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Title:
DEVICE FOR MIXING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/042528
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device (8, 88) for mixing a gas, in particular an exhaust gas of an internal combustion engine, with a liquid supplied to the gas in particular under pressure, in particular an aid for exhaust gas aftertreatment, in a gas pipe, in particular an exhaust pipe of the internal combustion engine, comprising at least one guide surface (5, 55, 66) for influencing a flow direction of the gas in the exhaust pipe, the at least one guide surface (5, 55, 66) having apertures (7) such that the gas can flow through the apertures (7).

Inventors:
ALT CHRISTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/071613
Publication Date:
March 07, 2019
Filing Date:
August 29, 2017
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
B01F5/06; B01F3/04; B01F5/04; F01N3/20; F01N3/28
Foreign References:
EP2974787A22016-01-20
US20090266064A12009-10-29
EP1716917A12006-11-02
US20110174407A12011-07-21
US20120090300A12012-04-19
DE20211125U12002-10-17
DE10060808A12002-07-04
DE10131803A12003-05-28
DE102004004738A12005-08-18
DE102012000597A12013-07-18
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Claims:
Ansprüche

1. Vorrichtung (8, 88) zum Vermischen eines Gases, insbesondere eines

Abgases einer Brennkraftmaschine, mit einer dem Gas insbesondere unter Druck zugeführten Flüssigkeit, insbesondere eines Hilfsmittels zur

Abgasnachbehandlung, in einem Gasrohr, insbesondere einem Abgasrohr der Brennkraftmaschine, mit mindestens einer Leitfläche (5, 55, 66) zur Beeinflussung einer Strömungsrichtung des Gases in dem Gasrohr, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Leitfläche (5, 55, 66)

Durchbrechungen (7) aufweist, so daß das Gas durch die Durchbrechungen (7) strömen kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

Durchbrechungen zumindest teilweise als insbesondere runde Löcher ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die

Löcher (7) im Vergleich zur Leitfläche (5, 55, 66) klein sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die

Löcher einen Durchmesser aufweisen, welcher kleiner als 3,5 Millimeter ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, daß alle Leitflächen Löcher aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, daß die mindestens eine Leitfläche bzw. die Leitflächen mit einer gleichmäßigen Verteilung von Löchern vorzugsweise über die ganze Leitfläche hinweg versehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, daß die mindestens eine Leitfläche bzw. die Leitflächen als Mischerflügel (5) ausgebildet sind, welche rotationssymmetrisch angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Leiflächen (55) an einem Steg (11) angebracht sind, der sich quer über einen Strömungsquerschnitt der Vorrichtung erstreckt.

9. Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine, mit einem Abgasrohr, einer Einrichtung zur Zufuhr eines Hilfsmittels zur Abgasnachbehandlung und einer Vorrichtung (8, 88) zum Vermischen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (8, 88) zum Vermischen im Abgasrohr nahe der Einrichtung zur Zufuhr angeordnet ist derart, daß eine Beeinflussung der Strömung des Abgases eine Vermischun des Hilfsmittels mit dem Abgas unterstützt.

Description:
Beschreibung Titel

Vorrichtung zum Vermischen Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Vermischen nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. Es ist schon eine derartige Vorrichtung aus der DE 100 60 808 bekannt, bei der jedoch ausschließlich vollflächige Leitelemente zur Beeinflussung einer Strömung eines Abgases vorgesehen sind.

In ähnlicher Weise offenbart die DE 101 31 803 eine Mischeinrichtung für eine Abgasanlage, welche einen zentrischen Mischkörper aufweist, der über dünne Streben mit einer Wandung des Abgasrohrs verbunden ist.

Weiterhin ist es aus der DE 10 2004 004 738 bekannt, in einem Abgasrohr ein röhrenförmiges Prallelement anzuordnen, welches wahlweise mit einer sich über einen Querschnitt des Abgasrohrs erstreckenden Mischereinrichtung in

Wirkzusammenhang steht.

Darüber hinaus zeigt DE 10 2012 000 597, daß für Prallelemente in einem Abgasstrang gelochte oder geschlitzte Flächen eingesetzt werden können.

Zur Verdampfung und Vermischung von unter Druck in einen Gasstrom eingespritzten Flüssigkeiten ist der Gebrauch von statischen Mischern Stand der Technik. Die Reduzierung des Stickoxid -Anteils in Abgasen einer

Brennkraftmaschine durch eine selektive katalytische Reduktion (SCR) ist ebenfalls Stand der Technik. Dabei wird bei einer mageren

Abgaszusammensetzung zur NOx-Reduktion ein geeignetes Reduktionsmittel, insbesondere eine Harnstoff-Wasser-Lösung, in den Abgasstrom eingebracht. Zur Vermischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas wird üblicherweise ein statischer Mischer eingesetzt, mittels dem die Verdampfung und in Folge dessen die gewünschte Verteilung des Reduktionsmittels im Abgasstrom erfolgt. Dies ist eine Voraussetzung für eine effiziente Abgasreinigung.

Die Aufgaben einer Vorrichtung zum Vermischen umfassen neben dem

Vermischen in den Abgasstrang eindosierter Flüssigkeiten auch eine

Unterstützung eines Verdampfens solcher Flüssigkeiten bzw. einer chemischen Umwandlung solcher Flüssigkeiten zur Bereitstellung einer für den gewünschten Zweck unmittelbar aktiven Substanz. Bei einer Eindosierung einer Harnstoff- Wasser-Lösung (kommerziell„AdBlue" genannt) dient der Mischer des Weiteren zur Vermeidung von kristallinen Ablagerungen an den Wandungen des

Abgasrohrs. Bei hohen AdBlue-Dosiermengen können jedoch auf einer solchen Vorrichtung zum Vermischen bzw. solchen Mischern kristalline Ablagerungen entstehen.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vermischen mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, gezielt der Bildung kristalliner Ablagerungen auf Mischerflächen entgegenzuwirken. Hierzu wird mittels Durchbrechungen an den Mischerflächen der

Wärmeübergang vom vorbeiströmenden Abgas auf den Mischer signifikant verbessert, was wiederum eine bessere Verdampfung einer flüssig auf den Mischer eindosierten Harnstoff-Wasser-Lösung ermöglicht. In Folge dessen wird die Bildung kristalliner Ablagerungen auf dem Mischer unterbunden.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen

Anspruch angegebenen Vorrichtung zum Vermischen möglich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 eine Mischereinrichtung und

Figur 2 eine weitere Mischereinrichtung.

Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt einen Mischer 8 mit einem kreisförmigen Randbereich 3, der neben der Befestigung der nach innen ragenden, konzentrisch angeordneten

Mischerflügel 5 auch zur Befestigung des gesamten Mischers 8 in einem Abgasrohr einer Brennkraftmaschine dient. Die Hauptströmungsrichtung des Abgases steht senkrecht zur Bildfläche der Figur 1, und die

Oberflächennormalen der Mischerflügel sind gegen die Hauptströmungsrichtung geneigt. Exemplarisch an einem Mischerflügel 5 ist die Anordnung einer gleichmäßigen Verteilung von kleinen Unterbrechungen 7 über die gesamte Fläche des Mischerflügels dargestellt. Diese Unterbrechungen weisen im Ausführungsbeispiel sämtliche Mischerflügel auf. Durch diese Unterbrechungen in Form von vorzugsweise kreisrunden Löchern kann Abgas hindurchströmen. Diese Perforation besteht vorzugsweise aus Löchern mit einem Durchmesser, der kleiner als 3,5 Millimeter ist.

Der Wärmeübergang vom Abgas auf die Mischereinrichtung ist im Bereich der Löcher signifikant höher als in den Bereichen ohne Perforation. Die Perforation vergrößert darüber hinaus die Oberfläche des Bauteils und verbessert dadurch zusätzlich den Wärmeübergang vom Gas auf das Bauteil. Figur 2 zeigt einen alternativen Mischer 88 mit trapezförmigen Mischerflügeln 55, welche in parallelen Reihen quer zur Hauptströmungsrichtung des Abgases angeordnet sind. Die parallelen Reihen werden durch parallele Stege 11 gebildet, an denen jeweils die Mischerflügel 55 angeordnet sind. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Figur 1 dient der kreisförmige Randbereich nur zur Halterung der Stege und damit der Mischerflügel 55, nicht jedoch zur

unmittelbaren Befestigung des gesamten Bauteils im Abgasrohr. Die Befestigung am Abgasrohr wird über weitere Mischerflügel 66 gewährleistet, die neben ihrer Funktion als Mischelement gleichzeitig als Befestigungstreben dienen, die sich vom kreisförmigen Randbereich 33, den Stegen 11 abgewandt, nach außen in Richtung des nicht näher dargestellten Abgasrohrs erstrecken. Der Randbereich 33 hält nicht nur die Stege 11, sondern ist in Hauptströmungsrichtung des Abgases gesehen als Konfusor ausgebildet.

Im Übrigen darf die Gestaltung der Form der Mischerflügel bei der beschriebenen Erfindung beliebig gewählt werden. Das hier beschriebene Mischerkonzept ist primär zur Verdampfung und Vermischung von unter Druck in einen heißen Gasstrom eindosierten Flüssigkeiten entwickelt worden. So kann dieses Konzept beispielsweise zur Aufbereitung von AdBlue in SCR-Systemen eingesetzt werden. Gleichzeitig kann es bei der nachmotorischen Diesel-Einspritzung in Abgasanlagen zur Anwendung kommen.