分流出气式尿素混合器的制作方法

1.本发明涉及发动机尾气后处理技术领域，尤其是一种分流出气式尿素混合器。


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.直筒型后处理系统由于其整体结构的制约，尿素喷嘴喷射的尿素液滴从进入混合器至到达scr载体的路程较短，而且，直筒型后处理系统的尿素喷嘴通常布置于上侧，使得尿素液滴进入混合器后，在气流及重力作用下会快速向底部聚集，容易在混合器底部形成尿素结晶，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分流出气式尿素混合器，降低尿素结晶风险，保证后处理系统的性能。
5.本发明所采用的技术方案如下：一种分流出气式尿素混合器，筒体内从进气端至出气端依次设置前挡板、混合破碎组件、后挡板，前挡板与混合破碎组件之间的腔体为进气腔，混合破碎组件的内腔为混合腔，混合破碎组件与后挡板之间的腔体为出气腔；前挡板上开设有连通进气腔的进气口，后挡板上开设有连通出气腔的出气口；混合腔内设置有破碎组件；混合破碎组件上设置有进气通道与至少两个分流道，进气通道连通进气腔与混合腔，每个分流道通过出气通道连通出气腔，使用时，混合腔内的气流由分流道分流后从出气通道流出。
6.作为上述技术方案的进一步改进：混合破碎组件上设置有至少一条竖直的分流道及至少两条斜向下倾斜布置的分流道。
7.两条倾斜的分流道位于竖直的分流道的相对两侧；两条倾斜的分流道之间的夹角为100～130
°
。
8.混合破碎组件的混合腔由进气蚌壳与出气蚌壳面对面布置围成，进气蚌壳及出气蚌壳相对的两腰侧边分别通过支撑板与筒体连接；进气蚌壳设有前进气部、第一前分流部、第二前分流部、第三前分流部，出气蚌壳上对应设置后进气部、第一后分流部、第二后分流部、第三后分流部，前进气部与后进气部对应围成进气道，第一前分流部、第二前分流部、第三前分流部与第一后分流部、第二后分流部、第三后分流部分别对应围成分流道；进气蚌壳的前进气部壁面上开设进气通道，出气蚌壳的第一后分流部、第二后分流部、第三后分流部壁面上分别开设出气通道。
9.第一前分流部、第二前分流部、第三前分流部上分别开设有第一缺口；前进气部、
第一前分流部、第二前分流部、第三前分流部均为朝进气端外凸的半圆筒形或半椭圆筒形；后进气部、第一后分流部、第二后分流部、第三后分流部均为朝出气端外凸的半圆筒形或半椭圆筒形。
10.所述破碎组件包括上下布置的破碎筒与破碎板。
11.破碎筒的上部为直筒部，下部为锥筒部，锥筒部底部具有底面；直筒部上、正对进气蚌壳的进气通道开设有第二缺口；锥筒部为上大下小的圆锥筒，圆锥面上开设若干第一破碎孔；底面上开设有中心孔及若干第二破碎孔，中心孔的孔径大于第二破碎孔的孔径。
12.破碎板为开口朝下的v形板，其两侧板面上开设若干第三破碎孔；破碎板两侧板的倾斜角度与两侧分流道的倾斜角度保持一致。
13.混合破碎组件的进气通道与前挡板的进气口上下布置，进气口位于低位，进气通道位于高位。
14.后挡板的底部及相对的两侧分别开设有出气口；前挡板上设置有若干第一加强筋，后挡板上设置有若干第二加强筋；筒体上、正对混合腔设有喷嘴座。
15.本发明的有益效果如下：本发明的尾气气流在混合腔内与尿素液滴混合后，经分流道分流后从对应的出气通道流出，尿素液滴在气流的夹带下被引导分散到混合腔的不同部位，避免了尿素液滴聚集到混合器底部的情况，降低了混合器底部形成尿素结晶的风险，而且，尿素液滴分散在混合腔内，更利于与气流充分混合、充分吸热挥发热解，提高氨气分解效率，进而提高分解的氨气与气流的混合均匀性。
16.本发明两倾斜流动的夹角设置，在方便进气蚌壳、出气蚌壳成型的同时，也可以保证尿素液滴在气流扰动及重力作用下，被更好、更均匀分流到三个分流道，尿素液滴分流效果更好，避免尿素液滴聚集而形成尿素结晶，更有利于降低尿素结晶的风险。
17.本发明进气蚌壳与出气蚌壳的进气部与分流部设置为半圆筒形或半椭圆筒形，方便进气蚌壳、出气蚌壳圆滑过渡、降低成型的难度，半椭圆筒形还通过半椭圆筒形在两个方向的不同长度，保证进气截面积、混合破碎组件的厚度两者都满足设计要求。
18.本发明的破碎筒的锥筒部在将尿素液滴破碎的同时，还可以挤压气流往中间部位聚集向下流动。底面的若干第二破碎孔与中心孔在将尿素液滴破碎的同时，还保证具有较大的通流面积，使尿素液滴可以顺利穿过，而且在锥筒部的锥面挤压作用下，尿素液滴也更容易从若干第二破碎孔与中心孔穿过，防止尿素液滴沉积在破碎筒内而形成尿素结晶，降低了尿素结晶的风险。直筒部的第二缺口可以保证进气通道的通畅，降低进气背压。
19.本发明的v形破碎板的两侧板斜向下倾斜，破碎后的尿素液滴在气流及重力作用下可以沿破碎板的板面加速离开，可以防止尿素液滴沉积在破碎板上。破碎板可以将混合腔的混合气流往两侧的分流道导流，使大部分气流从两侧分流道流出，减少直通混合器底部的气流量，从而减小直通混合器底部的尿素液滴，降低了混合器底部形成尿素结晶的风险；在v形破碎板的导流作用下，可以使得三个分流道的出气流量基本保持一致，提高出气的一致性。
20.本发明的进气蚌壳的进气通道与前挡板的进气口上下布置，可以使尾气气流获得尽可能长的进气空间，气流从进气口进入进气腔后，转向向上流动至进气通道再转向流入混合腔，进气蚌壳凸起的外壁面也会对气流进行导流，使气流不断变向向上，从而使气流形
成扰流，气流进入混合腔后可以快速与尿素液滴混合，利于尿素液滴快速吸热挥发分解，提高尿素液滴分解效率。第一前分流部、第二前分流部、第三前分流部的第一缺口可以引入尾气气流吹扫筒体的内壁面，防止尿素液滴在筒体内壁面聚集而形成尿素结晶，降低了尿素结晶的风险。
21.本发明的后挡板底部的出气口可以使混合器底部的尿素液滴在气流作用下直接带出，防止尿素液滴沉积形成尿素结，两侧的出气口可以使气流产生往两侧甩出的效果，从而形成强烈的旋转气流，提高氨气的混合均匀性。
22.本发明的前挡板与后挡板的加强筋结构可以提高强度，防止二者焊接后变形。
附图说明
23.图1为本发明的立体图。
24.图2为本发明另一视角的立体图。
25.图3为本发明的爆炸图。
26.图4为本发明的剖视图。
27.图5为图4中a-a截面的剖视图。
28.图6为混合破碎组件的立体图。
29.图7为混合破碎组件另一视角的立体图。
30.图8为破碎筒的立体图。
31.图中：1、筒体；2、喷嘴座；3、前挡板；31、进气口；32、第一加强筋；4、后挡板；41、出气口；42、第二加强筋；100、混合破碎组件；5、进气蚌壳；51、前进气部；511、进气通道；52、第一前分流部；53、第二前分流部；54、第三前分流部；55、第一缺口；6、出气蚌壳；61、后进气部；62、第一后分流部；63、第二后分流部；64、第三后分流部；65、出气通道；7、支撑板；8、破碎筒；81、直筒部；811、第二缺口；82、锥筒部；821、第一破碎孔；83、底面；831、中心孔；832、第二破碎孔；9、破碎板；91、第三破碎孔；10、进气腔；20、混合腔；30、出气腔；40、进气道；50、分流道。
具体实施方式
32.下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
33.如图1至图4所示，本发明的筒体1内从进气端至出气端依次设置前挡板3、混合破碎组件100、后挡板4；在筒体1内，位于前挡板3与混合破碎组件100之间的腔体为进气腔10，混合破碎组件100内的腔体为混合腔20，混合破碎组件100与后挡板4之间的腔体为出气腔30。如图1、图4所示，前挡板3下部板面上开设有进气口31，进气口31连通进气腔10。如图2、图4所示，后挡板4的板面上开设有出气口41，出气口41连通出气腔30。如图4所示，筒体1上、正对混合腔20设有喷嘴座2，喷嘴座2内设置尿素喷嘴（图中未示出），尿素喷嘴可以往混合腔20内喷射尿素液滴。
34.如图3所示，混合破碎组件100包括进气蚌壳5、出气蚌壳6、支撑板7、破碎筒8及破碎板9。如图3、图4所示，进气蚌壳5与出气蚌壳6面对面布置，如图4、图5所示，进气蚌壳5与出气蚌壳6之间围成的腔体即为混合腔20，破碎筒8与破碎板9设置在进气蚌壳5与出气蚌壳
6之间、位于混合腔20内。如图5所示，进气蚌壳5及出气蚌壳6相对的两腰侧边分别通过支撑板7与筒体1内壁面连接。
35.如图3、图6所示，进气蚌壳5上部竖直向上延伸出前进气部51，下部竖直向下延伸出第一前分流部52，下部相对两侧斜向下分别对称延伸出第二前分流部53、第三前分流部54；前进气部51与第二前分流部53/第三前分流部54之间的夹角为100～130
°
，优选为120
°
，方便进气蚌壳5成型的同时，也可以保证尿素液滴在气流扰动及重力作用下，被更好、更均匀分流到三个分流道50，尿素液滴分流效果更好，避免尿素液滴聚集而形成尿素结晶，更有利于降低尿素结晶的风险。前进气部51、第一前分流部52、第二前分流部53、第三前分流部54均为朝进气端外凸的半圆筒形，方便进气蚌壳5的圆滑过渡、降低成型的难度；在其他实施例中，前进气部51、第一前分流部52、第二前分流部53、第三前分流部54也可以为外凸的半椭圆筒形，降低成型的难度的同时，还通过半椭圆筒形在两个方向的不同长度，保证进气截面积、混合破碎组件100的厚度两者都满足设计要求；前进气部51、第一前分流部52、第二前分流部53、第三前分流部54的外侧边缘分别焊接固定在筒体1内壁面上。前进气部51的壁面上开设有进气通道511，进气通道511连通进气腔10与混合腔20；进气通道511与前挡板3的进气口31上下布置，进气口31位于最低位，进气通道511位于高位，可以使尾气气流获得尽可能长的进气空间，气流从进气口31进入进气腔10后，转向向上流动至进气通道511再转向流入混合腔20，进气蚌壳5凸起的外壁面也会对气流进行导流，使气流不断变向向上，从而使气流形成扰流，气流进入混合腔20后可以快速与尿素液滴混合，利于尿素液滴快速吸热挥发分解，提高尿素液滴分解效率。第一前分流部52、第二前分流部53、第三前分流部54的外侧边缘分别开设有第一缺口55，第一缺口55可以引入尾气气流吹扫筒体1的内壁面，防止尿素液滴在筒体1内壁面聚集而形成尿素结晶，降低了尿素结晶的风险。
36.如图3、图7所示，出气蚌壳6与进气蚌壳5结构类似，与进气蚌壳5对应分别设置有后进气部61、第一后分流部62、第二后分流部63、第三后分流部64，后进气部61、第一后分流部62、第二后分流部63、第三后分流部64均为朝出气端外凸的半圆筒形或半椭圆筒形；如图5、图6所示，后进气部61与前进气部51相对围成竖直的进气道40，喷嘴座2正对进气道40；第一后分流部62、第二后分流部63、第三后分流部64与第一前分流部52、第二前分流部53、第三前分流部54分别相对围成三个分流道50：一个位于底部竖直布置，两个位于相对两侧斜向下倾斜布置。第一后分流部62/第二后分流部63/第三后分流部64延伸出的长度比第一前分流部52/第二前分流部53/第三前分流部54短，在第一后分流部62、第二后分流部63、第三后分流部64的外侧边缘外侧分别形成出气通道65，出气通道65连通分流道50与出气腔30；在其他实施例中，第一后分流部62、第二后分流部63、第三后分流部64的外侧边缘也可以延伸至筒体1内壁面，然后在第一后分流部62、第二后分流部63、第三后分流部64的壁面上开设出气通道65。尾气气流在混合腔20内与尿素液滴混合后，经三个分流道50分流后从对应的出气通道65流出，尿素液滴在气流的夹带下被引导分散到混合腔20的不同部位，避免了尿素液滴聚集到混合器底部的情况，降低了混合器底部形成尿素结晶的风险，而且，尿素液滴分散在混合腔20内，更利于与气流充分混合、充分吸热挥发热解，提高氨气分解效率，进而提高分解的氨气与气流的混合均匀性。
37.如图8所示，破碎筒8的上部为直筒部81，下部为锥筒部82，锥筒部82底部具有底面83。如图4所示，直筒部81焊接固定在进气蚌壳5上，直筒部81上、正对进气蚌壳5的进气通道
511开设有第二缺口811，保证进气通道511的通畅，降低进气背压。锥筒部82为上大下小的圆锥筒，圆锥面上开设若干第一破碎孔821，锥筒部82在将尿素液滴破碎的同时，还可以挤压气流往中间部位聚集向下流动。底面83上开设有中心孔831及若干第二破碎孔832，中心孔831的孔径大于第二破碎孔832的孔径，若干第二破碎孔832与中心孔831在将尿素液滴破碎的同时，还保证具有较大的通流面积，使尿素液滴可以顺利穿过，而且在锥筒部82的锥面挤压作用下，尿素液滴也更容易从若干第二破碎孔832与中心孔831穿过，防止尿素液滴沉积在破碎筒8内而形成尿素结晶，降低了尿素结晶的风险。
38.如图3、图5所示，破碎板9为开口朝下的v形板，其两侧板面上开设若干第三破碎孔91，破碎板9进一步将尿素液滴进行破碎，使尿素液滴充分吸热挥发分解。v形破碎板9的两侧板斜向下倾斜，破碎后的尿素液滴在气流及重力作用下可以沿破碎板9的板面加速离开，可以防止尿素液滴沉积在破碎板9上。破碎板9两侧板的倾斜角度与两侧分流道50的倾斜角度保持一致，破碎板9可以将混合腔20的混合气流往两侧的分流道50导流，使大部分气流从两侧分流道50流出，减少直通混合器底部的气流量，从而减小直通混合器底部的尿素液滴，降低了混合器底部形成尿素结晶的风险；在v形破碎板9的导流作用下，可以使得三个分流道50的出气流量基本保持一致，提高出气的一致性。
39.如图2、图3所示，后挡板4的底部及相对的两侧分别开设有出气口41，底部的出气口41可以使混合器底部的尿素液滴在气流作用下直接带出，防止尿素液滴沉积形成尿素结，两侧的出气口41可以使气流产生往两侧甩出的效果，从而形成强烈的旋转气流，提高氨气的混合均匀性。
40.如图1、图2所示，前挡板3上设置有若干第一加强筋32，后挡板4上设置有若干第二加强筋42，加强筋结构可以提高前挡板3、后挡板4的强度，防止二者焊接后变形。
41.本发明实际使用时，尾气从进气口31进入进气腔10，沿进气蚌壳5向上运动、从进气通道511进入混合腔20，在混合腔20内形成扰流、并与尿素喷嘴喷出的尿素液滴充分混合后，向下运动，依次经破碎筒8、破碎板9破碎后，从三个分流道50流出到出气腔30，然后从出气口41流出。
42.以上描述是对本发明的解释，不是对本发明的限定，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。