KR20170141220A - 통합형 도우저 콘을 갖는 혼합기 - Google Patents

통합형 도우저 콘을 갖는 혼합기 Download PDF

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Abstract

차량 배기 시스템을 위한 혼합기는, 혼합기 중심축을 정의하며 상류 단부에 유입구 및 하류 단부에 토출구를 구비한 혼합기 하우징을 포함한다. 상류 배플이 상류 단부에서 하우징 내에 있으며, 엔진 배기가스를 공급받도록 구성되는 적어도 하나의 유입 개구를 포함한다. 하류 배플이 상류 배플로부터 축방향으로 이격되도록 하류 단부에서 혼합기 하우징 내에 있다. 하류 배플은 적어도 하나의 토출 개구를 포함한다. 하우징 개구가 상류 및 하류 배플 사이의 위치에서 혼합기 하우징에 형성되며, 이는 도우저를 수용하도록 구성된다. 콘이 하우징 개구와 정렬되는 콘 토출 개구를 구비하고, 연장부가 콘의 넓은 단부로부터 외향 연장되어, 콘 토출 개구를 둘러싸는 벽을 제공한다.

Description

통합형 도우저 콘을 갖는 혼합기
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2015년 4월 30일에 출원된 미국 가출원번호 제62/155,025호에 대한 우선권을 주장하는, 2015년 6월 12일에 출원된 미국 특허출원번호 제14/737,546호에 대한 우선권을 주장하는 일부계속출원인, 2016년 4월 19일에 출원된 미국 출원번호 제15/132,473호에 대한 우선권을 주장한다.
배기 시스템은 다양한 배기 부품들을 통해 엔진에 의해 발생되는 고온 배기가스를 전달하여, 배기를 감소시키고 소음을 제어한다. 배기 시스템은 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매의 상류에서 예를 들어 우레아와 물의 용액과 같은 환원제 또는 디젤 배기 유체(DEF)를 주입하는 주입 시스템을 포함한다. 혼합기가 SCR 촉매의 상류에 위치하여, 엔진 배기가스와 우레아 변환의 생성물을 혼합한다. 주입 시스템은 배기 스트림에 우레아를 분사하는 도우저(doser)를 포함한다. 우레아는 SCR 촉매에 도달하기 전에 가능한 한 많이 암모니아(NH3)로 변환되어야 한다. 따라서, 액적 분사 크기는 이러한 목표를 달성하는 데에 중요한 역할을 한다.
하나의 공지된 구성에서, 혼합기는 도우저를 수용하는 개구를 갖는 외부 하우징을 포함한다. 콘이 이 개구와 정렬되어, 외부 하우징의 내부 공동으로의 확장 분사 영역을 제공한다. 확장 분사 영역은 분사가 배기가스 스트림에 들어갈 때 더 넓은 영역에 걸쳐 분사 액적의 보다 철저한 분배를 용이하게 한다.
업계는 보다 컴팩트한 배기 시스템의 제공을 지향하고 있고, 이는 시스템의 체적 감소를 가져온다. 더 큰 크기의 액적을 분사하는 시스템은 보다 컴팩트한 시스템 구성에서 사용될 때 우레아의 적절한 변환을 제공하지 못할 수 있다. 이로써, 이러한 보다 컴팩트한 구성을 위해서는 더 작은 액적 크기의 도우저가 요구된다.
액적 크기가 더 작아질수록, 표면 접촉 면적의 증가로 인해 암모니아로의 변환이 더 효과적이 된다. 그러나, 작은 액적 도우저에 의해 발생되는 분사는 재순환 유동에 매우 민감하다. 통상적으로, 도우저의 선단부에 위치하는 영역이 재순환 유동의 와류를 갖는다. 이러한 와류는 분사 액적을 혼합기의 벽을 향해 그리고 도우저의 선단부 상으로 밀게 되고, 이는 침착 개시 부위를 형성한다. 콘을 사용하는 구성에서, 침착 개시 부위는 콘의 벽에서 발견되었다. 이 부위의 침착물은 시간의 경과에 따라 축적되며 시스템 작동에 악영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 암모니아 균일성 지수가 낮아질 수 있거나, 혼합기에 걸쳐 압력 강하가 증가될 수 있거나, 능동 디젤 미립자 필터(DPF) 재생 중에 암모니아 배출의 정점이 있을 수 있다.
하나의 예시적인 구현예에서, 차량 배기 시스템을 위한 혼합기는, 혼합기 중심축을 정의하며 상류 단부에 유입구 및 하류 단부에 토출구를 구비한 혼합기 하우징을 포함한다. 상류 배플이 상류 단부에서 하우징 내에 있으며, 엔진 배기가스를 공급받도록 구성되는 적어도 하나의 유입 개구를 포함한다. 하류 배플이 상류 배플로부터 축방향으로 이격되도록 하류 단부에서 혼합기 하우징 내에 있다. 하류 배플은 적어도 하나의 토출 개구를 포함한다. 하우징 개구가 상류 및 하류 배플 사이의 위치에서 혼합기 하우징에 형성되며, 도우저를 수용하도록 구성된다. 콘이 하우징 개구와 정렬되는 콘 토출 개구를 구비하고, 연장부가 콘의 넓은 단부로부터 외향 연장되어, 콘 토출 개구를 둘러싸는 벽을 제공한다.
전술한 내용의 다른 구현예에서, 환원제와 배기가스의 혼합물이 혼합기 하우징을 빠져나가도록, 도우저는 상류 배플과 하류 배플 사이의 영역에 환원제를 분사하도록 구성되고, 혼합물은 혼합기 하우징을 빠져나가기 전에 적어도 360도의 회전 유동 경로를 통해 이동한다.
전술한 내용 중 임의의 것의 또 다른 구현예에서, 상류 배플은 제1 부분, 혼합기 중심축을 따른 방향으로 제1 부분으로부터 오프셋되는 제2 부분, 및 제1 부분으로부터 제2 부분으로 전이되는 제3 부분을 포함하되, 적어도 하나의 유입 개구는 적어도 하나의 일차 유입 개구 및 하나 이상의 이차 유입 개구를 포함하고; 하류 배플은 제1 부분, 혼합기 중심축을 따른 방향으로 제1 부분으로부터 오프셋되는 제2 부분, 및 제1 부분으로부터 제2 부분으로 전이되는 제3 부분을 포함하되, 적어도 하나의 토출 개구는 적어도 하나의 일차 토출 개구 및 하나 이상의 이차 토출 개구를 포함한다.
전술한 내용 중 임의의 것의 또 다른 구현예에서, 연장판이 하류 배플의 하류에서 혼합기 하우징 내에 위치하되, 연장판은 적어도 하나의 판 주요 토출 개구를 포함하여, 도우저 축에 있는 상류 배플과 하류 배플 사이의 상류 위치로부터 판 주요 토출 개구의 중심축에 있는 하류 위치로, 혼합물이 적어도 390도 회전을 통해 진행되게 한다.
전술한 내용 중 임의의 것의 또 다른 구현예에서, 이차 유입 및 토출 개구 중 적어도 하나는 립(lip)을 포함하되, 립은 상류 배플 및 하류 배플 중 각각의 하나로부터 멀리 연장되어, 상류 배플 및 하류 배플 중 각각의 하나의 재료 두께의 적어도 3배인 립 높이를 정의한다.
전술한 내용 중 임의의 것의 또 다른 구현예에서, 상류 배플의 제1 부분은 제1 평면을 포함하고, 제2 부분은 제1 평면보다 작은 제2 평면을 포함하며, 제3 부분은 제1 평면으로부터 제2 평면으로 전이되는 나선면을 포함하고, 상류 배플은 적어도 하나의 일차 유입 개구를 포함하는 제1 및 제2 평면 사이에 연장되는 수직 벽부를 포함한다.
전술한 내용 중 임의의 것의 또 다른 구현예에서, 적어도 하나의 일차 유입 개구는 수직 벽부에 형성되는 적어도 3개의 유입 개구를 포함한다.
전술한 내용 중 임의의 것의 또 다른 구현예에서, 제1 평면은 상류 배플의 적어도 절반을 포함한다.
전술한 내용 중 임의의 것의 또 다른 구현예에서, 하나 이상의 이차 유입 개구는 상류 배플의 제1 평면에만 형성되되, 상류 배플의 나머지 부분에는 이차 유입 개구가 없다.
전술한 내용 중 임의의 것의 또 다른 구현예에서, 하류 배플의 제1 부분은 제1 평면을 포함하고, 제2 부분은 제1 평면으로부터 오프셋되는 제2 평면을 포함하며, 제3 부분은 제1 평면으로부터 제2 평면으로 전이되는 나선면을 포함하되, 일차 토출 개구는 하류 배플의 제1 및 제2 평면 사이의 수직 오프셋 내에 형성되는 개방 영역을 포함한다.
전술한 내용 중 임의의 것의 또 다른 구현예에서, 하류 배플의 적어도 절반은 이차 토출 개구가 없는 고체 표면을 구비하되, 도우저에 의해 정의되는 분사 구역이 어떤 이차 토출 개구와도 접촉하지 않으면서 하류 배플의 고체 표면에 걸쳐 연장되도록, 고체 표면은 도우저 축과 정렬된다.
전술한 내용 중 임의의 것의 또 다른 구현예에서, 콘은 유입 개구를 갖는 좁은 단부, 및 좁은 단부로부터 토출 개구를 제공하는 넓은 단부로 연장되는 테이퍼 몸체부를 구비하되, 연장부는 토출 개구를 둘러싸며 혼합기 하우징의 내주를 따라 연장된다.
전술한 내용 중 임의의 것의 또 다른 구현예에서, 콘은 유입 개구를 갖는 좁은 단부, 및 좁은 단부로부터 토출 개구를 제공하는 넓은 단부로 연장되는 테이퍼 몸체부를 구비하되, 상류 및 하류 배플 사이에 위치하는 중간판을 포함하며, 중간판은 연장부에 부착되고, 중간판은, 혼합기 중심축 인근에 정점을 구비하며 외부 하우징을 향한 방향으로 방사상 외부로 확장되는 웨지 형상을 포함하고, 중간판은 정점으로부터 방사상 외부로 연장되는 제1 가장자리, 정점으로부터 방사상 외부로 연장되며 제1 가장자리로부터 원주상으로 이격되는 제2 가장자리, 및 제1 및 제2 가장자리를 연결하여 웨지 형상을 정의하는 외주 가장자리에 의해 정의되는 편평부를 포함하며, 연장부는 외주 가장자리의 적어도 일부를 따라 중간판에 연결되고, 중간판은 외주 가장자리로부터 외향 연장되는 플랜지부를 포함하며, 플랜지부의 하나의 가장자리는 연장부에 부착된다.
본 출원의 이러한 특징들 및 다른 특징들은 후술하는 명세서 및 도면으로부터 가장 잘 이해될 것이며, 다음은 도면의 간단한 설명이다.
도 1은 본 발명에 따른 혼합기를 갖는 배기 시스템의 하나의 예를 개략적으로 도시한다.
도 2a는 본 발명에 따른 혼합기의 상류 단부의 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 상류 배플의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 혼합기의 하류 단부의 사시도이다.
도 4a는 콘, 매니폴드, 및 중간판을 포함하는 혼합기 서브어셈블리의 전방 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 서브어셈블리의 후방 사시도이다.
도 4c는 도 4a의 서브어셈블리의 평면 사시도이다.
도 5는 혼합기 내에 포함되는 도 4a의 서브어셈블리의 사시도이다.
도 6은 혼합기 내벽에 대한 콘의 개략적인 단면도이다.
도 7은 콘 및 연장부의 다른 예의 사시도이다.
도 8은 도 7의 구현예 및 매니폴드의 사시도이다.
도 9는 혼합기 내에 포함되는 도 8의 서브어셈블리의 사시도이다.
도 10은 본 발명을 포함하는 혼합기의 다른 구현예의 유입 단부로부터의 사시도이다.
도 11은 도 10의 혼합기의 토출 단부로부터의 사시도이다.
도 12a는 도 2a에 도시된 혼합기로부터의 배플들의 단면도이다.
도 12b는 도 10에 도시된 혼합기로부터의 배플들의 단면도이다.
도 13은 도 10의 혼합기로부터의 하류 배플 및 서브어셈블리의 사시도이다.
도 14는 상류 배플이 제거된 상태의 도 12의 혼합기의 유입 단부로부터의 사시도이다.
도 15a는 연장판을 갖지 않는 도 10의 혼합기의 토출 단부로부터의 사시도이다.
도 15b는 연장판의 제1 구현예를 갖는 도 10의 혼합기의 토출 단부로부터의 사시도이다.
도 15c는 연장판의 제2 구현예를 갖는 도 10의 혼합기의 토출 단부로부터의 사시도이다.
도 16a는 도 15a의 혼합기를 위한 회전 유동 경로를 도시한 도 15a의 혼합기의 단부도이다.
도 16b는 도 15b의 혼합기를 위한 회전 유동 경로를 도시한 도 15b의 혼합기의 단부도이다.
도 16c는 도 15c의 혼합기를 위한 회전 유동 경로를 도시한 도 15c의 혼합기의 단부도이다.
도 17a는 도 15c에 나타낸 바와 같은 17A-17A 라인을 따른 단면도이다.
도 17b는 도 17a에서 식별된 영역의 확대도이다.
도 18a는 도 10의 혼합기의 분해도이다.
도 18b는 도 18a에 도시된 바와 같은 서브어셈블리 및 부품들의 분해도이다.
도 18c는 도 18a의 연장 배플, 하류 배플, 및 장착 링의 토출측으로부터의 분해도이다.
도 18d는 도 18c의 연장 배플, 하류 배플, 및 장착 링의 토출측으로부터의 분해도이다.
도 1은 다양한 상류 배기 부품들(14)을 통해 엔진(12)에 의해 발생되는 고온 배기가스를 전도하여, 공지된 바와 같이 배기를 감소시키고 소음을 제어하는 차량 배기 시스템(10)을 도시한다. 다양한 상류 배기 부품들(14)은 파이프, 필터, 밸브, 촉매, 소음기 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
하나의 예시적인 구성에서, 상류 배기 부품들(14)은 유입구(18) 및 토출구(20)를 구비한 디젤 산화 촉매(DOC; 16)로 배기가스를 안내한다. DOC(16)의 하류에는, 공지된 바와 같이 배기가스로부터 오염 물질을 제거하는 데에 사용되는 디젤 미립자 필터(DPF; 21)일 수 있는 선택적인 부품(21)이 있다. 하나의 예에서, 부품(21)은 DPF, 및 선택적인 엘보형 연결을 갖는 배기 파이프의 연이은 부분일 수 있다. 다른 예에서, 부품(21)은 선택적인 엘보형 연결을 갖는 배기 파이프의 일부일 수 있다. DOC(16) 및 선택적인 부품(21)의 하류에는, 유입구(24) 및 토출구(26)를 구비한 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매(22)가 있다. 유입구(24)는 혼합기 토출면(44)으로부터 멀리 위치할 수 있다. 이 예에서, 배기 시스템 파이프가 촉매(22)로 배기 유동을 구동할 것이다. 토출구(26)는 하류 배기 부품들(28)에 배기가스를 전달한다. 선택적으로, 부품(22)은 선택적 촉매 환원 기능 및 미립자 여과 기능을 수행하도록 구성되는 촉매를 포함할 수 있다. 다양한 하류 배기 부품들(28)은 파이프, 필터, 밸브, 촉매, 소음기 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 상류 및 하류 부품들(14, 28)은 차량 응용 및 이용 가능한 패키징 공간에 따라 다양한 다른 구성들 및 조합들로 장착될 수 있다.
혼합기(30)가 부품(21) 또는 DOC(16)의 토출구(20)의 하류 및 SCR 촉매(22)의 유입구(24)의 상류에 위치한다. 상류 촉매 및 하류 촉매는 직렬, 병렬, 또는 임의의 다른 구성일 수 있다. (직렬 구성으로 도시된) 혼합기(30)는 배기가스의 소용돌이 또는 회전 운동을 발생시키는 데에 사용된다. 혼합기(30)가 주입된 물질 및 배기가스를 함께 완전히 혼합할 수 있도록, 주입 시스템(32)이 SCR 촉매(22)의 상류에서 배기가스 스트림에 예를 들어 우레아와 물의 용액과 같은 기상 또는 액상 환원제를 주입하는 데에 사용된다. 하나의 예에서, 주입 시스템(32)은 유체 공급부(34), 도우저(36), 및 공지된 바와 같이 환원제의 주입을 제어하는 제어기(38)를 포함한다. 선택적으로, 부품(36)은 기상 환원제의 유도관일 수 있다. 환원제의 주입을 제어하는 제어기(38)의 작동은 공지되어 있으며 추가로 상세히 논의되지 않을 것이다.
혼합기(30)는 도 2 내지 도 9에 보다 상세히 도시되어 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 혼합기(30)는 엔진 배기가스를 공급받도록 구성되는 유입 단부(42) 및 SCR 촉매(22)로 소용돌이 엔진 배기가스 및 우레아로부터 변환된 생성물의 혼합물을 안내하는 토출 단부(44)를 구비한 혼합기 외부 하우징을 포함한다. 게다가, 혼합기 몸체는 외주벽(54)에 의해 둘러싸인 상류 배플(50; 도 2a 및 도 2b) 및 하류 배플(52; 도 3)을 포함한다. 상류 배플(50)은 배기가스 유동의 소용돌이를 개시하도록 구성된다. 혼합기(30)는 또한 혼합기 중심축(A) 쪽으로 내부를 향하는 내주면(56; 도 5)을 포함한다.
유입구(42)에 있는 상류 배플(50)은 대부분의 배기가스를 공급받을 수 있는 큰 유입 개구(60)를 포함할 수 있는데(예를 들어, 큰 유입 개구(60)는 60%의 배기 질량 유량을 공급받는다), 이는 소용돌이 운동을 개시하도록 구성된다. 상류 배플(50)은 또한, 배기가스의 최적의 균질화를 보장하며 배압을 감소시키는 복수의 천공, 슬롯, 또는 추가 유입 개구(62)를 포함한다. 상류 배플(50) 및 복수의 유입 개구(60, 62)는 배기가스가 혼합기(30)의 유입 단부(42)에 들어갈 때 배기가스에 대한 소용돌이 운동을 개시하도록 연동한다.
하류 배플(52)은 대부분의 배기가스가 빠져나가는 큰 토출 개구(64; 도 9)를 포함한다. 하류 배플(52)은 또한 배기가스가 빠져나가는 립들(68)에 의해 둘러싸인 복수의 추가 토출 개구(66)를 포함한다. 립들(68)은 혼합기(30) 내에 우레아를 유지하여, DEF 변환을 증가시키고 혼합 성능을 개선한다. 립들(68)은 또한 추가 난류를 발생시켜서 혼합 성능을 추가로 개선한다. 하류 배플(52)은 나선부(70)를 포함한다. 나선의 축은 A(도 2)로 나타낸 혼합기의 중심축으로, 림(72)이 나선부(70)의 외주 주위에 형성되어 있다. 림(72)은 상류 방향으로 연장된다.
큰 토출 개구(64)는 일차 토출 개구를 포함하며 다른 토출 개구들(66)보다 크다. 나선부(70)는 추가 토출 개구들(66)을 포함한다. 나선부(70)는 상류 단부(74) 및 하류 단부(78)에 의해 형성된다. 단부들(74, 78)은 혼합기 축(A; 도 2a)에 수직인 평면부들을 포함하되, 나선부들이 그 사이에 연장된다. 벽(80)이 하류 단부(78)의 평면과 상류 단부(74)의 평면 사이에 연장되고, 일차 토출 개구(64)가 벽(80)에 형성된다.
마찬가지로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상류 배플(50)은 나선부(82)를 포함하되, 림(84)이 나선부(82)의 외주 주위에 형성되어 있다. 큰 유입 개구(60)는 일차 유입 개구를 포함하며 다른 유입 개구들(62)보다 클 수 있다. 나선부(82)는 추가 유입 개구들(62)을 포함하며 상류 단부(88) 및 하류 단부(86)를 구비한다. 벽(90)이 상류 부분(88)으로부터 하류 부분(86)으로 연장되고, 일차 유입 개구(60)가 벽(90)에 형성된다.
외주벽(54)은 상류 및 하류 배플(50, 52) 사이의 위치에 형성되는 개구(92)를 포함한다. 개구(92)는 도우저(36)를 수용하도록 구성된다. 도 4a 내지 도 4c는 분사가 원하는 배향으로 배기가스 스트림에 유입되도록 혼합기(30)에 도우저(36)를 장착하는 것을 용이하게 하기 위해 개구(92)와 정렬되는 서브어셈블리(94)를 도시한다. 서브어셈블리(94)는 콘(96), 매니폴드(98), 및 중간판(100)을 포함한다. 콘(96)은 유입 개구(96b)를 갖는 좁은 단부(96a) 및 토출 개구(96d)를 갖는 넓은 단부(96c)를 구비한다. 테이퍼 몸체부(96e)가 좁은 단부(96a)로부터 넓은 단부(96c)로 연장된다. 연장 전이부(96f)가 콘(96)의 넓은 단부(96c)로부터 연장되어, 토출 개구(96d)를 둘러싸는 벽(96g)을 제공한다. 이러한 연장 전이부(96f)는 콘(96)의 테이퍼부와 벽(96g) 사이의 원활한 전이(도 6에 96h로 나타냄)를 제공하여, 이 영역에서 침착물 축적을 감소시킨다.
도 4b 및 도 4c에 가장 잘 도시된 바와 같이, 매니폴드(98)는 외주벽(54)의 개구(92)와 정렬되는 도우저 개구(98b)를 갖는 계면부(98a)를 포함한다. 선택적으로, 하나 이상의 부착 암(98c)이 계면부(98a)로부터 콘(96)의 벽(96g)을 향한 방향으로 연장된다. 선택적으로, 하나 이상의 플랜지(98d)가 계면부(98a)로부터 플랜지(112)의 벽(96g)을 향해 연장된다. 암들(98c) 및 플랜지들(98d)은 특정 방식으로 배치되어 하나 이상의 챔버(99)를 형성한다. 배기 유동은 챔버(99)를 통해 진행되며 유입 개구(96b)로 안내된다. 콘(96)의 좁은 단부(96a)가 매니폴드(98)의 계면부(98a)에 끼워지도록, 콘(96)의 유입 개구(96b)는 도우저 개구(98b)와 정렬된다.
중간판(100)은 매니폴드(98) 및 콘(96)에 부착되어 서브어셈블리(94)를 형성한다. 중간판(100)은 혼합기 중심축(A) 인근에 정점(102)을 구비하는데, 이는 외주벽(54)을 향한 방향으로 방사상 외부로 확장된다. 중간판(100)은, 정점(102)으로부터 방사상 외부로 연장되는 제1 가장자리(106), 정점(102)으로부터 방사상 외부로 연장되며 제1 가장자리(106)로부터 원주상으로 이격되는 제2 가장자리(108), 및 제1 및 제2 가장자리(106, 108)를 연결하여 웨지 형상을 정의하는 외주 가장자리(110)에 의해 정의되는 편평부(104)를 포함한다. 제1 가장자리(106)는 중간판(100)의 유입측을 포함하고, 제2 가장자리(108)는 중간판(100)의 토출측을 포함한다. 가장자리(106) 및 가장자리(108)에 의해 정의되는 각도는 70도에서 270도까지 달라질 수 있다. 편평부(104)는 가장자리(108)인 토출측에서 인접한 나선부를 구비할 수 있다.
하나의 예에서, 중간판(100)은 외주 가장자리(110)로부터 상류 방향으로 연장되는 플랜지부(112)를 포함한다. 플랜지부(112)는 전체 외주 가장자리(110)를 따라 연장되진 않는다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 콘(96)의 벽(96g)은 (114로 나타낸 바와 같이) 플랜지부(112)의 하나의 가장자리에 부착될 수 있고, 또한 (116으로 나타낸 바와 같이) 외주 가장자리(110)의 일부를 따라 부착될 수 있다. 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 매니폴드(98)의 플랜지(98d)는 콘(96)의 벽부(96g)에 용접부(들)(118)로 부착되며, 중간판(100)의 플랜지부(112)에 용접부(들)(119)로 부착된다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 매니폴드(98)의 암부들(98c)은 콘(96)의 벽부(96g)에 용접부들(120)로 부착되어, 서브어셈블리(94)를 형성한다.
이후, 도 5에 도시된 바와 같이, 중간판의 플랜지부(112)가 하류 배플(52)의 림(72)에 용접되거나 달리 부착될 수 있도록, 서브어셈블리(94)는 혼합기(30) 내에 배치된다. 도시된 바와 같이, 콘(96) 및 매니폴드(98)의 계면부(98a)는 혼합기(30)의 개구(92) 내에 안착된다. 도시된 바와 같이, 개구는 선택적으로 혼합기 중심축(A)과 교차하지 않는 도우저 축(D)을 정의한다(도 5).
도 4a 및 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 벽부(96a) 및 콘 몸체는 단일편 부품으로서 함께 일체로 형성된다. 연장 전이부(96f)가 넓은 단부(96c)에 있는 콘(96)의 테이퍼부의 내표면(130)으로부터 벽(96g)으로 연장된다(도 6). 상기에 논의된 바와 같이, 벽(96g)은 혼합기 자체로의 원활한 전이(96h)를 제공하여, DEF 침착물 형성의 위험을 감소시킨다. 게다가, 이러한 구성은 혼합기의 전체 강건성을 증가시킬 뿐만 아니라, 제조 시간 및 비용을 감소시키는 더 간단한 어셈블리를 제공한다.
도 4 내지 도 6에 도시된 예에서, 서브어셈블리(94)는 콘(96)에 부착되는 별개의 부품으로서 중간판(100)을 포함한다. 도 7 내지 도 9에 도시된 다른 예시적인 구현예에서는, 콘(200)이 단일편 부품으로서 중간판(202)과 일체로 형성될 수 있다. 콘(200)은 벽(208)을 제공하는 토출 개구를 둘러싸는 연장부(214)를 포함한다. 다음으로, 이러한 벽(208)은 원주 벽부(210) 및 기본 판부(212)로 일체로 연장된다. 벽부(210)는 플랜지부(112)와 형상이 유사하고, 기본 판부(212)는 도 4a에 도시된 별개의 중간판의 웨지형 판부(104)와 유사하다. 연장부(214)가 콘(200)의 내표면으로부터 벽(208)으로 전이된다.
콘(200)은 매니폴드(98)와 유사한 매니폴드(220; 도 8)에 부착된다. 이후, 도 9에 도시된 바와 같이, 이러한 서브어셈블리는 혼합기(30) 내에 설치된다.
이 예시적인 구현예들을 위한 중간판(100) 및 판부(212)는 상류 및 하류 배플(50, 52) 사이에 위치하여, 일차 유입 개구(60)로부터 일차 토출 개구(64)로의 직접적인 유동을 차단한다. 이러한 차단은 일차 토출 개구(64)를 빠져나가기 전에 혼합기 중심축(A)을 중심으로 360도 초과의 회전을 통해 일차 유입 개구(60)를 빠져나가는 배기가스를 안내하는 회전 유동 경로를 제공한다. 이러한 회전 각도의 증가는 배기가스 내의 환원제의 보다 철저한 혼합을 가져온다. 또한, 이러한 보다 철저한 혼합은 축(A) 방향에 따른 전체 축방향 혼합기 길이를 증가시킬 필요 없이 일어난다.
그러므로, 본 발명은, 적어도 360도의 유동 경로를 허용하여, 혼합 성능을 증가시키고 액상 환원제가 사용될 때 DEF 변환을 증진시키는 컴팩트한 혼합기(30)를 제공한다. 또한, 통합형 도우저 콘(96)을 제공함으로써, 콘 토출구와 내부 혼합기 벽 사이의 계면에서 원활한 전이를 제공하여, 침착물 형성의 감소를 가져오고, 이는 추가로 성능을 개선한다. 이러한 성능 개선은 혼합기의 축방향 길이를 증가시킴 없이 제공되고, 추가로 배압에 악영향을 미치지 않는다. 예를 들어, 이러한 360 내지 450도 회전 유동 경로는 축(A)에 의해 정의되는 방향을 따라 7 내지 10인치의 전체 길이를 갖는 혼합기 내에 제공된다.
혼합기(230)의 다른 예가 도 10에 도시되어 있다. 이 예에서, 혼합기(230)는 엔진 배기가스를 공급받도록 구성되는 유입 단부(242) 및 SCR 촉매(22)로 소용돌이 엔진 배기가스 및 우레아로부터 변환된 생성물의 혼합물을 안내하는 토출 단부(244)를 구비한 혼합기 몸체를 포함한다. 게다가, 혼합기 몸체는 링형 구조의 외주벽(254)에 의해 둘러싸인 상류 배플(250; 도 10) 및 하류 배플(252; 도 11)을 포함한다. 상류 배플(250)은 배기가스 유동의 소용돌이를 개시하도록 구성된다. 링형 구조는 또한 내주면(256)을 포함한다.
상류 배플(250)은 상류 단부(288) 및 하류 단부(286)를 구비하되, 나선부(282)가 상류 단부(288)와 하류 단부(286) 사이에서 전이된다. 외부 림(284)이 상류 배플(250)의 외주 주위에 형성된다. 상류 단부(288)는 일반적으로 큰 편평한 영역을 제공하고, 하류 단부(286)는 축(A)을 따른 방향으로 상류 단부(288)의 편평한 영역으로부터 오프셋되는 일반적으로 더 작은 편평한 영역을 포함한다. 나선부(282)는 두 오프셋된 편평한 영역 사이에서 전이되는 표면을 포함하여, 소용돌이 운동을 용이하게 한다.
도시된 예에서, 상류 단부(288)의 편평한 영역은 대략 적어도 180도, 즉 상류 배플(250)의 표면적의 약 절반을 포함하되, 하류 단부(286)의 편평한 영역 및 나선부(282)가 나머지 180도, 즉 나머지 절반을 포함한다. 도 2a에 도시된 상류 배플(50)의 구현예에 대응하는 도 12a를, 도 10에 도시된 상류 배플(250)에 대응하는 도 12b와 비교할 수 있다. 도 12a의 구현예에서, 상류 단부(88)에 있는 편평부는 도 12b의 구현예의 편평부보다 훨씬 더 작고, 나선부(82)는 상류 단부(88)로부터 하류 단부(86)로 전이되는 경사가 보다 완만하다. 적어도 180도에 걸쳐 연장되는 편평한 영역을 구비한 도 12b는 도 12a의 구현예보다 훨씬 더 가파른 경사를 갖는 나선부(282)를 구비한다. 이는 혼합기(230)의 혼합 영역에서 수직 방향으로 더 많은 공간을 제공한다.
도우저 축(D)은 도 12a 및 도 12b 둘 다에 도시되어 있다. 혼합기(30)의 도 12a의 구현예에서, 배플들(50, 52) 사이에 제1 수직 거리(VD1)가 존재한다. 혼합기(230)의 도 12b의 구현예에서, 배플들(250, 252) 사이에 제1 수직 거리(VD1)보다 큰 제2 수직 거리(VD2)가 존재한다. 일반적으로 분사 구역(SZ; 도 11)의 중심에 대응하는 도우저 축(D)은 도 12b의 혼합기(230)의 상류 배플(250)과 교차하는 것보다 훨씬 더 빨리 혼합기(30)의 상류 배플(50)과 교차한다는 것이 도 12a 및 도 12b에서 명백하다. 이는 도 2a의 혼합기(30)에 비해 더 많은 공간이 있으므로 혼합기(230) 내로 침투하는 분사량을 개선한다.
상류 배플(250)은 또한 상류 부분(288)으로부터 하류 부분(286)으로 연장되는 수직 벽(290)을 포함하는데, 이는 혼합기(230)로의 일차 배기가스 유입구를 구비한다. 상류 배플(50)에 하나의 큰 일차 유입 개구(60)를 구비하는 대신에(도 2a), 이러한 구성은 상류 배플(250)의 벽(290)에 대부분의 배기가스를 공급받는 복수의 일차 유입 개구(260)를 포함한다(예를 들어, 일차 유입 개구들(260)은 60%의 배기 질량 유량을 공급받는다). 상류 배플(250)은 또한, 배기가스의 최적의 균질화를 보장하며 배압을 감소시키는 복수의 이차 유입 개구(262)를 포함한다. 상류 배플(250) 및 유입 개구들(260, 262)은 배기가스가 혼합기(230)의 유입 단부(242)에 들어갈 때 배기가스에 대한 소용돌이 운동을 개시하도록 연동한다.
상기에 논의된 바와 같이, 일차 유입 개구들(260)은 벽(290)에 형성된다. 상류 단부(288)의 편평한 영역은 추가 또는 이차 유입 개구들(262)을 포함한다. 이차 유입 개구들(262)은 일차 유입 개구들과 동일한 크기 및/또는 형상일 수 있거나, 약간 더 작고/작거나 상이한 형상을 가질 수 있다. 하나의 예에서, 배플부(282) 및 하류 단부(286)의 편평한 영역은 이차 유입 개구들을 포함하지 않는다. 즉, 이차 유입 개구들(262)은 상류 단부(288)의 편평한 영역에만 형성된다.
도 10에 도시된 예에서, 단일 일차 유입 개구(60) 대신에 3개의 일차 유입 개구(260)가 사용된다. 응용에 따라, 단 2개의 일차 유입 개구(260) 또는 4개 이상의 일차 유입 개구(260)가 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 하나의 예에서, 일차 유입 개구들(260)은 슬롯 형상과 같은 기다란 형상을 가지되, 제1 방향의 더 큰 치수가 슬롯 길이를 정의하고, 제2 방향의 더 작은 치수가 슬롯 높이를 정의한다. 도시된 예에서, 더 큰 치수는 하류 단부(286)의 편평한 영역으로부터 상류 단부(288)의 편평한 영역을 향한 방향으로 벽(290)을 따라 연장된다.
도시된 예에서, 일차 유입 개구들(260)은 동일한 크기이며, 반경 방향으로 벽(290)을 따라 서로 이격된다. 개구들(260)은 또한 상이한 구성으로 배향되며 상이한 크기를 가질 수 있다. 큰 단일 유입 개구가 아닌 다수의 일차 유입 개구(260)를 구비한 것의 이점 중 하나는, 다수의 유입 개구(260)가 분사에 반하여 인가되는 배기가스의 힘을 감소시키는 데에 도움이 되어, 내주면(272)으로 강제되는 분사량을 감소시킨다는 것이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 하류 배플(252)은 대부분의 배기가스가 빠져나가는 큰 일차 토출 개구(264)를 포함한다. 하류 배플(252)은 또한 배기가스가 빠져나가는 립들(268)에 의해 둘러싸인 하나 이상의 이차 토출 개구(266)를 포함한다. 립들(268)은 혼합기(230) 내에 우레아를 유지하여, DEF 변환을 증가시키고 추가 난류를 발생시켜서 추가로 혼합 성능을 개선한다.
하류 배플(252)은 상류 단부(274) 및 하류 단부(278)를 구비하되, 나선부(270)가 상류 단부(274)와 하류 단부(278) 사이에서 전이된다. 외부 림(272)이 하류 배플(252)의 외주 주위에 형성된다. 상류 단부(274)는 나선부(270)를 통해 하류 단부(278)에 있는 편평한 영역으로 전이되는 편평한 영역을 포함한다. 두 편평한 영역은 축(A)을 따른 방향으로 서로 오프셋된다. 나선부(270)는 두 오프셋된 편평한 영역 사이에서 전이되는 표면을 포함하여, 소용돌이 운동을 용이하게 한다. 하류 배플(252)은 또한 상류 부분(274)으로부터 하류 부분(278)으로 연장되는 수직 벽(280)을 포함하는데, 이는 이차 토출 개구들(266)보다 큰 일차 토출 개구(264)를 구비한다. 도시된 예에서, 일차 토출 개구(264)는 상류 단부(274)와 하류 단부(278)의 편평한 영역들 사이의 수직 오프셋 내에 형성되는 개방 영역을 포함한다.
도시된 예에서, 하류 배플의 적어도 180도, 즉 적어도 절반은 고체 표면을 갖는다. 즉, 이차 토출 개구들(266)이 존재하지 않는다. 도 11에 도시된 바와 같이, 분사 구역(SZ)이 하류 배플(252)의 고체 표면에 걸쳐 연장되도록, 이 고체 표면은 도우저 축(D)과 정렬된다. 따라서, 이차 개구들(266)은 일차 토출 개구(264)와 인접하게 하류 단부(278)에 형성되며, 분사 구역(SZ)과 중첩되지 않는다. 도시된 예에서, 각각 상이한 크기를 갖는 3개의 이차 개구들(266)이 존재한다. 게다가, 적어도 하나의 개구는 슬롯 형상이며, 적어도 하나의 개구는 원형 형상이다; 그러나, 다양한 조합의 형상들과 크기들이 사용될 수 있다. 아울러, 응용에 따라, 3개보다 많거나 적은 이차 개구들이 또한 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같은 혼합기(230)에 의하면, 중간판(100)의 편평부(104; 도 4a)는 더 이상 배플들(250, 252) 사이에 위치하지 않는다. 대신에, 도 13에 도시된 바와 같이, 콘판(316) 및 매니폴드(318)를 포함하는 서브어셈블리(314)가 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 혼합기(30)의 콘판(116) 및 매니폴드(118)와 유사한 방식으로 사용된다. 콘판(316)은 혼합기(30)의 플랜지부(112)와 유사한 벽부(312)를 포함하도록 수정된다.
매니폴드(318)는 혼합기(30)와 관련하여 전술한 바와 유사한 방식으로 콘판(316)에 부착된다. 이후, 서브어셈블리(314)는 콘판(316)의 원주 가장자리를 따라 제1 용접부(320)로 그리고 벽부(312)를 따라 제2 용접부(222)로 하류 배플(252)에 부착된다. 용접 계면들이 도시되어 있지만, 예를 들어 납땜과 같은 기타 부착 방법들이 또한 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
도 14에 도시된 바와 같이, 혼합기(230)의 외주벽(254)은 도우저(36)를 수용하는 도우저 개구(224)를 갖는 도우저 장착 영역을 포함한다. 상류 및 하류 배플(250, 252)은 혼합기(230)의 길이를 따라 축방향으로 서로 이격된다. 도우저(36)를 위한 도우저 개구(224)는 상류 배플(250)과 하류 배플(252) 사이의 영역에 환원제를 분사하도록 위치한다.
분사 및 배기가스의 혼합물이 하류 배플(252)의 일차 토출 개구(264)를 빠져나갈 때, 혼합물은 연장 배플(300)로 안내된다. 그러므로, 연장 배플(300)은 토출구 또는 하류 배플(252)의 하류에 있는 위치에서 혼합기(230) 내에 위치한다. 이러한 위치에서의 연장 배플(300)의 사용은 유동 분배를 개선하며, 혼합기(30)에 비해 혼합기(230)의 더 나은 성능을 가져온다.
도 15a는 연장 배플(300)을 갖지 않는 혼합기(230)의 토출 단부로부터의 도면을 도시한다. 도 15b는 연장 배플(300)의 제1 구현예를 도시하되, 배플(300)은 하류 배플(252)의 대략 90도와 중첩되도록 구성된다. 도 15c는 연장 배플(300')의 제2 구현예를 도시하되, 배플(300')은 하류 배플의 대략 180도와 중첩되도록 구성된다. 각각의 구현예에서, 연장 배플(300, 300')은 일반적으로 편평한 기저부(300a)를 포함하되, 원주 벽부(300b; 도 18c 및 도 18d)가 기저부(300a)의 외주 가장자리로부터 상류 방향으로 연장된다.
편평한 기저부(300a)는 혼합기 중심축(A) 인근에 정점 또는 중심(300c)을 구비한 웨지 형상을 포함하는데, 이는 외주벽(254)을 향한 방향으로 방사상 외부로 확장된다. 편평한 기저부(300a)는 정점(300c)으로부터 방사상 외부로 연장되는 제1 가장자리(300d), 정점(300c)으로부터 방사상 외부로 연장되며 제1 가장자리(300d)로부터 원주상으로 이격되는 제2 가장자리(300e), 및 제1 및 제2 가장자리(300d, 300e)를 연결하는 외주 가장자리(300f)에 의해 정의된다. 제1 가장자리(300d)는 연장 배플(300)의 유입측 또는 상류측을 포함하고, 제2 가장자리(300e)는 연장 배플(300)의 토출측 또는 하류측을 포함한다. 도시된 예에서, 가장자리들(300d, 300e)에 의해 정의되는 각도는 대략 90도이다; 그러나, 응용에 따라 필요 시, 각도는 증가되거나 감소될 수 있다.
앞서 논의된 바와 같이, 원주 벽부(300b; 도 18c 및 도 18d)는 외주 가장자리(300f)로부터 상류 방향으로 연장된다. 방사상 벽부(300g; 도 18c 및 도 18d)가 편평한 기저부(300a)의 제2 가장자리(300e)로부터 상류 방향으로 연장된다. 방사상 벽부(300g)는 배기가스 및 환원제의 혼합물의 대부분이 혼합기(230)를 빠져나가는 큰 일차 토출 개구(300h)를 포함한다. 기저부(300a)는 일차 토출 개구(300h)보다 크기가 작은 이차 토출 개구(300i)를 하나 이상 포함한다. 이차 토출 개구(300i)는 원형 또는 슬롯형 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 기타 형상들 및 상이한 크기 구성들이 또한 사용될 수 있다. 게다가, 2개의 슬롯형 개구 및 1개의 원형 개구가 도 15b에 도시되어 있지만, 임의의 형상 또는 크기 조합의 더 적거나 더 많은 개구들이 또한 응용에 따라 사용될 수 있다.
도 15c의 연장 배플(300')은 도 15b의 배플(300)과 유사하지만, 가장자리들(300d, 300e)에 의해 정의되는 각도가 대략 180도까지 증가되었다. 각도는 90도 내지 180도 사이의 임의의 각도로 수정될 수 있고, 또한 응용에 따라 필요 시 180도 초과로 증가되거나 90도 미만으로 감소될 수 있음을 이해해야 한다.
도 16a는 혼합기 토출구로부터의 도면을 도시하되, 하류 배플(252)의 일차 토출 개구(264)가 도우저 축(D)에 대해 도시되어 있다. 화살표(301)로 나타낸 바와 같이, 도우저 축(D)에 있는 상류 위치로부터 토출 개구(264)의 중심축(303)에 있는 하류 위치로, 360도 미만의 회전이 존재한다(대략 300도의 회전이 도 16a에 도시되어 있다). 도 16b 및 도 16c의 구현예들은 혼합물이 혼합기(230)를 빠져나가기 전에 훨씬 더 많은 회전을 제공한다.
도 16b는 혼합기(230)로부터의 토출구와 도 15b의 연장 배플(300) 구성을 위한 도우저 축(D) 사이의 관계를 도시한다. 편평한 기저부(300a)의 상류 또는 제1 가장자리(300d)는 일반적으로 하류 배플(252)의 일차 토출 개구(264)의 중심축(303)과 정렬된다. 연장 배플(300)의 일차 토출 개구(300h)는 중심축(305)을 정의한다. 화살표(307)로 나타낸 바와 같이, 도우저 축(D)에 있는 상류 위치로부터 연장 배플(300)의 토출 개구(300h)의 중심축(305)에 있는 하류 위치로, 대략 390도의 회전이 존재하는데, 이는 도 16a에 도시된 회전량에 비해 상당한 개선이다. 도 16c는 화살표(309)로 나타낸 바와 같은 훨씬 더 많은 회전을 제공하는데, 도우저 축(D)에 있는 상류 위치로부터 연장 배플(300')의 토출 개구(300h)의 중심축(305)에 있는 하류 위치로, 대략 480도의 회전이 존재한다.
도 17a는 도 15c의 17A 라인을 따른 단면도이다. 이러한 단면도는 각각 립(300j)에 의해 둘러싸인 연장 배플(300')의 이차 개구들(300i)을 통한 것이다. 립들(300j)은 각각의 개구(300i)를 완전히 둘러싸며 상류 방향으로 연장된다. 도 17b의 확대도에 도시된 바와 같이, 각각의 립(300j)은 기저부(300a)로부터 립(300j)의 원위 단부로 외향 연장되는 립 높이(LH)를 갖는다. 각각의 립(300j)은 또한 재료 두께(MT)를 갖는다. 도시된 예에서, 립 높이(LH)는 재료 두께(MT)의 적어도 3배이다. 이러한 관계는 더 짧은 립들을 갖거나 립들을 갖지 않는 종래 구성들에 비해 성능 개선을 가져온다. 도 15c에 도시된 바와 같은 연장 배플(300')을 위한 립 구성은 또한 연장 배플(300)의 립들(300j)을 위해 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 게다가, 립 높이가 재료 두께의 3배인 관계는 또한 상류 및 하류 배플(250, 252)을 위한 이차 개구들(262, 266)의 립들(268)을 위해 사용된다. 하나의 예에서, 립들(300j)은 각각의 개구를 완전히 둘러싸도록 연장된다.
도 18a 내지 도 18d는 도 10, 도 11, 및 도 15b에 도시된 구성에 대응하는 혼합기(230)의 분해도를 도시한다. 상류 배플(250) 및 하류 배플(252)은 도우저 개구(224)를 포함하는 링형 구조(350)에 장착된다. 콘판(316) 및 매니폴드(318)의 서브어셈블리(314)는 도우저 개구(224)와 연관된다. 도 18b는 서브어셈블리(314)의 분해도를 도시한다. 도우저(36)를 위한 장착판(317)이 매니폴드(318) 및 콘판(316) 어셈블리에 부착된다. 도 18c 및 도 18d는 하류 배플(252) 및 연장 배플(300)의 분해도를 도시한다. 도 18a 및 도 18b에 도시된 바와 같이, 추가 장착 링(354)이 어셈블리의 잔여부에 이러한 부품들을 고정하는 데에 사용될 수 있다.
본 발명은 300 내지 480도 또는 그 이상의 유동 회전을 허용하여 혼합 성능 및 DEF 변환을 증가시키는 컴팩트한 혼합기를 제공한다. 게다가, 앞서 논의된 바와 같이, 이러한 성능 개선은 혼합기의 축방향 길이를 증가시킴 없이 제공되고, 추가로 배압에 악영향을 미치지 않는다. 예를 들어, 이러한 상당한 회전량은 7 내지 10인치의 전체 길이를 갖는 혼합기 내에 제공된다.
본 발명의 구현예가 개시되었지만, 당해 기술분야의 숙련자는 특정의 수정이 본 발명의 범주 내에 속함을 인식할 것이다. 이런 이유로, 후술하는 청구범위가 본 발명의 진정한 범주 및 내용을 결정하도록 연구되어야 한다.

Claims (21)

  1. 차량 배기 시스템을 위한 혼합기에 있어서,
    혼합기 중심축을 정의하며 상류 단부에 유입구 및 하류 단부에 토출구를 구비한 혼합기 하우징;
    상기 상류 단부에서 상기 혼합기 하우징 내에 위치하며, 엔진 배기가스를 공급받도록 구성되는 적어도 하나의 유입 개구를 포함하는 상류 배플;
    상기 혼합기 중심축을 따른 방향으로 상기 상류 배플로부터 축방향으로 이격되도록 상기 하류 단부에서 상기 혼합기 하우징 내에 위치하며, 적어도 하나의 토출 개구를 포함하는 하류 배플;
    상기 상류 및 하류 배플 사이의 위치에서 상기 혼합기 하우징에 형성되며, 도우저 축을 정의하는 도우저를 수용하도록 구성되는 하우징 개구;
    상기 하우징 개구와 정렬되는 콘 토출 개구를 구비한 콘; 및
    상기 콘의 넓은 단부로부터 외향 연장되어, 상기 콘 토출 개구를 둘러싸는 벽을 제공하는 연장부를 포함하는, 혼합기.
  2. 제1항에 있어서,
    환원제와 배기가스의 혼합물이 상기 혼합기 하우징을 빠져나가도록, 상기 도우저는 상기 상류 배플과 상기 하류 배플 사이의 영역에 상기 환원제를 분사하도록 구성되고, 상기 혼합물은 상기 혼합기 하우징을 빠져나가기 전에 적어도 360도의 회전 유동 경로를 통해 이동하는, 혼합기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상류 배플은 제1 부분, 상기 혼합기 중심축을 따른 방향으로 상기 제1 부분으로부터 오프셋되는 제2 부분, 및 상기 제1 부분으로부터 상기 제2 부분으로 전이되는 제3 부분을 포함하되, 상기 적어도 하나의 유입 개구는 적어도 하나의 일차 유입 개구 및 하나 이상의 이차 유입 개구를 포함하고;
    상기 하류 배플은 제1 부분, 상기 혼합기 중심축을 따른 방향으로 상기 제1 부분으로부터 오프셋되는 제2 부분, 및 상기 제1 부분으로부터 상기 제2 부분으로 전이되는 제3 부분을 포함하되, 상기 적어도 하나의 토출 개구는 적어도 하나의 일차 토출 개구 및 하나 이상의 이차 토출 개구를 포함하는, 혼합기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하류 배플의 하류에서 상기 혼합기 하우징 내에 위치하는 연장 배플로, 적어도 하나의 주요 토출 개구를 포함하여, 상기 도우저 축에 있는 상기 상류 배플과 상기 하류 배플 사이의 상류 위치로부터 상기 연장 배플 주요 토출 개구의 중심축에 있는 하류 위치로, 상기 혼합물이 적어도 390도 회전을 통해 진행되게 하는 연장 배플을 포함하는, 혼합기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연장 배플은 일반적으로 편평한 기저부를 포함하되, 원주 벽부가 상기 기저부의 외주 가장자리로부터 상류 방향으로 연장되고, 상기 기저부는 상기 혼합기 중심축 인근에 중심을 구비하며 상기 원주 벽부를 향한 방향으로 외부로 확장되고, 상기 기저부는 상기 중심으로부터 방사상 외부로 연장되는 제1 가장자리, 및 상기 중심으로부터 방사상 외부로 연장되며 상기 제1 가장자리로부터 원주상으로 이격되는 제2 가장자리에 의해 정의되는, 혼합기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가장자리 사이에 정의되는 각도는 적어도 90도인, 혼합기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 혼합물이 적어도 480도 회전을 통해 진행되도록, 상기 제1 및 제2 가장자리 사이에 정의되는 각도는 적어도 180도인, 혼합기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 가장자리는 상기 연장 배플의 유입측 또는 상류측을 포함하며, 상기 제2 가장자리는 상기 연장 배플의 토출측 또는 하류측을 포함하고, 방사상 벽부가 상기 편평한 기저부의 상기 제2 가장자리로부터 상류 방향으로 연장되며, 상기 방사상 벽부는 상기 주요 토출 개구를 포함하는, 혼합기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연장 배플은 상기 기저부에 형성되는 적어도 하나의 배플 이차 개구를 포함하고, 상기 배플 이차 개구는 상기 주요 토출 개구보다 작은 것인, 혼합기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 배플 이차 개구는 립에 의해 둘러싸이되, 상기 립은 상기 기저부로부터 멀리 연장되어, 상기 연장 배플의 재료 두께의 적어도 3배인 립 높이를 정의하는, 혼합기.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 연장 배플의 상기 제1 가장자리는 일반적으로 상기 혼합기 중심축을 따른 방향으로 상기 하류 배플의 상기 일차 토출 개구와 정렬되는, 혼합기.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 이차 유입 및 토출 개구 중 적어도 하나는 립을 포함하되, 상기 립은 상기 상류 배플 및 상기 하류 배플 중 각각의 하나로부터 멀리 연장되어, 상기 상류 배플 및 상기 하류 배플 중 각각의 하나의 재료 두께의 적어도 3배인 립 높이를 정의하는, 혼합기.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 상류 배플의 상기 제1 부분은 제1 평면을 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 제1 평면보다 작은 제2 평면을 포함하며, 상기 제3 부분은 상기 제1 평면으로부터 상기 제2 평면으로 전이되는 나선면을 포함하고, 상기 상류 배플은 상기 적어도 하나의 일차 유입 개구를 포함하는 상기 제1 및 제2 평면 사이에 연장되는 수직 벽부를 포함하는, 혼합기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 일차 유입 개구는 상기 수직 벽부에 형성되는 적어도 3개의 유입 개구를 포함하는, 혼합기.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 평면은 상기 상류 배플의 적어도 절반을 포함하는, 혼합기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 하나 이상의 이차 유입 개구는 상기 상류 배플의 상기 제1 평면에만 형성되되, 상기 상류 배플의 나머지 부분에는 이차 유입 개구가 없는, 혼합기.
  17. 제3항에 있어서,
    상기 하류 배플의 상기 제1 부분은 제1 평면을 포함하고, 상기 제2 부분은 상기 제1 평면으로부터 오프셋되는 제2 평면을 포함하며, 상기 제3 부분은 상기 제1 평면으로부터 상기 제2 평면으로 전이되는 나선면을 포함하되, 상기 일차 토출 개구는 상기 하류 배플의 상기 제1 및 제2 평면 사이의 수직 오프셋 내에 형성되는 개방 영역을 포함하는, 혼합기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 하류 배플의 적어도 절반은 이차 토출 개구가 없는 고체 표면을 구비하되, 상기 도우저에 의해 정의되는 분사 구역이 어떤 이차 토출 개구와도 접촉하지 않으면서 상기 하류 배플의 상기 고체 표면에 걸쳐 연장되도록, 상기 고체 표면은 도우저 축과 정렬되는, 혼합기.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 콘의 좁은 단부에 장착되며, 상기 도우저와 연관된 개구를 포함하는 매니폴드를 포함하는, 혼합기.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 콘은 유입 개구를 갖는 좁은 단부, 및 상기 좁은 단부로부터 상기 토출 개구를 제공하는 넓은 단부로 연장되는 테이퍼 몸체부를 구비하되, 상기 상류 및 하류 배플 사이에 위치하는 중간판을 포함하며, 상기 중간판은 상기 연장부에 부착되고, 상기 중간판은, 혼합기 중심축 인근에 정점을 구비하며 상기 외부 하우징을 향한 방향으로 방사상 외부로 확장되는 웨지 형상을 포함하고, 상기 중간판은 상기 정점으로부터 방사상 외부로 연장되는 제1 가장자리, 상기 정점으로부터 방사상 외부로 연장되며 상기 제1 가장자리로부터 원주상으로 연장되는 제2 가장자리, 및 상기 제1 및 제2 가장자리를 연결하여 상기 웨지 형상을 정의하는 외주 가장자리에 의해 정의되는 편평부를 포함하며, 상기 연장부는 상기 외주 가장자리의 적어도 일부를 따라 상기 중간판에 연결되고, 상기 중간판은 상기 외주 가장자리로부터 외향 연장되는 플랜지부를 포함하며, 상기 플랜지부의 하나의 가장자리는 상기 연장부에 부착되는, 혼합기.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 콘은 유입 개구를 갖는 좁은 단부, 및 상기 좁은 단부로부터 상기 토출 개구를 제공하는 넓은 단부로 연장되는 테이퍼 몸체부를 구비하고, 상기 연장부는 상기 토출 개구를 둘러싸며 상기 혼합기 하우징의 내주를 따라 연장되는, 혼합기.
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