DE10306133B4 - Abgasnachbehandlungseinrichtung - Google Patents

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Abstract

Abgasnachbehandlungseinrichtung mit einem Gehäuse (22), das sich axial entlang einer Achse (24) erstreckt und einen stromaufwärts gelegenen Einlaß (26) zum Einleiten von Abgasen und einen stromabwärts gelegenen Auslaß (30) zum Ausleiten der Abgase aufweist, und mit einem Nachbehandlungselement (34) im Gehäuse (22) mm Behandeln der Abgase, wobei im Gehäuse (22) ein Diffuser (132) angeordnet ist, der die zentralisierte Geschwindigkeitskraftströmung vom Einlaß gegen das Nachbehandlungselement (34) defokussiert und wobei der Diffuser (132) eine Vielzahl von Leitschaufeln (136) aufweist, die so gekrümmt sind, daß sie eine nicht-axiale Strömungsrichtungskomponente erzeugen, so daß die Abgase entlang der Leitschaufeln (136) strömen und durch die Krümmung der Leitschaufeln (136) entlang einer nicht-axialen Strömungskomponentenrichtung geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffuser (132) ein zentrales, axial verlaufendes, zylindrisches Rohr (134) aufweist, das am stromabwärts gelegenen, axialen Ende (144) perforiert ist, daß die Leitschaufeln (136) vom Rohr (134) aus radial nach...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungseinrichtung, einschließend Dieselpartikelfilter und Katalysatoren, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Abgasnachbehandlungselemente umfassen üblicherweise einen extrudierten Träger oder ein spiralförmig gewundenes, gewelltes oder geriffeltes Blatt mit einer Vielzahl an Strömungskanälen, die katalytisch behandelt sein können, um ein Durchflußkatalysatorelement bereitzustellen, und/oder das alternierend an den entgegengesetzten Enden der Kanäle zusammengesteckt sein kann, um ein Filterelement mit Wanddurchfluß bereitzustellen. Das Gehäuse für das Element hat einen stromaufwärts gelegenen Einlaß zum Einleiten von Abgasen und einen stromabwärts gelegenen Auslaß zum Ausleiten der Abgase. Der Einlaß hat üblicherweise einen Durchmesser, der kleiner als der Durchmesser des Gehäuses und des Nachbehandlungselements ist. Auspuffabgas, das über den Einlaß in das Gehäuse gelangt, trifft direkt auf das Zentrum bzw. den Mittelpunkt des Nachbehandlungselements, was zu einem Schaden durch Herausdrücken aufgrund der konzentrierten hohen Geschwindigkeit des Auspuffabgases führen kann, das auf den Mittelbereich des Katalysator- oder Filterelements aufprallt. Die Aufschlagkraft, die von der Abgasströmung erzeugt wird, kann häufig stark genug sein, um die Schichten innerhalb der spiralförmig gewundenen Medien zu scheren und sie in Richtung des stromabwärts gelegenen Endes entlang der axialen Mittellinie herauszudrücken.
  • Im Stand der Technik sind verschiedene Ansätze bekannt, um das zuvor erwähnte Problem zu lösen. Regelmäßig wird versucht, die vom Einlaß auf das Nachbehandlungselement einwirkende Abgasströmung zu defokussieren, also das Abgasströmungsprofil quer zum Nachbehandlungselement auszugleichen. Man versucht das mit unterschiedlich geformten Strömungsdiffusoren ( US-A-5,408,828 , US-A-5,110,560 ), mit einem axial geschlossenen, radial perforierten Rohr am Einlaß als Strömungsdiffusor ( US-A-5,828,013 ) und mit verschiedenen anderen Einlaßvarianten.
  • Bei der bekannten Abgasnachbehandlungseinrichtung, von der die Erfindung ausgeht ( DE-A-37 33 402 ), weist der Diffusor einen sich vom Einlaß zum Nachbehandlungselement aufweitenden Trichter auf, in dessen Innerem sich ein Strömungsleitkörper befindet. Der Strömungsleitkörper besteht aus sich in Strömungsrichtung erweiternden Kanälen mit einem bestimmten Raumöffnungswinkel. Dieser Strömungsleitkörper erfüllt den kompletten lichten Querschnitt des Diffusors. Der Druckabfall am Diffusor ist hier vergleichsweise hoch.
  • Der Lehre liegt das Problem zugrunde, die bekannte Abgasnachbehandlungseinrichtung so auszugestalten und weiterzubilden, daß bei entsprechend guter Wirkung des Strömungsdiffusors der Druckabfall weniger hoch ist.
  • Die zuvor aufgezeigte Problemstellung wird gelöst bei einer Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, bei der die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 zusätzlich verwirklicht sind.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung finden sich einleitend auch Beispiele des Standes der Technik.
  • 1 eine schematische Teilansicht einer Einrichtung zur Abgasnachbehandlung aus früherem Stand der Technik,
  • 2 eine schematische Teilansicht einer Ausführungsform einer Abgasnachbehandlungseinrichtung aus dem Stand der Technik ähnlich US-A-5,408,828 , US-A-5,110,560 ,
  • 3 eine schematische Teilansicht einer Ausführungsform einer Abgasnachbehandlungseinrichtung aus dem Stand der Technik ähnlich US-A-5,828,013 ,
  • 4 eine schematische Teilansicht einer Abgasnachbehandlungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 1 zeigt eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 20 umfassend ein Gehäuse 22, das sich axial entlang einer Achse 24 erstreckt und einen stromaufwärts gelegenen Einlaß 26 zum Einleiten von Abgasen, wie mit Pfeil 28 gezeigt, und einen stromabwärts gelegenen Auslaß 30 zum Ausleiten der Abgase, wie mit Pfeil 32 gezeigt, hat. In dem Gehäuse 22 befindet sich ein Nachbehandlungselement 34, das z. B. ein Durchflußkalalysatorelement, das katalytisch mit den Auspuffgasen rengiert, und/oder ein Filterelement mit Wanddurchfluß wie ein Dieselpartikelfilter zum Auffangen von Schmutz, z. B. Ruß, sein kann.
  • Solche Elemente sind üblicherweise mit einer flachen Basisschicht oder einem Basisblatt versehen, auf dem sich ein geripptes oder geriffeltes Blatt befindet, wobei die Blätter spiralförmig gewunden sind, um ein zylindrisches Element zu liefern, was z. B. aus den US-Patenten 4,017,347 , 4,652,286 , 5,322,537 , 5,908,480 bekannt ist.
  • Der Einlaß 26 hat einen kleineren Durchmesser als die äußere Gehäuseseitenwand 36, Abgase vom Einlaß 26 prallen unmittelbar auf das stromaufwärts gelegene axiale Ende 38 des Elements 34 in dessen zentralen Bereich 40. Eine Rückführung der Strömung tritt, wie mit den Pfeilen 42 dargestellt, nahe des Einlasses 26 und nahe des Auslasses 30 aufgrund von plötzlicher Expansion und plötzlicher Kontraktion auf, Die von den Abgasen erzeugte Aufschlagkraft gegen den Zentralbereich 40 kann häufig stark genug sein, um die Schichten innerhalb der spiralförmig gewundenen Medien von Element 34 zu scheren und sie aus dem Zentrum herauszudrücken, d. h. nach rechts in 1.
  • Eine gleichmäßigere Verteilung der Strömung in der Eingangskammer 44 des Gehäuses 22 wäre erwünscht.
  • Auch in 2 ist Stand der Technik dargestellt, 2 betrifft also nicht die Erfindung. Sie zeigt eine Möglichkeit, eine gleichmäßigere Verteilung der Abgasströmung in der Eingangskammer 44 durch Bereitstellen geneigt zur Achse verlaufender Wände 46 zu erreichen. Dadurch entsteht ein Übergangskanal, der sich zu größeren Querschnitten erweitert, während die geneigt zur Achse verlaufende Wand 46 vom Einlaß 26 in Richtung des Nachbehandlungselements 34 verläuft.
  • Es ist aus dem Stand der Technik auch bekannt und deshalb ebenfalls nicht Teil der Erfindung, ein Einlaßrohr 48 zu verwenden, das, wie bei 50 in 3 gezeigt, perforiert ist, um eine verbesserte Strömungsverteilung zu erreichen.
  • 4 zeigt eine Einrichtung 130, die einen Diffusor 132 hat. Der Diffusor 132 umfaßt ein zentrales, axial verlaufendes, zylindrisches Rohr 134 mit einer Vielzahl von Leitschaufeln 136, die sich radial außerhalb des Rohrs 134 erstrecken und so gebogen sind, daß sie der Abgasströmung, wie mit Pfeil 138 gezeigt, eine nicht-axiale Strömungsrichtungskomponente verleihen. Ein erster Teil 140 der Abgase strömt vom Einlaß 26 innerhalb des Rohrs 34 und ein zweiter Teil 142 der Abgase strömt vom Einlaß 26 entlang der Leitschaufeln 136 und wird durch die Krümmung der Leitschaufeln entlang der nicht-axialen Strömungskomponentenrichtung 138 geleitet. Der zweite Teil 142 der Abgasströmung hat die Form eines Ringraums, der konzentrisch den ersten Teil 140 der Abgasströmung umgibt. Der erste Teil 140 der Abgase strömt vom Einlaß 26 axial durch das Rohr 134 direkt zum Nachbehandlungselement 34. Das Rohr 134 ist am stromabwärts gelegenen, axialen Ende 144 perforiert und kann auch entlang seiner zylindrischen Seitenwand perforiert sein.

Claims (2)

  1. Abgasnachbehandlungseinrichtung mit einem Gehäuse (22), das sich axial entlang einer Achse (24) erstreckt und einen stromaufwärts gelegenen Einlaß (26) zum Einleiten von Abgasen und einen stromabwärts gelegenen Auslaß (30) zum Ausleiten der Abgase aufweist, und mit einem Nachbehandlungselement (34) im Gehäuse (22) mm Behandeln der Abgase, wobei im Gehäuse (22) ein Diffuser (132) angeordnet ist, der die zentralisierte Geschwindigkeitskraftströmung vom Einlaß gegen das Nachbehandlungselement (34) defokussiert und wobei der Diffuser (132) eine Vielzahl von Leitschaufeln (136) aufweist, die so gekrümmt sind, daß sie eine nicht-axiale Strömungsrichtungskomponente erzeugen, so daß die Abgase entlang der Leitschaufeln (136) strömen und durch die Krümmung der Leitschaufeln (136) entlang einer nicht-axialen Strömungskomponentenrichtung geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffuser (132) ein zentrales, axial verlaufendes, zylindrisches Rohr (134) aufweist, das am stromabwärts gelegenen, axialen Ende (144) perforiert ist, daß die Leitschaufeln (136) vom Rohr (134) aus radial nach außen verlaufen, daß ein erster Teil (140) der Abgase vom Einlaß (26) axial innerhalb des Rohrs (134) strömt und ein zweiter Teil (142) der Abgase vom Einlaß (26) entlang der Leitschaufeln (136) strömt.
  2. Abgasnachbehandlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das Nachbehandlungselement (34) ein Katalysatorelement und/oder ein Filterelement ist oder aufweist.
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