CN111237036A - 一种分流旋转尿素混合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分流旋转尿素混合装置，包括筒体，一侧为进气口，另一侧为出气口，筒体外周开有尿素安装孔，尿素安装孔中安装喷嘴底座，喷嘴底座中安装尿素喷嘴，进气口端口安装隔板，隔板中部为横板，横板中开有旋流管安装孔，横板一侧上部为上挡板，横板另一侧下部为下挡板，旋流管安装孔下方设置导流板，旋流管安装孔中安装旋流管，旋流管上部外周均布旋流口，旋流口一侧设置旋流板，旋流管下部内周安装丝网圈，出气口端口安装分流旋转组件。本发明，结构简单，通过分流作用将尿素引入多个区域进行扩散，降低尿素累积量，从而显著提高尿素混合效果和尿素分解速率的混合装置，用以解决SCR***中尿素的混合、分解和防结晶问题。

Description

一种分流旋转尿素混合装置
技术领域
本发明属于柴油机尾气后处理技术领域，涉及分流旋转尿素混合装置。
背景技术
在SCR***应用技术中，如何将喷入的尿素和发动机废气进行均匀混合并完成对尿素的二次破碎、减少尿素在混合器位置的结晶风险是整个开发过程中的关键。后处理器作为国六排放阶段商用车后处理***的关键部件，其尿素混合装置尚不成熟。
常见的混合单元多使用翅片结构或者纤维单元实现破碎。翅片结构由于微型翅片加工难度大等问题多采用大翅片结构，对尿素的破碎效果有限。近年来，也有采用旋流结构来实现尿素的破碎和结晶问题，但由尿素喷嘴一般安装于后处理器上方，实际应用时，旋流结构形成的旋转气流方向和SCR催化剂中的气流方向垂直，从而导致旋转气流裹挟着尿素在后处理筒体下方累积量较大，容易产生严重的尿素结晶。同时，旋转气流和催化剂进口成垂直状态，也很难保证NH3在SCR催化剂端面的分布均匀度。同时，由于旋流结构对尿素的破碎能力有限，尿素的分解难以快速完成。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分流旋转尿素混合装置，通过分流作用将尿素引入多个区域进行扩散，降低尿素累积量，从而显著提高尿素混合效果和尿素分解速率的混合装置，用以解决SCR***中尿素的混合、分解和防结晶问题。
按照本发明提供的技术方案：一种分流旋转尿素混合装置，包括筒体，所述一侧为进气口，另一侧为出气口，筒体外周开有尿素安装孔，所述尿素安装孔中安装喷嘴底座，所述喷嘴底座中安装尿素喷嘴，所述进气口端口安装隔板，所述隔板中部为横板，所述横板中开有旋流管安装孔，所述横板一侧上部为上挡板，所述横板另一侧下部为下挡板，所述旋流管安装孔下方设置导流板，所述旋流管安装孔中安装旋流管，所述旋流管上部外周均布旋流口，所述旋流口一侧设置旋流板，所述旋流管下部内周安装丝网圈，所述出气口端口安装分流旋转组件。
作为本发明的进一步改进，所述分流旋转组件包括支撑短管，所述支撑短管外周交错布置分流叶片。
作为本发明的进一步改进，所述丝网圈为金属材质制成。
作为本发明的进一步改进，所述筒体外部包裹保温棉，所述保温棉外部设置隔热罩。
作为本发明的进一步改进，所述尿素安装孔中通过焊接工艺固定安装所述喷嘴底座。
作为本发明的进一步改进，所述喷嘴底座中间开有尿素喷嘴通孔，所述尿素喷嘴通孔外周均布安装螺孔，所述喷嘴底座上通过螺栓安装所述尿素喷嘴。
作为本发明的进一步改进，所述尿素喷嘴外周设置喷嘴防护罩。
作为本发明的进一步改进，所述隔板为Z型。
作为本发明的进一步改进，所述上挡板、下档板与所述筒体内壁贴合。
作为本发明的进一步改进，所述导流板两端上翘，且均布若干小孔。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明结构简单，占用空间小；采用竖直方向和水平方向的两个旋流装置，竖直方向采用旋流管组件，保证了尿素在喷入后能够后充分和废气混合。水平方向采用分流旋转混合组件，保证了催化剂端面的NH3混合均匀度。
2、本发明旋流管组件下端采用金属丝网结构，能够最大限度的聚集热量，既能对尿素颗粒进行二次尿素破碎，同时又能够加快尿素的分解速率。
3、本发明旋流管组件通过Z字形隔板组件固定四周，能够起到良好的支撑作用。
4、本发明Z字形隔板组件下方设置有导流板，防止垂直方向上的旋转气流将尿素吹到筒体底部，并在底部大量累积；导流板的另一个作用是将大部分尿素快速导流至分流旋转混合组件的中间位置，便于尿素从中间位置进行扩散，提高扩散均匀度。剩余的尿素也能够被快速分流至导流板左右两侧，从而减少尿素在同一位置的累积量。
5、本发明旋流管组件后再次使用一个分流旋流混合组件，该组件由5片分流叶片组成，能够将气流和尿素引导至5个分流位置进行旋转扩散，从而降低尿素在同一位置的积累量。
6、本发明分流旋转混合组件能够引导气流形成水平方向的强旋转气流，保证了尿素分解成氨气的效率和氨在SCR催化剂前端面分布的均匀程度。
7、本发明分流旋转混合组件中间采用短管支撑，能够引导气流和尿素从中间位置通过。短管周围均布5个相同形状旋转叶片，交错布置，最大程度的增加了通流截面，降低了因旋流产生的压力损失。
8、本发明分流旋转混合组件结构简单，加工工艺方便易行，成本较低。
附图说明
图1为本发明分流旋转尿素混合装置的轴侧图。
图2为本发明分流旋转尿素混合装置的剖视图。
图3为本发明分流旋转尿素混合装置的分解示意图。
图4为本发明分流旋转尿素混合装置的旋流管组件分解示意图。
图5为本发明分流旋转尿素混合装置的Z字形隔板分解示意图。
图6为本发明分流旋转尿素混合装置分流旋转组件的结构示意图。
图7为图6的侧视图。
图8为本发明分流旋转尿素混合装置分流旋转组件的分解示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
图1-8中，包括筒体1、进气口1-1、出气口1-2、尿素安装孔1-3、保温棉2、隔热罩3、喷嘴连接螺栓组件4、喷嘴防护罩5、尿素喷嘴6、喷嘴底座7、旋流管8、旋流口8-1、丝网圈8-2、隔板9、横板9-1、旋流管安装孔9-2、上挡板9-3、下挡板9-4、导流板9-5、分流旋转组件10等。
如图1-3所示，本发明是一种分流旋转尿素混合装置，主要由筒体1、保温棉2、隔热罩3、喷嘴连接螺栓组件4、喷嘴防护罩5、尿素喷嘴6、喷嘴底座7、旋流管8、隔板9以及分流旋转组件10等零部件组成。
筒体1为横置状态，一侧为进气口1-1，另一侧为出气口1-2，筒体1外周上部开有尿素安装孔1-3。
尿素安装孔1-3中通过焊接工艺固定安装喷嘴底座7，喷嘴底座7中间开有尿素喷嘴通孔，尿素喷嘴通孔外周均布安装螺孔，喷嘴底座7上通过螺栓安装尿素喷嘴6和喷嘴防护罩5，喷嘴防护罩5包裹于尿素喷嘴6外周，主要用于保护尿素喷嘴6受到其他部件的热害和撞击。
进气口1-1端口安装隔板9，如图5所示，隔板9为Z型，隔板9中部为横板9-1，横板9-1中开有旋流管安装孔9-2，横板9-1一侧上部为上挡板9-3，横板9-1另一侧下部为下挡板9-4，上挡板9-3与下档板9-4均为弧形，两者与筒体1内壁贴合。下档板9-4位于筒体1外端。旋流管安装孔9-2下方设置导流板9-5。
旋流管安装孔9-2中安装旋流管8，旋流管8中部位于旋流管安装孔9-2中，如图4所示，旋流管8上部外周均布旋流口8-1，旋流口8-1一侧设置旋流板，旋流管8下部内周安装丝网圈8-2。旋流管8位于尿素喷嘴6下方。
出气口1-2端口安装分流旋转组件10。如图6-8所示，分流旋转组件10主要由支撑短管10-1和5片相同结构的分流叶片10-2组成。分流叶片10-2交错布置，焊接在支撑短管10-1周围。两片分流叶片10-2之间形成通流区域，从而将气流分流至5个通流区域中，形成强烈的逆时针旋转的旋转气流。
丝网圈8-2为金属材质制成，使用年限更久。
筒体1外部包裹保温棉2，然后通过隔热罩3固定保温棉2，用于降低尿素混合装置的热量损失。
本发明的工作过程如下：
如图2所示，当气流从筒体1的进气口1-1一端进入本尿素混合器装置时，由于下挡板9-4的阻挡下，气流通过旋流管8上部的旋流口8-1形成强旋转气流。此时尿素通过尿素喷嘴6喷入旋流管8中并形成雾化颗粒。雾化颗粒在旋流管8-1中的强旋流作用下进入丝网圈8-2中，尿素颗粒在丝网圈8-2中破碎并快速的蒸发和分解，在旋流气体的作用下进入撞击导流板9-2而改变方向和分流。大部分的气流和尿素及尿素分解产生的NH3在导流板9-2的引导下，从中间位置进入分流旋转组件10。其余尿素从导流板9-2两侧进入后续的混合腔，从而起到多路分流尿素的作用，防止尿素在筒体1的底部和导流板9-2底部积累，减少尿素在同一位置的积累量。导流板9-5两边翘起，引导气流和尿素从两侧向上方流动，导流板9-5两侧均布若干小孔，对尿素进行分流，防止尿素在该位置累积。
进入分流旋转组件10上的尿素和尿素分解的NH3大部分通过分流叶片10-2交错形成通流区域完成分流，从而将气流分流至5个通流区域中，形成强烈的逆时针旋转的旋转气流，大大提高尿素和NH3的分布均匀度，同时也大大降低未分解的尿素在同一位置积累而产生结晶的风险。另外，还有小部尿素和NH3则通过支撑短管10-1从中间位置排出，防止尿素因旋转气流的离心力的影响而分布在筒体1出口的边缘位置。

Claims (10)

1.一种分流旋转尿素混合装置，其特征在于：所述装置包括筒体（1），所述一侧为进气口（1-1），另一侧为出气口（1-2），筒体1外周开有尿素安装孔（1-3），所述尿素安装孔（1-3）中安装喷嘴底座（7），所述喷嘴底座（7）中安装尿素喷嘴（6），所述进气口（1-1）端口安装隔板（9），所述隔板（9）中部为横板（9-1），所述横板（9-1）中开有旋流管安装孔（9-2），所述横板（9-1）一侧上部为上挡板（9-3），所述横板（9-1）另一侧下部为下挡板（9-4），所述旋流管安装孔（9-2）下方设置导流板（9-5），所述旋流管安装孔（9-2）中安装旋流管（8），所述旋流管（8）上部外周均布旋流口（8-1），所述旋流口（8-1）一侧设置旋流板，所述旋流管（8）下部内周安装丝网圈（8-2），所述出气口（1-2）端口安装分流旋转组件（10）。
2.如权利要求1所述的分流旋转尿素混合装置，其特征在于：所述分流旋转组件（10）包括支撑短管（10-1），所述支撑短管（10-1）外周交错布置分流叶片（9-2）。
3.如权利要求1所述的分流旋转尿素混合装置，其特征在于：所述丝网圈（8-2）为金属材质制成。
4.如权利要求1所述的分流旋转尿素混合装置，其特征在于：所述筒体（1）外部包裹保温棉（2），所述保温棉（2）外部设置隔热罩（3）。
5.如权利要求1所述的分流旋转尿素混合装置，其特征在于：所述尿素安装孔（1-3）中通过焊接工艺固定安装所述喷嘴底座（7）。
6.如权利要求1所述的分流旋转尿素混合装置，其特征在于：所述喷嘴底座（7）中间开有尿素喷嘴通孔，所述尿素喷嘴通孔外周均布安装螺孔，所述喷嘴底座（7）上通过螺栓安装所述尿素喷嘴（6）。
7.如权利要求1所述的分流旋转尿素混合装置，其特征在于：所述尿素喷嘴（6）外周设置喷嘴防护罩（5）。
8.如权利要求1所述的分流旋转尿素混合装置，其特征在于：所述隔板（9）为Z型。
9.如权利要求1所述的分流旋转尿素混合装置，其特征在于：所述上挡板（9-3）、下档板（9-4）与所述筒体（1）内壁贴合。
10.如权利要求1所述的分流旋转尿素混合装置，其特征在于：所述导流板（9-5）两端上翘，且均布若干小孔。
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