DE102012024118A1

DE102012024118A1 - Kompensator eines Abgasnachbehandlungssystems

Info

Publication number: DE102012024118A1
Application number: DE102012024118.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Rehle
Original assignee: MAN Diesel and Turbo SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2014-06-26
Also published as: CN103867279A; KR20140075586A; US9523455B2; CN103867279B; US20140166142A1

Abstract

Kompensator (10) eines Abgasnachbehandlungssystems, mit einem strömungseintrittsseitigen Anschlussflansch (13) zum Anbinden einer strömungseintrittsseitigen Baugruppe (11), mit einem strömungsaustrittsseitigen Anschlussflansch (14) zum Anbinden einer strömungsaustrittsseitigen Baugruppe (12), mit einem sich zwischen den beiden Anschlussflanschen (13, 14) erstreckenden Verbindungsrohr (18), welches einen faltenbalgartig geformten Rohrabschnitt (19) aufweist, und mit einer Abgasnachbehandlungsbaugruppe (21), die innerhalb des Verbindungsrohrs (18) verläuft, wobei die Abgasnachbehandlungsbaugruppe (21) gegenüber dem strömungseintrittsseitigen Anschlussflansch (13) und/oder gegenüber dem strömungsaustrittsseitigen Anschlussflansch (14) derart vorsteht, dass dieselbe in die strömungseintrittsseitige Baugruppe (11) und/oder in die strömungsaustrittsseitige Baugruppe (12) hineinragt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompensator eines Abgasnachbehandlungssystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 2.
Aus der DE 10 2008 010 071 A1 ist ein Kompensator eines Abgasnachbehandlungssystems mit zwei Flanschen, nämlich einem strömungseintrittsseitigen Flansch und einem strömungsaustrittsseitigen Flansch, bekannt. An den strömungseintrittsseitigen Flansch ist eine strömungseintrittsseitige Baugruppe und an den strömungsaustrittsseitigen Flansch eine strömungsaustrittsseitige Baugruppe anbindbar. Zwischen diesen beiden Flanschen erstreckt sich ein Verbindungsrohr mit einem federbalgartig geformten Rohrabschnitt, insbesondere einem federbalgartig geformten Wellrohrabschnitt. Aus der DE 20 2008 010 071 A1 ist es weiterhin bekannt, dass in den Kompensator eines Abgasnachbehandlungssystems eine Abgasnachbehandlungsbaugruppe, nämlich ein Katalysator, derart integriert ist, dass der Katalysator innerhalb des Verbindungsrohrs des Kompensators verläuft. Dabei kann die Abgasnachbehandlungsbaugruppe, nämlich der Katalysator, vom Kompensator gelöst und demontiert werden. Gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Kompensator besteht Bedarf an einer erhöhten Flexibilität in einem Abgasnachbehandlungssystem.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen neuartigen Kompensator eines Abgasnachbehandlungssystems zu schaffen.
Diese Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung durch einen Kompensator gemäß Anspruch 1 gelöst.
Hiernach steht die Abgasnachbehandlungsbaugruppe gegenüber dem strömungseintrittsseitigen Anschlussflansch und/oder gegenüber dem strömungsaustrittsseitigen Anschlussflansch derart vor, dass dieselbe in die strömungseintrittsseitige Baugruppe und/oder in die strömungsaustrittsseitige Baugruppe hineinragt.
Nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ragt die Abgasnachbehandlungsbaugruppe gegenüber dem strömungseintrittsseitigen Anschlussflansch und/oder gegenüber dem strömungsaustrittsseitigen Anschlussflansch vor, nämlich derart, dass die Abgasnachbehandlungsbaugruppe in die am strömungseintrittsseitigen Anschlussflansch montierte strömungseintrittsseitige Baugruppe und/oder in die am strömungsaustrittsseitigen Anschlussflansch montierte strömungsaustrittsseitige Baugruppe hineinragt. Hierdurch kann die Flexibilität eines Abgasnachbehandlungssystems erhöht werden.
Die Aufgabe wird auch nach einem zweiten Aspekt der Erfindung durch einen Kompensator gemäß Anspruch 2 gelöst.
Hiernach weist die Abgasnachbehandlungsbaugruppe einen geringeren Querschnitt als das Verbindungsrohr auf, derart, dass ein erster Teil der über den Kompensator zu leitenden Abgasströmung durch die Abgasnachbehandlungsbaugruppe strömt, wohingegen und ein zweiter Teil der über den Kompensator zu leitenden Abgasströmung an der Abgasnachbehandlungsbaugruppe vorbei strömt.
Nach dem zweiten Aspekt der hier vorliegenden Erfindung, der vorzugsweise in Kombination mit dem ersten Aspekt der hier vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt, sind die Strömungsquerschnitte von Verbindungsrohr des Kompensators und Abgasnachbehandlungsbaugruppe derart unterschiedlich, dass lediglich ein Teil des über den Kompensator zu leitenden Abgases durch die Abgasnachbehandlungsbaugruppe strömt. Auch hierdurch kann die Flexibilität eines Abgasnachbehandlungssystems erhöht werden.
Vorzugsweise ist die Abgasnachbehandlungsbaugruppe derart im Verbindungsrohr positioniert, dass eine Längsachse der Abgasnachbehandlungsbaugruppe und eine Längsachse des Verbindungsrohrs vorzugsweise parallel zueinander versetzt sind. Hierdurch ist es möglich, die Abgasnachbehandlungsbaugruppe in einen strömungstechnisch besonders günstigen Bereich des Verbindungsrohrs zu legen.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung strömt der zweite Teil der über den Kompensator zu leitenden Abgasströmung durch eine zur Abgasnachbehandlungsbaugruppe parallel geschaltete, zweite Abgasnachbehandlungsbaugruppe. Hierdurch ist es möglich, mehrere Abgasnachbehandlungsbaugruppen in den Kompensator zu integrieren und so die Flexibilität des Abgasnachbehandlungssystems weiter zu erhöhen.
Vorzugsweise weisen die Abgasnachbehandlungsbaugruppe und das Verbindungsrohr Strömungsquerschnitte mit geometrisch unterschiedlichen Außenkonturen auf. Hierbei weist das Verbindungsrohr vorzugsweise einen kreisrunden Strömungsquerschnitt und das Abgasnachbehandlungssystem einen abweichenden, zum Beispiel ovalen, Strömungsquerschnitt auf. Hierdurch ist es möglich, den Strömungsquerschnitt der Abgasnachbehandlungsbaugruppe optimal an Strömungsverhältnisse im Verbindungsrohr anzupassen.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung beträgt der Querschnitt der Abgasnachbehandlungsbaugruppe zwischen 30% und 70% des Querschnitts des Verbindungsrohrs. In diesem Fall ist dann eine ausreichend große Querschnittsfläche vorhanden, um neben der Abgasnachbehandlungsbaugruppe eine weitere Baugruppe in den Kompensator parallel zur Abgasnachbehandlungsbaugruppe zu integrieren.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1a einen Querschnitt durch einen ersten erfindungsgemäßen Kompensator eines Abgasnachbehandlungssystems zusammen mit einer angrenzenden Baugruppe des Abgasnachbehandlungssystems;
1b den Kompensator der 1a zusammen mit zwei angrenzenden Baugruppen des Abgasnachbehandlungssystems;
2a einen Querschnitt durch einen zweiten erfindungsgemäßen Kompensator eines Abgasnachbehandlungssystems zusammen mit einer angrenzenden Baugruppe des Abgasnachbehandlungssystems; und
2b den Kompensator der 2a zusammen mit zwei angrenzenden Baugruppen des Abgasnachbehandlungssystems.
Die Erfindung betrifft einen Kompensator eines Abgasnachbehandlungssystems bzw. ein Abgasnachbehandlungssystem mit einem solchen Kompensator.
1a und 1b zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kompensators 10, wobei in 1a der Kompensator 10 zusammen mit einer strömungseintrittsseitigen Baugruppe 11 und in 1b der Kompensator 10 zusätzlich zusammen mit einer strömungsaustrittsseitigen Baugruppe 12 gezeigt ist. Der Kompensator 10 verfügt über einen strömungseintrittsseitigen Anschlussflansch 13 und einen strömungsaustrittsseitigen Anschlussflansch 14. An den strömungseintrittsseitigen Anschlussflansch 13 ist die strömungseintrittsseitige Baugruppe 11 und an dem strömungsaustrittsseitigen Anschlussflansch 14 die strömungsaustrittsseitige Baugruppe 12 des Abgasnachbehandlungssystems an den Kompensator 10 anbindbar bzw. angebunden, nämlich im gezeigten Ausführungsbeispiel über Schraubverbindungen 15.
Bei der strömungseintrittsseitigen Baugruppe 11 und der strömungsaustrittsseitigen Baugruppe 12, die an den Kompensator 10 angebunden sind, handelt es sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel um gekrümmte Abgasführungsrohre, sodass demnach sowohl die strömungseintrittsseitige Baugruppe 11 als auch die strömungsaustrittsseitige Baugruppe 12 einen gekrümmten Strömungskanal 16 bzw. 17 bereitstellen. Zwischen den beiden Anschlussflanschen 13 und 14 des Kompensators 10 erstreckt sich ein Verbindungsrohr 18 desselben, welches einen faltenbalgartig geformten Rohrabschnitt 19 aufweist, der sich im gezeigten Ausführungsbeispiel durchgängig zwischen den beiden Anschlussflanschen 13 und 14 erstreckt. Das Verbindungsrohr 18 des Kompensators 10 stellt einen Strömungskanal 20 für Abgas bereit, der mit den Strömungskanälen 16 und 17 der beiden Baugruppen 11 und 12 kommuniziert und zwischen dieselben geschaltet ist. In den Kompensator 10 ist eine Abgasnachbehandlungsbaugruppe 21 derart integriert, dass dieselbe innerhalb des Verbindungsrohrs 18 des Kompensators 10 verläuft.
Nach einem ersten Aspekt der hier vorliegenden Erfindung steht die Abgasnachbehandlungsbaugruppe 21, die in den Kompensator 10 integriert ist, gegenüber dem strömungseintrittseitigen Anschlussflansch 13 und/oder gegenüber dem strömungsaustrittsseitigen Anschlussflansch 14 derart vor, dass die Abgasnachbehandlungsbaugruppe 21 in die strömungseintrittsseitige Baugruppe 11 und/oder in die strömungsaustrittsseitige Baugruppe 12, also im gezeigten Ausführungsbeispiel in die beiden mit dem Kompensator verbundenen Abgaskrümmer, hineinragt. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, in welcher die Abgasbehandlungsbaugruppe 21 beidseitig gegenüber dem Verbindungsrohr 18 und den Anschlussflanschen 13, 14 des Kompensators 10 vorsteht, also sowohl gegenüber dem strömungseintrittsseitigen Anschlussflansch 13 als auch gegenüber dem strömungsaustrittsseitigen Anschlussflansch 14, wobei dann die Abgasnachbehandlungsbaugruppe 21 sowohl in die strömungseintrittsseitige Baugruppe 11 als auch in die strömungsaustrittsseitige Baugruppe 12 hineinragt.
2a und 2b zeigen einen Kompensator 10 nach einem zweiten Aspekt der hier vorliegenden Erfindung, der im gezeigten Ausführungsbeispiel auch die Merkmale des Kompensators 10 des ersten Aspekts der hier vorliegenden Erfindung gemäß 1a und 1b umfasst, der also sowohl gegenüber dem strömungseintrittsseitigen Anschlussflansch 13 und/oder dem strömungsaustrittsseitigen Anschlussflansch 14 derart vorsteht, dass die im Verbindungsrohr 18 des Kompensators 10 positionierte Abgasnachbehandlungsbaugruppe 21 in die strömungseintrittsseitige Baugruppe 11 und/oder in die strömungsaustrittsseitige Baugruppe 12 hineinragt.
In dem in 2a und 2b gezeigten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kompensators 10 weist die Abgasnachbehandlungsbaugruppe 21, die in den Kompensator 10 integriert ist, einen geringeren Querschnitt als das Verbindungsrohr 18 des Kompensators 10 auf, nämlich derart, dass ein erster Teil der über den Kompensator 10 zu leitenden Abgasströmung durch die Abgasnachbehandlungsbaugruppe 21 strömt, wohingegen ein zweiter Teil der über den Kompensator 10 zu leitenden Abgasströmung an der Abgasnachbehandlungsbaugruppe 21 vorbeiströmt. Der Strömungsquerschnitt der Abgasnachbehandlungsbaugruppe 21 beträgt dabei zwischen 30% und 70%, insbesondere zwischen 40% und 60%, des Querschnitts des Verbindungsrohrs 18 des Kompensators 10.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel der 2a, 2b ist die Abgasbehandlungsbaugruppe 21 koaxial im Verbindungsrohr 18 positioniert, woraus folgt, dass sich in Strömungsrichtung des Abgases erstreckende Längsachsen der Abgasnachbehandlungsbaugruppe 21 und des Verbindungsrohrs 18 zusammenfallen bzw. aufeinanderliegen. Im Unterschied hierzu ist es vorzugsweise auch möglich, dass die Abgasnachbehandlungsbaugruppe 21 derart im Verbindungsrohr 18 des Kompensators 10 positioniert ist, dass eine Längsachse der Abgasnachbehandlungsbaugruppe 21 versetzt zu einer Längsachse des Verbindungsrohrs 18 verläuft. Hierdurch ist es möglich, die Abgasnachbehandlungsbaugruppe 21 in einen strömungstechnisch besonders günstigen Bereich des Verbindungsrohrs 18 zu legen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel der 2a und 2b handelt es sich bei dem Teil der Abgasströmung, die nicht durch die Abgasnachbehandlungsbaugruppe 21 strömt, um eine reine Bypassströmung, die demnach ohne über eine andere Abgasnachbehandlungsbaugruppe geführt zu werden durch das Verbindungsrohr 18 des Kompensators 10 strömt. Im Unterschied hierzu ist es vorzugsweise auch möglich, dass der zweite Teil der über den Kompensator 10 zu leitenden Abgasströmung, der an der Abgasnachbehandlungsbaugruppe 21 vorbei strömt, durch eine zur Abgasnachbehandlungsbaugruppe 21 parallel geschaltete, zweite Abgasnachbehandlungsbaugruppe strömt, so dass dann in den Kompensator 10, nämlich in das Verbindungsrohr 18 desselben, zwei parallel geschaltete Abgasnachbehandlungsbaugruppen integriert sind.
Bei der Abgasnachbehandlungsbaugruppe 21, die in 1a bis 2b gezeigt ist, handelt es sich vorzugsweise um einen Hydrolysekatalysator, der mit einem nicht gezeigten SCR-Katalysator zusammenwirkt. Im Unterschied hierzu ist es vorzugsweise auch möglich, einen anderen Katalysator in den Kompensator 10 zu integrieren. Ebenso ist es möglich, einen Partikelfilter wie z. B. einen Rußfilter in den Kompensator zu integrieren. Ferner können ein Katalysator und ein Partikelfilter in Reihenschaltung sowie Parallelschaltung in den Kompensator integriert sein.
Typischerweise weisen das Verbindungsrohr 18 des Kompensators 10 der Abgasnachbehandlungsbaugruppe 21 Strömungsquerschnitte mit geometrisch gleichen Außenkonturen auf, das heißt, dass vorzugsweise unabhängig von deren Größe beide Strömungsquerschnitte kreisrund ausgeführt sind. Im Unterschied hierzu ist es vorzugsweise auch möglich, dass die Strömungsquerschnitte geometrisch unterschiedliche Außenkonturen aufweisen. So ist es zum Beispiel möglich, dass das Verbindungsrohr 18 des Kompensators 10 einen kreisrunden Strömungsquerschnitt und die Abgasnachbehandlungsbaugruppe 21 einen ovalen oder rechteckigen Strömungsquerschnitt aufweist. Hierdurch ist es möglich, den Strömungsquerschnitt der Abgasnachbehandlungsbaugruppe 21 optimal an Strömungsverhältnisse im Verbindungsrohr 18 anzupassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008010071 A1 [0002]
DE 202008010071 A1 [0002]

Claims

Kompensator (10) eines Abgasnachbehandlungssystems, mit einem strömungseintrittsseitigen Anschlussflansch (13) zum Anbinden einer strömungseintrittsseitigen Baugruppe (11), mit einem strömungsaustrittsseitigen Anschlussflansch (14) zum Anbinden einer strömungsaustrittsseitigen Baugruppe (12), mit einem sich zwischen den beiden Anschlussflanschen (13, 14) erstreckenden Verbindungsrohr (18), welches einen faltenbalgartig geformten Rohrabschnitt (19) aufweist, und mit einer Abgasnachbehandlungsbaugruppe (21), die innerhalb des Verbindungsrohrs (18) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungsbaugruppe (21) gegenüber dem strömungseintrittsseitigen Anschlussflansch (13) und/oder gegenüber dem strömungsaustrittsseitigen Anschlussflansch (14) derart vorsteht, dass dieselbe in die strömungseintrittsseitige Baugruppe (11) und/oder in die strömungsaustrittsseitige Baugruppe (12) hineinragt.
Kompensator (10) eines Abgasnachbehandlungssystems, mit einem strömungseintrittsseitigen Anschlussflansch (13) zum Anbinden einer strömungseintrittsseitigen Baugruppe (11), mit einem strömungsaustrittsseitigen Anschlussflansch (14) zum Anbinden einer strömungsaustrittsseitigen Baugruppe (12), mit einem sich zwischen den beiden Anschlussflanschen (13, 14) erstreckenden Verbindungsrohr (18), welches einen faltenbalgartig geformten Rohrabschnitt (19) aufweist, und mit einer Abgasnachbehandlungsbaugruppe (21), die innerhalb des Verbindungsrohrs (18) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungsbaugruppe (21) einen geringeren Querschnitt als das Verbindungsrohr (18) aufweist, derart, dass ein erster Teil der über den Kompensator (10) zu leitenden Abgasströmung durch die Abgasnachbehandlungsbaugruppe (21) strömt, wohingegen ein zweiter Teil der über den Kompensator (10) zu leitenden Abgasströmung an der Abgasnachbehandlungsbaugruppe (21) vorbei strömt.
Kompensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Abgasnachbehandlungsbaugruppe (21) zwischen 30% und 70% des Querschnitts des Verbindungsrohrs (18) beträgt.
Kompensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Abgasnachbehandlungsbaugruppe (21) zwischen 40% und 60% des Querschnitts des Verbindungsrohrs (18) beträgt.
Kompensator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungsbaugruppe (21) koaxial im Verbindungsrohr (18) positioniert ist.
Kompensator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungsbaugruppe (21) derart im Verbindungsrohr (18) positioniert ist, dass eine Längsachse der Abgasnachbehandlungsbaugruppe und eine Längsachse des Verbindungsrohrs (18) zueinander versetzt sind.
Kompensator nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil der über den Kompensator zu leitenden Abgasströmung durch eine zur Abgasnachbehandlungsbaugruppe parallel geschaltete, zweite Abgasnachbehandlungsbaugruppe strömt.
Kompensator nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungsbaugruppe (21) und das Verbindungsrohr (18) Strömungsquerschnitte mit geometrisch unterschiedlichen Außenkonturen aufweisen.
Kompensator nach einem der Ansprüche 2 bis 8, gekennzeichnet durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Abgasnachbehandlungssystem mit mindestens einem Kompensator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9.