CN220979624U - 一种柴油机后处理混合器及柴油机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种柴油机后处理混合器及柴油机，包括壳体、进气挡板、弧形挡板、支撑板、锥形旋流管、混合管、混合腔；进气挡板设置在壳体的一端；支撑板横向设置在壳体内，且与进气挡板相连；弧形挡板设置在支撑板的上方，顶部与壳体相连，弧形挡板与壳体和进气挡板之间形成进气腔室，进气挡板的上部设置有进气口，进气口与进气腔室连通；锥形旋流管设置在进气腔室内，锥形旋流管上设置有进气开口，锥形旋流管的下部穿过支撑板，与混合管相连，混合管上设置有进气开孔，混合管的下部连接有混合腔；进气挡板的底部设置有若干进气孔。本实用新型能够对混合腔进行保温，降低尿素结晶风险，且提高了气体混合均匀性。
Description
技术领域
本实用新型涉及柴油机领域，特别涉及一种柴油机后处理混合器及柴油机。
背景技术
混合器是一种用于将发动机废气与尿素喷雾进行均匀混合的装置，尾气和尿素在混合器中完成混合，尿素雾化分解为氨气，作为还原剂与氮氧化物进行反应，从而消除柴油机尾气中的氮氧化物。
现有的混合器缺少加热结构，在低排温条件下，未有效反应的尿素容易形成结晶；另外，现有的混合器对于气体的混合均匀性有待进一步提高。
实用新型内容
为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种柴油机后处理混合器及柴油机，能够对混合腔进行加热保温，降低尿素结晶风险，且提高了气体混合均匀性。
为了实现上述目的，本实用新型的第一方面，提供了一种柴油机后处理混合器，包括壳体、进气挡板、弧形挡板、支撑板、锥形旋流管、混合管、混合腔；所述进气挡板设置在所述壳体的一端，所述弧形挡板、支撑板、锥形旋流管、混合管和混合腔均设置在所述壳体内；所述支撑板横向设置在所述壳体内，且与所述进气挡板相连；所述弧形挡板设置在所述支撑板的上方，顶部与所述壳体相连，所述弧形挡板与所述壳体和所述进气挡板之间形成进气腔室，所述进气挡板的上部设置有进气口，所述进气口与所述进气腔室连通；所述锥形旋流管设置在所述进气腔室内，所述锥形旋流管上设置有进气开口，所述锥形旋流管的下部穿过所述支撑板，与混合管相连，所述混合管上设置有进气开孔，混合管的下部连接有混合腔；所述进气挡板的底部设置有若干进气孔。
优选的，所述进气孔包括第一进气孔和第二进气孔，第一进气孔水平均匀分布，第二进气孔设置在第一进气孔的下方，第二进气孔沿进气挡板的下边缘均匀分布。
优选的，所述第二进气孔的直径大于所述第一进气孔的直径。
优选的，所述壳体顶部设置有喷嘴座，所述喷嘴座上设置有尿素喷嘴，所述锥形旋流管的顶部具有顶部开口，所述尿素喷嘴用于将尿素从所述顶部开口喷入所述锥形旋流管的内部。
优选的，所述锥形旋流管的侧壁均匀设置有若干进气开口，每个进气开口的侧面处均连接有翅片。
优选的，还包括出气整流板，所述出气整流板设置在所述壳体的另一端，所述出气整流板上设置有若干出气孔。
优选的，所述出气孔包括第一出气孔和第二出气孔，所述第一出气孔沿所述出气整流板的边缘均匀分布，所述第二出气孔设置在所述出气整流板中部。
优选的，所述混合管为圆柱形，所述混合管的侧壁上设置有若干胶囊状进气开孔。
优选的，所述混合腔为半球形。
本实用新型的第二方面，提供了一种柴油机，包括上述提供的一种柴油机后处理混合器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型通过进气挡板、弧形挡板、支撑板、锥形旋流管的结构组合，能够使流入锥形旋流管的气流与弧形挡板阻挡的回来的气流在锥形旋流管内实现二次混合，然后进入混合管与混合腔，有利于提高气体混合均匀性；通过半球形的混合腔对气流进行反射，能够进一步使气体混合均匀，混合均匀的气体通过混合管侧壁上的进气开孔进入到壳体内；在有限的空间中可以有效的增加气体的混合流通路径，有利于提高混合均匀性。
2、进气挡板下端设计了若干进气孔，且进气孔具有不同直径，可以使部分气流进入，对混合腔进行加热保温，从而减少混合腔中的热量损失，有助于降低尿素结晶风险。
本实用新型附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型的***示意图；
图3为本实用新型的侧面剖切示意图；
图4为进气挡板的结构示意图；
图5为锥形旋流管的结构示意图；
图6为支撑板的结构示意图；
图7为混合管的结构示意图；
图8为混合腔的结构示意图；
图9为弧形挡板的结构示意图；
图10为出气整流板的结构示意图。
其中，1、壳体；101、喷嘴座；2、进气挡板；201、进气口；202、进气孔；2021、第一进气孔；2022、第二进气孔；3、弧形挡板；4、支撑板；5、锥形旋流管；501、进气开口；502、翅片；503、顶部开口；6、混合管；601、进气开孔；7、混合腔；8、出气整流板；801、出气孔；8011、第一出气孔；8012、第二出气孔。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例一
如图1-图10所示，本实施例提供了一种柴油机后处理混合器，包括壳体1、进气挡板2、弧形挡板3、支撑板4、锥形旋流管5、混合管6、混合腔7。进气挡板2设置在壳体1朝向排气方向的一端，弧形挡板3、支撑板4、锥形旋流管5、混合管6和混合腔7均设置在壳体1内；支撑板4横向设置在壳体1内，且与进气挡板2相连；弧形挡板3设置在支撑板4的上方，顶部与壳体1相连，弧形挡板3与壳体1和进气挡板2之间形成进气腔室，进气挡板2的上部设置有进气口201，进气口201与进气腔室连通；锥形旋流管5设置在进气腔室内，锥形旋流管5上设置有进气开口501，锥形旋流管5的下部穿过支撑板4，与混合管6相连，混合管6上设置有进气开孔601，混合管的下部连接有混合腔7；进气挡板2的底部还设置有若干进气孔202。
SCR(Selective Catalytic Reduction)是指选择性催化还原，一种利用氨气和NOx发生催化还原反应消除柴油机尾气中氮氧化物的技术，是消除柴油机排气中氮氧化物的主要后处理技术之一。SCR***基本工作原理：排气从增压器涡轮流出后进入排气管中，同时由安装在排气管上的尿素喷射单元将定量的尿素水溶液以雾状形态喷入排气管中，尿素液滴在高温废气作用下发生水解和热解反应，生成所需要的还原剂氨气(NH3)，氨气(NH3)在催化剂的作用下将氮氧化物(NOx)有选择性地还原为氮气(N2)。有时为了防止过多的氨气(NH3)逃逸造成二次污染，还需要在SCR催化剂后方设置促使氨气(NH3)氧化成氮气(N2)的催化剂。SCR混合器即为废气和尿素完成混合的结构，废气和尿素在混合器中完成混合，尿素雾化分解为氨气，作为还原剂与氮氧化物进行反应。
现有技术中的混合器缺少加热结构，会导致未有效反应的尿素易形成结晶；现有混合器通常将支撑板与筒体垂直布置，但这样布置对气流的阻碍较大，会导致背压明显升高；现有混合管通常布置有钢丝绒结构，但钢丝绒结构在背压加大时存在腐蚀脱落的风险；此外，混合器中的气体均匀性差会导致NOx转换效率不足，而现有混合器对于气体的混合均匀性有待进一步提高。
有鉴于此，本实施例提供了一种柴油机后处理混合器，使部分排气经过进气挡板到达混合腔处，利用高温排气对混合腔进行加温，降低了尿素结晶风险，并且重新设计了混合器的结构，无钢丝绒的设计避免了钢丝绒结构的缺点，通过各个结构之间的配合关系，有效提高了气体的混合均匀性。
进气挡板2周向与壳体1焊接固定，如图4所示，进气挡板2的上半部分设计有U型的进气口201，下部设计有若干进气孔202，进气孔202包括第一进气孔2021和第二进气孔2022，第一进气孔2021水平均匀分布，第二进气孔2022设置在第一进气孔2021的下方，第二进气孔2022沿进气挡板的下边缘均匀分布。第一进气孔2021和第二进气孔2022设计为不同直径的圆孔，其中第二进气孔2022的直径大于第一进气孔2021的直径。使用时，大部分气流从上端的进气口201进入混合腔，少部分气流从下端的进气孔202流入到混合腔外周位置，这部分气流对半球状的混合腔结构不但有保温作用，还有降低背压的效果。
如图1、图5所示，壳体1顶部设置有喷嘴座101，喷嘴座101上设置有尿素喷嘴。锥形旋流管5的顶部具有顶部开口503，尿素喷嘴用于将尿素从顶部开口503喷入锥形旋流管5的内部，并与废气混合。锥形旋流管5上部直径小于下部，锥形旋流管5的侧壁均匀设置有若干进气开口501，进气开口501为梯形开口，每个进气开口501的侧面处均连接有翅片502，翅片502与进气开口501之间具有一定角度，有利于增大气流的扰动流速，有利于尿素与废气的充分反应。
如图1、图10所示，壳体的尾部还设置有出气整流板8，出气整流板设置在壳体远离进气挡板2的一端，出气整流板8上设置有若干出气孔801。出气孔801包括第一出气孔8011和第二出气孔8012，第一出气孔8011沿出气整流板8的边缘均匀分布，第二出气孔8012设置在第一出气孔8011的内侧，均匀分布在出气整流板8的中部。出气整流板8设计为多孔结构，混合后的气体从混合管6流出，流经出气整流板8可以提升混合气体的氨分布均匀性，以便更好的反应。
如图1、图6所示，支撑板4的前端与进气挡板2的进气口201的下边缘平齐，且与进气挡板焊接在一起，后端边缘为弧形，与图9所示的弧形挡板3的形状适配，用于支撑弧形挡板3。
如图7所示，混合管6为圆柱形，混合管6的侧壁上设置有若干胶囊状进气开孔601，用于将气体进入到壳体1内。
如图8所示，混合腔7为半球形，侧壁无开孔。混合管6与混合腔7配合，为尿素和废气提供反应场所，同时进一步提高气体混合均匀性，混合后的气流通过进气开孔601流出。
如图1、图9所示，弧形挡板3的底部与支撑板4焊接，顶部与壳体1的内部焊接，且弧形挡板3的宽度与进气口201的宽度相同。弧形挡板3与壳体1和进气挡板2之间形成进气腔室，锥形旋流管5设置在进气腔室内，由进气口201进入的气体一部分直接流入锥形旋流管5内，另一部分经弧形挡板3反射阻挡，再流入到锥形旋流管5内，与直接流入的气体混合，实现二次混合，有利于提高气体混合均匀性。
本实用新型的工作原理如下：尿素由安装在喷嘴座101上的尿素喷嘴喷出，进入锥形旋流管5，气流从DPF颗粒捕集器流出，经进气挡板2阻挡，大部分气流从进气挡板2上端的进气口201进入锥形旋流管5与尿素混合，少部分气流通过进气挡板2下端的进气孔202进气，对半球形的混合腔不但有保温作用，还有降低背压的效果；气流从锥形旋流管5进入混合管6与混合腔7，通过翅片、混合管离散尿素喷雾，在混合腔充分混合，有助于降低尿素结晶风险，充分混合后的气体经混合管6流入到壳体1，最终气流通过出气整流板8流出，提高了混合均匀性，完成混合，进入SCR总成。
本实用新型通过进气挡板、弧形挡板、支撑板、锥形旋流管的结构组合，能够使流入锥形旋流管的气流与弧形挡板阻挡的回来的气流在锥形旋流管内实现二次混合，然后进入混合管与混合腔，有利于提高气体混合均匀性；通过半球形的混合腔对气流进行反射，能够进一步使气体混合均匀，混合均匀的气体通过混合管侧壁上的进气开孔进入到壳体内；在有限的空间中可以有效的增加气体的混合流通路径，有利于提高混合均匀性。
进气挡板下端设计了若干进气孔，且进气孔具有不同直径，可以使部分气流进入，对混合腔进行保温，从而减少混合腔中的热量损失，有助于降低尿素结晶风险。
实施例二
本实施例在实施例一的基础上，进一步提供了一种柴油机，柴油机内包括实施例一提供的一种柴油机后处理混合器。
基于进气挡板的进气口和进气孔的结构设计，本实用新型提供的柴油机后处理混合器，更加适合于较小排量的柴油机，目前该混合器已经在WP2.3Q平台上完成仿真，与现有混合器相比，混合效果更佳。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种柴油机后处理混合器，其特征在于，包括壳体、进气挡板、弧形挡板、支撑板、锥形旋流管、混合管、混合腔；所述进气挡板设置在所述壳体的一端，所述弧形挡板、支撑板、锥形旋流管、混合管和混合腔均设置在所述壳体内；所述支撑板横向设置在所述壳体内，且与所述进气挡板相连；所述弧形挡板设置在所述支撑板的上方，顶部与所述壳体相连，所述弧形挡板与所述壳体和所述进气挡板之间形成进气腔室，所述进气挡板的上部设置有进气口，所述进气口与所述进气腔室连通；所述锥形旋流管设置在所述进气腔室内，所述锥形旋流管上设置有进气开口，所述锥形旋流管的下部穿过所述支撑板，与混合管相连，所述混合管上设置有进气开孔，混合管的下部连接有混合腔；所述进气挡板的底部设置有若干进气孔。
2.如权利要求1所述的一种柴油机后处理混合器，其特征在于，所述进气孔包括第一进气孔和第二进气孔，第一进气孔水平均匀分布，第二进气孔设置在第一进气孔的下方，第二进气孔沿进气挡板的下边缘均匀分布。
3.如权利要求2所述的一种柴油机后处理混合器，其特征在于，所述第二进气孔的直径大于所述第一进气孔的直径。
4.如权利要求1所述的一种柴油机后处理混合器，其特征在于，所述壳体顶部设置有喷嘴座，所述喷嘴座上设置有尿素喷嘴，所述锥形旋流管的顶部具有顶部开口，所述尿素喷嘴用于将尿素从所述顶部开口喷入所述锥形旋流管的内部。
5.如权利要求1所述的一种柴油机后处理混合器，其特征在于，所述锥形旋流管的侧壁均匀设置有若干进气开口，每个进气开口的侧面处均连接有翅片。
6.如权利要求1所述的一种柴油机后处理混合器，其特征在于，还包括出气整流板，所述出气整流板设置在所述壳体的另一端，所述出气整流板上设置有若干出气孔。
7.如权利要求6所述的一种柴油机后处理混合器，其特征在于，所述出气孔包括第一出气孔和第二出气孔，所述第一出气孔沿所述出气整流板的边缘均匀分布，所述第二出气孔设置在所述出气整流板中部。
8.如权利要求1所述的一种柴油机后处理混合器，其特征在于，所述混合管为圆柱形，所述混合管的侧壁上设置有若干胶囊状进气开孔。
9.如权利要求1所述的一种柴油机后处理混合器，其特征在于，所述混合腔为半球形。
10.一种柴油机，其特征在于，所述柴油机包括权利要求1-9任一项所述的一种柴油机后处理混合器。
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