WO2012025218A1 - Entkopplungselement, insbesondere für abgasanlagen - Google Patents

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bellows
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exhaust gas
decoupling element
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PCT/EP2011/004219
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Immo GÄRTNER
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Boa Balg- Und Kompensatoren-Technologie Gmbh
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    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]

Definitions

  • the invention relates to a decoupling element, in particular for exhaust systems, for use with an injection device for injecting a reducing agent, such as urea, with a corrugated metal bellows and disposed within the bellows flow-guiding element whose outer diameter is smaller than the inner diameter of the bellows. Furthermore, the invention relates to a method for guiding exhaust gas of an internal combustion engine through a corrugated metal bellows.
  • reducing agent e.g. Urea, as known from DE 10 2008 010 071 AI.
  • a device for the conversion of exhaust components of an internal combustion engine by means of at least one catalyst and / or a particulate filter is described. It is provided that the at least one catalyst for the conversion of exhaust gas components is arranged within a part of the exhaust tract, which is permanently connected to a compensator.
  • Such a compensator or decoupling element usually has a bellows-a screw-shaped or ring-corrugated bellows-and an agraff hose protecting it, which rests against the wall of the bellows.
  • the Agraffschlauch serves primarily for protection
  • CONFIRMATION COPY the bellows in front of the hot exhaust gas and shows a helical winding, with a substantially S-shaped cross-sectional profile, wherein adjacent elements of the winding intermesh.
  • a reducing agent is added to the hot exhaust gas. This is done primarily by an injection device which injects an aqueous urea solution into the hot exhaust gas.
  • the metering takes place as a function of operating parameters of the internal combustion engine, controlled by an engine control unit, in such a way that the aqueous urea solution is sprayed into the exhaust gas stream via a nozzle directly in front of a hydrolysis catalytic converter.
  • the Agraffschlauch having a diameter which is smaller than or equal to the inner diameter of the bellows, it is almost directly on the inner turns of the bellows on. Between outer turns of the bellows and the Agraffschlauch therefore gaps are formed, which can fill with exhaust gas.
  • the windings of the Agraffschlauchs represent a significant flow resistance, but a Agraffschlauch is not gas-tight as such, for different reasons, a gas exchange between Agraffschlauch and bellows takes place.
  • small gas flows can arise due to turbulence of the flowing exhaust gas and by diffusion.
  • pressure changes in the exhaust system for example by load changes on the engine are possible.
  • the movements of the vehicle generate movements of the decoupling element and thus of the bellows, whereby the volume between bellows and Agraffschlauch changes with each compression or stretching of the bellows.
  • This allows a negative pressure in the space between bellows and Agraffschlauch arise.
  • This causes a volume flow through the Agraffschlauch therethrough.
  • urea-enriched exhaust gas passes into the bellows or into the bellows turns, whereby the urea can condense and crystallize out on the cooler bellows wall.
  • the object of the invention is therefore to provide an apparatus and a method which prevent the aforementioned disadvantages, in particular, to avoid that a reducing agent, such. Urea can settle in the Balgwandung.
  • the object is achieved by a decoupling element of the aforementioned type, which is characterized in that the flow-guiding element the
  • the invention provides a method for using the decoupling element of the aforementioned type, wherein flows in an exhaust gas stream flowing exhaust gas divided by a finite radial distance within the bellows arranged flow guiding element into a core stream and a sheath stream.
  • an outer agrafl hose is arranged inside the bellows, the outer surface of which is arranged inside the bellows. diameter is less than or equal to the inner diameter of the bellows. It is further particularly preferred vorgese ⁇ hen, that the flow-guiding element is formed as an inner Agraffschlauch and / or a piece of pipe.
  • the flow-guiding element is particularly preferably held coaxially within the bellows, it being provided that the flow-guiding element is held on the input and / or output side by at least two supports which are distributed uniformly over the circumference of the flow-guiding element.
  • the flow-guiding element is arranged with a finite radial distance within the bellows, where ⁇ results from the fact that between the flow-guiding element and bellows and / or outer Agraffschlauch an annular cross-section space is formed, in which exhaust gas flows in a antelstrom.
  • An outer Agraffschlauch can also be provided for guiding the exhaust stream, so that turbulence in the region of the bellows shafts are prevented.
  • a urea injection into the core stream takes place by means of an injection device, with particular preference provided that the injection device is arranged on the input side.
  • the reducing agent is thus injected into the core stream upstream of the flow-guiding element by an injection device arranged on the input side.
  • the injection takes place at a certain angle.
  • the invention provides that the injection device is arranged on the input side centrally in front of the inner Agraffschlauch and that the injection ⁇ device by struts on the input side of the inner
  • Agraffschlauchs is attached. So that an injection takes place evenly, it is provided that urea by means of the injector is injected cone-shaped in the core stream. It can also be provided according to the invention that the injection device is arranged laterally on an elongated exhaust pipe in front of the flow-guiding element, wherein the injection device is formed at an angle between 45 ° and 90 ° at the exhaust pipe, wherein in a space between flow-guiding element and bellows and / or outer Agraffschlauch urea-free exhaust flows freely in a sheath flow, wherein a wall of the inner Agraffschlauchs penetrating urea is washed away.
  • a conical tube insert is inserted into the exhaust pipe at the appropriate angle and connected to a pipe section as a flow-guiding element. As a result, a direct injection of urea is ensured in the core stream.
  • the invention further provides that the length of the flow-guiding element is greater than or equal to the length of the bellows, so that the flow-guiding element protrudes over the length of the bellows.
  • the length of the flow-guiding element can be varied in such a way that the length of the flow-guiding element is smaller than the length of the bellows, the speed of the exhaust gas being dimensioned such that on the output side both exhaust gas streams are not mixed immediately.
  • the decoupling element itself is positively connected by widening and / or by means of clamps with a rigid exhaust pipe, wherein the individual components of the decoupling element are preferably also materially connected by welding with each other.
  • a particularly preferred embodiment of the invention provides that urea-enriched exhaust gas flows in a core stream within the flow-guiding element, and that in a space between the flow-guiding element and bellows or outer Agraffschlauch urea-free exhaust flows freely in a bypass flow.
  • the flow-conducting element is thus surrounded by urea-free sheath flow and a wall of the flow-guiding element penetrating urea is washed away by the sheath flow.
  • the invention provides that the flow-guiding element is connected on the output side to a flange of the bellows, so that a passage between bellows and inner Agraffschlauch is blocked. It can be provided as a flow-guiding element within the bellows only an inner Agraffschlauch, so that an outer Agraffschlauch deleted.
  • the flow-guiding element may also have a flange which is connected to the flange of the bellows. The connection provides that the flow-guiding element is on the output side materially connected by means of welding and / or positive fit by means of widening and / or clamps with a flange of the bellows.
  • the invention provides that the current-carrying element is connected to a conically widening piece of pipe, which is fastened with its free end on the flange. As a result, a tearing of a possibly used Agraffschlauchs is avoided. On the input side, the intermediate space between the bellows and the flow-guiding element is open towards the exhaust gas flow.
  • the invention preferably provides that an overpressure in the sheath flow is generated in the case of such an outlet which is blocked on the output side, whereby a penetration of the urea into the bellows is prevented. It flows urinary ⁇ substance-free sheath flow between flow leading element and bellows. Due to the closed end of a velocity of the exhaust gas stream is greatly reduced, whereby the static pressure increases in the sheath flow. In the core stream in the interior of the flow-guiding element, the flow velocity increases due to the reduced cross section of the flow-guiding element, whereby the static pressure within the core stream decreases. The result is a pressure gradient between the inner and the outer region of the flow-guiding element, whereby a penetration of the urea is prevented to the bellows.
  • the decisive advantage of the invention is the separation between urea-free exhaust gas and urea-enriched exhaust gas in the inside.
  • the use of the (sheath flow) air gap is provided with only a small gas exchange for the thermal insulation of the exhaust gas flow with chemically identical composition of core and sheath flow.
  • a urea injection is not mounted directly in front of the decoupling element, but further forward in the exhaust system is provided, wherein a current split can be carried out in an exhaust pipe in front of the decoupling element, so that core and sheath current are fed to the decoupling element separately.
  • Decisive in the decoupling element according to the invention is that two gas streams with different composition are present.
  • a suitable feed can be provided according to the invention.
  • the additional installation of a turbulator or a mixer for better mixing after the injection at the entrance or within the decoupling element.
  • the invention includes dividing the exhaust gas flow of an internal combustion engine into a catalyst through a flow-guiding element within a decoupling element as a flexible conduit element into a core flow through the flow-guiding element and a bypass flow between the flow-guiding element and a bellows of the decoupling element.
  • the flow guiding element is formed or held so as not to restrict the mobility of the decoupling element, i. itself is designed as a flexible element, such as a winding tube, or stored as a more or less rigid inner tube with at least one end relatively movable to the bellows.
  • the reducing agent is injected ⁇ only in the core flow, so that it is not in the cooler outer region, namely on the inner wall of a directly arranged within the same liner can (also known as winding tube) condense the bellows or the like.
  • the two partial streams are recombined downstream of the flow-conducting element and upstream of a catalytic converter. leads, so that the reducing agent in the subsequent catalyst acts on the entire exhaust gas flow.
  • This can be done in that the outlets for sheath flow and core flow at the downstream end face of the flow-guiding part are open and the two partial streams can mix in such a way, or in that the flow-conducting element itself is permeable or porous, such as a winding tube, and Therefore, at least one of the two flows can pass through the jacket of the flow-guiding element in the other partial flow.
  • the invention further includes a conduit part having a decoupling element designed according to the invention and tubes inflated to both end sides thereof, and an exhaust system with at least one catalytic converter arranged downstream of the decoupling element.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of part of an exhaust system ⁇ with a first embodiment of a decoupling element according to the invention.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through an embodiment of a decoupling element according to the invention
  • Fig. 3 is a longitudinal section through an alternative
  • Embodiment of a decoupling element according to the invention shows a longitudinal section through an inventive decoupling element with an alternative injection device.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an inventive decoupling element 1 in the composite of a part of an exhaust system 2.
  • the decoupling element 1 is in this case inserted between an input-side exhaust pipe 3 and an exhaust pipe 4 on the output side.
  • the latter is followed by a catalytic converter 5 and a further exhaust pipe 6, the catalytic converter 5 being arranged inside a widened exhaust pipe or a suitable housing (not shown).
  • catalyst 5 an SCR catalyst may be provided.
  • the components are materially bonded, preferably by welding or positively connected by widening and clamps.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a first embodiment of a decoupling element 1 according to the invention.
  • the Entkopp ⁇ ment element 1 comprises a ring-corrugated bellows 7, which is positively connected to the rigid exhaust pipe 3 of the exhaust system 2, as by widening and clamps, or cohesively by welding.
  • an outer Agraffschlauch 8 is arranged, which protects the bellows from the hot exhaust gas stream.
  • a flow-guiding element 9 is arranged coaxially within the outer Agraffschlauchs 8.
  • an inner Agraffschlauch is preferably provided as the flow-guiding element 9.
  • the inner Agraffschlauch 9 is spirally wound or has a plurality of ring segments, which has a wall 10 form.
  • Such a flow-guiding element may be formed from partially gas-permeable tubular shaped materials or other metallic elements for current conduction.
  • the inner Agraffschlauch 9 is supported by means of supports 11 centrally within the outer Agraffschlauchs 8 and held in this position. There are at least two, preferably four evenly distributed over the circumference supports 11 provided on the input and output sides. The supports 11 do not impede a flowing exhaust gas stream 12 (characterized by an arrow pointing to the left in the image). The flow direction of the exhaust gas is given by the arrow direction.
  • An outer diameter Dl of the inner Agraffschlauchs 9 is smaller than an inner diameter D2 of the bellows 7.
  • the outer Agraffschlauch 8 has an outer diameter corresponding to the inner diameter D2 of the bellows 7.
  • a gap 13 is formed with a finite radial distance d, in which a part of the exhaust gas can flow.
  • the outer Agraffschlauch 8 has an outer diameter which is equal to or smaller than the inner diameter D2 of the bellows 7, so that the outer
  • Agraffschlauch 8 rests against the inside of the flange of the bellows 7.
  • the width of the intermediate space 13, that is, the distance d between inner Agraffschlauch 9 and bellows 7 corresponds to the distance between inner Agraffschlauch 9 and outer Agraffschlauch 8 minus the wall thickness of the outer Agraffschlauchs 8.
  • the wall thickness of the outer Agraffschlauchs 8 with respect to the width of the gap 13 is not relevant.
  • Agraffschlauchs 9 to the bellows 7 can also be much narrower be formed, as long as a flow through an exhaust gas through the gap 13 is ensured. If the gap 13 is very narrow, ie. formed in the size range of the wall thickness of the Agraffschlauche, an outer Agraffschlauch 8 can be omitted.
  • an injection device 14 for injecting urea into the exhaust gas flow is provided centrally in front of the inner injection hose 9.
  • Urea is sprayed cone-shaped into an exhaust gas flow (characterized by an injection cone 15) and thus evenly distributed in the inner Agraffschlauch 9
  • the inner Agraffschlauch 9 is formed longer than the surrounding him bellows 7 and thus protrudes on the input side as well as on the output side beyond the bellows 7 in the adjacent exhaust gas pipes 3, 4 into it. It is also possible the inner
  • Agraffschlauch 9 as a flow-guiding element shorter than the bellows 7 form.
  • Agraffschlauchs 9 is so washed around by urea-free exhaust, thereby possibly the wall 10 of the inner
  • Agraffschlauchs 9 penetrating urea is washed away by the exhaust gas flowing in the bypass flow 17.
  • Urinary Substance injection itself is centrally in the core stream 16 within the inner Agraffschlauchs 9 conical, so that a uniform injection is given.
  • the outer Agraffschlauch 8 serves primarily the protection of the bellows 7 before the hot exhaust gas within the bypass flow 17 and the same leadership.
  • a combination of the exhaust gas flows takes place in a rigid part of the exhaust system behind the decoupling element 1. This is shown in Fig. 1.
  • the urea-rich core stream 16 is highlighted by a black and white puncture. Due to the uniform flow of the exhaust gases in the core and sheath flow turbulence of the exhaust gases on the output side of the decoupling element is avoided.
  • the bellows 7 thus comes in no way in contact with urea-enriched exhaust gas.
  • FIG. 3 an alternative embodiment of the decoupling element 1 according to the invention is shown, wherein within the bellows 7, only an inner Agraffschlauch 9 is provided. An external Agraffschlauch 8 can also be omitted.
  • On the output side of the decoupling element 1 of the Agraffschlauch 9 is connected to the bellows 7 gas-tight at its flange 18 preferably by welding and / or positive locking by clamps, wherein the diameter Dl of the inner Agraffschlauchs 9 widens conically in the output area conical to the diameter D2 of the bellows 7. On the output side is thus a passage for the exhaust gas locked.
  • the intermediate space 13 between the bellows and the inner agrafling hose 9 is open toward the exhaust gas stream 12. Due to the closed end of the intermediate space 13, the velocity of the exhaust gas within the bypass flow 17 is greatly reduced, whereby the static pressure in the intermediate space 13 increases.
  • Inside the inner Agraffschlauchs 9 takes the flow rate of the exhaust gas in the core stream 16 due to the reduced cross-section, whereby the static pressure within the core stream 13 decreases.
  • a flow gradient arises between the two exhaust gas flows, as a result of which urea-free exhaust gas flows out of the sheath flow 17 through the agravating hose 9 to the core flow 16. This is illustrated in Fig. 3 by the arrows 19 (outflow Mantelström), the path of the exhaust gas from the sheath flow 17 through the wall of the inner
  • Agraffschlauchs 9 show. A penetration of the urea to the bellows 7 is thus also prevented.
  • a flow resistance 20 is arranged.
  • the flow resistance 20 in Fig. 3 shows a quarter-circle-shaped cross-section, wherein the rounded side is opposite to the exhaust gas stream 12.
  • the flow resistance 20 can have an annular configuration or can also be present in a plurality of section-shaped pieces.
  • the flowing exhaust gas strikes the flow resistors 20 and is compacted into the inner injection hose 9. The speed of the flowing exhaust gas is thereby increased again. If in the embodiments of FIGS.
  • Fig. 4 shows a longitudinal section through an alternative embodiment of the injection device 14. The same parts are identified by the same reference numerals.
  • an elongated exhaust pipe 22 is disposed on the input side flange 21.
  • a pipe section 23 is arranged by means of supports 11 as a flow-guiding element. The parts are dimensioned such that they can be inserted into the input-side end of the decoupling element.
  • connection is the exhaust pipe 22 to the flange 21 and the pipe piece 23 preferably welded to the input-side end of the inner Agraffschlauchs 9.
  • the exhaust gas stream 12 can be separated by means of the pipe piece 23 again into a flow 17 and core stream 16.
  • the injection device 14 is here formed laterally outside of the exhaust pipe 22 and is arranged at an angle of 45 ° - 90 ° to the central axis of the ⁇ device, whereby the reducing agent is injected at an angle 45 ° to 90 °.
  • the separation between pure exhaust gas and enriched with reducing agent or chemically modified exhaust gas is particularly advantageous.
  • this decoupling element 1 it is possible, by dividing the exhaust gas stream into a core stream 16 with injected urea and a urea substance-free sheath flow 17 to keep the additive added to the exhaust gas from the bellows and thus avoid deposition of the same entirely.

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Abstract

Es wird ein Entkopplungselement vorgeschlagen, insbesondere für Abgasanlagen, zur Verwendung mit einer Einspritzeinrichtung (14) zur Einspritzung eines Reduktionsmittels, wie Harnstoff, mit einem gewellten Metallbalg (7) und einem innerhalb des Balges (7) angeordneten strömungsführenden Elements (9, 23), dessen Außendurchmesser (D1) kleiner als der Innendurchmesser (D2) des Balges (7) ist. Hierbei sieht die Erfindung vor, dass das strömungsführende Element (9, 23) das Innere des Balgs (7) in einen inneren Kernströmungsweg für einen Kernstrom (16) des Abgasstroms und einen äußeren Mantelströmungsweg für einen Mantelstrom (17) des Abgasstroms trennt. Weiterhin ist ein Verfahren beschrieben, womit in einem Abgasstrom strömendes Abgas durch ein mit endlichem radialem Abstand innerhalb des Balges angeordneten strömungsführenden Elements in einem Kernstrom und einem Mantelstrom aufgeteilt strömt, wodurch eine Benetzung des Balges und damit eine Ablagerung von Harnstoff innerhalb der Balgwellen vermieden wird.

Description

Entkopplungselement, insbesondere für Abgasanlagen
Die Erfindung betrifft ein Entkopplungselement, insbesondere für Abgasanlagen, zur Verwendung mit einer Einspritzungseinrichtung zum Einspritzen eines Reduktionsmittels, wie Harnstoff, mit einem gewellten Metallbalg und einem innerhalb des Balges angeordneten strömungsführenden Elements, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Balges ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Führen von Abgas einer Verbrennungsmaschine durch einen gewellten Metallbalg.
Steigende Anforderungen an Grenzwerte von Abgasen, insbesondere von Kraftfahrzeugabgasen, durch neuere Gesetzgebung machen die Einspritzung von Reduktionsmittel in eine Abgas- anläge notwendig. Ein derartiges Reduktionsmittel ist z.B. Harnstoff, wie aus der DE 10 2008 010 071 AI bekannt ist. Darin wird eine Vorrichtung zur Umsetzung von Abgasbestandteilen einer Brennkraftmaschine mittels wenigstens eines Katalysators und/oder eines Partikelfilters beschrieben. Hierbei ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Katalysator zur Umsetzung von Abgasbestandteilen innerhalb eines Teiles des Abgastrakts angeordnet ist, der unlösbar mit einem Kompensator verbunden ist. Ein derartiger Kompensator oder auch Entkopplungselement weist zumeist einen - schrau- benförmig oder ringgewellten - Balg und einen ihn schützenden Agraffschlauch auf, welcher an der Wandung des Balges anliegt. Der Agraffschlauch dient vornehmlich zum Schutz
BESTÄTIGUNGSKOPIE des Balges vor dem heißen Abgas und zeigt eine schraubenförmige Wicklung, mit einem im Wesentlichen S-förmigen Querschnittsprofil, wobei benachbarte Elemente der Wicklung ineinandergreifen .
Möglichst motornah wird dem heißen Abgas ein Reduktionsmittel beigegeben. Dies geschieht vornehmlich durch eine Einspritzungseinrichtung, welche eine wässrige Harnstofflösung in das heiße Abgas einspritzt. Die Zumessung erfolgt in Ab- hängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, gesteuert über eine Motorsteuereinheit, in der Weise, dass über eine Düse die wässrige Harnstofflösung unmittelbar vor einem Hydrolysekatalysator in den Abgasstrom eingesprüht wird .
Indem der Agraffschlauch einen Durchmesser aufweist, der kleiner oder gleich dem des Innendurchmessers des Balges ist, liegt er nahezu direkt an den inneren Windungen des Balges an. Zwischen äußeren Windungen des Balges und dem Agraffschlauch sind daher Zwischenräume gebildet, die sich mit Abgas füllen können. Zwar stellen die Wicklungen des Agraffschlauchs einen erheblichen Strömungswiderstand dar, ein Agraffschlauch ist aber als solcher nicht gasdicht, wobei aus unterschiedlichen Gründen ein Gasaustausch zwischen Agraffschlauch und Balg stattfindet. So können kleine Gasflüsse aufgrund von Verwirbelungen des strömenden Abgases sowie durch Diffusion entstehen. Weiterhin sind Druckänderungen in der Abgasanlage z.B. durch Laständerungen am Motor möglich. Die Bewegungen des Fahrzeugs erzeugen Bewegun- gen des Entkopplungselements und damit des Balges, wobei dadurch sich das Volumen zwischen Balg und Agraffschlauch mit jedem Stauchen oder Strecken des Balges ändert. Dadurch kann ein Unterdruck im Zwischenraum zwischen Balg und Agraffschlauch entstehen. Dies verursacht einen Volumenstrom durch den Agraffschlauch hindurch. Die Folge ist, dass in den Balg bzw. in die Balgwindungen harnstoffangereichertes Abgas gelangt, wobei der Harnstoff an der kühle- ren Balgwand kondensieren und auskristallisieren kann.
Hierdurch lagert sich mit der Zeit immer mehr Harnstoff an und verschmutzt die Innenwandung des Balges, was in einer reduzierten Beweglichkeit des Balges resultiert. Die verschiedenen Teile der Abgasanlage sind somit nicht mehr von- einander schwingungsentkoppelt .
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, welche die vorgenannten Nachteile verhindern, wobei insbesondere vermieden werden soll, dass sich ein Reduktionsmittel, wie z.B. Harnstoff in der Balgwandung absetzen kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Entkopplungselement der eingangs genannten Art gelöst, welches dadurch ge- kennzeichnet ist, dass das strömungsführende Element das
Innere des Balgs in einen inneren Kernströmungsweg für einen Kernstrom des Abgasstroms und in einen äußeren Mantel- strömungsweg für einen Mantelstrom des Abgasstroms trennt. Weiterhin sieht die Erfindung ein Verfahren zur Verwendung des Entkopplungselements der eingangs genannten Art vor, bei dem in einem Abgasstrom strömendes Abgas durch ein mit endlichem radialen Abstand innerhalb des Balges angeordneten strömungsführenden Elements in einen Kernstrom und einen Mantelstrom aufgeteilt strömt.
Zum Schutz des Balges vor dem heißen Abgasstrom ist bevorzugt weiterhin vorgesehen, dass innerhalb des Balges ein äußerer Agraffschlauch angeordnet ist, wobei dessen Außen- durchmesser kleiner oder gleich dem Innendurchmesser des Balges ist. Es ist weiterhin besonders bevorzugt vorgese¬ hen, dass das strömungsführende Element als ein innerer Agraffschlauch und/oder ein Rohrstück ausgebildet ist.
Das strömungsführende Element ist besonders bevorzugt koaxial innerhalb des Balges gehalten, wobei vorgesehen ist, dass eingangs- und/oder ausgangsseitig das strömungsführende Element von mindestens zwei Stützen gehalten ist, die gleichmäßig über den Umfang des strömungsführenden Elements verteilt sind. Das strömungsführende Element ist mit endlichem radialem Abstand innerhalb des Balges angeordnet, wo¬ durch sich ergibt, dass zwischen strömungsführendem Element und Balg und/oder äußerem Agraffschlauch ein im Querschnitt ringförmiger Zwischenraum ausgebildet ist, in welchem Abgas in einem antelstrom einströmt. Ein äußerer Agraffschlauch kann auch zur Führung des Abgasstromes vorgesehen sein, so dass Verwirbelungen im Bereich der Balgwellen verhindert werden .
Eine Harnstoffeinspritzung in den Kernstrom erfolgt mittels einer Einspritzungseinrichtung, wobei besonderes bevorzugt vorgesehen ist, dass die Einspritzungseinrichtung eingangsseitig angeordnet ist. Das Reduktionsmittel wird so durch eine eingangsseitig angeordnete Einspritzungseinrichtung vor dem strömungsführenden Element in den Kernstrom eingespritzt. Die Einspritzung erfolgt in einem bestimmten Winkel. Alternativ sieht die Erfindung vor, dass die Einspritzungseinrichtung eingangsseitig mittig vor dem inneren Agraffschlauch angeordnet ist und, dass die Einspritzungs¬ einrichtung durch Streben eingangsseitig des inneren
Agraffschlauchs befestigt ist. Damit eine Einspritzung gleichmäßig erfolgt, ist vorgesehen, dass Harnstoff mittels der Einspritzungseinrichtung kegelförmig in den Kernstrom eingespritzt wird. Auch kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Einspritzungseinrichtung seitlich an einem verlängerten Abgasrohr vor dem strömungsführenden Element angeordnet ist, wobei die Einspritzungseinrichtung in einem Winkel zwischen 45° und 90° am Abgasrohr ausgebildet ist, wobei in einem Zwischenraum zwischen strömungsführendem Element und Balg und/oder äußerem Agraffschlauch harnstofffreies Abgas in einem Mantelstrom frei strömt, wobei eine Wandung des inneren Agraffschlauchs durchdringender Harnstoff weggespült wird. Hierbei ist ein konischer Rohreinsatz in das Abgasrohr in dem entsprechenden Winkel eingesetzt und mit einem Rohrstück als strömungsführendes Element verbunden. Hierdurch ist eine direkte Einspritzung des Harnstoffs in den Kernstrom gewährleistet.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass die Länge des strömungsführenden Elements größer oder gleich der Länge des Balges ist, so dass das strömungsführende Element über die Länge des Balges hinausragt. Die Länge des strömungsführenden Elements kann derart variiert werden, so dass die Länge des strömungsführenden Elements kleiner als die Länge des Balges ist, wobei die Geschwindigkeit des Abgases derart bemessen ist, dass ausgangsseitig beide Abgasströme nicht sofort vermischt sind. Das Entkopplungselement selbst ist formschlüssig durch Aufweiten und/oder mittels Schellen mit einem starren Abgasrohr verbunden, wobei die einzelnen Komponenten des Entkopplungselementes bevorzugt auch stoffschlüssig mittels Schweißen miteinander verbunden sind.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass harnstoffangereichertes Abgas in einem Kernstrom innerhalb des strömungsführenden Elements strömt, sowie, dass in einem Zwischenraum zwischen strömungsführenden Element und Balg bzw. äußerem Agraffschlauch harnstofffreies Abgas in einem Mantelstrom frei strömt. Das strömungsführende Element wird so mit harnstofffreiem Mantelstrom umspült und eine die Wandung des strömungsführenden Elements durchdringender Harnstoff wird vom Mantelstrom weggespült .
Nach einer alternativen Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, dass das strömungsführende Element ausgangsseitig mit einem Flansch des Balges verbunden ist, so dass ein Durch- lass zwischen Balg und innerem Agraffschlauch gesperrt ist. Es kann nur ein innerer Agraffschlauch als strömungsführendes Element innerhalb des Balges vorgesehen sein, so dass ein äußerer Agraffschlauch entfällt. Das strömungsführende Element kann auch einen Flansch aufweisen, welcher mit dem Flansch des Balges verbunden ist. Die Verbindung sieht vor, dass das strömungsführende Element ausgangsseitig stoffschlüssig mittels Schweißen und/oder formschlüssig mittels Aufweitungen und/oder Schellen mit einem Flansch des Balges verbunden ist. Auch sieht die Erfindung vor, dass das stromführende Element mit einem sich konisch erweiternden Rohrstück verbunden ist, welches mit seinem freien Ende am Flansch befestigt ist. Hierdurch wird ein Abreißen eines eventuell verwendeten Agraffschlauchs vermieden. Eingangs- seitig ist der Zwischenraum zwischen Balg und strömungsführendem Element zum Abgasstrom hin offen.
Hierbei sieht die Erfindung bevorzugt vor, dass bei einem solchen ausgangsseitig gesperrten Durchlass ein Überdruck im Mantelstrom erzeugt wird, wodurch ein Vordringen des Harnstoffes zum Balg verhindert wird. Es strömt ein harn¬ stofffreier Mantelstrom zwischen strömungsführendem Element und Balg. Durch das geschlossene Ende wird eine Geschwindigkeit des Abgasstromes stark reduziert, wobei der statische Druck im Mantelstrom zunimmt. Im Kernstrom im Inneren des strömungsführenden Elements nimmt die Strömungsgeschwindigkeit aufgrund des reduzierten Querschnitts des strömungsführenden Elements zu, womit der statische Druck innerhalb des Kernstromes sinkt. Es entsteht ein Druckgefälle zwischen dem inneren und dem äußeren Bereich des strömungsführenden Elements, wodurch ein Vordringen des Harnstoffs zum Balg verhindert wird. Stattdessen ist vorgesehen, dass bei einem ausgangsseitig gesperrten Durchlass ein Abgas im Mantelstrom über die Wandung des strömungsführenden Elements zum Kernstrom hin abströmt. Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass an der eingangsseitigen Innenseite des strömungsführenden Elements Strömungswiderstände zur Erhöhung der Geschwindigkeit des Abgases innerhalb des Kernstromes angeordnet sind.
Weiterhin ist auch eine Zwischenlösung mit nur einem kleinen Teil des Mantelstroms denkbar, welcher ausgangsseitig abströmt. Hierbei ist der Durchgang nicht ganz gesperrt, sondern der Zwischenraum verringert sich kontinuierlich zur Ausgangsseite hin.
Der entscheidende Vorteil der Erfindung ist die Trennung zwischen harnstofffreiem Abgas und harnstoffangereichertem Abgas in der Innenseite. Als weitere denkbare Einsatzmöglichkeit ist die Verwendung des (Mantelstrom- ) Luftspalts mit nur geringem Gasaustausch zur thermischen Isolation des Abgasstroms bei chemisch gleicher Zusammensetzung von Kern- und Mantelstrom vorgesehen. Bevorzugt kann auch vorgesehen sein, dass eine Harnstoffeinspritzung nicht direkt vor dem Entkopplungselement angebracht ist, sondern weiter vorne in der Abgasanlage vorgesehen ist, wobei eine Stromaufteilung in einem Abgasrohr vor dem Entkopplungselement erfolgen kann, so dass Kern- und Mantelstrom dem Entkopplungselement getrennt zugeführt werden. Entscheidend ist beim erfin- dungsgemäßen Entkopplungselement, dass zwei Gasströme mit unterschiedlicher Zusammensetzung vorliegen. Hierzu kann eine geeignete Zuführung erfindungsgemäß vorgesehen sein. Denkbar ist auch der zusätzliche Einbau eines Turbulators oder eines Mischers zur besseren Durchmischung nach der Einspritzung am Eingang oder innerhalb des Entkopplungselements .
Die Erfindung beinhaltet die Aufteilung der Abgasströmung einer Verbrennungsmaschine zu einem Katalysator durch ein strömungsführendes Element, innerhalb eines Entkopplungselements als flexiblem Leitungselement in einen Kernstrom durch das strömungsführende Element und einen Mantelstrom zwischen dem strömungsführenden Element und einem Balg des Entkopplungselements. Das strömungsführende Element ist so ausgebildet oder gehalten, dass es die Beweglichkeit des Entkopplungselements nicht einschränkt, d.h. selbst als flexibles Element ausgebildet ist, wie ein Wickelschlauch, oder aber als mehr oder minder starres Innenrohr mit zumindest einem Ende relativ beweglich zum Balg gelagert.
Das Reduktionsmittel wird nur in die Kernströmung einge¬ spritzt, so dass es nicht im kühleren Außenbereich, nämlich an der Innenwand des Balgs oder einer unmittelbar innerhalb desselben angeordneten Auskleidung (ebenfalls als Wickel- schlauch) kondensieren kann.
Die beiden Teilströme werden stromab des strömungsführenden Elements und stromauf eines Katalysators wieder zusammenge- führt, damit das Reduktionsmittel im nachfolgenden Katalysator auf die gesamte Abgasströmung wirkt. Dies kann dadurch geschehen, dass die Auslässe für Mantelstrom und Kernstrom an der stromab befindlichen Stirnseite des strömungsführenden Teils offen sind und sich die beiden Teilströme derart vermischen können, oder aber dadurch, dass das strömungsführende Element selbst durchlässig oder porös ist, wie ein Wickelschlauch, und daher zumindest eine der beiden Strömungen durch den Mantel des strömungsführenden Elements in den anderen Teilstrom übertreten kann. Die Erfindung beinhaltet weiter ein Leitungsteil mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten Entkopplungselement und zu beiden Stirnseiten desselben aufgeblasenen Rohren sowie eine Abgasanlage mit tatsächlich zumindest einem stromab des Entkopplungselements angeordnetem Katalysator.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt :
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Teils einer Abgas¬ anlage mit einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Entkopplungselements;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Entkopplungselements;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine alternative
Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Entkopplungselements; und Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Entkopplungselement mit einer alternativen Einspritzungseinrichtung.
Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Entkopplungselement 1 im Verbund eines Teils einer Abgasanlage 2. Das Entkopplungselement 1 ist hierbei zwischen einem eingangsseitigen Abgasrohr 3 und einem aus- gangsseitigen Abgasrohr 4 eingesetzt. Letzterem nachgeordnet ist ein Katalysator 5 und ein weiteres Abgasrohr 6, wobei der Katalysator 5 innerhalb eines aufgeweiteten Abgas- rohres bzw. einem geeigneten Gehäuse (nicht dargestellt) angeordnet ist. Als Katalysator 5 kann ein SCR-Katalysator vorgesehen sein. Die Komponenten sind stoffschlüssig, vorzugsweise mittels Schweißen oder formschlüssig durch Aufweitungen und Schellen miteinander verbunden. Das Entkopplungselement 1 ist detailliert in Fig. 2 dargestellt, die einen Längsschnitt durch eine erste Ausgestaltung eines er- findungsgemäßen Entkopplungselements 1 zeigt. Das Entkopp¬ lungselement 1 umfasst einen ringgewellten Balg 7, der mit dem starren Abgasrohr 3 der Abgasanlage 2 formschlüssig, wie durch Aufweitungen und Schellen, oder stoffschlüssig durch Schweißen verbunden ist. Im Inneren des Balges 7 ist ein äußerer Agraffschlauch 8 angeordnet, welcher den Balg vor dem heißen Abgasstrom schützt. Weiterhin ist koaxial innerhalb des äußeren Agraffschlauchs 8 ein strömungsführendes Element 9 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist als strömungsführendes Element 9 bevorzugt ein innerer Agraffschlauch vorgesehen. Es sind auch weitere strömungs¬ führende Elemente in unterschiedlichen Ausführungen möglich. Der innere Agraffschlauch 9 ist spiralförmig gewickelt oder weist mehrere Ringsegmente auf, die eine Wandung 10 bilden. Ein derartiges strömungsführendes Element kann aus zum Teil gasdurchlässigen schlauchartig geformten Materialien oder anderen metallischen Elementen zur Stromführung gebildet sein. Der innere Agraffschlauch 9 ist mittels Stützen 11 mittig innerhalb des äußeren Agraffschlauchs 8 abgestützt und in dieser Position gehalten. Es sind eingangs- sowie ausgangsseitig mindestens zwei, vorzugsweise vier gleichmäßig über den Umfang verteilte Stützen 11 vorgesehen. Die Stützen 11 behindern einen durchströmenden Ab- gasstrom 12 (gekennzeichnet durch einen im Bild nach links weisenden Pfeil) nicht. Die Fließrichtung des Abgases ist durch die Pfeilrichtung gegeben.
Ein äußerer Durchmesser Dl des inneren Agraffschlauchs 9 ist kleiner als ein Innendurchmesser D2 des Balges 7. Der äußere Agraffschlauch 8 hat einen Außendurchmesser, der dem Innendurchmesser D2 des Balges 7 entspricht. Hierdurch ist zwischen innerem Agraffschlauch 9 und Balg 7 bzw. äußeren Agraffschlauch 8 ein Zwischenraum 13 mit einem endlichen radialen Abstand d ausgebildet, in welchen ein Teil des Abgases einfließen kann. Der äußere Agraffschlauch 8 weist einen Außendurchmesser auf, der gleich oder kleiner dem Innendurchmesser D2 des Balgs 7 ist, so dass der äußere
Agraffschlauch 8 an der Innenseite des Flansches des Balgs 7 anliegt. Die Breite des Zwischenraumes 13, sprich der Abstand d zwischen innerem Agraffschlauch 9 und Balg 7 entspricht dem Abstand zwischen innerem Agraffschlauch 9 und äußerem Agraffschlauch 8 minus der Wandungsstärke des äußeren Agraffschlauchs 8. In Hinblick auf die Größenordnung des Entkopplungselements 1 ist die Wandungsstärke des äußeren Agraffschlauchs 8 in Bezug auf die Breite des Zwischenraumes 13 nicht von Belang. Der Abstand d des inneren
Agraffschlauchs 9 zum Balg 7 kann auch wesentlich schmaler ausgebildet sein, solange ein Durchströmen eines Abgasstro- mes durch den Zwischenraum 13 gewährleistet ist. Ist der Zwischenraum 13 sehr schmal, d .h. im Größenbereich der Wan- dungsstärke der Agraffschlauche, ausgebildet, kann auch ein äußerer Agraffschlauch 8 weggelassen werden.
Eingangsseitig des Entkopplungselements 1 ist mittig vor dem inneren Agraffschlauch 9 eine Einspritzungseinrichtung 14 zur Einspritzung des Harnstoffes in den Abgasstrom vorgesehen. Harnstoff wird kegelförmig in einen Abgasstrom eingesprüht (gekennzeichnet durch einen Einspritzkegel 15) und somit gleichmäßig im inneren Agraffschlauch 9 verteilt Der innere Agraffschlauch 9 ist länger ausgebildet als der ihn umgebende Balg 7 und ragt damit eingangs- sowie aus- gangsseitig über den Balg 7 hinaus in die angrenzenden Ab- gasrohre 3, 4 hinein. Es ist auch möglich den inneren
Agraffschlauch 9 als strömungsführendes Element kürzer als den Balg 7 auszubilden.
Durch die Anordnung des inneren Agraffschlauchs 9 wird der Abgasstrom 12 innerhalb des Entkopplungselements 1 in zwei parallel laufende Ströme aufgeteilt. Innerhalb des inneren Agraffschlauchs 9 strömt harnstoffangereichertes Abgas in einem Kernstrom 16 (schwarze Pfeile) . Durch die erfindungsgemäße Anordnung des inneren Agraffschlauchs 9 ist zwischen diesem und dem Balg 7 - wie gesagt - ein ringförmiger Zwischenraum 13 ausgebildet. Durch diesen Zwischenraum 13 strömt parallel zum Kernstrom 16, harnstofffreies Abgas in einem Mantelstrom 17 (weiße Pfeile) . Der innere
Agraffschlauchs 9 wird damit durch harnstofffreies Abgas umspült, wodurch eventuell die Wandung 10 des inneren
Agraffschlauchs 9 durchdringender Harnstoff von dem im Mantelstrom 17 strömenden Abgas weggespült wird. Die Harn- Stoffeinspritzung selbst erfolgt mittig in den Kernstrom 16 innerhalb des inneren Agraffschlauchs 9 kegelförmig, so dass eine gleichmäßige Einspritzung gegeben ist. Der äußere Agraffschlauch 8 dient hierbei vor allem dem Schutz des Balges 7 vor dem heißen Abgas innerhalb des Mantelstromes 17 und zur Führung desselben. Eine Zusammenführung der Abgasströme erfolgt in einem starren Teil der Abgasanlage hinter dem Entkopplungselement 1. Dies ist in Fig. 1 dargestellt. Der harnstoffreiche Kernstrom 16 ist durch eine schwarzweiße Pünktelung hervorgehoben. Durch das gleichmäßige Strömen der Abgase in Kern- als auch Mantelstrom wird eine Verwirbelung der Abgase ausgangsseitig des Entkopplungselements vermieden. Der Balg 7 kommt somit mit harnstoffangereichertem Abgas in keiner Weise in Berührung.
In Fig. 3 ist eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Entkopplungselements 1 gezeigt, wobei innerhalb des Balges 7 nur ein innerer Agraffschlauch 9 vorgesehen ist. Ein äußerer Agraffschlauch 8 kann auch weggelassen werden. Ausgangsseitig des Entkopplungselements 1 ist der Agraffschlauch 9 mit dem Balg 7 an dessen Flansch 18 vorzugsweise mittels Schweißen und/oder Formschluss durch Schellen gasdicht verbunden, wobei sich der Durchmesser Dl des inneren Agraffschlauchs 9 im ausgangssextigen Bereich konisch zum Durchmesser D2 des Balgs 7 erweitert. Ausgangsseitig ist damit ein Durchlass für das Abgas gesperrt. Ein- gangsseitig ist der Zwischenraum 13 zwischen Balg und innerem Agraffschlauch 9 zum Abgasstrom 12 hin offen. Durch das geschlossene Ende des Zwischenraumes 13 wird die Geschwindigkeit des Abgases innerhalb des Mantelstromes 17 stark reduziert, womit der statische Druck im Zwischenraum 13 zunimmt. Im Inneren des inneren Agraffschlauchs 9 nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases im Kernstrom 16 aufgrund des reduzierten Querschnitts zu, womit der statische Druck innerhalb des Kernstromes 13 sinkt. Hierdurch entsteht zwischen den beiden Abgasströmen ein Strömungsge- fälle, wodurch harnstofffreies Abgas aus dem Mantelstrom 17 durch den Agraffschlauch 9 zum Kernstrom 16 hin abströmt. Dies ist in der Fig. 3 durch die Pfeile 19 (abströmender Mantelström) verdeutlicht, die den Weg des Abgases aus dem Mantelstrom 17 durch die Wandung des inneren
Agraffschlauchs 9 zeigen. Ein Vordringen des Harnstoffes zum Balg 7 wird damit ebenfalls verhindert.
Dieser Effekt kann verstärkt werden, indem eingangsseitig des inneren Agraffschlauchs 9 ein Strömungswiderstand 20 angeordnet ist. Der Strömungswiderstand 20 zeigt in Fig. 3 einen viertelkreisförmigen Querschnitt, wobei die abgerundete Seite dem Abgasstrom 12 entgegengerichtet ist. Der Strömungswiderstand 20 kann eine ringförmige Ausgestaltung aufweisen oder auch in mehreren rxngabschnittförmigen Stü- cken vorliegen. Das strömende Abgas trifft auf die Strömungswiderstände 20 und wird, in den inneren Agraffschlauch 9 hineingerichtet, verdichtet. Die Geschwindigkeit des durchströmenden Abgases wird hierdurch nochmals vergrößert. Wenn bei den Ausgestaltungen der Fig. 1 bis 3 statt eines Wickelschlauchs als strömungsführendes Element ein mehr oder minder starres Rohr vorgesehen ist, muss dieses zumindest an einem Ende innerhalb der Stützen 11 zumindest axial beweglich gelagert sein, indem dieses beispielsweise mit einem ein solches Rohr umgebenden Ring verbunden ist, in dem das Rohr geführt ist. Derart wird die Beweglichkeit des Balgs und damit des Entkopplungselements nicht beeinträchtigt . Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch eine alternative Ausgestaltung der Einspritzungseinrichtung 14. Gleiche Teile sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Vor dem Entkopplungselement 1 ist am eingangsseitigen Flansch 21 ein verlängertes Abgasrohr 22 angeordnet. Innerhalb des Ab- gasrohres 22 ist ein Rohrstück 23 mittels Stützen 11 als strömungsführendes Element angeordnet. Die Teile sind derart bemessen, dass sie in das eingangsseitige Ende des Ent- kopplungselements einschiebbar sind. Für eine gasdichte
Verbindung ist das Abgasrohr 22 mit dem Flansch 21 und das Rohrstück 23 mit dem eingangsseitigen Ende des inneren Agraffschlauchs 9 vorzugsweise verschweißt. Der Abgasstrom 12 ist mittels des Rohrstücks 23 wiederum in einen antel- ström 17 und Kernstrom 16 trennbar. Die Einspritzungseinrichtung 14 ist hier seitlich außerhalb des Abgasrohres 22 ausgebildet und ist in einem Winkel von 45° - 90° zur Mit¬ telachse der Vorrichtung hin angeordnet, womit das Reduktionsmittel in einem Winkel 45° bis 90° eingespritzt wird. Um eine direkte Einspritzung in den Kernstrom 16 zu erreichen, sind im Abgasrohr 22 und dem strömungsführenden Rohrstück 23 jeweils eine Öffnung 24, 25 ausgebildet, durch welche ein sich zum Kernstrom 16 konisch erweiterndes Rohr 26 ge¬ schoben ist. Dieses ist mit dem Abgasrohr 22 und dem Rohr- stück 23 mittels Schweißen gasdicht verbunden. Harnstoff wird somit, ohne in den Mantelstrom 17 zu gelangen, direkt in den Kernstrom 16 gespritzt.
Besonders vorteilhaft ist vor allem die Trennung zwischen reinem Abgas und mit Reduktionsmittel angereichertem bzw. chemisch verändertem Abgas. Mit diesem Entkopplungselement 1 ist es möglich, durch Aufteilen des Abgasstromes in einen Kernstrom 16 mit eingespritztem Harnstoff und einem harn- stofffreien Mantelstrom 17 das dem Abgas zugesetzte Additiv vom Balg fernzuhalten und somit eine Ablagerung desselben völlig zu vermeiden.
Bezugszeichenliste
1 Entkopplungselement
2 Abgasanlage
3 Abgasrohr
4 Abgasrohr
5 Katalysator
6 Abgasrohr
7 Balg
8 äußerer Agraffschlauch
9 strömungsführendes Element/innerer Agraffschlauch
10 Wandung
11 Stützen
12 Abgasstrom
13 Zwischenraum
14 Einspritzungseinrichtung
15 Einspritzkegel
16 Kernstrom
17 Mantelstrom
18 Flansch
19 abströmender Mantelstrom
20 Strömungswiderstand
21 eingangsseitiger Flansch
22 verlängertes Abgasrohr
23 Rohrstück
24 Öffnung
25 Öffnung
Dl Außendurchmesser innerer Agraffschlauch
D2 Innendurchmesser Balg
d Abstand

Claims

Patentansprüche
1. Entkopplungselement, insbesondere für Abgasanlagen, zur Verwendung mit einer Einspritzungseinrichtung (14) zum Einspritzen eines Reduktionsmittels, wie Harnstoff, mit einem gewellten Metallbalg (7) und einem innerhalb des Balges (7) angeordneten strömungsführenden Element (9, 23), dessen Außendurchmesser (Dl) kleiner als der Innendurchmesser (D2) des Balges (7) ist, wobei das strömungsführende Element (9, 23) das Innere des Balgs (7) in einen inneren Kernströmungsweg für einen Kernstrom (16) des Abgasstroms und einen äußeren Mantelströmungsweg für einen Mantelstrom (17) des Abgasstroms trennt.
2. Entkopplungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das strömungsführende Element (9, 23) mit endlichem radialem Abstand innerhalb des Balges (7) angeordnet ist.
3. Entkopplungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das strömungsführende Element als ein innerer Agraffschlauch (9) und/oder ein Rohrstück (23) ausgebildet ist.
4. Entkopplungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Balges (7) ein äußerer Agraffschlauch (8) zum Schutz des Balges (7) vor dem heißen Abgasstrom angeordnet ist, wobei dessen Außendurchmesser kleiner oder gleich dem Innendurchmesser (D2) des Balges (7) ist.
5. Entkopplungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen strömungsführenden Element (9, 23) und Balg (7) und/oder äußerem Abgraffschlauch (8) ein im Querschnitt ringförmiger Zwischenraum (13) ausgebildet ist, in welchen Abgas in einem Mantelstrom (17) einströmt.
6. Entkopplungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das strömungsführende Element (9, 23) mittels Stützen (11) koaxial innerhalb des Balges (2) gehalten ist.
7. Entkopplungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass strömungsführende Element (9, 23) ein- gangsseitig und/oder ausgangsseitig von jeweils min¬ destens zwei Stützen (11) gehalten ist, die gleichmäßig über den Umfang des strömungsführende Elements (9, 23) verteilt sind.
8. Entkopplungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des strömungsführenden Elements (9, 23) größer oder gleich der Länge des Balges (7) ist, so dass das strömungsführende Element (9, 23) über die Länge des Balges (7) hinaus¬ ragt .
9. Entkopplungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des strömungsführenden Elements (9, 23) kleiner als die Länge des Balges (7) ist.
Entkopplungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das strömungsführende Element (9, 23) ausgangsseitig mit einem Flansch (18) des Balges (7) verbunden ist, so dass ein Durchlass zwischen Balg und strömungsführenden Element (9, 23) gesperrt ist.
Entkopplungselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das strömungsführende Element (9, 23) ausgangsseitig stoffschlüssig, insbesondere mittels Schweißen, und/oder formschlüssig durch Aufweitungen und/oder Schellen mit einem Flansch (18) des Balges (7) verbunden ist.
Entkopplungselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das strömungsführende Element (9, 23) ausgangsseitig über ein Rohrstück stoffschlüssig, ins besondere mittels Schweißen und/oder formschlüssig durch Aufweitungen und/oder Schellen mit dem Flansch (18) des Balges (7) verbunden ist.
Entkopplungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspritzungseinrichtung (14) ein gangsseitig mittig vor dem strömungsführenden Element (9, 23) angeordnet ist.
Entkopplungselement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzungseinrichtung (14) durc Streben eingangsseitig innerhalb des strömungsführenden Elements (9, 23) befestigt ist. Entkopplungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzungseinrichtung (14) seit lieh an einem verlängerten Abgasrohr (22) vor dem strömungsführenden Element (9, 23) angeordnet ist, wo bei die Einspritzungseinrichtung (14) in einem Winkel zwischen 45° und 90° am Abgasrohr (22) ausgebildet ist.
Entkopplungselement nach einem der vorangegangenen An Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (1) formschlüssig durch AufWeitungen und/oder Schellen mit wenigstens einem starren Abgasrohr (3,4) verbunden ist.
Entkopplungselement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Entkopplungselement (1) mit dem we nigstens einen Abgasrohr (3,4) Stoffschlüssig, insbesondere mittels Schweißen, verbunden ist.
Entkopplungselement nach einem der vorangegangenen An Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Agraffschlauch (9) als strömungsführendes Element und der äußere Agraffschlauch (8) spiralförmig gewickelt sind oder mehrere Ringsegmente aufweisen.
Entkopplungselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspritzungseinrichtung (14) zum Einspritzen eines Reduktionsmittels in den Kernstrom eingangsseitig vor dem strömungsführenden Element (9, 23) angeordnet ist. Verfahren zum Führen von Abgas einer Verbrennungsmaschine durch einen gewellten Metallbalg, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Abgasstrom strömendes Abgas durch ein mit endlichem radialen Abstand innerhalb des Balges angeordneten strömungsführenden Elements in einem Kernstrom und einem Mantelstrom aufgeteilt strömt .
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reduktionsmittel durch eine eingangsseitig angeordnete Einspritzungseinrichtung vor dem strömungsführenden Element in den Kernstrom eingespritzt wird .
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass harnstoffangereichertes Abgas in einem Kernstrom innerhalb des strömungsführenden Elements strömt .
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Harnstoff mittels einer Einspritzungseinrichtung in den Kernstrom eingespritzt wird .
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass Harnstoff mittels der Einspritzungseinrichtung kegelförmig in den Kernstrom eingespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass Harnstoff mittels der Einspritzungseinrichtung in einem Winkel zwischen 45°- 90° zur Mittelachse seitlich in den Kernstrom eingespritzt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zwischenraum zwischen strömungsführendem Element und Balg und/oder äußerem Agraffschlauch harnstofffreies Abgas in einem Mantelstrom frei strömt, wobei eine Wandung des inneren Agraffschlauchs durchdringender Harnstoff weggespült wird .
27. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem ausgangsseitig gesperrten Durchlass ein Überdruck im Mantelstrom erzeugt wird, wodurch ein Vordringen des Harnstoffes zum Balg verhindert wird.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem ausgangsseitig gesperrten Durchlass ei Abgas im Mantelstrom über die Wandung des strömungsführenden Elements zum Kernstrom hin abströmt.
PCT/EP2011/004219 2010-08-25 2011-08-23 Entkopplungselement, insbesondere für abgasanlagen WO2012025218A1 (de)

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