CN107916976B - 用于混合流体流的设备 - Google Patents

用于混合流体流的设备 Download PDF

Info

Publication number
CN107916976B
CN107916976B CN201710945989.7A CN201710945989A CN107916976B CN 107916976 B CN107916976 B CN 107916976B CN 201710945989 A CN201710945989 A CN 201710945989A CN 107916976 B CN107916976 B CN 107916976B
Authority
CN
China
Prior art keywords
section
line
fluid
flow
pipe section
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201710945989.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107916976A (zh
Inventor
马提亚·波普
大卫·埃伦伯格
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.)
Witzenmann GmbH
Original Assignee
Witzenmann GmbH
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 Witzenmann GmbH filed Critical Witzenmann GmbH
Publication of CN107916976A publication Critical patent/CN107916976A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107916976B publication Critical patent/CN107916976B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/05—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of air, e.g. by mixing exhaust with air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust 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
    • F01N3/24—Exhaust 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
    • F01N3/30—Arrangements for supply of additional air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/10—Mixing gases with gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/10—Mixing gases with gases
    • B01F23/19—Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams; Arrangements, e.g. comprising controlling means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/314—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/314—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit
    • B01F25/3142—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit the conduit having a plurality of openings in the axial direction or in the circumferential direction
    • B01F25/31423—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit the conduit having a plurality of openings in the axial direction or in the circumferential direction with a plurality of perforations in the circumferential direction only and covering the whole circumference
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/30—Injector mixers
    • B01F25/31—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows
    • B01F25/314—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit
    • B01F25/3142—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit the conduit having a plurality of openings in the axial direction or in the circumferential direction
    • B01F25/31425—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit the conduit having a plurality of openings in the axial direction or in the circumferential direction with a plurality of perforations in the axial and circumferential direction covering the whole surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust 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
    • F01N3/18—Exhaust 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
    • F01N3/22—Control of additional air supply only, e.g. using by-passes or variable air pump drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/20—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a flow director or deflector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2270/00—Mixing air with exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2270/00—Mixing air with exhaust gases
    • F01N2270/04—Mixing air with exhaust gases for afterburning
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

提出用于混合流体流的设备，包括：用于第一流体流的具有纵向长度的管路区段；和环形流动空间，其至少在所述纵向长度的一部分上围绕所述管路区段设置；通向所述环形流动空间以便将第二流体流引入所述环形流动空间的至少一个输入管路；和如下特征复合体a)和b)中的至少之一：a)在将所述环形流动空间与所述管路区段分离的壁部中的一定数量的通口，所述通口允许所述第二流体流的至少一部分从所述环形流动空间转移到所述管路区段中；b)将所述环形流动空间与所述管路区段分离的壁部，该壁部以自由端在一个区域中延伸到所述管路区段或其延长部中，从而所述环形流动空间在所述区域中与所述管路区段的内部空间经由空气间隙流体连接。

Description

用于混合流体流的设备
技术领域
本发明涉及一种用于混合两个流体流的设备。
背景技术
为了能够在实际行驶循环中满足将来的废气极限值，在汽油发动机中也需要另外的用于降低颗粒排放的措施。可以预见到，就此而言越来越多地使用汽油颗粒过滤器(OPF)。OPF装入在机动车的底部区域中并且沿废气流的流动方向位于催化器(KAT)和通常存在的去耦元件(EKE)之后。为了能够使OPF再生，在废气流中需要氧气，但其在汽油发动机中必须被单独供给，因为汽油发动机不同于柴油发动机在没有氧气剩余的情况下运行。
根据现有技术，为了使OPF再生，借助于所谓的二次空气泵将空气鼓入废气系统中，即鼓入废气流中。这在KAT之后以及EKE之前经由所谓的二次空气管路实现。该二次空气管路根据现有技术经由法兰或V形型材卡圈连接到废气系统上。二次空气向废气流的供给相应地仅“逐点地”进行，其中，无法充分确保废气流和二次空气直到OPF的均质混匀。OPF的再生因此没有在全部面积上进行，从而相应地也无法利用OPF的整个面积，以便氧化颗粒并由此减少颗粒排放。
为了确保在KAT和OPF之间的可用短路段上尽可能均质地混匀二次空气和废气流，根据现有技术，在废气路段中在二次空气引入废气系统中的引入位置之后或该引入位置处设置所谓的混合器，其例如呈叶轮的形式。该混合器可用于使二次空气在废气流中更均匀地分布。然而，混合器的设置伴随着严重的压力损失，这又导致燃料消耗的提高。
发明内容
本发明的任务在于，实现二次空气向废气流的均匀且尽可能均质的供给，以便可尽可能有效地利用OPF，而不会在这种情况下出现压力损失或提高燃料消耗。
根据本发明的用于混合两个流体流的设备具有如下组件：用于第一流体流的具有纵向长度的管路区段；和环形流动空间，其至少在一部分纵向长度上围绕管路区段设置；通向环形流动空间的至少一个输入管路，用于将第二流体流引入环形空间中；和至少一个如下特征复合体a)和b)：a)在使管路区段与环形流动空间分离的壁部中的一定数量的通口，其允许至少一部分第二流体流从环形流动空间转移到管路区段中；b)使环形流动空间与管路区段分离的壁部，该壁部以一个自由端部在一个区域中延伸到管路区段或其延长部中，从而环形流动空间在该区域中经由空气间隙与管路区段的内部空间流体连接，优选在面向第一流体流的一侧流体连接，其中，最优选地，该壁部在该区域中具有横向于第一流体流的偏移分量。所述空气间隙在整个圆周上或仅在圆周区域上连续地构造。
因此，根据本发明，二次空气、即第二流体流向第一流体流、即废气的供给在管路区段的圆周上实现，由此可以基本上在没有压力损失的情况下实现均匀混合。以该方式避免提高的燃料消耗，并且OPF可基于改善的再生而完全发挥其废气净化作用。
根据本发明的设备的第一扩展方案如下设定：在部分管路区段的区域中设置至少一个通口，所述部分管路区段关于第一流体的流动方向设置在管路区段的被环形流动空间围绕的部分的下游。该实施方案的特别优点在于，在具体结构实现方面可以采用废气系统的已有组件。根据本发明的设备的包括环形流动空间的部分可以该方式连接在本身已知的常规EKE上游，从而关于第一流体流的流动方向设置在下游的部分管路区段至少部分地通过柔性管形成，如在常规EKE中出于隔离目的和为了流动导向而通常使用的柔性管。在此还可设定：所述至少一个通口通过柔性管的固有不密封性形成：柔性管基于其特殊结构形式通常具有一定的相对于流体(特别是气体)的不密封性，其在本发明的范围内可有针对性地得到利用，以便将第二流体流(二次空气)通过在圆周上流入到管路区段中而均匀地与第一流体流(废气)混合。
另外，在该实施方式的范围内还可以如下设定：柔性管在外部被流体密封的管路元件围绕，特别是波纹管，如由常规EKE已知的波纹管。
根据本发明的设备的环形流动空间因此相应地与在内部设置的柔性管和外部设置的波纹管之间的圆周间隙按照流体技术作用连接，其中，如上所述，经由柔性管的不密封位置，流入环形流动空间中的第二流体(二次空气)可均匀地与在柔性管内流动的第一流体(废气)混合。
根据本发明的设备的另一优选扩展方案相反如下设定：在管路区段的被环形流动空间围绕的部分的区域中设置至少一个通口，在所述区域中管路区段优选可构造为刚性管管路区段。
已证实的是，在一定情况下，用于引入二次空气的空气泵的功率不足以确保仅经由柔性管的固有不密封位置混合两个流体流。就此而言且在不局限于其的情况下已证实有利的是，替选或附加地，在管路区段的被环形流动空间围绕的部分的区域中，设置(另外的)通口以用于使第二流体流流入到所述管路区段中，所述管路区段至少在该区域中可构造为刚性管管路区段。
在根据本发明的设备的一个特别优选的扩展方案中，就此而言可以如下设定：设置多个通口，这些通口优选可在管路区段的圆周上分布地设置。所述在管路区段的圆周上分布用于进一步改善均质性和用于减少压力损失。
在根据本发明的设备的一个优选扩展方案中，就此而言还可以如下设定：通口均匀地在管路区段的圆周上分布地设置并且在此至少部分地具有不同的开口横截面。设置不同的开口横截面可进一步用于避免或减少压力损失。已证实特别有利的是，每个通口的开口横截面越大，所涉及的通口就越远离输入管路所在处地设置。这可例如意味着，恰好与输入管路相对置地设置的通口具有最大的开口横截面，而紧邻输入管路的通口具有较小的开口横截面。
然而替选或附加地，也可如下设定：通口均匀地在管路区段的圆周上分布地设置并且在此具有基本上相同的开口横截面。由此也可以避免或减少特别是压力损失。在此可以如下设定：相邻通口之间的间距越小，所涉及的相邻通口越远离输入管路所在处地设置。换言之：远离输入管路地设有较多的(相同大小的)单位面积通口，而在输入管路附近仅设有较少的这种通口。
为了避免压力损失，已证实特别有利的是，通口的开口横截面之和约等于输入管路的开口横截面。
为了进一步改善两个流体流的混合，在根据本发明的设备的扩展方案中还可以如下设定：在至少一个通口的边缘区域中设置至少一个流动引导元件，其以特定角度伸入管路区段中。这样的流动引导元件可以进一步改善混匀。在本发明的再一优选扩展方案的范围内，就此而言可以如下设定：流动引导元件通过在构建通口时产生的冲压部形成，这构成结构特别简单的变型方案。当实现多个通口时，每个通口都可以具有这样的流动引导元件。在此可以如下设定：各个通口的流动引导元件最优选地不同地构造或定向，以便有利于混匀。
根据本发明的设备的再一扩展方案可以如下设定：管路区段在被环形流动空间围绕的部分上具有基本上恒定的横截面。然而，本发明绝不限于这样的实施方案。
另外，在根据本发明的设备的再一扩展方案的范围内可以如下设定：管路区段在被环形流动空间围绕的部分的上游和/或下游具有横截面变化部。该横截面变化部尤其是可构造为横截面扩大部。此外，在根据本发明的设备的相应扩展方案中可以如下设定：管路区段基本上直线形地构造。这样的实施方案在实践中已证实可被特别灵活地使用。
在根据本发明的设备的另一扩展方案中可以如下设定：空气间隙在壁部的圆周上具有可变的宽度，其中，在输入管路附近的空气间隙比距输入管路较大间距的空气间隙优选更窄。在这种情况下可以实现与在上述在距输入管路较大间距处具有较大通口面积的实施方案的情况类似的优点。
此外，在根据本发明的设备的扩展方案中可以如下设定：壁部在其自由端的横截面在其圆周上具有可变的几何结构，特别是星形，其距该设备或管路区段的纵轴线具有在圆周上不同的间距。在这种情况下可以以结构简单的方式实现已述的横向于第一流体流的偏移分量，这有助于流体流的有效混匀。
在相应的扩展方案中，根据本发明的设备可以集成到管路单元中，其中可以如下设定：该设备的管路区段与该管路单元的另一组件一件式地构造。以该方式可以利用本发明的优点，而不必为此目的使用附加的构件。
根据特定应用，根据本发明的设备可以在相应扩展方案中由金属和/或塑料构造。开头所述的在具有内燃机的机动车的废气系统领域内的应用通常要求该设备的由金属构造的实施方案。
根据本发明的设备的另一可能的利用是在燃料蒸汽的再循环领域内。在此该设备可以基于明显较低的温度而也由塑料构造。
根据本发明的设备的另一可能的应用是在废气流中注入液态尿素的领域内，如例如在柴油车辆中目前广泛推广的那样。就此而言可以在根据本发明的设备的相应扩展方案中如下设定：在输入管路下游按照流体技术与该输入管路作用连接地设置纺织物或编织物，和/或在输入管路本身中和/或在至少一个通口的区域中设置纺织物或编织物，所述纺织物或编织物优选由金属构成并且构造和设置用于粉碎引入或注入第二流体流中的液体、例如尿素的液滴。
如上所述，可以利用本发明的特别优点，即不仅对于引入二次空气以便再生OPF基本上在没有压力损失的情况下使两个流体流均匀混合。例如，就此而言已指出燃料蒸汽的再循环或尿素注入。
根据本发明的设备的第一优选应用因此在于尤其是在汽油发动机中在废气流中在废气颗粒过滤器之前注入二次空气的领域，其中，作为第一流体流的废气流由该设备引导，并且作为第二流体流的二次空气或新鲜空气被引入输入管路中。
根据本发明的设备的另一优选应用在于在内燃机中的燃料回收领域，其中，作为第一流体流的燃烧空气由该设备引导，并且作为第二流体流的至少部分的燃料蒸汽被引入输入管路中。
最后，根据本发明的设备的另一优选应用在于尿素混合到内燃机、尤其是柴油发动机的排气系中的领域，其中，作为第一流体流的废气流由该设备引导，并且作为第二流体流的具有添加的(注入的)尿素的空气和/或废气被引入输入管路中。
附图说明
本发明的其他特性和优点由以下借助附图对实施例的描述获得。
图1示意性示出在二次空气注入具有汽油发动机的机动车的排气系中时的流动情况；
图2示意性示出根据本发明的设备的第一实施方式的纵剖视图；
图3示意性简化地示出根据本发明的设备的另一实施方式的纵剖视图；
图4示意性简化地示出根据本发明的设备的另一实施方式的纵剖视图；
图5示出根据本发明的设备的另一实施方式的纵剖视图；
图6示出根据本发明的设备的再一实施方式的纵剖视图；
图7示意性示出根据本发明的设备与燃料回收相关联的应用；
图8示意性示出根据本发明的设备与尿素注入相关联的应用；
图9示出朝废气射束的方向观看的根据本发明的设备；
图10示出根据本发明的设备的另一实施方式类似于图9的视图；
图11示意性示出按图2的根据本发明的设备的一种变型方案的纵剖视图；
图12示意性示出按图11的根据本发明的设备的一种变型方案的纵剖视图；
图13示意性示出按图12的根据本发明的设备的一种变型方案的纵剖视图。
具体实施方式
图1纯示意性以框图的形式示出在二次空气注入具有汽油发动机的机动车的排气系中时的按照流体技术的关系。在这种情况下，二次空气泵(参见附图标记4)固定地安装在发动机或总成上。箭头表示所涉及的流体(二次空气或废气)的流动方向。附图标记1表示催化器(KAT)，附图标记2表示去耦元件EKE，附图标记3表示汽油颗粒过滤器(OPF)。相应地，废气流A首先到达KAT 1，然后到达EKE 2并从那里到达OPF 3。附图标记4代表用于注入二次空气S的单元或设备。二次空气通常在KAT 1和EKE 2之间引入排气系(废气流A)中。二次空气可用于使足够的氧气存在于废气中以便再生OPF 3，从而OPF可在减少颗粒排放的同时发挥其全部作用效果。
替代图1的方案，如果二次空气泵固定地安装在框架上，那么二次空气S偏移地在EKE和OPF之间注入。
图2借助于示意性纵剖视图示出根据本发明的用于混合两个流体流的设备的一种实施方式，其尤其是可用于尽可能均质地将二次空气引入废气流中。在图2中，附图标记A又表示废气或废气流，附图标记S代表二次空气。废气流A即构成第一流体流，而二次空气S构成第二流体流。这两个流体流应尽可能均质地彼此混合。为此目的，根据本发明的设备(其整体上由附图标记10表示)设有位于内部的管路区段，其具有一定的纵向长度并且在图2中由附图标记11表示。管路区段11用于供废气流A、即第一流体流引入或穿过。该设备11还包括环形流动空间12，其至少在一部分纵向长度上围绕管路区段11设置。根据图2的实施方式，环形流动空间12沿纵向方向基本上在管路区段11的全部长度上延伸。设有通向环形流动空间12的输入管路13，其用于将第二流体流、即二次空气S引入到环形流动空间12中。另外，该设备10包括一定数量的通口14.1-14.5，其设置在将环形流动空间12与管路区段11分离的壁部15中。通口14.1-14.5允许至少一部分第二流体流S从环形流动空间12转移到管路区段11中。根据图2，相应的通口14.1-14.5设置在流动空间12或管路区段11的整个圆周上，以便实现两个流体流A、S的在圆周上均质的混匀。
从图2还可知，通口14.1-14.5基本上均匀地彼此间隔开间距地设置在圆周上；但通口14.1-14.5的开口横截面根据其在圆周上的位置而改变：即通口14.1特别小地构造，其位于输入管路13所在处或位于第二流体流S撞到壁部15的所在处。通口14.1-14.5距该位置越远，其开口横截面越大。最大的通口14.5相应位于设备10的背离输入管路13的一侧。本申请人已发现以这种方式在仅最少的压力损失的情况下获得特别好的废气流混匀。优选地，就此而言通口14.1-14.5的相加的总开口面积恰好等于设备10在输入管路13的区域中的净开口横截面。
在图2中以附图标记A’表示的流体流相应地除了原本的废气流A以外还包含与二次空气S的充分且均质的混匀，从而连接在该设备10下游的OPF可特别有效地运行。
图3极为简化和示意地示出根据本发明的设备的另一实施方式，该设备又以附图标记10表示。其他相同的附图标记也表示相同或作用相同的元件。
如图3的视图所示，本发明并不局限于通口的(矩形)多边形实施方式(参见图2)。因此，通口14.1-14.4在图3的方案中全部圆形地构造，其中，通口14.1-14.4的开口横截面又随着在圆周上距输入管路13所在处的间距的增加而增大。
图4示出设备10的一种替代实施方式，其中，通口14.1-14.6虽然都具有相同的开口横截面，但为此随着距输入管路13所在处的间距的增加而更窄相邻地设置，从而获得与以上参见图2和3已述的效果类似的效果：通口占总面积的比例随着距输入管路13的间距的增加而增大。
然而本领域技术人员容易知道，本发明绝不局限于借助图2至4示例性描述的特定几何结构。
图5示出该设备的另一可能的实施方式，其中，相同或作用相同的组件又设有与先前附图相同的附图标记。与先前实施方式的明显不同在于，另一管路区段以柔性管或衬套16的内部空间11’的形式沿该布置结构的轴向方向连接到管路区段11上，所述柔性管或衬套具有固有不密封性。在外部，柔性管16被波纹管17围绕，如由常规去耦元件(EKE)广泛已知的波纹管。在端部设有呈端部套管18、19形式的接头和连接件。在柔性管16与波纹管17之间构造有空气间隙20，其中，环形流动空间12在其背离端部套管18的一侧沿轴向突出到所述空气间隙20中。通过输入管路13流入环形流动空间12的第二流体流(二次空气S)因此在圆周上分布在空气间隙20内部并且从那里经由柔性管16的所述不密封性到达其内部空间11’，在该处进行与废气流A的混匀。
附加于该实施方式，如图6所示，也可以在壁部15的区域中在环形流动空间12与管路区段11之间还设置通口14(未全部标示)，以便改善或加速流体流S、A的混合。根据图6的实施方式，不再仅经由柔性管16的固有不密封性，而是附加地经由通口14实现混匀。后者原则上可如借助图2至4所述那样构造。附加地，在根据图6的实施方式中，也沿废气流A的流动方向接连地布置通口14。本发明也绝不局限于这样的实施方式。另外，在根据图2至4的实施方式的范围内，通口也可以沿流动方向接连设置。
图7示出根据本发明的纯示例性地根据图2构造的设备10与在具有内燃机的机动车中的燃料回收相关联的应用。附图标记30表示燃料箱，燃料蒸汽D作为第二流体流从该燃料箱经由输入管路13供给设备10。附图标记L表示第一流体流，其呈空气供给的形式以便使内燃机运行，在图7中示意示例地示出内燃机的四个气缸31。附图标记32表示所谓的收集器，经由该收集器将空气燃料混合物供给气缸31，这通过在图7中相应的箭头示出。
设备10用于将燃料蒸汽D(第二流体流)与空气供给L(第一流体流)均质混合，以便以该方式产生均质混匀的空气-燃料蒸汽混合物L’，其经由收集器32到达气缸31。以该方式确保所有气缸31获得具有相似特性的空气-燃料蒸汽混合物。就此而言，设备10可由塑料构造。管路区段11可与收集器32一起构成一个集成构件。
图8示意性示出设备10在具有柴油发动机的机动车的排气系中注入液体尿素的领域中的另一应用可能性。设备10在此也又示意示例地根据图2构成，但本发明并不局限于此。
附图标记40表示具有含水尿素溶液的储料箱，其与计量装置41按照流体技术连接。计量装置41通入混合路段42中，在该混合路段下游连接有混合器43和用于减小液滴的金属细密纺织物44。这样产生的带有注入的尿素的流体流F经由输入管路13到达设备10。
附图标记45表示柴油颗粒过滤器(DPF)。附图标记46表示呈SCR-KAT形式的特殊催化器。供给设备10的第一流体流包括废气流A，其经由DPF 45到达设备10中。在那里与流体流F均质混匀，该流体流F包含细密分布的、注入的尿素。离开设备10的流体流A’因此是带有均质掺入的注入的尿素的废气流。流体流A’到达SCR-KAT 46，从而SCR-KAT可特别有效地净化废气流。
图9示出朝废气流A的方向观看的根据本发明的设备10。为了产生根据图9的视图，雾状混合物通过输入管路13注入并且借助设置在设备10后端的抽吸装置(未示出)通过管路区段11抽吸。从图9中的照片式视图容易知道，实现了管路区段11的内部空间被注入的雾状混合物非常均质地充满，其类似于先前的附图由附图标记A’表示。明显可见在图9中的通常设置在圆周上的通口14(未全部标示)，其分别具有流动引导元件14a。后者包括竖立的材料冲压部，其在借助相应的冲压过程构建通口14时形成。又可能的是，各个通口在其开口大小方面以及在所涉及的流动引导元件的造型(竖立角和/或大小)方面不同地构造。
这特别明显地借助于图10可知，图10示出类似于图9的方案的、设备10的替代实施方式。在此明显可知，沿圆周方向更远离输入管路13的通口14具有更密设立的流动引导元件14a，这可积极地影响供给的流体流的可实现的混合。
由于可利用本发明实现两个供给的流体流的良好混匀，根据本发明的设备的总长度可限于约140mm至250mm、优选约200mm(参考根据图5或图6的具有连接的EKE(衬套或波纹管)的实施方式)。
图11示出如以上借助图2已详细描述的设备10的变型方案。相同的附图标记表示相同或作用相同的元件，从而对其暂且不再详细说明。
根据图11，与图2的实施方式的明显不同在于，设备10在其面向废气流A的一侧、即图11的左侧具有呈大致环形开口形式的空气间隙21，在该空气间隙的区域中环形流动空间12向外(相对于示出的设备10)开口。在该区域中，如图11虚线所示并且用附图标记22表示的另一管路区段可连接到设备10上。壁部15的相应伸入管路区段22中的自由端15’可关于该管路区段或关于该布置结构的纵轴线LA偏心地设置或构造，使得对于空气间隙21，在输入管路13附近比在该布置结构的背离输入管路13的一侧(在图11下方)获得更小的宽度。在通口14.1-14.5的区域中，就此而言所有上述实施方式都可以实现。
但也可能的是，在没有图11所示的通口14.1-14.5的情况下实现空气间隙21。
另外可能的是，这样形成壁部15的逆着流动方向A定向的自由端15’，使得实现混匀二次空气S与废气流A的效果。这在后续的图12中示例性示出。
图12示出构成根据图11的实施方式的一种变型方案的设备10，其中如上所述省去设置通口。在该图的左侧部分中示出纵剖视图，而在该图的右侧部分中示出根据该图的左侧部分中的线B-B的剖视图。
从图12可知，壁部15的自由端15’可部分地朝纵轴线LA的方向向内收缩并且在此其横截面具有在该图的右侧部分中示出的星形造型。以该方式，壁部15的自由端15’以上述方式用作二次空气S和废气流A的混合器。
根据图12的方案，构成壁部15的管件也称为星形郁金香式的管件。在区域23中可如下设定：所述管件(壁部15)在交付状态下与形成输入管路13和环形流动空间12的构件仅通过粘附或点焊接连接。所需的在该区域中的密封性在焊入完整的废气管路中之后、特别是在与由附图标记24表示的另外的管路元件焊接之后实现。
这样的实施方式并不局限于壁部15的自由端15’的具体在图12中示出的实施方式。因此，也可以例如如图13示例性所示那样进行造型。具体而言，在此所示的角度α并不局限于特定值(根据图13约30度)。

Claims (29)

1.用于混合两个流体流的设备，包括：
用于第一流体流(A，L)的具有纵向长度的管路区段(11)；和
环形流动空间(12)，其至少在所述纵向长度的一部分上围绕所述管路区段(11)设置；
通向所述环形流动空间(12)以便将第二流体流(S，F，D)引入所述环形流动空间(12)中的至少一个输入管路(13)；和
将所述环形流动空间(12)与所述管路区段(11)分离的壁部(15)，该壁部(15)以自由端(15’)在一个区域中延伸到所述管路区段(11)或其延长部(22)中，从而所述环形流动空间(12)在所述区域中与所述管路区段(11)的内部空间经由空气间隙(21)流体连接，在面向所述第一流体流(A，L)的一侧流体连接，其中，所述壁部(15)在所述区域中具有横向于所述第一流体流(A，L)的偏移分量，
所述设备设有多个通口，
所述通口设置为均匀地在所述管路区段(11)的圆周上分布，并且在此至少部分地具有不同的开口横截面，其中所述开口横截面越大，所涉及的通口设置为越远离所述输入管路(13)所在处；或者，
所述通口设置为均匀地在所述管路区段(11)的圆周上分布，并且在此具有基本上相同的开口横截面，其中在相邻的通口之间的间距越小，所涉及的通口设置为越远离所述输入管路(13)所在处。
2.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，
在部分管路区段的区域中设置至少一个通口，所述部分管路区段关于所述第一流体流(A，L)的流动方向设置在所述管路区段(11)的被所述环形流动空间(12)围绕的部分的下游。
3.根据权利要求2所述的设备(10)，其特征在于，
关于所述第一流体流(A，L)的流动方向设置在下游的部分至少局部地通过柔性管(16)形成。
4.根据权利要求3所述的设备(10)，其特征在于，
所述至少一个通口通过所述柔性管(16)的固有不密封性形成。
5.根据权利要求4所述的设备(10)，其特征在于，
所述柔性管(16)在外部被流体密封的管路元件围绕。
6.根据权利要求4所述的设备(10)，其特征在于，
所述柔性管(16)在外部被流体密封的波纹管(17)围绕。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(10)，其特征在于，
在所述管路区段(11)的被所述环形流动空间(12)围绕的部分的区域中设置至少一个通口。
8.根据权利要求7所述的设备(10)，其特征在于，所述管路区段(11)在被所述环形流动空间(12)围绕的部分的区域中构造为刚性管管路区段。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(10)，其特征在于，
所述通口的开口横截面之和约等于所述输入管路(13)的开口横截面。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(10)，其特征在于，
在至少一个通口(14)的边缘区域中设有至少一个流动引导元件(14a)，所述流动引导元件以一角度伸入所述管路区段(11)中。
11.根据权利要求10所述的设备(10)，其特征在于，
所述流动引导元件(14a)通过在构建所述通口(14)时产生的冲压部形成。
12.根据权利要求11所述的设备(10)，其特征在于，
在多个通口(14)的情况下，每个通口(14)都具有流动引导元件(14a)。
13.根据权利要求12所述的设备(10)，其特征在于，
各个通口(14)的流动引导元件(14a)分别不同地构造。
14.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(10)，其特征在于，
所述管路区段(11)在被所述环形流动空间(12)围绕的部分上具有基本上恒定的横截面。
15.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(10)，其特征在于，
所述管路区段(11)在被所述环形流动空间(12)围绕的部分的上游和/或下游具有横截面变化部。
16.根据权利要求15所述的设备(10)，其特征在于，
所述横截面变化部是横截面扩大部。
17.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(10)，其特征在于，
所述管路区段(11)基本上直线形地构造。
18.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(10)，其特征在于，
该设备集成到管路单元中，其中，所述管路区段(11)与所述管路单元的另一组件(32)构造为一件式的。
19.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(10)，其特征在于，
该设备由金属和/或塑料构造。
20.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(10)，其特征在于，
在所述输入管路(13)上游与该输入管路按照流体技术作用连接地设置有纺织物或编织物(44)，和/或在所述输入管路(13)本身中和/或在所述至少一个通口的区域中设置有纺织物或编织物。
21.根据权利要求20所述的设备(10)，其特征在于，
所述纺织物或编织物由金属构成并构造和设置用于粉碎引入所述第二流体流中的液体的液滴。
22.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(10)，其特征在于，
所述空气间隙(21)在所述壁部(15)的圆周上具有可变的宽度。
23.根据权利要求22所述的设备(10)，其特征在于，
所述空气间隙(21)在所述输入管路(13)附近比在距所述输入管路(13)的较大间距处更窄。
24.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(10)，其特征在于，
所述壁部(15)在其自由端(15’)的横截面在其圆周上具有可变的几何结构，该几何结构距该设备(10)或所述管路区段(11)的纵轴线(LA)具有在圆周上不同的间距。
25.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，还包括：
在将所述环形流动空间(12)与所述管路区段(11)分离的壁部(15)中的一定数量的通口，所述通口允许所述第二流体流(S，F，D)的至少一部分从所述环形流动空间(12)转移到所述管路区段(11)中。
26.根据权利要求1至24中任一项所述的设备(10)的应用，该设备用于汽油发动机中在废气颗粒过滤器(3)之前将二次空气注入废气流中，其中，作为第一流体流的废气流通过所述设备(10)引导，并且作为第二流体流的二次空气被引入所述输入管路(13)中。
27.根据权利要求1至24中任一项所述的设备(10)的应用，该设备用于在内燃机中的燃料回收，其中，作为第一流体流的燃烧空气通过所述设备(10)引导，并且作为第二流体流的至少占有一定比例的燃料蒸汽被引入所述输入管路(13)中。
28.根据权利要求1至24中任一项所述的设备(10)的应用，该设备用于将尿素掺入内燃机的排气系中，其中，作为第一流体流的废气流通过所述设备(10)引导，并且作为第二流体流的带有添加的尿素的空气和/或废气被引入所述输入管路(13)中。
29.根据权利要求28所述的设备(10)的应用，所述内燃机是柴油发动机。
CN201710945989.7A 2016-10-11 2017-10-11 用于混合流体流的设备 Expired - Fee Related CN107916976B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016119306.2 2016-10-11
DE102016119306.2A DE102016119306A1 (de) 2016-10-11 2016-10-11 Vorrichtung zum Vermischen von Fluidströmen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107916976A CN107916976A (zh) 2018-04-17
CN107916976B true CN107916976B (zh) 2021-05-25

Family

ID=61695910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710945989.7A Expired - Fee Related CN107916976B (zh) 2016-10-11 2017-10-11 用于混合流体流的设备

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN107916976B (zh)
DE (1) DE102016119306A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019134859A1 (de) * 2019-12-18 2021-06-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Sekundärluftsystem und Abgasanlage mit einem solchen Sekundärluftsystem
DE102020101134A1 (de) 2020-01-20 2021-07-22 Eberspächer Exhaust Technology GmbH Gas/Gas-Mischer zum Einleiten von Gas in den Abgasstrom einer Brennkraftmaschine
DE102021106739A1 (de) * 2021-03-18 2022-09-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Einleitung von Regenerationsluft in einen Abgasstrang
DE102022102037A1 (de) 2022-01-28 2023-08-03 Friedrich Boysen GmbH & Co KG. Heizvorrichtung
DE102022108338B3 (de) 2022-04-06 2023-03-30 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine und zugehöriges Betriebsverfahren
DE102022110733A1 (de) 2022-05-02 2023-11-02 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Mischungsvorrichtung für einen primären Fluidstrom in einem ersten Rohr mit mindestens einem sekundären Fluidstrom, ein Verfahren zur Mischung und ein Flugzeugtriebwerk
DE102022119432B3 (de) 2022-08-03 2024-02-08 Purem GmbH Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine
DE102022119716A1 (de) 2022-08-05 2024-02-08 Purem GmbH Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3527243A1 (de) * 1985-07-30 1987-02-12 Falkenstein Karl Verfahren zur beseitigung unerwuenschter schadstoffe im abgas von brennkraft-maschinen
WO2009056719A3 (fr) * 2007-10-31 2009-07-02 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif d'injection d'air dans une ligne d'echappement

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1626014B2 (de) * 1968-03-15 1976-09-16 Kern, Herbert, Dipl.-Ing., 8903 Haunstetten Einrichtung zur nachverbrennung der abgase von brennkraftmaschinen
JPS5240252Y2 (zh) * 1973-12-03 1977-09-12
US5829248A (en) * 1997-06-19 1998-11-03 Environmental Engineering Corp. Anti-pollution system
JP4262522B2 (ja) * 2003-05-28 2009-05-13 株式会社日立ハイテクノロジーズ エンジン用排気ガス処理装置および排気ガス処理方法
US20070039381A1 (en) * 2005-08-05 2007-02-22 Timmons Suzanne A Secondary Air Injector For Use With Exhaust Gas Simulation System
JP5540802B2 (ja) * 2010-03-22 2014-07-02 株式会社デンソー 二次空気制御弁
DE102010035311A1 (de) * 2010-08-25 2012-03-01 Boa Balg- Und Kompensatoren-Technologie Gmbh Entkopplungselement, insbesondere für Abgasanlagen
DE102014108809C5 (de) * 2014-06-10 2019-04-25 Tenneco Gmbh Abgasmischer
AU2015349598B2 (en) * 2014-11-19 2020-01-30 Envirochasing Ip Holdings Pty Ltd Extraction apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3527243A1 (de) * 1985-07-30 1987-02-12 Falkenstein Karl Verfahren zur beseitigung unerwuenschter schadstoffe im abgas von brennkraft-maschinen
WO2009056719A3 (fr) * 2007-10-31 2009-07-02 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif d'injection d'air dans une ligne d'echappement

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016119306A1 (de) 2018-04-12
CN107916976A (zh) 2018-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107916976B (zh) 用于混合流体流的设备
US9140163B2 (en) Arrangement for introducing a liquid medium into exhaust gases from a combustion engine
CN102182533B (zh) 空气辅助喷射器以及包括其的喷射系统和排气处理系统
JP6602353B2 (ja) 排気ガス後処理装置及び方法
KR101723758B1 (ko) 차량 배기 시스템의 투여기 및 혼합기
CN103114892B (zh) 用于在气流内混合液体的组件
US20120216530A1 (en) Systems and methods for exhaust gas recirculation
CN110359985B (zh) 用于将气体导入到内燃机的废气流中的气体/气体混合器
CN204984552U (zh) 用于发动机的排气后处理系统
US20220056831A1 (en) Systems and methods for mixing exhaust gas and reductant
CN216110933U (zh) 车辆排气系统部件
US20230016427A1 (en) Body mixing decomposition reactor
CN107980078A (zh) 用于汽车的内燃机的废气后处理装置
CN107709718A (zh) 用于排气系统中的混合器
US9689363B2 (en) Gaseous fuel mixer
CN104005886A (zh) 一种用于船用柴油机的egr混合器
CN107559113A (zh) 发动机的进气管及发动机
JP5316796B2 (ja) エンジンの排気浄化装置
CN109415963A (zh) 混合装置和后处理装置
EP2236804B1 (en) Gas mixing device particularly for internal-combustion engines equipped with exhaust gas recirculation system
CN115075919A (zh) 排气/反应剂混合布置结构
CN202946266U (zh) 用于内燃机的气体混合器
KR20150097800A (ko) 내연기관에서 배기가스를 재순환하는 장치
CN210660360U (zh) 带弯管结构的进气歧管
CN111742123B (zh) 用于配量液态的废气后处理剂的废气后处理装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210525

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee