具有旋流结构的尿素混合装置的制作方法

1.本实用新型涉及发动机尾气后处理技术领域，尤其是一种具有旋流结构的尿素混合装置。


背景技术：

2.目前，在发动机尾气后处理系统中，通常采用选择性催化还原技术(scr)进行后处理，在尾气后处理混合器中喷入尿素水溶液，在催化剂的作用下，将把尾气中的氮氧化物（no
x
）还原成无害的氮气（n2）和水（h2o），达到降低排放物的目的。
3.现有的尿素混合装置的尿素混合均匀性较差，容易形成尿素结晶，影响后处理系统的性能，更甚者还会造成排放超标或后处理系统堵塞而造成车辆动力不足。


技术实现要素：

4.本技术人针对上述现有尿素混合装置存在的缺点，提供一种结构合理的具有旋流结构的尿素混合装置，提高尿素混合均匀性，降低尿素结晶风险。
5.本实用新型所采用的技术方案如下：
6.一种具有旋流结构的尿素混合装置，外壳的进气端内壁面中下部设置有前挡板，前挡板的上方具有第一进气通道；外壳的出气端内壁面设置后挡板，后挡板上开设有出气口；前挡板与后挡板之间设置有内壳，内壳将前挡板与后挡板之间的空腔分隔为进气腔与出气腔，第一进气通道连通进气腔，出气口连通出气腔；内壳上穿插有旋流管，旋流管上部位于进气腔内，旋流管下部伸入出气腔内，旋流管连通进气腔与出气腔；旋流管内插装有孔管，孔管将旋流管内的腔体分隔为旋流腔与混合腔，旋流腔与混合腔均与出气腔连通；旋流管上位于进气腔内管部的圆周壁里上开设有若干第一进气孔，每个第一进气孔上设置叶片；孔管的上部圆周壁面上开设若干圆形通孔，孔管的下部圆周壁面上开设若干条形通孔，圆形通孔与条形通孔连通旋流腔与混合腔。
7.作为上述技术方案的进一步改进：
8.孔管的条形通孔的开孔大于圆形通孔的开孔。
9.孔管的底部设置有若干支撑脚，孔管通过若干支撑脚焊接固定在旋流管的内壁面上。
10.孔管插装在旋流管上部、位于若干第一进气孔内侧。
11.旋流管的叶片沿径向朝外开口，叶片与旋流管管体切线的夹角为25
°
～45
°
；旋流管上位于第一进气孔上方的圆周壁面上还开设有若干第二进气孔。
12.后挡板的外轮廓尺寸与外壳相应部位的内轮廓尺寸相匹配，出气口连通出气腔的上半部腔体；后挡板上位于出气口下方的板面上开设有若干第一通孔，第一通孔连通出气腔下半部腔体。
13.旋流管内、位于孔管的下方固定设置有上下布置的若干层破碎板，破碎板的板面上开设有若干第二通孔，相邻层的破碎板交错布置。
14.前挡板的外边缘具有若干个连接片，前挡板通过连接片焊接固定到外壳的内壁面上；相邻连接片之间形成有第二进气通道，第二进气通道连通进气腔。
15.外壳后端部的右上侧内壁面上设置有孔板，孔板位于后挡板后方，孔板为有劣弧的圆弧形板，孔板上开设若干第三通孔。
16.内壳为一体成型的半圆环形，具有相连的水平平板面与圆弧板面，平板面位于顶部，平板面中央开设有用于穿插旋流管的穿插孔。
17.本实用新型的有益效果如下：
18.本实用新型在旋流管内插装孔管，在二者之间形成狭长的旋流腔，气流从旋流管进入旋流腔后产生强烈的旋流效果，一方面，强旋转的气流通过孔管加入进入混合腔内，与尿素液滴充分混合、热解，尿素混合均匀性更高，降低尿素结晶风险；另一方面强旋转的气流可以加速吹扫孔管及破碎板，防止尿素液滴滴落到孔管和破碎板上形成尿素结晶，降低了尿素结晶的风险；而且，孔管还可以减少气流对刚喷射的尿素液滴的扰动，减少孔管上的尿素落点，降低孔管上产生尿素结晶的风险。
19.本实用新型的孔管上部的圆形通孔具有较小的开孔，在减小流进的气流流量、防止尿素液滴刚从尿素喷嘴喷出就被气流吹散的同时，又可以保证有气流流入、对孔管壁面进行预热，防止在尿素喷嘴下方形成气流死区。孔管下部的条形通孔具有较大的开孔，在增加流进的气流流量的同时，也使得气流加速进入孔管的混合腔内，与尿素液滴充分混合、热解，降低尿素结晶的风险。
20.本实用新型的出气腔的下半部腔体被后挡板的板面遮盖，可以迫使出气腔出来的气流朝斜向上的方向流动形成旋流，提高尿素混合的均匀性，降低尿素结晶的风险。后挡板的第一通孔连通出气腔下半部腔体，使得出气腔下半部腔体内的尿素颗粒可以通过若干第一通孔流出，防止在内壳底部形成尿素结晶，降低尿素结晶的风险。
21.本实用新型的前挡板具有第二进气通道，从第二进气通道进入的尾气可以对内壳的壁面进行预热，避免内壳由于壁面温度过低而产生尿素结晶。
22.本实用新型的旋流管内的破碎板在保证对尿素液滴起到较好的破碎作用的同时，具有较小的气流压降。
23.本实用新型的孔板可以使气流再次形成旋流，增加旋流效果，使得气流在有限长度下，可以具有更长的混合的路径，混合气流的混合效果更好，混合均匀性更高。
附图说明
24.图1为本实用新型的立体图。
25.图2为本实用新型另一视角的立体图。
26.图3为本实用新型的爆炸图。
27.图4为本实用新型的剖视图。
28.图中：1、外壳；2、前挡板；21、连接片；3、后挡板；31、出气口；32、第一通孔；4、内壳；41、平板面；42、圆弧板面；43、穿插孔；5、旋流管；51、第一进气孔；52、叶片；53、第二进气孔；6、孔管；61、支撑脚；62、圆形通孔；63、条形通孔； 7、破碎板；71、第二通孔；8、孔板；81、第三通孔；9、喷嘴座；11、第一进气通道；12、第二进气通道；
29.10、进气腔；20、出气腔；30、旋流腔；40、混合腔。
具体实施方式
30.下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。
31.如图1至图4所示，本实用新型的圆筒形外壳1的进气端内壁面中下部、沿径向竖直设置有前挡板2，外壳1的出气端内壁面沿径向竖直设置圆形后挡板3，前挡板2与后挡板3之间、沿轴向设置有内壳4，内壳4将前挡板2与后挡板3之间的空腔分隔为位于内壳4外侧的进气腔10、及位于内壳4内侧的出气腔20。外壳1内、在前挡板2的上方具有第一进气通道11，第一进气通道11连通进气腔10；后挡板3的板面上开设有出气口31，出气口31连通出气腔20。内壳4上穿插有旋流管5，旋流管5上部位于进气腔10内，其上端部固定在外壳1上，旋流管5下部伸入出气腔20内，旋流管5连通进气腔10与出气腔20。旋流管5内侧上部插装有孔管6，孔管6将旋流管5上部的腔体分隔为位于孔管6外侧的旋流腔30及位于孔管6内侧的混合腔40，旋流腔30与混合腔40均与出气腔20连通。外壳1上对应孔管6设有喷嘴座9，喷嘴座9可以与尿素喷嘴连接（图中未示出），尿素喷嘴可以往孔管6内喷射尿素液滴。
32.如图1、图3所示，前挡板2的外边缘朝外凸出有若干个连接片21，如图1所示，前挡板2通过连接片21焊接固定到外壳1的内壁面上，相邻连接片21之间形成有第二进气通道12，第二进气通道12连通进气腔10，从第二进气通道12进入的尾气可以对内壳4的壁面进行预热，避免内壳4由于壁面温度过低而产生尿素结晶。
33.如图2至图4所示，后挡板3的外轮廓尺寸与外壳1相应部位的内轮廓尺寸相匹配，出气口31开设在后挡板3中间偏下的部位、连通出气腔20的上半部腔体，即出气腔20的下半部腔体被后挡板3的板面遮盖，可以迫使出气腔20出来的气流朝斜向上的方向流动形成旋流，提高尿素混合的均匀性，降低尿素结晶的风险。后挡板3上、位于出气口31下方的板面上开设有若干第一通孔32，第一通孔32连通出气腔20下半部腔体，即遮盖出气腔20下半部腔体的板面上开设有若干第一通孔32，使得出气腔20下半部腔体内的尿素颗粒可以通过若干第一通孔32流出，防止在内壳4底部形成尿素结晶，降低尿素结晶的风险。
34.如图3所示，内壳4为一体成型的半圆环形，具有相连的水平平板面41与圆弧板面42，平板面41位于顶部，平板面41中央开设有用于穿插旋流管5的穿插孔43。内壳4结构简单，模具简单，开模成本低。
35.如图1、图3、图4所示，旋流管5上、位于进气腔10内的管部的圆周壁上开设有若干第一进气孔51，每个第一进气孔51上设置叶片52，叶片52沿径向朝外开口，叶片52与旋流管5管体切线的夹角为25
°
～45
°
，若干第一进气孔51连通进气腔10与旋流腔30，进气腔10的气流经若干第一进气孔51进入狭长的旋流腔30内，若干叶片52使气流产生强烈的旋流效果，使得混合气流获得更长的混合路径，混合效果更好，混合均匀性更高，气流流速分布更均匀。旋流管5的上端部、位于第一进气孔51上方的圆周壁面上还开设有若干第二进气孔53，第二进气孔53连通进气腔10与旋流腔30，第二进气孔53可以引导气流进入、吹扫喷嘴处的尿素喷嘴，防止尿素喷嘴上产生尿素结晶。
36.如图3、图4所示，孔管6插装在旋流管5上部、正对位于若干第一进气孔51内侧。孔管6的底部、沿周向设置有若干支撑脚61，若干支撑脚61沿径向向外伸出，孔管6通过若干支撑脚61焊接固定在旋流管5的内壁面上。孔管6的上部圆周壁面上开设若干圆形通孔62，孔管6的下部圆周壁面上开设若干条形通孔63，条形通孔63为长圆形孔，圆形通孔62与条形通孔63连通旋流腔30与混合腔40；条形通孔63的开孔大于圆形通孔62的开孔；孔管6上部的圆
形通孔62具有较小的开孔，在减小流进的气流流量、防止尿素液滴刚从尿素喷嘴喷出就被气流吹散的同时，又可以保证有气流流入、对孔管6壁面进行预热，防止在尿素喷嘴下方形成气流死区；而孔管6下部的条形通孔63具有较大的开孔，在增加流进的气流流量的同时，也使得气流加速进入孔管6的混合腔40内，与尿素液滴充分混合、热解，降低尿素结晶的风险。
37.如图3、图4所示，旋流管5内、位于孔管6的下方固定设置有上下布置的若干层破碎板7，破碎板7的板面上开设有若干第二通孔71，相邻层的破碎板7交错布置，本实施例中，旋流管5内包括上下布置的两层破碎板7，在保证对尿素液滴起到较好的破碎作用的同时，具有较小的气流压降。
38.如图2至图4所示，外壳1后端部的右上侧内壁面上、位于后挡板3后方固定设置有孔板8，孔板8为有劣弧的圆弧形板，孔板8的板面上开设若干第三通孔81，从后挡板3斜向上流出的气流经过孔板8，再次形成旋流，增加旋流效果，使得气流在有限长度下，可以具有更长的混合的路径，混合气流的混合效果更好，混合均匀性更高。
39.本实用新型可以在直筒型或u型封装结构上使用，通用性较强，可以满足不同整车布置。
40.本实用新型实际使用时，设置在在尾气后处理的dpf（颗粒捕捉器）组件与scr（选择性催化还原技术）组件之间；喷嘴座9内的尿素喷嘴往孔管6内喷射尿素液滴，尾气从dpf的输出端输入，气流分别通过第一进气通道11、第二进气通道12进入进气腔10，从旋流管5的若干第一进气孔51与第二进气孔53进入旋流腔30内，形成强烈的旋转气流；旋流腔30中的一部分气流从孔管6的圆形通孔62及条形通孔63进入混合腔40，与尿素液滴充分混合、热解后，向下流经破碎板7后进入出气腔20；旋流腔30中的另一部分气流直接向下流经破碎板7后进入出气腔20；出气腔20内的气流从出气口31斜向上流出，流经孔板8形成旋流，输出到scr组件。
41.以上描述是对本实用新型的解释，不是对本实用新型的限定，在不违背本实用新型精神的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。