CN102116186A - 尿素溶液计量喷射系统中的气液搅拌混合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种尿素溶液计量喷射系统中的气液搅拌混合装置，包括喷射还原剂的计量阀、压缩空气入口，用于气液搅拌混合的混合腔以及喷射出口，所述压缩空气入口设置在混合腔侧壁上，并与所述混合腔内壁相切，所述喷射出口设置在所述混合腔底部，本发明设计巧妙，搅拌混合后悬浮液均匀性好，且能有效解决混合腔内沉积结晶问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种柴油车尾气后处理净化系统，尤其涉及一种尿素溶液计量喷射系统中的气液搅拌混合装置。
背景技术
随着机动车排放标准的不断提高，车辆尾气净化系统也日益倍受机动车制造商的关注，各种技术路线也逐渐成熟。
现已知，通过选择性催化还原技术(SCR)是降低柴油车NOx排放的一种主要方式，即将还原剂(尿素水溶液)经过雾化定量喷射进排气管路，再经过一系列物理化学反应，将废气中的主要有害气体NOx转化成氮气和水排出，达到尾气净化的目的。其中，尿素水溶液的输送、液滴的破碎及雾化对SCR载体入口的NH3浓度分布有很大影响，是影响SCR系统催化反应效率的重要因素。
现有技术中，尿素水溶液的雾化主要采用二次雾化技术(即计量阀在计量喷射过程中经过一次雾化，在喷嘴喷入废气排气管中时再次进行雾化喷射)，其主要特点是利用压缩空气混合尿素水溶液，并依靠压缩空气膨胀形成的较高速度的气流夹带着液体以悬浮液的形式到达喷嘴处喷出，使液体雾化。受混合腔结构、空气压力、吹送方向以及尿素喷射量和温度等因素的影响，实际效果尚不够理想，悬浮液不够均匀，且易在混合腔内出现沉积结晶现象，严重时造成喷射管路堵塞。
此外，在实际工作中由于压缩空气的突然中断，没有吹扫管路中残余液体，管路中液体回流也可能造成结晶堵塞的问题，影响喷射系统正常工作。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种尿素溶液计量喷射系统中的气液搅拌混合装置，本发明设计巧妙、搅拌混合后悬浮液均匀性好，且能有效解决混合腔内沉积结晶问题。
为实现上述目的，本发明提供一种尿素溶液计量喷射系统中的气液搅拌混合装置，包括喷射还原剂的计量阀、压缩空气入口，用于气液搅拌混合的混合腔以及喷射出口，所述压缩空气入口设置在混合腔侧壁上，并与所述混合腔内壁相切，所述喷射出口设置在所述混合腔底部，所述计量阀为现有技术中的尿素溶液专用计量阀。
较佳地，所述压缩空气的入口方向与混合腔轴向垂直。根据旋风分离器原理，当切向气流进入混合腔内时，会在腔内形成外旋气流和内旋气流，外旋气流贴附腔壁旋转，达到腔上部时形成内旋气流，并与外旋气流反向运动，到达喷射出口流出；同时，计量阀喷射出的尿素溶液被内旋气流搅拌混合后带出，由于搅拌作用，可以将尿素水溶液形成均匀的悬浮液送达喷射出口处，降低结晶风险，并有利于在喷嘴处形成均匀的喷雾。
较佳地，所述混合腔下部为漏斗状结构，所述喷射出口设置在“漏斗”部的底部。
更佳地，所述压缩空气入口设置在所述“漏斗”部的上侧，这样，即使压缩空气意外中断，尿素水溶液也可以依靠重力作用排出；同时，在实际应用中如果排气管位置较高，这时喷射管是上升至喷嘴处，压缩空气中断无法吹扫喷射管中的液体，在重力作用下，喷射管中的液体会回流至混合腔内，“漏斗”部可以存储部分尿素水溶液，防止液体堵塞压缩空气入口和计量阀喷射孔，同时由于“漏斗”部与空气接触面小，即使存储部分尿素水溶液，也不会结晶。
较佳地，所述计量阀设置在所述混合腔的上侧，计量阀喷口延伸至所述混合腔的内部，所述混合腔和计量阀通过密封圈密封连接，结构简单、工艺性好、集成度高。
更佳地，所述气流入口依次管路串联一气压调节阀、电磁阀和压缩空气源，所述压缩空气源用于输送空气压力，所述电磁阀用于控制气源的通断，所述气压调节阀用于调节搅拌气流的压力。
本发明具有如下有益效果：混合腔与计量阀高度集成，设计巧妙，搅拌混合效果好，可以避免沉积结晶堵塞气流入口等现象发生，并能有效解决喷射管回流导致的结晶问题。
附图说明：
图1是使用本发明的净化系统控制原理图
图2是本发明尿素溶液计量喷射系统中的气液搅拌混合装置气流流向示意图
图3本发明中压缩空气入口切向设置示意图
具体实施方式：
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
如图1、图2所示，使用本发明的净化系统主要包括储液箱1、泵送元件2、过滤稳压器4、计量阀5和混合腔6，所述储液箱1、泵送元件2、过滤稳压器4、计量阀5和混合腔6依次串联管路连接，储液箱内存有还原剂(尿素水溶液)，泵送元件2将还原剂通过管路泵送到计量阀5内，过滤器4对还原剂起过滤稳压作用，计量阀5对还原剂进行计量喷射，混合腔内压缩空气6对喷射出的还原剂进行搅拌混合，并以悬浮液的形式吹送到喷嘴处(图中未示出)，并喷入排气管中，进行选择性催化还原反应。
所述泵送元件2为现有技术中常见的膜片泵或电磁泵。
如图2所示，本发明尿素溶液计量喷射系统中的气液搅拌混合装置包括计量阀5和混合腔6，所述混合腔6上部为圆柱状结构，其下部形成为漏斗状结构的“漏斗”部17，所述计量阀5设置在所述混合腔6的上侧，计量阀喷射孔16延伸到所述混合腔6内部，并和混合腔6通过密封圈11密封连接，所述压缩空气入口12设置在混合腔侧壁3上，其入口方向与混合腔轴向垂直(即压缩空气入口12与混合腔6内壁所在圆周相切)，可以从图3中体会其设置方式；当切向气流进入混合腔6内时，会在腔内形成外旋气流和内旋气流，由于喷射出口10设置在所述混合腔6下部的“漏斗”部17，外旋气流会贴附腔壁旋转，并朝远离喷射出口10的方向吹送，当达到混合腔上部时又会形成内旋气流，并与外向气流反向运动，至喷嘴处喷出。
所述压缩空气入口12依次管路串联一气压调节阀13、电磁阀18和压缩空气源14，所述压缩空气源用于输送空气，所述电磁阀用于控制气源的通断，所述气压调节阀用于调节搅拌气流的压力。
使用本发明的净化系统还包括一计量控制单元15，所述计量控制单元15与所述泵送元件2、所述计量阀5、所述电磁阀18、所述气压调节阀13电连接，形成电路控制系统。
本发明尾气后处理系统中气液混合喷射装置控制原理如下：
图1中线路部分实线表示管路，虚线表示电路。
如图1、图2和图3所示，当计量控制单元15接受到泵送指令后泵送元件2开始工作，储液箱1内的还原剂经过过滤稳压器4被泵送到计量阀5内，当压力达到预定值时，计量控制单元15接受到喷射信号，开始计量喷射，同时，计量控制单元15打开电磁阀18和气压调节阀13开始吹送压缩空气，压缩空气经过压缩空气入口12进入混合腔6内，由于是压缩空气入口12与混合腔6相切设置，根据旋风分离器原理，当切向气流进入混合腔6内时，会在腔内形成外旋气流和内旋气流，由于喷射出口10设置在所述混合腔6下部的“漏斗”部17，外旋气流会贴附腔壁旋转，并朝远离喷射出口10的方向吹送，即向上吹送，当达到混合腔顶部时又会形成内旋气流，与外向气流反向运动，同时，在气流汇集在喷射孔16处时，在计量阀4的喷射压力作用下，喷射出的还原剂被内旋气流充分搅拌，并向下吹送，经喷射出口10吹送到排气管(图中未示出)进行选择性催化还原反应；在混合腔内由于搅拌作用，可以将尿素水溶液形成均匀的悬浮液送达喷射出口10处，降低结晶风险，并有利于在喷嘴处形成均匀的喷雾。
如上所述，所述混合腔下部为漏斗状结构，喷射出口设置在“漏斗”部17中央位置，由于本发明混合喷射装置垂直方向设置，这样，即使压缩空气意外中断，尿素水溶液也可以依靠重力作用排出，同时，在实际工作中如果喷射管上升至喷嘴处，压缩空气中断无法吹扫喷射管中的液体，在重力作用下，喷射管中的液体会回流至混合腔内，“漏斗”部17可以存储部分尿素水溶液，防止液体堵塞压缩空气入口12和计量阀喷射孔16；当再次进行尿素喷射时，DCU先打开气压调节阀13进行吹扫，结晶很容易被压缩空气融化吹扫，不影响继续喷射。
综上，本发明尾气后处理系统中气液混合喷射装置设计巧妙、结构简单、控制方便，混合雾化效果好，能有效解决混合腔内因结晶而造成堵塞的现象。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围，因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (7)
1.尿素溶液计量喷射系统中的气液搅拌混合装置，包括喷射还原剂的计量阀、用于气液混合的混合腔、压缩空气入口以及喷射出口，其特征在于：所述压缩空气入口设置在所述混合腔侧壁上，并与所述混合腔内壁相切。
2.根据权利要求1所述的尿素溶液计量喷射系统中的气液搅拌混合装置，其特征在于：所述压缩空气入口的入口方向与混合腔轴向相垂直，当压缩空气经压缩空气入口进入混合腔时形成外旋气流和内旋气流。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的尿素溶液计量喷射系统中的气液搅拌混合装置，其特征在于：所述混合腔下部为漏斗状结构，形成一“漏斗”部，所述喷射出口设置在所述“漏斗”部的中央位置。
4.根据权利要求3所述的尿素溶液计量喷射系统中的气液搅拌混合装置，其特征在于：所述压缩空气入口设置在所述“漏斗”部的上侧。
5.根据权利要求1所述的尿素溶液计量喷射系统中的气液搅拌混合装置，其特征在于：所述计量阀设置在所述混合腔的上侧，计量阀喷射孔延伸至所述混合腔的内部。
6.根据权利要求5所述的尿素溶液计量喷射系统中的气液搅拌混合装置，其特征在于：所述混合腔和计量阀通过密封圈密封连接。
7.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的尿素溶液计量喷射系统中的气液搅拌混合装置，其特征在于：所述压缩空气入口依次管路串联一气压调节阀、电磁阀和压缩空气源。
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| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 215211, No. 666 Fen Lu, Fen Hu Town, Wujiang City, Jiangsu, Suzhou Applicant after: Suzhou PowerGreen Emission Solution System Co., Ltd. Address before: 215211 Wujiang City, Jiangsu province FENHU Economic Development Zone, the community Fen Road No. 666 Applicant before: Suzhou PowerGreen Emission Solution System Co., Ltd. |
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| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20110706 |