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.

Figure DE102017216993B3_0000
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.
Figure DE102017216993B3_0000

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 DE 10 2014 223 382 A1 eine Vorrichtung zur Nachbehandlung der Abgase einer Brennkraftmaschine bekannt, welche eine Mischeinrichtung zum Verdrallen des Abgasstroms um eine Drallmittelachse aufweist. For this purpose is for example from the DE 10 2014 223 382 A1 a device for the aftertreatment of the exhaust gases of an internal combustion engine is known, which has a mixing device for twisting the exhaust gas flow around a swirl center axis.

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 DE 10 2012 224 198 ist ebenfalls eine Mischeinrichtung zum Verteilen und Verdampfen eines Zusatzstoffes in einem Gasstrom bekannt. Die Mischeinrichtung weist einen, eine erste Drallkomponente aufprägenden ersten Mischer und einen dem Gasstrom eine zweite Drallkomponente aufprägenden zweiten Mischer auf, wobei der erste und der zweite Mischer in Strömungsrichtung des Gasstroms hintereinander angeordnet sind, und die erste und die zweite Drallkomponente gegensinnig sind. Nachteilig an der vorgeschlagenen Mischergestaltung ist der hohe Strömungswiderstand, welcher mit dem Durchströmen zweier aufeinander folgenden Mischeinrichtungen verbunden ist.From the German patent application DE 10 2012 224 198 Also, a mixing device for distributing and vaporizing an additive in a gas stream is known. The mixing device has a first mixer impressing a first swirl component and a second mixer impressing the gas flow on a second swirl component, wherein the first and second mixers are arranged one behind the other in the flow direction of the gas flow, and the first and the second swirl components are in opposite directions. A disadvantage of the proposed mixer design is the high flow resistance, which is connected to the flow through two successive mixing devices.

Aus der US-Patentanmeldung US 2007 / 0 205 523 A1 , aus der deutschen Patentschrift DE 10 2015 121 708 B3 und der Offenlegungsschrift der europäischen Patentanmeldung EP 2 596 854 A1 sind verschiedene Mischer bekannt, die zwei radial benachbarte, koaxial um eine Achse angeordnete Fluidleitbereiche mit jeweils mehreren in Umfangsrichtung verteilten Fluidleiteinrichtungen aufweisen, wobei mittels der Fluidleiteinrichtungen des ersten Fluidleitbereichs und der Fluidleiteinrichtungen des zweiten Fluidleitbereichs das die jeweilige Fluidleiteinrichtung überströmende Fluid in einen Drall versetzbar ist, wobei der durch die Fluidleiteinrichtungen des ersten Fluidleitbereichs aufprägbare Drall gegensinnig zu dem durch die Fluidleiteinrichtungen des zweiten Fluidleitbereichs aufprägbaren Drall ist.From the US patent application US 2007/0 205 523 A1 , from the German patent DE 10 2015 121 708 B3 and the publication of the European patent application EP 2 596 854 A1 Various mixers are known, which have two radially adjacent, arranged coaxially about an axis Fluidleitbereiche each having a plurality of circumferentially distributed Fluidleiteinrichtungen, wherein by means of Fluidleiteinrichtungen the first Fluidleitbereichs and the Fluidleiteinrichtungen the second Fluidleitbereichs the fluid overflowing the respective Fluidleiteinrichtung is set into a twist, wherein the pressure which can be impressed by the fluid guide devices of the first fluid guide region is opposite to that which can be impressed by the fluid guide devices of the second fluid guide region.

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 aus 1;
  • 4 eine weitere dreidimensionale Darstellung der beispielhaften erfindungsgemäßen Mischeinrichtung aus 1 aus einer anderen Perspektive;
  • 5 eine weitere dreidimensionale Darstellung der beispielhaften erfindungsgemäßen Mischeinrichtung aus 1 aus einer dritten Perspektive; und
  • 6 die beispielhafte erfindungsgemäße Mischeinrichtung in der Perspektive aus 5 mit beispielhaft eingezeichneten Strömungsverlauf.
Other features, advantages and applications of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the figure. It shows
  • 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 from 1 ;
  • 4 a further three-dimensional representation of the exemplary mixing device according to the invention from 1 from another perspective;
  • 5 a further three-dimensional representation of the exemplary mixing device according to the invention from 1 from a third perspective; and
  • 6 the exemplary mixing device according to the invention in perspective 5 with exemplified flow pattern.

1 zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Mischeinrichtung 10 aus einer strömungsaufwärtigen Sicht des Anströmbereichs der Mischeinrichtung. Die beispielhafte Mischeinrichtung 10 weist zwei Fluidleitbereiche 11 und 21 auf, die koaxial um die Achse angeordnet sind. Die beiden Fluidleitbereiche 11, 21 sind radial benachbart angeordnet und weisen jeweils vier in Umfangsrichtung verteilte, schraubenförmig ausgebildete Fluidleiteinrichtungen 12, 22 auf. Die Fluidleiteinrichtungen 12 des ersten Fluidleitbereichs 11 sind so ausgebildet, dass ein diese überströmendes Fluid mit einem entgegen des Uhrzeigersinns gerichteten Drehimpuls beaufschlagt wird, und die Fluidleiteinrichtungen 22 des zweiten Fluidleitbereichs 21 sind so ausgebildet, dass ein diese überströmendes Fluid mit einem im Uhrzeigersinn gerichteten Drehimpuls beaufschlagt wird. Die Umlenkung des Fluidstroms, durch die der Fluidstrom in einen Drall versetzt wird, erfolgt am Anströmbereich 13 der Fluidleiteinrichtungen 12 bzw. am Anströmbereich 23 der Fluidleiteinrichtungen 22. 1 shows an exemplary mixing device according to the invention 10 from an upstream view of the Anströmbereichs the mixing device. The exemplary mixing device 10 has two Fluidleitbereiche 11 and 21 on, which are arranged coaxially about the axis. The two Fluidleitbereiche 11 . 21 are arranged radially adjacent and each have four circumferentially distributed, helically formed Fluidleiteinrichtungen 12 . 22 on. The Fluidleiteinrichtungen 12 of the first Fluidleitbereichs 11 are formed so that an overflowing fluid is acted upon with an anti-clockwise angular momentum, and the Fluidleiteinrichtungen 22 the second Fluidleitbereichs 21 are designed so that a fluid flowing over this is acted upon by a clockwise angular momentum. The deflection of the fluid flow, by means of which the fluid flow is put into a spin, takes place at the inflow region 13 the Fluidleiteinrichtungen 12 or at the inflow area 23 the Fluidleiteinrichtungen 22 ,

Die stromaufwärts angeordneten Anströmbereiche 13 und 23 sind jeweils schraubenförmig zum Querschnitt der Fluidleitung geneigt ausgebildet, um das diese überströmende Fluid zu führen und mit einem Drehimpuls zu beaufschlagen. Die beispielhafte erfindungsgemäße Mischeinrichtung 10 weist ferner in Axialrichtung der Mischeinrichtung von Fluid durchströmbare Öffnungen 8 auf, welche zum Verringern des durch die Mischeinrichtung entstehenden Staudrucks im Fluid dient und ferner eine weitere, nämlich insbesondere mit höherer Geschwindigkeit in Axialrichtung der Fluidleitung gerichtete Strömungskomponente in das Fluid hinter der Mischeinrichtung 10 einbringt, um den Vermischungsgrad im Fluid weiter zu erhöhen.The upstream flow areas 13 and 23 are each helically formed inclined to the cross section of the fluid conduit to guide the fluid flowing over this and to apply an angular momentum. The exemplary mixing device according to the invention 10 also has openings through which fluid can flow in the axial direction of the mixing device 8th which serves to reduce the dynamic pressure resulting from the mixing device in the fluid and also a further, namely in particular at a higher speed in the axial direction of the fluid line directed flow component into the fluid behind the mixing device 10 contributes to further increase the degree of mixing in the fluid.

2 zeigt eine Anordnung 50 zum Einbringen eines Zusatzstoffes in ein in einer Fluidleitung 30 strömendes Fluid. In der schematisch dargestellten Fluidleitung 30 ist die beispielhafte Mischeinrichtung 10 aus 1 angeordnet und dabei in einer Seitenansicht gezeigt. Die Mischeinrichtung 10 wird von einem Fluid durchströmt, welches vor dem Erreichen der Mischeinrichtung 10 eine durch die Strömungspfeile 31 dargestellte gleichförmige Strömung aufweist. Stromaufwärts vor der Mischeinrichtung 10 ist eine Düse 51 angeordnet, mittels welcher ein Zusatzstoff 52 in die Fluidleitung 30 eingebracht wird. Das weitgehend inhomogene Gemisch aus Fluid und Zusatzstoff 52 durchströmt anschließend die Mischeinrichtung 10. Wie durch die beispielhaft eingezeichneten Strömungspfeile 32, welche beispielhafte Strömungskomponenten im Fluid nach dem Durchströmen der Mischeinrichtung 10 darstellen, weist das Fluid abhängig vom durchströmten Bereich der Mischeinrichtung 10 verschiedene Drehimpulse auf. Insbesondere führt die vorgeschlagene Gestaltung der Mischeinrichtung 10 mit zwei Fluidleitbereichen 11, 21, welche dem diese durchströmenden Fluid gegensinnige Drehimpulse aufprägen, zu einer Ausbildung eines Doppeldralls in der Fluidströmung, welche eine gleichmäßige Durchmischung des strömenden Fluids ermöglicht. 2 shows an arrangement 50 for introducing an additive into a fluid conduit 30 flowing fluid. In the schematically illustrated fluid line 30 is the exemplary mixer 10 out 1 arranged and shown in a side view. The mixing device 10 is traversed by a fluid which, prior to reaching the mixing device 10 one through the flow arrows 31 having shown uniform flow. Upstream of the mixer 10 is a nozzle 51 arranged, by means of which an additive 52 in the fluid line 30 is introduced. The largely inhomogeneous mixture of fluid and additive 52 then flows through the mixer 10 , As by the exemplary flow arrows 32 which exemplary flow components in the fluid after flowing through the mixing device 10 represent, has the fluid depending on the area of the mixing device through which flows 10 different angular momentum. In particular, the proposed design of the mixing device leads 10 with two Fluidleitbereichen 11 . 21 which impose opposing angular momentum on the fluid flowing through it, leading to a formation of a double twist in the fluid flow, which enables a uniform mixing of the flowing fluid.

In der in 2 gezeigten Seitenansicht der beispielhaften Mischeinrichtung 10 sind die schraubenförmig um die Achse A ausgebildeten Abströmbereiche 14, 24 der Fluidleiteinrichtungen 12, 22 der Fluidleitbereiche 11, 21 gut erkennbar, welche den im jeweiligen Anströmbereich 13, 23 aufgeprägten Drall der Fluidströmung weiterführen und verstärken. Ferner ist in 2 auch die Neigung α eines Abströmbereichs 24 gegenüber dem Querschnitt der Fluidleitung 30 eingezeichnet. In the in 2 shown side view of the exemplary mixing device 10 are the helical around the axis A trained outflow areas 14 . 24 the Fluidleiteinrichtungen 12 . 22 the Fluidleitbereiche 11 . 21 easily recognizable, which in the respective inflow area 13 . 23 continue impressed swirl of the fluid flow and reinforce. Furthermore, in 2 also the inclination α a discharge area 24 opposite the cross section of the fluid line 30 located.

Ein durch die Einbringeinrichtung 51 eingebrachter insbesondere flüssiger Zusatzstoff 52 verteilt sich zunächst grob innerhalb des Fluids. Dabei werden kleinere Tröpfchen schnell im Fluid aufgenommen, wohingegen größere Tröpfchen auch vereinigt bleiben können, und sich so nicht mit dem Fluid mischen. Beim Anströmen der Mischeinrichtung 10 treffen größere Tröpfchen beispielsweise auf einen Anströmbereich 13, 23 und werden dort beispielsweise durch die verstärkte Strömung oder beim Auftreffen auf den Anströmbereich zerteilt. Wird beispielsweise ein flüssiger Zusatzstoff 52 in ein gasförmiges Fluid eingebracht, das eine hohe Temperatur aufweist, so weist auch die Mischeinrichtung 10 eine hohe Temperatur auf, welche ein Verdampfen des Zusatzstoffes 52 an der Mischeinrichtung 10 fördert. Der gasförmige Zusatzstoff 52 wird dann vom vorbeiströmenden Fluid aufgenommen.A through the introduction device 51 introduced in particular liquid additive 52 initially distributed roughly within the fluid. Smaller droplets are quickly absorbed in the fluid, whereas larger droplets can remain unified, and thus do not mix with the fluid. When approaching the mixing device 10 For example, larger droplets encounter an inflow area 13 . 23 and are there, for example, by the increased flow or when hitting the Anströmbereich divided. For example, a liquid additive 52 introduced into a gaseous fluid having a high temperature, so also has the mixing device 10 a high temperature, which is an evaporation of the additive 52 at the mixing device 10 promotes. The gaseous additive 52 is then absorbed by the passing fluid.

Die in 2 gezeigte beispielhafte Anordnung zum Einbringen eines Zusatzstoffes in ein in einer Fluidleitung 30 strömendes Fluid eignet sich insbesondere für einen Einsatz in einer Abgasleitung einer Brennkraftmaschine. In das in einem Abgassystem strömende Abgas werden zur Verbesserung der Wirkung der Abgasnachbehandlung als Zusatzstoff Reduktionsmittel wie beispielsweise Harnstoff eingebracht, um die Wirkung eines nachfolgend vom Abgas durchströmten Katalysators, wie insbesondere eines selektiven Reduktionskatalysator (SCR) zu verbessern. Die Effizienz solcher Katalysatoren hängt dabei auch von der Verfügbarkeit des Reduktionsmittels im Abgas ab, wofür eine möglichst gleichmäßige Verteilung dieses Zusatzstoffes im Abgas erforderlich ist.In the 2 shown exemplary arrangement for introducing an additive into a in a fluid line 30 flowing fluid is particularly suitable for use in an exhaust pipe of an internal combustion engine. In the exhaust gas flowing in an exhaust gas to improve the effect of exhaust aftertreatment as an additive reducing agent such as urea introduced to improve the effect of a subsequently traversed by the exhaust gas catalyst, in particular a selective reduction catalyst (SCR). The efficiency of such catalysts also depends on the availability of the reducing agent in the exhaust gas, for which the most uniform possible distribution of this additive in the exhaust gas is required.

3 zeigt eine dreidimensionale Darstellung der beispielhaften Mischeinrichtung 10, in einer stromabwärts gerichteten Perspektive. In dieser Perspektive ist gut erkennbar, dass die Fluidleiteinrichtungen 22 einzelne aus Blechabschnitten umformtechnisch hergestellte Flügel sind. Die Fluidleiteinrichtungen 22 sind napfförmig ausgebildet, und weisen eine besonders strömungstechnisch günstige Form auf. Gut erkennbar sind auch die großen Durchgangsquerschnitte 33, 34 zwischen dem Anströmbereich 13, 23 einer Fluidleiteinrichtung 12, 22 und dem Abströmbereich 14, 24 einer Fluidleiteinrichtung 12, 22. Auch die Fluidleiteinrichtungen 12 der beispielhaften Mischeinrichtung 10 sind einzelne umformtechnisch hergestellte Flügel, welche miteinander verschweißt sind. Die Fluidleiteinrichtungen 22 sind am radial äußeren Umfang der Fluidleiteinrichtungen 12 angeschweißt, um die Mischeinrichtung 10 herzustellen. Ferner sind am äußeren Umfang der Fluidleiteinrichtungen 22 Verbindungseinrichtungen 25 angeordnet, welche zum Verbinden der Mischeinrichtung 10 mit der Fluidleitung 30 verwendbar sind. 3 shows a three-dimensional representation of the exemplary mixing device 10 , in a downstream perspective. In this perspective, it can be clearly seen that the fluid guiding devices 22 are single made of sheet metal sections forming technology wings. The Fluidleiteinrichtungen 22 are cup-shaped, and have a particularly aerodynamically favorable shape. Good to see are the large passage cross sections 33 . 34 between the inflow area 13 . 23 a fluid guide 12 . 22 and the outflow area 14 . 24 a fluid guide 12 . 22 , Also the Fluidleiteinrichtungen 12 the exemplary mixing device 10 are individual formed by manufacturing wings, which are welded together. The Fluidleiteinrichtungen 22 are on the radially outer periphery of the Fluidleiteinrichtungen 12 welded to the mixing device 10 manufacture. Further, on the outer circumference of the Fluidleiteinrichtungen 22 connecting devices 25 arranged, which for connecting the mixing device 10 with the fluid line 30 are usable.

4 zeigt eine weitere dreidimensionale Darstellung der beispielhaften Mischeinrichtung aus 1 in einer stromaufwärts gerichteten Perspektive. In dieser Perspektive ist insbesondere die gegenläufige schraubenförmige Neigung der Fluidleiteinrichtungen 12, 22 um die Mittelachse A mit den jeweiligen Anström- 13, 23 und Abströmbereichen 14, 24 sowie der Durchgangsquerschnitt 34 zwischen zwei Fluidleiteinrichtungen 22 erkennbar. 4 Figure 3 shows another three-dimensional representation of the exemplary mixing device 1 in an upstream perspective. In particular, in this perspective, there is the opposite helical slope of the fluid directors 12 . 22 around the central axis A with the respective inflow 13 . 23 and outflow areas 14 . 24 as well as the passage cross section 34 between two fluid guiding devices 22 recognizable.

5 zeigt eine weitere dreidimensionale Darstellung der beispielhaften Mischeinrichtung aus 1 in einer stromaufwärts gerichteten Perspektive, welche nur geringfügig gegenüber der Vorderansicht aus 1 geneigt ist. Aus dieser Darstellung ergibt sich, dass die Luftleiteinrichtungen 12, 22 ein Durchströmen der Mischeinrichtung 10 in axialer Richtung abgesehen von der vorgesehenen Durchströmung durch die Öffnungen 8 versperrt und trotzdem große Öffnungsquerschnitt aufweist, um den Fluidgegendruck gering zu halten. 5 Figure 3 shows another three-dimensional representation of the exemplary mixing device 1 in an upstream perspective, which is only slightly opposite the front view 1 is inclined. From this representation it follows that the louvers 12 . 22 a flow through the mixing device 10 in the axial direction apart from the intended flow through the openings 8th blocked and still has large opening cross-section to keep the fluid back pressure low.

6 zeigt die beispielhafte erfindungsgemäße Mischeinrichtung 10 in der Perspektive aus 5 mit beispielhaft eingezeichneten Strömungsverlauf. Zur Veranschaulichung sind die Strömungslinien aus einer eher von oben ausgerichteten Perspektive eingetragen. Hierbei sind, ähnlich wie in 2 aus dem Durchströmen der Mischeinrichtung 10 resultierende verschiedene Strömungsrichtungen einzelner Fluidbereiche erkennbar, welche insbesondere unter Ausbildung eines Doppeldralls einer gleichmäßigen Durchmischung des Fluids dienen. 6 shows the exemplary mixing device according to the invention 10 in perspective 5 with exemplified flow pattern. By way of illustration, the flowlines are plotted from a more top-down perspective. Here are, similar to in 2 from the flow through the mixing device 10 resulting different flow directions of individual fluid areas can be seen, which serve in particular to form a double twist uniform mixing of the fluid.

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)

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 angeordneten Fluidleiteinrichtungen (12, 22) zum Mischen eines die Mischeinrichtung (10) durchströmenden Fluids aufweist, wobei wenigstens zwei radial benachbarte, koaxial um die Achse (A) angeordnete Fluidleitbereiche (11, 21) mit jeweils mehreren in Umfangsrichtung verteilten, schraubenförmig ausgebildeten Fluidleiteinrichtungen (12, 22) angeordnet sind, wobei mittels der Fluidleiteinrichtungen (12) des ersten Fluidleitbereichs (11) und der Fluidleiteinrichtungen (22) des zweiten Fluidleitbereichs (21) das die jeweilige Fluidleiteinrichtung (12, 22) überströmende Fluid in einen Drall versetzbar ist, wobei der durch die Fluidleiteinrichtungen (12) des ersten Fluidleitbereichs (11) aufprägbare Drall gegensinnig zu dem durch die Fluidleiteinrichtungen (22) des zweiten Fluidleitbereichs (21) aufprägbaren Drall ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Fluidleiteinrichtungen (22) des zweiten Fluidleitbereichs (21) einzelne napfförmig ausgebildete, aus Blechabschnitten umformtechnisch hergestellte Flügel sind, und die Fluidleiteinrichtungen (22) des zweiten Fluidleitbereichs (21) an deren radial inneren Umfang am radial äußeren Umfang der Fluidleiteinrichtungen (12) des ersten Fluidleitbereichs (11) angeschweißt sind.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 arranged around an axis Fluidleiteinrichtungen (12, 22) for mixing a mixing device (10) flowing through the fluid at least two radially adjacent, coaxially about the axis (A) arranged Fluidleitbereiche (11, 21), each with a plurality of circumferentially distributed, helically formed Fluidleiteinrichtungen (12, 22) are arranged, wherein by means of Fluidleiteinrichtungen (12) of the first Fluidleitbereichs (11) and the Fluidleiteinrichtungen (22) of the second Fluidleitbereichs (21) that the respective Fluidleiteinrichtung (12, 22) overflowing fluid is set into a twist, wherein the by the Fluidleiteinrichtungen (12) of the first Fluidleitbereichs (11) can be impressed in the opposite direction to that by the Fluidleiteinrichtungen (22) of the second Fluidleitbere Is (21) can be impressed swirl, characterized in that at least the Fluidleiteinrichtungen (22) of the second Fluidleitbereichs (21) are individual cup-shaped, formed from sheet metal sections forming wings, and the Fluidleiteinrichtungen (22) of the second Fluidleitbereichs (21) at the radial inner circumference at the radially outer periphery of the Fluidleiteinrichtungen (12) of the first Fluidleitbereichs (11) are welded. Mischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Fluidleiteinrichtung (12, 22) stromaufwärts einen zum Querschnitt der Fluidleitung (30) geneigten Anströmbereich (13, 23) aufweist, durch welchen der Fluidstrom gegenüber dessen Strömungsrichtung entlang der Achse (A) der Fluidleitung (30) so ablenkbar ist, dass der Fluidstrom nach dem Überströmen des Anströmbereichs (13, 23) der Fluidleiteinrichtung (12, 22) einen schraubenförmig um die Achse (A) angeordneten Drall aufweist.Mixing device after Claim 1 , characterized in that each Fluidleiteinrichtung (12, 22) upstream of the cross-section of the fluid line (30) inclined Anströmbereich (13, 23) through which the fluid flow relative to its flow along the axis (A) of the fluid line (30) deflected so is that the fluid flow after the overflow of the Anströmbereichs (13, 23) of the Fluidleiteinrichtung (12, 22) has a helically arranged about the axis (A) swirl. Mischeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Fluidleiteinrichtung (12, 22) stromabwärts einen zum Querschnitt der Fluidleitung (30) geneigten Abströmbereich (14, 24) aufweist, der so angeordnet ist, dass dieser von einem durch die Mischeinrichtung (10) strömenden Fluid nach dem Überströmen des Anströmbereichs (13, 23) einer in Richtung des aufgeprägten Dralls vorausgehend angeordneten Fluidleiteinrichtung (12, 22) des gleichen Fluidleitbereichs (11, 21) überströmbar ist.Mixing device after Claim 2 , characterized in that each Fluidleiteinrichtung (12, 22) downstream of the cross-section of the fluid line (30) inclined outflow region (14, 24) which is arranged so that this from a by the mixing device (10) flowing fluid after the overflow the inflow region (13, 23) of a fluid guide device (12, 22) of the same fluid-conducting region (11, 21) arranged in advance in the direction of the impressed swirl can be overflowed. Mischeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Neigung des Anströmbereichs (13, 23) und/ oder die Neigung des Abströmbereichs (14, 24) gegenüber dem Querschnitt der Fluidleitung (30) der Durchgangsquerschnitt (33, 34) der Mischeinrichtung (10) einstellbar ist.Mixing device according to one of the preceding claims, characterized in that by the inclination of the Anströmbereichs (13, 23) and / or the inclination of the outflow region (14, 24) relative to the cross section of the fluid line (30) of the passage cross section (33, 34) of the mixing device (10) is adjustable. Mischeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Fluidleiteinrichtung (12, 22) wenigstens eine in Axialrichtung der Fluidleitung (30) von Fluid durchströmbare Öffnung (8) aufweist.Mixing device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one fluid guide device (12, 22) has at least one opening (8) through which fluid can flow in the axial direction of the fluid line (30). Mischeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Fluidleiteinrichtungen (12) des ersten Fluidleitbereichs (11) umformtechnisch hergestellte Blechabschnitte sind.Mixing device according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid-conducting devices (12) of the first fluid-conducting region (11) are sheet-metal sections produced by deformation. Mischeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die am Umfang der Mischeinrichtung (10) angeordneten Fluidleiteinrichtungen (22) radial außen angeordnete Verbindungseinrichtungen (25) zum Verbinden der Mischeinrichtung (10) mit der Fluidleitung (30) aufweisen.Mixing device according to one of the preceding claims, characterized in that on the circumference of the mixing device (10) arranged Fluidleiteinrichtungen (22) radially outwardly arranged connecting means (25) for connecting the mixing device (10) with the fluid line (30). Anordnung zum Mischen eines in einer Fluidleitung strömenden Fluids, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fluidleitung (30) eine Mischeinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 angeordnet ist.Arrangement for mixing a fluid flowing in a fluid line, characterized in that in the fluid line (30) a mixing device (10) according to one of Claims 1 to 7 is arranged. Anordnung zum Einbringen eines Zusatzstoffes in ein in einer Fluidleitung strömendes Fluid, gekennzeichnet durch eine Mischeinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 sowie eine Einbringeinrichtung (51) für den Zusatzstoff (52) in die Fluidleitung (30).Arrangement for introducing an additive into a fluid flowing in a fluid line, characterized by a mixing device (10) according to one of Claims 1 to 7 and an introduction device (51) for the additive (52) into the fluid line (30).
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