DE102008053106B4

DE102008053106B4 - Misch- und/oder Verdampfungseinrichtung und zugehöriges Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102008053106B4
Application number: DE102008053106.5A
Authority: DE
Inventors: Dr. Gaiser Gerd
Original assignee: Purem GmbH
Current assignee: Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2008-10-24
Filing date: 2008-10-24
Publication date: 2023-06-07
Anticipated expiration: 2028-10-25
Also published as: DE102008053106A1

Abstract

Misch- und/oder Verdampfungseinrichtung für eine Abgasanlage (3) einer Brennkraftmaschine (1),- mit einem Rohrkörper (8), der zumindest an einem axialen Ende mehrere, in Umfangsrichtung zueinander benachbarte, radial nach innen vorstehende Schaufeln (9) aufweist,- wobei die Schaufeln (9) gegenüber der Axialrichtung des Rohrkörpers (8) angestellt sind, dadurch gekennzeichnet,- dass der Rohrkörper (8) aus zumindest zwei Blechkörpern (10) zusammengebaut ist, an denen jeweils mehrere Schaufeln (9) durch Umformen integral ausgebildet sind,- dass die Blechkörper (10) koaxial ineinander angeordnet und relativ zueinander so angeordnet sind, dass in der Umfangsrichtung benachbarte Schaufeln (9) jeweils an verschiedenen Blechkörpern (10) ausgebildet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Misch- und/oder Verdampfungseinrichtung für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Misch- und/oder Verdampfungseinrichtung sowie eine mit einer derartigen Misch- und/oder Verdampfungseinrichtung ausgestattete Abgasanlage.
Bei Abgasanlagen von Brennkraftmaschinen kann es aus unterschiedlichen Gründen erforderlich sein, ein flüssiges Edukt in den Abgasstrom einzudüsen. Beispielsweise kann Kraftstoff in den Abgasstrom eingespritzt werden, um an einem stromab nachfolgenden Oxidationskatalysator eine exotherme Verbrennungsreaktion auszulösen. Ebenso kann beispielsweise ein Reduktionsmittel, wie z.B. Ammoniak oder Harnstoff oder eine wässrige Harnstofflösung, in den Abgasstrom eingespritzt werden, um in einem nachfolgend angeordneten SCR-Katalysator Stickoxide zu reduzieren. Ebenso kann die Einspritzung eines Reduktionsmittels zur Regeneration eines NOX-Speicherkatalysators verwendet werden.
Gattungsgemäße Misch- und/oder Verdampfungseinrichtungen sind beispielsweise aus der DE 10 2007 028 449 A1 und aus der WO 97/ 35 107 A1 bekannt und weisen einen Rohrkörper auf, der an einem axialen Ende mehrere, in Umfangsrichtung zueinander benachbarte, radial nach innen vorstehende Schaufeln besitzt. Dabei sind die Schaufeln gegenüber der Axialrichtung des Rohrkörpers angestellt.
Bei der aus der vorstehend genannten WO 97/ 35 107 A1 bekannten Misch- und/oder Verdampfungseinrichtung ist in der Strömungsrichtung nur ein vergleichsweise kleiner Teil des durchströmbaren Querschnitts durch die Schaufeln verdeckt, so dass relativ viel freie Querschnittsfläche zur Verfügung steht, um einen ungehinderten Durchtritt für eine eingespritzte Flüssigkeit zu ermöglichen. Insbesondere bei niedrigen Abgastemperaturen besteht hierbei die Gefahr, dass das eingespritzte Edukt noch in flüssiger Form zur jeweiligen Abgasbehandlungseinrichtung gelangt. Hierdurch wird zum einen die Effektivität der Edukteinspritzung signifikant reduziert. Zum anderen kann hierdurch die Gefahr einer Beschädigung der Abgasanlage entstehen.
Der Anstellwinkel der Schaufeln ist dabei der Winkel, den die jeweilige Schaufel in ihrem Profil relativ zu einer Längsachse oder Axialrichtung des Rohrkörpers aufweist. Bei einem Anstellwinkel von 0° erstreckt sich das jeweilige Schaufelprofil parallel zur Axialrichtung, während es bei einem Anstellwinkel von 90° quer zur Axialrichtung steht. Zur Vermeidung eines erhöhten Durchströmungswiderstandes ist der Anstellwinkel der Schaufeln möglichst klein zu wählen. Bei der bekannten Bauweise führt ein kleiner Anstellwinkel zwangsläufig zu einem vergleichsweise großen Abstand in der Umfangsrichtung zwischen benachbarten Schaufeln, wodurch sich die frei durchströmbare Querschnittsfläche vergrößert.
Bei der vorstehend genannten DE 10 2007 028 449 A1 ist der Anstellwinkel dagegen relativ groß gewählt, so dass sich in Umfangsrichtung benachbarte Schaufeln überdecken und ein vergleichsweise großer Teil des durchströmbaren Querschnitts durch die Schaufeln verdeckt ist. Bei dieser bekannten Einrichtung ist der Rohrkörper zusammen mit den Schaufeln aus einem einzigen Blechstück durch Umformung hergestellt.
Aus der DE 10 2007 040 360 A1 ist eine andere Misch- und/oder Verdampfungseinrichtung bekannt, bei der in einen Rohrkörper an gegenüberliegenden Enden jeweils ein Blechkörper eingesetzt ist, der mehrere angestellte Schaufeln aufweist. Diese Blechkörper sind dann im Rohrkörper axial zueinander angeordnet, derart, dass deren Schaufeln von den Längsenden des Rohrkörpers axial beabstandet sind.
Weitere Misch- und/oder Verdampfungseinrichtungen sind aus der DE 10 2007 009 890 A1 und aus der US 2007 / 0 245 718 A1 bekannt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Misch- und/oder Verdampfungseinrichtung bzw. für eine damit ausgestattete Abgasanlage bzw. für ein zugehöriges Herstellungsverfahren eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine verbesserte Verdampfungswirkung bzw. durch eine reduzierte Durchschlagsgefahr auszeichnet. Gleichzeitig soll die Einrichtung vergleichsweise preiswert realisierbar sein.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Schaufeln an wenigstens zwei separaten Blechkörpern auszubilden, die auf geeignete Weise zum Rohrkörper zusammengebaut werden, und zwar so, dass beim zusammengebauten Rohrkörper in der Umfangsrichtung benachbarte Schaufeln jeweils zu verschiedenen Blechkörpern gehören. Durch diese Bauweise lässt sich der frei durchströmbare Querschnitt durch eine erhöhte Anzahl an Schaufeln reduzieren. Die Gefahr eines ungehinderten Durchtritts des eingespritzten Edukts lässt sich dadurch reduzieren. Beachtenswert ist hierbei, dass auch bei kleinen Anstellwinkeln, die bei benachbarten Schaufeln des gleichen Blechkörpers zwangsläufig zu großen Abständen in Umfangsrichtung führen, bei einer entsprechenden Anzahl an Blechkörpern die frei durchströmbare Querschnittsfläche stark reduziert werden kann.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform können die Blechkörper so angeordnet sein, dass sich ihre Schaufeln in der Axialrichtung des Rohrkörpers teilweise oder vollständig überlappen. Hierdurch baut der Rohrkörper in der Axialrichtung vergleichsweise kurz, wodurch die Misch- und/oder Verdampfungseinrichtung kompakt ist und nur wenig Einbauraum benötigt.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann jeder Blechkörper einen sich in der Umfangsrichtung erstreckenden Mantelabschnitt aufweisen, von dem die Schaufeln abgewinkelt sind. Hierdurch wird die integrale Bauweise vereinfacht, was eine preiswerte Herstellbarkeit der Blechkörper und somit des Rohrkörpers vereinfacht.
Gemäß einer Weiterbildung kann jeder mit seinem Mantelabschnitt innen liegende Blechkörper zwischen seinen Schaufeln jeweils zumindest einen Schlitz aufweisen, durch den sich jeweils eine Schaufel eines mit seinem Mantelabschnitt außen liegenden Blechkörpers erstreckt. Durch die Schlitze im Mantelabschnitt ist es besonders einfach möglich, die Mantelabschnitte der verschiedenen Blechkörper koaxial zueinander anzuordnen, wobei die Schaufeln des jeweiligen außen liegenden Blechkörpers durch die Schlitze des jeweils innen liegenden Blechkörpers hindurch ragen. Hierdurch lässt sich in axialer Richtung eine extrem kompakte Bauweise für den Rohrkörper und somit für die gesamte Einrichtung realisieren. Des weiteren kann dadurch auch eine axiale Überlappung aller Schaufeln vereinfacht realisiert werden.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher sich benachbarte Schaufeln in der Umfangsrichtung soweit überlappen, dass eine koaxiale, in der Axialrichtung des Rohrkörpers blickdichte Fläche entsteht. Durch die Ausbildung einer derartigen blickdichten Fläche kann ein Durchschlag für Flüssigkeitströpfchen durch die Struktur der Einrichtung vermieden werden. Die Tröpfchen treffen innerhalb der Fläche auf den Schaufeln auf und können dadurch leichter verdampfen. Vorzugsweise kann die blickdichte Fläche ringförmig oder kreisförmig oder elliptisch ausgestaltet sein. Bei einer ringförmig ausgestalteten blickdichten Fläche ergibt sich die Möglichkeit, den von der ringförmigen Fläche umschlossenen zentralen Kernbereich mit einem anderen, bevorzugt mit einem kleineren Durchströmungswiderstand, zu realisieren als die blickdichte Fläche. Hierdurch lässt sich im Kernbereich der Druck absenken, was zu einer Beschleunigung der Abgasströmung im Zentrum genutzt werden kann. Die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit im Zentrum begünstigt die Verdampfung des Flüssigkeitsstrahls. Bei einer kreisförmigen oder elliptischen Ausgestaltung der blickdichten Fläche lässt sich der frei durchströmbare Querschnitt zusätzlich reduzieren. Insbesondere ist es möglich, die blickdichte Fläche bis zum Innenumfang des Rohrkörpers auszuweiten, und zwar mit oder ohne zentralem Kernbereich. Insbesondere ist es somit möglich, dem gesamten durchströmbaren Querschnitt durch die blickdichte Fläche der einander überlappenden Schaufeln auszufüllen, so dass quasi kein axialer Tröpfchendurchschlag mehr möglich ist.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten gleiche Bezugszeichen aufweisen.
Es zeigen, jeweils schematisch,

1 eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung einer Abgasanlage,
2 bis 4 jeweils eine axiale Ansicht auf eine Misch- und/oder Verdampfungseinrichtung, bei verschiedenen Ausführungsformen,
5a bis 5c Ansichten von Blechkörpern bei verschiedenen Zuständen im Rahmen der Herstellung einer Misch- und/oder Verdampfungseinrichtung,
6a bis 6d Ansichten von Blechkörpern bei verschiedenen Zuständen im Rahmen der Herstellung einer anderen Misch- und/oder Verdampfungseinrichtung.

Entsprechend 1 weist eine Brennkraftmaschine 1, die beispielsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann, zur Versorgung von Frischgas, vorzugsweise Luft, eine Frischgasanlage 2 und zum Abführen von Abgas eine Abgasanlage 3 auf. Eine derartige Abgasanlage 3 umfasst einen Abgasstrang 4, der im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 das dort entstehende Abgas von der Brennkraftmaschine 1 abführt. Die Abgasanlage 3 kann zumindest eine Abgasbehandlungseinrichtung 5 aufweisen, die im Abgasstrang 4 angeordnet ist. Bei dieser Abgasbehandlungseinrichtung 5 kann es sich z.B. um einen Oxidationskatalysator, um einen NOX-Speicherkatalysator, um einen Hydrolysereaktor, um einen SCR-Katalysator oder um ein Partikelfilter handeln. Ebenso können mehrere gleiche oder unterschiedliche Abgasbehandlungseinrichtungen 5 vorgesehen sein. Des weiteren können einzelne oder mehrere der genannten Einrichtungen in einem gemeinsamen Gehäuse, insbesondere in Verbindung mit einem Schalldämpfer, untergebracht sein.
Ferner weist die Abgasanlage 3 eine Einspritzeinrichtung 6 auf, die dazu ausgestaltet ist, ein flüssiges Edukt in den Abgasstrang 4 einzuspritzen. Dabei ist die Einspritzeinrichtung am Abgasstrang 4 stromauf der Abgasbehandlungseinrichtung 5 angeordnet. Beim flüssigen Edukt kann es sich vorzugsweise um Kraftstoff handeln, insbesondere um denselben Kraftstoff, mit dem auch die Brennkraftmaschine 1 betrieben wird. Ferner kann es sich beim Edukt auch um Ammoniak oder um Harnstoff oder um eine wässrige Harnstofflösung handeln. Sofern eine Kraftstoffinjektion vorgesehen ist, handelt es sich bei der unmittelbar stromab zur Einspritzeinrichtung 6 benachbarten Abgasbehandlungseinrichtung 5 vorzugsweise um einen Oxidationskatalysator, an dem eine Umsetzung des Kraftstoffs in Wärme erfolgt, beispielsweise um den Oxidationskatalysator auf seine Betriebstemperatur zu bringen oder um ein stromab des Oxidationskatalysators angeordnetes Partikelfilter auf eine Regenerationstemperatur aufzuheizen. Sofern die Einspritzeinrichtung 6 zum Einspritzen von Ammoniak oder Harnstoff oder wässriger Harnstofflösung ausgestaltet ist, kann es sich bei der Abgasbehandlungseinrichtung 5 um einen SCR-Katalysator oder um einen vorgeschalteten Hydrolysereaktor handeln. Darüber hinaus sind noch beliebige andere Anwendungen für die Einspritzung eines flüssigen Edukts in den Abgasstrang 4 unmittelbar stromauf einer Abgasbehandlungseinrichtung 5 denkbar.
Entsprechend 1 wird für die Eindüsung des Edukts eine axiale Ausrichtung des Eduktstrahls bevorzugt, was z.B. exemplarisch durch eine entsprechende Biegung im Abgasstrang 4 realisierbar ist.
Um das eingespritzte, flüssige Edukt möglichst rasch und möglichst vollständig im Abgas verdampfen zu können und um das verdampfte Edukt möglichst homogen mit dem Abgas zu vermischen, ist die Abgasanlage 3 mit wenigstens einer Misch- und/oder Verdampfungseinrichtung 7 ausgestattet, die im Abgasstrang 4 stromab der Einspritzeinrichtung 6 und zweckmäßig stromauf oder unmittelbar an oder in der zur Einspritzeinrichtung 6 benachbarten Abgasbehandlungseinrichtung 5 angeordnet ist. Bevorzugte Ausführungsformen der Misch- und Verdampfungseinrichtung 7, die im folgenden auch abgekürzt mit Einrichtung 7 bezeichnet wird, werden nachfolgend mit Bezug auf die 2 bis 6 näher erläutert, wobei die 2 bis 4 Ausführungsbeispiele dieser Einrichtung betreffen, während die 5 und 6 zur Erläuterung von Herstellungsverfahren unterschiedliche Varianten der Einrichtung 7 herangezogen werden.
Entsprechend den 2 bis 4 umfasst eine solche Einrichtung 7 einen Rohrkörper 8, der vorzugsweise zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch oder elliptisch, geformt ist. Zumindest an einem seiner axialen Enden weist der Rohrkörper 8 mehrere Schaufeln 9 auf, die ebenfalls jeweils einen Bestandteil der Einrichtung 7 bilden. Die Schaufeln 9 sind in Umfangsrichtung zueinander benachbart angeordnet und stehen dabei vom Rohrkörper 8 radial nach innen vor. Die Schaufeln 9 sind gegenüber einer Axialrichtung des Rohrkörpers 8 angestellt. Das heißt, die jeweilige Schaufel 9 besitzt eine Anströmkante und eine Abströmkante, die bezüglich der Umfangsrichtung zueinander beabstandet sind. Dementsprechend besitzt die jeweilige Schaufel 9 Querschnittsprofile, deren Längsrichtung gegenüber der Axialrichtung geneigt verläuft bzw. angestellt ist. Durch diese Anstellung der Schaufeln 9 kann die Strömung mit einem Drall beaufschlagt werden, wenn sie die Einrichtung 7 durchströmt.
In den gezeigten Beispielen der 2 bis 4 sind die Schaufeln 9 jeweils nur an dem dem Betrachter zugewandten Axialende des Rohrkörpers 8 ausgebildet.
Der Rohrkörper 8 ist zumindest aus zwei Blechkörpern 10 zusammengebaut. In den Ausführungsformen der 2 bis 4 sind jeweils genau zwei derartige Blechkörper 10 vorgesehen, die auch mit 10a bzw. 10b bezeichnet werden können. An jedem dieser Blechkörper 10 sind jeweils mehrere der Schaufeln 9 durch Umformen integral ausgebildet. Die Schaufeln 9 des einen Blechkörpers 10a werden im folgenden auch mit 9a bezeichnet, während die Schaufeln 9 des anderen Blechkörpers 10b im folgenden auch mit 9b bezeichnet werden. Erkennbar sind die Blechkörper 10a, 10b relativ zueinander so angeordnet, dass diejenigen Schaufeln 9, die in der Umfangsrichtung zueinander benachbart angeordnet sind, jeweils an verschiedenen Blechkörpern 10 ausgebildet sind. Dementsprechend wechseln sich in der Umfangsrichtung hier die einen Schaufeln 9a des einen Blechkörpers 10a und die anderen Schaufeln 10b des anderen Blechkörpers 10b regelmäßig ab. Durch diese Bauweise kann der Rohrkörper 8 mit vergleichsweise vielen Schaufeln 9 ausgestattet werden. Insbesondere lässt sich hierdurch die in axialer Richtung frei durchströmbare Fläche des durchströmbaren Querschnitts des Rohrkörpers 8 reduzieren.
Bei den hier gezeigten Ausführungsformen sind die Blechkörper 10 relativ zueinander jeweils so angeordnet, dass sich ihre Schaufeln 9 in der Axialrichtung des Rohrkörpers 8, die sich in den Zeichnungen senkrecht zur Zeichnungsebene erstreckt, zumindest teilweise überlappen. Bei den gezeigten bevorzugten Ausführungsformen ist die Überlappung der Schaufeln 9 in der Axialrichtung im wesentlichen vollständig. In der Folge sind die Schaufeln 9 in der Umfangsrichtung im wesentlichen deckungsgleich zueinander angeordnet. Durch diese Bauweise baut der Rohrkörper 8 in axialer Richtung vergleichsweise kurz, wodurch die Einrichtung 7 ebenfalls relativ kompakt realisierbar ist und dementsprechend wenig Bauraum benötigt.
Die Blechkörper 10a und 10b besitzen jeweils einen sich in der Umfangsrichtung erstreckenden Mantelabschnitt 11 bzw. 11a und 11b. Durch die Zentralperspektive der 2 bis 4 ist dabei jeweils nur der innenliegende Mantelabschnitt 11a erkennbar, während der außenliegende Mantelabschnitt 11b verdeckt ist. Vom jeweiligen Mantelabschnitt 11 sind die Schaufeln 9 des zugehörigen Blechkörpers 10 nach innen abgewinkelt. Die beiden Mantelabschnitte 11a und 11b der beiden Blechkörper 10a und 10b sind im dargestellten montierten Zustand koaxial zueinander angeordnet, so dass im Folgenden zwischen einem innenliegenden Mantelabschnitt 11a bzw. einem innenliegenden Blechkörper 10a und einem außenliegenden Mantelabschnitt 11b bzw. einem außenliegendem Blechkörper 10b unterschieden werden kann. Der innenliegende Blechkörper 10a weist in der Umfangsrichtung zwischen seinen Schaufeln 9a jeweils zumindest einen Schlitz 12 auf. Durch den jeweiligen Schlitz 12 erstreckt sich jeweils eine Schaufel 9b des außenliegenden Blechkörpers 10b. Durch diese gegenseitige Durchdringung der Blechkörper 10 kann die zuvor genannten axial kompakte Bauweise für den Rohrkörper 8 besonders einfach realisiert werden.
Wie den 2 bis 4 entnehmbar ist, können sich benachbarte Schaufeln 9 in der Umfangsrichtung gegenseitig überlappen. Die Überlappung ist dabei so gestaltet, dass sich eine koaxiale, in der Axialrichtung des Rohrkörpers 8 blickdichte Fläche 13 ausbildet. Im Bereich dieser blickdichten Fläche 13 ist ein axialer Durchschlag von in der Gasströmung mitgeführten Tröpfchen ohne Kontaktierung der Schaufeln 9 nicht möglich. Dies reduziert die Gefahr von Beschädigungen nachfolgender Einrichtungen und verbessert die Verdampfungswirkung.
Die blickdichte Fläche 13 kann entsprechend den Ausführungsformen der 2 und 4 kreisförmig ausgestaltet sein. Hierdurch ergibt sich im durchströmbaren Querschnitt ein zentraler Bereich, der in axialer Richtung geradlinig nicht durchströmbar ist. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die blickdichte Fläche 13 ringförmig ausgestaltet ist und dementsprechend einen zentralen Kernbereich 14 umschließt. Erreicht wird dies beispielsweise dadurch, dass die Schaufeln 9 in radialer Richtung entsprechend verkürzt ausgestaltet sind, so dass sie am Kernbereich 14 enden und diesen quasi aussparen bzw. freilassen. Hierdurch kann im Kernbereich 4 eine Druckabsenkung realisiert werden, was hinsichtlich der Durchströmung der Einrichtung 7 vorteilhaft ist und außerdem die Verdampfungswirkung verbessert.
Bei den Ausführungsformen der 2 und 3 ist die blickdichte Fläche 13 so ausgestaltet, dass sie radial von einem Innenumfang 15 des Rohrkörpers 8, der durch die Innenseite der innenliegenden Mantelfläche 11a definiert ist, radial beabstandet ist. Durch die gewählten, relativ kleinen Anstellwinkel der Schaufeln 9 gegenüber der Axialrichtung können zwischen benachbarten Schaufeln 9 in der Umfangsrichtung Lücken 16 entstehen. Im Bereich dieser Lücken 16 ist der Rohrkörper 8 in axialer Richtung frei durchströmbar. Diese Lücken 16 können ebenfalls zu Absenkung des Druckverlusts genutzt werden. Je kleiner der Anstellwinkel der Schaufeln 9 ist, desto größer können die Lücken 16 ausfallen.
4 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher durch eine entsprechende Anordnung der Schaufeln 9 die blickdichte Fläche 13 so ausgelegt ist, dass sie sich bis zum Innenumfang 15 des Rohrkörpers 8 erstreckt. Bei dieser Ausführungsform ist die blickdichte Fläche 13 außerdem kreisförmig ausgestaltet, so dass sie den gesamten durchströmbaren Querschnitt des Rohrkörpers 8 hinsichtlich einer geradlinigen axialen Durchströmung verschließt. Die Verwendung mehrerer Blechkörper 10 ermöglicht es dabei trotz der blickdichten Anordnung der Schaufeln 9 relativ kleine Anstellwinkel für die Schaufeln 9 zu realisieren, wodurch insgesamt der Durchströmungswiderstand der Einrichtung 7 relativ klein ausgelegt werden kann.
Bei den Ausführungsformen der 2 und 4 sind die Schaufeln 9 jeweils durch ebene, streifenförmige Körper gebildet, die zudem jeweils eine rechteckige Gestalt aufweisen können. Insbesondere sind alle Schaufeln 9 identisch geformt. Durch die ebene Ausgestaltung der Schaufeln 9 besitzen diese entlang ihrer radialen Erstreckung stets den gleichen Anstellwinkel gegenüber der Axialrichtung. Diese Ausführungsformen sind vergleichsweise preiswert realisierbar.
Die in 3 gezeigte Ausführungsform zeigt eine Variante, bei welcher die Schaufeln 9 gegenüber der Axialrichtung eine sich in radialer Richtung entlang der Schaufel 9 verändernde Anstellung aufweisen. Im gezeigten Beispiel verändert sich die Anstellung der Schaufeln 9 dabei stufenlos. Ebenso ist eine Ausführungsform möglich, bei welcher sich der Anstellwinkel entlang der jeweiligen Schaufel 9 gestuft verändert. Im Beispiel sind die Schaufeln 9 so geformt, dass sich ihr Anstellwinkel radial von außen nach innen verkleinert. Im radial innenliegenden Ende besitzt die jeweilige Schaufel somit ihren minimalen Anstellwinkel, der insbesondere bei 0° liegen kann. Durch die Variation der Anstellwinkel kann beispielsweise der Strömungswiderstand der Einrichtung 7 reduziert werden. Mit zunehmender Überlappung in Umfangsrichtung benachbarter Schaufeln 9 nimmt auch der Strömungswiderstand im Überlappungsbereich zu. Dem kann eine entsprechend angepasste Reduzierung des Anstellwinkels entgegengewirkt werden.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher die Schaufeln 9 relativ zueinander so positioniert sind, dass sie einander nicht berühren. Die Schaufeln 9 sind dadurch kontaktfrei oder berührungslos angeordnet. Hierbei kann insbesondere berücksichtigt werden, dass sich die Schaufeln 9 auch dann nicht berühren, wenn die Einrichtung 7 ihre Betriebstemperatur erreicht, bei der sich die Schaufeln 9 vor allem in radialer Richtung ausdehnen. Durch diese Bauweise endet jede einzelne Schaufel 9 für sich freistehend im Inneren des Rohrkörpers 8. Durch diese Bauweise lässt sich beispielsweise eine Geräuschentwicklung im Betrieb der Abgasanlage 3 vermeiden. Ebenso lässt sich Verschleiß reduzieren.
Im Folgenden wird anhand der 5 und 6 ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen der Misch- und/oder Verdampfungseinrichtung 7 näher erläutert.
Entsprechend den 5 und 6 ist der jeweilige Blechkörper 10, aus dem letztlich der Rohrkörper 8 mit den Schaufeln 9 durch Umformung ausgebildet bzw. zusammengebaut wird, in einem Ausgangszustand ein Blechstreifen 17, der sich eben erstreckt. Dabei zeigen die 5a und 6a jeweils einen Blechstreifen 17b, der nach seiner Bearbeitung einen außenliegenden Blechkörper 10b bildet, während die 5b und 6c jeweils einen Blechstreifen 17a zeigen, der nach seiner Bearbeitung einen innenliegenden Blechkörper 10a bildet. Außerdem zeigt 6b einen Blechstreifen 17c, der nach seiner Bearbeitung einen mittleren Blechkörper 10c bildet, der bei einem Rohrkörper 8, der aus drei Blechkörpern 10 zusammengebaut ist, zwischen dem innenliegenden Blechkörper 10a und dem außenliegenden Blechkörper 10b angeordnet ist.
In den jeweiligen Blechstreifen 17 sind entlang einer Längsseite jeweils mehrere seitliche Einschnitte 18 eingearbeitet, ohne dass diese Einschnitte 18 den jeweiligen Blechsteifen 17 durchdringen. Die Einschnitte 18 erstrecken sich dabei jeweils parallel zueinander und sind gegenüber einer durch einen Doppelpfeil symbolisierten Längsrichtung 19 des Blechstreifens 17 geneigt. Die Längsrichtung 19 des Blechstreifens 17 bildet dabei die Umfangsrichtung des damit letztlich gebildeten Blechkörpers 10 bzw. des am Ende hergestellten Rohrkörpers 8. Nach dem Herstellen der Einschnitte 18 können Seitenstreifen 20, die durch die Einschnitte 18 gebildet werden, jeweils um eine Biegeachse 21 gegenüber dem übrigen Blechstreifen 17 umgebogen werden. Die Biegeachse 21 verläuft dabei geneigt zum jeweiligen Einschnitt 18. Bei den Beispielen erstreckt sich die Biegeachse 21 quer zum jeweiligen Einschnitt 18. Der übrige Blechstreifen 17, gegenüber dem die Seitenstreifen 20 umgebogen werden, bildet im zusammengebauten Zustand unter anderem den zuvor genannten Mantelabschnitt 11. Die in den 5b, 6b und 6c gezeigten Blechstreifen 17, welche die inneren bzw. mittleren Blechkörper 10a bzw. 10c bilden, werden vor oder nach dem Umbiegen der Seitenstreifen 20 mit den Schlitzen 12 versehen. Diese Schlitze 12 erstrecken sich dabei parallel zu den Biegeachsen 21, also hier senkrecht zu den Einschnitten 18. Die Schlitze 12 sind dabei jeweils zwischen zwei benachbarten Seitenstreifen 20 angeordnet. Dabei weist der innere Blechkörper 10a der in 5 gezeigten Ausführungsform zwischen benachbarten Seitenstreifen 20 jeweils genau einen Schlitz 12 auf. Ebenso weist der in 6b gezeigte mittlere Blechkörper 10c zwischen benachbarten Seitenstreifen 20 jeweils genau einen solchen Schlitz 12 auf. Im Unterschied dazu weist der in 6c gezeigte innere Blechkörper 10a zwischen benachbarten Seitenstreifen 20 jeweils genau zwei derartige Schlitze 12 auf.
Die 5c und 6d zeigen nun einen Zustand, bei dem die einzelnen Blechstreifen 17 der 5a und 5b bzw. der 6a bis 6c relativ zueinander so angeordnet sind, dass die einzelnen Blechstreifen 17 im Bereich der Mantelabschnitte 11 aufeinander liegen. Hierzu werden die Seitenstreifen 20 des jeweils hinteren Blechkörpers 17 durch die Schlitze 12 des jeweils vorderen Blechkörpers 17 durchgesteckt, so dass die Seitenstreifen 20 des einen Blechstreifens 17 zwischen den Seitenstreifen 20 des jeweils anderen Blechstreifens 17 angeordnet sind. Bei der in 5 gezeigten Variante werden dabei zwei Blechstreifen 17a, b zusammengesteckt, während bei der in 6 gezeigten Ausführungsform drei Blechstreifen 17a, b, c zusammengesteckt werden. Bei der zuletzt genannten Ausführungsform durchdringen die Seitenstreifen 20 des außenliegenden Blechkörpers 10b sowohl die Schlitze 12 des mittleren Blechkörpers 10c also auch jeweils einen der Schlitze des inneren Blechkörpers 10a. Im Unterschied dazu durchsetzen die Seitenstreifen 20 des mittleren Blechkörpers 10c nur die jeweils anderen Schlitze 12 des inneren Blechkörpers 10a.
Nachdem die Blechstreifen 17 entsprechend 5c bzw. entsprechend 6d angeordnet sind, werden sie gemeinsam aufgerollt. In der Folge bilden dann die umgebogenen Seitenstreifen 20 die radial nach innen vorstehenden Schaufeln 9. Des weiteren bilden die Mantelabschnitte 11 in der Umfangsrichtung geschlossene Ringkörper. Des weiteren gehören in der Umfangsrichtung benachbarte Schaufeln 9 dann jeweils zu verschiedenen Blechstreifen 17.
Alternativ ist es grundsätzlich auch möglich, die vorbereiteten Blechstreifen 17 jeweils für sich aufzurollen, um sie erst anschließend ineinander zu stecken.
Vor dem Aufrollen bzw. vor dem Aufeinanderlegen bzw. vor dem Ineinanderstecken der Blechstreifen 17 kann es - je nach Ausführungsform - auch vorgesehen sein, die Seitenstreifen 20 zumindest bei einem der Blechstreifen 17 so umzubiegen bzw. so zu verformen, dass sich variierende Anstellwinkel entlang der letztlich radialen Erstreckung der jeweiligen Schaufeln 9 ergeben.
Im aufgerollten Zustand können die einzelnen Blechkörper 10 an Stoßkanten oder an in Umfangsrichtung überlappenden Endabschnitten aneinander fixiert werden. Ebenso ist es grundsätzlich möglich, die Blechstreifen 17 bereits vor dem Aufrollen aneinander zu fixieren.
Für die Fixierung der Blechstreifen 17 aneinander bzw. der Blechkörper 10 aneinander gibt es beliebige Möglichkeiten. Bevorzugt sind Schweißverbindungen bzw. Lötverbindungen. Beim Löten können insbesondere auch vorgefertigte streifenförmige Lotmaterialien verwendet werden.
Bei den gezeigten Ausführungsformen besitzen die Seitenstreifen 20 bzw. letztlich die Schaufeln 9 rechteckige Querschnitte. Alternativ sind auch trapezförmige Querschnitte denkbar. Ebenso wie andere, insbesondere aerodynamisch geformte bzw. optimierte Querschnitte.

Claims

Misch- und/oder Verdampfungseinrichtung für eine Abgasanlage (3) einer Brennkraftmaschine (1), - mit einem Rohrkörper (8), der zumindest an einem axialen Ende mehrere, in Umfangsrichtung zueinander benachbarte, radial nach innen vorstehende Schaufeln (9) aufweist, - wobei die Schaufeln (9) gegenüber der Axialrichtung des Rohrkörpers (8) angestellt sind, dadurch gekennzeichnet, - dass der Rohrkörper (8) aus zumindest zwei Blechkörpern (10) zusammengebaut ist, an denen jeweils mehrere Schaufeln (9) durch Umformen integral ausgebildet sind, - dass die Blechkörper (10) koaxial ineinander angeordnet und relativ zueinander so angeordnet sind, dass in der Umfangsrichtung benachbarte Schaufeln (9) jeweils an verschiedenen Blechkörpern (10) ausgebildet sind.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechkörper (10) so angeordnet sind, dass sich ihre Schaufeln (9) in der Axialrichtung des Rohrkörpers (8) teilweise oder vollständig überlappen.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Blechkörper (10) einen sich in der Umfangsrichtung erstreckenden Mantelabschnitt (11) aufweist, von dem die Schaufeln (9) abgewinkelt sind.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder mit seinem Mantelabschnitt (11) innenliegende Blechkörper (10a, 10c) zwischen seinen Schaufeln (9) jeweils wenigstens einen Schlitz (12) aufweist, durch den sich jeweils eine Schaufel (9) eines mit seinem Mantelabschnitt (11) außenliegenden Blechkörpers (10b, 10c) erstreckt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich benachbarte Schaufeln (9) in der Umfangsrichtung soweit überlappen, dass eine koaxiale, in der Axialrichtung des Rohrkörpers (8) blickdichte Fläche (13) entsteht.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (9) eine sich in radialer Richtung entlang der jeweiligen Schaufel (9) stufenlos oder gestuft verändernde Anstellung gegenüber der Axialrichtung aufweisen.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (9) relativ zueinander kontaktfrei oder berührungslos angeordnet sind.
Verfahren zum Herstellen einer Misch- und/oder Verdampfungseinrichtung (7), - bei dem mindestens zwei Blechstreifen (17) an wenigstens einer Längsseite mit seitlichen Einschnitten (18) versehen werden, die sich parallel zueinander gegenüber einer Längsrichtung (19) des jeweiligen Blechstreifens (17) geneigt erstrecken, - bei dem durch die Einschnitte (18) gebildete Seitenstreifen (20) jeweils um eine geneigt oder quer zum jeweiligen Einschnitt (18) verlaufende Biegeachse (21) gegenüber dem jeweiligen übrigen Blechstreifen (17) umgebogen werden, - bei dem die wenigstens zwei Blechstreifen (17) aufeinander gelegt und gemeinsam aufgerollt werden oder bei dem die wenigstens zwei Blechstreifen (17) jeweils für sich aufgerollt und dann koaxial ineinander gesteckt werden, - bei dem die Blechstreifen (17) derart aufgerollt und/oder gesteckt werden, dass die umgebogenen Seitenstreifen (20) radial nach innen vorstehende Schaufeln (9) bilden, dass der jeweilige übrige Blechstreifen (17) jeweils einen in Umfangsrichtung geschlossenen Ringkörper bildet und dass in der Umfangsrichtung benachbarte Schaufeln (9) jeweils zu verschiedenen Blechstreifen (17) gehören.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, - dass zumindest einer der Blechstreifen (17) außerdem mit Schlitzen (12) versehen wird, die sich jeweils zwischen benachbarten Seitenstreifen (20) dieses Blechstreifens (17) parallel zu den Biegeachsen (21) erstrecken, - dass die umgebogenen Seitenstreifen (20) zumindest eines anderen Blechstreifens (17) in die Schlitze (12) des einen Blechstreifens (17) eingesteckt werden.
Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine (1), - mit einem Abgas von der Brennkraftmaschine (1) abführenden Abgasstrang (4), - mit einer am Abgasstrang (4) angeordneten Einspritzeinrichtung (6) zum Einspritzen eines flüssigen Edukts in den Abgasstrang (4), - mit einer im Abgasstrang (4) stromab der Einspritzeinrichtung (6) angeordneten Misch- und/oder Verdampfungseinrichtung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.