DE102017121258A1

DE102017121258A1 - Niederdruck-tropfenverwirbelungs-strömungsmischer

Info

Publication number: DE102017121258A1
Application number: DE102017121258.2A
Authority: DE
Inventors: Anil Yadav; Jianwen Li; Calvin K. Koch; Rahul Mital
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-09-16
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2018-03-22
Also published as: CN107829805A; US20180078912A1

Abstract

Eine Baugruppe zum Mischen einer Flüssigkeit innerhalb eines Gasstroms, welche ein hohles Rohr beinhaltet, das ausgelegt ist, einen Gasstrom und Flüssigkeitströpfchen zu enthalten. Die Baugruppe beinhaltet ein hohles Rohr, das eine Innenwand aufweist und ausgelegt ist, einen Gasstrom und Flüssigkeitströpfchen zu enthalten. Eine erste Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln ist im Rohr in einer ersten Ebene angeordnet. Eine zweite Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln sind im Rohr in einer zweiten Ebene angeordnet, die stromabwärts der ersten Ebene angeordnet ist, welche zweite Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln gegenüber der ersten Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln auf dem Umfang versetzt ist. Eine dritte Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln sind im Rohr in einer dritten Ebene angeordnet, die stromabwärts der zweiten Ebene angeordnet ist, welche dritte Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln gegenüber der zweiten Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln auf dem Umfang versetzt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Baugruppe zum Mischen einer Flüssigkeit in einem Gasstrom, wie für ein Fahrzeug-Abgasbehandlungssystem oder ein Kraftstoffeinlasssystem.
HINTERGRUND
Der folgende Abschnitt bietet Hintergrundinformationen zur vorliegenden Offenbarung, wobei es sich nicht notwendigerweise um den Stand der Technik handelt.
Bestimmte Fahrzeugsysteme beinhalten die Beförderung von Flüssigkeitströpfchen in einem Gasstrom, wie in einem Fahrzeug-Abgasbehandlungssystem oder einem Kraftstoffeinlasssystem. Die gesteuerte Dispersion der Flüssigkeitströpfchen innerhalb des Stroms kann aus mehreren Gründen vorteilhaft sein. Bei einem Typ von Fahrzeugabgassystem werden beispielsweise flüssige Kohlenwasserstoffe (HC) innerhalb eines Gasstroms in einem Dieseloxidationskatalysator (DOC) eingespritzt, der stromaufwärts von einem Diesel-Partikelfilter (DPF) liegt. Der Kohlenwasserstoff wird im DOC in einer exothermen Reaktion oxidiert, wodurch die hohen Temperaturen erzeugt werden, die im stromabwärtigen DPF zum Verbrennen von Dieselpartikeln notwendig sind, wodurch die Partikel ausgebrannt werden, um den DPF zu regenerieren und den Systemstaudruck zu reduzieren. In einem anderen Beispiel wird eine Dieselabgasflüssigkeit wie Harnstoff oder ein anderes Reduktionsmittel von Stickoxiden (NO_x) stromaufwärts von einem Katalysator wie einem selektiven katalytischen Reduktionskatalysator (SCR-Katalysator) eingespritzt, wo es in Ammoniak umgewandelt wird, der verwendet wird, um NO_x zu Stickstoff (N₂) zu reduzieren. In einem anderen Beispiel werden Kohlenwasserstoffe periodisch in den Abgasstrom stromaufwärts einer mageren NO_x-Falle eingespritzt, um die Falle zu regenerieren. Auch in einem Motorkraftstoff-Einlasssystem wird flüssiger Brennstoff für die Verbrennung in den Motorzylindern im Luftstrom mitgenommen.
ZUSAMMENFASSUNG
Dieser Teil stellt eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung bereit und ist keine vollständige Offenbarung des vollen Schutzumfangs oder aller Merkmale.
Eine verbesserte Mischbaugruppe erzielt eine gewünschte Verteilung der Flüssigkeitströpfchen stromabwärts der Mischerbaugruppe, und verbessert somit den Betrieb einer Fahrzeugkomponente, welche die Tröpfchen verarbeitet, wie eines Dieseloxidationskatalysators (DOC) und eines selektiven katalytischen Reduktionskatalysators (SCR-Katalysators) oder einer mageren NO_x-Falle.
Eine Baugruppe zum Mischen einer Flüssigkeit innerhalb eines Gasstroms beinhaltet ein hohles Rohr, das eine Innenwand aufweist und ausgelegt ist, einen Gasstrom mit Flüssigkeitströpfchen zu enthalten. Die Baugruppe beinhaltet auch mehrere beabstandete Schaufeln, die in mehreren beabstandeten Ebenen innerhalb des Rohres angeordnet sind. Jede der Schaufeln ist mit der Innenwand des Rohres wirkverbunden. Die Schaufeln lenken die Flüssigkeitströpfchen, um eine bevorzugte Verteilung der Flüssigkeitströpfchen innerhalb des Gasstroms zu erzeugen. Die Schaufeln können beispielsweise eine im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeitströpfchen im stromabwärtigen Gasstrom erzeugen. Wenn die Baugruppe stromaufwärts von einem DOC oder DPF verwendet wird, kann eine radiale Temperaturdifferenz in dem DPF verringert werden, wodurch möglicherweise die Regenerationseffizienz verbessert wird. Wenn die Baugruppe stromaufwärts von einem SCR-Katalysator oder einer mageren NO_x-Falle verwendet wird, kann die Fähigkeit, NO_x zu reduzieren, verbessert werden. Gleichermaßen kann die verbesserte Vermischung von Kraftstoff und Luft, wenn die Mischerbaugruppe stromaufwärts vom Motorbrennstoffeinlass verwendet wird, die Motorverbrennung verbessern.
Eine Baugruppe zum Mischen einer Flüssigkeit innerhalb eines Gasstroms wird bereitgestellt, welche ein hohles Rohr beinhaltet, das ausgelegt ist, einen Gasstrom und Flüssigkeitströpfchen zu enthalten. Die Baugruppe beinhaltet ein hohles Rohr, das eine Innenwand aufweist und ausgelegt ist, einen Gasstrom und Flüssigkeitströpfchen zu enthalten. Eine erste Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln ist im Rohr in einer ersten Ebene angeordnet. Eine zweite Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln ist im Rohr in einer zweiten Ebene angeordnet, die stromabwärts der ersten Ebene angeordnet ist, welche zweite Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln gegenüber der ersten Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln auf dem Umfang versetzt ist. Eine dritte Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln ist im Rohr in einer dritten Ebene angeordnet, die stromabwärts der zweiten Ebene angeordnet ist, welche dritte Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln gegenüber der zweiten Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln auf dem Umfang versetzt ist.
Die vorstehend genannten Funktionen und Vorteile sowie andere Funktionen und Vorteile der beanspruchten Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bestmöglichen praktischen Umsetzung der beanspruchten Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen hervor.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Die Beschreibung und speziellen Beispiele in dieser Kurzdarstellung dienen ausschließlich zum Veranschaulichen und sollen keinesfalls den Umfang der vorliegenden Offenbarung einschränken.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen ausschließlich dem Veranschaulichen ausgewählter Ausführungsformen und stellen nicht die Gesamtheit der möglichen Realisierungen dar und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
1 ist eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines Fahrzeugs, die einen Abgasstrom durch ein Abgassystem darstellt;
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Mischerbaugruppe des Abgassystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
3 ist eine Draufsicht der Mischerbaugruppe aus 2, wobei die Schaufeln in unterschiedlichen Ebenen in einem ersten Abstand auf dem Umfang versetzt sind;
4 ist eine Draufsicht der Mischerbaugruppe aus 2, wobei die Schaufeln in unterschiedlichen Ebenen in einem zweiten Abstand auf dem Umfang versetzt sind;
5 ist eine Draufsicht der Mischerbaugruppe aus 2, wobei die Schaufeln in unterschiedlichen Ebenen in einem dritten Abstand auf dem Umfang versetzt sind;
6 ist eine perspektivische Ansicht, die ein alternatives Herstellungsverfahren für eine Mischerbaugruppe gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
7 ist eine perspektivische Ansicht, die ein alternatives Herstellungsverfahren für eine Mischerbaugruppe gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
Ähnliche Bezugszeichen geben in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen ähnliche Bauabschnitte an.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es werden nun exemplarische Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
Es werden exemplarische Ausführungsformen bereitgestellt, damit diese Offenbarung gründlich ist und den Fachleuten deren Umfang vollständig vermittelt. Es werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, wie etwa Beispiele für spezifische Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein tiefgreifendes Verständnis für die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu vermitteln. Fachleute werden erkennen, dass spezifische Details möglicherweise nicht erforderlich sind, dass exemplarische Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden können und dass keine der Ausführungsformen dahingehend ausgelegt werden soll, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränkt. In manchen exemplarischen Ausführungsformen sind wohlbekannte Verfahren, wohlbekannte Vorrichtungsstrukturen und wohlbekannte Techniken nicht ausführlich beschrieben.
Die hier verwendete Terminologie dient ausschließlich der Beschreibung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen und soll in keiner Weise einschränkend sein. Die hier verwendeten Singularformen, z. B. „ein”, „der/die/das”, schließen ggf. auch die Pluralformen ein, sofern der Kontext dies nicht klar ausschließt. Die Begriffe „umfasst”, „beinhaltend”, „einschließlich” und „hat” sind nicht ausschließlich und geben daher das Vorhandensein der angegebenen Funktionen, ganzheitlichen Einheiten, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Bauteile an, schließen aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von weiteren Funktionen, ganzheitlichen Einheiten, Schritten, Vorgängen, Elementen, Bauteilen und/oder Gruppen hiervon aus. Die hier beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht so auszulegen, dass die beschriebene oder dargestellte Reihenfolge unbedingt erforderlich ist, sofern diese nicht spezifisch als Reihenfolge der Ausführung angegeben ist. Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass zusätzliche oder alternative Schritte angewendet werden können.
Wenn Elemente oder Ebenen als „an/auf”, „in Verbindung mit”, „verbunden mit” oder „gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer Ebene beschrieben werden, können sie entweder direkt mit anderen Elementen oder Ebenen in Verbindung stehen oder gekoppelt sein oder es können zwischenliegende Elemente oder Ebenen vorhanden sein. Wenn ein Element im Gegenzug als „direkt an/auf”, „direkt in Verbindung mit” oder „direkt gekoppelt mit” anderen Elementen oder Ebenen beschrieben wird, sind ggf. keine zwischenliegenden Elemente oder Ebenen vorhanden. Andere Wörter, die zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen Elementen verwendet werden, sind in gleicher Weise zu verstehen (z. B. „zwischen” und „direkt zwischen”, „angrenzend” und „direkt angrenzend” usw.). Der Begriff „und/oder” schließt alle Kombinationen der zugehörigen aufgelisteten Elemente ein.
Obwohl die Begriffe erste, zweite, dritte usw. hierin verwendet werden können um verschiedene Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe beschränkt werden. Diese Begriffe können nur verwendet werden, um ein Element, eine Komponente, Region, Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, Schicht oder Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erste”, „zweite” und andere Zahlenbegriffe, wenn hier verwendet, implizieren keine Sequenz oder Reihenfolge, es sei denn, dies wird eindeutig durch den Kontext angegeben. Somit könnte ein weiter unten erörtertes erstes Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt als ein zweites Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der exemplarischen Ausführungsformen abzuweichen.
Raumbezogene Begriffe, wie „innere”, „äußere”, „unterhalb”, „unter”, „untere”, „über”, „obere” und dergleichen können hier zur besseren Beschreibung der Beziehung von einem Element oder einer Ausrüstung zu anderen Elementen oder Eigenschaften, wie in den Figuren dargestellt, verwendet werden. Räumlich relative Begriffe können bezwecken, unterschiedliche Ausrichtungen der Vorrichtung im Gebrauch oder Betrieb neben der in den Figuren dargestellten Orientierung zu umspannen. Wird beispielsweise die Vorrichtung in den Figuren umgedreht, würden Elemente, die als „unterhalb” von oder „unter” anderen Elementen oder Eigenschaften beschrieben werden, dann „oberhalb” anderer Elemente oder Eigenschaften ausgerichtet sein. Daher kann der Beispielbegriff „unterhalb” sowohl eine Orientierung von oberhalb als auch von unterhalb beinhalten. Die Vorrichtung kann anderweitig ausgerichtet werden (um 90 Grad gedreht oder in andere Richtungen) und die hierin verwendeten räumlich bezogenen Schlagworte können dementsprechend interpretiert werden.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, worin sich gleiche Referenznummern in den mehreren Ansichten auf gleiche Komponenten beziehen, zeigt 1 einen Abschnitt eines Fahrzeugs 10, das ein Luft- und Kraftstoffeinlasssystem 12 für einen Motor 14 und ein Abgassystem 16 beinhaltet. Eine Mischerbaugruppe 18 ist zur Verbesserung der Vermischung von Flüssigkeit innerhalb der Abgasströmung enthalten, wie hierin erläutert wird. Die Mischerbaugruppe 18 wird in 2 ausführlicher dargestellt. Die spezifischen Vorteile der Konstruktion der Mischerbaugruppe 18 werden hierin erörtert. Obgleich im Abgassystem 16 dargestellt kann die Mischerbaugruppe 18 auch im Luft- und Kraftstoffeinlasssystem 12 verwendet werden, um die Vermischung des eingespritzten flüssigen Kraftstoffs im Luftstrom 19 zu beeinflussen und die Verbrennung in Zylindern des Motors 14 zu verbessern.
Das Abgassystem 16 beinhaltet einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 22, der sich stromaufwärts der Mischerbaugruppe 18 im Abgasstrom befindet. Eine Flüssigkeitseinspritzdüse 23, wie zum Einspritzen von Harnstoff, befindet sich stromaufwärts der Mischerbaugruppe 18. Eine Komponente 24, wie ein selektiver katalytischer Reduktionskatalysator (SCR-Katalysator) befindet sich stromabwärts vom DOC 22 und stromabwärts von der Einspritzdüse 23. Alternativ kann die Komponente 24 eine magere NO_x-Falle sein, und die Einspritzdüse 23 kann eine Einspritzdüse zum Einspritzen von Kohlenwasserstoffen sein, um die magere NO_x-Falle zu regenerieren. Weiterhin kann die Komponente 24 entweder ein Dieseloxidationskatalysator oder ein Dieselpartikelfilter oder ein kombinierter Dieseloxidationskatalysator und Dieselpartikelfilterwandler sein, wo die Einspritzdüse 23 eine Einspritzdüse zum Einzuspritzen von Kohlenwasserstoffen sein kann, die in Komponente 24 oxidiert werden, um exotherme Wärme zur Regeneration eines stromabwärtigen Dieselpartikelfilters zu erzeugen. Die Komponente 24 wandelt zumindest einen Teil der Stickoxide (NO_x) im Abgasstrom in Stickstoff und Wasser um. Die Mischerbaugruppe 18 ist ausgelegt, eine bevorzugte Verteilung der Flüssigkeitströpfchen (Harnstoff) im Gasstrom zur Komponente 24 zu erzeugen. Die bevorzugte Verteilung für eine SCR-Falle kann eine gleichmäßige Verteilung im Gasstrom über das Rohr 30 sein. In noch anderen Ausführungsformen, wo die Komponente 24 ein SCR-Katalysator ist, könnte das Abgassystem 16 einen DOC 22 und einen Dieselpartikelfilter (DPF), aber keinen SCR-Katalysator aufweisen.
Unter Bezugnahme auf 2 wird die Mischerbaugruppe 18 ausführlicher dargestellt. Die Mischerbaugruppe 18 beinhaltet ein Rohr 30, das ein Auspuff ist oder in den Verlauf eines Auspuffs des Fahrzeugs 10 eingefügt ist. Das Rohr 30 weist eine Innenwand 32 auf und umschließt einen Gasstrom, der in 1 durch die Pfeile 34 angezeigt ist, zusammen mit in den Gasstrom 34 eingespritzten Flüssigkeitströpfchen.
Die Mischerbaugruppe 18 beinhaltet mehrere axial beabstandete Naben 38A–38C, jede mit jeweils mehreren beabstandeten Schaufeln 40A–40C. In der Ausführungsform von 2 weist die Mischerbaugruppe 18 drei axial beabstandete Naben 38A–38C in drei getrennten Ebenen und mit je drei auf dem Umfang beabstandeten Schaufeln 40A–40C auf. Der Strom von Schaufeln 40A an der ersten Nabe 38A trifft auf die Schaufeln 40B an der zweiten Nabe 38B und dann auf die Schaufeln 40C an der dritten Nabe 38C. Spalten 44 zwischen den Schaufeln ermöglichen es einem Teil des Abgases zu entweichen, wodurch der Druckabfall und bessere Mischung reduziert wird. Eingespritzte Flüssigkeitströpfchen prallen auf alle Schaufeln des Mischers auf. Tröpfchen, die auf Schaufel 40A an der ersten Nabe 38A aufprallen, prallen weiter auf Schaufel 40B der Nabe 38B auf und werden dort weiter aufgebrochen und erneut auf Schaufel 40C der Nabe 38C. Entsprechend prallen Tröpfchen, die auf Schaufel 40B an der zweiten Nabe 38B aufprallen, weiter auf Schaufel 40C der Nabe 38C auf und werden dort weiter aufgebrochen. Tröpfchen, die direkt auf Schaufel 40C der Nabe 38C aufprallen, sind höheren Gasgeschwindigkeiten ausgesetzt, infolge der Verwirbelungsaktion durch die Schaufeln 40A und 40C. Dieser vielfache Aufprall und die Interaktion von Tröpfchen mit Gas bei höherer Geschwindigkeit erhöhen das Aufbrechen der Tröpfchen, die Verdampfung und die Vermischung. Die axiale Entfernung zwischen den Naben bietet ausreichend Spalten 44 zwischen den Schaufeln und ermöglicht es einem Teil des Abgases zu entweichen, wodurch der Druckabfall reduziert wird. Abgas, das durch die Spalten 44 entwichen ist, vermischt sich stromabwärts vom Mischer mit dem durch die Schaufeln erzeugten Wirbelstrom.
Jeder der Flügel 40 kann mit einem optionalen Tragelement 42 verbunden sein, das im Allgemeinen im Rohr 30 zentriert sein kann. Jede der Schaufeln 40A–40C ist mit der Innenwand 32 des Rohres 30 verbunden.
Jede Schaufel 40A–40C ist im Allgemeinen wendelförmig, sodass sie sich in einer Spirale stromabwärts im Rohr 30 erstreckt, wobei eine Außenkante 58 jeder Schaufel 40A–40C an der Innenwand 32 befestigt ist. Dia Außenkante 58 hat daher eine bogenförmige Gestalt, sodass sie an der Schnittstelle der Kante 58 und der Innenwand 32 ein Spiralmuster bildet. Die Schaufelgröße kann variiert werden, sodass jede Schaufel eine solche Breite aufweist, wie sie beispielsweise in 3 gezeigt wird, wo jede Schaufel eine Breite von 30° hat und sie durch einen umlaufenden Spalt von 10° zwischen den Schaufeln 40A, 40B; 40B, 40C; und 40C, 40A getrennt sind. Andere Schaufelbreiten und andere Spalte können ebenfalls verwendet werden, wie beispielsweise in 4 dargestellt, wo ein Spalt von 15° zwischen den Schaufeln 40A, 40B; und 40B, 40C dargestellt ist, während die Schaufelbreite mit 30° dargestellt wird. Bei dieser Anordnung fluchten die Vorderkanten der Schaufeln 40A mit den Hinterkanten der Schaufeln 40C. In der Ausführungsform von 5 werden die Schaufeln mit einer kleineren Schaufelbreite von 24° und einem Spalt von 21° dargestellt. Dementsprechend ist ein Spalt von 21° ist zwischen den Schaufeln 40A, 40B; 40B, 40C und ein Spalt von 6° zwischen den Schaufeln 40C und 40A vorgesehen. Es versteht sich, dass andere Anzahlen von Naben einschließlich 2 oder mehr Naben und andere Anzahlen von Schaufeln an den Naben einschließlich 2 oder mehrerer Schaufeln verwendet werden können, je nach gewünschter Anwendung. Im Sinne eines Beispiels können, auch wenn drei Naben mit drei Schaufeln je Nabe dargestellt sind, zwei axial beabstandete Naben mit vier Schaufeln je Nabe verwendet werden. Die Anzahl der Schaufeln, die Größe der Schaufeln und die Spaltmaße können so geplant werden, dass eine gewünschte Vermischung und Staudruck erzielt werden. Zusätzlich kann der axiale Abstand zwischen den Naben variiert werden, um die gewünschte Vermischung und Staudruck zu erzielen.
Das Rohr 30 kann mit Dehnungsfugen in Form von umlaufenden Schlitzen oder Ausfräsungen versehen werden, um eine Expansion und Kontraktion des Rohres 30 unter verschiedenen Kräften zu ermöglichen. Mit der Mischerkonstruktion gemäß der vorliegenden Offenbarung ist die Mischleistung für Dieselabgase mit Flüssigkeit gleich oder besser mit der neuen Mischerschaufelanordnung bei erheblicher Reduzierung des Druckabfalls im Mischer. Namentlich erreichte eine exemplarische Mischvorrichtung nach dem Stand der Technik eine NO_x-Konversionseffizienz von etwa 85% bis 97% für den niedrigen, mittleren und hohen Strom, während sie einen großen Druckabfall von ungefähr 43 kPa bot. Im Gegensatz dazu bietet der Mischer 18, wie in den 2 und 3 dargestellt, eine NOx-Konversionseffizienz von etwa 90% bis 98% für niedrigen, mittleren und hohen Strom, während er eine erhebliche Reduzierung des Druckabfalls von 36 kPa bietet. Der in 4 dargestellte Mischer bietet eine NOx-Konversionseffizienz von etwa 87% bis 98% für niedrige, mittlere und hohe Ströme, während er einen erheblichen Druckabfall von 35 kPa bietet. Schließlich bietet der in 5 dargestellte Mischer eine NOx-Konversionseffizienz von etwa 85% bis 97% für niedrige, mittlere und hohe Strömungsraten, während er eine Reduzierung des Druckabfalls von 29 kPa bietet. Folglich ist ersichtlich, dass die Anordnung von Schaufeln gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung eine erhebliche Reduzierung des Druckabfalls unter Beibehaltung derselben oder einer besseren Mischleistung bietet.
Unter Bezugnahme auf 2 kann der Mischer 18 durch Verschweißen der 9 Schaufeln 40A–40C am Rohr 30 und dem Aufprallelement 42 gebildet werden. Alternativ kann, wie in 6 dargestellt, jede Nabe 38A–38C als separates gestanztes 3-flügliges Teil gebildet werden, wobei die Außenkanten jeder Schaufel 40A–40C mit dem Rohr 30 verschweißt werden. Jedes gestanzte Metallteil 38A–38C beinhaltet einen Mittelring 41A–41C, von dem aus sich die Schaufeln 40A–40C radial erstrecken.
Als weitere Alternative können die Schaufeln aus einem Stanzteil wie in 7 dargestellt gebildet werden. Konkret zeigt 7 drei separate gestanzte Teile 60, die jeweils eine Schaufel 40A, 40B, 40C von jeder Nabe beinhalten. Jedes gestanzte Metallteil 60 weist ein zylindrisches Wandsegment 62 auf, das einen Abschnitt des Rohres 30 bildet, während sich jede Schaufel 40A, 40B, 40C vorn zylindrischen Wandsegment 62 aus als gebogenes Teil erstreckt. Jedes gestanzte Metallteil 60 wird mit den zylindrischen Wandsegmenten 62 zu einem vollständigen Zylinder angeordnet, um das Rohr 30 des Mischers 18 zu bilden, während die Schaufeln 40A, 40B, 40C von den zylindrischen Wandsegmenten 62 getragen werden.
In der Ausführungsform der 2–5 kann das Tragelement 42 eine im Allgemeinen kegelförmige Fläche 44 aufweisen, die in die Richtung des Gasstroms 34 weist und sich innerhalb der Leitung 30 in einer stromabwärtigen Richtung nach außen hin verjüngt; d. h. die kegelförmige Fläche 44 weist im Allgemeinen stromaufwärts.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen dient lediglich der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie ist nicht erschöpfend und soll die Offenbarung in keiner Weise beschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern gegebenenfalls gegeneinander austauschbar und in einer ausgewählten Ausführungsform verwendbar, auch wenn dies nicht gesondert dargestellt oder beschrieben ist. Auch diverse Variationen sind denkbar. Diese Variationen stellen keine Abweichung von der Offenbarung dar, und alle Modifikationen dieser Art verstehen sich als Teil der Offenbarung und fallen in ihren Schutzumfang.

Claims

Fahrzeugsystem, Folgendes umfassend: ein hohles, allgemein zylindrisches Rohr, das eine Innenwand aufweist und ausgelegt ist, einen Gasstrom mit Flüssigkeitströpfchen zu enthalten; eine Mischerbaugruppe mit: einem hohlen Rohr, das eine Innenwand aufweist und darauf ausgelegt ist, den Gasstrom und Flüssigkeitströpfchen zu enthalten; einer ersten Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln, die in einer ersten Ebene angeordnet sind; einer zweiten Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln, die in einer zweiten Ebene angeordnet sind, die stromabwärts der ersten Ebene angeordnet ist, welche zweite Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln gegenüber der ersten Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln auf dem Umfang versetzt ist; und einer dritten Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln, die in einer dritten Ebene angeordnet sind, die stromabwärts der zweiten Ebene angeordnet ist, welche dritte Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln gegenüber der zweiten Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln auf dem Umfang versetzt ist, worin jede der ersten, zweiten und dritten Vielzahlen von voneinander beabstandeter Schaufeln mit der Innenwand des Rohres verbunden ist; und einer Fahrzeugkomponente, die mit dem Rohr stromabwärts der Mischerbaugruppe wirkverbunden ist und betrieben werden kann, die Flüssigkeitströpfchen zu verarbeiten; worin die Mischerbaugruppe ausgelegt ist, eine gewünschte Verteilung der Flüssigkeitströpfchen im Gasstrom zur Fahrzeugkomponente zu erzeugen.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, worin jede aus der ersten Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln eine im Allgemeinen wendelförmige Gestalt aufweist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 2, worin jede aus der zweiten Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln eine im Allgemeinen wendelförmige Gestalt aufweist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 3, worin jede aus der dritten Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln eine im Allgemeinen wendelförmige Gestalt aufweist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, worin jede aus der ersten Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln, der zweiten Vielzahl voneinander beabstandeter Schaufeln und der dritten Vielzahl voneinander beabstandeter Schaufeln durch Verschweißen direkt mit dem Rohr verbunden werden.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, worin jede aus der ersten Vielzahl von voneinander beabstandeter Schaufeln, der zweiten Vielzahl voneinander beabstandeter Schaufeln und der dritten Vielzahl voneinander beabstandeter Schaufeln direkt mit einem zentralen Element verbunden sind.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, worin die Innenwand des Rohres eine konstante zylindrische Form aufweist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, worin die zweite Vielzahl voneinander beabstandeter Schaufeln gegenüber der ersten Vielzahl voneinander beabstandeter Schaufeln auf dem Umfang um einen Winkel zwischen 5 und 25 Grad versetzt ist.
Baugruppe nach Anspruch 7, worin die zweite Vielzahl voneinander beabstandeter Schaufeln gegenüber der dritten Vielzahl voneinander beabstandeter Schaufeln auf dem Umfang um einen Winkel zwischen 5 und 25 Grad versetzt ist.