KR102195085B1 - Mixer for exhaust system - Google Patents
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Abstract
배기 시스템용 혼합기는 중심축을 획정하는 혼합기 하우징과 복수 개의 횡방향 블레이드를 포함한다. 각각의 횡방향 블레이드는 제1 블레이드를 제2 블레이드에 연결하는 중앙부를 갖는다. 제1 블레이드는 제1 고정 홈을 통해 혼합기 하우징에 고정되는 제1 단부를 갖고, 제2 블레이드는 제2 고정 홈을 통해 혼합기 하우징에 고정되는 제2 단부를 갖는다. 혼합 방법이 복수 개의 횡방향 블레이드에 의해 발생되는 배기가스의 소용돌이 흐름과 균일하게 혼합되도록, 복수 개의 횡방향 블레이드 상류에 유체를 주입하는 단계를 더 포함한다.A mixer for an exhaust system includes a mixer housing defining a central axis and a plurality of transverse blades. Each transverse blade has a central portion connecting the first blade to the second blade. The first blade has a first end fixed to the mixer housing through a first fixing groove, and the second blade has a second end fixed to the mixer housing through a second fixing groove. The mixing method further includes injecting a fluid upstream of the plurality of transverse blades so that it is uniformly mixed with the vortex flow of exhaust gas generated by the plurality of transverse blades.
Description
본 발명은 개선된 배기 시스템용 혼합기 및 배기가스 후처리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an improved exhaust system mixer and exhaust gas aftertreatment system.
차량의 배기 시스템은, 예컨대 디젤 산화 촉매(Diesel Oxidation Catalyst; DOC), 디젤 미립자 필터(Diesel Particulate Filter; DPF), 희박 질소산화물 트랩(Lean Nitrogen-oxide trap; LNT) 및 선택적 촉매 환원(Selective Catalyst Reduction; SCR)과 같은, 차량 엔진에 의해 생성되는 배기가스의 배출을 저감하는 데 사용되는 후처리 구성요소를 포함한다. 배기 시스템은 또한 디젤 배기 유체(Diesel Exhaust Fluid; DEF) 또는, 예컨대 요소 및 물로 이루어진 용액과 같은 환원제를 SCR - 질소 산화물(NOx) 배출물을 줄이는 데 사용됨 - 상류에 주입하는 주입 시스템을 포함한다. 혼합 디바이스가 SCR 상류에 위치 설정되고, 엔진 배기가스와 요소 변환 생성물을 혼합한다. 주입 시스템은, 주입축을 따르는 방향으로 유체를 배기 스트림 내로 분사하는 도저(doser) 또는 인젝터를 포함한다. 유체 분사물은 SCR에 도달하기 전에 최대한으로 암모니아(NH3)로 변환되어야만 한다. Vehicle exhaust systems include, for example, Diesel Oxidation Catalyst (DOC), Diesel Particulate Filter (DPF), Lean Nitrogen-oxide trap (LNT), and Selective Catalyst Reduction. ; SCR), including post-treatment components used to reduce emissions of exhaust gases produced by vehicle engines. The exhaust system also includes an injection system that injects a diesel exhaust fluid (DEF) or a reducing agent, such as a solution of urea and water, upstream of the SCR-used to reduce nitrogen oxides (NOx) emissions. A mixing device is positioned upstream of the SCR and mixes the engine exhaust and urea conversion products. The injection system includes a doser or injector that injects fluid into the exhaust stream in a direction along the injection axis. The fluid jet must be converted to ammonia (NH 3 ) as much as possible before reaching the SCR.
혼합 디바이스의 역할은, 혼합 디바이스를 통한 충돌, 열파괴 및/또는 증발에 의해 액체 요소를 분해한 다음, 배기가스와 요소를 혼합하여, 결과적인 암모니아 가스를 SCR 촉매에 제공하는 것이다. 한가지 기지의 구성에서, 혼합 시스템은 인젝터, 혼합 챔버 및 혼합 챔버 내에 위치 설정되는 혼합 디바이스를 포함한다. 유체가 혼합 챔버를 통해 흐르는 배기가스 스트림 내로 주입될 때, 유체는 인젝터에 의해 분무되고, 분무된 유체는 열분해에 의해 암모니아로 변화된다. 암모니아 가스는 SCR 촉매 주위의 물을 흡수하고, 이어서 NOx 배출물이 질소(N2) 및 물(H2O)로 변환된다.The role of the mixing device is to decompose the liquid urea by impact, thermal breakdown and/or evaporation through the mixing device, and then mix the urea with the exhaust gas to provide the resulting ammonia gas to the SCR catalyst. In one known configuration, the mixing system includes an injector, a mixing chamber and a mixing device positioned within the mixing chamber. When the fluid is injected into the exhaust gas stream flowing through the mixing chamber, the fluid is sprayed by the injector and the sprayed fluid is converted to ammonia by pyrolysis. The ammonia gas absorbs the water around the SCR catalyst, and the NOx emissions are then converted into nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O).
기존의 혼합 디바이스는 혼합 챔버 내에서의 혼합 디바이스의 방위 및/또는 주입축의 방위에 민감할 수 있다. 그 결과, 혼합 디바이스 또는 주입축의 방위가 최적이 아닌 경우에 혼합 성능이 감소할 수 있다. 이에 따라, 혼합 디바이스가 혼합 디바이스 및 주입축의 방위와 무관하게 SCR 촉매에 배기가스와 암모니아의 균일한 혼합물을 제공하는 것이 중요하다.Existing mixing devices may be sensitive to the orientation of the mixing device and/or the orientation of the injection axis within the mixing chamber. As a result, the mixing performance may decrease when the orientation of the mixing device or the injection shaft is not optimal. Accordingly, it is important that the mixing device provides a homogeneous mixture of exhaust gas and ammonia to the SCR catalyst regardless of the orientation of the mixing device and the injection shaft.
예시적인 일실시예에서, 배기 시스템용 혼합기는 중심축을 획정하는 혼합기와 복수 개의 횡방향 블레이드를 포함한다. 각각의 횡방향 블레이드는 제1 블레이드를 제2 블레이드에 연결하는 중앙부를 갖는다. 제1 블레이드는 제1 고정 홈을 통해 혼합기 하우징에 고정되는 제1 단부를 갖고, 제2 블레이드는 제2 고정 홈을 통해 혼합기 하우징에 고정되는 제2 단부를 갖는다.In one exemplary embodiment, a mixer for an exhaust system includes a mixer defining a central axis and a plurality of transverse blades. Each transverse blade has a central portion connecting the first blade to the second blade. The first blade has a first end fixed to the mixer housing through a first fixing groove, and the second blade has a second end fixed to the mixer housing through a second fixing groove.
추가의 실시예에서, 혼합기 하우징은 원통형 본체를 포함하고, 이 경우에 제1 및 제2 고정 홈은 중심축을 중심으로 둘레방향으로 서로 이격된다.In a further embodiment, the mixer housing comprises a cylindrical body, in which case the first and second fixing grooves are circumferentially spaced from each other about a central axis.
상기 중 임의의 것의 추가의 실시예에서, 복수 개의 횡방향 블레이드는 적어도 제1 횡방향 블레이드와 제2 횡방향 블레이드를 포함하고, 제1 횡방향 블레이드의 중앙부는 제2 횡방향 블레이드의 중앙부로부터 축방향으로 이격되어, 중앙부들이 중심축을 따라 적층 관계로 배열된다.In a further embodiment of any of the above, the plurality of transverse blades comprises at least a first transverse blade and a second transverse blade, and the central portion of the first transverse blade is axially from the central portion of the second transverse blade. Spaced apart in the direction, the central portions are arranged in a stacked relationship along the central axis.
상기 중 임의의 것의 추가의 실시예에서, 복수 개의 횡방향 블레이드 중 제1 및 제2 블레이드는 중심축을 중심으로 둘레방향으로 서로 이격되고, 각각의 블레이드는 상류 블레이드 단부에서 하류 블레이드 단부까지 만곡된 곡면을 갖는다.In a further embodiment of any of the above, the first and second blades of the plurality of transverse blades are circumferentially spaced from each other about a central axis, and each blade has a curved surface curved from an upstream blade end to a downstream blade end. Has.
다른 예시적인 실시예에서, 배기가스 후처리 시스템은 엔진 배기가스를 수용하도록 구성된 혼합 챔버, 이 혼합 챔버 내에 장착되고 중심축을 획정하는 원통형 본체, 및 적어도 제1 횡방향 블레이드와 제2 횡방향 블레이드를 포함한다. 제1 횡방향 블레이드는 제1 블레이드를 제2 블레이드에 연결하는 제1 중삼 연결부를 갖고, 제2 횡방향 블레이드는 제3 블레이드를 제4 블레이드에 연결하는 제2 중앙 연결부를 갖는다. 제1 블레이드는 제1 고정 홈을 통해 원통형 본체에 고정되는 제1 단부를 갖고, 제2 블레이드는 제2 고정 홈을 통해 원통형 본체에 고정되는 제2 단부를 갖는다. 제3 블레이드는 제3 고정 홈을 통해 원통형 본체에 고정되는 제3 단부를 갖고, 제4 블레이드는 제4 고정 홈을 통해 원통형 본체에 고정되는 제4 단부를 갖는다. 제1, 제2, 제3 및 제4 고정 홈은 중심축을 중심으로 둘레방향으로 서로 이격된다.In another exemplary embodiment, the exhaust gas aftertreatment system comprises a mixing chamber configured to receive engine exhaust gas, a cylindrical body mounted within the mixing chamber and defining a central axis, and at least a first transverse blade and a second transverse blade. Include. The first transverse blade has a first middle connecting portion connecting the first blade to the second blade, and the second transverse blade has a second central connecting portion connecting the third blade to the fourth blade. The first blade has a first end fixed to the cylindrical body through a first fixing groove, and the second blade has a second end fixed to the cylindrical body through a second fixing groove. The third blade has a third end fixed to the cylindrical body through the third fixing groove, and the fourth blade has a fourth end fixed to the cylindrical body through the fourth fixing groove. The first, second, third and fourth fixing grooves are spaced apart from each other in the circumferential direction about the central axis.
상기 중 임의의 것의 추가의 실시예에서, 적어도 하나의 후처리 디바이스가 제1 및 제2 횡방향 블레이드 하류에 위치한다. 인젝터는 제1 및 제2 횡방향 블레이드 상류에서 혼합 챔버에 유체를 주입한다.In a further embodiment of any of the above, at least one post-treatment device is located downstream of the first and second transverse blades. The injector injects fluid into the mixing chamber upstream of the first and second transverse blades.
예시적인 방법은: 중심축을 획정하는 혼합기 하우징과, 각각 제1 블레이드를 제2 블레이드에 연결하는 중앙 연결부를 갖는 복수 개의 횡방향 블레이드를 마련하는 단계; 제1 고정 홈을 통해 각각의 제1 블레이드의 외측 단부를 혼합기 하우징에 고정하고, 제2 고정 홈을 통해 각각의 제2 블레이드의 외측 단부를 혼합기 하우징에 고정하는 단계; 및 복수 개의 횡방향 블레이드에 의해 발생되는 배기가스의 소용돌이(swirling) 흐름과 균일하게 혼합되도록, 복수 개의 횡방향 블레이드 상류에 유체를 주입하는 단계를 포함한다.An exemplary method includes: providing a plurality of transverse blades having a mixer housing defining a central axis and a central connection each connecting the first blade to the second blade; Fixing the outer end of each first blade to the mixer housing through the first fixing groove, and fixing the outer end of each second blade to the mixer housing through the second fixing groove; And injecting a fluid upstream of the plurality of transverse blades to be uniformly mixed with a swirling flow of exhaust gas generated by the plurality of transverse blades.
본 출원의 이들 및 다른 피쳐는 아래의 상세 및 간단한 설명이 후속하는 도면으로부터 가장 잘 이해될 것이다.These and other features of this application will be best understood from the drawings that follow in detail and brief description below.
도 1은 본 발명에 따른 혼합기를 구비하는 배기 시스템의 일례를 개략적으로 예시하는 도면.
도 2a는 혼합기의 일단부의 사시도.
도 2b는 도 2a의 혼합기의 반대측 단부의 사시도.
도 3은 도 2a의 혼합기의 정면도.
도 4는 도 2a의 혼합기의 원통형 본체의 사시도.
도 5는 도 2a의 혼합기의 복수 개의 횡방향 블레이드의 측면도.
도 6은 도 5의 횡방향 블레이드들 중 하나의 평면도.
도 7은 도 6의 횡방향 블레이드의 단면도.1 schematically illustrates an example of an exhaust system with a mixer according to the invention.
2A is a perspective view of one end of the mixer.
Fig. 2b is a perspective view of the opposite end of the mixer of Fig. 2a;
Fig. 3 is a front view of the mixer of Fig. 2a.
Figure 4 is a perspective view of the cylindrical body of the mixer of Figure 2a.
Figure 5 is a side view of a plurality of transverse blades of the mixer of Figure 2a.
Figure 6 is a plan view of one of the transverse blades of Figure 5;
Figure 7 is a cross-sectional view of the transverse blade of Figure 6;
도 1은, 알려진 대로 배출물을 줄이고 소음을 제어하기 위해 엔진(12)에 의해 생성되는 고온 배기가스를 다양한 배기 구성요소 및 디바이스를 통과하도록 안내하는, 차량용 배기가스 후처리 시스템(10)을 보여준다. 시스템(10)은 주입된 유체와 고온 엔진 배기가스를, 해당 혼합물이 후처리 구성요소에 유입되기 전에 효율적으로 그리고 균일하게 혼합하는, 후처리 구성요소용 혼합 디바이스(14)를 포함한다. 혼합 디바이스(14)는 또한, 시스템(10) 내에서의 혼합 디바이스 및 주입축의 방위와 관계 없이 유체와 배기가스를 균일하게 혼합한다.1 shows an exhaust gas aftertreatment system 10 for a vehicle, as known, guiding the hot exhaust gases produced by the
도 1은 본 발명에 따른 후처리 시스템(10)의 일례의 구성을 보여주는 개략도이다. 혼합 디바이스(14)에는, 제1 후처리 디바이스(18)의 하류에 위치 설정되는 혼합 챔버(16)가 설치된다. 일례에서, 제1 후처리 디바이스(18)는, 엔진(12)으로부터 배기가스를 수용하고 엔진 배기가스를 디젤 산화 촉매(DOC)(22)로 안내하는 적어도 하나의 파이프(20)를 포함한다. DOC(22) 하류에는, 알려진 대로 배기가스로부터 오염물을 제거하는 데 사용되는 디젤 미립자 필터(DPF)가 위치할 수 있다. DOC(22)와 선택적인 DPF 하류에는, 유입구(26)와 유출구(28)를 갖는 제2 후처리 디바이스(24)가 위치한다. 일례에서, 제2 후처리 디바이스(24)는 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매(30)이다. 선택적으로, 제2 후처리 디바이스(24)는 선택적 촉매 환원 기능과 미립자 필터 기능을 수행하도록 구성된 촉매를 포함할 수 있다. 유입구(26)는 혼합 디바이스(14)를 빠져나오는 혼합물을 수용한다. 유출구(28)는 배기가스를 배기 구성요소 하류로 그리고 궁극적으로는 배기가스를 대기로 배출하는 테일파이프(tailpipe)로 전달한다. 1 is a schematic diagram showing an exemplary configuration of a post-processing system 10 according to the present invention. The
유체와 배기가스의 혼합물이 SCR 촉매(30)에 유입되기 전에, 혼합 디바이스(14)가 유체와 배기가스를 완전히 함께 혼합할 수 있도록, 주입 시스템(32)을 사용하여 혼합 디바이스(14) 상류에서 배기가스 스트림 내로, 예컨대 DEF 또는 요소와 물로 이루어진 혼합물과 같은 환원제를 주입한다. 주입 시스템(32)은 유체 공급부(34), 주입축을 획정하는 도저/인젝터(36) 및 알려진 대로 요소의 주입을 제어하는 컨트롤러(38)를 포함한다. 도저/인젝터(36)의 구조 및 작동은 잘 알려져 있으며, 임의의 도저/인젝터(36)는 유체를 배기 스트림 내로 주입하는 데 사용될 수 있다.Before the mixture of fluid and exhaust gas enters the
인젝터(36)는 혼합 챔버(16)를 획정하는 하우징(40)에 장착되고, 유체를 혼합 챔버(16) 내에 주입하여 배기가스 스트림과 혼합한다. 혼합 디바이스(14)는 혼합 챔버(16) 내에서 인젝터 위치의 하류에 위치 설정되고, 배기가스의 소용돌이 또는 회전 동작을 발생시키는 데 사용된다. 주입된 유체, 예컨대 요소수의 액상이 배기가스 내의 NOx에 유입되고, 혼합 디바이스에 의해 잘 혼합되며, 열분해된다. 유체는 이어서 가스상의 암모니아 가스로 변환되고, 그 후에 SCR 촉매(30)에서 가스상 스팀과 결합되어, 가수분해될 때에 순수 질소 및 수증기 또는 물로 변환된다.The
도 2a 및 도 2b는, 배기가스와 주입된 유체 입자의 흐름 균일성을 향상시키고, 인젝터(36) 및/또는 혼합 디바이스(14)의 설치각 또는 방위에 따른 민감도를 줄이도록 개발된 혼합 디바이스(14)를 보여준다. 혼합 디바이스(14)는 중심축(A)을 획정하는 혼합기 하우징 또는 원통형 본체(42)와, 복수 개의 횡방향 블레이드(44)를 포함한다. 도 6에 가장 잘 도시되어 있다시피, 각각의 횡방향 블레이드(44)는 제1 블레이드(48)를 제2 블레이드(50)에 연결하는 중앙 연결부(46)를 갖는다. 제1 블레이드(48)는 제1 고정 홈(54)을 통해 원통형 본체(42)에 고정되는 제1 단부(52)를 갖고(도 2a), 제2 블레이드(50)는 제2 고정 홈(58)을 통해 원통형 본체(42)에 고정되는 제2 단부(56)를 갖는다(도 2a).2A and 2B show a mixing device developed to improve the flow uniformity of the exhaust gas and the injected fluid particles, and reduce the sensitivity according to the installation angle or orientation of the
복수 개의 횡방향 블레이드(44)는 적어도 2개의 횡방향 블레이드(44)를 포함하거나, 다른 예시적인 구성에서는 적어도 3개의 횡방향 블레이드를 포함할 수 있다. 바람직한 구성에서는, 도 2a, 도 2b, 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이 적어도 4개의 횡방향 블레이드가 마련된다. 이 구성은 가장 일관되고 균일한 주입 유체와 배기가스의 혼합을 제공한다. 각각의 구성에서, 각각의 횡방향 블레이드(44)의 제1 고정 홈(54)과 제2 고정 홈(58) 세트는 도 2a에 가장 잘 도시되어 있다시피 중심축(A)을 중심으로 둘레방향으로 서로 이격되어 있다.The plurality of
단일 원통형 본체(42)의 사용은 중심축을 따른 방향으로 흐르는 주입 유체와 배기가스의 흐름을 균일하게 유지한다. 컨트롤러(38)는 원하는 간격으로 인젝터(36)를 통해 유체를 주입하고, 혼합 디바이스(14)는 원통형 본체(42) 내에서 배기가스와 주입 유체를 균일하게 혼합한다. 횡방향 블레이드(44)는 원통형 본체(42)에 커플링되고, 강력한 소용돌이 난류성 혼합물을 생성하며, 이 혼합물을 그 후에 SCR 촉매(30)에 유입된다.The use of a single
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 원통형 본체(42)는 상류 단부(64)에서 하류 단부(66)로 연장되는 내주면(60)과 외주면(62)을 갖는다. 제1 고정 홈(54)과 제2 고정 홈(58)은 원통형 본체(42)의 상류 단부(64)와 하류 단부(66) 중 어느 하나에 형성되어 있다. 도시한 예에서, 제1 고정 홈(54)과 제2 고정 홈(58)은 상류 단부(64)에 형성된다. 일례에서, 고정 홈(54, 58)은 원통형 본체(42)의 상류 에지에 형성되고, 내부면(60)에서부터 외주면(62)까지 원통형 본체(42)의 벽 두께를 완전히 관통하여 연장된다. 이와 같이, 고정 홈(54, 58)은 제1 블레이드(48)와 제2 블레이드(50)의 제1 단부(52)와 제2 단부(56)를 수용하도록 구성되는 절결부 또는 노치를 형성한다.3 and 4, the
일례에서, 고정 홈(54, 58)는 제작의 용이를 위해 균일한 각도로 블레이드(48, 50)를 수용한다. 원통형 본체(42)는 혼합 챔버(16)에 원통형 본체(42)를 용이하게 조립하게 하는 복수 개의 돌출부(68)를 포함한다. 일례에서, 돌출부(68)는 중심축(A)을 중심으로 불균일하게 이격된다. 도 3의 예에 도시한 바와 같이, 원통형 본체(42)의 외주면(62)에는 3개의 돌출부(68)가 형성된다. 돌출부(68)는 원통형 본체(42)의 반경방향 외측으로 연장되고, 혼합 챔버(16)의 내면 상의 대응하는 장착 구조와 상호 작용하여, 원통형 본체(42)를, 혼합 챔버(16)를 획정하는 하우징(40)에 고정한다. 3개의 돌출부(68)가 도시되어 있지만, 필요에 따라 더 적거나 많은 돌출부가 마련될 수 있다는 점을 이해해야만 한다.In one example, the fixing
주입된 유체 분사물은 배기가스 스트림에 의해 복수 개의 횡방향 블레이드(44)로 전달되고, 이 경우에 분사물은 제1 블레이드(48)와 제2 블레이드(50) 세트의 상류 표면과 충돌한다. 분사물은 고온 배기가스를 통해 열분해되고, 블레이드(48, 50)의 단부(52, 56)를 향해 반경방향 외측으로 이동한다.The injected fluid jet is delivered by the exhaust gas stream to a plurality of
전술한 바와 같이, 바람직한 구성에서는 도 5에 도시한 바와 같이 적어도 제1 횡방향 블레이드(44a), 제2 횡방향 블레이드(44b), 제3 횡방향 블레이드(44c) 및 제4 횡방향 블레이드(44d)가 마련된다. 제1 횡방향 블레이드(44a)는 제1 블레이드(48a)를 제2 블레이드(50a)에 연결하는 제1 중앙 연결부(46a)를 갖는다. 제2 횡방향 블레이드(44b)는 제3 블레이드(48b)를 제4 블레이드(50b)에 연결하는 제2 중앙 연결부(46b)를 갖는다. 제3 횡방향 블레이드(44c)는 제5 블레이드(48c)를 제6 블레이드(50c)에 연결하는 제3 중앙 연결부(46c)를 갖는다. 제4 횡방향 블레이드(44d)는 제7 블레이드(48d)를 제8 블레이드(50d)에 연결하는 제4 중앙 연결부(46d)를 갖는다.As described above, in a preferred configuration, as shown in FIG. 5, at least the first
제1 블레이드(48a)는 제1 고정 홈(54a)(도 3)을 통해 원통형 본체(42)에 고정되는 제1 단부(52a)(도 5)를 갖고, 제2 블레이드(50a)는 제2 고정 홈(58a)을 통해 원통형 본체(42)에 고정되는 제2 단부(56a)를 갖는다. 제3 블레이드(48b)는 제3 고정 홈(54b)을 통해 원통형 본체(42)에 고정되는 제3 단부(52b)를 갖고, 제4 블레이드(50b)는 제4 고정 홈(58b)을 통해 원통형 본체(42)에 고정되는 제4 단부(56b)를 갖는다. 제5 블레이드(48c)는 제5 고정 홈(54c)을 통해 원통형 본체(42)에 고정되는 제5 단부(52c)를 갖고, 제6 블레이드(50c)는 제6 고정 홈(58c)을 통해 원통형 본체(42)에 고정되는 제6 단부(56c)를 갖는다. 제7 블레이드(48d)는 제7 고정 홈(54d)을 통해 원통형 본체(42)에 고정되는 제7 단부(52d)를 갖고, 제8 블레이드(50d)는 제8 고정 홈(58d)을 통해 원통형 본체(42)에 고정되는 제8 단부(56d)를 갖는다.The
각각의 블레이드(48a 내지 48d, 50a 내지 50d)는 상류 단부(76)에서 하류 단부(78)로 연장되는 방향으로 획정되는 높이(H)를 갖는다. 각각의 블레이드(48a 내지 48d, 50a 내지 50d)는 또한 중심축(A)과 교차하고 원통형 본체(42)를 가로질러 연장되는 전체 직경(D)을 갖는다. 연결부(46a 내지 46d)는 각각의 횡방향 블레이드(44a 내지 44d)에 대해 각각의 블레이드(48a 내지 48d, 50a 내지 50d)를 연결하는 축소 섹션 또는 네크를 포함한다. 축소 섹션 또는 네크는, 축소 섹션 또는 네크가 블레이드 높이(H)보다 작은 제2 높이(H2)를 갖도록 높이(H) 방향으로 축소된다. 이로 인해, 제1 블레이드(48a 내지 48d)와 제2 블레이드(50a 내지 50d) 사이에 반경방향으로 갭(70)이 형성된다. Each of the
도 5에 가장 잘 도시되어 있다시피, 각각의 횡방향 블레이드(44a 내지 44d)에 대한 연결부(46a 내지 46d)는 블레이드(48a 내지 48d, 50a 내지 50d)들 사이에서 상이한 높이에 위치한다. 예컨대, 제1 횡방향 블레이드(44a)에 대한 연결부(46a)는 상류 블레이드 단부(76)보다 하류 블레이드 단부(78)에 가깝게 위치하고, 제2 횡방향 블레이드(44b)에 대한 연결부(46b)는 하류 블레이드 단부(78)와 상류 블레이드 단부(76) 사이에서 거의 중앙에 위치하며, 제3 횡방향 블레이드(44c)에 대한 연결부(46c)는 하류 블레이드 단부(78)보다 상류 블레이드 단부(76)에 가깝게 위치하고, 제4 횡방향 블레이드(44d)에 대한 연결부(46d)는 상류 블레이드 단부(76)에 위치한다. 즉, 연결부(46a 내지 46d)는 블레이드가 원통형 본체(42)와 장착될 때에 중심축을 따라 적층 관계로 배열되도록 중심축(A)을 따르는 방향으로 서로 축방향으로 이격된다. 이것은 횡방향 블레이드를 함께 조립하는 것을 용이하게 하고, 블레이드(44a 내지 44d)와 원통형 본체(42) 사이의 강력한 연결 구조를 제공한다. As best shown in Fig. 5, the connections 46a-46d for each of the
도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 각각의 블레이드(48, 50)는 중앙 연결부(46)에 내측 에지(72)를, 그리고 이 내측 에지(72)로부터 반경방향 외측에 위치하는 외측 에지(74)를 갖는다. 각각의 블레이드(48, 50)는 상류 단부(76)와 하류 단부(78)를 갖는다. 각각의 블레이드(48, 50)는 상류 단부(76)로부터 하류 단부(78)로 연장되는 곡면(S)을 갖는다. 각각의 하류 단부(78)는 내측 에지(72)에서부터 외측 에지(74)까지 만곡된 곡선(C)을 획정한다. 이들 곡면(S)와 곡선(C)은 소용돌이 흐름 효과의 발생을 용이하게 한다.6 and 7, each of the
원통형 본체(42)의 크기는 원통형 본체(42)의 중심축(A)에서부터 내면(60)까지 연장되는 반경(R)(도 2b)에 의해 획정된다. 블레이드(48a 내지 48d, 50a 내지 50d)는 중심축(A)에 내측부를, 내면(60)에 외측부를 갖는다. 일례에서, 블레이드(48a 내지 48d, 50a 내지 50d)의 단부는 내측부에서 외측부까지 일정한 각도를 유지한다. 일례에서, 블레이드(48a 내지 48d, 50a 내지 50d)의 각도는 내측부와 외측부 모두에서 중심축(A)에 대해 25도 내지 45도 범위 내이다. 또한, 일례에서 블레이드(48a 내지 48d, 50a 내지 50d)는 3R 내지 6R 범위 내의 내측 곡률과, 20R 내지 26R 범위 내의 외측 곡률을 갖는다.The size of the
도 6에 가장 잘 도시되어 있다시피, 제1 블레이드(48)의 제1 단부(52)는 제1 블레이드(48)의 외측 에지에서 제1 고정 홈(54)에 고정된 제1 원위 단부(82)로 둘레방향으로 만곡된 제1 아암(80)을 포함한다. 제2 블레이드(50)의 제2 단부(56)는 제2 블레이드(50)의 외측 에지에서 제2 고정 홈(58)에 고정된 제2 원위 단부(86)로 둘레방향(C2)으로 만곡된 제2 아암(84)을 포함한다. 일례에서, 아암(80, 84)은 블레이드(48, 50)의 상류 단부(76)에 형성되고, 원위 단부(82, 86)는 연결부(46)의 반대 측부 상에 위치한다. 제1 원위 단부(82)는 제1 아암(80)의 외측으로 연장되는 제1 탭(88)을 포함하고, 제2 원위 단부(86)는 제2 아암(84)의 외측으로 연장되는 제2 탭(90)을 포함한다. 제1 탭(88)은 제1 고정 홈(54) 내에 수용되고, 제2 탭(90)은 제2 고정 홈(58) 내에 수용된다. 일례에서, 각각의 횡방향 블레이드(44a 내지 44d)에 있어서 제1 탭(88)은 제2 탭(90)으로부터 중심축(A)의 반대측에 위치 설정된다.As best shown in FIG. 6, the
일례에서, 블레이드(48, 50)의 단부(52, 56)는 블레이드(48, 50)에 있는 상류 단부의 원위 단부(88, 90)가 원통형 본체(42)의 내면(60)에 밀착되게 하는 구조를 포함한다. 이로 인해, 일단 횡방향 블레이드(44a 내지 44d)가 원통형 본체에 고정되고 나면, 강건하고 내구성 있는 구성이 제공된다.In one example, the ends 52, 56 of the
혼합 챔버(16)를 빠져나가는 고온 배기가스와 주입 유체가 블레이드(48, 50)의 유입측와 충돌할 때, 혼합물이 블레이드(48, 50)의 곡선부에 충돌하는 속도가 최대화된다. 그 결과, 주입 유체가 미세 분무되어 배기가스와 혼합되고, 이와 동시에 주입 유체가 고온 배기가스 분위기에서 열분해된다.When the hot exhaust gas and the injection fluid exiting the mixing
일례에서, 외측으로 만곡되는 블레이드(48, 50)의 부분은 원통형 본체(42)의 내면(60)과 접촉하여, 배기가스 흐름을 유연하게 하고, 강력한 소용돌이 난류성 흐름을 발생시켜 혼합 효과를 최대화한다. 따라서, 혼합 디바이스(14)를 통과하는 배기가스와 분무 유체의 혼합물은 가스상 암모니아 가스로 변환되고, 상류 촉매 표면 상에 균일하게 분배되는 방식으로 SCR 촉매(30)에 진입한다.In one example, the portions of the
이에 따라, 본 발명은 배기가스와 주입 유체의 균일한 혼합 - SCR 촉매(30)의 정화 효율을 최대화함 - 을 제공하는, 단일 원통형 본체(42)와 복수 개의 곡선형 횡방향 블레이드(44a 내지 44d)의 조합을 포함한다. 추가로, 복수 개의 블레이드(48, 50)의 곡선형 단부 부분으로 인해, 강력한 소용돌이 및 난류가 발생되어, 혼합 디바이스(14) 내의 요소 부산물의 축적을 저감한다.Accordingly, the present invention provides a uniform mixture of exhaust gas and injection fluid-maximizing the purification efficiency of the SCR catalyst 30-a single
본 발명의 실시예를 개시했지만, 당업자라면 특정 수정이 본 발명의 범위 내에 속한다는 것을 이해할 것이다. 이러한 이유로, 후속하는 청구범위가 본 발명의 정확한 범위 및 내용을 결정하는 것으로 검토되어야만 한다.Although embodiments of the invention have been disclosed, those skilled in the art will understand that certain modifications are within the scope of the invention. For this reason, the claims that follow should be considered as determining the precise scope and content of the invention.
Claims (20)
중심축을 획정하는 혼합기 하우징; 및
복수 개의 횡방향 블레이드로서, 각각의 횡방향 블레이드는 제1 블레이드를 제2 블레이드에 연결하는 중앙부를 갖고, 제1 블레이드는 제1 고정 홈을 통해 혼합기 하우징에 고정되는 제1 단부를 가지며, 제2 블레이드는 제2 고정 홈을 통해 혼합기 하우징에 고정되는 제2 단부를 갖는 것인 복수 개의 횡방향 블레이드
를 포함하고,
상기 제1 단부는 상기 제1 고정 홈에 수용되는 제1 원위 단부를 포함하고, 상기 제2 단부는 상기 제2 고정 홈에 수용되는 제2 원위 단부를 포함하며, 상기 제1 및 제2 원위 단부는 서로 상기 중앙부의 반대 측부 상에 위치하는 것인 배기 시스템용 혼합기.As a mixer for an exhaust system,
A mixer housing defining a central axis; And
A plurality of transverse blades, each transverse blade having a central portion connecting the first blade to the second blade, the first blade having a first end fixed to the mixer housing through a first fixing groove, and a second A plurality of transverse blades having a second end fixed to the mixer housing through a second fixing groove
Including,
The first end includes a first distal end received in the first fixing groove, the second end includes a second distal end received in the second fixing groove, and the first and second distal ends Are located on opposite sides of the central part from each other.
엔진 배기가스를 수용하도록 구성되는 혼합 챔버;
혼합 챔버 내에 장착되고, 중심축을 획정하는 원통형 본체; 및
적어도 제1 횡방향 블레이드 및 제2 횡방향 블레이드
를 포함하고, 제1 횡방향 블레이드는 제1 블레이드를 제2 블레이드에 연결하는 제1 중앙 연결부를 갖고, 제2 횡방향 블레이드는 제3 블레이드를 제4 블레이드에 연결하는 제2 중앙 연결부를 가지며, 제1 블레이드는 제1 고정 홈을 통해 원통형 본체에 고정되는 제1 단부를 갖고, 제2 블레이드는 제2 고정 홈을 통해 원통형 본체에 고정되는 제2 단부를 가지며, 제3 블레이드는 제3 고정 홈을 통해 원통형 본체에 고정되는 제3 단부를 갖고, 제4 블레이드는 제4 고정 홈을 통해 원통형 본체에 고정되는 제4 단부를 가지며,
제1, 제2, 제3 및 제4 고정 홈은 중심축을 중심으로 둘레방향으로 서로 이격되고,
상기 제1 단부는 상기 제1 고정 홈에 수용되는 제1 원위 단부를 포함하고, 상기 제2 단부는 상기 제2 고정 홈에 수용되는 제2 원위 단부를 포함하며, 상기 제1 및 제2 원위 단부는 서로 상기 제1 중앙 연결부의 반대 측부 상에 위치하고,
상기 제3 단부는 상기 제3 고정 홈에 수용되는 제3 원위 단부를 포함하고, 상기 제4 단부는 상기 제4 고정 홈에 수용되는 제4 원위 단부를 포함하며, 상기 제3 및 제4 원위 단부는 서로 상기 제2 중앙 연결부의 반대 측부 상에 위치하는 것인 배기가스 후처리 시스템.As an exhaust gas aftertreatment system,
A mixing chamber configured to receive engine exhaust gas;
A cylindrical body mounted in the mixing chamber and defining a central axis; And
At least a first transverse blade and a second transverse blade
Including, the first transverse blade has a first central connecting portion connecting the first blade to the second blade, the second transverse blade has a second central connecting portion connecting the third blade to the fourth blade, The first blade has a first end fixed to the cylindrical body through a first fixing groove, the second blade has a second end fixed to the cylindrical body through a second fixing groove, and the third blade has a third fixing groove Has a third end fixed to the cylindrical body through the fourth blade, and has a fourth end fixed to the cylindrical body through the fourth fixing groove,
The first, second, third and fourth fixing grooves are spaced apart from each other in the circumferential direction about the central axis,
The first end includes a first distal end received in the first fixing groove, the second end includes a second distal end received in the second fixing groove, and the first and second distal ends Are located on opposite sides of the first central connection part to each other,
The third end includes a third distal end received in the third fixing groove, the fourth end including a fourth distal end received in the fourth fixing groove, and the third and fourth distal ends Are located on opposite sides of the second central connection from each other.
중심축을 획정하는 혼합기 하우징과, 각각 제1 블레이드를 제2 블레이드에 연결하는 중앙 연결부를 갖는 복수 개의 횡방향 블레이드를 마련하는 단계;
제1 고정 홈을 통해 각각의 제1 블레이드의 외측 단부를 혼합기 하우징에 고정하고, 제2 고정 홈을 통해 각각의 제2 블레이드의 외측 단부를 혼합기 하우징에 고정하는 단계로서, 상기 제1 블레이드의 외측 단부는 상기 제1 고정 홈에 수용되는 제1 원위 단부를 포함하고, 상기 제2 블레이드의 외측 단부는 상기 제2 고정 홈에 수용되는 제2 원위 단부를 포함하며, 상기 제1 및 제2 원위 단부는 서로 상기 중앙 연결부의 반대 측부 상에 위치하는 것인, 단계; 및
복수 개의 횡방향 블레이드에 의해 발생되는 배기가스의 소용돌이 흐름과 균일하게 혼합되도록, 복수 개의 횡방향 블레이드 상류에 유체를 주입하는 단계
를 포함하는 방법.As a method,
Providing a plurality of transverse blades each having a mixer housing defining a central axis and a central connection portion connecting the first blade to the second blade;
Fixing the outer end of each first blade to the mixer housing through the first fixing groove, and fixing the outer end of each second blade to the mixer housing through the second fixing groove, the outer side of the first blade An end comprising a first distal end received in the first fixing groove, an outer end of the second blade including a second distal end received in the second fixing groove, the first and second distal ends Is positioned on opposite sides of the central connection to each other; And
Injecting a fluid upstream of the plurality of transverse blades to be uniformly mixed with the eddy flow of exhaust gas generated by the plurality of transverse blades
How to include.
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