CN110573242B - 混合器装置、混合器装置的用途和用于混合的方法 - Google Patents

混合器装置、混合器装置的用途和用于混合的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110573242B
CN110573242B CN201780089785.6A CN201780089785A CN110573242B CN 110573242 B CN110573242 B CN 110573242B CN 201780089785 A CN201780089785 A CN 201780089785A CN 110573242 B CN110573242 B CN 110573242B
Authority
CN
China
Prior art keywords
duct
inlet opening
cross
vicinity
additive
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
CN201780089785.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110573242A (zh
Inventor
亨里克·斯特里德
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.)
Volvo Penta AB
Original Assignee
Volvo Penta AB
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 Volvo Penta AB filed Critical Volvo Penta AB
Publication of CN110573242A publication Critical patent/CN110573242A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110573242B publication Critical patent/CN110573242B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409Nitrogen oxides
    • B01D53/9431Processes characterised by a specific device
    • 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
    • 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
    • B01F25/433Mixing tubes wherein the shape of the tube influences the mixing, e.g. mixing tubes with varying cross-section or provided with inwardly extending profiles
    • B01F25/4337Mixers with a diverging-converging 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
    • F01N3/24Exhaust 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2215/00Auxiliary or complementary information in relation with mixing
    • B01F2215/04Technical information in relation with mixing
    • B01F2215/0413Numerical information
    • B01F2215/0418Geometrical information
    • B01F2215/0422Numerical values of angles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2215/00Auxiliary or complementary information in relation with mixing
    • B01F2215/04Technical information in relation with mixing
    • B01F2215/0413Numerical information
    • B01F2215/0418Geometrical information
    • B01F2215/0431Numerical size values, e.g. diameter of a hole or conduit, area, volume, length, width, or ratios thereof
    • 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
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • 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
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
    • 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
    • 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
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

本发明涉及用于将添加剂混合到来自燃烧式发动机的排气流中的混合器装置(52)。该混合器装置包括添加剂喷射构件(1)以及具有入口开口和出口开口的导管(2)。导管(2)在入口开口与出口开口之间具有加宽部分(5)。添加剂喷射构件(1)位于加宽部分(5)中,用于将添加剂喷射到该加宽部分中。加宽部分(5)在添加剂喷射构件(1)的位置处限定喷射宽度(W),该喷射宽度是从添加剂喷射构件(1)到导管(2)的相对部分(6)的距离。喷射宽度(W)大于导管(2)的在入口开口附近的最大宽度(W1)。根据本发明,导管(2)的在添加剂喷射构件(1)的位置处的横截面面积小于导管(2)的在入口开口附近的横截面面积的1.2倍。本发明还涉及该混合器装置的用途以及用于将添加剂混合到来自燃烧式发动机的排气中的方法。

Description

混合器装置、混合器装置的用途和用于混合的方法
技术领域
在第一方面中,本发明涉及一种用于添加剂到来自燃烧式发动机的排气流中的混合以及完全或部分气化和/或分解的混合器装置,该混合器装置包括添加剂喷射构件以及具有入口开口和出口开口的导管,该导管包括在入口开口与出口开口之间的加宽部分,并且所述添加剂喷射构件位于该加宽部分中,用于将添加剂喷射到该加宽部分中,该加宽部分在添加剂喷射构件的位置处限定了喷射宽度,该喷射宽度是从添加剂喷射构件到导管的相对部分的距离,该喷射宽度大于导管的在入口开口附近的最大宽度。
在第二方面中,本发明涉及所发明的混合器装置的用途。
在第三方面中,本发明涉及一种用于添加剂到来自燃烧式发动机的排气流中的混合以及完全或部分气化和/或分解的方法,由此,添加剂由添加剂喷射构件喷射到具有入口开口和出口开口的导管中,该添加剂从位于入口开口与出口开口之间的加宽部分中的添加剂喷射构件被喷射,该加宽部分在添加剂喷射构件的位置处限定喷射宽度,该喷射宽度是从添加剂喷射构件到导管的相对部分的距离,该喷射宽度大于导管的在入口开口附近的最大宽度。
背景技术
此种类型的混合器装置用于诸如选择性催化还原单元(SCR)的还原装置中的排气的后处理(尤其是NOx还原)。添加剂是还原剂,例如,含有尿素的液体溶液。在US2014286832、DE 102008046439、US 2007163241和US 2012073272中公开了用于将还原剂与排气混合的混合器装置的代表性示例。
US 2014286832公开了用于SCR系统的尿素混合室,其包括在燃烧式发动机与SCR催化剂之间的排气流中的管段。该管段的壁中的尿素喷射器被布置成将尿素喷射到排气流中。布置有该尿素喷射器的壁包括凸出部,该凸出部增大了从喷射器到所述管段的相对壁的距离。因此,所公开的混合器装置是上文一开始描述的并且本发明所涉及的类型。
所述类型的混合器装置的问题是要克服被喷射到排气流中的添加剂(例如,尿素溶液)的、可能导致晶体形成的不充分的混合和气化和/或分解。此问题可通过喷射器与所述相对壁之间的增大的距离来解决。然而,由于增大所述距离而导致的所述管的增大的横截面会减慢排气的速率,这会降低混合。
发明内容
本发明的目的是在一开始描述的类型的混合器装置中改进添加剂到排气中的混合。
通过根据本发明的第一方面的混合器装置,实现了此目的。因此,导管的在添加剂喷射构件的位置处的横截面面积小于该导管的在入口开口附近的横截面面积的1.2倍。
与导管入口处的宽度相比,增大的喷射宽度(即,添加剂喷射器构件与导管的相对侧之间的距离)增强了添加剂在排气中的混合。由于限制了喷射添加剂处的横截面面积,气体流动速率维持与入口处的相同或仅略微减小。通过如此地大致维持气体流动速率,确保了由于增大的喷射宽度而引起的改进的混合。通过这些简单几何设计措施,避免了所述流的回流或中断。
优选地,所述喷射构件离入口开口比离出口入口更近,用于获得优化的混合过程。
优选地,所述导管的在添加剂喷射构件的位置处的横截面面积的相对尺寸的上述最大值是1.1倍。
通常,但非限制性的,所述导管是具有基本圆形形状的管,这意味着入口开口和出口开口处的宽度是直径。在入口开口非圆形的情况下,其宽度应被理解为其最大宽度。在本申请中,纵向方向是从入口开口到出口开口的方向。横向方向垂直于纵向方向。
根据本发明的混合器装置的优选实施例,喷射宽度处于所述导管的在入口开口附近的最大宽度的1.1到2.0倍的范围内。
本发明的优点越重要,相对宽度就越大,这是因为如此增强的混合的效果更突出。然而,过大的宽度对于空间要求来说是不实际的。规定的范围表示这些考量之间的适当平衡。最佳的是1.2到1.5倍的范围,例如1.3倍。
根据又一优选实施例,喷射宽度大于所述导管的在出口开口附近的最大宽度,并且所述导管的在添加剂喷射构件的位置处的横截面面积小于所述导管的在出口开口附近的横截面面积的1.2倍。
这些与出口的关系对应于与入口的关系。当喷射区域处的宽度和横截面面积也关于所述出口满足这些条件时,通过上述面积关系获得的有利效果将更突出。然而,所述宽度关系和面积关系不需要关于入口和出口绝对相同,但这在多数情况下(例如当入口和出口二者是圆形时(通常情况正是如此))是实用的。
根据又一优选实施例,所述导管的在添加剂喷射构件的位置处的横截面面积小于所述导管的在入口开口附近的横截面面积。
虽然即使在添加剂喷射构件的位置处的横截面面积略大于入口开口附近的横截面面积时也出现本发明的有益效果,但如果此面积实际上较小(如该实施例中),那么这些有效效果仍将更强。
根据又一优选实施例,所述导管的在添加剂喷射构件的位置处的横截面面积小于所述导管的在出口开口附近的横截面面积。
如上所述,当所述对应关系也关于出口开口出现时,效率被提高了。
根据又一优选实施例,添加剂喷射构件被布置成在相对于将入口开口的中心与出口开口的中心相连的直中心线形成75°至105°的角度的方向上喷射添加剂。
基本垂直于流动方向的喷射通常在实际设计考量方面是有利的。
根据又一优选实施例,所述加宽部分是不对称的,并且具有第一部分和相对部分,该第一部分设有具有顶部的凸出部,该相对部分与所述导管的分别在入口开口和出口开口附近的部分对准。
这种不对称设计是用于获得增大的喷射宽度的、一种简单且有效的措施。它将对穿过混合器装置的整体流动模式的任何负面影响最小化,这是因为其在喷射区域处的横截面轮廓的部分可以与此区域之前和之后的轮廓对准。通过不对称设计,还在构造上容易在喷射区域中获得减小的横截面面积,这是本发明的核心。
根据又一优选实施例,所述相对部分具有圆形形状以及在圆周方向上约180°的延伸。
因为所述导管通常在入口开口和出口开口附近具有大致圆柱形形状以及与上述相对部分对准的所述部分的半圆形形状,所以本实施例是对混合器装置的这种大致实用的形状的有利调适。
根据又一优选实施例,所述凸出部在纵向方向上在所述导管的大部分上延伸,并且在纵向方向上具有包括第一倾斜段和第二倾斜段的轮廓,该第一倾斜段从入口开口附近延伸到所述凸出部的顶部,该第二倾斜段从所述凸出部的顶部延伸到出口开口附近。这些倾斜段可以是直或弯曲的。
所述凸出部的此形状有利地适于也在喷射区域附近维持穿过所述导管的适当流动模式,并且与混合器装置的其它部分的形状良好地相符。
根据又一优选实施例,第一倾斜段具有比第二倾斜段的纵向延伸长的纵向延伸。优选地,这些倾斜段至少部分地是圆形弯曲的。
因为入口开口与喷射区域之间的距离小于喷射区域与出口开口之间的距离是优选的,所以这些倾斜段的长度之间的所述关系与这种距离关系适当地相符,并且进一步有助于有效的混合。
根据又一优选实施例,在垂直于从入口开口的中心到出口开口的中心的方向穿过所述凸出部的顶部截取的横截面中,所述凸出部的轮廓具有处于所述凸出部的每个横向侧处的凹入弯曲段,例如形成在所述凸出部的每一侧上的凹部。
所述凹入弯曲段是用于获得横截面面积的期望减小的有效设计。优选地,所述凹入弯曲段至少部分地是圆形弯曲的。优选地,这两个凹入弯曲段形状相同,并且关于穿过添加剂喷射构件的纵向平面对称地布置。
根据又一优选实施例,所述凹部在凸出部的大部分上纵向延伸,并且随着离凸出部的顶部的纵向距离增大而持续变浅。
因此,所述导管的不同部分之间在所述导管的纵向方向上的过渡将是平滑的,并且适于维持适当的流动模式。
根据又一优选实施例,所述导管在入口开口附近是圆形的,并且每个所述凹入弯曲段至少部分地是圆形弯曲的,具有处于所述导管的在入口开口附近的半径的0.5至1.5倍的范围内的半径。
此范围通常将足以在一方面获得期望的面积减小,并在另一方面避免干扰纵向方向上的急剧形状改变。优选地,每个凹入弯曲段在入口开口附近的横向平面内的投影(即,位于入口开口附近的外周内)的长度对应于入口开口的外周的与此投影交叉的部分。
根据又一优选实施例,所述导管在入口开口附近是圆形的,并且,穿过凸出部的顶部截取的横截面在入口开口附近的横向平面内的投影限定了横截面减小面积和横截面增大面积,该横截面减小面积由形成在所述导管的入口开口附近的圆周与每个凹入弯曲段的投影之间的两个区域的总和限定,并且所述横截面增大面积被限定为所述导管的入口开口附近的圆周与所述凸出部的位于该圆周之外的轮廓在所述平面内的投影之间的面积,由此,横截面减小面积是横截面增大面积的至少25%。
添加剂喷射构件的区域中的横截面面积越小,此关系就越大。利用此关系的规定的下限,可有效地获得所述横截面面积的期望的相对大小。优选地,此关系的规定的下限是50%,最优选地,该下限是100%。优选地,横截面减小面积是入口开口处的横截面面积的至少5%。
根据又一优选实施例,板在导管的所述相对侧附近被安装在导管内并且离导管的所述相对侧的距离短,该短距离处于所述导管的在入口开口附近的最大宽度的5%-20%的范围内,并且该板基本遵循所述相对侧的形状。
如果通过喷射而撞击的表面被加热,则混合更有效。通过将这种板(其构成被喷射射流撞击的壁)设置为离混合器装置的壁有较小间隙,该板将被排气流从两侧加热。因此,该板将比混合器装置的外壁被更多加热,从而增强了混合。该板优选由具有高热导率的材料(例如,金属)制成。
根据优选实施例,该板在圆周方向上的延伸处于45°至200°的范围内。
该板需要具有足够的圆周延伸,以确保喷射射流将撞击该板,这通过范围下限来实现。出于实用原因,该板应不延伸超过圆周的约一半或刚好一半以上,这由范围上限限制。在此上限以上,该板将负面地影响在添加剂喷射的区域中实现有效面积减小的可能性。
根据又一优选实施例,该板具有比所述导管的壁的厚度小的厚度。
使该板相对薄有助于将来自从该板与导管的邻近部分之间的间隙中流过的排气的热量传递到由该板的被喷射射流撞击的表面。
根据又一优选实施例,从添加剂喷射构件到与该板的与添加剂喷射构件相对的部分的距离大于所述导管的在入口开口附近的最大宽度。
参照一开始关于较长喷射宽度的混合优点所描述的内容,有益的是具有对应的离该板(当该板存在时)的大距离。优选地,该距离在入口开口附近的宽度的1.1至2.0的范围内。
根据又一优选实施例,该板纵向地延伸穿过出口开口。
由此,在添加剂喷射之后获得平滑表面,并由此防止诸如尿素等的未气化添加剂粘在可能存在于凸缘连接部或所述导管与后处理装置(例如,SCR消音器)之间的焊接边缘处的任何尖锐边缘上。
本发明还涉及一种燃烧式发动机系统,其包括根据本发明的、特别是根据其优选实施例中的任一项的混合器装置。
该燃烧式发动机可包括内燃发动机,例如,奥托发动机或柴油发动机,其连接到所述导管的入口开口和后处理装置(例如,SCR消音器)。
本发明还涉及一种车辆、船舶或固定设施,其包括根据本发明的燃烧式系统。
根据本发明的第二方面,所述目的通过根据本发明的、特别是根据其优选实施例中的任一项的混合器装置的用途来实现,其中,所述添加剂是含有尿素的液体,并且该气体/液体混合物用于选择性催化还原。
本发明的混合器装置的优点在此种情形中特别有利。
通过根据本发明的第三方面的方法,实现了所述目的。因此,添加剂在加宽的导管的横截面面积小于入口开口附近的横截面面积的1.1倍的位置处被喷射。
根据优选实施例,该方法通过使用根据本发明的、特别是根据优选实施例中的任一项的混合器装置来执行,并且因此包括由这些实施例的相应特征所暗示的措施。
本发明的用途和本发明的方法及其优选实施例分别具有与本发明的混合器盒及其优选实施例的优点类似的优点,这些优点已在上文中描述了。
应理解,其它优选实施例可由优选实施例中的特征的任何可能组合以及这些特征与下文的具体实施方式中描述的特征的任何可能组合构成。
附图说明
图1是根据本发明的一个方面的燃烧式发动机系统、以及该发动机系统是其一部分的设备的示意性侧视图。
图2是根据本发明的混合器装置的侧视图。
图3是从图2中所示的混合器装置的入口端看到的端视图。
图4是沿着图2的线IV-IV截取的示意性剖视图。
图5是图2中所示的混合器装置的立体图。
图6是与图4的剖视图类似的剖视图,但示出了第二示例。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的混合器装置52希望被使用的情形。附图标记50表示具有燃烧式发动机51的设备。设备50可以是车辆、船舶或固定设施。来自燃烧式发动机51的排气被引导到混合器装置52,该混合器装置52用于喷射液体并将所喷射的液体与排气混合。该气体从混合器装置被引导到处理单元53,例如用于SCR。
图2以侧视图描绘了根据本发明的混合器装置。该混合器装置具有从入口开口3延伸到出口开口4的导管2。入口开口3和出口开口4是圆形的,并且导管2在这些开口附近的短距离内是圆柱形的。入口开口3设有用于连接到内燃发动机的出口的凸缘15,并且出口开口4设有用于连接到SCR消音器的入口的类似凸缘16。导管2具有从入口开口3的中心C到所述出口开口的中心的轴线C-C。
在轴线C-C下方,该导管具有圆形横截面轮廓,其在本说明书中被表达为相对部分6。在该轴线上方,导管2具有较复杂的形状。导管2具有几乎沿着整个导管2延伸的加宽部分5。加宽部分5在离入口开口3约为导管2的长度的2/3的距离处具有最大宽度。该最大宽度延伸了短的纵向距离。
在该最大宽度的中间处,添加剂喷射构件1(在该图中不可见,参见图4)安装在盖19内。所喷射的添加剂可以是含有尿素的液体。
从所述最大宽度的右端,加宽部分5向下倾斜到入口开口3附近的短圆柱形导管部分。在左侧,存在对应的朝向出口开口4附近的短圆柱形导管部分的斜坡。后一个斜坡比另一个短且更陡。因此,加宽部分5在所述添加剂喷射构件附近的区域中形成具有顶部9的凸出部8。在所示出的示例中,从凸出部8的顶部9到所述相对部分6的距离是入口开口3的半径的约1.5倍。
在凸出部8的每一个横向侧上,存在凹部。在垂直于轴线C-C的平面内,在所述添加剂喷射构件所处的区域中,每个凹部由导管壁的轮廓13a、13b的凹入弯曲段形成。每个凹部在凸出部8的大部分上延伸,并在通往入口开口3和出口开口4的方向上持续变得较浅。
在该导管内,安装了金属的板14,该板14沿着整个导管2延伸并从出口开口4突出较短距离。该板是大致半圆形的,并且邻近在轴线C-C下方的所述圆形部分(即,相对侧6)布置,其中在二者之间存在小间隙d。
按照惯例,混合器装置52可在入口开口3附近设有传感器17、18,分别用于感测温度和NOx含量。
在图3中的横截面中,可以看到该板14的布置。板14与导管壁之间的距离h较小。在该距离最大处,该距离是所述入口开口的半径的约10%。距离d从其最大值在横向方向上持续减小。板14相对薄,具有在横向方向上减小的厚度。该板的最大厚度小于导管2的壁厚度。
在图3中,轮廓13a、13b也是可见的。轮廓13a、13b在此横截面中是圆形曲线,其半径约等于入口开口3的半径。当入口开口3的圆周O以及所述凹入弯曲段13a在垂直于轴线C-C的同一个平面内投影时,它们一起围成一个扇形区域(sector-lake area)。在横向的另一侧上,在圆周O和所述凹入弯曲段13b之间形成一个对应的区域。这两个区域一起限定相比于入口开口3的面积的面积减小部(area reduction)。因此,这两个区域的总和代表了横截面减小面积A1
图4是在添加剂喷射构件1的区域处穿过图2中描绘的混合器装置52的导管2截取的横截面,在该处,所述加宽部分最宽。该轮廓的第一上方部分7在顶部区域处由凸出部8形成,凹入弯曲段13a、13b从该处向下延伸到相对部分6,该相对部分6是圆形的并延伸约180°。通过虚线O,表示了所述入口开口处的圆周,该圆周在图的下半部分与相对部分5对齐。
所喷射的含有尿素的液体被向下喷射并撞击所述板14。添加剂喷射构件1与板14之间的距离由D表示。所述入口开口的直径是W1,在本示例中,W1等于所述出口开口的直径W2。本示例中的距离D是直径W1、W2的约1.25倍。横截面增大面积A2是在所述入口开口的圆周O上方的凸出部8的横截面面积。该面积和上文所限定的横截面减小面积A1在图中被表示为阴影。
在图5的立体图中,可以看到由凹入弯曲段13a、13b形成的凹陷部的形状。
图6示出了本发明的第二示例。在此示例中,导管2在相对部分6附近不具有与图中的板14对应的板。而是,喷射射流以喷射宽度W撞击导管2的相对部分6,该喷射宽度W是从添加剂喷射构件1到相对部分6的距离。在所有其它方面,图6的示例类似于图4的示例。

Claims (19)

1.一种混合器装置(52),所述混合器装置(52)用于添加剂到来自燃烧式发动机的排气流中的混合以及完全或部分气化和/或分解,所述混合器装置包括添加剂喷射构件(1)以及具有入口开口(3)和出口开口(4)的导管(2),所述导管(2)在所述入口开口(3)与所述出口开口(4)之间包括加宽部分(5),并且所述添加剂喷射构件(1)位于所述加宽部分(5)中,用于将所述添加剂喷射到所述加宽部分(5)中,所述加宽部分(5)在所述添加剂喷射构件(1)的位置处限定喷射宽度(W),所述喷射宽度(W)是从所述添加剂喷射构件(1)到所述导管(2)的相对部分(6)的距离,所述喷射宽度(W)大于所述导管(2)的在所述入口开口(3)附近的最大宽度(W1),所述导管(2)的在所述添加剂喷射构件(1)的位置处的横截面面积小于所述导管(2)的在所述入口开口(3)附近的横截面面积的1.2倍,其中,所述加宽部分(5)关于与所述导管的纵向轴线平行或包含所述导管的纵向轴线的水平平面是不对称的,并且具有第一部分(7)和相对部分(6),所述第一部分(7)设有具有顶部(9)的凸出部(8),所述相对部分(6)与所述导管(2)的分别邻近所述入口开口(3)和所述出口开口(4)的部分对准,其中,在垂直于从所述入口开口(3)的中心到所述出口开口(4)的中心的方向穿过所述凸出部(8)的所述顶部(9)截取的横截面中,所述凸出部(8)的轮廓具有在所述凸出部(8)的每一个横向侧处的凹入弯曲段(13a、13b),其特征在于,所述导管(2)在所述入口开口(3)附近是圆形的,并且其中,穿过所述凸出部(8)的所述顶部(9)的所述横截面在所述入口开口(3)附近的横向平面内的投影限定横截面减小面积(A1)和横截面增大面积(A2),所述横截面减小面积(A1)由形成在所述导管(2)的所述入口开口(3)附近的圆周(O)与每个所述凹入弯曲段(13a、13b)的投影之间的两个区域的总和限定,并且所述横截面增大面积(A2)被限定为所述导管(2)的所述入口开口(3)附近的所述圆周(O)与所述凸出部(8)的位于所述圆周(O)之外的轮廓在所述平面内的投影之间的面积,并且其中,所述横截面减小面积(A1)是所述横截面增大面积(A2)的至少25%。
2.根据权利要求1所述的混合器装置,其中,所述喷射宽度(W)处于所述导管(2)的在所述入口开口(3)附近的所述最大宽度(W1)的1.1至2.0倍的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的混合器装置,其中,所述喷射宽度(W)大于所述导管(2)的在所述出口开口(4)附近的最大宽度(W2),并且所述导管(2)的在所述添加剂喷射构件(1)的位置处的横截面面积小于所述导管(2)的在所述出口开口(4)附近的横截面面积的1.2倍。
4.根据权利要求1或2所述的混合器装置,其中,所述导管(2)的在所述添加剂喷射构件(1)的位置处的横截面面积小于所述导管(2)的在所述入口开口(3)附近的横截面面积。
5.根据权利要求1或2所述的混合器装置,其中,所述导管(2)的在所述添加剂喷射构件(1)的位置处的横截面面积小于所述导管(2)的在所述出口开口(4)附近的横截面面积。
6.根据权利要求1或2所述的混合器装置,其中,所述添加剂喷射构件(1)被布置成在相对于将所述入口开口(3)的中心与所述出口开口(4)的中心相连的直中心线(C-C)形成75°到105°的角度的方向上喷射所述添加剂。
7.根据权利要求6所述的混合器装置,其中,所述相对部分(6)具有圆形形状以及在圆周方向上180°的延伸。
8.根据权利要求6所述的混合器装置,其中,所述凸出部(8) 在纵向方向上在所述导管(2)的大部分上延伸,并且在所述纵向方向上具有包括第一倾斜段(11)和第二倾斜段(12)的轮廓,所述第一倾斜段(11)从所述入口开口(3)附近延伸到所述凸出部(8)的所述顶部(9),所述第二倾斜段(12)从所述凸出部(8)的所述顶部(9)延伸到所述出口开口(4)附近。
9.根据权利要求8所述的混合器装置,其中,所述第一倾斜段(11)具有比所述第二倾斜段(12)的纵向延伸长的纵向延伸。
10.根据权利要求1或2所述的混合器装置,其中,所述凹入弯曲段(13a、13b)在所述凸出部(8)的大部分上纵向地延伸,并且随着离所述凸出部(8)的所述顶部(9)的纵向距离增大而持续变浅。
11.根据权利要求1或2所述的混合器装置,其中,所述导管(2)在所述入口开口(3)附近是圆形的,并且其中,每个所述凹入弯曲段至少部分地是圆形弯曲的,具有处于所述导管(2)的在所述入口开口(3)附近的半径的0.5至1.5倍的范围内的半径。
12.根据权利要求1或2所述的混合器装置,其中,板(14)在所述导管(2)的所述相对部分(6)附近安装在所述导管(2)内,离所述相对部分(6)有短距离(h),所述短距离处于所述导管(2)的在所述入口开口(3)附近的最大宽度(W1)的5%至20%的范围内,并且所述板(14)基本遵循所述相对部分(6)的形状。
13.根据权利要求12所述的混合器装置,其中,所述板(14)在圆周方向上的延伸处于45°到200°的范围内。
14.根据权利要求12所述的混合器装置,其中,所述板(14)具有比所述导管(2)的壁的厚度小的厚度。
15.根据权利要求12所述的混合器装置,其中,从所述添加剂喷射构件(1)到所述板(14)的与所述添加剂喷射构件(1)相对的部分的距离(D)大于所述导管(2)的在所述入口开口(3)附近的最大宽度(W1)。
16.根据权利要求12所述的混合器装置,其中,所述板(14)纵向地延伸穿过所述出口开口(4)。
17.一种燃烧式发动机系统,其包括根据权利要求1到16中的任一项所述的混合器装置(52)。
18.一种车辆、船舶或固定设施(50),其包括根据权利要求17所述的燃烧式发动机系统。
19.根据权利要求1到16中的任一项所述的混合器装置(52)的用途,其中,所述添加剂是含有尿素的液体,并且其中,气体/液体混合物用于选择性催化还原。
CN201780089785.6A 2017-04-20 2017-04-20 混合器装置、混合器装置的用途和用于混合的方法 Active CN110573242B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2017/059434 WO2018192663A1 (en) 2017-04-20 2017-04-20 A mixer device, a use thereof and a method for mixing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110573242A CN110573242A (zh) 2019-12-13
CN110573242B true CN110573242B (zh) 2022-03-22

Family

ID=58609406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780089785.6A Active CN110573242B (zh) 2017-04-20 2017-04-20 混合器装置、混合器装置的用途和用于混合的方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11300027B2 (zh)
EP (1) EP3612295B1 (zh)
CN (1) CN110573242B (zh)
WO (1) WO2018192663A1 (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1187778A (zh) * 1995-06-28 1998-07-15 西门子公司 用于催化净化由燃烧装置所排出的废气的方法与设备
DE102008046439A1 (de) * 2008-09-09 2010-03-11 Volkswagen Ag Vorrichtung zur Einbringung eines Mediums zur Abgasbehandlung in einen Abgasstrom und Verfahren zum Betreiben solcher Vorrichtung
WO2010056793A1 (en) * 2008-11-13 2010-05-20 Donaldson Company, Inc. Injector mounting configuration for an exhaust treatment system
CN103270266A (zh) * 2010-10-18 2013-08-28 佛吉亚排气系统有限公司 机动车辆排气管路
CN103894082A (zh) * 2014-03-03 2014-07-02 东南大学 设置于气体通道中的气体混合器及其组成的气体混合装置
CN106536882A (zh) * 2014-06-04 2017-03-22 罗伯特·博世有限公司 喷射模块和具有喷射模块的废气系统

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004004738A1 (de) 2004-01-30 2005-08-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Nachbehandlung eines Abgases einer Verbrennungsmaschine
FR2928687B1 (fr) * 2008-03-12 2013-07-26 Faurecia Sys Echappement Ligne d'echappement avec injecteur de reactif
US7976788B2 (en) * 2008-10-16 2011-07-12 Cummins Filtration Ip, Inc. Detachable decomposition reactor with an integral mixer
JP2012530214A (ja) * 2009-06-18 2012-11-29 ルノー・トラックス 排気ガス混合室における混合システム
JP5605441B2 (ja) * 2011-01-31 2014-10-15 トヨタ自動車株式会社 排気ガス昇温用バーナー装置
US20140286832A1 (en) * 2014-06-06 2014-09-25 Caterpillar Inc. Exhaust system
KR20180075640A (ko) * 2015-10-30 2018-07-04 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 유체 분사 시스템
US9856774B2 (en) * 2016-05-03 2018-01-02 GM Global Technology Operations LLC Engine exhaust system
US10329985B2 (en) * 2017-06-27 2019-06-25 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Impingement mixer for exhaust treatment
JP2021071089A (ja) * 2019-10-31 2021-05-06 マツダ株式会社 エンジンの排気システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1187778A (zh) * 1995-06-28 1998-07-15 西门子公司 用于催化净化由燃烧装置所排出的废气的方法与设备
DE102008046439A1 (de) * 2008-09-09 2010-03-11 Volkswagen Ag Vorrichtung zur Einbringung eines Mediums zur Abgasbehandlung in einen Abgasstrom und Verfahren zum Betreiben solcher Vorrichtung
WO2010056793A1 (en) * 2008-11-13 2010-05-20 Donaldson Company, Inc. Injector mounting configuration for an exhaust treatment system
CN103270266A (zh) * 2010-10-18 2013-08-28 佛吉亚排气系统有限公司 机动车辆排气管路
CN103894082A (zh) * 2014-03-03 2014-07-02 东南大学 设置于气体通道中的气体混合器及其组成的气体混合装置
CN106536882A (zh) * 2014-06-04 2017-03-22 罗伯特·博世有限公司 喷射模块和具有喷射模块的废气系统

Also Published As

Publication number Publication date
EP3612295A1 (en) 2020-02-26
US11300027B2 (en) 2022-04-12
CN110573242A (zh) 2019-12-13
EP3612295B1 (en) 2021-04-07
WO2018192663A1 (en) 2018-10-25
US20200378290A1 (en) 2020-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8114364B2 (en) Increased reductant decomposition reactor robustness through the use of a hydrolytic catalyst coating
US9718037B2 (en) Mixing system for aftertreatment system
RU2590174C2 (ru) Устройство для распределения текучих сред в газовыпускных системах
JP5714844B2 (ja) 排気ガス浄化装置
US10493410B2 (en) Selective catalytic reduction with integrated decomposition chamber with exhaust flow swirl generating design
KR101498181B1 (ko) 이중 분사형 우레아 믹싱장치
US20130170973A1 (en) Mixing system for an exhaust gases after-treatment arrangement
CN210195855U (zh) 混合器及包括其的选择性催化还原系统
US20110274590A1 (en) Inverted Exhaust Gas Treatment Injector
US10792626B1 (en) Systems and methods for mixing exhaust gases and reductant in an aftertreatment system
US7976788B2 (en) Detachable decomposition reactor with an integral mixer
US20140053538A1 (en) Reductant injection and mixing system
US9441516B2 (en) Method for NOx reduction
US20110252772A1 (en) Device for purifying exhaust gas of an internal combustion engine
US20180080362A1 (en) Exhaust gas purifier for engine
US20120317962A1 (en) Dosing module for dosing an urea based reducing agent into a gas exhaust stream
KR101758220B1 (ko) 임팩터를 구비하는 환원제 믹싱장치
JP2015075015A (ja) 排ガス浄化装置のケーシング構造
CN110573242B (zh) 混合器装置、混合器装置的用途和用于混合的方法
US20090100827A1 (en) Exhaust gas purification apparatus for internal combustion engine
JP5456279B2 (ja) 内燃機関の排気浄化システム
US20170362987A1 (en) Engine system having mixing mechanism for exhaust and injected fluid and engine exhaust treatment strategy
US9863299B2 (en) Engine exhaust treatment device
US20150198073A1 (en) Exhaust aftertreatment system with in-elbow reductant injection
CN111771044B (zh) 混合装置

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