CN107476859A - 用于混合排气流的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于将排气流与注入排气管的流体混合的混合器，其包括第一混合元件，该第一混合元件包括将第一和第二侧壁相互连接的底座和定位为受到注入流体撞击的偏转元件以及定位于偏转元件下游的混合翅片。第二混合元件包括固定于第一和第二侧壁的内表面的第一和第二间隔的安装凸缘。可选的，混合器包括定位于从管状壳体的开口端轴向延伸的、周向间隔的插槽中的第一和第二混合元件。

Description

用于混合排气流的方法

本申请为申请号为201380042168.2，申请日为2013年7月24日，发明名 称为“用于混合排气流的方法”的发明专利申请的分案申请。

发明背景

1.技术领域

本发明涉及混合器使用方法和混合器本身。

2.现有技术

根据最最接近的现有技术可以得知几种单段式混合器。

在DE 10 2006 024 778 B3中，混合器被描述为提供了用于导流面的壁结 构，其大致填充壳体的轮廓，从而导致相对较高的动压损失。壁结构由平行于 流动方向对齐的几层起伏的条状材料制成。各层分别横向于流动方向延伸且被 对齐地堆叠在彼此的顶部使得其横向于流动方向。这里，各层中的条状材料以 这种方式堆叠在自身顶部，使得在邻近层的条状材料之间，形成多个可以在流 动方向分别各自被流过的单元。

除了圆形起伏，还提供了被设计成具有矩形或梯形形状的条状材料的起伏， 从而实现各个单元的轮廓为矩形或六边形或具有蜂窝形状。条状材料形成支架， 在所述支架上形成作为混合翅片的成对的导流面。为此目的，支架包括交替地 具有混合翅片的区域和与其连接的不具有混合翅片的区域，从而一个混合翅片 延伸到每个单元中。

在DE 20 2006 017 848 U1中描述了用于混合废气的装置，利用所述装置， 由直接彼此相继布置的翅片组成的翅片单元使得废气被混合。翅片单元被布置 为在横向于流动方向上彼此靠近，且在流动方向上一前一后。翅片无需支架直 接相互连接且相对于中心平面镜像对称。

DE 10 2005 059 971 A1描述了将流体和流入气体通道的大气量流混合的 设备，特别是对含有氮氧化物的废气加入还原剂。为此目的，带有用于输送流 体的具有喷嘴的喷嘴喷枪被使用，所述喷嘴喷枪的轴与气量流的流动方向形成 角度。喷嘴被分配一个与气量流的流动方向形成角度的且带有空隙的扁平混合 器元件。涡流形成于混合元件上，且至少一部分流体进入这些涡流。为避免形 成挂壁，设置为当液体被用作流体时喷嘴喷枪配有至少两个倾斜于气量流的流 动方向且在相反的方向上向彼此倾斜的雾化喷嘴。雾化喷嘴被分配给一个圆盘 式混合器元件，从而可以分离蒸发的气态部分和非蒸发的液滴部分。

DE 10 2006 043 225 A1描述了具有引导排气的排气管和将流体注入排气 管的注入装置的燃烧机的排气装置。在注入装置的下游，排气管中设置包括在 排气管的纵向方向延伸且促进注入液体的蒸发的至少一个管状板体的蒸发单 元。另外，设置有将蒸发装置固定到排气管中或将其与所述排气管拉紧的弹簧 式夹紧装置。

作为最接近的现有技术，DE 10 2005 052 064 A1描述了具有还原剂注入装 置的排气系统，其中注入装置的下游，布置包括沿排气管的纵向延伸且两侧都 暴露于排气流中的至少一个壁的板体。还原剂被至少部分地喷洒到壁上，从而 将液体还原剂转换成蒸气或气体状态。

发明内容

本发明的构思是提供一种根据排气管的形状使排气和流体的混合程度增 加的方法。

解决方案是将排气流与排气系统的排气管中的流体混合的方法，其中流体 通过注入装置被注入排气管，其特征在于以下方法步骤：

a)排气流在注射装置的区域中在平行于排气管中的排气管的流动的方向 上的被引导，

b)流体沿着以se角度偏离流动方向的注入的中心方向被注入，，且直接 注入到布置在排气管内的偏转元件上，

c)通过设置在偏转元件上且参照流动方向至少部分地以sv角上升的至少 一个金属板部件，排气流参照流动方向部分地被从流动方向分流到分流的中心 方向。

d)在撞击偏转元件之前和之后，流体至少部分地由排气流的导流部件沿 分流方向输送，并被上升金属板部件导流到分流方向。这里，至关重要的是， 排气流在混合器之前被金属板部件导流进入分流方向，所述排气流显著偏离于 流向。流体被注入的方向角se在这里可以在270°和360°之间变化。

因此，从一侧被注入的流体被沿中心方向运送且充满排气管的整个轮廓， 之后相应地在混合器的整个轮廓撞击混合器，然后与排气流混合。即使在因为 安装空间，排气管不是直的而是弯曲的时候，流体运动方向受到与排气管的级 数相关的偏转元件的影响也是有利的。

一个进一步的想法是，流体在金属板部件之前至少部分地撞击校正板，此 校正板参照注入方向布置，且至少部分地经历导流而进入流动方向，然后被具 有至少一个混合元件的静态混合器导流到几个混合方向，从而被进一步混合。 校正板大致被布置为在金属板部件上方平行于金属板部件，分布在流体注入的 金属板部件的侧面。当流体流的其他部分在到达金属板部件之前已经由校正板 从注入方向导流到流动方向时，混合器前的流体分布增大。

有利的是，通过多个设置在金属板部件上的翅片来实现金属板部件的以相 同或不同于sv的角度上升，其中角sv介于在0°和85°之间。由于翅片上升， 金属板部件可布置为本身平行于流动方向，从而只有翅片确保排气流的必要导 流的发生，从而保证流体必要导流的发生。

另一个有利的是，校正板包括在钻孔方向延伸的多个钻孔，其中钻孔方向 参照流动方向以45°和135°之间的角bs延伸。由此，流体的一部分可进一步 通过一个或更多校正板分布在混合器的轮廓。从而流体可以进一步部分地流入 注入装置且部分地由校正板导流。流体的累积部分被进一步导流且被沿着流动 的方向运送，而穿过钻孔的流体的非累积部分沿注入的方向或金属板部件的方 向到达下一个校正板。

校正板被布置为平行于流动方向且包括多个参照流动方向以角sk上升的 校正翅片，其中角sk介于95°和265°之间。校正板上冲压出校正翅片，从而 未累积的流体可通过冲压形成的开口流过校正板。同时，流体由校正翅片稳定， 从而相较于上述流动状态，流体在流动方向上更慢地被排气流导流。

在混合元件上设置多个参照流动方向以角ms上升和参照分流方向以角 mv上升的翅片，其中角ms最大为70°，且角mv大于1°。对于混合过程，有 利的是流体进一步被混合翅片导流，且不会在翅片或校正翅片决定的相同方向 被进一步地引导。

对于该方法，引导排气流且用于布置在排气系统的排气管中的偏转元件是 有利的，且所述偏转元件用于保持通过注入装置注入排气系统的液体，其中偏 转元件可以在具有至少一个混合元件的金属板部件的静态混合器之前被沿着 流动方向定位，且包括至少一个可以被定位于排气流中的金属板部件，其中所 述金属板部件在分流方向上至少部分地参照流动方向以角sv上升，由此排气 流与流体一起至少部分地被从流动方向导流入分流方向。以角sv上升的翅片 形成于金属板部件上。为了实现在排气管轮廓且由此在部分已经转化成气态的 流体的整个混合器轮廓中实现对称的分流，金属板部件在流动方向直接布置于 混合器之前。气态部分越小，偏转元件对混合器的混合过程的影响越大。在分 流方向上，金属板部件相对于流动方向以角sv被翅片至少部分地抬升，由此 排气流与流体一起被至少部分地从流动方向导流至分流方向。被布置为平行于 流动方向的金属板部件本身对于导流的影响可以被忽略。

在金属板部件上形成以角sv上升的多个翅片。利用多个翅片，实现分布 在排气管的轮廓的流体的导流。利用在流动方向接连布置的多个翅片，由于翅 片实现的在流动方向的导流被部分地积累，流动元件的导流增大。

偏转元件可以以一种方式被放置于排气管内，使得流体在很大程度上影响 偏转元件的方向。由此，流体的速度首先被偏转元件减小，然后流动方向可以 因此更容易地被改变。

根据排气质量流和排气温度，流体在排气管的渗透深度和流体在偏转元件 上的冲击区域改变。

偏转元件包括一个或多个被布置为平行于流动方向或平行于金属板部件 的校正板。校正板使流体减速且通过排气流使得流体能够较早低导流。校正板 可以包括不同的长度或被设计为相同的长度。

校正板包括一个或多个以在95°和265°之间的角度sk上升的校正翅片和 多个由校正翅片形成的横向于流动方向的开口，和/或多个在钻动方向延伸的 钻孔，其中钻孔方向以参照流动方向以在40°和135°之间的角度bs延伸。可 替代地，提供了多个在钻孔方向延伸的钻孔，其中钻孔方向以相对于流动方向 以45°和135°之间的角度bs延伸。由此，流体的一部分可沿其注入方向直接 流过开口或钻孔而不被减速。通过校正板实现流动的校正和稳定。

金属板部件参照流动的反方向突出超过所有校正板且金属板部件参照注 入的中心方向被布置在最后的校正板之后。由于金属板部件因此被布置为与注 入点相对的排气管的壁直接相邻，金属板元件可以影响注入的流体的整个量。

偏转元件被设计为关于一个与流动方向形成直角的中心平面镜像对称，或 翅片和/或校正翅片被布置为关于中心平面镜像对称。由于此对称，流体注入 的排气管的中心流动区域可以被更大程度上影响，这是因为中心混合元件或流 动元件具有相同的对齐方式。

有利的是，根据以上描述的包括偏转元件的多级分流器和固定于偏转元件 或通过至少一个混合元件间接布置在偏转元件后的静态混合器，其中混合元件 包括至少一个混合翅片支架或一个流动元件。由于偏转元件和混合器的组合， 高效的混合方法是可能的。

金属板部件或校正板被布置在支架上或被布置在平行于流动方向或与流 动方向成对角的流动元件上。由此，混合器和偏转元件被设计为至少部分的或 者也可以完全的形成一体且使用相同的材料。

混合翅片或流动元件参照流动方向以高达70°的角度ms、且以参照分流方 向以超过1°的角度mv上升。

混合元件被设计为关于布置在与流动方向成直角的中心平面镜像对称，或 者混合翅片和/或支架被布置为关于中心平面镜像对称。

根据应用，有利的是混合元件被设计为关于流动方向点对称，或者混合翅 片和/或支架被布置为关于流动方向点对称。由于这种布置，反向旋转旋涡在 排气管中的混合器之后产生。

对于组装或改装，有利的是另外提供一个平行于排气管且平行于排气流方 向的壳体，在所述壳体上布置支架或流动元件，且壳体可以被放置在排气管之 上或之中。由此，混合器的混合元件或流动元件可以在外壳中预先组装然后插 入到排气管中。

有利的是，静态混合器包括多个布置为横向于流动方向且彼此靠近的用于 排气的混合元件，其中每个混合元件包括多个混合翅片且每个混合翅片包括参 照流动方向的一个后边界区域和两个侧边界区域。每个混合元件都包括与流动 方向平行对齐的支架，混合翅片通过其后边界区域布置在所述支架上且相对于 支架上升。每个支架包括两个端部区域，相应的支架通过所述端部区域被固定 到排气管。至少提供三个混合元件，所述混合元件的支架被布置为在横向于流 动方向的端部区域之间的区域彼此相互靠近，彼此之间的距离至少为5毫米。 所有混合翅片被布置为与具有所有侧边界区域和前边界区域的排气管形成一 段距离。优选地，相邻的支架具有介于5毫米和100毫米之间的距离，优选地 介于12毫米和15.5毫米之间。由此，混合元件可以通过排气管上的支架或独 立壳体上的支架被焊接，而且即使在增加排气流和热量输入时，也可以通过布 置在混合元件上的支架和混合翅片保持混合元件的稳定性。由于每个混合元件 的绝缘安装并且由于彼此间隔一段距离地布置在相应支架上且面对管壁的混 合翅片，实现改进的翅片循环，从而提高混合效果。

如果静态混合器包括多个布置为横向于流动方向且彼此靠近的混合元件， 且相应的混合元件包括平行于流动方向对齐的支架和多个布置在支架上且相 对于支架上升的混合翅片，则静态混合器或分流器也可以是有利的。每个支架 包括两个端部区域和布置在两个端部区域之间、在支架方向彼此面对且与端部 区域隔开一定距离的两个连接区域。端部区域和相应支架的第一连接区域彼此 连接，从而支架的部分区域形成闭合单元，且在环绕闭合单元的支架的部分区 域上，至少两个混合翅片被布置在支架上。由此，相应单元不被未设置混合翅 片的支架的部分区域闭合，且被放置于延伸进入单元的混合翅片前方。

对于静态混合器或分流器，有利的是混合器包括布置为横向于流动方向且 彼此靠近的、用于排气的多个流动元件。相应的流动元件由具有起伏的截面轮 廓的金属板形成，所述金属板包括在平行于轮廓轴的方向延伸且彼此靠近的多 个通道。相应的流动元件的轮廓轴参照流动方向以最高70°的角度ms或最高 -70°的角度ms定向。轮廓轴与以方向和大小相同的角度ms彼此靠近布置的至 少两个流动元件对齐。由此，到达混合器中心且横向于流动方向流动的流体的 流动基本被两个中心流动元件截留，该两个中心流动元件具有相同的对齐方式 且可以在另一个方向被偏转。横截面轮廓优选地规律起伏，且剖面轴全部平行 布置。

将注入排气管的流体与排气流混合的混合器包括第一混合元件，所述第一 混合元件包括连接第一侧壁和间隔的第二侧壁的底座。第一和第二侧壁被设置 成适应排气管的内表面的尺寸和形状，使得所述侧壁适于固定到排气管。第一 混合元件包括被放置于受到注入的流体撞击的偏转元件和被放置于偏转元件 下游的混合翅片，以混合排气和注入的流体。第二混合元件包括将隔开的第一 和第二安装凸缘相互连接的底座。第一和第二安装凸缘固定于第一和第二侧壁 的内表面。第二混合元件包括混合翅片，以改变排气流方向。

将注入排气管的流体与排气流混合的另一个混合器包括管状壳体，所述管 状壳体包括从壳体的开口端轴向延伸的、周向间隔的插槽。第一混合元件包括 相互连接第一外围部分和间隔的第二外围部分的中心部分。第一外围部分被放 置于插槽中的一个中。第二外围部分被放置于插槽中的另一个中。凸缘被固定 于壳体。第二混合元件包括将第三外围部分和间隔的第四外围部分相互连接的 中心部分。第三和第四外围部分被放置于其他的插槽内且固定于壳体。第二混 合元件与第一混合元件间隔开。

本发明的其他有益效果和细节在专利权利要求与说明书中说明且在附图 中展示。

附图说明

图1示出了具有排气管和注入装置的排气系统的一部分的视图，其中混合 器被布置为具有相对于流动方向上升的偏转元件；

图2示出了根据图1的具有混合器和具有校正板的偏转元件的视图；

图3示出了根据图1的具有混合器和以混合器相似的方式设计的偏转元件 的视图；

图4示出了镜像对称的混合器；

图5示出了具有混合元件的点对称的混合器，所述混合元件具有单元；

图6示出了根据图4的在排气管中的混合器；

图7示出了具有相距一定距离的支架的点对称的混合器；

图8示出了具有交替上升的混合翅片的支架的侧视图；

图9示出了根据图7的具有偏转元件的混合器的侧视图，所述偏转元件具 有校正翅片；

图9a示出了根据图7的具有偏转元件的混合器的侧视图，所述偏转元件 具有钻孔；

图10示出了具有彼此接触的流动元件的混合器的视图；

图11示出了根据图10的混合器的三个流动元件，该三个流动元件相对于 它们各自的轮廓轴不同地布置；

图12示出了根据图10的混合器的在具有预激活偏转元件的排气管中的侧 视图；

图13示出了偏转元件和注入装置的角度示意图；

图14示出了混合翅片相对于偏转元件的角度示意图；

图15是替代混合器的透视图；

图16是替代混合器的另一个透视图；

图17是替代混合器的端视图；

图18是通过图17中所示的混合器中的线18-18处的剖视图；

图19是通过图18中所示的线19-19处的局部剖视图；

图20是混合器的侧视图；

图21是另一个替代混合器的透视图；

图22是另一个替代混合器的透视图；

图23是另一个替代混合器的局部透视图；

图24是图23中描绘的混合器的局部端视图；

图25是另一个替代混合器的透视图；

图26是图25中描绘的混合器另一个角度的透视图；

图27是图25和26中描绘的混合器的分解透视图；以及

图28是包括另一个替代混合器的排气处理系统的一部分的局部剖视图。

具体实施方式

图1示出了作为排气系统4的一部分的排气管40，通过布置在排气管40 上的凸缘50和放置于凸缘50上的注入装置5，作为还原剂的流体沿注入方向 E注入所述排气管。为清楚起见，附图示出注入方向E的中心方向而不是如图 3中两条“v”形虚线所示的真实的、锥形的流动情况。

在排气管40中，废气大致平行于排气管40沿流动方向S流动。对于本发 明的描述中，为了简单起见假设流动方向S在偏转元件6前在排气管40的整 个管道横截面平行。

取决于还原剂的质量流，还原剂沿注入方向E流动且流入排气管40，或 多或少的被排气流导流。在注入装置5之后，由具有偏转元件6的混合器1 组成的分流器设置在流动方向S上。分流器通过混合器1和凸缘连接件41被 放置于排气管40中。

还原剂很大程度上撞击偏转元件6，从而还原剂的流动冲击被减小。偏转 元件6相对于流动方向S以角sv上升，从而排气流通过偏转元件6从流动方 向S被导流到分流方向V。由于被导流的排气流，还原剂部分地在其撞击偏转 元件6前且主要在其撞击偏转元件6后沿着分流方向V被带走，且被引导至 排气管40的管中心。

图2示出了参照图1描述的排气系统4的一部分，但是如图4至7中总体 更详细地示出，具有混合翅片31的混合器1被整合至其中。用于此种具有混 合翅片31的混合器1的偏转元件6在图9中详细描述，且包括作为偏转元件 6一部分且被布置为平行于流动方向的金属板部件60，所述金属板部件具有以 角sv上升的翅片61且进一步包括具有校正翅片64的校正板62。

根据图4，6和7的混合器1包括横向于流动方向S布置且彼此分别靠近 的三个混合元件3，和一至两个附加混合元件3a。混合元件3和3a主要由支 架30，30a和一个或多个布置在其上的混合翅片31，31a组成。相应的混合翅 片31，31a通过参照流动方向S的边缘区域hR固定于支架30，30a。参照流 动方向S的侧缘区域sR和前缘区域vR形成自由流动边缘且既不连接于另一 混合翅片31，31a，也不连接于壳体2或排气管40。

支架30在其两端分别包括两个端部区域34，其中一个端部区域34不提 供混合翅片31且根据图7形成角度。支架30通过如图7中的例子所示的两个 端部区域34固定于壳体2上或根据图6固定于排气管40上。在两个端部区域 34之间，支架30在壳体2或排气管40中自由悬挂，即其既不被其他结构元 件支持或固定，也不支持或固定其他结构元件。此外，支架30在端部区域34 之间的区域大致被布置为相互平行，且彼此隔开约13.5毫米的距离35。

壳体2是圆柱管部件，在所述壳体2的内护套表面20上固定混合元件3， 且根据示例性实施方式固定附加混合元件3a。如图2所示，这种类型的混合 器1与壳体2一起被插入排气系统4的排气管40中，且排气流以平行于壳体2的中心轴23的流动方向S流经所述混合器1。

支架30由具有图8中限定的宽度32的带状金属材料构成且平行于流动方 向S对齐。流动方向S指的是混合器1中排气流的主要流动方向，且平行于 混合器1的中心轴12和壳体2的中心轴23。由于支架30平行于流动方向S 且因此平行于排气管40的壁，因此混合器1可以在排气管40中简单地被安装 为横向于流动方向。

在根据图7的示例性实施方式中，三个大致被布置为彼此平行靠近且点对 称的混合元件3，每一个混合元件3均由支架30和四个混合翅片31形成。因 此，整个混合元件3由支架30和四个混合翅片31组成。

支架30可以在端部区域34之间被分成三个部分区域36至38。外部分区 域37,38分别邻接相对侧的中心部分区域36。各外部分区域37,38相对于中心 部分区域36形成角度，即中心部分区域36包含与两个外部分区域37,38中的 每一个形成的角α。参照平行于流动方向S的第一轴11，两个外部分区域37,38 因此以大约12°的角α切穿中心部分区域36。外部分区域37,38关于中心部 分区域36形成相反的角，从而支架30被设计为关于平行于流动方向S的中心 轴12点对称，即支架30和混合翅片31相互点对称地形成和布置。

除了三个混合元件3，两个附加混合元件3a也被设置在混合元件3旁的 区域。附加混合元件3a由支架30a和混合翅片31a形成。附加混合元件3a通 过其两个端部区域34a固定于壳体2的内护套表面20，且在两个端部区域34a 之间以自由支撑的方式固定。

根据图4的示例性实施方式，支架30可以根据图7的示例性实施方式被 分为三个部分区域36至38。外部分区域37,38各自邻接相对侧的中心部分区 域36。各外部分区域37,38相对于中心部分区域36形成角度，即中心部分区 域36包含与两个外部分区域37,38中的每一个形成的角α。参照平行于流动 方向S的第一轴11，两个外部分区域37,38因此以大约9°的角γ切穿中心部 分区域36。外部分区域37,38关于中心部分区域36在相同的方向上形成角度， 从而支架30被设计为关于平行于流动方向S的中心平面10镜像对称。

由于点对称，中心平面10一侧的流体被向上和向外导流，相反的，中心 平面10另一侧的流体沿着横向于流动方向S的方向导流。图7中的箭头代表 流体。

在图4至9a的示例性实施方式中，混合翅片31包含参照支架30的方向 的角β和参照流动方向S的角ms。混合翅片31交替显示。如图8和9中更详 细的所示，角β为+135°或-135°，角ms为+45°或-45°。此外，特别是由图7 所示，直接相邻的混合翅片31部分地包括至少为1毫米的彼此间的常规距离 33。

在未示出的示例性实施方式中，邻近的端部区域34通过两个彼此相邻布 置的支架30相互连接。另外，各个附加混合元件3a的一个端部区域34a连接 于相邻的各个混合元件3的一个端部区域34。这通过三个混合元件3和两个 附加混合元件3a由单个金属板条制成而实现。

如图7和9所示，紧固元件24设置在壳体2的外侧21上。紧固元件24 被设计为突节且反向突出于外侧21。由于紧固元件24，混合器1可以被紧固 从而不能被围绕排气管40中的中心轴23转动。此外，当被紧固的同时指定参 照在排气系统4中的中心轴23的混合器1的旋转位置时，紧固元件24也服务 于此目的。为此目的，未更详细地示出的一个相应的保持件被设置在某个位置， 紧固元件24沿着中心轴23方向被推进所述保持件中。

根据图9，混合器1与壳体2一起被安装在两个排气管40，40'之间。为 此目的，两个排气管40，40'附接到壳体2的两侧。为了焊接两个排气管40， 40'，并且为了排气管40，40'与混合器1的焊接连接，间隙42被设置在排气 管40，40'之间。创建间隙42起因在于排气管40，40'在中心轴12的方向上被 分流的调整元件22的圆周彼此隔开，在所述调整元件上，相应的排气管40， 40'在中心轴12的方向上分别邻接一侧。

根据图4和6的混合器1被设计为关于朝向平行于流动方向S的中心平面 10镜像对称，即支架30和混合翅片31相互镜像对称地形成和布置。这些混 合器1包括三个平行布置且彼此靠近的混合元件3，其中每个混合元件3由支 架30和一个或三个布置在支架30上的混合翅片31形成。

支架30在端部区域34之间可以被分为三个部分区域36至38。外部分区 域37,38各自邻接相对侧的中心部分区域36。各外部分区域37,38相对于中心 部分区域36形成角度，即中心部分区域36包含与两个外部分区域37,38中的 每一个形成的角γ。参照平行延伸于流动方向S的第一轴11，两个外部分区域 37,38因此以大约9°的角γ切穿中心部分区域36。外部分区域37,38关于中 心部分区域36在相同的方向上形成角度，从而支架30被设计为关于平行于流 动方向S的中心轴12镜像对称。

中心混合翅片31包括在其中心的狭缝39，所述狭缝39的长度LS在混合 翅片31的长度LM的50％至80％之间。由于狭缝39，漩涡的形成被减少，这 是因为中心区域的流体被较小程度的导流。此外，在混合器1的中心区域的质 量流最大，而正是在这个区域混合器1的流动阻力减小。

除了三个混合元件3，附加混合元件3a也被设置在三个混合元件3下方。 附加混合元件3a由支架30a和混合翅片31a形成且包括狭缝39。附加混合元 件3a通过其两个端部区域34a固定于壳体2的内护套表面20，且在两个端部 区域34a之间以自由支撑的方式固定。

图5示出了具有两个相同混合元件3，3'的点对称混合器1。相应的混合 元件3，3'分别包括两个端部区域34,340和设置在端部区域34,340之间的两个 连接区域370,380。端部区域34和相应的支架30的第一连接区域370相互连 接，从而支架30的部分区域301形成闭合单元300。在环绕单元300的支架 30的部分区域301上，两个混合翅片31被布置在支架30上。混合元件3通 过端部区域340和第二连接区域380固定于排气管40。

根据图5和7中的示例性实施方式的点对称混合器1同样可以与偏转元件 6组合，根据图4和6中的示例性实施方式的镜像对称混合器1也可以与偏转 元件6组合。如图9和9a所示，偏转元件6包括具有以大约20°的角sv上升 的一个或多个翅片61的金属板部件60。由于翅片61，排气流沿分流方向V 的被向上导流，从而还原剂也被向上冲刷。金属板部件60被直接地布置在支 架30,30a上，且根据示例性实施方式所示与混合元件3,3a形成单件式且由相 同的材料制成的结构元件。

偏转元件6包括多个被布置为平行于流动方向S且平行于金属板部件60 的校正板62,62',62”，所述校正板致使还原剂在混合器1前被直接分流。校正 板62被直接地布置在支架30,30a上，且根据示例性实施方式所示与混合元件 3,3a形成单件式且由相同的材料制成的结构元件。

根据图9，校正板62,62',62”包括多个参照流动方向S以155°的角sk上 升的校正翅片64。如图14详细示出的，校正翅片64被部分地冲压出校正板 62且沿着邻近的校正板62的方向和/或金属板部件60的方向从校正板62突出。 因此，在校正翅片64下方，开口63在对应于从校正板62突出的校正翅片64 的区域形成于相应的校正板62上。校正翅片64可以在校正板62的一侧或两 侧突出。

同样的，金属板部件60的翅片61被冲压出，从而金属板部件60包括对 应于从金属板部件60突出的翅片61的区域的翅片61下方的开口63。如图14 所示，校正翅片64从校正板62的两侧突出且翅片61从金属板部件60的一侧 突出。

根据图9，校正板62,62',62”包括多个钻孔65而非校正翅片，所述钻孔沿 着与流动方向S成90°的角bs延伸的钻孔方向B定向，通过所述钻孔方向， 具有还原剂的排气流可以至少部分地在中心轴12的方向流过偏转元件6。

图3还示出了如图1和2的描述的排气系统4的一部分，但是在此示例性 实施方式中，混合器1与以混合器1本身相似方式构建的偏转元件6组合。这 种类型的混合器1根据图10以多个彼此相邻抵接的流动元件7，7'形成。

图11详细地示出了由多个彼此相邻抵接的流动元件7,7',7”构成的混合器 1。相应的流动元件7,7',7”由具有起伏的截面轮廓71的金属板70形成，所述 金属板包括前侧73和在平行于轮廓轴74的方向彼此相邻延伸的多个通道72。 两个相邻的流动元件7,7'的轮廓轴74，74'参照流动方向S以+40°和-40°的角 ps交替地延伸。由此，流体被两个流动元件7,7'在通道中同时向上和向下导流。

但是，根据本发明，两个参照中心平面10靠近的中心流动元件7',7”的轮 廓轴74'，74”平行延伸，即以方向和大小相同的-40°角ps，因此不彼此相邻抵 接。由此，如图10中箭头所明示，由两个流动元件7',7”形成的通道中的流体 只被向上导流，即以相同的方向导流。角ps相当于以上描述的示范性实施方 式中的角ms。

由于参照中心平面10相反布置同时相互靠近的两个流动元件7',7”的轮廓 轴74'，74”的相同的排列，因此混合器1参照中心平面10的镜像对称的几何 形状得以实现。排气流的部分和流入混合器1的中心的还原剂从而在这两个流 动元件7',7”中沿一个方向被导流。

图12示出了混合器1的横截面，其中轮廓轴74，74'以±30°角上升。在混 合器1前，布置与混合器1相似方式构建的偏转元件6。利用偏转元件6，多 个具有横截面轮廓66的金属板部件60也直接被彼此相邻的布置。相邻的金属 板部件60的偏转元件6的轮廓轴67,67'不参照流动方向S上升，即它们平行 于流动方向S延伸。因此，偏转元件6在对应于混合器1的两个中心流动元 件7',7”的独立金属板部件60之间形成独立的通道，其中排气流和还原剂被以 平行于流动方向S的唯一方向引导。

图13示出表示校正翅片64、注入方向E、分流方向V和流动方向S的上 述角度和角度比率的角度示意图。图14示出了关于混合翅片31和金属板70， 以及关于分流方向V和流动方向S的概括视图。

图15至20描绘了以标号400识别的替代混合器。混合器400包括第一混 合元件402，第二混合元件404，第三混合元件406和第四混合元件408。各 混合元件402,404,406,408彼此固定以将混合器400提供为单件式组件。第一 混合元件402起到固定器或壳体以及混合元件的作用。为实现此功能，第一混 合元件402包括与第二弧形侧壁414间隔的第一弧形侧壁412。大致平坦的底 座416将第一侧壁412和第二侧壁414相互连接以限定“U”型。如图所示， 底座416可以是弯曲的或包括轻微的弯曲以提供弯曲拐点415,417。第一侧壁 412包括与第二侧壁414的远端419间隔的远端418。混合器400被放置于排 气管40中，使得端418,419中间的间隙与注入装置5对齐。可沿管40的内表 面流动的试剂不会因为混合器壁的存在而受到限制，而是可以从端418,419中 间流向下游。

一体化形成的偏转元件420大致平行于流动方向S从底座416轴向延伸。 偏转元件420包括多个参照流动方向以30°角A上升的校正翅片422。混合翅 片426相对于流动方向S以45°角B延伸。狭缝428延伸进入混合翅片426以 部分分叉翅片。

第二混合元件404包括与第二凸缘432间隔的第一凸缘430。底座434将 第一凸缘430和第二凸缘432相互连接。底座434大致平行于底座416延伸且 偏离底座416。第一凸缘430包括定位为与第一侧壁412的内表面440接合的 外表面438。第一凸缘430通过诸如焊接、铆接或其他一些机械紧固技术的工 艺固定于第一侧壁412。以相似的方式，第二凸缘432包括定位为与第二侧壁 414的内表面444接合的外表面442。

第二凸缘432固定于第二侧壁414。第二混合元件404还包括相对于流动 方向S以40°角C延伸的一个或更多的校正翅片450。混合翅片452以40°角 D沿相反于校正翅片450的方向延伸。在图15至20描绘的实施方式中，单一 校正翅片450被描绘为处在两个横向间隔的混合翅片452的上游。另外的部分 分叉的混合翅片454平行于翅片426延伸。外混合翅片456和458参照流动方 向S以45°角E延伸。应当注意的是，角E不需要等于角B，并且使混合翅片 454以相对于翅片426非平行的方式延伸在很多时候是有益的。这些角度可以 进行变化以“调试”特定系统中的混合器400从而最好地实现还原剂的均匀分 流。

第三混合元件406与第二混合元件404大致相似。第三混合元件406包括 第一和第二凸缘464,468。底座470将第一凸缘464和第二凸缘468相互连接。 底座470被定位为大致平行于流动方向S和底座434。第一凸缘464和第二凸 缘468被塑形且放置为与第一混合元件402的内表面440,444固定。以与第二 混合元件404相似的方式，第三混合元件406包括校正翅片474、一对横向间 隔的混合翅片476、分叉的混合翅片478和外置混合翅片480,482。此混合元 件406的翅片大致平行于第二混合元件404类似的翅片。需要注意的是，此关 系仅用于举例，其他角度也可以被限定。

第四混合元件408与第二混合元件404和第三混合元件406大致相似。第 四混合元件408包括第一和第二凸缘486,488。底座490将第一凸缘486和第 二凸缘488相互连接。底座490被定位为大致平行于流动方向S和底座470。 第一凸缘486和第二凸缘488被塑形且放置为与第一混合元件402的内表面 440,444固定。与第二混合元件404相似的方式，第四混合元件408包括校正 翅片494、一对横向间隔的混合翅片496、分叉的混合翅片498和外置混合翅 片500,502。

第五混合元件610包括第九和第十凸缘684,686，它们被放置于插槽 688,690，且固定于第七和第八唇缘692,694。

一旦第二混合元件404、第三混合元件406、第四混合元件408被中的每 一个都被固定于第一混合元件402，混合组件400可以被放置于排气管道中， 例如之前描述的排气管40。需要注意的是，第一侧壁412和第二侧壁414大 小和形状被设计为接触或靠近排气管40的内表面。混合器400被以所需要的 轴向位置和角度方位置入排气管40，然后通过任意数量的包括焊接、机械紧 固、夹紧或类似的工艺与排气管40固定。

图21描绘了以标号400a识别的替代混合器。除了第一侧壁412a包括置 于弧形部分415和417之间的大致平坦部分413，混合器400a与之前描述的 混合器400大致相似。大致平坦部分413与排气管40的内表面间隔开，而部 分415和417与内表面一致且通过例如焊接等工艺固定到内表面上。以相同的 方式，第二侧壁414a包括置于弯曲部分421和另一弯曲部分423之间的大致 平坦中心部分419。大致平坦中心部分419与排气管40的内表面间隔开。

图22到24描绘了以标号600识别的另一替代混合器。混合器600包括多 个横向间隔的混合元件602,604,606,608和610。混合器600包括接收602至 610的每个混合元件的壳体612。壳体612可以是独立的元件且被置于排气管 内部，或者可替代的，元件612可以代表排气管本身。

壳体612包括开口端614，多对插槽从所述开口端轴向延伸。第一对插槽 616,618相互平行地从开口端614轴向延伸预定的距离后终止于停止面617,619。 插槽616,618可以作为冲压操作的一部分形成，在所述操作中使切口延伸穿过 壳体612且工具形成向内突出的唇片，例如第一唇片620和第二唇片622。第 一唇片620大致平行于第二唇片622延伸。

第一混合元件602包括第一外围部分或凸缘624和间隔开且大致平行的第 二外围部分或凸缘626。底座628使第一和第二凸缘624,626相互连接。第一 凸缘624延伸进入靠近第一唇片620的插槽618。以相似的方式，第二凸缘626 延伸进入插槽616且被放置为靠近第二唇片622。第一和第二凸缘624,626通 过焊接或钎焊固定于第一和第二唇片620,622。凸缘624,626的末端凹陷到由 壳体612的大部分限定的圆筒形表面632的下方。以这种方式，混合器600 可以被容易地插入具有圆形横截面的排气管道。底座628被描绘为大致平坦且包括一对轴向延伸的肋636,638。肋636,638设置拐点，第一混合元件602围 绕所述拐点弯曲以适应根据热膨胀系数的元件尺寸的增大。需要注意的是，任 何数量的几何特征可以被包括以获得所需的流动和混合特性。例如，可以设想 602,604,606,608,610中的任一混合元件可以包括一个或更多相似于校正翅片 450和/或混合翅片476,478或480的弯曲或突出片。

第二混合元件604大致相似于具有轴向延伸的第三和第四凸缘642,644的 第一混合元件602。第二对插槽646,648延伸穿过壳体612且分别接收第三和 第四凸缘642,644。第二混合元件604固定于壳体612的第三和第四唇片 647,649。

一对相对的缺口650,652形成于壳体612中。插槽654,656在缺口650,652 中延伸穿过壳体612。例如唇片620,622的、向内延伸的唇片并非从靠近插槽 654,656的壳体612形成。相反，插槽654被放置于彼此间隔且彼此面对的壳 体612的端面657,659之间。第三混合元件606包括大致径向延伸、且延伸进 入插槽654,656的第五和第六凸缘660和662。

第三混合元件606包括从径向延伸的外围部分或凸缘660,662偏移的底座 部分664。底座部分664通过倾斜壁668,670与径向延伸的凸缘660,662相互 连接，以确保混合器600可承受反复地受热和冷却事件且不会由于混合元件的 热膨胀系数而受到结构上的影响。每一混合元件包括朝向中心平坦的底座部分 的外侧径向定位的弯曲或一些几何形状，以提供弯曲的拐点。加热时，当中心 大致平坦的底座部分宽度增加时，每个混合元件会在需要时发生弯曲以缓解压 力且最小化施加在壳体612上的力。同样可以设想，一个或更多的混合元件可 以包括中心底座部分和共面的外围部分。壳体将包括考虑到热膨胀的弹性元件， 例如缺口650的一个部分。在此构造中，混合元件没有设置拐点。

回到图22至24的实施方式，需要注意的是，外围部分或凸缘660,662不 是上翘的而是大致平行于底座部分664延伸。这样，凸缘660的一个表面被放 置于靠近端面657，而凸缘660的相反表面被放置于靠近端面659。相同的布 置存在于凸缘662和端面边界插槽656中。

除了第四混合元件608的间隔的第七和第八凸缘674,676沿着第三和第四 凸缘642,644相反的方向向外延伸，第四混合元件608大致相似于第二混合元 件604。为容纳此布置，第五和第六唇片678,680向着第三和第四唇片647,649 向内延伸。

每个混合元件可以使用金属板的冲压或成形操作形成。混合元件的尺寸和 形状可以标准化或个别地适合于特定的应用。另外，需要注意的是，虽然附图 描绘了具有五个混合元件的混合器，其他的混合器也可被设想为比所示出的具 有更少或更多的混合元件。例如，图23和24描绘了混合器600a。混合器600a 与混合器600大致相似。因此，相似的元件会被用类似的具有下标后缀“a” 的附图标记标识。混合器600a包括第一混合元件604a，第二混合元件606a 和第三混合元件608a。壳体612a只包括必要数量的插槽以收纳这些混合元件。

图25至27描绘了替代混合器700，所述混合器包括第一至第六混合元件， 分别为702,704,706,708,710和712。除了每个混合元件的主体部分被成形为具 有相对于其的角度延伸的翅片的大致平坦的平板，混合器700的混合元件与混 合器400的混合元件和混合器600的混合元件606大致相似。每个混合元件 702-710包括标识有“a”后缀的上翘混合翅片。混合元件712包括具有面向混 合翅片702a-710a相反方向的校正翅片712a的向外延伸的偏转元件716。混合 元件704至712还包括多个位于每个混合元件中心部分且标识有“b”后缀的 尾部混合翅片。元件704至710还包括标识有下标“c”后缀的尾部横向间隔 的外置混合翅片。需要注意的是，每种混合翅片的数量和它们从大致平坦的底 座部分延伸的角度可以专门定制，以在特定的排气处理系统中最好地分流注入 的试剂。

每个混合元件包括具有减小的宽度的舌片部分，所述舌片部分具有包括“d” 后缀的混合元件附图标记，所述舌片部分与具有全部宽度的且以“e”后缀标 识的主体部分共面延伸。舌片的宽度被减小以明确环720的内部大致圆柱形表 面718。

环720包括多个径向向内延伸的凹槽724。每个凹槽包括延伸穿过其的插 槽726。凹槽和插槽被成对设置且以后缀字母“a”至“l”标识。插槽还被根 据配对的位置标识相应的后缀。具有“d”后缀的减小的宽度的舌片部分首先 被插入环720。具有“e”后缀的较宽的主体部分的周边部分延伸穿过相应的 插槽对。例如，主体部分702e的周边部分横向延伸进入插槽726a和726b。 如前面关于第三混合元件606的描述，每个混合元件702至712的轴向位置被 相应的插槽的长度以及在具有“d”后缀的舌片部分和标识有“e”后缀的体部 分之间的过渡的轴向位置限定。

放置于每个插槽726的一侧的是弹性元件730，另一弹性元件732放置于 插槽726的相对侧。为了清晰，只有弹性元件730b和732b在图26和27中被 标识。弹性元件730,732在热事件时径向向外偏转，在所述热事件中混合元件 702的温度上升且其宽度由于线性热膨胀系数而相应地增加。当温度变化导致 相关的混合元件尺寸变化时，其余的弹性元件起到了相同的作用。

图28描绘了替代混合器800。混合器800包括大致相似于一个之前描述 的混合器的混合器802，之前描述的混合器包括混合器1，混合器400，混合 器600或混合器700。混合器800将混合器802与次级混合器804结合以提高 排气管40中的试剂分流。

混合器802包括最上面的向后的混合翅片806，这大致相似于图18描绘 的混合翅片500或图9a示出的混合翅片31。混合器800将混合器802的混合 特征与次级混合器804结合以解决注入的试剂在排气管40的上表面810上或 附近流动的问题。上表面810被限定为在注入装置5的近似角度位置向下游延 伸的排气管40的内表面的部分。次级混合器804提供排气流的流动修正以提 高下游的试剂分流。

次级混合器804被描绘为从上表面810径向向内突出的大致球形的突起 814。突起814包括缩入排气管40的直径的大约10％的最大径向向内位置的 点816。次级混合器804被放置于与混合器802的输出相互作用。特别是，描 绘出从混合翅片806向下游延伸的结构线820。结构线820与次级混合器804 在突起814继续径向向内延伸的位置相交。换句话说，结构线820与突起814 在点816的上游位置相交。在图中描绘的具体例子中，结构线820与突起814 相交于一点，在此点处突起814的25％在交点上游而突起814的75％位于结 构线820与突起814之间的交点的下游。

有利的是，次级混合器804利用其最小向内突起提供很少的或不提供后压 影响。当仅使用混合器802的布置的试剂均匀性显示7-12％的提高时，排气速 度分布保持大致一致。指示试剂浓度以及种类分布的梯度的计算流体动力学建 模通过使用混合器802与次级混合器804的结合被扩散。可以设想突起814 可以轴向定位使得结构线820与次级混合器804相交于突起的轴向长度的10％ 至50％的范围内的位置。以这种方式，沿上表面810移动的排气和试剂径向向 内偏转，而穿过混合翅片806的排气和试剂被向着径向向外的方向引导。

上述描述仅公开和描述了的本发明内容的示例性实施方式。显然，本领域 的技术人员可以根据上述描述、附图和权利要求对本发明进行各种改变、改动 和变型而不脱离下述权利要求限定的本发明的精神和范围。

Claims (16)

1.一种用于将注入排气管的流体与排气流混合的混合器，该混合器包括：

管状壳体，其包括从壳体的开口端轴向延伸的、周向间隔开的多对插槽；

第一混合元件，所述第一混合元件包括将第一凸缘和间隔开的第二凸缘相互连接的基部，第一凸缘被定位于多对插槽中的一对插槽的一个插槽中，第二凸缘被定位于该对插槽的另一个插槽中，凸缘被固定于壳体；以及

第二混合元件，所述第二混合元件包括将第三凸缘和间隔开的第四凸缘相互连接的基部，第三和第四凸缘被定位于多对插槽中的其他对的插槽内且固定于壳体，第二混合元件与第一混合元件间隔开。

2.根据权利要求1所述的混合器，其中第一和第二混合元件的基部大致平坦且大致相互平行地延伸。

3.根据权利要求1所述的混合器，其中第一混合元件包括弯曲或某些几何形状，其被定位为从基部的中心平坦部分径向向外，使得所述第一混合元件在混合器加热时弯曲，以通过混合元件的热膨胀减少施加于壳体的应力。

4.根据权利要求1所述的混合器，其中第一和第二凸缘与所述第一混合元件的基部位于共同的平面内。

5.根据权利要求4所述的混合器，其中所述壳体包括弹性部分，所述弹性部分被定位且设计尺寸为响应于混合器加热时由于热膨胀而导致的所述第一混合元件尺寸的增大而偏转。

6.根据权利要求1所述的混合器，其中所述第一混合元件没有突出超过所述壳体的外表面的圆筒形状。

7.根据权利要求1所述的混合器，其中所述壳体包括向内突出的第一和第二唇片，第一唇片沿着一对插槽中的一个插槽的一侧延伸且被固定于所述第一凸缘，第二唇片沿着该对插槽中的另一个插槽的一侧延伸且被固定于所述第二凸缘。

8.根据权利要求7所述的混合器，其中第一和第二凸缘大致垂直于所述第一混合元件的基部延伸。

9.根据权利要求7所述的混合器，其中所述第一唇片与所述第一凸缘重叠。

10.根据权利要求1所述的混合器，其中第一和第二凸缘沿与第三和第四凸缘相反的方向延伸。

11.根据权利要求1所述的混合器，其中所述壳体包括周向间隔的凹槽，所述多对插槽被定位于凹槽内。

12.根据权利要求10所述的混合器，其中所述壳体包括在一对插槽中的一个插槽的相对侧上的第一和第二相对端面，所述第一凸缘被定位在第一和第二相对端面之间。

13.根据权利要求1所述的混合器，其中第一和第二混合元件各自包括金属板。

14.根据权利要求1所述的混合器，其中所述壳体适于至少部分地定位于排气管的内部且被固定于排气管。

15.根据权利要求1所述的混合器，其中所述第一混合元件的基部包括轴向延伸的肋。

16.根据权利要求1所述的混合器，其中收纳第一混合元件的一对插槽在停止面终止，第一和第二凸缘的位置被停止面限制。