專利名稱：泡沫金屬球管組合的混合單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到泡沫金屬球管組合的混合單元，該技術(shù)可以應(yīng)用到汽車尾氣的后處理行業(yè)。
背景技術(shù)：
全球的汽車生產(chǎn)商在排放法規(guī)的壓力下，一方面國(guó)外的車用重負(fù)荷柴油機(jī)正不斷進(jìn)行技術(shù)升級(jí)和改進(jìn)，另一方面，選擇恰當(dāng)?shù)暮筇幚砑夹g(shù)策略和裝備，例如，SCR (Selective Catalytic Reduction)催化轉(zhuǎn)化還原技術(shù)等。SCR技術(shù)的本質(zhì)是利用尿素在高溫下分解出NH3,作為還原劑的NH3和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的NOx在催化劑和溫度的綜合作用下進(jìn)行反應(yīng)，理想工況下生成無(wú)毒的隊(duì)和H2O,從而達(dá)到凈化的目的。SCR具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如，可以在排氣溫度250 550°C的范圍內(nèi)具有50 85%的 NOX去除效率，并能有效降低PM的排放水平；SCR能輕松滿足歐4和歐5水平，也具有達(dá)到歐6水平的潛力；目前達(dá)到歐4采用的SCR技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油耗可降低3飛% ；SCR催化劑不含有貴金屬，比成本相對(duì)較低；SCR對(duì)車用燃油的質(zhì)量，特別是硫含量不敏感?；谝陨戏治?，SCR后處理技術(shù)也最適合中國(guó)的車輛狀況和車用燃油狀況。如果2008年在中國(guó)推廣應(yīng)用車載SCR后處理技術(shù)，必須解決好尿素還原劑供應(yīng)、 尿素還原劑的劑量、尿素還原劑的霧化噴射、SCR催化劑轉(zhuǎn)換效率、氨氣泄露量等至關(guān)重要的技術(shù)難點(diǎn)。上述難點(diǎn)中涉及到尿素還原劑的噴射和霧化效果的問(wèn)題。當(dāng)尿素還原劑從噴嘴噴射出來(lái)后，隨發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的氣流前進(jìn)，自然的混合效果差，尿素顆粒水分蒸發(fā)慢，水解和熱解速度慢，到達(dá)SCR前端時(shí)仍不能有效的分解出NH3，致使NOX去除效果下降，NH3逃逸量加大，因此，噴嘴前端或后端的尿素還原劑的混合是其中的一個(gè)關(guān)鍵。申請(qǐng)?zhí)枮椤瓹N201010587875. 8，的專利發(fā)明公開(kāi)了一種用于柴油機(jī)尿素選擇性催化還原裝置的靜態(tài)混合器，包括管體、混合器翼片和噴嘴，其特征在于所述的混合器翼片緊靠噴嘴并安裝在噴嘴前端，混合器翼片為整體碗式結(jié)構(gòu)，中部沿氣流反方向凸起；申請(qǐng)?zhí)枮椤瓹N201010587881.3’的發(fā)明公開(kāi)了一種用于柴油機(jī)尿素SCR系統(tǒng)的混合裝置，包括管體、混合器翼片裝置和噴嘴，其特征在于所述的混合器翼片裝置緊靠噴嘴并安裝在噴嘴前端，所述的混合器翼片裝置由一組翼片組成，所述的翼片主體為沿著氣流方向扭轉(zhuǎn)的扇形結(jié)構(gòu)，其布置方向與噴霧軸線方向一致，所述的每個(gè)翼片中設(shè)有一組傾斜導(dǎo)流片；申請(qǐng)?zhí)枮椤瓹N201010588290.8’的發(fā)明公開(kāi)了一種車用尿素SCR系統(tǒng)的混合裝置，包括管體、 混合器翼片裝置和噴嘴，所述的噴嘴斜置在管體壁面上，所述的混合器翼片裝置緊靠噴嘴并安裝在噴嘴前端；申請(qǐng)?zhí)枮椤瓹N201020536943.3’的實(shí)用新型涉及一種加強(qiáng)尾氣旋流流動(dòng)及消除尿素溶液噴射結(jié)晶的排氣管，包括管內(nèi)依次裝有尿素溶液霧化噴嘴和SCR催化器的排氣管，其特征是所述排氣管內(nèi)的尿素溶液霧化噴嘴前端設(shè)有旋流器；申請(qǐng)?zhí)枮?‘CN201020198744.6’實(shí)用新型公開(kāi)了一種汽車排氣管道靜態(tài)混合器，包括管體、翼片和噴嘴，其特征在于所述的噴嘴設(shè)置在管體上，所述的翼片為整體式結(jié)構(gòu)，其中部具有圓形通道，四周為彎弧型倒流板并布置有流體通道。以上6個(gè)專利所述的混合器均設(shè)置在尿素噴嘴的前端，利用擾動(dòng)的氣流來(lái)混合尿素還原劑，擾動(dòng)效果較差時(shí)尿素混合的效果不好，如果擾動(dòng)的效果很好，勢(shì)必引起排氣背壓?jiǎn)栴}。沒(méi)有應(yīng)用泡沫金屬的內(nèi)容。申請(qǐng)?zhí)枮椤瓹N201020198714. 5，的實(shí)用新型公開(kāi)了一種汽車排氣管道靜態(tài)混合器， 包括管體、翼片和噴嘴，噴嘴設(shè)置在管體上，所述的翼片截面呈“V”字形排列，多個(gè)長(zhǎng)短不同的翼片交替徑向設(shè)置在管體內(nèi)；申請(qǐng)?zhí)枮椤瓹N201010226366.2’的發(fā)明涉及一種尿素混合裝置，它包括至少兩組葉片對(duì)，每組所述葉片對(duì)包括兩個(gè)折起方向相對(duì)設(shè)置的蝶形葉片；申請(qǐng)?zhí)枮椤瓹N20091025^09. 2，的發(fā)明涉及用于選擇性催化還原系統(tǒng)的混合裝置，包括帶孔主體的第一混合元件具有第一表面、第二表面和從第一表面延伸到第二表面的多個(gè)孔道；申請(qǐng)?zhí)枮椤瓹N200920227898. 0，的一種發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣擾流混合器，所述管道(1)兩端的外壁與排氣管(7)滑動(dòng)配合，管道(1)的下游一端設(shè)置有葉片裝置，管道(1)的中段為內(nèi)徑小于管道(1)內(nèi)徑的喉口管O)；申請(qǐng)?zhí)枮椤瓹N200720018679.2’的實(shí)用新型公開(kāi)了一種大排量發(fā)動(dòng)機(jī)SCR后處理管路裝置，該混合器為帶有較大篩孔篩網(wǎng)，并在篩網(wǎng)上設(shè)置了擾流擋片；
上述5個(gè)專利的混合單元雖然設(shè)置在尿素噴嘴后端，但其形狀和結(jié)構(gòu)不同于本發(fā)明， 也沒(méi)有在翅片表面進(jìn)行任何的處理和涂層，沒(méi)有應(yīng)用泡沫金屬的內(nèi)容。也不同于本發(fā)明。由此，基于分析和改進(jìn)，產(chǎn)生了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種泡沫金屬球管組合的混合單元，其采用金屬纖維管包裹泡沫金屬球體，構(gòu)成一個(gè)同心圓筒狀的尿素還原劑的泡沫金屬球管組合的混合單元，并在泡沫金屬球體上涂敷催化劑，應(yīng)用于尿素還原劑的混合分解，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，高效耐用，應(yīng)用于國(guó)4以上后處理裝置中。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種泡沫金屬球管組合的混合單元，由排氣管、 噴嘴、連接法蘭、焊點(diǎn)、緊固外套管、緊固內(nèi)套管、金屬纖維編織管、泡沫金屬球體組成；其特征在于緊固外套管和緊固內(nèi)套管固定金屬纖維編織管，用連接法蘭焊接為一體；緊固內(nèi)套管的內(nèi)徑為Dl，泡沫金屬球體直徑為D2，球體直徑D2和管徑Dl之比D2/D1=1. 5^2. 5 ；緊固外套管的長(zhǎng)度L2和緊固內(nèi)套管的長(zhǎng)度Ll的比例關(guān)系是L2-Ll=3 5mm;L2=300mm;其布置于尿素還原劑的噴嘴下游。所述的泡沫金屬球體是為孔徑為2 10mm，目數(shù)為5飛Oppi孔隙率為大于80%，通孔率大于90%的泡沫金屬，包括泡沫鋁、泡沫鎳、泡沫鈦或泡沫不銹鋼的任意一種。所述的泡沫金屬球體的形狀為圓形球體或橢圓形球體，即長(zhǎng)軸方向平行與該混合單元的軸線，或者泡沫金屬球體采用不銹鋼絲繞制而成的圓形球體或橢圓型球體，或采用多于一個(gè)球體串聯(lián)而組成的混合單元。所述的泡沫金屬球體的形狀為圓形球體或橢圓形球體，即長(zhǎng)軸方向平行與該混合單元的軸線，或者泡沫金屬球體采用不銹鋼絲繞制而成的圓形球體或橢圓型球體，或采用多于一個(gè)球體串聯(lián)而組成的混合單元。所述的金屬纖維編織管為不銹鋼板制備的管，其厚度為2 3mm。
4
所述的混合器泡沫金屬球體上涂敷有助于尿素還原劑分解的催化劑，其組成和工藝如下
1.把泡沫金屬球體整體在高溫爐內(nèi)，隨爐升溫45(T550°C并保溫4(T60min，完成除油操作；
2.按質(zhì)量份數(shù)選用工業(yè)的15%wt含量的納米二氧化鈦溶膠6(Γ76份，工業(yè)的平均粒徑為IOOnm納米二氧化鈦粉20 38份，酒精2 6份，球磨機(jī)中濕法球磨l(T20min，
3.泡沫金屬球體在其中浸沾1次，空氣吹掃，9(T120°C干燥箱內(nèi)干燥4(T60min，移入的高溫爐內(nèi)，隨爐升溫50(T60(TC并保溫?zé)Y(jié)4(T60min，在混合器翅板沉淀并燒結(jié)上均勻的
二氧化鈦涂層。本發(fā)明的積極效果在于從機(jī)械、物理、材料、化學(xué)以及氣動(dòng)傳輸方面出發(fā)，設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)便的泡沫金屬球管組合的混合單元，成本低廉，可以改善混合和均化的效果，具有一定的實(shí)用價(jià)值。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合

與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明如圖1所示，一種泡沫金屬球管組合的混合單元，由排氣管1、噴嘴2、連接法蘭3、焊點(diǎn)4、緊固外套管5、緊固內(nèi)套管6、金屬纖維編織管7、泡沫金屬球體8組成；其特征在于緊固外套管5和緊固內(nèi)套管6固定金屬纖維編織管7，用連接法蘭3焊接為一體；緊固內(nèi)套管6的內(nèi)徑為D1，泡沫金屬球體8直徑為D2，球體直徑D2和管徑Dl之比D2/D1=1. 5^2. 5 ；緊固外套管5的長(zhǎng)度L2和緊固內(nèi)套管 6的長(zhǎng)度Ll的比例關(guān)系是L2-Ll=3 5mm ；L2=300mm ；其布置于尿素還原劑的噴嘴下游。所述的泡沫金屬球體8是為孔徑為2 10mm，目數(shù)為5飛Oppi孔隙率為大于80%，通孔率大于90%的泡沫金屬，包括泡沫鋁、泡沫鎳、泡沫鈦或泡沫不銹鋼的任意一種。
所述的泡沫金屬球體8的形狀為圓形球體或橢圓形球體，即長(zhǎng)軸方向平行與該混合單元的軸線，或者泡沫金屬球體8采用不銹鋼絲繞制而成的圓形球體或橢圓型球體，或采用多于一個(gè)球體串聯(lián)而組成的混合單元。
所述的金屬纖維編織管3為不銹鋼板制備的管，其厚度為2 3mm。實(shí)施例為進(jìn)一步闡明本發(fā)明的特點(diǎn)，不等同于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員依照本發(fā)明進(jìn)行的更改，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。實(shí)施例1
選取市售的泡沫金屬球體，目數(shù)為5ppi，材質(zhì)為泡沫鎳，加工成直徑為180mm的球體； 采用長(zhǎng)度600mm，厚度為2 3mm的不銹鋼材質(zhì)金屬纖維編織管，管內(nèi)徑185mm，把泡沫鎳放入金屬纖維編織管中間，采用長(zhǎng)度IOOmm外徑90mm的緊固內(nèi)套管，采用長(zhǎng)度105mm內(nèi)徑為 120mm的緊固外套管，收口，組合該混合單元的進(jìn)出口，采用內(nèi)經(jīng)為90mm的法蘭，分別在進(jìn)出口完成焊接，制備成混合單元的主體；布置于尿素還原劑的噴嘴下游。首先把該單元的整體放入高溫爐內(nèi)，隨爐升溫45(T550°C并保溫4(T60min，完成除油操作；選用工業(yè)銷售的15%wt含量的納米二氧化鈦溶膠70份，摻入工業(yè)的平均粒徑為IOOnm納米二氧化鈦粉25份，以及酒精5份，球磨機(jī)中濕法球磨20min，成乳濁狀懸浮液
5體，把漿料從混合單元的一端倒入，充分浸潤(rùn)，首先涂敷1次，淋干多余的液體，空氣吹掃后放入9(T120°C干燥箱內(nèi)干燥4(T60min，移入的高溫爐內(nèi)，隨爐升溫50(T60(TC并保溫?zé)Y(jié) 4(T60min，在混合器翅板6沉淀并燒結(jié)上均勻的二氧化鈦的涂層；重復(fù)上述涂敷操作，完成二次涂敷； 實(shí)施例2
將實(shí)施例1制備完成的混合器稱重W1，采用0. 2Mpa的清潔空氣吹掃5min，稱重W2， W1-W2重量損失小于1. 5% ；然后，把本發(fā)明混合器重新放入高溫爐內(nèi)，保溫600°C下40min， 立即投入IOOOmL的室溫下市售的32. 5%wt尿素還原劑中，5min后取出，自來(lái)水洗滌1次，在 90°C干燥箱內(nèi)干燥40min，稱重W3，W2-W3重量損失小于2. 5%。安裝在9L柴油發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上的排氣管內(nèi)，混合器安裝的位置在尿素還原劑噴嘴之后，距離噴嘴出口點(diǎn)約5mm，法蘭連接，混合器的末端距離噴嘴的距離約302mm ；啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，在不同工況下測(cè)試，混合器加裝前后的NOX去除率對(duì)比，NOX的去除率改善3 5%，測(cè)定排氣系統(tǒng)的背壓l(Tl5Kpa，滿足要求。實(shí)施例3
選取市售的泡沫金屬球體，目數(shù)為5ppi，材質(zhì)為泡沫鋁，加工成直徑為180mm的球體； 采用長(zhǎng)度600mm，厚度為3mm的不銹鋼材質(zhì)金屬纖維編織管，管內(nèi)徑185mm，把泡沫鎳放入金屬纖維編織管中間，采用長(zhǎng)度IOOmm外徑90mm的緊固內(nèi)套管，采用長(zhǎng)度105mm內(nèi)徑為120mm 的緊固外套管，收口，組合該混合單元的進(jìn)出口，采用內(nèi)為90mm的法蘭，分別在進(jìn)出口完成焊接，制備成混合單元的主體；布置于尿素還原劑的噴嘴下游。把實(shí)施例2的球體單元的整體放入高溫爐內(nèi)，隨爐升溫45(T550 °C并保溫 4(T60min，完成除油操作；
實(shí)施例4
選用工業(yè)銷售的15%wt含量的納米二氧化鈦溶膠70份，摻入工業(yè)的平均粒徑為IOOnm 納米二氧化鈦粉25份，以及酒精5份，球磨機(jī)中濕法球磨20min，成乳濁狀懸浮液體，把漿料從實(shí)施例3的混合單元的一端倒入，充分浸潤(rùn)，首先涂敷1次，淋干多余的液體，空氣吹掃后放入9(T120°C干燥箱內(nèi)干燥4(T60min，移入的高溫爐內(nèi)，隨爐升溫50(T60(TC并保溫?zé)Y(jié)4(T60min，在泡沫金屬球體單元上沉淀并燒結(jié)上均勻的二氧化鈦的涂層；重復(fù)上述涂敷操作，完成二次涂敷。將制備完成的混合器稱重W1，采用0. 2Mpa的清潔空氣吹掃5min，稱重W2，W1-W2 重量損失小于1. 5% ；然后，把本發(fā)明混合器重新放入高溫爐內(nèi)，保溫600°C下40min，立即投入IOOOmL的室溫下市售的32. 5%wt尿素還原劑中，5min后取出，自來(lái)水洗滌1次，在90°C 干燥箱內(nèi)干燥40min，稱重W3，W2-W3重量損失小于2. 5%。安裝在9L柴油發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上的排氣管內(nèi)，混合器安裝的位置在尿素還原劑噴嘴之后，距離噴嘴出口點(diǎn)約5mm，法蘭連接，混合器的末端距離噴嘴的距離約302mm ；啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，在不同工況下測(cè)試，混合器加裝前后的NOX去除率對(duì)比，NOX的去除率改善3飛％，測(cè)定排氣系統(tǒng)的背壓l(Tl5Kpa，滿足要求。
權(quán)利要求
1.一種泡沫金屬球管組合的混合單元，由排氣管、噴嘴、連接法蘭、焊點(diǎn)、緊固外套管、 緊固內(nèi)套管、金屬纖維編織管、泡沫金屬球體組成；其特征在于緊固外套管和緊固內(nèi)套管固定金屬纖維編織管，用連接法蘭焊接為一體；緊固內(nèi)套管的內(nèi)徑為D1，泡沫金屬球體直徑為D2，球體直徑D2和管徑Dl之比D2/D1=1. 5^2. 5 ；緊固外套管的長(zhǎng)度L2和緊固內(nèi)套管的長(zhǎng)度Ll的比例關(guān)系是L2-Ll=3 5mm ；L2=300mm ；其布置于尿素還原劑的噴嘴下游。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種泡沫金屬球管組合的混合單元，其特征在于所述的泡沫金屬球體是為孔徑為2 10mm，目數(shù)為5飛Oppi孔隙率為大于80%，通孔率大于90%的泡沫金屬，包括泡沫鋁、泡沫鎳、泡沫鈦或泡沫不銹鋼的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種泡沫金屬球管組合的混合單元，其特征在于所述的泡沫金屬球體的形狀為圓形球體或橢圓形球體，即長(zhǎng)軸方向平行與該混合單元的軸線，或者泡沫金屬球體采用不銹鋼絲繞制而成的圓形球體或橢圓型球體，或采用多于一個(gè)球體串聯(lián)而組成的混合單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種泡沫金屬球管組合的混合單元，其特征在于所述的金屬纖維編織管為不銹鋼板制備的管，其厚度為2 3mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種泡沫金屬球管組合的混合單元，其特征在于所述的混合器泡沫金屬球體上涂敷有助于尿素還原劑分解的催化劑，其組成和工藝如下1).把泡沫金屬球體整體在高溫爐內(nèi)，隨爐升溫45(T550°C并保溫4(T60min，完成除油操作；2).按質(zhì)量份數(shù)選用工業(yè)的15%wt含量的納米二氧化鈦溶膠6(Γ76份，工業(yè)的平均粒徑為IOOnm納米二氧化鈦粉20 38份，酒精2 6份，球磨機(jī)中濕法球磨l(T20min，3).泡沫金屬球體在其中浸沾1次，空氣吹掃，9(T120°C干燥箱內(nèi)干燥4(T60min，移入的高溫爐內(nèi)，隨爐升溫50(T60(TC并保溫?zé)Y(jié)4(T60min，在混合器翅板沉淀并燒結(jié)上均勻的二氧化鈦涂層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種泡沫金屬球管組合的混合單元，由排氣管、噴嘴、連接法蘭、焊點(diǎn)、緊固外套管、緊固內(nèi)套管、金屬纖維編織管、泡沫金屬球體組成；其特征在于緊固外套管和緊固內(nèi)套管固定金屬纖維編織管，用連接法蘭焊接為一體；緊固內(nèi)套管的內(nèi)徑為D1，泡沫金屬球體直徑為D2，球體直徑D2和管徑D1之比D2/D1=1.5~2.5；緊固外套管的長(zhǎng)度L2和緊固內(nèi)套管的長(zhǎng)度L1的比例關(guān)系是L2-L1=3~5mm；L2=300mm；其布置于尿素還原劑的噴嘴下游。其采用金屬纖維管包裹泡沫金屬球體，構(gòu)成一個(gè)同心圓筒狀的尿素還原劑的泡沫金屬球管組合的混合單元，并在泡沫金屬球體上涂敷催化劑，應(yīng)用于尿素還原劑的混合分解，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，高效耐用，應(yīng)用于國(guó)4以上后處理裝置中。
文檔編號(hào)F01N3/20GK102345488SQ20111027132
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者劉國(guó)軍, 崔龍, 應(yīng)善強(qiáng), 張克金, 張苡銘, 王丹, 米新艷, 馬千里 申請(qǐng)人:中國(guó)第一汽車股份有限公司