CN110267731B - 多阶段混合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及被放置在存在于排气系统中的管道（B）中的多阶段混合器（1），用于以三个阶段混合排气和尿素（U）流，从而将其转换为不均匀流结构（D），所述不均匀流结构（D）以打旋和不稳定两者方式前进，具有旋流或反向旋流特征（G）和横流特征（C）。

Description

多阶段混合器

技术领域

本发明涉及多阶段混合器，所述多阶段混合器被放置存在于排气系统中的管道中，用于以三个阶段混合排气和尿素流，从而将其转换为不均匀流结构，所述不均匀流结构以打旋和不稳定两者方式前进，具有旋流和横流特征。

背景技术

在内燃机中，在燃烧之后形成一些排气。在由于燃烧而形成的排气内，还发现了对于环境和人类健康有害的气体。直接从交通工具排气管道排放对于环境和人类健康有害的气体是非法和危险的。由于燃烧而形成的有害气体通过特定阶段（诸如，过滤、再燃烧和改善燃烧过程等）被消除。这防止了直接从排气系统排放有害气体，并且降低了排放值。

一些实施例可用于改善燃烧功能，并且改善燃烧质量，以便降低排气排放值。在这些实施例中的一些中，空气被引导到排气系统中，以增加氧气量，并且改善燃烧质量。近年来，各种催化剂（还原气体和/或液体）被注入到排气系统中，以便降低排放值，尤其是对于重型商用交通工具。最常用的液体催化剂是尿素。所注入的气体和液体必须与排气均匀混合，使得其可与排气有效地反应。如果不可实现充分和有效的混合，则还原液体和气体中的一些在其可进行化学反应之前被排放。非常重要的是，被注入到排气系统中的还原液体以平衡和适当方式混合。此外，所注入的液体需要在其达到排气中存在的催化剂之前进行分解。在排气系统中，使用了混合器，以便混合和分解此类还原液体。所述混合器总体上被称为尿素混合器。排气系统中使用的混合器直接影响被喷射到排气系统中的液体的分解和混合性能，并且允许控制从排气系统排放的气体的排放值。重要的技术细节和显著的技术问题是，混合器要求在系统中非常良好地混合尿素和排气，并且在尿素达到催化剂之前分解尿素。

如今，具有不同技术特征和不同结构的各种混合器被用于重型商用交通工具中。许多所述现有技术混合器具有简单的结构，并且由于其结构而不可提供充分的混合。现有技术中使用的并且具有复杂结构的混合器由于其对于系统压力的不利影响和液晶在其上的积聚而因此不是优选的。尿素是具有可结晶结构的还原剂，并且只要其未与排气良好混合，则其可在排气系统中结晶和积聚。尿素被喷射到排气系统中，并且与排气进行水解和热解反应，并且由于所述反应而形成氨。因此，通过尿素反应减少了排气中存在的颗粒。所述尿素反应发生得非常缓慢。非常重要的是，延长反应时间，以确保有效地发生化学反应。利用根据本申请的专利，允许排气以不同的流动特征流动，使得可延长可用于尿素反应的反应时间。利用根据本申请的专利，借助于横流结构通过将排气流维持在强烈不稳定的流动特征中，延长了可用于尿素反应的时间段。

排气系统中使用的混合器要求在系统中不导致压力损失，同时确保液滴以最有效的方式分解。为了使混合器有效地分解还原液体（诸如，尿素），混合器要求以不同的特征形成排气流。为了使混合器以最大效率操作，非常重要的是，其将排气流转换为不均匀流、旋流和横流。现有技术中使用的混合器不可提供充分的混合，因为其仅形成单一流动结构。根据本申请的专利通过将排气流转换为不均匀流、旋流和横流而提供最大混合水平。利用根据本申请的专利，旨在使还原液体（尿素）在其达到催化剂之前分解。因此，在催化剂上避免了源自尿素的晶体的积聚。利用根据本申请的专利，旨在使还原液体的化学结构中不存在变化，同时其可完全执行其催化剂功能。以此方式，确保了尿素可以最大水平执行其功能。

在本领域的已知状态下遇到的美国专利文献第US8745978号中，描述了被研发用于混合排气与尿素的混合器装置。由于此混合器被放置在管道中，因此旨在适当地混合尿素与排气。由于所述专利文献涉及喷射系统之前的使用，因此尿素积聚的可能性相当低。由根据本申请的专利解决的技术问题相当不同。利用根据本申请的专利，旨在解决在喷射系统之后遇到的尿素积聚问题。利用根据本申请的专利，旨在借助于排气和尿素流而清扫在喷射系统之后积聚的微米级液滴。为此目的，确保了排气流以允许清扫的角度前进，使得通过清扫而去除可导致结晶的液滴。

在本领域的已知状态下遇到的美国专利文献第US8347606号中，公开了被研发用于内燃机中的排气系统中的系统和方法。借助于所述系统，控制了内燃机的性能。根据发动机参数，确保了系统中存在的混合装置的控制。在所述文献中，为了避免结晶问题，通过增加排气的温度而确保熔化。然而，在根据本申请的专利中，借助于排气流通过清扫而解决结晶问题。在根据本申请的专利中，通过被定位在注入之后的混合器而确保最大混合水平，所述混合器将排气流转换为不均匀流、旋流和横流，并且同时尿素液滴被清扫走。

在本领域的已知状态下遇到的美国专利文献第US20100107617号中，公开了混合器，其中，使用了多于一个角度和类型的叶片。在所述专利文献中，没有找到关于所提供的流动类型的充分技术细节。然而，在根据本申请的专利中，排气的均匀旋流结构被转换为不稳定流结构，并且由于排气的此流动结构，因此获得了其与尿素反应的时间。

在本领域的已知状态下遇到的美国专利文献第US8459017号中，公开了被研发用于内燃机的排气系统中的混合器。在根据本申请的专利中，通过使排气穿过三阶段混合器而以有效的方式执行混合操作，其中，排气被转换为不稳定流结构，并且同时执行清扫操作，从而防止尿素液滴的积聚。

在本领域的已知状态下遇到的各种专利文献中，排气流被转换为以旋涡的形式的旋转流，并且尿素也在此流内进行相同的旋转运动。将气流转换为旋流结构的主要目的是，通过延长流动路径而延长与尿素的反应时间。然而，旋转流/旋流结构独自不足以用于化学反应。在根据本申请的专利中，气流的旋涡结构独自不是优选的情况。在根据本申请的专利中，排气流被转变为不稳定结构，并且同时其在旋转/打旋时前进。排气的不均匀流结构确保了用于化学反应的理想流动和反应环境。因此，气流和尿素以不稳定和打旋的方式前进，而提供有效化学反应所要求的不稳定流和旋流。在尿素混合器中，尿素撞击到混合器上，并且开始在混合器上随时间积聚，并且甚至可导致排气管道完全堵塞。在根据本申请的专利中，尿素以相同方式撞击到多阶段混合器上。然而，由于排气流特征，因此在尿素撞击到混合器上之后，其从表面被清扫走，并且防止其积聚在混合器表面上。

根据本申请的专利用于内燃机的排气系统中，优选地在喷射器之后，并且将排气流转换为不稳定流结构。在根据本申请的专利中，混合操作在紧凑型混合器中以三个阶段执行。在每个阶段处，为气流提供不同的流动特征。

发明目的。

本发明的目的是，研发用于内燃机的排气系统中的多阶段混合器，以便确保被喷射到排气系统中的还原液体（尿素等）在达到催化剂之前完全分解。

本发明的另一目的是，研发多阶段混合器，所述多阶段混合器通过将排气流转换为不均匀流、旋流和横流而确保最大混合水平。

本发明的另一目的是，研发多阶段混合器，所述多阶段混合器延长排气和尿素的流动路径，从而获得用于化学反应和变化的更多时间。

本发明的另一目的是，借助于横流结构通过确保排气流强烈地保持在不稳定流动特征中而延长对于尿素的反应时间。

发明内容

为了实现本发明的目的而研发的并且在权利要求1和从属于权利要求1的其它权利要求中限定的多阶段混合器确保了尿素在达到催化剂之前进行分解。多阶段混合器可以两个或三个阶段执行混合操作。在第一阶段混合过程中，所述流通过穿过锥形件而旋转，并且确保其以打旋的方式流动。第一阶段混合器具有圆形或锥形结构。第一混合器上的板被定位为使得在其之间将存在有距离，并且当其聚在一起时将形成圆形。借助于第一混合器的所述板和锥形结构，获得旋涡形流。

第二阶段混合器和第三阶段混合器被定位为一个在另一个内。在第二阶段中使用的流动定中心器既使所述流加速，还将其引导朝向管道中心。引入到流动定中心器的所述流经由引导器外叶片以相同的流动特征被引导到中心。流动定中心器内存在的结构提供第三阶段混合以及形成横流。叶片存在于横流发生器内。叶片相对于彼此具有相对的角度。例如，在存在于中间部段处的叶片被定位为向上面向时，刚好存在于中间叶片旁边的侧叶片被定位为向下面向。以此方式，撞击到所述叶片上的所述流被转变为横流。

为了使尿素在达到催化剂之前分解，外叶片使排气加速，并且将其传送朝向来自内叶片的所述流。以此方式，由于来自两个不同路径的流的碰撞而形成不稳定流结构，并且液体被分解。为了避免尿素在叶片上积聚，外叶片（引导器）将空气吹送到内叶片（中间叶片和侧叶片）上，从而使积聚在其上的颗粒分散，并且因此防止结晶。

在根据本申请的混合器中，由于内叶片的设计而形成横流，排气和尿素的路径在外叶片处与引入的不稳定流（来自引导器）一起延长，并且因此获得用于化学变化的时间。

具体实施方式

附图中显示了为了实现本发明的目的而研发的多阶段混合器，在附图中：

图1是被定位在排气管道内的多阶段混合器的透视图。

图2是被定位在排气管道内的多阶段混合器的不同角度透视图。

图3是尿素穿过多阶段混合器的透视图。

图4是排气穿过多阶段混合器的视图。

图5是显示了在排气穿过锥形混合器时旋流的形成和反向旋流的形成的透视图。

图6是显示了借助于流动定中心器将以反向旋涡的形式引入的所述流传送朝向中心的透视图。

图7是显示了将以反向旋涡的形式达到横流发生器的所述流转换为横流的透视图。

图8是部分地显示了将以反向旋涡的形式达到横流发生器的所述流转换为横流的透视图。

图9是流动定中心器和横流发生器的截面图。

图10是流动定中心器和横流发生器的透视图。

图11是流动定中心器和横流发生器的透视图。

图12是横流发生器的透视图。

图13是横流发生器中存在的连接板、面板、中间叶片和侧叶片的透视图。

图14是不均匀流结构、横流特征、旋流或反向旋流特征的视图。

图15是旋涡发生器的透视图。

附图中给定的部件被单独地列举，并且下文给定了这些数字的含义。

1. 多阶段混合器

2. 旋涡发生器

21. 旋涡板

22. 外锥形结构

23. 内锥形结构

3. 流动定中心器

31. 外框架

32. 引导器

33. 间隙

34. 通道

4. 横流发生器

41. 框架

42. 连接板

421. 面板

422. 连接终端

43. 中间叶片

44. 侧叶片

45. 中间叶片间隙

46. 侧叶片间隙

5. 连接件

B. 管道

U. 尿素

G. 旋流或反向旋流特征

C. 横流特征

D. 不均匀流结构。

在内燃机中，由于燃烧而形成的气体（燃烧气体）由排气歧管抽吸，并且由排气系统从交通工具排放。燃烧气体的排放值在其被排放之前降低。多阶段混合器（1）被定位在排气系统中，优选地在注入之前的位置处。多阶段混合器（1）被放置在排气管道（B）中，或与排气管道（B）以整体方式生产。

根据本发明的多阶段混合器（1）确保用于降低排气排放值的尿素（U）和类似还原剂与排气进行更有效的反应。多阶段混合器（1）以不同的流动特征混合排气和尿素（U）。所确保的是，穿过多阶段混合器（1）的排气首先形成旋流，并且而后形成具有不稳定（不均匀）结构的横流特征（C）。以此方式，延长了排气的路径，并且允许其在更长时间段下与尿素（U）反应，并且同时实现了其中化学反应最有效的不均匀流（湍流）结构（D）。

在本发明的实施例中，多阶段混合器（1）以三个阶段混合排气和尿素（U）。混合操作在具有三种不同结构的三个连续阶段中执行。在本发明的此实施例中，多阶段混合器（1）包括至少一个旋涡发生器（2）、至少一个流动定中心器（3）和至少一个横流发生器（4）。排气和尿素（U）首先穿过旋涡发生器（2），以形成旋流结构，并且而后排气以旋流穿过流动定中心器（3）和流动定中心器（3）中存在的横流发生器（4）。排气以旋流由流动定中心器（3）引导朝向管道（B）的中心，并且同时，穿过横流发生器（4）的排气以横流特征（C）前进通过管道（图1-4）。

在本发明的实施例中，多阶段混合器（1）仅包括流动定中心器（3）和流动定中心器（3）中存在的横流发生器（4）。在本发明的此实施例中，排气首先在多阶段混合器（1）中接触流动定中心器（3）。达到流动定中心器（3）的排气可具有正常的流动特征或由不同结构给定的旋流或反向旋流特征（G）。

在本发明的实施例中，旋涡发生器（2）包括至少一个旋涡板（21）。旋涡发生器（2）优选地存在于流动定中心器（3）和横流发生器（4）之前。达到多阶段混合器（1）的排气首先穿过旋涡发生器（2）。旋涡发生器（2）优选地具有锥形或圆形形状以及中空结构。旋涡发生器（2）具有中空结构，所述中空结构优选地从外表面向内变窄，或换言之，从排气引入方向朝向尖端部分变窄（图1-4）。旋涡发生器（2）的变窄结构允许穿过的排气加速。旋涡板（21）存在于旋涡发生器（2）的外表面上，并且优选地被定位为相对于彼此成不同角度。旋涡板（21）优选地以留有间隙的方式定位，并且其与彼此形成圆形结构。由于每个旋涡板（21）相对于彼此的圆角位置，因此允许穿过旋涡发生器（2）的外表面的排气在前进时打旋。因此，允许穿过旋涡发生器（2）的排气获得旋转/打旋运动（图5）。取决于旋涡板（21）相对于彼此的相对位置，排气的旋转运动可在顺时针或逆时针方向上。由于旋涡发生器（2），因此允许排气以旋流或反向旋流的形式流动。由于在朝向旋涡发生器（2）流动的排气中存在有尿素（U）或任何其它还原剂，因此尿素（U）也以相同的流动模式或换言之以旋流或反向旋流特征（G）与排气一起离开旋涡发生器（2）（图4、图5）。

在本发明的实施例中，旋涡发生器（2）包括：至少一个外锥形结构（22）；至少一个内锥形结构（23），存在于外锥形结构（22）内；以及旋涡板（21），存在于外锥形结构（22）和内锥形结构（23）外部（图15）。旋涡发生器（2）包括外锥形结构（22）和内锥形结构（23），所述外锥形结构（22）和所述内锥形结构（23）处于一个在另一个内。旋涡板（21）存在于外锥形结构（22）和内锥形结构（23）上。旋涡板（21）优选地以留有间隙的方式定位，并且其与彼此形成圆形结构。撞击在旋涡板（21）上的排气和尿素（U）混合物以圆形方式旋转。尽管存在于外锥形结构（22）和内锥形结构（23）上的旋涡板（21）可被定位为使得其可在相同方向上形成圆形流，但是存在于外锥形结构（22）和内锥形结构（23）上的旋涡板（21）也可被定位为使得其可在彼此相对的方向上形成圆形流。其单独地为撞击到旋涡发生器（2）上的排气和尿素（U）流的内侧和外侧提供旋转流动模式，从而提供旋流或反向旋流特征（G）。

可存在有多于一个内锥形结构（23）。在本发明的实施例中，内锥形结构（23）中存在有另一内锥形结构（23）（图15）。旋涡发生器（2）借助于存在于最外侧处的外锥形结构（22）和存在于其中的内锥形结构（23）而单独地为排气和尿素（U）提供旋流。

在本发明的实施例中，外锥形结构（22）和内锥形结构（23）借助于连接件（5）连接到彼此。连接件将外锥形结构（22）和内锥形结构（23）保持在一起，并且优选地可将其固定到管道（B）内表面上。

在本发明的实施例中，旋涡发生器（2）固定到横流发生器（4），使得在其之间将具有距离。以此方式，旋涡发生器（2）和横流发生器（4）成为单个整体结构。

在旋涡发生器（2）之后，或换言之，在排气的流动方向上，流动定中心器（3）和存在于流动定中心器（3）中的横流发生器（4）存在于旋涡发生器（2）之后。离开旋涡发生器（2）的排气以旋流或反向旋流特征（G）进入流动定中心器（3）。流动定中心器（3）优选地包括至少一个外框架（31）、引导器（32）、间隙（33）和至少一个通道（34）（图6-7）。

外框架（31）形成流动定中心器（3）的外结构和主体。外框架（31）优选地具有中空圆形结构。尽管外框架（31）可从其最外边缘到其最内边缘具有相同的直径，但是其也可从其最外边缘到其最内边缘具有变窄的直径。排气和尿素（U）从外框架（31）的后部流动到前部。排气和尿素（U）首先撞击在外框架（31）的后侧处，并且而后朝向外框架（31）的前侧移动。引导器（32）存在于外框架（31）的前侧处，或换言之，存在于其中排气和尿素（U）离开的部分处。引导器（32）从外框架（31）的边缘开始，并且朝向外框架（31）的中心延伸。引导器（32）优选地具有直的结构，所述直的结构从上部分朝向尖端变窄。间隙（33）存在于引导器（32）之间。间隙（33）存在于每个引导器（32）的两侧处在其右侧和左侧处。间隙（33）在外框架（31）的边缘处具有更窄的结构，并且在更靠近中心的引导器（32）尖端处具有更宽的结构。通道（34）存在于外框架（31）上。通道（34）在外框架（31）上形成空的空间。连接板（42）和/或连接件（5）进入到所述通道（34）中。借助于通道（34），横流发生器（4）连接到流动定中心器（3），并且与流动定中心器（3）集成一体。存在于外框架（31）上的通道的数量等于待连接在其上的连接件（5）和/或连接板（42）的数量。

当排气和尿素（U）达到流动定中心器（3）时，借助于存在于外框架（31）的边缘处的引导器（32），排气和尿素（U）被传送/引导朝向外框架（31）和管道（B）的中心。在外框架（31）之上流动或流动通过外框架（31）的排气和尿素（U）撞击到引导器（32）上，遵循引导器（32）的引导朝向中心的端部/尖端结构，并且因此其被传送朝向管道（B）中心（图7）。流动定中心器（3）将来自外框架（31）的上侧以及在外框架（31）与横流发生器（4）框架（41）之间的所述流朝向中心传送（图4）。由于引导器（32）被定位为以成角度的方式从外框架（31）的上侧朝向中心，因此其既传送所述流并且又同时使所述流加速。以此方式，进入流动定中心器（3）的排气和尿素（U）被传送朝向中心，并且快速地朝向内部行进。

在流动定中心器（3）的内部处，横流发生器（4）优选地处于对于外框架（31）固定的状态中。横流发生器（4）优选地包括至少一个框架（41）、至少一个连接板（42）、中间叶片（43）、侧叶片（44）、中间叶片间隙（45）以及侧叶片间隙（46）（图6、图8、图9）。框架（41）存在于横流发生器（4）的外部处。框架（41）具有圆形和中空结构。框架（41）的直径小于外框架（31）的直径，并且其被安装到外框架（31）中（图11）。框架（41）和外框架（31）是同心的，并且处于相同的方向和相同的流线上。横流发生器（4）被安装到流动定中心器（3）中，并且确保在流动定中心器（3）的内部处形成横流，并且确保使所述流以横流特征（C）前进（ 图4、图7、图8）。

连接到框架（41）的连接板（42）存在于横流发生器（4）框架（41）内（图8、图9、图11）。连接板（42）以优选间隔被定位在从框架（41）的最下部分到最上部分，使得其将平行于彼此。优选地在连接板（42）之间存在有一定距离。连接板（42）从框架（41）的一个内壁延伸到另一内壁（图11）。连接板（42）可具有线性、圆形或成角度的多阶段结构。

在本发明的实施例中，连接板（42）包括至少一个面板（421）和至少一个连接终端（422）。面板（421）连接到彼此，或聚在一起，以形成连接板（42）（图13）。连接板（42）优选地包括多于一个面板（421）。面板（421）优选地相对于彼此以不同角度聚在一起。以此方式，获得了在框架（41）内具有不同高度并且从框架（41）的一个端部延伸到另一端部的连接板（42）（图13）。侧面板（421）存在于连接板（42）的更靠近框架（41）的边缘处，并且中间面板（421）存在于其中间部段处。在本发明的实施例中，中间面板（421）相对于框架的更低点的高度大于侧面板（421）的高度。

在本发明的实施例中，中间叶片（43）和侧叶片（44）存在于连接板（42）的前边缘部分处。中间叶片（43）和侧叶片（44）优选地连接到面板（421），或其与面板（421）一起具有单件结构。侧叶片（44）存在于连接板（42）的侧面板（421）处，并且中间叶片（43）存在于连接板（42）的中间面板（421）处。，中间叶片（44）优选地存在于连接板（42）的相对于框架（41）中心的中间部分处。侧叶片（44）存在于连接板（42）的更靠近框架（41）的边缘处（图13）。

在本发明的实施例中，中间叶片间隙（45）存在于中间叶片（43）之间，排气和尿素（U）流可穿过所述中间叶片间隙（45）。在两个中间叶片（43）之间，优选地存在有至少一个中间叶片间隙（45）。中间叶片间隙（45）在中间叶片（43）之间提供用于排气流的空间（图8、图13）。

在本发明的实施例中，侧叶片间隙（46）存在于侧叶片（44）之间，排气和尿素（U）流可穿过所述侧叶片间隙（46）。在两个侧叶片（44）之间，优选地存在有至少一个侧叶片间隙（46）。侧叶片间隙（46）在侧叶片（44）之间提供用于排气流的空间（图8、图13）。

在本发明的实施例中，中间叶片（43）和侧叶片（44）被定位为彼此相对。中间叶片（43）以成角度的方式定位，使得其将从面板（421）（其存在于所述面板（421）上）的边缘向上或向下面向。中间叶片（43）被定位为使得其将向上或向下面向，优选地与面板（421）或连接板（42）成20-70^o的角度。

在本发明的实施例中，侧叶片（44）以成角度的方式定位，使得其将从面板（421）（其存在于所述面板（421）上）的边缘向上或向下面向。侧叶片（44）被定位为使得其将向上或向下面向，优选地与面板（421）或连接板（42）成20-70^o的角度。

在本发明的优选实施例中，中间叶片（43）和侧叶片（44）被定位为相对于彼此在相对方向上。如果中间叶片（43）被定位为使得其将从面板（421）向上面向，则侧叶片（44）被定位在相对方向上，或换言之，其以相对角度被定位，以便使得其将从面板（421）向下面向。

由于中间叶片（43）和侧叶片（44）的相对（反向）和反向角度定位，因此通过形成横流结构而允许排气和尿素（U）前进。当以微观尺度考虑排气时，将更好地理解横流的形成。达到中间叶片（43）和侧叶片（44）的排气和尿素（U）借助于中间叶片（43）和侧叶片（44）的向上和向下面向结构而在所述方向上被传送，并且通过此运动获得具有横流特征（C）的流。从横流发生器（4）流出的所述流通过获得横流特征（C）而流出。

在本发明的实施例中，横流发生器（4）借助于连接板（42）和/或连接件（5）固定到流动定中心器（3）。存在于连接板（42）的最外端部处的连接终端（422）优选地穿过框架（41），并且进入到存在于外框架（31）上的通道（34）中，并且因此确保横流发生器（4）固定到流动定中心器（3）。此外，连接件（5）使横流发生器（4）框架（41）和外框架（31）与彼此连接（图11）。

在本发明的实施例中，横流发生器（4）借助于连接件（5）和/或连接板（42）在流动定中心器（3）的中间部段处固定到流动定中心器（3），使得将在其之间中留出空间。通过改变存在于连接件（5）的端部处的连接终端（422）和/或连接板（42）的尺寸，可改变流动定中心器（3）与横流发生器（4）之间的距离。在流动定中心器（3）与横流发生器（4）之间可留下具有优选距离和宽度的间隙。在流动定中心器（3）与横流发生器（4）之间的间隙或换言之在外框架（31）与框架（41）之间的间隙允许穿过该区域的所述流如原样离开。在外框架（31）之上穿过的气体和尿素（U）流仅朝向中心被传送。此外，在外框架（31）与框架（41）之间穿过的气体和尿素流也以相同的方式朝向中心被引导。在外框架（31）之上和在外框架（31）与框架（41）之间穿过的所述流具有旋流或反向旋流特征（G）。从这些区域流出的所述流朝向离开多阶段混合器（1）前进，而不改变其流动特征。以此方式，借助于所述区域，从多阶段混合器（1）获得了具有旋流或反向旋流特征（G）的流。所述旋流或反向旋流特征（G）与从横流发生器（4）流出的具有横流特征（C）的流组合，并且因此获得了包括旋流或反向旋流特征（G）和横流特征（C）两者的复杂和不均匀流结构（D）。

在排气管道（B）内前进的排气和被喷射到排气中的尿素（U）一起移动，并且进入到旋涡发生器（2）中。旋涡发生器（2）确保将所述流转换为具有旋流或反向旋流特征（G）的流。在图4和图5中显示了所述旋流或反向旋流特征（G）。由于旋流或反向旋流特征（G）旋涡发生器（2），因此允许排气和尿素（U）混合物以旋流或反向旋流特征（G）移动行进更多距离，或换言之，经由旋转而延长了所述流的路径。多阶段混合器（1）的第一混合阶段在旋流或反向旋流特征（G）发生器中执行，并且获得了具有旋流或反向旋流特征（G）的流。

流动定中心器（3）提供多阶段混合器（1）的第二混合阶段。在第二混合阶段中，达到流动定中心器（3）的具有旋流或反向旋流特征（G）的所述流被集中并且被传送朝向管道（B）和多阶段混合器（1）的中间部分。借助于流动定中心器（3）的成角度的和面向中心的结构以及在其外表面之上延伸的流动引导器（32），所述流经过引导器（32）之上，并且在被加速时被传送朝向中心。达到流动调节器（3）外框架（31）与框架（41）之间的空间的所述流也以相同的方式经过引导器（32）下方，并且也在被加速时被传送朝向中心。在多阶段混合器（1）的第二阶段中，借助于流动定中心器（3）而将所述流引导朝向中心，并且维持了具有旋流或反向旋流特征（G）的所述流（图6、图7）。引导器（32）还将所述流吹送到中间叶片（43）和侧叶片（44）上，从而清扫中间叶片（43）和侧叶片（44）的表面，并且因此防止尿素（U）的结晶。

在多阶段混合器（1）的第三阶段处，具有旋流或反向旋流特征（G）的所述流借助于横流发生器（4）被转变为具有横流特征（C）的流。以旋流或反向旋流特征（G）引入的所述流被传送，使得其将利用横流发生器（4）的中间叶片（43）和侧叶片（44）（其被定位为彼此相对）形成成角度以及横流模式。撞击到中间叶片（43）和侧叶片（44）上的所述流根据中间叶片（43）和侧叶片（44）相对于连接板（42）的角度而被传送。撞击到中间叶片（43）和侧叶片（44）上的所述流在相对方向上被向上和向下传送。达到横流发生器（4）的所述流撞击到中间叶片（43）和侧叶片（44）上，以横流模式被传送，并且以此模式离开多阶段混合器（1）。在横流发生器（4）中存在有平行于彼此定位的多个连接板（42）。优选地，在每个连接板（42）上存在有多于一个中间叶片（43）和侧叶片（44）。借助于存在于框架（41）中并且被定位为对于框架（41）处于不同距离的中间叶片（43）和侧叶片（44），可获得具有各种不同水平和各种不同分散形式的横流模式。以此方式，获得了在交错横流模式下的不均匀和不稳定的流动强度，所述交错横流模式混合到彼此中，并且以不同角度分散。横流发生器（4）在多阶段混合器（1）的出口处提供混合和不均匀流（D）结构，其以交错的方式以横流特征（C）混合。

借助于多阶段混合器（1），确保了排气和尿素（U）流具有不稳定结构/模式。离开多阶段混合器（1）的所述流被转换为碰撞到彼此中的不稳定交错复杂结构或换言之不均匀流结构（D）。借助于多阶段混合器（1），确保了打旋和不稳定流动特征，并且用于使尿素（U）在流动期间进入到反应中的时间和机会。利用多阶段混合器（1），一起提供了旋流和不均匀流结构（D）。

Claims (22)

1.一种被放置在存在于排气系统中的管道（B）中的多阶段混合器（1），用于以三个阶段混合排气和尿素（U）流，从而将其转换为不均匀流结构（D），所述不均匀流结构（D）以打旋和不稳定两者方式前进，具有旋流或反向旋流特征（G）和横流特征（C）；所述多阶段混合器（1）包括

-至少一个旋涡发生器（2），包括旋涡板（21），所述旋涡板（21）在第一阶段中混合所述排气和尿素（U）流，并且相对于彼此被定位，使得所述旋涡板（21）将形成圆形中空结构，并且借助于所述旋涡板（21）以及其圆形中空结构而确保将所述排气和尿素（U）流转换为以旋流或反向旋流特征（G）的形式的流动特征，并且经由旋转而允许流动路径的延长，

-至少一个流动定中心器（3），执行第二混合阶段，并且在所述第二混合阶段期间，借助于存在于所述流动定中心器（3）上的引导器（32）通过使所述排气和尿素（U）流向中心流动而将以旋流或反向旋流特征（G）引入的所述排气和尿素（U）流传送朝向所述管道（B）的中心部分，并且其特征在于，

-流动定中心器（3）存在于所述排气的流动方向上在所述旋涡发生器（2）之后，使以旋流或反向旋流特征（G）离开所述旋涡发生器（2）的所述排气和尿素（U）流向中心流动，并且包括至少一个外框架（31）、引导器（32）、间隙（33）和至少一个通道（34），

-间隙（33）存在于所述外框架（31）的前部分处、在其中所述排气和尿素（U）离开的部段处、在从所述外框架（31）的边缘部分开始并且朝向所述外框架（31）的中心延伸的所述引导器（32）处以及在所述引导器（32）的两侧处，并且所述间隙（33）在所述外框架（31）的边缘处具有更窄的结构，并且在更靠近中心的所述引导器（32）尖端处具有更宽的结构，

-至少一个横流发生器（4）以与所述流动定中心器（3）同心的方式固定在所述流动定中心器（3）中，执行第三混合阶段，包括中间叶片（43）、侧叶片（44）和连接板（42），并且将具有旋流或反向旋流特征（G）的撞击到所述中间叶片（43）和所述侧叶片（44）上的所述排气和尿素（U）流传送朝向彼此相对的方向，并且因此将所述排气和尿素（U）流转换为具有横流特征（C）的流，所述中间叶片（43）和所述侧叶片（44）在所述连接板（42）上相对于彼此处于不同距离和位置处，

其中，通道（34）存在于所述外框架（31）上，并且通过在所述外框架（31）上形成空的空间而允许所述横流发生器（4）和所述流动定中心器（3）连接到彼此，所述连接板（42）和连接件（5）待被插入到所述空的空间。

2.一种被放置在存在于排气系统中的管道（B）中的多阶段混合器（1），用于以多个阶段混合排气和尿素（U）流，从而将其转换为不均匀流结构（D），所述不均匀流结构（D）以打旋和不稳定两者方式前进，具有旋流或反向旋流特征（G）和横流特征（C）；所述多阶段混合器（1）包括：

-至少一个流动定中心器（3），在混合阶段期间借助于存在于所述流动定中心器（3）上的引导器（32）通过使所述排气和尿素（U）流向中心流动而将以旋流或反向旋流特征（G）引入的所述排气和尿素（U）流传送朝向所述管道（B）的中心部分，并且其特征在于，

-流动定中心器（3）存在于所述排气的流动方向上在旋涡发生器（2）之后，使以旋流或反向旋流特征（G）离开所述旋涡发生器（2）的所述排气和尿素（U）流向中心流动，并且包括至少一个外框架（31）、引导器（32）、间隙（33）和至少一个通道（34），

-间隙（33）存在于所述外框架（31）的前部分处、在其中所述排气和尿素（U）离开的部段处、在从所述外框架（31）的边缘部分开始并且朝向所述外框架（31）的中心延伸的所述引导器（32）处以及在所述引导器（32）的两侧处，并且所述间隙（33）在所述外框架（31）的边缘处具有更窄的结构，并且在更靠近中心的所述引导器（32）尖端处具有更宽的结构，

-至少一个横流发生器（4）以与所述流动定中心器（3）同心的方式固定在所述流动定中心器（3）中，包括中间叶片（43）、侧叶片（44）和连接板（42），并且在所述混合阶段期间，将具有旋流或反向旋流特征（G）的撞击到所述中间叶片（43）和所述侧叶片（44）上的所述排气和尿素（U）流传送朝向彼此相对的方向，并且因此将所述排气和尿素（U）流转换为具有横流特征（C）的流，所述中间叶片（43）和所述侧叶片（44）在所述连接板（42）上相对于彼此处于不同距离和位置处，

其中，通道（34）存在于所述外框架（31）上，并且通过在所述外框架（31）上形成空的空间而允许所述横流发生器（4）和所述流动定中心器（3）连接到彼此，所述连接板（42）和连接件（5）待被插入到所述空的空间。

3.根据权利要求2所述的多阶段混合器（1），其特征在于，至少一个旋涡发生器（2）包括旋涡板（21），所述旋涡板（21）相对于彼此被定位，以形成圆形中空结构，并且借助于所述旋涡板（21）以及其圆形中空结构而确保将所述排气和尿素（U）流转换为以旋流或反向旋流特征（G）的形式的流动特征，并且经由旋转而允许流动路径的延长。

4.根据权利要求1或权利要求3所述的多阶段混合器（1），其特征在于，旋涡发生器（2）包括：至少一个外锥形结构（22）；至少一个内锥形结构（23），存在于所述外锥形结构（22）内；以及旋涡板（21），存在于所述外锥形结构（22）和所述内锥形结构（23）外部，从而由于所述旋涡板（21）相对于彼此形成圆形的角位置而因此确保撞击到所述旋涡板（21）的壁上的所述排气和尿素（U）混合物以旋转的方式前进。

5.根据权利要求4所述的多阶段混合器（1），其特征在于，旋涡板（21）存在于所述外锥形结构（22）和所述内锥形结构（23）上，所述旋涡板（21）在所述外锥形结构（22）和所述内锥形结构（23）上被定位在相同方向上，以形成圆形流，或在所述外锥形结构（22）和所述内锥形结构（23）上被定位在彼此相对的方向上，以形成反向圆形流。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的多阶段混合器（1），其特征在于，引导器（32）存在于所述流动定中心器（3）外框架（31）上，并且被定位为以成角度的方式从所述外框架（31）的上部分朝向中心，使得所述引导器（32）将在所述外框架（31）的上部分之上流动的以及流动通过所述外框架（31）和所述横流发生器（4）的框架（41）的所述排气和尿素（U）流传送朝向中心。

7.根据权利要求1或权利要求2所述的多阶段混合器（1），其特征在于，横流发生器（4）存在于所述流动定中心器（3）中，并且包括至少一个框架（41）、至少一个连接板（42）、中间叶片（43）、侧叶片（44）、中间叶片间隙（45）和侧叶片间隙（46）。

8.根据权利要求6所述的多阶段混合器（1），其特征在于，框架（41）存在于所述横流发生器（4）的最外部分处，具有圆形和中空结构，所述框架（41）具有的直径小于所述外框架（31）的直径，并且所述框架（41）被安装到所述外框架（31）中。

9.根据权利要求6所述的多阶段混合器（1），其特征在于，连接板（42）连接到所述框架（41），被定位为从所述框架（41）的最下部分到最上部分以间隔平行于彼此，并且从所述框架（41）的一个内壁延伸到另一内壁。

10.根据权利要求8所述的多阶段混合器（1），其特征在于，连接板（42）包括至少一个面板（421）和至少一个连接终端（422）。

11.根据权利要求9所述的多阶段混合器（1），其特征在于，面板（421）通过连接到彼此或通过聚在一起、相对于彼此以不同角度聚在一起而形成所述连接板（42），并且确保所述连接板（42）存在于所述框架（41）中在从所述框架（41）的一个端部延伸到另一端部的不同高度处。

12.根据权利要求9所述的多阶段混合器（1），其特征在于，中间面板存在于更靠近所述框架（41）的所述连接板（42）边缘处，并且相对于所述框架（41）的更低点具有比侧面板的高度更高的高度。

13.根据权利要求6所述的多阶段混合器（1），其特征在于，中间叶片（43）存在于所述连接板（42）的相对于所述框架（41）中心的中间部分处，并且侧叶片（44）存在于更靠近所述框架（41）的所述连接板（42）边缘处，并且所述中间叶片（43）和所述侧叶片（44）两者存在于所述连接板（42）的前边缘部分处、或连接到面板（421）、或与所述面板（421）具有单件结构。

14.根据权利要求6所述的多阶段混合器（1），其特征在于，中间叶片间隙（45）在所述中间叶片（43）之间形成空间，所述排气和尿素（U）流能够穿过所述空间，并且侧叶片间隙（46）在所述侧叶片（44）之间形成空间，所述排气和尿素（U）流能够穿过所述空间。

15.根据权利要求6所述的多阶段混合器（1），其特征在于，中间叶片（43）相对于所述侧叶片（44）以相对的方式被定位，并且被定位为使得所述中间叶片（43）将从所述中间叶片（43）存在于其上的面板（421）的边缘向上或向下面向，并且与所述面板（421）或所述连接板（42）形成20-70度的角度。

16.根据权利要求6所述的多阶段混合器（1），其特征在于，侧叶片（44）相对于所述中间叶片（43）以相对的方式被定位，并且被定位为使得所述侧叶片（44）将从所述侧叶片（44）存在于其上的面板（421）的边缘向上或向下面向，并且与所述面板（421）或所述连接板（42）形成20-70度的角度。

17.根据权利要求1或权利要求2所述的多阶段混合器（1），其特征在于，中间叶片（43）和侧叶片（44）借助于其相对于彼此的相对和反向角度位置在根据其自身的姿态角度的方向上传送撞击在其上的所述排气和尿素（U），并且因此为所述排气和尿素（U）流提供横流模式。

18.根据权利要求9所述的多阶段混合器（1），其特征在于，连接终端（422）存在于所述连接板（42）的最外端部处，进入到所述框架（41）中，并且通过配合到存在于所述外框架（31）上的所述通道（34）中而允许所述横流发生器（4）固定到所述流动定中心器（3）上。

19.根据权利要求1或权利要求2所述的多阶段混合器（1），其特征在于，连接件（5）将所述横流发生器（4）的所述框架（41）和所述外框架（31）连接到彼此。

20.根据权利要求1或权利要求2所述的多阶段混合器（1），其特征在于，横流发生器（4）存在于所述流动定中心器（3）的中间部分处，并且借助于留有间隙的连接件（5）或所述连接板（42）而固定到所述流动定中心器（3）上。

21.根据权利要求1或权利要求2所述的多阶段混合器（1），其特征在于，间隙存在于所述外框架（31）与所述框架（41）之间，并且允许所述旋流或反向旋流特征（G）流穿过该区域，而以相同的流动特征离开。

22.根据权利要求1或权利要求2所述的多阶段混合器（1），其特征在于，横流发生器（4）和流动定中心器（3）将在所述外框架（31）与所述框架（41）之间穿过的具有旋流或反向旋流特征（G）的所述排气和尿素（U）流与离开的横流特征（C）流进行组合，并且因此提供复杂和不均匀流结构（D），所述复杂和不均匀流结构（D）包括所述旋流或反向旋流特征（G）流和横流特征（C）流两者。

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