CN104583548A - 尿素水喷射喷嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，提供一种抑制尿素在尿素水喷射喷嘴的表面上沉淀并生长的尿素水喷射喷嘴。尿素水喷射喷嘴(1)为构成有尿素水流路(2c/3c)和气体流路(2d/4d)，尿素水和气体混合，从喷射口(4e)喷射的尿素水喷射喷嘴，以气体沿着尿素水喷射喷嘴(1)的外侧面的曲面(4b)向着与尿素水的喷射方向相同的方向喷出的方式构成作为侧面喷出口的狭缝(5d)，狭缝(5d)和气体流路(4d)通过分支流路(4f)连通。

Description

尿素水喷射喷嘴
技术领域
本发明涉及尿素水喷射喷嘴。特别是，涉及船舶用的尾气净化装置中的尿素水喷射喷嘴。
背景技术
以往，已知有一种尾气净化装置，其为了降低从内燃机排放的尾气中所含的NOx(氮氧化物)，在排气管的内部配设有选择还原型的NOx催化剂(SCR催化剂)，将氨气作为还原剂，将NOx还原为氮气和水。例如，如专利文献1。
专利文献1所述的尾气净化装置从配置于排气管的内部的尿素水喷射喷嘴将尿素水供应到尾气中，通过利用尾气的热从尿素水生成氨气将NOx还原为氮气和水。但是，由于残留于尿素水喷射喷嘴的表面上的尿素水的水分因尾气的热而蒸发，尿素因此沉淀、生长，有堵塞排气管的问题。
另一方面，公知有一种喷嘴，其在尿素水喷射喷嘴那样的双流体混合型的喷嘴中，将用于使药液(涂敷液)成为雾状的压缩气体喷出到喷嘴前端，使其与涂敷液混合，从而防止涂敷液在喷嘴前端附着成块的情况。例如，如专利文献2。
但是，专利文献2所述的喷嘴防止涂敷液附着在喷嘴的前端。因此，在如船舶用的尾气净化装置中的尿素水喷射喷嘴那样朝着上方喷射尿素水的情况下，由于尿素水附着于整个喷嘴，所以即使适用专利文献1中公开的技术，在无法有效地防止尿素的沉淀以及生长这一点上也是不利的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-360578号公报
专利文献2：日本特开2009-045511号公报
发明内容
本发明所要解决的问题
本发明鉴于这样的问题而完成，其目的在于，提供一种抑制尿素在尿素水喷射喷嘴的表面上沉淀并生长的尿素水喷射喷嘴。
用于解决问题的技术方案
本发明所要解决的问题如上所述，接着对用于解决该问题的技术方案进行说明。
本发明的尿素水喷射喷嘴，构成有尿素水流路和气体流路，尿素水和气体混合，从喷射口喷射，其中，以气体沿着该尿素水喷射喷嘴的外侧面，向着与尿素水的喷射方向相同的方向喷出的方式构成侧面喷出口，该侧面喷出口与所述气体流路通过分支流路连通。
本发明的所述外侧面以在离所述喷射口规定的范围内，随着接近所述喷射口，离气体和尿素水的流路的距离变短的方式形成。
本发明的所述侧面喷出口由以沿着所述外侧面包围所述尿素水喷射喷嘴的方式构成的狭缝所构成。
本发明以包围所述尿素水喷射喷嘴的方式还构成有气体滞留的空间，所述分支通路和所述侧面喷出口与所述气体滞留的空间连通。
发明的效果
作为本发明的效果，实现了如下所示的效果。
根据本发明，利用尿素水喷射用的气体，能吹走附着在尿素水喷射喷嘴的外侧面上的尿素水。由此，能抑制尿素在尿素水喷射喷嘴的表面上沉淀并生长。
根据本发明，能吹走附着在从尿素水喷射喷嘴的侧面喷出口到喷射口之间的外侧面上的尿素水。由此，能抑制尿素在尿素水喷射喷嘴的表面上沉淀并生长。
根据本发明，能吹走附着在尿素水喷射喷嘴的所有外侧面上的尿素水。由此，能抑制尿素在尿素水喷射喷嘴的表面上沉淀并生长。
根据本发明，从侧面喷出口喷出的气体的压力变得均匀，能均匀地吹走附着在尿素水喷射喷嘴的所有侧面上的尿素水。由此，能抑制尿素在尿素水喷射喷嘴的表面上沉淀并生长。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的尾气净化装置的结构的图。
图2是表示本发明的一个实施方式所涉及的尾气净化装置的尿素水喷射喷嘴的局部剖视图。
图3是图2中的尿素水喷射喷嘴的A向视图。
图4是图2中的尿素水喷射喷嘴的另外的实施方式的A向视图。
图5(a)是表示正在从本发明的一个实施方式所涉及的尾气净化装置的尿素水喷射喷嘴将尿素水供应到排气管的内部的状态的图；(b)是图5(a)中的尿素水喷射喷嘴的B向视图。
具体实施方式
以下，用图1和图2就本发明的一个实施方式所涉及的尾气净化装置100进行说明。此外，本实施方式中的“上游侧”表示流体的流动方向中的上游侧，“下游侧”表示流体的流动方向中的下游侧。
如图1所示，尾气净化装置100净化从发动机20排放的尾气。尾气净化装置100设于发动机20的排气管21中。尾气净化装置100具备：尿素水喷射喷嘴1、加压空气供应泵(压缩机)6、加压空气阀8、尿素水供应泵9、切换阀11、NOx检测部12、控制部13、第一供应流路14、第二供应流路15以及NOx催化剂18等。
尿素水喷射喷嘴1将尿素水供应到排气管21的内部。尿素水喷射喷嘴1由管状构件构成，设置成将其一侧(下游侧)从排气管21的外部向内部***。该尿素水喷射喷嘴1具备双层管2、液体喷嘴3、空气喷嘴4以及螺母5等(参照图2)。
加压空气供应泵(压缩机)6将加压空气供应到储气罐7。加压空气供应泵6将空气加压(压缩)并供应。加压空气供应泵6在储气罐7的压力低于规定的压力的情况下，将空气供应到储气罐7，当储气罐7的压力达到规定的压力时停止。此外，加压空气供应泵6在本实施方式中不作特别限定，只要能维持储气罐7的压力即可。
加压空气阀8连通或切断加压空气的流路。加压空气阀8设于第二供应流路15中。加压空气阀8由电磁阀构成且螺线管与控制部13相连接接。加压空气阀8通过使线轴滑动可切换到位置V以及位置W。在加压空气阀8处于位置V的状态的情况下，第二供应流路15被切断。因此，加压空气未被供应到尿素水喷射喷嘴1中。在加压空气阀8处于位置W的状态的情况下，第二供应流路15被连通。因此，加压空气被供应到尿素水喷射喷嘴1中。此外，虽然加压空气阀8由电磁阀构成，但并不特别限定，只要是利用驱动马达等保持在位置V、或位置W的结构即可。
尿素水供应泵9供应尿素水。尿素水供应泵9设于第一供应流路14中。尿素水供应泵9将尿素水罐10内的尿素水以规定的流量经由第一供应流路14供应到尿素水喷射喷嘴1。此外，尿素水供应泵9在本实施方式中不作特别限定，只要能以规定的流量供应尿素水即可。
切换阀11切换尿素水的流路。切换阀11设于第一供应流路14的尿素水供应泵9的下游侧。另外，排放罐16经由流路15a与切换阀11相连接。切换阀11由电磁阀构成且螺线管与控制部13相连接。切换阀11通过使线轴滑动可切换到位置X以及位置Y。
在切换阀11处于位置X的状态的情况下，第一供应流路14被切断，尿素水喷射喷嘴1与排放罐16连通。因此，尿素水未被供应到尿素水喷射喷嘴1中，比切换阀11更下游侧的第一供应流路14内以及尿素水喷射喷嘴1内的尿素水供水被排放到排放罐16中。
在切换阀11处于位置Y的状态的情况下，第一供应流路14被连通。因此，尿素水被供应到尿素水喷射喷嘴1中。
NOx检测部12检测发动机20的尾气中包含的NOx排放量。NOx检测部12由NOx传感器等构成，配置在排气管21的中途部且比NOx催化剂18更上游侧。此外，配置NOx传感器的位置、NOx传感器的数量，在本实施方式中不作特别限定，只要是能适当地检测出NOx排放量的结构即可。
控制部13控制尿素水供应泵9、切换阀11以及加压空气阀8等。在控制部13中储存有用于控制尿素水供应泵9、切换阀11以及加压空气阀8等的各种程序、数据。控制部13既可以是CPU、ROM、RAM以及HDD等由总线连接的结构，或者也可以是由单片的LSI等构成的结构。另外，控制部13也可以与控制发动机20的ECU22一体构成。
控制部13分别与ECU22、加压空气阀8、尿素水供应泵9以及切换阀11相连接。
控制部13可以从ECU22分别取得与发动机20有关的各种信息。控制部13与NOx检测部12相连接，可以取得NOx检测部12检测出的NOx排放量。另外，控制部13可以分别控制加压空气阀8、尿素水供应泵9以及切换阀11。
NOx催化剂18促进NOx的还原反应。NOx催化剂18配置在排气管21的内部且在比尿素水喷射喷嘴1更下游侧。NOx催化剂18构成为蜂窝状，促进尿素水被热/加水分解而生成的氨气将尾气中包含的NOx还原成氮气和水的反应。
接下来，用图2和图3对内部混合式的尿素水喷射喷嘴1进行具体说明。此外，尿素水喷射喷嘴1的样式并不限定于本实施方式，也可以是外部混合式的尿素喷射喷嘴。
如图2所示，尿素水喷射喷嘴1具备双层管2、液体喷嘴3、空气喷嘴4以及螺母5。
双层管2是尿素水喷射喷嘴1的主要构成构件，构成尿素水的流路和加压空气的流路。双层管2配置成一侧位于排气管21的内部，另一侧(上游侧)位于排气管21的外部。双层管2的下游侧端部配置于在排气管21的内部配置的NOx催化剂18的上游侧。
双层管2由外管2b和配置于外管2b的内部的内管2a构成。在内管2a中构成作为尿素水的流路的尿素水流路2c。在内管2a与外管2b的间隙处，构成作为加压空气的流路的气体流路2d。在外管2b的外侧的中途部，构成可与排气管21不透水性连接的未图示的连接部。在内管2a的下游侧端部以及外管2b的下游侧端部，形成有螺母部2e以及螺杆部2f。在双层管2的上游侧端部，构成与尿素水流路2c连通的尿素水供应端口2g以及与气体流路2d连通的气体供应端口2h。
液体喷嘴3喷射尿素水。液体喷嘴3由大致圆筒状的构件形成，配置于双层管2的下游侧。液体喷嘴3的一侧(下游侧)端部以轴心部为中心形成为大致圆锥状。大致圆柱状的凸部3a在该端部的中心部向轴方向突出地形成。螺杆部3b在液体喷嘴3的另一侧(上游侧)端部形成为向轴方向突出。进而，尿素水流路3c在液体喷嘴3的轴心部形成为从螺杆部3b到凸部3a在轴方向贯穿整个液体喷嘴3。该尿素水流路3c在中途部朝向下游侧直径缩小，形成为尿素水流路3c的下游侧端部的内径比尿素水流路3c的上游侧端部的内径小。
液体喷嘴3的螺杆部3b与双层管2的螺母部2e螺合。由此，双层管2和液体喷嘴3相连接，尿素水流路3c和双层管2的尿素水流路2c被连通。这样，构成为可从双层管2的尿素水流路2c将尿素水供应到尿素水流路3c。
空气喷嘴4喷射雾化的尿素水。空气喷嘴4由大致圆柱状的构件形成。空气喷嘴4的另一侧(上游侧)端与双层管2的下游侧端部抵接地配置在液体喷嘴3的下游侧。在空气喷嘴4的轴心部，具有在中途部朝向一侧(下游侧)直径缩小的大致圆锥状的直径缩小部的孔，以从上游侧端朝向下游侧端贯穿的方式形成。孔的上游侧端部形成即使***液体喷嘴3的下游侧端部，也构成可以通过压缩空气的空间的程度的内径。在直径缩小部的直径缩小侧端的轴心部，形成有尿素水的混合流路4c。而且，在空气喷嘴4的下游侧端部，形成有作为混合流路4c的开口部的喷射口4e。
在空气喷嘴4的上游侧端部的侧面，形成有凸缘部4a。空气喷嘴4的下游侧的侧面形成为以喷射口4e为顶点的炮弹状。也就是说，空气喷嘴4的下游侧的侧面形成在离喷射口4e规定的范围内，随着接近喷射口4e，离混合流路4c的距离变短的曲面4b。此外，虽然在本实施方式中，将空气喷嘴4的下游侧的侧面制成炮弹状，但是并不限定于此，也可以制成圆锥状、圆锥台形状。
空气喷嘴4通过螺母5与双层管2相连接。液体喷嘴3的下游侧端部***空气喷嘴4的上游侧的孔中。此时，在空气喷嘴4的孔与液体喷嘴3之间形成间隙。该间隙构成为作为气体流路4d连通双层管2的气体流路2d和混合流路4c。这样，从液体喷嘴3的尿素水流路3c给混合流路4c供应尿素水，从气体流路4d给混合流路4c供应加压空气。也就是说，空气喷嘴4构成为通过与双层管2螺合，可从喷射口4e喷射尿素水。
在空气喷嘴4中以从其侧面与空气喷嘴4的孔连通的方式形成有一个以上的分支流路4f。也就是说，分支流路4f形成为从空气喷嘴4的侧面与气体流路4d连通。当供应加压空气到气体流路4d时，加压空气的一部分经由分支流路4f喷出到空气喷嘴4的侧面。分支流路4f根据喷出到空气喷嘴4的侧面的加压空气的量，决定分支流路4f的数量、流路内径。
螺母5紧固双层管2和空气喷嘴4。在螺母5的内径处，形成有与空气喷嘴4的凸缘部4a卡合的台阶部5a。台阶部5a的上游侧形成与双层管2的螺杆部2f螺合的螺母部5b。台阶部5a的下游侧形成空气喷嘴4可无间隙地***的程度的内径。另外，在台阶部5a的下游侧且与空气喷嘴4的分支流路4f对置的部分，形成直径扩大部。该直径扩大部的下游侧形成比空气喷嘴4的外径还要稍大的内径。
螺母5制成台阶部5a与空气喷嘴4的凸缘部4a卡合，将螺母部5b与双层管2的螺杆部2f螺合而固定。由此，空气喷嘴4的上游侧端部与双层管2的下游侧端部紧贴而固定。此时，由螺母5的直径扩大部和空气喷嘴4的侧面构成气体滞留的空间5c。由此，空间5c构成为可经由空气喷嘴4的分支流路4f供应加压空气。
如图2和图3所示，在比空间5c更下游侧的螺母5和空气喷嘴4之间，形成狭缝5d。也就是说，狭缝5d制成包围空气喷嘴4，沿着侧面形成。进而，狭缝5d与空间5c连通。即，构成为供应到空间5c的加压空气可从狭缝5d沿着空气喷嘴4的侧面，朝着与尿素水的喷射方向相同方向的空间5c的下游侧喷出。这样，在空气喷嘴4的侧面，构成作为喷出加压空气的侧面喷出口的狭缝5d。此外，虽然在本实施方式中，由狭缝5d构成了侧面喷出口，但是并不限定于此。例如，如图4所示，也可以由多个孔5e、5e…构成。
根据以上所述，尿素水喷射喷嘴1构成为在一侧(下游侧)端部具备喷射尿素水的液体喷嘴3以及空气喷嘴4，朝向NOx催化剂18喷射尿素水。此外，尿素水喷射喷嘴1的结构虽然在本实施方式中，由液体喷嘴3和空气喷嘴4构成了尿素水流路3c、气体流路4d以及混合流路4c，但是不作特别限定，尿素水流路3c、气体流路4d、以及混合流路4c也可以分别构成。
以下，用图1对加压空气阀8和切换阀11的工作方式进行说明。
如图1所示，储气罐7经由加压空气阀8，通过第二供应流路15与尿素水喷射喷嘴1的气体供应端口2h相连接。
如上所述，通常，加压空气阀8保持在位置V。在这种情况下，由于第二供应流路15闭塞，所以加压空气未被供应到尿素水喷射喷嘴1的气体供应端口2h。
在控制部13对加压空气阀8的螺线管进行了通电的情况下，加压空气阀8从位置V切换到位置W。在这种情况下，由于第二供应流路15连通，所以加压空气被供应到尿素水喷射喷嘴1的气体供应端口2h。
在控制部13停止了对加压空气阀8的螺线管的通电的情况下，加压空气阀8切换到位置V。在这种情况下，由于第二供应流路15闭塞，所以加压空气未被供应到尿素水喷射喷嘴1的气体供应端口2h。
]如图1所示，尿素水罐10经由尿素水供应泵9、切换阀11，通过第一供应流路14与尿素水喷射喷嘴1的尿素水供应端口2g相连接。
如上所述，通常，切换阀11保持在位置X。在这种情况下，由于第一供应流路14闭塞，所以尿素水未被供应到尿素水喷射喷嘴1的尿素水供应端口2g。另外，尿素水喷射喷嘴1的尿素水供应端口2g经由流路15a，在排放罐16内被开放于大气中。
在控制部13对切换阀11的螺线管进行了通电的情况下，切换阀11切换到位置Y。在这种情况下，由于第一供应流路14连通，所以尿素水被供应到尿素水喷射喷嘴1的尿素水供应端口2g。另外，与排放罐16的连通被切断，尿素水喷射喷嘴1的尿素水供应端口2g未被开放于大气中。
在控制部13停止了对切换阀11的螺线管的通电的情况下，切换阀11切换到位置X。在这种情况下，由于第一供应流路14闭塞，所以尿素水未被供应到尿素水喷射喷嘴1的尿素水供应端口2g。另外，由于与排放罐16连通，所以尿素水喷射喷嘴1的尿素水供应端口2g在排放罐16内被开放于大气中。
以下，用图1、图2以及图5对尿素水喷射喷嘴1的工作方式进行说明。
如图1所示，在开始对排气管21的内部进行尿素水的供应(喷射)的情况下，通过控制部13将切换阀11控制在位置Y，使尿素水供应给尿素水喷射喷嘴1(双层管2)的尿素水供应端口2g。如图2以及图5(a)所示，尿素水如图5(a)中涂黑的箭头，以规定的压力经由双层管2的尿素水流路2c以及液体喷嘴3的尿素水流路3c，从液体喷嘴3的凸部3a喷射到空气喷嘴4的混合流路4c中。
在该状态下，如图1所示，通过控制部13将加压空气阀8控制在位置W，使加压空气供应到尿素水喷射喷嘴1(双层管2)的气体供应端口2h。如图2以及图5(a)所示，加压空气如图5(a)中的空心箭头，以规定的压力经由双层管2的气体流路2d、空气喷嘴4的气体流路4d，喷射到空气喷嘴4的混合流路4c中。其结果是，尿素水在空气喷嘴4的混合流路4c的内部与加压空气碰撞而被雾化，从空气喷嘴4的喷射口4e喷射。
供应到空气喷嘴4的气体流路4d的加压空气的一部分经由分支流路4f被供应到空间5c。被供应到空间5c的加压空气以均匀的压力从狭缝5d朝向空气喷嘴4的下游侧(喷射口4e侧)喷出。从狭缝5d喷出的加压空气因其粘性而沿着空气喷嘴4的侧面以包围空气喷嘴4的方式行进。加压空气通过沿着形成为炮弹状的空气喷嘴4的侧面即曲面4b行进，到达喷射口4e。由此，从喷射口4e喷射的尿素水即使接近空气喷嘴4的侧面也会因加压空气而被吹走。另外，附着于空气喷嘴4的表面上的尿素水因加压空气而被依次吹走。
如图1所示，在停止对排气管21的内部的尿素水的供应(喷射)的情况下，通过控制部13将切换阀11的位置控制在位置X，停止对尿素水喷射喷嘴1(双层管2)的尿素水供应端口2g的尿素水的供应。伴随该状况，双层管2的尿素水供应端口2g经由第一供应流路14、切换阀11被开放于大气中。
如上所述，本实施方式所涉及的尿素水喷射喷嘴1为构成尿素水流路2c/3c和气体流路2d/4d，并混合尿素水和气体从喷射口4e喷射的尿素水喷射喷嘴1，并且该尿素水喷射喷嘴1为以沿着尿素水喷射喷嘴1的外侧面的曲面4b气体与尿素水的喷射方向相同的方向喷出的方式构成作为侧面喷出口的狭缝5d，狭缝5d和气体流路4d通过分支流路4f连通的喷嘴。
通过这样的构成，利用尿素水喷射用的气体，能吹走附着在尿素水喷射喷嘴1的侧面上的尿素水。由此，能抑制尿素在尿素水喷射喷嘴1的表面上沉淀并生长。
另外，外侧面的曲面4b以在离喷射口4e规定的范围内随着接近喷射口4e，离作为气体和尿素水的流路的混合流路4c的距离变短的方式形成。
通过这样的构成，能吹走附着在从作为尿素水喷射喷嘴1的侧面喷出口的狭缝5d到喷射口4e之间的外侧面上的尿素水。由此，能抑制尿素在尿素水喷射喷嘴1的表面上沉淀并生长。
另外，所述侧面喷出口由以沿着外侧面的曲面4b包围尿素水喷射喷嘴1的方式构成的狭缝5d构成。
通过这样的构成，能吹走附着在尿素水喷射喷嘴1的所有侧面上的尿素水。由此，能抑制尿素在尿素水喷射喷嘴1的表面上沉淀并生长。
另外，还以包围尿素水喷射喷嘴1的方式形成气体滞留的空间5c，分支流路4f和作为侧面喷出口的狭缝5d与该空间5c连通。
通过这样的构成，从作为侧面喷出口的狭缝5d喷出的气体的压力变得均匀，能均匀地吹走附着在尿素水喷射喷嘴1的全部侧面上的尿素水。由此，能抑制尿素在尿素水喷射喷嘴的表面上沉淀并生长。
工业实用性
本发明能利用于船舶用的尾气净化装置中的尿素水喷射喷嘴。
附图标记说明
1：尿素水喷射喷嘴；
2c：尿素水流路；
3c：尿素水流路；
2d：气体流路；
4d：气体流路；
4e：喷射口；
4f：分支通路。

Claims (4)

1.一种尿素水喷射喷嘴，构成有尿素水流路和气体流路，尿素水和气体混合，从喷射口喷射，其中，
以气体沿着该尿素水喷射喷嘴的外侧面，向着与尿素水的喷射方向相同的方向喷出的方式构成侧面喷出口，该侧面喷出口与所述气体流路通过分支流路连通。
2.根据权利要求1所述的尿素水喷射喷嘴，其中，
所述外侧面以在离所述喷射口规定的范围内，随着接近所述喷射口，离气体和尿素水的流路的距离变短的方式形成。
3.根据权利要求2所述的尿素水喷射喷嘴，其中，
所述侧面喷出口由以沿着所述外侧面包围所述尿素水喷射喷嘴的方式构成的狭缝所构成。
4.根据权利要求3所述的尿素水喷射喷嘴，其中，
以包围所述尿素水喷射喷嘴的方式还形成有气体滞留的空间，所述分支通路和所述侧面喷出口与所述空间连通。
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