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Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Abgasleitungen und insbesondere der Mischer zum Mischen einer Fluidlösung, wie etwa ein Dieselabgasfluid, englisch DEF, oder gasförmiges Ammoniak zur Durchführung einer selektiven katalytischen Reduktion, mit dem Abgas.
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Aus dem Stand der Technik ist die Herstellung und Verwendung eines Mischers zum Mischen einer Fluidlösung, wie etwa eines Dieselabgasfluids zur selektiven katalytischen Reduktion, das üblicherweise Harnstoff in flüssiger Form und gasförmiges Ammoniak enthält, mit einem Gas, wie etwa einem Abgas, bekannt. Der Mischer liegt sich üblicherweise in einer Abgasleitung, die mit einem Verbrennungsmotor, vorzugsweise einem Dieselmotor verbunden ist. Der Mischer weist eine Mischkammer in Form eines verallgemeinerten Zylinders auf, der durch Translationsbewegung eines polarperiodischen Querschnitts entlang einer ersten Achse erhalten wird. Die Fluidlösung wird in Aerosolform bei einer Flüssigkeit und in Gasform bei einem Gas in ein axiales Ende der Mischkammer gesprüht. Das Gas tritt über Öffnungen, die in einer erzeugenden Fläche der Mischkammer ausgebildet sind, in die Mischkammer ein. Das resultierende Gemisch, Gas und flüssiges Fluid gemischt, tritt über das andere axiale Ende aus.
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Aufgrund der Querschnittsform der Mischkammer und insbesondere der Ausrichtung der Öffnungen wird das Gas bei Eintritt in die Mischkammer einer Wirbelbewegung ausgesetzt. Der Zweck dieses Wirbels besteht erstens darin, den Mischvorgang der Fluidlösung mit dem Gas zu fördern, und zweitens die Ablagerung des in der Fluidlösung enthaltenen flüssigen Teils an den Innenflächen der Mischkammer zu vermeiden oder zumindest zu begrenzen. Um dieses Ziel zu erreichen, muss der Wirbel in einem Schnitt senkrecht zur Achse der Mischkammer im Wesentlichen gleichförmig sein und eine ziemlich spezifische Drehrate haben, die weder zu langsam noch zu schnell ist. Ein ungleichmäßiger Wirbel würde das Spritzen von Tröpfchen der Fluidlösung auf eine bestimmte Seite einer Wand der Mischkammer hervorrufen, was eine Ansammlung von Flüssigkeit hervorrufen würde. Eine Möglichkeit, eine gleichmäßige Wirbeldrehgeschwindigkeit innerhalb der Mischkammer zu erreichen, besteht darin, das Gleichgewicht der Massenstromgeschwindigkeiten an jeder Öffnung der Mischkammer zu verbessern. Dies kann durch eine Reduzierung der Öffnungsgröße erreicht werden, was zu einer Druckerhöhung stromaufwärts der Mischkammer und zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit an den Öffnungen der Mischkammer führt. Dadurch wird die Wirbeldrehrate erhöht. Dies könnte auch zu einem zu erwartenden Spritzen von Tröpfchen durch Zentrifugalwirkung auf die Wände der Mischkammer und damit zu einer verminderten Leistung führen. Der polarperiodische Querschnitt ist im besten Fall spiralförmig ausgebildet. Eine derartige Spiralform ist schwer einzustellen, um einen gleichmäßigen Wirbel mit der richtigen Gasgeschwindigkeit zu erhalten. Da eine derartige Spirale zudem gekrümmte Flügel hat, ist eine spiralförmige Mischkammer schwierig herzustellen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Formen der Mischkammern aus dem Stand der Technik können die Ziele zur Bereitstellung einer guten Mischkammer nicht erreichen.
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Es besteht ein reeller Bedarf, eine verbesserte Mischkammer vorzuschlagen.
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Es hat sich herausgestellt, dass eine Mischkammer mit sternförmigem Querschnitt diese Probleme zufriedenstellend lösen kann. Ein derartiger sternförmiger Querschnitt kann durch periodische polare Wiederholung eines elementaren Profils erhalten werden, das eine Öffnung aufweist, die durch einen ersten Winkel zwischen einem ersten Segment, das durch beide Enden der Öffnung verläuft, und einer radialen Linie, die durch das distale Ende des ersten Segments verläuft, definiert ist.
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Besondere Merkmale oder Ausführungsform, die einzeln oder in Kombination anwendbar sind, sind folgende:
- - das elementare Profil weist im Wesentlichen nur geradlinige Segmente auf,
- - die Anzahl der periodischen Wiederholungen liegt zwischen 2 und 20, vorzugsweise zwischen 4 und 16, weiter vorzugsweise zwischen 6 und 12,
- - die Zahl ist eine Primzahl, vorzugsweise 7 oder 11,
- - der erste Winkel liegt zwischen 0 und 90°, vorzugsweise zwischen 10 und 80°, weiter vorzugsweise zwischen 15 und 50° und noch weiter vorzugsweise zwischen 15 und 45°,
- - das elementare Profil weist das erste Segment mit der Öffnung auf,
- - das elementare Profil weist ferner ein zweites Segment auf, das an das erste Segment angrenzt und bezogen auf das erste Segment unter einem zweiten Winkel ausgerichtet ist,
- - der zweite Winkel liegt zwischen 45 und 90°, vorzugsweise zwischen 60 und 90° und weiter vorzugsweise zwischen 70 und 90°, wenn das elementare Profil zwei Segmente umfasst,
- - das elementare Profil weist ferner ein drittes Segment auf, das an das zweite Segment angrenzt und bezogen auf das zweite Segment unter einem dritten Winkel ausgerichtet ist,
- - der zweite Winkel liegt zwischen 45 und 180°, vorzugsweise zwischen 80 und 180° und weiter vorzugsweise zwischen 90 und 180°, wenn das elementare Profil mehr als zwei Segmente umfasst,
- - der dritte Winkel liegt zwischen 90 und 180° und vorzugsweise zwischen 100 und 180°,
- - die erzeugende Fläche wird ausgehend von einer einfachen Metallfolie hergestellt, die so geschnitten ist, dass die Öffnungen erhalten werden, so gefaltet ist, dass die Segmente gebildet werden, und auf Stoß zusammengefügt ist, so dass die erzeugende Fläche geschlossen ist.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung, die lediglich als Beispiel gegeben ist, und anhand der beigefügten Figuren besser verstanden. Darin zeigen:
- [1] einen Mischer in einer perspektivischen Ansicht,
- [2] eine erste Ausführungsform eines sternförmigen Querschnitts in einer perspektivischen Ansicht,
- [3] die gleiche erste Ausführungsform in einer Schnittansicht,
- [4] die Parameter zur Definition eines sternförmigen Querschnitts in einer Schnittansicht,
- [5], [6], [7] drei weitere Ausführungsformen von sternförmigen Querschnitten und ihr entsprechendes Geschwindigkeitsdiagramm,
- [8] ein Beispiel für eine Folie, die zur Bildung einer Mischkammer hergestellt wurde.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Bezugnehmend auf 1, die eine perspektivische Schnittansicht zeigt, weist ein Mischer 1 eine Mischkammer 2 auf. Die Mischkammer 2 hat die Form eines verallgemeinerten Zylinders, d.h. er wird durch Translationsbewegung eines Querschnitts S, hier eines polarperiodischen Querschnitts S, entlang einer ersten Achse Am erhalten. Die Translationsbewegung erfolgt vorzugsweise senkrecht zum Querschnitt S. Der verallgemeinerte Zylinder weist dann ein erstes axiales Ende 3 auf einer Seite der Achse Am, ein zweites axiales Ende 4 gegenüber dem ersten axialen Ende 3 auf der anderen Seite der ersten Achse Am und eine die erste Achse Am umgebende erzeugenden Fläche 6 auf.
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Die Fluidlösung, wie etwa ein Dieselabgasfluid (oder engl. Diesel Exhaust Fluid - DEF) zur selektiven katalytischen Reduktion, SCR, die aus einer wässrigen Harnstofflösung und Ammoniakgas besteht, wird über das erste axiale Ende 3 als Aerosol für den flüssigen Teil und als Gas für den gasförmigen Teil in die Mischkammer 2 gesprüht.
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Das Gas, wie etwa ein Abgas, tritt über eine Einlassleitung 7 in den Mischer 1 ein. Anschließend tritt das Gas über Öffnungen 5, die in der erzeugenden Fläche 6 der Mischkammer 2 angeordnet sind, in die Mischkammer 2 ein.
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In der Mischkammer 2 werden Gas und Fluid vermischt, und das erzeugte Gemisch tritt über das zweite axiale Ende 4 aus.
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Eine gute Durchmischung wird erreicht, wenn die Form der Mischkammer 2 und insbesondere ihre erzeugenden Fläche 6 bewirkt, dass das Gas in der Mischkammer 2 einen Wirbel bildet. Dieser Wirbel muss in einem Schnitt senkrecht zur Achse Am der Mischkammer sowohl polar als auch radial so gleichmäßig wie möglich sein, damit er im gesamten Volumen der Mischkammer 2 eine im Wesentlichen spezifische Drehgeschwindigkeit hat. Außerdem muss die Drehgeschwindigkeit einen angemessenen Wert haben, weder zu niedrig noch zu hoch. Damit soll erstens eine gute Durchmischung gewährleistet und zweitens eine Ablagerung des flüssigen Teils der Fluidlösung an der Innenfläche der Mischkammer 2 vermieden werden.
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Um sowohl die Wirbelform als auch die Intensität des Werts der Drehgeschwindigkeit vorzugsweise separat einzustellen, ist es von großem Interesse, ein parametrisches Konzept zu haben, dessen Parameter vorzugsweise in der Simulation angepasst werden können, bis ein optimaler Wirbel erhalten wird.
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Aus diesen Gründen ist erfindungsgemäß der Querschnitt S der Mischkammer 2 sternförmig ausgebildet. Eine erste Ausführungsform ist in 2 in perspektivischer Ansicht veranschaulicht.
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Mit Bezug auf die 3 und 4 wird genauer gesagt der sternförmige Querschnitt S durch polarperiodische Wiederholung eines elementaren Profils F, F' erhalten. Das elementare Profil F, F' weist eine Öffnung 5 auf, die unter einem ersten Winkel α bezogen auf einen Radius ausgerichtet ist. Mit anderen Worten ist ein erstes Segment G1, das durch beide Enden der Öffnung 5 verläuft, beginnend von der Mitte des Querschnitts S, d.h. von der Achse Am, und durch das distale Ende P2 des ersten Segments G1 verlaufend, unter einem ersten Winkel α bezogen auf eine radiale Gerade Ro ausgerichtet. Die Öffnung 5 ist auch durch ihre Breite Wo definiert. Die Gerade Lo ist eine Gerade, die die beiden Enden der Öffnung 5 verbindet und somit das erste Segment G1 trägt.
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Gemäß einem wichtigen Merkmal umfasst das elementare Profil F, F' im Wesentlichen nur gerade Segmente G1, G2, G2', G3. Dieses Merkmal ermöglicht eine Vereinfachung der Herstellung der Mischkammer 2 durch Biegen eines flachen Zuschnitts, wie oben erläutert. Dadurch können vor allem das elementare Profil F, F' und damit der Querschnitt S durch wenige Parameter definiert werden: jeweilige Längen der Segmente G1, G2, G2', G3 und jeweilige Winkel α, β, γ zwischen diesen Segmenten G1, G2, G2', G3. Der Begriff „im Wesentlichen“ bedeutet hier, dass ausnahmsweise Biegeradien zwischen den aufeinanderfolgenden Segmenten G1, G2, G2', G3 zulässig sind.
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Es hat sich gezeigt, dass ein elementares Profil F, F' polarperiodisch wiederholt wird. Bezugnehmend auf 4 ist zu sehen, dass dies bedeutet, dass sich ein elementares Profil F, F' über einen Winkel δ gleich 360°/N erstreckt, wobei N die ganze Zahl periodischer Wiederholungen ist.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung liegt die Anzahl N periodischer Wiederholungen zwischen 2 und 20, vorzugsweise zwischen 4 und 16, weiter vorzugsweise zwischen 6 und 12. Die Zahl N ist ein Kompromiss. Je größer N ist, desto gleichförmiger kann der Wirbel polar sein. Je kleiner N ist, desto einfacher ist die Herstellung der Mischkammer. Mit anderen Worten ist ein Mindestwert von N erforderlich, um die Gleichmäßigkeit des Wirbelstroms zu erhalten. Ein weiterer Anstieg von N ist jedoch durch die Anforderungen des Herstellungsverfahrens begrenzt.
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Vorteilhafterweise ist die Zahl N eine Primzahl. Dieses Merkmal hängt mit dem Lärmmanagement zusammen. Eine Primzahl N führt zu größeren Wellenlängen und damit zu einer möglichen Geräuschminderung. Unter den Primzahlen in den ausgewählten Intervallen werden die beiden Primzahlen 7 und 11 bevorzugt.
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Der erste Winkel α bestimmt die Ausrichtung der Öffnung 5 und damit die Form und Intensität des Wirbels bei Eintritt des Gases in die Mischkammer 2. Der erste Winkel α liegt zwischen 0 und 90°, vorzugsweise zwischen 10 und 80°, weiter vorzugsweise zwischen 15 und 50° und noch weiter vorzugsweise zwischen 15 und 45°. Dieser erste Winkel α ermöglicht eine Steuerung der Wirbelgeschwindigkeit, indem die Eintrittsgeschwindigkeit an der Öffnung 5, die eng mit der Breite Wo der Öffnung zusammenhängt, von der Drehgeschwindigkeit entkoppelt wird. Insbesondere könnte der Massenstromgeschwindigkeitsausgleich an der Öffnung 5 durch eine Verringerung der Gesamtbreite Wo der Öffnung 5 verbessert werden. Dadurch wird die Wirbelgeschwindigkeit erhöht. Dies kann durch eine Vergrößerung des Winkels α kompensiert werden. Dieses Beispiel zeigt, wie mit dem Winkel α die Wirbeldrehgeschwindigkeit eingestellt werden kann.
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Ein extremer Winkel von 90° führt dazu, dass der Strom in rein radialer Richtung und damit ohne Wirbelbildung eingespritzt wird. Da ein Winkel funktional zwingend erforderlich ist, ist ein 90°-Winkel nicht geeignet.
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Gemäß einem weiteren Merkmal weist das erste Segment G1 des elementaren Profils F die Öffnung 5 auf. Vorzugsweise ist das erste Segment G1 auf die Öffnung 5 ausgerichtet. Um das Gas massiv in die Mischkammer 2 eintreten zu lassen, muss die Breite Wo der Öffnung maximiert werden. Folglich ist die Länge des ersten Segments G1 im Wesentlichen gleich der Breite Wo der Öffnung 5, an den Grenzen der Herstellungsbedingungen. So fällt das distale Ende P2 des ersten Segments G1 fast mit dem einen Ende der Öffnung 5 zusammen, während das proximale Ende P1 des ersten Segments G1 fast mit dem anderen Ende der Öffnung 5 zusammenfällt.
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Unter Bezugnahme auf 4 wird ein elementares Profil F, F', das aus den Segmenten G1, G2, G2', G3 besteht, durch die Punkte P1-P4 definiert. P1 ist der erste Punkt. Der Bipunkt (P1, P2) definiert das erste Segment G1. Der Bipunkt (P2, P3) definiert das zweite Segment G2. Der Bipunkt (P2, P4) definiert ein alternatives zweites Segment G2'. Der Bipunkt (P3, P4) definiert das dritte Segment G3. Ein nicht dargestellter Biegeradius kann an jedem dieser Punkte P1-P4 vorhanden sein.
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Der erste Punkt P1 und der letzte Punkt P4 müssen aufgrund der periodischen Wiederholung auf den Rändern des Winkels δ und im gleichen Abstand zum Mittelpunkt / zur Achse Am liegen, d.h. beide auf ein und demselben Kreis C1 liegen. Der am weitesten entfernte Punkt, sei es P2 oder P3, liegt auf einem größeren umschriebenen Kreis C2 mit demselben Mittelpunkt, so dass das elementare Profil F, F' einen Zweig des Sterns bildet.
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Zusätzlich zu dem ersten Segment, das die Öffnung 5 aufweist, muss das elementare Profil F auch ein zweites Segment G2, G2' aufweisen. Das zweite Segment G2, G2' grenzt an das erste Segment G1 an (und ist über P2 damit verbunden) und ist bezogen auf das erste Segment G1 unter einem zweiten Winkel β, β' ausgerichtet.
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Der zweite Winkel β bestimmt die Ausrichtung eines Segments G2 / einer gegenüberliegenden Wand in Bezug auf die Öffnung 5. Das Segment G2 / die Wand trägt dazu bei, den Gasstrom zum Mittelpunkt / zur Achse Am zu leiten, und bedingt somit die Form und Intensität des Wirbels. Dieser zweite Winkel β liegt zwischen 45 und 90°, vorzugsweise zwischen 60 und 90°, weiter vorzugsweise zwischen 70 und 90°, wenn das elementare Profil F zwei Segmente G1, G2 umfasst.
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Mit nur zwei Segmenten G1, G2 ist es möglich, einen Sternzweig zu bilden. In einem derartigen Fall ist der Sternzweig dreieckig, und der Winkel β wird durch die Geometrie bestimmt.
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Alternativ kann das elementare Profil F' auch ein drittes Segment G3 aufweisen. Das dritte Segment G3 grenzt an das zweite Segment G2 an (und ist über P3 damit verbunden) und ist bezogen auf das zweite Segment G2 unter einem dritten Winkel γ ausgerichtet. F in durchgezogener Linie stellt ein elementares Profil F mit zwei Segmenten G1, G2 dar. F' in gestrichelten Linien stellt ein elementares Profil F' mit drei Segmenten G1, G2', G3 dar, wobei das erste Segment G1 dasselbe ist.
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Der zweite Winkel β' bestimmt die Ausrichtung eines gegenüberliegenden Segments G2 ‚/ einer Wand in Bezug auf die Öffnung 5. Das Segment G2‘ / die Wand trägt dazu bei, den Gasstrom erneut zum Mittelpunkt / zur Am-Achse zu leiten, und bedingt somit die Form und Intensität des Wirbels. Dieser zweite Winkel β' liegt zwischen 45 und 180°, vorzugsweise zwischen 80 und 180° und weiter vorzugsweise zwischen 90 und 180°, wenn das elementare Profil F' mehr als zwei Segmente G1, G2', G3 umfasst.
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Mit dem dritten Winkel γ wird die gegenüberliegende Wand besser bestimmt und verkompliziert. Mit dem Segment G3 / der Wand wird die Form und Intensität des Wirbels genauer definiert. Mit nur zwei Segmenten G1, G2, wie durch das elementare Profil F dargestellt, ist diese Form dreieckig begrenzt und die Ausrichtung des zweiten Segments G2 vorgegeben. Ein drittes Segment G3 erlaubt einen Freiheitsgrad, wie durch das elementare Profil F' veranschaulicht, bei der Gestaltung der gegenüberliegenden Wand und insbesondere bei der Ausrichtung des zweiten Segments G2' und gewährleistet dabei die Periodizitätsanforderung zur Vervollständigung des elementaren Profils F' mit einem Endpunkt P4 auf dem ersten Kreis C1. Der dritte Winkel liegt zwischen 90 und 180° und vorzugsweise zwischen 100 und 180°.
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Es wurden Tests und Simulationen durchgeführt, die zeigen, dass das Hinzufügen eines vierten oder zusätzlicher Segmente die Leistungen der Wirbeleinstellung nicht wesentlich und zumindest nicht ausreichend verbessert, um die entsprechende zusätzliche Herstellungskomplexität zu rechtfertigen.
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Die 2 und 3 zeigen eine Mischkammer, deren Querschnitt S sieben Zweige von zwei Segmenten umfasst.
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Die 5, 6 und 7 veranschaulichen drei weitere Ausführungsformen mit einem erhaltenen Gasgeschwindigkeitsdiagramm in Überlagerung. Alle weisen sechs Zweige auf. Die Ausführungsform in 5 zeigt ein elementares Profil mit zwei Segmenten. Das Geschwindigkeitsdiagramm zeigt Farbunterschiede (Graustufen), die auf das Vorhandensein eines Geschwindigkeitsgradienten im Gasstrom hinweisen. Die Ausführungsform von 6 zeigt ein elementares Profil mit drei Segmenten. Der erste Winkel α ist der gleiche wie in 5. Der zweite Winkel β' liegt nahe bei 90°. Das Geschwindigkeitsdiagramm zeigt in Graustufen eine Wirbelgeschwindigkeit. Dies deutet darauf hin, dass das zweite Segment G2' an der Erzeugung des Wirbels beteiligt ist, aber hauptsächlich die Ausrichtung der Öffnung, definiert durch den ersten Winkel α, dazu beiträgt. Die Ausführungsform von 7 zeigt ein elementares Profil mit drei Segmenten, jedoch mit Winkeln α, β, γ, die sich von denen der vorherigen Ausführungsform unterscheiden. Insbesondere der erste Winkel α wurde im Vergleich zu 6 verkleinert. Das Geschwindigkeitsdiagramm zeigt (in Graustufen) einige Unterschiede, die auf einen Geschwindigkeitsgradienten, sowohl radial als auch polar, im Gasstrom hinweisen. Es zeigt auch eine geringere Wirbelgeschwindigkeit im Vergleich zu 6.
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Ein wichtiger Vorteil im Zusammenhang mit der Tatsache, dass das elementare Profil F, F' und damit der Querschnitt S aus geraden Segmenten G1, G2, G2', G3 besteht, liegt darin, dass die erzeugende Fläche 6 der Mischkammer 2 einfach aus einer einfachen Folie oder einem Zuschnitt aus Metall hergestellt werden kann. Wie in 8 gezeigt, wird der Zuschnitt mit einer im Wesentlichen rechteckigen Form so geschnitten, dass die Öffnungen 5 erhalten werden, und entlang der gestrichelten Linien 8, die den Punkten P1-P4 entsprechen, geradlinig gefaltet, so dass die Segmente G1, G2, G2', G3 / Wände gebildet werden. So erhält man die Form eines verallgemeinerten Zylinders. Sie wird beendet, indem die beiden gegenüberliegenden Enden so miteinander verbunden werden, dass die erzeugende Fläche 6 geschlossen ist.
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Somit ist die erzeugende Fläche 6 eine Seitenwand, die die Mischkammer 2 radial begrenzt und die Form eines verallgemeinerten Zylinders hat, die durch Translationsbewegung des sternförmigen Querschnitts S entlang der ersten Achse Am erhalten wird.
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Sie hat auf ihrer gesamten axialen Länge einen sternförmigen Querschnitt.
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Die radiale Richtung wird ausgehend von der Mittelachse der erzeugenden Fläche 6 betrachtet, die, wie in 1 zu sehen ist, die erste Achse Am ist.
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Die erzeugende Fläche 6 begrenzt die Mischkammer 2 radial auf mindestens 80% einer axialen Länge der Mischkammer 2, vorzugsweise auf mindestens 90% der axialen Länge und üblicherweise auf 100% der axialen Länge. Die axiale Länge wird zwischen dem ersten Ende 3 und dem zweiten Ende 4 betrachtet.
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Die Tatsache, dass das Sternprofil S durch polare periodische Wiederholung des elementaren Profils F, F' erhalten wird, bedeutet, dass das Sternprofil aus mehreren elementaren Profilen F, F' besteht, die alle identisch sind und entlang eines Kreises nebeneinanderliegen. Der Mittelpunkt dieses Kreises liegt auf der Mittelachse der erzeugenden Fläche und bildet den Pol des Sternprofils. Jedes elementare Profil F, F' wird aus dem vorhergehenden durch Drehung um den Pol abgeleitet.
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Die erzeugende Fläche 6 hat den sternförmigen Querschnitt S auf mindestens 80% einer axialen Länge der Mischkammer 2, vorzugsweise auf mindestens 90% der axialen Länge und üblicherweise auf 100% der axialen Länge.
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Die erzeugende Fläche 6 besteht aus mehreren flachen Seiten 9, 10, 11, die durch Biegelinien miteinander verbunden sind (4 und 8).
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Die Biegelinien sind die in 8 gezeigten Linien 8.
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Die Biegelinien 8 verlaufen im Wesentlichen parallel zur ersten Achse Am.
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Jede Seite 9, 10, 11 erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der erzeugenden Wand 6.
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Jedes Segment G1, G2, G2', G3 jedes elementaren Profils F, F' des sternförmigen Querschnitts S wird somit durch eine der Seiten 9, 10, 11 definiert.
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Die erzeugende Fläche 6 umfasst drei Arten von Seiten (Seiten 9, 10' und 11) oder zwei Arten von Seiten (Seiten 9 und 10), je nachdem, ob das Profil drei oder zwei Segmente umfasst.
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Die Seiten 9 definieren die ersten Segmente G1, die Seiten 10 die zweiten Segmente G2, die Seiten 11 die dritten Segmente G3 und die Seiten 10' die zweiten Segmente G2'.
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Die Positionen der Seiten desselben Typs (9, 10, 10' oder 11) lassen sich durch Drehung um die Mittelachse Am der Mischkammer 2 voneinander ableiten.
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Zwischen den Seiten 9 und 10 wird der Winkel β gebildet, zwischen den Seiten 10' und 11 wird der Winkel γ gebildet, und zwischen den Seiten 9 und 10' wird der Winkel β' gebildet. Jede Seite 9 bildet einen Winkel α mit der radialen Ebene, die durch die Biegelinie 8 verläuft, welche die Seite 9 mit der entsprechenden Seite 10 oder Seite 10' verbindet.
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Jede Öffnung 5 wird vollständig aus einer der Seiten, in diesem Fall der Seite 9, herausgeschnitten.
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Sie wird durch die zu dieser Seite gehörenden Ränder 12 begrenzt.
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Jede Öffnung 5 erstreckt sich auf mindestens 80% der axialen Länge der Seite, vorzugsweise auf mindestens 90% der axialen Länge. Sie erstreckt sich auf mindestens 50% der Breite der Seite senkrecht zur Mittelachse Am, vorzugsweise auf mindestens 60% der Breite, weiter vorzugsweise auf mindestens 70% der Breite.
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Es ist somit sehr einfach, die Ausrichtung der Öffnung 5 in Bezug auf die entsprechende radiale Ebene, d.h. den Winkel α, zu verändern. Dazu genügt es, die Biegewinkel zwischen den Seiten 9, 10, 10' und 11 während der Herstellung der erzeugenden Fläche zu verändern.
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Damit ist es auch möglich, den Winkel α über einen weiten Winkelbereich, praktisch zwischen 0 und 90° zu verändern.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Abgasleitung mit einem derartigen Mischer 1.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Fahrzeug mit einer derartigen Abgasleitung.
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Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines wie oben beschrieben Mischers.
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Das Verfahren umfasst einen Schritt zur Herstellung der erzeugenden Fläche 6, der die folgenden Arbeitsgänge umfasst:
- - Erhalten einer Metallfolie 7 mit zwei gegenüberliegenden Rändern 13;
- - Schneiden der Öffnungen 5 in der Metallfolie 7;
- - Biegen der geschnittenen Metallfolie 7 zur Bildung der Segmente G1, G2, G2', G3, wobei sich die beiden gegenüberliegenden Ränder 13 nach dem Biegen aneinander entlang erstrecken;
- - Zusammenfügen der beiden gegenüberliegenden Ränder 13.
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Die Folie 7 ist in 8 dargestellt.
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Die beiden gegenüberliegenden Ränder 13 sind in der Regel gerade Ränder, die nach dem Falten parallel zur Mittelachse Am verlaufen.
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Die Öffnungen 5 werden mit allen geeigneten Mitteln, z.B. durch Stanzen, Laserschneiden usw. ausgeschnitten.
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Das Biegen erfolgt entlang der oben beschriebenen Biegelinien 8. Es ermöglicht die Bildung der Seiten 9, 10, 10', 11. Es ermöglicht das Ausbilden der elementaren Querschnitte F, F' und der Sternform S.
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Das Zusammenfügen der gegenüberliegenden Ränder 13 erfolgt durch jedes geeignete Mittel, z.B. durch Schweißen.
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Die Erfindung wurde in den Zeichnungen und in der vorangehenden Beschreibung ausführlich veranschaulicht und beschrieben. Letzteres ist als veranschaulichend und beispielhaft und nicht als Beschränkung der Erfindung allein auf diese Beschreibung zu betrachten. Zahlreiche Ausführungsvarianten sind möglich.
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Bezugszeichenliste
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- - 1:
- Mischer,
- - 2:
- Mischkammer,
- - 3:
- erstes axiales Ende,
- - 4:
- zweites axiales Ende,
- - 5:
- Öffnung,
- - 6:
- erzeugende Fläche,
- - 7:
- Einlassrohr,
- - 8:
- Biegelinie,
- - Am:
- Achse der Mischkammer, Mitte des Querschnitts,
- - S:
- Querschnitt,
- - F, F':
- elementares Profil,
- - G1, G2, G2', G3:
- Segmente des elementaren Profils,
- - α:
- Ausrichtung der Öffnung,
- - β, β', γ:
- Winkel zwischen den Segmenten,
- - P1-P4:
- Punkte zur Definition eines elementaren Profils,
- - δ:
- Winkel der Periodizität,
- - N:
- Anzahl der Perioden,
- - Ro:
- Radius,
- - Lo:
- Gerade durch die Öffnung,
- - Wo:
- Breite der Öffnung,
- - Ao:
- Achse der Öffnung,
- - C1, C2:
- Kreise.
