DE102017216993B3 - mixing device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung zum Anordnen in einer Fluidleitung, insbesondere zum Anordnen in einer Abgasleitung einer Brennkraftmaschine, welche wenigstens einen Fluidleitbereich (11, 21) mit mehreren um eine Achse (A) angeordneten Fluidleiteinrichtungen (12, 22) zum Mischen eines die Mischeinrichtung (10) durchströmenden Fluids aufweist. Die Mischeinrichtung weist wenigstens zwei radial benachbarte, koaxial um die Achse angeordnete Fluidleitbereiche (11, 21) mit jeweils mehreren in Umfangsrichtung verteilten, schraubenförmig ausgebildeten Fluidleiteinrichtungen (12, 22) auf. Mittels der Fluidleiteinrichtungen (12) des ersten Fluidleitbereichs (11) und der Fluidleiteinrichtungen (22) des zweiten Fluidleitbereichs (21) ist das die jeweilige Fluidleiteinrichtung (12, 22) überströmende Fluid in einen Drall versetzbar. The invention relates to a mixing device for arranging in a fluid line, in particular for arranging in an exhaust line of an internal combustion engine, which has at least one Fluidleitbereich (11, 21) with a plurality of about an axis (A) arranged Fluidleiteinrichtungen (12, 22) for mixing a mixing device ( 10) flowing through the fluid. The mixing device has at least two radially adjacent, coaxially arranged around the axis Fluidleitbereiche (11, 21), each with a plurality of circumferentially distributed, helically formed Fluidleiteinrichtungen (12, 22). By means of the fluid guide devices (12) of the first fluid guide region (11) and the fluid guide devices (22) of the second fluid guide region (21), the fluid overflowing the respective fluid guide device (12, 22) can be set into a twist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung zum Anordnen in einer Fluidleitung mit wenigstens einem Fluidleitbereich mit mehreren um eine Achse angeordneten Fluidleiteinrichtungen zum Mischen eines die Mischeinrichtung durchströmenden Fluids und Anordnungen mit einer solchen Mischeinrichtung.The invention relates to a mixing device for arranging in a fluid line with at least one Fluidleitbereich with a plurality of fluid guide means arranged around an axis for mixing a fluid flowing through the mixing device and arrangements with such a mixing device.
Derartige Mischeinrichtungen sind bekannt. Sie werden eingesetzt, um eine gleichmäßige Verteilung der Bestandteile in einem Fluidstrom zu erreichen, in dem sie eine Durchmischung des strömenden Fluids mittels im Strömungsquerschnitt einer Fluidleitung angeordneter Strömungshindernisse bewirken. Werden beispielsweise flüssige Zusatzstoffe in einen gasförmigen Fluidstrom eingebracht, so unterstützen sie einerseits die Verteilung und Aufnahme der Tröpfchen im Fluidstrom und fördern andererseits die Zerteilung größerer Tröpfchen an den Hindernissen, wodurch die dabei entstehenden kleineren Tröpfchen besser im Fluidstrom aufgenommen und verteilt werden. Insbesondere bei hohen Temperaturen weisen die Strömungshindernisse der Mischeinrichtung ebenfalls hohe Temperaturen auf, an deren Oberflächen unvermischte Tröpfchen der vom gasförmigen Fluidstrom getragenen flüssigen Zusatzstoffe verdampfen und sich dann im vorbeiströmenden Fluidstrom verteilen und von diesem aufgenommen werden.Such mixing devices are known. They are used to achieve a uniform distribution of the constituents in a fluid flow, in which they effect a mixing of the flowing fluid by means of flow obstacles arranged in the flow cross-section of a fluid line. If, for example, liquid additives are introduced into a gaseous fluid stream, they on the one hand support the distribution and absorption of the droplets in the fluid stream and on the other hand promote the fragmentation of larger droplets at the obstacles, whereby the resulting smaller droplets are better absorbed and distributed in the fluid stream. Especially at high temperatures, the flow obstacles of the mixing device also have high temperatures, at the surfaces of which unmixed droplets of the gaseous fluid flow carried liquid additives evaporate and then distribute in the passing fluid flow and are absorbed by this.
Ein Anwendungsfall derartiger Mischeinrichtungen sind moderne Abgassysteme von Brennkraftmaschinen. Derartige Abgassysteme arbeiten zur Abgasreinigung mit Reduktionsmitteln, welche in den Abgasstrom eingebracht werden. In einer Abgasleitung angeordnete Mischeinrichtungen werden zum gleichmäßigen Durchmischen der Bestandteile des Abgasstroms und zum Verdampfen von in den Abgasstrom eingebrachten Reduktionsmitteln eingesetzt, um eine bestmögliche Wirkung eines vom Abgas durchströmten Katalysators zu erreichen.One application of such mixing devices are modern exhaust systems of internal combustion engines. Such exhaust systems work for exhaust gas purification with reducing agents, which are introduced into the exhaust gas stream. Arranged in an exhaust pipe mixing devices are used for uniform mixing of the components of the exhaust stream and for evaporating introduced into the exhaust stream reducing agents in order to achieve the best possible effect of a catalyst flowed through by the exhaust gas.
Für diesen Zweck ist beispielsweise aus der
Der Mischer wird durch neun einstückig mit dem Rohrelement ausgebildete und radial nach innen weisende Fluidleitelemente gebildet, die gleichmäßig über den Umfang des Rohrelements verteilt angeordnet sind. Die Fluidleitelemente sind dabei flügelartig ausgebildet. Die Seitenkanten eines Fluidleitelements weisen dabei einen in sich verwundenen Verlauf auf, wodurch in dem Abgasstrom ein Drall erzeugt wird, der ein Vermischen des Reduktionsmittels mit dem Abgasstrom bewirken soll. Allerdings wird durch die vorgeschlagene Anordnung der Fluidleitelemente eine eher gleichmäßige Drallströmung erzeugt, welche zu keiner zufriedenstellenden Vermischung des Abgasstroms führt. Ferner weist die vorgeschlagene Gestaltung in deren Zentrum eine Durchströmöffnung auf, welche beispielsweise von größeren Tröpfchen eines Zusatzstoffes durchströmbar ist, ohne dass eine Aufteilung und Verdampfung in der Mischeinrichtung erfolgt.The mixer is formed by nine integrally formed with the tubular element and pointing radially inward Fluidleitelemente, which are arranged distributed uniformly over the circumference of the tubular element. The fluid guide elements are wing-like. In this case, the side edges of a fluid-conducting element have a twisted course, as a result of which a swirl is generated in the exhaust-gas flow which is intended to cause mixing of the reducing agent with the exhaust-gas flow. However, the proposed arrangement of the fluid guide elements produces a rather uniform swirl flow, which does not lead to a satisfactory mixing of the exhaust gas flow. Furthermore, the proposed design in the center of a flow-through, which, for example, can be flowed through by larger droplets of an additive, without any division and evaporation takes place in the mixing device.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
Aus der US-Patentanmeldung
Hiervon ausgehend stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine verbesserte Mischeinrichtung vorzuschlagen. Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.On this basis, the invention has the object to propose an improved mixing device. This is achieved according to the invention by the teaching of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Mischeinrichtung zum Anordnen in einer Fluidleitung vorgeschlagen, insbesondere zum Anordnen in einer Abgasleitung einer Brennkraftmaschine. Die Mischeinrichtung weist wenigstens einen Fluidleitbereich mit mehreren um eine Achse angeordneten Fluidleiteinrichtungen zum Mischen eines die Mischeinrichtung durchströmenden Fluids auf. Koaxial um die Achse der Mischeinrichtung sind wenigstens zwei radial benachbarte Fluidleitbereiche angeordnet, mit jeweils mehreren in Umfangsrichtung verteilten, schraubenförmig ausgebildeten Fluidleiteinrichtungen. Mittels der Fluidleiteinrichtungen des ersten Fluidleitbereichs und mittels der Fluidleiteinrichtungen des zweiten Fluidleitbereichs ist das die jeweilige Fluidleiteinrichtung überströmende Fluid in einen Drall versetzbar, wobei der durch die Fluidleiteinrichtungen des ersten Fluidleitbereichs aufprägbare Drall gegensinnig zu dem durch die Fluidleiteinrichtungen des zweiten Fluidleitbereichs aufprägbaren Drall ist. Wenigstens die Fluidleiteinrichtungen des zweiten Fluidleitbereichs sind einzelne napfförmig ausgebildete, aus Blechabschnitten umformtechnisch hergestellte Flügel, und die Fluidleiteinrichtungen des zweiten Fluidleitbereichs sind an deren radial inneren Umfang am radial äußeren Umfang der Fluidleiteinrichtungen des ersten Fluidleitbereichs angeschweißt.To solve the problem, a mixing device for arranging in a fluid line is proposed, in particular for arranging in an exhaust pipe of an internal combustion engine. The mixing device has at least one fluid guide region with a plurality of fluid guide devices arranged around an axis for mixing a fluid flowing through the mixing device. Coaxially about the axis of the mixing device are at least arranged two radially adjacent Fluidleitbereiche, each with a plurality of circumferentially distributed, helically formed Fluidleiteinrichtungen. By means of the fluid guide devices of the first fluid guide region and by means of the fluid guide devices of the second fluid guide region, the fluid flowing over the respective fluid guide device can be set in a twist, wherein the twist which can be impressed by the fluid guide devices of the first fluid guide region is opposite to the twist which can be impressed by the fluid guide devices of the second fluid guide region. At least the fluid-conducting devices of the second fluid-conducting region are individual cup-shaped wings produced from sheet-metal sections, and the fluid-conducting devices of the second fluid-conducting region are welded to their radially inner circumference on the radially outer circumference of the fluid-conducting devices of the first fluid-conducting region.
Die Mischeinrichtung weist wenigstens zwei Fluidleitbereiche auf, die radial benachbart und koaxial um die Achse der Mischeinrichtung angeordnet sind. Die wenigstens zwei Fluidleitbereiche sind damit im Wesentlichen in einer axialen Ebene der Fluidleitung angeordnet. Bei dieser vorgeschlagenen Gestaltung ist ein Fluidleitbereich radial innerhalb oder außerhalb wenigstens eines zweiten Fluidleitbereichs angeordnet, so dass ein Teil des Fluidstroms durch einen Fluidleitbereich und ein anderer Teil des Fluidstroms durch einen anderen Fluidleitbereich strömt. Bei einer Fluidleitung mit kreisförmigem Querschnitt sind die Fluidleitbereiche beispielsweise kreisringförmig ausgebildet.The mixing device has at least two Fluidleitbereiche, which are arranged radially adjacent and coaxial about the axis of the mixing device. The at least two Fluidleitbereiche are thus arranged substantially in an axial plane of the fluid line. In this proposed design, a fluid guide region is disposed radially inwardly or outwardly of at least one second fluid guide region so that a portion of the fluid flow passes through a fluid guide region and another portion of the fluid flow through another fluid guide region. In the case of a fluid line with a circular cross-section, the fluid guide regions are, for example, annular.
In den Fluidleitbereichen sind jeweils mehrere in Umfangsrichtung verteilte, schraubenförmig ausgebildete Fluidleiteinrichtungen angeordnet. Dabei sind die Fluidleiteinrichtungen insbesondere gleichmäßig über den Umfang verteilt, so dass die Führung des Fluids, durch welche ein Drehimpuls (Drall) auf den Fluidstrom aufgeprägt wird, und damit die Durchmischung des Fluidstroms möglichst gleichmäßig über den Querschnitt erfolgt. Die Zahl und Ausgestaltung der Fluidleiteinrichtungen ergibt sich insbesondere aus den Einsatzbedingungen der Mischeinrichtung wie dem Volumenstrom und der Strömungsgeschwindigkeit, aus dem gewünschten Drehimpuls bzw. der gewünschten Durchmischung des durchströmenden Fluids oder auch aus der Ausgestaltung des Fluidleitbereichs. Um dem Fluid beim Überströmen der Fluidleiteinrichtungen einen Drehimpuls aufzuprägen sind die Fluidleiteinrichtungen schraubenförmig ausgestaltet, das heißt, dass die vom Fluidstrom überströmten Oberflächen der Fluidleiteinrichtungen in Umfangsrichtung der Mischeinrichtung schraubenförmig, und damit geneigt um die Mittelachse der Mischeinrichtung herum verlaufen.In the Fluidleitbereichen a plurality of circumferentially distributed, helically formed Fluidleiteinrichtungen are arranged in each case. In particular, the fluid guide devices are distributed uniformly over the circumference, so that the guidance of the fluid, by means of which an angular momentum (swirl) is impressed on the fluid flow, and thus the thorough mixing of the fluid flow, takes place as uniformly as possible over the cross section. The number and configuration of the Fluidleiteinrichtungen results in particular from the conditions of use of the mixing device such as the flow rate and flow rate, the desired angular momentum or the desired mixing of the fluid flowing through or from the design of Fluidleitbereichs. In order to impart an angular momentum to the fluid during the overflow of the fluid-conducting devices, the fluid-conducting devices are helically configured, that is to say that the surfaces of the fluid-conducting devices overflowed by the fluid flow extend helically in the circumferential direction of the mixing device and thus inclined around the central axis of the mixing device.
Das durch die Mischeinrichtung strömende Fluid wird folglich ausgehend von der vorherigen axialen Strömung entlang der Fluidleitung abgelenkt und beim Überströmen der schraubenförmig ausgebildeten bzw. angeordneten Oberflächen der Fluidleiteinrichtungen in einen Drall versetzt. Die Gestaltung der Fluidleiteinrichtungen des ersten Fluidleitbereichs unterscheidet sich von der Gestaltung der Fluidleiteinrichtungen des zweiten Fluidleitbereichs dadurch, dass der durch die Fluidleiteinrichtungen des ersten Fluidleitbereichs aufprägbare Drall gegensinnig zu dem durch die Fluidleiteinrichtungen des zweiten Fluidleitbereichs aufprägbaren Drall ist. Um dies zu erreichen sind insbesondere die schraubenförmig gestalteten Oberflächen der Fluidleiteinrichtung der wenigstens zwei Fluidleitbereiche gegenläufig zueinander ausgebildet, insbesondere weisen die überströmten Flächen der Fluidleiteinrichtungen eine gegenläufige Neigung um die Mittelachse der Mischeinrichtung bzw. der Fluidleitung auf.Consequently, the fluid flowing through the mixing device is deflected along the fluid line starting from the previous axial flow and caused to spin when the helically configured or arranged surfaces of the fluid guide devices overflow. The design of the fluid-conducting devices of the first fluid-conducting region differs from the design of the fluid-conducting devices of the second fluid-conducting region in that the swirl which can be impressed by the fluid-conducting devices of the first fluid-conducting region is in opposite direction to the swirl which can be impressed by the fluid-conducting devices of the second fluid-conducting region. In order to achieve this, in particular the helically shaped surfaces of the fluid guiding device of the at least two fluid guide regions are formed in opposite directions, in particular the surfaces of the fluid guide devices have an opposite inclination about the central axis of the mixing device or the fluid line.
Die vorgeschlagene Gestaltung weist gegenüber dem bekannten Stand der Technik den Vorteil auf, dass durch die wenigstens zwei koaxial zueinander angeordneten Fluidleitbereiche der Fluidstrom in diesen Bereichen jeweils gegensinnig zueinander in Drall versetzt wird, so dass sich eine insbesondere mit einem Doppel- oder Mehrfachdrall beaufschlagte Strömung ausbildet. Die mit verschiedenen Drehimpulsen beaufschlagten Strömungsbereiche überlagern sich nach dem Durchströmen der Mischeinrichtung, wodurch eine weitere Vermischung und Verteilung der Bestandteile des Fluidstroms und eine verbesserte Aufnahme von beispielsweise verdampften Zusatzstoffen in einem gasförmigen Fluidstrom erfolgt.The proposed design has over the known prior art has the advantage that is offset by the at least two coaxially arranged Fluidleitbereiche the fluid flow in each of these areas in opposite directions to each other in a twist, so that forms an acted in particular with a double or multiple spin flow , The flow areas acted upon by different rotational pulses are superimposed after flowing through the mixing device, whereby a further mixing and distribution of the constituents of the fluid flow and an improved absorption of, for example, vaporized additives in a gaseous fluid flow takes place.
Darüber hinaus ergibt sich durch den Doppel- bzw. Mehrfachdrall eine gleichmäßige Strömungsverteilung über den Querschnitt der Fluidleitung, deren Drehimpuls sich im weiteren Strömungsverlauf durch die Fluidleitung wieder verliert. So erreicht die vorgeschlagene Mischeinrichtung eine weitgehend homogene Durchmischung des diese durchströmenden Fluids, wobei die Strömung insbesondere vor dem Erreichen eines stromabwärts gelegenen Substrats wie einem Katalysator oder einem Filter wieder eine über den Querschnitt betrachtet weitgehend gleichmäßige Strömung im Wesentlichen entlang der Axialrichtung der Fluidleitung aufweist.In addition, results from the double or multiple twist uniform flow distribution over the cross section of the fluid line, the angular momentum loses in the further flow through the fluid line again. Thus, the proposed mixing device achieves a largely homogeneous mixing of the fluid flowing through it, wherein the flow, in particular before reaching a downstream substrate such as a catalyst or a filter again has a substantially uniform flow over the cross section substantially along the axial direction of the fluid line.
Die Fluidleiteinrichtungen des zweiten Fluidleitbereichs sind umformtechnisch hergestellte Blechabschnitte. Mittels eines umformtechnischen Herstellverfahrens, wie beispielsweise dem Tiefziehen können besonders strömungsgünstig gestaltete Bauteile hergestellt werden, die beispielsweise keine die Fluidströmung beeinträchtigende Kanten oder dergleichen Strömungshindernisse aufweisen. So ist es möglich, die Fluidleiteinrichtungen als einzelne Umformteile herzustellen, die mittels einem Schweißverfahren miteinander verbunden werden, um einen Fluidleitbereich auszubilden.The Fluidleiteinrichtungen the second Fluidleitbereichs are formed by sheet metal sections. By means of a forming process, such as thermoforming, it is possible to produce particularly aerodynamically designed components which, for example, have no edges or the like which impede the flow of fluid. So it is possible, the fluid guiding devices as a single To produce formed parts, which are joined together by means of a welding process to form a Fluidleitbereich.
Bei einer Ausführungsform der Mischeinrichtung weist jede Fluidleiteinrichtung stromaufwärts einen zum Querschnitt der Fluidleitung geneigten Anströmbereich auf, durch welchen der Fluidstrom gegenüber dessen Strömungsrichtung entlang der Achse der Fluidleitung so ablenkbar ist, dass der Fluidstrom nach dem Überströmen des Anströmbereichs der Fluidleiteinrichtung einen schraubenförmig um die Achse angeordneten Drall aufweist. Der Anströmbereich ist damit so an der Fluidleiteinrichtung angeordnet, dass dieser vom Fluidstrom zuerst erreicht wird und ist so ausgebildet, dass er den Fluidstrom so an der Fluidleiteinrichtung führt, dass diesem beim Überströmen der Fluidleiteinrichtung ein schraubenförmig um die Achse angeordneter Drall aufgeprägt wird. Der Anströmbereich ist darüber hinaus auch der Bereich, welcher von mit dem Fluidstrom geführten Partikeln oder Tröpfchen als Hindernis angeströmt wird und an welchem beispielsweise Partikel oder Tröpfchen durch einen Aufprall zerteilt werden und/ oder Tröpfchen bei hohen Temperaturen verdampfen.In one embodiment of the mixing device, each Fluidleiteinrichtung upstream of an inclined to the cross section of the fluid line Anströmbereich through which the fluid flow is deflected relative to the flow direction along the axis of the fluid line so that the fluid flow after flowing over the Anströmbereichs the Fluidleiteinrichtung arranged a helical about the axis Has twist. The inflow region is thus arranged on the fluid-conducting device such that it is first reached by the fluid flow and is designed such that it guides the fluid flow to the fluid-conducting device such that it is impressed with a helically arranged swirl around the axis when the fluid-conducting device flows over. In addition, the inflow region is also the region which is impinged by particles or droplets guided as an obstacle by the fluid flow and on which, for example, particles or droplets are broken up by an impact and / or droplets evaporate at high temperatures.
Bei einer Ausführungsform dieser Mischeinrichtung weist jede Fluidleiteinrichtung stromabwärts einen zum Querschnitt der Fluidleitung geneigten Abströmbereich auf, der so angeordnet ist, dass dieser von einem durch die Mischeinrichtung strömenden Fluid nach dem Überströmen des Anströmbereichs einer in Richtung des aufgeprägten Dralls vorausgehend angeordneten Fluidleiteinrichtung des gleichen Fluidleitbereichs überströmbar ist. Bei dieser Gestaltung wird der Fluidstrom nach dem Überströmen des Anströmbereichs einer Fluidleiteinrichtung auf den Anströmbereich einer weiteren in Richtung des ausgeprägten Drehimpulses folgenden Fluidleiteinrichtung geführt. Diese Gestaltung führt zu einer stabilen mit einem Drall versehenen Strömung des Fluids nach dem Durchströmen des Fluidleitbereichs, welcher im weiteren Verlauf der Strömung entlang der Fluidleitung wieder abnimmt, so dass sich insbesondere wieder eine gleichmäßige Längsströmung in der Fluidleitung ausbildet.In one embodiment of this mixing device, each Fluidleiteinrichtung downstream of an inclined to the cross section of the fluid conduit discharge area, which is arranged so that it flows over by a flowing fluid through the mixing device after overflow of the Anströmbereichs one in the direction of the impressed swirl previously arranged fluid guide the same Fluidleitbereichs is. In this design, the fluid flow is guided after the overflow of Anströmbereichs a Fluidleiteinrichtung on the Anströmbereich another following in the direction of the pronounced angular momentum fluid guide. This design leads to a stable flow of the fluid provided with a swirl after flowing through the fluid-conducting region, which decreases again in the further course of the flow along the fluid line, so that, in particular, a uniform longitudinal flow is again formed in the fluid line.
Bei einer Ausführungsform der Mischeinrichtung ist die Neigung des Anströmbereichs und/ oder die Neigung des Abströmbereichs gegenüber dem Querschnitt der Fluidleitung und damit der Durchgangsquerschnitt des Mischers einstellbar. Durch das Einstellen der Neigung bzw. des Neigungswinkels des Anströmbereichs bzw. des Abströmbereichs gegenüber dem Querschnitt der Fluidleitung kann der durch die Mischeinrichtung fließende Volumenstrom des Fluids beeinflusst werden, wodurch der Fluidgegendruck des in der Fluidleitung strömenden Fluids reduziert oder auch verstärkt werden kann.In one embodiment of the mixing device, the inclination of the inflow region and / or the inclination of the outflow region relative to the cross section of the fluid line and thus the passage cross section of the mixer can be adjusted. By adjusting the inclination or the angle of inclination of the inflow region or the outflow region relative to the cross section of the fluid line, the volume flow of the fluid flowing through the mixing device can be influenced, whereby the fluid back pressure of the fluid flowing in the fluid line can be reduced or even increased.
Bei einer Ausführungsform der Mischeinrichtung weist wenigstens eine Fluidleiteinrichtung wenigstens eine in Axialrichtung der Fluidleitung von Fluid durchströmbare Öffnung auf. Der Teil eines Fluidstroms, welcher durch eine solche in Axialrichtung durchströmbare Öffnung strömt, erfährt keine Beaufschlagung durch einen Drehimpuls und bleibt damit nach der Mischeinrichtung drallfrei. Auch ein solcher Strömungsbereich überlagert sich nach dem Durchströmen der Mischeinrichtung mit den mit einem Drehimpuls beaufschlagten Strömungsbereich, wodurch eine Vermischung und Verteilung der Bestandteile des Fluidstroms und eine verbesserte Aufnahme von beispielsweise verdampften Zusatzstoffen in einem Gasstrom erfolgt. Ferner kann auch durch die Größe und Anzahl von durchströmbaren Öffnungen der durch die Mischeinrichtung fließende Volumenstrom des Fluids beeinflusst werden, wodurch der Fluidgegendruck des in der Fluidleitung strömenden Fluids reduziert oder auch verstärkt werden kann.In one embodiment of the mixing device, at least one fluid guide device has at least one opening through which fluid can flow in the axial direction of the fluid line. The part of a fluid flow, which flows through such an opening through which an axial flow can flow, is not subject to the application of an angular momentum and thus remains free of twisting after the mixing device. Such a flow region is also superimposed after passing through the mixing device with the flow region acted upon by an angular momentum, whereby a mixing and distribution of the components of the fluid flow and an improved absorption of, for example, vaporized additives in a gas stream. Furthermore, the volume flow of the fluid flowing through the mixing device can also be influenced by the size and number of openings through which the mixing device can flow, as a result of which the fluid back pressure of the fluid flowing in the fluid line can be reduced or also increased.
Bei einer Ausführungsform der Mischeinrichtung sind auch die Fluidleiteinrichtungen des ersten Fluidleitbereichs umformtechnisch hergestellte Blechabschnitte. Mittels eines umformtechnischen Herstellverfahrens, wie beispielsweise dem Tiefziehen können besonders strömungsgünstig gestaltete Bauteile hergestellt werden, die beispielsweise keine die Fluidströmung beeinträchtigende Kanten oder dergleichen Strömungshindernisse aufweisen. So ist es auch möglich, die Fluidleiteinrichtungen als einzelne Umformteile herzustellen, die beispielsweise mittels einem stoffschlüssigen Verfahren, wie einem Löt- oder Schweißverfahren miteinander verbunden werden, um einen Fluidleitbereich auszubilden. In gleicher Weise können vorteilhaft auch mehrere derartige Fluidleitbereiche zu einer Mischeinrichtung verbunden werden.In one embodiment of the mixing device, the fluid-conducting devices of the first fluid-conducting region are also sheet metal sections produced by deformation. By means of a forming process, such as thermoforming, it is possible to produce particularly aerodynamically designed components which, for example, have no edges or the like which impede the flow of fluid. Thus, it is also possible to produce the Fluidleiteinrichtungen as individual Umformteile, which are connected to each other for example by means of a cohesive method, such as a soldering or welding process to form a Fluidleitbereich. In the same way, it is advantageously also possible to connect a plurality of such fluid-conducting regions to a mixing device.
Bei einer Ausführungsform der Mischeinrichtung weisen die am Umfang der Mischeinrichtung angeordneten Fluidleiteinrichtungen radial außen angeordnete Verbindungseinrichtungen zum Verbinden der Mischeinrichtung mit der Fluidleitung auf. Solche Verbindungseinrichtungen, wie sie beispielsweise bei umformtechnischen hergestellten Mischeinrichtungen einfach herstellbar sind, ermöglichen eine einfache Anordnung einer Mischeinrichtung in einer Fluidleitung, beispielsweise dienen sie zum Verschweißen der Mischeinrichtung mit der Innenwandlung der Fluidleitung.In one embodiment of the mixing device, the fluid guiding devices arranged on the circumference of the mixing device have connecting devices arranged radially on the outside for connecting the mixing device to the fluid line. Such connecting devices, as they are easy to produce, for example, in mixing equipment produced by forming, allow a simple arrangement of a mixing device in a fluid line, for example, they are used for welding the mixing device with the internal conversion of the fluid line.
In einem weiteren Aspekt schlägt die Erfindung eine Anordnung zum Mischen eines in einer Fluidleitung strömenden Fluids vor, wobei in der Fluidleitung eine wie vorbeschrieben ausgestaltete Mischeinrichtung angeordnet ist. Nach dem Durchströmen einer derartigen Anordnung weist ein Fluid eine homogene Verteilung seiner Bestandteile über den Querschnitt der Strömung auf.In a further aspect, the invention proposes an arrangement for mixing a fluid flowing in a fluid line, wherein a mixing device configured as described above is arranged in the fluid line. After flowing through such an arrangement has a fluid a homogeneous distribution of its components over the cross section of the flow.
In einem weiteren Aspekt schlägt die Erfindung eine Anordnung zum Einbringen eines Zusatzstoffes in ein in einer Fluidleitung strömendes Fluid vor. Eine derartige Anordnung weist eine Mischeinrichtung der vorbeschriebenen Art sowie eine Einbringeinrichtung für den Zusatzstoff in die Fluidleitung auf. Eine Einbringeinrichtung kann beispielsweise eine in der Fluidleitung angeordnete Düse wie eine Einspritzdüse oder eine sonstige Abgabeeinrichtung für einen Stoff sein, welche in Strömungsrichtung vor dem Mischer angeordnet ist, sodass ein mittels der Einbringeinrichtung in die Fluidleitung eingebrachter Zusatzstoff beim Durchströmen der Mischeinrichtung und über die nachfolgende Verteilung insbesondere durch den Doppeldrall gleichmäßig im Fluid verteilt wird, sodass für einen nachfolgenden Prozessschritt das Fluid mit einer möglichst homogenen Verteilung, insbesondere des durch die Einbringeinrichtung eingebrachten Zusatzstoffs vorliegt.In a further aspect, the invention proposes an arrangement for introducing an additive into a fluid flowing in a fluid conduit. Such an arrangement has a mixing device of the type described above and a feed device for the additive in the fluid line. An introduction device can be, for example, a nozzle arranged in the fluid line, such as an injection nozzle or another dispensing device for a substance, which is arranged in front of the mixer in the flow direction, so that an additive introduced into the fluid line by means of the introduction device flows through the mixing device and over the subsequent distribution is distributed evenly in the fluid in particular by the double twist, so that for a subsequent process step, the fluid is present with a homogeneous distribution as possible, in particular of the introduced by the introduction additive.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Figur. Es zeigt
-
1 eine beispielhafte erfindungsgemäße Mischeinrichtung aus strömungsaufwärtiger Sicht des Anströmbereichs der Mischeinrichtung; -
2 eine Anordnung zum Einbringen und Mischen eines Zusatzstoffes in ein in einer Fluidleitung strömenden Fluid; -
3 eine dreidimensionale Darstellung der beispielhaften erfindungsgemäßen Mischeinrichtung aus1 ; -
4 eine weitere dreidimensionale Darstellung der beispielhaften erfindungsgemäßen Mischeinrichtung aus1 aus einer anderen Perspektive; -
5 eine weitere dreidimensionale Darstellung der beispielhaften erfindungsgemäßen Mischeinrichtung aus1 aus einer dritten Perspektive; und -
6 die beispielhafte erfindungsgemäße Mischeinrichtung in der Perspektive aus5 mit beispielhaft eingezeichneten Strömungsverlauf.
-
1 an exemplary mixing device according to the invention from the upstream view of the Anströmbereichs the mixing device; -
2 an arrangement for introducing and mixing an additive into a fluid flowing in a fluid conduit; -
3 a three-dimensional representation of the exemplary mixing device according to the invention from1 ; -
4 a further three-dimensional representation of the exemplary mixing device according to the invention from1 from another perspective; -
5 a further three-dimensional representation of the exemplary mixing device according to the invention from1 from a third perspective; and -
6 the exemplary mixing device according to the invention in perspective5 with exemplified flow pattern.
Die stromaufwärts angeordneten Anströmbereiche
In der in
Ein durch die Einbringeinrichtung
Die in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 88th
- Öffnungenopenings
- 1010
- Mischeinrichtungmixing device
- 1111
- FluidleitbereichFluidleitbereich
- 1212
- Fluidleiteinrichtungfluid guide
- 1313
- Anströmbereichinflow
- 1414
- Abströmbereichoutflow region
- 2121
- FluidleitbereichFluidleitbereich
- 2222
- Fluidleiteinrichtungfluid guide
- 2323
- Anströmbereichinflow
- 2424
- Abströmbereichoutflow region
- 2525
- Verbindungseinrichtungconnecting device
- 3030
- Fluidleitungfluid line
- 3131
- Strömungspfeileflow arrows
- 3232
- Strömungspfeileflow arrows
- 3333
- DurchgangsquerschnittPassage section
- 3434
- DurchgangsquerschnittPassage section
- 5050
- Anordnung zum Einbringen eines Zusatzstoffes in ein strömendes FluidArrangement for introducing an additive into a flowing fluid
- 5151
- Einbringeinrichtungintroducing device
- 5252
- Zusatzstoffadditive
- AA
- Achseaxis
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017216993.1A DE102017216993B3 (en) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | mixing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017216993.1A DE102017216993B3 (en) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | mixing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017216993B3 true DE102017216993B3 (en) | 2019-02-21 |
Family
ID=65235025
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017216993.1A Active DE102017216993B3 (en) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | mixing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102017216993B3 (en) |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
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