靜態(tài)混合器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種靜態(tài)混合器(1)，其使得能夠提高用于維持排氣系統(tǒng)中的排放限值的催化劑的還原效率。本發(fā)明的目的在于提供一種靜態(tài)混合器(1)，其使得能夠利用靜態(tài)混合器的湍流增加板(4)進(jìn)行均一的氣體混合和均一的溫度分布，從而使得能夠進(jìn)行催化劑的結(jié)晶。
【專利說(shuō)明】靜態(tài)混合器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種靜態(tài)混合器結(jié)構(gòu)，其使得能夠進(jìn)行排氣和還原性液體混合物的分布，還原性液體混合物是提高用于維持排氣系統(tǒng)中的排放限值的催化劑的還原效率所必需的。
【背景技術(shù)】
[0002]使用各種催化劑來(lái)維持排氣系統(tǒng)中的排放限值。為了使這些催化劑還原污染氣體，而將與污染氣體反應(yīng)的還原性液體噴射到該系統(tǒng)中。由于反應(yīng)，將污染氣體轉(zhuǎn)化成例如清潔的n2、co2、h2o等氣體。通過(guò)噴射，使得能夠利用混合器來(lái)進(jìn)行排氣中的液體的分布，并且能夠以高效進(jìn)行還原。但是，當(dāng)噴射的氣體遇到排放系統(tǒng)壁或混合器壁處的冷表面時(shí)，它們從液態(tài)或氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w顆粒，它們積聚并阻塞該系統(tǒng)并且妨礙系統(tǒng)的功能。由于在系統(tǒng)中存在固體顆粒，所以排氣系統(tǒng)在分布和背壓方面的性能降低。所有這些都在排氣和噴射液體到達(dá)催化劑之前發(fā)生。混合物在其到達(dá)催化劑的前表面之前的良好分布和固體顆粒的不積聚在系統(tǒng)效率方面是至關(guān)重要的。
[0003]在排氣系統(tǒng)中的混合器的熱傳遞高且溫度分布均一的情況下，積聚在混合器或排氣壁上的固體顆粒將在從固態(tài)變成氣態(tài)后從該系統(tǒng)排出。在這種設(shè)計(jì)之前，固體顆粒積聚在系統(tǒng)中，用于通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)以高功率工作所生成的熱而變成氣相。因此，其根據(jù)使用情況而造成長(zhǎng)時(shí)間性能的損失。
[0004]日本專利文獻(xiàn)N0.JP2000204936是現(xiàn)有技術(shù)中的申請(qǐng)，公開(kāi)了一種排氣排放控制裝置。該發(fā)明的目的在于增加催化結(jié)構(gòu)主體的熱容，以提高催化劑的活化溫度并且高效地凈化氣體。這種排氣控制裝置包括催化結(jié)構(gòu)主體，催化結(jié)構(gòu)主體由催化劑和催化劑載體構(gòu)成，催化劑載體由承載環(huán)承載且布置在殼體內(nèi)。催化劑載體由承載結(jié)構(gòu)構(gòu)件形成，承載結(jié)構(gòu)構(gòu)件由下列部分形成:模制為蜂巢形狀的不銹鋼材料；布置于其中的儲(chǔ)熱器；以及氣體通過(guò)孔的內(nèi)表面，其涂覆有催化劑且形成在蜂巢形狀之間。當(dāng)催化劑的溫度升高時(shí)，構(gòu)成儲(chǔ)熱器的金屬材料熔化以降低催化劑的溫度升高速率。另一方面，當(dāng)催化劑的溫度降低時(shí)，通過(guò)凝固的熱輻射而減小了催化劑的溫度降低速率。因此，催化劑規(guī)則地維持在活化溫度。
[0005]日本專利文獻(xiàn)N0.JP2007100672是現(xiàn)有技術(shù)中的申請(qǐng)，公開(kāi)了一種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣排放控制裝置和排氣排放控制方法。在該發(fā)明中，呈電纜形式的加熱構(gòu)件用電加熱，以防止噴射孔中的還原劑由于結(jié)晶而堵塞。
[0006]中國(guó)專利文獻(xiàn)N0.CN102444451是現(xiàn)有技術(shù)中的申請(qǐng)，公開(kāi)了設(shè)計(jì)用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣的靜態(tài)混合器。排氣管中的一組翼片對(duì)使得能夠均一地分散排氣。利用所生成的湍流，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣和尿素滴與氣體完全混合。因此，在混合物進(jìn)入SCR系統(tǒng)之前，獲得具有較高分布均勻性的均一氣體混合物。然后，混合物完全反應(yīng)，從而減少汽車尾氣中的
NOx含量。
[0007]除了這些文獻(xiàn)之外，還存在關(guān)于使得在排氣處理之前和期間能夠進(jìn)行均一氣體流動(dòng)的各種專利申請(qǐng)，例如 W02012005527、CN102444453、W02011020200、JP2009024654。[0008]在發(fā)動(dòng)機(jī)并未達(dá)到高功率的情況下，結(jié)晶增加，因此增加了背壓，而使得燃料消耗更差。由于發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到高功率是不受控制的，所以在該條件下產(chǎn)生的積聚妨礙整個(gè)排氣系統(tǒng)起作用。此外，由于混合器上顆粒蒸發(fā)，使得在各個(gè)部分出現(xiàn)不同的溫度，這增加了積聚的風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種靜態(tài)混合物，其利用靜態(tài)混合器的湍流增加翅片，能夠獲得均一氣體混合和均一溫度分布，從而能夠防止混合器中的可能的固體顆粒和結(jié)晶。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而開(kāi)發(fā)的“靜態(tài)混合器”在附圖中示出，在附圖中:
圖1為本發(fā)明的靜態(tài)混合器的局部剖視圖。
[0011]圖2為本發(fā)明的靜態(tài)混合器的圖1中的A-A截面的視圖。
[0012]圖3為本發(fā)明的靜態(tài)混合器的圖1中的B-B截面的視圖。
[0013]對(duì)在附圖中給出的部件進(jìn)行編號(hào)并且編號(hào)參考下列:
1.靜態(tài)混合器
2.主體
3.引導(dǎo)板
4.湍流增加板
5.通道。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明的靜態(tài)混合器I使得能夠?qū)魉偷酱呋瘎┑呐艢饣旌希龃呋瘎┦蔷S持排氣含量中的排放限值所需要的，并且向排氣噴射液體，該靜態(tài)混合器I包括:
-至少一個(gè)主體2，其大小適于裝配在排氣隔室中，具有足夠?qū)捯栽试S排氣完全通過(guò)的開(kāi)口，并且該主體優(yōu)選地為圓柱形；
-引導(dǎo)板3，其優(yōu)選地豎直地和水平地沿著氣體流動(dòng)方向位于主體2中；并且呈用于產(chǎn)生渦旋效應(yīng)的波形結(jié)構(gòu)，該波形結(jié)構(gòu)使得能夠形成通道5，通道5為氣體行進(jìn)的路線，并且在氣體混合物經(jīng)過(guò)期間使流動(dòng)以高頻均一地混合，
-湍流增加板4，其相對(duì)于氣體流動(dòng)方向豎直地位于引導(dǎo)板3上，使得其將在氣流的前方形成局部屏障，而不完全關(guān)閉通道5，并且其通過(guò)允許均一的溫度分布，來(lái)防止積聚在混合器上的固體顆粒和晶體的形成。
[0015]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，通道5定位成使得它們將處于截面的2%至80%之間的值范圍，并且呈粗糙結(jié)構(gòu)以增加熱傳遞。
[0016]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，為了優(yōu)化熱傳遞，湍流增加板4由例如鋁或鋼等金屬材料中的一個(gè)制成。
[0017]在本發(fā)明的實(shí)施例中，引導(dǎo)板3在主體2的一些部分中保持筆直而在其一些部分中為波形，因此能夠獲得不規(guī)則的混合。
[0018]當(dāng)來(lái)到靜態(tài)混合器I的排氣進(jìn)入每個(gè)通道5中時(shí)，借助形成通道5的引導(dǎo)板3產(chǎn)生渦旋效應(yīng)，從而使得氣體混合物將在輸出時(shí)不規(guī)則地分布。因此，噴灑到靜態(tài)混合器I上的催化劑顆粒將與排氣相互作用并分成更小的份，從而所噴灑的顆粒將均一地分散。
[0019]在靜態(tài)混合器上還設(shè)置有湍流增加板。這些湍流增加板4增加了金屬引導(dǎo)板與液體氣體混合物之間的熱傳遞。因此，在本領(lǐng)域中根據(jù)實(shí)施例的本發(fā)明的靜態(tài)混合器I的熱傳遞變得更好，并且提供均一的熱分布。這樣一來(lái)，在很大程度上防止了在靜態(tài)混合器I中由于催化劑造成的不希望的結(jié)晶和相對(duì)應(yīng)的晶體積聚，并且當(dāng)系統(tǒng)溫度升高時(shí)，積聚的晶體將從靜態(tài)混合器I排出。
[0020]如在具有更緊湊結(jié)構(gòu)的散熱器中，形成更常見(jiàn)通道5的小翅使得靜態(tài)混合器能夠以最佳效率工作。
[0021]在本發(fā)明的靜態(tài)混合器I中，除了能夠均一混合外，利用如在散熱器中那樣的金屬湍流增加板4，靜態(tài)混合器I能夠利用良好的熱傳遞形成連續(xù)且平衡的溫度分布，從而提
高效率。
[0022]通過(guò)由湍流增加板4的波形結(jié)構(gòu)增加的湍流，增加了熱傳遞傳送。而且，由于波形結(jié)構(gòu)增加了表面積，所以蒸發(fā)面積增加并且所噴射的液體相應(yīng)地快速蒸發(fā)?？赏ㄟ^(guò)以不同的高度、角度、長(zhǎng)度和頻率形成波形結(jié)構(gòu)來(lái)優(yōu)化幾何形狀。
[0023]所使用的湍流增加板4可應(yīng)用在每種幾何形狀中。如果結(jié)晶顆粒積聚在不同設(shè)計(jì)的混合器上或者熱傳遞不均一地分布在混合器上，則所述問(wèn)題能夠通過(guò)在該不同混合器上安裝波形湍流增加板4來(lái)克服。
[0024]在這些基本概念的范圍內(nèi)，能夠開(kāi)發(fā)本發(fā)明的靜態(tài)混合器I的各種實(shí)施例。本發(fā)明不能限于本文所描述的示例，并且本發(fā)明基本上如在權(quán)利要求中限定。
【權(quán)利要求】
1.一種靜態(tài)混合器(1)，其使得能夠?qū)魉偷酱呋瘎┑呐艢饣旌希龃呋瘎┯糜诰S持所述排氣中的排放限值，該靜態(tài)混合器(1)包括 -至少一個(gè)主體(2)，其大小適于裝配在排氣隔室中，具有足夠?qū)捯栽试S排氣完全通過(guò)的開(kāi)口，并且該主體優(yōu)選地為圓柱形，其特征在于， -引導(dǎo)板(3)，其優(yōu)選地豎直地和水平地沿著氣體流動(dòng)方向位于所述主體(2)中；并且呈用于產(chǎn)生渦旋效應(yīng)的波形結(jié)構(gòu)，該波形結(jié)構(gòu)使得能夠形成通道(5)，通道(5)為氣體行進(jìn)的路線，并且在氣體混合物經(jīng)過(guò)期間使所述流動(dòng)以高頻均一地混合， -湍流增加板(4)，其相對(duì)于所述氣體流動(dòng)方向豎直地位于所述引導(dǎo)板(3)上，使得其將在氣流的前方形成局部屏障，而不完全關(guān)閉所述通道(5)，并且其通過(guò)允許均一的溫度分布，來(lái)防止積聚在混合器上的晶體的形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜態(tài)混合器(1)，其特征在于通道(5)，該通道(5)定位成使得它們將處于截面的2%至80%之間的值范圍，并且呈粗糙結(jié)構(gòu)以增加熱傳遞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜態(tài)混合器(1)，其特征在于湍流增加板(4)，該湍流增加板(4)由例如鋁或鋼等金屬材料中的一個(gè)制成，以便優(yōu)化熱傳遞。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的靜態(tài)混合器(1)，其特征在于引導(dǎo)板(3)，該引導(dǎo)板(3)在所述主體(2)的一些部分中保持筆直而在其一些部分中為波形，以便提供不規(guī)則的混合。
【文檔編號(hào)】F01N3/10GK103899389SQ201310110117
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月24日
【發(fā)明者】M.卡達(dá)爾, Y.卡亞, I.H.薩維斯 申請(qǐng)人:福特汽車薩納伊股份有限公司