CN220346191U - 一种三级旋流尿素喷嘴阀座及旋流尿素喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及尿素喷射技术领域，尤其涉及一种三级旋流尿素喷嘴阀座及旋流尿素喷嘴。三级旋流尿素喷嘴阀座，包括本体，所述本体第一端侧设置有依次连通的锥形孔和过流孔，所述本体第二端侧设置有喷射孔，所述喷射孔与所述过流孔通过旋流流道连通；所述旋流流道包括依次连通的第一流道、第二流道和第三流道，所述第一流道和所述第二流道相交于远离所述本体轴线的位置。通过本实用新型的阀座，在有限的空间内旋流流道更长，使尿素水溶液的旋流强度更强，三级流道的设计使得雾化效果更好，同时喷射精度对尿素温度的敏感性差，精度更好。
Description
技术领域
本实用新型涉及尿素喷射技术领域，尤其涉及一种三级旋流尿素喷嘴阀座及旋流尿素喷嘴。
背景技术
SCR后处理技术已普遍应用到多种车辆，SCR后处理系统中尿素喷嘴是实现液态工质雾化的最为简单可靠的机械装置，主要有两个作用，一是将尿素水溶液成一定锥角高速喷射而出并将其雾化成细小液滴；二是计量作用，根据ECU给定的信号，喷射出定量的尿素。尿素喷嘴的雾化性能以及雾化锥角是评价喷嘴性能重要指标，对发动机尾气中NOx的处理具有重要作用。
传统3孔或六孔电控喷嘴，利用大压力差产生高速的流束与气体产生相对运动克服液体表面张力的作用从而达到雾化效果，此种雾化对喷孔板的加工要求比较高，其中喷孔不仅微小而且需要具有一定的角度，加工难度和加工成本较高。另外，现有的一些旋流喷嘴其喷射流道短且角度设计不合理，导致雾化效果不佳。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型实施例的目的是提供一种三级旋流尿素喷嘴阀座，以提高尿素喷射的雾化效果。
为了实现上述目的，本实用新型实施例提供了如下技术方案：
一种三级旋流尿素喷嘴阀座，包括本体，所述本体第一端侧设置有依次连通的锥形孔和过流孔，所述本体第二端侧设置有喷射孔，所述喷射孔与所述过流孔通过旋流流道连通；所述旋流流道包括依次连通的第一流道、第二流道和第三流道，所述第一流道和所述第二流道相交于远离所述本体轴线的位置。
优选地，所述第一流道水平布置，且所述第一流道的朝向本体轴线方向的延长线与本体轴线不相交。
优选地，所述第一流道第一端与所述过流孔连通，所述第一流道第二端延伸到所述本体外壁形成破口，所述第二流道第一端与所述破口连通。
优选地，所述第一流道和第二流道均为直线流道，所述第三流道为旋流槽且位于所述本体底面，第三流道第一端与所述第二流道连通，第二端与所述喷射孔连通。
优选地，所述旋流流道为多个，多个所述旋流流道沿所述本体的周向均匀分布。
优选地，所述旋流流道为4个。
本实用新型实施例还提供了一种旋流尿素喷嘴，包括阀杆、喷孔板以及如上所述的三级旋流尿素喷嘴阀座。
优选地，所述阀座本体的锥形孔上端设置有开口孔，所述阀杆下端设置有球头，所述球头经所述开口孔安装在所述锥形孔的壁面上，且能封堵住所述过流孔。
优选地，所述阀杆为空心杆，且所述阀杆的侧壁设有与内部连通的透孔。
优选地，所述喷孔板固定于所述阀座下端，并且所述喷孔板的喷孔与所述阀座的喷射孔连通。
本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本实用新型的阀座通过第一流道和第二流道的配合，将尿素水溶液首先向阀座本体径向外侧流动然后再向径向内侧回引，再与第三流道经承接，最后经喷射孔喷出，因此在有限的空间内旋流流道更长，使尿素水溶液的旋流强度更强，三级流道的设计使得雾化效果更好，同时喷射精度对尿素温度的敏感性差，精度更好。
本实用新型附加方面的优点将在下面的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1是本实用新型实施例提供的阀座正面透视图；
图2是本实用新型实施例提供的俯视透视图；
图3是本实用新型实施例提供的仰视图透视图；
图4是本实用新型实施例提供的旋流尿素喷嘴爆炸图；
图5是本实用新型实施例提供的旋流尿素喷嘴装配图；
图中：1、阀座；11、开口孔；12、锥形孔；13、过流孔；14、第一流道；15、第二流道；16、第三流道；17、喷射孔；2、阀杆；21、透孔；22、球头；3、喷孔板；
为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
为了方便叙述，本实用新型中出现的“上”、“下”字样，仅表示与附图本身的上、下方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型的术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
尿素喷嘴：用来实现将尿素喷射至选择性催化还原单元的装置。
尿素水溶液：又叫氮氧化物还原剂，用不含其它任何添加物的AUS 32专用尿素与纯水一起配置的水溶液，该溶液中尿素含量为32.5％(质量分数)，简称AUS 32，结晶点为-11℃。
AUS 32专用尿素：工业上生产的只含有缩二脲、氨和水的尿素，不含醛和其它物质，不含硫和硫化物、氯化物、硝酸盐和其他化合物。
NOx：氮氧化合物的总称，通常包括NO和NO2等，它们是常见的大气污染物。
喷雾锥角：指喷束与喷嘴轴线之间的角度。
电控喷嘴的喷孔板加工精度要求高，喷孔一致性难以控制，而现有的旋流喷嘴其喷射流道短且角度设计不合理，导致雾化效果不佳。为了解决如上的技术问题，本实用新型提出了一种三级旋流尿素喷嘴阀座，采用单孔旋流雾化模式，将流体压力能转化为旋转动能，在流体自身的离心力及与空气的切向力的双重作用下，达到雾化的目的，具有更优的雾化性能。
如图1所示，本实用新型一实施例中提出了一种三级旋流尿素喷嘴阀座1，包括本体，所述本体上端侧设置有依次连通的锥形孔12和过流孔13，锥形孔12用于与阀杆2的球头22密接以封堵过流孔13，所述本体下端侧设置有喷射孔17，所述喷射孔17与所述过流孔13在轴向方向上不直接连通，而是通过旋流流道连通。所述旋流流道包括依次连通的第一流道14、第二流道15和第三流道16，所述第一流道14和所述第二流道15相交于远离所述本体轴线的位置。
本实用新型的阀座1通过第一流道14和第二流道15的配合，将尿素水溶液首先向阀座1本体径向外侧流动然后再向径向内侧回引，再与第三流道16经承接，最后经喷射孔17喷出，因此在有限的空间内旋流流道更长，使尿素水溶液的旋流强度更强，三级流道的设计使得雾化效果更好，同时喷射精度对尿素温度的敏感性差，精度更好。
如图1所示，阀座1本体内侧从上至下依次为开口孔11、锥形孔12和过流孔13，开口孔11和锥形孔12均为上大下小的圆锥孔，开口孔11下端与锥形孔12上端直径相同，锥形孔12下端与过流孔13直径相同。
如图1、图2所示，所述第一流道14水平布置，且所述第一流道14的朝向本体轴线方向的延长线与本体轴线不相交，即第一流道14内侧的延伸线相对阀座1本体的轴线偏心布置。第一流道14具有一定的角度，使尿素具有第一次旋转动能，尿素的旋转强度更强，雾化效果更好。本实施例提供的阀座1利用第一流道14使尿素产生切向速度，切向速度适中，使喷雾锥角适中，不局限于大型设备应用，降低在小型设备应用时喷雾碰壁的风险，相应地降低喷雾结晶风险。
如图1、图2所示，所述第一流道14内端与所述过流孔13连通，所述第一流道14外端延伸到所述本体外壁形成破口，所述第二流道15外端与所述破口连通。而且，所述第一流道14和第二流道15均为直线流道。如图3所示，所述第三流道16为旋流槽且位于所述本体底面，第三流道16第一端与所述第二流道15连通，第二端与所述喷射孔17连通。通过将第一流道14和第二流道15均设置为直线型并且相交于阀座1本体外壁的破口，同时第三流道16的旋流槽设置在阀座1底面，在保证雾化效果的同时降低了生产制造难度和成本。
所述旋流流道为多个，多个所述旋流流道沿所述本体的周向均匀分布。如图2、3所示，旋流通道可设置为4个，或者3个、5个、6个等，本实施例不作限定。而且，没有任何两个旋流通道在一个竖直平面上，在有限的空间内，旋流流道更长，尿素的旋流强度更强。
当ECU(Electronic Control Unit)发送尿素喷射需求量信号以后，球阀组件抬起，尿素会流经阀座1底部的旋流通道形成旋流，尿素将压力能转化为旋转动能，尿素到达喷嘴，射流脱离喷嘴出口时，在离心力的作用下转化为向外的径向速度，随后发生两次破碎从而达到雾化效果，初次破碎发生在液体破碎的初始阶段在气液交界面上不稳定波增长引起液膜破碎，液体表面出现滴状、丝状和膜状等微小形态标志着液膜破碎，破碎的尺寸和喷嘴结构、气流状态和环境状态有关，尺寸一般在毫米或厘米量级。初次破碎过程是二次破碎的初始条件，初次破碎所产生的液滴，由于空气阻力和离心力的双重作用下，液滴产生减速、变形和破碎，这个过程被称为二次破碎。在两次破碎过程后，雾化液滴一般会在几十到一百多微米间，这就会达到一个比较好的雾化效果。
基于上述的阀座1，本实用新型还提出了一种旋流尿素喷嘴，如图4、图5所示，包括阀杆2、喷孔板3以及如上所述的三级旋流尿素喷嘴阀座1。
所述阀座1本体的锥形孔12上端设置有开口孔11，所述阀杆2下端设置有球头22，所述球头22经所述开口孔11安装在所述锥形孔12的壁面上，且能封堵住所述过流孔13。所述阀杆2为空心杆，且所述阀杆2的侧壁设有与内部连通的透孔21。所述喷孔板3固定于所述阀座1下端，并且所述喷孔板3的喷孔与所述阀座1的喷射孔17连通。
通过尿素泵将压力稳定的尿素输送到尿素喷嘴，尿素经尿素喷嘴的进液口、流经滤芯、衔铁组件、经球阀组件到达喷嘴阀座1。如图4所示，当阀杆2抬起后，尿素流经阀座1中的流道，即①②③三级旋流流道，形成具有旋转动能的尿素流体，三级旋流增加了旋流强度，有利于提高尿素的雾化质量。
而且，结构相对比较简单，加工难度低，减少喷嘴组件的改变量，可在现有喷嘴上直接调整阀座1与球阀，实现旋流；可以通过调整流道的大小、方向以及喷孔板3的厚度来调节锥角大小，找到合适锥角。通过对阀座1和球阀改进，实现旋流喷射，提高尿素喷射的雾化效果，进而对NOx处理和抗结晶有所提升。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种三级旋流尿素喷嘴阀座，其特征在于，包括本体，所述本体第一端侧设置有依次连通的锥形孔和过流孔，所述本体第二端侧设置有喷射孔，所述喷射孔与所述过流孔通过旋流流道连通；
所述旋流流道包括依次连通的第一流道、第二流道和第三流道，所述第一流道和所述第二流道相交于远离所述本体轴线的位置。
2.如权利要求1所述的三级旋流尿素喷嘴阀座，其特征在于，所述第一流道水平布置，且所述第一流道的朝向本体轴线方向的延长线与本体轴线不相交。
3.如权利要求1所述的三级旋流尿素喷嘴阀座，其特征在于，所述第一流道第一端与所述过流孔连通，所述第一流道第二端延伸到所述本体外壁形成破口，所述第二流道第一端与所述破口连通。
4.如权利要求3所述的三级旋流尿素喷嘴阀座，其特征在于，所述第一流道和第二流道均为直线流道，所述第三流道为旋流槽且位于所述本体底面，第三流道第一端与所述第二流道连通，第二端与所述喷射孔连通。
5.如权利要求1所述的三级旋流尿素喷嘴阀座，其特征在于，所述旋流流道为多个，多个所述旋流流道沿所述本体的周向均匀分布。
6.如权利要求5所述的三级旋流尿素喷嘴阀座，其特征在于，所述旋流流道为4个。
7.一种旋流尿素喷嘴，其特征在于，包括阀杆、喷孔板以及如权利要求1-6任一项所述的三级旋流尿素喷嘴阀座。
8.如权利要求7所述的旋流尿素喷嘴，其特征在于，三级旋流尿素喷嘴阀座的锥形孔上端设置有开口孔，所述阀杆下端设置有球头，所述球头经所述开口孔安装在所述锥形孔的壁面上，且能封堵住所述过流孔。
9.如权利要求7所述的旋流尿素喷嘴，其特征在于，所述阀杆为空心杆，且所述阀杆的侧壁设有与内部连通的透孔。
10.如权利要求7所述的旋流尿素喷嘴，其特征在于，所述喷孔板固定于三级旋流尿素喷嘴阀座下端，并且所述喷孔板的喷孔与三级旋流尿素喷嘴阀座的喷射孔连通。
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