CH717026A1 - Haltevorrichtung für die Montage eines Reduktionsmittel-Injektors am Gehäuse eines im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordneten Reaktors. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Haitevorrichtung (10), für die Montage eines Reduktionsmittel-Injektors am Gehäuse eines im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordneten Reaktors, gekennzeichnet durch einen zentralen Sockel (12) zur Aufnahme des Injektors, von diesem sich mehrere Sockelfüsse in radialer Richtung spinnenbeinartig erstrecken, wobei die Sockelfüsse (11) endseitig mit Montagestellen zur Fixierung der Haltevorrichtung (10) am Reaktorgehäuse versehen sind, und wobei die Sockelfüsse (11) bzw. Montagestellen in der Montageposition am Reaktor beabstandet vom Reaktorgehäuse liegen.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für die Montage eines Reduktionsmittel-Injektors am Gehäuse eines im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordneten Reaktors.

[0002] Zur Reduktion von Stickoxiden in Abgasen von Brennkraftmaschinen ist die Technik der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) bekannt geworden, bei dieser eine flüssige Harnstofflösung als Reduktionsmittel in den Abgasstrom eingespritzt wird. Diese Technologie ist bereits seit vielen Jahren in Straßenfahrzeugen weit verbreitet, insbesondere bei schweren Nutzfahrzeugen und auch im Non-Road Bereich, zum Beispiel bei mobilen Arbeitsmaschinen. Gemäß der im Jahr 2016 erlassenen EU-Verordnung 2016/1628 des Europäischen Parlaments und des Rates müssen auch solche seit dem 01.01.2019 produzierte Brennkraftmaschinen für nicht für den Straßenverkehr bestimmte mobile Arbeitsmaschinen und Geräte gewisse Emissionsgrenzen einhalten, deren mechanische Abgabeleistung größer 560 kW ist, bestimmte Abgasgrenzwerte einhalten; unter anderem für Stickoxide, besser als NOx bekannt.

[0003] Bei derartig leistungsstarken Diesel-Aggregaten wird das Reduktionsmittel nicht in ein Mischrohr des Abgasstrangs eingespritzt, welches sich strömungsaufwärts zum Reaktor befindet und eine räumlich vom Reaktorgehäuse angeordnete Einheit darstellt, sondern direkt in den Reaktor eingespritzt, d.h. die Mischstrecke und Substrate befinden sich in einem gemeinsamen Gehäuse.

[0004] Ein Beispiel für einen solchen Reaktor ist in den Figuren 1a, 1b dargestellt. Figur 1a zeigt eine perspektivische Seitenansicht des zylindrischen Reaktorgehäuses, das für Brennkraftmaschinen (bspw. ein V12 Aggregat) mit einer mechanischen Leistungsabgabe von etwa 560 kW einen Durchmesser von etwa 1 Meter und eine Reaktorlänge von etwa 2,4 Metern aufweisen kann. Die angegebenen Maße sind jedoch rein exemplarisch und nicht beschränkend. Sie sollen lediglich einen Eindruck für die bauliche Größe eines solchen Reaktors vermitteln. Das Abgas der Brennkraftmaschinen strömt über die Eingangsöffnung 1 durch den zylindrischen Reaktor und tritt gereinigt über die Ausgangsöffnung 2 aus dem Reaktor aus.

[0005] Zur Abgasnachbehandlung wird ein Reduktionsmittel (eine wässrige Harnstofflösung) an der Eingangsstirnseite des Reaktorgehäuses 1a mittels ein oder mehrerer Reduktionsmittel-Injektoren eingespritzt. Die Reaktorausführung der Figur 1a umfasst zwei Montageöffnungen 3 zum Einsetzen entsprechender Injektoren.

[0006] Problematisch ist bei dieser Konstruktion die thermische Belastung des Injektors bei bestimmten Betriebssituationen der Brennkraftmaschine. Der Wärmezufluss zum Injektor wird durch das am Injektorauslass vorbeiströmende Abgas sowie durch die thermische Kopplung des Injektors mit dem Reaktorgehäuse über eine etwaige Haltevorrichtung bewirkt. Zwar erzeugt die Reduktionsmittelzuführung zum Injektor einen Kühleffekt, die Zuführungsrate ist jedoch durch die Primärfunktion der Abgasnachbehandlung fest definiert und kann unter bestimmten Betriebssituationen zu Kühlungsdefiziten führen; insbesondere nach dem Abschalten der zuvor unter hoher Leistung betriebenen Brennkraftmaschine.

[0007] Eine gewisse Entschärfung einer drohenden thermischen Überbelastung besteht dadurch, dass dem Injektor eine größere Menge an Reduktionsmittel zugeführt wird, als tatsächlich in den Abgaspfad einspritzt wird. Der Reduktionsmittelüberschuss dient eigentlich der Sicherstellung, dass die Sollmenge des Reduktionsmittelbedarfs in Bezug auf die Abgasnachbehandlung in jedem Fall bereitgestellt werden kann, insbesondere bei starken Anstiegen der Abgabeleistung der Brennkraftmaschine. Der Reduktionsmittelüberschuss trägt zur stärkeren Kühlung des Injektors bei und wird anschliessend in den Tank zurückgeführt. Dennoch können sich kritische Betriebssituation ergeben, die zu Kühldefiziten führen können, beispielsweise unmittelbar nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine. Die im Reaktor gespeicherte thermische Energie breitet sich auf den Injektor aus, der aufgrund der nun deaktivierten Reduktionsmittelzufuhr nicht mehr gekühlt wird. Beispielsweise kann nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine an der Reaktoroberfläche im Durchlassbereich des Injektors weiterhin eine Temperatur im Bereich zwischen 350° und 400° Grad vorliegen. Durch die thermische Kopplung zwischen Reaktorgehäuse und Haltevorrichtung bzw. Injektorgehäuse kann es zu einer starken Erwärmung des Injektors kommen, die zur Beschädigung und Ausfall seiner temperaturkritischen Bestandteile, wie bspw. die verbaute Injektorspule oder etwaige Dichtungsringe führen kann. Bereits Temperaturen um die 150° Grad können kritisch für den Injektor sein.

[0008] Bisherige Vorkehrungen zur Reduzierung der thermischen Kopplung waren suboptimal, da diese oftmals Modifikationen des Reaktorgehäuses oder der Injektoren selbst verlangten.

[0009] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Haltevorrichtung für einen Injektor zur Montage am Reaktorgehäuse zu schaffen, die für eine bessere thermische Entkopplung des Injektors sorgt.

[0010] Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Haltevorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen der Haltevorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0011] Erfindungsgemäß wird hier vorgeschlagen, die Haltevorrichtung mit einem zentralen Sockel zur Aufnahme und Befestigung des Injektorgehäuses auszuführen. Von diesem zentralen Sockel erstrecken sich in radialer Richtung von der Sockelfläche mehrere Sockelfüsse weg. Diese sind gemäss ihrer Anordnung vergleichbar mit Spinnenbeinen, die sich vom Körper, das heißt dem Zentralbereich des Sockels radial erstrecken. Die einzelnen Sockelfüsse, das heißt mindestens zwei, vorzugsweise drei oder gar vier Sockelfüsse sind endseitig mit geeigneten Montagestellen zur Fixierung der Haltevorrichtung am Reaktorgehäuse versehen. Dabei wird erfindungsgemäß weiterhin vorgeschlagen, die Sockelfüsse sowie Montagestellen der Sockelfüsse derart auszuführen, dass diese in der Montageposition vom Reaktorgehäuse beabstandet liegen. Durch diese Maßnahme reduziert sich die Kontaktfläche zwischen Reaktorgehäuse und Haltevorrichtung, wodurch letztendlich eine ausreichende thermische Entkopplung und somit bessere thermische Isolation des Injektors erreicht wird.

[0012] Die beabstandete Position der Sockelfüsse/Montagestellen vom Reaktorgehäuse kann gemäß einer vorteilhaften Ausführung dadurch erreicht werden, dass sich die Sockelfüsse von der zentralen Sockelfläche nach hinten in Richtung des Injektorgehäuses und damit weg vom Reaktorgehäuse erstrecken. Endseitig an den Sockelfüssen sind ein oder mehrere Bohrungen zur Aufnahme eines Stiftes, insbesondere einer Gewindestange des Reaktors vorgesehen. Die durch die Bohrung der Sockelfüsse durchgeführte Gewindestange wird vorzugsweise mit einer passenden Mutter verschraubt.

[0013] Zur Vermeidung einer thermischen Kopplung der Sockelfüsse mittels der Stifte/Gewindestange des Reaktorgehäuses können geeignete Maßnahmen zur thermischen Isolation im Bereich der Kontaktstellen ergriffen werden. Denkbar ist hier eine thermisch isolierende Beschichtung der Sockelfüsse bzw. zumindest ihrer Kontaktfläche zum Reaktorgehäuse und/oder das dortige Einfügen eines thermischen Isolationselements, welches vorzugsweise scheibenförmig ist. Alternativ oder ergänzend kann durch eine Beschichtung der Bohrungsinnenwand der Sockelfüsse und/oder eine Beschichtung der Stifte bzw. der Gewindestangen ein Beitrag für eine Absenkung der thermischen Kopplung erzielt werden. Alternativ oder ergänzend kann zumindest zwischen Bohrung und durchgeführtem Stiftabschnitt ein thermisches Isolationselement, wie bspw. eine Hülse aus einem thermisch isolierenden Material und/oder mit einer thermisch isolierenden Beschichtung eingesetzt sein. Das Isolationselement bzw. die Hülse kann sich optional zusätzlich auf den Bereich zwischen Sockelfuss und Reaktorgehäuse erstrecken und den Stift bzw. die Gewindestange in diesem Bereich vollumfänglich umschliessen.

[0014] Eine thermische Kopplung zwischen Sockelfuss und Stift/Gewindestange mittels der aufgebrachten Mutter kann durch eine thermisch isolierende Unterlegscheibe erzielt werden, die zwischen Mutter und Sockelfuss-Oberfläche eingebracht ist. Die Unterlegscheibe kann entweder aus einem thermisch isolierenden Material gefertigt oder alternativ mit geeigneter Beschichtung versehen sein.

[0015] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die Sockelfüsse von der zentralen Sockelfläche punktsymmetrisch zur Zentralachse der Haltevorrichtung radial nach aussen. Dadurch gewinnt die Haltevorrichtung eine gewisse Flexibilität bei der späteren Montage am Reaktorgehäuse, da die Haltevorrichtung variabel um die Zentralachse verdreht montiert werden kann. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der aufgenommene Injektor entsprechend seiner Fluid- oder Elektroanschlüsse mit vordefinierter Orientierung ausgerichtet werden muss.

[0016] Wie vorstehend bereits angedeutet kann die Haltevorrichtung mit mindestens zwei, bevorzugt drei oder vier Sockelfüssen ausgeführt sein. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine spezifische Anzahl an Sockelfüssen beschränkt.

[0017] Der Zentralbereich des Sockels dient zur Aufnahme und Befestigung des Injektorgehäuses. Notwendig ist hierbei eine zentrale Öffnung im Bereich des Sockels, um eine fluide Verbindung zwischen der Injektordüse und der Gehäuseöffnung des Reaktors zu schaffen. Die zentrale Öffnung ist abhängig von dem verwendeten Injektor und ist entsprechend an den Injektortyp angepasst. Demzufolge dient die Haltevorrichtung auch als eine Art Universaladapter, um unterschiedliche Injektortypen am Reaktor ohne notwendige Modifikationen des Reaktors montieren zu können.

[0018] Bekannt sind Injektor-Ausführungen, die im Bereich ihrer dem Reaktor zugewandten Stirnseite mit einer scheibenartigen bzw. zylindrischen Düsenplatte ausgestattet sind. Die Düsenplatte weist eine zentrale Düsenöffnung auf. Für die Verwendung der Haltevorrichtung mit einem Injektor in einer solchen Ausführung ist der Öffnungsdurchmesser der zentralen Öffnung an den Radius der dem Reaktorgehäuse zugewandten Stirnseite der Düsenplatte angepasst, sodass der Injektor mit seiner Düsenplatte in die zentrale Öffnung der Haltevorrichtung einsetzbar ist. Bevorzugt ist die Düsenplatte mit der Innenwand der zentralen Öffnung zur Abdichtung verschweißt.

[0019] Gemäß einer vorteilhaften Modifikation weist die zentrale Öffnung einen in Richtung des Injektors stufenförmigen vergrößernden Durchmesserversatz auf. Durch diesen Durchmesserversatz wird eine Anschlagsfläche für eine Gegenanschlagsfläche der Düsenplatte bzw. des Injektorgehäuses erzeugt, um dadurch die Eindringtiefe der Düsenplatte in die zentrale Öffnung zu begrenzen und damit den Abstand der Düsenplatte zur Gehäuseöffnung des Reaktors zu beeinflussen. Eine stärkere Reduzierung der Eindringtiefe reduziert den thermischen Einfluss des vorbeiströmenden Abgases auf den Injektor.

[0020] Vorstellbar ist es, die zentrale Öffnung des Sockels zumindest bereichsweise mit einem Innengewinde auszustatten, um das Injektorgehäuse in die Öffnung einschrauben zu können. Bei der Ausführung der zentralen Öffnung mit Durchmesserversatz weist der Bereich mit vergrößertem Durchmesser das Innengewinde auf.

[0021] Alternativ zur vorstehenden Ausführung der Haltevorrichtung kann die zentrale Öffnung auch trichterförmig ausgeführt sein. Dies bietet sich insbesondere für Injektorkonstruktionen ohne Düsenplatte an. Der Trichterdurchmesser verjüngt sich dabei in Axialrichtung der anliegenden Injektordüse. Der maximale Öffnungsradius der trichterartigen Öffnung ist an den Radius der Gehäuseöffnung des Reaktors angepasst.

[0022] Besteht eine Konstellation einer besonders hohen Gefährdung einer thermischen Überbelastung des Injektors ist die Haltevorrichtung idealerweise derart ausgeführt, dass bei Montage des Injektorgehäuses an der Haltevorrichtung die Düse des Injektors nicht in die trichterartige Öffnung hineinragt, sondern ein Luftspalt zwischen Düsenöffnung und dem Öffnungsbereich mit geringstem Öffnungsradius verbleibt. Hierbei kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Sockel und dem Injektorgehäuse ebenso ein Luftspalt verbleibt. Realisiert kann dies durch einen entsprechenden Anschlag der Haltevorrichtung sein, um eine Kontaktierung zwischen der Stirnseite des Injektorgehäuses und der Sockelfläche zu verhindern. Der Luftspalt bewirkt eine bessere thermische Entkopplung zwischen Injektorgehäuse und Haltevorrichtung respektive Reaktorgehäuse.

[0023] Denkbar ist es ebenso im Bereich der Sockelöffnung der zentralen Sockelfläche ein oder mehrere Zentrierhilfen zur Ausrichtung der Haltevorrichtung am Reaktorgehäuse vorzusehen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Haltevorrichtung mit seiner Öffnung möglichst fluchtend im Bereich der Gehäuseöffnung des Reaktors platziert wird. Geeignete Zentrierhilfen können beispielsweise in Form von im Umfangsbereich der Sockelöffnung angeordnete und in Richtung des Reaktorgehäuses auskragende Flächenelemente ausgeführt sein. Die Flächenelemente können vorzugsweise im Biegeradius der Sockelöffnung gebogen sein.

[0024] Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung zeichnet sich nicht nur durch eine optimale thermische Entkopplung zwischen Injektorgehäuse und Reaktorgehäuse aus, sondern ist im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen deutlich einfacher und daher billiger und schneller herstellbar. Beispielsweise ist es möglich, die Haltevorrichtung einfach aus einem plattenförmigen Ausgangswerkstück durch Biegen und Stanzen herzustellen.

[0025] Neben der Haltevorrichtung betrifft die vorliegende Erfindung ebenso eine Vorrichtung bestehend aus einer Haltevorrichtung gemäß der Erfindung und einem an der Haltevorrichtung montierten Reduktionsmittel-Injektor. Bezüglich dieser Vorrichtung ergeben sich damit dieselben Vorteile und Eigenschaften wie sie bereits vorstehend anhand der Haltevorrichtung aufgezeigt wurden.

[0026] Für die Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass bei einer Ausführung des Injektors mit Düsenplatte diese in ihrem Umfangsbereich mit der Innenwand der zentralen Öffnung der Sockelfläche verschweißt ist.

[0027] Neben dieser Vorrichtung betrifft die vorliegende Erfindung auch ein System zur Abgasnachbehandlung umfassend einen vom Abgas einer Brennkraftmaschine durchströmten Reaktor und wenigstens einen Reduktionsmittel-Injektor, der mittels einer Haltevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung am Reaktorgehäuse montiert ist. Insbesondere wird ein solcher Reduktionsmittel-Injektor an einer Stirnseite des zylindrisch ausgeführten Reaktors, insbesondere an der Abgasstrom-Eingangsseite des Gehäuses montiert.

[0028] Zwischen der auf dem Reaktorgehäuse aufliegenden Sockelfläche der Haltevorrichtung und dem Reaktorgehäuse kann eine thermisch isolierende Scheibe eingebracht sein. Die Fläche dieser Isolationsscheibe ist auf die kontaktierende Sockelfläche beschränkt und betrifft damit den Flächenbereich der zur Vermeidung einer Abgasentwichungaus dem Reaktor entsprechend abgedichtet sein muss. Daher bietet sich die Verwendung eines Bauteils an, durch welches beide Anforderungen erfüllt werden. Alternativ oder ergänzend kann die Sockelfläche mit einer die beiden Anforderung erfüllenden Funktionsschicht versehen sein. Aufgrund der vom Reaktorgehäuse beabstandeten Lage der Sockelfüsse ist in diesem Bereich keine Scheibe notwendig.

[0029] Vorstellbar ist es, dass die Düsenöffnung bzw. die dem Reaktor zugewandte Stirnseite der Düsenplatte des Injektors nicht bündig mit der Reaktorinnenwand abschliesst sondern stattdessen etwas nach außen versetzt angeordnet ist. Dies kann beispielsweise durch die vorgenannte Ausführung der Sockelfläche bzw. der zentralen Öffnung mit dem Durchmesserversatz erreicht werden. Der Längenabschnitt der zentralen Öffnung mit reduziertem Durchmesser definiert den angesprochenen Versatz der Düsenplatte zur Reaktorinnenwand. Ein größerer Versatz führt zur einer geringeren thermischen Belastung der Injektordüse bzw. Düsenplatte und somit des gesamten Injektors. Eine geringere Temperaturentwicklung im Düsenbereich kann jedoch mehr Reduktionsmittel-Ablagerungen führen. Es ist daher anwendungsabhängig ein geeigneter Kompromiss zu finden.

[0030] Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen: Figuren 1a, 1b: Darstellungen des Reaktorgehäuses, Figuren 2a, 2b, 2c: perspektivische Seitenansichten der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung mit eingesetzten Injektor gemäß einer ersten Ausführungsform, Figuren 3a, 3b, 3c: Darstellungen des Sockels der Haltevorrichtung ohne aufgenommenem Injektor, Figur 4: eine Darstellung eines mittels der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung am Reaktorgehäuse montierten Injektors, Figuren 5a, 5b, 5c, 5d: unterschiedliche Schnittdarstellungen durch den Bereich des montierten Injektors am Reaktorgehäuse, Figuren 6a, 6b: weitere Schnittdarstellungen durch den mittels der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung am Reaktorgehäuse montierten Injektor, Figuren 7a - 7 e: ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung für einen anderen Injektortyp und Figur 8: eine Schnittdarstellung durch die Haltevorrichtung im Bereich der Montageposition am Reaktorgehäuse.

[0031] Die Figuren 2a-2c sowie 3a-3c zeigen die Sockel 12 einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführung aus unterschiedlichen Perspektiven. In den Darstellungen der Figuren 2a-2c ist der Sockel 12 samt Injektorgehäuse 4 gezeigt, während die Figuren 3a-3c die Sockel 12 ohne Injektor wiedergeben.

[0032] Der verwendete Reduktionsmittel-Injektor umfasst üblicherweise einen Fluidanschluss 8 für die Reduktionsmittelzuführung zum Injektor, einen Fluidanschluss 5 für die Reduktionsmittelrückführung vom Injektor sowie einen elektrischen Anschluss 6 zur Steuerung der verbauten elektrischen Spule für die Ventilbetätigung. Das im Wesentlichen zylindrische Injektorgehäuse 4 umfasst an seiner dem Reaktorgehäuse 1a zugewandten Seite eine sogenannte kreisrunde Düsenplatte 7, die eine zentrale Düsenöffnung 7a zur Einspritzung des Reduktionsmittels in den Reaktor umfasst.

[0033] Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung 10 weist einen Sockel 12 mit der in Einbauposition am Reaktorgehäuse 1a anliegenden Sockelfläche 12a auf. Der Sockel 12 nimmt den Injektor auf. Hierzu umfasst der Sockel 12 eine zentrale Öffnung 13 mit einem Innengewinde 14, in das das Injektorgehäuse 4 mittels eines passenden Aussengewindes zur Fixierung einschraubbar ist. Wie dies beispielsweise den Figuren 3a sowie 3c zu entnehmen ist, ist die zentrale Öffnung 13 mit einem Durchmesserversatz ausgeführt, das heißt der Durchmesser vergrößert sich stufenartig in axialer Richtung zum Injektor hin. Die resultierenden Durchmesserbereiche sind in Figur 3c mit den Bezugszeichen 13a, 13b gekennzeichnet, wobei der Bereich 13a den kleineren Radius vorsieht und der Bereich 13b mit dem Innengwinde zur Verschraubung des Injektorgehäuses ausgestattet ist.

[0034] Der Radius des Öffnungsbereichs 13a ist zudem an den Radius der Düsenplatte 7 angepasst, wobei diese zur Abdichtung mit der Innenwand des Öffnungsbereichs 13a verschweisst ist. Die Schweissnaht ist in Figur 5d mit dem Bezugszeichen 17 gekennzeichnet. Ebenso ist erkennbar, dass die Düsenplatte 7 bei eingesetztem Injektor nicht mit der Sockelfläche 12a bündig abschliesst, sondern stattdessen mit entsprechendem Versatz nach unten heraussteht. Dadurch dringt die Düsenplatte 7 bei der Montage am Reaktor in die Gehäuseöffnung ein, was später nochmals anhand der Figuren 5a-5d sowie 6a, 6b erläutert werden soll.

[0035] Für die Fixierung der Haltevorrichtung 10 am Reaktorgehäuse 1a sind mehrere Sockelfüsse 11 vorgesehen, im Ausführungsbeispiel der Figuren 2a-2c, 3a-3c insgesamt drei. Die Sockelfüsse 11 erstrecken sich vom Sockel 12 spinnenbeinartig in Radialrichtung nach aussen, wobei sich die Sockelfüsse nicht planar nach aussen erstrecken, sondern stattdessen nach hinten in Injektorrichtung abgewinkelt sind. Die abgewinkelten Sockelfüsse erstrecken sich zunächst gerade, wobei an deren Ende ein weiterer Knick vorgesehen ist, um eine parallel zur Sockelfläche 12a orientierte Montagefläche auszubilden, die jeweils mit einer Bohrung 11a ausgeführt zur Aufnahme einer Gewindestange 20 des Reaktorgehäuses ausgestattet sind.

[0036] Der Zentralbereich des Sockels 12 der Haltevorrichtung 10 hat neben seiner Grundfunktion, der Fixierung des Injektors zwei weitere Funktionen, nämlich zum einen die thermische Isolation des Injektorgehäuses 4 vom Reaktorgehäuse 1a und zum anderen die Abdichtung gegen Abgasaustritt aus der Öffnung des Reaktorgehäuses 1a. Die thermische Isolation mittels der Haltevorrichtung 10 wird zum einen dadurch erreicht, dass die Sockelfüsse 11 nicht auf der Wandung des Reaktorgehäuses aufliegen, sondern stattdessen dazu beabstandet angeordnet ist, wie dies beispielsweise der Figur 4 als auch den Darstellungen gemäß den Figuren 5a - 5d zu entnehmen ist. Zwar zeigen die Darstellungen der Figuren 4 sowie 5a - 5d eine Haltevorrichtung mit vier Sockelfüssen 10, die erfindungsgemäßen Merkmale und Eigenschaften sind jedoch zur Ausführung der Figuren 2, 3 identisch.

[0037] Wie dies beispielsweise aus der Detaildarstellung der Figur 4 zu entnehmen ist, ragen senkrecht von der Stirnseite des Reaktorgehäuses 1a vier Gewindestifte 20 heraus, die durch die entsprechenden Bohrungen 11a der Sockelfüsse 11 gesteckt sind. Da sich die Sockelfüsse 11 vom Reaktorgehäuse 1a weg in Richtung des Injektors erstrecken, wird ein ausreichender Abstand zwischen den Sockelfüssen 11 und dem Reaktorgehäuse 1a erreicht, wodurch eine bessere thermische Entkopplung zwischen Reaktorgehäuse 1a und Sockel 12 bzw. Injektorgehäuse 5 erzielt wird. Auf die durch die Bohrungen 11a durchgeführte freie Ende der Gewindestifte 20 wird je eine Schraubenmutter 21 geschraubt, um die Haltevorrichtung 10 an der Reaktorgehäusewand zu fixieren. Die Kontaktfläche der Haltevorrichtung 10 mit dem Reaktorgehäuse 1a reduziert sich dabei auf die Sockelfläche 12a, d.h. die Fläche des Sockel-Zentralbereichs. Zur thermischen Isolation wird zusätzlich zwischen Sockelfläche 12a und Reaktorgehäuse 1a eine Isolationsscheibe 18 eingebracht, um den Wärmeübertrag vom Reaktorgehäuse 1a auf die Haltevorrichtung 10 und damit das Injektorgehäuse 4 weiter zu reduzieren. Alternativ oder ergänzend kann die Sockelfläche mit einer thermisch isolierenden Beschichtung versehen sein.

[0038] Zur Vermeidung einer thermischen Kopplung zwischen Reaktor und Haltevorrichtung 10 über die Gewindestifte 20 wird eine Hülse 15 in die Bohrung 11a eingesetzt, die die Gewindestifte 20 thermisch von der Bohrungsinnenwand abschirmt. Zusätzlich erstreckt sich die Hülse 15 auch über den Bereich zwischen Sockelfuß 11 und Reaktorgehäuse, wodurch die Gewindestifte 20 in diesem Bereich vollständig umgeben und damit isoliert werden.

[0039] Zwischen Schraubenmutter 21 und Sockelfuß 11 ist zusätzlich eine thermisch isolierende Unterlegscheibe 16 eingebracht.

[0040] Wie dies bereits vorstehend angedeutet wurde und auch insbesondere der Figur 5d zu entnehmen ist, ist der Durchmesser des zentralen Öffnungsbereichs 13a des Sockels 12 an den Radius der dem Reaktorgehäuse zugewandten Stirnseite der Düsenplatte 7 angepasst. Die Düsenplatte 7 weist ebenso eine in Richtung Injektorgehäuses 4 sprungartig zunehmende Durchmesservergrößerung auf, wodurch eine entsprechende Gegenanschlagsfläche 7c gebildet wird. Diese schlägt an der durch die Durchmesseränderung gebildeten Anschlagskante 13c der zentralen Öffnung 13 an, sodass die Einschraubtiefe des Injektorgehäuses 4 in die Sockelöffnung 13 begrenzt wird. Hierdurch wird auch die Eindringtiefe der Düsenplatte 7 und insbesondere der Düsenöffnung 7a in die Gehäuseöffnung des Reaktors begrenzt und es stellt sich ein Versatz V zwischen der inneren Reaktorwand 1b und der Außenfläche 7b der Düsenplatte 7 ein.

[0041] Dieser Versatz V kann beispielsweise durch eine kleine Modifikation der Haltevorrichtung 10, insbesondere der Dicke d des Öffnungsbereichs 13a variiert werden. Dies ist beispielsweise in den Figuren 6a, 6b visualisiert. In der Figur 6a wird die Haltevorrichtung mit einer geringeren Dicke d1 des Öffnungsbereichs 13a ausgeführt, wodurch die Düsenplatte 7 und respektive die Düsenöffnung 7a weiter in den Öffnungsbereich des Reaktors hineinragen kann. Der Versatz V1 zwischen Reaktorinnenwand 1b und Aussenfläche 7b der Düsenplatte 7 ist dadurch reduziert. Demgegenüber wird bei der Ausführungsform der Figur 6b die Dicke d2 des Öffnungsbereichs 13a vergrößert, sodass auch der Versatz V2 entsprechend zunimmt. Insbesondere ragt die Düsenplatte 7 in diesem Fall erst gar nicht mehr über die Sockelfläche 12a in die Gehäuseöffnung des Reaktors hinein. Durch eine vergleichsweise geringe Modifikation der Haltevorrichtung 10 kann somit der Versatz V der Düse 7a zur Innenwand des Reaktors sehr einfach variiert werden, um eine Optimierung zwischen (i) auf die sich einstellende thermische Belastung der Düsenplatte 7 durch den Abgasstrom zu nehmen und (ii) damit auch bei vergleichsweise niedrigen Abgastemperaturen ein möglichst ausreichend hohes Temperaturniveau an der Düsenplatte 7 zu erzielen, durch welches Reduktionsmittel-Ablagerungen nahezu vollständig unterbleiben.

[0042] Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Haltevorrichtung ist in den Figuren 7a - 7e bzw. Figur 8 dargestellt. Die dortige Haltevorrichtung 10 zeichnet sich ebenfalls durch die erfindungsgemäßen spinnenbeinartigen Sockelfüsse 11 aus. Lediglich die zentrale Öffnung 13 wurde an den verbauten Injektortyp 4 angepasst. Statt einer zentralen Öffnung 13 mit Durchmesserversatz wird hier eine trichterförmige Ausführung der Öffnung 13 gewählt, wie dies insbesondere in der Figur 8 erkennbar ist. Bei dieser Ausführung ragt demnach die Injektordüse 7a nicht in die zentrale Öffnung 13 hinein, sondern grenzt stattdessen an die Trichteröffnung an. Um eine verbesserte thermische Isolierung zwischen Sockel 10 und Injektorgehäuse 5 zu erzielen, verbleibt hier zwischen der Auflagefläche des Sockels 12 und dem Injektorgehäuse 5 zusätzlich ein Luftspalt 22 (siehe Figur 8).

[0043] Zentrierelemente 19, die im Bereich der reaktorseitigen Trichteröffnung umfangseitig angeordnet und in Form von senkrecht auskragenden Blechelementen ausgeführt sind, dienen als Zentrierhilfe für die Positionierung der Haltevorrichtung 10 am Reaktorgehäuse 1a.

[0044] Die Verbindung zwischen Injektorgehäuse 5 und Haltevorrichtung 10 wird zusätzlich mittels Gewindestiften 9 realisiert, die entweder am Sockel 12 der Haltevorrichtung 10 befestigt sein können, oder alternativ mit diesem verschraubt werden.

Bezugszeichenliste:

[0045] Eingangsöffnung 1 Reaktorgehäuse 1a Innenwand Reaktor 1b Ausgangsöffnung 2 Montageöffnungen 3 Injektorgehäuse 4 Fluidanschluss für die Reduktionsmittelrückführung 5 elektrischer Anschluss 6 Düsenplatte 7 Injektordüse 7a Aussenfläche Düsenplatte 7b Gegenanschlag 7c Fluidanschluss für die Reduktionsmittelzuführung 8 Gewindestifte 9 Haltevorrichtung 10 Sockelfuss 11 Sockelfussbohrung 11a Sockel 12 Sockelfläche 12a Zentrale Sockelöffnung 13 Erster Öffnungsbereich 13a Zweiter Öffnungsbereich 13b Anschlagskante 13c Innengewinde 14 Hülse 15 Unterlegscheibe 16 Schweißnaht 17 Isolationsscheibe 18 Zentrierelemente 19 Gewindestange 20 Mutter 21 Luftspalt 22

Claims (19)

1. Haltevorrichtung (10) für die Montage eines Reduktionsmittel-Injektors am Gehäuse (1a) eines im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordneten Reaktors, gekennzeichnet, durch einen zentralen Sockel (12) zur Aufnahme des Reduktionsmittel-Injektors, von diesem sich in radialer Richtung spinnenbeinartig mehrere Sockelfüsse (11) erstrecken, die endseitig mit Montagestellen zur Fixierung der Haltevorrichtung (10) am Reaktorgehäuse (1a) versehen sind, wobei die Sockelfüsse (11) bzw. Montagestellen in der Montageposition am Reaktor beabstandet vom Reaktorgehäuse (1a) liegen.

2. Haltevorrichtung (10) nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,dasssich die Sockelfüsse (11) nach hinten in Richtung des aufgenommenen Injektorgehäuses (4) und damit in Montageposition weg vom Reaktorgehäuse (1a) erstrecken.

3. Haltevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurchgekennzeichnet,dassdie Montagestellen ein oder mehrere Bohrungen (11a) zur Durchführung eines senkrecht von der Reaktorwand (1a) abstehenden Stiftes (20) bzw. einer Gewindestange aufweisen.

4. Haltevorrichtung (10) nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet,dassdie Bohrungen (11a) mit einer thermisch isolierenden Beschichtung versehen sind oder die Bohrungen (11a) durchdringende thermisch isolierende Hülsen (15) vorgesehen sind, wobei die Hülse (15) vorzugsweise derart ausgeführt ist, so dass diese den Gewindestift (20) des Reaktors auch im Bereich zwischen Reaktorgehäuse (1a) und Bohrung (11 a) vollumfänglich umschliesst.

5. Haltevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3 oder 4,dadurch gekennzeichnet,dasseine thermisch isolierende Unterlegscheibe (16) vorgesehen ist, die zwischen Montagestelle des Sockelfusses (11) und einer Schraubenmutter (21) einbringbar ist.

6. Haltevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurchgekennzeichnet,dassdie Sockelfüsse (11) um die Sockelzentralachse punktsymmetrisch angeordnet sind, wobei vorzugsweise drei oder vier Sockelfüsse (11) vorgesehen sind.

7. Haltevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurchgekennzeichnet,dassder Sockel (12) eine zentrale Öffnung (13) zur Aufnahme einer Düsen-Platte (7) des Reduktionsmittel-Injektors umfasst, wobei der Öffnungsdurchmesser an den Radius der dem Reaktorgehäuse (1a) zugewandten Stirnseite der Düsenplatte (7) angepasst ist.

8. Haltevorrichtung (10) nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet,dassdie zentrale Öffnung (13) einen in der Längsrichtung des Reduktionsmittel-Injektors stufenförmig vergrößerten Durchmesserversatz aufweist, um eine Anschlagsfläche (13c) für eine entsprechende Gegenanschlagsfläche (7c) der Düsenplatte (7) bzw. des Injektorgehäuses (4) zu bilden.

9. Haltevorrichtung (10) nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet,dassdie Öffnung (13) im Bereich (13b) mit vergrößertem Durchmesser ein Innengewinde (14) umfasst.

10. Haltevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,dadurch gekennzeichnet,dassder Sockel (12) eine trichterartige Öffnung (13) umfasst, deren Durchmesser in Richtung der Injektordüse (7a) verjüngt ist.

11. Haltevorrichtung (10) nach Anspruch 10,dadurch gekennzeichnet,dasseine Anschlagsfläche für das Injektorgehäuse (4) vorgesehen ist, die gewährleistet, dass zwischen der Stirnseite des Injektorgehäuses (4) und der Sockelauflagefläche ein Luftspalt (22) verbleibt.

12. Haltevorrichtung (10) nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet,dassder Sockel (12) mit ein oder mehreren Stiften (9), insbesondere Gewindestangen zur Fixierung des Injektorgehäuses (4) am Sockel (12) ausgeführt ist.

13. Haltevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurchgekennzeichnet,dassim Bereich der Sockelöffnung (13) ein oder mehrere Zentrierhilfen (19) zur zentrierten Ausrichtung der Haltevorrichtung (10) im Bereich (3) der Gehäuseöffnung des Reaktors vorgesehen sind, wobei die Zentrierhilfen (19) vorzugsweise als im Umfangsbereich der Sockelöffnung (13) angeordnete, in Richtung des Reaktorgehäuses (1a) auskragende Flächenelemente (19) ausgeführt sind.

14. Haltevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, hergestellt mittels Biegen und Stanzen eines plattenförmigen Ausgangswerkstückes.

15. Vorrichtung umfassend eine Haltevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 mit montiertem Reduktionsmittel-Injektor.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15,dadurch gekennzeichnet,dassdie Düsenplatte (7) in ihrem Umfangsbereich mit der Innenwand der zentralen Öffnung (13a) der Haltevorrichtung (10) verschweisst ist.

17. System zu Abgasnachbehandlung mit einem vom Abgas einer Brennkraftmaschine durchströmten Reaktor und wenigstens einem Reduktionsmittel-Injektor, der mittels einer Haltevorrichtung (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 14 am Reaktorgehäuse (1a) montiert ist, insbesondere an einer Stirnseite des zylindrisch ausgeführten Reaktorgehäuses (1a).

18. System nach Anspruch 17,dadurch gekennzeichnet,dasszwischen dem Sockel (12) der Haltevorrichtung (10) und dem Reaktorgehäuse (1a) wenigstens eine thermisch isolierende Scheibe (18) eingebracht ist.

19. System nach einem der Ansprüche 17 oder 18,dadurch gekennzeichnet,dassdie Düsenöffnung (7a) bzw. die dem Reaktor zugewandte Stirnseite einer Düsenplatte (7) gegenüber der Reaktorinnenwand (1b) nach aussen versetzt angeordnet ist.