筒式旋流混合器论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及一种筒式旋流混合器，包括筒体，筒体中设置隔板，隔板中设置旋流孔管，旋流孔管底部连接孔管堵盖，旋流孔管上部连接喷嘴底座，旋流孔管一侧设置旋流板，旋流板一侧连接锥形罩，锥形罩连接在筒体上。隔板上部为倾斜安装面，下部为气流阻挡面，倾斜安装面中设置旋流孔管。旋流孔管的轴线与筒体轴线的夹角为60°～70°。本实用新型结构简单，占用空间小；能满足较短的布置安装空间，使用过程中会产生两次强烈的旋转气流效果，气流扰动效果好，尿素颗粒破碎合理，气流与尿素颗粒混合充分，能有效降低尿素结晶风险及满足SCR催化转化器前端氨分布要求。

主设计要求

1.一种筒式旋流混合器，其特征在于：所述混合器包括筒体（7），所述筒体（7）中设置隔板（1），所述隔板（1）中设置旋流孔管（4），所述旋流孔管（4）底部连接孔管堵盖（8），所述旋流孔管（4）上部连接喷嘴底座（2），所述旋流孔管（4）一侧设置旋流板（5），所述旋流板（5）一侧连接锥形罩（6），所述锥形罩（6）连接在所述筒体（7）上。

设计方案

2.如权利要求1所述的筒式旋流混合器，其特征在于：所述隔板（1）上部为倾斜安装面，下部为气流阻挡面，所述倾斜安装面中设置所述旋流孔管（4）。

3.如权利要求1所述的筒式旋流混合器，其特征在于：所述旋流孔管（4）的轴线与所述筒体（7）轴线的夹角为60°～70°。

4.如权利要求1所述的筒式旋流混合器，其特征在于：所述旋流孔管（4）上部外周开有旋流入口（4-3），所述旋流入口（4-3）一侧设有旋流叶片（4-1），所述旋流孔管（4）下部为孔管（4-2），所述孔管（4-2）外周环绕开有紊流小孔（4-4）。

5.如权利要求4所述的筒式旋流混合器，其特征在于：所述旋流入口（4-3）为长方形。

6.如权利要求4所述的筒式旋流混合器，其特征在于：所述紊流小孔（4-4）呈交错设置；孔径8mm～12mm。

7.如权利要求1所述的筒式旋流混合器，其特征在于：所述喷嘴底座（2）上部为安装部，下部为密封部（2-1）。

8.如权利要求1所述的筒式旋流混合器，其特征在于：所述旋流板（5）中部设有气流入口（5-1），所述气流入口（5-1）周围环状设有混流入口（5-2），所述混流入口（5-2）一侧设置弧面旋流叶片（5-3）。

9.如权利要求8所述的筒式旋流混合器，其特征在于：所述弧面旋流叶片（5-3）为耳朵状。

10.如权利要求2所述的筒式旋流混合器，其特征在于：所述气流阻挡面开孔。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于柴油车尾气后处理装置技术领域，具体的涉及一种筒式旋流混合器。

背景技术

随着机动车排放法规的日益严苛，为满足各污染物指标低于相应阶段排放法规要求，后处理产品的布置必不可少。针对排放法规的具体要求，且考虑到技术更新升级成本，目前国内各大主机厂均将选择性催化还原（SCR）技术作为主要的技术路线。而SCR系统在实际的使用过程中，主机厂最为关注的是尿素结晶风险及排放达标，尿素结晶跟尿素喷雾颗粒的破碎、气流扰动等作用息息相关，排放达标则要求尿素分解效率高、氨气进入SCR催化转化器前混合均匀。许多原有SCR系统的混合器方案很难兼顾解决尿素结晶及氨分布效果差的问题。

发明内容

本实用新型的目的是设计了一种筒式旋流混合器，该结构能有效降低尿素结晶风险、保证尿素分解效率及满足SCR催化转化器前端氨分布的要求。

按照本实用新型提供的技术方案：一种筒式旋流混合器，包括筒体，所述筒体中设置隔板，所述隔板中设置旋流孔管，所述旋流孔管底部连接孔管堵盖，所述旋流孔管上部连接喷嘴底座，所述旋流孔管一侧设置旋流板，所述旋流板一侧连接锥形罩，所述锥形罩连接在所述筒体上。

作为本实用新型的进一步改进，所述隔板上部为倾斜安装面，下部为气流阻挡面，所述倾斜安装面中设置所述旋流孔管。

作为本实用新型的进一步改进，所述旋流孔管的轴线与所述筒体轴线的夹角为60°～70°。

作为本实用新型的进一步改进，所述旋流孔管上部外周开有旋流入口，所述旋流入口一侧设有旋流叶片，所述旋流孔管下部为孔管，所述孔管外周环绕开有紊流小孔。

作为本实用新型的进一步改进，所述旋流入口为长方形。

作为本实用新型的进一步改进，所述紊流小孔呈交错设置；孔径8mm～12mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述喷嘴底座上部为安装部，下部为密封部。

作为本实用新型的进一步改进，所述旋流板中部设有气流入口，所述气流入口周围环状设有混流入口，所述混流入口一侧设置弧面旋流叶片。

作为本实用新型的进一步改进，所述弧面旋流叶片为耳朵状。

作为本实用新型的进一步改进，所述气流阻挡面开孔。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

1、本实用新型结构简单，占用空间小；能满足较短的布置安装空间。

2、本实用新型在使用过程中会产生两次强烈的旋转气流效果，气流扰动效果好，尿素颗粒破碎合理，气流与尿素颗粒混合充分，能有效降低尿素结晶风险及满足SCR催化转化器前端氨分布要求。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的正视结构示意图。

图3为本实用新型喷嘴底座的结构示意图。

图4为本实用新型旋流孔管的结构示意图。

图5为本实用新型旋流板的结构示意图。

图6为本实用新型工作时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。

图1中，包括1-隔板、2-喷嘴底座、2-1-密封部、3-喷嘴、4-旋流孔管、4-1-旋流叶片、4-2-孔管、4-3-旋流入口、4-4-紊流小孔、5-旋流板、气流入口5-1、混流入口5-2、弧面旋流叶片5-3、6-锥形罩、7-筒体、8-孔管堵盖9-进气组件、10-DOC组件、11-DPF组件、12-SCR组件、13-出气组件等。

如图1-2所示，本实用新型是一种筒式旋流混合器，包括筒体7，筒体7中设置隔板1，隔板1将整个混合器分为左右两个部分，隔板1上部为倾斜安装面，下部为气流阻挡面，倾斜安装面中设置旋流孔管4，旋流孔管4被隔板1分成上部和下部，旋流孔管4的轴线与筒体7轴线的夹角为60°～70°，这样有利于混合时气流与尿素喷雾的混合。旋流孔管4上部外周开有旋流入口4-3，旋流入口4-3为长方形，这样可以尽可能多的吸入气流，旋流入口4-3一侧设有旋流叶片4-1。旋流孔管4下部为孔管4-2，孔管4-2外周环绕开有紊流小孔4-4，紊流小孔4-4孔径8mm～12mm；呈交错设置，这样对尿素颗粒的破碎及紊流效果更好。旋流孔管4底部焊接孔管堵盖8，对旋流孔管4底部进行密封。旋流孔管4上部连接喷嘴底座2，如图3所示，喷嘴底座2上部为安装部，下部为密封部2-1，密封部2-1使筒体7外周密闭。旋流孔管4右侧设置旋流板5，旋流板5为圆形，旋流板5中部设有气流入口5-1，气流入口5-1周围环状设有混流入口5-2，混流入口5-2为圆弧状，混流入口5-2一侧设置弧面旋流叶片5-3，弧面旋流叶片5-3呈耳朵状，旋流板5右侧连接锥形罩7的大口端，锥形罩7焊接在筒体7上。

本实用新型的工作过程如下：如图5所示，柴油车发动机工作产生的排气经后处理装置前的歧管及增压器进入进气组件9中，再由DOC组件10净化尾气中的碳氢化合物HC及CO等成分后，进入DPF组件11中过滤排气中的碳烟颗粒，气流流出DPF组件11后为较为平整的气流，该平整的气流往后进入到混合器部分。由于隔板1将整个混合器分为左右两个部分，气流从左往右时，绝大多数的气流（主流）遇到隔板1下部气流阻挡面后，沿着隔板1上部倾斜安装面流入旋流孔管4上方的旋流入口4-3，主气流在进入旋流入口4-3的时候旋流叶片4-1对主气流进行旋流，使主气流进入旋流孔管4内时会形成强烈的旋转气流。尿素水溶液经尿素喷嘴3雾化后喷入旋流孔管4内，强烈的旋转气流对尿素喷雾起到了强烈的扰动作用并进行了初步的混合，且旋流孔管4的倾斜布置形式使得旋转气流有轴向向后的速度分量，能快速有效的将尿素喷雾带到旋流孔管4的下端，由于尿素喷嘴位置的设置在设计之初就将尿素喷雾的预着壁点设置在孔管4-2的中间区域，尿素喷雾在孔管4-2的中间区域着壁时，存在尿素喷雾的二次破碎现象，由于小孔4-4的布置使得气流搅动效果明显，加剧的二次破碎的效果，加快了尿素的分解进而有效避免了大颗粒尿素液滴存在孔管4-2内壁面的现象，使得孔管4-2着壁区域不会出现厚的液膜，从而降低了尿素结晶风险。为了避免尿素颗粒在散出孔管4-2后因重力作用在筒体7的下方沉积，在隔板1的气流阻挡面开了两排孔流出的高速气流，能对散出孔管4-2后的尿素颗粒进行强力的吹扫，将尿素颗粒迅速的吹入旋流板5内。

气流与尿素颗粒的混合物中间部分从气流入口5-1流入旋流板5中部，周边部分经弧面旋流叶片5-3的导流产生巨大的旋转作用后进入旋流板5四周，

气流与尿素颗粒的混合物从气流入口5-1与混流入口5-2进入旋流板5的两部分流出后再进行第二次强烈的扰动和混合，但为了避免混合后的气流大量的往筒体四周甩的情况发生，在旋流板5后布置了锥形罩6，锥形罩6的前大后小的锥形造型，能有效的将混合气流向筒体7轴线中心聚拢，使得进入SCR组件12的气流满足流速均匀性和氨分布均匀性的技术指标，提高了SCR催化转化器的转化效率和使用寿命。气流在流出SCR组件12后经出气组件13排向外部。

设计图

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