專利名稱：一種車用尿素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車用尿素 SCR系統的混合裝置。
背景技術：
選擇性催化還原(SCR)是目前公認的減少柴油機NOx排放最有效的后處理技術 之一，也被認為是最符合中國國情的、能滿足國IV排放要求的后處理技術之一。尿素 SCR通過向排氣管中噴入一定量的尿素水溶液，尿素水溶液再經過蒸發、熱解和水解過 程得到還原劑NH3，胃3在催化劑的作用下選擇性的將NOx還原成N2，從而實現降低排 氣中NOx的含量。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。目前廣泛應用的尿素SCR系統主要分成兩類空氣輔助噴射系統和無空氣輔助 噴射系統。空氣輔助SCR系統一般噴嘴安裝在排氣管中心，尿素水溶液在壓縮空氣的輔 助下朝排氣管壁四周垂直噴射，在空氣輔助作用下霧化相對較好，不易形成結晶，但多 一路壓縮空氣，系統結構復雜；無空氣輔助SCR系統一般在管壁安裝電磁閥式噴嘴，從 排氣管壁一端沿一定角度朝排氣管另一端噴射，這種系統總體結構簡單，但霧化和混合 效果較差，容易形成尿素結晶。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
本發明要解決的是現有技術存在的上述缺陷，其目的是針對無空氣輔助SCR 系統，噴霧沿排氣管壁一端噴向另一端的形式，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—種車用尿素SCR系統的混合裝置，包括管體、混合器翼片裝置和噴嘴，其特 征在于所述的噴嘴斜置在管體壁面上，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包括4個翼片，其中第一和第二翼片中間構成了與噴霧形 態類似的流體通道，所述的第一翼片和第二翼片具有一定的傾斜度并朝中心區域扭轉； 第三翼片為擋板形結構，靠近管壁設置，安裝的方向與噴霧軸線垂直，同時朝壁面扭 轉；第四翼片沿噴霧軸線方向放置，由左右交替扭轉的一組葉片構成。本發明的混合裝置，由于所述的第一翼片和第二翼片具有一定的傾斜度并朝中 心區域扭轉，能夠將沒有噴霧到達的區域的流體引流到流體通道中，增強噴霧處的流動 強度，尤其在噴嘴出口處形成強烈的擾流，促進尿素液滴的均勻分布。擋板形的第三翼 片，可引導部分流體往噴霧正對著的壁面方向流動，增強此處的流動以促進壁面尿素液 滴的分布，同時可以減少壁面結晶現象。由左右交替扭轉的一組葉片構成的第四翼片， 用來進一步混合噴霧液滴。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。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。本發明的車用尿素SCR系統的混合裝置的管體采用304或304以上不銹鋼材制 作。


圖1為無空氣輔助的尿素SCR系統示意圖。圖2為柴油機排氣管路系統結構圖。圖3為本發明混合器的正視圖。圖4為本發明混合器的俯視圖。圖5為本發明混合器翼片裝置的結構示意圖。圖6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 端管路；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、噴霧軸線；12、噴霧形態；13、流體通道。
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、噴霧軸線方向上、噴霧正對的避免處形成強烈擾 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NOx的轉 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2、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管壁上，噴霧沿排氣管 壁的上游端噴向下游端，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，所述的混合器翼片裝置3主要由4個翼片組成，其中第一翼片 3-1和第二翼片3-2中間構成了與噴霧形態類似的流體通道，每個翼片3-1、3-2具有一定 的傾斜度并朝中心區域扭轉將沒有噴霧到達的區域的流體引流到流體通道中，增強噴霧 處的流動強度，尤其在噴嘴出口處形成強烈的擾流，促進尿素液滴的均勻分布；第三翼 片3-3為擋板形結構，設置在靠近管壁處，安裝的方向與噴霧軸線11垂直，同時朝壁面 扭轉，引導部分流體往噴霧正對著的壁面方向流動，增強此處的流動以促進壁面尿素液 滴的分布，同時可以減少壁面結晶現象；第四翼片3-4沿噴霧軸線11方向放置，由左右 交替扭轉的一組葉片構成，用來進一步混合噴霧液滴。所述的混合器翼片裝置3焊接在管體2上。所述的流體通道與噴霧軸線方向一 致。所述管體2采用304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
1.一種車用尿素SCR系統的混合裝置，包括管體(2)、混合器翼片裝置(3)和噴嘴 (4)，其特征在于所述的噴嘴(4)斜置在管體壁面上，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(3)裝置包括4個翼片，其中第一翼 片(3-1)和第二翼片(3-2)中間構成了與噴霧形態類似的流體通道(13)，所述的第一翼 片(3-1)和第二翼片(3-2)具有一定的傾斜度并朝中心區域扭轉；第三翼片(3-3)為擋板 形結構，靠近管壁設置，安裝的方向與噴霧軸線(11)垂直，同時朝壁面扭轉；第四翼片 (3-4)沿噴霧軸線(11)方向放置，由左右交替扭轉的一組葉片構成。
2.如權利要求1所述的車用尿素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(5)或催化器(6)相連。
3.如權利要求1所述的車用尿素SCR系統的混合裝置，其特征在于所述的混合器翼 片裝置(3)焊接在管體(2)上。
4.如權利要求1-3任何一項所述的車用尿素SCR系統的混合裝置，其特征在于所述 管體(2)采用304及以上不銹鋼材制作。
全文摘要
本發明公開了一種車用尿素SCR系統的混合裝置，包括管體、混合器翼片裝置和噴嘴，所述的噴嘴斜置在管體壁面上，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包括4個翼片，其中第一和第二翼片中間構成了與噴霧形態類似的流體通道，所述的第一翼片和第二翼片具有一定的傾斜度并朝中心區域扭轉；第三翼片為擋板形結構，靠近管壁設置，安裝的方向與噴霧軸線垂直，同時朝壁面扭轉；第四翼片沿噴霧軸線方向放置，由左右交替扭轉的一組葉片構成。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，其效果已得到驗證。
文檔編號B01D53/94GK102022165SQ201010588290
公開日2011年4月20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