本发明专利技术公开了一种用于柴油机尿素选择性催化还原装置的静态混合器，包括管体、混合器翼片和喷嘴，其特征在于所述的喷嘴设置在管体中心轴线上，所述的混合器翼片紧靠喷嘴并安装在喷嘴前端，混合器翼片为整体碗式结构，其沿喷雾轴线方向布置有扇形的孔式流体通道，中部沿气流反方向凸起。本发明专利技术根据喷雾的特性，通过混合器合理组织排气管中气流运动，在喷嘴出口喷雾最差的地方形成强烈的扰流，而沿喷雾轴向方向，喷雾雾化效果逐渐变好，气流运动也随之减弱。本发明专利技术不仅可以使得喷嘴喷射的尿素水溶液和尾气在进入SCR催化器之前得到充分的混合，减少尿素在壁面的结晶，同时又可以根据不同发动机特征改变主要特性设计参数来满足混合与压降的要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术专利涉及汽车排气后处理系统领域，更具体的说是涉及一种用于柴油机尿 素选择性催化还原装置的静态混合器。
技术介绍
选择性催化还原(SCR)后处理技术是目前柴油机控制NOx的主要技术手段之一。 SCR的主要原理是向排气管中摄入一定量的还原剂，在催化剂的作用下，还原剂与排气中的 NOx发生氧化还原反应，生成无害的队排出，达到降低NOx排放的目的。尿素⑴rea)作为 还原性氨气(NH3)的载体，因具有无毒、无味、稳定等优点成为车用柴油机SCR技术的首选 还原剂。尿素SCR后处理技术在欧洲已经使用数年，是欧洲解决欧IV/V排放要求的主流技 术路线；在美国为了满足更加严格的EPA2010，多数发动机制造商已经开始使用SCR后处理 技术；在我国主要发动机企业已经完成了满足国IV排放法规的尿素SCR系统，并在北京、上 海等地已经有越来越多的搭载SCR后处理系统满足国IV的公交车。虽然尿素SCR系统正 在世界范围内被推广和应用，但仍有很多问题有待解决，例如低温时如何提高NOx的转化 效率，如何降低沉积物生成，混合不均勻等因素造成的转化效率低和氨泄漏等等。大量研究表明混合器能够使尿素喷雾液滴更充分地与排气混合，提高混合均勻 性，加快尿素液滴的蒸发，促进尿素的分解，形成均勻的氨分布，从而提高NOx的转化效率， 减少低温下尿素沉积物的生成量，降低氨泄漏。但是，在喷嘴后端安装混合器可能造成喷雾 在混合器处产生结晶，同时安装混合器还会造成排气压力增加影响发动机的动力性能，因 此混合器的设计和应用需要综合考虑混合器的结晶、混合效果和压降因素。
技术实现思路
本专利技术要解决的是现有技术存在的上述问题，其目的是根据喷雾的特性，通过混 合器合理组织排气管中气流运动，在允许的压力损失前提下促进还原剂氨的混合效果、提 高NOx的转化效率，并降低沉积物的生成量和氨泄漏。为实现以上目的，本专利技术采用的技术方案是一种用于柴油机尿素选择性催化还原装置的静态混合器，包括管体、混合器翼片 和喷嘴，其特征在于所述的喷嘴设置在管体中心轴线上，所述的混合器翼片紧靠喷嘴并安 装在喷嘴前端，混合器翼片为整体碗式结构，其沿喷雾轴线方向布置有扇形的孔式流体通 道，中部沿气流反方向凸起。本专利技术的用于柴油机尿素选择性催化还原装置的静态混合器，根据喷雾的特性， 通过混合器合理组织排气管中气流运动，在喷嘴出口喷雾最差的地方形成强烈的扰流，而 沿喷雾轴向方向，喷雾雾化效果逐渐变好，气流运动也随之减弱。其翼片中部沿气流反方向 的凸起，可引导中部气流通过流体通道孔处流出，从而增强喷嘴出口处气流强度增强喷雾 的雾化效果。本专利技术不仅可以使得喷嘴喷射的尿素水溶液和尾气在进入SCR催化器之前得到充分的混合，减少尿素在壁面的结晶，同时又可以根据不同发动机特征改变主要特性设计 参数来满足混合与压降的要求，其效果经专用设计软件计算分析得到验证。作为本专利技术的进一步改进，在喷雾夹角无喷雾区域开一定数量的小孔用来根据发 动机排气背压的要求来调整混合器产生的压降。根据本专利技术，碗形深度为管体直径的0-1. 5倍。根据本专利技术，扇形的张角为20-85°。根据本专利技术，所述的管体一端通过连接法兰与排气管道相连，另一端和后端管道 或催化器相连。因而，本专利技术可以通过可拆卸的方式与排气管道相连。根据本专利技术，混合器设置在喷嘴前端，避免了在混合器上沉积、结晶，堵塞排气管 道的问题。喷嘴位置设在扰流活跃区，可以让尿素水溶液和尾气充分的混合。根据本专利技术，所述的流体通道根据喷嘴喷孔数量为3-8个，优选4-6个，且均勻设 置。本专利技术用于柴油机尿素选择性催化还原装置的静态混合器，管体采用304及以上 不锈钢材制作。附图说明图1为柴油机排气后处理SCR系统示意图。图2为柴油机排气管路系统结构图。图3为本专利技术混合器的正视图。图4为本专利技术混合器的俯视图。图5为本专利技术翼片的结构示意图。图6为本专利技术喷孔喷雾形态图。图7是另一实施方式的混合器的俯视图。图8是图7实施方式喷孔喷雾的形态图。图中1、连接法兰；2、管体；3、混合器翼片；4、喷嘴；5、混合器后端管路；6、催化 器；7、催化剂载体；8、催化器后管路；9、连接法兰；10、连接法兰；11、压降调节孔；12、中间 凸起部分；13、流体通道；14、喷雾形态。具体实施例方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式，例如各结构的 形状、构造以及各部分之间的相互位置关系及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进 一步的详细的说明本专利技术一种用于柴油机尿素选择性催化还原装置的静态混合器，利用混合器对汽 车排气管中气体流动进行引导，在喷嘴出口处和喷雾轴线方向上形成强烈扰流，促使尿素 水溶液更好地和汽车尾气混合，提高排气管内氨分布的均勻性和NOx的转化效率，从而进一 步降低排气中NOx的含量，同时可以减少尿素结晶的形成。参照图2、图3，本专利技术的柴油机尿素选择性催化还原装置的静态混合器，包括管 体2、混合器翼片3和喷嘴4，所述的喷嘴4设置在管体2中心轴线上，所述的管体2两端分 别通过连接法兰1、9与排气管道和后端管道5相连。所述的喷嘴4设置在管体3的下游。所述的混合器翼片3焊接在管体2上。所述管体2采用304及以上不锈钢材制作。参照图4、图5和图6，所述的翼片3为整体碗形结构，其沿喷雾轴线方向为扇形布 置的孔式流体通道13，其中部底端12沿气流反方向凸起，引导中部气流进入流体通道13， 从而增强喷嘴出口处气流强度增强喷雾的雾化效果。在本实施例中，翼片3的截面呈方形， 均勻分隔成四个扇形流体通道区域I、II、III、IV，每个扇形流体通道区域上设有一组通孔， 所述的通孔呈椭圆形，且通孔的长轴从中心到边缘逐渐递增。该组通孔以及翼片3与管壁 之间的空间形成一个扇形的孔式流体通道13。所述的一组通孔也可以是腰圆形或弧形结构。在相邻的扇形流体通道交界区域布置用于调节压降的孔11，可根据发动机排气背 压要求开适当直径的孔。参照图7和图8，本专利技术的另一个实施方式，与图4实施方式不同之处在于所述的 流体通道为6个，其余结构与图4实施方式相同，也能达到相同的技术效果。上述结合附图对本专利技术进行了示例性的描述，但本专利技术的具体实现并不受上述方 式的限制。只要采用了本专利技术的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进 将本专利技术的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本专利技术的保护范围之内。采用本专利技术的技术方案，不仅可以使得喷嘴喷射的尿素水溶液和汽车尾气得到充 分的混合，提高了 SCR的转化效率，减少了尿素结晶的形成，又不会产生很大的压降。权利要求1.一种用于柴油机尿素选择性催化还原装置的静态混合器，包括管体O)、混合器翼 片(3)和喷嘴G)，其特征在于所述的喷嘴(4)设置在管体中心轴线上，所述的混合器翼片 (3)设置在紧靠喷嘴的上游，所述的混合器翼片(3)为整体式碗形结构，其沿喷雾轴线 方向布置有扇形孔式流体通道(13)，所述的混合器翼片(3)的中部(1 沿气流反方向凸 起。2.如权利要求1所述的用于柴油机尿素选择性催化还原装置的静态混合器，其特征在 于所述的混合器翼片(3)的碗形整体式结构，其碗形深度为0-1. 5倍管体直径。3.如权利要求1所述的用于柴油机尿素选择性催化还原装置的静态混合器，其特征本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于柴油机尿素选择性催化还原装置的静态混合器，包括管体（２）、混合器翼片（３）和喷嘴（４），其特征在于所述的喷嘴（４）设置在管体中心轴线上，所述的混合器翼片（３）设置在紧靠喷嘴（４）的上游，所述的混合器翼片（３）为整体式碗形结构，其沿喷雾轴线方向布置有扇形孔式流体通道（１３），所述的混合器翼片（３）的中部（１２）沿气流反方向凸起。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈镇，周小燕，陆国栋，帅石金，赵彦光，
申请(专利权)人：杭州银轮科技有限公司，浙江银轮机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：86
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