DE102019130812A1

DE102019130812A1 - Reduktionsmitteldüse mit radialer lufteinspritzung

Info

Publication number: DE102019130812A1
Application number: DE102019130812.7A
Authority: DE
Inventors: Ramakrishna V. Manda; Kevin L. Martin; Paul A. Zwart; Andrew M. Denis
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2018-11-15
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2020-05-20
Also published as: CN111188671A; US20200156016A1; US10953373B2

Abstract

Offenbart wird eine Düse (116) mit einem ersten Kanal (306), einem zweiten Kanal (304), der ringförmig um den ersten Kanal (306) herum angeordnet ist, und einer Vielzahl von dritten Kanälen (600), die fluidmäßig mit dem zweiten Kanal (304) verbunden sind. Die Düse (116) beinhaltet einen Innenhohlraum (700) mit einem ersten Einlass (718), der fluidmäßig mit dem ersten Kanal (306) verbunden ist, und einer Vielzahl von zweiten Einlässen (720). Einzelne zweite Einlässe (720) der Vielzahl von zweiten Einlässen (720) sind fluidmäßig mit einzelnen dritten Kanälen (600) der Vielzahl von dritten Kanälen (600) verbunden. Der Innenhohlraum (700) beinhaltet einen Auslass (808) und eine Prallfläche (712), die sich gegenüber dem ersten Einlass (718) befindet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Abgasbehandlungssystem sowie insbesondere eine Düse, die eine Reduktionsmittellösung in einen Fluidpfad innerhalb eines Abgasbehandlungssystem einspritzt.
Hintergrund
Verbrennungsmotoren, wie etwa Dieselmotoren, Benzinmotoren, mit gasförmigen Kraftstoffen betriebene Motoren und andere im Stand der Technik bekannte Motoren verbrennen ein komplexes Gemisch von Komponenten. Diese Komponenten können Stickoxide (NO_x), wie etwa NO und NO₂ beinhalten. Aufgrund einer vermehrten Konzentration auf die Vermeidung von Umweltverschmutzungen werden Abgasemissionsvorschriften immer strenger, und die Menge an NO_x, die von Motoren emittiert werden darf, wird in Abhängigkeit von Motorgröße, Motorklasse und/oder Motortyp reguliert. Um die Erfüllung der Vorschriften in Bezug auf diese Verbindungen sicherzustellen und schädliche Auswirkungen auf die Umwelt zu verringern, haben einige Motorenhersteller eine als selektive katalytische Reduktion (selective catalytic reduction, SCR) bezeichnete Strategie implementiert. SCR ist ein Prozess, wobei gasförmiges und/oder flüssiges Reduktionsmittel, üblicherweise Harnstoff ((NH₂)2CO), unter Verwendung einer oder mehrerer Düsen selektiv zu dem Motorabgas hinzugefügt wird. Das eingespritzte Reduktionsmittel zerfällt zu Ammoniak (NH₃), reagiert mit dem NO_x in dem Abgas und bildet Wasser (H₂O) und zweiatomigen Stickstoff (N₂).
Düsen, die Harnstoff zerstäuben und den zerstäubten Harnstoff in Abgasströme einleiten, sind bekannt, etwa aus US-Patent Nr. 6,267,301 an Hurach, erteilt am 31. Juli 2001 (im Folgenden als die '301-Referenz bezeichnet). Die '301-Referenz erläutert das Führen von druckbeaufschlagten Luftströmen nach innen zu einem Abführflüssigkeitsstrom zum Zerstäuben der Flüssigkeit. Das druckbeaufschlagte Gas wird zu einer ringförmigen Kammer geleitet, die durch eine Vielzahl von radialen Luftkanälen ihrerseits mit einer Ausdehnungskammer kommuniziert.
Während die Sprühdüse der '301-Referenz versuchen kann, die Zerstäubung des Reduktionsmittels zu erhöhen, kann die Sprühdüse dennoch suboptimal sein. Zum Beispiel ist die in der '301-Referenz beschriebene Sprühdüse relativ klein, und aufgrund des begrenzten Innenvolumens der Sprühdüse kann die effektive Zerstäubung des Reduktionsmittels nur sehr schwierig zu erreichen sein. Zusätzlich kann der druckbeaufschlagte Luftstrom der '301-Referenz dabei versagen, die Flüssigkeit zu zerstäuben. In solchen Fällen reagiert das nicht zerstäubte Reduktionsmittel nicht mit dem NO_x, wenn es in das Abgas eingespritzt wird, und als Ergebnis kann die Effizienz der Düse begrenzt sein. Ferner beschreibt die Referenz eine Düse, die mehrere verschiedene und zusammengebaute Teile aufweist, und eine solche Düsenkonfiguration kann die Größe, Komplexität, Montagezeit und/oder die Herstellungskosten der Düse erhöhen. Solche mehrteiligen Düsen sind oft auch schwierig zu reinigen und können leicht verstopfen.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zielen darauf ab, einen oder mehrere der oben beschriebenen Mängel zu beseitigen.
Zusammenfassung der Erfindung
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Düse ein erstes Ende, ein zweites Ende, und einen Innenhohlraum, der zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende angeordnet ist. Das erste Ende beinhaltet einen ersten Kanaleinlass und einen zweiten Kanaleinlass, der radial um den ersten Kanaleinlass herum angeordnet ist. Der Innenhohlraum beinhaltet einen ersten Kanalauslass, eine Vielzahl von zweiten Kanalauslässen, die radial um den ersten Kanalauslass herum angeordnet sind, sowie einen Sprühkanaleinlass. Ein erster Kanal verbindet fluidmäßig den ersten Kanaleinlass und den ersten Kanalauslass. Einzelne zweite Kanäle einer Vielzahl von zweiten Kanälen stehen in Fluidverbindung zwischen dem zweiten Kanaleinlass und einem einzelnen zweiten Kanalauslass der Vielzahl von zweiten Kanalauslässen. Ein Sprühkanal verbindet fluidmäßig den Sprühkanaleinlass und den Sprühkanalauslass.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Düse einen ersten Kanal, einen zweiten Kanal, der ringförmig um den ersten Kanal herum angeordnet ist, sowie eine Vielzahl von dritten Kanälen, die fluidmäßig mit dem zweiten Kanal verbunden sind. Die Vielzahl von dritten Kanälen ist radial um den ersten Kanal herum angeordnet. Die Düse umfasst ferner einen Innenhohlraum mit einem ersten Einlass, der fluidmäßig mit dem ersten Kanal verbunden ist, eine Vielzahl von zweiten Einlässen, eine Prallfläche, die sich gegenüber dem ersten Einlass befindet, und einen Auslass. Einzelne zweite Einlässe der Vielzahl von zweiten Einlässen sind fluidmäßig mit einzelnen dritten Kanälen der Vielzahl von dritten Kanälen verbunden.
In noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Abgassystem ein Abgasrohr, das dazu ausgestaltet ist, Abgas von einem Motor zu empfangen, eine Düse, die innerhalb des Abgasrohrs angeordnet ist, und eine Versorgungsleitung. Die Düse umfasst ein erstes Ende mit einem Sprühauslass und ein zweites Ende mit einem ersten Kanal und einem zweiten Kanal, der radial um den ersten Kanal herum angeordnet ist. Die Düse umfasst ferner einen Innenhohlraum, der zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende angeordnet ist. Die Innenhohlraum beinhaltet ein unteres Ende, ein oberes Ende, eine Seitenwand, die sich von dem unteren Ende bis zu dem oberen Ende erstreckt. Ein erster Auslass ist an dem unteren Ende des Innenhohlraums angeordnet und schließt fluidmäßig an den ersten Kanal an, und eine Vielzahl von zweiten Auslässen ist an der Seitenwand des Innenhohlraums angeordnet. Die Vielzahl von zweiten Auslässen ist fluidmäßig mit dem zweiten Kanal verbunden und radial um den ersten Auslass herum angeordnet.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Abgasbehandlungssystems und zeigt eine beispielhafte Düse gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine perspektivische Ansicht der Düse von 1 von oben gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
3 ist eine perspektivische Ansicht der Düse von 1 von unten gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
4 ist eine Seitenansicht der Düse von 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
5 ist eine Draufsicht der Düse von 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
6 ist eine Unteransicht der Düse von 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
7 ist eine erste Querschnittsansicht der Düse von 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
8 ist eine zweite Querschnittsansicht der Düse von 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
9 ist eine Querschnittsansicht eines Innenhohlraums der Düse von 1 und zeigt gerichtete Ströme von Luft und Reduktionsmittel gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
10 ist eine perspektivische Ansicht eines negativen Raums innerhalb der Düse von 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
11 ist eine Draufsicht des negativen Raums innerhalb der Düse von 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
12 ist eine Querschnittsansicht des negativen Raums von 11 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
13 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren beispielhaften Düse gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
14 ist eine beispielhafte Herstellungstechnik zum Erzeugen der beispielhaften Düsen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

Detaillierte Beschreibung
Diese Offenbarung betrifft allgemein Düsen, die zum Einspritzen eines Gemischs aus Reduktionsmittel und Luft in einen Abgasstrom nützlich sind. Wo dies möglich ist, werden dieselben Bezugszeichen innerhalb der Zeichnungen verwendet, um auf dieselben oder ähnliche Merkmale zu verweisen. In den Figuren identifizieren die ganz linken Ziffern einer Bezugszahl die Figur, in welcher das Bezugszeichen erstmals erscheint.
1 veranschaulicht ein beispielhaftes Abgassystem 100. Für die Zwecke dieser Offenbarung wird das Abgassystem 100 im Einsatz mit einem mit Diesel betriebenen Verbrennungsmotor abgebildet und beschrieben. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass das Abgassystem 100 ein beliebiges Abgassystem verkörpern kann, das mit einem beliebigen anderen Typ Verbrennungsmotor verwendet werden kann, etwa einen mit Benzin oder mit gasförmigem Kraftstoff betriebenen Motor, oder einen mit komprimiertem oder flüssigem Erdgas, Propan oder Methan betriebenen Motor.
Das beispielhafte Abgassystem 100 beinhaltet Komponenten, die zu Nebenprodukten bei der Verbrennung führen. Zum Beispiel kann das Abgassystem 100 ein Behandlungssystem 102 beinhalten, das von Regulierungen betroffene Bestandteile aus dem Abgas 104 entfernt und/oder auf solche von Regulierungen betroffene Bestandteile wirkt. Das Abgas 104 kann durch einen Motor (nicht dargestellt) produziert werden, und kann in das Abgassystem 100 über einen Abgaseinlass 106 eines Abgasrohrs 108 eintreten. Nach dem Eintritt in das Abgassystem 100 kann das Abgas 104 innerhalb des Abgasrohrs 108 in der Richtung der Pfeile 110 strömen, und kann aus dem Abgassystem 100 über einen Abgasauslass 112 austreten.
Innerhalb des Abgasrohrs 108 kann das Abgas 104 einem oder mehreren Behandlungsprozessen unterzogen werden. Zum Beispiel können die Behandlungsprozesse eine Umwandlung von NO zu NO₂ beinhalten. Ein Abschnitt des Behandlungssystems 102 ist in der vergrößerten Ansicht 114 in größerem Detail dargestellt. Unter anderen Komponenten kann das Behandlungssystem 102 eine Düse 116 beinhalten, die Reduktionsmittel und Luft empfängt, das Mischen von Reduktionsmittel und Luft erleichtert, um das Reduktionsmittel zu zerstäuben, und eine Lösung aus Reduktionsmittel und Luft in das Abgas 104 dispergiert. In einigen Beispielen kann das von der Düse 116 empfangene Reduktionsmittel ein gasförmiges oder flüssiges Reduktionsmittel beinhalten. Zum Beispiel kann ein solches Reduktionsmittel Ammoniakgas, verflüssigtes wasserfreies Ammoniak, Ammoniumkarbonat, eine Aminsalzlösung, oder ein Kohlenwasserstoff wie etwa Dieselkraftstoff sein, das/der durch die Düse 116 und in das Abgas 104 gesprüht oder auf andere Weise eingebracht werden kann.
Das beispielhafte Behandlungssystem 102 kann auch eine Versorgungsleitung 118 beinhalten, und die Versorgungsleitung 118 kann dazu ausgestaltet sein, die Düse 116 mit Fluid und/oder Gas zu versorgen, das für die Behandlung von Abgas 104 nützlich ist. In einigen Beispielen kann die Versorgungsleitung 118mehrere verschiedene Versorgungsleitungen (z. B. kann die Versorgungsleitung 118 ein Doppelrohr umfassen) beinhalten, wie etwa eine Druckluftleitung, und eine Reduktionsmittel-Versorgungsleitung, die separat von der Druckluftleitung sein kann. In solchen Beispielen kann die Druckluftleitung Druckluft an die Düse 116 zuführen, und die Reduktionsmittel-Versorgungsleitung kann Reduktionsmittel an die Düse 116 zuführen. Das Behandlungssystem 102 kann auch einen Kompressor (nicht dargestellt) beinhalten, der dazu ausgestaltet ist, Druckluft über die Versorgungsleitung 118 zuzuführen, und ein(e) oder mehrere Reservoirs und Pumpen (nicht dargestellt), die dazu ausgestaltet sind, Reduktionsmittel über die Versorgungsleitung 118 zuzuführen. In einigen Ausführungsformen kann eine zugeführte Menge an Druckluft und/oder eine zugeführte Menge an Reduktionsmittel von einer Strömungsrate des Abgases 104, einem Betriebszustand des Motors (z. B. U/min), einer Temperatur des Abgases 104, einer Konzentration von NO_x in dem Abgas 104, und/oder einer oder mehreren anderen Betriebsbedingungen des Behandlungssystems 102 oder des Motors abhängig sein. Wenn zum Beispiel die Strömungsrate des Abgases 104 abnimmt, kann ein Steuergerät oder eine andere Steuerungskomponente (nicht dargestellt), das/die wirkmäßig mit der Pumpe verbunden ist, die Pumpe steuern, um die Menge an Reduktionsmittel und/oder Luft, die an die Düse 116 zugeführt wird (und dadurch in das Abgas 104 eingeleitet wird) in gleichem Maße zu verringern. Alternativ kann, wenn die Strömungsrate des Abgases 104 zunimmt, das Steuergerät oder die andere Steuerkomponente die an die Düse 116 zugeführte Menge an Reduktionsmittel und/oder Luft erhöhen.
Die Düse 116 kann an einem ersten Ende 120 der Düse 116 über eine oder mehrere Armaturen oder Kupplungen, die dazu ausgestaltet sind, Luft und/oder Reduktionsmittel über die Versorgungsleitung 118 zu empfangen, fluidmäßig mit der Versorgungsleitung 118 verbunden sein. Zusätzlich kann die Düse 116 innerhalb des Abgasrohrs 108 an einer fixierten Position angeordnet sein, und die Versorgungsleitung 118 kann die Düse 116 an einer beliebigen Position innerhalb eines Innendurchgangs tragen, der durch das Abgasrohr 108 gebildet wird. In einigen Beispielen kann die Düse 116 im Wesentlichen zentral innerhalb des Abgasrohrs 108 angeordnet sein. In anderen Beispielen kann die Düse 116 unmittelbar neben und/oder benachbart zu einer Wand des Abgasrohrs 108 (z. B. unmittelbar neben und/oder benachbart zu einer Wand, die den Innendurchgang des Abgasrohrs 108 bildet) angeordnet sein.
Wie hierin im Detail erläutert, kann die Düse 116 dazu ausgebildet und/oder auf andere Weise dazu ausgestaltet sein, zugeführtes Reduktionsmittel so zu leiten, dass es auf und/oder gegen eine Prallfläche innerhalb der Düse 116 trifft. Dieser Prozess kann das Reduktionsmittel veranlassen, in feine Partikel oder Tröpfchen zu zerfallen. Die Düse 116 kann auch dazu ausgebildet und/oder auf andere Weise dazu ausgestaltet sein, zugeführte Luft so zu leiten, dass sie sich mit den Reduktionsmittelpartikeln vermischt, was die Zerstäubung des Reduktionsmittels noch weiter fördern kann. In solchen Beispielen können sich Luft und Reduktionsmittel innerhalb der Düse 116 mischen, um eine Reduktionsmittellösung zu bilden. Die Düse 116 kann auch dazu ausgestaltet sein, die Reduktionsmittellösung durch eine oder mehrere Auslässe, die an einem zweiten Ende 122 der Düse 116 angeordnet sind, in das Abgas 104 zu dispergieren und/oder auf andere Weise zu leiten. In einigen Ausführungsformen können die Auslässe an dem zweiten Ende 122 der Düse 116 (oder Kanäle, welche die Auslässe speisen) schneckenförmig sein, um das Mischen von Luft und Reduktionsmittel weiter zu fördern, der Reduktionsmittellösung, die aus der Düse 116 austritt, eine kreisförmige Strömung zu geben, oder eine Sprühwolkengröße der Reduktionsmittellösung innerhalb des Abgases 104 zu variieren. Zusätzlich kann das zweite Ende 122 der Düse 116 so orientiert sein, dass die Reduktionsmittellösung im Wesentlichen in einer Richtung und/oder im Wesentlichen in derselben Richtung wie die Strömung des Abgases 104 innerhalb des Abgasrohrs 108 dispergiert werden kann. In einigen Beispielen kann die Reduktionsmittellösung in einer im Wesentlichen konisch gestalteten Wolke und mit einer Wirbelbewegung um eine Längsachse der Düse 116 dispergiert werden. Dementsprechend kann, wenn die Reduktionsmittellösung in das Abgas 104 dispergiert wurde, die Reduktionsmittellösung mit NO_x (z. B. NO und/oder NO₂) in dem Abgas 104 reagieren, um Wasser (H₂O) und elementaren Stickstoff (N₂) zu bilden.
Während nur eine Düse 116 mit der Versorgungsleitung 118 gekoppelt dargestellt ist, können in einigen Ausführungsformen das Abgassystem 100 und/oder das Behandlungssystem 102 mehr als eine Düse 116 beinhalten. Darüber hinaus können das Abgassystem 100 und/oder das Behandlungssystem 102 mehr als eine Versorgungsleitung 118 beinhalten, und das Abgassystem 100 kann eine beliebige Anzahl von Abgasrohren 108 mit einer oder mehreren darin positionierten Düsen 116 und/oder mit einer oder mehreren darin positionierten Versorgungsleitungen 118 beinhalten. Zusätzlich können die eine oder mehreren Düsen 116 in einigen Beispielen die Reduktionsmittellösung in das Abgas 104 entlang eines im Wesentlichen geraden Abschnitts des Abgassystems 100 (z. B. innerhalb eines im Wesentlichen geraden Abschnitts des Abgasrohrs 108) einspritzen, um das Mischen der Reduktionsmittellösung mit dem Abgas 104 zu verbessern und/oder um das Niveau der Reaktion zwischen der Reduktionsmittellösung und NO_x in dem Abgas 104 zu erhöhen.
In einigen Ausführungsformen kann die Düse 116 sich stromabwärts eines selektiven katalytischen Reduktions- oder SCR-Systems innerhalb des Abgassystems 100 und/oder anderer Behandlungssysteme befinden. Ferner können das Abgassystem 100 und/oder das Behandlungssystem 102 ein(en) oder mehrere Oxidationskatalysatoren, Mischmerkmale, Partikelfilter (z. B. Dieselpartikelfilter (DPF)), SCR-Substrate, Ammoniak-Reduktionskatalysatoren und andere Vorrichtungen beinhalten, der/die dazu ausgestaltet sind, die Effektivität der Reduktion von NO_x zu verbessern.
2 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht der Düse 116 von oben. Wie in 2 dargestellt kann in einigen Beispielen das erste Ende 120 der Düse 116 zylindrisch gestaltet sein, während das zweite Ende 122 der Düse 116 konisch gestaltet ist. In anderen Beispielen kann das erste Ende 120 der Düse 116 zylindrisch gestaltet sein, während das zweite Ende 122 der Düse 116 kuppelförmig gestaltet sein kann. Zusätzlich kann sich eine Außenfläche 200 der Düse 116 zwischen dem ersten Ende 120 und dem zweiten Ende 122 erstrecken. Die Außenfläche 200 der Düse 116 kann eine durchgängige Oberfläche mit abgerundeten Ecken und Rändern sein, um potenziell Schleppverluste und/oder Turbulenzen zu verringern, während das Abgas 104 über die Düse 116 strömt.
Das zweite Ende 122 der Düse 116 kann einen oder mehrere Sprühkanalauslässe 202 zum Dispergieren der Reduktionsmittellösung in das Abgas 104 beinhalten. Die Sprühkanalauslässe 202 können an der Außenfläche 200 der Düse 116 ausgebildet sein. In einigen Ausführungsformen können die Sprühkanalauslässe 202 gleichmäßig um eine Längsachse 204 der Düse 116 herum verteilt sein. Wie im Folgenden beschrieben wird, kann die Düse 116 jeweilige Strömungsdurchgänge und/oder andere Kanäle (gezeigt; dargestellt in 11 und 12) beinhalten, um die Reduktionsmittellösung von einem Innenhohlraum der Düse 116 zu einem oder mehreren der Sprühkanalauslässe 202 zu leiten.
3 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht der Düse 116 von unten. Das erste Ende 120 der Düse 116 kann einen Luftkanaleinlass 300 beinhalten, der dazu ausgestaltet ist, Luft von der Versorgungsleitung 118 zu empfangen, sowie einen Reduktionsmittelkanaleinlass 302, der separat von dem Luftkanaleinlass 300 und dazu ausgestaltet ist, Reduktionsmittel von der Versorgungsleitung 118 zu empfangen. Wie dargestellt können der Luftkanaleinlass 300 und der Reduktionsmittelkanaleinlass 302 im Wesentlichen ringförmige Fluideinlässe sein, die durch die Düse 116 definiert werden. Zum Beispiel kann sich der Luftkanaleinlass 300 im Wesentlichen um den Reduktionsmittelkanaleinlass 302 herum erstrecken und kann einem Ring oder Ringraum ähneln, der den Reduktionsmittelkanaleinlass 302 umgibt (z. B. konzentrisch damit ist). Der Reduktionsmittelkanaleinlass 302 kann im Wesentlichen zentral innerhalb der Düse 116 angeordnet sein, und kann im Wesentlichen konzentrisch mit der Längsachse 204 der Düse 116 sein.
In solchen Beispielen kann der Luftkanaleinlass 300 fluidmäßig mit einem Luftkanal 304 verbunden sein, der durch die Düse 116 definiert wird. Der Luftkanaleinlass 300 kann dazu ausgestaltet sein, den Luftkanal 304 mit Luft zu versorgen, die von der Versorgungsleitung 118 kommend empfangen wird. Ferner kann der Reduktionsmittelkanaleinlass 302 fluidmäßig mit einem Reduktionsmittelkanal 306 verbunden sein, der durch die Düse 116 definiert wird. In solchen Beispielen kann der Reduktionsmittelkanaleinlass 302 dazu ausgestaltet sein, den Reduktionsmittelkanal 306 mit Reduktionsmittel zu versorgen, das von der Versorgungsleitung 118 kommend empfangen wird. In beispielhaften Ausführungsformen können sich der Luftkanal 304 und/oder der Reduktionsmittelkanal 306 von dem ersten Ende 120 der Düse 116 zu dem zweiten Ende 122 der Düse 116 erstrecken, um Luft und Reduktionsmittel jeweils in einen Innenhohlraum der Düse 116 zu leiten. Innerhalb des Innenhohlraums können sich Luft und Reduktionsmittel mischen, um eine Reduktionsmittellösung zu bilden, und die Reduktionsmittellösung kann so geleitet werden, dass sie aus dem zweiten Ende 122 der Düse 116 durch den einen oder die mehreren Sprühkanalauslässe 202 austritt. Zusätzlich kann das erste Ende 120 der Düse 116 dazu ausgestaltet sein, die Düse 116 mit der Versorgungsleitung 118 über ein Gewinde, das in dem ersten Ende 120 enthalten ist, über einen Schnappsitz, über eine Kompressionsarmatur, und/oder über eine oder mehrere der vorstehend beschriebenen Kupplungen zu koppeln.
4 veranschaulicht eine Seitenansicht der Düse 116. Wie dargestellt kann die Düse 116 um die Längsachse 204 der Düse 116 im Wesentlichen symmetrisch sein. Wie vorstehend erläutert kann das erste Ende 120 der Düse 116 im Wesentlichen zylindrisch gestaltet sein, und das zweite Ende 122 der Düse 116 kann im Wesentlichen konisch, im Wesentlichen kegelstumpfförmig, im Wesentlichen kuppelförmig gestaltet sein, und/oder eine beliebige andere Konfiguration aufweisen. Eine Dimension (z. B. eine Breite oder ein Durchmesser) der Düse 116 kann sich in der Größe von dem ersten Ende 120 der Düse 116 zu dem zweiten Ende 122 der Düse 116 hin verringern. Zum Beispiel kann das erste Ende 120 der Düse 116 einen ersten Durchmesser oder ein Querschnittsmaß (D1) aufweisen, der/das größer sein kann als ein zweiter Durchmesser oder ein zweites Querschnittsmaß (D2) an dem zweiten Ende 122 der Düse 116. Die Außenfläche 200 der Düse 116 kann glatt zwischen dem ersten Durchmesser D1 und dem zweiten Durchmesser D2 (und umgekehrt) übergehen, um eine durchgehende Oberfläche zu bilden.
5 veranschaulicht eine Draufsicht der Düse 116. Das zweite Ende 122 der Düse 116 kann die Sprühkanalauslässe 202 zum Dispergieren der Reduktionsmittellösung in das Abgas 104 beinhalten. Die Sprühkanalauslässe 202 können eine Vielzahl von Querschnittsformen oder -dimensionen beinhalten. Zum Beispiel können die Sprühkanalauslässe 202 im Wesentlichen konisch, im Wesentlichen kreisförmig, im Wesentlichen trapezförmig, im Wesentlichen quadratisch, im Wesentlichen rechteckig, im Wesentlichen elliptisch, und/oder von einer beliebigen anderen Gestalt sein. In einigen beispielhaften Ausführungsformen können die Sprühkanalauslässe 202 oder die Kanäle, die die Reduktionsmittellösung an die Sprühkanalauslässe 202 zuführen, schneckenförmig und/oder in einer Richtung nach außen von der Außenfläche 200 weg an dem zweiten Ende 122 der Düse 116 orientiert sein. Das heißt, in einigen Beispielen können die Sprühkanalauslässe 202 und/oder die Sprühkanäle abgewinkelt und/oder auf andere Weise dazu ausgestaltet sein, die Reduktionsmittellösung von der Längsachse 204 (2) der Düse 116 weg zu leiten. Eine solche Konfiguration kann das Dispergieren der Reduktionsmittellösung innerhalb des Abgases 104 (1), das Mischen von Luft und Reduktionsmittel innerhalb der Düse 116 und/oder das Einstellen einer Größe einer Wolke, die von der Düse 116 dispergiert wird, unterstützen. Zusätzlich kann die schraubenförmige Natur der Kanäle die Reduktionsmittellösung veranlassen, aus der Düse 116 in einer Wirbelbewegung um die Längsachse 204 der Düse 116 auszutreten.
In einigen Beispielen können die Sprühkanalauslässe 202 im Wesentlichen gleichmäßig um das zweite Ende 122 und um die Längsachse 204 der Düse 116 herum verteilt und/oder radial beabstandet angeordnet sein. Zusätzlich können einzelne Sprühkanalauslässe 202 einander diametral gegenüberliegend angeordnet sein, so dass die Reduktionsmittellösung gleichmäßig in dem Abgas 104 dispergiert werden kann. Während 5 acht Sprühkanalauslässe 202 veranschaulicht, kann die Düse 116 ferner mehr oder weniger als acht Sprühkanalauslässe 202 beinhalten. Zum Beispiel kann die Düse 116 zwölf Sprühkanalauslässe 202 oder vier Sprühkanalauslässe 202 beinhalten.
6 veranschaulicht eine Unteransicht der Düse 116. Wie in 6 dargestellt kann in einigen Beispielen der Luftkanal 304 sich aufweiten, verzweigen oder auf andere Weise in mehrere Luftdurchgänge 600 teilen, die durch die Düse 116 definiert werden, etwa vier Luftdurchgänge 600. Das heißt, während 2 den Luftkanal 304 so veranschaulicht, dass er eine Wesentlichen zylindrische Gestalt aufweist, kann sich der Luftkanal 304 in die Düse 116 hinein in der Richtung der Längsachse 204 um eine vorbestimmte Länge erstrecken und kann sich in verschiedene jeweilige Luftdurchgänge 600 verzweigen, die durch die Düse 116 definiert werden. Jeder der Luftdurchgänge 600 kann einen entsprechenden Luftdurchgangseinlass 602 beinhalten, der durch die Düse 116 definiert und dazu ausgestaltet ist, Luft von dem Luftkanal 304 zu empfangen. In einigen beispielhaften Ausführungsformen können die Luftdurchgänge 600 und die Luftdurchgangseinlässe 602 gleichmäßig um die Längsachse 204 der Düse 116 herum angeordnet sein, so dass die Luftdurchgänge 600 einander im Wesentlichen diametral gegenüberliegen können.
Wie in 6 dargestellt können einer oder mehrere der Luftdurchgänge 600 eine Querschnittsfläche an dem Luftdurchgangseinlass 602 beinhalten, die einer im Wesentlichen gekrümmten und/oder im Wesentlichen elliptischen Gestalt ähneln kann. Während sich die Luftdurchgänge 600 radial nach innen zu dem Innenhohlraum hin fortsetzen, in eine Richtung zu dem zweiten Ende 122 der Düse 116 hin, können sich einer oder mehrere der Luftdurchgänge 600 zu einem jeweiligen Luftdurchgangsauslass verjüngen (z. B. im Durchmesser verringern). Zusätzlich können die Luftdurchgänge 600 gekrümmt, verjüngt, abgeschrägt, kegelstumpfförmig und/oder eine beliebige Kombination davon sein.
Die Luftdurchgänge 600 können dazu ausgestaltet sein, Luft, die über die Luftdurchgangseinlässe 602 empfangen wird, zu dem Innenhohlraum der Düse 116 hin zu leiten, wo die Luft zu dem Reduktionsmittel hin geleitet werden kann. Da eine Querschnittsfläche der Luftdurchgänge 600 in der Größe abnimmt, während die Luftdurchgänge 600 sich zu dem Innenhohlraum 600 hin fortsetzen, kann zusätzlich eine Geschwindigkeit der Luft, die durch die jeweiligen Luftdurchgänge 600 strömt, zunehmen, wenn die Luft sich dem zweiten Ende 122 der Düse 116 nähert. Dementsprechend kann die Luft, wenn sie in den Innenhohlraum eingespritzt wird, das Reduktionsmittel mit einer erhöhten Geschwindigkeit aufbrechen, um eine Zerstäubung des Reduktionsmittels zu erhöhen. In einigen Ausrührungsformen kann jeder der Luftdurchgänge 600 eine ähnliche Größe und Gestalt im Vergleich miteinander umfassen, so dass die Luftdurchgänge 600 jeweils eine im Wesentlichen gleiche Menge an Luft von dem Luftkanal 304 empfangen. Dagegen kann durch die ähnliche Größe und/oder Gestalt die Luft, die von jedem der Luftdurchgänge 600 zugeführt wird, sich gleichmäßig mit dem Reduktionsmittel mischen, was potenziell zu einer im Wesentlichen gleichmäßigen Zerstäubung innerhalb des Innenhohlraums der Düse 116 führt. Obwohl 6 veranschaulicht, dass der beispielhafte Luftkanal 304 in vier Luftdurchgänge 600 verzweigt, kann die Düse 116 ferner mehr oder weniger als vier Luftdurchgänge 600 beinhalten. Zum Beispiel kann in einigen Beispielen die Düse 116 mehr oder weniger als zwölf Luftdurchgänge 600 beinhalten.
7 veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Düse 116, entlang einer X-Y-Ebene und von einem Winkel außerhalb der Senkrechten relativ zu der X-Y-Ebene betrachtet. Wie in 7 dargestellt kann die Düse 116 einen Innenhohlraum 700 beinhalten, der innerhalb der Außenfläche 200 der Düse 116 angeordnet ist. Wie dargestellt kann der Innenhohlraum 700 zwischen dem ersten Ende 120 und dem zweiten Ende 122 der Düse 116 angeordnet sein, in einigen Fällen aber auch näher zu dem zweiten Ende 122 als zu dem ersten Ende 120 der Düse 116 hin.
Der Innenhohlraum 700 kann durch die Düse 116 gebildet werden, und kann durch ein unteres Ende 702, ein oberes Ende 704 und eine Seitenwand 706 definiert werden, die durch die Düse 116 gebildet wird. In solchen Beispielen kann sich die Seitenwand 706 von dem unteren Ende 702 bis zu dem oberen Ende 704 des Innenhohlraums 700 erstrecken. In einigen Beispielen kann der Innenhohlraum 700 eine Struktur 708 und eine Kammer 710 beinhalten. Zum Beispiel kann die Struktur 708 im Wesentlichen zentral innerhalb des Innenhohlraums 700 angeordnet sein, und die Struktur 708 kann im Wesentlichen zentral mit der Längsachse 204 der Düse 116 ausgerichtet sein. In einigen Fällen kann sich die Struktur 708 von dem unteren Ende 702 des Innenhohlraums 700 zu dem oberen Ende 704 des Innenhohlraums 700 hin erstrecken. In einigen Ausführungsformen kann sich die Struktur 708 von dem oberen Ende 704 oder der Seitenwand 706 des Innenhohlraums 700 weg erstrecken.
Wie in 7 dargestellt kann die Struktur 708 in einigen Beispielen eine erste Seite mit der Prallfläche 712, und eine zweite Seite gegenüber der ersten Seite mit einer im Wesentlichen konischen Oberseite 714 beinhalten. In einigen Beispielen kann die Prallfläche 712 im Wesentlichen konkav sein und kann eine im Wesentlichen konische Oberfläche, eine im Wesentlichen halbsphärische Oberfläche und/oder eine Kombination davon beinhalten. In einigen Beispielen kann die Prallfläche 712 in einem spitzen Einschlusswinkel gleich ungefähr 15 Grad, ungefähr 30 Grad, ungefähr 45 Grad und/oder einem beliebigen anderen Wert relativ zu einer Achse oder Ebene orientiert sein, die sich senkrecht auf die Längsachse 204 der Düse 116 erstreckt.
Die Struktur 708 kann ferner eine(n) oder mehrere Säulen, Pfosten oder Schenkel 716 beinhalten, die sich von der ersten Seite der Struktur 708 benachbart zu der Prallfläche 712 erstrecken. Die Schenkel 716 können die Prallfläche 712 der Struktur 708 über oder gegenüber dem Reduktionsmittelkanal 306 versetzen oder tragen. Zum Beispiel können die Schenkel 716 die Struktur 708 mit dem unteren Ende 702, dem oberen Ende 704, und/oder der Seitenwand 706 koppeln, um die Prallfläche 712 von dem unteren Ende 702 des Innenhohlraums 700 oder weg von einem Reduktionsmittelkanalauslass 718 an einem beliebigen gewünschten Abstand zu tragen. In einigen Ausführungsformen kann die Struktur 708 vier Schenkel 716 beinhalten, die im Wesentlichen gleichmäßig um den Reduktionsmittelkanal 306 beabstandet sind (d. h., ungefähr 90 Grad auseinander). In einigen Ausführungsformen kann die Struktur 708 mehr oder weniger als vier Schenkel 712 beinhalten. Zum Beispiel kann die Struktur 708 drei Schenkel 716 beinhalten. Zusätzlich können Aussparungen oder Abstände zwischen benachbarten Schenkeln 716 vorgesehen sein.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann eine Mittellinie des Reduktionsmittelkanals 306 sich mit einem Mittelpunkt (oder einer Mittellinie) der Prallfläche 712 der Struktur 708 ausrichten. In solchen Beispielen kann die Längsachse 204 der Düse 116 im Wesentlichen zentral durch die Prallfläche 712 und durch den Reduktionsmittelkanal 306 verlaufen. Zusätzlich kann in einigen Ausführungsformen die Prallfläche 712 eine ähnliche Breite wie der Reduktionsmittelkanal 306 beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann jedoch die Breite der Prallfläche 712 größer als die Breite des Reduktionsmittelkanals 306 sein, um eine Ausdehnung des Reduktionsmittels, das aus dem Reduktionsmittelauslass 718 austritt, zu berücksichtigen.
Wie oben erläutert kann die Düse 116 einen oder mehrere Luftdurchgänge 600 beinhalten, die in Auslässen innerhalb des Innenhohlraums 700 enden. Zum Beispiel kann jeder der Luftdurchgänge 600 einen jeweiligen Luftdurchgangseinlass 602 und einen entsprechenden Luftdurchgangsauslass 720 beinhalten, die Luft in den Innenhohlraum 700 hinein dispergieren. In einigen Ausführungsformen können die Luftdurchgänge 600 an der Seitenwand 706 des Innenhohlraums 700 enden und die Luftdurchgangsauslässe 720 bilden, die Luft in den Innenhohlraum 700 hinein abgeben.
In einigen Ausführungsformen kann eine Orientierung der Luftdurchgangsauslässe 720 im Wesentlichen senkrecht auf den Reduktionsmittelkanal 306 und/oder den Reduktionsmittelkanalauslass 718 stehen. Mit anderen Worten kann das Reduktionsmittel in den Innenhohlraum 700 im Wesentlichen axial und entlang der Längsachse 204 der Düse 116 eintreten, während die Luft in den Innenhohlraum 700 radial oder im Wesentlichen senkrecht auf die Längsachse 204 der Düse 116 eintritt. Zusätzlich können die Luftdurchgangsauslässe 720 im Wesentlichen gleichmäßig um einen Umfang des Innenhohlraums 700 herum beabstandet sein.
Das obere Ende 704 des Innenhohlraums 700 kann sich verengen (z. B. mit einem geringeren Durchmesser als das untere Ende 702), um die Reduktionsmittellösung zu den Sprühkanalauslässen 202 hinzuführen und zu beschleunigen. Das heißt, das obere Ende 704 kann sich zu der Längsachse 204 der Düse 116 hin verengen. Wie hierin im Detail erörtert können die Kanäle die Reduktionsmittellösung von der Kammer 710 zu den Sprühkanalauslässen 202 hinführen.
Wie vorstehend erläutert können die Schenkel 716 die Prallfläche 712 von dem unteren Ende 702 des Innenhohlraums 700 her stützen, um das Reduktionsmittel von unterhalb der Struktur 708 dispergieren zu lassen. In Fällen, wo die Struktur 708 mehr als einen Schenkel beinhaltet, kann ein Spalt die benachbarten Schenkel 716 trennen. In einigen Ausführungsformen können die Luftdurchgangsauslässe 720 dazu ausgestaltet und orientiert sein, um Luft zu dem Spalt hin zu dispergieren, der zwischen benachbarten Schenkeln 716 angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen kann jeder Luftdurchgangsauslass 720 gegenüber einem jeweiligen Spalt zwischen den Schenkeln 716 angeordnet und/oder zu dem Spalt hin orientiert sein. Somit kann der Luftdurchgangsauslässe 720 positioniert und/oder orientiert sein, um Luft in den Innenhohlraum 700 an einer Position einzuspritzen, wo das Reduktionsmittel von unterhalb der Struktur 708 austritt. Mit anderen Worten können die Spalte, die zwischen benachbarte Schenkel 716 eingebracht sind, dem Reduktionsmittel erlauben, radial zu der Seitenwand 706 hin dispergiert zu werden, wo das Reduktionsmittel sich mit der Luft mischen kann.
Eine Gestalt der Schenkel 716 und/oder eine Position der Schenkel 716 innerhalb des Innenhohlraums 700 kann jegliche Interferenz mit dem Reduktionsmittel minimieren, während dieses von dem Reduktionsmittelkanal 306 zu der Seitenwand 706 hin strömt. Zum Beispiel können die Schenkel 716 gekrümmte äußere Oberflächen, dünne Profile und/oder Querschnitte aufweisen. Zusätzlich können die Schenkel 716 äußere Merkmale beinhalten, die eine Wirbelbewegung in das zerstäubte Reduktionsmittel einleiten können.
Zusätzlich kann die Düse 116 mehr als vier Luftdurchgänge 600 und zugehörige Luftdurchgangsauslässe 720 beinhalten. Das Erhöhen der Anzahl von Luftdurchgängen 600 kann die Menge an Luft erhöhen, die in den Innenhohlraum 700 eingespritzt wird, was zu einer besseren Zerstäubung des Reduktionsmittels führen kann. Die Anzahl der Luftdurchgänge 600 kann von einer betrieblichen Umgebung der Düse 116 abhängen. Zum Beispiel kann in Anwendungen, wo die Strömungsrate oder das Volumen von Abgas 104 hoch ist, das Einbeziehen von mehr Luftdurchgängen 600 die Zerstäubung des Reduktionsmittels verbessern und/oder eine erhöhte Strömungsrate von Reduktionsmittel kompensieren.
8 veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Düse 116, entlang einer X-Y-Ebene und von einem senkrechten Winkel relativ zu der X-Y-Ebene betrachtet. 8 veranschaulicht, dass das untere Ende 702 oder ein erster Abschnitt des Innenhohlraums 700 zylindrisch sein kann, während das obere Ende 704 einen geringeren Querschnittsdurchmesser relativ zu dem unteren Ende 702 beinhalten kann, und zu einer konischen Gestalt zusammenlaufen kann. Dementsprechend kann die Seitenwand 706 sich von dem unteren Ende 702 zu dem oberen Ende 704 hin nach innen oder mit dem Fortschreiten des Innenhohlraums 700 radial nach innen von dem ersten Ende 120 der Düse 116 zu dem zweiten Ende 122 der Düse 116 hin verjüngen. Die Verjüngung des Innenhohlraums 700 kann in die Reduktionsmittellösung eine Wirbelbewegung einleiten, um das Reduktionsmittel weiter zu zerstäuben.
In solchen Beispielen kann sich der Luftkanal 304 im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 204 der Düse 116 erstrecken, und kann sich in die Luftdurchgänge 600 ausweiten (in größerem Detail in 10 erläutert). Der Luftkanal 304 kann dazu ausgestaltet sein, über die Versorgungsleitung 118 Luft zu empfangen, wie durch die Pfeile 800 dargestellt. Der Reduktionsmittelkanal 306 kann das Reduktionsmittel in den Innenhohlraum 700 zuführen. Der Reduktionsmittelkanal 718 kann sich zentral innerhalb der Düse 116 befinden und kann zwischen dem Reduktionsmitteleinlass 302 und einen Reduktionsmittelkanalauslass 718 angeordnet sein. Wie gezeigt kann der Reduktionsmittelkanal 306 im Wesentlichen zylindrisch sein und kann einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser aufweisen. Wie durch die Pfeile 802 angezeigt, kann das Reduktionsmittel entlang der Längsachse 204 der Düse 116 zugeführt werden.
Die Luftdurchgangsauslässe 720 können an der Seitenwand 706 des Innenhohlraums 700 angeordnet sein und können zur Mischung mit dem Reduktionsmittel zu einem Mittelpunkt des Innenhohlraums 700 hin oder zu der Längsachse 204 hin orientiert sein. In einigen Beispielen können die Luftdurchgangsauslässe 720 oder ein Querschnitt der Luftdurchgangsauslässe 720 eine Reihe von Gestalten beinhalten, etwa im Wesentlichen kreisförmig, im Wesentlichen elliptisch und/oder eine beliebige andere Gestalt. 8 veranschaulicht weiter, dass die Luftdurchgangsauslässe 720 und die Schenkel 716 zueinander um 90 Grad phasenverschoben sind. Das heißt, durch Versetzen der Luftdurchgangsauslässe 720 und der Schenkel 716 kann umgekehrt die Luft, die von den Luftdurchgängen 600 dispergiert wird, zu einem Spalt 804 hin orientiert sein, der zwischen benachbarten Schenkeln 716 angeordnet ist.
Das obere Ende 704 des Innenhohlraums 700 kann Sprühkanäle 806 beinhalten. Wie oben erläutert können die Sprühkanäle 806 zwischen den Sprühkanalauslässen 202 und dem Innenhohlraum 700 angeordnet sein, um die Reduktionsmittellösung in das Abgas 104 zu leiten. Die Sprühkanäle 806 können die Reduktionsmittellösung an Sprühkanaleinlässen 808 empfangen, die an dem oberen Ende 704 des Innenhohlraums 700 angeordnet sind.
9 veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Düse 116, die ein Strömungsbild des Reduktionsmittels und der Luft innerhalb des Innenhohlraums 700 zeigt. Die Querschnittsansicht in 9 ist durch zwei der Luftdurchgänge 600 hindurchgehend dargestellt. Wie in 9 veranschaulicht, kann der Reduktionsmittelkanal 306 das Reduktionsmittel wie durch Pfeil 900 dargestellt in den Innenhohlraum 700 leiten, wo das Reduktionsmittel auf die Prallfläche 712 der Struktur 708 treffen kann. Die konkave Natur der Prallfläche 712 kann das Erhöhen der Zerstäubungsrate des Reduktionsmittels unterstützen. Das heißt, durch Kontaktieren, Auftreffen oder anders geartetes Aufprallen auf die konkave Prallfläche 712 kann das Reduktionsmittel in relativ kleine Partikel aufgebrochen werden. Als Ergebnis des Kontakts mit der Prallfläche 712 der Struktur 708 kann das Reduktionsmittel radial von der Längsachse 204 der Düse 116 weg zu der Seitenwand 706 des Innenhohlraums 700 hin und/oder zu den Luftdurchgangsauslässen 720 hin dispergiert werden, wie durch den Pfeil 902 dargestellt. Wie vorstehend angemerkt und in 9 dargestellt dispergiert das Auftreffen auf die Prallfläche 712 das Reduktionsmittel radial von unterhalb der Struktur 708 über den Spalt 804, der zwischen benachbarten Schenkeln 716 angeordnet ist.
Die Luftdurchgänge 600 können um den Reduktionsmittelkanal 306 herum angeordnet sein und können die Luft zu dem Innenhohlraum 700 (oder Längsachse 204) hin leiten, wie durch den Pfeil 904 dargestellt, und Luft, die durch die Luftdurchgänge 600 strömt, kann aus den Luftdurchgängen 600 über die Luftdurchgangsauslässe 720 in den Innenhohlraum 700 austreten, wie durch den Pfeil 906 dargestellt. Ferner kann die konkave Geometrie der Prallfläche 710 das Reduktionsmittel im Wesentlichen gleichmäßig in den Innenhohlraum 700 dispergieren, wenn das Reduktionsmittel auf die Prallfläche 712 trifft. Diese im Wesentlichen gleichmäßige Dispersion kann erlauben, die Luft gleichmäßig mit dem Reduktionsmittel zu mischen. Da die Luftdurchgangsauslässe 720 radial um den Innenhohlraum 700 herum verteilt sein können, kann sich die Luft mit dem Reduktionsmittel von mehreren Richtungen kommend vermischen. Dementsprechend kann in einem ersten Moment das Reduktionsmittel auf die Prallfläche 712 treffen und radial nach außen zu der Seitenwand 706 des Innenhohlraums 700 hin dispergiert werden, und in einem zweiten Moment kann die Luft, die von den Luftdurchgängen 600 ausgebeben wird, sich mit dem Reduktionsmittel vermischen.
Die radiale Einspritzung der Luft und das Mischen der Luft mit dem Reduktionsmittel kann die Reduktionsmittellösung zu dem oberen Ende 704 des Innenhohlraums 700 und/oder der Kammer 710 hin führen oder leiten. Innerhalb der Kammer 710 können die Luft und das Reduktionsmittel sich mischen, um die Reduktionsmittellösung zu bilden. Zusätzlich kann die Natur der konischen Oberfläche der Struktur 708 ein gewünschtes verwirbeltes Strömungsbild oder einen Wirbeleffekt innerhalb der Kammer 710 bereitstellen. Das Verwirbeln kann das Mischen der Reduktionsmittellösung weiter unterstützen und/oder das Reduktionsmittel besser zerstäuben. Zusätzlich kann die Kammer 710 der Reduktionsmittellösung erlauben, sich auszudehnen und potenziell ein Kristallisieren der Reduktionsmittellösung zu verhindern. Diese Ausdehnung kann ein Verstopfen der Sprühkanalauslässe 202 minimieren oder beseitigen.
Ferner kann Luft aus den Luftdurchgangsauslässen 720 an einer Vielzahl von Winkeln oder Richtungen austreten. Zum Beispiel kann die Luft in eine Richtung zu dem Mittelpunkt des Innenhohlraums 700 hin eingespritzt werden, oder die Luftdurchgangsauslässe 720 können zu der Seitenwand 706 hin abgewinkelt sein, um eine Wirbelbewegung innerhalb des Innenhohlraums 700 einzuleiten. Obwohl 9 veranschaulicht, dass die Luftdurchgangsauslässe 720 bündig mit und/oder benachbart zu dem unteren Ende 702 des Innenhohlraums 700 sein können, können in einigen Beispielen die Luftdurchgangsauslässe 720 außerdem in einem Abstand über dem unteren Ende 702 des Innenhohlraums 700 angeordnet sein. Zum Beispiel können die Luftdurchgangsauslässe 720 zentral zwischen dem unteren Ende 702 und der Prallfläche 712 angeordnet sein, um eine radiale Mischung mit dem Reduktionsmittel vorzusehen. Durch das Mischen mit der Luft kann die Reduktionsmittellösung zu der Kammer 710 hin geleitet werden, wie durch die Pfeile 908 dargestellt. In der Kammer 710 kann sich die Reduktionsmittellösung weiter mischen und aus der Düse 116 austreten.
10 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht eines negativen Raums 1000 entsprechend der Düse 116. Der negative Raum 1000 stellt einen Hohlraum oder eine Hohlkammer dar, die mit der Formung der Düse 116 der vorliegenden Offenbarung in einem dreidimensionalen („3D-“) Druckprozess oder anderen Herstellungsverfahren in Verbindung steht. Zum Beispiel können die verschiedenen Komponenten des negativen Raums 1000, der in 10 veranschaulicht ist, die Luftdurchgänge 600, den Innenhohlraum 700 und/oder andere Strömungskanäle/Durchgänge der Düse 116 darstellen, die in einem beispielhaften 3D-Druckprozess gebildet werden.
Der negative Raum 1000 kann durch eine Oberseite 1002, die dem zweiten Ende 122 der Düse 116 entsprechen kann, und eine Unterseite 1004 definiert werden, die dem ersten Ende 120 der Düse 116 entsprechen kann. Ferner kann der negative Raum 1000 einen Sprühkanalhohlraum 1006 entsprechend den Kanälen 806 der Düse 116 beinhalten. Der Sprühkanalhohlraum 1006 kann einen Sprühkanalauslasshohlraum 1008, welcher den Sprühkanalauslässen 202 entsprechen kann, und einen Sprühkanaleinlasshohlraum 1010 beinhalten, welcher den Sprühkanaleinlässen 808 entsprechen kann. In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann der Sprühkanalhohlraum 1006 um die Längsachse 204 der Düse 116 schneckenförmig oder spiralförmig sein. Mit einer solchen Konfiguration können, während sich die Sprühkanäle 806 von den Sprühdüseneinlässen 808 zu den Sprühkanalauslässen 202 hin erstrecken, die Sprühkanäle 806 spiralförmig um die Längsachse 204 der Düse 116 verlaufen. 10 veranschaulicht, dass in einigen Ausführungsformen der Sprühkanalhohlraum 1006 zu der Oberseite 1002 des Hohlraums 1000 zusammenlaufen kann, da die Sprühkanäle 806 spiralförmig zu dem zweiten Ende 122 der Düse 116 hin verlaufen. Alternativ ausgedrückt kann an der Oberseite 1002 des Hohlraums 1000 ein Abstand 1012, der sich von einem Mittelpunkt eines ersten Sprühkanaleinlasshohlraum 1010 zu einem Mittelpunkt eines zweiten Sprühkanaleinlasshohlraums 1010 benachbart zu dem ersten Sprühkanaleinlasshohlraum 1010 erstreckt, größer sein als ein Abstand 1014, der sich von einem Mittelpunkt des ersten Sprühkanalauslasshohlraums 1008 zu einem Mittelpunkt des zweiten Sprühkanalauslasshohlraums 1008 benachbart zu dem ersten Sprühkanalauslasshohlraum 1008 erstreckt.
Der Sprühkanalhohlraum 1006 kann sich auch entlang einer Länge des Sprühkanalhohlraums 1006 zwischen dem Sprühkanaleinlasshohlraum 1010 und dem Sprühkanalauslasshohlraum 1008 verjüngen. Zum Beispiel kann der Sprühkanalhohlraum 1006 eine erste Querschnittsfläche an dem Sprühkanaleinlasshohlraum 1010 und eine zweite Querschnittsfläche an dem Sprühkanalauslasshohlraum 1008 beinhalten, die kleiner als die erste Querschnittsfläche sein kann. Zusätzlich kann eine Querschnittsgestalt des Sprühkanaleinlasshohlraums 1010 sich von einer Querschnittsgestalt des Sprühkanalauslasshohlraums 1008 unterscheiden. Zum Beispiel kann der Sprühkanaleinlasshohlraum 1010 eine trapezförmige Gestalt beinhalten, während der Sprühkanalauslasshohlraum 1012 eine kreisförmige Gestalt beinhalten kann.
Der Sprühkanalhohlraum 1006 bildet Sprühkanäle 806 mit einer spiralförmigen Natur, was helfen kann, der Reduktionsmittellösung eine Fluidverwirbelung zu verleihen, und die Reduktionsmittellösung innerhalb des Abgasrohrs 108 weiter vermischen kann. In einer Ausführungsform kann der Verwirbelungseffekt der Reduktionsmittellösung eine Wolke aus Reduktionsmittellösung erzeugen, die groß genug ist, um sich zum Beispiel bis zu einem äußeren Umfang des Abgasrohrs 108 zu erstrecken, und kann dabei helfen, die Reduktionsmittellösung konisch in das Abgas 104 einzusprühen. In einigen Ausführungsformen kann der Winkel, in welchem die Sprühkanalauslässe 202 von der Längsachse 204 der Düse 116 orientiert sind, eine Wolkengröße oder Wirbelbewegung der Reduktionsmittel - lösung einstellen. Zum Beispiel können in Abhängigkeit von der Anwendung der Düse 116 der Sprühkanalhohlraum 1006 und/oder der Sprühkanalauslasshohlraum 1008 eingestellt werden, um eine schmalere Wolke oder eine breitere Wolke zu erzeugen. Zusätzlich kann die Reduktion in der Querschnittsfläche des Sprühkanals 806 der Reduktionsmittellösung Geschwindigkeit verleihen, während die Reduktionsmittellösung von den Sprühkanaleinlässen 808 strömt und aus den Sprühkanalauslässen 202 austritt. Die erhöhte Geschwindigkeit kann das Mischen, Zerstäuben und/oder Dispergieren der Reduktionsmittellösung verbessern.
An der Unterseite 1004 des negativen Raums 1000 kann sich der Luftkanalhohlraum 1016 befinden, der dem Luftkanal 304 entsprechen kann. Wie oben erläutert kann sich in einigen Beispielen der Luftkanal 304 in die Luftdurchgänge 600 verzweigen, darunter die vier Luftdurchgänge 600, die Luft in den Innenhohlraum 700 leiten. Dementsprechend kann der negative Raum 1000 den Luftdurchgangshohlraum 1018 beinhalten. Zum Beispiel kann der Hohlraum 1018 für die Luftdurchgänge einen ersten Abschnitt 1020, einen zweiten Abschnitt 1022 und einen dritten Abschnitt 1024 beinhalten.
Jeder der Luftdurchgangshohlräume 1018 kann von dem Luftkanalhohlraum 1016 abzweigen, um Luft zu empfangen. Während die Luftdurchgangshohlräume 1018 von dem ersten Abschnitt 1020 zu dem zweiten Abschnitt 1022 fortschreiten, können sich die Luftdurchgangshohlräume 1018 nach innen verjüngen und in der Querschnittsfläche abnehmen. Wie in 10 dargestellt können sich die Luftdurchgangshohlräume 1018 und insbesondere der erste Abschnitt 1020 in mehreren Richtungen verjüngen. Während sich die Luftdurchgangshohlräume 1018 dem Innenhohlraum 700 der Düse 116 annähern, kann der Luftdurchgangshohlraum 1018 sich an dem zweiten Hohlraum 1022 krümmen. Darin kann sich der dritte Abschnitt 1024 des Luftdurchgangshohlraums 1018 nach innen und zu dem Innenhohlraum 700 hin erstrecken.
Mit anderen Worten kann der Reduktionsmittelkanalhohlraum 1018 den Luftkanal 304 bilden, der im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 204 der Düse 116 ist. Darin kann die Luft von dem Luftkanal 304 zu den Luftdurchgängen 600 übergehen. Der erste Abschnitt 1020 kann im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 204 sein und sich verjüngen, während der erste Abschnitt 1020 zu dem zweiten Abschnitt 1022 des Luftdurchgangshohlraums 1018 fortschreitet. Der zweite Abschnitt 1022 des Luftdurchgangshohlraums 1018 kann sich zu der Längsachse 204 der Düse 116 hin krümmen. Der dritte Abschnitt 1024 des Luftdurchgangshohlraums 1018 kann im Wesentlichen senkrecht auf die Längsachse 204 stehen. Dementsprechend können aufgrund der Ausgestaltungen des Luftkanalhohlraums 1016 und der Luftdurchgangshohlräume 1018 in einigen beispielhaften Ausführungsformen die Luftdurchgänge 600 und/oder die Luftdurchgangsauslässe 720 so ausgestaltet sein, dass Luft in den Innenhohlraum 700 in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht auf die Längsachse 204 und/oder im Wesentlichen senkrecht auf die Strömungsrichtung des eingespritzten Reduktionsmittels, das in den Innenhohlraum 700 von dem Reduktionsmittelkanal 306 eintritt (wie in 9 dargestellt), geleitet wird. In solchen Beispielen können der Reduktionsmittelkanalauslass 718 und die Luftdurchgangsauslässe 720 im Wesentlichen senkrecht aufeinander stehen.
11 veranschaulicht eine Draufsicht des negativen Raums 1000 der Düse 116. In 11 ist jeder der Luftdurchgangshohlräume 1018 so gezeigt, dass er zu der Längsachse 204 der Düse 116 hin orientiert ist, um Luft innerhalb des Innenhohlraums 700 in unterschiedliche Richtungen zu dispergieren. Insbesondere kann der dritte Abschnitt 1024 der jeweiligen Luftdurchgangshohlräume 1018 im Wesentlichen einander jeweils diametral gegenüberliegen, so dass Luft, die durch die jeweiligen Luftdurchgänge 600 radial geleitet wird, sich mit dem Reduktionsmittel in unterschiedlichen Richtungen mischt. Zusätzlich kann jeder Luftdurchgangshohlraum 1018 im Wesentlichen ähnlich in der Größe sein, um im Wesentlichen gleichmäßig die Luft innerhalb des Innenhohlraums 700 zu dispergieren.
Wie ebenfalls in 11 veranschaulicht kann der Sprühkanalhohlraum 1006 einer Bahn folgen, die sich um die Längsachse 204 der Düse 116 dreht. Jeder Sprühkanal 806 kann einen entsprechenden Sprühkanalhohlraum 1006 mit einer jeweiligen Längsmittelachse (nicht dargestellt) beinhalten, die sich von dem Sprühkanaleinlasshohlraum 1010 zu dem Sprühkanalauslasshohlraum 1008 hin erstreckt. Zusätzlich können der Durchmesser, Umfang oder Querschnitt des Sprühkanalhohlraums 1006, gemessen in der Ebene auf die Längsachse des Sprühkanalhohlraums 1006, sich von dem Sprühkanaleinlasshohlraum 1010 zu dem Sprühkanalauslasshohlraum 1008 hin verringern.
12 veranschaulicht eine Querschnittsansicht des negativen Raums 1000 der Düse 116, entlang einer X-Y-Ebene und von einem Winkel relativ zu der X-Y-Ebene außerhalb der Senkrechten betrachtet. Wie in 12 dargestellt kann der Luftkanalhohlraum 1016 als eine im Wesentlichen zylindrische Öffnung oder als ringförmiger Ring ausgestaltet sein. In einigen Beispielen kann sich der Luftkanalhohlraum 1016 in den Luftdurchgangshohlraum 1018 hinein erstrecken, und kann sich insbesondere in den ersten Abschnitt 1020 des Luftdurchgangshohlraums 1018 hinein erstrecken. 12 veranschaulicht auch, dass der Luftdurchgangshohlraum 1018 in einer ähnlichen Richtung wie ein Reduktionsmittelkanalhohlraum 1200 orientiert sein kann, der dem Reduktionsmittelkanal 306 entsprechen kann, und im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 204 der Düse 116 sein kann. Der Luftdurchgangshohlraum 1018 kann sich an oder entlang des zweiten Abschnitts 1022 krümmen und sich nach innen zu dem Innenhohlraum 700 an dem dritten Abschnitt 1024 orientieren. Der dritte Abschnitt 1024 des Luftdurchgangshohlraums 1018 kann sich im Wesentlichen senkrecht auf die Längsachse 204 der Düse 116 erstrecken, und kann zu dem Innenhohlraum 700 der Düse 116 hin orientiert sein. In einer Ausführungsform kann die Krümmung entlang des zweiten Abschnitts 1022 90 Grad betragen, so dass dispergierte Luft von jedem der Luftdurchgänge 600 im Wesentlichen senkrecht auf das dispergierte Reduktionsmittel, das aus dem Reduktionsmittelkanal 306 austritt, orientiert sein kann. Wie an der Oberseite 1002 des negativen Raums 1000 gezeigt, kann der Sprühkanalhohlraum 1006 einer Bahn folgen, die spiralförmig um die Längsachse 204 der Düse 116 verläuft. In einer Ausführungsform können sich die Sprühkanäle 806 von der Längsachse 204 der Düse 116 weg abwinkeln oder orientieren.
13 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer weiteren beispielhaften Düse 1300. In einigen Ausführungsformen kann die Düse 1300 ähnliche Merkmale wie die Düse 116 beinhalten. Die Düse 1300 kann ein erstes Ende 1302 und ein zweites Ende 1304 beinhalten. 13 veranschaulicht, dass die Luftdurchgänge 1306 und ein Reduktionsmittelkanal 1308 sich von dem ersten Ende 1302 der Düse 1300 weg erstrecken können. Die Luftdurchgänge 1306 und der Reduktionsmittelkanal 1308 können jeweils Luft und Reduktionsmittel von der Versorgungsleitung 118 empfangen. Die Luftdurchgänge 1306 und der Reduktionsmittelkanal 1308 können jeweils Luft und Reduktionsmittel an einen Innenhohlraum 1310 leiten, der durch die Düse 1300 ausgebildet wird.
Der Reduktionsmittelkanal 1308 kann sich im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse 1312 der Düse 1300 erstrecken. In einigen Beispielen können die Luftdurchgänge 1306 vier Abschnitte beinhalten. Zum Beispiel kann ein erster Abschnitt 1314 der Luftdurchgänge 1306 im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 1312 der Düse 1300 sein. Ein zweiter Abschnitt 1316 der Luftdurchgänge 1306 kann mit dem ersten Abschnitt 1312 in Fluidverbindung stehen, kann im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 1312 der Düse 1300 sein und kann sich in mehreren Richtungen verjüngen, wodurch die Querschnittsfläche des Luftdurchgangs 1306 verringert wird. Ein dritter Abschnitt 1318 des Luftdurchgangs 1306 kann mit dem zweiten Abschnitt 1314 in Fluidverbindung stehen und sich zu der Längsachse 1312 der Düse 1300 hin krümmen. Ein vierter Abschnitt 1318 des Luftdurchgangs 1306 kann mit dem dritten Abschnitt 1316 und dem Innenhohlraum 1310 in Fluidverbindung stehen und kann im Wesentlichen senkrecht auf die Längsachse 1312 der Düse 1300 stehen.
Der Innenhohlraum 1310 kann ein oberes Ende 1322 und ein unteres Ende 1324 beinhalten, die durch die Düse 1300 gebildet werden. Eine Seitenwand 1326 kann sich zwischen dem oberen Ende 1322 des Innenhohlraums 1310 und dem unteren Ende 1324 des Innenhohlraums 1310 erstrecken und kann durch die Düse 1300 gebildet werden. In einigen Beispielen kann die Düse 1300 eine Struktur 1328 beinhalten, die von dem oberen Ende 1322 des Innenhohlraums 1310 herabhängen kann. In einigen Beispielen kann die Struktur 1308 sich zu dem unteren Ende 1324 des Innenhohlraums 1310 hin erstrecken. Zusätzlich kann die Struktur 1328 eine Prallfläche 1330 beinhalten, die über dem unteren Ende 1324 des Innenhohlraums 1310 und gegenüber dem Reduktionsmittelkanal 1308 angeordnet ist.
Ähnlich zu der Erläuterung oben in Bezug auf diese Düse 116 kann das Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelkanal 1308 austreten und auf eine Prallfläche 1330 der Struktur 1318 treffen, um das Reduktionsmittel radial in den Innenhohlraum 1310 hinein zu dispergieren. In diesem Prozess kann die Prallfläche 1330 das Reduktionsmittel zerstäuben. Das heißt, die Prallfläche 1330 kann ähnliche Merkmale wie die Prallfläche 712 beinhalten, um das Reduktionsmittel aufzubrechen und zu zerstäuben. Zum Beispiel kann die Prallfläche 1330 eine im Wesentlichen konkave Oberfläche beinhalten. Luft kann mit dem Reduktionsmittel, das durch die Luftdurchgänge 1306 austritt, eine Schnittstelle ausbilden. Dabei kann eine Reduktionsmittellösung zu einer Kammer 1332 zur weiteren Mischung fortschreiten. Die Reduktionsmittellösung kann durch Sprühauslässe 1334 dispergiert werden, die sich an dem oberen Ende 1322 des Innenhohlraums 1310 befinden. Ähnlich wie die Sprühauslässe 202 können die Sprühauslässe 1334 und/oder Kanäle, die die Sprühauslässe 1334 speisen, einer Bahn folgen, die spiralförmig um die Längsachse 1312 der Düse 1300 verläuft.
In einigen Ausführungsformen kann, durch Stützen der Prallfläche 1330 mit der Struktur 1328, wie in 13 gezeigt, das Reduktionsmittel radial von der Prallfläche 1330 dispergiert werden, ohne jegliche oder mit geringerer Interferenz oder Schnittstellenbildung. In solchen Ausführungsformen kann dies eine Zunahme der Zerstäubung des Reduktionsmittels verursachen, da sich die Luft mit dem Reduktionsmittel mischt. Zusätzlich kann ohne Hinderung oder mit weniger Hinderung das Reduktionsmittel im Wesentlichen gleichmäßig innerhalb des Innenhohlraums 1310 dispergiert werden, um sich mit Luft zu mischen.
14 veranschaulicht eine beispielhafte Herstellungstechnik, um die Düse 116 und/oder die Düse 1300 herzustellen. Insbesondere veranschaulicht 14 eine Vielzahl von Düsen 1400, die auf einem Träger 1402 und unter Verwendung von 3D-Drucktechniken oder anderen Typen von additiven Herstellungsverfahren hergestellt werden (z. B. Formgießen). In einer Ausführungsform werden alle Komponenten der Düse 116 und/oder der Düse 1300 unter Verwendung der 3D-Drucktechniken hergestellt, und es können mehr oder weniger Düsen auf einmal hergestellt werden, als in 14 dargestellt. Zusätzlich wird in Betracht gezogen, dass eine oder mehrere der Komponenten der vorstehend erläuterten Düsen alternativ durch andere Prozesse hergestellt werden können.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Das Abgassystem der vorliegenden Offenbarung kann mit beliebigen Leistungssystemen verwendet werden, die ein Behandlungssystem aufweisen, um die Menge an schädlichen Emissionen zu verringern, die von Verbrennungsmotoren erzeugt werden. Insbesondere sind die Düsen der vorliegenden Offenbarung auf beliebige Flüssigkeits-/Gas-Mischvorgänge anwendbar, bei welchen eine effiziente, gleichmäßige und gründliche Mischung von Reduktionsmittel, Luft und Abgas gewünscht wird. Obwohl es auf eine Reihe von Behandlungsvorrichtungen/-systemen anwendbar ist, kann das offenbarte Behandlungssystem, das die Düse einsetzt, in erster Linie nützlich in Verbindung mit einer SCR-Einrichtung sein kann. Die offenbarte Düse unterstützt die Reduktion von NO_x, indem sie effektiv das Reduktionsmittel zerstäubt und ein Gemisch aus Reduktionsmittel und Luft in einer Abgasströmung des Motors dispergiert.
Wie oben beschrieben können in einigen Beispielen der Luftkanal 304 und der Reduktionsmittelkanal 306 Luft und Reduktionsmittel jeweils von der Versorgungsleitung 118 empfangen. Der Luftkanal 304 kann sich in mehrere Luftdurchgänge 600, die sich zu dem Innenhohlraum 700 der Düse 116 hin verjüngen, verzweigen oder auf andere Weise aufteilen, wo das durch den Reduktionsmittelkanal 306 zugeführte Reduktionsmittel sich mit der Luft innerhalb des Innenhohlraums 700 mischt. Im Besonderen verringern sich die Luftdurchgänge 600 in der Querschnittsfläche und verjüngen sich, während sie sich zu dem Innenhohlraum 700 hin fortsetzen. Das Reduktionsmittel wird an den Innenhohlraum 700 zugeführt und trifft auf eine Prallfläche 712, und wird danach radial zu den Luftdurchgängen 600 hin dispergiert. Luft tritt aus den Luftdurchgängen 600 über die Luftdurchgangsauslässe 720 aus und trifft radial auf das Reduktionsmittel, was eine weitere Zerstäubung des Reduktionsmittels verursacht. In einigen Ausführungsformen sind die Luftdurchgangsauslässe 720 radial um den Innenhohlraum 700 herum verteilt, um aus mehreren Richtungen auf das Reduktionsmittel zu treffen. Die Luft- und Reduktionsmittellösung kann in die Kammer 710 innerhalb des Innenhohlraums 700 hinein fortschreiten, um weiter gemischt zu werden, bevor sie über die Sprühkanäle 806 und Sprühkanalauslässe 202 aus der Düse 116 in das Abgas 104 dispergiert wird. Somit können die Behandlungsprozesse, die innerhalb des Behandlungssystems 102 durchgeführt werden, unter anderem einen Umwandlungsprozess von NO zu NO₂ und/oder einen Partikelentfernungsprozess beinhalten. Zusätzlich kann die Düse 116 die Mischung zwischen dem Reduktionsmittel und der Luft verbessern und kann die Kristallisation des Reduktionsmittels innerhalb der Düse 116 verringern. Die Düse 116 kann auch aus einem einzelnen Stück Material unter Verwendung von 3D-Drucktechniken hergestellt werden, um die Herstellungs- und/oder Montagezeiten zu verringern.
Dem Fachmann ist bekannt, dass verschiedene Modifikationen und Abwandlungen an dem Abgassystem der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsformen werden für den Fachmann aus der Betrachtung der Beschreibung und praktischen Ausführung des hierin offenbarten Abgassystems klar werden. Die Spezifikation und die Beispiele sollen als rein beispielhaft betrachtet werden, wobei der wahre Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung durch die folgenden Ansprüche und deren Äquivalente angegeben wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6267301 [0003]

Claims

Düse (1 16), umfassend: einen ersten Kanal (306); einen zweiten Kanal (304), der ringförmig um den ersten Kanal (306) herum angeordnet ist; eine Vielzahl von dritten Kanälen (600), die fluidmäßig mit dem zweiten Kanal (304) verbunden sind, wobei die Vielzahl von dritten Kanälen (600) radial um den ersten Kanal (306) herum angeordnet ist; und einen Innenhohlraum (700), der beinhaltet: einen ersten Einlass (718), der fluidmäßig mit dem ersten Kanal (306) verbunden ist; eine Vielzahl von zweiten Einlässen (720), wobei einzelne zweite Einlässe (720) der Vielzahl von zweiten Einlässen (720) fluidmäßig mit einzelnen dritten Kanälen (600) der Vielzahl von dritten Kanälen (600) verbunden sind; eine Prallfläche (712), die sich gegenüber dem ersten Einlass (718) befindet; und einen Auslass (808).
Düse (116) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von dritten Kanälen (600) einen ersten Abschnitt (1020) und einen zweiten Abschnitt (1024) umfasst, wobei der erste Abschnitt (1020) im Wesentlichen parallel zu dem ersten Kanal (306) ist und der zweite Abschnitt (1024) im Wesentlichen senkrecht auf den ersten Kanal (306) ist.
Düse (116) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von zweiten Einlässen (720) im Wesentlichen gleichmäßig um den ersten Einlass (718) an dem Innenhohlraum (700) herum beabstandet ist.
Düse (116) nach Anspruch 1, wobei: die einzelnen dritten Kanäle (600) eine erste Querschnittsfläche nahe dem ringförmigen Kanal (304) beinhalten; und die einzelnen zweiten Kanäle (600) eine zweite Querschnittsfläche an den einzelnen zweiten Einlässen (720) beinhalten, wobei die zweite Querschnittsfläche kleiner als die erste Querschnittsfläche ist.
Düse (116) nach Anspruch 1, wobei die einzelnen dritten Kanäle (600) der Vielzahl von dritten Kanälen (600) sich von dem zweiten Kanal (304) zu dem Innenhohlraum (700) hin verjüngen.
Abgassystem (100), das Folgendes umfasst: ein Abgasrohr (108), das dazu ausgestaltet ist, Abgas (104) von einem Motor zu empfangen; eine Düse (116), die sich innerhalb des Abgasrohrs (108) befindet, wobei die Düse (116) umfasst: ein erstes Ende (122) mit einem Sprühauslass (122); ein zweites Ende (120) mit einem ersten Kanal (306) und einem zweiten Kanal (304), der radial um den ersten Kanal herum (306) angeordnet ist; einen Innenhohlraum (700), der zwischen dem ersten Ende (122) und dem zweiten Ende (120) angeordnet ist, wobei der Innenhohlraum (700) beinhaltet: ein unteres Ende (702); ein oberes Ende (704); eine Seitenwand (706), die sich von dem unteren Ende (702) zu dem oberen Ende (704) erstreckt; einen ersten Auslass (718), der an dem unteren Ende (702) angeordnet ist, wobei der erste Auslass (718) fluidmäßig mit dem ersten Kanal (306) verbunden ist; und eine Vielzahl von zweiten Auslässen (720), die an der Seitenwand (706) angeordnet sind, wobei die Vielzahl von zweiten Auslässen (720) fluidmäßig mit dem zweiten Kanal (304) verbunden und radial um den ersten Auslass (718) herum angeordnet ist; und eine Versorgungsleitung (118), die fluidmäßig mit der Düse (116) verbunden ist, wobei die Versorgungsleitung (118) dazu ausgestaltet ist, Reduktionsmittel an den ersten Kanal (306) und Luft an den zweiten Kanal (304) zuzuführen.
Abgassystem (100) nach Anspruch 6, wobei einzelne zweite Auslässe (720) der Vielzahl von zweiten (720) Auslässen einander im Wesentlichen diametral gegenüberliegen.
Abgassystem (100) nach Anspruch 6, wobei: die Düse (116) eine Längsachse (204) beinhaltet; der erste Kanal (306) im Wesentlichen parallel zu der Längsachse (204) ist; und die Vielzahl von zweiten Auslässen (720) im Wesentlichen senkrecht auf die Längsachse (204) steht.
Abgassystem (100) nach Anspruch 6, wobei der Innenhohlraum (700) ferner eine Struktur (708) umfasst, die sich von dem unteren Ende (702) weg erstreckt, wobei die Struktur (708) eine Prallfläche (712) umfasst, die sich benachbart zu dem ersten Auslass (718) befindet.
Abgassystem (100) nach Anspruch 9, wobei: die Struktur (708) einen oder mehrere Schenkel (716) umfasst, die sich von dem unteren Ende (702) weg erstrecken; ein Spalt (804) zwischen benachbarten Schenkeln (716) des einen oder der mehreren Schenkel (716) angeordnet ist; und die einzelnen zweiten Auslässe (720) der Vielzahl von zweiten Auslässen (720) zu einem jeweiligen Spalt (804) weisen, zwischen den benachbarten Schenkeln (716) des einen oder der mehreren Schenkel (716).