CN112502814A - 一种车用后处理scr混合器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及SCR混合器技术领域，公开了一种车用后处理SCR混合器，包括U型弯头，U型弯头的一端连接有排气入口，且U型弯头的另一端连通有外筒，U型弯头的内部固定连接有导流板，外筒的一端内侧设置有旋流桶，且外筒的外侧面对应旋流桶的一端处设置有尿素喷射器，旋流桶的下端内侧连接有定位环，定位环的内壁分布有若干个旋流叶，外筒的内部位于旋流桶的底端处焊接有扰流仓，旋流桶的外侧面位于扰流仓的上方焊接有阻断隔板。本发明能够在不增加流动阻力的情况下，加强尿素与排放尾气的混合，减少混合器内部流动死区，加强尿素落点处空气扰动，进而加快尿素分解和蒸发，有效减少壁面液膜，大幅降低尿素结晶的产生。

Description

一种车用后处理SCR混合器
技术领域
本发明涉及SCR混合器技术领域，具体是一种车用后处理SCR混合器。
背景技术
Urea-SCR(尿素-选择性催化还原)是国六柴油机车降低NOx排放的主要技术手段，是利用氨气和NOx发生催化还原反应消除柴油机尾气中氮氧化物的技术，而SCR混合器为设置在排气管与SCR载体之间装置，主要用于改善尿素喷雾与废气之间混合均匀性、增加氨气蒸发，提高NOx转化效率；
但是目前SCR混合器在使用过程中，产生尿素结晶的风险较高，造成整车油耗增加、后处理NOx转化效率下降等问题；因此，本领域技术人员提供了一种车用后处理SCR混合器，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车用后处理SCR混合器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种车用后处理SCR混合器，包括U型弯头，所述U型弯头的一端连接有排气入口，且U型弯头的另一端连通有外筒，所述U型弯头的内部固定连接有导流板，所述外筒的一端内侧设置有旋流桶，且外筒的外侧面对应旋流桶的一端处设置有尿素喷射器，所述旋流桶的下端内侧连接有定位环，所述定位环的内壁分布有若干个旋流叶，所述外筒的内部位于旋流桶的底端处焊接有扰流仓，所述旋流桶的外侧面位于扰流仓的上方焊接有阻断隔板，所述外筒的另一端设置有排气出口，且外筒的内部临近扰流仓的一侧设置有多孔板。
作为本发明进一步的方案：所述U型弯头包括内层和外层，且内层和外层均为不锈钢板，所述阻断隔板的一端连接有连接板，且阻断隔板的中部位于旋流桶的外侧面开设有卡槽，所述阻断隔板的下端外侧面分布有若干个小孔，所述阻断隔板的上端与U型弯头的内侧壁通过连接板焊接固定，且阻断隔板的下端通过卡槽卡于旋流桶的外侧面并焊接固定。
作为本发明再进一步的方案：所述扰流仓的上端与旋流桶的下表面焊接固定，且扰流仓的下端与外筒的内侧壁焊接固定，所述扰流仓的一端侧面对应U型弯头的出风处分布有若干个迎风孔，且扰流仓的一端侧面位于迎风孔下方设置有迎风槽，所述扰流仓的一端位于迎风槽的下方与外筒的内侧壁之间设置分流槽，且扰流仓的另一端侧面对应多孔板处分布有若干个出风孔。
作为本发明再进一步的方案：所述外筒的外侧面位于尿素喷射器的底端设置有安装座，所述安装座通过螺栓固定于外筒的上表面，所述尿素喷射器与旋流桶为同轴设置。
作为本发明再进一步的方案：所述旋流桶的上端呈圆形切割有若干个向内弯折的导流叶，且旋流桶的顶端焊接在外筒的上表面位于尿素喷射器的一端处，且旋流桶的另一端侧面与导流板焊接固定。
作为本发明再进一步的方案：所述旋流叶包括安装于定位环内壁上端呈圆形分布的若干个上叶片，所述定位环的内壁位于上叶片的下方呈圆形分布有若干个下叶片，所述上叶片和下叶片的数量相同，且上叶片和下叶片于定位环内壁的位置相互错开，所述上叶片和下叶片呈扭曲状，且上叶片和下叶片均与定位环的内壁焊接固定，所述旋流叶与旋流桶通过定位环相固定。
作为本发明再进一步的方案：所述多孔板的表面分布有多个透气孔，且多孔板为一种圆形结构，所述多孔板的外径与外筒的内径相适配，且多孔板与外筒固定连接。
作为本发明再进一步的方案：所述外筒的一端与U型弯头的出风端贯通连接，且外筒为双层管结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计的一种车用后处理SCR混合器，在实际操作时；
1、本发明不改变原有后处理的***结构，可直接替换原有SCR混合器，且结构紧凑，不影响整车原有尿素喷射***和后处理的布置；
2、减少与外部环境热量交换，冷启动时尽可能快速提升混合器温度，尿素喷射过程中提升液滴附壁处的温度和气流速度，加快蒸发和分解，降低结晶风险；
3、优化尾气在混合器内部流量分配，合理利用空间，降低流动阻力，将尾气的单向流动转化为涡流，在有限空间提高尾气的利用率，促进尿素喷雾和尾气的混合；
4、从流动角度分析消除流动死区，避免尿素液滴滞留引起的尿素结晶，分段式加强尿素喷雾与尾气的混合，加快液滴的蒸发和尿素分解，降低结晶风险；
5、通过优化设计改善SCR催化剂前端的气流速度均匀性和氨分布均匀性，提升SCR转化效率。
附图说明
图1为一种车用后处理SCR混合器中外筒内部结构示意图；
图2为一种车用后处理SCR混合器中U型弯头和外筒的剖面图；
图3为一种车用后处理SCR混合器中扰流仓的结构示意图；
图4为一种车用后处理SCR混合器中外筒的结构示意图；
图5为一种车用后处理SCR混合器中导流叶的安装示意图；
图6为一种车用后处理SCR混合器中旋流叶的分布示意图；
图7为一种车用后处理SCR混合器中阻断隔板的结构示意图。
图中：1、U型弯头；2、导流板；3、旋流桶；4、旋流叶；5、扰流仓；6、阻断隔板；7、多孔板；8、外筒；9、排气出口；10、排气入口；11、尿素喷射器；12、内层；13、外层；14、安装座；15、定位环；31、导流叶；41、上叶片；42、下叶片；51、分流槽；52、迎风槽；53、迎风孔；54、出风孔；61、连接板；62、小孔；63、卡槽。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1～7，本发明实施例中，一种车用后处理SCR混合器，包括U型弯头1，U型弯头1的一端下表面连接有排气入口10，且U型弯头1的另一端连通有外筒8，U型弯头1的内部固定连接有导流板2，它的作用是重新分配从U型弯头1入口进来的尾气，将尾气一分为二，避免气体由于惯性全部冲向一侧，通过合理设计结构，达到充分利用空间的效果，外筒8的一端内侧设置有旋流桶3，且外筒8的外侧面对应旋流桶3的一端处设置有尿素喷射器11，旋流桶3的下端内侧连接有定位环15，定位环15的内壁分布有若干个旋流叶4，外筒8的内部位于旋流桶3的底端处焊接有扰流仓5，旋流桶3的外侧面位于扰流仓5的上方焊接有阻断隔板6，外筒8的另一端设置有排气出口9，且外筒8的内部临近扰流仓5的一侧设置有多孔板7，多孔板7的表面分布有多个透气孔，且多孔板7为一种圆形结构，多孔板7的外径与外筒8的内径相适配，且多孔板7与外筒8固定连接，外筒8的一端与U型弯头1的出风端贯通连接；
U型弯头1包括内层12和外层13，且内层12和外层13均为不锈钢板，U型弯头1的前端安装氧化催化器和颗粒捕集器，后端安装SCR混合器和SCR催化器，将U型弯头1采用双层不锈钢板，可以减少U型弯头1的散热，提升保温效果。
阻断隔板6的一端连接有连接板61，且阻断隔板6的中部位于旋流桶3的外侧面开设有卡槽63，阻断隔板6的下端外侧面分布有若干个小孔62，阻断隔板6的上端与U型弯头1的内侧壁通过连接板61焊接固定，且阻断隔板6的下端通过卡槽63卡于旋流桶3的外侧面并焊接固定，阻断隔板6的作用是阻断气流，使大部分尾气流经旋流桶3，且阻断隔板6上侧靠近旋流桶3叶片的区域要和旋流桶3保持一定距离，保证旋流桶3上端外侧面对应导流叶31处的孔(该孔是开设于旋流桶3上端外侧面对应每个导流叶31的位置)均是有效通道，有利于旋流桶3内部形成均匀的流场，而若干个小孔62的设置，既可以减少阻断隔板6的流动阻力，也能减少阻断隔板6背风侧的流动死区，降低结晶风险。
扰流仓5的上端与旋流桶3的下表面焊接固定，且扰流仓5的下端与外筒8的内侧壁焊接固定，扰流仓5的一端侧面对应U型弯头1的出风处分布有若干个迎风孔53，且扰流仓5的一端侧面位于迎风孔53下方设置有迎风槽52，扰流仓5的一端位于迎风槽52的下方与外筒8的内侧壁之间设置分流槽51，且扰流仓5的另一端侧面对应多孔板7处分布有若干个出风孔54，扰流仓5的设置，是为了促进经旋流叶4后的尿素喷雾与尾气的进一步混合，同时避免尿素液滴直接撞击混合器的外筒8冷壁面，降低尿素结晶风险；而扰流仓5的迎风侧面设置的迎风孔53，其作用是一方面，可以降低混合器的阻力，另一方面，经迎风孔53流入的气流方向几乎与尿素喷雾方向垂直，可以加强空气扰动，促进尿素喷雾的雾化和与尾气混合，迎风槽52的设置与迎风孔53的作用相似，可以加强尿素液滴落点附近的气体流动速度，并且壁面流动死区，有效降低结晶风险，分流槽51的设置，既可以起到分流作用，降低混合器流动阻力，又可以利用排气热量对扰流仓5底部进行加热，起到快速提温的效果，对减少结晶的产生起到积极作用，而扰流仓5另一侧面对应出口处设置的若干个出风孔54，一方面减少流动阻力，另一方面可以实现排气流量的再分配，通过优化设计，使扰流仓5后方的横截面内流速和尿素分解生成的氨分布更加均匀。
外筒8的外侧面位于尿素喷射器11的底端设置有安装座14，安装座14通过螺栓固定于外筒8的上表面，方便尿素喷射器11的安装和固定；外筒8为双层管结构，是为了更好的保温和冷启动后混合器内部的快速提温，此外，外筒8的外部也可包裹保温棉，保证SCR催化器正常工作。
尿素喷射器11与旋流桶3为同轴设置，旋流桶3的上端呈圆形切割有若干个向内弯折的导流叶31，它的作用是将经导流板2过来的气流转化形成涡流，加强喷射的尿素溶液与尾气的混合，通过与导流板2的配合，使各个叶片入口的进气量尽量均匀，达到降低流动阻力的目的，同时，由于各叶片入口流量均匀，可以使尿素喷雾维持在旋流桶3中部，避免气流将尿素喷雾吹偏，且旋流桶3的顶端焊接在外筒8的上表面位于尿素喷射器11的一端处，且旋流桶3的另一端侧面与导流板2焊接固定。
旋流叶4包括安装于定位环15内壁上端呈圆形分布的若干个上叶片41，定位环15的内壁位于上叶片41的下方呈圆形分布有若干个下叶片42，上叶片41和下叶片42的数量相同，且上叶片41和下叶片42于定位环15内壁的位置相互错开，可以增强空气扰动效果，上叶片41和下叶片42呈扭曲状，为了降低中部叶片集中而产生的流动阻力，且上叶片41和下叶片42均与定位环15的内壁焊接固定，旋流叶4与旋流桶3通过定位环15相固定，而且定位环15的径向尺寸与旋流桶3相同，方便旋流桶3和旋流叶4的固定和安装。
本发明的工作原理是：本发明设计的SCR混合器结构有利于冷启动条件下的快速提温，满足尿素喷射条件后，气体经过排气入口10进入U型弯头1内，经过导流板2导流，将尾气一分为二，避免气体由于惯性全部冲向一侧，然后利用尿素喷射器11喷出尿素，在旋流桶3内快速与高速旋转的尾气混合，加速尿素蒸发和分解，经过旋流叶4时，尾气湍流进一步加强，与撞到旋流叶4后破碎的液滴二次混合，流经扰流仓5时，混合气与侧面垂直流入的高温尾气再次混合，并且扰流仓5迎风侧流入的高温尾气，迅速扫除扰流仓5内可能产生的尿素液膜，降低结晶风险，再通过扰流仓5出口和多孔板7的调节作用，提高SCR催化剂前的气流速度和氨分布均匀性，降低平均流动速度，有助于提高SCR转化效率，由此可见，本发明不仅结构紧凑，而且不影响整车原有尿素喷射***和后处理的布置，整体结构设计有助于冷启动时SCR混合器的快速提温和正常工作时的保温，消除了流动死区，避免了尿素液滴滞留和蒸发造成的结晶，并且本发明在不增加流动阻力的条件下，加强了尿素与尾气的混合，提高了SCR催化剂前端的气流速度均匀性和氨分布均匀性，有助于提升SCR转化效率。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种车用后处理SCR混合器，包括U型弯头(1)，其特征在于，所述U型弯头(1)的一端连接有排气入口(10)，且U型弯头(1)的另一端连通有外筒(8)，所述U型弯头(1)的内部固定连接有导流板(2)，所述外筒(8)的一端内侧设置有旋流桶(3)，且外筒(8)的外侧面对应旋流桶(3)的一端处设置有尿素喷射器(11)，所述旋流桶(3)的下端内侧连接有定位环(15)，所述定位环(15)的内壁分布有若干个旋流叶(4)，所述外筒(8)的内部位于旋流桶(3)的底端处焊接有扰流仓(5)，所述旋流桶(3)的外侧面位于扰流仓(5)的上方焊接有阻断隔板(6)，所述外筒(8)的另一端设置有排气出口(9)，且外筒(8)的内部临近扰流仓(5)的一侧设置有多孔板(7)。
2.根据权利要求1所述的一种车用后处理SCR混合器，其特征在于，所述U型弯头(1)包括内层(12)和外层(13)，且内层(12)和外层(13)均为不锈钢板，所述阻断隔板(6)的一端连接有连接板(61)，且阻断隔板(6)的中部位于旋流桶(3)的外侧面开设有卡槽(63)，所述阻断隔板(6)的下端外侧面分布有若干个小孔(62)，所述阻断隔板(6)的上端与U型弯头(1)的内侧壁通过连接板(61)焊接固定，且阻断隔板(6)的下端通过卡槽(63)卡于旋流桶(3)的外侧面并焊接固定。
3.根据权利要求1所述的一种车用后处理SCR混合器，其特征在于，所述扰流仓(5)的上端与旋流桶(3)的下表面焊接固定，且扰流仓(5)的下端与外筒(8)的内侧壁焊接固定，所述扰流仓(5)的一端侧面对应U型弯头(1)的出风处分布有若干个迎风孔(53)，且扰流仓(5)的一端侧面位于迎风孔(53)下方设置有迎风槽(52)，所述扰流仓(5)的一端位于迎风槽(52)的下方与外筒(8)的内侧壁之间设置分流槽(51)，且扰流仓(5)的另一端侧面对应多孔板(7)处分布有若干个出风孔(54)。
4.根据权利要求1所述的一种车用后处理SCR混合器，其特征在于，所述外筒(8)的外侧面位于尿素喷射器(11)的底端设置有安装座(14)，所述安装座(14)通过螺栓固定于外筒(8)的上表面，所述尿素喷射器(11)与旋流桶(3)为同轴设置。
5.根据权利要求1所述的一种车用后处理SCR混合器，其特征在于，所述旋流桶(3)的上端呈圆形切割有若干个向内弯折的导流叶(31)，且旋流桶(3)的顶端焊接在外筒(8)的上表面位于尿素喷射器(11)的一端处，且旋流桶(3)的另一端侧面与导流板(2)焊接固定。
6.根据权利要求1所述的一种车用后处理SCR混合器，其特征在于，所述旋流叶(4)包括安装于定位环(15)内壁上端呈圆形分布的若干个上叶片(41)，所述定位环(15)的内壁位于上叶片(41)的下方呈圆形分布有若干个下叶片(42)，所述上叶片(41)和下叶片(42)的数量相同，且上叶片(41)和下叶片(42)于定位环(15)内壁的位置相互错开，所述上叶片(41)和下叶片(42)呈扭曲状，且上叶片(41)和下叶片(42)均与定位环(15)的内壁焊接固定，所述旋流叶(4)与旋流桶(3)通过定位环(15)相固定。
7.根据权利要求1所述的一种车用后处理SCR混合器，其特征在于，所述多孔板(7)的表面分布有多个透气孔，且多孔板(7)为一种圆形结构，所述多孔板(7)的外径与外筒(8)的内径相适配，且多孔板(7)与外筒(8)固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种车用后处理SCR混合器，其特征在于，所述外筒(8)的一端与U型弯头(1)的出风口端贯通连接，且外筒(8)为双层管结构。
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