也应具有相应的技术效果。
附图说明
图1为本实用新型实施例所提供的一种混合装置的结构示意图。
图2为图1所示混合装置的俯视图。
图中：
10.第一弧形导流板20.第二弧形导流板30.中间隔板40.下导流板50.进气口51.左进气孔52.右进气孔60.蒸发器70.圆筒部件80.整流板81.出气孔82.通气孔83.旋流叶片
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
在本文中，“上、下、前、后”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
请参考图1、图2，图1为本实用新型实施例所提供的一种混合装置的结构示意图；图2为图1所示混合装置的俯视图。
在一种具体实施例中，本实用新型所提供的混合装置，主要由第一弧形导流板10、第二弧形导流板20、中间隔板30以及下导流板40等部分组成，其中，第一弧形导流板10的开口朝向后侧且呈收口形状，第二弧形导流板20的开口朝向前侧且开口呈扩口形状。
第一弧形导流板10的内部形成混合腔，第二弧形导流板20的开口宽度大于第一弧形导流板10的开口宽度，第一弧形导流板10的开口两侧以对称的形式向内弯曲，以形成进气口50，第二弧形导流板20位于进气口50的后侧，第二弧形导流板20与第一弧形导流板10之间形成弧形通道，气流能够从前侧分左右通向进气口50，从而进入混合腔，且气流通过混合腔时，在第一弧形导流板10向内弯曲部位的作用下，能够高速旋转，产生两个对冲漩涡。
通过这种特殊的导流结构，可以合理的分配气流保证气流通过流道后形成两个对称分布的漩涡，保证尿素喷束居中落在蒸发器60(例如钢丝绒)表面，显著增强尿素与废气混合能力及抗结晶能力。
进气口50的两侧分别设有左进气孔51和右进气孔52，左进气孔51、右进气孔52为点阵分布的圆形孔。通过在进气口50的两侧加工左进气孔51和右进气孔52，可以达到适当调整气流分配的目的。
中间隔板30位于第一弧形导流板10和第二弧形导流板20的底部，下导流板40位于中间隔板30的前侧，下导流板40倾斜布置，与气流水平方向成一定角度，例如60°或70°等。该角度下不会影响旋流的对称性，同时减少了进气侧的涡流，更利于气流进入混合腔，进一步减少压力损失。
下导流板40与中间隔板30一体成型，能够减少零部件数量，降低加工难度，降低成本，中间隔板30的下方设置位于下导流板40后侧的蒸发器60，例如钢丝绒等。
第二弧形导流板20的前侧边缘呈外翻的形状，第一弧形导流板10、第二弧形导流板20与下导流板40在轴向方向上的投影在整体上具有呈圆形的外轮廓，以便于封装在圆筒部件70的内部，封装后在轴向长度方向更紧凑，所需布置空间更小，结构更加紧凑。当然，根据外部构件的不同，也可以设计成其他形状。
整流板80位于第二弧形导流板20的后侧，与第二弧形导流板20具有一定间距，整流板80具有对气流旋转导向的作用，整流板呈圆形，其上设有用于形成旋风气流的出气孔81，出气孔81以整流板的圆心为中心环形阵列分布，整流板的中心区域设有以点阵形式分布的若干通气孔82。
出气孔81为长条形孔，其沿整流板的径向方向延伸，在整体上呈现从接近圆心的部位向外辐射的形态。当然，在其他实施例中，出气孔81也可以是弧形孔，多个出气孔围绕整流板的圆心呈旋涡状分布。
各出气孔81在同一侧设有旋流叶片83，旋流叶片83向整流板的背面凸起，并且从其所在一侧的孔壁向另一侧孔壁倾斜或弯曲，其可以采用冲压工艺与整流板一体冲压成型。这样，当气流经过出气孔81时，便会在旋流叶片83的引导作用下，改变气流方向，形成多股与整流板的板面呈小于90°角的气流，例如45°或60°等，进而以旋风的形态吹出。
通过在整流板80的中心区域加工以点阵形式分布的若干圆形通气孔82，可以维持系统压力损失、结晶和均匀性等综合性能的平衡。
当气流经过整流板80时，一部分气流从出气孔81流过，形成旋风气流，另一部分则沿轴向方向从通气孔82分散地流过，形成轴向气流，旋风气流与轴向气流混合后，进一步向后流动。
该整流板80自身带有导向作用的旋流叶片83，能够与前一级混合腔配合使用，放置在前一级混合腔出气口一定位置，能有效提升出气口的NH3均匀性，尽量减少背压的损失同时提升NH3均匀性，通过CFD仿真显示出搭配该整流板的混合器出口NH3分布更加均匀。
工作时，当气流到达混合装置之后，从第一弧形导流板10与第二弧形导流板20形成的弧形通道流至后侧，然后从进气口50进入混合腔，在弯曲部位的引导作用下，能够高速旋转，形成两个对冲旋涡，在旋涡的作用下，尿素液滴在混合空间内有足够的时间和条件与废气充分混合，气流向下经过蒸发器60之后，尿素和废气混合气经过再次的扰动和蒸发，进一步增加多种气体的混合程度，提高尿素气化转化的效率，加强气流的混合均匀性，经过蒸发器60混合之后的混合气体，向后被引入下游布置的整流板80，整流板80可按照发动机不同排量相应调整与第二弧形导流板20的距离，混合气体通过整流板80之后能够均匀分布在SCR载体前各位置，从而提高SCR前NH3混合均匀性，避免发动机排放超限，由于尿素喷束不会被吹偏引起液膜集聚，因此能有效减少结晶的发生，提升氨分布的均一性。
上述实施例仅是本实用新型的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，左进气孔51和右进气孔52为长条形孔或其他形状的孔，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。
本实用新型所提供的混合装置，能够使发动机排放的尾气与尿素分解生成的氨气在混合装置中充分混合，在尾气的高温作用下在SCR箱中进行催化转化，起到净化尾气的作用，其第一弧形导流板10、第二弧形导流板20、下导流板40以及整流板80相互配合，所起到的效果远大于各自单独使用的效果，使四者的作用发挥到最优，能够使经过的气流充分旋转混合，提高转化效率并减少尿素结晶风险，而且，氨分布的均一性有大幅提升。此外，还具有结构紧凑、工艺制造方便、成本更低等优点。
除了上述混合装置，本实用新型还提供一种SCR系统(即选择性催化还原系统)，该系统具有选择性催化氧化器、颗粒捕集器、混合器以及选择性催化还原器等组成部分，其中，混合器为上文所描述的混合装置，其设置在选择性催化还原器入口的前侧，并在混合腔的上方设有还原剂喷射口，所采用的还原剂具体可以是尿素等，关于SCR系统的其余结构，请参考现有技术，本文不再赘述。
以上对本实用新型所提供的混合装置及SCR系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种混合装置，其特征在于，包括第一弧形导流板(10)和第二弧形导流板(20)，所述第一弧形导流板(10)的内部形成混合腔；所述第一弧形导流板(10)的开口朝向后侧且两边向内弯曲，以形成进气口(50)，所述第二弧形导流板(20)位于所述进气口(50)的后侧，其开口朝向前侧，并与第一弧形导流板(10)之间形成从前侧分左右通向所述进气口(50)的弧形通道。
2.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述第一弧形导流板(10)的开口呈收口形状，所述第二弧形导流板(20)的开口呈扩口形状，所述第二弧形导流板(20)的开口宽度大于所述第一弧形导流板(10)的开口宽度。
3.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述进气口(50)的两侧分别设有左进气孔(51)和右进气孔(52)。
4.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述第一弧形导流板(10)和第二弧形导流板(20)的底部设有中间隔板(30)，所述中间隔板的前侧设有下导流板(40)。
5.根据权利要求4所述的混合装置，其特征在于，所述下导流板(40)倾斜布置，与气流水平方向成设定角度；和/或，所述下导流板(40)与中间隔板(30)一体成型。
6.根据权利要求5所述的混合装置，其特征在于，所述第一弧形导流板(10)和第二弧形导流板(20)的横截面呈“C”形。
7.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述第二弧形导流板(20)的后侧设有整流板(80)，所述整流板(80)上设有用于形成旋风气流的出气孔(81)，所述出气孔(81)以所述整流板(80)的圆心为中心环形阵列分布，所述整流板(80)的中心区域设有以点阵形式分布的若干通气孔(82)。
8.根据权利要求7所述的混合装置，其特征在于，所述出气孔(81)为长条形孔，其沿所述整流板(80)的径向方向延伸，或者，所述出气孔(81)为弧形孔，多个所述出气孔(81)围绕所述整流板(80)的圆心呈旋涡状分布。
9.根据权利要求8所述的混合装置，其特征在于，各所述出气孔(81)在同一侧设有旋流叶片(83)，所述旋流叶片(83)向所述整流板(80)的背面凸起，并且从其所在一侧的孔壁向另一侧孔壁倾斜或弯曲。
10.一种SCR系统，包括选择性催化氧化器、颗粒捕集器、混合器以及选择性催化还原器，其特征在于，所述混合器为上述权利要求1至9中任一项所述的混合装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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