一种旋流混合器及SCR系统的制作方法

一种旋流混合器及scr系统
技术领域
1.本实用新型涉及柴油发动机技术领域，尤其是柴油发动机排气系统中的旋流混合器。本发明还涉及设有所述旋流混合器的scr系统。


背景技术：

2.柴油发动机scr系统中的混合器，其工作原理是通过设置可以增加扰动的结构，来实现不同种类气流的均匀混合。
3.传统的混合器使用多片式、单旋向、单旋流管等的技术方法实现单向、单旋流的气体混合，如cn213450559u公开的混合器组件及尾气处理封装，其属于孤立、独立的气旋混合方案，运行时，无法通过旋流之间的互斥作用保证气旋形态的稳定和对中性，气流裹挟尿素混合时不可避免的会偏向一侧，导致混合器局部有结晶且均匀性较差。此外，还存在气流通道狭窄、系统背压过高等问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种旋流混合器。该旋流混合器可以使还原剂与废气充分混合、蒸发分解，并提高混合均匀性及抗结晶性能。
5.本实用新型的另一目的在于提供一种设有所述旋流混合器的scr系统。
6.为实现上述目的，本实用新型提供一种旋流混合器，包括两个以开口相对的方式分左右对称布置的弧形挡板以及引流板，两个所述弧形挡板之间形成混合腔；所述弧形挡板的前侧边缘之间形成通入所述混合腔的前开口，所述弧形挡板的后侧边缘之间形成与所述混合腔连通的后开口；所述引流板呈弧形并位于所述后开口的后侧，所述引流板与所述弧形挡板之间形成从前侧分左右通向所述后开口的空腔，所述弧形挡板和引流板的底部设有空心隔板，所述空心隔板的下方设有垂直于气流方向的导流板，所述导流板上开设有导气孔。
7.可选地，所述弧形挡板的前边缘和后边缘分别向内弯曲，以使气流能够通过前开口和后开口进入混合腔，且气流通过混合腔时能够形成四个均布旋流。
8.可选地，所述导流板具有向气流来气方向拱起的弧形部位和位于所述弧形部位两侧的侧翼部位。
9.可选地，所述导流板的弧形部位和侧翼部位均开设有导气孔。
10.可选地，所述弧形部位的导气孔位于其下半部分。
11.可选地，所述引流板的后侧布置有均流板，所述均流板上设有t型整流结构。
12.可选地，所述均流板呈圆形，所述t型整流结构包括与所述均流板的圆形形状相适应的t形头部和t形主干，所述t形头部开设有若干第一通气孔，所述t形主干的左右边沿与所述t形头部的下边沿以及所述均流板的弧形内边沿形成单独的第二通气孔。
13.可选地，所述第一通气孔分布于所述t形头部的左上角区域、中间区域以及右上角区域。
14.可选地，两个所述弧形挡板之间的间距为20mm～80mm。
15.为实现上述另一目的，本实用新型提供一种scr系统，包括催化器和位于所述催化器上游的混合器，所述混合器为上述任一项技术方案所述的旋流混合器，所述旋流混合器在其混合腔的上方设有还原剂喷射口。
16.本实用新型所提供的旋流混合器设有两个弧形挡板，通过两个弧形挡板形成混合腔，气流可通过前开口和后开口进入混合腔，气流通过混合腔时在双c型结构的作用下能够高速旋转，形成四个均布旋流，在旋流的作用下，还原剂液滴在混合空间内有足够的时间和条件与废气充分混合、蒸发分解，从而达到提高后处理系统混合均匀性及抗结晶性能的目的，而且，弧形挡板和引流板下方的导流板上开设有导流孔，使导流板保持一定开孔率，系统压力损失更低，进一步提升了混合均匀性，很好的解决了气流通道狭窄、系统背压过高的问题。
17.在一种优选方案中，用于二次分配的均流板的t型整流结构，具有非均匀分布的通气孔，通流面积更大，压力损失更低，能够进一步增强混合效果和均匀性。
18.本发明所提供的scr系统设有所述旋流混合器，由于所述旋流混合器具有上述技术效果，则设有该旋流混合器的scr系统，也应具有相应的技术效果。
附图说明
19.图1为本实用新型实施例所提供的一种旋流混合器的结构示意图。
20.图中：
21.1.弧形挡板2.引流板3.导流板31.弧形部位32.侧翼部位33.导气孔4..蒸发器5.均流板51.t形头部52.t形主干53.第一通气孔54.第二通气孔6.前开口7.后开口8.通孔9.空心隔板
具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
23.在本文中，“上、下、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
24.请参考图1，图1为本实用新型实施例所提供的一种旋流混合器的结构示意图。
25.如图所示，在一种具体实施例中，本实用新型所提供的旋流混合器，主要由两个弧形挡板1、引流板2、导流板3、以及均流板5等部分构成。
26.其中，两个弧形挡板1以开口相对的方式分左右对称布置，两个弧形挡板1之间形成混合腔，弧形挡板1的前侧边缘之间形成通入混合腔的前开口6，弧形挡板1的后侧边缘之间形成与混合腔连通的后开口7；引流板2呈弧形并位于后开口7的后侧，引流板2与弧形挡板1之间形成从前侧分左右通向后开口7的环形空腔，两个弧形挡板1在其所形成的开口两侧的板体上分别设有以点阵形式分布的通孔8。
27.根据不同机型和排气量、温度，两个弧形挡板1的间距可设定在20mm到80mm之间。这样，可以确保尿素和废气在混合器中形成有效的四旋流形态。
28.弧形挡板1和引流板2的底部设有空心隔板9，空心隔板9的下方设有垂直于气流方向的导流板3，导流板3上开设有导气孔33，空心隔板9的下方可设置位于导流板后侧的蒸发器4。
29.导流板3具有向气流来气方向拱起的弧形部位31和位于弧形部位两侧的侧翼部位32，导流板3的弧形部位31和侧翼部位32均开设有导气孔33，其中，弧形部位31的导气孔33位于其下半部分。
30.引流板2的前侧边缘呈外翻的形状，与导流板3的侧翼部位32相对应，两弧形挡板1、引流板2与导流板3在轴向方向上的投影在整体上具有呈圆形的外轮廓，以便于安装在圆筒部件的内部。当然，根据外部构件的不同，也可以设计成其他形状。
31.引流板2的后侧布置有均流板5，均流板5上设有t型整流结构。
32.具体地，均流板5呈圆形，t型整流结构包括与均流板5的圆形形状相适应的t形头部51和t形主干52，t形头部51开设有若干第一通气孔53，第一通气孔53分布于t形头部51的左上角区域、中间区域以及右上角区域，t形主干52的左右边沿与t形头部51的下边沿以及均流板5的局部弧形内边沿形成单独的第二通气孔54，从图中可以看出，第一通气孔53是直径相对较小的圆形孔，而第二通气孔54则是占据面积相对较大的异形孔。
33.根据气流的流量、温度以及压力损失，结合排放关键指标，通过在均流板5上设置不同数量、形状和尺寸的第一通孔53和第二通孔54，可以维持系统压力损失，结晶和均匀性等综合性能的平衡。
34.工作时，当气流自箭头方向流入混合器之后，气流在引流板2、导流板3、以及两块弧形挡板1的共同作用下，能够高速旋转，形成四个均布旋流，在旋流的作用下，还原剂液滴在混合空间内有足够的时间和条件与废气充分混合，之后气流经过蒸发器4之后，尿素和废气混合气经过再次的扰动和蒸发，进一步增加多种气体的混合程度，提高尿素气化转化的效率，加强气流的混合均匀性，经过蒸发器4混合之后的混合气体，被引入下游布置的均流板5，在此，气流会在根据流速、温度等因素设置的第一通气孔53和第二通气孔54，再次分配，用以提高scr载体前端面的流动均匀性，同时还能有效的降低结晶的风险，提高发动机的排放裕度。
35.上述实施例仅是本实用新型的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，在导流板3的弧形部位31的上半部分也开设导气孔33，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。
36.本实用新型所提供的旋流混合器通过独特的导流结构，在垂直气流方向形成四个均布对冲旋流的流场，而且，下方的导流板3保持一定开孔率，与导流板3上没有开孔的结构相比，系统压力损失更低，均匀性提升，解决了工程实际中遇到的混合均匀性不满足要求的问题，试验表明，通过设置不同混合器内部结构，可以有效的提升出气端的混合均匀性。
37.除了上述旋流混合器，本实用新型还提供一种scr系统(即选择性催化还原系统)，包括催化器和位于催化器上游的混合器，其中，混合器为上文所描述的旋流混合器，其设置在催化器入口的前侧，并在混合腔的上方设有还原剂喷射口，所采用的还原剂具体可以是
尿素等。
38.关于scr系统的其余结构，请参考现有技术，本文不再赘述。
39.以上对本实用新型所提供的旋流混合器及scr系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种旋流混合器，包括两个以开口相对的方式分左右对称布置的弧形挡板(1)以及引流板(2)，两个所述弧形挡板(1)之间形成混合腔；所述弧形挡板(1)的前侧边缘之间形成通入所述混合腔的前开口(6)，所述弧形挡板(1)的后侧边缘之间形成与所述混合腔连通的后开口(7)；所述引流板(2)呈弧形并位于所述后开口(7)的后侧，所述引流板(2)与所述弧形挡板(1)之间形成从前侧分左右通向所述后开口(7)的空腔，其特征在于，所述弧形挡板(1)和引流板(2)的底部设有空心隔板(9)，所述空心隔板(9)的下方设有垂直于气流方向的导流板(3)，所述导流板(3)上开设有导气孔(33)。2.根据权利要求1所述的旋流混合器，其特征在于，所述弧形挡板(1)的前边缘和后边缘分别向内弯曲，以使气流能够通过前开口(6)和后开口(7)进入混合腔，且气流通过混合腔时能够形成四个均布旋流。3.根据权利要求2所述的旋流混合器，其特征在于，所述导流板(3)具有向气流来气方向拱起的弧形部位(31)和位于所述弧形部位(31)两侧的侧翼部位(32)。4.根据权利要求3所述的旋流混合器，其特征在于，所述导流板(3)的弧形部位(31)和侧翼部位(32)均开设有导气孔(33)。5.根据权利要求4所述的旋流混合器，其特征在于，所述弧形部位(31)的导气孔(33)位于其下半部分。6.根据权利要求1所述的旋流混合器，其特征在于，所述引流板(2)的后侧布置有均流板(5)，所述均流板(5)上设有t型整流结构。7.根据权利要求6所述的旋流混合器，其特征在于，所述均流板(5)呈圆形，所述t型整流结构包括与所述均流板(5)的圆形形状相适应的t形头部(51)和t形主干(52)，所述t形头部(51)开设有若干第一通气孔(53)，所述t形主干(52)的左右边沿与所述t形头部(51)的下边沿以及所述均流板(5)的局部弧形内边沿形成单独的第二通气孔(54)。8.根据权利要求7所述的旋流混合器，其特征在于，所述第一通气孔(53)分布于所述t形头部(51)的左上角区域、中间区域以及右上角区域。9.根据权利要求1至8中任一项所述的旋流混合器，其特征在于，两个所述弧形挡板(1)之间的间距为20mm～80mm。10.一种scr系统，包括催化器和位于所述催化器上游的混合器，其特征在于，所述混合器为上述权利要求1至9中任一项所述的旋流混合器，所述旋流混合器在其混合腔的上方设有还原剂喷射口。

技术总结
本实用新型公开了一种旋流混合器及SCR系统，所述旋流混合器包括两个以开口相对的方式分左右对称布置的弧形挡板以及引流板，两个所述弧形挡板之间形成混合腔；所述弧形挡板的前侧边缘之间形成通入所述混合腔的前开口，所述弧形挡板的后侧边缘之间形成与所述混合腔连通的后开口；所述引流板呈弧形并位于所述后开口的后侧，所述引流板与所述弧形挡板之间形成从前侧分左右通向所述后开口的空腔，所述弧形挡板和引流板的底部设有空心隔板，所述空心隔板的下方设有垂直于气流方向的导流板，所述导流板上开设有导气孔。该旋流混合器可以使还原剂与废气充分混合、蒸发分解，并提高混合均匀性及抗结晶性能。性及抗结晶性能。性及抗结晶性能。


技术研发人员：赵红兵 郑茜 韩笑 张成龙 郑鹏
受保护的技术使用者：潍柴动力股份有限公司
技术研发日：2023.04.17
技术公布日：2023/7/19