CN103032138B - 混合和/或蒸发装置及相应的排气系统、scr催化转化器 - Google Patents

混合和/或蒸发装置及相应的排气系统、scr催化转化器 Download PDF

Info

Publication number
CN103032138B
CN103032138B CN201210368596.1A CN201210368596A CN103032138B CN 103032138 B CN103032138 B CN 103032138B CN 201210368596 A CN201210368596 A CN 201210368596A CN 103032138 B CN103032138 B CN 103032138B
Authority
CN
China
Prior art keywords
guide vane
sidewall
catalytic converter
long
scr catalytic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210368596.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103032138A (zh
Inventor
塞巴斯蒂安·莱希特
费力克斯·诺伊曼
本杰明·阿尔特
奥列克山大·西淼诺夫
西尔维亚·卡尔沃
乔基姆·布劳恩
托拜厄斯·沃夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebbers Peixie Climate Control System Of Joint Venture Co
Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Original Assignee
J Eberspaecher GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by J Eberspaecher GmbH and Co KG filed Critical J Eberspaecher GmbH and Co KG
Publication of CN103032138A publication Critical patent/CN103032138A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103032138B publication Critical patent/CN103032138B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20Mixing gases with liquids
    • B01F23/21Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media
    • B01F23/213Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media by spraying or atomising of the liquids
    • B01F23/2132Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media by spraying or atomising of the liquids using nozzles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30Injector mixers
    • B01F25/31Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/314Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit
    • B01F25/3141Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit with additional mixing means other than injector mixers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4315Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being deformed flat pieces of material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4316Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being flat pieces of material, e.g. intermeshing, fixed to the wall or fixed on a central rod
    • B01F25/43163Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor the baffles being flat pieces of material, e.g. intermeshing, fixed to the wall or fixed on a central rod in the form of small flat plate-like elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/43197Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor characterised by the mounting of the baffles or obstructions
    • B01F25/431974Support members, e.g. tubular collars, with projecting baffles fitted inside the mixing tube or adjacent to the inner wall
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/431Straight mixing tubes with baffles or obstructions that do not cause substantial pressure drop; Baffles therefor
    • B01F25/4317Profiled elements, e.g. profiled blades, bars, pillars, columns or chevrons
    • B01F25/43172Profiles, pillars, chevrons, i.e. long elements having a polygonal cross-section
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2892Exhaust flow directors or the like, e.g. upstream of catalytic device
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

本发明涉及一种应用于内燃机(1)、特别是机动车内燃机的排气系统(5)的混合和/或蒸发装置(12),具有包封平的横截面的支撑体(19),流体可以穿过所述横截面相对于所述装置(12)的轴向(20)在周向(32)上横向地流动,其中,所述支撑体(19)包括相对定位的两个长侧壁(21、22)以及相对定位的两个短侧壁(23、24),其中所述的短侧壁(23、24)中的每一个均与所述的两个长侧壁(21、22)相连接,其中在至少一个长侧壁(21、22)的至少一个轴端(26、27)设置有多个导向叶片(25),所述导向叶片位于远离另一个长侧壁(21、22)的方向并且相对于所述轴向(20)呈一定的角度。

Description

混合和/或蒸发装置及相应的排气系统、SCR催化转化器
技术领域
本发明涉及一种应用于内燃机、特别是机动车内燃机的排气系统的混合和/或蒸发装置。本发明还涉及一种装备有所述装置的排气系统,以及装备有所述装置的SCR催化转化器。
背景技术
通常,内燃机的排气系统装备有用于清洁或再处理从内燃机排放出来的废气的装置。在此,必须将液体析出物引入废气流,从而在那里将其蒸发,并使其与废气互相混合。例如,可能需要将燃料混合到氧化催化转化器上游的废气中,从而通过氧化催化转化器中燃料的放热转化实现废气流的加热。加热过的废气流随后可在氧化催化转化器的下游进行利用,以将另外的废气再处理装置(例如另一个催化转化器或颗粒过滤器)加热到运行温度或再生温度。此外,SCR系统是已知的,其通过选择催化反应运行,并装备从废气流中吸收NOx的SCR催化转化器。在SCR催化转化器的上游,向废气流中添加合适的反应剂,例如氨或尿素,优选尿素水溶液。在SCR催化转化器中,氨之后导致装入的氧化氮转化为氮气和水。
对于所有以液体形式加入到废气中的析出物,实际上只有当在液体析出物的引入点和析出物的消耗点之间,析出物充分的蒸发以及气体析出物与废气流的充分混合能够进行时,才能达到令人满意的期望效果。为此,应用开头提及的混合和/或蒸发装置,其设置在位于析出物引入点和析出物消耗点之间的废气流动路径中。
发明内容
本发明所要解决的问题是,提供一种开始所提到的类型的装置、或装备所述装置的SCR催化转化器、或装备所述装置的排气系统的改进的或至少另一种实施方式,其特征在于构造简单以及因此具有成本效益,同时还具有低的通流阻力。而且,还能获得在横截面上的改进的流量分配,其有利地降低反压。
本发明基于装备混合和/或蒸发装置的总体构思,所述装置具有包封该装置的平的横截面的支撑体,流体可以穿过所述横截面相对于所述装置的轴向横向,沿着周向流动。由此,支撑体并不是界定圆形的横截面,而是拉长的或者平的横截面,以这样的方式,支撑体包括彼此相对定位的两个长侧壁以及彼此相对定位的两个短侧壁,其中短侧壁中的每一个均与两个长侧壁相连接。通过利用根据本发明配置有平的横截面的支撑体,其能够在侧壁或者支撑体的至少一个长侧壁的至少一个轴端设置多个导向叶片,导向叶片位于远离另一个长侧壁的方向并且相对于轴向呈一定的角度。通过这一设计,导向叶片在轴向沿横向延伸并且相对于轴向横向地设置,并相对于其纵向相互邻接地横向设置。在这种情况下,装置的轴向对应于废气穿过装置的主流动方向。该主流动方向在这种情况中并没有考虑横截面内的折流、横流、回流、漩涡等。
在每个长侧壁的各个轴端,一系列的导向叶片相邻地设置,特别地为彼此相互平行,每个导向叶片使得在短侧壁方向上产生折流。一方面,每个线性排列的导向叶栅中的导向叶片均为引入至所述废气流上游的液体析出物提供比较大的冲击面积,以使得液体可以碰撞导向叶片并在其上蒸发。另一方面,导向叶片引起强烈的折流,其促进了蒸发的析出物与废气流的混合。
优选地,此处,导向叶片可以设置为基本上垂直于各自的侧壁,例如以90° ± 10°的角度。由此,导向叶片特别地保持在由支撑体形成的外壳中。
有利地,支撑体可以通过平的片材的变形来制造,其在周向上沿着其纵向延伸并形成侧壁,并在平行于轴向的横向延伸。在所述装置的组装状态中,支撑体可以将外侧平铺弯曲朝向内侧,内侧面向线性导引气体的气体路径。
特别有利地,导向叶片可以整体形成在片材上并从其上弯曲,由此,所述装置可以一种具有经济性的方式实现。
这种“平的”的横截面的特征在于,沿着垂直于轴向延伸的第一方向中的直径大于沿着垂直于轴向并垂直于所述第一方向延伸的第二方向中的直径。特别地,第一方向中的直径可以至少两倍于第二方向中的直径。两个直径在横截面的中心点相互交叉。由此,平的横截面排除圆形横截面,而卵形和椭圆形横截面是或者可以是平的。术语“长”和“短”在本文中不能被理解为绝对地长短,而应当是相对地长短,因此在周向上的长侧壁长于短侧壁。根据所述装置的横截面的几何构型,长侧壁为基本上平的,而所述的短侧壁为弯曲的。
根据特别有利的实施方式,导向叶片特别地可以设置为相对于各自的导向叶栅具有一定的角度,从而各自的导向叶栅可以使废气穿过叶栅流动而不产生漩涡。这意味着废气流在流经这样的导向叶栅时不承受任何的漩涡负载,仅在穿过各个导向叶片时发生侧向偏转。在提供有多个导向叶栅的情况中,每个导向叶栅实际上均被设计为能够使所通过的废气流流动而不产生漩涡。
单独的导向叶片可以被配置为平的。平的导向叶片总是沿着其径向方向相对于废气流或者相对于轴向具有相同的叶片角度。同样,其原则上能够使得至少一个导向叶片或者所有的导向叶片扭曲,从而使得沿着导向叶片的径向方向的叶片角度不同。
根据一种有利的实施方式,导向叶片可以设置在湍流侧或者流出侧或者在湍流侧和流出侧二者的侧壁上都设置。据此,在湍流侧上的导向叶栅或者在流出侧上的导向叶栅可以形成在各自的长侧壁上。同样,在各自的长侧壁上可以形成两个导向叶栅,也就是说,每个长侧壁的两个轴端上都形成导向叶栅。
根据另一种有利的实施方式,导向叶片可以设置在两个长侧壁上,每个导向叶片设置在至少一个轴端上。这意味着在两个长侧壁的湍流侧或者流出侧或者湍流侧和流出侧二者上,导向叶片位于远离相对定位的另一个长侧壁的方向上。例如,一种共同的导向叶栅可以由此而形成在各自的轴端上,其中两个长侧壁的导向叶片为交替的。换句话说,在这种情况下,两个长侧壁的导向叶片相互邻接地侧向布置在各自的导向叶叶栅的纵向上。
可替换地,各个长侧壁的导向叶片均可延伸至径向中心平面,所述中心平面在两个长侧壁的中心延伸。在这种方式中,两个长侧壁的导向叶片在径向中心平面的两侧上都形成了分离的导向叶栅,使得在各自的轴端产生两个平行延伸的导向叶叶栅。
根据一种特别有利的实施方式,每个导向叶片均可以以独立方式设置。这意味着每个导向叶片均具有远离与之相关的长侧壁的独立端点,所述导向叶片产生于该长侧壁。由此,导向叶片不与位于相对侧的长侧壁接触,即,不与位于相同长侧壁或者位于相对侧长侧壁上的其它的导向叶片接触。
在各自的导向叶栅中,相关的导向叶片相对于轴向实际上可以具有相同的叶片角度。导向叶栅被设置在不同的轴端并且被设置在相同或相对的长侧壁上,所述导向叶片可以相对轴向具有一定的叶片角度。导向叶栅首先在与导向叶片相关的一个方向上均匀的产生折流,通过导向叶栅的直流均匀地导致废气流在单独的导向叶片上的另一个方向,即相对方向上的折流。这使得蒸发的析出物和废气流充分混合。
此外,设置在相对长侧壁上的相同轴端的导向叶栅,相对于所述的轴向偏转导向叶片,由此可以获得气体充分混合,这在原则上是可能的。
根据另一种有利的实施方式,设置在相同的长侧壁以及相同的轴端上的至少两个导向叶片可以具有不同的叶片长度,由此导向叶片远离各自的长侧壁,和/或具有不同的叶片宽度,其相对于叶片的纵向横向地测量。换句话说,在各自的导向叶栅中,各个导向叶片可以具有不同的长度和/或宽度。由此,一方面,长侧壁可以曲面轮廓或者垂直于轴向的曲面形状装备。另一方面,通过改变导向叶片的长度和/或宽度,可以在所述装置中调节出理想的更低的流体穿过阻力。
根据另一种有利的实施方式,设置在相同的长侧壁以及相同的轴端上的至少两个导向叶片可以呈不同的角度或相对于轴向。在这种情况中,由此,导向叶片在各自的导向叶栅中是不相同的,因为每个导向叶片相对于轴向呈不同的角度。通过这一措施,可以恰当地考虑存在于废气路径的横截面中的装置的某一位置处的非均一的速度分布,以使得能够获得总体上均一化的具有相对低的流体通过阻力的废气流。可以想象例如将所述装置定位在废气路径中的具有非笔直而是曲面形状的废气路径的某点,从而使得所述的废气流流经曲面或者弯曲部。之后,径向外侧的流速会高于径向内侧。
根据另一种有利的实施方式,多个导向叶片位置可以沿着各自的长侧壁在垂直于所述轴向的各自轴端有规律地相互邻接设置,其中,在这样的导向叶片位置所设置的导向叶片的数量小于导向叶片位置的数量,以使得在至少一个这样的导向叶片位置处设置有间隔。换句话说,在各自的导向叶栅中,导向叶片位置界定用于设置导向叶片的位置,其中所述的导向叶片位置使得将导向叶片有规律地串装在一起成为可能。通过去除至少一个导向叶片,可以在相应的导向叶片位置形成间隔。在间隔位置处,流体通过阻力被降低,由此,局部调整装置的流动通过阻力条件是完全可能的。作为通过预设导向叶片位置的方式以有规则地布置所述导向叶片和间隔的替换,其还能够在原则上自由地选择在各自的导向叶栅中相互之间的间隔来自由选择相邻接的导向叶片的位置,以使得所述的导向叶片相互之间可以具有不同的距离在原则上是可能的。
根据另一种有利的实施方式,所有的导向叶片都可以整体地形成在各自的长侧壁上,由此,装置可以特别容易的制造并因此实现成本效益。在本文特别有效的一种实施方式中,其中所有侧壁都一体地形成在所述支撑体上,其同样能够获得简单并实现成本效益的设计。特别地,所述设计可以是层状金属部件的片材,其可以简单地由单个的层状金属体或者单独的片材体通过冲切和成型来制造。优选地,装置的所有部件由金属制得。在使用长的层状金属条带作为原材料的情况中,导向叶片首先被自由切割和形成偏角,并且接下来将其弯曲以形成具有长侧壁和短侧壁的支撑体,所述的支撑体可以在周向上在一个短侧壁的区域中闭合,原始层状金属条带的纵向末端相互之间通过接合或交叠连接。
根据本发明的排气系统,包括至少一个SCR催化转化器;还原剂供给设备,所述设备包括至少一个位于SCR催化转化器上游的用于将还原剂供给到废气流的喷嘴;以及至少一个如上所述类型的混合和/或蒸发装置,其设置在至少一个喷嘴和所述至少一个SCR催化转化器之间。
相比之下,根据本发明的SCR催化转化器包括在其中设置有至少一个SCR催化转化器元件的壳体,以及如上所述类型的至少一个混合和/或蒸发装置,其设置在所述SCR催化转化器壳体中至少一个SCR元件的上游。
本发明的进一步的重要特征和优点可以根据附图以及根据附图说明中获得。
应当理解,在未脱离本发明的范围的情况下,上文提及的并且在下文中还要解释的特征不仅仅用于所述的相应的组合,而且还可以用于其它的组合或者单独应用。
本发明优选的示例性实施方式在附图中示出,并且将在下述的说明书中进行更加详细的解释,其中相同的附图标记表示相同的或者相似的或者功能相同的部件。
附图说明
在每种情况中,示意性地示出:
图1 以线路图形式表示的具有排气系统的内燃机的高度简化示意图,
图2  以线路图的方式表示的SCR催化转化器的高度简化视图,
图3  A-B对应于图2中的剖面线III的不同实施方式A和B的SCR催化转化器的横截面,
图4-13  不同实施方式的混合和/或蒸发装置的等距视图。
具体实施方式
根据图1,内燃机1通常包括发动机组2,发动机组2包括多个汽缸3。新鲜空气系统4为发动机组2的汽缸3供应新鲜空气。在这种情况下,相应的新鲜空气流用箭头11表示。在内燃机1的运行过程中,排气系统5使燃烧废气从发动机组2的汽缸3导出。此外,排气系统5进行废气清洁或废气再处理。为此,排气系统5装备至少一个SCR催化转化器6,其以合适的方式结合在排气系统5的排气管线7中。此外,排气系统5包括还原剂供给装置8,其包括至少一个喷嘴9,借助于喷嘴9将还原剂引入到废气流10中,废气流10在内燃机1的运行过程中在排气管线7内流动并由箭头表示。在这种情况下,在SCR催化转化器6的上游将液体还原剂注射到废气流10中。
此外,排气系统5包括至少一个混合和/或蒸发装置12,其在之后简称为装置12。在这种情况下,该装置12在排气管线7中,设置在喷嘴9和SCR催化转化器6之间,从而具有供给的还原剂的废气首先必须流过装置12,之后混合物到达催化转化器6。
在设置有装置12的区域13中,排气管线7可具有平的通流横截面,而在位于喷嘴9上游的区域14中,呈现的是环形横截面。这里,在区域13和14中的横截面面积可以大小相等或不相等。
根据图1所示的实施方式,装置12设置在排气管线7中,位于催化转化器6的上游并由此独立于SCR催化转化器6。特别地,装置12在此位于SCR催化转化器6的壳体15外侧。
与此相反,图2示出了一种实施方式,其中SCR催化转化器6和装置12构成了一个整体单元。为此,至少一个催化转化器元件16设置在SCR催化转化器6的壳体15内,其中在壳体15内在SCR催化转化器元件16的上游额外设置装置12。由此,装置12和SCR催化转化器元件16设置在共同壳体15内。在图2的实施例中,壳体15包括入口漏斗17和出口漏斗18,其中装置12和SCR催化转化器元件16设置在17漏斗和漏斗18之间。
根据图3A和图3B,壳体15至少在装置12的区域内可具有相应的装置12与其相匹配的平的横截面。在这种情况下,图3A示出了一个实施方式,其中流体可流过的壳体15的横截面借助于单个装置12填充。与此相反,图3B示出了一个实施方式,其中流体可流过的壳体15的横截面借助于两个彼此相邻设置的装置12填充。随后,类似的也可应用到排气管线7内的装置12的设置上,从而为了填充流体可流过的排气管线7的横截面,在区域13具有至少两个可彼此相邻设置的装置12。对于“平的”横截面,其特征在于,在与装置12的轴向垂直地延伸的第一方向上,即垂直于图3A和图3B中的附图平面延伸的方向上,其具有第一直径33,所述第一直径33大于第二方向上的第二直径34,所述第二方向沿着垂直于轴向和垂直于第一方向的方向延伸。特别地,第一方向上的第一直径33可以至少两倍于另一方向上的第二直径34。此处的两个直径33、34在所述各自的横截面于中心点35相互交叉。
根据图4-13,装置12包括支撑体19。支撑体19经成形以使得其横向地围绕轴向20,轴向20在图1-2和4-13中通过双箭头表示,流体通过其流动的装置12的平的横截面位于周向32上。轴向20在这种情况中对应于在排气系统5的工作期间装置12的主流动通过方向。因为流体通过其流动的装置12的横截面为平的,所以支撑体19具有两个相对设置的长侧壁21、22,以及两个同样相对设置的短侧壁23、24。此处,所述的短侧壁23、24中的每一个均连接两个长侧壁21、22。
此外,装置12装备有多个导向叶片25,每个导向叶片25在这种情况中均在另一个长侧壁21、22的方向上远离长侧壁21、22之一,并且在所述过程中远离装置12或支撑体19或长侧壁21、22的轴端26或27。在废气流相应于箭头10进行定向的情况下,首先轴端26承受湍流形成湍流侧(其在下文中也被指定为26),同时另一个轴端27形成流出侧(其在下文中也被指定为27)。
每个导向叶片25均线性地并且相互平行地延伸。此外,此处所示的实施方式中,导向叶片25也被构建为平的。而且,它们相对于轴向20具有一定的角度。如实施例所示,每个所述导向叶片25的叶片角度相对于轴向20均为45°,其处于常用的制造容限范围内。
导向叶片25相对于轴向20横向地延伸,并且还相对于它们的纵向伸展横向地设置,而且相对于轴向20在一列中相互邻接地横向设置,所述的列还可以被描述为导向叶栅28。
图4示出一种实施方式,其中导向叶片25全部地设置在一个长侧壁21上,其中导向叶片25可以设置在该侧壁21的湍流端26以及流出端27,其位于远离另一侧壁22的方向上。由此,此处提供了两个导向叶栅28,即,在湍流侧的导向叶栅28和在流出侧的导向叶栅28。
与之相比,图5示出了一种实施方式,其仅提供有一个导向叶栅28,导向叶栅28的导向叶片25被设置在一个长侧壁上的湍流侧,并且延伸至另一个长侧壁21。
与之相比,根据图6-13的实施方式,导向叶片25分别设置在两个长侧壁21、22的至少一个轴端26、27上,其位于远离另一个长侧壁21、22的方向上。根据此处所示的实施方式,相互邻接地设置并且相互平行地延伸的两个导向叶栅28由此被布置在各自的轴端26、27上,即,在湍流侧26以及流出侧27上。示例性地,彼此相对定位的导向叶片25的尺寸经调整以使得它们从所连接的长侧壁21、22开始延伸至径向中心平面,径向中心平面在两个长侧壁21、22之间延伸。可替换地,两个长侧壁21、22的导向叶片25可以向另一个侧壁21、22的方向上延伸,以使得一个长侧壁21的导向叶片25延伸进入位于另一个侧壁22的相邻接的导向叶片25之间的空隙,从而最终形成共同的导向叶栅28,其通过两个长侧壁21、22的导向叶片25来形成,其中在这种共同的导向叶栅28中,两个长侧壁21、22的导向叶片25相互交替。
根据此处所示的实施方式,每个导向叶片25经设置并调整尺寸以使得它们的末端相互分离,并且远离源自的长侧壁21、22,以独立方式设置。由此,图4和图5实施方式的导向叶片25特别地不与相对定位的各个长侧壁21、22相接触。图6-13实施方式的导向叶片25特别地不与其它的导向叶片25相接触。
至此,在图4、6、8、10、12的实施方式中明显的是,导向叶片25提供在两个轴端26、27上,实际上其相对于轴向20具有一定的角度。这意味着在湍流侧的导向叶栅28的导向叶片25相对于轴向20在一个方向上呈一定角度,同时在流出侧的导向叶栅28的导向叶片25在另一个方向上呈一定角度,例如在与轴向20相对的方向上。
在图6、8、10、12示出的实施方式中,其中两个导向叶栅28的导向叶片25被设置在相同的轴端26、27上,但是是在不同长度的侧壁21、22上,每一个均相对于轴向20呈有相同的角度。与之相比,在图7、9、11、13所示的实施方式中,其中导向叶片25被设置在相同的轴端26、27上,但是是在相对的长侧壁21、22上,其相对于轴向20呈有一定的角度。换句话说,在湍流侧26和/或流出侧27,形成在一个长侧壁21上的导向叶栅28的导向叶片25相对于轴向20呈一定的角度,其与另一个导向叶栅28的导向叶片25相对,另一个导向叶栅28形成在另一个长侧壁22上。
至少根据图5-13的实施方式,导向叶片25’’存在于至少一个导向叶栅28中,其相对于其它的导向叶片25具有更小的叶片长度。
在图11所示的实施方式中,导向叶栅28中的一个上的一个导向叶片25’’与该导向叶栅28的其它的导向叶片25方向相反并且相对于所述的轴线方向呈一定的角度。
在图12和图13所示的实施方式中,其中一个导向叶栅28的导向叶片25的叶片宽度不同于所述另一个导向叶栅28的导向叶片25。示例性地,在图13中设置在一个长侧壁21上的湍流侧上的导向叶片25’’’的宽度约为设置在相对的长侧壁22上的导向叶栅28的导向叶片25的宽度的两倍。
图8-13额外地示出了一种构型,沿着长侧壁21、22在各自的轴端26、27上,相对于轴向20横向地规律设置多个导向叶片位置29,其相互之间具有规律的间隔。根据图4-7的实施方式,导向叶片位置29的数量与导向叶片25的数量相一致,以使得在每个导向叶片位置29中均设置有导向叶片25,根据图8-13的实施方式,去除至少一个导向叶片25以使得在至少一个这样的导向叶片位置29具有间隔30。
原则上,应当清楚的是通过图4-13的单独的实施方式来描述的内容还可以根据需要对其进行相互组合。
在实施例中,支撑体19为层状金属部件的平的片材,其整体地包括四个侧壁21、22、23、24。此外,导向叶片25整体地形成在各自的长侧壁21、22上,以使得最终完成的装置12由单个的层状金属部件来制造。此处,所述的制造可以通过长的拉伸的条带状的或者片状的薄层金属坯体或者片材体来实现,其中导向叶片25首先被切割。随后,导向叶片25被偏转形成偏角。最后,薄层金属条带或者各自的片材体可以相对于所述装置12的平的横截面被弯曲,从而形成支撑体19的长侧壁和短侧壁21、22、23、24。坯体的径向末端可以在一个短侧壁23上相互紧固于连接缝31。在变形状态中,片材体的片材在周向32上沿其径向方向36延伸,并且在形成所述的侧壁21、22、23、24。而且在其横向37平行于所述的轴向20延伸。

Claims (14)

1.一种混合和/或蒸发装置,用于内燃机(1)的排气系统(5),
-具有支撑体(19),包封装置(12)的平的横截面,其相对于所述装置(12)的轴向(20)横向地延伸,流体可以通过所述横截面在周向(32)上流动,
-其中,所述支撑体(19)包括两个彼此相对定位的长侧壁(21、22)以及两个彼此相对定位的短侧壁(23、24),
-其中,每个所述短侧壁(23、24)与两个所述长侧壁(21、22)相互连接,
-其中,在至少一个所述长侧壁(21、22)的至少一个轴端(26、27)设置多个导向叶片(25),其位于远离另一个长侧壁(21、22)的方向上,并且相对于所述轴向(20)呈一定的角度,
其中,所述导向叶片(25)垂直地从各自的长侧壁(21、22)上突出。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述支撑体(19)由平的片材通过变形而制成,在其纵向(36)以及周向(32)上扩展,形成侧壁(21、22、23、24),且在其横向(37)平行于所述轴向(20)延伸。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述导向叶片(25)整体形成在所述片材上并且在其上弯曲。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,在所述平的横截面上的第一直径(33)垂直于所述轴向(20)延伸,其至少是第二直径(34)的两倍,所述第二直径(34)垂直于所述轴向(20)并且垂直于所述第一直径(33)延伸。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述导向叶片(25)被设置在各自的长侧壁(21、22)的湍流侧(26)或者流出侧(27)或者湍流侧(26)以及流出侧(27)二者上,和/或所述导向叶片(25)分别设置在两个长侧壁(21、22)的至少一个轴端(26、27)上。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述导向叶片(25)分别设置在两个长侧壁(21、22)的至少一个轴端(26、27)上,并且其中的每一个均延伸至径向中心平面,所述径向中心平面在所述长侧壁(21、22)的中心延伸。
7.根据权利要求1至6任一项所述的装置,其特征在于,每个所述导向叶片(25)均以独立的方式设置。
8.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,设置在不同的轴端(26、27)的导向叶片(25)相对于所述轴向(20)呈一定的角度,和/或设置在相对的长侧壁(21、22)的相同轴端(26、27)上的导向叶片(25)相对于所述轴向(20)呈一定的角度。
9.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,设置在相同的长侧壁(21、22)和/或相同的轴端(26、27)上的至少两个导向叶片(25)具有不同的叶片长度和/或不同的叶片宽度。
10.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,设置在相同长侧壁(21、22)并且在相同轴端(26、27)上的至少两个导向叶片(25)相对于所述轴向(20)角度不同或具有相反的角度。
11.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,沿着各自长侧壁(21、22)在各自轴端(26、27)上横向于所述轴向(20),相互邻接地而有规律地设置多个导向叶片位置(29),其中,设置在这样的导向叶片位置(29)中的导向叶片(25)的数量小于所述导向叶片位置(29)的数量,从而在至少一个这样的导向叶片位置(29)中设置间隔(30)。
12.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所有的导向叶片(25)均整体地形成在各自长侧壁(21、22)上,和/或所有的侧壁(21、22、23、24)均整体地形成在所述支撑体(19)上,和/或所有侧壁(21、22、23、24)以及所有的导向叶片(25)均由单个的片材体通过变形来制得。
13.一种排气系统,用于内燃机(1),
具有至少一个SCR催化转化器(6),
具有还原剂供给设备(8),其包括至少一个喷嘴(9),用于在所述SCR催化转换器(6)的上游将还原剂供给至废气流(10),
具有根据权利要求1至12任一项的至少一个混合和/或蒸发装置(12),其设置在至少一个喷嘴(9)和至少一个SCR催化转化器(6)之间。
14.一种SCR催化转化器,用于内燃机(1)的排气系统(5),
具有壳体(15),在其中设置有至少一个SCR催化转化器元件(16),
具有根据权利要求1-12任一项的至少一个混合和/或蒸发装置(12),其被设置在壳体(15)中,位于至少一个SCR催化转化器元件(16)的上游。
CN201210368596.1A 2011-09-28 2012-09-28 混合和/或蒸发装置及相应的排气系统、scr催化转化器 Active CN103032138B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011083636.5 2011-09-28
DE102011083636.5A DE102011083636B4 (de) 2011-09-28 2011-09-28 Misch- und/oder Verdampfungseinrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103032138A CN103032138A (zh) 2013-04-10
CN103032138B true CN103032138B (zh) 2015-06-03

Family

ID=46940337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210368596.1A Active CN103032138B (zh) 2011-09-28 2012-09-28 混合和/或蒸发装置及相应的排气系统、scr催化转化器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8997466B2 (zh)
EP (1) EP2594330B1 (zh)
JP (1) JP5655046B2 (zh)
CN (1) CN103032138B (zh)
DE (1) DE102011083636B4 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012016423B3 (de) * 2012-08-21 2014-02-27 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Abgasanlage mit Misch- und oder Verdampfungseinrichtung
EP2823878B1 (de) * 2013-07-10 2015-02-18 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Mehrstufiger Plattenmischer
US9556773B2 (en) 2013-07-12 2017-01-31 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Multistage plate mixer
DE102014205158A1 (de) * 2014-03-19 2015-09-24 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Mischer für eine Abgasanlage
KR101567997B1 (ko) 2014-04-30 2015-11-10 우신공업 주식회사 차량의 배기가스 후처리 시스템용 믹싱 장치
DE102014222296A1 (de) 2014-10-31 2016-05-04 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Abgasbehandlungseinrichtung
DE102014222395A1 (de) * 2014-11-03 2016-05-04 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasanlage und Verfahren zur Herstellung einer solchen
DE102014119671A1 (de) * 2014-12-29 2016-06-30 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Mischeranordnung für ein Abgasführungssystem einer Brennkraftmaschine
KR101669657B1 (ko) 2015-03-13 2016-10-26 우신공업 주식회사 Sdpf용 믹싱 장치
JP6498993B2 (ja) * 2015-04-01 2019-04-10 日野自動車株式会社 排気浄化装置
DE112017000713A5 (de) * 2016-02-09 2018-10-31 FEV Europe GmbH Mischer zum durchmischen eines abgasstroms einer brennkraftmaschine und abgasanlage
DE102018104599B4 (de) 2018-02-28 2021-06-10 Tenneco Gmbh Niederdruck EGR-System mit Turbo-Bypass

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4929088A (en) * 1988-07-27 1990-05-29 Vortab Corporation Static fluid flow mixing apparatus
DE4123161A1 (de) * 1991-07-12 1993-01-14 Siemens Ag Statischer mischer
EP0894523B1 (de) * 1997-07-28 2003-10-01 Siemens Aktiengesellschaft Verwendung eines statischer Mischers als Hydrilysekatalysator sowie dessen Verwendung in einer Abgasleitung für eine Verbrennungsanlage
DE102006024778B3 (de) * 2006-03-02 2007-07-19 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Statischer Mischer und Abgasbehandlungseinrichtung
US7805932B2 (en) * 2006-09-29 2010-10-05 Perkins Engines Company Limited Flow assembly for an exhaust system
DE102007009890A1 (de) * 2007-02-28 2008-09-04 Arvinmeritor Emissions Technologies Gmbh Statisches Mischelement sowie Verfahren zur Herstellung eines statischen Mischelements
US7908845B2 (en) * 2007-04-16 2011-03-22 GM Global Technology Operations LLC Mixing apparatus for an exhaust after-treatment system
DE102007019878A1 (de) * 2007-04-25 2008-11-06 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Misch- und/oder Verdampfungseinrichtung und zugehöriges Herstellungsverfahren
DE102007035226A1 (de) * 2007-07-25 2009-01-29 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Strömungsleiteinrichtung sowie damit ausgestattete Abgasanlage
DE102007048558A1 (de) * 2007-10-09 2009-04-16 Audi Ag Statischer Mischer für eine Abgasanlage eines brennkraftmaschinenbetriebenen Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs
US20100074814A1 (en) * 2008-09-25 2010-03-25 Cummins Filtration Ip Inc. Reductant decomposition mixer and method for making the same
US9429058B2 (en) * 2008-12-01 2016-08-30 GM Global Technology Operations LLC Mixing devices for selective catalytic reduction systems
US8359832B2 (en) * 2009-12-21 2013-01-29 Caterpillar Inc. SCR reductant mixer

Also Published As

Publication number Publication date
EP2594330B1 (de) 2014-07-16
US8997466B2 (en) 2015-04-07
CN103032138A (zh) 2013-04-10
JP5655046B2 (ja) 2015-01-14
EP2594330A1 (de) 2013-05-22
DE102011083636B4 (de) 2016-11-10
US20130074480A1 (en) 2013-03-28
JP2013072436A (ja) 2013-04-22
DE102011083636A1 (de) 2013-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103032138B (zh) 混合和/或蒸发装置及相应的排气系统、scr催化转化器
CN103032139B (zh) 混合和/或蒸发装置
US7581387B2 (en) Exhaust gas mixing system
JP5059447B2 (ja) 静的混合器及び排気処理装置
CN103628958B (zh) 具有混合和/或蒸发装置的废气设备
CN101968003B (zh) 混合和/或蒸发装置
US8302391B2 (en) Mixing and/or evaporating device and process for manufacturing same
US8230676B2 (en) Exhaust system for an internal combustion engine
US20150044103A1 (en) Perforated Mixing Pipe With Swirler
WO2015020820A1 (en) Perforated mixing pipe with swirler
KR20110028469A (ko) 배기 가스 첨가제/처리 시스템 및 그에 사용하기 위한 혼합기
WO2011062960A1 (en) Exhaust gas additive/treatment system and mixer for use therein
CN105370349A (zh) 用于车辆的、尤其用于商用车辆的废气净化装置
CN203856551U (zh) 混合器模块以及排放清洁模块
WO2015164356A1 (en) Perforated mixing pipe with swirler
US11519314B2 (en) After treatment system for a vehicle
KR20160088392A (ko) 배기가스 후처리 장치
WO2019221224A1 (ja) 排気浄化装置
US20210199038A1 (en) Improved after treatment system for a vehicle
US9556773B2 (en) Multistage plate mixer
JP6166468B2 (ja) 排気攪拌装置
CN109414662A (zh) 用于废气后处理系统的双混合器
JP6090632B2 (ja) 排気浄化装置のミキサ
EP3293378B1 (en) Mixer for an exhaust system
CN204447783U (zh) 发动机后处理系统的混合器及排气导管

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: EBERSPACHER CLIMATE CONTROL SYSTEMS GMBH + CO. KG

Free format text: FORMER OWNER: EBERSPAECHER J. GMBH + CO. KG

Effective date: 20150128

Owner name: EBERSPACHER EXHAUST TECHNOLOGY GMBH + CO. KG

Free format text: FORMER OWNER: EBERSPACHER CLIMATE CONTROL SYSTEMS GMBH + CO. KG

Effective date: 20150128

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20150128

Address after: German Neunkirchen

Applicant after: EBERSPACHER EXHAUST TECHNOLOGY GmbH & Co.KG

Address before: Germany Esslingen

Applicant before: Ebbers Peixie climate control system of joint venture Co.

Effective date of registration: 20150128

Address after: Germany Esslingen

Applicant after: Ebbers Peixie climate control system of joint venture Co.

Address before: Germany Esslingen

Applicant before: ADB BVBA

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant