DE102016121670A1 - Mixer system for the distribution of urea in the exhaust gas - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mischersystem für die Erzeugung eines Gemischs, insbesondere eines Gemischs aus Abgas und einem Harnstoff-Wassergemisch. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Mischer. Das erfindungsgemäße Mischersystem umfasst
– einen Abgasrohrabschnitt (8),
– ein im Abgasrohrabschnitt (8) angeordnetes Mischergehäuse (2),
– einen Spiralgang (3), der zumindest bereichsweise im Inneren des Mischergehäuses (2) angeordnet ist,
– eine Einspritzvorrichtung (4) zum Einspritzen eines Harnstoffgemischs in das Innere des Mischergehäuses (2),
– wobei das Mischergehäuse (2) unter Bildung eines umlaufenden Spaltes zu einer Innenwand des Abgasrohrs (8) angeordnet ist, so dass zumindest ein Bereich einer Außenwand des Mischergehäuses (2) mit Abgas beströmbar ist.The invention relates to a mixer system for the production of a mixture, in particular a mixture of exhaust gas and a urea-water mixture. Furthermore, the invention relates to a mixer. The mixer system according to the invention comprises
An exhaust pipe section (8),
A mixer housing (2) arranged in the exhaust pipe section (8),
A spiral passage (3) which is arranged at least in regions inside the mixer housing (2),
An injection device (4) for injecting a urea mixture into the interior of the mixer housing (2),
- Wherein the mixer housing (2) is arranged to form a circumferential gap to an inner wall of the exhaust pipe (8), so that at least a portion of an outer wall of the mixer housing (2) can be flowed through with exhaust gas.

Figure DE102016121670A1_0001
Figure DE102016121670A1_0001

Description

Die Erfindung betrifft ein Mischersystem für die Erzeugung eines Gemischs, insbesondere eines Gemischs aus Abgas und einem Harnstoff-Wassergemisch. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Mischer.The invention relates to a mixer system for the production of a mixture, in particular a mixture of exhaust gas and a urea-water mixture. Furthermore, the invention relates to a mixer.

Um die gesetzlichen Zielwerte der Stickoxidemissionen von modernen Dieselmotoren zu erreichen, ist es bekannt, SCR-Katalysatoren im Abgasstrang einzusetzen. Des Weiteren ist es bekannt, ein Harnstoff-Wassergemisch in den Abgasstrang einzuspritzen, um die im SCR-Katalysator stattfindende Umwandlung der Stickoxide in Stickstoff und Wasser zu unterstützen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Harnstoffgemisch mit dem Abgas möglichst gleichmäßig vermischt wird. Hierfür wird üblicherweise ein Mischersystem eingesetzt, das im Abgasstrang vor dem SCR angeordnet wird.In order to achieve the legal target values of the nitrogen oxide emissions of modern diesel engines, it is known to use SCR catalysts in the exhaust gas system. Furthermore, it is known to inject a urea-water mixture into the exhaust gas line in order to support the conversion of the nitrogen oxides into nitrogen and water taking place in the SCR catalytic converter. It is advantageous if the urea mixture is mixed as evenly as possible with the exhaust gas. For this purpose, a mixer system is usually used, which is arranged in the exhaust line in front of the SCR.

Die US 2014033686 offenbart ein in einem Abgasstrang angeordnetes Mischersystem für die Erzeugung eines Gemisches aus Abgas und einem Harnstoffgemisch, welches einen Abgasrohrabschnitt, ein im Abgasrohrabschnitt angeordnetes Mischergehäuse, ein Mischelement und eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen des Harnstoffgemischs in das Innere des Mischergehäuses aufweist. Zwischen der Außenwand des Mischergehäuses und der Innenwand des Abgasrohrabschnitts ist ein Spalt ausgebildet, durch den Abgas strömen kann.The US 2014033686 discloses a mixer system disposed in an exhaust line for generating a mixture of exhaust gas and a urea mixture having an exhaust pipe section, a mixer housing disposed in the exhaust pipe section, a mixing element and an injector for injecting the urea mixture into the interior of the mixer housing. Between the outer wall of the mixer housing and the inner wall of the exhaust pipe section, a gap is formed through which exhaust gas can flow.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mischersystem und einen Mischer zu schaffen, der bei kurzer Baulänge eine vorteilhafte Gleichverteilung des Harnstoff-Wassergemisches im Abgas ermöglicht.Object of the present invention is to provide a mixer system and a mixer, which allows for a short length an advantageous uniform distribution of the urea-water mixture in the exhaust gas.

Die Erfindung wird durch ein Mischersystem und einen Mischer gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.The invention is solved by a mixer system and a mixer according to the independent claims. Advantageous embodiments are subject matters of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Mischersystem umfasst einen Abgasrohrabschnitt, ein im Abgasrohrabschnitt angeordnetes Mischergehäuse, einen Spiralgang, der zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig, im Inneren des Mischergehäuses angeordnet ist, und eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen eines Harnstoff-Gemischs in das Innere des Mischergehäuses, wobei das Mischergehäuse unter Bildung eines umlaufenden Spaltes zu einer Innenwand des Abgasrohrs angeordnet ist, so dass zumindest ein Bereich einer Außenwand des Mischergehäuses mit Abgas beströmbar ist.The mixer system according to the invention comprises an exhaust pipe section, a mixer housing arranged in the exhaust pipe section, a spiral passage, which is at least partially, preferably completely, disposed inside the mixer housing, and an injection device for injecting a urea mixture into the interior of the mixer housing, wherein the mixer housing under formation a circumferential gap is arranged to an inner wall of the exhaust pipe, so that at least a portion of an outer wall of the mixer housing can be flowed through with exhaust gas.

Die Kombination von Spiralgang und Spalt ermöglicht eine vorteilhafte möglichst gleichmäßige Vermischung des Harnstoff-Gemischs mit dem Abgas bei kurzer Baulänge des Mischersystems. Durch den Spiralgang kann die notwendige Länge für die Durchmischung zur Verfügung gestellt werden, durch den Spalt kann erreicht werden, dass das Abgas das Mischergehäuse auf einen für eine Verdampfung des Harnstoffgemischs vorteilhaften Temperaturbereich erhitzt und hält. Durch das Mischergehäuse kann erreicht werden, dass das eingespritzte Harnstoff-Gemisch sich möglichst vollständig mit dem Abgas durchmischt, sich insbesondere nicht an der Innenwand des Abgasrohrabschnitts unerwünscht ablagert.The combination of spiral passage and gap allows advantageous as even as possible mixing of the urea mixture with the exhaust gas at a short length of the mixer system. Through the spiral passage the necessary length for the mixing can be made available, through the gap can be achieved that the exhaust gas heats the mixer housing to a temperature range advantageous for evaporation of the urea mixture and holds. By the mixer housing can be achieved that the injected urea mixture mixed as completely as possible with the exhaust gas, in particular not undesirable deposits on the inner wall of the exhaust pipe section.

Der Spalt ist, zumindest im Bereich des Spiralgangs, bis auf notwendige Ausnahmen wir Befestigungsstellen für die Befestigung des Mischergehäuses im Abgasrohrabschnitt und Durchtrittsbereich der Einspritzvorrichtung, vorteilhafterweise vollumfänglich, so dass verhindert wird, dass bestimmte Bereiche des Mischergehäuses nicht oder nicht ausreichend vom Abgas erhitzt werden können und sich aufgrund dessen in diesen Bereichen Ablagerungen bilden könnten. Um eine ausreichende Beströmung des Mischergehäuses zu erreichen, hat der Spalt vorzugsweise eine Spaltbreite von 3 mm bis 7 mm, wobei dieser Bereich besonders vorteilhaft ist für einen Innendurchmesser des Abgasrohrabschnitts im Bereich von 130 mm bis 170 mm. In Längsrichtung, also Durchströmrichtung des Abgases durch das Mischergehäuse, hat das Mischergehäuse vorteilhafterweise eine Länge im Bereich von 100 mm bis 140 mm. Das Mischergehäuse ist bevorzugt zylinderförmig ausgebildet, kann aber auch, je nach den räumlichen Anforderungen an den Abgasrohrabschnitt, gekrümmt sein oder eine andere Form annehmen mit einer entsprechenden Anpassung der Form der anderen Komponenten, insbesondere des Spiralgangs.The gap is, at least in the region of the spiral passage, except for necessary exceptions attachment points for attachment of the mixer housing in the exhaust pipe section and passage area of the injector, advantageously full, so that prevents certain areas of the mixer housing can not or not sufficiently heated by the exhaust gas and could therefore form deposits in these areas. In order to achieve a sufficient flow of the mixer housing, the gap preferably has a gap width of 3 mm to 7 mm, wherein this region is particularly advantageous for an inner diameter of the exhaust pipe section in the range of 130 mm to 170 mm. In the longitudinal direction, ie throughflow of the exhaust gas through the mixer housing, the mixer housing advantageously has a length in the range of 100 mm to 140 mm. The mixer housing is preferably cylindrical, but may also, depending on the spatial requirements of the exhaust pipe section, be curved or assume another form with a corresponding adaptation of the shape of the other components, in particular the spiral passage.

Vorteilhafterweise umfasst das erfindungsgemäße Mischersystem ein Mischelement, das im Spiralgang angeordnet ist. Zweck des Mischelementes ist es, das durch die Einspritzvorrichtung eingespritzte Harnstoffgemisch möglichst effektiv zu verdampfen. Das Mischelement kann eine im Vergleich zum Spiralgang vergrößerte Fläche bieten, die durch das Abgas erhitzt wird, so dass eine Verdampfung und Mischung mit dem Abgas verbessert wird.Advantageously, the mixer system according to the invention comprises a mixing element which is arranged in a spiral passage. The purpose of the mixing element is to evaporate the urea mixture injected by the injection device as effectively as possible. The mixing element may provide a larger area compared to the spiral passage, which is heated by the exhaust gas, so that evaporation and mixing with the exhaust gas is improved.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Mischersystem mindestens eine Öffnung auf, um Abgas in das Innere des Mischergehäuses zu leiten. Mit dieser Maßnahme, insbesondere in Zusammenwirkung mit einem Schließen des Spaltes hinter der mindestens einen Öffnung, was später genauer erläutert wird, kann ein „Schatten” auf einem dem Mischersystem nachfolgenden SCR-Katalysatorsubstrat reduziert oder unterdrückt werden. Ein solcher Schatten entsteht dadurch, dass Abgas nach dem Passieren des Mischergehäuses aus dem Spalt austritt und, ohne oder nur unzureichend mit Harnstoff-Gemisch durchmischt zu sein, auf das SCR-Substrat auftrifft. Das Vorsehen von Öffnungen, in Kombination mit oder ohne einen hinter den Öffnungen geschlossenen Spalt, ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der SCR-Katalysator knapp hinter dem Mischersystem angeordnet ist, beispielsweise in einem Abstand von 10 mm bis 15 mm.According to a further advantageous embodiment, the mixer system has at least one opening in order to guide exhaust gas into the interior of the mixer housing. With this measure, in particular in cooperation with a closing of the gap behind the at least one opening, which will be explained in more detail later, a "shadow" on an SCR catalyst substrate following the mixer system can be reduced or suppressed. Such a shadow arises from the fact that exhaust gas exits the gap after passing through the mixer housing and, without or only insufficiently mixed with urea mixture, impinging on the SCR substrate. The provision of openings, in combination with or without a gap closed behind the openings, is particularly advantageous when the SCR catalyst is arranged just behind the mixer system, for example at a distance of 10 mm to 15 mm.

Vorzugsweise sind mehrere Öffnungen vorgesehen. Die Öffnungen sind vorteilhafterweise entlang des Spiralgangs orientiert, so dass Abgas aus dem Spalt direkt in den Spiralgang eingeleitet wird. Dabei ist bevorzugt, dass die mindestens eine Öffnung in Durchströmrichtung des Abgases in einem Endabschnitt des Spiralganges und/oder Gemischaustrittsbereich des Mischergehäuses angeordnet ist. Ist ein Mischelement vorhanden, so ist bevorzugt, dass die mindestens eine Öffnung nach dem Mischelement angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Heizwirkung des durch den Spalt strömenden Abgases über eine möglichst große Strecke ausgenutzt wird.Preferably, a plurality of openings are provided. The openings are advantageously oriented along the spiral passage, so that exhaust gas from the gap is introduced directly into the spiral passage. It is preferred that the at least one opening is arranged in the flow direction of the exhaust gas in an end portion of the spiral passage and / or mixture outlet region of the mixer housing. If a mixing element is present, then it is preferred that the at least one opening is arranged after the mixing element. This has the advantage that the heating effect of the exhaust gas flowing through the gap is utilized over the largest possible distance.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform grenzt das Mischergehäuse in einer vorgesehenen Durchströmrichtung des Gemischs nach der mindestens einen Öffnung an die Innenwand des Abgasrohres an. Das heißt, dass der Spalt hinter der mindestens einen Öffnung geschlossen ist. Aufgrund dessen muss das durch den Spalt strömende Abgas durch die mindestens eine Öffnung hindurchtreten und/oder den Spalt zurückströmen, um das Mischersystem zu verlassen. Mit dieser Maßnahmen kann ein „Schatten” auf einem dem Mischersystem nachfolgenden SCR-Katalysatorsubstrat reduziert oder unterdrückt werden, der dadurch entsteht, dass Abgas nach dem Passieren des Mischergehäuses aus dem Spalt austritt und, ohne oder nur unzureichend mit Harnstoff-Gemisch durchmischt zu sein, auf das SCR-Substrat auftrifft.According to a further advantageous embodiment, the mixer housing adjoins the inner wall of the exhaust pipe in an intended flow direction of the mixture after the at least one opening. This means that the gap behind the at least one opening is closed. Because of this, the exhaust gas flowing through the gap must pass through the at least one opening and / or flow back through the gap to leave the mixer system. With these measures, a "shadow" on an SCR catalyst substrate following the mixer system can be reduced or suppressed, which results from exhaust gas leaving the gap after passing through the mixer housing and being mixed with urea mixture without or only inadequately. impinges on the SCR substrate.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Einspritzvorrichtung im Bereich des zwischen Mischergehäuse und Innenwand des Abgasrohrs gebildeten Spalts geschlossen. Dies verhindert, dass Harnstoff-Gemisch in den Spalt zwischen Mischergehäuseaussenwand und Abgasrohrabschnittinnenwand gelangt und sich ablagert und/oder unzureichend gemischt wird.According to a further advantageous embodiment, the injection device is closed in the region of the gap formed between the mixer housing and the inner wall of the exhaust pipe. This prevents urea mixture from getting into the gap between the mixer housing outer wall and the exhaust pipe inner wall and depositing and / or mixing improperly.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Einspritzvorrichtung so orientiert, dass beim Einspritzen von Harnstoff mittels der Einspritzvorrichtung der Harnstoff direkt auf das Mischelement gespritzt wird. Dies trägt zu einer verbesserten Verdampfung des Harnstoffgemischs bei und kann beispielsweise verhindern, dass Harnstoff-Gemisch in Form von Tröpfchen den Mischer verlässt.According to a further advantageous embodiment, the injection device is oriented such that when urea is injected by means of the injection device, the urea is injected directly onto the mixing element. This contributes to improved evaporation of the urea mixture and may, for example, prevent urea mixture in the form of droplets from leaving the mixer.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich der Spiralgang ab Spiralgangeingang über einen Winkel von mindestens 270°. Dies gewährleistet eine ausreichend lange Strecke für die Mischung des Abgases mit dem Harnstoff-Gemisch, insbesondere in Kombination mit einem Mischelement. Dabei kann eine den Spiralgang bildende Spirale bereits in Durchströmrichtung vor dem Spiraleingang beginnen, um das Abgas vorteilhaft in den Spiralgang einzuleiten und/oder zu verhindern, dass Tröpfchen des Harnstoffgemischs in den vor dem Mischelement liegenden Eingangsbereich des Mischersystems gelangen. Vorzugsweise erstreckt sich der vor dem Spiralgangeingang liegende Bereich der Spirale über einen Winkel von mindestens 180°, besonders bevorzugt von mindestens 360°.According to a further advantageous embodiment, the spiral passage extends from Spiralgangeingang over an angle of at least 270 °. This ensures a sufficiently long distance for the mixture of the exhaust gas with the urea mixture, in particular in combination with a mixing element. In this case, a spiral forming the spiral passage can already begin in the flow direction before the spiral inlet in order to advantageously introduce the exhaust gas into the spiral passage and / or to prevent droplets of the urea mixture from reaching the input region of the mixer system located in front of the mixing element. Preferably, the region of the spiral lying in front of the spiral-tangent inlet extends over an angle of at least 180 °, particularly preferably of at least 360 °.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Mischelement in einem Winkelbereich von 0° bis 90° nach dem Spiralgangeingang im Spiralgang angeordnet. Dies ermöglicht es, möglichst die volle Länge des Spiralgangs für die Durchmischung von Abgas und Harnstoff-Gemisch auszunutzen.According to a further advantageous embodiment, the mixing element is arranged in an angular range of 0 ° to 90 ° after the Spiralgangeingang in the spiral passage. This makes it possible to exploit as possible the full length of the spiral passage for the mixing of exhaust gas and urea mixture.

Der erfindungsgemäße Mischer umfasst mindestens die oben beschrieben Komponenten Mischergehäuse und Spiralgang des Mischersystems. Vorteilhafterweise umfasst der Mischer ein wie oben beschriebenes Mischelement. Die genannten vorteilhaften Weiterbildungen des Mischersystems gelten gleichfalls für den erfindungsgemäßen Mischer.The mixer according to the invention comprises at least the above-described components mixer housing and spiral passage of the mixer system. Advantageously, the mixer comprises a mixing element as described above. The aforementioned advantageous developments of the mixer system also apply to the mixer according to the invention.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale und die nachfolgenden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the above-mentioned features and the following features of the invention can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Im Folgenden wird anhand von mehreren Figuren ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigtIn the following, a preferred embodiment will be described with reference to several figures. It shows

1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Mischersystems, 1 a perspective view of a mixer system according to the invention,

2 das Mischergehäuse mit einer den Spiralgang ausbildenden Spirale, 2 the mixer housing with a spiral spiral forming spiral,

3 die den Spiralgang ausbildende Spirale und das Mischelement, und 3 the helix forming spiral and the mixing element, and

4 das Mischergehäuse. 4 the mixer housing.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Mischersystems 1 für die Erzeugung eines möglichst gleichverteilten Gemisches aus Abgas und einem Harnstoff-Wassergemisch. 1 shows a perspective view of a mixer system according to the invention 1 for the generation of an equally distributed mixture of exhaust gas and a urea-water mixture.

Das Mischersystem 1 umfasst einen Abgasrohrabschnitt 8, in dem ein Mischergehäuse 2 angeordnet ist. Dabei ist der Abgasrohrabschnitt 8 im Bereich des Mischergehäuses 2 aufgeschnitten dargestellt, um die einzelnen Komponenten des Mischersystems 1 sichtbar zu machen. Im Mischergehäuse 2 selbst ist eine einen Spiralgang 3 ausbildende Spirale 9, ein Mischelement 5 und eine Einspritzvorrichtung 4 zum Einspritzen eines Harnstoff-Gemischs in das Innere des Mischergehäuses 2 angeordnet. Mischergehäuse 2, Mischelement 5 und Spirale 9 bilden hierbei den eigentlichen Mischer des Mischsystems 1. The mixer system 1 includes an exhaust pipe section 8th in which a mixer housing 2 is arranged. In this case, the exhaust pipe section 8th in the area of the mixer housing 2 shown cut to the individual components of the mixer system 1 to make visible. In the mixer housing 2 even one is a spiral 3 training spiral 9 , a mixing element 5 and an injection device 4 for injecting a urea mixture into the interior of the mixer housing 2 arranged. mixer housing 2 , Mixing element 5 and spiral 9 form the actual mixer of the mixing system 1 ,

Der Abgasrohrabschnitt 8 ist in einem in Durchströmrichtung D des Abgases vor dem Mischergehäuse 2 liegenden Abschnitt gekrümmt und im Bereich des Mischergehäuses 2 im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Das Mischergehäuse 2 ist ebenfalls zylinderförmig ausgebildet. Der Außenradius des Mischergehäuses 2 ist kleiner als der Innenradius des Abgasrohrabschnitts 8, so dass zwischen Innenwand des Abgasrohrabschnitts 8 und Außenwand des Mischergehäuses 2 ein, abgesehen von einigen Befestigungsstegen 12 und einem Kragen 11 für die Durchführung der Einspritzvorrichtung 4, vollständig umlaufender Spalt gebildet wird, der mit Abgas beströmbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel hat der Spalt ein Spaltmaß von 5 mm, der Innendurchmesser des Abgasrohrabschnitts beträgt 156 mm, die in Durchströmrichtung gemessene Baulänge des Mischergehäuses 2, die der Baulänge des Mischersystems 1 entspricht, beträgt 116 mm.The exhaust pipe section 8th is in a direction of flow D of the exhaust gas in front of the mixer housing 2 lying portion curved and in the area of the mixer housing 2 formed substantially cylindrical. The mixer housing 2 is also cylindrical. The outer radius of the mixer housing 2 is smaller than the inner radius of the exhaust pipe section 8th , so that between the inner wall of the exhaust pipe section 8th and outer wall of the mixer housing 2 one, apart from some fastening webs 12 and a collar 11 for the implementation of the injector 4 , completely circumferential gap is formed, which is flowable with exhaust gas. In this embodiment, the gap has a gap of 5 mm, the inner diameter of the exhaust pipe section is 156 mm, the measured in the flow direction length of the mixer housing 2 , the length of the mixer system 1 corresponds to, is 116 mm.

Des Weiteren weist das Mischergehäuse 2 mindestens eine Öffnung 7, hier sechs Öffnungen 7, auf, um Abgas aus dem Spalt in das Innere des Mischergehäuses 2 zu leiten, siehe auch 2 und 4. Dabei sind die Öffnungen 7 in Durchströmrichtung D des Abgases nach dem Mischelement 5 in einem Endabschnitt des Spiralgangs 3 angeordnet. Dieser Endabschnitt entspricht in diesem Ausführungsbeispiel einem Gemischaustrittsbereich des Mischergehäuses 2. Alternativ ist es möglich, bei einem Mischergehäuse 2 mit einer größeren Länge die mindestens eine Öffnung 7 nach dem Spiralgang 3 anzuordnen.Furthermore, the mixer housing 2 at least one opening 7 , here six openings 7 , on to exhaust from the gap in the interior of the mixer housing 2 to guide, see also 2 and 4 , Here are the openings 7 in the flow direction D of the exhaust gas after the mixing element 5 in an end portion of the spiral passage 3 arranged. This end portion corresponds in this embodiment, a mixture outlet region of the mixer housing 2 , Alternatively, it is possible with a mixer housing 2 with a greater length the at least one opening 7 after the spiral passage 3 to arrange.

Die mindestens eine Öffnung 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel ohne Lamellen ausgebildet. Alternativ ist es möglich, um in bestimmten Fällen eine vorteilhafte Strömungsdynamik zu erzeugen, an ein oder mehreren Öffnungen 7 geeignet ausgeformte Lamellen vorzusehen.The at least one opening 7 is formed in this embodiment without fins. Alternatively, it is possible, in certain cases to produce an advantageous flow dynamics, at one or more openings 7 to provide suitable shaped lamellae.

Wie in den 1 und 2 gezeigt, grenzt das Mischergehäuse 2 in einer vorgesehenen Durchströmrichtung D des Gemischs nach der mindestens einen Öffnung 7 an die Innenwand des Abgasrohres 8 an. Hierzu ist das Mischergehäuse 2 an seinem im Austrittsbereich des Abgas-Harnstoffgemischs liegenden Ende mit einer Krempe 10 versehen, die vollständig umlaufend an der Innenwand des Abgasrohrabschnitts 8 anliegt. Der Spalt ist somit vollständig geschlossen, so dass Abgas, das in den Spalt einströmt, durch die mindestens eine Öffnung 7 ausströmen oder den Spalt zurückströmen muss. Damit wird verhindert, dass hinter dem Mischersystem ein Bereich entsteht, in dem eine unzureichende Durchmischung von Abgas und Harnstoff vorliegt. Gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform ist ein Zurückströmen minimiert, so dass der am Eingang des Mischersystems in den Spalt eingeströmte Teil des Abgases aus dem Spalt durch die Öffnungen 7 austritt. Gleichzeitig wird durch die Führung zumindest eines Teil des Abgases durch den Spalt gewährleistet, dass das Mischergehäuse 2 eine für die Durchmischung vorteilhafte Temperatur aufweist.As in the 1 and 2 shown, the mixer housing is adjacent 2 in a provided flow direction D of the mixture after the at least one opening 7 to the inner wall of the exhaust pipe 8th at. For this purpose, the mixer housing 2 at its lying in the exit region of the exhaust urea mixture end with a brim 10 provided completely circumferentially on the inner wall of the exhaust pipe section 8th is applied. The gap is thus completely closed, so that exhaust gas flowing into the gap, through the at least one opening 7 flow out or the gap must flow back. This prevents that behind the mixer system creates an area in which there is insufficient mixing of exhaust gas and urea. According to the embodiment described herein, backflow is minimized so that the portion of the exhaust gas that has flowed into the gap at the entrance of the mixer system out of the gap through the openings 7 exit. At the same time, at least part of the exhaust gas through the gap is ensured by the guide that the mixer housing 2 has a favorable for the mixing temperature.

Des Weiteren bildet das Mischergehäuse 2 im Bereich der Einspritzvorrichtung 4 einen vollständig umlaufenden Kragen 11 aus, siehe 1 und 2. Der Kragen 11 grenzt an die Innenwand des Abgasrohrabschnitts 8. Damit ist gewährleistet, dass durch die Einspritzvorrichtung 4 eingespritztes Harnstoffgemisch nicht in den Spalt zwischen Außenwand des Mischergehäuses 2 und der Innenwand des Abgasrohrabschnitts 8 gelangt.Furthermore, the mixer housing forms 2 in the area of the injection device 4 a completely circumferential collar 11 out, see 1 and 2 , The collar 11 adjoins the inner wall of the exhaust pipe section 8th , This ensures that through the injection device 4 injected urea mixture is not in the gap between the outer wall of the mixer housing 2 and the inner wall of the exhaust pipe section 8th arrives.

Die Einspritzvorrichtung 4 ist derart orientiert, dass beim Einspritzen von Harnstoff mittels der Einspritzvorrichtung 4 das Harnstoff-Gemisch direkt auf das Mischelement 5 gespritzt wird, um eine möglichst effektive Verdampfung zu erreichen.The injector 4 is oriented so that when injecting urea by means of the injection device 4 the urea mixture directly onto the mixing element 5 is sprayed to achieve the most effective evaporation possible.

Einspritzvorrichtungen 4 sind dem Fachmann hinlänglich bekannt, weswegen darauf verzichtet wird, hierauf näher einzugehen.Injectors 4 are well known to those skilled in the art, which is why it is omitted to discuss it in more detail.

3 zeigt die den Spiralgang 3 bildende Spirale 9. Wie anhand der 3 gut sichtbar ist, erstreckt sich zwecks Bereitstellung einer vorteilhaften Mischstrecke die Spirale nach dem Mischelement 2, welches sich unmittelbar am Spiralgangeingang befindet, siehe hier auch 1, über einen Winkel von etwa 270°. Dies entspricht auch der Gesamtlänge des Spiralganges 3. Um Abgas vorteilhaft in den Spiralgang 3 einzuleiten und um zu verhindern, dass Tröpfchen vom Mischelement 5 in den Eingangsbereich des Mischersystems 1 gelangen, beginnt die Spirale bereits vor dem Spiralgangeingang, so dass das Mischelement 5 bedeckt ist. In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Spirale über einen Winkelbereich von 360° vor dem Spiralgangeingang. Insgesamt erstreckt sich die Spirale damit über einen Winkelbereich von 630°. 3 shows the spiral passage 3 forming spiral 9 , As based on the 3 is clearly visible, the spiral extends to the mixing element in order to provide an advantageous mixing section 2 , which is located directly at the Spiralgangeingang, see here also 1 , over an angle of about 270 °. This also corresponds to the total length of the spiral passage 3 , To exhaust gas advantageous in the spiral passage 3 to initiate and to prevent droplets from mixing element 5 into the entrance area of the mixer system 1 arrive, the spiral begins already before the Spiralgangeingang, so that the mixing element 5 is covered. In this embodiment, the spiral extends over an angular range of 360 ° in front of the Spiralgangeingang. Overall, the spiral extends over an angular range of 630 °.

Das im Ausführungsbeispiel beschriebene Mischersystem 1 und Mischer ermöglichen mit kompakter Bauform, insbesondere mit kurzer Baulänge, eine vorteilhafte Gleichverteilung des Harnstoff-Gemischs im Abgas und eine vollflächige Beströmung eines sich unmittelbar, insbesondere in einem Abstand von 10 mm bis 15 mm, hinter dem Mischersystem 1 befindenden Substrat eines SCR-Katalysators.The mixer system described in the embodiment 1 and mixers allow a compact design, in particular with a short overall length, an advantageous uniform distribution of urea Mixture in the exhaust gas and a full-surface flow of a directly, in particular at a distance of 10 mm to 15 mm, behind the mixer system 1 located substrate of an SCR catalyst.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2014033686 [0003] US 2014033686 [0003]

Claims (12)

Mischersystem (1) für die Erzeugung eines Gemisches, umfassend – einen Abgasrohrabschnitt (8), – ein im Abgasrohrabschnitt (8) angeordnetes Mischergehäuse (2), – einen Spiralgang (3), der zumindest bereichsweise im Inneren des Mischergehäuses (2) angeordnet ist, – eine Einspritzvorrichtung (4) zum Einspritzen eines Harnstoffgemischs in das Innere des Mischergehäuses (2), – wobei das Mischergehäuse (2) unter Bildung eines umlaufenden Spaltes zu einer Innenwand des Abgasrohrs (8) angeordnet ist, so dass zumindest ein Bereich einer Außenwand des Mischergehäuses (2) mit Abgas beströmbar ist.Mixer system ( 1 ) for the production of a mixture, comprising - an exhaust pipe section ( 8th ), - in the exhaust pipe section ( 8th ) arranged mixer housing ( 2 ), - a spiral course ( 3 ), at least partially inside the mixer housing ( 2 ), - an injection device ( 4 ) for injecting a urea mixture into the interior of the mixer housing ( 2 ), - wherein the mixer housing ( 2 ) to form a circumferential gap to an inner wall of the exhaust pipe ( 8th ) is arranged so that at least a portion of an outer wall of the mixer housing ( 2 ) is flowable with exhaust gas. Mischersystem nach Anspruch 1, zusätzlich umfassend ein Mischelement (5), das im Spiralgang (3) angeordnet ist.Mixing system according to claim 1, additionally comprising a mixing element ( 5 ), which in the spiral course ( 3 ) is arranged. Mischersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mischergehäuse (2) mindestens eine Öffnung (7) aufweist, um Abgas in das Innere des Mischergehäuses (2) zu leiten.Mixing system according to one of the preceding claims, wherein the mixer housing ( 2 ) at least one opening ( 7 ) to exhaust gas into the interior of the mixer housing ( 2 ). Mischersystem nach Anspruch 3, wobei das Mischergehäuse (2) in einer vorgesehenen Durchströmrichtung (D) des Gemischs nach der mindestens einen Öffnung (7) an die Innenwand des Abgasrohres (8) angrenzt.Mixer system according to claim 3, wherein the mixer housing ( 2 ) in an intended direction of flow (D) of the mixture after the at least one opening ( 7 ) to the inner wall of the exhaust pipe ( 8th ) adjoins. Mischersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Öffnungen (7) in einem Gemischaustrittsbereich des Mischergehäuses (2) angeordnet sind.Mixer system according to one of the preceding claims, wherein the openings ( 7 ) in a mixture outlet region of the mixer housing ( 2 ) are arranged. Mischersystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5 in Verbindung mit Anspruch 2, wobei die Öffnungen (7) in Durchströmrichtung (D) des Abgases nach dem Mischerelement (5) angeordnet sind.Mixing system according to one of claims 3 to 5 in conjunction with claim 2, wherein the openings ( 7 ) in the flow direction (D) of the exhaust gas after the mixer element ( 5 ) are arranged. Mischersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einspritzvorrichtung (4) im Bereich des zwischen Mischergehäuse (2) und Innenwand des Abgasrohrs (8) gebildeten Spalts geschlossen ist.Mixing system according to one of the preceding claims, wherein the injection device ( 4 ) in the area of the between mixer housing ( 2 ) and inner wall of the exhaust pipe ( 8th ) gap is closed. Mischersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 2, wobei die Einspritzvorrichtung (4) so orientiert ist, dass beim Einspritzen von Harnstoff mittels der Einspritzvorrichtung (4) der Harnstoff direkt auf das Mischelement (5) gespritzt wird.Mixing system according to one of the preceding claims in conjunction with claim 2, wherein the injection device ( 4 ) is oriented so that when injecting urea by means of the injection device ( 4 ) the urea directly onto the mixing element ( 5 ) is injected. Mischersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung, wobei der Spiralgang (3) sich ab Spiralgangeingang (6) über einen Winkel von mindestens 270° erstreckt.Mixing system according to one of the preceding claims, in which the spiral passage ( 3 ) from the spiral inlet ( 6 ) extends over an angle of at least 270 °. Mischersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 2, wobei das Mischelement (5) in einem Winkelbereich von 0° bis 90° nach dem Spiralgangeingang (6) im Spiralgang (3) angeordnet ist.Mixing system according to one of the preceding claims in conjunction with claim 2, wherein the mixing element ( 5 ) in an angle range of 0 ° to 90 ° after the Spiralgangeingang ( 6 ) in spiral ( 3 ) is arranged. Mischersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Mischergehäuse (2) zylinderförmig ist.Mixing system according to one of the preceding claims, wherein the mixer housing ( 2 ) is cylindrical. Mischer, umfassend ein Mischergehäuse (2) und einen Spiralgang (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Mixer comprising a mixer housing ( 2 ) and a spiral passage ( 3 ) according to one of claims 1 to 11.
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