CN112081646A - 尾气处理混合装置及尾气处理*** - Google Patents

尾气处理混合装置及尾气处理*** Download PDF

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Abstract

一种尾气处理混合装置及尾气处理***，涉及尾气处理技术领域。该尾气处理混合装置包括混合壳体、混合器组件和尿素喷嘴安装座；混合壳体具有壳内腔室，混合壳体设置有与壳内腔室连通的壳体入口、壳体出口和壳体尿素口；混合器组件包括依次连通的入口管、连接混合管和旋流管；入口管固定在壳体入口，旋流管与壳体出口位置对应，以使从入口管流入的流体依次经连接混合管和旋流管，从壳体出口流出；尿素喷嘴安装座固定在壳体尿素口，且尿素喷嘴安装座与连接混合管连通。该尾气处理***包括尾气处理混合装置。本发明的目的在于提供一种尾气处理混合装置及尾气处理***，以在一定程度上解决现有技术中存在的尿素与尾气混合不均匀的技术问题。

Description

尾气处理混合装置及尾气处理***
技术领域
本发明涉及尾气处理技术领域，具体而言，涉及一种尾气处理混合装置及尾气处理***。
背景技术
柴油机在排出的尾气中含有大量的氮氧化合物(NOx)，其主要成分为NO和NO2，排入大气中的NO能够被氧化成NO2引起人体呼吸***强烈的不适等现象。此外，NOx能够形成对环境造成影响的酸雨和光化学烟雾。随着社会的发展，对氮氧化合物(NOx)排放量也越来越严苛。目前，车辆尾气后处理技术中普遍使用选择性催化还原***(SCR***)来降低氮氧化合物(NOx)的排放。SCR的基本原理是通过尿素喷射***(俗称尿素泵)将一定浓度的尿素水溶液雾化后喷入排气管中与发动机尾气混合，尿素水溶液经过热解和水解反应生成氨气(NH3)，在催化剂的作用下氨气将柴油机尾气中有害的氮氧化合物(NOx)转化为无害的氮气(N2)和水。
而排气管路中尿素和尾气混合后分布的均匀程度对SCR***的整体性能和耐久性能有重要影响。如果尿素与尾气混合不均匀会导致部分区域氮氧化物转化效率过低、催化剂老化不均匀等现象，从而影响催化剂的整体性能。另外，尿素与尾气混合不均匀，还会导致排气管路中形成严重的尿素结晶，堵塞排气通道，致使发动机性能下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种尾气处理混合装置及尾气处理***，以在一定程度上解决现有技术中存在的尿素与尾气混合不均匀的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种尾气处理混合装置，包括混合壳体、混合器组件和尿素喷嘴安装座；
所述混合壳体具有壳内腔室，所述混合壳体设置有与所述壳内腔室连通的壳体入口、壳体出口和壳体尿素口；
所述混合器组件包括依次连通的入口管、连接混合管和旋流管；所述连接混合管和所述旋流管分别设置在所述混合壳体内；所述入口管固定在所述壳体入口，所述旋流管与所述壳体出口位置对应，以使从所述入口管流入的流体依次经所述连接混合管和所述旋流管后，从所述壳体出口流出；
所述尿素喷嘴安装座固定在所述壳体尿素口，且所述尿素喷嘴安装座与所述连接混合管连通。
在上述任一技术方案中，可选地，所述入口管为变径管；所述入口管的入口直径大于所述入口管的出口直径；所述入口管的出口与所述连接混合管连通。
在上述任一技术方案中，可选地，所述旋流管设置有至少一个翅片组；当所述翅片组为多个时，多个所述翅片组沿所述旋流管的轴向依次间隔设置；
每个所述翅片组包括多个翅片；多个所述翅片沿所述旋流管的周向设置在所述旋流管的管壁上；
所述旋流管的管壁上设置有多个旋流出口；每个所述旋流出口对应一个所述翅片。
在上述任一技术方案中，可选地，沿所述旋流管的轴向，所述旋流管的一端与所述连接混合管连通；
和/或，所述翅片的弦切角为20°-45°。
在上述任一技术方案中，可选地，所述翅片组的数量为3个；
所述翅片的弦切角为22.5°-40°，所述翅片的长度为75mm-140mm，每个所述翅片组包括所述翅片的数量为12个-16个；
所述旋流管的管壁采用冲压工艺形成所述翅片。
在上述任一技术方案中，可选地，所述混合器组件包括过渡管；所述过渡管连通所述连接混合管与所述旋流管；所述过渡管与所述连接混合管连接的管口直径，大于所述过渡管与所述旋流管连接的管口直径；
所述混合器组件包括支撑板；所述支撑板与所述混合壳体的内壁固定连接；所述支撑板外套在所述过渡管或者所述连接混合管的外周。
在上述任一技术方案中，可选地，所述支撑板将所述壳内腔室分割为壳体进气腔和壳体出气腔；
所述支撑板上设置有连通所述壳体进气腔与所述壳体出气腔的支撑板通孔；
所述入口管设置有与所述壳体进气腔连通的入口管通孔；
所述壳体入口和所述壳体出口均设置在所述混合壳体的同一表面上，所述壳体尿素口设置在所述混合壳体的另一表面上，且所述壳体入口所在的表面与所述壳体尿素口所在的表面垂直。
在上述任一技术方案中，可选地，所述连接混合管为矩形管；
所述入口管设置在所述连接混合管的管壁上；
沿所述连接混合管的延伸方向，所述尿素喷嘴安装座设置在所述连接混合管的一端。
在上述任一技术方案中，可选地，所述混合壳体包括壳本体和壳连接体；所述壳连接体与所述壳本体固定连接，且所述壳连接体与所述壳本体形成所述壳内腔室；
所述壳体入口与所述壳体出口设置在所述壳本体的第一本体表面；
所述壳体入口与所述壳体出口之间具有所述壳连接体；
所述壳体尿素口设置在所述壳本体的第二本体表面，其中，所述壳本体的第一本体表面与第二本体表面垂直；
所述壳本体的外侧设有保温材料。
一种尾气处理***，包括尾气处理混合装置。
本发明的有益效果主要在于：
本发明提供的尾气处理混合装置及尾气处理***，通过尿素喷嘴安装座连接尿素雾化溶液，通过混合器组件的入口管连接发动机尾气，以使发动机尾气与尿素雾化溶液在连接混合管内混合，再经旋流管混合并输出至混合壳体的壳内腔室，在混合壳体的壳内腔室进一步混合后经混合壳体的壳体出口排出；该尾气处理混合装置可使发动机尾气与尿素雾化溶液得到多次混合，极大提高了发动机尾气与尿素雾化溶液的混合均匀度。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的尾气处理混合装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的尾气处理混合装置的剖视图；
图3为本发明实施例提供的混合器组件的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的混合器组件的***图。
图标：100-混合器组件；110-入口管；111-入口管通孔；120-连接混合管；130-过渡管；140-支撑板；141-支撑板通孔；150-旋流管；151-翅片；200-混合壳体；210-壳体出口；220-壳体进气腔；230-壳体出气腔；240-壳本体；250-壳连接体；300-尿素喷嘴安装座。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以采用各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例
请参照图1-图4，本实施例提供一种尾气处理混合装置，图1为本实施例提供的尾气处理混合装置的结构示意图，图3为本实施例提供的混合器组件的结构示意图；为了更加清楚的显示结构，图2为尾气处理混合装置的剖视图，图4为混合器组件的***图。
本实施例提供的尾气处理混合装置，用于发动机尾气后处理***的混合装置，尤其用于柴油机的发动机尾气后处理***的混合装置。
参见图1-图4所示，该尾气处理混合装置包括混合壳体200、混合器组件100和尿素喷嘴安装座300。
混合壳体200具有壳内腔室，混合壳体200设置有与壳内腔室连通的壳体入口、壳体出口210和壳体尿素口。
混合器组件100包括依次连通的入口管110、连接混合管120和旋流管150；连接混合管120和旋流管150分别设置在混合壳体200内；入口管110固定在混合壳体200的壳体入口，以使发动机尾气从入口管110流入尾气处理混合装置。
旋流管150与混合壳体200的壳体出口210位置对应，以使从混合器组件100的入口管110流入的流体依次经连接混合管120和旋流管150后，从壳体出口210流出。
尿素喷嘴安装座300固定在混合壳体200的壳体尿素口，且尿素喷嘴安装座300与连接混合管120连通。可选地，尿素喷嘴安装座300具有与连接混合管120连通的尿素喷嘴孔，尿素从尿素喷嘴孔进入连接混合管120，进而与发动机尾气在连接混合管120内混合。
本实施例中所述尾气处理混合装置，通过尿素喷嘴安装座300连接尿素雾化溶液，通过混合器组件100的入口管110连接发动机尾气，以使发动机尾气与尿素雾化溶液在连接混合管120内混合，再经旋流管150混合并输出至混合壳体200的壳内腔室，在混合壳体200的壳内腔室进一步混合后经混合壳体200的壳体出口210排出；该尾气处理混合装置可使发动机尾气与尿素雾化溶液得到多次混合，极大提高了发动机尾气与尿素雾化溶液的混合均匀度。
参见图2-图4所示，本实施例的可选方案中，入口管110为变径管；入口管110的入口直径大于入口管110的出口直径；入口管110的出口与连接混合管120连通。通过入口管110采用变径管，且入口管110的入口直径大于入口管110的出口直径，以提升发动机尾气的流速，也即提升在与尿素混合前发动机尾气的流速，从而改善尾气与尿素雾化溶液的混合均匀性。
参见图2-图4所示，本实施例的可选方案中，旋流管150设置有至少一个翅片组；当翅片组为多个时，多个翅片组沿旋流管150的轴向依次间隔设置。可选地，翅片组的数量为多个；采用多个翅片组，可使混合流体形成漩涡状气流，进而便于混合流体内的尾气与尿素雾化溶液在有限的空间内更加充分混合，可有效防止尿素结晶。可选地，翅片组的数量为3个；采用三段式翅片组，可使尿素与气流混合充分，防止尿素结晶。
可选地，每个翅片组包括多个翅片151；多个翅片151沿旋流管150的周向设置在旋流管150的管壁上。可选地，翅片151的长度为75mm-140mm。例如，翅片151的长度为75mm、80mm、90mm、100mm、120mm或140mm。可选地，每个翅片组包括翅片151的数量为12个-16个，或者其他数量。通过设置合适数量、长度的翅片151，可使混合流体形成的漩涡状气流更加充分混合尾气与尿素雾化溶液，可有效防止尿素结晶。
可选地，旋流管150的管壁上设置有多个旋流出口；每个旋流出口对应一个翅片151；以通过旋流出口流出的混合流体，再经翅片151改变混合流体的流动方向，进而提高混合流体内尾气与尿素雾化溶液的混合均匀度。
可选地，旋流管150的管壁采用冲压工艺形成翅片151，以简化旋流管150的结构，便于旋流管150的生产加工。
可选地，每个翅片组的多个翅片151朝同一方向开口。可选地，所有翅片组的多个翅片151朝同一方向开口，以使混合流体内尾气与尿素雾化溶液更好的混合。
可选地，所有翅片组的翅片151都沿者顺时针方向开口，或者所有翅片组的翅片151都沿者逆时针方向开口。
参见图1-图4所示，本实施例的可选方案中，沿旋流管150的轴向，旋流管150的一端与连接混合管120连通；也即，从连接混合管120流入旋流管150的混合流体，与从旋流管150的旋流出口流出的混合流体的方向垂直，进而提高混合流体内尾气与尿素雾化溶液的混合均匀度。其中，从旋流管150的旋流出口流出的混合流体，经翅片151改变方向并形成旋流，再一次提高混合流体内尾气与尿素雾化溶液的混合均匀度。
可选地，翅片151的弦切角为20°-45°。例如，翅片151的弦切角为20°、23°、28°、30°或45°。可选地，翅片151的弦切角为22.5°-40°。其中，翅片151的弦切角为翅片151与旋流管150的切线之间的夹角。
参见图2-图4所示，本实施例的可选方案中，混合器组件100包括过渡管130；过渡管130连通连接混合管120与旋流管150；过渡管130与连接混合管120连接的管口直径，大于过渡管130与旋流管150连接的管口直径；通过过渡管130，以更好的衔接连接混合管120与旋流管150，还可以在一定程度上提升流出过渡管130的混合流体的流速，从而改善尾气与尿素雾化溶液的混合均匀性。
参见图2-图4所示，本实施例的可选方案中，混合器组件100包括支撑板140；支撑板140与混合壳体200的内壁固定连接；支撑板140外套在过渡管130或者连接混合管120的外周。通过支撑板140，以提高尾气处理混合装置的抗振强度。
可选地，支撑板140与混合壳体200的内壁焊接。可选地，支撑板140焊接在过渡管130或者连接混合管120上。
参见图1和图2所示，本实施例的可选方案中，支撑板140将混合壳体200的壳内腔室分割为壳体进气腔220和壳体出气腔230。
支撑板140上设置有连通壳体进气腔220与壳体出气腔230的支撑板通孔141；通过支撑板通孔141，以减少壳体进气腔220出现产生很大背压的现象。
可选地，入口管110设置有与壳体进气腔220连通的入口管通孔111；通过入口管通孔111，进一步降低壳体进气腔220的气压。此外，少量的发动机尾气通过入口管通孔111流入壳体进气腔220，经支撑板通孔141流入壳体出气腔230，减少了混合气体在支撑板140附近的滞留，在一定程度上可防止尿素结晶，还可提高混合流体内尾气与尿素雾化溶液的混合均匀度。
本实施例的可选方案中，混合壳体200的壳体入口和壳体出口210均设置在混合壳体200的同一表面上，也即混合器组件100的入口管110与混合壳体200的壳体出口210设置在混合壳体200的同一表面上。
混合壳体200的壳体尿素口设置在混合壳体200的另一表面上，且壳体入口所在的表面与壳体尿素口所在的表面垂直；也即尿素喷嘴安装座300所在的表面与混合壳体200的壳体入口和壳体出口210所在的表面垂直。通过壳体入口和壳体出口210均设置在混合壳体200的同一表面上，壳体尿素口设置在与壳体入口所在的表面垂直的表面上，以提高尾气与尿素雾化溶液的混合均匀度。
可选地，混合壳体200包括壳本体240和壳连接体250；壳连接体250与壳本体240固定连接，且壳连接体250与壳本体240形成壳内腔室。可选地，壳连接体250与壳本体240焊接。通过壳本体240和壳连接体250，以简化混合壳体200的结构，以便于尾气处理混合装置的装配。
壳体入口与壳体出口210设置在壳本体240的第一本体表面；壳体入口与壳体出口210之间具有壳连接体250。
壳体尿素口设置在壳本体240的第二本体表面，其中，壳本体240的第一本体表面与第二本体表面垂直。通过壳体入口与壳体出口210设置在壳本体240的第一本体表面，壳体尿素口设置在壳本体240的第二本体表面，第一本体表面与第二本体表面垂直，以提高尾气与尿素雾化溶液的混合均匀度。
可选地，支撑板140与壳连接体250固定连接。可选地，支撑板140与壳连接体250焊接，以提高尾气处理混合装置的抗振强度。
可选地，壳本体240的外侧设有保温材料；通过保温材料以减少气流的温度损失，进而可提高尿素雾化效果，还可提高气流与尿素混合的均匀性，又可降低尿素结晶的风险。
参见图1-图4所示，本实施例的可选方案中，连接混合管120为矩形管，也可以为其他形状的管。
本实施例的可选方案中，入口管110设置在连接混合管120的管壁上。
本实施例的可选方案中，沿连接混合管120的延伸方向，尿素喷嘴安装座300设置在连接混合管120的一端。可以理解为，入口管110的轴线垂直于尿素喷嘴安装座300的轴向，以使从入口管110流入的尾气方向与从尿素喷嘴安装座300流入的尿素雾化溶液的喷射方向垂直，进而提高尾气与尿素雾化溶液的混合均匀度。
本实施例所述尾气处理混合装置，可有效解决现有技术中存在的流体易产生滞留、扰动效果较差、尾气和尿素的混合效果较差、浓度分布不均匀、容易导致尿素结晶等问题，可以使得喷射的尿素和尾气得到充分的混合，又不会产生很大的背压，还可以预防尿素结晶。
本实施例提供一种尾气处理***包括上述的尾气处理混合装置；可有效提高发动机尾气与尿素雾化溶液的混合均匀度。
本实施例提供的尾气处理***，包括上述的尾气处理混合装置，上述所公开的尾气处理混合装置的技术特征也适用于该尾气处理***，上述已公开的尾气处理混合装置的技术特征不再重复描述。本实施例中所述尾气处理***具有上述尾气处理混合装置的优点，上述所公开的所述尾气处理混合装置的优点在此不再重复描述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种尾气处理混合装置，其特征在于，包括混合壳体、混合器组件和尿素喷嘴安装座；
所述混合壳体具有壳内腔室，所述混合壳体设置有与所述壳内腔室连通的壳体入口、壳体出口和壳体尿素口；
所述混合器组件包括依次连通的入口管、连接混合管和旋流管；所述连接混合管和所述旋流管分别设置在所述混合壳体内；所述入口管固定在所述壳体入口，所述旋流管与所述壳体出口位置对应，以使从所述入口管流入的流体依次经所述连接混合管和所述旋流管后，从所述壳体出口流出；
所述尿素喷嘴安装座固定在所述壳体尿素口，且所述尿素喷嘴安装座与所述连接混合管连通。
2.根据权利要求1所述的尾气处理混合装置，其特征在于，所述入口管为变径管；所述入口管的入口直径大于所述入口管的出口直径；所述入口管的出口与所述连接混合管连通。
3.根据权利要求1所述的尾气处理混合装置，其特征在于，所述旋流管设置有至少一个翅片组；当所述翅片组为多个时，多个所述翅片组沿所述旋流管的轴向依次间隔设置；
每个所述翅片组包括多个翅片；多个所述翅片沿所述旋流管的周向设置在所述旋流管的管壁上；
所述旋流管的管壁上设置有多个旋流出口；每个所述旋流出口对应一个所述翅片。
4.根据权利要求3所述的尾气处理混合装置，其特征在于，沿所述旋流管的轴向，所述旋流管的一端与所述连接混合管连通；
和/或，所述翅片的弦切角为20°-45°。
5.根据权利要求4所述的尾气处理混合装置，其特征在于，所述翅片组的数量为3个；
所述翅片的弦切角为22.5°-40°，所述翅片的长度为75mm-140mm，每个所述翅片组包括所述翅片的数量为12个-16个；
所述旋流管的管壁采用冲压工艺形成所述翅片。
6.根据权利要求1-5任一项所述的尾气处理混合装置，其特征在于，所述混合器组件包括过渡管；所述过渡管连通所述连接混合管与所述旋流管；所述过渡管与所述连接混合管连接的管口直径，大于所述过渡管与所述旋流管连接的管口直径；
所述混合器组件包括支撑板；所述支撑板与所述混合壳体的内壁固定连接；所述支撑板外套在所述过渡管或者所述连接混合管的外周。
7.根据权利要求6所述的尾气处理混合装置，其特征在于，所述支撑板将所述壳内腔室分割为壳体进气腔和壳体出气腔；
所述支撑板上设置有连通所述壳体进气腔与所述壳体出气腔的支撑板通孔；
所述入口管设置有与所述壳体进气腔连通的入口管通孔；
所述壳体入口和所述壳体出口均设置在所述混合壳体的同一表面上，所述壳体尿素口设置在所述混合壳体的另一表面上，且所述壳体入口所在的表面与所述壳体尿素口所在的表面垂直。
8.根据权利要求1-5任一项所述的尾气处理混合装置，其特征在于，所述连接混合管为矩形管；
所述入口管设置在所述连接混合管的管壁上；
沿所述连接混合管的延伸方向，所述尿素喷嘴安装座设置在所述连接混合管的一端。
9.根据权利要求1-5任一项所述的尾气处理混合装置，其特征在于，所述混合壳体包括壳本体和壳连接体；所述壳连接体与所述壳本体固定连接，且所述壳连接体与所述壳本体形成所述壳内腔室；
所述壳体入口与所述壳体出口设置在所述壳本体的第一本体表面；
所述壳体入口与所述壳体出口之间具有所述壳连接体；
所述壳体尿素口设置在所述壳本体的第二本体表面，其中，所述壳本体的第一本体表面与第二本体表面垂直；
所述壳本体的外侧设有保温材料。
10.一种尾气处理***，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的尾气处理混合装置。
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