DE102013211662A1

DE102013211662A1 - Mixer means

Info

Publication number: DE102013211662A1
Application number: DE102013211662.4A
Authority: DE
Inventors: Auf Teilnichtnennung Antrag; Michael Müller
Original assignee: Friedrich Boysen GmbH and Co KG
Current assignee: Friedrich Boysen GmbH and Co KG
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2014-12-24

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischereinrichtung zum Durchmischen eines Gasstroms, insbesondere zum Verteilen und Verdampfen einer in einen Gasstrom, insbesondere in einen Abgasstrom eingebrachten Flüssigkeit. Die Mischereinrichtung umfasst eine von dem Gasstrom durchströmbare Mischerkammer mit einem ersten axialen Endabschnitt und einen dem ersten axialen Endabschnitt gegenüber liegenden zweiten axialen Endabschnitt. In dem ersten axialen Endabschnitt ist ein sich parallel, insbesondere koaxial zu einer Längsachse der Mischerkammer erstreckendes Tauchrohr angeordnet. Die Mischerkammer weist ferner in dem ersten axialen Endabschnitt eine Gaseinlassöffnung auf, durch die der Gasstrom in einer Richtung quer, insbesondere senkrecht und seitlich versetzt zu der Längsachse der Mischerkammer in die Mischerkammer, insbesondere in einen Spalt zwischen dem Tauchrohr und einer Innenwand der Mischerkammer, einbringbar ist.The present invention relates to a mixer device for mixing a gas stream, in particular for distributing and evaporating a liquid introduced into a gas stream, in particular into an exhaust gas stream. The mixer device comprises a mixer chamber through which the gas flow can flow, with a first axial end section and a second axial end section opposite the first axial end section. In the first axial end section, an immersion tube is arranged which extends parallel, in particular coaxially, to a longitudinal axis of the mixer chamber. The mixer chamber also has a gas inlet opening in the first axial end section, through which the gas flow can be introduced into the mixer chamber in a direction transverse, in particular perpendicularly and laterally offset to the longitudinal axis of the mixer chamber, in particular into a gap between the immersion tube and an inner wall of the mixer chamber is.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischereinrichtung zum Durchmischen eines Gasstroms, insbesondere zum Verteilen und Verdampfen einer in einen Gasstrom, insbesondere in einen Abgasstrom eingebrachten Flüssigkeit. The present invention relates to a mixer device for mixing a gas stream, in particular for distributing and evaporating a liquid introduced into a gas stream, in particular into an exhaust gas stream.

Das Problem, eine Flüssigkeit in geeigneter Form zuverlässig in einem Gasstrom zu verdampfen und zu verteilen, um beispielsweise eine chemische Reaktion von Komponenten das Gasstroms mit Komponenten der verdampften Flüssigkeit zu ermöglichen, stellt sich in vielen Anwendungsbereichen. In der Abgastechnik stellt sich dieses Problem beispielsweise in Zusammenhang mit dem SCR-Verfahren, bei dem eine wässrige Harnstofflösung in den Abgasstrangs eines Kraftfahrzeugs eingebracht wird, zum Beispiel mittels einer Dosierpumpe oder eines Injektors. Durch Thermolyse und Hydrolyse entstehen aus der Harnstofflösung Ammoniak und CO₂. Das so erzeugte Ammoniak kann in einem geeigneten Katalysator mit den in dem Abgas enthaltenen Stickoxiden reagieren, die so effizient aus dem Abgas entfernt werden. The problem of reliably vaporizing and distributing a liquid in a suitable manner in a gas stream, for example, to allow a chemical reaction of components of the gas stream with components of the vaporized liquid, arises in many applications. In the exhaust technology, this problem arises, for example, in connection with the SCR process, in which an aqueous urea solution is introduced into the exhaust gas line of a motor vehicle, for example by means of a metering pump or an injector. Thermolysis and hydrolysis produce ammonia and CO ₂ from the urea solution. The ammonia thus produced can react in a suitable catalyst with the nitrogen oxides contained in the exhaust gas, which are removed so efficiently from the exhaust gas.

Bei diesem Verfahren ist es von besonderer Relevanz, dass die Harnstofflösung in einem geeigneten Verhältnis zu der im Abgas enthaltenen Stickoxidmenge zugeführt wird. Außerdem ist es von großer Bedeutung, dass die in den Abgasstrom eingebrachte Harnstofflösung möglichst vollständig verdampft und in dem Abgasstrom gleichmäßig verteilt wird. In this method, it is of particular relevance that the urea solution is fed in a suitable ratio to the amount of nitrogen oxide contained in the exhaust gas. In addition, it is of great importance that the introduced into the exhaust stream urea solution is evaporated as completely as possible and evenly distributed in the exhaust gas stream.

Um ein effizientes Verteilen und Verdampfen der in den Gasstrom eingebrachten Flüssigkeit sicherzustellen, ist in Strömungsrichtung hinter dem Einbringungspunkt der Flüssigkeit oftmals eine Mischereinrichtung vorgesehen. Obwohl herkömmliche Mischereinrichtungen in vielen Fällen einen akzeptablen Homogenisierungsgrad des Gasstroms bewirken, besteht weiterhin Bedarf nach effizienten Mischereinrichtungen, um eine möglichst vollständige und insbesondere schnelle Verteilung der Flüssigkeit in dem Gasstrom zu erreichen, ohne den Abgasstrom übermäßig zu behindern. Mit anderen Worten soll die Mischereinrichtung in dem Abgasstrom möglichst wenig Gegendruck erzeugen. In order to ensure an efficient distribution and evaporation of the liquid introduced into the gas flow, a mixing device is often provided in the flow direction behind the point of introduction of the liquid. Although conventional mixing devices in many cases provide an acceptable degree of homogenization of the gas flow, there remains a need for efficient mixing means to achieve as complete and, in particular, rapid distribution of the liquid in the gas flow without unduly hindering the flow of exhaust gas. In other words, the mixer device should generate as little counterpressure in the exhaust gas flow as possible.

Effiziente und kompakte Mischereinrichtungen sind insbesondere in der Abgastechnik gefragt. Je größer nämlich die Effizienz der Mischereinrichtung ist, desto besser kann die in den Abgasstrom injizierte Harnstoffmenge an die im Abgas enthaltene Menge von Stickoxiden angepasst werden. Letztlich führt dies zu einer verbesserten Abgasreinigung. Efficient and compact mixing devices are in demand especially in the exhaust gas technology. Namely, the greater the efficiency of the mixing device, the better the amount of urea injected into the exhaust gas flow can be adapted to the amount of nitrogen oxides contained in the exhaust gas. Ultimately, this leads to an improved emission control.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine effiziente Mischereinrichtung zum Verteilen und Verdampfen einer in einen Gasstrom eingebrachten Flüssigkeit zu schaffen, mit der eine möglichst geringe Gegendruckerhöhung eingeht. Die Mischereinrichtung soll überdies einfach und kompakt sowie kostengünstig herstellbar sein. It is therefore an object of the present invention to provide an efficient mixing device for distributing and vaporizing a liquid introduced into a gas stream, with which the smallest possible counterpressure increase occurs. The mixer device should also be simple and compact and inexpensive to produce.

Diese Aufgabe wird durch eine Mischereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a mixer device with the features of claim 1.

Erfindungsgemäß umfasst die Mischereinrichtung eine von dem Gasstrom durchströmbar Mischerkammer mit einem ersten axialen Endabschnitt und einen den dem ersten axialen Endabschnitt gegenüber liegenden zweiten axialen Endabschnitt. In dem ersten axialen Endabschnitt ist ein sich parallel, insbesondere koaxial zu einer Längsachse der Mischerkammer erstreckendes Tauchrohr angeordnet. Ferner weist die Mischerkammer in dem ersten axialen Endabschnitt eine Gaseinlassöffnung auf, durch die der Gasstrom in einer Richtung quer, insbesondere senkrecht und seitlich versetzt zu der Längsachse der Mischerkammer in diese einbringbar ist. Insbesondere wird der Gasstrom – direkt oder indirekt – in einen Spalt zwischen dem Tauchrohr und einer Innenwand der Mischerkammer eingebracht. According to the invention, the mixer device comprises a mixer chamber through which the gas flow can flow, with a first axial end section and a second axial end section lying opposite the first axial end section. In the first axial end portion of a parallel, in particular coaxial to a longitudinal axis of the mixer chamber extending dip tube is arranged. Further, the mixer chamber in the first axial end portion on a gas inlet opening through which the gas flow in a direction transversely, in particular vertically and laterally offset from the longitudinal axis of the mixer chamber can be introduced into this. In particular, the gas flow is introduced directly or indirectly into a gap between the dip tube and an inner wall of the mixer chamber.

Mit anderen Worten umfasst die Mischerkammer in axialer Richtung gesehen einen ersten und zweiten Endabschnitt, die direkt oder indirekt – beispielsweise über einen Zwischenabschnitt – miteinander in Verbindung stehen. Außerdem ist ein Tauchrohr vorgesehen, das zumindest in den ersten axialen Endabschnitt der Mischerkammer ragt, so dass zwischen der Innenwand der Mischerkammer und dem Tauchrohr ein Spalt entsteht. Insbesondere weist das Tauchrohr ein freies Ende auf, das in der Mischerkammer angeordnet ist und in das Gas in axialer Richtung einströmen kann. Die Gaseinlassöffnung ist derart ausgestaltet und/oder angeordnet, dass der Gasstrom nicht in axialer Richtung in die Mischerkammer eingebracht wird, sondern quer zu der Längsachse, insbesondere senkrecht dazu. Außerdem wird der Gasstrom nicht in einer die Längsachse der Mischerkammer enthaltenden Ebene in die Mischerkammer eingespeist. Die Längsachse und eine Hauptachse des Gasstroms schneiden sich somit nicht, so dass von einem seitlich versetzten Einbringen des Gasstroms in die Mischerkammer gesprochen werden kann. In other words, viewed in the axial direction, the mixer chamber comprises a first and second end portion, which communicate directly or indirectly, for example via an intermediate portion, with each other. In addition, a dip tube is provided which projects at least into the first axial end portion of the mixer chamber, so that a gap is formed between the inner wall of the mixer chamber and the dip tube. In particular, the dip tube has a free end, which is arranged in the mixer chamber and can flow into the gas in the axial direction. The gas inlet opening is configured and / or arranged such that the gas flow is not introduced into the mixer chamber in the axial direction, but transversely to the longitudinal axis, in particular perpendicular thereto. In addition, the gas flow is not fed into a plane containing the longitudinal axis of the mixer chamber in the mixer chamber. The longitudinal axis and a main axis of the gas flow thus do not intersect, so that it is possible to speak of a laterally offset introduction of the gas flow into the mixer chamber.

Durch das Einbringen des Gasstroms in die Mischerkammer quer und seitlich versetzt zu deren Längsachse, wird der Gasstrom mit einer Drallkomponente beaufschlagt, die unter anderem von der Geometrie des Tauchrohrs und der Innenwand der Mischerkammer sowie von der Anordnung und der Ausgestaltung der Einlassöffnung abhängt. Durch eine Variation der genannten Geometrien können die Gasströmung im Inneren der Mischerkammer und damit die Charakteristika der Mischereinrichtung an die jeweils vorliegenden Anforderungen angepasst werden. By introducing the gas flow in the mixing chamber transversely and laterally offset to the longitudinal axis, the gas flow is subjected to a swirl component, which depends inter alia on the geometry of the dip tube and the inner wall of the mixer chamber and on the arrangement and design of the inlet opening. By a variation of said geometries, the gas flow in the interior of the mixer chamber and thus the characteristics of the mixer device to the respective requirements are adapted.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen angegeben. Advantageous embodiments of the invention are set forth in the description, claims and appended drawings.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Einbringungsvorrichtung zum Einbringen der Flüssigkeit in die Mischerkammer derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass die Flüssigkeit in den ersten axialen Endbereich der Mischerkammer einbringbar ist. Beispielsweise ist die Einbringvorrichtung in oder an einem Deckelabschnitt angeordnet, der den ersten axialen Endabschnitt – und damit die Mischerkammer – in einer axialen Richtung abschließt. Eine Gasauslassöffnung der Mischerkammer kann bei dieser Anordnung der Einbringvorrichtung beispielsweise im Bereich des zweiten axialen Endabschnitts vorgesehen sein, insbesondere an oder in einem Deckelabschnitt, der diesen in axialer Richtung begrenzt. Bei dieser Ausgestaltung strömen sowohl der drallbeaufschlagte Gasstrom im Inneren der Mischerkammer als auch die in die Mischerkammer eingebrachte Flüssigkeit auf die Gasauslassöffnung zu. Die Einbringsvorrichtung kann so ausgebildet und angeordnet sein, dass die Flüssigkeit im Inneren des Tauchrohrs in die Mischerkammer eintritt. Es ist jedoch auch möglich die Flüssigkeit beispielsweise in den Spalt zwischen dem Tauchrohr und der Innenwand der Mischerkammer einzubringen. According to an advantageous embodiment, a delivery device for introducing the liquid into the mixer chamber is designed and / or arranged such that the liquid can be introduced into the first axial end region of the mixer chamber. For example, the introduction device is arranged in or on a cover portion which closes the first axial end portion - and thus the mixer chamber - in an axial direction. A gas outlet opening of the mixer chamber can be provided in this arrangement of the introduction device, for example in the region of the second axial end portion, in particular on or in a lid portion which limits this in the axial direction. In this embodiment, both the spin-loaded gas flow in the interior of the mixer chamber and the liquid introduced into the mixer chamber flow toward the gas outlet opening. The introduction device can be designed and arranged such that the liquid enters the mixer chamber in the interior of the dip tube. However, it is also possible to introduce the liquid, for example, in the gap between the dip tube and the inner wall of the mixer chamber.

Bei einer alternativen Ausgestaltung der Mischereinrichtung ist die Einbringvorrichtung zum Einbringen der Flüssigkeit in die Mischerkammer derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass die Flüssigkeit in den zweiten axialen Endabschnitt der Mischerkammer einbringbar ist. Der in den ersten axialen Endabschnitt eingebrachte Gasstrom strömt daher zunächst auf die Einbringvorrichtung zu, die die Flüssigkeit in entgegengesetzter Richtung in die Mischerkammer einbringt. Es kann daher von einer Gegenstromanordnung gesprochen werden. In an alternative embodiment of the mixer device, the introduction device for introducing the liquid into the mixer chamber is designed and / or arranged such that the liquid can be introduced into the second axial end section of the mixer chamber. The gas flow introduced into the first axial end section therefore initially flows toward the introduction device, which introduces the fluid in the opposite direction into the mixer chamber. It can therefore be spoken of a counter-current arrangement.

Die Einbringvorrichtung kann bei dieser Ausführungsform in oder an einem Deckelabschnitt angeordnet, der den zweiten axialen Endabschnitt – und damit die Mischerkammer – in einer axialen Richtung abschließt. In this embodiment, the introduction device can be arranged in or on a cover section which closes off the second axial end section-and thus the mixer chamber-in an axial direction.

In der Mischerkammer kann im Bereich des zweiten axialen Endabschnitts ein trichterförmiges Element angeordnet sein, das sich in Richtung zu dem ersten axialen Endabschnitt hin öffnet. Das trichterförmige Element ist insbesondere abschnittsweise konusförmig und/oder gekrümmt ausgebildet. Auch eine tulpenförmige Ausgestaltung des trichterförmigen Elements ist denkbar. Das trichterförmige Element kann abschnittsweise auch zylinderförmig ausgebildet sein und/oder Abschnitte aufweisen, die sich in der Gegenrichtung aufweiten. A funnel-shaped element which opens in the direction of the first axial end section can be arranged in the mixer chamber in the region of the second axial end section. The funnel-shaped element is formed in particular in sections cone-shaped and / or curved. Also, a tulip-shaped configuration of the funnel-shaped element is conceivable. The funnel-shaped element may be partially formed in a cylindrical shape and / or sections which expand in the opposite direction.

Zwischen einem maximalen Außenumfang des trichterförmigen Elements und der Innenwand der Mischerkammer kann ein Spalt vorgesehen sein, so dass das insbesondere als Schutz für den von der Einbringvorrichtung erzeugten Einsprühkegel oder -Konus dienende trichterförmige Element von zumindest einem Teil des Gasstroms umspült werden kann. Durch das Umspülen kann die Bildung von Ablagerungen im Bereich des trichterförmigen Elements bzw. in dem zweiten axialen Endabschnitt zumindest teilweise verhindert oder zumindest verringert werden. An dem Außenumfang des trichterförmigen Elements können in radialer Richtung nach außen ragende und in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Strömungsleitelemente angeordnet sein, um den das trichterförmige Element umspülenden Teil des Gasstroms mit einer Drallkomponente zu beaufschlagen. Die Strömungsleitelemente können angestellte – d.h. relativ zur Längsachse der Mischereinrichtung geneigte – ebene und/oder gekrümmte Flächenelemente umfassen. A gap may be provided between a maximum outer circumference of the funnel-shaped element and the inner wall of the mixer chamber, so that the funnel-shaped element serving in particular as protection for the injection cone or cone generated by the introduction device can be surrounded by at least part of the gas flow. By flushing the formation of deposits in the region of the funnel-shaped element or in the second axial end portion can be at least partially prevented or at least reduced. On the outer circumference of the funnel-shaped element can be arranged in the radial direction outwardly projecting and distributed in the circumferential direction arranged Strömungsleitelemente to pressurize the funnel-shaped element encircling part of the gas stream with a swirl component. The flow directors may be employed - i. Inclined - plane and / or curved surface elements relative to the longitudinal axis of the mixer means.

Bei Ausführungsformen der Mischereinrichtung, bei der die Flüssigkeit in den zweiten axialen Endabschnitt der Mischerkammer eingebracht wird, kann eine Gasauslassöffnung vorgesehen sein, die in dem ersten axialen Endabschnitt angeordnet ist, insbesondere an oder in einem den ersten axialen Endabschnitt in axialer Richtung abschließenden Deckelabschnitt. Dies bedeutet, dass der Gasstrom im Bereich des ersten axialen Endabschnitts in die Mischerkammer einströmt und aufgrund der Einströmgeometrie sowie der Geometrie der Mischerkammer und des Tauchrohrs drallbeaufschlagt zu dem zweiten axialen Endabschnitt hin strömt. Aufgrund der Druckverhältnisse im Inneren der Mischerkammer erfährt zumindest ein Teil des einströmenden Gasstrom vor oder in dem zweiten axialen Endbereich eine Umkehrung seiner axialen Strömungsrichtungskomponente – d.h. des axialen Anteils des Strömungsvektors – und strömt – mit einem bereits verdampften Anteil der eingebrachten Flüssigkeit und/oder mit feinen Flüssigkeitströpfchen versetzt – wieder in Richtung zu dem ersten axialen Endabschnitt hin. In embodiments of the mixer device in which the liquid is introduced into the second axial end section of the mixer chamber, a gas outlet opening may be provided which is arranged in the first axial end section, in particular on or in a cover section terminating the first axial end section in the axial direction. This means that the gas stream flows into the mixer chamber in the area of the first axial end section and, due to the inflow geometry as well as the geometry of the mixer chamber and the dip tube, is swirled toward the second axial end section. Due to the pressure conditions in the interior of the mixer chamber, at least part of the inflowing gas flow experiences a reversal of its axial flow direction component before or in the second axial end region. the axial portion of the flow vector - and - with an already evaporated portion of the introduced liquid and / or with fine liquid droplets added - flows back towards the first axial end portion.

Die Gasauslassöffnung steht insbesondere mit dem Inneren des Tauchrohrs in Verbindung, so dass der Gasstrom – oder zumindest ein Teil davon – durch das Tauchrohr strömen muss, um die Mischerkammer verlassen zu können. The gas outlet opening is in particular connected to the interior of the dip tube, so that the gas flow - or at least a part thereof - must flow through the dip tube in order to leave the mixer chamber can.

Das Tauchrohr kann durch die Gasauslassöffnung aus der Mischerkammer ragen. Beispielsweise ist die Gasauslassöffnung mit einem stutzenförmigen Ansatz versehen, in den das Tauchrohr eingesetzt ist. The dip tube can protrude through the gas outlet from the mixer chamber. For example, the gas outlet opening is provided with a nozzle-like approach, in which the dip tube is inserted.

Gemäß einer Ausführungsform kann in dem Tauchrohr eine Mischereinrichtung angeordnet sein, insbesondere ein Drallturbinenmischer. Die Mischereinrichtung kann innerhalb oder außerhalb der Mischerkammer angeordnet sein. Die Mischereinrichtung dient insbesondere zur Drallbeaufschlagung des durch das Tauchrohr strömenden Gasstroms, um die Homogenisierung des Gasstroms und/oder die Verdampfung eventuell noch vorhandener Flüssigkeitströpfchen zu unterstützen. According to one embodiment, a mixer device can be arranged in the dip tube, in particular a swirl turbine mixer. The mixing device can be arranged inside or outside the mixer chamber. The mixing device is used in particular for swirling the gas stream flowing through the dip tube in order to assist the homogenization of the gas stream and / or the evaporation of any liquid droplets still present.

Das Tauchrohr kann zumindest eine Bypassöffnung aufweisen, durch die zumindest ein Teil des Gasstroms in radialer Richtung in das Innere des Tauchrohrs strömen kann, d.h. nicht durch ein freies offenes Ende des Tauchrohrs, sondern durch dessen Mantelfläche. Je nach Anordnung und/oder Ausgestaltung der Bypassöffnung kann dadurch ein Teil des Gasstroms aus dem Spalt zwischen dem Tauchrohr und der Innenwand der Mischerkammer in das Tauchrohr gelangen. Die Bypassöffnung kann beispielsweise im Bereich des in die Mischerkammer ragenden freien Endes des Tauchrohrs angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich ist es jedoch auch möglich, die Bypassöffnung benachbart zu der Auslassöffnung der Mischerkammer anzuordnen. Dadurch kann bei bestimmten Ausführungsformen ein im Wesentlichen direkter Strömungspfad zumindest eines Teils des Gasstroms von der Gaseinlassöffnung zu der Gasauslassöffnung bereitgestellt werden, so dass der entsprechende Teil des Gasstroms nur sehr kurz in der Mischerkammer verweilt. Je nach Anforderungsprofil kann vorgesehen sein, dass 10% bis 50%, insbesondere etwa 1/3 des in die Mischerkammer eingespeisten Gasstroms ohne größere Umwege direkt der Gasauslassöffnung zugeführt wird, d.h. ohne dass dieser Anteil den ersten axialen Endabschnitt der Mischerkammer verlässt. The dip tube may have at least one bypass opening through which at least a portion of the gas flow may flow in a radial direction into the interior of the dip tube, i. not by a free open end of the dip tube, but by the lateral surface. Depending on the arrangement and / or configuration of the bypass opening, a portion of the gas flow can thereby pass from the gap between the dip tube and the inner wall of the mixer chamber into the dip tube. The bypass opening can be arranged, for example, in the region of the free end of the dip tube projecting into the mixer chamber. Alternatively or additionally, however, it is also possible to arrange the bypass opening adjacent to the outlet opening of the mixer chamber. Thereby, in certain embodiments, a substantially direct flow path of at least a portion of the gas flow from the gas inlet port to the gas outlet port may be provided such that the corresponding portion of the gas stream dwells only very briefly in the mixer chamber. Depending on the requirement profile can be provided that 10% to 50%, in particular about 1/3 of the gas stream fed into the mixer chamber is fed directly to the gas outlet without major detours, i. without this portion leaving the first axial end portion of the mixer chamber.

Um die Strömungsverhältnisse in dem Tauchrohr und/oder im Bereich der Bypassöffnung zu verbessern, kann das Tauchrohr stromaufwärts der Bypassöffnung zumindest abschnittsweise eingezogen sein. Diese Maßnahme kann auch zur Vermeidung von Strömungsabrissen beitragen. In order to improve the flow conditions in the dip tube and / or in the region of the bypass opening, the dip tube upstream of the bypass opening may be retracted at least in sections. This measure can also contribute to the prevention of stalling.

Die Bypassöffnung kann beispielsweise ein Loch oder ein Langloch sein oder schlitzartig ausgebildet sein. Grundsätzlich ist es möglich, eine beliebige Anzahl von Bypassöffnungen vorzusehen, um die Gasströmung zu optimieren. Insbesondere sind in Umfangsrichtung des Tauchrohrs regelmäßig oder unregelmäßig verteilt angeordnete Bypassöffnungen vorgesehen. The bypass opening may for example be a hole or a slot or slit-like. In principle, it is possible to provide any number of bypass openings in order to optimize the gas flow. In particular, regularly or irregularly distributed bypass openings are provided in the circumferential direction of the dip tube.

Es hat sich gezeigt, dass Ausführungsformen, bei denen der in die Mischerkammer ragende Abschnitt des Tauchrohrs eine Längserstreckung von mehr als 30%, insbesondere mehr als 50% der Längserstreckung der Mischerkammer aufweist, besonders gute Mischergebnisse liefert. It has been found that embodiments in which the section of the dip tube protruding into the mixer chamber has a longitudinal extent of more than 30%, in particular more than 50%, of the longitudinal extent of the mixer chamber gives particularly good mixing results.

In den Spalt zwischen dem Tauchrohr und der Innenwand der Mischerkammer können Strömungsleitelemente vorgesehen sein. Diese sind insbesondere an dem Tauchrohr befestigt oder einstückig mit dem Tauchrohr ausgebildet. Durch derartige Strömungsleitelemente kann beispielsweise eine Steigung des Dralls des Gasstroms eingestellt werden, die im Wesentlichen unabhängig von den Eigenschaften – z.B. Druck, Geschwindigkeit oder Temperatur – des in die Mischerkammer einströmenden Gasstroms ist. Die Strömungsleitelemente können beispielsweise relativ zur Längsachse der Mischerkammer bzw. des Tauchrohrs angestellte ebene und/oder gekrümmte Flächenabschnitte aufweisen. Die Strömungsleitelemente können in Umfangsrichtung des Tauchrohrs verteilt angeordnet sein. In the gap between the dip tube and the inner wall of the mixer chamber flow guide can be provided. These are in particular attached to the dip tube or formed integrally with the dip tube. By means of such flow guide elements, it is possible, for example, to set a pitch of the swirl of the gas stream which is essentially independent of the properties - e.g. Pressure, velocity or temperature - of the gas stream entering the mixer chamber. The flow guide elements may have plane and / or curved surface sections employed, for example, relative to the longitudinal axis of the mixer chamber or of the dip tube. The flow guide elements can be distributed in the circumferential direction of the dip tube.

Alternativ oder zusätzlich, kann ein in die Mischerkammer ragendes freies Ende des Tauchrohrs in axialer Richtung verlaufende Schlitze aufweisen. Insbesondere sind in Umfangsrichtung zwischen den Schlitzen liegende Abschnitte des Tauchrohrs zumindest abschnittsweise relativ zur Umfangsrichtung geneigt und/oder gekrümmt ausgebildet. Alternatively or additionally, a free end of the dip tube projecting into the mixer chamber can have slots extending in the axial direction. In particular, sections of the immersion tube lying in the circumferential direction between the slots are inclined at least in sections relative to the circumferential direction and / or curved.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Mischerkammer und/oder das Tauchrohr einen kreisförmigen oder ovalen Querschnitt auf. Insbesondere weisen die beiden genannten Komponenten eine zylinderförmige Grundform auf. According to a further embodiment, the mixer chamber and / or the dip tube have a circular or oval cross-section. In particular, the two components mentioned have a cylindrical basic shape.

Die Gaseinlassöffnung kann mit einem Einlassstutzen versehen sein, der den ersten axialen Endabschnitt in Umfangsrichtung zumindest teilweise umgibt und dessen Innenwand einen in Gasströmungsrichtung abnehmenden Innenradius aufweist. Dadurch kann sich – in einer Ebene quer, insbesondere senkrecht zur Längsachse der Mischerkammer gesehen – beispielsweise eine spiral- oder schneckenförmige Form des Einlassstutzens ergeben, durch die der Gasstrom nicht punktuell, sondern in Umfangsrichtung verteilt in die Mischerkammer gedrängt wird. The gas inlet opening may be provided with an inlet nozzle which at least partially surrounds the first axial end section in the circumferential direction and whose inner wall has an inner radius which decreases in the gas flow direction. As a result, in a plane transverse, in particular perpendicular to the longitudinal axis of the mixer chamber, for example, a spiral or helical shape of the inlet nozzle result, through which the gas stream is not distributed selectively but distributed in the circumferential direction into the mixer chamber.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Hereinafter, the present invention will be explained purely by way of example with reference to advantageous embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 bis 3 verschiedene Ansichten einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischereinrichtung, 1 to 3 different views of a first embodiment of the mixer device according to the invention,

4 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischereinrichtung und 4 a second embodiment of the mixer device according to the invention and

5 und 6 verschiedene Ansichten einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mischereinrichtung. 5 and 6 different views of a third embodiment of the mixer device according to the invention.

1 zeigt eine erste Ausführungsform 10 der Mischereinrichtung mit einer Mischerkammer 12, die durch ein rohrförmiges Kammergehäuse 14 und axiale Deckelabschnitte 36, 36' begrenzt wird. Die Mischerkammer 12 weist einen ersten axialen Endabschnitt 16 und einen diesem in Längsrichtung der Kammer 12 gegenüber liegenden zweiten axialen Endabschnitt 18 auf. 1 shows a first embodiment 10 the mixer device with a mixer chamber 12 passing through a tubular chamber housing 14 and axial lid sections 36 . 36 ' is limited. The mixer chamber 12 has a first axial end portion 16 and a longitudinal direction of the chamber 12 opposite the second axial end portion 18 on.

Die Mischereinrichtung 10 findet beispielsweise in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor Verwendung, der mit einem SCR-Katalysator ausgestattet ist. Daher muss der Abgasstrom – wie eingangs geschildert – mit Harnstoff versetzt werden, um das für die Katalyse der Stickoxide erforderliche Ammoniak bereitstellen zu können. Zu diesem Zweck wird Harnstoff in den Abgasstrom eingespritzt. Die Mischereinrichtung 10 dient dabei dazu, das Einspritzen und das Verdampfen des Harnstoffs in dem Gasstrom möglichst effizient zu gestalten. The mixer device 10 finds use, for example, in an exhaust system of a motor vehicle with an internal combustion engine, which is equipped with an SCR catalytic converter. Therefore, the exhaust gas stream - as described above - must be mixed with urea in order to provide the ammonia required for the catalysis of nitrogen oxides can. For this purpose, urea is injected into the exhaust stream. The mixer device 10 serves to make the injection and evaporation of urea in the gas stream as efficient as possible.

Der Abgasstrom tritt im Bereich des ersten axialen Endabschnitts 16 in die Mischerkammer 12 ein. Der Übergang zwischen einem Rohr 20 des Abgasstrangs und der Mischerkammer 12 wird durch einen Einlassstutzen 22 definiert, der – wie in nachfolgenden Figuren zu sehen ist – einen spiral- oder schneckenförmigen Querschnitt aufweist. D.h. eine Innenwand 24 des Einlassstutzens 22 nähert sich in Umfangsrichtung der Mischerkammer 12 allmählich an deren Radius an, um den Gasstrom in Umfangsrichtung verteilt in die Mischerkammer 12 einzubringen. Mit anderen Worten wird der Gasstrom durch den in Umfangsrichtung abnehmenden Abstand der Innenwand 24 von der Längsachse L sukzessive in den ersten axialen Endabschnitt 16 der Mischerkammer 12 gedrängt. Eine Einlassöffnung 26 der Mischerkammer 12 ist somit eine streifenartige Öffnung, die sich bei der vorliegenden Ausführungsform in Umfangsrichtung praktisch vollständig um die Mischerkammer 12 herum erstreckt. The exhaust gas flow occurs in the region of the first axial end section 16 into the mixer chamber 12 one. The transition between a pipe 20 the exhaust line and the mixer chamber 12 is through an inlet nozzle 22 defined, which - as can be seen in subsequent figures - has a spiral or helical cross-section. That is an inner wall 24 of the inlet nozzle 22 approaches in the circumferential direction of the mixer chamber 12 gradually at its radius to the gas flow in the circumferential direction distributed in the mixing chamber 12 contribute. In other words, the gas flow through the circumferentially decreasing distance of the inner wall 24 from the longitudinal axis L successively in the first axial end portion 16 the mixer chamber 12 crowded. An inlet opening 26 the mixer chamber 12 is thus a strip-like opening, which in the present embodiment in the circumferential direction almost completely around the mixer chamber 12 extends around.

Die Geometrie des Einlassstutzens 22 stellt sicher, dass der Gasstrom in einer Ebene senkrecht zu einer Längsachse L der Mischereinrichtung 10 und stets seitlich versetzt zu der Längsachse L in die Mischerkammer 12 gelangt. Mit anderen Worten wird der Gasstrom bewusst nicht koaxial zur Längsachse L oder diese schneidend eingebracht, sondern quer – im vorliegenden Fall senkrecht – und seitlich versetzt zu der Längsachse L bzw. im Wesentlichen tangential zur Umfangsrichtung. Dadurch weist der eingebrachte Gasstrom bereits eine Drallkomponente auf, wenn er in die Mischerkammer 12 eintritt. The geometry of the inlet nozzle 22 ensures that the gas flow in a plane perpendicular to a longitudinal axis L of the mixer device 10 and always laterally offset to the longitudinal axis L in the mixing chamber 12 arrives. In other words, the gas flow is intentionally not coaxially introduced to the longitudinal axis L or this cutting, but transversely - in the present case vertically - and laterally offset to the longitudinal axis L or substantially tangential to the circumferential direction. As a result, the introduced gas stream already has a swirl component when it enters the mixer chamber 12 entry.

Koaxial zu der Längsachse L erstreckt sich eine Tauchrohr 28 von dem Deckelabschnitt 36' durch den ersten axialen Endabschnitt 16. Es ragt weit in die Mischerkammer 12, ohne allerdings den zweiten axialen Endabschnitt 18 zu erreichen. Mit anderen Worten ragt ein freies Ende des Tauchrohrs 28 in einen zwischen den Endabschnitten 16, 18 liegenden Bereich der Mischerkammer 12. Das Tauchrohr 28 und das Kammergehäuse 14 legen einen Ringspalt 30 fest, durch den das in den ersten axialen Endabschnitt 16 eingebrachte Gas in einer spiralförmigen Strömung auf den zweiten axialen Endabschnitt 18 zu strömt. Dabei wird der Gasstrom durch Leitschaufeln 32 zusätzlich beeinflusst. Die Leitschaufeln 32 sind im vorliegenden Fall im Wesentlichen ebene Flügelelemente, die an dem Tauchrohr 28 befestigt sind. Es ist jedoch auch möglich, dass die Leitschaufeln 32 zumindest abschnittsweise gekrümmt sind und/oder an der Innenwand des Kammergehäuses 14 befestigt sind. Der Anstellwinkel der Leitschaufeln 32 – d.h. der Neigungswinkel der Leitschaufeln 32 relativ zu der Längsachse L – prägt dem Gasstrom eine Drallzahl auf, die im Wesentlichen unabhängig von dem Eingangsdruck des Abgases ist, der wiederum u.a. von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors abhängt. Mit anderen Worten wird durch die Leitschaufeln 32 eine definierte Steigung des Dralls des in dem Spalt 30 strömenden Gasstroms eingestellt. Coaxially to the longitudinal axis L extends a dip tube 28 from the lid portion 36 ' through the first axial end portion 16 , It juts far into the mixer chamber 12 but without the second axial end portion 18 to reach. In other words, a free end of the dip tube protrudes 28 into one between the end sections 16 . 18 lying area of the mixer chamber 12 , The dip tube 28 and the chamber housing 14 put an annular gap 30 fixed, through which in the first axial end portion 16 introduced gas in a spiral flow to the second axial end portion 18 to flows. The gas flow through vanes 32 additionally influenced. The vanes 32 in the present case are essentially planar wing elements attached to the dip tube 28 are attached. However, it is also possible that the vanes 32 are curved at least in sections and / or on the inner wall of the chamber housing 14 are attached. The angle of attack of the vanes 32 - ie the angle of inclination of the vanes 32 relative to the longitudinal axis L - imposes on the gas flow to a swirl number, which is substantially independent of the inlet pressure of the exhaust gas, which in turn depends inter alia on the operating condition of the internal combustion engine. In other words, through the vanes 32 a defined slope of the twist in the gap 30 adjusted stream of gas.

Wie vorstehend bereits erläutert wurde, strömt das Abgas von dem ersten axialen Endabschnitt 16 kommend drallbeaufschlagt durch den Spalt 30 auf den zweiten axialen Endabschnitt 18 zu. Am axialen Ende dieses Endabschnitts 18 ist eine Einsprühvorrichtung zum Einsprühen des Harnstoffs in die Mischerkammer 12 angeordnet, die in 1 jedoch nicht dargestellt ist. Sie kann an einem Flansch 34 befestigt werden, der an dem Deckelabschnitt 36 vorgesehen ist, der den zweiten axialen Endabschnitt 18 und damit die Mischerkammer 12 in axialer Richtung abschließt. Die Einsprühvorrichtung kann eine beliebige Einsprühcharakteristik aufweisen. Beispielsweise sprüht sie den Harnstoff kegel- oder konusartig in die Mischerkammer 12 ein. Um den Einsprühkegel zumindest anfänglich vor übermäßig starker Beeinflussung durch den Abgasstrom zu schützen, ist ein Trichterelement 38 vorgesehen, das einen konusförmigen Trichterabschnitt 38a und einen Zylinderabschnitt 38b aufweist. Radial außenseitig und in Umfangsrichtung verteilt sind an dem Zylinderabschnitt 38b Leitschaufeln 32' vorgesehen. As already explained above, the exhaust gas flows from the first axial end portion 16 Coming drifting through the gap 30 on the second axial end portion 18 to. At the axial end of this end section 18 is a spraying device for spraying the urea into the mixing chamber 12 arranged in 1 but not shown. It can be attached to a flange 34 attached to the lid portion 36 is provided, the second axial end portion 18 and thus the mixer chamber 12 in the axial direction. The injection device may have any Einsprühcharakteristik. For example, it sprays the urea in the conical or cone-like manner into the mixer chamber 12 one. To protect the spray cone at least initially against excessive influence by the exhaust gas flow is a funnel element 38 provided that a cone-shaped funnel section 38a and a cylinder section 38b having. Radially outwardly and circumferentially distributed are on the cylinder portion 38b vanes 32 ' intended.

Das Trichterelement 38 sorgt dafür, dass der Einsprühkegel zumindest anfangs vor in radialer Richtung strömenden Abgasströmen geschützt wird. Der Eintritt von Abgas in den zweiten axialen Endabschnitt 18 wird jedoch in gewissem Umfang bewusst zugelassen, indem ein Ringspalt 30' zwischen dem Trichterabschnitt 38a und der Innenwand des Kammergehäuses 14 vorgesehen ist. Die Menge des durch den Spalt 30' strömenden Abgases hängt unter anderem von der Geometrie des Kammergehäuses 14 und der Geometrie des Trichterelements 38 ab. Dem entsprechenden Abgasstrom wird durch die angestellten Leitschaufeln 32' eine Drallkomponente aufgeprägt. Dieser Abgasstrom bewirkt eine Spülung des zweiten axialen Endabschnitts 18 der Mischerkammer 12. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn zugelassen wird, dass in etwa 5 bis 15% der in die Mischerkammer 12 eingebrachten Abgasmenge durch den Spalt 30' strömen kann. Dieser Teilstrom verhindert oder minimiert die Bildung von Ablagerungen, die sich beispielsweise in Totwasserzonen bilden können. The funnel element 38 ensures that the Einsprühkegel is at least initially protected from flowing in the radial direction exhaust gas streams. The entry of exhaust gas into the second axial end section 18 However, it is deliberately approved to some extent by providing an annular gap 30 ' between the funnel section 38a and the inner wall of the chamber housing 14 is provided. The amount of through the gap 30 ' flowing exhaust gas depends inter alia on the geometry of the chamber housing 14 and the geometry of the funnel element 38 from. The corresponding exhaust gas flow is through the employed guide vanes 32 ' impressed a swirl component. This exhaust gas flow causes a flushing of the second axial end portion 18 the mixer chamber 12 , It has proven to be advantageous, if allowed in about 5 to 15% of the mixer chamber 12 introduced amount of exhaust gas through the gap 30 ' can flow. This partial flow prevents or minimizes the formation of deposits that can form, for example, in dead water zones.

Die Teile des Abgases, die nicht in den zweiten axialen Endabschnitt 18 der Mischerkammer 12 gelangen, erfahren eine Umkehrung ihrer axialen Bewegungsrichtungskomponente in einem Bereich zwischen dem freien Ende des Tauchrohrs 28 im Inneren der Mischerkammer 12 und dem dem Tauchrohr 28 zugewandten Ende des Trichterelements 38. Dabei strömen sie in radial innenliegende Bereiche der Mischerkammer 12 und gelangen letztlich in das Innere des Tauchrohrs 28, wo sie zu einer Gasauslassöffnung 40 strömen und schließlich die Mischerkammer 12 verlassen. Das stromabwärtige Ende des Tauchrohrs 28 steht mit weiteren Komponenten des Abgasstrangs in Verbindung. The parts of the exhaust gas that are not in the second axial end section 18 the mixer chamber 12 experience an inversion of their axial direction of movement component in a region between the free end of the dip tube 28 inside the mixer chamber 12 and the dip tube 28 facing the end of the funnel element 38 , They flow into radially inner regions of the mixer chamber 12 and finally get into the interior of the dip tube 28 where they go to a gas outlet 40 stream and finally the mixer chamber 12 leave. The downstream end of the dip tube 28 communicates with other components of the exhaust system.

Die Gasauslassöffnung 40 wird durch einen stutzenartigen Ansatz 40' begrenzt, in den das Tauchrohr 28 eingesetzt ist und mit dem es gasdicht verbunden ist. The gas outlet 40 is through a neck-like approach 40 ' limited in which the dip tube 28 is used and with which it is connected gas-tight.

Im Bereich der Gasauslassöffnung 40 weist das Tauchrohr 28 Bypassöffnungen 42 auf, durch die Abgas im Wesentlichen direkt von der Einlassöffnung 26 zu der Gasauslassöffnung 40 strömen kann. Die gerundete Ausführung des Ansatzes 40' unterstützt diese Strömung. Die genannte Strömung kann als Bypassströmung bezeichnet werden. In vielen Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Bypassöffnungen 42 so auszubilden und anzuordnen, dass 10% bis 50% des in die Mischereinrichtung 10 einströmenden Abgasstroms gleich der Gasauslassöffnung 40 zugeführt wird, ohne den ersten axialen Endabschnitt 16 verlassen zu haben. Das Einströmen der Bypassströmung in die Bypassöffnungen 42, das in dem vorliegenden Beispiel im Wesentlichen in tangentialer Richtung erfolgt, so dass das Abgas mit einer Drallkomponente beaufschlagt in das Tauchrohr 28 einströmt, kann dadurch erleichtert werden, dass das Tauchrohr 28 stromaufwärts der Bypassöffnungen 42 zumindest abschnittsweise eingezogen ist. Insbesondere weisen stromaufwärtige Randbereiche der Bypassöffnungen 42 abschnittsweise einen geringeren Radius auf als der Rest des Tauchrohrs 28. Das Einziehen des Tauchrohrs 28 im Bereich der stromaufwärtigen Kanten der Bypassöffnungen 42 verhindert zudem die Bildung von Strömungsabrissen. In the area of the gas outlet opening 40 has the dip tube 28 bypass openings 42 on, through the exhaust gas substantially directly from the inlet opening 26 to the gas outlet 40 can flow. The rounded version of the approach 40 ' supports this flow. The said flow can be referred to as bypass flow. In many cases, it has proven to be advantageous to bypass the openings 42 so form and arrange that 10% to 50% of the in the mixer device 10 inflowing exhaust gas flow equal to the gas outlet 40 is supplied without the first axial end portion 16 to have left. The inflow of the bypass flow into the bypass openings 42 , which in the present example takes place substantially in the tangential direction, so that the exhaust gas with a swirl component acted upon in the dip tube 28 flows in, can be facilitated by the fact that the dip tube 28 upstream of the bypass ports 42 at least partially withdrawn. In particular, have upstream edge portions of the bypass openings 42 in sections, a smaller radius than the rest of the dip tube 28 , The retraction of the dip tube 28 in the area of the upstream edges of the bypass openings 42 also prevents the formation of stalls.

Durch eine geschickte Einstellung der Bypassströmung kann eine deutliche Reduzierung des durch die Mischereinrichtung 10 erzeugten Gegendrucks erreicht werden. Die Ausgestaltung der Bypassöffnungen 42 sowie der Gasauslassöffnung 40 und des Tauchrohrs 28 kann insbesondere so gewählt werden, dass zwischen der Strömung durch das Tauchrohr 28 und der Bypassströmung ein Massenstromverhältnis eingestellt wird, das zwischen 1:1 und 2:1 liegt. By a clever adjustment of the bypass flow can be a significant reduction of the by the mixer device 10 generated backpressure can be achieved. The design of the bypass openings 42 and the gas outlet 40 and the dip tube 28 can be chosen in particular so that between the flow through the dip tube 28 and adjusting the bypass flow to a mass flow ratio that is between 1: 1 and 2: 1.

2 zeigt einen Querschnitt durch die Mischereinrichtung 10 in einer Perspektivansicht. Die Schnittebene liegt im Bereich des axialen Endabschnitts 16 und schneidet daher auch den Einlassstutzen 22. Die Schnittebene liegt senkrecht zu der Längsachse L der Mischereinrichtung 10. 2 shows a cross section through the mixer device 10 in a perspective view. The sectional plane lies in the region of the axial end section 16 and therefore also cuts the inlet nozzle 22 , The sectional plane is perpendicular to the longitudinal axis L of the mixer device 10 ,

Es ist zu erkennen, dass sich das Rohr 20 verjüngt, bevor es in den Einlassstutzen 22 übergeht, der in einer Schnittebene, die die Längsachse L enthält, einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist. Es wird darauf hingewiesen, dass der Einlassstutzen 22 grundsätzlich eine beliebige Querschnittsform aufweisen kann, um den jeweils vorliegenden Anforderungen gerecht zu werden. Beispielsweise kann er in dem genannten Querschnitt auch eine U-Form aufweisen. It can be seen that the pipe 20 tapers before it enters the inlet 22 merges, which has a substantially rectangular cross-section in a sectional plane containing the longitudinal axis L. It should be noted that the inlet nozzle 22 In principle, may have any cross-sectional shape to meet the respective requirements. For example, it may also have a U-shape in said cross-section.

Ferner ist in 2 zu erkennen, dass in einem bereits außerhalb der Mischerkammer 12 angeordneten Abschnitt des Tauchrohrs 28 eine Mischereinrichtung 44 angeordnet ist. Diese liegt stromabwärts der Bypassöffnungen 42, so dass auch der nicht in den Spalt 30 eingespeiste und durch das Innere des Tauchrohrs 28 geführte Anteil des Gasstroms mit einer zusätzlichen Drallkomponente beaufschlagt wird. Außerdem trägt die Mischereinrichtung 44 zu einer verbesserten Verdampfung des Harnstoffs bei, so dass auch bei größeren Durchmessern der Harnstofftröpfchen (z.B. SDM > 50 µm) eine gute Einbringung des Harnstoffs in den Abgasstrom gewährleistet ist und damit eine ausreichende Verdampfung des Harnstoffs vor dem Eintritt in den nachgeschalteten Katalysator sichergestellt ist. Furthermore, in 2 to recognize that in one already outside the mixer chamber 12 arranged portion of the dip tube 28 a mixer device 44 is arranged. This is located downstream of the bypass openings 42 so that too not in the gap 30 fed and through the inside of the dip tube 28 guided portion of the gas stream is acted upon with an additional swirl component. In addition, the mixer device carries 44 to an improved evaporation of the urea, so that even with larger diameters of the urea droplets (eg SDM> 50 microns) a good introduction of urea is ensured in the exhaust stream and thus a sufficient evaporation of the urea is ensured before entering the downstream catalyst.

Die Mischereinrichtung 44 kann beispielsweise ein herkömmlicher Drallturbinenmischer sein. Andere Ausgestaltungen der Mischereinrichtung 44 sind ebenfalls denkbar. The mixer device 44 For example, it may be a conventional swirl turbine mixer. Other embodiments of the mixer device 44 are also possible.

3 zeigt den bereits in 2 gezeigten Querschnitt in einer Sicht entlang der Längsachse L, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Wiedergabe der Mischereinrichtung 44 verzichtet wurde. 3 ist zu entnehmen, dass die Innenwand 24 des Einlassstutzens 22 von dem Rohr 20 ausgehend einen in Umfangsrichtung kontinuierlich und insbesondere linear abnehmenden Abstand zu der Längsachse L aufweist, wodurch das in die Mischereinrichtung 10 einströmende Abgas zunehmend in radialer Richtung nach innen gedrängt wird. Abweichend von der dargestellten Bauform können auch eine nicht-lineare Abnahme des Abstands von der Längsachse L oder ein nicht-kontinuierlichen Verlauf der Innenwand 24 vorgesehen sein. Insbesondere ist es auch möglich, dass die Innenwand 24 bereits schneller auf den Radius des Kammergehäuses 14 zurückgeführt wird, um eine schnellere Einspeisung des Abgasstroms in die Mischerkammer 12 zu erreichen. 3 shows the already in 2 shown cross section in a view along the longitudinal axis L, wherein for reasons of clarity on the reproduction of the mixer device 44 was waived. 3 it can be seen that the inner wall 24 of the inlet nozzle 22 from the pipe 20 outgoing having a circumferentially continuously and in particular linearly decreasing distance to the longitudinal axis L, whereby the in the mixing device 10 inflowing exhaust gas is increasingly forced inward in the radial direction. Notwithstanding the illustrated design may also be a non-linear decrease in the distance from the longitudinal axis L or a non-continuous profile of the inner wall 24 be provided. In particular, it is also possible that the inner wall 24 already faster on the radius of the chamber housing 14 is returned to a faster feed the exhaust stream into the mixer chamber 12 to reach.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform 10' der Mischereinrichtung, die in vielen Aspekten der Mischereinrichtung 10 gleicht. Abweichend von der Ausgestaltung der Mischereinrichtung 10 weist das Tauchrohr 28 der Mischereinrichtung 10' einen gelochten Bereich 46 an dessen in die Mischerkammer 12 ragenden freien Ende auf. Der gelochte Bereich 46 weist eine Vielzahl von in Umfangsrichtung verteilten Löchern 48 auf, die einen Eintritt von Abgas in das Tauchrohr 28 ermöglichen, bevor dieses das dem zweiten axialen Endabschnitt 18 zugewandte Ende des Tauchrohrs 28 erreicht. Der gelochte Bereich 46 dient zur Vermeidung von strömungsdynamischen Totwassergebieten, was sich reduzierend auf den von der Mischereinrichtung 10' erzeugten Gegendruck auswirkt. 4 shows a further embodiment 10 ' the mixing device, which in many aspects of the mixer device 10 like. Notwithstanding the design of the mixer device 10 has the dip tube 28 the mixer device 10 ' a perforated area 46 at the in the mixer chamber 12 projecting free end up. The punched area 46 has a plurality of circumferentially distributed holes 48 on, the entry of exhaust gas into the dip tube 28 allow this before the second axial end portion 18 facing end of the dip tube 28 reached. The punched area 46 serves to avoid fluid-dynamic dead water areas, which is reduced to that of the mixer device 10 ' generated counter pressure effects.

Zwar weist das Tauchrohr 28 der Mischereinrichtung 10' keine Bypassöffnungen 42 auf. Bei Bedarf können diese jedoch vorgesehen sein, um eine zusätzliche Gegendruckreduktion zu erreichen. Although the dip tube has 28 the mixer device 10 ' no bypass openings 42 on. If necessary, however, these can be provided in order to achieve an additional counter-pressure reduction.

5 zeigt eine weitere Ausführungsform 10" der Mischereinrichtung, die anstelle des gelochten Bereichs 46 des Tauchrohrs 28 der Mischereinrichtung 10' einen geschlitzten Bereich 50 aufweist. In dem geschlitzten Bereich 50 ist das Tauchrohr 28 mit in axialer Richtung verlaufenden Schlitzen 52 versehen, die es ermöglichen, das Tauchrohr 28 abschnittsweise nach radial außen zu führen. Dadurch wird einerseits die Breite des Spalts 30 abschnittsweise reduziert. Außerdem kann durch dadurch entstehende Öffnung 54 zwischen benachbarten Tauchrohrendsegmenten 56 ein Teil des drallbeaufschlagten Abgasstroms in das Innere des Tauchrohrs 28 strömen, was ebenfalls zur Gegendruckreduzierung beiträgt. 5 shows a further embodiment 10 " the mixer means, instead of the perforated area 46 of the dip tube 28 the mixer device 10 ' a slotted area 50 having. In the slotted area 50 is the dip tube 28 with slots extending in the axial direction 52 provided that allow the dip tube 28 sections to lead radially outward. As a result, on the one hand, the width of the gap 30 partially reduced. In addition, by resulting opening 54 between adjacent dip tube end segments 56 a part of the swirling exhaust gas flow into the interior of the dip tube 28 flow, which also contributes to counterpressure reduction.

Die Geometrie der Tauchrohrendsegmente 56 ist in 6 deutlicher zu erkennen (Mischereinrichtung 44 ist nicht gezeigt). Sie zeigt einen Schnitt durch die Mischereinrichtung 10" in Höhe des dem zweiten axialen Endabschnitt 18 zugewandten freien Endes des Tauchrohrs 28. Es ist zu sehen, dass die Segmente 56 ausgehend von einem Radius des Grundkörpers des Tauchrohrs 28 gekrümmt nach außen gebogen sind. Die jeweiligen radial außen liegenden Enden der Tauchrohrendsegmente 56 erstrecken sich bis in etwa zur Hälfte des Spalts 30. Die umfangsseitigen Enden der Tauchrohrendsegmente 56 verlaufen tangential zu der Umfangsrichtung, um Strömungsabrisse zu minimieren. The geometry of the dip tube end segments 56 is in 6 to recognize more clearly (mixer device 44 is not shown). It shows a section through the mixer device 10 " at the level of the second axial end portion 18 facing free end of the dip tube 28 , It can be seen that the segments 56 starting from a radius of the main body of the dip tube 28 curved curved outward. The respective radially outer ends of the Tauchrohrendsegmente 56 extend to about half of the gap 30 , The circumferential ends of the dip tube end segments 56 are tangent to the circumferential direction to minimize stalling.

Neben der Krümmung der Segmente 56 in einer radialen Sicht weisen diese zudem eine Krümmung in axialer Richtung auf. In addition to the curvature of the segments 56 in a radial view, they also have a curvature in the axial direction.

Der Einlassstutzen 22 der Mischereinrichtung 10' ist in 6 ebenfalls in einer Schnittansicht zu erkennen, wobei die Ebene des entsprechenden Schnitts parallel versetzt zu der vorstehend diskutierten Schnittebene angeordnet ist, die zur Verdeutlichung der Geometrie der Tauchrohrendsegmente 56 gewählt wurde. The inlet nozzle 22 the mixer device 10 ' is in 6 can also be seen in a sectional view, wherein the plane of the corresponding section is arranged offset parallel to the above-discussed sectional plane, which for clarification of the geometry of the Tauchrohrendsegmente 56 was chosen.

Die verschiedenen Maßnahmen zur Ermöglichung eines Stroms eines Teils des Abgases in radialer Richtung in das Innere des Tauchrohrs 28 – d.h. also nicht durch das in axialer Richtung offene freie Ende des Tauchrohrs 28 – lassen sich beliebig kombinieren, um den Gegendruck den jeweils vorliegenden Bedingungen anzupassen. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass die Länge des Tauchrohrs 28 ebenfalls beliebig anpassbar ist. Bevorzugt ragt das Tauchrohr 28 jedoch über den ersten axialen Endabschnitt 16 hinaus in die Mischerkammer 12. Insbesondere beträgt die in die Mischerkammer 12 ragende Längserstreckung des Tauchrohrs 28 mehr als 30% der axialen Erstreckung der Mischerkammer 12, bevorzugt mehr als 50%. The various measures for allowing a flow of a portion of the exhaust gas in the radial direction into the interior of the dip tube 28 - ie not by the open in the axial direction of the free end of the dip tube 28 - Can be combined as required to adjust the back pressure to the prevailing conditions. It is further noted that the length of the dip tube 28 is also freely adaptable. Preferably, the dip tube protrudes 28 however, over the first axial end portion 16 out into the mixer chamber 12 , In particular, that is in the mixer chamber 12 protruding longitudinal extension of the dip tube 28 more than 30% of the axial extent of the mixer chamber 12 , preferably more than 50%.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10, 10', 10" 10, 10 ', 10 ": Mischereinrichtung Mixer means
12 12: Mischerkammer mixing chamber
14 14: Kammergehäuse chamber housing
16 16: erster axialer Endabschnitt first axial end portion
18 18: zweiter axialer Endabschnitt second axial end portion
20 20: Rohr pipe
22 22: Einlassstutzen inlet port
24 24: Innenwand inner wall
26 26: Einlassöffnung inlet port
28 28: Tauchrohr dip tube
30, 30' 30, 30 ': Ringspalt annular gap
32, 32' 32, 32 ': Leitschaufeln vanes
34 34: Flansch flange
36, 36' 36, 36 ': Deckelabschnitt cover section
38 38: Trichterelement funnel member
38a 38a: Trichterabschnitt funnel section
38b 38b: Zylinderabschnitt cylinder section
40 40: Gasauslassöffnung gas outlet
40' 40 ': Ansatz approach
42 42: Bypassöffnung bypass opening
44 44: Mischereinrichtung Mixer means
46 46: gelochter Bereich punched area
48 48: Loch hole
50 50: geschlitzter Bereich slotted area
52 52: Schlitz slot
54 54: Öffnung opening
56 56: Tauchrohrendsegment Tauchrohrendsegment
L L: Längsachse longitudinal axis

Claims

Mixing device for mixing a gas stream, in particular for distributing and vaporizing a liquid introduced into a gas stream, in particular into an exhaust gas stream, which comprises a mixer chamber through which the gas stream (FIG. 12 ) having a first axial end portion ( 16 ) and a first axial end portion ( 16 ) opposite the second axial end portion ( 18 ), wherein in the first axial end portion ( 16 ) parallel, in particular coaxial to a longitudinal axis (L) of the mixer chamber ( 12 ) extending dip tube ( 28 ), wherein the mixing chamber ( 12 ) in the first axial end portion ( 16 ) further comprises a gas inlet opening ( 26 ), by which the gas flow in a direction transversely, in particular vertically and laterally offset to the longitudinal axis (L) of the mixer chamber ( 12 ) into the mixer chamber ( 12 ), in particular in a gap ( 30 ) between the dip tube ( 28 ) and an inner wall of the mixer chamber ( 12 ), is einbringbar.

Mixing device according to claim 1, characterized in that an introduction device for introducing the liquid into the mixing chamber ( 12 ) is arranged such that the liquid in the first axial end portion ( 16 ) of the mixer chamber can be introduced.

Mixing device according to claim 1 or 2, characterized in that an introduction device for introducing the liquid into the mixing chamber ( 12 ) is arranged such that the liquid in the second axial end portion ( 18 ) of the mixer chamber ( 12 ) can be introduced.

Mixer device according to claim 2 or 3, characterized in that the introduction device on a cover portion ( 36 . 36 ' ) is arranged, the mixer chamber ( 12 ) at its first or second axial end portion ( 16 respectively. 18 ) terminates in the axial direction.

Mixer device according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the mixing chamber ( 12 ) in the region of the second axial end portion ( 18 ) a funnel-shaped element ( 38 ), which extends in the direction of the first axial end section (FIG. 16 ) opens.

Mixing device according to claim 5, characterized in that the funnel-shaped element ( 38 ) is formed at least partially cone-shaped or curved.

Mixing device according to claim 5 or 6, characterized in that between a maximum outer circumference of the funnel-shaped element ( 38 ) and the mixer chamber ( 12 ) A gap ( 30 ' ) is provided.

Mixing device according to at least one of claims 5 to 7, characterized in that on the outer periphery of the funnel-shaped element ( 38 ) in the radial direction outwardly projecting and distributed in the circumferential direction arranged flow guide ( 32 ' ) are arranged.

Mixer device according to at least one of claims 3 to 8, characterized in that the mixing chamber ( 12 ) a gas outlet opening ( 40 ), through which the gas flow from the mixing chamber ( 12 ) and at the first axial end portion (FIG. 16 ) is arranged, in particular in a first axial end portion ( 16 ) in the axial direction final lid portion ( 36 ' ).

Mixing device according to claim 9, characterized in that the gas outlet opening ( 40 ) with the interior of the dip tube ( 28 ).

Mixer device according to claim 9 or 10, characterized in that the dip tube ( 28 ) through the gas outlet opening ( 40 ) from the mixer chamber ( 12 protrudes.

Mixer device according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the dip tube ( 28 ) a mixer device ( 44 ), in particular a swirl turbine mixer.

Mixer device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the dip tube ( 28 ) at least one bypass opening ( 42 . 48 . 54 ), through which at least part of the gas flow in the radial direction into the dip tube ( 28 ) can flow.

Mixer device according to claim 13, characterized in that the bypass opening ( 48 . 54 ) in the region of one in the mixer chamber ( 12 ) protruding free end of the dip tube ( 28 ) is arranged.

Mixer device according to claim 13 or 14, characterized in that the bypass opening ( 42 ) adjacent to the gas outlet opening ( 40 ) of the mixer chamber ( 12 ) is arranged.

Mixer device according to at least one of claims 13 to 15, characterized in that the dip tube ( 28 ) upstream of the bypass opening ( 42 ) is retracted at least in sections.

Mixer device according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the mixer chamber ( 12 ) projecting portion of the dip tube ( 28 ) has a longitudinal extent of more than 30%, in particular more than 50% of the longitudinal extent of the mixer chamber ( 12 ) having.

Mixer device according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the gap ( 30 ) between the dip tube ( 28 ) and the inner wall of the mixer chamber ( 12 ) projecting flow guide elements ( 32 ) are provided, in particular on the dip tube ( 28 ) or integrally with the dip tube ( 28 ) are formed.

Mixer device according to claim 8 or 18, characterized in that the flow guide elements ( 32 . 32 ' ) in the circumferential direction of the dip tube ( 28 ) are distributed and include employees flat and / or curved surface sections.

Mixer device according to at least one of the preceding claims, characterized in that a into the mixer chamber ( 12 ) projecting free end of the dip tube ( 28 ) Slits extending in the axial direction ( 52 ) having.

Mixing device according to claim 20, characterized in that in the circumferential direction between the slots ( 52 ) sections ( 56 ) of the dip tube ( 28 ) are at least partially inclined and / or curved relative to the circumferential direction.

Mixer device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the mixing chamber ( 12 ) and / or the dip tube ( 28 ) have a circular or oval cross-section.

Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the gas inlet opening ( 26 ) with an inlet socket ( 22 ) having the first axial end portion ( 16 ) at least partially surrounds in the circumferential direction and the inner wall ( 24 ) has an inner radius decreasing in the gas flow direction.