DE102016111726A1

DE102016111726A1 - mixing device

Info

Publication number: DE102016111726A1
Application number: DE102016111726.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Sauer; Bernd Burkhardt; Dennis Sailer
Original assignee: Friedrich Boysen GmbH and Co KG
Current assignee: Friedrich Boysen GmbH and Co KG
Priority date: 2016-06-27
Filing date: 2016-06-27
Publication date: 2017-12-28
Anticipated expiration: 2036-06-28
Also published as: DE102016111726B4

Abstract

Eine Mischvorrichtung zum Verteilen und Verdampfen eines Fluids in einem Abgasstrom umfasst einen Grundkörper, an dessen axialen Enden jeweils wenigstens eine radial nach innen ragende Gasleitschaufel angeordnet ist, um eine stromaufwärtige und eine stromabwärtige Mischerstufe zu bilden, die axial voneinander beabstandet sind. Wenigstens eine der Gasleitschaufeln einer der Mischerstufen ist zur Bildung einer dritten Mischerstufe mit zumindest zwei separaten Flächensegmenten versehen, die entlang einer Faltkante relativ zueinander abgewinkelt sind.A mixing device for distributing and vaporizing a fluid in an exhaust gas stream comprises a main body, at the axial ends of which at least one radially inwardly projecting gas guide vane is arranged to form an upstream and a downstream mixer stage, which are axially spaced from each other. At least one of the gas guide vanes of one of the mixer stages is provided with at least two separate surface segments which are angled along a fold edge relative to one another to form a third mixer stage.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung zum Verteilen und Verdampfen eines Fluids in einem Abgasstrom, mit einem Grundkörper, der insbesondere rohrförmig ausgebildet ist, an dessen axialen Enden jeweils wenigstens eine radial nach innen ragende Gasleitschaufel angeordnet ist, um eine stromaufwärtige und eine stromabwärtige Mischerstufe zu bilden, die axial voneinander beabstandet sind. The present invention relates to a mixing device for distributing and vaporizing a fluid in an exhaust gas stream, having a main body, in particular tubular, at the axial ends of which at least one radially inwardly projecting gas guide vane is arranged to form an upstream and a downstream mixer stage which are axially spaced from each other.

Derartige Mischvorrichtungen werden auch als "statische Mischer" bezeichnet und dienen beispielsweise dazu, in Abgasanlagen von Dieselmotoren ein eingespritztes Reduktionsmittel wie z. B. ein Wasser-Harnstoff-Gemisch zu verteilen, um mittels der sogenannten selektiven katalytischen Reduktion Stickoxide im Abgas zu reduzieren. Für das Erzielen eines hohen Wirkungsgrads bei der Reduktion ist es wichtig, dass das Reduktionsmittel einerseits möglichst gleichmäßig mit dem Abgas vermischt wird und andererseits möglichst vollständig verdampft wird. Die Gasleitschaufeln der Mischvorrichtung dienen in diesem Sinne einerseits zur Erzeugung einer Verwirbelung und/oder eines Dralls im Abgasstrom und wirken andererseits als Verdampferflächen. Such mixing devices are also referred to as "static mixer" and serve, for example, in exhaust systems of diesel engines an injected reducing agent such. B. to distribute a water-urea mixture to reduce by means of the so-called selective catalytic reduction of nitrogen oxides in the exhaust gas. For achieving a high efficiency in the reduction, it is important that the reducing agent is mixed on the one hand as evenly as possible with the exhaust gas and on the other hand, as completely evaporated. The gas guide vanes of the mixing device serve in this sense on the one hand to produce a turbulence and / or a twist in the exhaust stream and on the other hand act as evaporator surfaces.

Gängige Mischvorrichtungen können durch Verlöten von metallischen Einzelbauteilen gefertigt werden. Dies ist jedoch mit einem hohen Herstellungsaufwand verbunden. Common mixing devices can be manufactured by soldering metal individual components. However, this is associated with a high production cost.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach und kostengünstig herstellbare Mischvorrichtung mit hohem Vermischungsgrad und guter Verdampfungsleistung anzugeben. The invention has for its object to provide a simple and inexpensive to produce mixing device with high degree of mixing and good evaporation performance.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Mischvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. The object is achieved by a mixing device having the features of claim 1.

Erfindungsgemäß ist wenigstens eine der Gasleitschaufeln einer der Mischerstufen zur Bildung einer dritten Mischerstufe mit zumindest zwei separaten Flächensegmenten versehen, die entlang einer Faltkante relativ zueinander abgewinkelt sind. Die Erfindung sieht also einen drei- oder mehrstufigen Faltmischer vor. Aufgrund der zusätzlichen Mischerstufe ergibt sich eine Verstärkung des Verwirbelungseffekts und eine Vergrößerung der Verdampferfläche. Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass die dritte Mischerstufe durch Biegen, Falten oder Knicken erzeugt werden kann, so dass ein aufwändiges Löten also nicht erforderlich ist. Durch Variieren der Größenverhältnisse der separaten Flächensegmente sowie des Grads der Abwinklung der Flächensegmente relativ zu der Gasleitschaufel und/oder relativ zueinander ist eine erfindungsgemäße Mischvorrichtung leicht an verschiedene Strömungs- und Einspritzparameter anpassbar. According to the invention, at least one of the gas guide vanes of one of the mixer stages for forming a third mixer stage is provided with at least two separate surface segments which are angled along a fold edge relative to one another. The invention thus provides a three-stage or multi-stage folding mixer. Due to the additional mixer stage results in an increase of the Verwirbelungseffekts and an increase in the evaporator surface. Of particular advantage here is that the third mixer stage can be generated by bending, folding or bending, so that a complex soldering is not required. By varying the size ratios of the separate surface segments and the degree of angling of the surface segments relative to the gas guide vane and / or relative to one another, a mixing device according to the invention can be easily adapted to different flow and injection parameters.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die zwei separaten Flächensegmente jeweils gegenüber einer Längsachse des Grundkörpers angestellt, bevorzugt um einen Anstellwinkel von mindestens 20° und höchstens 60°, und besonders bevorzugt um einen Anstellwinkel von mindestens 30° und höchstens 50°. Solchermaßen angestellte Gasleitschaufeln erzeugen hinreichend starke Turbulenzen im Abgasstrom, welche eine gleichmäßige Verteilung des Fluids unterstützen. According to one embodiment of the invention, the two separate surface segments are each set against a longitudinal axis of the base body, preferably at an angle of at least 20 ° and at most 60 °, and more preferably at an angle of at least 30 ° and at most 50 °. Such employed gas guide vanes produce sufficiently strong turbulence in the exhaust gas flow, which promote a uniform distribution of the fluid.

Die zwei separaten Flächensegmente können jeweils zumindest im Wesentlichen eben sein. Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung der Mischvorrichtung. Prinzipiell können die separaten Flächensegmente aber auch einen gekrümmten Verlauf aufweisen. The two separate surface segments may each be at least substantially planar. This allows a particularly simple production of the mixing device. In principle, however, the separate surface segments can also have a curved course.

Vorzugsweise ist die zumindest eine Gasleitschaufel, welche die dritte Mischerstufe bildet, an einem stromabwärtigen Ende der stromabwärtigen Mischerstufe angeordnet. Um eine derart gestaltete Mischvorrichtung herzustellen, kann beispielsweise bei einem zweistufigen Mischer das stromabwärtige Ende der stromabwärtigen Mischerstufe gefaltet werden, was herstellungstechnisch relativ einfach zu bewerkstelligen ist. Preferably, the at least one gas vane forming the third mixer stage is disposed at a downstream end of the downstream mixer stage. In order to produce such a designed mixing device, for example, in a two-stage mixer, the downstream end of the downstream mixer stage can be folded, which is manufacturing technology relatively easy to accomplish.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass zur Bildung der dritten Mischerstufe eine Anordnung aus mehreren entlang des Rohrumfangs des rohrförmigen Grundkörpers verteilt angeordneten Gasleitschaufeln vorgesehen ist, wobei jede der verteilt angeordneten Gasleitschaufeln zwei separate und entlang einer jeweiligen Faltkante relativ zueinander abgewinkelte Flächensegmente aufweist. Vorzugsweise sind die Gasleitschaufeln der dritten Mischerstufe gleichmäßig entlang des Rohrumfangs verteilt angeordnet und/oder direkt aneinander angrenzend. Dies hat sich hinsichtlich der Verteilungs- und Verdampfungswirkung als besonders günstig erwiesen. A further embodiment of the invention provides that an arrangement of a plurality of gas guide vanes arranged distributed along the tube circumference of the tubular base body is provided for forming the third mixer stage, wherein each of the distributed arranged gas guide vanes two separate and along a respective folding edge relative to each other angled surface segments. Preferably, the gas vanes of the third mixer stage are arranged distributed uniformly along the tube circumference and / or directly adjacent to each other. This has proven to be particularly favorable in terms of distribution and evaporation effect.

Die verteilt angeordneten Gasleitschaufeln können zur Erzeugung eines Dralls in dem Abgasstrom turbinenartig angeordnet sein. Dies ermöglicht eine effektive Drallerzeugung bei großer Verdampferfläche. The distributed arranged gas guide vanes may be arranged to produce a twist in the exhaust gas flow turbine-like. This allows effective swirl generation with a large evaporator surface.

Die Faltkante verläuft vorzugsweise rechtwinklig oder schräg zu einer Längsachse des Grundkörpers. Insbesondere kann die Faltkante im Falle eines im Wesentlichen rohrförmigen Grundkörpers rechtwinklig oder schräg zur Rohrachse verlaufen. Solchermaßen gefaltete Gasleitschaufeln stellen eine besonders große Verdampferfläche bereit. Falls es aufgrund der Anwendungsvorgaben gewünscht ist, kann die Faltkante alternativ auch parallel zur Längsachse des Grundkörpers verlaufen. The folding edge preferably runs at right angles or at an angle to a longitudinal axis of the main body. In particular, in the case of a substantially tubular main body, the folded edge can run at right angles or obliquely to the tube axis. Such folded gas guide vanes provide a particularly large evaporator surface. If so desired due to the application requirements is alternatively, the folding edge can also run parallel to the longitudinal axis of the body.

Die dritte Mischerstufe kann drei separate Flächensegmente aufweisen, die entlang zweier Faltkanten relativ zueinander abgewinkelt sind. Dies ermöglicht eine besonders effektive Verwirbelung des Abgasstroms. The third mixer stage may have three separate surface segments that are angled along two fold edges relative to each other. This allows a particularly effective turbulence of the exhaust gas flow.

Bevorzugt verlaufen die beiden Faltkanten entlang sich schneidender Geraden, da sich dies hinsichtlich der Verwirbelungsleistung als vorteilhaft erwiesen hat. Grundsätzlich könnten die beiden Faltkanten auch entlang paralleler Geraden verlaufen. Es können auch mehr als drei Flächensegmente für eine oder alle Elemente der dritten Mischerstufe vorgesehen sein, um die Verteilungs- und Verdampfungswirkung weiter zu verbessern. Preferably, the two folding edges run along intersecting straight lines, as this has proven to be advantageous in terms of turbulence. In principle, the two folding edges could also run along parallel straight lines. There may also be more than three area segments for one or all of the elements of the third mixer stage to further enhance the distribution and evaporation effect.

Die Flächensegmente, welche die dritte Mischerstufe bilden, können einen freien Endbereich aufweisen, der in wenigstens zwei und vorzugsweise genau zwei nebeneinander angeordnete Streifen geteilt ist, die bezüglich einer Längsachse des Grundkörpers unterschiedlich stark angestellt sind. Die Turbulenzerzeugung wird dadurch weiter verbessert. The surface segments which form the third mixer stage may have a free end region which is divided into at least two and preferably exactly two juxtaposed strips, which are employed to different degrees with respect to a longitudinal axis of the base body. The turbulence generation is thereby further improved.

Eine spezielle Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Gasleitschaufel der stromaufwärtigen und/oder der stromabwärtigen Mischerstufe zwei separate Flächenelemente aufweist, die entlang einer Faltkante relativ zueinander abgewinkelt sind und die insbesondere in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Die zusätzliche Mischerstufe wird bei dieser Ausgestaltung in einfacher Weise durch Abwinkeln der Gasleitschaufel einer bestehenden Mischerstufe erstellt. A special embodiment of the invention provides that the gas guide vane of the upstream and / or the downstream mixer stage comprises two separate surface elements which are angled along a folding edge relative to each other and which are arranged in particular in the axial direction one behind the other. The additional mixer stage is created in this embodiment in a simple manner by bending the gas guide vane of an existing mixer stage.

Es kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Gasleitschaufel (oder Flächenabschnitte davon) der ersten Mischerstufe gegenüber der Längsachse um einen Anstellwinkel von weniger als 20° angestellt ist. Der Anstellwinkel kann an die jeweilige Anwendung angepasst werden. Ein vergleichsweise geringer Anstellwinkel ist jedoch zu bevorzugen, um übermäßige Umlenkverluste und Strömungsbeschleunigungen zu vermeiden. It can be provided that the at least one gas guide vane (or surface portions thereof) of the first mixer stage is employed with respect to the longitudinal axis by an angle of attack of less than 20 °. The angle of attack can be adapted to the respective application. However, a comparatively low angle of attack is to be preferred in order to avoid excessive deflection losses and flow accelerations.

Der Grundkörper kann eine Mantelfläche aufweisen, aus der wenigstens ein Flächenstück als zusätzliches Leitelement herausgebogen ist (insbesondere nach innen). Ein solches Leitelement sorgt für eine weiter erhöhte Misch- und Verdampfungsleistung und kann gegebenenfalls eine zusätzliche Mischerstufe bilden. The base body may have a lateral surface, from which at least one surface piece is bent out as an additional guide element (in particular inwards). Such a guide element ensures a further increased mixing and evaporation performance and may optionally form an additional mixer stage.

Der Grundkörper, die Gasleitschaufeln und/oder die Flächensegmente können durch Umformen aus einem einstückigen Blechbauteil gebildet sein. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Herstellung, da keine oder zumindest deutlich wenig der aufwändigen Löttechnik eingesetzt werden muss. Eine besonders einfache Herstellung kann dadurch erzielt werden, dass die Mischvorrichtung insgesamt einstückig ausgeführt wird. The main body, the gas guide vanes and / or the surface segments may be formed by forming from a one-piece sheet metal component. This allows a particularly cost-effective production, since no or at least significantly less of the complex soldering must be used. A particularly simple production can be achieved in that the mixing device is performed as a whole in one piece.

Der Grundkörper, die Gasleitschaufeln und/oder die Flächensegmente kann/können aus einem Verbundmaterial, insbesondere aus einer plattierten Kupfer-Edelstahl-Verbindung, gefertigt sein. Solche Sonderwerkstoffe können bei miteinander zu verlötenden Mischerkomponenten im Allgemeinen nicht oder nur unter Schwierigkeiten verwendet werden. The base body, the gas guide vanes and / or the surface segments can be made of a composite material, in particular of a plated copper-stainless steel connection. Such special materials can generally not or only with difficulty be used in to be soldered mixer components.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Grundkörper einen polygonalen, insbesondere einen hexagonalen, Querschnitt aufweist und/oder dass der Grundkörper durch in Umfangsrichtung benachbarte ebene Flächenabschnitte gebildet ist. Das Erstellen der Gasleitschaufeln in Falttechnik wird dadurch erleichtert. It is preferably provided that the base body has a polygonal, in particular a hexagonal, cross-section and / or that the base body is formed by circumferentially adjacent planar surface portions. The creation of the gas guide vanes in folding technique is facilitated.

Eine spezielle Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Abschnitt eines freien Endes der die dritte Mischerstufe bildenden Gasleitschaufel bzw. Flächensegments eine Auskehlung aufweist. Dies hat sich strömungstechnisch als vorteilhaft erwiesen. A specific embodiment of the invention provides that a section of a free end of the gas turbine blade or surface segment forming the third mixer stage has a groove. This has proven to be advantageous in terms of flow.

Der Grundkörper und/oder die Gasleitschaufeln können elektrisch beheizbar sein, um eine noch effektivere Verdampfung zu ermöglichen. Hierfür kann insbesondere ein elektrisches Kurzschlussverfahren zum Einsatz kommen. The main body and / or the gas vanes may be electrically heated to allow for even more effective evaporation. In particular, an electrical short-circuit method can be used for this purpose.

Es versteht sich, dass durch das Prinzip des mehrfachen Faltens oder Biegens in gleicher oder entgegengesetzter Richtung zahlreiche weitere Konstellationen drei- oder mehrstufiger Faltmischer erstellbar sind. It is understood that numerous more constellations of three or more stages folding mixer can be created by the principle of multiple folding or bending in the same or opposite direction.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer Mischvorrichtung zum Verteilen und Verdampfen eines Fluids in einem Abgasstrom, insbesondere wie vorstehend beschrieben, mit den Schritten:

– Bereitstellen eines flächigen Rohbauteils,
– Einschneiden von Schlitzen an zwei gegenüberliegenden Seiten des Rohbauteils, um jeweils durch die Schlitze getrennte Segmente zu bilden,
– Abwinkeln der Segmente gegenüber einer Basisfläche des Rohbauteils entlang jeweiliger Biegekanten, und
– Biegen des Rohbauteils zu einem rohrförmigen Körper, an dessen axialen Enden jeweils wenigstens eine radial nach innen ragende, durch ein abgewinkeltes Segment gebildete Gasleitschaufel angeordnet ist,

wobei wenigstens eines der Segmente zumindest einmal entlang einer weiteren Biegekante in sich geknickt wird.The invention also relates to a method for producing a mixing device for distributing and evaporating a fluid in an exhaust gas flow, in particular as described above, with the steps:

Providing a flat shell component,
Slitting slots on two opposite sides of the blank to form segments separated by the slots,
Bending the segments with respect to a base surface of the blank along respective bending edges, and
Bending of the shell component to form a tubular body, at the axial ends of which at least one radially inwardly projecting gas guide vane formed by an angled segment is arranged,

wherein at least one of the segments is bent at least once along another bending edge in it.

Weiterbildungen der Erfindung sind auch in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben. Further developments of the invention are set forth in the dependent claims, the description and the accompanying drawings.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: The invention will now be described by way of example with reference to the drawings. Show it:

1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung, 1 a side view of a mixing device according to the invention,

2 eine perspektivische Ansicht der Mischvorrichtung von 1 mit Blickrichtung schräg von vorn auf die Gaseintrittsseite, 2 a perspective view of the mixing device of 1 with view obliquely from the front to the gas inlet side,

3 eine perspektivische Ansicht der Mischvorrichtung von 1 mit Blickrichtung schräg von hinten auf die Gasaustrittsseite, 3 a perspective view of the mixing device of 1 with view obliquely from behind on the gas outlet side,

4 eine Draufsicht auf ein Rohbauteil, aus dem die Mischvorrichtung von 1 herstellbar ist, und 4 a plan view of a shell component, from which the mixing device of 1 is manufacturable, and

5 eine weitere Draufsicht auf das Rohbauteil von 4 mit markierten Faltkanten. 5 another plan view of the shell part of 4 with marked fold edges.

Die in den 1 bis 3 dargestellte Mischvorrichtung 11 umfasst einen rohrförmigen Grundkörper 13, der einen hexagonalen Querschnitt aufweist und der von einem Abgasstrom in einer Hauptströmungsrichtung S durchströmbar ist. Die Hauptströmungsrichtung S verläuft hier parallel zur Längsachse A des rohrförmigen Grundkörpers 13. An den axialen Enden des Grundkörpers 13 sind jeweilige Anordnungen aus mehreren entlang des Rohrumfangs gleichmäßig verteilt angeordneten und radial nach innen ragenden Gasleitschaufeln 15A, 15B angeordnet. Die Anordnungen von Gasleitschaufeln 15A, 15B dienen zur Erzeugung von Verwirbelungen im Abgasstrom sowie zum Verdampfen eines in den Abgasstrom eingespritzten Fluids und bilden in diesem Sinne eine stromaufwärtige Mischerstufe 17A und eine zu dieser axial beabstandete stromabwärtige Mischerstufe 17B. Vorzugsweise erfolgt das Einspritzen des Fluids sowohl im Bereich der stromaufwärtigen Mischerstufe 17A als auch im Bereich der stromabwärtigen Mischerstufe 17B. The in the 1 to 3 illustrated mixing device 11 comprises a tubular body 13 , which has a hexagonal cross-section and which can be traversed by an exhaust gas flow in a main flow direction S. The main flow direction S runs here parallel to the longitudinal axis A of the tubular base body 13 , At the axial ends of the body 13 are respective arrangements of a plurality of evenly distributed along the pipe circumference and radially inwardly projecting gas guide vanes 15A . 15B arranged. The arrangements of gas guide vanes 15A . 15B serve to generate turbulence in the exhaust stream and to evaporate a fluid injected into the exhaust stream and form in this sense an upstream mixer stage 17A and an axially spaced downstream mixer stage 17B , Preferably, the injection of the fluid takes place both in the region of the upstream mixer stage 17A as well as in the area of the downstream mixer stage 17B ,

Wie insbesondere in 2 zu erkennen ist, weisen die Gasleitschaufeln 15A der stromaufwärtigen Mischerstufe 17A zwei separate Flächenelemente 20, 21 auf, die entlang einer ersten Faltkante 25 relativ zueinander abgewinkelt und in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die erste Faltkante 25 rechtwinklig zur Längsachse A, wobei dies jedoch nicht zwingend ist. Wie dargestellt ist, erstreckt sich jeweils das stromabwärtige Flächenelement 21 der separaten Flächenelemente 20, 21 zumindest im Wesentlichen parallel zur Längsachse A, während das stromaufwärtige Flächenelement 20 der separaten Flächenelemente 20, 21 gegenüber der Längsachse A angestellt ist (vorzugsweise weniger als 20°, bei hohen Anforderungen hinsichtlich der Verdampfungsleistung der Vorrichtung sind jedoch auch größere Werte vorstellbar). Insgesamt sind die Gasleitschaufeln 15A der stromaufwärtigen Mischerstufe 17A turbinenartig angeordnet und sorgen daher für die Erzeugung eines gewissen Dralls im Abgasstrom, der jedoch kleiner ist, als der durch die zweite Stufe 17B erzeugte Drall. As in particular in 2 can be seen, the gas vanes point 15A the upstream mixer stage 17A two separate surface elements 20 . 21 on that along a first fold edge 25 angled relative to each other and are arranged one behind the other in the axial direction. In the illustrated embodiment, the first fold edge extends 25 perpendicular to the longitudinal axis A, but this is not mandatory. As shown, each of the downstream surface elements extends 21 the separate surface elements 20 . 21 at least substantially parallel to the longitudinal axis A, while the upstream surface element 20 the separate surface elements 20 . 21 is employed with respect to the longitudinal axis A (preferably less than 20 °, but with high demands in terms of the evaporation performance of the device, larger values are also conceivable). Overall, the gas vanes 15A the upstream mixer stage 17A arranged turbine-like and therefore provide for the generation of a certain twist in the exhaust stream, which is smaller, however, than that through the second stage 17B generated swirl.

Wie insbesondere in 3 zu erkennen ist, sind auch die Gasleitschaufeln 15B der stromabwärtigen Mischerstufe 17B gegenüber der Längsachse A angestellt und turbinenartig angeordnet. Weiterhin sind die Gasleitschaufeln 15B der stromabwärtigen Mischerstufe 17B jeweils am stromabwärtigen Endbereich in zwei nebeneinander angeordnete Streifen 27, 28 geteilt. Jeweils einer der Streifen 28 ist entlang einer zweiten Faltkante 35 gegenüber einem stromaufwärtigen Flächensegment 30 der betreffenden Gasleitschaufel 15B abgewinkelt, während der andere Streifen 27 nicht abgewinkelt ist, sodass im Ergebnis die beiden Streifen 27, 28 bezüglich der Längsachse A unterschiedlich stark angestellt sind. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft die zweite Faltkante 35 zumindest im Wesentlichen rechtwinklig zur Längsachse A. Es könnten auch beide Streifen 27, 28 entlang der zweiten Faltkante 35 gegenüber dem stromaufwärtigen Flächensegment 30 abgewinkelt sein, wahlweise in gleicher oder in entgegengesetzter Richtung. Anstelle einer gemeinsamen Faltkante 35 können auch separate Faltkanten vorgesehen sein. As in particular in 3 The gas guide vanes are also visible 15B the downstream mixer stage 17B employed with respect to the longitudinal axis A and arranged like a turbine. Furthermore, the gas vanes 15B the downstream mixer stage 17B each at the downstream end portion in two juxtaposed strips 27 . 28 divided. Each one of the stripes 28 is along a second fold edge 35 opposite an upstream surface segment 30 the relevant gas guide vane 15B angled while the other strip 27 not angled, so the result is the two stripes 27 . 28 with respect to the longitudinal axis A are employed to different degrees. In the embodiment shown, the second folded edge extends 35 at least substantially at right angles to the longitudinal axis A. It could also be both strips 27 . 28 along the second fold edge 35 opposite the upstream surface segment 30 be angled, optionally in the same or in the opposite direction. Instead of a common folding edge 35 can also be provided separate folding edges.

Die entlang den zweiten Faltkanten 35 abgewinkelten Streifen 28 bilden – zusammen mit den Streifen 27 – eine zusätzliche Mischerstufe 17C, welche die Verteilung und Verdampfung eines in den Abgasstrom eingespritzten Fluids verbessert. Am freien Ende der entlang den zweiten Faltkanten 35 abgewinkelten Streifen 28 ist jeweils eine Auskehlung 37 vorgesehen, welche die Mischleistung weiter erhöht. The along the second fold edges 35 angled stripes 28 make up - along with the stripes 27 - an additional mixer stage 17C which improves the distribution and evaporation of a fluid injected into the exhaust stream. At the free end of the along the second folding edges 35 angled stripes 28 is each a groove 37 provided, which further increases the mixing performance.

Der rohrförmige Grundkörper 13 ist – wie gezeigt – durch in Umfangsrichtung benachbarte ebene Flächenabschnitte 39 gebildet, aus denen jeweils ein Flächenstück 40 als zusätzliches Leitelement nach innen herausgebogen ist. The tubular body 13 is - as shown - by circumferentially adjacent planar surface sections 39 formed, from each of which a surface piece 40 as an additional guide element is bent inward.

Es versteht sich, dass durch zusätzliche Faltungen leicht weitere Mischerstufen gebildet werden können. It is understood that additional mixer stages can be easily formed by additional folds.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind alle vorhandenen Gasleitschaufeln 15A, 15B aus zumindest im Wesentlichen ebenen Flächenbereichen gebildet. Die Flächenelemente 20, 21, die stromaufwärtigen Flächensegmente 30, die Streifen 27, 28 und/oder die nach innen herausgebogenen Flächenstücke 40 könnten jedoch auch gekrümmt sein. In the illustrated embodiment, all existing gas guide vanes 15A . 15B formed from at least substantially planar surface areas. The surface elements 20 . 21 , the upstream surface segments 30 , the Stripes 27 . 28 and / or the inwardly bent sheet pieces 40 but could also be curved.

Die in 1 bis 3 gezeigte Mischvorrichtung 11 ist einstückig ausgeführt. Insbesondere sind der Grundkörper 13, die Gasleitschaufeln 15A, 15B sowie die nach innen herausgebogenen Flächenstücke 40 durch Umformen eines einstückigen Blechbauteils gebildet, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 und 5 näher ausgeführt wird. In the 1 to 3 shown mixing device 11 is made in one piece. In particular, the main body 13 , the gas vanes 15A . 15B as well as the inwardly bent surface pieces 40 formed by forming a one-piece sheet metal component, as described below with reference to 4 and 5 is carried out closer.

Zum Herstellen der Mischvorrichtung 11 wird ein flächiges Rohbauteil 45 wie in 4 und 5 gezeigt bereitgestellt. Das Rohbauteil 45 kann aus Stahlblech oder aus einem Verbundmaterial wie z. B. einer plattierten Kupfer-Edelstahl-Verbindung gefertigt sein. An zwei gegenüberliegenden Seiten des Rohbauteils 45 werden Schlitze 47, 48, 49, 50 eingeschnitten. Die durch die Schlitze 47, 48, 49, 50 getrennten Bereiche des Rohbauteils 45 werden gegenüber einer Grundebene des Rohbauteils 45 abgewinkelt, speziell entlang den ersten Faltkanten 25 und den zweiten Faltkanten 35. Das Rohbauteil 45 wird dann zu dem rohrförmigen Grundkörper 13 (1 bis 3) "aufgerollt". For producing the mixing device 11 becomes a flat shell component 45 as in 4 and 5 shown provided. The shell component 45 can be made of sheet steel or of a composite material such. B. a plated copper-stainless steel connection. On two opposite sides of the shell component 45 be slits 47 . 48 . 49 . 50 cut. The through the slots 47 . 48 . 49 . 50 separate areas of the shell component 45 are opposite a ground plane of the shell component 45 angled, especially along the first folding edges 25 and the second fold edges 35 , The shell component 45 then becomes the tubular body 13 ( 1 to 3 ) "rolled up".

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11 11: Mischvorrichtung mixing device
13 13: Grundkörper body
15A, 15B 15A, 15B: Gasleitschaufel Gasleitschaufel
17A 17A: stromaufwärtige Mischerstufe upstream mixer stage
17B 17B: stromabwärtige Mischerstufe downstream mixer stage
17C 17C: zusätzliche Mischerstufe additional mixer stage
20 20: stromaufwärtiges Flächenelement upstream surface element
21 21: stromabwärtiges Flächenelement downstream surface element
25 25: erste Faltkante first folding edge
27, 28 27, 28: Streifen strip
30 30: stromaufwärtiges Flächensegment upstream surface segment
35 35: zweite Faltkante second fold edge
37 37: Auskehlung groove
39 39: Flächenabschnitt surface section
40 40: Flächenstück patch
45 45: Rohbauteil cast-in part
47–50 47-50: Schlitz slot
S S: Hauptströmungsrichtung Main flow direction
A A: Längsachse longitudinal axis

Claims

Mixing device ( 11 ) for distributing and vaporizing a fluid in an exhaust gas flow, with a particular tubular body ( 13 ), at whose axial ends in each case at least one radially inwardly projecting gas guide blade ( 15A . 15B ) to an upstream and a downstream mixer stage (FIG. 17A . 17B ) which are axially spaced from each other, characterized in that at least one of the gas guide vanes ( 15B ) one of the mixer stages ( 17B ) to form a third mixer stage ( 17C ) with at least two separate surface segments ( 28 . 30 ), which along a folding edge ( 35 ) are angled relative to each other.

Mixing device according to claim 1, characterized in that the two separate surface segments ( 28 . 30 ) in each case with respect to a longitudinal axis (A) of the basic body ( 13 ) are employed, preferably by an angle of at least 20 ° and at most 60 °, and more preferably by an angle of at least 30 ° and at most 50 °.

Mixing device according to claim 1 or 2, characterized in that the two separate surface segments ( 28 . 30 ) are each at least substantially planar.

Mixing device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one gas guide vane ( 15B ), which the third mixer stage ( 17C ) at a downstream end of the downstream mixer stage ( 17B ) is arranged.

Mixing device according to at least one of the preceding claims, characterized in that to form the third mixer stage ( 17C ) an arrangement of several along the tube circumference of the tubular body ( 13 ) distributed gas vanes ( 15B ), wherein each of the distributed gas guide vanes ( 15B ) two separate and along a respective folding edge ( 35 ) angled relative to each other surface segments ( 28 . 30 ) having.

Mixing device according to claim 5, characterized in that the distributed arranged gas guide vanes ( 15B ) are arranged to produce a twist in the exhaust gas flow turbine-like.

Mixing device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the folding edge ( 25 ) at right angles or obliquely to a longitudinal axis (A) of the basic body ( 13 ) runs.

Mixing device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the third mixer stage ( 17C ) has three separate surface segments, which are angled along two folding edges relative to each other.

Mixing device according to claim 8, characterized in that the two folding edges run along intersecting straight lines.

Mixing device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the surface segments containing the third mixer stage ( 17C ), have a free end region, which in at least two and preferably exactly two juxtaposed strips ( 27 . 28 ) divided with respect to a longitudinal axis (A) of the basic body ( 13 ) are employed to different degrees.

Mixing device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the gas guide vane ( 15A . 15B ) of the upstream and / or the downstream mixer stage ( 17A . 17B ) two separate surface elements ( 20 . 21 ), which along a folding edge ( 25 ) are angled relative to each other and which are arranged in particular in the axial direction one behind the other.

Mixing device according to claim 11, characterized in that the at least one gas guide vane ( 15A ) of the first mixer stage ( 17A ) is employed with respect to the longitudinal axis (A) by an angle of attack of less than 20 °.

Mixing device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the main body ( 13 ) has a lateral surface from which at least one surface piece ( 40 ) is bent out as an additional guide element, in particular to the inside.

Mixing device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the main body ( 13 ), the gas guide vanes ( 15A . 15B ) and / or the surface segments ( 28 . 30 ) by forming from a one-piece sheet metal component ( 45 ) are formed.

Mixing device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the main body ( 13 ), the gas guide vanes ( 15A . 15B ) and / or the surface segments ( 28 . 30 ) is made of a composite material, in particular of a plated copper-stainless steel compound, is / are.

Mixing device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the main body ( 13 ) has a polygonal, in particular a hexagonal, cross section and / or that the main body ( 13 ) by circumferentially adjacent planar surface portions ( 39 ) is formed.

Mixing device according to at least one of the preceding claims, characterized in that a portion of a free end of the third mixer stage ( 17C ) forming surface segments ( 28 ) a groove ( 37 ) having.

Method for producing a mixing device ( 11 ) for distributing and vaporizing a fluid in an exhaust gas flow, in particular according to one of the preceding claims, comprising the steps: - providing a flat shell component ( 45 ), - slitting slots ( 47 . 48 . 49 . 50 ) on two opposite sides of the shell component ( 45 ) to form respective segments separated by the slots, bending the segments relative to a base surface of the shell component ( 45 ) along respective bending edges, and - bending of the shell component ( 45 ) to a tubular body, at whose axial ends in each case at least one radially inwardly projecting, formed by an angled segment gas guide vane ( 15A . 15B ), wherein at least one of the segments at least once along a further bending edge ( 35 ) is kinked in itself.