混合腔组件 |
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| 申请号 | CN201610075594.1 | 申请日 | 2016-02-03 | 公开(公告)号 | CN107035480B | 公开(公告)日 | 2019-08-09 |
| 申请人 | 天纳克(苏州)排放系统有限公司; 天纳克有限责任公司; | 发明人 | 卢卡斯·普鲁士; 西蒙·特沃罗格; 司马翔; 于洋; 赵治国; 王聪; 韩文军; 彭宇; 孙小冈; | ||||
| 摘要 | 一种混合腔组件，用于 发动机 排气后处理装置中，其包括第一子腔体、第二子腔体、用以安装尿素 喷嘴 以向所述第一子腔体内喷射尿素液滴的安装孔、以及连通所述第一子腔体与所述第二子腔体的中间子腔体。所述混合腔组件还包括位于所述中间子腔体内的混合器，所述混合器包括向所述第二子腔体倾斜的若干第一翅片，其中所述第一翅片分为倾斜方向不同的两组，用以在所述第二子腔体中形成双旋流的效果。如此设置，增加了气流在有限空间内的行程，确保尿素液滴与排气充分混合，同时保证尿素液滴被充分加热，提高了尿素液滴 蒸发 率，提高 氨 气分子分布均匀性，降低尿素结晶的 风 险。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种混合腔组件，用于发动机排气后处理装置中，所述混合腔组件包括腔体以及用以安装尿素喷嘴的安装孔，所述腔体包括第一子腔体、第二子腔体以及连通所述第一子腔体与所述第二子腔体的中间子腔体，所述第一子腔体相较于所述第二子腔体位于排气流动方向的上游，所述尿素喷嘴用以向所述第一子腔体内喷射尿素液滴，其特征在于：所述混合腔组件还包括位于所述中间子腔体内的混合器，所述混合器包括排列为第一排且向所述第二子腔体倾斜的若干第一翅片，所述若干第一翅片分为倾斜方向不同的第一组以及第二组，其中所述第一组的第一翅片与所述第二组的第一翅片之间呈V形，以使排气与尿素液滴在所述第二子腔体中形成双旋流的效果；所述侧壁包括至少部分形成所述第二子腔体的第二侧壁，所述第二侧壁包括第二左侧壁以及第二右侧壁，所述第一组的第一翅片向所述第二左侧壁倾斜，所述第二组的第一翅片向所述第二右侧壁倾斜；所述第二左侧壁的内壁与所述第二右侧壁的内壁均呈圆弧状。 |
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| 说明书全文 | 混合腔组件技术领域背景技术[0002] 研究表明排气后处理系统（例如选择性催化还原系统，SCR系统）管路中氨分布的均匀程度对系统的整体性能和耐久性能有重要的影响。如果氨气（NH3）分布不均匀会导致氮氧化合物（NOx）转化效率过低，如果为了满足排放性能而增加尿素喷射量则易造成氨泄漏污染。同时尿素液滴在接触到温度较低的壁面时容易沉积，形成结晶严重时会堵塞排气管、导致发动机动力性能下降。提高氨气分子的混合均匀性可以有效提高尿素利用率，降低尿素喷射量从而降低尿素结晶的风险。 [0003] 因此，有必要提供一种能够提高氨气分子混合均匀性的混合腔组件以解决上述技术问题。 发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种能够使发动机的排气与尿素液滴混合均匀的混合腔组件。 [0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种混合腔组件，用于发动机排气后处理装置中，所述混合腔组件包括腔体以及用以安装尿素喷嘴的安装孔，所述腔体包括第一子腔体、第二子腔体以及连通所述第一子腔体与所述第二子腔体的中间子腔体，所述第一子腔体相较于所述第二子腔体位于排气流动方向的上游，所述尿素喷嘴用以向所述第一子腔体内喷射尿素液滴，所述混合腔组件还包括位于所述中间子腔体内的混合器，所述混合器包括排列为第一排且向所述第二子腔体倾斜的若干第一翅片，所述若干第一翅片分为倾斜方向不同的第一组以及第二组，其中所述第一组的第一翅片与所述第二组的第一翅片之间呈V形，以使排气与尿素液滴在所述第二子腔体中形成双旋流的效果。 [0006] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述混合器包括排列为第二排且向所述第一子腔体倾斜的若干第二翅片，所述若干第二翅片的倾斜方向相同，所述第二翅片相较于所述第一翅片位于所述排气流动方向的上游。 [0007] 作为本发明进一步改进的技术方案，沿所述排气流动方向，所述第一翅片呈直条形、圆弧形、弯折形或者至少前述两种形状的组合。 [0008] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一翅片设有冲孔、光孔、开窗或者至少前述两种结构的组合。 [0009] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一翅片沿宽度方向的剖面形状呈直条形、弯折形、凸起形或者至少前述两种形状的组合。 [0010] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述混合腔组件包括主体部以及与所述主体部相配合的盖板，所述主体部包括侧板以及自所述侧板延伸的侧壁，所述盖板固定在所述侧壁上，所述第一子腔体、第二子腔体以及中间子腔体由所述主体部以及所述盖板形成。 [0011] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述盖板包括与所述第一子腔体连通的第一开口以及与所述第二子腔体连通的第二开口；所述安装孔设置于所述侧壁上。 [0012] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述侧壁包括至少部分形成所述第一子腔体的第一侧壁、至少部分形成所述第二子腔体的第二侧壁以及至少部分形成所述中间子腔体的第三侧壁，其中所述第一侧壁包括第一左侧壁以及第一右侧壁，所述第二侧壁包括第二左侧壁以及第二右侧壁，所述第三侧壁包括第三左侧壁以及第三右侧壁，其中所述若干第二翅片向所述第一右侧壁倾斜。 [0013] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一组的第一翅片向所述第二左侧壁倾斜，所述第二组的第一翅片向所述第二右侧壁倾斜；所述第二左侧壁的内壁与所述第二右侧壁的内壁均呈圆弧状。 [0014] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一子腔体与所述第二子腔体相互偏移；在所述混合腔组件的厚度方向上，所述混合腔组件设有位于所述第一子腔体与所述第二子腔体之间的倾斜部，以形成对应于所述混合器的缩口。 [0015] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述第二翅片同时也向所述盖板倾斜从而使所述第二翅片不完全垂直所述侧板；所述第二组的第一翅片同时也向所述盖板倾斜从而使所述第二组的第一翅片不完全垂直所述侧板。 [0016] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述若干第二翅片中位于最左侧的第二翅片设有向所述第三左侧壁弯折的排气阻挡部且所述排气阻挡部抵靠所述第三左侧壁；所述若干第二翅片中位于最右侧的第二翅片抵靠所述第三右侧壁。 [0017] 作为本发明进一步改进的技术方案，在所述排气流动方向上，所述第二翅片与所述第一翅片是分开的以形成镂空部；所述混合器包括固定所述第二翅片与所述第一翅片的支架，所述支架设有若干供所述第二翅片与所述第一翅片插入的斜槽。 [0018] 相较于现有技术，本发明通过设置倾斜方向不同的第一翅片以形成双旋流的效果。如此设置，增加了气流在有限空间内的行程，确保尿素液滴与排气充分混合同时保证尿素液滴被充分加热，提高了尿素液滴蒸发率，提高氨气分子分布均匀性，降低尿素结晶的风险。附图说明 [0019] 图1是本发明混合腔组件的立体示意图。 [0020] 图2是图1的部分立体分解图，其中将盖板分离出来。 [0021] 图3是图2进一步的立体分解图，其中将混合器也分离出来。 [0022] 图4是图1另一角度的立体示意图。 [0023] 图5是图1的主视图。 [0024] 图6是图4的主视图。 [0025] 图7是图1中的混合腔组件去除盖板之后的立体示意图。 [0026] 图8是图7的主视图。 [0027] 图9是本发明的混合腔组件去除盖板之后的主视图，且示意性的标明了尿素喷嘴的位置以及发动机的排气与尿素液滴双旋流的方向。 [0028] 图10是去除图8中支架后的主视图。 [0029] 图11是图7中混合器的立体图。 [0030] 图12是图11的主视图。 [0031] 图13是图11的立体分解图。 [0032] 图14是本发明的第一翅片在第二实施方式中的示意图。 [0033] 图15是本发明的第一翅片在第三实施方式中的示意图。 [0034] 图16是本发明的第一翅片在第四实施方式中的示意图。 [0035] 图17是本发明的第一翅片在第五实施方式中的示意图。 [0036] 图18是本发明的第一翅片在第六实施方式中的示意图。 [0037] 图19是本发明的第一翅片在第七实施方式中的示意图。 [0038] 图20是沿图16中B-B线的剖面示意图，其中在第一种实施方式中，该剖面的形状呈直条形。 [0039] 图21是沿图16中B-B线的剖面示意图，其中在第二种实施方式中，该剖面的形状呈弯折形。 [0040] 图22是沿图16中B-B线的剖面示意图，其中在第三种实施方式中，该剖面的形状呈凸起形。 [0041] 图23是沿图16中B-B线的剖面示意图，其中在第四种实施方式中，该剖面的形状呈另一凸起形。 具体实施方式[0042] 请参图1至图10所示，本发明揭示了一种混合腔组件100，用于发动机排气后处理装置中以处理发动机的排气。所述排气后处理装置可以包括位于所述混合腔组件100上游的氧化催化器（DOC）及/或位于所述混合腔组件100下游的选择性氧化催化模块（SCR）与柴油颗粒捕集器（DPF）。当然，在某些实施方式中，还可以用涂了SCR催化剂的DPF（SDPF）来代替SCR与DPF的组合。排气后处理装置的形状可以为直线形、U形、Z形、L形等。另外，所属技术领域的技术人员可以理解，上述DOC、DPF、SDPF等可以根据实际需要设计为其他类型的催化器或者组合，在此不再赘述。 [0043] 请参图1至图8所示，所述混合腔组件100包括腔体101以及位于所述腔体101内的混合器40。按照不同的分区，所述腔体101包括第一子腔体10、第二子腔体20以及连通所述第一子腔体10与所述第二子腔体20的中间子腔体30，其中，所述第一子腔体10相较于所述第二子腔体20位于排气流动方向的上游，所述混合器40位于所述中间子腔体30内。 [0044] 从结构上看，本发明的混合腔组件100包括主体部1以及与所述主体部1相配合的盖板2。所述主体部1包括侧板11以及自所述侧板11延伸的侧壁12。所述盖板2通过例如焊接的方式固定在所述侧壁12上。在本发明图示的实施方式中，所述第一子腔体10、第二子腔体20以及中间子腔体30由所述主体部1以及所述盖板2形成。 [0045] 具体地，所述侧壁12包括至少部分形成所述第一子腔体10的第一侧壁121、至少部分形成所述第二子腔体20的第二侧壁122以及至少部分形成所述中间子腔体30的第三侧壁123，其中所述第一侧壁121包括第一左侧壁1211以及第一右侧壁1212，所述第二侧壁122包括第二左侧壁1221以及第二右侧壁1222，所述第三侧壁123包括第三左侧壁1231以及第三右侧壁1232。所述第二左侧壁1221的内壁与所述第二右侧壁1212的内壁均呈圆弧状。在本发明图示的实施方式中，所述第一左侧壁1211靠近其顶部的位置设有用以安装尿素喷嘴3的安装孔1213。请参图8所示，所述安装孔1213位于所述混合腔组件100的左上方，即与混合腔组件100中心面成一定角度。 [0046] 请参图6所示，所述第一子腔体10与所述第二子腔体20相互偏移。在所述混合腔组件100的厚度方向A-A上，所述混合腔组件100设有位于所述第一子腔体10与所述第二子腔体20之间的倾斜部50，以形成对应于所述混合器40的缩口51。 [0047] 请参图1至图3所示，所述盖板2包括第一板片部21、第二板片部22以及连接所述第一板片部21与所述第二板片部22的倾面部23。所述倾面部23对应于所述倾斜部50。另外，所述第一板片部21设有与所述第一子腔体10连通的第一开口211，所述第二板片部22设有与所述第二子腔体20连通的第二开口221。在本发明图示的实施方式中，所述第一开口211为上游排气入口，所述第二开口221为下游排气出口。 [0048] 请参图7至图13所示，所述混合器40包括排列为第一排且向所述第二子腔体20倾斜的若干第一翅片41。请参图9所示，所述第一翅片41分为倾斜方向不同的两组，其中第一组的第一翅片411与第二组的第一翅片412之间呈V形，以使排气与尿素液滴在所述第二子腔体20中形成双旋流的效果。具体地，所述第一组的第一翅片411向所述第二左侧壁1221倾斜，所述第二组的第一翅片412向所述第二右侧壁1222倾斜，使得从整体上看，第一组的第一翅片411与第二组的第一翅片412形成V形。另外，所述第二组的第一翅片412也向所述盖板2倾斜从而使所述第二组的第一翅片412不完全垂直所述侧板11。如此设置，可以将位于后端的排气向前端导引，以提高分布的均匀性。 [0049] 在本发明图示的实施方式中，为了对尿素液滴进行更好的破碎以及加热，所述混合器40还包括排列为第二排且向所述第一子腔体10倾斜的若干第二翅片42。所述第二翅片42相较于所述第一翅片41位于所述排气流动方向的上游。所述第二翅片42的倾斜方向相同，以确保尿素液滴喷射到第二翅片42上时被分散加热。在本发明图示的实施方式中，所述若干第二翅片42向所述第一右侧壁1212倾斜。所述若干第二翅片42中位于最左侧的第二翅片42设有向所述第三左侧壁1231弯折的排气阻挡部421且所述排气阻挡部421抵靠所述第三左侧壁1231，以防止过多的排气从位于最左侧的第二翅片42与所述第三左侧壁1231的狭缝中穿过；所述若干第二翅片42中位于最右侧的第二翅片42抵靠所述第三右侧壁1232，以防止过多的排气从位于最右侧的第二翅片42与所述第三右侧壁1232的狭缝中穿过。 [0050] 需要说明的是，本申请文件中所描述的“倾斜方向相同”是指向同一方向倾斜（例如图8中向右上角倾斜），但是并不意味着倾斜的角度必须完全相同。优选地，在本发明图示的实施方式中，所述第二翅片42的倾斜角度相同。 [0051] 另外，请参图14至图16所示，在其他实施方式中，根据不同的应用条件，所述第一翅片41的形状可以是直条形、圆弧形、弯折形或者至少前述两种形状的组合等。其中，本申请文件中所描述的“直条形”是指第一翅片41本身的结构是直的，而无论其布置角度如何。请参图17至图19所示，在其他实施方式中，根据不同的应用条件，所述第一翅片41设有冲孔 413、光孔414、开窗415或者至少前述两种结构的组合等。请参图20至图23所示，所述第一翅片41沿宽度方向B-B的剖面形状呈直条形、弯折形、凸起形或者至少前述两种形状的组合等。所属技术领域的技术人员应当能够理解，虽然图20至图23的剖面是以图16中的B-B线为基础，但是该剖面形状同样可以应用于其他实施方式中的第一翅片41（例如图12、图14、图 15或者图17至图19等），在此不再赘述。 [0052] 另外，由于所述缩口51的存在，排气在此处会形成加速流动。同时，由于排气是从正面进入到第一子腔体10中，在受到侧板11的阻碍之后再向下流动，因此第一子腔体10后端的排气流相比前端的排气流要大，这样不利于混合。在本发明图示的实施方式中，所述第二翅片42同时也向所述盖板2倾斜从而使所述第二翅片42不完全垂直所述侧板11。通过将第一翅片41与第二翅片42均设置为向所述盖板2倾斜，可以将位于后端的排气向前端导引以提高气流分布的均匀性。 [0053] 请参图10所示，在排气流动方向上，所述第二翅片42与所述第一翅片41是分开的，如此设置，可以在所述第二翅片42与所述第一翅片41之间形成镂空部44，以提高排气与尿素液滴混合的均匀性。另外，避免了未充分破碎的尿素液滴在翅片的表面形成累积，从而降低了尿素结晶的风险。在本发明图示的实施方式中，所述混合器40包括固定所述第二翅片42与所述第一翅片41的支架43，所述支架43设有若干供所述第二翅片42与所述第一翅片41插入的斜槽430。在本发明图示的实施方式中，所述支架43包括U形的第一支架431以及与所述第一支架431配合的第二支架432。所述斜槽430分别形成在所述第一支架431以及所述第二支架432的上下边缘。 [0054] 组装时，先将所述第一支架431与所述第二支架432焊接起来，然后将第二翅片42以及第一翅片41插入到对应的斜槽430中，并焊接固定。随后将所述混合器40焊接到所述第三左侧壁1231以及第三右侧壁1232上，实现固定。 [0055] 使用时，发动机的排气从第一开口211进入第一子腔体10中，在受到侧板11的阻碍之后向下流动；在达到喷射条件时，尿素喷嘴3向所述混合腔组件100中喷射雾化的尿素液滴；发动机的排气与尿素液滴穿过混合器40，并在第一组的第一翅片411以及第二组的第一翅片412的导引下向两侧分流，最终形成双旋流的效果。如此设置，增加了气流在有限空间内的行程，确保尿素液滴与排气充分混合，同时保证尿素液滴被充分加热，提高了尿素液滴蒸发率，提高氨气分子分布均匀性，降低尿素结晶的风险。 [0056] 本文使用的例如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“V形”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个特征相对于另一个特征的关系。可以理解，根据产品摆放位置的不同，空间相对位置的术语可以旨在包括除了图中所示方位以外的不同方位，并不应当理解为对权利要求的限制。 |
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