一种双涡旋流式尿素混合装置
阅读说明：本技术 一种双涡旋流式尿素混合装置 (Double-vortex flow type urea mixing device ) 是由 陈增响 张辉 陈正国 张旭 付细平 徐东 易军 周稳超 陆超俊 宋伟 彭新宇 于 2021-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种双涡旋流式尿素混合装置,属于柴油机尾气后处理领域,其包括前法兰、后法兰、筒体、隔热罩、喷嘴底座和筒内组件,所述前法兰与后法兰分别焊接在筒体两端,所述隔热罩焊接在筒体的外部,所述喷嘴底座焊接在筒体上,所述筒内组件焊接于筒体内部并与喷嘴底座相连接；所述筒内组件包括前隔板、后隔板及分流管组,其中前隔板与后隔板分别焊接在分流管组的两侧。本发明采用简单的管子和挡板结构实现了尿素的分流及双涡流旋转,提升了尿素和废气的混合效果,又保证SCR催化单元的混合均匀性；采用的分流管上端的槽口,用于引导气流从分流管两侧进入分流管中,从而顺利带走上方喷入的尿素,降低尿素喷射在分流管内壁面上累积。(The invention relates to a double-vortex-flow urea mixing device, which belongs to the field of diesel engine tail gas aftertreatment and comprises a front flange, a rear flange, a cylinder, a heat insulation shield, a nozzle base and an in-cylinder assembly, wherein the front flange and the rear flange are respectively welded at two ends of the cylinder; the in-barrel assembly comprises a front partition plate, a rear partition plate and a shunt tube group, wherein the front partition plate and the rear partition plate are respectively welded on two sides of the shunt tube group. The invention adopts simple pipe and baffle structure to realize urea shunt and double vortex rotation, thus improving the mixing effect of urea and waste gas and ensuring the mixing uniformity of the SCR catalytic unit; the notch at the upper end of the flow dividing pipe is used for guiding airflow to enter the flow dividing pipe from two sides of the flow dividing pipe, so that urea sprayed from the upper part is smoothly taken away, and urea spraying accumulation on the inner wall surface of the flow dividing pipe is reduced.)
技术领域
本发明涉及一种双涡旋流式尿素混合装置，属于柴油机尾气后处理领域。
背景技术
在SCR系统应用技术中，如何将喷入的尿素和发动机废气进行均匀混合并完成对尿素的二次破碎、减少尿素在混合器位置的结晶风险是整个开发过程中的关键。
尿素混合器常见的混合单元多使用翅片结构、孔板结构、纤维单元等实现尿素的破碎和分解，同时采用孔板或者孔管结构或者旋流结构实现尿素的混合。但是，目前市场上常见的旋流结构多数为产生单向旋流，从而提升催化单元中的流速均匀性和氨气均匀性。近年来，也有采用多个旋流结构形成双向旋流作用从而提升SCR前的混合效果的应用。但是，一方面，采用多个旋流结构的混合装置结构过于复杂，从而导致排气背压较高。另一方面，单纯的旋流结构对尿素的破碎能力和分流作用有限，孔管虽有分流总用，但也容易堵塞小孔而发生严重的尿素结晶，因此尿素的分流和分解难以快速完成。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种采用一套旋流结构即可实现双旋转涡流的尿素混合装置，用以解决SCR系统中混合均匀性差、尿素的分流慢、分解不良问题，预防尿素结晶。
按照本发明提供的技术方案，一种双涡旋流式尿素混合装置，包括前法兰、后法兰、筒体、隔热罩、喷嘴底座和筒内组件，所述前法兰与后法兰分别焊接在筒体两端，所述隔热罩焊接在筒体的外部，所述喷嘴底座焊接在筒体上，所述筒内组件焊接于筒体内部并与喷嘴底座相连接；
所述筒内组件包括前隔板、后隔板及分流管组，其中前隔板与后隔板分别焊接在分流管组的两侧；
所述分流管组包括支撑板、分流管、倒V型破碎导流板、弧形导流板和隔板，所述支撑板的中部开有圆孔，所述分流管的中部焊接设置在圆孔上，所述分流管的底部焊接设置在弧形导流板上，所述倒V型破碎导流板焊接设置在分流管的内部；所述分流管上端的两侧分别开设有第一槽口，分流管的下端的两侧分别开设有缺口，在两个缺口之间设置有隔板。
作为本发明的进一步改进，所述前隔板的中部设置有弧形的通气孔。
作为本发明的进一步改进，所述前隔板和后隔板分别与支撑板和隔板焊接。
作为本发明的进一步改进，所述分流管的顶端开设有多个扁孔，所述扁孔位于同一水平线上，扁孔设置为环绕分流管外围均布。
作为本发明的进一步改进，所述后隔板的两侧均开设有第二槽口。
作为本发明的进一步改进，所述倒V型破碎导流板上均匀设置有若干个小圆孔。
作为本发明的进一步改进，所述支撑板的两端设置有向上倾斜的第一弧形边。
作为本发明的进一步改进，所述隔板的底部焊接设置在弧形导流板上，隔板的中部焊接设置在分流管上。
作为本发明的进一步改进，所述隔板垂直于与分流管的焊接处的切面。
作为本发明的进一步改进，所述弧形导流板上设置有第一凹槽，所述第一凹槽设置在弧形导流板与分流管焊接处的两端；所述弧形导流板的两端设置有向上倾斜的第二弧形边。
本发明的有益效果在于：
1.本发明采用简单的管子和挡板结构实现了尿素的分流及双涡流旋转，提升了尿素和废气的混合效果，又保证SCR催化单元的混合均匀性；
2.本发明采用的分流管上端两侧开槽口，用于引导气流从分流管两侧进入分流管中，从而顺利带走上方喷入的尿素，降低尿素喷射在分流管内壁面上累积；
3.本发明采用的分流管中设置了分流破碎板，有利于尿素的二次破碎，同时也促进了尿素和废气向两侧的分流作用，降低了尿素在同一位置过多积累的可能性；
4.分流管下端采用几字形导流板将气流向两侧导流，从而提升了双向涡流的强度，防止尿素在混合装置的最底部累积，降低了底部的结晶风险；
5.利用前后两个隔板结构，构造了将气流向两侧引导的两侧导流腔室，扩大了尿素的混合空间；
6.后隔板两侧开出气槽，有利于气流从两侧旋转排出，并向中心位置旋转，从而形成两个旋转涡流。两个旋转涡流相互作用，从而提升了催化单元的气流均匀性及尿素混合均匀性。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明筒内组件的结构示意图。
图3为筒内组件的局部剖视图。
图4为筒内组件的爆炸图。
附图标记说明：前法兰1、后法兰2、筒体3、隔热罩4、喷嘴底座5、筒内组件6、前隔板61、后隔板62、分流管组63、通气孔611、第二槽口621、支撑板631、分流管632、倒V型破碎导流板633、弧形导流板634、隔板635、第一槽口636、缺口637、扁孔638、小圆孔639、第一弧形边6331、第一凹槽6341、第二弧形边6342。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
如图所示，如图1、图2所示，本发明所述的一种双涡旋流式尿素混合装置主要由后前法兰1、后法兰2、简体3、隔热罩4、喷嘴底座5和内组件6等部分组成。其中，前法兰1、后法兰2分别焊接在筒体3两端，用于和SCR催化单元等结构连接；隔热罩4焊接在筒体3外部，用于保温隔热，降低混合装置的热量损失，提升混合装置内的排气温度。喷嘴底座5焊接在筒体上开孔位置，用于安装尿素喷嘴，并在使用过程中喷射尿素。筒内组件6焊接于筒体3内部，与喷嘴底座5相连接，用于尿素的混合、破碎，同时形成双涡流，提升尿素的混合效果，降低尿素结晶风险。
如图3、图4所示，筒内组件6主要由前隔板61，后隔板62，分流管组63等三个部分组成，其中前隔板61和后隔板62分别焊接在分流管组63的两侧。分流管组件63主要由支撑板631、分流管632、倒V型破碎导流板633、弧形导流板634和隔板635组成。其中，前隔板61、后隔板62分别与支撑板631、隔板635焊接，用于阻挡来流并引导来流从分流管6-3-2两侧的槽口进入分流管内；前隔板61的中部设置有弧形的通气孔611，通过筒体3内的气流流动，冲刷分流管632上沉积尿素，所述倒V型破碎导流板633焊接设置在分流管632的内部，且与底部弧形导流板634保持一定距离，倒V型破碎导流板633上均匀设置有若干个小圆孔639，喷入的尿素有一定的破碎作用，加速了尿素的二次破碎和分解过程；所述支撑板631的中部开有圆孔，所述分流管632的中部焊接设置在圆孔上，所述分流管632的底部焊接设置在弧形导流板634上，所述分流管632上端的两侧分别开设有第一槽口636，分流管632的下端的两侧分别开设有缺口637，在两个缺口637之间设置有隔板635。
后隔板62两侧开有第二槽口621，并与前隔板61、分流管632、隔板635以及弧形导流板634之间在两侧形成两个混合腔室，用于引导气流从后隔板62两侧槽口621排出并形成两个涡流，支撑板631的两端设置有向上倾斜的第一弧形边6331，可以承接气流引导方向。
分流管632下端两侧开有缺口637，用于引导气流从上端两侧第一槽口636进入，并从下端两侧缺口637排出，从而在两侧形成双向涡流。
分流管632的顶端开设有多个扁孔638，所述扁孔638设置于同一水平线上且设置为环绕分流管632外围一周，用于引导部分气流形成轴向气流，防止喷嘴底座5上产生尿素累积和结晶。
隔板635的底部焊接设置在弧形导流板634上，隔板635的中部焊接设置在分流管632上，隔板635垂直于与分流管632的焊接处的切面，其目的是方便隔板635与后隔板62等部件的焊接。
弧形导流板634上设置有第一凹槽6341，所述第一凹槽6341设置在弧形导流板634与分流管632焊接处的两端；所述弧形导流板634的两端设置有向上倾斜的第二弧形边6342，目的是通过第一凹槽6341承接向下气流，再通过第二弧形边6342使得气流形成涡旋。
工作过程：
本混合装置在实际应用中，通过前法兰1和后法兰2分别连接颗粒捕集器和SCR催化单元。起到混合气流和尿素，提升混合效率，提高尿素分解破碎效果，降低尿素结晶的作用。
当气流进入本混合装置时，首先进入筒体3和筒内组件6中，由于前隔板61、后隔板62的阻挡，迫使气流从分流管632上端两侧的槽口进入分流管632中，并对喷嘴底座5处喷入的尿素喷束形成吹扫作用，防止尿素在分流管632侧壁上累积。同时部分气流从分流管632最上端分布一周的扁孔638进入，并对喷嘴底座5底部位置进行吹扫，防止小的尿素颗粒在喷嘴底座5底部位置累积和结晶。进入分流管632中的气流在向下冲击的过程中，在倒V型破碎导流板633的作用下向两侧分流。同时倒V型破碎导流板633上均匀布置有小圆孔639若干，对喷入的尿素有一定的破碎作用，加速了尿素的二次破碎和分解过程。
被倒V型破碎导流板633分流后的气流将从分流管632下端两侧的缺口排出，并在弧形导流板634的导流作用下进入前隔板61、后隔板62、挡板635之间形成的两侧混合腔室内，并最终从后隔板62两侧的第二槽口621处排出，从而在两侧位置分别形成顺时针旋转的涡流和逆时针旋转的涡流，两个旋转涡流相互作用，进一步提升了尿素的分解和混合效果，保证了SCR催化单元内的氨气混合均匀性和气流混合均匀性。
通常情况下，底部弧形导流板634上端容易累积尿素，本发明在弧形导流板634上方设置倒V型破碎导流板633也能够大大减少尿素在弧形导流板634上端累积的风险。
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