DE102016112556A1 - Static mixer - Google Patents

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DE102016112556A1 DE102016112556.3A DE102016112556A DE102016112556A1 DE 102016112556 A1 DE102016112556 A1 DE 102016112556A1 DE 102016112556 A DE102016112556 A DE 102016112556A DE 102016112556 A1 DE102016112556 A1 DE 102016112556A1
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    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
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    • B01F25/431974Support members, e.g. tubular collars, with projecting baffles fitted inside the mixing tube or adjacent to the inner wall

Abstract

Die Erfindung betrifft einen statischen Mischer (1), welcher in einem Abgasrohr (2) einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Erfindungsgemäß umfasst der statische Mischer (1) mindestens ein erstes Strömungsleitelement (6) in einem stromaufwärtigen Bereich (4) des statischen Mischers (1) sowie mindestens ein zweites Strömungsleitelement (7) und mindestens ein drittes Strömungsleitelement (8) in einem stromabwärtigen Bereich (5) des statischen Mischers (1). Das erste Strömungsleitelement (6) kann ein Strömungsprofil des Abgasmassenstroms in Richtung der Innenwandung (9) des Abgasrohres (2) beeinflussen. Das zweite Strömungsleitelement (7) kann ein Strömungsprofil des Abgasmassenstroms in einer Drehrichtung beeinflussen. Das dritte Strömungsleitelement (8) kann ein Strömungsprofil des Abgasmassenstroms in Richtung der Längsachse (3) des statischen Mischers (1) beeinflussen.The invention relates to a static mixer (1), which is arranged in an exhaust pipe (2) of an internal combustion engine. According to the invention, the static mixer (1) comprises at least one first flow guide element (6) in an upstream region (4) of the static mixer (1) and at least one second flow guide element (7) and at least one third flow guide element (8) in a downstream region (5 ) of the static mixer (1). The first flow guide element (6) can influence a flow profile of the exhaust gas mass flow in the direction of the inner wall (9) of the exhaust pipe (2). The second flow guide element (7) can influence a flow profile of the exhaust gas mass flow in one direction of rotation. The third flow guide element (8) can influence a flow profile of the exhaust gas mass flow in the direction of the longitudinal axis (3) of the static mixer (1).

Description

Technisches Gebiet Technical area

Die Erfindung betrifft einen statischen Mischer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a static mixer according to the preamble of claim 1.

In Abgasanlagen angeordnete statische Mischer dienen zur Vermischung von flüssigem oder gasförmigem Reduktionsmittel im Abgas von Verbrennungskraftmaschinen mit SCR-Abgasnachbehandlungssystemen (SCR engl. Abkürzung für selective catalytic reduction). Die statischen Mischer dienen zur möglichst homogenen Verteilung des eingebrachten Reduktionsmittels. Static mixers arranged in exhaust systems serve to mix liquid or gaseous reducing agent in the exhaust gas of internal combustion engines with SCR exhaust gas aftertreatment systems (SCR). The static mixers are used for the most homogeneous possible distribution of the introduced reducing agent.

Stand der Technik State of the art

Aus der DE 10 2011 111 765 A1 ist eine Mischereinrichtung mit zumindest einer die Strömungsrichtung des Gasstroms beeinflussenden Mischschaufel bekannt. Die Mischerschaufel weist einen ersten Schaufelabschnitt und einen zweiten Schaufelabschnitt auf, die in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind. Der erste Schaufelabschnitt lenkt den die Mischereinrichtung anströmenden Gasstrom so um, dass dieser eine erste Drallkomponente erhält. Der zweite Schaufelabschnitt lenkt anschließend den Gasstrom so um, dass dieser eine zweite Drallkomponente erhält, wobei die erste Drallkomponente und die zweite Drallkomponente einander entgegengesetzt sind. From the DE 10 2011 111 765 A1 is a mixer device with at least one influencing the flow direction of the gas flow mixing blade known. The mixer blade has a first blade section and a second blade section, which are arranged one behind the other in the flow direction. The first blade section deflects the gas stream flowing against the mixer device in such a way that it receives a first swirl component. The second blade section then redirects the gas flow so that it receives a second swirl component, wherein the first swirl component and the second swirl component are opposite to each other.

Die statischen Mischer, die zur Verdunstung und Vermischung von flüssigem oder gasförmigem Reduktionsmittel eingesetzt werden, verursachen teilweise einen hohen Abgasgegendruck bei einer schlechten Mischqualität, die vom Betriebspunkt abhängig ist. Der Zielkonflikt zwischen hoher Mischqualität und geringem Abgasgegendruck ist oftmals nicht im gesamten Motorkennfeld gelöst. Weiterhin können die statischen Mischer Schwächen hinsichtlich der Überdeckung in Strömungsrichtung des Abgasmassenstromes aufweisen. Some of the static mixers used to evaporate and mix liquid or gaseous reductant cause high exhaust backpressure with poor mixing quality depending on the operating point. The conflict of objectives between high mixing quality and low exhaust gas back pressure is often not solved in the entire engine map. Furthermore, the static mixer may have weaknesses in terms of coverage in the flow direction of the exhaust gas mass flow.

Aufgabe der Erfindung Object of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen statischen Mischer bereitzustellen, welcher eine hohe Mischqualität bei gleichzeitig geringem Abgasgegendruck gewährleistet. The invention has for its object to provide a static mixer, which ensures a high mixing quality with low exhaust back pressure.

Lösung der Aufgabe Solution of the task

Die Erfindung wird durch einen statischen Mischer gemäß Anspruch 1 gelöst. The invention is solved by a static mixer according to claim 1.

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Mittels des erfindungsgemäßen statischen Mischers wird der mit Reduktionsmittel versetzte Abgasmassenstrom beim Durchströmen des statischen Mischers zuerst mittels des ersten Strömungsleitelements von innen nach außen gelenkt und anschließend mittels des zweiten Strömungsleitelements in eine Rotationsbewegung versetzt und mittels des dritten Strömungsleitelements von außen nach innen gelenkt. Beim Austritt aus dem statischen Mischer wird eine hohe Qualität der Vermischung sowie ein geringer Abgasgegendruck innerhalb einer kurzen Mischstrecke ermöglicht. By means of the static mixer according to the invention, the exhaust gas mass flow offset with reducing agent is first directed from the inside to the outside by means of the first flow guide element and then caused to rotate by means of the second flow guide element and directed from the outside to the inside by means of the third flow guide element. When leaving the static mixer, a high quality of the mixing and a low exhaust gas back pressure within a short mixing section is made possible.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die zweiten Strömungsleitelemente und die dritten Strömungsleitelemente alternierend angeordnet. Durch die abwechselnde Änderung der Strömungsrichtung entstehen zwischen den zweiten und dritten Strömungsleitelementen freie Scherschichten, welche eine Vermischung verbessern. In an advantageous embodiment, the second flow guide elements and the third flow guide elements are arranged alternately. As a result of the alternating change in the flow direction, free shear layers, which improve mixing, are formed between the second and third flow guide elements.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der statische Mischer im stromabwärtigen Bereich mindestens ein viertes Strömungsleitelement auf. Das vierte Strömungsleitelement erzeugt ein Strömungsprofil des Abgasmassenstroms in einer Drehrichtung, die entgegensetzt zu der mittels des zweiten Strömungsleitelements erzeugten Drehrichtung ist. Hierdurch kann die Verwirbelung der Strömung beeinflusst werden. In a further advantageous embodiment of the invention, the static mixer has at least one fourth flow-guiding element in the downstream region. The fourth flow guiding element generates a flow profile of the exhaust gas mass flow in a direction of rotation which is opposite to the direction of rotation generated by means of the second flow guiding element. As a result, the turbulence of the flow can be influenced.

Zeichnungen drawings

Es zeigen: Show it:

1: eine perspektivische Ansicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen statischen Mischers; 1 a perspective view of an embodiment of a static mixer according to the invention;

2: eine Rückansicht des statischen Mischers gemäß 1; 2 : a rear view of the static mixer according to 1 ;

3: eine Vorderansicht des statischen Mischers gemäß 1. 3 : a front view of the static mixer according to 1 ,

Die 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen statischen Mischers 1. Der statische Mischer 1 ist in einem Abgasrohr 2 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine angeordnet. Ein mit Reduktionsmittel versetzter Abgasmassenstrom strömt in Richtung des Pfeils P1. The 1 to 3 show an embodiment of a static mixer according to the invention 1 , The static mixer 1 is in an exhaust pipe 2 arranged an internal combustion engine, not shown. An exhaust gas mass flow offset with reducing agent flows in the direction of the arrow P1.

Eine Längsachse 3 des statischen Mischers 1 stimmt mit der Längsachse des Abgasrohres 2 überein. A longitudinal axis 3 static mixer 1 agrees with the longitudinal axis of the exhaust pipe 2 match.

Der statische Mischer 1 weist einen stromaufwärtigen Bereich 4 und einen stromabwärtigen Bereich 5 auf. The static mixer 1 has an upstream area 4 and a downstream area 5 on.

In dem stromaufwärtigen Bereich 4 umfasst der statische Mischer 1 erste Strömungsleitelemente 6. In the upstream area 4 includes the static mixer 1 first flow guide 6 ,

In dem stromabwärtigen Bereich 5 sind zweite Strömungsleitelemente 7 sowie dritte Strömungsleitelemente 8 des statischen Mischers 1 angeordnet. In the downstream area 5 are second flow guide 7 and third flow guide 8th static mixer 1 arranged.

Der mit dem Reduktionsmittel versetzte Abgasmassenstrom strömt in Richtung des Pfeils P1 durch den statischen Mischer 1. The exhaust gas mass flow offset with the reducing agent flows through the static mixer in the direction of the arrow P1 1 ,

Die ersten Strömungsleitelemente 6 leiten einen Teil des Abgasmassenstroms in Richtung einer Innenwandung 9 des Abgasrohres 2 (Pfeil P2). Hierdurch wird der Abgasmassenstrom von der Längsachse 3 hin zur äußeren Querschnittsfläche verteilt. The first flow guide elements 6 direct a portion of the exhaust gas mass flow in the direction of an inner wall 9 of the exhaust pipe 2 (Arrow P2). As a result, the exhaust gas mass flow from the longitudinal axis 3 distributed to the outer cross-sectional area.

Die zweiten Strömungsleitelemente 7 erzeugen bei einem Teil des Abgasmassenstroms eine Strömung in einer Drehrichtung (Pfeil P3). The second flow guide elements 7 generate at one part of the exhaust gas mass flow a flow in one direction of rotation (arrow P3).

Die dritten Strömungsleitelemente 8 leiten einen Teil des Abgasmassenstroms in Richtung der Längsachse 3 des statischen Mischers 1 (Pfeil P4). The third flow guide elements 8th direct a portion of the exhaust gas mass flow in the direction of the longitudinal axis 3 static mixer 1 (Arrow P4).

In dieser Ausführungsform sind die zweiten Strömungsleitelemente 7 und die dritten Strömungsleitelemente 8 alternierend angeordnet. Zwischen den beiden Teilströmen (Pfeil P3 und P4) bildet sich eine freie Scherschicht, in welcher eine Vermischung stattfindet. In this embodiment, the second flow guide elements 7 and the third flow guide elements 8th arranged alternately. Between the two partial streams (arrow P3 and P4), a free shear layer is formed in which mixing takes place.

Der statische Mischer 1 kann aus gebogenen Blech bestehen. The static mixer 1 can consist of bent sheet metal.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
statischer Mischer static mixer
2 2
Abgasrohr exhaust pipe
3 3
Längsachse longitudinal axis
4 4
stromaufwärtiger Bereich upstream area
5 5
stromabwärtiger Bereich downstream area
6 6
erstes Strömungsleitelement first flow guide
7 7
zweites Strömungsleitelement second flow guide
8 8th
drittes Strömungsleitelement third flow guide
9 9
Innenwandung inner wall
P1 P1
Pfeil arrow
P2 P2
Pfeil arrow
P3 P3
Pfeil arrow
P4 P4
Pfeil arrow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011111765 A1 [0003] DE 102011111765 A1 [0003]

Claims (3)

Statischer Mischer (1), welcher in einem Abgasrohr (2) einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der statische Mischer (1) mindestens ein erstes Strömungsleitelement (6) in einem stromaufwärtigen Bereich (4) des statischen Mischers (1) sowie mindestens ein zweites Strömungsleitelement (7) und mindestens ein drittes Strömungsleitelement (8) in einem stromabwärtigen Bereich (5) des statischen Mischers (1) umfasst, wobei das erste Strömungsleitelement (6) ein Strömungsprofil des Abgasmassenstroms in Richtung der Innenwandung (9) des Abgasrohres (2) beeinflussen kann, und wobei das zweite Strömungsleitelement (7) ein Strömungsprofil des Abgasmassenstroms in einer Drehrichtung beeinflussen kann, und wobei das dritte Strömungsleitelement (8) ein Strömungsprofil des Abgasmassenstroms in Richtung der Längsachse (3) des statischen Mischers (1) beeinflussen kann. Static mixer ( 1 ), which in an exhaust pipe ( 2 ) of an internal combustion engine, characterized in that the static mixer ( 1 ) at least a first flow guide ( 6 ) in an upstream region ( 4 ) of the static mixer ( 1 ) as well as at least one second flow guiding element ( 7 ) and at least a third flow guide ( 8th ) in a downstream area ( 5 ) of the static mixer ( 1 ), wherein the first flow guiding element ( 6 ) a flow profile of the exhaust gas mass flow in the direction of the inner wall ( 9 ) of the exhaust pipe ( 2 ), and wherein the second flow guide ( 7 ) can influence a flow profile of the exhaust gas mass flow in a rotational direction, and wherein the third flow guide ( 8th ) a flow profile of the exhaust gas mass flow in the direction of the longitudinal axis ( 3 ) of the static mixer ( 1 ). Statischer Mischer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der statische Mischer mindestens zwei zweite Strömungsleitelemente (7) und mindestens zwei dritte Strömungsleitelemente (8) umfasst, wobei die zweiten Strömungsleitelemente (7) und die dritten Strömungsleitelemente (8) alternierend angeordnet sind. Static mixer ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the static mixer at least two second flow guide elements ( 7 ) and at least two third flow guide elements ( 8th ), wherein the second flow guide elements ( 7 ) and the third flow guide elements ( 8th ) are arranged alternately. Statischer Mischer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der statische Mischer (1) in dem stromabwärtigen Bereich (5) mindestens ein viertes Strömungsleitelement umfasst, welches ein Strömungsprofil des Abgasmassenstroms in einer Drehrichtung erzeugt, die entgegensetzt zu der mittels des zweiten Strömungsleitelements (7) erzeugten Drehrichtung ist. Static mixer ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the static mixer ( 1 ) in the downstream area ( 5 ) comprises at least a fourth flow-guiding element which generates a flow profile of the exhaust-gas mass flow in a direction of rotation opposite to that by means of the second flow-guiding element ( 7 ) is generated.
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DE102011111765A1 (en) 2011-08-24 2013-02-28 Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg Mixer means
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