一种单孔旋流尿素喷嘴头结构的制作方法

1.本发明属于汽车制造技术领域，特别是涉及一种单孔旋流尿素喷嘴头结构。


背景技术：

2.选择性催化还原(selective catalytic reduction，简称scr)，scr是指安装在柴油汽车排气系统中，将柴油机排放中的nox催化还原成n2和h2o的催化还原装置，选择尿素水溶液作为还原剂。在scr系统中，尿素喷射器将尿素水溶液定时定量的喷入排气管内，尿素水溶液雾化效果越好，可以使排气反应越充分，且不易结晶。在实际使用过程中，后处理系统因雾化效果不良，频繁出现尿素结晶堵塞问题，从而导致排放超标或整车动力不足。
3.中国专利申请号200920232220.1公开了一种液体旋流喷嘴用喷头，此结构在喷射前端位置只有单级旋流，虽然喷雾效果有提升，smd粒径在65μm左右，d90粒径在100μm左右，但为了达到国六以上排放，避免尿素结晶，还需进一步提升雾化粒径，使尿素水溶液雾化后，能与排气充分接触并混合，从而解决排放及尿素系统结晶的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有产品存在的技术问题，提供一种新的流体旋流方式的单孔旋流尿素喷嘴头结构，可显著提升尿素水溶液的雾化颗粒粒径，提高流量一致性，且结构更简单合理，制造和装配方便，生产成本低等优点。
5.为了实现本发明的目的，本发明提供的单孔旋流尿素喷嘴头结构，包括尿素喷嘴头，所述尿素喷嘴头的内部由上而下依次设置有同轴且依次连通的内腔、球形过渡腔、喷孔和内锥扩散孔，所述内腔的上部呈开口状；其特征在于，在所述尿素喷嘴头的外周面上周向开设有至少一轴向延伸的径向槽并在所述尿素喷嘴头中间偏下位置周向开设有至少一旋流孔，所述旋流孔的外端与对应的径向槽贯通，所述旋流孔的内端与所述内腔切向贯通。
6.在本发明的一个优选实施例中，所述径向槽与所述内腔上部同端的第一端呈开口状，所述径向槽与所述径向槽的第一端相对的第二端呈封闭形状。
7.在本发明的一个优选实施例中，所述径向槽的第二端截止于临近所述旋流孔的下部位置。
8.在本发明的一个优选实施例中，所述径向槽的径向截面呈方形或者矩形。
9.在本发明的一个优选实施例中，所述内腔由相互贯通的内锥收敛孔和内圆柱孔构成，所述内锥收敛孔位于内圆柱孔的上方，所述内锥收敛孔的上端呈开口状且内径大于所述内锥收敛孔的下端，所述内锥收敛孔下端的内径等于所述内圆柱孔的内径；所述旋流孔的内端与所述内圆柱孔切向贯通。
10.在本发明的一个优选实施例中，所述球形过渡腔的腔面从上至下依次由依次贯通的与置入所述内圆柱孔的钢球密封接触的密封锥面、外凸球面、内凹球面构成，所述密封锥面的上端与所述内圆柱孔的底面连接，所述密封锥面的下端与所述外凸球面的上端连接，所述外凸球面的下端与所述内凹球面的上端连接，所述内凹球面的下端与所述喷孔的上端
连接，所述喷孔的下端与所述内锥扩散孔的上端连接。
11.在本发明的一个优选实施例中，所述密封锥面的上端内径小于所述内圆柱孔的内径并大于所述密封锥面的下端内径，所述密封锥面的下端内径等于所述外凸球面的上端内径，所述外凸球面的下端内径等于所述内凹球面的上端内径，所述内凹球面的下端内径小于所述外凸球面的上端内径并且等于所述喷孔的内径，所述内锥扩散孔的上端内径大于所述喷孔的内径并小于所述内锥扩散孔的下端内径。
12.通过采用上述技术方案，本发明喷嘴头的旋流喷射器具有能够显著提升尿素水溶液的雾化颗粒粒径，提高流量一致性，结构简单合理，制造和装配方便，生产成本低等优点。
附图说明
13.图1为本发明的尿素喷嘴头结构示意图。
14.图2为图1的a-a剖视图。
15.图3为图1的b-b剖视图。
16.图4为图1的俯视图。
17.图5为本发明的尿素喷嘴头应用于尿素喷射装置中的示意图。
具体实施方式
18.以下结合附图和具体实施方式来进一步描述本发明。
19.参见图1至图4，图中所示的单孔旋流尿素喷嘴头结构，包括尿素喷嘴头100，该尿素喷嘴头100的内部由上而下依次设置有同轴且依次连通的内腔、球形过渡腔、喷孔107和内锥扩散孔108。
20.内腔由相互贯通的内锥收敛孔103和内圆柱孔104构成，内锥收敛孔103位于内圆柱孔104的上方，内锥收敛孔103的上端呈开口状且内径大于内锥收敛孔104的下端，内锥收敛孔103下端的内径等于内圆柱孔104的内径。
21.球形过渡腔的腔面从上至下依次由依次贯通的与置入内圆柱孔104的钢球200(参见图5)密封接触的密封锥面105、外凸球面109、内凹球面106构成，密封锥面105的上端与内圆柱孔104的底面连接，密封锥面105的下端与外凸球面109的上端连接，外凸球面109的下端与内凹球面106的上端连接，内凹球面106的下端与喷孔107的上端连接，喷孔107的下端与内锥扩散孔103的上端连接。
22.密封锥面105的上端内径小于内圆柱孔104的内径并大于密封锥面105的下端内径，密封锥面105的下端内径等于外凸球面109的上端内径，外凸球面109的下端内径等于内凹球面106的上端内径，内凹球面106的下端内径小于外凸球面109的上端内径并且等于喷孔107的内径，内锥扩散孔103的上端内径大于喷孔107的内径并小于内锥扩散孔108的下端内径。
23.在尿素喷嘴头100的外周面上周向开设有四条轴向延伸的径向槽101并在尿素喷嘴头100中间偏下位置周向开设有四个旋流孔102，四条轴向延伸的径向槽101均布在尿素喷嘴头100的外周面上，四个旋流孔102也周向均布在尿素喷嘴头100中间偏下位置上。
24.每一旋流孔102的外端与对应的径向槽101贯通，每一旋流孔102的内端与内圆柱孔104切向贯通。尤其是，每一旋流孔102的内端与内圆柱孔104切向贯通的位置处于钢球
200离开密封锥面105时钢球200下半部分。
25.每一径向槽101与内锥收敛孔103上部同端的第一端101a呈开口状，每一径向槽101与径向槽101的第一端101a相对的第二端102呈封闭形状(也称盲端)。尤其是径向槽101的第二端截止于临近旋流孔102的下部位置并且呈内凹圆弧状。每一径向槽101的径向截面呈方形或者矩形。
26.本发明的原理是：在钢球200离开密封锥面105时，流体从径向槽101进入后碰到径向槽101的第二端101b即盲端，产生首次强烈的碰撞，形成了流体的第一次破碎，破碎后的流体向浪花一样卷起再进入旋流孔102，由于受到钢球200的阻挡，流体与钢球200形成第二次剧烈的碰撞，形成了第二次破碎，其后通过密封锥面104与钢球200之间的间隙并通过外凸球面109进一步向内压缩进入内凹球面106内，再通过喷孔106的节流形成稳定的喷射，其粒径得到更加的细化，达到更好的雾化效果。在流体的进入压力在0.7mpa时，其smd粒径在50μm以下，d90粒径在70μm以下。雾化更好的流体最后通过内锥扩散孔103进一步剧烈扩散进入scr反应器，由于粒径更小，能与排气充分接触并混合，从而解决尿素系统结晶的问题并达到最佳的排放效果与经济性。

技术特征：
1.一种单孔旋流尿素喷嘴头结构，包括尿素喷嘴头，所述尿素喷嘴头的内部由上而下依次设置有同轴且依次连通的内腔、球形过渡腔、喷孔和内锥扩散孔，所述内腔的上部呈开口状；其特征在于，在所述尿素喷嘴头的外周面上周向开设有至少一轴向延伸的径向槽并在所述尿素喷嘴头中间偏下位置周向开设有至少一旋流孔，所述旋流孔的外端与对应的径向槽贯通，所述旋流孔的内端与所述内腔切向贯通。2.如权利要求1所述的一种单孔旋流尿素喷嘴头结构，其特征在于，所述径向槽与所述内腔上部同端的第一端呈开口状，所述径向槽与所述径向槽的第一端相对的第二端呈封闭形状。3.如权利要求2所述的一种单孔旋流尿素喷嘴头结构，其特征在于，所述径向槽的第二端截止于临近所述旋流孔的下部位置。4.如权利要求1所述的一种单孔旋流尿素喷嘴头结构，其特征在于，所述径向槽的径向截面呈方形或者矩形。5.如权利要求1至4任一项权利要求所述的一种单孔旋流尿素喷嘴头结构，其特征在于，所述内腔由相互贯通的内锥收敛孔和内圆柱孔构成，所述内锥收敛孔位于内圆柱孔的上方，所述内锥收敛孔的上端呈开口状且内径大于所述内锥收敛孔的下端，所述内锥收敛孔下端的内径等于所述内圆柱孔的内径；所述旋流孔的内端与所述内圆柱孔切向贯通。6.如权利要求5所述的一种单孔旋流尿素喷嘴头结构，其特征在于，所述球形过渡腔的腔面从上至下依次由依次贯通的与置入所述内圆柱孔的钢球密封接触的密封锥面、外凸球面、内凹球面构成，所述密封锥面的上端与所述内圆柱孔的底面连接，所述密封锥面的下端与所述外凸球面的上端连接，所述外凸球面的下端与所述内凹球面的上端连接，所述内凹球面的下端与所述喷孔的上端连接，所述喷孔的下端与所述内锥扩散孔的上端连接。7.如权利要求6所述的一种单孔旋流尿素喷嘴头结构，其特征在于，所述密封锥面的上端内径小于所述内圆柱孔的内径并大于所述密封锥面的下端内径，所述密封锥面的下端内径等于所述外凸球面的上端内径，所述外凸球面的下端内径等于所述内凹球面的上端内径，所述内凹球面的下端内径小于所述外凸球面的上端内径并且等于所述喷孔的内径，所述内锥扩散孔的上端内径大于所述喷孔的内径并小于所述内锥扩散孔的下端内径。

技术总结
本发明公开的一种单孔旋流尿素喷嘴头结构，包括尿素喷嘴头，所述尿素喷嘴头的内部由上而下依次设置有同轴且依次连通的内腔、球形过渡腔、喷孔和内锥扩散孔，所述内腔的上部呈开口状；其特征在于，在所述尿素喷嘴头的外周面上周向开设有至少一轴向延伸的径向槽并在所述尿素喷嘴头中间偏下位置周向开设有至少一旋流孔，所述旋流孔的外端与对应的径向槽贯通，所述旋流孔的内端与所述内腔切向贯通。本发明喷嘴头的旋流喷射器具有能够显著提升尿素水溶液的雾化颗粒粒径，提高流量一致性，结构简单合理，制造和装配方便，生产成本低等优点。点。点。


技术研发人员：黄民备 周宏忠 邓飞 欧阳玲湘 龙美彪 伍新义 李成校
受保护的技术使用者：南岳电控（衡阳）工业技术股份有限公司
技术研发日：2022.03.14
技术公布日：2022/5/25