通道式还原剂混合装置制造方法及图纸

一种还原剂冲击装置，包括具有带凸面的冲击销的近端；以及具有与冲击销的纵向轴线同心的主体的远端。远端包括第一表面和与第一表面相对的第二表面。多个内通道连接第一表面和第二表面，并且多个外通道连接第一表面和第二表面，其中多个内通道以与冲击销的纵向轴线相距第一径向距离的圆形阵列设置，并且多个外通道以与冲击销的纵向轴线相距第二距离的圆形阵列设置。

【技术实现步骤摘要】
通道式还原剂混合装置
本专利技术涉及一种排气处理系统，更具体地，涉及一种将还原剂溶液喷射到排气处理系统内的流体路径中的喷嘴。
技术介绍
内燃机，例如柴油发动机、汽油发动机、气体燃料动力发动机和本领域已知的其它发动机，将复杂的组分混合物排放到环境中。这些组分可以包括氮氧化物(NOx)，例如NO和NO2。由于越来越关注避免环境污染，废气排放标准变得更加严格，并且在一些情况下，可以根据发动机尺寸、发动机类别和/或发动机类型来调节从发动机排放的NOx的量。为了确保符合这些部件的规定，以及减少环境影响，一些发动机制造商实施称为选择性催化还原(SCR)的策略。选择性催化还原是其中使用一个或多个喷嘴将气态和/或液态还原剂，最常为尿素((NH2)2CO))选择性地添加到发动机排气中的工艺。注入的还原剂分解成氨(NH3)，与废气中的NOx反应，并形成水(H2O)和双原子氮(N2)。2013年1月22日授予Blomquist的美国专利第8,356,473号(以下称为'473参考文献)描述了一种注射装置，其具有用于供应压缩气体的第一导管和布置在第一导管外部用于供应液体试剂的第二导管。至少一个孔在第一导管和第二导管之间延伸。如在'473参考文献中讨论的，液体试剂通过至少一个孔流入压缩空气中。液体剂被压缩气体雾化，与压缩气体混合，并经喷射装置的出口输送以分散到排气管线中。虽然'473参考文献的注射装置可能试图增加液体试剂的雾化，但注射装置的操作可能不是最佳的。例如，'473参考文献中描述的注射装置尺寸相对较小，并且由于低湍流度和混合特征，可能难以实现液体试剂的有效混合。此外，'473参考文献描述了一种具有多个不同且组装好的零件的注射装置，并且这种装置配置可以增加喷嘴的尺寸、复杂性、组装时间和/或制造成本。这种多零件装置通常也难以清洁并且可能变得容易堵塞。本专利技术的示例性实施例旨在克服上述一个或多个缺陷。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，描述了一种包括喷嘴主体的喷嘴。喷嘴主体包括近端和第二入口，近端具有沿喷嘴的纵向轴线的方向设置的第一入口，第二入口具有以垂直于喷嘴的纵向轴线的角度设置的第一空气入口通道。喷嘴包括沿着喷嘴的纵向轴线与近端相对设置的远端，远端具有出口。喷嘴的内部设置在近端和远端之间，并且包括与第一入口和第二入口流体连接的流体冲击室，以及与远端处的出口流体连接的混合室。喷嘴还包括流体连接流体冲击室和混合室的冲击装置。冲击装置包括冲击销，冲击销具有销主体和设置在冲击销端部的凸面。凸面与喷嘴的纵向轴线同心。根据本专利技术的另一实施例，冲击装置包括冲击销和与冲击销的纵向轴线同轴的装置主体。装置主体设置在冲击装置的远端处的冲击销上。冲击销包括位于装置近端的凸面。装置主体包括第一表面、与第一表面相对的第二表面以及连接第一表面和第二表面的多个内通道。多个内通道以第一圆形阵列设置在距冲击销的纵向轴线第一径向距离处。装置主体进一步包括连接第一表面和第二表面的多个外通道。多个外通道以第二圆形阵列设置在距冲击销的纵向轴线第二径向距离处。根据又一个实施例，描述了一种排气系统。排气系统包括配置成接收来自发动机排气的排气管、压缩空气源、还原剂源和与排气管流体连接的喷嘴。喷嘴配置成接收来自压缩空气源的空气和来自还原剂源的还原剂。喷嘴包括冲击销和与冲击销的纵向轴线同轴的装置主体。装置主体设置在冲击装置的远端处的冲击销上。冲击销包括位于装置近端的凸面。装置主体包括第一表面、与第一表面相对的第二表面以及连接第一表面和第二表面的多个内通道。多个内通道以第一圆形阵列设置在距冲击销的纵向轴线第一径向距离处。装置主体进一步包括连接第一表面和第二表面的多个外通道。多个外通道以第二圆形阵列设置在距冲击销的纵向轴线第二径向距离处。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的排气系统的还原剂喷嘴的透视图。图2示出了根据本专利技术的实施例的用于图1的还原剂喷嘴中的还原剂冲击装置的透视图。图3示出了根据本专利技术的实施例的图2所示的还原剂冲击装置的俯视图。图4是根据本专利技术的实施例的图2所示的还原剂冲击装置的前视图。图5描绘了根据本专利技术的实施例的图2-4的还原剂冲击装置的内通道的截面图。图6描绘了根据本专利技术的实施例的图2-4的还原剂冲击装置的外通道的截面图。图7是根据本专利技术的实施例的具有还原剂喷嘴的排气系统的示意图。具体实施方式本专利技术总体上涉及用于将还原剂和空气的混合物喷射到排气流中的喷嘴。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的附图标记来表示相同或相似的特征件。在附图中，附图标记最左边的数字标识该附图标记首次出现的附图。图1示出了示例性喷嘴100。为了本专利技术的目的，示出并描述了与柴油燃料内燃机一起使用的喷嘴100。然而，喷嘴100可实施为还原剂喷嘴，其可操作为可与任何其它类型的燃烧发动机(例如汽油或气体燃料动力发动机，或以压缩或液化天然气、丙烷或甲烷为燃料的发动机)一起使用的任何排气系统的一部分。选择性催化还原是主动排放物控制技术系统，其通过催化剂将液体还原剂喷射到柴油发动机的排气流中。还原剂源通常是汽车级尿素，或者称为柴油机排气流体(DEF)。在一些实施方案中，还原剂可包括DEF、氨气、液化无水氨、碳酸铵、氨盐溶液、烃如柴油燃料或另一种溶液。在DEF反应中，DEF产生化学反应，该化学反应将氮氧化物转化为氮气、水和少量二氧化碳(CO2)，我们吸入的空气的天然组分，然后通过车辆尾管排出。本专利技术的实施例可以减少排放物，从而提高选择性催化还原系统在柴油发动机的排放物控制中的效率。发动机(图1中未示出)可以产生排气流102。喷嘴100可以将还原剂喷射到排气流102中。喷嘴100配置成将还原剂溶液(或其它化合物)喷洒到排气流102中。喷嘴100可包括近端104和与近端104相对设置的远端106。喷嘴100可流体连接供应管线(图1中未示出)，其在喷嘴100的近端104处并且经由一个或多个配件或联接器(未示出)将还原剂(未示出)供应到第一入口108，该第一入口108可以是用于还原剂的入口。喷嘴100可以包括压缩空气入口通道142，其可以流体连接到压缩空气源，用于将压缩空气116供应到第二入口110。如在下文中更详细地解释的，喷嘴100可配置成在极端热环境中混合还原剂溶液114和压缩空气116，使得还原剂保持操作温度而不会有可能堵塞喷嘴的还原剂结晶。在一些实施例中，喷嘴100可以使用3D印刷技术或其他类型的增材制造(例如，铸造模制)来制造并且包括单件材料。然而，可以设想，上述和这里讨论的喷嘴100的一个或多个部件可以替代地由包括手动加工、计算机数控(CNC)加工或其它方法的其它工艺制造。另外，喷嘴100可由多种材料制成，包括铬、镍、不锈钢、合金、陶瓷等。这些材料还可以是抗腐蚀和防粘的，以防止还原剂在喷嘴100上和/或喷嘴100内积聚。在喷嘴100的近端104处，喷嘴100可包括配置成接收来自第一空气入口通道142的还原剂和/或空气的一个或多个入口。例如，喷嘴1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种喷嘴，包括：/n喷嘴主体，其包括：/n近端，所述近端包括沿所述喷嘴的纵向轴线的方向设置的第一入口和第二入口，所述第二入口包括以垂直于所述喷嘴的所述纵向轴线的角度设置的第一空气入口通道；/n远端，所述远端设置成沿所述喷嘴的所述纵向轴线与所述近端相反，所述远端包括出口；以及/n内部，所述内部设置在所述近端与所述远端之间，所述内部包括：/n流体冲击室，所述流体冲击室与所述第一入口和所述第二入口流体连接，以及/n混合室，所述混合室在所述远端与所述出口流体连接；以及/n冲击装置，所述冲击装置流体连接所述流体冲击室和所述混合室，所述冲击装置包括：/n冲击销，所述冲击销包括销主体和设置在所述冲击销的端部的凸面，其中所述凸面与所述喷嘴的所述纵向轴线同心。/n

【技术特征摘要】
20181121 US 16/1980451.一种喷嘴，包括：
喷嘴主体，其包括：
近端，所述近端包括沿所述喷嘴的纵向轴线的方向设置的第一入口和第二入口，所述第二入口包括以垂直于所述喷嘴的所述纵向轴线的角度设置的第一空气入口通道；
远端，所述远端设置成沿所述喷嘴的所述纵向轴线与所述近端相反，所述远端包括出口；以及
内部，所述内部设置在所述近端与所述远端之间，所述内部包括：
流体冲击室，所述流体冲击室与所述第一入口和所述第二入口流体连接，以及
混合室，所述混合室在所述远端与所述出口流体连接；以及
冲击装置，所述冲击装置流体连接所述流体冲击室和所述混合室，所述冲击装置包括：
冲击销，所述冲击销包括销主体和设置在所述冲击销的端部的凸面，其中所述凸面与所述喷嘴的所述纵向轴线同心。


2.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述第一入口是还原剂流体入口，所述第二入口是压缩空气入口。


3.根据权利要求1所述的喷嘴，其中所述凸面是基本上半球形的并且设置在所述冲击销的末端处，其中所述凸面配置成对穿过所述第一入口的流体的流体流进行冲击。


4.根据权利要求1所述的喷嘴，其中所述冲击装置包括冲击装置主体，所述冲击装置主体具有第一表面和第二表面，其中所述第一表面和所述第二表面中的一个或多个配置成产生与所述内部的表面配合的连接件，使得所述连接件流体密封所述流体冲击室和所述混合室，其中流体可通过设置在所述冲击装置主体中的多个孔口基本上穿过所述冲击装置主体。


5.根据权利要求1所述的喷嘴，其中所述第一空气入口通道设置成与所述冲击销的所述销主体相反，使得所述第一空气入口通道的中心纵向轴线基本上垂直于所述冲击销的所述销主体的外表面，并且基本上垂直于所述纵向轴线。


6.根据权利要求5所述的喷嘴，进一步包括第二空气入口通道，所述第二空气入口通道设置成与所述冲击销的所述销主体相对，使得所述第二空气入口通道的中心纵向轴线基本上垂直于所述冲击销的所述销主体的外表面，并且基本上垂直于所述纵向轴线。


7.根据权利要求1所述的喷嘴，其中所述冲击装置进一步包括与所述喷嘴的所述纵向轴线同轴的第二纵向轴线，所述冲击装置进一步包括：
围绕所述第二纵向轴线周向设置的多个孔口。


8.根据权利要求7所述的喷嘴，其中所述多个孔口是围绕所述喷嘴的所述纵向轴线基本上等周向分布的。


9.根据权利要求8所述的喷嘴，其中，所述多个孔口包括相对于所述冲击装置的第一表面具有第一预定角度的第一多个孔口和相对于所述冲击装置的所述第一表面具有第二角度的第二多个孔口。


10.冲击装置，其包括：
冲击销和装置主体，所述装置主体与所述冲击销的纵向轴线同轴，并且在所述冲击装置的远端处设置到所述冲击销上；
其中所述冲击销包括：
在所述装置的近端处的所述冲击销的凸面；以及
其中所述装置主体包括：
第一表面；
与所述第一表面相对的第二表面；以及
多个内通道，所述多个内通道连接所述第一表面和所述第二表面，所述多个内通道以第一圆形阵列设置在距所述冲击销纵向轴线的第一径向距离处；以及
多个外通道，所述多个外通道连接所述第一表面和所述第二表面，所述多个外通道以第二圆形阵列设置在距所述冲击装置的所述纵向轴线的第二径向距离处。

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·易，S·V·沙，I·阿奎尔，Y·T·布伊，A·尤亚勒，E·雷姆，A·C·罗德曼，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US