專利名稱：一種用于柴油機尿素scr系統的混合裝置的制作方法
技術領域：
本發明專利涉及柴油機排氣后處理系統領域，更具體的說是涉及一種用于柴油機 尿素SCR系統的混合裝置。
背景技術：
隨著世界各國對柴油機排放的要求越來越嚴格，柴油機顆粒物(PM)及NOx排放 控制成為柴油機發展的關鍵技術。當前針對柴油機滿足我國國IV排放法規要求的柴油機 排氣后處理技術存在兩條不同的路線一條是通過廢氣再循環(EGR)技術降低發動機缸內 燃燒的NOx排放，然后用柴油機顆粒捕集器(DPF)控制PM;另一條是通過燃油高壓噴射技 術降低發動機缸內燃燒的PM排放，然后用選擇催化還原技術(SCR)控制NOx。大量研究表 明國IV柴油機采用SCR技術比采用EGR加顆粒捕捉器技術油耗要低5%左右。SCR技術 使得排氣中的二氧化碳含量最小，應用SCR技術的國IV柴油機對環境的負面影響最小。選 擇SCR技術路線實現國IV時，具有可靠性高、穩定性好、燃油消耗量低、功率密度高、抗硫性 好、換油周期長、散熱要求低等優點，而且向更高等級升級時，SCR比EGR技術更容易。尿素 SCR后處理技術在歐洲已經使用數年，是歐洲解決歐IV/V排放要求的主流技術路線；在美 國為了滿足更加嚴格的EPA2010，多數發動機制造商已經開始使用SCR后處理技術；在我國 主要發動機企業已經完成了滿足國IV排放法規的尿素SCR系統，并在北京、上海等地已經 有越來越多的搭載SCR后處理系統滿足國IV的公交車。雖然尿素SCR系統正在世界范圍 內被推廣和應用，但仍有很多問題有待解決，例如低溫時如何提高NOx的轉化效率，如何 降低沉積物生成，混合不均勻等因素造成的轉化效率低和氨泄漏等等。大量研究表明混合器能夠使尿素噴霧液滴更充分地與排氣混合，提高混合均勻 性，加快尿素液滴的蒸發，促進尿素的分解，形成均勻的氨分布，從而提高NOx的轉化效率， 減少低溫下尿素沉積物的生成量，降低氨泄漏。混合器設計應該考慮尿素水溶液噴霧形態 的特點，如果混合器設計能夠根據噴霧形態的特點在噴霧效果最差的噴嘴出口區域和容易 發生結晶的噴霧正對壁面處形成強烈擾流，那么混合器的混合效果將會更好。
發明內容
本發明的為一種用于柴油機尿素SCR系統的混合裝置，其目的是根據噴霧的特 性，通過混合器合理組織排氣管中氣流運動，在噴嘴出口噴霧最差的地方和容易發生結晶 的噴霧正對壁面處形成形成強烈的擾流，促進還原劑氨的混合效果、提高NOx的轉化效率， 并降低沉積物的生成量和氨泄漏。為實現以上目的，本專利采用的技術方案是一種用于柴油機尿素SCR系統的混合裝置，包括管體、混合器翼片裝置和噴嘴，其 特征在于所述的噴嘴設置在管體中心軸線上，所述的混合器翼片裝置緊靠噴嘴并安裝在噴 嘴前端，所述的混合器翼片裝置由一組翼片組成，所述的翼片主體為沿著氣流方向扭轉的 扇形結構，其布置方向與噴霧軸線方向一致，所述的每個翼片中設有一組傾斜導流片。
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本發明通過混合器翼片裝置引導氣流沿翼片方向向中心流動，并在扇形中心端 (噴嘴噴霧出口處)形成強烈的擾流促進噴嘴出口處噴霧的霧化和混合，同時通過傾斜導 流片引導氣流對整束噴霧進行混合。因此，本發明不僅可以使得噴嘴噴射的尿素水溶液和 尾氣在進入SCR催化器之前得到充分的混合，減少尿素在壁面的結晶，同時結構緊湊，易于 加工和安裝，其效果經專用設計軟件計算分析得到驗證。作為本發明的進一步改進，靠近排氣管壁面的導流片方向朝向排氣管壁方向，引 導氣流在管壁處形成強烈擾流促進管壁處尿素水溶液的混合，其余的導流片朝中心位置略 傾斜，形式流體通道，同時引導氣流對整束噴霧進行混合。根據本發明，所述的管體一端通過連接法蘭與排氣管道相連，另一端和后端管道 或催化器相連。因而，本發明可以通過可拆卸的方式與排氣管道相連。根據本發明，混合器設置在噴嘴前端，避免了在混合器上沉積、結晶，堵塞排氣管 道的問題。噴嘴位置設在擾流活躍區，可以讓尿素水溶液和尾氣充分的混合。根據本發明，所述的流體通道根據噴嘴噴孔數量為3-8個，優選4-6個，且均勻設 置。本發明用于柴油機尿素SCR系統的混合裝置，所述的管體采用304以上不銹鋼材 制作。
圖1為柴油機排氣后處理SCR系統示意圖。圖2為柴油機排氣管路系統結構圖。圖3為本發明混合器正視圖。圖4為本發明混合器俯視圖。圖5為本發明翼片裝置的結構示意圖。圖6本發明為噴孔噴霧形態圖。圖中1、連接法蘭；2、管體；3、混合器翼片裝置；4、噴嘴；5、混合器后端管道；6、 催化器；7、催化劑載體；8、催化器后管路；9、連接法蘭；10、連接法蘭；11、為傾斜導流片， 12、翼片，13、流體通道，14、中央流體通道，15、噴霧形態。
具體實施例方式下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發明的具體實施方式
，例如各結構的 形狀、構造以及各部分之間的相互位置關系及連接關系、各部分的作用及工作原理等作進 一步的詳細的說明本發明一種用于柴油機尿素SCR系統的混合裝置，利用混合器對汽車排氣管中氣 體流動進行引導，在噴嘴出口處和噴霧軸線方向上形成強烈擾流，促使尿素水溶液更好地 和汽車尾氣混合，提高排氣管內氨分布的均勻性和NOxW轉化效率，從而進一步降低排氣中 NOx的含量，同時可以減少尿素結晶的形成。參照圖3，本發明的柴油機尿素選擇性催化還原裝置的靜態混合器，包括管體2、 混合器翼片裝置3和噴嘴4，所述的噴嘴4設置在管體2上，所述的混合器翼片裝置緊靠噴 嘴并安裝在噴嘴前端。所述的管體2兩端分別通過連接法蘭1，9與排氣管道和后端管道5相連。所述的噴嘴4設置在管體3的下游。參照圖4、圖5，混合器翼片3裝置由4個翼片12組成，翼片12主體為沿著氣流方 向扭轉的扇形結構，通過這一結構引導氣流沿翼片方向向中心流動，并在扇形中心端(噴 嘴噴霧出口處)形成強烈的擾流促進噴嘴出口處噴霧的霧化和混合；翼片12布置方向與噴 霧軸線方向一致，在翼片12中開多個傾斜導流片11，其中靠近排氣管壁面的導流片11方向 朝向排氣管壁方向，引導氣流在管壁處形成強烈擾流促進管壁處尿素水溶液的混合，其余 的導流片11朝中心位置略傾斜，形式流體通道13，同時引導氣流對整束噴霧進行混合。所述的混合器翼片裝置3的4個翼片12焊接在管體2上。4個翼片12與管壁之 間形成4個流體通道區域，且徑向均勻分布。每個流體通道區域又被一組傾斜導流片11分 隔成多個流體通道13，所述的流體通道13與噴霧軸向一致。同時，4個翼片12位于中心軸 線的端部圍合成一個中央流體通道14。所述管體2采用304以上不銹鋼材制作。上述結合附圖對本發明進行了示例性的描述，但本發明的具體實現并不受上述方 式的限制。只要采用了本發明的構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進 將本發明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍之內。采用本發明的技術方案，不僅可以使得噴嘴噴射的尿素水溶液和汽車尾氣得到充 分的混合，提高了 SCR的轉化效率，減少了尿素結晶的形成，又不會產生很大的壓降。
權利要求
1.一種用于柴油機尿素SCR系統的混合裝置，包括管體O)、混合器翼片裝置(3)和噴 嘴G)，其特征在于所述的噴嘴(4)設置在管體中心軸線上，所述的混合器翼片裝置(3)緊 靠噴嘴(4)并安裝在噴嘴(4)前端，所述的混合器翼片裝置(3)由一組翼片(12)組成，所 述的翼片(12)主體為沿著氣流方向扭轉的扇形結構，其布置方向與噴霧軸線方向一致，所 述的每個翼片(12)中設有一組傾斜導流片(11)。
2.如權利要求1所述的用于柴油機尿素SCR系統的混合裝置，其特征在于所述的翼片 (12)為 3-8 個。
3.如權利要求1所述的用于柴油機尿素SCR系統的混合裝置，其特征在于所述的混合 器翼片裝置(3)均勻分布。
4.如權利要求1-3任何一項所述的用于柴油機尿素SCR系統的混合裝置，其特征在于 所述的一組傾斜導流片(11)，其中靠近排氣管壁面的導流片(11)方向朝向排氣管壁方向 其余的導流片(11)朝中心位置略傾斜，形式流體通道(13)。
5.如權利要求4所述的用于柴油機尿素SCR系統的混合裝置，其特征在于所述的管體 (2)兩端分別通過連接法蘭(1、9)與排氣管道和后端管道( 或催化器(6)相連。
6.如權利要求5所述的用于柴油機尿素SCR系統的混合裝置，其特征在于所述的混合 器翼片裝置C3)焊接在管體上。
7.如權利要求5任何一項所述的用于柴油機尿素SCR系統的混合裝置，其特征在于所 述管體(2)采用304以上不銹鋼材制作。
全文摘要
本發明公開了一種用于柴油機尿素SCR系統的混合裝置，包括管體、混合器翼片裝置和噴嘴，其特征在于所述的噴嘴設置在管體中心軸線上，所述的混合器翼片裝置緊靠噴嘴并安裝在噴嘴前端，所述的混合器翼片裝置由一組翼片組成，所述的翼片主體為沿著氣流方向扭轉的扇形結構，其布置方向與噴霧軸線方向一致，所述的每個翼片中設有一組傾斜導流片。本發明通過混合器翼片裝置引導氣流沿翼片方向向中心流動，并在扇形中心端形成強烈的擾流促進噴嘴出口處噴霧的霧化和混合，不僅可以使得噴嘴噴射的尿素水溶液和尾氣在進入SCR催化器之前得到充分的混合，減少尿素在壁面的結晶，同時結構緊湊，易于加工和安裝，其效果經專用設計軟件計算分析得到驗證。
文檔編號F01N3/10GK102085453SQ20101058788
公開日2011年6月8日 申請日期2010年12月15日 優先權日2010年12月15日
發明者周小燕, 帥石金, 趙彥光, 陸國棟, 陳鎮 申請人:杭州銀輪科技有限公司, 浙江銀輪機械股份有限公司