CN108194178B - 一种用于混合排气和还原剂流体的径向喷射混合器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于混合排气和还原剂流体的径向喷射混合器，包括圆柱状的筒体，筒体的外壁上设置有还原剂注入底座，筒体进气端设置有第一旋流隔板，所述第一旋流隔板上开设有多个半圆形的通孔，在第一旋流隔板的内壁上，每个通孔下端设置有半球形的壁板；在所述旋流隔板后端，沿着筒体内壁设置有第二旋流隔板，沿着筒体内壁设置有扩张隔板，所述还原剂注入底座包括支板和支柱，所述支板呈大致三角形结构，所述支板上设置有喷嘴，所述支板中心设置有注入孔，所述支柱设置在支板的下端。本发明的混合器与径向喷射的还原剂流体充分混合，提高还原剂的均匀性，使氮氧化物的充分反应，降低汽车排放污染物。

Description

一种用于混合排气和还原剂流体的径向喷射混合器
技术领域
本发明涉及一种柴油机尾气后处理领域，具体为一种用于混合排气和还原剂流体的径向喷射混合器。
背景技术
全球针对内燃机排放的法规日益严格。通过改进内燃机的燃烧技术本身已很难满足当前严格的排放标准。因此，在各种内燃机***特别是使用内燃机的车辆中已较普遍地采用排气后处理装置来进一步减少排放。一种典型的可用于减少氮氧化物( NOx )排放的车辆排气后处理装置通常包括用于混合排气和还原剂流体的混合器及其下游促使排气中的氮氧化物发生还原反应的反应装置。
目前行业中，反应装置典型的为选择性催化还原( SCR )装置，其内设置有催化剂，以促使排气中的氮氧化物发生还原反应。例如，在还原剂流体为尿素水溶液的情况下，尿素水溶液喷入混合器后，将与具有较高温度的排气混合，发生水解/热解反应生成氨气；氨气与排气的混合流体流入SCR装置后，排气中的氮氧化物可与氨气发生还原反应，生成对环境无害的氮气和水。
此类车辆排气后处理装置的关键技术包括在混合器内将还原剂流体与排气充分混合以保证气态形式的还原剂均匀分布在排气中，以及使得混合器具有较小的压降以免产生过大的背压。在现有技术的大多数混合器中，是以径向喷射方式将尿素流体喷射到排气流中以相互混合。这里所用的术语“径向喷射方式”指的是将处理流体以基本上垂直于排气行进方向的方向喷射至混合器装置中与排气进行混合。然而，在这种流体喷射方式中，通常需要将喷射器设置在混合器的周壁上，这不但导致混合器径向占用空间增大，而且容易出现漏气及其他故障。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于混合排气和还原剂流体的径向喷射混合器装置，与径向喷射的还原剂流体充分混合，提高还原剂的均匀性，使氮氧化物的充分反应，降低汽车排放污染物。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于混合排气和还原剂流体的径向喷射混合器，其特征在于，包括圆柱状的筒体，所述筒体的外壁上设置有还原剂注入底座，所述筒体进气端设置有第一旋流隔板，所述第一旋流隔板上开设有多个半圆形的通孔，在第一旋流隔板的内壁上，每个通孔下端设置有半球形的壁板；
在所述旋流隔板后端，沿着筒体内壁设置有第二旋流隔板，所述第二旋流隔板包括第一部分、第二部分、和第三部分，所述第一部分呈圆柱状，紧贴筒体内壁设置，所述第二部分呈锥形筒体结构，第三部分呈锥形筒体结构，所述第二部分的内径呈中间大两端小的结构，所述第三部分的内径呈逐渐缩小趋势，且第三部分一端封堵，在封堵面上设置有多个气孔；
在第二部分和第三部分的连接处，沿着筒体内壁设置有扩张隔板，扩张隔板呈锥形，所述还原剂注入底座包括支板和支柱，所述支板呈大致三角形结构，所述支板上设置有喷嘴，所述支板的中心设置有注入孔，所述支柱设置在支板的下端，支柱为两个平行的圆锥板结构构成，两个支柱中的一个与筒体连接点对应的筒体内壁上为第二旋流隔板的起始端，两个支柱的另一个与筒体连接点对应的筒体内壁上为锥形扩张隔板的起始端。
对上述技术方案的改进，第一旋流隔板与第二旋流隔板之间形成第一空腔。
对上述技术方案的改进，第二旋流隔板与扩张隔板之间形成第二空腔。
对上述技术方案的改进，扩张隔板呈开口递减的喇叭状结构。
对上述技术方案的改进，支柱与其相连的筒体外壁所在平面的直线成锐角α设置。
本发明的有益效果在于：
1）本发明进气前端为具有旋流作用第一旋流隔板，使排气以旋转形式流入第一混合腔，形成较强的旋转气流；
2）本发明第二混合腔也是具有旋流较强效果的腔体，还原剂流体直接喷入第二混合腔，延锥形第二旋流隔板旋转，加速还原剂的热解/水解，混合效果极佳；
3）第二旋流隔板的内部也会充斥着带有温度的排气流体通过，一方面加速还原剂的热解，另一方面可以降低混合装置的压降；
4）喷嘴前倾，使喷射出的还原剂溶液有延气流方向流通的速度，使还原剂溶液更容易被气流带走，降低混合器装置结晶的风险；
5）增加锥形扩张隔板，帮助混合气体的扩散，增加还原剂的均匀性，有利于氮氧化物的充分反应，提高反应效率，保证SCR的高效稳定的工作；
6）本发明相对其它轴向喷射的装置，结构紧凑，方便安装。
附图说明
图1为本发明混合装置的立体结构示意图
图2为本发明混合装置的排气流体工作原理示意图
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1-2所示：一种用于混合排气和还原剂流体的径向喷射混合器，包括圆柱状的筒体2，所述筒体2的外壁上设置有还原剂注入底座4，所述筒体进气端设置有第一旋流隔板1，所述第一旋流隔板1上开设有多个半圆形的通孔1.1，在第一旋流隔板1的内壁上，每个通孔下端设置有半球形的壁板1.2；
在所述旋流隔板1后端，沿着筒体内壁设置有第二旋流隔板3，所述第二旋流隔板3包括第一部分3.1、第二部分3.2、和第三部分3.3，所述第一部分呈圆柱状，紧贴筒体内壁设置，所述第二部分呈锥形筒体结构，第三部分呈锥形筒体结构，所述第二部分3.2的内径呈中间大两端小的结构，所述第三部分的内径呈逐渐缩小趋势，且第三部分一端封堵，在封堵面上设置有多个气孔3.4；
在第二部分和第三部分的连接处，沿着筒体内壁设置有扩张隔板5，扩张隔板呈锥形，所述还原剂注入底座4包括支板4.1和支柱4.2，所述支板呈大致三角形结构，所述支板上设置有喷嘴6，所述支板的中心设置有注入孔4.3，所述支柱设置在支板的下端，支柱为两个平行的圆锥板结构构成，两个支柱中的一个与筒体连接点对应的筒体内壁上为第二旋流隔板3的起始端，两个支柱的另一个与筒体连接点对应的筒体内壁上为锥形扩张隔板的起始端。
对上述技术方案的改进，第一旋流隔板1与第二旋流隔板3之间形成第一空腔7。
对上述技术方案的改进，第二旋流隔板3与扩张隔板5之间形成第二空腔8。
对上述技术方案的改进，扩张隔板5呈开口递减的喇叭状结构。
对上述技术方案的改进，支柱4.2与其相连的筒体外壁所在平面的直线成锐角α设置。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种用于混合排气和还原剂流体的径向喷射混合器，其特征在于，包括圆柱状的筒体（2），所述筒体（2）的外壁上设置有还原剂注入底座（4），所述筒体进气端设置有第一旋流隔板（1），所述第一旋流隔板（1）上开设有多个半圆形的通孔（1.1），在第一旋流隔板（1）的内壁上，每个通孔下端设置有半球形的壁板（1.2）；
在所述旋流隔板（1）后端，沿着筒体内壁设置有第二旋流隔板（3），所述第二旋流隔板（3）包括第一部分（3.1）、第二部分（3.2）、和第三部分（3.3），所述第一部分呈圆柱状，紧贴筒体内壁设置，所述第二部分呈锥形筒体结构，第三部分呈锥形筒体结构，所述第二部分（3.2）的内径呈中间大两端小的结构，所述第三部分的内径呈逐渐缩小趋势，且第三部分一端封堵，在封堵面上设置有多个气孔（3.4）；
在第二部分和第三部分的连接处，沿着筒体内壁设置有扩张隔板（5），扩张隔板呈锥形，所述还原剂注入底座（4）包括支板（4.1）和支柱（4.2），所述支板呈大致三角形结构，所述支板上设置有喷嘴（6），所述支板的中心设置有注入孔（4.3），所述支柱设置在支板的下端，支柱为两个平行的圆锥板结构构成，两个支柱中的一个与筒体连接点对应的筒体内壁上为第二旋流隔板（3）的起始端，两个支柱的另一个与筒体连接点对应的筒体内壁上为锥形扩张隔板的起始端。
2.如权利要求1所述的一种用于混合排气和还原剂流体的径向喷射混合器，其特征在于，所述第一旋流隔板（1）与第二旋流隔板（3）之间形成第一空腔（7）。
3.如权利要求1所述的一种用于混合排气和还原剂流体的径向喷射混合器，其特征在于，所述第二旋流隔板与扩张隔板（5）之间形成第二空腔（8）。
4.如权利要求1所述的一种用于混合排气和还原剂流体的径向喷射混合器，其特征在于，所述扩张隔板（5）呈开口递减的喇叭状结构。
5.如权利要求1所述的一种用于混合排气和还原剂流体的径向喷射混合器，其特征在于，支柱（4.2）与其相连的筒体外壁所在平面的直线成锐角α设置。
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