專利名稱：一種用于柴油機(jī)尿素scr系統(tǒng)的混合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型專利涉及柴油機(jī)排氣后處理系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種用于柴油機(jī)尿素SCR系統(tǒng)的混合裝置。
背景技術(shù)：
隨著世界各國對柴油機(jī)排放的要求越來越嚴(yán)格，柴油機(jī)顆粒物(PM)及NOx排放控制成為柴油機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)前針對柴油機(jī)滿足我國國IV排放法規(guī)要求的柴油機(jī)排氣后處理技術(shù)存在兩條不同的路線一條是通過廢氣再循環(huán)(EGR)技術(shù)降低發(fā)動機(jī)缸內(nèi)燃燒的NOx排放，然后用柴油機(jī)顆粒捕集器(DPF)控制PM;另一條是通過燃油高壓噴射技術(shù)降低發(fā)動機(jī)缸內(nèi)燃燒的PM排放，然后用選擇催化還原技術(shù)(SCR)控制NOx。大量研究表明國IV柴油機(jī)采用SCR技術(shù)比采用EGR加顆粒捕捉器技術(shù)油耗要低5%左右。SCR技術(shù)使得排氣中的二氧化碳含量最小，應(yīng)用SCR技術(shù)的國IV柴油機(jī)對環(huán)境的負(fù)面影響最小。選擇SCR技術(shù)路線實現(xiàn)國IV時，具有可靠性高、穩(wěn)定性好、燃油消耗量低、功率密度高、抗硫性好、換油周期長、散熱要求低等優(yōu)點，而且向更高等級升級時，SCR比EGR技術(shù)更容易。尿素 SCR后處理技術(shù)在歐洲已經(jīng)使用數(shù)年，是歐洲解決歐IV/V排放要求的主流技術(shù)路線；在美國為了滿足更加嚴(yán)格的EPA2010，多數(shù)發(fā)動機(jī)制造商已經(jīng)開始使用SCR后處理技術(shù)；在我國主要發(fā)動機(jī)企業(yè)已經(jīng)完成了滿足國IV排放法規(guī)的尿素SCR系統(tǒng)，并在北京、上海等地已經(jīng)有越來越多的搭載SCR后處理系統(tǒng)滿足國IV的公交車。雖然尿素SCR系統(tǒng)正在世界范圍內(nèi)被推廣和應(yīng)用，但仍有很多問題有待解決，例如低溫時如何提高NOx的轉(zhuǎn)化效率，如何降低沉積物生成，混合不均勻等因素造成的轉(zhuǎn)化效率低和氨泄漏等等。大量研究表明混合器能夠使尿素噴霧液滴更充分地與排氣混合，提高混合均勻性，加快尿素液滴的蒸發(fā)，促進(jìn)尿素的分解，形成均勻的氨分布，從而提高NOx的轉(zhuǎn)化效率， 減少低溫下尿素沉積物的生成量，降低氨泄漏?；旌掀髟O(shè)計應(yīng)該考慮尿素水溶液噴霧形態(tài)的特點，如果混合器設(shè)計能夠根據(jù)噴霧形態(tài)的特點在噴霧效果最差的噴嘴出口區(qū)域和容易發(fā)生結(jié)晶的噴霧正對壁面處形成強(qiáng)烈擾流，那么混合器的混合效果將會更好。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的為一種用于柴油機(jī)尿素SCR系統(tǒng)的混合裝置，其目的是根據(jù)噴霧的特性，通過混合器合理組織排氣管中氣流運動，在噴嘴出口噴霧最差的地方和容易發(fā)生結(jié)晶的噴霧正對壁面處形成形成強(qiáng)烈的擾流，促進(jìn)還原劑氨的混合效果、提高NOx的轉(zhuǎn)化效率，并降低沉積物的生成量和氨泄漏。為實現(xiàn)以上目的，本專利采用的技術(shù)方案是一種用于柴油機(jī)尿素SCR系統(tǒng)的混合裝置，包括管體、混合器翼片裝置和噴嘴，其特征在于所述的噴嘴設(shè)置在管體中心軸線上，所述的混合器翼片裝置緊靠噴嘴并安裝在噴嘴前端，所述的混合器翼片裝置由一組翼片組成，所述的翼片主體為沿著氣流方向扭轉(zhuǎn)的扇形結(jié)構(gòu)，其布置方向與噴霧軸線方向一致，所述的每個翼片中設(shè)有一組傾斜導(dǎo)流片。
3[0007]本實用新型通過混合器翼片裝置引導(dǎo)氣流沿翼片方向向中心流動，并在扇形中心端(噴嘴噴霧出口處)形成強(qiáng)烈的擾流促進(jìn)噴嘴出口處噴霧的霧化和混合，同時通過傾斜導(dǎo)流片引導(dǎo)氣流對整束噴霧進(jìn)行混合。因此，本實用新型不僅可以使得噴嘴噴射的尿素水溶液和尾氣在進(jìn)入SCR催化器之前得到充分的混合，減少尿素在壁面的結(jié)晶，同時結(jié)構(gòu)緊湊，易于加工和安裝，其效果經(jīng)專用設(shè)計軟件計算分析得到驗證。作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，靠近排氣管壁面的導(dǎo)流片方向朝向排氣管壁方向，引導(dǎo)氣流在管壁處形成強(qiáng)烈擾流促進(jìn)管壁處尿素水溶液的混合，其余的導(dǎo)流片朝中心位置略傾斜，形式流體通道，同時引導(dǎo)氣流對整束噴霧進(jìn)行混合。根據(jù)本實用新型，所述的管體一端通過連接法蘭與排氣管道相連，另一端和后端管道或催化器相連。因而，本實用新型可以通過可拆卸的方式與排氣管道相連。根據(jù)本實用新型，混合器設(shè)置在噴嘴前端，避免了在混合器上沉積、結(jié)晶，堵塞排氣管道的問題。噴嘴位置設(shè)在擾流活躍區(qū)，可以讓尿素水溶液和尾氣充分的混合。根據(jù)本實用新型，所述的流體通道根據(jù)噴嘴噴孔數(shù)量為3-8個，優(yōu)選4-6個，且均勻設(shè)置。本實用新型用于柴油機(jī)尿素SCR系統(tǒng)的混合裝置，所述的管體采用304以上不銹鋼材制作。

圖1為柴油機(jī)排氣后處理SCR系統(tǒng)示意圖。圖2為柴油機(jī)排氣管路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖3為本實用新型混合器正視圖。圖4為本實用新型混合器俯視圖。圖5為本實用新型翼片裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6本實用新型為噴孔噴霧形態(tài)圖。圖中1、連接法蘭；2、管體；3、混合器翼片裝置；4、噴嘴；5、混合器后端管道；6、 催化器；7、催化劑載體；8、催化器后管路；9、連接法蘭；10、連接法蘭；11、為傾斜導(dǎo)流片， 12、翼片，13、流體通道，14、中央流體通道，15、噴霧形態(tài)。
具體實施方式
下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本實用新型的具體實施方式
，例如各結(jié)構(gòu)的形狀、構(gòu)造以及各部分之間的相互位置關(guān)系及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理等作進(jìn)一步的詳細(xì)的說明本實用新型一種用于柴油機(jī)尿素SCR系統(tǒng)的混合裝置，利用混合器對汽車排氣管中氣體流動進(jìn)行引導(dǎo)，在噴嘴出口處和噴霧軸線方向上形成強(qiáng)烈擾流，促使尿素水溶液更好地和汽車尾氣混合，提高排氣管內(nèi)氨分布的均勻性和NOx的轉(zhuǎn)化效率，從而進(jìn)一步降低排氣中NOx的含量，同時可以減少尿素結(jié)晶的形成。參照圖3，本實用新型的柴油機(jī)尿素選擇性催化還原裝置的靜態(tài)混合器，包括管體 2、混合器翼片裝置3和噴嘴4，所述的噴嘴4設(shè)置在管體2上，所述的混合器翼片裝置緊靠噴嘴并安裝在噴嘴前端。所述的管體2兩端分別通過連接法蘭1，9與排氣管道和后端管道5相連。所述的噴嘴4設(shè)置在管體3的下游。參照圖4、圖5，混合器翼片3裝置由4個翼片12組成，翼片12主體為沿著氣流方向扭轉(zhuǎn)的扇形結(jié)構(gòu)，通過這一結(jié)構(gòu)引導(dǎo)氣流沿翼片方向向中心流動，并在扇形中心端(噴嘴噴霧出口處)形成強(qiáng)烈的擾流促進(jìn)噴嘴出口處噴霧的霧化和混合；翼片12布置方向與噴霧軸線方向一致，在翼片12中開多個傾斜導(dǎo)流片11，其中靠近排氣管壁面的導(dǎo)流片11方向朝向排氣管壁方向，引導(dǎo)氣流在管壁處形成強(qiáng)烈擾流促進(jìn)管壁處尿素水溶液的混合，其余的導(dǎo)流片11朝中心位置略傾斜，形式流體通道13，同時引導(dǎo)氣流對整束噴霧進(jìn)行混合。所述的混合器翼片裝置3的4個翼片12焊接在管體2上。4個翼片12與管壁之間形成4個流體通道區(qū)域，且徑向均勻分布。每個流體通道區(qū)域又被一組傾斜導(dǎo)流片11分隔成多個流體通道13，所述的流體通道13與噴霧軸向一致。同時，4個翼片12位于中心軸線的端部圍合成一個中央流體通道14。所述管體2采用304以上不銹鋼材制作。上述結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行了示例性的描述，但本實用新型的具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制。只要采用了本實用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本實用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。采用本實用新型的技術(shù)方案，不僅可以使得噴嘴噴射的尿素水溶液和汽車尾氣得到充分的混合，提高了 SCR的轉(zhuǎn)化效率，減少了尿素結(jié)晶的形成，又不會產(chǎn)生很大的壓降。
權(quán)利要求1.一種用于柴油機(jī)尿素SCR系統(tǒng)的混合裝置，包括管體O)、混合器翼片裝置(3)和噴嘴G)，其特征在于所述的噴嘴(4)設(shè)置在管體中心軸線上，所述的混合器翼片裝置(3)緊靠噴嘴(4)并安裝在噴嘴(4)前端，所述的混合器翼片裝置(3)由一組翼片(12)組成，所述的翼片(12)主體為沿著氣流方向扭轉(zhuǎn)的扇形結(jié)構(gòu)，其布置方向與噴霧軸線方向一致，所述的每個翼片(12)中設(shè)有一組傾斜導(dǎo)流片(11)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于柴油機(jī)尿素SCR系統(tǒng)的混合裝置，其特征在于所述的翼片 (12)為 3-8 個。
3.如權(quán)利要求1所述的用于柴油機(jī)尿素SCR系統(tǒng)的混合裝置，其特征在于所述的混合器翼片裝置(3)均勻分布。
4.如權(quán)利要求1-3任何一項所述的用于柴油機(jī)尿素SCR系統(tǒng)的混合裝置，其特征在于所述的一組傾斜導(dǎo)流片(11)，其中靠近排氣管壁面的導(dǎo)流片(11)方向朝向排氣管壁方向其余的導(dǎo)流片(11)朝中心位置略傾斜，形式流體通道(13)。
5.如權(quán)利要求4所述的用于柴油機(jī)尿素SCR系統(tǒng)的混合裝置，其特征在于所述的管體 (2)兩端分別通過連接法蘭(1、9)與排氣管道和后端管道( 或催化器(6)相連。
6.如權(quán)利要求5所述的用于柴油機(jī)尿素SCR系統(tǒng)的混合裝置，其特征在于所述的混合器翼片裝置C3)焊接在管體上。
專利摘要本實用新型公開了一種用于柴油機(jī)尿素SCR系統(tǒng)的混合裝置，包括管體、混合器翼片裝置和噴嘴，其特征在于所述的噴嘴設(shè)置在管體中心軸線上，所述的混合器翼片裝置緊靠噴嘴并安裝在噴嘴前端，所述的混合器翼片裝置由一組翼片組成，所述的翼片主體為沿著氣流方向扭轉(zhuǎn)的扇形結(jié)構(gòu)，其布置方向與噴霧軸線方向一致，所述的每個翼片中設(shè)有一組傾斜導(dǎo)流片。本實用新型通過混合器翼片裝置引導(dǎo)氣流沿翼片方向向中心流動，并在扇形中心端形成強(qiáng)烈的擾流促進(jìn)噴嘴出口處噴霧的霧化和混合，不僅可以使得噴嘴噴射的尿素水溶液和尾氣在進(jìn)入SCR催化器之前得到充分的混合，減少尿素在壁面的結(jié)晶，同時結(jié)構(gòu)緊湊，易于加工和安裝，其效果經(jīng)專用設(shè)計軟件計算分析得到驗證。
文檔編號B01D53/94GK202012386SQ20102066044
公開日2011年10月19日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者周小燕, 帥石金, 趙彥光, 陸國棟, 陳鎮(zhèn) 申請人:杭州銀輪科技有限公司, 浙江銀輪機(jī)械股份有限公司