KR102114909B1 - Swirl compact mixer - Google Patents

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황정상
박은용
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주식회사 테스크
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Abstract

A urea mixing unit used as a reducing agent in a compact exhaust gas reduction device called a blue box among exhaust gas reduction devices for a diesel engine has a length of approximately 100 mm. The shorter the length, the easier the urea mixing unit can be constructed in the blue box form. However, the shorter the length, the higher the possibility of discharging the exhaust gas and urea used as a reducing agent without mixing the exhaust gas and urea. To resolve the problem, the present invention provides a compact SCR swirl mixer comprising: an exhaust gas dispersion plate wherein exhaust gas is dispersed to be inputted thereinto; a urea spray nozzle to spray urea to a pipe, through which exhaust gas passes, between a first mixing unit and the rear of the exhaust gas dispersion plate; and a second mixing unit of a 1/4 disk formed behind the first mixing unit. The compact SCR swirl mixer has a mixing efficiency of exhaust gas and a reducing agent of 95% or higher in a section within 100 mm. The high-efficiency compact SCR swirl mixer provides a compact exhaust gas reduction device.

Description

컴팩트 SCR 소용돌이 믹서{Swirl compact mixer}Compact SCR vortex mixer {Swirl compact mixer}

본 발명은 디젤엔진의 배기가스 정화장치에 관한 기술이다. 더욱 자세하게는 EURO 6(Stage V)을 만족하는 배기가스 배출 규격을 만족하기 위한 디젤엔진 배기가스 정화 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technology for a diesel engine exhaust gas purification device. More specifically, the present invention relates to a diesel engine exhaust gas purification technology that satisfies the emission standard that satisfies EURO 6 (Stage V).

본 발명 이전의 선행기술로는 SCR 환원반응모듈 재생 시스템은, 디젤엔진으로부터의 배기가스가 배출되는 배기관; 상기 배기관에 요소수(환원제)를 공급하는 우레아 공급부; 상기 우레아 공급부에서 분사된 요소수와 배기가스를 혼합시키는 혼합믹서; 상기 혼합믹서를 통과한 요소수는 암모니아로 열분해 되어 배기가스에 포함된 질소산화물과 반응하여 물과 질소를 생성시키는 환원반응모듈; 및 상기 환원반응모듈에 흡착된 유해물질을 승온된 배기가스를 통해 제거하는 가열버너 모듈;를 포함하는 기술이 개시되어 있다.Prior art prior to the present invention includes an SCR reduction reaction module regeneration system, an exhaust pipe through which exhaust gas from a diesel engine is discharged; A urea supply unit supplying urea water (reduction agent) to the exhaust pipe; A mixing mixer mixing urea water and exhaust gas injected from the urea supply unit; The urea water that has passed through the mixing mixer is thermally decomposed with ammonia to react with nitrogen oxides contained in the exhaust gas to reduce water and nitrogen to produce a reduction reaction module; And a heating burner module that removes harmful substances adsorbed on the reduction reaction module through the heated exhaust gas.

또 다른 선행기술로는 엔진으로부터 배출되는 배기가스에 촉매와 필터를 이용하여 배기가스에 포함된 질소산화물과 디젤 입자상 물질이 제거되도록 하는 디젤 엔진의 배기가스 후처리 시스템용 믹싱 장치에 관한 기술이 개시되어 있다. 이 발명의 SCR 믹서는 배기가스에 의해 가열된 이너쉘에 환원제가 분사되어 환원제 액적의 미립화 및 증발을 증가시키는 기술이 있다.Another prior art discloses a technology for a mixing device for an exhaust gas post-treatment system of a diesel engine to remove nitrogen oxide and diesel particulate matter contained in the exhaust gas by using a catalyst and a filter for exhaust gas emitted from the engine. It is. In the SCR mixer of the present invention, a reducing agent is injected into an inner shell heated by exhaust gas to increase atomization and evaporation of the reducing agent droplets.

등록특허공보 10-1858154Registered Patent Publication 10-1858154 등록특허공보 10-1837555Registered Patent Publication 10-1837555

본 발명은 도1에 개시된 바와 같이 블루박스라 불리는 디젤엔진의 배기가스 정화장치에 관한 것이다. 박스라는 이름에서 알 수 있듯이 하나의 박스 형태에서 디젤엔진에서 배출되는 배기가스 중의 유해한 성분을 제거하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for a diesel engine called a blue box as disclosed in FIG. 1. As the name of the box suggests, it relates to a technology for removing harmful components in exhaust gas emitted from a diesel engine in one box form.

그러나, 디젤엔진에서 배출되는 유해물질을 효율적으로 모두 제거하기 위해서 환원제(우레아, Urea)를 사용하는데, 우레아가 배기가스와 충분히 골고루 혼합되어야 배기가스 중의 유해성분이 모두 제거될 수 있다. 만약 혼합(믹싱, Mixing)이 불충분하면 우레아도 배출되고, 엔진에서 배출되는 배기가스에서도 유해물질이 포함되어 문제가 된다.However, a reducing agent (urea, Urea) is used to efficiently remove all of the harmful substances emitted from the diesel engine, and only when urea is thoroughly and thoroughly mixed with the exhaust gas, all harmful components in the exhaust gas can be removed. If mixing (mixing) is insufficient, urea is also discharged, and harmful substances are also included in the exhaust gas emitted from the engine.

도2에 도시된 바와 같이 환원제로 사용하는 우레아 믹싱부는 100mm 전후의 길이를 가지며, 그 길이가 짧을수록 상기 블루박스 형태로 만들기 유리한 장점이 있다. 그러나, 혼합부의 길이가 짧을수록 상기 배기가스와 우레아가 혼합되지 않고 배출될 가능성이 높은 문제가 있다.As shown in Fig. 2, the urea mixing unit used as a reducing agent has a length of about 100 mm, and the shorter the length, the more advantageous it is to form the blue box. However, the shorter the length of the mixing portion, the higher the possibility that the exhaust gas and urea are discharged without being mixed.

또한 배기가스와 우레아의 믹싱효율을 높이기 위하여 상기 믹싱부를 복잡하게 구성한다면, 상기 배기가스의 배출 효율이 떨어져 엔진의 백프레셔(Back Pressure)가 크게 발생하여 엔진의 출력이 감소되는 문제가 발생한다.In addition, if the mixing unit is configured in a complex manner to increase the mixing efficiency of exhaust gas and urea, the exhaust efficiency of the exhaust gas is reduced and a large back pressure of the engine is generated, resulting in a decrease in engine output.

따라서 본 발명의 해결과제는 배기가스와 환원제로 사용하는 우레아의 혼합 효율은 높이면서, 배기가스의 배출 효율을 가능한 높이는 SCR 믹서를 제공하고자 한다. Therefore, the object of the present invention is to provide an SCR mixer that increases the mixing efficiency of urea used as an exhaust gas and a reducing agent while increasing the emission efficiency of the exhaust gas as much as possible.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 하기의 과제의 해결 수단을 제공한다.The present invention provides a solution for solving the following problems in order to solve the above problems.

배기가스가 확산되어 입력되는 배기가스 확산판; 및 상기 배기가스 확산판 후방과 제1 믹싱부 사이에 배기가스가 지나가는 관로에 우레아를 분사하는 우레아 분사노즐; 및 상기 제1 믹싱부 후방에 1/4 원반 형태의 제2 믹싱부로 구성되는 것을 특징으로 하는 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서를 제공한다.An exhaust gas diffusion plate through which exhaust gas is diffused and input; And a urea injection nozzle for spraying urea into a pipeline through which exhaust gas passes between the exhaust gas diffusion plate rear and the first mixing unit. And it provides a compact SCR vortex mixer characterized in that it consists of a second mixing unit in the form of a 1/4 disk behind the first mixing unit.

또한, 상기 제1 믹싱부는 상기 배기가스 확산판 쪽으로 굴곡지어 돌출되어 형성된 믹싱플레이트; 및 상기 믹싱플레이트의 일부에 구비된 제1관통홀; 및 상기 제1관통홀 후단부와 상기 제2 믹싱부 사이에 형성되는 제2 믹싱공간부; 및 상기 제1 믹싱부의 상기 믹싱플레이트 우측면에 형성된 제2 관통홀; 및 상기 제2 관통홀이 형성된 면과 돌출된 상기 믹싱플레이트를 연결하는 측면벽에 구비되는 제1 믹싱부 측벽 및 그 측벽에 구비되는 측면 바이패스홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서를 제공한다.In addition, the first mixing portion is a mixing plate formed by protruding bent toward the exhaust gas diffusion plate; And a first through hole provided in a part of the mixing plate. And a second mixing space part formed between the rear end of the first through hole and the second mixing part. And a second through hole formed on the right side of the mixing plate of the first mixing unit. And a side wall of the first mixing portion provided on a side wall connecting the mixing plate protruding from the surface on which the second through hole is formed, and a side bypass hole provided on the side wall. to provide.

또한, 상기 배기가스 확산판의 상부 1/3은 2배 지름의 구멍이 형성되고, 상기 배기가스 확산판의 하부 2/3는 1배 지름의 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서를 제공한다.In addition, the upper 1/3 of the exhaust gas diffuser plate is formed with a double diameter hole, and the lower 2/3 of the exhaust gas diffuser plate has a compact SCR vortex mixer, characterized in that a hole is formed with a 1x diameter. to provide.

또한, 상기 배기가스 확산판에 배기가스의 압력을 측정하기 위한 압력센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서를 제공한다.In addition, it provides a compact SCR vortex mixer characterized in that the exhaust gas diffusion plate is provided with a pressure sensor for measuring the pressure of the exhaust gas.

또한, 제2 믹싱부는 1배 지름의 구멍이 상기 제2 믹싱부 전체면에 구비된 것을 특징으로 하는 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서를 제공한다.In addition, the second mixing unit provides a compact SCR vortex mixer characterized in that a hole having a diameter of 1x is provided on the entire surface of the second mixing unit.

또한, 상기 배기가스 확산판의 상부 1/3의 2배 지름의 구멍을 통과한 배기가스는 상기 배기가스 확산판과 상기 제1 믹싱부의 구멍이 없는 상단부가 형성하는 제1 믹싱공간부에서 상기 우레아 분사노즐에서 분사되는 우레아와 혼합되는 것을 특징으로 하는 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서를 제공한다.In addition, the exhaust gas that has passed through the hole of twice the diameter of the upper third of the exhaust gas diffusion plate is the urea in the first mixing space portion formed by the exhaust gas diffusion plate and the upper end without a hole in the first mixing portion. It provides a compact SCR vortex mixer characterized in that it is mixed with the urea injected from the injection nozzle.

본 발명은 상기와 같은 구성에 의하여 100mm 이내의 구간에서 95% 이상의 혼합효율을 가지는 컴팩트 SCR 믹서를 제공한다. 이렇게 고효율의 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서를 제공함으로써 짧은 구간에서 배기가스의 유해물질을 효율적으로 제거하는 효과가 있다.The present invention provides a compact SCR mixer having a mixing efficiency of 95% or more in a section within 100 mm by the above configuration. By providing such a high-efficiency compact SCR vortex mixer, there is an effect of efficiently removing harmful substances in exhaust gas in a short period.

도 1은 본 발명의 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서가 설치되는 컴팩트 믹서의 구조도
도 2는 개선 전의 SCR 믹서의 시뮬레이션 결과
도 3은 본 발명의 SCR 믹서의 구조변경으로 개선된 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서 시뮬레이션 결과
도 4는 본 발명의 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서의 분해사시도
도 5는 본 발명의 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서의 분해도
도 6은 본 발명의 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서의 후면 사시도
도 7은 본 발명의 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서의 제1 믹싱공간부
도 8은 본 발명의 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서 중 제1 믹싱부 상세도
도 9는 본 발명의 제1 믹싱부 뒷 공간에 제2 믹싱부와 형성하는 제2 믹싱공간부 설명도
도 10 본 발명의 제2 믹싱공간부 후면 설명도
도 11 본 발명의 우레아 믹싱 설명도
도 12 배기가스의 압력이 큰 경우 우레아 역류 현상도
도 13 본 발명의 배기가스 압력에 따른 우레아 공급압력 제어도
도 14 본 발명의 우레아 공급압력 제어를 위한 압력센서
1 is a structural diagram of a compact mixer in which the compact SCR vortex mixer of the present invention is installed
2 is a simulation result of the SCR mixer before improvement
Figure 3 is a compact SCR vortex mixer simulation results improved by the structure change of the SCR mixer of the present invention
Figure 4 is an exploded perspective view of the compact SCR vortex mixer of the present invention
Figure 5 is an exploded view of the compact SCR vortex mixer of the present invention
6 is a rear perspective view of the compact SCR vortex mixer of the present invention
7 is a first mixing space portion of the compact SCR vortex mixer of the present invention
8 is a detailed view of the first mixing unit of the compact SCR vortex mixer of the present invention
9 is an explanatory diagram of a second mixing space part formed with a second mixing part in a space behind the first mixing part of the present invention
10 is a rear explanatory view of the second mixing space part of the present invention
11 Explanatory diagram of urea mixing of the present invention
Fig. 12 Urea backflow phenomenon when the pressure of exhaust gas is high.
13 is a urea supply pressure control diagram according to the exhaust gas pressure of the present invention
14 Pressure sensor for controlling the urea supply pressure of the present invention

본 발명의 작용효과를 도면을 참고하여 설명하면 하기와 같다.When explaining the effect of the present invention with reference to the drawings as follows.

본 발명의 구성과 기능을 설명함에 방향의 기준은 도1의 도면을 기준으로 좌측이 전방, 우측이 후방이며, 도1의 우레아 공급노즐 구멍이 있는 쪽이 약간 수직에 대하여 기울어져 있으나. 이 방향을 본 발명의 SCR 믹서의 위쪽방향으로 정의한다.In describing the configuration and function of the present invention, the direction is based on the drawing in FIG. 1, the left side is the front side, the right side is the rear side, and the side with the urea supply nozzle hole in FIG. 1 is slightly inclined with respect to the vertical. This direction is defined as the upward direction of the SCR mixer of the present invention.

또한 본 발명의 2배 지름은 약 10mm의 지름을 의미하며, 1배 지름은 약 5mm의 지름을 의미한다.In addition, the double diameter of the present invention means a diameter of about 10 mm, and the single diameter means a diameter of about 5 mm.

먼저, 도1을 이용하여 본 발명의 개선된 믹싱 효율를 가지는 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서가 포함된 블루박스(Swirl compact mixer부)를 설명한다.First, a blue box (Swirl compact mixer unit) including a compact SCR vortex mixer having improved mixing efficiency of the present invention will be described with reference to FIG. 1.

오른쪽 상단의 배기가스 입력부로 디젤엔진의 배기가스가 입력되면, DOC를 통과하게 된다. 상기 DOC는 Diesel Oxidation Catalyst의 약자로 배기가스 중의 탄화수소와 일산화탄소를 산화시키고, 일산화질소를 이산화질소로 산화시킨다. 즉, 산화촉매의 역할을 한다. When the exhaust gas of the diesel engine is input to the exhaust gas input part in the upper right, it passes through the DOC. The DOC stands for Diesel Oxidation Catalyst, oxidizes hydrocarbons and carbon monoxide in exhaust gas, and oxidizes nitrogen monoxide to nitrogen dioxide. That is, it serves as an oxidation catalyst.

이렇게, 배기가스 중의 불완전 연소된 가스 성분을 산화시킨 배기가스는 DPF를 통과하게 된다. 상기 DPF는 Diesel Particulate matter Filter 또는 Diesel Particulate Filter의 약자로 상기 배기가스 중에 포함된 입자상 물질을 정화시킨다.In this way, the exhaust gas oxidized the incompletely burned gas component in the exhaust gas passes through the DPF. The DPF stands for Diesel Particulate matter Filter or Diesel Particulate Filter to purify particulate matter contained in the exhaust gas.

이렇게 불완전 연소된 가스와 불완전 연소에 의하여 발생한 입자상 물질이 제거된 배기가스에 포함된 질소산화물을 질소로 환원시켜 질소산화물로 인하여 발생하는 미세먼지와 공기오염을 없애기 위하여 SCR을 사용한다. 상기 SCR은 Selective Catalyst Reduction의 약자로 상기 배기가스 중의 질소 산화물만을 선택적으로 환원하는 장치다.The SCR is used to reduce nitrogen oxides contained in the incompletely burned gas and the exhaust gas from which the particulate matter generated by the incomplete combustion is removed to nitrogen to eliminate fine dust and air pollution caused by the nitrogen oxide. The SCR stands for Selective Catalyst Reduction and is a device that selectively reduces only nitrogen oxides in the exhaust gas.

SCR의 동작원리는 환원촉매로 사용하는 환원제(우레아(Urea), 환원제의 한 종류)를 우레아 분사부를 통해 상기 배기가스에 분사하면 분사된 상기 환원제가 배기가스의 열에 의해 암모니아(NH3)로 가수 분해되어 상기 배기가스 중의 질소산화물과 화학반응 하여 질소가스와 물로 환원된다.The operating principle of SCR is when a reducing agent (Urea, a type of reducing agent) used as a reducing catalyst is injected into the exhaust gas through a urea injection part, the injected reducing agent is hydrolyzed to ammonia (NH3) by the heat of the exhaust gas. It is chemically reacted with nitrogen oxides in the exhaust gas and reduced to nitrogen gas and water.

이렇게 정화된 배기가스가 물과 질소와 함께 도1의 배기가스 OUT으로 배출된다.The purified exhaust gas is discharged to the exhaust gas OUT of FIG. 1 together with water and nitrogen.

도 2는 본 발명의 SCR 믹서가 적용되기 전의 블루박스(Swirl compact mixer부 ) 내에서의 배기가스의 유속을 나타내고 있다. 색이 붉은색일수록 배기가스의 속도가 빠른 부분이다. 상기 붉은 부분은 배기가스가 우레아와 혼합되지 못하고 빠르게 빠져나가는 것으로 믹싱이 부족한 것을 나타낸다. 도 2의 A 부분은 배기가스의 유속이 빠른 부분으로 배기가스가 바로 빠져나가는 것을 확인할 수 있는 시뮬레이션 결과이다.Figure 2 shows the flow rate of the exhaust gas in the blue box (Swirl compact mixer unit) before the SCR mixer of the present invention is applied. The redr the color, the faster the exhaust gas. The red part indicates that the exhaust gas is not mixed with urea and quickly escapes, indicating a lack of mixing. Part A of FIG. 2 is a simulation result that confirms that the exhaust gas is immediately discharged as a part having a fast flow rate of the exhaust gas.

도 3은 본 발명의 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서(Swirl compact mixer)를 적용하여 빠르게 빠져나가는 배기가스의 유속을 줄여 배기가스와 환원제로 사용되는 우레아의 혼합비율을 높인 시뮬레이션 결과이다.3 is a simulation result of increasing the mixing ratio of urea used as an exhaust gas and a reducing agent by reducing the flow rate of exhaust gas rapidly exiting by applying the compact SCR vortex mixer of the present invention.

도4는 본 발명에서 사용하는 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서를 구비한 블루박스(Swirl compact mixer부)의 분해사시도 이다. Figure 4 is an exploded perspective view of a blue box (Swirl compact mixer unit) with a compact SCR vortex mixer used in the present invention.

도5는 본 발명의 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서의 분해도 이다. 전면의 배기가스 확산판, 제1 믹싱부 및 제2 믹싱부의 구성을 볼 수 있다. 도6을 함께 참고하면, 상기 전면의 배기가스 확산판은 상부 1/3은 2배 지름의 구멍이 형성된 제1 배기가스 확산홀이 구비되고, 하부 2/3는 1배 지름의 구멍이 형성된 제1 배기가스 확산홀이 구비된다. 또한, 상기 제2 믹싱부에는 제2 믹싱부 관통홀이 1배 지름의 크기로 표면에 형성되어 있으며, 상기 제2 믹싱부는 1/4 원 형상을 하고 있다.5 is an exploded view of the compact SCR vortex mixer of the present invention. The exhaust gas diffusion plate on the front side, the first mixing portion and the second mixing portion can be seen. Referring to FIG. 6 together, the exhaust gas diffusion plate at the front side is provided with a first exhaust gas diffusion hole in which an upper third hole is formed with a double diameter, and a lower third of the second exhaust hole is formed with a first diameter hole 1 Exhaust gas diffusion hole is provided. In addition, the second mixing portion has a second mixing portion through-hole formed on the surface with a size of 1 times the diameter, and the second mixing portion has a 1/4 circle shape.

도8을 참고하여 상기 제1 믹싱부를 살펴보면, 상기 제1 믹싱부를 수평으로 나누어 상부 약 2/3 에는 통공이 없고, 하부 약 1/3에는 좌우로 높이 차를 형성하면서 관통홀이 형성되어 있다. 즉, 상기 제1 믹싱부의 상단 1/3 지점부터, 오른쪽 하부 1/4 영역을 제외하고는 곡면을 이루면서 왼쪽으로 하부까지 돌출되어 있다. 상기 돌출부의 상단은 평평하며 관통공이 2배 지름인 제1관통홀이 다수 개 형성되어 있다. 상기 돌출되지 않는 오른쪽 하부 1/4 영역은 1배 지름의 제2관통홀이 다수 개 형성되어 있다.Referring to FIG. 8, when looking at the first mixing portion, the first mixing portion is divided horizontally, and there is no through hole in the upper about 2/3, and a through hole is formed in the lower about 1/3, forming a height difference from side to side. That is, from the upper third point of the first mixing portion, except for the lower right 1/4 area, it is projected to the lower left while forming a curved surface. The upper end of the protrusion is flat, and a plurality of first through-holes having a through hole twice in diameter are formed. A plurality of second through-holes having a diameter of 1x are formed in the lower right quarter region not protruding.

또한, 상기 믹싱부의 돌출된 왼쪽 영역과 돌출되지 않은 오른쪽 영역은 측면벽이 구성되며, 상기 측면벽에는 배기가스가 측면으로 통과할 수 있도록 측면 바이패스홀이 구비되어 있다.In addition, the protruding left area and the non-protruding right area of the mixing part are configured with side walls, and side bypass holes are provided on the side walls to allow exhaust gas to pass through the side surfaces.

도 7로부터 상기 배기가스 확산판 및 상기 제1 믹식부의 상부와 돌출부 사이의 곡면부에 공간이 형성되는데 이 부분을 제1 믹싱공간부로 정의하였다. 즉, 우레아 노즐에서 우레아가 분사되면, 상기 배기가스 확산판의 2배 지름 통공을 통과한 상기 배기가스가 상기 우레아 노즐에서 분사된 우레아와 상기 제1 믹싱공간부에 최초로 부딪히며 반응하게 된다.From FIG. 7, a space is formed in the curved portion between the exhaust gas diffusion plate and the upper portion and the protrusion of the first mixing portion, and this portion is defined as the first mixing space portion. That is, when urea is injected from a urea nozzle, the exhaust gas that has passed through a double-diameter through hole of the exhaust gas diffusion plate will react with the urea injected from the urea nozzle for the first time by colliding with the first mixing space.

도9와 도 10을 참고하면, 상기 배기가스 확산판의 하부 1배 지름의 통공을 통과한 상기 배기가스가 상기 제1 믹싱부의 돌출부를 통과하여 바로 빠져나가는 것을 방지하고, 제2 믹싱공간부를 형성하기 위하여, 상기 제1 믹싱부의 돌출부 후방에 일정 공간을 형성하는 1배 지름 통공을 가지는 제2 믹싱부를 구비한다.9 and 10, the exhaust gas that has passed through the through hole of the lower 1x diameter of the exhaust gas diffusion plate is prevented from passing through the protrusion of the first mixing part and immediately exits, and a second mixing space part is formed. In order to do this, a second mixing part having a through hole having a diameter of 1x to form a predetermined space behind the protrusion of the first mixing part is provided.

부언하면, 상기 배기가스 확산판의 하부 1배 지름의 통공을 통과한 상기 배기가스 중 왼쪽을 통과한 배기가스는 상기 제1 믹싱부의 돌출부를 통과하여, 상기 돌출부 후방에 구비된 제2 믹싱부와 부딪히며, 배기가스 중의 일부는 통과하고, 나머지 일부는 상기 제1 믹싱부의 측면벽에 형성된 측면 바이패스홀로 움직인다. 한편 상기 배기가스 확산판의 하부 1배 지름의 통공을 통과한 상기 배기가스 중 오른쪽을 통과한 배기가스는 상기 제1 믹싱부의 오른쪽에 형성된 통공을 일부가 통과하고, 나머지 일부는 상기 제1 믹싱부의 측면벽에 형성된 측면 바이패스홀로 움직인다. 즉, 상기 제1 믹싱부의 하부 왼쪽과 오른쪽에서 측면으로 압력차이가 있는 배기가스가 상기 측면벽에 형성된 측면 바이패스홀에서 부딪히면서 와류가 형성된다.In other words, the exhaust gas that has passed through the left side of the exhaust gas that has passed through the through hole of the diameter of the lower part of the exhaust gas diffusion plate passes through the protrusion part of the first mixing part, and the second mixing part provided behind the protrusion part. Collision, some of the exhaust gas passes, and the other part moves to the side bypass hole formed in the side wall of the first mixing portion. On the other hand, a portion of the exhaust gas that has passed through the right side of the exhaust gas that has passed through the through hole of the lower 1x diameter of the exhaust gas diffusion plate partially passes through the through hole formed at the right side of the first mixing part, and the other part of the exhaust gas is passed through Move to the side bypass hole formed in the side wall. That is, vortices are formed while the exhaust gas having a pressure difference from the lower left and right sides of the first mixing unit collides in the side bypass holes formed in the side walls.

즉, 본 발명은 도 3에서 확인할 수 있듯이 제1 믹싱부의 전면부 즉, 상기 배기가스 확산부쪽에서 1차 와류를 형성하고, 상기 측면 바이패스홀에서 와류가 한 번 더 형성되면서 배기가스의 속도를 줄이면서 원활한 혼합이 이루어진다. 또한, 적절한 양의 배기가스가 상기 제1 믹싱부의 하부 왼쪽과 오른쪽에 형성된 배기가스 진행방향의 수직으로 형성된 제1 관통홀(왼쪽통공), 제2 관통홀(오른쪽 통공)을 통하여 진행함으로써 배출가스의 백프레셔를 줄여 엔진효율 감소를 적절한 선에서 제어할 수 있게 된다.That is, the present invention forms a primary vortex on the front side of the first mixing unit, that is, the exhaust gas diffusion unit, as can be seen in FIG. 3, and the vortex is formed once more in the side bypass hole to increase the speed of the exhaust gas. Smooth mixing is achieved while reducing. In addition, an appropriate amount of exhaust gas is discharged by proceeding through the first through hole (left through hole) and the second through hole (right through hole) vertically formed in the direction of the exhaust gas formed on the lower left and right sides of the first mixing part. By reducing the back pressure of, it is possible to control the reduction of engine efficiency from an appropriate line.

도 11을 참고하여 본 발명의 배기가스와 우레아의 혼합을 설명하면 하기와 같다. 상부 입력 배기가스(410)는 최초 직접적으로 상기 우레아 노즐에서 분사된 우레아와 제1 믹싱공간부에서 혼합된다. 이렇게 혼합된 배기가스와 우레아 혼합기체는 대부분 상기 제1믹싱부의 돌출되지 않은 오른쪽 하부로 이동한다. 한편, 왼쪽하부입력배기가스(430)은 상기 제1 믹싱부의 돌출부를 통과하며 상기 배기가스와 우레아 혼합기체 중 일부와 혼합된다.The mixing of the exhaust gas and urea of the present invention with reference to FIG. 11 is as follows. The upper input exhaust gas 410 is first mixed directly with the urea injected from the urea nozzle in the first mixing space. The mixed exhaust gas and the urea gas are mostly moved to the lower right side of the first mixing part, which is not projected. Meanwhile, the lower left input exhaust gas 430 passes through the protrusions of the first mixing unit and is mixed with a part of the exhaust gas and the urea mixed gas.

이 기체혼합물은 상기 제1믹싱부의 돌출부 통공을 통과하며, 제2믹싱부 쪽으로 이동한다. 이렇게 이동한 혼합기체의 일부는 제2 믹싱부의 통공을 통과하고 일부는 상기 제2 믹싱부와 상기 제1 믹싱부 사이의 측면 공간을 통고하여 배출되고, 또 일부는 측면벽의 측면 바이패스홀을 통과하여 상기 제1믹싱부의 오른쪽 하부로 이동하여 제2관통홀을 통하여 배출된다.The gas mixture passes through the protrusions of the first mixing portion and moves toward the second mixing portion. A portion of the mixed gas thus moved passes through a hole in the second mixing portion, and a portion passes through a side space between the second mixing portion and the first mixing portion, and is discharged, and a part of the side bypass hole of the side wall It passes and moves to the lower right side of the first mixing part and is discharged through the second through hole.

또한, 오른쪽 하부 입력 배기가스는 상기 제1 믹싱부의 오른쪽하부와 만나 일부는 제2관통홀을 통과하며 상기 제1 믹싱공간부에서 배기가스와 우레아가 혼합된 대부분의 혼합가스와 혼합되어 배출되며, 일부는 측면벽에 구비된 측면 바이패스홀을 통하여 제2 믹싱공간부로 이동하여 왼쪽하부 입력배기가스와 혼합되어 믹싱된다.In addition, the lower right input exhaust gas meets the lower right portion of the first mixing part and passes through a second through hole, and is discharged by mixing with most of the mixed gas in which the exhaust gas and urea are mixed in the first mixing space part, Some are moved to the second mixing space part through the side bypass hole provided in the side wall, and mixed with the lower left input exhaust gas and mixed.

요약하면 상부입력 배기가스는 우레아와 제1공간부에서 믹싱되어 대부분 제1 믹싱부의 오른쪽 하부로 이동하여, 오른쪽 하부 입력배기가스와 혼합된다. 이렇게 혼합된 가스 중 일부는 측면벽의 측면 바이패스홀을 통과하여 왼쪽 하부 입력 배기가스와 혼합되어 배출되고, 일부는 제1 믹싱부의 오른쪽 하부에 구비된 제2관통홀을 통하여 배출되며 상기 우레아 노즐에서 분사된 우레아와 배기가스가 혼합되어 SCR 촉매에서 반응하여 질소와 물로 환원된다.In summary, the upper input exhaust gas is mixed in the urea and the first space portion, most of which moves to the lower right portion of the first mixing portion, and is mixed with the lower right input exhaust gas. Some of the mixed gas passes through the side bypass hole of the side wall and is mixed and discharged with the lower left input exhaust gas, and some is discharged through the second through hole provided at the lower right of the first mixing unit and the urea nozzle The urea injected from and the exhaust gas are mixed and reacted in the SCR catalyst to be reduced to nitrogen and water.

상기 배기가스 확산판의 상부 1/3을 2배 지름 통공으로 형성한 것은 상기 제1 믹싱부의 해당 부분이 통공이 없어 백프레셔를 낮추기 위한 것이고, 상기 제1 믹싱부의 오른쪽 하부에 형성된 제2관통홀 역시 백프레셔를 낮추기 위한 구성이나, 상기 제2 관통공의 크기가 너무 크거나 관통공의 수가 많으면 혼합효율이 낮아지는 문제가 있다.The upper third of the exhaust gas diffusion plate is formed with a double diameter through hole to reduce a back pressure because a corresponding portion of the first mixing portion has no through hole, and a second through hole formed in a lower right portion of the first mixing portion. There is also a problem to reduce the back pressure, but if the size of the second through-hole is too large or the number of through-holes is large, the mixing efficiency is lowered.

본 발명의 또 다른 구성은 도 14에 도시한 바와 같이 상기 배기가스 확산판에 배기가스 압력센서를 더 구비하는 것이다. Another configuration of the present invention is to further include an exhaust gas pressure sensor in the exhaust gas diffusion plate as shown in FIG.

도 12를 참조하면, 일정한 압력으로 우레아 노즐에서 우레아를 분사하는 경우 배기가스의 압력이 높은 경우 배기가스와 혼합되지 못하고 노즐 방향으로 역류하여 노즐이 막히거나 배기가스 저감을 효율적으로 하지 못하는 문제가 있다.Referring to FIG. 12, when urea is injected from a urea nozzle at a constant pressure, when the pressure of the exhaust gas is high, it is not mixed with the exhaust gas and flows backward in the nozzle direction, thereby clogging the nozzle or reducing exhaust gas efficiently. .

이를 방지하기 위하여 배기가스의 압력에 따라, 도 13과 같이 우레아 분사 노즐의 압력을 변환하면 배기가스의 압력에 의하여 우레가 역류되어 배기가스 중의 유해물질을 제거하지 못하는 것을 방지할 수 있다.To prevent this, when the pressure of the urea injection nozzle is converted according to the pressure of the exhaust gas, as shown in FIG. 13, it is possible to prevent the urea from flowing back due to the pressure of the exhaust gas to remove harmful substances in the exhaust gas.

즉, 도 13의 왼쪽 도면은 배기가스 압력이 낮은 경우 우레아도 이에 적합한 압력으로 분사하며, 오른쪽과 같이 배기가스의 압력이 높은 경우 그에 적합한 압력으로 우레아를 분사함으로써 노즐이 막히거나, 배기가스 저감 효율이 떨어지는 것을 막을 수 있는 장점이 있다.That is, in the left drawing of FIG. 13, when the exhaust gas pressure is low, urea is also injected at a suitable pressure, and when the pressure of exhaust gas is high as shown at the right, the nozzle is blocked or the exhaust gas is reduced by spraying urea at a suitable pressure. It has the advantage of preventing it from falling.

본 발명은 상기와 같은 작용효과를 위하여 하기의 과제해결 수단을 제공한다.The present invention provides the following problem solving means for the effect as described above.

배기가스가 확산되어 입력되는 배기가스 확산판; 및 상기 배기가스 확산판 후방과 제1 믹싱부 사이에 배기가스가 지나가는 관로에 우레아를 분사하는 우레아 분사노즐; 및 상기 제1 믹싱부 후방에 1/4 원반 형태의 제2 믹싱부로 구성되는 것을 특징으로 하는 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서(Swirl compact mixer)를 제공한다.An exhaust gas diffusion plate through which exhaust gas is diffused and input; And a urea injection nozzle for spraying urea into a pipeline through which exhaust gas passes between the exhaust gas diffusion plate rear and the first mixing unit. And it provides a compact SCR vortex mixer (Swirl compact mixer) characterized in that it consists of a second mixing unit in the form of a 1/4 disk behind the first mixing unit.

또한, 상기 제1 믹싱부는 상기 배기가스 확산판 쪽으로 굴곡지어 돌출되어 형성된 믹싱플레이트; 및 상기 믹싱플레이트의 일부에 구비된 제1관통홀; 및 상기 제1관통홀 후단부와 상기 제2 믹싱부 사이에 형성되는 제2 믹싱공간부; 및 상기 제1 믹싱부의 상기 믹싱플레이트 우측면에 형성된 제2 관통홀; 및 상기 제2 관통홀이 형성된 면과 돌출된 상기 믹싱플레이트를 연결하는 측면벽에 구비되는 제1 믹싱부 측벽 및 그 측벽에 구비되는 측면 바이패스홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서(Swirl compact mixer)를 제공한다.In addition, the first mixing portion is a mixing plate formed by protruding bent toward the exhaust gas diffusion plate; And a first through hole provided in a part of the mixing plate. And a second mixing space part formed between the rear end of the first through hole and the second mixing part. And a second through hole formed on the right side of the mixing plate of the first mixing unit. And a side wall of the first mixing part provided on a side wall connecting the mixing plate protruding from the surface on which the second through hole is formed, and a side bypass hole provided on the side wall. Swirl compact mixer).

또한, 상기 배기가스 확산판의 상부 1/3은 2배 지름의 구멍이 형성되고, 상기 배기가스 확산판의 하부 2/3는 1배 지름의 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서를 제공한다.In addition, the upper 1/3 of the exhaust gas diffuser plate is formed with a double diameter hole, and the lower 2/3 of the exhaust gas diffuser plate has a compact SCR vortex mixer, characterized in that a hole is formed with a 1x diameter. to provide.

또한, 상기 배기가스 확산판에 배기가스의 압력을 측정하기 위한 압력센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서(Swirl compact mixer)를 제공한다.In addition, it provides a compact SCR vortex mixer (Swirl compact mixer) characterized in that it comprises a pressure sensor for measuring the pressure of the exhaust gas in the exhaust gas diffusion plate.

또한, 제2 믹싱부는 1배 지름의 구멍이 상기 제2 믹싱부 전체면에 구비된 것을 특징으로 하는 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서(Swirl compact mixer)를 제공한다.In addition, the second mixing portion provides a compact SCR vortex mixer (Swirl compact mixer) characterized in that the hole of the diameter of 1x is provided on the entire surface of the second mixing portion.

또한, 상기 배기가스 확산판의 상부 1/3의 2배 지름의 구멍을 통과한 배기가스는 상기 배기가스 확산판과 상기 제1 믹싱부의 구멍이 없는 상단부가 형성하는 제1 믹싱공간부에서 상기 우레아 분사노즐에서 분사되는 우레아와 혼합되는 것을 특징으로 하는 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서(Swirl compact mixer)를 제공한다.In addition, the exhaust gas that has passed through the hole of twice the diameter of the upper third of the exhaust gas diffusion plate is the urea in the first mixing space portion formed by the exhaust gas diffusion plate and the upper end without a hole in the first mixing portion. It provides a compact SCR vortex mixer (Swirl compact mixer) characterized in that it is mixed with the urea injected from the injection nozzle.

100 : 우레아 분사 노즐
210 : 배기가스 확산판
211 : 제1 배기가스 확산홀
212 : 제2 배기가스 확산홀
213 : 압력센서
220 : 제1 믹싱부
221 : 제1 관통홀
222 : 제2 관통홀
223 : 측면 바이패스홀
224 : 믹싱플레이트
225 : 측면벽
230 : 제2 믹싱부
231 : 제2 믹싱부관통홀
240 : 우레아 노즐 결합부
250 : 우레아 노즐
310 제1 믹싱공간부
320 : 제2 믹싱공간부
400 : 우레아 제거부
410 : 상부 입력 배기가스
420 : 오른쪽 하부 입력 배기가스
430 : 왼쪽 하부 입력 배기가스
500 : 압축 공기 또는 압축 배기가스 공급부
100: urea spray nozzle
210: exhaust gas diffusion plate
211: first exhaust gas diffusion hole
212: second exhaust gas diffusion hole
213: pressure sensor
220: first mixing unit
221: first through hole
222: second through hole
223: Side bypass hole
224: mixing plate
225: side wall
230: second mixing unit
231: 2nd mixing part through hole
240: urea nozzle coupling
250: urea nozzle
310 1st Mixing Space Department
320: second mixing space
400: urea removal unit
410: upper input exhaust gas
420: lower right input exhaust gas
430: Left lower input exhaust gas
500: compressed air or compressed exhaust gas supply

Claims (4)

배기가스가 확산되어 입력되는 배기가스 확산판; 및
상기 배기가스 확산판 후방과 제1 믹싱부 사이에 배기가스가 지나가는 관로에 우레아를 분사하는 우레아 분사노즐; 및
상기 제1 믹싱부 후방에 1/4 원반 형태의 제2 믹싱부로 구성되며,
상기 제1 믹싱부는 상기 배기가스 확산판 쪽으로 굴곡지어 돌출되어 형성된 믹싱플레이트; 및
상기 믹싱플레이트의 일부에 구비된 제1관통홀; 및
상기 제1관통홀 후단부와 상기 제2 믹싱부 사이에 형성되는 제2 믹싱공간부; 및
상기 제1 믹싱부의 상기 믹싱플레이트 우측면에 형성된 제2 관통홀; 및
상기 제2 관통홀이 형성된 면과 돌출된 상기 믹싱플레이트를 연결하는 측면벽에 구비되는 제1 믹싱부 측벽 및 그 측벽에 구비되는 측면 바이패스홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서.
An exhaust gas diffusion plate through which exhaust gas is diffused and input; And
A urea injection nozzle for spraying urea into a pipeline through which exhaust gas passes between the exhaust gas diffusion plate rear and the first mixing unit; And
It is composed of a second mixing unit in the form of a 1/4 disk behind the first mixing unit,
The first mixing portion is a mixing plate formed by protruding bent toward the exhaust gas diffusion plate; And
A first through hole provided in a part of the mixing plate; And
A second mixing space part formed between the rear end of the first through hole and the second mixing part; And
A second through hole formed on the right side of the mixing plate of the first mixing portion; And
A compact SCR vortex mixer comprising a side wall of a first mixing portion provided on a side wall connecting the mixing plate formed with the second through hole and a side bypass hole provided on the side wall.
제1항에 있어서,
상기 배기가스 확산판에 배기가스의 압력을 측정하기 위한 압력센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 컴팩트 SCR 소용돌이 믹서.
According to claim 1,
A compact SCR vortex mixer comprising a pressure sensor for measuring the pressure of the exhaust gas in the exhaust gas diffusion plate.
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