DE112013004008T5 - Method for mixing an exhaust gas stream - Google Patents
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Abstract
Ein zum Mischen eines Abgasstroms mit einem in eine Abgasleitung eingespritzten Fluid umfasst ein erstes Mischelement mit einer Basis, die eine erste Seitenwand mit einer davon beabstandeten zweiten Seitenwand verbindet und ein ein Ablenkelement, so angeordnet, dass das eingespritzte Fluid darauf auftrifft, und eine stromabwärts vom Ablenkelement angeordnete Mischlamelle. Ein zweites Mischelement umfasst einen ersten und einen davon beabstandeten zweiten Montageflansch welche an Innenflächen der ersten und der zweiten Seitenwand befestigt sind. Alternativ um fasst der Mischer ein erstes und ein zweites Mischelement welche zwischen am Umfang voneinander beabstandeten Schlitzen, die sich von einem offenen Ende eines rohrförmigen Gehäuse axial erstrecken, angeordnet sind.One for mixing an exhaust gas stream with a fluid injected into an exhaust conduit comprises a first mixing element having a base connecting a first sidewall to a second sidewall spaced therefrom and a deflector disposed so that the injected fluid impinges thereon and a downstream of Baffle arranged mixing blade. A second mixing element includes first and second spaced apart mounting flanges attached to inner surfaces of the first and second sidewalls. Alternatively, the mixer includes first and second mixing elements disposed between circumferentially spaced apart slots extending axially from an open end of a tubular housing.
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
1. Erfindungsgebiet1. Field of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verwenden eines Mischers sowie einen Mischer.The invention relates to a method for using a mixer and a mixer.
2. Stand der Technik2. State of the art
Gemäß dem am engsten verwandten Stand der Technik sind mehrere einstufige Mischer bekannt.According to the closest related art, several single stage mixers are known.
In der
Neben einer runden Wellung können die Wellungen des Bandmaterials auch in einer rechteckig oder trapezförmig ausgebildet sein, so dass rechteckige, sechseckige oder wabenförmige Profile für die einzelnen Zellen erhalten werden können. Das Bandmaterial bildet einen Träger, auf dem Strömungsleitflächen paarweise als Mischlamellen ausgebildet sind. Zu diesem Zweck weist der Träger abwechselnd einen Bereich mit einer Mischlamelle und einen Bereich auf, der damit verbunden ist und keine Mischlamellen aufweist, so dass sich eine Mischlamelle in jede Zelle erstreckt.In addition to a round corrugation, the corrugations of the strip material can also be formed in a rectangular or trapezoidal shape, so that rectangular, hexagonal or honeycomb-shaped profiles for the individual cells can be obtained. The strip material forms a carrier, are formed in pairs on the flow guide as mixing blades. For this purpose, the carrier alternately has a region with a mixing blade and an area which is connected thereto and has no mixing fins, so that a mixing blade extends into each cell.
In der
In der 10 2005 059 971 A1 ist eine Vorrichtung zum Mischen eines Fluids mit einem in einem Gaskanal strömenden großen Gasmengenstrom beschrieben, insbesondere zum Beimischen eines Reduktionsmittels in ein Abgas, das Stickoxide enthält. Zu diesem Zweck wird eine Düsenlanze mit einer Düse zum Zuführen des Fluids verwendet, deren Achse unter einem Winkel zur Strömungsrichtung des Gasmengenstroms ausgerichtet ist. Der Düse ist ein flaches Mischerelement in einem Abstand zugeordnet, das unter einen Winkel zur Strömungsrichtung des Gasmengenstroms ausgerichtet ist. Am Mischerelement bilden sich Strömungswirbel aus, und mindestens ein Teil des Fluids tritt in diese Strömungswirbel ein. Um eine Belagbildung zu verhindern, ist vorgesehen, dass, wenn eine Flüssigkeit als Fluid verwendet wird, die Düsenlanze mindestens zwei Zerstäuberdüsen aufweist, die bezüglich der Strömungsrichtung des Gasmengenstroms und in entgegengesetzte Richtungen zueinander hin geneigt sind. Die Zerstäuberdüsen sind einem scheibenförmigen Mischerelement zugeordnet, so dass eine Trennung verdampfter gasförmiger Anteile und nicht verdampfter tröpfchenförmiger Anteile möglich ist.10 2005 059 971 A1 describes an apparatus for mixing a fluid with a large gas flow rate flowing in a gas channel, in particular for admixing a reducing agent with an exhaust gas containing nitrogen oxides. For this purpose, a nozzle lance is used with a nozzle for supplying the fluid whose axis is aligned at an angle to the flow direction of the gas flow rate. The nozzle is associated with a flat mixing element at a distance which is aligned at an angle to the flow direction of the gas flow rate. At the mixer element flow vortex form, and at least a portion of the fluid enters into this flow vortex. In order to prevent deposit formation, it is provided that when a liquid is used as a fluid, the nozzle lance has at least two atomizer nozzles, which are inclined with respect to the flow direction of the gas flow and in opposite directions to each other. The atomizer nozzles are associated with a disc-shaped mixer element, so that a separation of vaporized gaseous components and non-vaporized droplet-shaped portions is possible.
In der
Als die mit dem Stand der Technik am engsten verwandte Technik ist in der
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem der Vermischungsgrad zwischen dem Abgas und dem Fluid in Abhängigkeit von der Form der Abgasleitung erhöht wird.It is an object of the invention to provide a method by which the degree of mixing between the exhaust gas and the fluid is increased depending on the shape of the exhaust pipe.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Mischen eines Abgasstroms mit einem Fluid in einer Abgasleitung eines Abgassystems gelöst, in dem das Fluid durch eine Einspritzvorrichtung in die Abgasleitung eingespritzt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
- a) der Abgasstrom wird im Bereich der Einspritzvorrichtung in einer sich parallel zur Abgasleitung erstreckenden Strömungsrichtung in der Abgasleitung geführt,
- b) das Fluid wird bezüglich einer mittigen Einspritzrichtung, die sich unter einem Winkel se zur Strömungsrichtung erstreckt, direkt auf ein in der Abgasleitung angeordnetes Ablenkelement gespritzt,
- c) mit Hilfe mindestens eines Blechteils, das auf dem Ablenkelement angeordnet und bezüglich der Strömungsrichtung mindestens teilweise unter einem Winkel sv angestellt ist, wird der Abgasstrom von seiner Strömungsrichtung teilweise in eine mittige Verteilrichtung abgelenkt,
- d) das Fluid wird vor und nach dem Auftreffen auf das Ablenkelement durch den abgelenkten Teil des Abgasstroms mindestens teilweise in die Verteilrichtung transportiert und durch das angestellte Blechteil in die Verteilrichtung abgelenkt. Hierbei ist es wesentlich, dass der Abgasstrom durch das Blechteil vor dem Mischer in die Verteilrichtung abgelenkt wird, die wesentlich von der Strömungsrichtung abweicht. Der Winkel se der Richtung, in die das Fluid eingespritzt werden kann, kann hierbei zwischen 270° und 360° variieren.
- a) the exhaust gas flow is guided in the region of the injection device in a direction of flow extending parallel to the exhaust gas line in the exhaust gas line,
- b) the fluid is sprayed directly onto a deflecting element arranged in the exhaust pipe with respect to a central injection direction, which extends at an angle se to the flow direction,
- c) with the help of at least one sheet metal part, which is arranged on the deflecting element and is at least partially set at an angle sv with respect to the flow direction, the exhaust gas flow is deflected from its flow direction partially in a central distribution direction,
- d) the fluid is at least partially transported in the distribution direction before and after hitting the deflecting element by the deflected part of the exhaust gas flow and deflected by the employed sheet metal part in the distribution direction. It is essential that the exhaust gas flow is deflected by the sheet metal part in front of the mixer in the distribution direction, which differs substantially from the flow direction. The angle se of the direction in which the fluid can be injected, in this case vary between 270 ° and 360 °.
Dadurch wird das auf einer Seite eingespritzte Fluid in Richtung der Mitte und über das gesamte Profil der Abgasleitung transportiert, und trifft daher über das gesamte Profil des Mischers auf den Mischer auf und kann dann mit dem Abgasstrom gemischt werden. Auch wenn aus Gründen des Einbauraums die Abgasleitung nicht gerade, sondern gekrümmt ist, ist es vorteilhaft, wenn die Bewegungsrichtung des Fluids durch das Ablenkelement bezüglich des Verlaufs der Abgasleitung beeinflusst werden kann.As a result, the fluid injected on one side is transported towards the center and over the entire profile of the exhaust pipe, and therefore impinges on the mixer over the entire profile of the mixer and can then be mixed with the exhaust gas stream. Even if, for reasons of installation space, the exhaust pipe is not straight, but curved, it is advantageous if the direction of movement of the fluid can be influenced by the deflection with respect to the course of the exhaust pipe.
Darüber hinaus ist vorgesehen, dass das Fluid mindestens teilweise auf eine Korrekturplatte auftrifft, die bezüglich der Einspritzrichtung vor dem Blechteil angeordnet ist, und mindestens teilweise eine Ablenkung in die Strömungsrichtung erfährt und dann durch einen statischen Mischer mit mindestens einem Mischelement in mehrere Mischrichtungen abgelenkt und somit weiter gemischt wird. Die Korrekturplatten sind oberhalb des Blechteils im Wesentlichen parallel zum Blechteil angeordnet und auf der Seite des Blechteils verteilt, von der das Fluid eingespritzt wird. Die Verteilung des Fluids vor dem Mischer kann verbessert werden, wenn weitere Anteile des Fluidstroms bereits durch die Korrekturplatte von der Einspritzrichtung in die Strömungsrichtung abgelenkt werden, bevor sie das Blechteil erreichen.In addition, it is provided that the fluid impinges at least partially on a correction plate which is arranged with respect to the injection direction in front of the sheet metal part, and at least partially undergoes a deflection in the flow direction and then deflected by a static mixer with at least one mixing element in a plurality of mixing directions and thus is mixed further. The correction plates are arranged above the sheet metal part substantially parallel to the sheet metal part and distributed on the side of the sheet metal part from which the fluid is injected. The distribution of the fluid in front of the mixer can be improved if further portions of the fluid stream are already deflected by the correction plate from the injection direction in the flow direction before they reach the sheet metal part.
Vorteilhaft wird das Anstellen des Blechteils mittels mehrerer Lamellen erzielt, die auf dem Blechteil vorgesehen sind und sich unter gleichen oder unterschiedlichen Winkeln sv erstrecken; wobei der Winkel sv zwischen 0° und 85° beträgt. Dadurch, dass die Lamellen angestellt sind, kann das Blechteil selbst parallel zur Strömungsrichtung angeordnet sein, so dass nur die Lamellen für die erforderliche Ablenkung des Abgasstromes und damit des Fluids sorgen.Advantageously, the adjustment of the sheet metal part is achieved by means of a plurality of fins, which are provided on the sheet metal part and extend at equal or different angles sv; where the angle sv is between 0 ° and 85 °. The fact that the blades are employed, the sheet metal part may be arranged even parallel to the flow direction, so that only the fins provide the required deflection of the exhaust stream and thus the fluid.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Korrekturplatte mehrere Bohrlöcher aufweist, die sich in einer Bohrrichtung erstrecken, wobei die Bohrrichtung sich bezüglich der Strömungsrichtung unter einem Winkel bs zwischen 45° und 135° erstreckt. Infolgedessen kann ein Teil des Fluids durch eine oder mehrere Korrekturplatten über das Profil des Mischers weiter verteilt werden. Das Fluid kann daher teilweise weiter in die Einspritzvorrichtung strömen und wird durch die Korrekturplatten teilweise abgelenkt. Der akkumulierte Teil des Stroms wird weiter abgelenkt und entlang der Strömungsrichtung transportiert, während der nicht-akkumulierte Teil des Stroms, der die Bohrlöcher durchströmt, die nächste Korrekturplatte in der Einspritzrichtung oder das Blechteil erreicht.In addition, it is advantageous if the correction plate has a plurality of boreholes, which extend in a drilling direction, wherein the drilling direction extends with respect to the flow direction at an angle bs between 45 ° and 135 °. As a result, a portion of the fluid may be redistributed through one or more correction plates across the profile of the mixer. The fluid may therefore partially flow further into the injector and is partially deflected by the correction plates. The accumulated part of the flow is further deflected and transported along the flow direction, while the non-accumulated part of the flow passing through the wells reaches the next correction plate in the injection direction or the sheet metal part.
Die Korrekturplatte ist parallel zur Strömungsrichtung angeordnet und weist mehrere Korrekturlamellen auf, die bezüglich der Strömungsrichtung unter einem Winkel sk angestellt sind, wobei der Winkel sk zwischen 95° und 265° beträgt. Die Korrekturlamellen sind aus der Korrekturplatte ausgestanzt, so dass das Fluid, das nicht akkumuliert wird, die Korrekturplatte durch die durch das Ausstanzen gebildeten Öffnungen durchströmen kann. Gleichzeitig wird das Fluid durch die Korrekturlamellen stabilisiert, so dass das Fluid im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Strömungsbedingungen durch den Abgasstrom in der Strömungsrichtung langsamer abgelenkt wird.The correction plate is arranged parallel to the flow direction and has a plurality of correction fins, which are employed with respect to the flow direction at an angle sk, wherein the angle sk is between 95 ° and 265 °. The correction blades are punched out of the correction plate, so that the fluid that is not accumulated, the correction plate can flow through the openings formed by the punching. At the same time, the fluid is stabilized by the correction blades, so that the fluid, unlike the flow conditions described above, is deflected more slowly by the exhaust flow in the flow direction.
Auf dem Mischelement sind mehrere Mischlamellen ausgebildet, die bezüglich der Strömungsrichtung unter einem Winkel ms und bezüglich der Verteilrichtung unter einem Winkel mv angestellt sind, wobei der Winkel ms maximal 70° beträgt und der Winkel mv größer ist als 1°. Für den Mischvorgang ist es vorteilhaft, wenn das Fluid durch die Mischlamellen weiter abgelenkt und nicht weiter in die gleiche Richtung geführt wird, die durch die Lamelle oder die Korrekturlamelle bestimmt ist.On the mixing element a plurality of mixing blades are formed, which are employed with respect to the flow direction at an angle ms and with respect to the distribution direction at an angle mv, wherein the angle ms is a maximum of 70 ° and the angle mv is greater than 1 °. For the mixing process, it is advantageous if the fluid is further deflected by the mixing blades and not further guided in the same direction, which is determined by the blade or the correction blade.
Für dieses Verfahren ist ein Ablenkelement vorteilhaft, das dafür vorgesehen ist, in einer Abgasleitung eines Abgassystems angeordnet zu werden, das einen Abgasstrom führt, und ein Fluid abzulenken, das durch eine Einspritzvorrichtung in das Abgassystem eingespritzt wird, wobei das Ablenkelement in der Strömungsrichtung vor einem statischen Mischer mit mindestens einem Mischelement angeordnet sein kann und mindestens ein Blechteil aufweist, das im Abgasstrom angeordnet sein kann, wobei das Blechteil bezüglich der Strömungsrichtung mindestens teilweise unter einem Winkel sv in einer Verteilrichtung angestellt ist, wodurch der Abgasstrom mit dem Fluid mindestens teilweise von der Strömungsrichtung in die Verteilrichtung abgelenkt wird. Eine unter einem Winkel sv angestellte Lamelle ist auf dem Blechteil ausgebildet. Das Blechteil ist in der Strömungsrichtung unmittelbar vor dem Mischer angeordnet, um eine symmetrische Verteilung des Fluids, das teilweise bereits in einen gasförmigen Zustand übergegangen ist, über das Profil der Abgasleitung und somit über das gesamte Mischerprofil zu erhalten. Je kleiner der gasförmige Anteil ist, desto größer ist die Wirkung des Ablenkelements auf den Mischvorgang durch den Mischer. Auf mindestens einem Teil des Blechteils ist eine Lamelle bezüglich der Strömungsrichtung unter einem Winkel sv in eine Verteilrichtung angestellt, so dass der Abgasstrom mit dem Fluid mindestens teilweise von der Strömungsrichtung in die Verteilrichtung abgelenkt wird. Der Einfluss des parallel zur Strömungsrichtung angeordneten Blechteils selbst auf die Ablenkung kann vernachlässigt werden.For this method, a baffle is provided which is arranged to be disposed in an exhaust pipe of an exhaust system that carries an exhaust gas flow, and to deflect a fluid that is injected into the exhaust system by an injector, wherein the Deflection element in the flow direction can be arranged in front of a static mixer with at least one mixing element and at least one sheet metal part, which can be arranged in the exhaust stream, wherein the sheet metal part is at least partially employed with respect to the flow direction at an angle sv in a distribution direction, whereby the exhaust gas flow the fluid is deflected at least partially from the flow direction in the distribution direction. An employed at an angle sv slat is formed on the sheet metal part. The sheet metal part is arranged in the flow direction immediately in front of the mixer in order to obtain a symmetrical distribution of the fluid, which has already partly gone into a gaseous state, via the profile of the exhaust pipe and thus over the entire mixer profile. The smaller the gaseous portion, the greater the effect of the deflector on the mixing action by the mixer. On at least a part of the sheet metal part, a lamella is set in a distribution direction with respect to the flow direction at an angle sv, so that the exhaust gas flow with the fluid is deflected at least partially from the flow direction in the distribution direction. The influence of the sheet metal part arranged parallel to the flow direction, even on the deflection, can be neglected.
Auf dem Blechteil sind mehrere sich unter dem Winkel sv erstreckende Lamellen ausgebildet. Mit mehreren Lamellen wird eine Ablenkung des Fluids derart erreicht, dass es über das Profil der Abgasleitung verteilt wird. Mit mehreren in der Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Lamellen ist die Ablenkung eines Strömungselements größer, weil die durch die Lamellen realisierte Ablenkung in der Strömungsrichtung teilweise akkumulativ ist.On the sheet metal part are formed at the angle sv extending lamellae. With multiple fins a deflection of the fluid is achieved such that it is distributed over the profile of the exhaust pipe. With several fins arranged one behind the other in the flow direction, the deflection of a flow element is greater because the deflection realized by the fins is partially accumulative in the flow direction.
Das Ablenkelement kann in einer Abgasleitung derart angeordnet sein, dass das Fluid in einem hohem Maße auf das Ablenkelement auftrifft. Infolgedessen wird die Geschwindigkeit des Fluids zunächst durch das Ablenkelement reduziert, so dass die Strömungsrichtung leichter verändert werden kann.The deflection element may be arranged in an exhaust pipe such that the fluid impinges on the deflection element to a great extent. As a result, the velocity of the fluid is first reduced by the deflector, so that the flow direction can be changed more easily.
In Abhängigkeit vom Abgasmassenstrom und von der Abgastemperatur ändern sich die Eindringtiefe des Fluids in die Abgasleitung und die Aufprallfläche des Fluids auf dem Ablenkelement.Depending on the exhaust gas mass flow and the exhaust gas temperature, the penetration depth of the fluid into the exhaust pipe and the impact surface of the fluid on the deflector change.
Das Ablenkelement weist eine oder mehrere Korrekturplatten auf, die parallel zur Strömungsrichtung oder parallel zum Blechteil angeordnet sind. Die Korrekturplatten bremsen das Fluid ab und ermöglichen eine frühzeitige Ablenkung des Fluids durch den Abgasstrom. Die Korrekturplatten können unterschiedliche Längen haben oder können mit gleichen Längen konstruiert sein.The deflection element has one or more correction plates, which are arranged parallel to the flow direction or parallel to the sheet metal part. The correction plates brake the fluid and allow for early deflection of the fluid through the exhaust flow. The correction plates may have different lengths or may be constructed with equal lengths.
Die Korrekturplatte weist eine oder mehrere Korrekturlamellen auf, die unter einem Winkel sk zwischen 95° und 265° angestellt sind, und mehrere Öffnungen, die quer zur Strömungsrichtung durch die Korrekturlamellen ausgebildet sind, und/oder mehrere Bohrlöcher, die sich in eine Bohrrichtung erstrecken, wobei die Bohrrichtung sich unter einem Winkel bs zwischen 45° und 135° bezüglich der Strömungsrichtung erstreckt. Alternativ sind mehrere Bohrlöcher vorgesehen, die sich in einer Bohrrichtung erstrecken, wobei die Bohrrichtung sich unter einem Winkel bs zwischen 45° und 135° bezüglich der Strömungsrichtung erstreckt. Infolgedessen kann ein Teil des Fluids durch eine Öffnung oder ein Bohrloch direkt in die Fluideinspritzrichtung strömen, ohne abgebremst zu werden. Durch die Korrekturplatten wird eine Strömungskorrektur und -stabilisierung erreicht.The correction plate has one or more correction fins, which are set at an angle sk between 95 ° and 265 °, and a plurality of openings, which are formed transversely to the flow direction by the correction fins, and / or a plurality of boreholes, which extend in a drilling direction, wherein the drilling direction extends at an angle bs between 45 ° and 135 ° with respect to the flow direction. Alternatively, a plurality of bores are provided, which extend in a drilling direction, wherein the drilling direction extends at an angle bs between 45 ° and 135 ° with respect to the flow direction. As a result, a portion of the fluid may flow directly into the fluid injection direction through an opening or well bore without being decelerated. Correction plates provide flow correction and stabilization.
Das Blechteil steht in der der Strömungsrichtung entgegengesetzten Richtung über alle Korrekturplatten hervor, und das Blechteil ist bezüglich der mittigen Einspritzrichtung hinter der letzten Korrekturplatte angeordnet. Aufgrund der Tatsache, dass das Blechteil dadurch unmittelbar benachbart zu der der Einspritzstelle gegenüberliegenden Wand der Abgasleitung angeordnet ist, kann das Blechteil die Gesamtmenge des eingespritzten Fluids beeinflussen.The sheet metal part protrudes in the direction opposite to the flow direction over all the correction plates, and the sheet metal part is arranged with respect to the central injection direction behind the last correction plate. Due to the fact that the sheet metal part is thereby arranged directly adjacent to the wall of the exhaust pipe opposite the injection point, the sheet metal part can influence the total amount of the injected fluid.
Das Ablenkelement ist bezüglich einer Mittelebene, die unter rechten Winkeln zur Strömungsrichtung angeordnet ist, spiegelsymmetrisch ausgebildet, oder die Lamellen und/oder die Korrekturlamellen sind bezüglich der Mittelebene spiegelsymmetrisch angeordnet. Als Ergebnis dieser Symmetrie kann der Mittelströmungsbereich in der Abgasleitung, in den das Fluid auch eingespritzt wird, in einem wesentlich größeren Maß beeinflusst werden, da die mittigen Mischelemente oder Strömungselemente die gleiche Ausrichtung haben.The deflection element is mirror-symmetrical with respect to a center plane which is arranged at right angles to the flow direction, or the lamellae and / or the correction lamellae are arranged mirror-symmetrically with respect to the center plane. As a result of this symmetry, the center flow area in the exhaust conduit, into which the fluid is also injected, can be influenced to a much greater extent because the central mixing elements or flow elements have the same orientation.
Vorteilhaft ist auch ein mehrstufiger Verteiler, der aus einem Ablenklenkelement wie es vorstehend beschrieben wurde und einem statischen Mischer besteht, der am Ablenkelement befestigt oder indirekt hinter dem Ablenkelement angeordnet ist und mindestens ein Mischelement aufweist, wobei das Mischelement mindestens einen Träger für Mischlamellen oder ein Strömungselement aufweist. Durch die Kombination aus dem Ablenkelement und dem Mischer ist ein hochgradig effektives Mischverfahren möglich.Also advantageous is a multi-stage distributor which consists of a Ablenklenkelement as described above and a static mixer which is attached to the deflector or arranged indirectly behind the baffle and at least one mixing element, wherein the mixing element at least one carrier for mixing blades or a flow element having. The combination of the baffle and mixer allows a highly effective mixing process.
Das Blechteil oder die Korrekturplatte ist auf dem Träger oder auf dem Strömungselement parallel oder diagonal zur Strömungsrichtung angeordnet. Infolgedessen sind der Mischer und das Ablenkelement mindestens teilweise oder auch vollständig als ein einzelnes Teil und aus dem gleichen Material ausgebildet.The sheet metal part or the correction plate is arranged on the carrier or on the flow element parallel or diagonal to the flow direction. As a result, the mixer and the deflector are at least partially or completely formed as a single part and made of the same material.
Die Mischlamellen oder die Strömungselemente sind bezüglich der Strömungsrichtung unter einem Winkel ms von bis zu 70° und bezüglich der Verteilrichtung unter einem Winkel mv von mehr als 1° angestellt. The mixing blades or the flow elements are employed with respect to the flow direction at an angle ms of up to 70 ° and with respect to the distribution direction at an angle mv of more than 1 °.
Das Mischelement ist bezüglich der Mittelebene, die unter rechten Winkeln zur Strömungsrichtung angeordnet ist, spiegelsymmetrisch ausgebildet, oder die Mischlamellen und/oder die Träger sind bezüglich der Mittelebene spiegelsymmetrisch angeordnet.The mixing element is mirror-symmetrical with respect to the center plane, which is arranged at right angles to the flow direction, or the mixing blades and / or the carriers are arranged mirror-symmetrically with respect to the center plane.
In Abhängigkeit von der Anwendung könnte es vorteilhaft sein, wenn das Mischelement bezüglich der Strömungsrichtung punktsymmetrisch ausgebildet ist, oder wenn die Mischlamellen und/oder die Träger bezüglich der Strömungsrichtung punktsymmetrisch angeordnet sind. Aufgrund dieser Anordnung werden hinter dem Mischer in der Abgasleitung gegenläufig drehende Wirbel erzeugt.Depending on the application, it may be advantageous if the mixing element is point-symmetrical with respect to the flow direction, or if the mixing blades and / or the carriers are arranged point-symmetrically with respect to the flow direction. Due to this arrangement, counter-rotating vortices are generated behind the mixer in the exhaust pipe.
Für die Montage oder Nachrüstung könnte es vorteilhaft sein, wenn zusätzlich ein sich parallel zur Abgasleitung und parallel zur Strömungsrichtung des Abgases erstreckendes Gehäuse bereitgestellt wird, auf dem der Träger oder die Strömungselemente angeordnet sind, wobei das Gehäuse auf oder in der Abgasleitung angeordnet sein kann. Infolgedessen können die Mischelemente oder Strömungselemente des Mischers im Gehäuse vormontiert werden, bevor sie in die Abgasleitung eingesetzt werden.For the assembly or retrofitting it could be advantageous if in addition a parallel to the exhaust pipe and parallel to the flow direction of the exhaust gas extending housing is provided, on which the carrier or the flow elements are arranged, wherein the housing can be arranged on or in the exhaust pipe. As a result, the mixing elements or flow elements of the mixer can be preassembled in the housing before they are inserted into the exhaust pipe.
Vorteilhaft weist der statische Mischer mehrere Mischelemente für das Abgas auf, die quer zur Strömungsrichtung nebeneinander angeordnet sind, wobei jedes Mischelement mehrere Mischlamellen aufweist und jede Mischlamelle bezüglich der Strömungsrichtung eine hintere Grenzfläche und zwei Seitengrenzflächen aufweist. Jedes Mischelement weist einen parallel zu der Strömungsrichtung ausgerichteten Träger auf, auf dem die Mischlamellen über ihre hinteren Grenzflächen angeordnet und relativ zum Träger angestellt sind. Jeder Träger weist zwei Endflächen auf, über die der jeweilige Träger an der Abgasleitung befestigt ist. Es sind mindestens drei Mischelemente vorgesehen, deren Träger im Bereich zwischen den Endflächen quer zur Strömungsrichtung jeweils in einem Abstand von mindestens 5 mm benachbart zueinander angeordnet sind. Alle Mischlamellen sind mit allen Seitengrenzflächen und mit der vorderen Grenzfläche in einem Abstand von der Abgasleitung angeordnet. Vorzugsweise haben die benachbarten Träger einen Abstand zwischen 5 mm und 100 mm, vorzugsweise zwischen 12 mm und 15,5 mm. Dadurch können die Mischelemente über die Träger am Abgasrohr oder an einem separaten Gehäuse angeschweißt werden, und die Stabilität des Mischelements wird mittels des Trägers und der darauf angeordneten Mischlamellen auch während eines erhöhten Abgasdurchsatzes und einer erhöhten Wärmeeinbringung aufrechterhalten. Aufgrund der getrennten Montage jedes Mischelements und aufgrund der Mischlamellen, die auf dem entsprechenden Träger in einem Abstand voneinander und der Abgasleitungswand zugewandt angeordnet sind, wird eine verbesserte Umströmung der Lamellen und damit eine verbesserte Durchmischung erzielt.Advantageously, the static mixer has a plurality of mixing elements for the exhaust gas, which are arranged side by side transversely to the flow direction, wherein each mixing element has a plurality of mixing blades and each mixing blade with respect to the flow direction has a rear boundary surface and two side boundary surfaces. Each mixing element has a carrier oriented parallel to the flow direction, on which the mixing blades are arranged over their rear boundary surfaces and are set relative to the carrier. Each carrier has two end surfaces, via which the respective carrier is attached to the exhaust pipe. At least three mixing elements are provided, the carriers of which are arranged in the region between the end surfaces transversely to the flow direction in each case at a distance of at least 5 mm adjacent to each other. All mixing blades are arranged with all side interfaces and with the front interface at a distance from the exhaust pipe. Preferably, the adjacent supports have a spacing between 5 mm and 100 mm, preferably between 12 mm and 15.5 mm. As a result, the mixing elements can be welded via the carriers to the exhaust pipe or to a separate housing, and the stability of the mixing element is maintained by means of the carrier and the mixing blades arranged thereon, also during an increased exhaust gas flow rate and an increased heat input. Due to the separate mounting of each mixing element and due to the mixing fins, which are arranged on the corresponding support at a distance from each other and the exhaust pipe wall, an improved flow around the fins and thus improved mixing is achieved.
Ein statischer Mischer oder ein Verteiler könnte auch vorteilhaft sein, wenn der statische Mischer mehrere Mischelemente aufweist, die quer zur Strömungsrichtung nebeneinander angeordnet sind, und wenn das jeweilige Mischelement einen parallel zur Strömungsrichtung ausgerichteten Träger und mehrere Mischlamellen aufweist, die auf dem Träger angeordnet und bezüglich des Trägers angestellt sind. Jeder Träger weist zwei Endflächen und zwei Verbindungsflächen auf, die zwischen den beiden Endflächen angeordnet und in der Richtung des Trägers einander zugewandt und in einem Abstand von den Endflächen angeordnet sind. Die Endfläche und die erste Verbindungsfläche des jeweiligen Trägers sind miteinander verbunden, so dass ein Teilbereich des Trägers eine geschlossene Zelle bildet, wobei auf dem Teilbereich des Trägers, der die Zelle umschließt, mindestens zwei Mischlamellen auf dem Träger angeordnet sind. Dadurch ist die entsprechende Zelle nicht durch einen Teilbereich eines Trägers geschlossen, auf dem keine Mischlamelle angeordnet ist, und vor der Mischlamelle angeordnet, die sich in die Zelle erstreckt.A static mixer or manifold could also be advantageous if the static mixer has a plurality of mixing elements arranged side by side transverse to the flow direction, and if the respective mixing element has a parallel to the flow direction oriented carrier and a plurality of mixing blades disposed on the carrier and with respect the carrier are employed. Each carrier has two end surfaces and two connection surfaces disposed between the two end surfaces and facing each other in the direction of the carrier and spaced from the end surfaces. The end surface and the first connection surface of the respective carrier are connected to each other, so that a portion of the carrier forms a closed cell, wherein at least two mixing fins are arranged on the carrier on the portion of the carrier which encloses the cell. Thereby, the corresponding cell is not closed by a portion of a carrier on which no mixing blade is arranged, and arranged in front of the mixing blade, which extends into the cell.
Für einen statischen Mischer oder einen Verteiler könnte es auch vorteilhaft sein, wenn der Mischer mehrere Strömungselemente für das Abgas aufweist, die quer zur Strömungsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Das jeweilige Strömungselement ist aus einem Metallblech mit einem wellenförmigen Querschnittsprofil ausgebildet, das mehrere Kanäle aufweist, die sich in Richtung paralleler Profilachsen benachbart zueinander erstrecken. Die Profilachse des jeweiligen Strömungselements ist bezüglich der Strömungsrichtung unter einem Winkel ms von bis zu 70° oder unter einem Winkel ms von bis zu –70° ausgerichtet. Die Profilachsen mindestens zweier benachbart zueinander angeordneter Strömungselemente sind unter einem Winkel ms ausgerichtet, die in der Richtung und Größe gleich sind. Infolgedessen wird ein Fluidstrom, der die Mitte des Mischers erreicht und quer zur Strömungsrichtung strömt, im Wesentlichen durch die beiden mittigen Strömungselemente aufgefangen, die die gleiche Ausrichtung haben, und kann in eine andere Richtung abgelenkt werden. Das Querschnittsprofil ist vorzugsweise regelmäßig wellenförmig, und die Profilachsen sind alle parallel zueinander angeordnet.For a static mixer or a distributor, it could also be advantageous if the mixer has a plurality of flow elements for the exhaust gas, which are arranged side by side transversely to the flow direction. The respective flow element is formed from a metal sheet having a wave-shaped cross-sectional profile which has a plurality of channels which extend in the direction of parallel profile axes adjacent to each other. The profile axis of the respective flow element is aligned with respect to the flow direction at an angle ms of up to 70 ° or at an angle ms of up to -70 °. The profile axes of at least two adjacently disposed flow elements are aligned at an angle ms, which are equal in direction and size. As a result, a fluid flow which reaches the center of the mixer and flows transversely to the flow direction is substantially trapped by the two central flow elements having the same orientation and can be deflected in a different direction. The cross-sectional profile is preferably regularly wave-shaped, and the profile axes are all arranged parallel to one another.
Ein Mischer zum Mischen eines Abgasstroms mit einem in eine Abgasleitung eingespritzten Fluid weist ein erstes Mischerelement mit einer Basis auf, die eine erste Seitenwand mit einer davon beabstandeten zweiten Seitenwand verbindet. Die erste und die zweite Seitenwand sind derart dimensioniert und geformt, dass sie einer Innenfläche der Abgasleitung angepasst sind, so dass die Seitenwände dazu geeignet sind, an der Abgasleitung befestigt zu werden. Das erste Mischelement weist ein Ablenkelement, das derart angeordnet ist, dass das eingespritzte Fluid darauf auftrifft, und eine stromabwärts vom Ablenkelement angeordnete Mischlamelle zum Mischen des Abgases mit dem eingespritzten Fluid auf. Ein zweites Mischelement weist eine Basis auf, die einen ersten und einen davon beabstandeten zweiten Montageflansch miteinander verbindet. Der erste und der zweite Montageflansch sind an den Innenflächen der ersten und der zweiten Seitenwand befestigt. Das zweite Mischelement weist eine Mischlamelle zum Ändern einer Strömungsrichtung des Abgasstroms auf. A mixer for mixing an exhaust stream with a fluid injected into an exhaust conduit includes a first mixer element having a base connecting a first sidewall to a second sidewall spaced therefrom. The first and second sidewalls are sized and shaped to conform to an inner surface of the exhaust conduit so that the sidewalls are adapted to be secured to the exhaust conduit. The first mixing element has a baffle disposed to impinge the injected fluid thereon and a mixing fin disposed downstream of the baffle for mixing the exhaust gas with the injected fluid. A second mixing element has a base connecting a first and a second mounting flange spaced therefrom. The first and second mounting flanges are secured to the inner surfaces of the first and second side walls. The second mixing element has a mixing blade for changing a flow direction of the exhaust gas flow.
Ein anderer Mischer zum Mischen eines Abgasstroms mit einem in eine Abgasleitung eingespritzten Fluid weist ein rohrförmiges Gehäuse mit am Umfang ausgebildeten, voneinander beabstandeten Schlitzen auf, die sich von einem offenen Ende des Gehäuses ausgehend erstrecken. Ein erstes Mischelement weist einen Mittenabschnitt auf, der einen ersten Umfangsbereich mit einem davon beabstandeten zweiten Umfangsbereich verbindet. Der erste Umfangsbereich ist innerhalb eines der Schlitze angeordnet. Der zweite Umfangsbereich ist innerhalb eines anderen der Schlitze angeordnet. Die Flansche sind am Gehäuse befestigt. Ein zweites Mischelement weist einen Mittenabschnitt auf, der einen dritten und einen davon beabstandeten vierten Umfangsabschnitt miteinander verbindet. Der dritte und der vierte Umfangsabschnitt sind in anderen der Schlitze angeordnet und am Gehäuse befestigt. Das zweite Mischelement ist vom ersten Mischelement beabstandet.Another mixer for mixing an exhaust stream with a fluid injected into an exhaust conduit comprises a tubular housing having circumferentially formed, spaced apart slots extending from an open end of the housing. A first mixing element has a central portion connecting a first peripheral region to a second peripheral region spaced therefrom. The first peripheral region is disposed within one of the slots. The second peripheral region is disposed within another of the slots. The flanges are attached to the housing. A second mixing element has a central portion connecting a third and a fourth peripheral portion spaced therefrom. The third and fourth peripheral portions are disposed in other of the slots and fixed to the housing. The second mixing element is spaced from the first mixing element.
Weitere Vorteile und Details der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt.Further advantages and details of the invention are explained in the patent claims and in the description and illustrated in the figures.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT
In der Abgasleitung
In Abhängigkeit vom Massenstrom des Reduktionsmittels strömt das Reduktionsmittel in der Einspritzrichtung E in die Abgasleitung
Das Reduktionsmittel trifft zu einem großen Teil auf das Ablenkelement
Die Mischer
Der Träger
Das Gehäuse
Der Träger
In den exemplarischen Ausführungsformen gemäß
Der Träger
Wie die drei Mischelemente
Mit der exemplarischen Ausführungsform von
Aufgrund der Punktsymmetrie wird die Strömung auf einer Seite der Mittelebene
In den in den
In einer nicht dargestellten exemplarischen Ausführungsform sind die benachbarten Endflächen
Auf einer Außenseite
Gemäß
Der Mischer
Der Träger
Die mittige Mischlamelle
Außer den drei Mischelementen
Der punktsymmetrische Mischer
Das Ablenkelement
Die Korrekturplatten
Gleichermaßen ist die Lamelle
Die Korrekturplatten
Erfindungsgemäß erstrecken sich die Profilachsen
Aufgrund der gleichen Ausrichtung der Profilachsen
Die
Ein integral ausgebildetes Ablenkelement
Das zweite Mischelement
Der zweite Flansch
Das dritte Mischelement
Das vierte Mischelement
Das fünfte Mischelement
Nachdem jede Komponente unter dem zweiten Mischelement
In den
Das Gehäuse
Das erste Mischelement
Das zweite Mischelement
Ein Paar gegenüberliegende Vertiefungen
Das dritte Mischelement
Hinsichtlich der Ausführungsform der
Das vierte Mischelement
Jedes der Mischelemente kann unter Verwendung eines Stanz- oder Formungsprozesses aus einem Metallblech hergestellt werden. Die Größe und die Form der Mischelemente kann genormt oder individuell auf eine bestimmte Anwendung angepasst sein. Darüber hinaus wird darauf hingewiesen, dass, obwohl die Figuren einen Mischer mit fünf Mischelementen zeigen, andere Mischer in Betracht kommen, die weniger oder mehr Mischelemente als die dargestellten Mischer haben. Beispielsweise zeigen die
Die
Jedes Mischelement weist einen Zungenabschnitt mit einer reduzierten Breite auf, der durch das Bezugszeichen des Mischelements mit einem angehängten Suffix ”d” bezeichnet ist und sich mit einem Körperabschnitt koplanar erstreckt, der eine volle Breite hat und durch ein Suffix ”e” bezeichnet ist. Die Breite der Zunge ist reduziert, um eine innere, im Wesentlichen zylinderförmige Fläche
Der Ring
Auf einer Seite jedes Schlitzes
Der Mischer
Der sekundäre Mischer
Vorteilhaft liefert der sekundäre Mischer
In der vorstehenden Diskussion sind lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben worden. Für Fachleute ist anhand dieser Diskussion und anhand der beigefügten Zeichnungen und Ansprüche ersichtlich, dass innerhalb des durch die beigefügten Ansprüche definierten Schutzumfangs der Erfindung verschiedenartige Änderungen, Modifikationen und Abwandlungen möglich sind.In the discussion above, only exemplary embodiments of the present invention have been illustrated and described. It will be apparent to those skilled in the art from this discussion and from the accompanying drawings and claims that various changes, modifications and variations are possible within the scope of the invention as defined by the appended claims.
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