CN216406939U

CN216406939U - 适于竖直布置的筒式后处理器scr混合器

Info

Publication number: CN216406939U
Application number: CN202122800444.1U
Authority: CN
Inventors: 刘志辉; 张宏飞; 欧阳凤霞; 戈锐; 覃欢欢; 李娟�; 陈欢; 张敏; 余立轩; 汪攀辉; 刘金; 李苏琪; 冯坦; 陈功军; 李智; 陈小迅
Original assignee: Dongfeng Commercial Vehicle Co Ltd
Current assignee: Dongfeng Commercial Vehicle Co Ltd
Priority date: 2021-11-10
Filing date: 2021-11-10
Publication date: 2022-04-29
Anticipated expiration: 2031-11-10

Abstract

本实用新型公开了一种适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器，包括后处理器混合器筒体、U形混合形管和隔板，后处理器混合器筒体上设有向U形混合形管内喷射尿素喷雾的尿素喷嘴；隔板套设在U形混合形管上将内腔分隔为第一腔体和第二腔体；U形混合形管包括置于第一腔体内的第一管体、中间管体及置于第二腔体内的第二管体，中间管体连通第一管体与第二管体，尿素喷嘴的尿素喷雾进入第一管体一端的开口；当后处理器混合器筒体的轴线沿竖直方向时，第一管体的轴线高于第二管体的轴线。本实用新型中，U形混合管倾斜设置，撞壁的尿素溶液的壁膜重力因倾斜管路产生的斜向分量，使壁膜往混合器后方流动，因而可以避免尿素溶液沉积结晶，适于竖向布置。

Description

适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器

技术领域

本实用新型涉及车脱硝技术领域，具体涉及一种适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器。

背景技术

选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)是指在催化剂的作用下，利用还原剂(如NH3、液氨、尿素)来有选择性地与烟气中的NO_x反应并生成无毒无污染的N₂和H₂O。汽车排气***包括在SCR催化器(选择性催化还原催化器)上游注入柴油排气处理流体(DEF)或还原剂、例如尿素与水的溶液的注入***。混合器被定位在SCR催化器的上游、并且将发动机排放气体和尿素转化产物进行混合。

现有技术中记载了多种SCR混合器，例如：授权公告号为CN 205370704U的中国实用新型专利公开了一种SCR进气混合器；公开号为CN 107530655 A的中国发明专利申请中公开了一种全旋转混合器。然而以上专利均存在以下不足：现有的筒式后处理器的结构仅仅适合平置布置，若将筒式后处理器竖直布置时，在尿素喷雾和混合器撞壁形成壁膜时壁膜将在重量作用下下落并聚集，形成尿素结晶。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种适于竖直布置的筒式后处理器 SCR混合器，能够解决筒式后处理器SCR混合器竖向布置容易产生尿素结晶的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器，包括后处理器混合器筒体，所述后处理器混合器筒体内腔设置有U形混合形管和隔板，所述后处理器混合器筒体上设有向所述U形混合形管内喷射尿素喷雾的尿素喷嘴；所述隔板套设在所述U形混合形管上并置于所述后处理器混合器筒体的内腔中以将所述后处理器混合器筒体的内腔分隔为第一腔体和第二腔体；所述U形混合形管包括置于所述第一腔体内的第一管体、中间管体及置于所述第二腔体内的第二管体，所述中间管体设置在所述第一管体与所述第二管体之间并连通所述第一管体与所述第二管体，所述尿素喷嘴的尿素喷雾进入所述第一管体一端的开口；当所述后处理器混合器筒体的轴线沿竖直方向时，所述第一管体的轴线高于所述第二管体的轴线。

在其中一实施例中，所述隔板为金属折板。

在其中一实施例中，所述隔板包括第一板部、第二板部及第三板部，所述第一板部与所述第二板部、所述第二板部与所述第三板部在垂直于所述第一管体的轴线的面上的投影成一定角度；所述第二板部上开设有所述第二管体穿过的安装孔。

在其中一实施例中，所述第一板部与所述第二板部、所述第二板部与所述第三板部在垂直于所述第一管体的轴线的面上的投影成钝角。

在其中一实施例中，所述第一板部和所述第三板部相互平行且均垂直于所述后处理器混合器筒体的轴线。

在其中一实施例中，所述第一管体的轴线垂直于所述后处理器混合器筒体的轴线，所述第一管体包括若干块旋流片，若干块所述旋流片绕所述第一管体的轴线方向围成管状，相邻两块所述旋流片之间为进气槽，所述进气槽连通所述第一腔体与所述第一管体的内部；所述旋流片垂直于所述第一管体的轴线方向的截面呈折线形。

在其中一实施例中，所述第二管体的轴线与且与所述第一管体的轴线平行，所述第二管体管壁上开设有若干流通孔，所述流通孔沿第二管体的外壁周向和轴向间隔布置，所述流通孔连通所述第二管体的内部与所述第二腔。

在其中一实施例中，所述第二腔体内还设置有旋流器，所述旋流器以垂直于后处理器混合器筒体的轴线的方式固定在所述第二管体的下游。

在其中一实施例中，所述旋流器包括旋流器本体，所述旋流器本体的中部开设有若干个通孔，所述通孔的外周环绕设置有若干个旋流孔，每个所述旋流孔上设置有倾斜布置的旋流导向板。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器中，U形混合管倾斜于后处理器混合器筒体的轴线设置，撞壁的尿素溶液的壁膜可以充分利用重力因倾斜管路产生的斜向分量和排气吹扫力，使壁膜往混合器后方流动，边流动边被加热分解，因而可以避免尿素溶液沉积结晶，适于竖向布置。

附图说明

现在将参考附图在下文中具体描述本实用新型的具体实施例。需要理解的是，各附图不一定按比例绘制，并且附图只用于说明本公开的示例性实施例，而不应该认为是对本实用新型公开范围的限制。在附图中：

图1为本实用新型优选实施例的适于竖直布置的筒式后处理器 SCR混合器的立体结构示意图；

图2为图1中的适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器的侧视图；

图3为图1中的适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器在经过处理器混合器筒体且垂直于U形混合形管的第一管体的轴线方向的剖视图；

图4为图1中的适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器在经过处理器混合器筒体且平行于U形混合形管的第一管体的轴线方向的剖视图；

图5为图1中的适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器中的U 形混合形管和隔板的装配立体图；

图6为图5中的U形混合形管和隔板的俯视图；

图7为图1中的适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器的U 形混合形管的立体图；

图8为图1中的适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器的隔板的立体图；

图9为图1中的适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器的旋流器的立体图；

图10为图9中的旋流器的侧视图。

图中各元件标号如下：混合器100；后处理器混合器筒体1(其中，第一腔体1.1、第二腔体1.2)；U形混合形管2(其中，第一管体 2.1、中间管体2.2、第二管体2.3；旋流片2.11、进气槽2.12；流通孔2.31)；隔板3(其中，第一板部3.1、第二板部3.2、第三板部3.3、安装孔3.44)；旋流器4(其中，旋流器本体4.1、通孔4.2、旋流导向板4.3、旋流孔4.4)；尿素喷嘴5。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用否则还可以具有另一部分或其他部分，所用的术语通常可以是单数但也可以表示复数形式。

应该指出，尽管在本说明书可能出现并使用术语“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”等来描述各种不同的组件，但是这些成分和部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个成分和部分和另一个成分和部分。例如，在不脱离本说明书的范围的情况下，第一部件可以被称为第二部件，并且类似地，第二部件可以被称为第一部件，顶部和底部的部件在一定情况下，也可以彼此对调或转换；一端和另一端的部件可以彼此性能相同或者不同。

此外，在构成部件时，尽管没有其明确的描述，但可以理解必然包括一定的误差区域。

在描述位置关系时，例如，当位置顺序被描述为“在...上”、“在... 上方”、“在...下方”和“下一个”时，除非使用“恰好”或“直接”这样的词汇或术语，此外则可以包括它们之间不接触或者接触的情形。如果提到第一元件位于第二元件“上”，则并不意味着在图中第一元件必须位于第二元件的上方。所述部件的上部和下部会根据观察的角度和定向的改变而改变。因此，在附图中或在实际构造中，如果涉及了第一元件位于第二元件“上”的情况可以包括第一元件位于第二元件“下方”的情况以及第一元件位于第二元件“上方”的情况。在描述时间关系时，除非使用“恰好”或“直接”，否则在描述“之后”、“后续”、“随后”和“之前”时，可以包括步骤之间并不连续的情况。

本实用新型的适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器，通过在车辆DPF(DieselParticulate Filter，柴油颗粒捕集器，也叫柴油机颗粒捕捉再生器)至SCR之间的连接腔中设计混合器，并通过U型流道设计，通过在U型罐前段管中，设计旋流器使气流与尿素雾束的相互作用，增加尿素喷雾与排气的混合，并通过设计尿素喷雾角度降低尿素雾束过早撞壁，从而避免结晶的风险；U形混合形管中间段采用倾斜设计，撞壁的尿素溶液的壁膜可以充分利用重力因倾斜管路产生的斜向分量和排气吹扫力，使壁膜往混合器后方流动，边流动边被加热分解，因而可以避免尿素溶液沉积结晶，非常适合于竖直布置筒式后处理器；U形混合形管后段，设计多孔管，使尿素雾束与排气进行充分混合，满足混合器中氨均匀性的要求。

请结合参阅图1至图4，本实用新型实施例的适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器100包括后处理器混合器筒体1，后处理器混合器筒体1呈中空直筒状结构。后处理器混合器筒体1内腔设置有U 形混合形管2、隔板3及旋流器4，U形混合形管2和隔板3倾斜于后处理器混合器筒体1的轴线方向地布置在后处理器混合器筒体1的内腔(如图3中所示)。隔板3套设在U形混合形管2上，隔板3将后处理器混合器筒体1的内腔分隔为第一腔体1.1和第二腔体1.2。第二腔体1.2内设有一个或若干个旋流器4。后处理器混合器筒体1的外壁上设置有用于向其内喷射入尿素喷雾的尿素喷嘴5，尿素喷嘴5向 U形混合形管2的一端开口内喷射尿素喷雾。

请结合参阅图5、图6和图7，U形混合形管2整体呈U形，具有顺次连接的第一管体2.1、中间管体2.2以及第二管体2.3，中间管体2.2设置在第一管体2.1与第二管体2.3之间用于将两者通过弧形管段连通。第一管体2.1、中间管体2.2以及第二管体2.3的横截面均为圆形结构。第一管体2.1位于第一腔体1.1内，第二管体2.3位于第二腔体1.2内，第一管体2.1和第二管体2.3通过中间管体2.2穿过隔板 3过渡连接，中间管体2.2贯穿隔板3并两端分别与第一管体2.1、第二管体2.3固定连接。尿素喷嘴5与U形混合形管2的第一管体2.1 的上端开口相连通，向内喷射尿素喷雾。

U形混合形管2的第一管体2.1的轴线垂直于后处理器混合器筒体1的轴线方向，包括绕其自身轴线设置的若干块旋流片2.11，若干块旋流片2.11间隔围成管状，相邻两块旋流片2.11之间留有进气槽 2.12，进气槽2.12连通第一腔体1.1与第一管体2.1内部，将进入第一腔体1.1内的气体经过旋流后导入第一管体2.1内与尿素喷雾混合。更加具体地，旋流片2.11为折形板，旋流片2.11在垂直于第一管体 2.1的轴线方向的截面呈折线形，从而将进入第一腔体1.1内的排气从相邻两块旋流片2.11之间的进气槽2.12进入第一管体2.1内并与从尿素喷嘴5进入第一管体2.1内的尿素喷雾混合。

U形混合形管2的第二管体2.3的轴线垂直于后处理器混合器筒体1的轴线方向且与第一管体2.1的轴线平行，管壁上开设有若干流通孔2.31，若干个流通孔2.11沿第二管体2.3的外壁周向和轴向间隔布置。流通孔2.11连通第二管体2.3与第二腔体1.2，将第二管体2.3 内的混合气体导入到第二管体2.3外部的第二腔体1.2内。在图示实施例中，流通孔2.11的形状呈圆形。

U形混合形管2中，第一管体2.1的轴线到后处理器混合器筒体1 的气体入口的距离小于第二管体2.3的轴线到后处理器混合器筒体1 的气体入口，如此，在后处理器混合器筒体1的轴向长度不变的前提下，后处理器混合器筒体1的气体入口到第一管体2.1、第二管体2.2 到后处理器混合器筒体1的气体入口均能获得较长距离，在不增加整体长度的前提下增加了气体的流通长度，能够使混合更加充分，也使得混合器100的结构可更加紧凑(减小竖向布置时的高度)。而且，当混合器100竖向布置时，第一管体2.1的轴线高于第二管体2.3的轴线，可使撞壁的尿素溶液的壁膜可以充分利用重力因倾斜管路产生的斜向分量和排气吹扫力，使壁膜往U形混合管2后方流动(从第一管体2.1向第二管体2.3流动)，边流动边被加热分解，因而可以避免尿素溶液沉积结晶。

请结合参阅图5、图6和图8，隔板3可以由金属材质制成，隔板3上设置有用于供U形混合形管2贯穿的安装孔3.4，U形混合形管2(中间管体2.2)与隔板3的安装孔3.4焊接固定。

为了使混合器100的结构更加紧凑(减小竖向布置时的高度)，隔板3采用折板结构，其包括第一板部3.1、第二板部3.2及第三板部 3.3，第一板部3.1与第二板部3.2、第二板部3.2与第三板部3.3在垂直于第一管体2.1的轴线的面的投影互成一定角度(图示实施例中成钝角)。

在图示实施例中，第一板部3.1和第三板部3.3相互平行且垂直于后处理器混合器筒体1的轴线，第二板部3.2倾斜连接第一板部3.1 和第三板部3.3，使得隔板3与后处理器混合器筒体1的焊接连接更加方便操作。安装孔3.4开设在第二板部3.2上，以供第二管体2.2由此穿过。由于第二板部3.2在安装孔3.4与第二管体2.2焊接固定，因此，第二板部3.2与第二管体2.2之间的夹角不宜过小，否则不利用焊接操作也容易导致脱焊。

请结合参阅图9和图10，在后处理器混合器筒体1的第二腔体 2.2内可以设置旋流器4，旋流器4以垂直于后处理器混合器筒体1的轴线的方式固定在第二管体2.3的下游。旋流器4包括旋流器本体4.1，旋流器本体4.1的中部开设有若干个通孔4.2，所述通孔4.2的外周环绕设置有若干个旋流孔4.4，每个旋流孔4.4上设置有倾斜布置的旋流导向板4.3。混合器100后端通过设计若干个旋流器4的作用，将尿素雾滴与排气进行充分混合，提高氨混合均匀性。

在图示实施例中，旋流器本体4.1的中部开设有四个通孔4.2，四个通孔4.2呈两排两列布置，且本实施例中通孔4.2的开口形状呈圆形。旋流孔4.4环绕设置在四个通孔4.2的外周，本实施例中，四个通孔4.2的外周绕环设置有两圈旋流孔4.4，第一圈旋流孔4.4设置有 6个，6个旋流孔4.4间隔均匀布置绕成第一圈。第一圈的每个旋流孔 4.4上倾斜设置有旋流导向板4.3，旋流导向板4.3的一端与第一圈旋流孔4.4的一端固定连接，另一端倾斜向上延伸布置。旋流孔4.4呈长方形，且旋流导向板4.3的形状也呈长方形，旋流导向板4.3的与旋流孔4.4所在平面呈锐角布置。本实施例中，第一圈的旋流孔4.4 的外圈，还设置有第二圈的旋流孔4.4，第二圈的旋流孔4.4的数量为 8个，8个旋流孔4.4间隔均匀布置绕成第二圈。第二圈的每个第一圈旋流孔4.4上倾斜设置有旋流导向板4.3，旋流导向板4.3的一端与第一圈旋流孔4.4的一端固定连接，另一端倾斜向上延伸布置。旋流孔 4.4呈长方形，且旋流导向板4.3的形状也呈长方形，旋流导向板4.3 的与旋流孔4.4所在平面呈锐角布置。

在上述适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器100中，尿素喷雾经由尿素喷嘴5喷射到后处理器混合器筒体1中后由第一管体2.1 的上端开口进入U形混合形管2内。从后处理器混合器筒体1一侧进入第一腔体1.1内废气被隔板3阻隔，在第一腔体1.1内聚集。第一腔体1.1内的废气通过从相邻两块旋流片2.11之间的进气槽2.12以旋流的方式进入第一管体2.1内部，尿素喷雾遇到高温的废气被迅速雾化并与废气混合。旋流片2.11使气流与尿素雾束相互作用，增加尿素喷雾与排气的混合。通过设计尿素喷嘴5出来的尿素雾束的喷射角度，可以防止尿素雾束过早撞壁，从而避免结晶的风险。U形混合管2的中间管体2.2倾斜于后处理器混合器筒体1的轴线设置，撞壁的尿素溶液的壁膜可以充分利用重力因倾斜管路产生的斜向分量和排气吹扫力，使壁膜往混合器后方流动，边流动边被加热分解，因而可以避免尿素溶液沉积结晶。U形混合形管2后段第二管体2.3设为多孔管，使尿素雾束与排气进行充分混合，满足混合器中氨均匀性的要求。从第二管体2.3中出来的混合气体经过旋流器4，使尿素雾束与排气再次进行充分混合，满足混合器中氨均匀性的要求。

在此，需要说明的是，上述技术方案的描述是示例性的，本说明书可以以不同形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的技术方案。相反，提供这些说明将使得本实用新型公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本说明书所公开的范围。此外，本实用新型的技术方案仅由权利要求的范围限定。

用于描述本说明书和权利要求的各方面公开的形状、尺寸、比率、角度和数字仅仅是示例，因此，本说明书和权利要求的不限于所示出的细节。在以下描述中，当相关的已知功能或配置的详细描述被确定为不必要地模糊本说明书和权利要求的重点时，将省略详细描述。

本实用新型的以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器，其特征在于：包括后处理器混合器筒体(1)，所述后处理器混合器筒体(1)内腔设置有U形混合形管(2)和隔板(3)，所述后处理器混合器筒体(1)上设有向所述U形混合形管(2)内喷射尿素喷雾的尿素喷嘴(5)；所述隔板(3)套设在所述U形混合形管(2)上并置于所述后处理器混合器筒体(1)的内腔中以将所述后处理器混合器筒体(1)的内腔分隔为第一腔体(1.1)和第二腔体(1.2)；所述U形混合形管(2)包括置于所述第一腔体(1.1)内的第一管体(2.1)、中间管体(2.2)及置于所述第二腔体(1.2)内的第二管体(2.3)，所述中间管体(2.2)设置在所述第一管体(2.1)与所述第二管体(2.3)之间并连通所述第一管体(2.1)与所述第二管体(2.3)，所述尿素喷嘴(5)的尿素喷雾进入所述第一管体(2.1)一端的开口；当所述后处理器混合器筒体(1)的轴线沿竖直方向时，所述第一管体(2.1)的轴线高于所述第二管体(2.3)的轴线。

2.根据权利要求1所述的适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器，其特征在于：所述隔板(3)为金属折板。

3.根据权利要求1所述的适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器，其特征在于：所述隔板(3)包括第一板部(3.1)、第二板部(3.2)及第三板部(3.3)，所述第一板部(3.1)与所述第二板部(3.2)、所述第二板部(3.2)与所述第三板部(3.3)在垂直于所述第一管体(2.1)的轴线的面上的投影成一定角度；所述第二板部(3.2)上开设有所述第二管体(2.2)穿过的安装孔(3.4)。

4.根据权利要求3所述的适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器，其特征在于：所述第一板部(3.1)与所述第二板部(3.2)、所述第二板部(3.2)与所述第三板部(3.3)在垂直于所述第一管体(2.1)的轴线的面上的投影成钝角。

5.根据权利要求4所述的适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器，其特征在于：所述第一板部(3.1)和所述第三板部(3.3)相互平行且均垂直于所述后处理器混合器筒体(1)的轴线。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器，其特征在于：所述第一管体(2.1)的轴线垂直于所述后处理器混合器筒体(1)的轴线，所述第一管体(2.1)包括若干块旋流片(2.11)，若干块所述旋流片(2.11)绕所述第一管体(2.1)的轴线方向围成管状，相邻两块所述旋流片(2.11)之间为进气槽(2.12)，所述进气槽(2.12)连通所述第一腔体(1.1)与所述第一管体(2.1)的内部；所述旋流片(2.11)垂直于所述第一管体(2.1)的轴线方向的截面呈折线形。

7.根据权利要求6所述的适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器，其特征在于：所述第二管体(2.3)的轴线与所述第一管体(2.1)的轴线平行，所述第二管体(2.3)管壁上开设有若干流通孔(2.31)，所述流通孔(2.11)沿所述第二管体(2.3)的外壁周向和轴向间隔布置，所述流通孔(2.11)连通所述第二管体(2.3)的内部与所述第二腔体(1.2)。

8.根据权利要求7所述的适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器，其特征在于：所述第二腔体(1.2)内还设置有旋流器(4)，所述旋流器(4)以垂直于后处理器混合器筒体(1)的轴线的方式固定在所述第二管体(2.3)的下游。

9.根据权利要求8所述的适于竖直布置的筒式后处理器SCR混合器，其特征在于：所述旋流器(4)包括旋流器本体(4.1)，所述旋流器本体(4.1)的中部开设有若干个通孔(4.2)，所述通孔(4.2)的外周环绕设置有若干个旋流孔(4.4)，每个所述旋流孔(4.4)上设置有倾斜布置的旋流导向板(4.3)。