CN109386355A

CN109386355A - 混合器装置和废气系统

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Publication number: CN109386355A
Application number: CN201710692675.0A
Authority: CN
Inventors: 迈克尔·菲舍尔; 安德烈亚斯·哈斯; 斯特凡·索尔; 丹尼斯·塞勒; 贝恩德·伯克哈特
Original assignee: Friedrich Boysen GmbH and Co KG
Current assignee: Friedrich Boysen GmbH and Co KG
Priority date: 2017-08-14
Filing date: 2017-08-14
Publication date: 2019-02-26
Anticipated expiration: 2037-08-14
Also published as: CN109386355B

Abstract

一种混合器装置和废气系统，其中混合器装置用于将液体引入和分配到气流中，其包括可以被气流流过的混合室，至少部分地布置在混合室中的溢流管，并且溢流管具有护套表面以及第一和第二管端，以及与溢流管的第一管端相关联的至少一个注射器，以将液体注入到溢流管中。溢流管的护套表面具有至少一个流入开口，气体可以通过该流入开口从混合室流入到溢流管中，以便随后与注射流体混合。溢流管构造成使得其内部的流入气体可以具有施加在其上的相反方向的两个旋流分量。

Description

混合器装置和废气系统

技术领域

本发明涉及一种用于将液体引入和分配到气流中，特别是用于将液体还原剂引入和分配到废气流中的混合器装置。

背景技术

这种混合器装置通常用于混合气流，将注入的液体分配到气流中和/或促进液体的汽化。

在气流中以合适的形式可靠地汽化和分配液体以(例如)允许气流的组分与汽化液体的组分发生化学反应的问题，是出现在许多应用领域中的一个问题。在废气工程中出现这个问题，例如与SCR方法有关，其中例如借助于计量泵或注射器将尿素水溶液引入到机动车辆的排气管中。通过热解和水解由尿素溶液产生氨和CO2。以这种方式制得的氨可以与废气中包含的氮氧化物在合适的催化转化器中反应，从而从气流中有效地去除废气中的氮氧化物。

在这种方法中特别相关的是以与废气中所含的氮氧化物量合适的比例供给尿素溶液。另外极为重要的是，引入到废气流中的尿素溶液尽可能完全地汽化并且在均匀分布于废气流中。

为了确保引入到气流中的液体的有效分配和汽化，经常在沿流向的液体的引入点之后，引入点之处和/或引入点之前提供混合器装置。术语“混合器装置”在本文中应理解为广泛含义。这样的装置可以包括影响气流的流动和/或使喷雾的的液滴汽化的组件(例如在操作中它们在热表面上汽化)。

虽然常规的混合器装置在多数情况下产生可接受程度的气流的均质化，但是仍然需要更有效的混合器装置来实现液体在气流中尽可能完全并且尤其快速地分配，而不会过度阻碍废气流。换句话说，混合器装置应当在废气流中产生尽可能小的反压力。

在废气工程中尤其需要有效的混合器装置。混合器装置的效率越高，即注入到废气流中的尿素的量越多，其中尿素的量适配于废气中包含的氮氧化物的量。这最终的结果是改善废气处理。对于靠近发动机的废气处理理念，还原剂的均匀分配特别重要。然而，混合器装置在化学工艺技术的许多领域中也起着重要作用。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种有效的混合器装置，用于分配和汽化引入到气流中的液体，其伴随着尽可能小的反压力的增加。混合器装置还应该能够简单且廉价地制造。

根据本发明的混合器装置包括气流可以流过的混合室，至少部分优选完全布置在混合室中的溢流管，其具有护套表面和第一以及第二管端，并且与溢流管的第一管端相关联的至少一个注射器，其将液体注入到溢流管中。溢流管的护套表面至少部分地掩蔽注射区域，从而使喷雾锥的不需要的扩散最小化。由于外部的废气至少部分地在溢流管绕流，所以其表面相对较热。撞击热表面的液滴汽化。

特别地，注射器布置在溢流管的上游管端的区域中，使得基本上整个护套表面用于防止分散并促进汽化。注射器限定的主注射方向还可以至少基本上与溢流管的中心轴线平行或稍微倾斜地延伸。特别地要规定，主注射方向与溢流管的中心轴线一致。这意味着注射器可以设计成用于轴向注入到溢流管中。例如，注射锥体的锥体轴可以理解为主注射方向。优选的是，全部液体可注入到溢流管中。

与溢流管相关的术语“管”应广泛地理解，并且应表示开口的中空体而不一定具有圆形横截面。

混合室可以完全包围溢流管。或者，溢流管也可以部分地从混合室引出，或者也可以从其中突出出来。

本发明提供了溢流管的护套表面，其具有至少一个流入开口，气体可以通过该流入开口从混合室流入到溢流管中，以便随后与注入的流体混合，并且溢流管构造成使得其内部的流入气体可以具有施加其上的两个相反方向的旋流分量。已经发现，在溢流管中由相反方向的两个旋流分量形成的双旋流，使得液体的分布特别均匀。溢流管也可以被配置为使得能够使三个或更多个旋流分量施加在其内部的流入气体上。这意味着，例如，可以提供四倍旋流的产生而不是双旋流，其中相应的相邻旋流分量优选地具有相反的方向。

可以提供，由注射器限定的注射区域至少基本上完全位于溢流管内。这可以特别好的防止喷雾分散。

混合器装置的气体入口优选与混合室相关联。气体可以通过气体入口流入到混合室中，并且可以任选地流到溢流管上。

根据本发明的实施方式，混合器装置的气体入口限定了流入方向在与溢流管的中心轴线成直角或倾斜的方向上延伸。

特别地，溢流管的护套表面可以具有通过气体入口流入的气流可以直接流过的部分。

溢流管的护套表面可以具有至少两个流入开口以产生和/或放大相反方向的旋流分量，并且特别地通过气体入口流入的气流不能直接特别是不垂直在所述两个流入开口上流动，所述两个流入开口布置在可以直接在其上流动的所述护套表面部分的两侧。因此，优选地，至少两个流入开口不能从气体入口流到前面或至少不流过整个表面，并且因此使流过它们的具有相应的旋流产生的气体至少部分地偏转。在这方面优选的是，能够从气体入口向前流在溢流管的护套表面的区域被设计成没有开口(没有中断)。将流动分支分成两部分流动，从而使这些部分的主导流横向流到流入开口。此外，以这种方式，注射器的注入区域朝向混合室的入口有效地被遮蔽。

流入开口可以相对于由混合器装置的气体入口限定的主流动方向横向偏移和/或可相对于溢流管的中心平面反向布置。这样会有效地产生双重旋流。

溢流管的第二管端可以是混合器装置的气体出口。在这方面，气体出口优选地设置为混合室的唯一出口。这意味着优选流过混合室的基本上所有的气体也流过溢流管。然而，原则上也可以提供旁路，通过该旁路气体流的(小)部分可以不通过溢流管直接流出混合室。

本发明的另一个实施方式提供了，溢流管具有两个不同的产生旋流的内壁部分，以产生和/或放大相反方向的漩涡分量。内壁部分可以直接模制到溢流管中，或者可以作为单独元件紧固到溢流管的内壁。内壁部分可以弯曲以产生特别有效的旋流。溢流管也可以具有两个以上不同的产生旋流的内壁部分。

根据一个实施方式，由突出到溢流管的凹部的横向区域形成两个不同的产生旋流的内壁部分。这使得结构特别紧凑。

溢流管至少可以部分具有肾形横截面和/或具有“8”字形边缘的横截面以产生和/或放大相反方向的漩涡分量。可以在这样的溢流管的两个相邻的凹坑或压痕中形成相反的旋流分量。

至少一个导向叶片，优选地至少一个弯曲的导向叶片可以布置在溢流管的至少一个流入开口处，并将切向流分量施加到流入溢流管的气体上。可以通过导向叶片的相应的尺寸和造型以期望的方式适应旋流的产生。

可以提供至少一个导向叶片与溢流管一体形成，并且优选地从溢流管的护套表面折叠出来形成表面件。这节省了制造成本和组装成本。

本发明的一个实施方式提供了在溢流管的轴向上至少一个导向叶片的取向和/或曲率发生变化。从而可以进一步提高所需的旋流形成。

根据本发明的另一实施方式，溢流管的护套表面具有至少两个具有相应导向叶片的流入开口，其中导向叶片将切向流动分量在不同方向上施加到流入溢流管的气体上，以产生和/或放大相反方向的旋流分量。由此产生特别显着的双旋流旋涡，从而实现注入液体的高均匀分布。

溢流管的内部可以至少部分地划分成至少两个独立的流动区域，其中可以将两个相反方向的旋流分量分别施加到流入的气体上，以产生和/或放大至少四种不同的旋流分量。因此可以进一步提高湍流的程度。该划分可以特别为对称的。在这方面本身看来，如上文结合其他实施方式，依赖于通过使内壁成形和/或通过导向叶片的应用，可以实现在其中一个流动区域中施加相反方向的旋流分量。

优选地通过布置在溢流管中并沿其轴向部分延伸的至少一个壁元件使流动区域彼此分离。这使得能够特别简单地将溢流管的内部划分成单独的流动区域。由于仅由壁元件部分地分离，因此相应的部分流动可以在产生旋流之后再次彼此混合。

壁元件可以形成为平板，优选为金属板。或者，为了流动优化，壁元件可以至少部分地弯曲和/或具有凸起。壁元件并不是仅仅必须是简单的金属片，而且可以根据需要具有更复杂的设计和/或更复杂的形状。

溢流管至少可以部分呈椭圆形或圆角形的横截面。

可以规定溢流管和/或混合室的横截面形状和/或横截面表面在溢流管的轴向上变化。例如，从圆形变化为椭圆形的形状，或反之亦然，从“8”字形边缘到椭圆形，或反之亦然，或者从“8”字形边缘到圆形，或反之亦然。或者或另外，溢流管可以在注射方向上变宽或变细。特定实施方式提供锥形加宽或变细。还可以提供喇叭形的加宽或变细。溢流管的形状和尺寸的程度可以分别地适应于构造空间的要求，液体射流的性质以及流动关系。

还可以规定，在轴向上溢流管的至少一个流入口的尺寸增大或减小。这使得能够进一步适应或旋流和涡流形成。

可以在护套表面的内侧布置至少一个导流元件，并且沿着溢流管的轴向方向和周向方向延伸。特别地，至少一个导流元件可以至少是部分螺旋形的。这种导流元件产生具有进一步改善液体分布的轴向分量的旋流。特别地，导流元件可以至少部分倾斜于溢流管的纵向长度延伸。

本发明另一实施方式提供了多个导向元件的装置，其布置在溢流管的流入开口的区域中，导向元件横向于溢流管的中心轴线延伸，并且优选地至少基本上彼此平行地延伸。优选地，它们基本上垂直于注射器的主注射方向延伸，但是也可以根据需要相对于主注射方向成一定角度定位，以支持注射液体的汽化并且以想要的方式影响溢流管中的流动。优选地提供至少五个这样的导向元件。导向元件可以以板状的方式设计和/或可以形成类似于软百叶窗的板条结构。已经发现，这种结构——特别是与在溢流管中产生的双旋流相结合——进一步改善了液体的分布。特别可能的是，先前产生的双旋流的放大。根据应用，导向元件可以具有平面形状或弯曲形状。

导向元件优选地布置在流入开口的区域中，流入开口远离混合器装置的气体入口的。在本实施方式中，不直接流在导向元件上。在混合动力方面，这被证明是特别有利的。根据应用，导向元件可以相对于彼此以规则的间隔或不规则的间隔布置，并且可以具有相同的尺寸或不同的尺寸。形状可以相同或不同。可以选择导向元件的布置，形状和尺寸，使得尽可能有效地抵消导向元件上的成膜。

导向元件——不一定全部——可以具有至少一个切口(cut-out)，其可以根据期望的表面冲击密度选择其形状和尺寸。例如，切口为洞。

至少一个切口的边界可以具有在轴向方向上延伸的套筒状部分。因此，注射区域的部分流动可以更好地定向并且保护注射锥体。

导向元件可以由管元件的折叠壁部分形成。在本实施方式中，管元件的非折叠壁部分形成套筒状部分，其能够特别容易地制造。

本发明的另一实施方式提供了导向元件通过流入开口突出进入到溢流管中，优选地直到不同的距离。因此可以提高液体的均匀分布。

可以做出这样的规定：设置壁元件以分离溢流管中的流动区域，壁元件穿过导向元件的装置。

溢流管的第一管端可以以实质上气密的方式连接到混合室的内壁，从而也可以封装，并且从而在其靠近注射器的部分中保护注射区域。

或者，溢流管的第一管端至少可以部分地与混合室的内壁间隔开。这使得能够在注射器的喷嘴之后流动或冲洗并抵消沉积物的不期望的形成。至少部分形成的环形缺口使得气体能够在第一管端处进入，例如，由于第一管端与混合室的内壁(部分)间隔开因此提供流入开口的旁路。代替缺口，也可以在第一管端的区域中设置单独的开口。

本发明的一个特定实施方式提供了溢流管的第一管端至少部分地被套筒包围，其中套筒设置有至少一个开口。这种套筒作为限流元件，并且支持在环形缺口和/或旁路开口的区域中气体压力的均匀化，以优化注射器喷嘴后面的冲洗。

溢流管的第一管端可以具有特别是具有圆锥形，喇叭状或郁金香状的加宽部分。这种加宽部分用作扩散器。可以规定加宽部分邻接收缩部。

在溢流管的第一管端的区域中，可以设置沿径向方向延伸的金属分离片，以将套筒的湍流区域与其余溢流管的湍流区域分开。

根据本发明的一个特定实施方式，混合室和/或溢流管打开/开口到中间管中，其中布置有至少一个不连续元件，以阻止或阻断流动。特别地，不连续元件可以是横向于流动方向延伸或相对于流动方向倾斜地延伸的板状元件。至少一个不连续元件优选地布置在中间管的存在相对较小的流速的区域中。不连续元件迫使流动相对平静的气体返回到涡流/旋流中，从而提高了气流的均匀化。

本发明还涉及一种废气系统，其具有第一废气处理装置，特别是具有氧化催化剂，并且具有布置在第一废气处理装置下游的第二废气处理装置，特别是还原催化剂。

根据本发明，在废气的流动方向上，在两个废气处理装置之间设置如上所述的混合器装置。

混合器装置可以布置和构造成使得溢流管基本上垂直于第一废气处理装置的纵向轴线布置。例如，溢流管因此可以横向于氧化催化剂布置。该实施方式能够实现溢流管的直接湍流，而不会使离开第一废气装置的废气流大量偏转。

或者，混合器装置可以布置和构造成使得溢流管相对于第一废气处理装置的纵向轴线倾斜地布置，特别是具有喇叭状形状的溢流管。这种倾斜的纵向布置可以具有特定的空间规格。

可以提供端子元件，其包括在溢流管的护套表面和混合室的内壁之间延伸的壁，并且迫使气体从第一废气处理装置移动到混合器装置中，基本上完全流过溢流管。

在说明书和附图中阐述本发明的进一步发展。

以下将参照附图通过实施例来描述本发明。

附图说明

图1以侧视图示出了根据本发明实施方式的混合器装置；

图2是图1的混合器装置的截面图；

图3是本发明另一实施方式的剖视透视图；

图4是本发明另一实施方式的局部透明透视图；

图5是本发明另一实施方式的局部透明透视图；

图6从气体出口侧示出了图5的装置；

图7是图5的装置的非透明透视图；

图8示出了图5的装置的溢流管；

图9是本发明另一实施方式的局部透明透视图；

图10是图9的装置的非透明透视图；

图11示出了图9的装置的溢流管；

图12示出了本发明另一实施方式的不同视图；

图13示出了本发明另一实施方式的不同视图；

图14示出了根据本发明的混合器装置的排气管的不同变型的集合；

图15是根据本发明另一实施方式的混合器装置的侧视图；

图16示出了图15的混合器装置的溢流管的不同视图；

图17示出了图16的溢流管的另一视图；

图18示出了图16的溢流管的另一视图；

图19示出了图16所示的溢流管的另一视图；

图20示出了根据本发明的具有轴向注射锥体的混合器装置；

图21示出了根据本发明的具有倾斜注射锥体的混合器装置；

图22是本发明另一实施方式的侧视图；

图23从后方倾斜地示出了图22的装置；

图24示出了本发明另一实施方式的不同视图；

图25是本发明另一实施方式的透明透视图；

图26是本发明另一实施方式的侧视图；

图27示出了根据本发明的混合器装置的溢流管的示例性横截面形状；

图28是本发明另一实施方式的侧视图；

图29是根据本发明的混合器装置的另一实施方式的截面图，其包括被配置用来产生四个不同旋流分量的溢流管；

图30是图29的混合器装置的局部透明侧视图；

图31是图29的混合器装置的局部透明平面图；

图32由下方倾斜地示出了图31的装置；

图33是图29的混合器装置的另一截面图；

图34是根据本发明的混合器装置的另一实施方式的截面图，其以与图29的混合器装置类似的方式设计，但是具有改进的壁元件以分离流动区域；

图35是根据本发明的混合器装置的另一实施方式的截面图，其具有带凸起的壁元件；

图36是根据本发明的混合器装置的另一实施方式的截面图，其具有带有套筒状部分(通道)的导向板；

图37是管元件的纵向截面图，设置该管元件以布置在本发明的混合器装置中；

图38是根据本发明的混合器装置的另一实施方式的截面图；以及

图39示出了根据本发明的混合器装置的中间管的横截面。

具体实施方式

根据本发明，提供了一种混合器装置13,13'，其被集成到具有至少一个废气处理装置12，12'的排气管10中(参见例如图1和图2或图3和图4)。混合器装置13，13'各自包括一个其中布置有溢流管16的室14。还原剂借助于注射器18在轴向(特别是轴向中心)注射(喷雾锥19，例如参见图3)进入到溢流管16中。因为它被外部的废气绕流，所以其表面比较热。因此与其接触的还原剂在其表面被汽化。

在所示的实施方式中，流入到室14中和管16周围的废气(废气流A)不能直接流到喷雾锥19上。溢流管16具有开口20，废气可以通过该开口横向流入到管16中。即，开口20能够使气体沿径向进入。

优选地但不是绝对必要的，导向叶片22将切向分量施加到流入管16中的废气上(参见流B)，例如通过叶片22的弯曲形状。即，通过该措施防止了纯径向废气流通过设置有导向叶片22的开口20流入到管16中。例如，叶片22与管16一体成形。

根据图3和图4的混合器装置13'，在上开口22中布置有多个平行且基本平坦的板24，其突出到管16的内部。形象的说法是，导流板24形成为一种“软百叶窗”。部分地，板24，特别是面向注射器18的板24部分地被锥体19直接冲击，使得还原剂在相应的板表面处发生还原剂液滴的汽化。可以通过板24的合适的定位和形状的要求来影响或避免这种效应。

还可以提供独立于开口20设置的导流元件。在混合器装置13中，它们是在管16的上侧或下侧弯曲为弧形或波浪形的部分26，26'(部分26，26'也可以是单独的插入物)。形象地说，部分26，26'在垂直于管16的纵向轴线的横截面中至少提供大致椭圆形的管16至少部分为“8字形边缘”。它们支持在管16的内部形成有直接相反方向的旋流C，使得注射的还原剂的分布特别均匀。

在所述的混合器装置13，13'中，相应的室14具有允许溢流管16的横向湍流的入口28。在这方面，开口28的几何形状对应于废气处理装置12'(例如氧化催化剂)的几何形状，以使其能够靠近室14定位。室14的出口开口30与管16同轴布置。它经由中间管11连接到装置12(例如，还原剂催化剂)。

图5示出了具有部分透明示出的室14的混合器装置13。管16一体成形。管16的下游端30'精确地配合到室14的开口30中，使得实质上全部废气在其可以离开室14之前必须流过管16。然而，根据需要也可以设置旁路。

下游端30”以实质上气密的方式连接到室14的壁，使得废气不能直接在锥体19上流动。然而，可以根据需要提供旁路(例如参见图9)。

图6是以轴向视角通过开口30进入管16，由此可以看出，叶片22是从管16的壁切出并向内折叠的弯曲元件。

图7示出了具有不透明室14的装置13。

图8仅示出了管16。

图9示出了具有部分透明示出的室14的混合器装置13'。由于单独形成的板24插入到上开口20中，所以管16不是一体成形。板24也不能彼此等距离地和/或倾斜地布置。

如装置13中的那样，管16的下游端30'恰好适配于室14的开口30中，从而实质上全部废气必须在其离开腔室14之前流过管16。但是，可以根据需要提供旁路。

由于提供了间隙32，上游端30”不以气密方式连接到室14的壁。

图10示出了具有不透明室14的装置13。

图11仅示出了管16。因此，可以容易地认识到，在此叶片22仅仅是树桩状的鼻部，每个鼻部具有短的平坦部分34，该平坦部分34在径向方向上倾斜地突出到管内部。应当理解，可以使用不同的叶片几何形状以在管16中获得所需的流动。这也意味着可以提供或可以省略额外的导流装置(例如，装置13'的管16不具有部分26，26')。

图12和图13分别以不同的视图和部分示出了混合器装置13和13'的多个线条图。

必须指出，可以根据需要组合参照设备13，13'描述的各个措施。例如，因此可以想到在溢流管中实现“软百叶窗”和旋流产生部件(例如弯曲叶片22和部分26')的想法。

根据本发明，已经开发了一种理念(通过参考装置13，13'的实施例来描述)，其中计量的喷雾的高停留时间可以通过将还原剂沿轴向中心计量供给到布置在室中的溢流管中来实现。提供开口，气体通过该开口可以在其被还原剂冲击/混合之前沿径向进入管，其可能由导流装置引导。

根据实施方式(例如装置13)，可以根据需要设置双旋流，可以由通过溢流管从管折叠出来的叶片产生双旋流。这种旋流形成在溢流管的区域中，并且可以同时用于产生湍流和作为液滴分离器。管在两侧绕流，并且叶片可以通过该装置用作汽化表面。

图14示出了可以相对于混合器装置13布置还原剂催化剂12的不同实施例。在所有实施例中，氧化催化剂12'设置成与溢流管16成直角。

在根据图15所示的本发明的混合器装置13”的实施例中，溢流管16'具有喇叭状形状，并且与废气处理装置12，12'的纵轴L倾斜地配置。端子元件40在溢流管16'的护套表面45和室14的内壁46之间延伸。由此从氧化催化剂12'移动到混合器装置13”中的气体被迫实质上完全流过溢流管16'。

图16-19分别示出了喇叭状溢流管16'。可以认识到，螺旋形或螺线形导流元件47布置在护套表面45的内侧。它们具有旋流放大效应，并且特别地产生轴向旋流分量。护套表面45具有侧向开口20'，20”。一个开口20'在轴向上变宽，而另一个开口20”在轴向方向上变窄(图17)。

特别地，图18和图19可以看出，在开口20”的区域中设置了回流到管16'内部的湍流部分48。废气直接流动到所述湍流部分上，并将其偏转到缺口20a”中，由此其移动到管16'的内部。因此废气不会向前或直接流在缺口20a”上。缺口20a”的布置和构造有助于溢流管16'中的废气形成旋流。

在图18的下部可以看到凹部49，并且突出到溢流管16'中同样具有旋流放大效应。在图19中特别可以看出，喇叭口50形式的膨胀部位于喇叭形溢流管16'的狭窄端。

如图20所示，注射器18可以布置成使得喷雾锥19'与溢流管16的纵向范围平行延伸。另外，如图21所示，注射器18也可以布置成使得喷雾锥19相对于溢流管16的纵向范围倾斜延伸。根据配置和需求，注射器18还可以产生宽的喷雾锥19(图20)或窄的喷雾锥19'(图21)。

在根据图22和图23的实施方式中，设置有套筒55，其设置有围绕溢流管16的上游管端30”区域的孔54，并形成限流元件以使气体压力均匀化。由此实现注射器18的喷嘴后面的均匀冲洗，从而防止形成不利的沉积物。在图22和图23所示的变型中，还可以在溢流管16的上游管端30”处设置有喇叭口50。它在这里被套筒55包围。将套筒55的湍流区域与剩余溢流管16的湍流区域分开的径向延伸的金属分离片57位于套管55的旁边。

如图24所示，也可以设置弯曲板64来代替平板24。如图24的上部所示，在注射方向上弯曲或，如图24的下部所示逆向注射方向弯曲。两个板在注射方向上弯曲，并且可以设置逆向注射方向弯曲的板64。板64还可以具有径向曲率分量。

具有平板74的实施方式在其下边缘处设置有切口75以优化旋流产生，并避免图25中的膜形成。切口75的形状和尺寸可以适用于相应的应用。也可以规定只有一些板74设置有切口。

板24也可以具有不同的尺寸，并因此能够突出到溢流管16中直到不同的距离。这种实施方式在图26中示出。

根据构造空间的限制，对于散流锥19，19'的形状和流动条件，溢流管16，16'的横截面形状可以不同地选择，例如圆形，椭圆形，圆角形或具有“8”字形边缘。这些形状的组合或修改在具体应用中也是有利的。即，管16的横截面几何形状可以在轴向方向上变化。图27中示出了两个实施方式。

在图28所示的实施方式中，溢流管16”在注射方向观察时呈喇叭状。也可设置成郁金香形加宽。

在图29-33所示的实施方式中，在溢流管16中设置有平板金属板形状的壁元件85。壁元件85沿轴向延伸，并将溢流管16的内部分割成两个分开的流动区域81，82。如图29所示，通过开口20横向流入溢流管16的废气被壁元件85分成两个相应的部分流B(图中相应的上部和下部流B)，产生相反方向的旋流。相应的流动区域81，82的两部分流B同样具有相反方向的旋流分量。因此，在溢流管16中总共形成四个不同的旋流分量。相邻的旋流C具有相反的方向。弯曲的导向叶片22支持旋流的形成。

在图30中可以看出，壁元件85穿过平板84的装置。由图31可以看出，板84延伸穿过溢流管16并在其两侧突出。由图32和33可以看出，一些板84设置有中央切口90。在本实施例中，基本上圆形或孔状的切口90表面(可以想到的其它形状，例如椭圆形)随着与注射器18的间隔增加而减小。布置在距注射器18最远的板84上没有切口90。

此外，壁元件85设置有开口狭缝93，该开口狭缝93在这里是圆锥形的并且沿着切口90的边缘。

不一定必须具有大的面积来分离两个流动区域81，82。如图34所示，只在小区域内或在多个小区域内通过壁元件85'分离流动区域81，82就足够了。壁元件85'可以具有切口，或者可以由单独的元件形成。

如图35所示，还可以提供用于分离流动区域81，82的壁元件85”，其具有用于流动优化的凸起96。弯曲部分也是可以想象的。凸起96支持气体进入到管16中并形成旋流。

可以独立于图35所示的实施方式的壁元件85”实现的另一特殊特征，是混合室14'不完全围绕溢流管16。图中的溢流管16的上部而是从混合室14'引出。因此，溢流管16的上部可以形成混合器装置的外壁的一部分。

与图32所示的实施方式一样，在图36所示的实施方式中提供具有切口90的板84。如图所示，这里的切口90的边界具有“保护”注射锥体的相应的轴向通道97(套筒状部分)。切口90的直径随着与注射器的间隔增加而减小。因此，注射锥体相继地“剥离”，即锥体的相应外部部分冲击以一定角度定位的板84，并在那里汽化或者在那里反弹并进行二次雾化。

板84也可以是管元件98的折叠壁部分。这种实施方式在图37中示出。

如图38所示，通常足够的是，提供溢流管16仅有一个气体可以流入的单个开口20。在这方面，管16的护套表面45的形状使得自动发生双重旋流效应。

图39示出了本发明实施方式，其中不连续元件95布置在中间管11中。它阻止了流动部分的方向。不连续元件95在这里被设计为横向于流动方向延伸的平面金属片，但是这不是必须的。以T形为例。如可以参考箭头所示的流动模式，不连续元件95的横档位于中间管11的区域中，而在该区域中存在气体的相当平静的流动行为。元件95迫使流动气体在这里进入更多的湍流区域中，从而提高了气流的均匀化。

根据本发明的理念尤其具有以下优点：

——通过具有低反压力的装置可以实现废气，例如从柴油氧化催化剂(DOC)，非常均匀的流入到溢流管中。在此已经实现了，分配到中间管中的非常均匀的气体到下游过滤器。如果溢流管具有相当大的体积，这是特别通过其横截面的椭圆化实现的，这被证明是有利的。

——注射的喷雾锥可以通过产生的旋流来加宽(例如在装置13处)，从而可以增加由还原剂起作用的区域。由于溢流管中汽化的程度高，可以简化或省略另外的汽化结构，从而进一步降低反压力。

通过具有附加元件(“软百叶窗”，例如参见装置13')的特定实施方式，可以进一步增加旋流的形成和汽化。

附图标记列表：

10 排气管

11 中间管

12,12' 废气处理装置

13，13'，13” 混合器装置

14，14' 室

16，16'，16” 溢流管

18 注射器

19，19' 喷雾锥

20，20'，20” 开口

20a” 缺口

22 导向叶片

24 平板

26，26' 部分

28 开口

30 出口开口

30' 下游端

30″ 上游端

32 间隙

34 平坦部分

40 端子元件

45 护套表面

46 内壁

47 导流元件

48 湍流部分

49 凹部

50 喇叭口

54 洞

55 套筒

57 金属分离片

64 弯曲板

74 平板

75 切口

81，82 流动区域

84 平板

85，85'，85″ 壁元件

90 切口

93 开口狭缝

95 不连续元件

96 凸起

97 通道

98 管元件

A 废气流

B 流

C 旋流

L 纵向轴线

Claims

1.一种混合器装置(13，13'，13”)，其用于将液体引入和分配到气流中的，特别是用于将液体还原剂引入和分配到废气流中，其特征在于，包括：

气流可以流过的混合室(14，14')；

至少部分地布置在所述混合室(14,14')中的溢流管(16，16'，16”)，并且其具有护套表面(45)以及第一和第二管端(30'，30”)；以及

与溢流管(16，16'，16”)的第一管端(30”)相关联的至少一个注射器(18)，其将液体注入到溢流管(16，16'，16”)中，

其中所述溢流管(16，16'，16”)的所述护套表面(45)具有至少一个流入开口(20，20'，20”)，气体可以从所述流入开口从所述混合室(14，14')进入到溢流管(16，16'，16”)中，以便随后与注入的流体混合；并且

其中所述溢流管(16，16'，16”)构造成使得其内部的流入气体可以具有施加其上的相反方向的两个旋流分量。

2.根据权利要求1所述的混合器装置，

其特征在于，

由所述注射器(18)限定的注射区域(19，19')至少基本上完全位于所述溢流管(16，16'，16”)内。

3.根据权利要求1或2所述的混合器装置，

其特征在于，

所述混合器装置(13，13'，13”)的气体入口与所述混合室(14，14')相关联。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的混合器装置，

其特征在于，

所述混合器装置(13，13'，13”)的气体入口限定了流入方向与所述溢流管(16，16'，16”)的中心轴线成直角或倾斜的方向上延伸。

5.根据权利要求3或4所述的混合器装置，

其特征在于，

所述溢流管(16，16'，16”)的所述护套表面(45)具有通过气体入口流入的气流直接流过的部分。

6.根据权利要求5所述的混合器装置，

其特征在于，

所述溢流管(16，16'，16”)的所述护套表面(45)具有至少两个流入开口(20，20'，20”)以产生和/或放大具有相反方向的旋流分量，通过气体入口流入的气流特别是不能直接流动在所述两个流入开口上流动，并且所述两个流入开口布置在可以直接在其上流动的所述护套表面(45)的截面的两侧。

7.根据权利要求6所述的混合器装置，

其特征在于，

所述流入开口(20，20'，20”)相对于由所述混合器装置(13，13'，13”)的气体入口限定的主流动方向横向偏移，和/或相对于溢流管(16，16'，16”)的中心平面反向布置。

8.根据前述权利要求中至少一项所述的混合器装置，

其特征在于，

所述溢流管(16，16'，16”)的第二管端(30')是所述混合器装置(13，13'，13”)的气体出口。

9.根据前述权利要求中至少一项所述的混合器装置，

其特征在于

所述溢流管(16，16'，16”)具有两个不同的产生旋流的内壁部分，以产生和/或放大相反方向的旋流分量。

10.根据权利要求9所述的混合器装置，

其特征在于，

所述两个不同的产生旋流的内壁部分由突出到溢流管(16，16'，16”)中的凹部(49)的横向区域形成。

11.根据前述权利要求中至少一项所述的混合器装置，

其特征在于，

所述溢流管(16，16'，16”)至少部分地具有肾形横截面和/或具有“8”字形边缘的横截面，以产生和/或放大相反方向的漩涡分量。

12.根据前述权利要求中至少一项所述的混合器装置，

其特征在于，

至少一个导向叶片，优选地至少一个弯曲导向叶片(22)布置在所述溢流管(16，16'，16”)的至少一个流入开口(20，20'，20”)处，并将切向流分量施加到流入所述溢流管(16，16'，16”)中的气体上。

13.根据权利要求12所述的混合器装置，

其特征在于，

所述至少一个导向叶片(22)与所述溢流管(16，16'，16”)一体成形，并且优选地由从所述溢流管(16，16'，16”)的所述护套表面(45)折叠出来形成表面件。

14.根据权利要求12或13所述的混合器装置，

其特征在于，

在所述溢流管(16，16'，16”)的轴向方向上，所述至少一个导向叶片(22)的定位和/或曲率和/或表面发生变化。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的混合器装置，

其特征在于，

所述溢流管(16，16'，16”)的护套表面(45)具有至少两个具有相应导向叶片(22)的流入开口(20，20'，20”)，导向叶片(22)将切向流动分量在不同方向上施加到流入所述溢流管(16，16'，16”)的气体上，以产生和/或放大相反方向的旋流分量。

16.根据前述权利要求中至少一项所述的混合器装置，

其特征在于，

所述溢流管(16，16'，16”)的内部至少部分地划分成至少两个独立的流动区域(81，82)，其中可以将两个相反方向的旋流分量分别施加到流入的气体上，以产生和/或放大至少四种不同的旋流分量。

17.根据权利要求16所述的混合器装置，

其特征在于，

布置在所述溢流管(16，16'，16”)中并且沿轴向部分延伸的至少一个壁元件(85，85'，85”)使所述流动区域(81，82)彼此分离。

18.根据权利要求17所述的混合器装置，

其特征在于，

所述壁元件(85，85')形成为平板。

19.根据前述权利要求中至少一项所述的混合器装置，

其特征在于，

所述溢流管(16，16'，16”)至少具有椭圆形或至少部分圆角形的横截面。

20.根据前述权利要求中至少一项所述的混合器装置，

其特征在于，

所述溢流管(16，16'，16”)和/或混合室(14，14')的横截面形状和/或横截面表面在所述溢流管(16，16'，16”)的轴向方向上变化。

21.根据前述权利要求中至少一项所述的混合器装置，

其特征在于，

所述至少一个流入开口(20，20”，20”)沿轴向方向变化。

22.根据前述权利要求中至少一项所述的混合器装置，

其特征在于，

至少一个导流元件(47)设置在护套表面(45)的内侧，并且在所述溢流管(16，16'，16”)的轴向和/或周向方向上延伸。

23.根据前述权利要求中至少一项所述的混合器装置，

其特征在于，

多个导流元件(24，64，74，84)的装置布置在所述溢流管(16，16'，16”)的所述流入开口(20)的区域中，其横向于所述溢流管(16，16'，16”)的中心轴线延伸，并且优选至少基本上彼此平行地延伸。

24.根据权利要求23所述的混合器装置，

其特征在于，

所述导流元件(24，64，74，84)布置在远离所述混合器装置(13，13'，13”)的气体入口的流入开口(20)的区域中。

25.根据权利要求23或24所述的混合器装置，

其特征在于，

至少一个导向元件(24，64，74，84)具有至少一个切口(75，90)。

26.根据权利要求25所述的混合器装置，

其特征在于，

至少一个切口(75，90)的边界具有沿轴向延伸的套筒状部分(97)。

27.根据权利要求23至26中任一项所述的混合器装置，

其特征在于，

所述导向元件(84)由管元件(98)的折叠壁部分形成。

28.根据权利要求23至27中任一项所述的混合器装置，

其特征在于，

所述导向元件(24，64，74，84)通过流入开口(20)突出到所述溢流管(16，16'，16”)中，优选地直到不同的距离。

29.根据前述权利要求中至少一项所述的混合器装置，

其特征在于，

所述溢流管(16，16'，16”)的第一管端(30')以气密的方式连接到所述混合室(14，14')的内壁(46)。

30.根据权利要求1至28中至少一项所述的混合器装置，

其特征在于，

所述溢流管(16，16'，16”)的第一管端(30”)至少部分地与混合室(14，14')的内壁(46)间隔开。

31.根据权利要求30所述的混合器装置，

其特征在于，

所述溢流管(16，16'，16”)的第一管端(30”)至少部分地被套筒(55)包围，所述套筒(55)设置有至少一个开口(54)。

32.根据权利要求30或31所述的混合器装置，

其特征在于，

在所述溢流管(16，16'，16”)的第一管端(30”)的区域中设置沿径向延伸的金属分离片(57)，以将所述套筒(55)的湍流区域与其余剩余溢流管(16，16'，16”)的湍流区域分开。

33.根据前述权利要求中至少一项所述的混合器装置，

其特征在于，

所述溢流管(16，16'，16”)的第一管端(30”)具有特别是具有圆锥形，喇叭状或郁金香状的加宽部分(50)。

34.根据前述权利要求中至少一项所述的混合器装置，

其特征在于

所述混合室(14，14')和/或所述溢流管(16，16'，16”)打开/开口到所述中间管(11)中，其中布置有至少一个不连续元件(95)以部分阻止或阻断流体。

35.一种废气系统(10)，其具有第一废气处理装置(12')特别是具有氧化催化剂，并且具有布置在第一废气处理装置(12')下游的第二废气处理装置(12)特别是还原剂催化剂，其特征在于，

根据前述权利要求中任一项设计的混合器装置(13，13'，13”)设置在所述废气流动方向上的两个废气处理装置(12，12')之间。

36.根据权利要求35所述的废气系统，

其特征在于，

所述混合器装置(13，13'，13”)被布置和构造成使得所述溢流管(16，16'，16”)基本上垂直于所述第一废气处理装置(12')的纵向轴线(L)。

37.根据权利要求36所述的废气系统，

其特征在于，

所述混合器装置(13”)的布置和构造使得所述溢流管(16')倾斜地布置在第一废气处理装置(12')的纵向轴线(L)上，特别是溢流管16')具有喇叭状形状。

38.根据权利要求37所述的废气系统，

其特征在于，

提供一种端子元件(40)，其包括在所述溢流管(16，16'，16”)的所述护套表面(45)和所述混合室(14，14')的内壁(46)之间延伸的壁，并且迫使气体从所述第一废气处理装置(12')移动到基本上完全通过所述溢流管(16，16'，16”)的所述混合器装置(13，13'，13”)中。