DE102013222914A1 - Method for producing a mixer - Google Patents
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Abstract
Aufgabe: Bereitstellen eines Verfahrens zum einfachen und kostengünstigen Herstellen eines Mischers, mit dem das Reduktionsmittel gleichmäßig im Abgas dispergiert und eine hohe NOx-Reinigungsrate erzielt und die Wärmeverformung unterdrückt werden kann. Mittel zum Lösen der Aufgabe: Verfahren zum Herstellen eines Mischers (10), der in einem Abgasrohr (3) eines Motors (1) angeordnet ist und mehrere Drehflügel (12) aufweist, die Reduktionsmittel, das in das Abgasrohr (3) geleitet wird, im Abgas dispergieren, gekennzeichnet durch einen Schritt des Tiefziehens, wobei an einem plattenförmigen ringförmigen Abschnitt (21) eines Formteils (30), das den ringförmigen Abschnitt (21) und mehrere plattenförmige senkrechte Abschnitte (32) aufweist, die einstückig mit dem ringförmigen Abschnitt (21) ausgebildet sind, am Außenumfang des ringförmigen Abschnitts (21) strahlenförmig vorgesehen sind und in Bezug auf den ringförmigen Abschnitt (21) im Wesentlichen senkrecht angeordnet sind, ein Tiefziehvorgang in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung der senkrechten Anordnung der senkrechten Abschnitte (32) ausgeführt wird, wodurch die senkrechten Abschnitte (32) in der Nähe einer Mittelachse (X) des ringförmigen Abschnitts (21) vereint werden und mehrere Drehflügel (12) ausgebildet werden.Task: Providing a method for the simple and inexpensive manufacture of a mixer with which the reducing agent can be dispersed evenly in the exhaust gas and a high NOx purification rate can be achieved and the heat deformation can be suppressed. Means for solving the problem: A method for producing a mixer (10) which is arranged in an exhaust pipe (3) of an engine (1) and has several rotary vanes (12), the reducing agent, which is passed into the exhaust pipe (3), dispersing in the exhaust gas, characterized by a step of deep drawing, wherein on a plate-shaped annular section (21) of a molded part (30) which has the annular section (21) and a plurality of plate-shaped vertical sections (32) which are integral with the annular section ( 21) are formed, are provided in a radial manner on the outer circumference of the annular section (21) and are arranged essentially perpendicularly with respect to the annular section (21), a deep-drawing process is carried out in a direction opposite to the direction of the perpendicular arrangement of the vertical sections (32) whereby the vertical portions (32) are united in the vicinity of a central axis (X) of the annular portion (21) and m Several rotary wings (12) are formed.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Mischers. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zum Herstellen eines Mischers, der ein Reduktionsmittel, das in einen Abgaskanal einer Brennkraftmaschine geleitet wird, im Abgas dispergiert.The present invention relates to a method of manufacturing a mixer. More particularly, it relates to a method of manufacturing a mixer that disperses a reducing agent that is directed into an exhaust passage of an internal combustion engine in the exhaust gas.
Im Stand der Technik ist eine Technik bekannt, wobei stromaufwärtsseitig von einem NOx-Reinigungskatalysator, der im Inneren eines Abgaskanals einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, ein Reduktionsmittel wie beispielsweise Karbamid oder dergleichen durch Einspritzen eingeleitet wird, um das NOx aus dem Abgas zu entfernen. Bei dieser Technik ist üblicherweise ein Mischer vorgesehen, um das in den Abgaskanal eingespritzte Reduktionsmittel im Abgas zu dispergieren (siehe beispielsweise
Da der Mischer jedoch im Inneren des Abgaskanals hohen Temperaturen ausgesetzt ist, dehnen sich die Drehflügel aufgrund der Wärme aus. Weil aber die Drehflügel
Bei dem Mischer
Bei dem Mischer
Allerdings ist bei diesem Mischer
Wie oben dargelegt, wurde bislang noch kein Verfahren zum einfachen und kostengünstigen Herstellen eines Mischers entdeckt, mit dem das Reduktionsmittel gleichmäßig im Abgas dispergiert und eine hohe NOx-Reinigungsrate erzielt und die Wärmeverformung unterdrückt werden kann.As stated above, no method has yet been discovered for the simple and inexpensive production of a mixer with which the reducing agent is uniformly dispersed in the exhaust gas and a high NO x cleaning rate can be achieved and the heat deformation can be suppressed.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der genannten Umstände getätigt, und es ist ihre Aufgaben, ein Verfahren zum einfachen und kostengünstigen Herstellen eines Mischers bereitzustellen, mit dem das Reduktionsmittel gleichmäßig im Abgas dispergiert und eine hohe NOx-Reinigungsrate erzielt und die Wärmeverformung unterdrückt werden kann.The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its objects is to provide a method for easily and inexpensively producing a mixer with which the reducing agent can be uniformly dispersed in the exhaust gas and a high NO x purification rate can be achieved and the heat deformation can be suppressed ,
Um die genannte Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Mischers (beispielsweise des im Folgenden beschriebenen Mischers
Bei der vorliegenden Erfindung wird der Mischer durch Tiefziehen eines Formteils hergestellt, das einen plattenförmigen ringförmigen Abschnitt und mehrere plattenförmige senkrechte Abschnitte, die einstückig mit dem ringförmigen Abschnitt ausgebildet sind, am Außenumfang des ringförmigen Abschnitts strahlenförmig vorgesehen sind und in Bezug auf den ringförmigen Abschnitt im Wesentlichen senkrecht angeordnet sind, aufweist. Konkret werden die Drehflügel hergestellt, indem die senkrechten Abschnitte in der Nähe der Mittelachse des ringförmigen Abschnitts vereint werden, indem in Bezug auf den ringförmigen Abschnitt des Formteils in einer Richtung entgegengesetzt zur senkrechten Anordnungsrichtung der senkrechten Abschnitte ein Tiefziehvorgang ausgeführt wird.In the present invention, the mixer is made by deep-drawing a molded article having a plate-shaped annular portion and a plurality of plate-shaped vertical portions integrally formed with the annular portion, radially radiating on the outer circumference of the annular portion and substantially with respect to the annular portion are arranged vertically has. Concretely, the rotary blades are manufactured by uniting the vertical portions near the central axis of the annular portion by performing a deep-drawing operation with respect to the annular portion of the molded part in a direction opposite to the vertical arrangement direction of the vertical portions.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Tiefziehen aus nur einem Formteil die Mischerform gebildet werden. Das heißt, der Mischer kann auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden, indem nach dem Tiefziehen schlicht die Drehflügel dem Bedarf entsprechend verbunden werden.According to the present invention, the mixer mold can be formed by deep drawing from only one molded part. That is, the mixer can be produced in a simple and cost-effective manner by simply connecting the rotary blades after deep drawing as needed.
Da die einzelnen Drehflügel gemäß der vorliegenden Erfindung nicht einschränkend gehalten werden bzw. für den Fall, dass sie miteinander verbunden werden, nur ein Ende einschränkend gehalten wird, kann durch Wärmeausdehnung entstehende Wärmespannung absorbiert und eine Wärmeverformung unterdrückt werden. Da die Blechdicke der Drehflügel auf diese Weise reduziert werden kann, lassen sich die Herstellungskosten senken, und da auch das Gewicht des Mischers reduziert werden kann, verbessert sich zudem der Kraftstoffverbrauch. Außerdem kann die Wärmekapazität der Drehflügel gesenkt werden, wodurch eine Reduzierung der Abgastemperatur unterdrückt und damit die NOx-Reinigungsrate erhöht werden kann.Since the individual rotary blades according to the present invention are not limited or, in the case where they are connected to each other, only one end is kept restrictive, thermal expansion due to thermal expansion can be absorbed and heat deformation can be suppressed. Since the sheet thickness of the rotary blades can be reduced in this way, the manufacturing costs can be reduced, and since the weight of the mixer can be reduced, also improves the fuel consumption. In addition, the heat capacity of the rotary blades can be lowered, whereby a reduction of the exhaust gas temperature can be suppressed and thus the NO x purification rate can be increased.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch geeignetes Auslegen der Form der die Drehflügel bildenden senkrechten Abschnitte ein Mischer mit einem Aufbau hergestellt werden, bei dem das eingespritzte Reduktionsmittel wirksam auf die Drehflügel trifft, also einem Aufbau, bei dem sich die Drehflügel in der Nähe der Mittelachse vereinen und der Abstand zwischen den Drehflügeln klein ist, so dass kein Hindurchströmen dazwischen stattfindet. Auf diese Weise kann das eingespritzte Reduktionsmittel wirksam zerstäubt werden, wodurch die Verdunstung des Reduktionsmittels gefördert wird, so dass eine gleichmäßige Dispersion des Reduktionsmittels im Abgas möglich ist und eine hohe NOx-Reinigungsrate erzielt wird.According to the present invention, by suitably designing the shape of the vertical wings constituting the rotary vanes, a mixer having a structure in which the injected reducing agent effectively hits the rotary blades, that is, a structure in which the rotary blades converge in the vicinity of the central axis, can be manufactured and the distance between the rotary blades is small, so that there is no passage therebetween. In this way, the injected reducing agent can be effectively atomized, whereby the evaporation of the reducing agent is promoted, so that a uniform dispersion of the reducing agent in the exhaust gas is possible and a high NO x cleaning rate is achieved.
In diesem Fall wird im Schritt des Tiefziehens der Tiefziehvorgang vorzugsweise mittels Entgratung ausgeführt, derart, dass die Öffnungskante des ringförmigen Abschnitts in entgegengesetzter Richtung zur senkrechten Anordnungsrichtung der senkrechten Abschnitte vorspringt und der Öffnungsdurchmesser des ringförmigen Abschnitts aufgeweitet wird.In this case, in the deep-drawing step, the deep-drawing operation is preferably carried out by deburring such that the opening edge of the annular portion protrudes in the opposite direction to the vertical arrangement direction of the vertical portions and the opening diameter of the annular portion is widened.
Bei der Erfindung wird das Tiefziehen mittels Entgratung ausgeführt. Auf diese Weise wird am Öffnungsrand des ringförmigen Abschnitts ein Flansch ausgebildet, der in entgegengesetzter Richtung zur senkrechten Anordnungsrichtung der senkrechten Abschnitte vorspringt, und der Öffnungsdurchmesser wird aufgeweitet, so dass das Tiefziehen mühelos durchgeführt werden kann. Gemäß der Erfindung kann also die oben beschriebene Wirkung mit Gewissheit erzielt werden.In the invention, the deep drawing is carried out by means of deburring. In this way, at the opening edge of the annular portion, a flange projecting in the opposite direction to the perpendicular arrangement direction of the vertical portions is formed, and the opening diameter is widened, so that deep drawing can be performed easily. According to the Invention, therefore, the effect described above can be achieved with certainty.
In diesem Fall ist nach dem Schritt des Tiefziehens vorzugsweise ein Schritt des Verbindens zum Verbinden der im Schritt des Tiefziehens ausgebildeten Drehflügel vorgesehen.In this case, after the deep-drawing step, there is preferably provided a step of bonding for joining the rotary vanes formed in the deep-drawing step.
Bei der Erfindung werden die im Schritt des Tiefziehens ausgebildeten Drehflügel miteinander verbunden. Da beispielsweise die Endabschnitte auf der Mittelachsenseite der einzelnen Drehflügel freie Enden sind, die nicht einschränkend gehalten werden, werden diese freien Enden verbunden. Auf diese Weise wird die Gefahr vermieden, dass sich die Drehflügel selbst frei verformen.In the invention, the trained in the step of deep drawing rotary vanes are connected together. For example, since the end portions on the center axis side of each rotary wing are free ends which are not restricted, these free ends are connected. In this way, the risk is avoided that the rotary blades themselves deform freely.
In diesem Fall weisen die Drehflügel jeweils in der Nähe der Mittelachse vorzugsweise einen im Wesentlich entlang der Mittelachse nach außen vorspringenden Vorsprungabschnitt auf, und die Drehflügel werden miteinander verbunden, indem die Vorsprungabschnitte verschweißt werden, indem ein Passring auf die Vorsprungabschnitte gesetzt wird oder indem die Vorsprungabschnitte durch Verdrehen verstemmt werden.In this case, the rotary blades each preferably have a protruding portion projecting substantially along the central axis in the vicinity of the central axis, and the rotary blades are connected to each other by welding the protrusion portions by placing a fitting ring on the protrusion portions or by the protrusion portions be caulked by twisting.
Bei der vorliegenden Erfindung werden die Drehflügel miteinander verbunden, indem in der Nähe der Mittelachse der Drehflügel jeweils ein im Wesentlich entlang der Mittelachse nach außen vorspringender Vorsprungabschnitt vorgesehen ist und diese Vorsprungabschnitte im Verbindungsschritt verbunden werden. Konkret werden die Drehflügel miteinander verbunden, indem die Vorsprungabschnitte verschweißt werden, indem ein Passring auf die Vorsprungabschnitte gesetzt wird oder indem die Vorsprungabschnitte durch Verdrehen verstemmt werden. Auf diese Weise wird mit Gewissheit die Gefahr vermieden, dass sich die Drehflügel selbst frei verformen. Insbesondere bei einer Verbindung mithilfe eines Passrings oder durch Verstemmen lassen sich die Kosten senken, da kein Schweißvorgang zum Herstellen des Mischers notwendig ist.In the present invention, the rotary blades are connected to each other by providing a protruding portion projecting substantially outward of the central axis in the vicinity of the center axis of the rotary blades, and connecting these protruding portions in the connecting step. Concretely, the rotary blades are connected to each other by welding the protrusion portions by placing a fitting ring on the protrusion portions or by caulking the protrusion portions by twisting. In this way, the danger is avoided with certainty that the rotary blades themselves deform freely. In particular, in a connection using a fitting ring or by caulking can reduce costs, since no welding process for making the mixer is necessary.
In diesem Fall ist vor dem Schritt des Tiefziehens vorzugsweise ein Schritt des Biegens (beispielsweise der im Folgenden beschriebene Biegeschritt) vorgesehen, wobei mehrere Erstreckungsabschnitte eines Stanzteils (beispielsweise des im Folgenden beschriebenen Stanzteils
Bei der Erfindung ist vor dem Schritt des Tiefziehens ein Schritt des Biegens vorgesehen. In diesem Biegeschritt werden mehrere Erstreckungsabschnitte eines Stanzteils mit einem plattenförmigen ringförmigen Abschnitt und Erstreckungsabschnitten, die einstückig mit dem ringförmigen Abschnitt ausgebildet sind und sich in Umfangsrichtung in bestimmten Abständen vom Außenumfang des ringförmigen Abschnitts strahlenförmig erstrecken, derart gebogen, dass ein Teil der Erstreckungsabschnitte in Bezug auf den ringförmigen Abschnitt senkrecht angeordnet wird, wodurch senkrecht angeordnete Abschnitte gebildet werden. Nach dem Biegen der Erstreckungsabschnitte des Stanzteils kann auf diese Weise durch bloßes Tiefziehen die Mischerform ausgebildet werden, wodurch die gleiche Wirkung wie die oben beschriebene Wirkung erzielt werden kann.In the invention, a step of bending is provided before the step of deep drawing. In this bending step, a plurality of extending portions of a punched part having a plate-shaped annular portion and extending portions integrally formed with the annular portion and radially extending in the circumferential direction at certain intervals from the outer circumference of the annular portion are bent such that a part of the extension portions with respect to the annular portion is arranged vertically, whereby vertically arranged portions are formed. After bending the extension portions of the stamped part, the mixer shape can be formed by mere deep drawing in this way, whereby the same effect as the above-described effect can be obtained.
In diesem Fall weist das Stanzteil vorzugsweise an einem Endabschnitt einer Biegelinie, an der im Biegeschritt gebogen wird (beispielsweise der im Folgenden beschriebenen ersten Biegelinie
Bei der Erfindung wird am Endabschnitt einer Biegelinie, an der im Biegeschritt gebogen wird, ein R-Abschnitt gebildet, der in Draufsicht die Form eines R aufweist. Auf diese Weise kann beim Biegen im Biegeschritt vermieden werden, dass der Biegeabschnitt eine spitzwinklige Form aufweist, wodurch das Auftreten von Rissen aufgrund von Wärmeausdehnung unterdrückt werden kann.In the invention, at the end portion of a bend line at which bending is performed in the bending step, an R portion having the shape of R in plan view is formed. In this way, when bending in the bending step, it can be avoided that the bending portion has an acute-angled shape, whereby the occurrence of cracks due to thermal expansion can be suppressed.
Vorzugsweise weisen die Erstreckungsabschnitte in diesem Fall eine in Draufsicht im Wesentlichen viereckige Form auf, und an den einzelnen Erstreckungsabschnitten werden Aussparungen ausgebildet, damit es nicht zu einer Behinderung des Eckabschnitts des jeweils angrenzenden Erstreckungsabschnitts kommt.In this case, the extension sections preferably have a substantially quadrangular shape in plan view, and recesses are formed at the individual extension sections so that there is no obstruction of the corner section of the respective adjacent extension section.
Bei der Erfindung weisen die Erstreckungsabschnitte eine in Draufsicht im Wesentlichen viereckige Form auf, und an den einzelnen Erstreckungsabschnitten werden Aussparungen (beispielsweise die im Folgenden beschriebenen Aussparungen
In diesem Fall wird die Aussparung an den einzelnen Erstreckungsabschnitten vorzugsweise an einer Position an der Hinterseite des Mischers ausgebildet. In this case, the recess at the individual extension portions is preferably formed at a position at the rear of the mixer.
Bei der Erfindung wird die Aussparung an den einzelnen Erstreckungsabschnitten an einer Position an der Hinterseite des Mischers ausgebildet. Da die Aussparung an der Hinterseite des Mischers ausgebildet ist, auf die das eingespritzte Reduktionsmittel nicht unmittelbar trifft, behindert sie auch nicht die Zerstäubung und Dispersion des Reduktionsmittels.In the invention, the recess is formed at the individual extension portions at a position at the rear of the mixer. Also, since the recess is formed at the rear of the mixer to which the injected reducing agent does not directly impinge, it does not hinder the atomization and dispersion of the reducing agent.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zum Herstellen eines Mischers bereitgestellt werden, wobei das Reduktionsmittel gleichmäßig im Abgas dispergiert und eine hohe NOx-Reinigungsrate erzielt und die Wärmeverformung unterdrückt werden kann.According to the present invention, a method of manufacturing a mixer can be provided, wherein the reducing agent can be uniformly dispersed in the exhaust gas and a high NO x purification rate can be achieved and heat deformation can be suppressed.
Im Folgenden sollen unter Bezugnahme auf die Figuren eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben werden.In the following, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Die Abgasreinigungsvorrichtung
Die Karbamidwassereinspritzvorrichtung
Das Karbamidwasser ist im Karbamidwassertank
Am vorderen Endabschnitt der Karbamidwassereinspritzdüse
Bei dem NOx-Reinigungskatalysator
Der NOx-Reinigungskatalysator
Als nächstes soll unter Bezugnahme auf
Der Außenringabschnitt
Die Drehflügel
Der Verbindungsabschnitt
Als nächstes soll unter Bezugnahme auf
Das Verfahren zum Herstellen eines Mischers der vorliegenden Ausführungsform weist einen Stanzverarbeitungsschritt, einen Biegeschritt, einen Tiefziehschritt und einen Verbindungsschritt auf.The method of manufacturing a mixer of the present embodiment comprises a punching processing step, a bending step, a deep drawing step, and a joining step.
Im Stanzverarbeitungsschritt wird durch Ausstanzen eines flachen Metallmaterials mit einem Stempel von gewünschter Größe ein Stanzteil
Wie
Am viereckigen Abschnitt
An den Endabschnitten der ersten Biegelinie
An den viereckigen Abschnitten
Bei den viereckigen Abschnitten
Im Biegeschritt wird ein senkrechter Abschnitt
Zunächst werden, wie in
Als nächstes werden, wie in
Auf diese Weise werden die senkrechten Abschnitte
Im Tiefziehschritt wird ein Tiefziehvorgang an dem im Biegeschritt erlangten Formteil ausgeführt. Konkret wird dabei am ringförmigen Abschnitt
Wie in
Zunächst wird das Formteil
Wie in
Wie in
Wie in
Im Verbindungsschritt werden die im Tiefziehschritt ausgebildeten Drehflügel
In der vorliegenden Ausführungsform weisen die Drehflügel
Wie in
In diesem Beispiel werden, wie in
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die folgende Wirkung erzielt werden.According to the present embodiment, the following effect can be obtained.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Mischer
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann durch Tiefziehen aus nur einem Formteil die Mischerform gebildet werden. Das heißt, der Mischer
Da die einzelnen Drehflügel
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann durch geeignetes Auslegen der Form der die Drehflügel
In der vorliegenden Ausführungsform wird das Tiefziehen mittels Entgratung ausgeführt. Auf diese Weise wird am Öffnungsrand des ringförmigen Abschnitts
In der Ausführungsform werden die im Schritt des Tiefziehens ausgebildeten Drehflügel
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Drehflügel
In der vorliegenden Ausführungsform ist vor dem Schritt des Tiefziehens ein Schritt des Biegens vorgesehen. In diesem Biegeschritt werden mehrere Erstreckungsabschnitte
In der vorliegenden Ausführungsform ist bei dem Stanzteil
In der vorliegenden Ausführungsform weisen die Erstreckungsabschnitte
In der Ausführungsform wird die Aussparung
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und Abwandlungen und Verbesserungen in einem Umfang, in dem die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung erfüllt wird, fallen ebenfalls unter die vorliegende Erfindung.The present invention is not limited to the described embodiments, and modifications and improvements to the extent that the object of the present invention is accomplished are also within the scope of the present invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Motor (Brennkraftmaschine)Engine (internal combustion engine)
- 33
- Abgasrohr (Abgaskanal)Exhaust pipe (exhaust duct)
- 44
- NOx-ReinigungskatalysatorNO x purification catalyst
- 1010
- Mischermixer
- 1212
- Drehflügelrotary wing
- 2020
- Stanzteilstamping
- 2121
- ringförmiger Abschnitt (Ringabschnitt)ring-shaped section (ring section)
- 2222
- Erstreckungsabschnittextending portion
- 23a23a
- erste Biegelinie (Biegelinie)first bendline (bendline)
- 23b23b
- zweite Biegelinie (Biegelinie)second bending line (bending line)
- 24a24a
- erster R-Abschnitt (R-Abschnitt)first R section (R section)
- 24b24b
- zweiter R-Abschnitt (R-Abschnitt)second R section (R section)
- 2525
- Eckabschnittcorner
- 2626
- Aussparungrecess
- 3030
- Formteilmolding
- 3232
- senkrechter Abschnittvertical section
- 6161
- Passringfitting ring
- 120120
- Vorsprungabschnittprojecting portion
- XX
- Mittelachsecentral axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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