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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein ein System zum Behandeln von Gas und insbesondere ein System zum wirksamen und effizienten Behandeln von Abgas von einem Motor.
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Hintergrund
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Abgasbehandlungssysteme zum Behandeln von Abgas von einem Motor sind üblicherweise stromabwärts eines Motors montiert und können einen Dieselpartikelfilter oder ein anderes Abgasbehandlungselement aufweisen, das im Strömungsweg des Abgases angeordnet ist. Das Abgas wird üblicherweise durch das Abgasbehandlungselement gezwungen, um das Abgas positiv zu beeinflussen, z. B. durch Verringern der Menge von Feinstaub oder NOx, die als Folge des Betriebs des Motors in die Atmosphäre eingebracht wird.
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Abgasbehandlungssysteme können hinsichtlich (i) einer maximalen positiven Auswirkung auf das Motorabgas und (ii) eines minimalen negativen Einflusses auf die Motorleistung ausgebildet werden. Zum Beispiel können Abgasbehandlungssysteme mit Diffusorelementen und/oder verschieden komplexen Geometrien ausgebildet werden, die darauf ausgerichtet sind, den Abgasstrom besser über die Oberfläche eines Abgasbehandlungselements zu verteilen, während zugleich der Abgasstromwiderstand minimal beeinflusst wird.
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U.S. Patent Nr. 6,712,869 von Cheng et al. offenbart eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit einem Strömungsdiffusor, der stromabwärts eines Motors und stromaufwärts eines Nachbehandlungselements angeordnet ist. Der Diffusor des '869-Patents ist dazu vorgesehen, einen zentralisierten Geschwindigkeitskraftstrom gegen das Nachbehandlungselement zu defokussieren und ein Abgasstromprofil über das Nachbehandlungselement gleichmäßig auszubilden. Die offenbarte Ausführung des '869-Patents ist dazu vorgesehen, eine raumeffiziente und strömungseffiziente Nachbehandlungskonstruktion zu ermöglichen.
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Es kann wünschenswert sein, ein verbessertes Abgasbehandlungssystem zu benutzen, das das Abgas effektiv beeinflusst, während die Motorleistung minimal beeinflusst wird. Überdies kann es wünschenswert sein, ein verbessertes Abgasbehandlungssystem zu benutzen, das gewünschte Leistungseigenschaften in einer kosteneffizienten und praktisch herstellbaren Weise bewirkt.
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Die vorliegende Offenbarung ist zumindest zum Teil auf verschiedene Ausführungsformen gerichtet, die einen wünschenswerten Einfluss auf die Nachbehandlungseffizienz leisten können, während ein oder mehrere Aspekte früherer Systeme verbessert sind.
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Zusammenfassung
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In einem Aspekt ist ein System zum Behandeln von Abgas von einem Motor offenbart. Das System kann ein Gehäuse mit einer ersten Längsachse, einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung aufweisen. Das Gehäuse kann einen ersten allgemein longitudinalen Strömungsweg definieren, der allgemein entlang oder allgemein parallel zu der ersten Längsachse des Gehäuses und zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung angeordnet ist. Ein Fluidbehandlungselement kann in dem ersten allgemein longitudinalen Strömungsweg des Gehäuses angeordnet sein. Das System kann auch ein Rohr aufweisen, das eine zweite Längsachse definiert und einen zweiten Strömungsweg allgemein entlang der zweiten Längsachse formt. Die zweite Längsachse kann allgemein quer zu dem ersten longitudinalen Strömungsweg verlaufen. Das Rohr kann zum Kommunizieren von Abgas mit einer ersten Öffnung des Gehäuses ausgebildet sein und es kann einen ersten und einen zweiten röhrenförmigen Abschnitt aufweisen, die allgemein entlang der zweiten Längsachse des Rohrs ausgerichtet sind. Der erste röhrenförmige Abschnitt kann einen ersten Querschnitt aufweisen, der zum Teil durch einen ersten Innendurchmesser definiert wird, der in einer Richtung gemessen wird, die allgemein parallel zu der ersten Längsachse des Gehäuses verläuft, und der zweite röhrenförmige Abschnitt kann einen zweiten Querschnitt haben, der nahe der ersten Öffnung des Gehäuses angeordnet ist und zum Teil durch einen zweiten Innendurchmesser definiert wird, der in einer Richtung gemessen wird, die allgemein parallel zu der ersten Längsachse des Gehäuses verläuft. Der zweite Innendurchmesser des zweiten Querschnitts kann kleiner sein als der erste Innendurchmesser des ersten Querschnitts. Der Mittelpunkt des ersten Innendurchmessers des ersten Querschnitts kann von dem Mittelpunkt des zweiten Innendurchmessers des zweiten Querschnitts um eine Versatzgröße, die in einer Richtung gemessen wird, die allgemein parallel zu der ersten Längsachse des Gehäuses verläuft, versetzt sein.
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In einem anderen Aspekt wird ein System zum Behandeln von Abgas von einem Motor offenbart. Das System kann ein Gehäuse mit einer ersten Längsachse, einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung aufweisen. Das Gehäuse kann einen ersten allgemein longitudinalen Strömungsweg definieren, der allgemein entlang oder parallel zu der ersten Längsachse des Gehäuses und zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung angeordnet ist. Ein Fluidbehandlungselement kann in dem ersten allgemein longitudinalen Strömungsweg des Gehäuses angeordnet sein. Das System kann auch ein Einlassrohr aufweisen, das eine zweite Längsachse definiert und einen zweiten Strömungsweg allgemein entlang der zweiten Längsachse formt. Die zweite Längsachse kann allgemein quer zu dem ersten longitudinalen Strömungsweg sein. Das Einlassrohr kann zum Kommunizieren von Abgas hin zu der Einlassöffnung des Gehäuses ausgebildet sein und kann allgemein entlang der zweiten Längsachse des Einlassrohrs einen ersten und einen zweiten röhrenförmigen Abschnitt aufweisen. Der erste röhrenförmige Abschnitt kann einen ersten Querschnitt aufweisen, der zum Teil durch einen ersten Innendurchmesser definiert wird, der in einer Richtung gemessen wird, die allgemein parallel zu der ersten Längsachse des Gehäuses verläuft, und der zweite röhrenförmige Abschnitt kann einen zweiten Querschnitt haben, der nahe der Einlassöffnung des Gehäuses angeordnet ist und zum Teil durch einen zweiten Innendurchmesser definiert wird, der in einer Richtung gemessen wird, die allgemein parallel zu der ersten Längsachse des Gehäuses verläuft. Ein Mittelpunkt des ersten Innendurchmessers des ersten Querschnitts kann von dem Mittelpunkt des zweiten Innendurchmessers des zweiten Querschnitts um eine erste Versatzgröße versetzt sein, die in einer Richtung gemessen wird, die allgemein parallel zu der ersten Längsachse des Gehäuses verläuft. Das System kann ferner ein Auslassrohr aufweisen, das eine dritte Längsachse definiert und einen dritten Strömungsweg allgemein entlang der dritten Längsachse formt. Die dritte Längsachse kann allgemein quer zu dem ersten longitudinalen Strömungsweg verlaufen. Das Auslassrohr kann zum Kommunizieren von Abgas weg von der Auslassöffnung des Gehäuses ausgebildet sein und es kann einen dritten und einen vierten röhrenförmigen Abschnitt aufweisen, die allgemein entlang der dritten Längsachse des Auslassrohrs ausgerichtet sind. Der dritte röhrenförmige Abschnitt kann einen dritten Querschnitt aufweisen, der zum Teil durch einen dritten Innendurchmesser definiert wird, der in einer Richtung gemessen wird, die allgemein parallel zu der ersten Längsachse des Gehäuses verläuft, und der vierte röhrenförmige Abschnitt kann einen vierten Querschnitt aufweisen, der nahe der Auslassöffnung des Gehäuses angeordnet ist und zum Teil durch einen vierten Innendurchmesser definiert wird, der in einer Richtung gemessen wird, die allgemein parallel zu der ersten Längsachse des Gehäuses verläuft. Der Mittelpunkt des dritten Innendurchmessers des dritten Querschnitts kann von dem Mittelpunkt des vierten Innendurchmessers des vierten Querschnitts um eine zweite Versatzgröße versetzt sein, die in einer Richtung gemessen wird, die allgemein parallel zu der ersten Längsachse des Gehäuses verläuft.
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Es ist zu verstehen, dass die vorhergehende allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Beschreibung nur beispielhaft und erläuternd sind und hinsichtlich der erfinderischen Reichweite, wie sie beansprucht wird, nicht einschränken.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die begleitenden Zeichnungen, die in die Beschreibung aufgenommen sind und ein Teil dieser darstellen, verdeutlichen beispielhafte Ausführungsformen oder Merkmale der Offenbarung und helfen zusammen mit der Beschreibung die Prinzipien der Offenbarung darzustellen.
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1 ist eine schematisch geschnittene Teilvorderansicht eines Abgasbehandlungssystems,
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2 ist eine schematisch perspektivische Teilvorderansicht eines Bereichs des Abgasbehandlungssystems der 1,
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3 ist eine Teildraufsicht des Abgasbehandlungssystems der 1,
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4 ist eine schematische Teilansicht eines Rohrs der 1,
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5 ist eine Teildraufsicht auf das Rohr der 4,
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6 ist eine Teilseitenansicht des Rohrs der 4,
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7 ist eine schematisch geschnittene Teilvorderansicht eines alternativen Abgasbehandlungssystems,
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8 ist eine schematisch geschnittene Teilvorderansicht eines weiteren alternativen Abgasbehandlungssystems und
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9 ist eine schematisch geschnittene Teilvorderansicht eines weiteren alternativen Abgasbehandlungssystems.
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Obwohl die Zeichnungen beispielhafte Ausführungsformen oder Merkmale der vorliegenden Offenbarung darstellen, sind die Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und bestimmte Merkmale können übertrieben sein, um eine bessere Darstellung oder Erklärung zu geben. Die hierin ausgeführten Erläuterungen verdeutlichen beispielhaft Ausführungsformen und Merkmale, und derartige Erläuterungen sind nicht derart zu verstehen, dass sie die erfinderische Reichweite auf irgendeine Art begrenzen.
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Detaillierte Beschreibung
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Im Detail wird nun Bezug auf die spezifischen Ausführungsformen oder Merkmale genommen, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind. Im Allgemeinen werden die gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um auf die gleichen oder entsprechenden Teile hinzuweisen. Es sollte verstanden werden, dass die Ausdrücke Breite und Länge, so wie sie hierin benutzt werden, nicht notwendigerweise kürzeste Dimension oder längste Dimension bedeuten, und nur in Verbindung mit den Zeichnungen und hierin gegebene Erläuterungen verwendet werden, um beim Beschreiben und Vergleichen verschiedener relativer Dimensionen einer Ausführungsform zu unterstützen. Es sollte ferner verstanden werden, dass der hierin benutzte Ausdruck Durchmesser nicht notwendigerweise einen kreisförmigen Querschnitt bedingt.
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In 1 wird ein Abgasbehandlungssystem 10 dargestellt, das zum Behandeln von Abgas von einem Motor ausgebildet ist. Das System kann allgemein ein Gehäuse 12, ein Fluidbehandlungselement 16, das im Gehäuse 12 angeordnet ist, und Einlass- und Auslassrohre 20a, 20c zum Kommunizieren von Abgas zu und von dem Gehäuse 12 aufweisen.
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Das Gehäuse 12 kann allgemein eine Längsachse A1 definieren, entlang der sich die Länge des Gehäuses 12 im Wesentlichen erstrecken kann. In einer Ausführungsform kann das Gehäuse 12 von einem oder mehreren allgemein zylindrischen Gehäuseteilen 28a, 28b, 28c mit im Wesentlichen röhrenförmigen Wänden 36a, 36b, 36c geformt werden, die zusammenwirken können, um einen Strömungsweg 24 in dem Gehäuse 12 zu definieren, der sich allgemein entlang oder allgemein parallel zu der Längsachse A1 erstreckt. Es soll verstanden werden, dass das Abgas in verschiedene Richtungen an bestimmten Stellen in dem Gehäuse 12 strömen kann und dass der im Wesentlichen resultierende Strömungsweg 24 des Abgases durch das Gehäuse 12 in einer Richtung verlaufen kann, die im Wesentlichen entlang oder im Wesentlichen parallel zu der Längsachse A1 ist, d. h. weg von dem Einlassrohr 20a und hin zu dem Auslassrohr 20c. Die röhrenförmigen Wände 36a, 36b, 36c können jeweils einen Innendurchmesser D1, D2, D3 (3) aufweisen, die sich im Wesentlichen quer zu dem Strömungsweg 24 erstrecken. Die Gehäuseteile 28a, 28b, 28c können voneinander lösbar sein, so dass Zugang zu einem Innenbereich des Gehäuses 12 gewonnen werden kann, zum Beispiel um das System 10 zu warten.
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Das Gehäuse 12 kann eine erste Öffnung 30a (3) durch die im Wesentlichen röhrenförmige Wand 36a aufweisen, um eine Einlassöffnung 32a zu formen, und es kann eine zweite Öffnung 30c durch die allgemein röhrenförmige Wand 36c aufweisen, um eine Auslassöffnung 32c zu formen. Daher kann Abgas in dem Gehäuse 12 durch die Einlassöffnung 32a aufgenommen und von dem Gehäuse 12 durch die Auslassöffnung 32c abgegeben werden. Zwischen der Einlassöffnung 32a und der Auslassöffnung 32c kann Abgas entlang dem allgemein longitudinalen Strömungsweg 24 weg von der Einlassöffnung 32a und hin zu der Auslassöffnung 32c strömen. Da ein Fluidbehandlungselement 16 in dem Gehäuse 12 und in dem Strömungsweg 24 angeordnet werden kann, kann Abgas durch das Fluidbehandlungselement 16 gezwungen werden, während es das Gehäuse 12 passiert.
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Wie am besten in 3 gesehen werden kann, können die erste Öffnung 30a und die zweite Öffnung 30c, die die Einlassöffnung 32a und die Auslassöffnung 32c formen, allgemein länglich sein. Jede der Öffnungen 30a, 30c kann eine Länge L1, L2 (zum Beispiel in einer Richtung gemessen, die allgemein parallel zu der Längsachse A1 verläuft) aufweisen und kann eine Breite W1, W2 (zum Beispiel in einer Richtung gemessen, die allgemein parallel zu einem Innendurchmesser des Gehäuses 12 verläuft) aufweisen, die größer sind als die zugehörigen Längen L1, L2. In einer Ausführungsform kann die Öffnung 30a eine Breite W1 aufweisen, die größer gleich 50 Prozent des Innendurchmessers D1 der röhrenförmigen Wand 36a des Gehäuses 12 ist. Zum Beispiel kann die Breite W1 größer gleich 60 Prozent des Innendurchmessers D1 der röhrenförmigen Wand 36a des Gehäuses 12 sein. In einer anderen Ausführungsform kann die Breite W1 größer gleich 70 Prozent des Innendurchmessers D1 der röhrenförmigen Wand 36a des Gehäuses 12 sein. In einem Beispiel könnte die Breite W1 ungefähr 175 mm sein, wobei zugleich der Innendurchmesser D1 der röhrenförmigen Wand 36a des Gehäuses ungefähr 245 mm sein könnte, so dass die Breite W1 ungefähr gleich 71 Prozent des Innendurchmessers D1 der röhrenförmigen Wand 36a des Gehäuses wäre. In noch einer anderen Ausführungsform kann die Breite W1 größer gleich 80 Prozent des Innendurchmessers D1 der röhrenförmigen Wand 36a des Gehäuses 12 sein.
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Es soll verstanden werden, dass in einigen Ausführungsformen die Öffnungen 30a, 30c die gleiche oder im Wesentlichen die gleiche Konfiguration haben können. Alternativ können die Öffnungen 30a, 30c ähnliche oder im Wesentlichen unterschiedliche Konfigurationen aufweisen. Zum Beispiel kann die Öffnung 30c von der gleichen Breite, breiter oder enger sein als die Öffnung 30a und sie kann von der gleichen Länge, länger oder kürzer sein als die Öffnung 30a.
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Wie oben beschrieben, kann das Fluidbehandlungselement 16 in dem Strömungsweg 24 des Gehäuses 12 angeordnet sein und es kann zum Behandeln von Abgas von einem Motor ausgebildet sein. Zum Beispiel kann das Fluidbehandlungselement 16 ein Filterelement sein, das zum Entfernen von Feinstaub aus Abgas ausgebildet ist. Das Element 16 kann ferner oder alternativ ein katalytisches Substrat zum Katalysieren von NOx sein. Ferner oder alternativ kann das Element 16 jede Art von Element zum Behandeln von Abgas von einem Motor sein, zum Beispiel durch Entfernen, Speichern, Oxidieren oder anderes Wechselwirken mit Abgas, um einen gewünschten Einfluss auf das Abgas oder einen Bestandteil davon zu bewirken oder zu helfen zu bewirken.
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Das Einlassrohr 20a kann zum Kommunizieren von Abgas mit der Einlassöffnung 32a des Gehäuses 12 ausgebildet und angeordnet sein. Das Einlassrohr 20a kann in einer festen Fluidverbindung mit der Einlassöffnung 32a stehen, zum Beispiel über eine Schweißverbindung zwischen dem Rohr 20a und der röhrenförmigen Wand 36a entlang des Umfangs der Einlassöffnung 32a. In der Ausführungsform gemäß 1 ist das Einlassrohr 20a mit der röhrenförmigen Wand 36a in Nähe der Öffnung 30a verbunden und es ist allgemein quer zu der Längsachse A1 der röhrenförmigen Wand 36a ausgebildet und angeordnet, so dass ein Strömungsweg 40a des Abgases durch die Einlassöffnung 32a allgemein quer zu der Längsachse A1 des Gehäuses 12 und der röhrenförmigen Wand 36a ist.
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Das Einlassrohr 20a kann allgemein eine Längsachse A2a definieren und es kann einen Strömungsweg 40a formen, der allgemein entlang der Längsachse A2a angeordnet ist. Die Längsachse A2a kann sich in einer Richtung erstrecken, die im Wesentlichen quer zu dem ersten longitudinalen Strömungsweg 24 verläuft, zum Beispiel so, dass Abgas, das durch das Einlassrohr 20a in das Gehäuse 12 geschickt wird, die Richtung wesentlich ändert, um allgemein entlang des Strömungsweges 24 zu strömen.
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Das Einlassrohr 20a kann einen ersten und einen zweiten röhrenförmigen Abschnitt 44a, 48a aufweisen, die allgemein entlang der Längsachse A2a des Einlassrohrs 20a angeordnet sind. Der erste röhrenförmige Abschnitt 44a kann einen allgemein kreisförmigen Querschnitt 46a mit einem Innendurchmesser D4a (5) (zum Beispiel gemessen in einer Richtung, die allgemein parallel zu der ersten Längsachse A1 des Gehäuses 12 verläuft) und eine zugehörige Querschnittsfläche, durch die Abgas strömen kann, aufweisen. Der Innendurchmesser D4a kann einen Mittelpunkt C4a haben, der den Innendurchmesser D4a halbiert.
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Der zweite röhrenförmige Abschnitt 48a kann nahe der Einlassöffnung 32a des Gehäuses 12 angeordnet sein und er kann einen allgemein länglichen Querschnitt 50a nahe der Einlassöffnung 32a aufweisen. Der Querschnitt 50a des zweiten röhrenförmigen Abschnitts 48a kann einen Innendurchmesser oder eine Länge L3a (1 und 6) haben, zum Beispiel gemessen in einer Richtung, die allgemein parallel mit der ersten Längsachse A1 des Gehäuses 12 verläuft. Wie in der Ausführungsform der 1 gezeigt, kann der Innendurchmesser L3 des Querschnitts 50a des zweiten röhrenförmigen Abschnitts 48a kleiner als der Innendurchmesser D4a des Querschnitts 46a des ersten röhrenförmigen Abschnitts 44a sein. Der Innendurchmesser L3 kann einen Mittelpunkt C3a haben, der den Innendurchmesser L3a in die Hälfte teilt.
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Wie in 6 gezeigt, kann der Mittelpunkt C4a des Innendurchmessers D4a des Querschnitts 46a von dem Mittelpunkt C3a des Innendurchmessers L3a des Querschnitts 50a um eine Versatzgröße Za (zum Beispiel gemessen in einer Richtung, die allgemein parallel zu der ersten Längsachse A1 des Gehäuses 12 ist) versetzt sein. In einer Ausführungsform kann die Versatzgröße Za größer gleich 5 Prozent des Innendurchmessers D4a sein. In einer anderen Ausführungsform kann die Versatzgröße Za größer sein, zum Beispiel größer gleich ungefähr 20 Prozent des Innendurchmessers D4a. In einer Beispielausführungsform kann der Innendurchmesser D4a ungefähr 120 mm, der Innendurchmesser L3a ungefähr 75 mm und die Versatzgröße ungefähr 24 mm sein. In diesem Beispiel ist die Versatzgröße Za ungefähr 20 Prozent des Innendurchmessers D4a.
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Der Querschnitt 50a des zweiten röhrenförmigen Abschnitts 48a kann eine Innenbreite W3a (4) haben, die zum Beispiel in einer Richtung gemessen wird, die allgemein senkrecht zu dem Innendurchmesser L3 ist. Die Innenbreite W3a des Querschnitts 50a kann größer als der Innendurchmesser L3 des Querschnitts 50a sein, so dass der Querschnitt 50a eine längliche Konfiguration hat. Die Innenbreite W3a des Querschnitts 50a kann auch größer sein als der Innendurchmesser D4 des Querschnitts 46a des ersten röhrenförmigen Abschnitts 44a. In einer Ausführungsform kann die Innenbreite W3a des Querschnitts 50a größer gleich 50 Prozent des Innendurchmessers D1 der röhrenförmigen Wand 36a des Gehäuses 12 sein. Zum Beispiel kann die Innenbreite W3a des Querschnitts 50a größer gleich 60 Prozent des Innendurchmessers D1 der röhrenförmigen Wand 36a des Gehäuses 12 sein. In einer anderen Ausführungsform kann die Innenbreite W3a des Querschnitts 50a größer gleich 70 Prozent des Innendurchmessers D1 der röhrenförmigen Wand 36a des Gehäuses 12 sein. In einem Beispiel könnte die Innenbreite W3a ungefähr 175 mm sein, wobei zugleich der Innendurchmesser D1 der röhrenförmigen Wand 36a des Gehäuses 12 ungefähr 245 mm sein könnte, so dass die Innenbreite W3a des Querschnitts 50a ungefähr gleich 71 Prozent des Innendurchmessers D1 der röhrenförmigen Wand 36a des Gehäuses 12 wäre. In noch einer anderen Ausführungsform kann die Innenbreite W3a des Querschnitts 50a größer gleich 80 Prozent des Innendurchmessers D1 der röhrenförmigen Wand 36a des Gehäuses 12 sein.
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Die Querschnittsfläche des Querschnitts 50a des zweiten röhrenförmigen Abschnitts 48a kann größer als die Querschnittsfläche des Querschnitts 46a des ersten röhrenförmigen Abschnitts 44a sein. Ein Querschnittsflächenverhältnis AR kann definiert werden als die Querschnittsfläche des Querschnitts 50a geteilt durch die Querschnittsfläche des Querschnitts 46a. In einer Ausführungsform kann das Querschnittsflächenverhältnis AR größer gleich 1,1 sein. In einer anderen Ausführungsform kann das Querschnittsflächenverhältnis AR größer gleich ungefähr 1,2 sein. in einer anderen Ausführungsform kann das Querschnittsflächenverhältnis AR größer gleich 1,5 sein. In einer weiteren Ausführungsform kann das Querschnittsflächenverhältnis AR in dem Bereich von ungefähr 1,6 bis 1,8 sein, zum Beispiel ungefähr 1,7. Ein Einstellen des Querschnittsflächenverhältnisses AR hilft, den Rückdruck auf den Motor sowie die Geschwindigkeit des in das Gehäuse 12 fließenden Abgases zu kontrollieren. Das Querschnittsflächenverhältnis AR hilft auch, die Strömungsverteilung in das Gehäuse 12 und hin auf das Behandlungselement 16 zu kontrollieren.
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Wie in 1 gezeigt, können in einer Ausführungsform die Dimensionen, Anordnungen, Merkmale und Konfigurationen des Auslassrohrs 20c (z. B. A2c, C4c, D4c, L3c, W3c, Zc, 40c, 44c, 46c, 48c und 50c, etc.) im Wesentlichen identisch mit denen des Einlassrohrs 20a sein, das zuvor beschrieben wurde. 1 zeigt eine Ausführungsform, in der das Auslassrohr 20c um 180 Grad im Vergleich zu der Orientierung des Einlassrohrs 20a gedreht und an der Auslassöffnung 32c im Wesentlichen auf die gleiche Weise befestigt ist, wie das Einlassrohr 20a angeordnet und mit der Einlassöffnung 32a verbunden ist. Natürlich können alternative Ausführungsformen anders bemessen, angeordnet oder ausgebildet sein.
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Das Auslassrohr 20c kann zum Kommunizieren von Abgas mit der Auslassöffnung 32c des Gehäuses 12 ausgebildet und angeordnet sein. Das Auslassrohr 20c kann in einer festen Fluidverbindung mit der Auslassöffnung 32c stehen, zum Beispiel über eine Schweißverbindung zwischen dem Rohr 20c und der röhrenförmigen Wand 36c entlang des Umfangs der Auslassöffnung 32c. In der Ausführungsform der 1 ist das Auslassrohr 20c mit der röhrenförmigen Wand 36c nahe der Öffnung 30c verbunden und es ist allgemein quer zu der Längsachse A1 der röhrenförmigen Wand 36c ausgebildet und angeordnet, so dass ein Strömungsweg 40c des Abgases durch die Auslassöffnung 32c allgemein quer zu der Längsachse A1 des Gehäuses 12 und der röhrenförmigen Wand 36c ist.
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Das Auslassrohr 20c kann allgemein eine Längsachse A2c definieren und es kann einen Strömungsweg 40c, der im Wesentlichen entlang der Längsachse A2c angeordnet ist, formen. Die Längsachse A2c kann sich in einer Richtung erstrecken, die allgemein quer zu dem ersten longitudinalen Strömungsweg 24 verläuft, zum Beispiel so, dass Abgas, das von dem Gehäuse 12 in das Auslassrohr 20c geschickt wird, die Richtung wesentlich ändert, um allgemein entlang dem Strömungsweg 40c zu strömen.
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Das Auslassrohr 20c kann einen ersten und zweiten röhrenförmigen Abschnitt 44c, 48c aufweisen, der allgemein entlang der Längsachse A2c des Auslassrohrs 20c angeordnet ist. Der erste röhrenförmige Abschnitt 44c kann einen allgemein kreisförmigen Querschnitt 46c mit einem Innendurchmesser D4c (gemessen in einer Richtung, die allgemein parallel zu der ersten Längsachse A1 des Gehäuses 12 verläuft) und eine zugehörige Querschnittsfläche, durch die Abgas fließen kann, aufweisen. Der Innendurchmesser D4c kann einen Mittelpunkt C4c haben, der den Innendurchmesser D4c in die Hälfte teilt.
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Der zweite röhrenförmige Abschnitt 48c kann nahe der Auslassöffnung 32c des Gehäuses 12 angeordnet sein und einen allgemein verlängerten Querschnitt 50c nahe der Auslassöffnung 32c aufweisen. Der Querschnitt 50c des zweiten röhrenförmigen Abschnitts 48c kann einen Innendurchmesser oder eine Länge L3c aufweisen, zum Beispiel gemessen in einer Richtung, die allgemein parallel zu der ersten Längsachse A1 des Gehäuses 12 ist. Wie in der Ausführungsform der 1 gezeigt, kann der Innendurchmesser L3c des Querschnitts 50c des zweiten röhrenförmigen Abschnitts 48c kürzer als der Innendurchmesser D4c des Querschnitts 46c des ersten röhrenförmigen Abschnitts 44c sein. Der Innendurchmesser L3c kann einen Mittelpunkt C3c haben, der den Innendurchmesser L3c in die Hälfte teilt.
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Der Mittelpunkt C4c des Innendurchmessers D4c des Querschnitts 46c kann von dem Mittelpunkt C3c des Innendurchmessers L3c des Querschnitts 50c um eine Versatzgröße Zc versetzt sein, die zum Beispiel in einer Richtung gemessen wird, die allgemein parallel zu der ersten Längsachse A1 des Gehäuses 12 verläuft. In einer beispielhaften Ausführungsform könnte der Innendurchmesser D4c ungefähr 120 mm, der Innendurchmesser L3c ungefähr 75 mm und die Versatzgröße ungefähr 24 mm sein.
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Der Querschnitt 50c des zweiten röhrenförmigen Abschnitts 48c kann eine Innenbreite W3c aufweisen, die zum Beispiel in einer Richtung gemessen wird, die allgemein senkrecht zu dem Innendurchmesser L3c verläuft. Die Innenbreite W3c des Querschnitts 50c kann größer als der Innendurchmesser L3c des Querschnitts 50c sein, so dass der Querschnitt 50c eine Konfiguration aufweist. Die Innenbreite W3c des Querschnitts 50c kann auch größer als der Innendurchmesser D4c des Querschnitts 46c des ersten röhrenförmigen Abschnitts 44c sein. In einer Ausführungsform kann die Innenbreite W3c des Querschnitts 50c größer gleich 50 Prozent des Innendurchmessers D3 der röhrenförmigen Wand 36c des Gehäuses 12 sein. Zum Beispiel kann die Innenbreite W3c des Querschnitts 50c größer gleich 60 Prozent des Innendurchmessers D3 der röhrenförmigen Wand 36c des Gehäuses 12 sein. In einer anderen Ausführungsform kann die Innenbreite W3c des Querschnitts 50c größer gleich 70 Prozent des Innendurchmessers D3 der röhrenförmigen Wand 36c des Gehäuses 12 sein. In einem Beispiel könnte die Innenbreite W3c ungefähr 175 mm sein, wobei zugleich der Innendurchmesser D3 der röhrenförmigen Wand 36c des Gehäuses 12 ungefähr 245 mm sein könnte, so dass die Innenbreite W3c des Querschnitts 50c ungefähr gleich 71 Prozent des Innendurchmessers D3 der röhrenförmigen Wand 36c des Gehäuses 12 wäre. In noch einer anderen Ausführungsform kann die Innenbreite W3c des Querschnitts 50c größer gleich 80 Prozent des Innendurchmessers D3 der röhrenförmigen Wand 36c des Gehäuses 12 sein.
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Die Querschnittsfläche des Querschnitts 50c des zweiten röhrenförmigen Abschnitts 48c kann größer als die Querschnittsfläche des Querschnitts 46c des ersten röhrenförmigen Abschnitts 44c sein. Ein Querschnittsflächenverhältnis AR kann definiert werden als die Querschnittsfläche des Querschnitts 50c geteilt durch die Querschnittsfläche des Querschnitts 46c. In einer Ausführungsform kann das Querschnittsflächenverhältnis AR größer gleich 1,1 sein. In einer anderen Ausführungsform kann das Querschnittsflächenverhältnis AR größer gleich 1,2 sein. In einer anderen Ausführungsform kann das Querschnittsflächenverhältnis AR größer gleich als 1,5 sein. In einer weiteren Ausführungsform kann das Querschnittsflächenverhältnis AR in dem Bereich von ungefähr 1,6 bis 1,8 sein, zum Beispiel ungefähr 1,7. Das Einstellen des Querschnittsflächenverhältnisses AR hilft, den Rückdruck auf den Motor zu kontrollieren. Das Querschnittsflächenverhältnis AR hilft auch, die Strömungsverteilung durch das Gehäuse 12 zu kontrollieren.
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In einer Ausführungsform können die Mittelpunkte C4a, C4c der Querschnitte 46a, 46c durch einen ersten Separationsabstand D7a getrennt sein, der in einer Richtung gemessen wird, die allgemein parallel zu der ersten Längsachse A1 des Gehäuses 12 verläuft. Die Mittelpunkte L3a, L3c der Querschnitte 50a, 50c können durch einen zweiten Separationsabstand D9a getrennt sein, der in einer Richtung gemessen wird, die allgemein parallel zu der ersten Längsachse A1 des Gehäuses 12 verläuft.
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Wie in den 1 und 7 bis 9 gezeigt, können die Entfernungen D7, D9 durch Variieren der Konfigurationen der Einlass- und Auslassrohre 20a, 20c, z. B. durch selektives Orientieren (z. B. Drehen) eines jeden oder beider Rohre bei der Herstellung, wie gewünscht eingestellt werden, z. B. um verschiedenen gewünschten Anordnungen und verschiedenen Abgassystemverbindungspunkten Rechnung zu tragen. In 1 sind z. B. das Einlassrohr 20a und das Auslassrohr 20c zum Minimieren des Separationsabstands D7a angeordnet. Daher kann die in 1 gezeigte Konfiguration benutzt werden, wenn das Gehäuse 12 mit einem Motorabgassystem mit einer minimalen Entfernung D7a zwischen Abgaslinienverbindungen (z. B. einer Verbindung der Motorabgasversorgung mit dem Einlassrohr 20a und einer Verbindung des Auslassrohrs 20c mit einer Abgaslinie zur Handhabung von Abgas, das das Gehäuse 12 verlässt) zu verbinden ist. Genauer zeigt die Ausführungsform der 1 eine Anordnung, bei der die Mittelpunkte C4a, C4c des Innendurchmessers D4a, D4c durch einen ersten Abstand D7a getrennt werden, der in einer Richtung gemessen wird, die allgemein parallel zu der Längsachse A1 des Gehäuses 12 verläuft, und die Mittelpunkte C3a, C3c der Innendurchmesser L3a, L3c durch einen zweiten Abstand D9a getrennt werden, der in einer Richtung gemessen wird, die allgemein parallel zu der Längsachse A1 des Gehäuses 12 verläuft, und der zweite Abstand D9a größer als der erste Abstand D7a ist.
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Umgekehrt zeigt 9 das Einlassrohr 20a und das Auslassrohr 20c, die beide (im Vergleich mit der Konfiguration in 1) um 180 Grad gedreht sind, um den Separationsabstand D7d zwischen Abgaslinienverbindungen zu maximieren, während die gleichen Separationsabstände D9a und D9d in 1 und 9 beibehalten werden. Insbesondere zeigt die Ausführungsform der 9 eine Anordnung, bei der die Mittelpunkte C4a, C4c der Innendurchmesser D4a, D4c durch einen ersten Abstand D7d getrennt werden, der in einer Richtung gemessen wird, die allgemein parallel zu der Längsachse A1 des Gehäuses 12 verläuft, und die Mittelpunkte C3a, C3c der Innendurchmesser L3a, L3c durch einen zweiten Abstand D9d getrennt werden, der in einer Richtung gemessen wird, die allgemein parallel zu der Längsachse A1 des Gehäuses 12 verläuft, und der zweite Abstand D9d kleiner als der erste Abstand D7d ist.
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Ferner zeigen 7 und 8 alternative Anordnungen, die die gleichen Separationsabstände D7b und D7c aufweisen, wobei zugleich eine Verschiebung des Gehäuses in Richtung rechts (bewegt von 7 nach 8) ermöglicht wird. In den 7 und 8 sind die Separationsabstände D7b, D7c im Wesentlichen gleich den entsprechenden Separationsabständen D9b, D9c.
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Unter Bezugnahme auf 1 kann das Einlassrohr 20a im Wesentlichen die gleichen Innendurchmessermaße D4a, L3a wie die Innendurchmessermaße D4c, L3c des Auslassrohrs 20c aufweisen. Daher kann in einer Ausführungsform das gleiche Stückteil benutzt werden, um das Einlassrohr 20a und das Auslassrohr 20c zu erzeugen. Durch die Möglichkeit, die Winkelanordnungen solcher Stückteile 20a, 20c während des Zusammenbaus zu variieren, kann unterschiedlichen Verbindungsanforderungen oder Gehäusepositionsanforderungen durch weniger Gehäuse 12-Konfigurationen Rechnung getragen werden, zum Beispiel, um verschiedene OEM-Lastwagen- oder Maschinenherstellungsspezifikationen Rechnung zu tragen, wie z. B. gewünschte Durchstoßpunkt(Verbindungs)-Abstände zwischen dem Einlassrohr 20a und dem Auslassrohr 20c zum Verbinden eines Abgasbehandlungssystems 10 mit einem Motorabgassystem.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Mit mindestens einiger der vorhergehenden Anordnungen und Ausführungsformen, die hierin diskutiert werden (z. B. 1), kann eine axiale Länge des Gehäuses 12 (z. B. gemessen entlang der Längsachse A1) unter Verwendung eines Einlassrohrs 20a, das so geformt ist, dass es einen kürzeren Innendurchmesser L3a (verbunden mit dem Gehäuse 12 an der Einlassöffnung 32a) als der Innendurchmesser D4a (in einer Ausführungsform verbunden mit einer Abgasleitung von einem Motor) hat, minimiert werden, während zugleich einer relativ großen Abgasleitung (nicht gezeigt) Rechnung getragen wird, wie zum Beispiel eine Abgasleitung mit einem Verbindungsdurchmesser, der gleich dem Innendurchmesser D4a des Innenrohrs 20a ist. Eine ähnliche axiale Längenminimierung kann durch Verwenden eines Auslassrohrs 20c, wie das zuvor in Bezug auf 1 zum Beispiel beschriebene, ermöglicht werden.
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Ferner ist zu erwarten, dass in einer Ausführungsform durch Verwenden eines Einlassrohrs 20a mit einer relativ weiten Öffnung (z. B. wie angedeutet über Maß W3a in 4 im Vergleich mit dem Maß D4a gezeigt in 5) zum Leiten von Abgas in die Einlassöffnung 32a des Gehäuses 12 die Verteilung von Abgas auf ein Fluidbehandlungselement 16 effizienter sein kann, da das Abgas einen relativ weiten Strömungsweg von dem Einlassrohr 20a und in das Gehäuse 12 ausbilden kann, im Vergleich mit einem Einlassrohr 20a, das eine engere Öffnung zum Einbringen von Abgas in die Einlassöffnung 32a hat. Daher kann Abgas, das in das Gehäuse 12 von dem Einlassrohr 20a eingebracht wird, gleichmäßiger über die Oberfläche eines Angasbehandlungselements 16, das in dem Gehäuse 12 gehalten wird, verteilt werden, da das Einlassrohr 20a (und die Einlassöffnung 32a) einen breiteren in das Gehäuse 12 eintretenden Strömungsweg ermöglicht. Ferner können positive Abgasströmungsgeschwindigkeitseffekte mit einer derartigen Anordnung bewirkt werden.
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Ferner ist zu erwarten, dass in einer Ausführungsform durch Vergrößern der Querschnittsfläche des Einlassrohrs 20a von einer ersten Querschnittsfläche an einem ersten Querschnitt 46a zu einer größeren (z. B. breiteren) Querschnittsfläche an einem zweiten Querschnitt 48a ein Rückdruck auf die Motorabgasleitung (zum Beispiel stromabwärts von einer Motorverbrennungskammer) reduziert würde, im Vergleich mit einem Einlassrohr mit einer relativ konstanten oder abnehmenden Querschnittsfläche, wenn man sich von dem ersten Querschnitt zu dem zweiten Querschnitt und in die Einlassöffnung des Gehäuses bewegt. Ferner sind derartige Rückdruckvorteile auch bei der Verwendung eines Auslassrohrs 20c mit sich unterscheidenden ersten und zweiten Querschnitten 48c, 46c zu erwarten, wie sie z. B. hierin mit Bezug auf 1 beschriebenen werden.
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Von dem Vorhergehenden wird man verstehen, dass, obwohl spezifische Ausführungsformen zum Zweck der Verdeutlichung beschrieben wurden, verschiedene Modifikationen und Änderungen gemacht werden können, ohne von der Idee oder der Reichweite der hierin beanspruchten erfinderischen Merkmale abzuweichen. Andere Ausführungsformen ergeben sich dem Fachmann unter Berücksichtigung der Beschreibung und der Figuren und der Umsetzung der hierin beschriebenen Anordnungen. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die beschriebenen Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei die wahre erfinderische Reichweite und Idee durch die folgenden Ansprüche und deren Äquivalente angezeigt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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