CN220036758U - 一种混合器及scr系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种混合器及SCR系统，所述混合器包括弧形挡板和弧形出气挡板，所述弧形挡板的开口朝向后侧，所述弧形出气挡板的开口朝向前侧，所述弧形挡板的内部形成混合腔；所述弧形挡板的开口两边向内弯曲，以形成进气口，所述弧形出气挡板位于所述进气口的后侧，所述弧形出气挡板与弧形挡板之间形成从前侧分左右通向所述进气口的弧形通道。该混合器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器。本实用新型还涉及设有所述混合器的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。
传统的旋涡形式的混合器，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器。该混合器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器的SCR系统。
为实现上述目的，本实用新型提供一种混合器，包括弧形挡板和弧形出气挡板，所述弧形挡板的开口朝向后侧，所述弧形出气挡板的开口朝向前侧，所述弧形挡板的内部形成混合腔；所述弧形挡板的开口两边向内弯曲，以形成进气口，所述弧形出气挡板位于所述进气口的后侧，所述弧形出气挡板与弧形挡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，所述弧形挡板的开口呈收口形状，所述弧形出气挡板的开口呈扩口形状，所述弧形出气挡板的开口宽度大于所述弧形挡板的开口宽度。
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，所述弧形挡板和弧形出气挡板的底部设有中间隔板，所述中间隔板的下方设有导流板。
可选地，所述导流板上开设有导气孔。
可选地，所述导流板具有向气流来气方向拱起的弧形部位和位于所述弧形部位两侧的侧翼部位。
可选地，所述导流板的弧形部位和侧翼部位均开设有导气孔。
可选地，所述弧形部位的导气孔位于其下半部分。
可选地，所述弧形挡板、弧形出气挡板、中间隔板和导流板在轴向方向上的投影在整体上具有呈圆形的外轮廓，并一起封装在圆筒部件的内部。
为实现上述另一目的，本实用新型提供一种SCR系统，包括催化器和位于所述催化器上游的混合器，其特征在于，所述混合器为上述任一项技术方案所述的混合器，所述混合器在其混合腔的上方设有还原剂喷射口。
本实用新型所提供的混合器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，其弧形挡板和弧形出气挡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系统设有所述混合器，由于所述混合器具有上述技术效果，则设有该混合器的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器的结构示意图。
图2为图1所示混合器的俯视图。
图中：
10.弧形挡板20.弧形出气挡板30.中间隔板40.导流板41.弧形部位42.侧翼部位43.导气孔50.进气口51.左进气孔52.右进气孔60.蒸发器70.圆筒部件。
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器的结构示意图；图2为图1所示混合器的俯视图。
在一种具体实施例中，本实用新型所提供的混合器，主要由弧形挡板10、弧形出气挡板20、中间隔板30以及导流板40等部分组成，其中，弧形挡板10的开口朝向后侧且呈收口形状，弧形出气挡板20的开口朝向前侧且开口呈扩口形状。
弧形挡板10的内部形成混合腔，弧形出气挡板20的开口宽度大于弧形挡板10的开口宽度，弧形挡板10的开口两侧以对称的形式向内弯曲，以形成进气口50，弧形出气挡板20位于进气口50的后侧，弧形出气挡板20与弧形挡板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，在弧形挡板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位于弧形挡板10和弧形出气挡板20的底部，导流板40位于中间隔板30的下方，且处于蒸发器60的前侧。
导流板40具有向气流来气方向拱起的弧形部位41和位于弧形部位两侧的侧翼部位42，导流板40的弧形部位41和侧翼部位42均开设有导气孔43，通过旁通一路气流，进一步降低压力损失，同时不会降低抗结晶能力和尿素混合器能力，其中，弧形部位41的导气孔43位于其下半部分。这样，一部分气流可直吹钢丝绒下方，进一步降低压力损失的同时会将钢丝绒下方形成的液膜吹散，提高抗结晶能力。
弧形出气挡板20的前侧边缘呈外翻的形状，弧形挡板10、弧形出气挡板20、中间隔板30以及导流板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。
工作时，当气流到达混合器之后，从弧形挡板10与弧形出气挡板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。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。
在另外一些实施例中，还可以在弧形出气挡板20的后侧加装整流板，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，整流板可按照发动机不同排量相应调整与弧形出气挡板20的距离，混合气体通过整流板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。
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器，能够使发动机排放的尾气与尿素分解生成的氨气在混合器中充分混合，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，其弧形挡板10、弧形出气挡板20、中间隔板30、以及导流板40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。
除了上述混合器，本实用新型还提供一种SCR系统(即选择性催化还原系统)，包括催化器和位于催化器上游的混合器，其中，混合器为上文所描述的旋流混合器，其设置在催化器入口的前侧，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器及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 (8)
1.一种混合器，其特征在于，包括弧形挡板(10)和弧形出气挡板(20)，所述弧形挡板(10)的开口朝向后侧，所述弧形出气挡板(20)的开口朝向前侧，所述弧形挡板(10)的内部形成混合腔；所述弧形挡板(10)的开口两边向内弯曲，以形成进气口(50)，所述弧形出气挡板(20)位于所述进气口(50)的后侧，所述弧形出气挡板(20)与弧形挡板(10)之间形成从前侧分左右通向所述进气口(50)的弧形通道；所述弧形挡板(10)和弧形出气挡板(20)的底部设有中间隔板(30)，所述中间隔板(30)的下方设有导流板(40),所述导流板(40)上开设有导气孔(43)。
2.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述弧形挡板(10)的开口呈收口形状，所述弧形出气挡板(20)的开口呈扩口形状，所述弧形出气挡板(20)的开口宽度大于所述弧形挡板(10)的开口宽度。
3.根据权利要求1所述的混合器，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3所述的混合器，其特征在于，所述导流板(40)具有向气流来气方向拱起的弧形部位(41)和位于所述弧形部位(41)两侧的侧翼部位(42)。
5.根据权利要求4所述的混合器，其特征在于，所述导流板(40)的弧形部位(41)和侧翼部位(42)均开设有导气孔(43)。
6.根据权利要求5所述的混合器，其特征在于，所述弧形部位(41)的导气孔(43)位于其下半部分。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的混合器，其特征在于，所述弧形挡板(10)、弧形出气挡板(20)、中间隔板(30)和导流板(40)在轴向方向上的投影在整体上具有呈圆形的外轮廓，并一起封装在圆筒部件(70)的内部。
8.一种SCR系统，包括催化器和位于所述催化器上游的混合器，其特征在于，所述混合器为上述权利要求1至7中任一项所述的混合器，所述混合器在其混合腔的上方设有还原剂喷射口。
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