后处理混合装置、后处理系统及车辆的制作方法

1.本技术涉及尾气后处理技术领域，尤其涉及一种后处理混合装置、后处理系统及车辆。


背景技术：

2.随着车辆的不断普及、车辆尾气法规的不断升级，车辆尾气的后处理系统也得到了不断发展。对于天然气发动机组、沼气发动机组及柴油机发动机组而言，在运行过程中都会排放含有大量污染物的尾气，现有的发动机组尾气后处理系统通常采用选择性催化还原器对氮氧化物进行净化。在净化过程中，通常需要在选择性催化还原器前端设置尿素混合器，以将氨气和尾气混合后送入选择性催化还原器中进行还原处理。
3.现有技术中，尿素混合器为直通式后处理混合装置，通常在尿素混合器的侧壁上设置尿素喷射系统，通过尿素喷射系统向尿素混合器内喷射尿素溶液，尿素溶液热解、水解后获得氨气，氨气和尾气混合反应以达到净化尾气的目的。
4.然而，直通式后处理混合装置中气体的均匀性较低、混合程度较差，导致选择性催化还原器后端用于检测氮氧化物的传感器检测量较低，由于尿素溶液的喷射量是根据传感器的检测量确定的，从而会导致尿素过量喷射，造成尿素的利用率低，影响了后处理系统的经济性。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种后处理混合装置、后处理系统及车辆，以解决直通式后处理混合装置中气体的均匀性较低、混合程度较差，尿素的利用率低问题。
6.为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：
7.第一方面，本技术实施例提供一种后处理混合装置，包括：外管、进气板和螺旋板；
8.所述进气板设置在所述外管的第一端，所述进气板上设置有第一进气口，所述第一进气口用于通入第一气体，所述外管的侧壁上设置有第二进气口，所述第二进气口用于通入第二气体；
9.所述螺旋板包括第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，所述第一侧固定在所述进气板上，所述第二侧固定在所述外管的第二端，所述第二侧围成出气口，所述第三侧和所述第四侧之间的部分卷绕成螺旋状结构，所述第三侧和所述第四侧之间具有第三进气口；
10.所述第一进气口、所述第二进气口与所述第三进气口连通，所述第三进气口与所述出气口连通。
11.进一步地，所述进气板的周边与所述外管的第一端的内壁密封连接，所述第一进气口位于所述螺旋状结构的外侧。
12.进一步地，所述出气口的周边靠近所述外管的第二端的侧壁设置。
13.进一步地，所述后处理混合装置还包括扰流板，所述扰流板设置在所述外管内靠近所述第一进气口的位置。
14.进一步地，所述扰流板包括板体和多个叶片，所述叶片与所述板体成预设夹角设置。
15.进一步地，所述板体靠近所述外管的内壁设置，所述叶片的一端与所述板体连接，所述叶片的另一端朝向所述第三进气口设置。
16.进一步地，所述板体平行于所述外管的内壁，所述预设夹角为30-75度。
17.进一步地，所述板体上与所述叶片相对的位置上设置有开口。
18.第二方面，本技术实施例还提供了一种后处理系统，所述后处理系统包括：上述的后处理混合装置和选择性催化还原器；
19.所述后处理混合装置的出气口与所述选择性催化还原器连通。
20.第三方面，本技术实施例还提供了一种车辆，所述车辆包括上述的后处理系统。
21.在本技术实施例中，通过设置上述的后处理混合装置，以将从第一进气口进入的第一气体和从第二进气口进入的第二气体在第三进气口处混合，混合气体再从第三进气口进入螺旋状结构中，从而可以延长混合气体的流通路线，使得气体混合更均匀，并且螺旋状结构在延长流通路线的情况下，还可以节约外管的长度，减少氨气的温度流失。混合程度提高的第一气体和第二气体可以节约产生氨气的尿素的使用量，提高尿素的利用率，提高车辆的经济性。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1表示本技术实施例的一种后处理混合装置的结构示意图；
24.图2表示本技术实施例的一种后处理混合装置的内部结构示意图；
25.图3表示本技术实施例的一种后处理混合装置在后处理系统中的位置示意图；
26.图4表示本技术实施例的一种后处理混合装置的所述进气板处的截面示意图；
27.图5表示本技术实施例的一种后处理混合装置的所述出气口处的截面示意图；
28.图6表示本技术实施例的一种后处理混合装置的侧视图；
29.图7表示本技术实施例的一种后处理混合装置所述的扰流板的位置示意图；
30.图8表示本技术实施例的一种后处理混合装置所述的扰流板的结构示意图；
31.图9表示本技术实施例的一种后处理系统的结构示意图。
32.附图标记说明：
33.10：后处理混合装置；101：外管；102：进气板；1021：连接板；103：螺旋板；1031：第一侧；1032：第二侧；1033：第三侧；1034：第四侧；104：第一进气口；105：第二进气口；106：出气口；1061：翻边；107：第三进气口；108：扰流板；1081：板体；1082：叶片；1083：开口；20：选择性催化还原器；30：尿素喷嘴。
具体实施方式
34.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
36.在本技术的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
37.本技术实施例提供了一种后处理混合装置，可以用于天然气发动机组、沼气发动机组及柴油机发动机组等尾气的后处理系统中，以对尿素喷射系统喷出的尿素溶液产生的氨气和尾气混合后送入选择性催化还原器中进行还原处理。
38.参照图1，示出了本技术实施例的一种后处理混合装置的结构示意图，参照图2，示出了本技术实施例的一种后处理混合装置的内部结构示意图，参照图3，示出了本技术实施例的一种后处理混合装置在后处理系统中的位置示意图，如图1-图3所示，所述后处理混合装置10具体包括：外管101、进气板102和螺旋板103；在实际应用中，外管101连接在后处理系统中，外管101的第一端靠近后处理系统的进气端设置，外管101的第二端靠近后处理系统的出气端设置。图3中的箭头所示的是后处理系统1中的气体流通方向示意图。气体从后处理系统1的进气端进入，经过处理后，从后处理系统1的出气端排出。需要说明的是，从进气端进入的可以是发动机组的尾气，从出气端排出的是对尾气进行净化处理后的气体。
39.本技术实施例中，所述进气板102设置在所述外管101的第一端，所述进气板102上设置有第一进气口104，所述第一进气口104用于通入第一气体，其中，第一气体可以是上述的尾气，所述外管101的侧壁上设置有第二进气口105，所述第二进气口105用于通入第二气体，其中，第二气体可以是用于净化尾气的氨气等，氨气可以通过设置在第二进气口105处的尿素喷嘴喷入的尿素溶液热解后获得，此处的热解方式可以是从尿素喷嘴处喷出高温尿素溶液来实现。图2中的带箭头的虚线l1代表的是第一气体的流动方向，图2中的带箭头的虚线l2代表的是第二气体的流动方向。
40.本技术实施例中，所述螺旋板103包括第一侧1031、第二侧1032、第三侧1033和第四侧1034，所述第一侧1031固定在所述进气板102上，所述第二侧1032固定在所述外管101的第二端，所述第二侧1032围成出气口 106，所述第三侧1033和所述第四侧1034之间的部分卷绕成螺旋状结构，所述第三侧和所述第四侧之间具有第三进气口107。第一气体和第二气体混合后进入第三进气口107，并且最终从出气口106处流向选择性催化还原器中处理。
41.在实际应用中，螺旋板103可以是一个四边形板卷绕而成，且该四边形板的第一侧1031和第二侧1032相对、第三侧1033和第四侧1034相对。通过卷绕第三侧1033和第四侧1034形成螺旋状结构，然后将第一侧1031固定在进气板102上，将第二侧1032固定在外管101的第二端上，以形成本技术实施例所述的后处理混合装置10。
42.本技术实施例中，所述第一进气口104、所述第二进气口105与所述第三进气口107连通。从所述第一进气口104通入的第一气体，和从所述第二进气口105通入的第二气体，可
以在进入第三进气口107之前发生混合，又由于所述第三进气口107与所述出气口106连通，混合后的第一气体和第二气体可以从第三进气口107进入，并且在螺旋状结构内部发生充分混合，最后从出气口106排出，以便于后处理系统1中的下游装置处理。
43.在实际应用中，第一气体和第二气体在进入第三进气口107之前，可以在螺旋状结构的外部混合，也就是说，螺旋状结构的内外均可以作为第一气体和第二气体的混合空间，从而充分利用了外管101内部的空间，在满足实际混合程度需求的情况下，可以缩短外管101的长度，使后处理混合装置10 布置得更为紧凑，从而可以减少从尿素喷嘴处喷出的高温尿素溶液的温度流失，提高了热解的效率，
44.本技术实施例提供的后处理混合装置，通过将进气板102设置在外管 101的第一端，进气板102上设置有第一进气口104，尾气等第一气体可以从第一进气口104通入。通过在外管101的侧壁上设置第二进气口105，氨气等第二气体可以从第二进气口105通入。通过在外管101内设置螺旋板 103，且将螺旋板103的第一侧固定在所述进气板102上，将螺旋板103的第二侧固定在所述外管101的第二端，并且所述第二侧围成出气口106，卷绕成螺旋状结构的螺旋板103上还具有第三进气口107，所述第一进气口 104、所述第二进气口105与所述第三进气口107连通，所述第三进气口107 与所述出气口106连通，从第一进气口104进入的尾气和从第二进气口105 进入的氨气可以在第三进气口107处发生混合，混合气体会从第三进气口 107进入螺旋状结构的内部，从而可以延长混合气体的流通路线，使得气体混合更均匀，提高混合程度，并且螺旋状结构在延长流通路线的情况下，还可以节约外管101的长度，减少氨气的温度流失，降低氨气由于温度不足而发生固化的概率，从而可以节约产生氨气的尿素的使用量，提高尿素的利用率，提高了后处理系统的经济性。
45.本技术实施例中，所述进气板102的周边与所述外管101的第一端的内壁密封连接，以确保尾气只从进气板102上设置的第一进气口104处进入，避免尾气从其他位置进入而影响与氨气混合的均匀性。所述第一进气口104 位于所述螺旋状结构的外侧，从而使得从第一进气口104进入的第一气体先通入到螺旋状结构的外侧，并先在螺旋状结构的外侧与第二气体混合。
46.可选的，本技术实施例中，参照图4，示出了本技术实施例的一种后处理混合装置的所述进气板处的截面示意图，如图4所示，可以通过将第一进气口104设置在所述进气板102的一侧，将螺旋板103围成的螺旋状结构设置在进气板102的与所述一侧相对的另一侧，以使第一进气口104与螺旋状结构间隔开，第一进气口104位于螺旋状结构的外侧。在实际应用中，第一进气口104与螺旋状结构的相对位置也可以是其他位置关系，只要将第一进气口104设置在所述螺旋状结构的外侧即可，具体的设置位置也可以根据进气板102的尺寸、第一进气口104的尺寸以及螺旋状结构的尺寸来具体确定，任何可以将第一进气口104设置于所述螺旋状结构外侧的位置关系均属于本技术的保护范围。图4中的虚线l3代表了气体在流动方向，从图中可见，气体的流动类似一个螺旋海螺型；且螺旋状结构的外部空间大于内部空间，使得气体流通的截面面积从大变小，从而可以在充分混合的同时，增大混合气体的流动速度，提高了整个后处理系统的运行效率。
47.在实际应用中，第一进气口104的形状可以根据实际情况进行设置，例如，如图4所示，第一进气口104为扇形，而第一进气口104的尺寸可以根据实际需要进行设置，例如，根据气体的流速、流量等来确定等。本技术实施例对于第一进气口104的具体形状和尺寸不做
限定。
48.在实际应用中，进气板102可以垂直于外管101的中心轴线设置，为了便于连接进气板102和外管101内壁，进气板102的周边还可以设置连接板 1021，连接板1021的连接面与外管101内壁平行，进气板102可以通过连接板1021的连接面与外管101内壁连接，从而可以增大进气板102与外管 101内壁连接的接触面积，提高连接的强度和密封性。其中，连接板1021 的连接面与外管101内壁的连接方式可以是胶粘或者焊接，任何可以实现连接板1021的连接面与外管101内壁连接的连接方式，均属于本技术的保护范围。
49.本技术实施例中，参照图5，示出了本技术实施例的一种后处理混合装置的所述出气口处的截面示意图，如图5所示，所述出气口106的周边靠近所述外管101第二端的侧壁设置，从而可以扩大出气口106的尺寸，增大从出气口106排出的混合气体与后处理混合装置下游的选择性催化还原器中的载体的接触面积，提高尾气处理的效率。在实际应用中，为了增大连接的气密性，出气口106处设置有翻边1061，翻边1061与所述外管101第二端的侧壁固定连接，其中，固定连接的方式可以是胶粘或者焊接等。
50.参照图6，示出了本技术实施例的一种后处理混合装置的侧视图，从图 6可以看出，本技术实施例提供的后处理混合装置10中，螺旋状结构位于第一侧1031处的尺寸小于出气口106处的尺寸，从而从第三进气口107进入的混合气体可以在螺旋状结构内进一步扩散混合，进一步提高了第一气体和第二气体混合的均匀性。
51.本技术实施例中，所述后处理混合装置10还包括扰流板108，扰流板 108可以扰乱气体流动的方向，增大气体流动的路程，从而提高气体混合的程度。并且扰流板108还可以让混合气体里的尿素分散开来，均匀分布在整个混合气体中，防止尿素聚集而发生结晶，从而可以提高尿素的利用率。并且所述扰流板108设置在所述外管101内靠近所述第一进气口104的位置，从而可以在第一气体和第二气体开始混合的时候就可以起到扰流的作用，以进一步增大第一气体和第二气体混合的程度。
52.在实际应用中，扰流板108的结构形式可以有多种，任何可以对流体起到扰流作用的结构形式均属于本技术的保护范围。
53.可选地，参照图7，示出了本技术实施例的一种后处理混合装置所述的扰流板的位置示意图，参照图8，示出了本技术实施例的一种后处理混合装置所述的扰流板的结构示意图，如图7和图8所示，本技术实施例中，所述扰流板108包括板体1081和多个叶片1082，所述叶片1082与所述板体1081 成预设夹角设置。其中叶片1082主要起到对气体扰流的作用。
54.在实际应用中，为了增大扰流的作用，避免板体1081对气体的流动产生干扰，所述板体1081靠近所述外管101的内壁设置，以使气体沿着板体 1081的表面流过，避免对气体的流速产生干扰，所述叶片1082的一端与所述板体1081连接，所述叶片1082的另一端朝向所述第三进气口107设置，也就是说，叶片1082在起到扰流作用的同时，叶片1082整体的趋势与气流的方向保持一直，避免叶片1082对气流的流速产生过多影响。
55.本技术实施例中，所述板体1081平行于所述外管101的内壁，以使板体1081对气体流速的影响降到最低。
56.在实际应用中，板体1081的固定方式可以有多种，例如，与外管101 焊接或者胶粘等，本技术实施例中，板体1081的一端插设在进气板102上，板体1081的另一端插设在翻边1061上，为了避免板体1081因为晃动而发生脱落，板体1081插设之后，还需要与进气板102、
翻边1061进行焊接，例如点焊等，以提高连接的稳固性，防止板体1081脱落。
57.在实际应用中，所述叶片1082与所述板体1081之间的预设夹角可以根据实际需要进行设置。为了较小扰流板108对气体流速的影响，减小扰流板 108的背压，本技术实施例中，所述预设夹角可以为30-75度，以在达到较好的扰流效果的前提下，避免扰流板108处产生过大的背压。
58.本技术实施例中，为了进一步减小板体1081对气体流速的影响，所述板体1081上与所述叶片1082相对的位置上设置有开口1083，开口1083在方便气流通过的同时，还可以增大气体流动的路程，提高气体混合的程度，同样起到扰流的作用。
59.在实际应用中，开口1083的形状和尺寸可以根据实际的需要进行设置，例如，开口1083的形状与叶片1082的形状相同，均为矩形，开口1083的尺寸可以与叶片1082的尺寸一致，本技术实施例对于开口1083的形状和尺寸不做具体限定，
60.在实际应用中，螺旋状结构的尺寸可以根据底面螺旋线公式和扩口圆半径比确定。具体地，底面螺旋线公式为r＝r0+k
×
θ，其中，r0为初始半径，k 为曲率，θ为初始角度。扩口圆半径比为α＝d1\d0，其中，d0为第一侧1031 围成的圆半径，d1为出气口106处的圆半径。半径比应在0到1之间(即， 0《α《1)。初始半径比α和曲率k这两个参数控制了螺旋状结构的走向。通过确定上述两个参数可以确定整个的螺旋状结构的走向。而在实际应用通过改变上述两个参数，来改善螺旋状结构的走向，从而改善气体的均匀性。
61.本技术实施例提供的后处理混合装置包括以下优点：
62.本技术实施例中，所述后处理混合装置包括外管、进气板和螺旋板，进气板设置在外管的第一端，进气板上设置有第一进气口，第一进气口可以用于通入第一气体，例如尾气等。外管的侧壁上设置有第二进气口，第二进气口可以用于通入第二气体，例如氨气等。螺旋板包括第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，所述第一侧固定在所述进气板上，所述第二侧固定在所述外管的第二端，所述第二侧围成出气口，所述第三侧和所述第四侧之间的部分卷绕成螺旋状结构，所述第三侧和所述第四侧之间具有第三进气口，所述第一进气口、所述第二进气口与所述第三进气口连通，所述第三进气口与所述出气口连通，从第一进气口进入的第一气体和从第二进气口进入的第二气体可以在第三进气口处混合，混合气体从第三进气口进入螺旋状结构中，可以延长混合气体的流通路线，使得气体混合更均匀，并且螺旋状结构在延长流通路线的情况下，还可以节约外管的长度，减少氨气的温度流失。本技术实施例提供的后处理混合装置可以提高第一气体和第二气体的混合均匀性，混合程度高。从而可以节约产生氨气的尿素的使用量，提高了尿素的利用率，提高了后处理系统的经济性。
63.参照图9，示出了本技术实施例的一种后处理系统的结构示意图，如图 9所示，本技术实施例还提供了一种后处理系统，所述后处理系统包括：上述的后处理混合装置10和选择性催化还原器20，所述后处理混合装置10 的出气口与所述选择性催化还原器20连通。经过后处理混合装置10混合的尾气和氨气，通过出气口进入选择性催化还原器20中，可以在选择性催化还原器20中的催化剂作用下发生还原反应去除尾气中的氮氧化物，达到净化尾气的目的。其中，后处理混合装置10的具体结构形式和工作原理已经在上述实施例中进行了详细说明，本技术实施例对此不做限定。
64.本技术实施例中，所述后处理系统还包括：尿素喷嘴30，所述尿素喷嘴 30设置在所述后处理混合装置10的外管101上的第二进气口105处，尿素喷射系统通过尿素喷嘴30可
以向后处理混合装置10中喷入尿素溶液，以便于产生与尾气混合的氨气。
65.本技术实施例提供的后处理系统包括以下优点：
66.本技术实施例中，所述后处理系统通过设置上述的后处理混合装置，从第一进气口进入的第一气体和从第二进气口进入的第二气体可以在第三进气口处混合，混合气体从第三进气口进入螺旋状结构中，可以延长混合气体的流通路线，使得气体混合更均匀，并且螺旋状结构在延长流通路线的情况下，还可以节约外管的长度，减少氨气的温度流失。本技术实施例提供的后处理系统对第一气体和第二气体的混合程度高，从而可以节约尿素溶液的使用量，提高尿素的利用率，提高整个后处理系统的经济性。
67.本技术实施例还提供了一种车辆，所述车辆包括上述的后处理系统。其中，后处理系统的具体结构形式和工作原理已经在上述实施例中进行了详细说明，本技术实施例对此不做限定。
68.本技术实施例提供的车辆包括以下优点：
69.本技术实施例的车辆通过设置上述后处理系统，所述后处理系统通过设置上述的后处理混合装置，从第一进气口进入的第一气体和从第二进气口进入的第二气体可以在第三进气口处混合，混合气体从第三进气口进入螺旋状结构中，可以延长混合气体的流通路线，使得气体混合更均匀，并且螺旋状结构在延长流通路线的情况下，还可以节约外管的长度，减少氨气的温度流失。本技术实施例提供的后处理系统对第一气体和第二气体的混合程度高，从而可以节约尿素溶液的使用量，提高尿素的利用率，提高整个车辆的经济性。
70.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
71.尽管已描述了本技术实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术实施例范围的所有变更和修改。
72.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
73.上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。
74.以上对本技术所提供的一种后处理混合装置、一种后处理系统以及一种车辆，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。