Die Erfindung bezieht sich auf einen statischen Mischer zum Einsatz in einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine und für die Vermischung eines in einer Abgasanlage eingespritzten Zusatzstoffes und ein System bestehend aus einem Mischer und zumindest einem Gehäuseteil eines ersten Konverters einer Abgasanlage. Der Mischer ist aus einem um eine Mittelachse X umlaufenden rohrförmigen Gehäuse gebildet ist. Das Gehäuse weist in Richtung der Mittelachse X endseitig eine Eingangsöffnung und endseitig gegenüber eine Ausgangsöffnung auf, wobei die Eingangsöffnung zur Aufnahme von injiziertem Zusatzstoff dient. Das Gehäuse ist im Bereich der Eingangsöffnung und im Bereich der Ausgangsöffnung in Umfangsrichtung um die Mittelachse X geschlossen, das heißt unabhängig einer möglichen Perforation im umlaufenden geschlossenen Rand ist der Rand geschlossen.

Solche gattungsgemäßen, zur Abgasführung und Abgasnachbehandlung ein- gesetzten Mischer sind im Stand der Technik bekannt.

In der DE 20 2007 010 324 U1 ist ein Mischrohr beschrieben, das beidseitig der Mittelachse X stromauf und stromab geöffnet ist. Innerhalb des Rohres sind keine Leit- oder Mischelemente angeordnet.

Aus der DE 10 2012 021 017 A1 ist ein Abgassystem mit einem eine Längs- achse aufweisenden Überströmrohr bekannt, das gewisse Eigenschaften eines statischen Mischers aufweist. Dieses Überströmrohr weist eine Mantelfläche und ein erstes, strömungsdichtes Ende auf, wobei in der Mantelfläche, dem strömungsdichten Ende benachbart, eine in radialer Richtung angeordnete Einströmöffnung vorgesehen ist. Das Überströmrohr ist mit seinem strömungs- dichten Ende und der Einströmöffnung in einem ersten Abgasleitungselement aufgenommen. Das von einer Injektoreinheit injizierte Reduktionsmittel ist in das erste Abgasleitungselement eindüsbar. - -

In der DE 10 2011 120 685 A1 ist ein Abgasstrang für ein Fahrzeug beschrieben mit einem Einlass, über welchen mittels eines Injektors ein Reduktionsmittel für die Abgasnachbehandlung in das Abgas einbringbar ist, wobei stromabwärts des Einlasses eine zum Mischen des Reduktionsmittels mit dem Abgas ausgelegte Mischeinrichtung angeordnet ist.

In der DE 11 2012 000 035 T5 ist eine Vorrichtung zum Mischen einer wässri- gen Reduktionsmittellösung für die Zugabe einer wässrigen Reduktionsmittellösung zu einem Abgas beschrieben, wobei die Vorrichtung zum Mischen einer wässrigen Reduktionsmittellösung zwischen einem Filter, das in dem Abgas enthaltene partikelförmige Substanzen einfängt, und einem Reduktionskatalysator, der Stickoxid in dem Abgas reduziert und aufbereitet, angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen statischen Mischer derart auszubilden und anzuordnen, dass er wenig Gegendruck erzeugt, eine schnelle und vollständige Reduktionsmittelaufbereitung gewährleistet und gleichzeitig unempfindlich gegenüber Fertigungstoleranzen ist.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass bezogen auf eine parallel zur Mittelachse X des Mischers und rechtwinklig zu einer Hauptströmungsrichtung S orientierte XY-Ebene, das Gehäuse stromaufwärts der XY- Ebene ein Rohrsegment bildet, das mehrere in radialer Richtung zur Mittelach- se X orientierte Öffnungen als Perforation aufweist und stromabwärts oder in Hauptströmungsrichtung S hinter der XY-Ebene ein Rohrsegment bildet, das eine Ausnehmung aufweist, in der mehrere Leitbleche angeordnet sind.

Durch die Perforation in dem Teil im Rohr des Mischers, der zum Abgasstrom gerichtet und stromauf der XY-Ebene angeordnet ist, wird der Gegendruck des Mischers verringert. Insbesondere ist es vorteilhaft, dass der Abgasstrom beidseitig, vor und hinter der XY-Ebene in den Mischer einströmen kann. In dem stromab der XY-Ebene positionierten Rohrsegment des Mischers sind separat gefertigte Leitbleche in das Gehäuse eingesetzt. Ober- und unterhalb der Ausnehmung weist das Gehäuse in Umfangsrichtung um die Mittelachse X einen geschlossen Rand auf. - -

Dem erfindungsgemäßen Mischer kann Zusatzstoff in flüssiger und/oder in gasförmiger Form zugegeben werden.

Grundsätzlich beziehen sich die axiale Richtung und die radiale Richtung ebenso wie die Umfangsrichtung auf die Mittelachse X des Mischers, sofern nichts Gegenteiliges angegeben ist.

Vorteilhaft kann es für eine vollständige Reduktionsmittelaufbereitung auch sein, wenn die Leitbleche mit einem Abstand ax in axialer Richtung hintereinander und in radialer Richtung mit einem Abstand az versetzt zueinander angeordnet sind. Die radiale Richtung entspricht einer Richtung Z, rechtwinklig zur XY-Ebene. Diese treppenförmige Anordnung bevorzugt auch einfache Fertigungstoleranzen, weil jedes Leitblech einzeln eingesetzt werden kann.

Hinsichtlich einer vollständigen Vermischung des Reduktionsmittels ist es vorteilhaft, wenn die Leitbleche den Strömungsquerschnitt des stromabwärtigen Rohrsegments zwischen 80% und 100% verdecken. Dabei bildet die Summe der Flächen der Leitbleche, die sich in radialer Richtung erstrecken und die sich nicht in axialer Richtung überdecken zwischen 80% und 100% des Strömungsquerschnitts.

Vorteilhaft kann es aufgrund der thermomechanischen Belastung der Leitbleche auch sein, wenn die Leitbleche nicht ausschließlich aus ebenen und geraden Blechstücken, sondern auch oder alternativ aus wellenförmigen und/oder abgewinkelten Blechstücken gebildet sind, die in das Gehäuse eingesetzt und stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbunden sind. Die stoffschlüssige Verbindung verhindert das Kläppern der Leitbleche im Abgasstrom. Eine wellenförmige und/oder abgewinkelte Form ist vorteilhaft für die Kompensation von temperaturbedingten Längenänderungen der Leitbleche.

Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Leitbleche parallel zueinander und rechtwinklig zur Mittelachse X oder rechtwinklig zu einer Injektionsrichtung angeordnet sind. Bei einer rechtwinkligen Anordnung bezüglich der Mittelachse X verläuft eine Injektionsrichtung parallel zur Mittelachse X. In den Ausführungsbeispielen, bei denen eine Injektionsrichtung nicht parallel zur Mit- - -

telachse X verläuft, können die Leitbleche entweder rechtwinklig zur Mittelachse X oder rechtwinklig zur Injektionsrichtung ausgerichtet sein.

Von besonderer Bedeutung für einen geringen Gegendruck kann es sein, wenn auch in dem stromabwärtigen Rohrsegment benachbart zu der Ausnehmung weitere Öffnungen vorgesehen sind, die eine Perforation bilden. Die Perforation ist in dem Bereich vorgesehen, in dem das Gehäuse oder der Rand des Gehäuses geschlossen ist. Durch die Perforation im stromaufwärtigen Rohrsegment und durch die Perforation im stromabwärtigen Rohrsegment kann je nach Einbausituation des Mischers der Gegendruck reduziert werden, der durch den Mischer im Abgasstrom erzeugt wird.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn das Gehäuse in axialer Richtung zumindest im Bereich der Perforation und stromab der Perforation einen konstanten Gehäusequerschnitt Q2 aufweist. Ein rohrförmiges Gehäuse ist einfach und günstig herzustellen.

Hinsichtlich einer einfachen Geometrie kann es ferner vorteilhaft sein, wenn die Eingangsöffnung einen Strömungsquerschnitt aufweist, der gleich oder kleiner dem Strömungsquerschnitt der Ausgangsöffnung ist. Damit sind zu einem Rohr ähnliche Eigenschaften geschaffen. In besonderen Anwendungen können die Verhältnisse der beiden Öffnungen am Eingang und am Ausgang zueinander auch größer oder kleiner sein. Dabei kann es vorgesehen sein, dass das Gehäuse eine konische Form aufweist.

Vorteilhaft ist zudem ein System bestehend aus einem Mischer und zumindest einem Gehäuseteil eines ersten Konverters oder Filters einer Abgasanlage mit einer Längsachse, wobei das Gehäuseteil als Haube ausgeführt einen Strömungskanal bildet, in dem der Mischer angeordnet ist und der zumindest teilweise um den Mischer herumführt. Der Aufbau des Mischers erlaubt aufgrund der erfindungsgemäßen Durchströmung der Rohrwand durch die Perforation und die Ausnehmung eine Anordnung in einem Endabschnitt bzw. in einer Haube eines Konverters oder Filters. Der Einsatz in einen Endabschnitt ist so- - -

wohl bei einem stromauf des Mischers angeordneten Konverter oder Filter als auch bei einem stromab angeordneten Konverter oder Filter möglich, weil solche Konverter oder Filter aufgrund ihres gegenüber einer Abgasleitung größeren Durchmessers durch einen entsprechenden Endabschnitt angeschlossen werden. In einem solchen Fall bildet die Haube einen sich verjüngenden Strömungskanal vom Konverter oder Filter hin zum Abgasrohr.

Ferner kann ein System vorteilhaft sein, bei dem stromauf des Mischers ein erster Konverter oder Filter mit einem Gehäuse angeordnet ist, wobei das Gehäuse des Konverters oder Filters mit dem Gehäuse des Mischers mittel- oder un- mittelbar verbunden ist. Der Mischer und das Gehäuse des Konverters oder Filters bilden eine Baueinheit, bei der die Mittelachse X vorteilhafter Weise in einem Winkel α zwischen 75° und 90° gegenüber der Längsachse des ersten Konverters angeordnet ist.

Schließlich kann es von Vorteil sein, wenn der Mischer stromab der Perforation ein Abgasrohr bildet oder in einem separaten Rohr aufgenommen ist. Die Strömungsrichtung im Mischer verläuft in einem Winkel etwa zwischen 75° und 90° zur Hauptströmungsrichtung S. Aufgrund der zylindrischen Bauweise kann der Mischer in seiner Verlängerung als Abgasrohr dienen. Der als Abgasrohr dienende Teil weist weder Perforationen noch sonstige Ausnehmungen auf. Ein separates Rohr wäre zusätzlich zu dem Gehäuseteil vorgesehen und am Gehäuseteil befestigt.

Vorteilhaft kann es für den Einsatz des Mischers sein, wenn der Mischer über das Abgasrohr oder das Rohr stromab mit einem weiteren Konverter oder Filter verbunden ist, in dem das eingebrachte Reduktionsmittel wirkt. Hierzu kann es vorteilhaft sein, wenn in axialer Richtung unmittelbar vor der Eingangsöffnung eine Injektoreinheit für einen Zusatzstoff vorgesehen ist, deren Injektionsrichtung koaxial zur Mittelachse X oder in einem Winkel zwischen 5° und 90° zur Mittelachse X ausgerichtet ist oder der Zusatzstoff durch die Eingangsöffnung des Mischers einbringbar ist. - -

Letztlich kann es für einen verringerten Gegendruck von Vorteil sein, wenn die Summe QF, gebildet aus den Querschnittsflächen der Öffnungen und der Querschnittsfläche des Strömungskanals zwischen dem Mischer und dem Gehäuseteil im Verhältnis zu dem Strömungsquerschnitt der Ausgangsöffnung einen Wert QV bildet, mit QV= QF/S32, wobei gilt 0,5 < QV < 3.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:

Figur 1 eine Prinzipskizze eines Gehäuses für einen Mischer und dessen

Geometrie bezüglich einem XYZ-Koordinatensystem; Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines Mischers auf die XZ-Ebene mit anschließendem Abgasrohr und aufgesetzter Injektoreinheit;

Figur 3 eine Draufsicht auf eine Schnittansicht eines Mischer gemäß Figur

4 ohne Injektoreinheit;

Figur 4 eine perspektivische Ansicht eines Mischer auf die XY-Ebene ohne

Injektoreinheit;

Figur 5 eine Prinzipskizze eines Systems bestehend aus einem Mischer gemäß Figur 2, einem Gehäuseteil, einem DPF und einem DOC;

Figur 6 eine erste perspektivische Ansicht des Mischers mit Gehäuseteil gemäß Figur 5; Figur 7 eine zweite perspektivische Ansicht des Mischers mit Gehäuseteil gemäß Figur 5.

Der erfindungsgemäße Mischer 1 weist wie in Fig. 1 dargestellt relativ zu einem kartesischen Koordinatensystem XYZ gewisse körperliche Merkmale auf. Das einteilige Gehäuse 2 des Mischers 1 erstreckt sich entlang einer Mittelachse X mit einer in einer YZ-Ebene umlaufenden Mantelfläche, die in zwei Rohrsegmente 21 , 22 aufgeteilt ist. Beide Rohrsegmente 21 , 22 verlaufen im Wesentli- - -

chen rechtwinklig zu einer Strömungsrichtung S und ergänzen sich in der Ebene XY zu dem Gehäuse 2.

Das Gehäuse 2 weist einen Radius r2 auf, der nach diesem Ausführungsbeispiel über die gesamte Länge L2 des Gehäuses 2 konstant ist. Aus diesem konstanten Radius r2 resultiert, dass eine Eingangsöffnung 31 und eine Aus- gangsöffnung 32, die in Richtung der Mittelachse X gegenüberliegend angeordnet sind, einem dem Gehäusequerschnitt Q2 identischen Strömungsquerschnitt S31 , S32 aufweisen.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Mischers 1 , gebildet aus dem Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 weist im Bereich des Rohrsegments 22 eine Ausnehmung 5 auf, die teilweise um das gesamte Rohrsegment 22 umläuft. Im Gehäuse 2 sind im Bereich der Ausnehmung 5 mehrere Leitbleche 51 angeordnet, die parallel zueinander in Richtung der Y-Achse verlaufen. Zudem sind die Leitbleche 51 in Richtung der Mittelachse X um einen Abstand ax und in Richtung der Z-Achse um einen Abstand az zueinander versetzt angeordnet. Die Anordnung und Geometrie, insbesondere bezüglich der Segmentierung des Gehäuses 2 in die beiden Rohrsegmente 21 , 22 und der Leitbleche 51 ist in Fig. 3 schematisch dargestellt und zeigt eine Darstellung von oben gemäß der Schnittführung III-III' in Fig. 4. Der Strömungsquerschnitt S22 des Rohrseg- ments 22 ist schräg liniert dargestellt. Durch die Leitbleche 51 wird der eingespritzte Zusatzstoff gewirbelt und in Richtung der Z-Achse abgelenkt und vermischt sich mit dem ebenfalls in Richtung der Z-Achse durch die Öffnungen 4 und durch die Ausnehmung 5 einströmenden Abgasstrom.

In dem durch das Rohrsegment 21 definierten Teil des Gehäuses 2 sind Öff- nungen 4 in Form einer Perforation vorgesehen, durch die ein Abgasstrom in das Gehäuse 2 einströmen kann. Nach oben hin ist auf das Gehäuse 2 eine Injektoreinheit 9 aufgesetzt, durch die ein Zusatzstoff in den Abgasstrom eingespritzt werden kann. Nach unten hin ist das Gehäuse 2 durch ein Abgasrohr 11 verlängert. - -

Wie in Fig. 4 dargestellt, sind in diesem Ausführungsbeispiel nicht nur Öffnungen 4 im Bereich des Rohrsegments 21 gegenüberliegend der Ausnehmung 5, sondern weitere Öffnungen 4 in Richtung der Mittelachse X oberhalb der Ausnehmung 5 in beiden Rohrsegmenten 21 , 22 vorgesehen. Fig. 5 zeigt ein System bestehend aus einem Mischer 1 , der durch ein Abgas- rohr 11 verlängert und in einem Gehäuseteil 61 aufgenommen ist. Ein Abgasstrom strömt durch einen in diesem Ausführungsbeispiel als Katalysator ausgebildeten Konverter 6 in den durch das Gehäuseteil 61 gebildeten Strömungskanal 62. Das Gehäuseteil 61 ummantelt den Mischer 1 derart, dass der Mi- Scher l in Richtung der Mittelachse X an zwei Positionen P1 , P2 im Gehäuseteil 61 gelagert ist. Zwischen den beiden Positionen P1 , P2 bildet das Gehäuseteil 61 zwei Strömungskanäle 62, die um den Mischer 1 herumführen. Wie in den Figuren 6 und 7 näher dargestellt, wird der Abgasstrom im Strömungskanal 62 sowohl in den Mischer 1 hineingeführt als auch über den Strö- mungskanal 62 um den Mischer 1 herumgeführt. Der zwischen dem Gehäuseteil 61 und dem Mischer 1 durch die Strömungskanäle 62 um den Mischer 1 herumgeführte Abgasstrom ist mit einem gestrichelten Pfeil in Fig. 6 dargestellt. Das durch die Öffnungen 4 in den Mischer 1 strömende Abgas vermischt sich mit dem Abgas, das zunächst um den Mischer 1 herum und durch die Ausnehmung 5 ebenfalls in den Mischer 1 einströmt. Der im Mischer 1 befindliche Abgasstrom wird mit dem eingespritzten Zusatzstoff vermischt. Der gesamte Abgasstrom strömt nach der Vereinigung und Vermischung aus der Ausgangsöffnung 32 aus dem Mischer 1 heraus und in das Abgasrohr 11 hinein. Nach dem Verlassen des Abgasrohrs 11 durchströmt der Abgasstrom ei- nen in diesem Ausführungsbeispiel als Partikelfilter ausgebildeten Konverter 8 mit einer Längsachse L8.

Ausgehend vom Austritt des Konverters 6 bis zum Eintritt in den Konverter 8 wird der Abgasstrom um einen Winkel ß zwischen 140° Grad und 160° Grad umgelenkt. Hierzu erfolgt eine erste Umlenkung aufgrund der Anordnung der Mittelachse X zur Längsachse L6 des Konverters 6, die in einem Winkel von 110° Grad zueinander geneigt sind.