DE102010045072A1 - Emission control device for use in e.g. selective catalytic reduction application, has injecting device injecting substance into effluent stream, and multiple nozzles arranged over cross-section of effluent stream - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasreinigungseinrichtung mit einer Einrichtung zum Eindüsen eines Stoffes, insbesondere Gases, in einen Abgasstrom und mit einer Verteileinrichtung zum Verteilen des Stoffes im Abgasstrom.The present invention relates to an exhaust gas purification device with a device for injecting a substance, in particular gas, into an exhaust gas flow and with a distributor device for distributing the substance in the exhaust gas flow.
Derartige Abgasreinigungseinrichtungen werden insbesondere zum Einbringen von gasförmigem Reduktionsmittel, beispielsweise Ammoniak für SCR-Anwendungen oder gasförmigen Brennstoffen wie Kohlenwasserstoff für HCI-Anwendungen eingesetzt.Such exhaust gas purification devices are used in particular for introducing gaseous reducing agent, for example ammonia for SCR applications or gaseous fuels such as hydrocarbon for HCI applications.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Abgasreinigungseinrichtungen zu verbessern, insbesondere den Platzbedarf zu reduzieren.The invention has for its object to improve such exhaust gas purification devices, in particular to reduce the space requirement.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Eindüseinrichtung eine Vielzahl von Düsen umfasst, die über den Querschnitt des Abgasstroms verteilt angeordnet sind.This object is achieved in that the injection device comprises a plurality of nozzles which are distributed over the cross section of the exhaust gas flow.
Durch das Vorsehen einer Vielzahl von Düsen wird der eingedüste Stoff bereits weitgehend homogen über den Querschnitt des Abgasstroms verteilt. Eine Durchmischung des Abgasstroms zur weiteren Verteilung des zugedüsten Stoffes ist dadurch zumindest nur noch in geringerem Maße erforderlich. Dadurch kann der sonst erforderliche Platz für Einrichtungen zur Durchmischung des Abgasstromes eingespart oder reduziert werden.By providing a plurality of nozzles, the injected substance is already largely homogeneously distributed over the cross section of the exhaust gas flow. A thorough mixing of the exhaust gas stream for further distribution of the zugedüsten substance is characterized only required to a lesser extent. As a result, the otherwise required space for facilities for mixing the exhaust gas flow can be saved or reduced.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind im Bereich der Düsen Mittel zum Erzeugen von Turbulenzen angeordnet. Damit kann eine weitere Durchmischung des Abgasstroms und damit Gleichverteilung des eingedüsten Stoffes erreicht werden. Aufgrund der Vorhomogenisierung durch die Vielzahl von Düsen genügen relativ einfache Mittel zur weiteren Homogenisierung.According to one embodiment of the invention, means for generating turbulence are arranged in the region of the nozzles. Thus, a further mixing of the exhaust stream and thus uniform distribution of the injected substance can be achieved. Due to the pre-homogenization by the plurality of nozzles satisfy relatively simple means for further homogenization.
Insbesondere kann in Abgasstromrichtung hinter den Düsen eine Vielzahl von Klappen angeordnet sein, durch welche Turbulenzen im Abgasstrom erzeugt werden. Bevorzugt ist im Austrittsbereich jeder Düse eine Klappe angeordnet, wobei eine Klappe auch zwei oder mehr Düsen zugeordnet sein kann. Im Austrittsbereich der Düsen werden dadurch Turbulenzen im Abgasstrom erzeugt, so dass der eingedüste Stoff mit dem Abgasstrom verteilt wird.In particular, a plurality of flaps, through which turbulences are generated in the exhaust gas flow, can be arranged behind the nozzles in the exhaust gas flow direction. Preferably, a flap is arranged in the outlet region of each nozzle, wherein a flap can also be assigned to two or more nozzles. Turbulence in the exhaust gas flow is thereby generated in the outlet region of the nozzles, so that the injected substance is distributed with the exhaust gas flow.
Um eine gute Turbulenzerzeugung zu erreichen, sind die Klappen nach einer Ausgestaltung der Erfindung quer zum Abgasstrom angeordnet, insbesondere geneigt zum Abgasstrom.In order to achieve good turbulence generation, the flaps are arranged transversely to the exhaust gas flow according to one embodiment of the invention, in particular inclined to the exhaust gas flow.
Eine besonders gute Turbulenzerzeugung wird dadurch erreicht, dass zwischen jeweils zwei der Düsenklappen eine Gegenklappe angeordnet ist, die zu den Düsenklappen gegensinnig geneigt ist. Durch diese Gegeneinanderstellung der Klappen werden starke Turbulenzen ähnlich denen hinter Flugzeugen erzeugt.A particularly good turbulence generation is achieved in that between each two of the nozzle flaps a counter flap is arranged, which is inclined in opposite directions to the nozzle flaps. By this juxtaposition of the flaps strong turbulence similar to those generated by aircraft.
Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung verläuft die Austrittsrichtung der Düsen parallel zur Neigungsrichtung der Düsenklappen, insbesondere in einem Winkel von ca. 30° zur Abgasstromrichtung. Der Düsenstrahl verläuft damit parallel zu den Düsenklappen und wird dadurch durch die von den Klappen erzeugtem Wirbel direkt mit verwirbelt, wodurch eine besonders gute Durchmischung erreicht wird.According to a particular embodiment of the invention, the outlet direction of the nozzle runs parallel to the direction of inclination of the nozzle flaps, in particular at an angle of approximately 30 ° to the exhaust gas flow direction. The nozzle jet thus runs parallel to the nozzle flaps and is thereby swirled directly by the vortex generated by the flaps, whereby a particularly good mixing is achieved.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind auch in Abgasstromrichtung vor den Düsen Klappen angeordnet, wobei bevorzugt vor jeder Düse eine Vorklappe angeordnet ist. Auch hier kann eine Vorklappe zwei oder mehr Düsen zugeordnet sein. Die Vorklappen verhindern eine direkte Anströmung der Düsen und damit ein Zusetzen der Düsen beispielsweise durch Rußpartikel.According to a further embodiment of the invention, flaps are arranged in front of the nozzles in the exhaust gas flow direction, wherein preferably a front flap is arranged in front of each nozzle. Again, a flap can be assigned to two or more nozzles. The flaps prevent a direct flow of the nozzles and thus clogging of the nozzles, for example by soot particles.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in den Vorklappen Durchgangsöffnungen, insbesondere feine Bohrungen vorgesehen. Hierdurch kann ein Teil des Abgases die Vorklappen durchdringen und dadurch in den Eindüsbereich der Düsen gelangen, wodurch eine Durchmischung weiter verbessert werden kann.According to a further embodiment of the invention, passage openings, in particular fine bores, are provided in the preliminary flaps. As a result, a part of the exhaust gas can penetrate the pre-flaps and thereby reach the injection area of the nozzles, as a result of which mixing can be further improved.
Besonders bevorzugt verlaufen die Vorklappen parallel zu den Düsenklappen. Der Abstand zwischen Düsenklappe und Vorklappe beträgt dabei insbesondere ca. 1 mm. Auf diese Weise wird ein eng begrenzter Eindüsbereich geschaffen, der direkt in den Wirbelbereich der Klappen mündet.Particularly preferably, the pre-flaps extend parallel to the nozzle flaps. The distance between the nozzle flap and the front flap is in particular about 1 mm. In this way, a narrow Eindüsbereich is created, which opens directly into the vortex region of the flaps.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung überragen die Vorklappen die Düsenklappen seitlich, insbesondere um ca. 0,5 bis ca. 1 mm. Die Einströmung des eingedüsten Stoffes in den Wirbelbereich kann hierdurch verbessert werden.According to one embodiment of the invention, the flaps project beyond the nozzle flaps laterally, in particular by about 0.5 to about 1 mm. The inflow of the injected substance into the vortex region can thereby be improved.
Bevorzugt ist es, wenn die Klappen in Richtung abgasstromabwärts eine zusammenlaufende, insbesondere dreieckige, trapezförmige oder halbrunde Form aufweisen. Hierdurch wird die Wirbelerzeugung verbessert.It is preferred if the flaps in the direction downstream of the exhaust gas have a converging, in particular triangular, trapezoidal or semicircular shape. As a result, the vortex generation is improved.
Weitere Verbesserungen der Wirbelerzeugung können dadurch erreicht werden, dass das Verhältnis von Klappenbreite quer zum Abgasstrom zur Klappenlänge in Abgasstromrichtung zwischen ca. 0,5 und ca. 2, bevorzugt ungefähr 1 beträgt. Es hat sich gezeigt, dass hiermit besonders gute Wirbel mit hoher Turbulenzerzeugung erreicht werden können.Further improvements of the vortex generation can be achieved in that the ratio of flap width transversely to the exhaust gas flow to the flap length in the exhaust gas flow direction is between about 0.5 and about 2, preferably about 1. It has been shown that particularly good vortexes with high turbulence generation can be achieved hereby.
Die Düsen sind bevorzugt als feine Bohrungen ausgebildet, insbesondere mit einem Durchmesser zwischen ca. 100 μm und ca. 300 μm. Dadurch kann eine besonders gute Eindüsung erreicht werden. The nozzles are preferably designed as fine bores, in particular with a diameter of between approximately 100 μm and approximately 300 μm. As a result, a particularly good injection can be achieved.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Klappen aus einer oder mehreren Scheiben herausgeformt. Die Herstellung wird hierdurch vereinfacht.According to a further preferred embodiment of the invention, the flaps are formed out of one or more discs. The production is thereby simplified.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Düsen in einem oder mehreren, insbesondere dünnen Rohren vorgesehen, denen der einzudüsende Stoff zuführbar ist. Damit kann auf konstruktiv einfache Weise eine gleichmäßige Verteilung der Vielzahl von Düsen erreicht werden.According to a further embodiment of the invention, the nozzles are provided in one or more, in particular thin tubes to which the substance to be injected can be supplied. Thus, a uniform distribution of the plurality of nozzles can be achieved in a structurally simple manner.
Weiter bevorzugt ist es, wenn die Rohre in einem oder mehreren Ringen, Schleifen oder Spiralen über den Abgasquerschnitt angeordnet sind. Beispielsweise können zwei konzentrische Ringe vorgesehen sein. Damit kann der gesamte Querschnitt des Abgasstroms in vorteilhafter Weise abgedeckt werden.It is further preferred if the tubes are arranged in one or more rings, loops or spirals over the exhaust gas cross section. For example, two concentric rings may be provided. Thus, the entire cross section of the exhaust gas flow can be covered in an advantageous manner.
Besonders bevorzugt sind die Düsen und die Klappen zu einem Bauteil zusammengefasst. Hierdurch kann der gesamte Bauraum gegenüber bekannten Vorrichtungen deutlich reduziert werden.Particularly preferably, the nozzles and the flaps are combined to form a component. As a result, the entire space compared to known devices can be significantly reduced.
Die Rohre mit den Düsen sind bevorzugt mit den Klappen durch Stoffschluss, insbesondere Löten, verbunden. Damit kann eine stabile Verbindung in günstiger Weise erreicht werden.The tubes with the nozzles are preferably connected to the valves by material connection, in particular soldering. Thus, a stable connection can be achieved in a favorable manner.
Schließlich ist es bevorzugt, wenn die Düsen so angeordnet sind, dass die von jeder Düse beaufschlagte Fläche unter den Düsen gleich ist. Die Homogenisierung des eingedüsten Stoffes im Abgasstrom kann dadurch noch weiter verbessert werden.Finally, it is preferable that the nozzles are arranged so that the area under each nozzle impinged by each nozzle is the same. The homogenization of the injected substance in the exhaust stream can thereby be further improved.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described below. They show, in each case in a schematic representation,
Die dargestellte Abgasreinigungseinrichtung umfasst einen äußeren Ring
Im Bereich jeder Düsenbohrung
Das innere Ringrohr
Auf der Innenseite des Außenrings
Die Düsenklappen
Die Klappen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Außenringouter ring
- 22
- äußeres Ringrohrouter ring tube
- 33
- inneres Ringrohrinner ring tube
- 44
- Querrohrcross tube
- 55
- Querrohrcross tube
- 66
- Anschlussrohrconnecting pipe
- 77
- Düsenbohrungnozzle bore
- 88th
- Düsenklappenozzle flap
- 99
- VorklappeVorklappe
- 1010
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 1111
- Gegenklappeagainst flap
- 1212
- Kappecap
- 1313
- Schlitzslot
- 1414
- Innenringinner ring
- II
- AbgasstromrichtungExhaust gas flow direction
Claims (22)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102010045072A DE102010045072A1 (en) | 2010-09-10 | 2010-09-10 | Emission control device for use in e.g. selective catalytic reduction application, has injecting device injecting substance into effluent stream, and multiple nozzles arranged over cross-section of effluent stream |
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ID=45756035
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- 2010-09-10 DE DE102010045072A patent/DE102010045072A1/en not_active Withdrawn
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