本发明涉及一种混合器,其用于将废气流与注入废气管线中的流体混合。
背景技术:
在气流中以合适的形式可靠地蒸发和分配流体,例如以使气流的成分与要蒸发的液体成分发生化学反应的问题,会出现在许多应用领域中。在废气工程中存在该问题,例如与作为hci系统的一部分的燃料引入有关或与scr工艺有关,其中例如通过计量泵和喷射器将尿素水溶液引入燃料的废气道中。尿素溶液通过热解和水解产生氨和co2。以这种方式产生的氨可以在合适的催化转化器中与废气中所含的氮氧化物反应,从而将它们从废气中有效地除去。
在最后提到的过程中特别重要的是,流体或尿素溶液以与废气中所含氮氧化物的量合适的比例被供给。此外,非常重要的是,引入废气流中的尿素溶液应尽可能完全蒸发并均匀地分布在废气流中。为此,经常在流动方向的流体引入点之后设置混合器。
在靠近发动机的排气系统中,还原剂(例如溶于水的尿素)必须通过通常使用的静态混合器在混合路径内尽可能均匀地分布。为此通常使用静态混合器。然而,当将流体喷射到由废气流过的废气管线中时,流体喷射锥此时会四散开来,这伴随着这样的危险,即喷射的流体至少基本上仅到达废气管线的上部和/或下部区域。在较高的排气速度下,该问题尤为严重。例如从de112014005413a中确实已知一种最初命名的混合器,在该混合器中,废气被水平的金属板径向向上和向下推动。但是,这样做所获得的混合和分配效果仍然有限。
技术实现要素:
本发明的基本目的是提供一种最初命名的混合器,其与先前的常规混合器相比具有显着改善的混合和分配效果。
根据本发明,该目的通过具有以下特征的混合器来实现。根据本发明的混合器的优选实施方式是由从属权利要求、说明书和附图得出。
根据本发明的混合器,其用于将废气流与注入废气管线中的流体混合,该混合器既包括用于生成旋流的装置,该旋流产生旋转流,又包括用于在与流体混合并轴向通过混合器流动的废气流中产生径向位移的装置。在此,旋流产生装置和径向位移装置如此布置和设计,使得在混合器的垂直于轴向废气流的横截面上观察,产生至少两个分开的旋流区域和至少一个相应的径向位移区域,其中旋流区域通过切向作用的叶片状旋流元件形成,而径向位移区域布置在两个分开的旋流区域之间。
由于这种构造,导致了多旋流混合器中出现了不同的区域,其中在所述多旋流混合器的中心发生径向位移,并且在其边缘发生与流体混合的废气的切向偏转,以产生相应的旋流。在布置在下游的混合管中,产生的多旋流使喷入的流体返回到混合管路的中心。由于径向向外移动的混合物必须向左和向右流动,因此在中心处的径向位移有助于旋流的产生。由于混合器被相应地分成多个区域,混合器之后的液滴被分配到不同的区域中。因此,实现了流体和废气流的更理想的混合,以及废气流中的流体的更理想的分布。另外,根据本发明实现的混合物的立即和强烈的混合,是考虑了旋流会随着废气管线中的混合物的行程长度而减小的情况。
旋流产生装置优选地包括多个旋流元件,和/或径向位移装置包括多个径向位移元件。
出于强度考虑,在金属片支承板上支撑或形成一些旋流元件和/或至少一些径向位移元件是有利的。
优选至少一些旋流区域通过分离元件,特别是通过金属片分离板而彼此分离。在此,至少一些分离元件也可以有利地由支承元件形成。
在混合器的安装状态下,分离元件或金属片分离板可以至少部分地,特别是通常以垂直的方式对准。它们还可用于将金属板彼此固定在输送管或排气管线中。优选地,将支承元件或金属片支承板布置在混合器的中央,因为这里的流动微弱。因此,这些载体元件尽可能少地破坏旋流的产生。特别有利的是,支承元件至少基本上仅布置在混合器的区域中,沿废气流的方向观察该区域是前部区域,并且在该区域中还没有旋流。
特别是为了保持所产生的旋流结构,有利地,至少一些分离元件轴向延伸超过旋流元件和径向位移元件。替代地或附加地,为了保持所产生的旋流结构,混合器例如还可以包括布置在下游的至少一个分离元件,该分离元件与多旋流区域和至少一个径向位移区域分离。
如已经陈述的那样,旋流产生装置优选地被布置和设计,使得在相应的旋流区域中径向向外产生与流体混合的废气流的切向偏转。
从混合器的垂直于轴向废气流的横截面上观察,相应的径向位移区域有利地布置在相邻的旋流区域之间。
根据本发明的混合器的有利的实际应用实施方式,径向位移装置被布置和设计,使得从混合器的垂直于轴向废气流的横截面上观察,产生至少两个分开的径向位移区域。从而进一步改善了混合和分配效果。
从混合器的垂直于轴向废气流的横截面上观察,彼此分开的旋流区域和/或分开的径向位移区域可以特别分别以镜像对称或点对称的方式布置。然而,通常,也可以想到这样的实施方式,其中,旋流区域和/或径向位移区域不对称地布置。
根据有利的实施方式,提供了至少两个彼此分开的旋流区域,其中在相反的方向上产生旋流。
在此,在两个彼此分开的旋流区域之间方便地设置至少一个径向位移区域,该两个彼此分开的旋流区域沿相反的方向产生旋流。
特别有利的是,提供至少两个彼此分开的旋流区域,它们在相反的方向上产生旋流,并且在它们之间布置有径向位移区域,该径向位移区域在一个方向上产生径向位移。替代地或附加地,尤其也可以想到这样的实施方式,在该实施方式中提供至少两个彼此分开的旋流区域,它们在相反的方向上产生旋流,并且在它们之间提供两个径向位移区域,它们在相反的方向上产生径向位移。
根据优选的另一实施方式,提供了四个彼此分开的旋流区域,从混合器的垂直于轴向废气流的横截面上观察,由一对彼此对角地相对布置的旋流区域在一个方向上产生旋流,并且从混合器的垂直于轴向废气流的横截面上观察,通过成对地彼此相对地设置的另一对旋流区域在相反的方向上产生旋流。
在此特别有利的是,布置有两个径向位移区域,从混合器的垂直于轴向废气流的横截面上观察,它们沿径向彼此连续,并且它们分别布置在两个产生反向旋流的旋流区域之间。在这种情况下,在沿径向彼此连续的两个径向位移区域中沿相反的方向产生径向位移。
此外有利的是,设置第一对径向位移区域,从混合器的垂直于轴向废气流的横截面上观察,该第一对径向位移区域在第一径向方向上彼此连续,并且设置另外一对径向位移区域,从混合器的垂直于轴向废气流的横截面上观察,该另外一对径向位移区域在垂直于第一径向的另一径向上彼此连续。在此,优选地在两个径向位移区域中沿相反的方向产生径向位移,在相应的一对径向位移区域中在相应的径向方向上两个径向位移区域彼此连续。
特别有利的是,将两对径向位移区域中相应的径向位移区域布置在两个沿相反方向产生旋流的旋流区域之间。
例如,至少一些旋流元件可以由金属片旋流板或由金属切向板形成,和/或至少一些径向位移元件可以由金属片径向板形成。
每个径向位移元件可以包括一基体,该基体具有用于径向位移的至少一个径向位移部分。
在此,根据一种有利的实施方式,至少一些径向位移元件的基体设置有仅一个相应的径向位移部分,从轴向废气流的方向上观察,该径向位移部分连续地产生径向位移,因此,各个径向位移部分被设计成一级。相反,根据本发明的混合器的另一优选实施方式,至少一些径向位移元件的基体设有至少两个相应的径向位移部分,从轴向废气流的方向观察,每个径向位移部分连续地产生径向位移,其中可以在相应的在前的径向位移部分和相应的在后的径向位移部分之间设置没有径向位移的中间部分。因此,在后一种情况下,相应的径向位移元件设计成多级的,其中,它们特别地可以设计成两级。
混合器可以是无夹套的,也可以配有夹套的。在后一种情况下,夹套可以至少部分地由旋流元件或由单独的金属片制成。也可以在相应的外部金属板上设置压痕,以便能够在废气管道或废气管线上进行焊接。外部部分可以设置为管道或可以由半壳形成。在无夹套的设计中,特别地混合器可以包括两个无夹套的混合器半部,其有利地以所述方式固定在废气管道中。
在具有夹套的相应设计中,夹套的横截面特别地可以是至少大致圆形或椭圆形。在此,椭圆形的设计尤其对于双旋流引导是有利的。
根据本发明的混合器的有利的实际应用实施方式,提供了至少一对彼此相对设置的旋流元件,其形成了单件式部件,在其之间布置有至少一个径向位移元件。
在此,包括一对旋流元件和布置在其间的至少一个径向位移元件的相应单件式或拉伸部件,该部件至少部分地支撑在两个相邻的支承元件或金属片支承板上,通过该相邻的支承元件或金属片支承板,相应的旋流区域和相应的至少一个径向位移区域彼此分开。
特别有利的是,包括一对旋流元件和布置在其间的至少一个径向位移元件的相应的单件式部件,其通过至少部分地接合到狭缝中,将部件至少部分地支撑在两个相邻的支承元件或金属片支承板上,狭缝设置在支承元件或金属片支承板上。
根据本发明的混合器的另一有利的实施方式,径向位移装置被布置和设计成使得,从混合器的垂直于轴向废气流的横截面上观察,产生至少一个径向移动区域,其相对于沿轴向延伸的中心平面横向偏移。
旋流元件有利地布置和设计成使得产生具有不同旋涡角度的旋流区域。
根据本发明的混合器的一个优选实施方式,至少两个相邻的旋流区域通过两个分离元件彼此分离,在两个分离元件之间形成径向位移区域。在此,两个分离元件可以彼此平行地对准,以限制布置在其间的径向位移区域,该径向位移区域之间具有径向连续不变的宽度。可替代地,然而,尤其也可以想到这样的实施方式,其中,两个分离元件相对于彼此以相对应的角度布置,以限制布置在其间的径向位移区域,该径向位移区域在径向上逐渐变宽。
在某些情况下,在旋流元件和/或径向位移元件点对称布置的情况下,如果支承元件或金属片支承板的数量特别地等于产生的旋流区域的数量,则也是有利的。
根据另一优选的实际应用实施方式,混合器被设计成两部分,因为它可以被组装或由两个金属片零件组装,两个金属片零件被相应地交叠或折叠以形成旋流元件、径向位移元件和载支承元件。
特别有利的是,在混合器的安装状态下观察,混合器特别是朝下设置有用于流体喷雾分散部分的液滴分布装置。
因此,与先前惯常的液滴稳定化一样,可以省略先前惯用的抵抗随后旋流的金属片校正板。
附图说明
下面将参考实施方式和附图更详细地解释本发明;其中显示:
图1是根据本发明的混合器的示例性实施方式的示意性横截面图,该混合器具有以镜像对称布置的旋流区域;
图2和图3是根据本发明的混合器的两个示例性实施方式的示意性横截面图,其中,旋流区域镜像对称布置,并且径向位移区域镜像对称布置;
图4是示例性旋流元件的示意图;
图5a是根据本发明的混合器的示例性实施方式沿流动方向的等距视图,其保持得特别简单;
图5b是根据图5a的混合器逆着流动方向的等距视图;
图6是由示例性的流体喷射锥作用的混合器的示意图;
图7是在混合器之后的混合管中的示例性流动条件和流体条件的示意图;
图8是根据本发明的混合器的示例性实施方式的示意性横截面图,该混合器具有强力的流体喷雾分散性和能够向下增加流体分布的混合器设计;
图9和图10是示例性的径向位移区域的示意性横截面图和示意性纵向截面图,其中径向位移元件设计成两级;
图11是根据本发明的混合器的示例性可分开实施方式的示意性截面图,其中省略了连续的金属片分离板;
图12是根据本发明的混合器的示例性实施方式的示意性横截面图,其中混合器的夹套的截面为椭圆形;
图13至15示意性地示出了一对彼此相对布置的旋流元件的示例性实施方式,该旋流元件形成单件式部件,并且在其之间布置有径向位移元件;
图16是根据本发明的混合器的示例性实施方式的示意性截面图,其中径向位移区域相对于沿轴向延伸的中心平面横向偏移;
图17是根据本发明的混合器的示例性实施方式的示意性横截面图,其具有不同旋涡角度的旋流区域;
图18是相对于轴向废气流设置成特定旋涡角度的旋流元件的示意性横截面图;
图19是根据本发明的混合器的示例性实施方式的示意性纵向截面图,该混合器布置在废气管线内,该混合器的横截面小于废气管线以形成围绕所述混合器的旁路;
图20和21是根据本发明的混合器的两个示例性实施方式的示意性横截面图,其中旋流区域以点对称布置并且径向位移区域也以点对称布置;
图22是不同实施方式的示意性纵向截面图,其具有不同长度的分离区域并且在下游布置有分离元件或金属片分离板;
图23是根据本发明的混合器的示例性实施方式的示意性横截面图,其中,旋流区域和径向位移区域均被布置为不对称;
图24是根据图23的混合器在混合器之后的混合管中产生的旋流的示意图;
图25是点对称混合器的另一示例性实施方式的示意性横截面图;
图26是根据图25的混合器在混合器之后的混合管中产生的旋流的示意图;
图27是根据本发明的混合器的示例性无夹套实施方式的透视图,其呈镜像对称、分开的设计,并且具有两个旋流区域,它们沿相反的方向产生旋流;
图28是根据本发明的混合器的另一示例性无夹套实施方式的透视图,该混合器呈镜像对称设计,具有两个旋流区域,它们沿相反的方向产生旋流;
图29是根据本发明的具有夹套的混合器的示例性实施方式的透视图,该混合器呈镜像对称设计,其中两个旋流区域沿相反的方向产生旋流,并且具有成对彼此相对设置的旋流元件,它们形成单个旋流部件,在其之间具有相应的径向位移元件;
图30是根据本发明的混合器的示例性实施方式的透视图,该混合器呈镜像对称设计,并且其具有夹套和四个彼此分开的旋流区域,用于产生对称的旋流;
图31是根据本发明的混合器的示例性实施方式的透视图,该混合器为无夹套的、分开的设计,其具有三个彼此分开的旋流区域;和
图32是根据本发明的混合器的示例性实施方式的透视图,该混合器呈点对称设计,具有三个彼此分开的旋流区域,金属片支承板的数量等于旋流元件的数量。
具体实施方式
图1至32示出了根据本发明的混合器10的不同实施方式,该混合器用于将废气流12与注入废气管线14中的流体16混合。
在此,在每种情况下混合器10均包括用于产生旋流的装置和用于在与流体16混合并轴向流过混合器10的废气流中产生径向位移的装置。旋流产生装置和径向位移装置分别如此布置和设计,使得从混合器10的垂直于轴向废气流12的横截面上观察,得到至少两个彼此分开的旋流区域18,并且得到至少一个径向位移区域20,其是布置在两个彼此分开的旋流区域之间。
在此,切向作用旋流产生装置可以包括多个旋流元件22,而径向位移装置可以包括多个径向位移元件24。至少一些旋流元件22和/或至少一些径向位移元件24可以分别支撑或形成在支承元件26上(参见图13和15),特别是在金属片支承板上。
至少一些旋流区域18可以通过分离元件17,特别是通过金属片分离板彼此分离。在此,至少一些分离元件27也可以由支承元件26形成。
如图20、21、23和25中的虚线所示,特别是为了保持所产生的旋流结构,至少一些分离元件27可以轴向延伸超过旋流元件22和径向位移元件24。
特别是从图1-3,6,7,11,12,16,17,20,21和图23-25可以看出,旋流产生装置被布置和设计成使得在相应的旋流区域18中径向向外产生与流体混合的废气流12的切向偏转。此外,从混合器10的垂直于轴向废气流12的横截面上观察,相应的径向位移区域20可以布置在相邻的旋流区域18之间。
例如从图2-3中可以看到的那样,径向位移装置可以例如被布置和设计成使得,从混合器10的垂直于轴向废气流12的横截面上观察,产生至少两个分开的径向位移区域20。
从混合器10的垂直于轴向废气流12的横截面上观察,彼此分开的旋流区域18和/或不同的径向位移区域20可以分别以镜像对称(例如参照图1-3、6、11、12和17)、点对称(例如参照图20、21和25),或者不对称(例如,参见图23)布置。
在图1所示的混合器10中,在两个彼此分开的、沿相反方向产生旋流的旋流区域18之间设置有沿一个方向产生径向位移的径向位移区域20。
相反,在根据图2的实施方式中,混合器10的旋流产生装置和径向位移装置被布置和设计成使得,产生四个分开的旋流区域18,其中从混合器10的垂直于轴向废气流12的横截面上观察,一对旋流区域18彼此对角地设置,从而在一个方向上产生旋流,并且从混合器10的垂直于轴向废气流12的横截面上观察,另一对旋流区域18彼此对角地设置,从而沿相反方向产生旋流。此外,从混合器10的垂直于轴向废气流12的横截面上观察,产生两个在径向上彼此连续的径向位移区域20,其中,它们分别布置在两个沿相反的方向产生旋流的旋流区域18之间。在两个径向位移区域20中沿相反的方向产生径向位移,这两个径向位移区域在径向方向上彼此连续。
在图3所示的混合器10中也再次产生了四个彼此分开的旋流区域18,从混合器10的垂直于轴向废气流12的横截面上观察,一对旋流区域18彼此对角地相对设置,从而在一个方向上产生旋流,从混合器10的垂直于轴向废气流12的横截面上观察,另一对旋流区域18彼此对角地相对设置,以相反的方向产生旋流。在此,在当前情况下,设置第一对径向位移区域20,从混合器10的垂直于轴向废气流的横截面上观察,该第一对径向位移区域在第一径向方向上彼此连续,并且提供了另一对径向位移区域20,从混合器10的垂直于轴向废气流12的横截面上观察,它们在另一径向方向上彼此连续。在此,在相应的一对径向位移区域20的各自的径向方向上彼此连续的两个径向位移区域20中,沿相反的方向产生径向位移。此外,两对径向位移区域20中的相应的径向位移区域20,布置在产生相反方向的旋流的两个旋流区域18之间。
在图1-3中,示出了混合器10在其安装状态下所采用的排列方式。例如,在根据图2的实施方式中,当安装混合器10时,通过顶部所示的径向位移区域20径向向上发生位移,并且当安装混合器10时,通过底部所示的径向位移区域20径向向下发生位移,而在混合器10的上半部和下半部中,在相反的方向上分别在各自的径向位移区域20的右侧和左侧产生相反方向的涡流。
每个旋流元件22可包括基体28,该基体28具有用于产生旋流的至少一个弯曲旋流产生部分30(参见图4)。
图5a以等距视图示出了沿流动方向的根据本发明的混合器10的特别简单的实施方式。在图5b中,再次以等距视图示出了逆着流动方向的根据图5a的混合器10。根据本发明的混合器10的该实施方式具有足够的稳定性,这使得可以省略用于稳定部件的金属片支承板26。
图6示出了示例性的混合器10,该混合器由流体喷射锥32作用。在此,在当前情况下,类似于图1所示的混合器,再次提供了沿相反方向产生旋流的两个旋流区域18,提供了设置在两个旋流区域18之间并且在一个方向上产生径向位移的径向位移区域20。从图6可以看出,流体喷射锥32包括所有三个区域18、20。
图7示出了例如在根据图6的混合器10之后的混合管34中的示例性流动条件和滴落条件。粗体标记的区域示出了混合器尾部中分布的流体。该分布主要发生在由于莱顿弗罗斯特效应(leidenfrosteffect)而使液滴通过混合器而不是在混合区域中使其蒸发的温度下。
例如,参照图1-3、6、8、12、16、17、20、21和23,至少两个相邻的旋流区域18可以通过两个支承元件26彼此分开,在两个支承元件26之间形成径向位移区域20。在此,例如参照图1-3、6、12、16、17、20、21和23,两个支承元件26彼此平行地对准,以限制设置在其间的径向位移区域20,该径向位移区域20具有径向连续不变的宽度。支承元件26用于混合器的加固并且不会有助于混合或液滴形成。
相反,图8示出了示例性替代实施方式,其中,两个分离元件27相对于彼此以相对应的角度布置,以限制设置在其间的径向位移区域20,该径向位移区域20径向向下连续变宽。在当前情况下,混合器又被分为两个旋流区域18和一个径向位移区域20,其中,径向位移区域20在顶部较窄而在底部较宽,使得径向位移区域20至少在横截面上基本为三角形,并且在径向位移区域和切向旋流产生区域中出现的流体相的比例尽可能地理想。然而,通常,这些区域的任何其他划分也是可能的。
另外,在图8所示的这种结构中,从混合器10的安装状态观察,向下实现了对流体喷雾分布36的部分的增强,由此特别地导致了相应改善的液滴分布。在图8中由箭头示意性地指示,具有向下增加的流体部分的这种增强的流体喷雾分布36,并且紧接在混合器10之后已经提供了改善的流体分布。
图9和10以示意性横截面图和示意性纵向截面图示出了具有径向位移元件24的示例性径向位移区域20,所述径向位移元件24设计成两级。在此,相应的两级径向位移元件24的基体设有两个相应的径向位移部分42,从轴向废气流12的方向观察,每个径向位移部分42连续地产生径向位移,并且在其间提供没有径向位移的中间部分。
在图11所示的实施方式中,混合器10被设计成两部分,其中它可以被分开或沿着水平中心平面x被分开,因为如虚线(chaindotting)所示,连续的支承元件或金属片支承板26被忽略或被打断。在此,所提供的旋流区域18和径向位移区域20的相应划分是协调的。无需在内部焊接混合器。
混合器10可以是无夹套的,或者也可以设有夹套44。
图12示出了根据本发明的混合器10的示例性实施方式,其中混合器10的夹套44的横截面为椭圆形。通常,然而混合器10的夹套44也可以是圆形的或类似的。
如果混合器10设置有夹套44,则它也可以至少部分地由旋流元件22制成。
参照图13至15,也可以想到混合器10的这种实施方式,其中至少一对彼此相对设置的旋流元件22形成单件式部件46或单件拉伸部件(asingle-pieceandstretchedcomponent)46,在其之间布置有径向位移元件24。在此,包括一对旋流元件22和布置在其间的径向位移元件24的相应的单件式或拉伸部件46,该部件46至少部分地支撑在两个相邻的支承元件或金属片在支承板26上,通过所述相邻的支承元件或金属片在支承板26,相应的旋流区域18和相应的径向位移区域20同时彼此分开。如图所示,包括一对旋流元件22和布置在其间的径向位移元件24的相应的单件式部件46,可以通过分段接合到设置在支承元件或金属片支承板26上的狭缝48中,而至少部分地支撑在两个相邻的支承元件或金属片支承板26上。特别是从图13和图14中可以观察出,旋流元件22每个可包括特别是以叶片状弯曲的部分。
例如,部件46可以仅在外部连接并且例如可以焊接在混合管上。在内部,可以完全省去焊接,或者也可以使用较少的焊接点进行固定。
在相应的刚性结构中,可以省略支承元件。
在图16中所示的另一示例性实施方式中,混合器10包括径向位移区域20,该径向位移区域20相对于沿轴向方向延伸的中心平面50横向偏移,并且在气相不对称流入或在液相不对称作用下有助于提高混合。
例如,如图17所示,可以进一步增加混合和分配,因为混合器10设有旋涡角不同的旋流区域18。在此,在当前情况下,例如产生两个彼此分开的区域,其中一个区域具有两个旋流区域18,每个旋流区域在径向位移区域20的一侧具有例如35°的旋涡角,其中一个区域具有两个旋流区域18,每个旋流区域在径向位移区域20的相对设置的一侧具有例如45°的旋涡角。在这种情况下,同样可能再次想到产生不对称的流体喷射锥或不对称的流入。此外,通过该实施方式防止了相应的旋流相对于另一旋流的优势,否则该优势可以被消退。在非对称条件下,也可能需要采取这些措施。
图18以示意性横截面图示出了相对于轴向废气流12设置成特定旋涡角α的旋流元件22。
图19以示意性纵向截面图示出了布置在废气管线14内的根据本发明的混合器10的示例性实施方式,其中混合器10的横截面小于废气管线14以形成旁路52,旁路52以环形包围所述混合器10。因此经由混合器10导致减小的压力损失。
图20和21以示意性横截面图示出了根据本发明的混合器10的两个示例性实施方式,其中,旋流区域18布置成点对称并且径向位移区域20也布置成点对称。在此,在根据图20的实施方式中,提供了两个相互平行的径向位移区域20,它们在相反的方向上产生径向位移,而在根据图21的实施方式中,例如提供布置成星形的三个径向位移区域20,并且在其中废气分别径向向外排出。在图20和21所示的两个实施方式中,在不同的旋流区域18中分别在相同的方向上产生旋流。
如图20和21的链点所示,为了保持产生的旋流结构,至少一些分离元件或金属片分离板27可轴向延伸超过旋流元件22和径向位移元件24。在此,通过这些用点表示的延伸的分离元件或金属片分离板27,在废气管线中产生的涡旋结构将保持更长的时间。从废气的流动方向观察,由于以点表示的延伸的分离元件27,所以较小的微旋流区域仅在稍后组合以形成大旋流。
在根据图22的图示中,示例性地示出了三种形式,沿废气的流动方向观察其具有不同长度的支承区域或支承元件26。在此,第一形式的支承区域长度l1对应于图27所示的实施方式。第二形式的由l2表示的带有相应延伸的金属板的支承区域长度稍长,其对应于在图28和图29中所示的混合器10的支承区域长度。根据图22所示的第三种形式,为了保持产生的旋流结构,混合器10包括布置在下游的至少一个分离元件27',该分离元件与多旋流区域以及与至少一个径向位移区域分开。通过将这种分离元件27'布置在下游,有效的分离区域被延伸到长度l3,该长度明显地超过了最后提到的分离区域的长度l2。在后一种情况下,由于分离元件27'布置在下游,因此从起点l4开始,多重旋流(例如根据图21在混合器10中产生的三重旋流)的微观结构开始结合或分解,并转变为单旋流,例如,相应地比相应的起始点l5更靠后,该起始点l5产生分离区域长度l2。
如图23所示,例如混合器10也可以设计成使得产生的旋流区域18和产生的径向位移区域20都不对称地布置。如点所指示,在这种情况下,还可以再次设置至少一个延伸的分离元件或金属片分离板27,以保持微旋流更长的时间或推迟多旋流微结构的起始点,多旋流微结构从该起始点开始合并或分解,然后转变为单旋流。
图24以示意图示出了根据图23的混合器在混合管34中或在混合器10之后的废气管线中产生的旋流。
图25示出了点对称混合器10的示例性实施方式,其具有延伸的分离元件或金属片分离板27,这里也用点表示,在该实施方式中,彼此相邻的旋流区域18在每种情况下,仅通过一个分离元件或金属片分离板27彼此分离。在此,分离元件27在当前情况下布置为星形,以形成三个旋流区域18,在旋流区域18中分别在逆时针方向上产生旋流,其中在相应的分离元件27的两侧产生沿相反方向的径向位移。如之前一样,再次通过以点表示的延伸的分离元件27来实现将微旋流保持更长的时间。
在图26中,示意性地示出了根据图25的混合器10在混合器10之后的混合管道34中或在废气管线中产生的旋流。
图27示出了根据本发明的混合器10的示例性无夹套实施方式,该混合器10具有镜像对称、分开的设计,用于产生两个沿相反的方向产生旋流的旋流区域。在此,除了相应的旋流元件22和径向位移元件24之外,还可以看到分离平面60和在相邻的废气管道或混合管道34中产生的双旋流54。此外,示出了相应的支承元件或金属片支承板26和用于将混合器10连接至废气管道34的连接点56。在当前情况下,混合器10被设计成两部分,因为它可以被组装或由两个金属板零件组装,两个金属片零件被相应地交叠或折叠以形成旋流元件22、径向位移元件24和承载元件26。因此,它是设计相对简单的混合器10。
图27中的混合器10的对准,与后续附图中所示的混合器10的对准相同。在图28至32中,在每种情况下都对应于所述混合器在安装状态下的对准,以使得例如在根据图27的图示中的上部和下部区域对应于已安装的混合器10的上部和下部区域。
根据本发明的混合器10的另一示例性无夹套实施方式,以镜像对称设计示出在图28中的透视图中,其中两个旋流区域沿相反的方向产生旋流。在此,在该图28中还可以再次看到相应的旋流元件22、径向位移元件24、支承元件或金属片支承板26以及用于将混合器10连接到混合管道或废气管线34的连接点56。除了混合器10,在这种情况下,再次示出了所得的双旋流54。
图29以透视图示出了根据本发明的混合器10的另一示例性实施方式,该混合器10具有镜像对称设计,其具有夹套44,两个沿相反的方向产生旋流的旋流区域,以及成对的彼此相对设置的旋流元件22,所述旋流元件22形成单件式或拉伸的部件46,在其之间布置有相应的径向位移元件24。除了混合器10之外,在这种情况下还再次示出了产生的相反的双旋流54。
在根据图30的实施方式中,混合器10再次被设计成具有镜像对称性的,并且具有夹套44和四个彼此分开的旋流区域以产生对称漩涡58,除了混合器10之外,还示意性地示出了漩涡58。在此,在根据图30的视图中还特别示出了相应的旋流元件22,径向位移元件24和支承元件或金属片支承板26。
在图31中透视地示出了另一实施方式中,混合器10是无夹套的,分开的或可分开的,并且设计有三个彼此分开的旋流区域。在此,除了混合器10之外,还示意性地示出了产生的旋流。在根据图31的图示中,除了相应的旋流元件22和径向位移元件24之外,还可以再次看到用于将混合器10连接到排气管14或混合管34的连接点56。
图32以透视图示出了根据本发明的混合器10的示例性实施方式,其具有三个彼此分开的旋流区域的点对称设计,其中,支承元件或金属片支承板26的数量可以特别地等于旋流元件22的数量。在根据图32的图示中,除了旋流元件22之外,尤其还可以再次看到相应的径向位移元件24和支承元件或金属片支承板26。
附图标记列表
10混合器
12废气流
14废气管线
16流体
18旋流区域
20径向位移区域
22旋流元件
24径向位移元件
26支承元件或金属片支承板
27分离元件或金属片分离板
27'布置在下游的分离元件或金属片分离板
28基体
30旋流产生部分
32流体喷雾锥
34混合管道
36流体喷雾分布
38基体
42径向位移部分
44夹套
46单件或拉伸部件
48狭缝
50中心平面
52旁路
54双旋流
56连接点
58对称漩涡
60分离平面
x水平面
α旋涡角