DE102006058715B3

DE102006058715B3 - Statischer Mischer für eine Abgasanlage eines brennkraftmaschinenbetriebenen Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102006058715B3
Application number: DE102006058715A
Authority: DE
Inventors: Axel Peters
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2026-12-14

Abstract

Die Erfindung betrifft einen statischen Mischer für eine Abgasanlage eines brennkraftmaschinenbetriebenen Fahrzeugs, mit einer Mehrzahl von die Strömung eines Abgasstromes beeinflussenden Strömungsleitelementen, die um einen vorgegebenen Winkel gegen die Mischerebene geneigt sind. Erfindungsgemäß sind die Strömungsleitelemente durch in Strömungsrichtung des Abgases von einer Mischerebene wegragende, einflügelige Leitflügel (8) gebildet, die in mehreren Leitflügelringen (18, 19, 20) um einen Mischermittelpunkt (17) herum angeordnet sind und die allesamt von ihrem jeweiligen Anbindungspunkt am Mischer (7) ausgehend so nach radial außen und vom Mischermittelpunkt (17) weg geneigt sind, dass der Abgasstrom (9) durch die Leitflügel (8) nach radial außen gedrängt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen statischen Mischer für eine Abgasanlage eines brennkraftmaschinenbetrieben Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist allgemein bekannt, dass in Verbindung mit Abgasreinigungsanlagen zur Reduzierung der Stickoxid-Emissionen die so genannte selektive katalytische Reduktion (SCR) eingesetzt wird, bei der die NO_x-Umwandlung in magerer Atmosphäre über speziell abgestimmte Katalysatoren erzielt wird. Dabei wird zur NO_x-Reduktion in den Abgasstrom ein geeignetes Reduktionsmittel eingebracht, um Endprodukte wie N₂, CO₂ und H₂O zu erhalten. Als Reduktionsmittel werden in Verbindung mit aktiven SCR-Katalysatoren z. B. Ammoniak oder Harnstoff verwendet. Zur Vermischung des Reduktionsmittels mit dem Abgas wird üblicherweise ein statischer Mischer eingesetzt, mittels dem eine gewünschte Verteilung des Reduktionsmittels im Abgasstrom für eine effiziente Abgasreinigung erzielt werden soll.
Beispielsweise ist ein gattungsbildender statischer Mischer für eine Abgasanlage eines brennkraftmaschinenbetriebenen Fahrzeugs aus der EP 1 109 993 B1 bekannt, der gemäß den Ausführungsformen der 6 und 8 durch ein mehrere Leitschaufeln umfassendes Leitrad gebildet ist. Konkret sind hier die Leitschaufeln mit einer stillstehenden Achse verbunden. Die identisch ausgebildeten Leitschaufeln sind hier mit einer vom Zentrum nach außen zunehmenden Krümmung versehen, wobei sich die Längs erstreckung der Leitschaufeln im Zentrum des Zuführungsrohrs geradlinig in Richtung der Längsmittelachse des Zuführungsrohrs erstreckt. Im Zentralen Bereich des Zuführungsrohres weisen die Leitschaufeln keine Krümmung auf. Die Krümmung der Leitschaufeln nimmt radial nach außen, also in Richtung der Innenmantelfläche des Zuführungsrohrs gesehen, immer weiter gleichmäßig zu. Weitere in der EP 1 109 993 B1 gezeigte Ausführungsformen von statischen Mischern zeigen wendelartige Strömungselemente. Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass der Strömung der Abgase über ihren Querschnitt ein unterschiedlicher und variabler Drall vermittelt werden soll, wodurch die Abgasströmung in einem konusförmigen Einlaufrohr definiert radial nach außen gedrängt werden soll, um ein gleichmäßiges oder weitgehend gleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil am Eintritt in den Katalysator zu erzeugen. Durch das Aufprägen eines Dralls besteht jedoch die Gefahr, dass sich im Bereich des Einlaufkonusses eine turbulente Strömung ausbildet, die in unerwünschter Weise zu einem Rückströmeffekt führen kann.
Weiter ist aus der US 5 489 153 A ein statischer Mischer für einen Strömungs- kanal bekannt, bei der in einem Strömungskanal eine Vielzahl von so genannten Auslenkelementen angeordnet sind. Die Auslenkelemente sind hier reihenweise auf einem Traggitter angeordnet. Konkret sind diese Auslenkelemente, wie dies den Ausführungsformen der 2, 5 und 9 der US 5 489 153 A entnommen werden kann, jeweils zweiflüglig ausgebildet, so dass die ankommende Strömung von den Auslenkelementen in unterschiedliche Richtungen abgelenkt wird und die Auslenkelemente eine – bezogen auf die Hauptströmungsrichtung – Querströmung in den einzelnen Traggitteröffnungen erzeugen. Damit soll eine besonders effektive Vermischung durch Verwirbelung, insbesondere durch die Ausbildung von Drehwirbeln erzielt werden. Eine derartige Verwirbelung bringt jedoch regelmäßig den Nachteil mit sich, dass z. B. in Verbindung mit Katalysatoren kein gleichmäßiges oder weitgehend gleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil am Eintritt des Katalysators erzeugt werden kann. Ein derartiger statischer Mischer ist daher zur Verwendung in Verbindung mit Abgasanlagen, insbesondere in Verbindung mit Einlauftrichtern von Abgasanlagen nicht geeignet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen statischen Mischer für eine Abgasanlage eines brennkraftmaschinenbetriebenen Fahrzeugs, insbesondere eines mit einer Dieselbrennkraftmaschine betriebenen Kraftfahrzeugs, zur Verfügung zu stellen, mittels der auf einfache und funktionssichere Weise ein gewünschtes Strömungsprofil im Abgasstrom der Abgasanlage, insbesondere im Bereich des Einlauftrichters eines Katalysators, erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Strömungsleitelemente des erfindungsgemäßen statischen Mischers durch in Strömungsrichtung des Abgases von einer Mischerebene wegragende, einflüglige Leitflügel gebildet sind, die in mehreren Leitflügelringen um einen Mischermittelpunkt herum angeordnet sind und die allesamt von ihrem jeweiligen Anbindungspunkt am Mischer ausgehend so nach radial außen und vom Mischermittelpunkt weggeneigt sind, dass der Abgasstrom durch die Leitflügel nach radial außen gedrängt wird, d. h. vom Mischermittelpunkt weg nach radial außen geleitet wird.
Mit einer derartigen Leitflügelanordnung bzw. -ausbildung kann eine für bestimmte Einsatzfälle gewünschte radiale Auffächerung des Abgasstromes auf einfache Weise funktionssicher erreicht werden, so z. B. im Bereich eines Einlauftrichters bzw. Einlaufkonusses eines Abgaskatalysators, insbesondere eines SCR-Katalysators. Durch die einflüglige Leitflügelausbildung wird hierbei zudem sichergestellt, dass eine gezielte Ablenkung des Abgasstroms in eine einzige vorgegebene Richtung erfolgt, so dass es zu keinen unerwünschten Verwirbelungen und damit ggf. unerwünschten Rückströmeffek ten kommen kann. Ein weiterer Vorteil dieser Leitflügelanordnung bzw. -ausbildung ist zudem, dass mittels einem derartigen statischen Mischer eine sehr gute Vermischung von Reduktionsmittel und Abgasstrom erzielt werden kann, da die einflügligen Leitflügel als Prallelemente wirken, die den Abgasstrom mitsamt darin eingebrachtem Reduktionsmittel eine Richtung nach radial außen aufprägen, wodurch eine gleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels im Abgasstrom erzielt werden kann. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen statischen Mischers in Verbindung mit dessen Einsatz im einlauftrichternahen Bereich eines SCR-Katalysators ist, dass es durch die erfindungsgemäße Ausbildung des statischen Mischers zu keiner dem Prinzip einer Zentrifuge entsprechenden Drallerzeugung kommt, wie dies bei den Ausführungsformen des Standes der Technik der Fall ist. Dadurch, dass mit dem erfindungsgemäßen statischen Mischer somit kein derartiger Drall erzeugt wird, kommt es auch zu keiner Aufteilung in eine Gas- und eine Flüssigkeitsphase und somit zu keiner Entmischung des mit Flüssigkeit angereicherten Abgasstroms.
Gemäß einer bevorzugten geometrischen Anordnung sind die Leitflügelringe im Wesentlichen konzentrisch um den Mitschermittelpunkt herum angeordnet, wobei die einzelnen Leitflügelringe selbst, einem bestimmten Bereich der Innenumfangsfläche eines Abgaskanals bzw. Abgasrohres zugeordnet radial nach außen aufgefächert sind. Die einzelnen Leitflügelringe können dabei grundsätzlich eine kreisringförmige Kontur aufweisen, so dass die jeweils unmittelbar nebeneinander liegenden einzelnen Leitflügel entlang dieses Kreisrings verteilt angeordnet sind und z. B. in Verbindung mit einem kreiszylindrischen Innenumfang eines Abgaskanals jeweils in etwa parallel dazu mit einer vorgegebenen Neigung nach radial außen ausgerichtet sind. Besonders bevorzugt und herstellungstechnisch einfach ist jedoch vorgesehen, dass die Leitflügel auf vier bezogen auf die Mischerebene unterschiedlich ausgerichtete Leitflügelpakete aufgeteilt sind, wobei die einzelnen Leitflügelpakete durch eine Mehrzahl von gleich ausgebildeten und/oder gleich ausgerichteten Leitflügeln gebildet ist. Die Leitflügel der in Umfangsrichtung der Mischerebene gesehen benachbarten Leitflügelpakete sind dabei jeweils um in etwa 90° zueinander versetzt ausgerichtet, d. h., dass die einzelnen Leitflügelpakete in sämtliche vier Himmelsrichtungen, bezogen auf die Mischerebene, weisen.
Unabhängig von diesem Konzept der Leitflügelpakete, aber auch genauso in diesem Konzept der Leitflügelpakete verwendbar, ist für eine besonders effektive Auffächerung des Abgasstroms bevorzugt vorgesehen, dass ein radial äußerer Leitflügelring durch vier unterschiedliche Leitflügelreihen gebildet ist, die vorzugsweise jeweils voneinander beabstandet sind. Die in Umfangsrichtung benachbarten Leitflügelreihen sind bevorzugt jeweils um in etwa 90° gegeneinander versetzt, so dass diese eine Art Rechteckanordnung der Leitflügel des äußeren Leitflügelrings ausbilden, wobei zudem jede Leitflügelreihe bevorzugt durch mehrere geradlinig in einer Reihe angeordnete und im Wesentlichen gleich ausgebildete und/oder eine gleiche Neigung gegen die Mischerebene aufweisende Leitflügel gebildet ist. Ein derartig ausgebildeter äußerer Leitflügelring bewirkt eine besonders effektive Auffächerung und Strömungsverteilung nach radial außen, d. h. vom Mischermittelpunkt weg.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein radial innerer Leitflügelring durch vier unterschiedlich ausgerichtete Leitflügel alleine gebildet ist, die um den Mischermittelpunkt herum angeordnet sind und von denen die in Umfangsrichtung jeweils unmittelbar benachbarten Leitflügel im Wesentlichen um 90° gegeneinander versetzt sind. Die Leitflügel weisen auch hier bevorzugt eine im Wesentlichen gleiche Ausbildung auf bzw. sind mit einer gleichen Neigung gegen die Mischerebene geneigt. Ein derartiger radial innerer Leitflügelring bewirkt für den zentralen Abgasstrom eine funktionssichere und zuverlässige Aufprägung einer nach radial außen gerichteten Strömungsrichtung.
Besonders bevorzugt, insbesondere in Verbindung mit den zuvor beschriebenen Leitflügelpaketen, ist jedem der vier Leitflügelpakete einer der Leitflügel des inneren Leitflügelrings zugeordnet.
Zwischen dem eben beschriebenen radial inneren und dem zuvor beschriebenen radial äußeren Leitflügelring kann zudem wenigstens ein so genannter radial mittlerer Leitflügelring angeordnet sein. Dieser ist vorzugsweise durch vier ebenfalls eine Mehrzahl von Leitflügeln aufweisenden Leitflügelreihen gebildet, die eine Rechteckform, insbesondere eine Quadratform, des mittleren Leitflügelrings ausbilden. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung hierzu weisen die eckseitigen Leitflügel des eine Rechteckform aufweisenden Leitflügelrings jeweils eine andere Ausrichtung zueinander auf, und zwar dergestalt, dass bezogen auf zwei nebeneinander liegende und jeweils um 90° gegeneinander versetzte Leitflügelreihen ein erster eckseitiger Leitflügel einer ersten Leitflügelreihe eine Ausrichtung entsprechend des oder der sich an diesen eckseitigen Leitflügel in Reihenlängsrichtung anschließenden, mittleren Leitflügel aufweist. Demgegenüber ist ein zweiter eckseitiger Leitflügel dieser ersten Leitflügelreihe um 90° gegenüber diesen gleich ausgerichteten Leitflügeln versetzt, so dass dementsprechend dieser zweite eckseitige Leitflügel der ersten Leitflügelreihe zugleich dem ersten eckseitigen Leitflügel einer zweiten Leitflügelreihe ausbildet, deren sämtliche Leitflügel wiederum bis auf den gegenüberliegenden zweiten eckseitigen Leitflügel, der ebenfalls wiederum um 90° gegenüber diesem versetzt ist, gleich ausgerichtet sind. Mit einem derartigen radial mittleren Leitflügelring wird eine besonders bevorzugte Mischergeometrie zur Verfügung gestellt, bei der bezogen auf eine Quadratform, jeweils eine gleiche Anzahl von Leitflügeln eine gleiche Ausbildung und Ausrichtung aufweisen, z. B. in Verbindung mit vier pro Reihe angeordneten Leitflügeln, wobei drei davon eine gleiche Ausbildung und Ausrichtung aufweisen, während der vierte demgegenüber um 90° versetzt ist. Damit kann insgesamt ein sehr einfach herzustellender und funktionssicherer radial außen aufgefächerter Leitflügel-Mischer mit einflügligen Leitflügeln zur Verfügung gestellt werden.
Der Mischer selbst kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ein in der Mischerebene liegendes Traggitter aus rechtwinklig zueinander ausgerichteten Gitterstreben aufweisen, wobei das Traggitter eine Mehrzahl von nebeneinander liegenden und durch die Gitterstreben voneinander getrennten, im Wesentlichen rechteckförmigen, insbesondere quadratischen Gitteröffnungen aufweist. Die Leitflügel selbst sind öffnungsseitig an einem eine Öffnungsseitenwand ausbildenden Gitterstrebenbereich angebunden und ragen davon einflügelig bzw. schuppenartig und/oder schaufelartig in die vorgegebene Richtung geneigt weg.
Wie dies bereits zuvor zum Teil geschildert worden ist, weist jeder Leitflügel eine einflügelige, schuppenartige Form auf, die im Wesentlichen durch eine ebene, rechteckförmige Flügelplatte gebildet ist, die vorzugsweise an dem Traggitter, das aus einem Metallmaterial oder aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein kann, angebunden ist, z. B. durch Verschweißen oder dergleichen.
Besonders bevorzugt ist der statische Mischer konkret im Abgaskanal eines Abgasstrangs einer Brennkraftmaschine angeordnet, vorzugsweise unmittelbar vor einem Einlauftrichter bzw. Einlaufkonus eines Abgaskatalysators, der bevorzugt ein SCR-Abgaskatalysator ist. Die Neigung des Wandbereichs oder der Wandbereiche des Einlauftrichters entspricht im Wesentlichen der Neigung wenigstens eines Teils der diesem Wandbereich oder diesen Wandbereichen zugeordneten Leitflügel. Der Abgasstrom wird bei einer derartigen Anordnung des statischen Mischers unmittelbar vor dem Einlauftrichter eines Abgaskatalysators vorzugsweise durch solche Leitflügel aufgefächert, deren Neigung zum Großteil derjenigen des Wandbereichs bzw. der Wandbereiche des Einlauftrichters entspricht. Damit wird eine hervorragende Auffächerung und Vergleichmäßigung des in den Katalysator eintretenden Abgasstroms erzielt.
Der Mischer selbst weist einen ringförmig geschlossenen Außenring auf, in dem das Traggitter ausgebildet ist. Dieser Außenring ist wenigstens bereichsweise mit einer Wand des Abgaskanals verbunden, vorzugsweise in einer flächigen Anlageverbindung. Eine derartige Anlageverbindung wird beispielsweise durch Schweißen hergestellt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 schematisch einen im Bereich des Einlauftrichters eines SCR-Abgaskatalysators angeordneten erfindungsgemäßen statischen Mischer,
2 schematisch eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen statischen Mischer,
3 eine schematische perspektivische Darstellung des statischen Mischers der 2,
4 schematisch eine vergrößerte Detailansicht des erfindungsgemäßen statischen Mischers im Bereich des Einlauftrichters, und
5 schematisch eine Draufsicht gemäß 2 mit schematischer Kennzeichnung der einzelnen Leitflügelpakete.
In den 1 und 4 ist jeweils schematisch ein in einer Abgasanlage 1 eines brennkraftmaschinenbetriebenen, bevorzugt dieselbrennkraftmaschinenbetriebenen Kraftfahrzeuges angeordneter SCR-Katalysator 2 gezeigt. Die Abgasanlage 1 umfasst ferner ein hier lediglich teilweise gezeigtes Abgasrohr 3, das über einen Einlauftrichter 4 in den SCR-Katalysator 2 mündet. Nach dem Durchströmen des SCR-Katalysators 2 verlassen die Abgase den Katalysa tor 2 über ein weiteres Abgasrohr 5, das sich an einen Auslasstrichter 6 des SCR-Katalysators 2 anschließt.
Wie dies den beiden 1 und 4, insbesondere im Detail der 4 entnommen werden kann, ist unmittelbar im Bereich vor dem Einlauftrichter 4 im Abgasrohr 3 ein statischer Mischer 7 angeordnet, der eine Mehrzahl von einflügeligen Leitflügeln 8 aufweist, die so nach radial außen von der Mischerebene wegragen, dass der vom Abgasrohr 3 kommende Abgasstrom 9 entsprechend der Darstellung der 1 und der 4 radial aufgefächert wird, so dass ein gleichmäßiger Abgasstrom 10 die Kanäle 11 des SCR-Katalysators 2 mit einem weitgehend vergleichmäßigten Geschwindigkeitsprofil durchströmen kann, was für eine effektive Katalysatorreaktion günstig ist.
Im Detail ist der statische Mischer 7, wie aus 2 und 3 näher ersichtlich gestaltet. So weist dieser statische Mischer 7 zum einen, einen ringförmig geschlossenen Außenring 12 auf, hier mit einer Kreisringkontur, der entsprechend an die Geometrie des Abgasrohres 3 angepasst ausgebildet ist. Dieser Außenring 12 ist mit dem Abgasrohr im Bereich des Einlauftrichters 4 bevorzugt so verschweißt, dass dieser Außenring 12 mit seiner Außenseite in einer flächig umlaufenden Anlageverbindung an dem Abgasrohr 3, d. h. an der Innenumfangsfläche des Abgasrohres 3 flächig anliegt.
In dem Außenring 12 ist ein Traggitter 13 aus rechtwinklig zueinander ausgerichteten Gitterstreben 14, 15 aufgenommen, die im Wesentlichen quadratische Gitteröffnungen 16 ausbilden. Wie dies insbesondere der 2 entnommen werden kann, sind die Gitteröffnungen 16, die an den Außenring 12 angrenzen, nicht mehr mit einer quadratischen Gitteröffnungsgeometrie ausgebildet, da der Außenring 12 hier eine kreisringförmige Kontur aufweist und dementsprechend die Quadrate unterbricht bzw. beschneidet. Mit einer quadratischen bzw. rechteckförmigen Kontur des Außenrings 12 könnte jedoch auch ein insgesamt durchgehend quadratischer Gitteröffnungsaufbau erzielt werden.
Die einzelnen Leitflügel 8, die hier jeweils einflügelig ausgebildet sind, und zwar durch eine im Wesentlichen ebene, rechteckförmige Flügelplatte, sind im Bereich einer durch die Gitterstreben 14, 15 ausgebildeten Öffnungsseitenwand der Gitteröffnungen 16 angebunden und ragen von dort in eine vorgegebene Richtung geneigt weg. Der Neigungswinkel beträgt hier zwischen 40° bis 80°, höchst bevorzugt zwischen 50° bis 70° bezogen auf die Mischerebene.
Wie dies insbesondere der 2 entnommen werden kann, sind um den Mischermittelpunkt 17 herum mehrere Leitflügelringe 18, 19, 20 im Wesentlichen konzentrisch angeordnet, die durch die strichliert eingezeichneten Quadrate gekennzeichnet sind. Der innere Leitflügelring 18 wird hier durch vier unterschiedlich ausgerichtete Leitflügel 8 gebildet, von denen die in Umfangsrichtung jeweils benachbarten Leitflügel um 90° gegeneinander versetzt sind. Sämtliche Leitflügel weisen die gleiche Geometrie und gleiche Neigung gegen die Mischerebene auf. An diesen inneren Leitflügelring 18 schließt sich dann der mittlere Leitflügelring 19 an, der hier durch vier jeweils eine Mehrzahl von Leitflügeln aufweisenden Leitflügelreihen 19a bis 19d gebildet ist. Jede dieser Leitflügelreihen 19a bis 19d weist wiederum eine Mehrzahl von hier vier Leitflügeln 8 auf, wobei die Leitflügelreihen 19a bis 19d insgesamt einen mittleren Leitflügelring 19 mit einer Quadratform ausbilden. Wie dies insbesondere der 2 entnommen werden kann, weisen die eckseitigen Leitflügel 8 dieses mittleren Leitflügelrings jeweils eine andere Ausrichtung zueinander auf, und zwar dergestalt, dass bezogen auf zwei nebeneinander liegende und jeweils um 90° gegeneinander versetzte Leitflügelreihen 19a und 19b ein erster eckseitiger Leitflügel der ersten Leitflügelreihe 19a eine Ausrichtung entsprechend der sich an diesen eckseitigen Leitflügel 8a in Reihenlängsrichtung anschließenden, mittleren Leitflügel 8b auf, während ein zweiter eckseitiger Leitflügel 8c dieser ersten Leitflügelreihe 19a um 90° gegenüber diesen gleich ausgerichteten Leitflügeln 8a, 8b versetzt ist und dementsprechend dieser zweite eckseitige Leitflügel 8c der ersten Leitflügelreihe 19a zugleich den ersten eckseitigen Leitflügel 8c einer zweiten Leitflü gelreihe 19a ausbildet, deren sämtliche Leitflügel bis auf den gegenüberliegenden zweiten eckseitigen Leitflügel 8d, der wiederum um 90° gegenüber diesem versetzt ist, gleich ausgerichtet sind.
An diesen mittleren Leitflügelring schließt sich schließlich der äußere Leitflügelring 20 an, der hier durch vier voneinander beabstandete Leitflügelreihen 20a bis 20d aus jeweils zwei Leitflügeln gebildet ist. Die in Umfangsrichtung benachbarten Leitflügelreihen 20a bis 20d sind hier jeweils um in etwa 90° gegeneinander versetzt angeordnet und, wie dies insbesondere der 2 zu entnehmen ist, so angeordnet, dass sich diese an die mittleren Leitflügel 8 der mittleren Leitflügelreihen 19a bis 19d anschließen, so dass der statische Mischer 7 insgesamt eine in etwa kreuzförmige Leitflügelstruktur aufweist, deren einzelne Leitflügel 8 jeweils nach radial außen, d. h. vom Mischermittelpunkt 17 weggeneigt sind.
Dadurch wird eine hervorragende radiale Auffächerung des Abgasstromes im Bereich des Einlauftrichters 4 zur Vergleichmäßigung des Abgasstromes erzielt, ebenso wie eine gute Vermischungsmöglichkeit in Verbindung mit Mischaufgaben, bei denen ein Reduktionsmittel im Abgasstrom verteilt werden soll.
Wie dies der 5 entnommen werden kann, wird damit ein Mischer zur Verfügung gestellt, bei der die Leitflügel auf vier bezogen auf die Mischerebene unterschiedlich ausgerichtete Leitflügelpakete 21 bis 24 aufgeteilt sind, die durch eine Mehrzahl von gleich ausgebildeten und gleich ausgerichteten Leitflügeln gebildet sind. Die einzelnen Leitflügelpakete 21 bis 24 sind hier des besseren Unterscheidens wegen mit unterschiedlichen Mustern bzw. Schraffuren versehen. Wie dies der Darstellung der 5 entnommen werden kann, sind die Leitflügel der in Umfangsrichtung der Mischerebene gesehen benachbarten Leitflügelpakete 21 bis 24 jeweils um in etwa 90° zueinander versetzt ausgerichtet.

Claims

Statischer Mischer für eine Abgasanlage eines brennkraftmaschinenbetriebenen Fahrzeugs, mit einer Mehrzahl von die Strömung eines Abgasstromes beeinflussenden Strömungsleitelementen, die um einen vorgegebenen Winkel gegen die Mischerebene geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleitelemente durch von einer Mischerebene wegragende, einflügelige Leitflügel (8) gebildet sind, die in mehreren Leitflügelringen (18, 19, 20) um einen Mischermittelpunkt (17) herum angeordnet sind und die allesamt von ihrem jeweiligen Anbindungspunkt am Mischer (7) ausgehend so nach radial außen und vom Mischermittelpunkt (17) weg geneigt sind, dass der Abgasstrom (9) durch die Leitflügel (8) nach radial außen gedrängt wird.
Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitflügelringe (18, 19, 20) im Wesentlichen konzentrisch um den Mischermittelpunkt (17) herum angeordnet sind.
Mischer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitflügel (8) auf vier bezogen auf die Mischerebene unterschiedlich ausgerichtete Leitflügelpakete (21, 22, 23, 24) aufgeteilt sind, dass die einzelnen Leitflügelpakete (21, 22, 23, 24) durch eine Mehrzahl von gleich ausgebildeten und/oder gleich ausgerichteten Leitflügeln (8) gebildet sind, und dass die Leitflügel (8) der in Umfangsrichtung der Mischebene gesehen benachbarten Leitflügelpakete (21, 22, 23, 24) jeweils um in etwa 90° zueinander versetzt ausgerichtet sind.
Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein radial äußerer Leitflügelring (20) durch vier vorzugsweise jeweils voneinander beabstandete Leitflügelreihen (20a bis 20d) gebildet ist, wobei die in Umfangsrichtung benachbarten Leitflügelreihen (20a bis 20d) jeweils um in etwa 90° gegeneinander versetzt sind und wobei jede Leitflügelreihe (20a bis 20d) durch mehrere in einer Reihe angeordnete und im Wesentlichen gleich ausgebildete und/oder eine gleiche Neigung gegen die Mischerebene aufweisende Leitflügel (8) gebildet ist.
Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein radial innerer Leitflügelring (18) durch vier unterschiedlich ausgerichtete Leitflügel (8) gebildet ist, von denen die in Umfangsrichtung jeweils benachbarten Leitflügel (8) im Wesentlichen um 90° gegeneinander versetzt sind, wobei die Leitflügel (8) im Wesentlichen gleich ausgebildet sind und/oder eine gleiche Neigung gegen die Mischerebene aufweisen.
Mischer nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der Leitflügelpakete (21, 22, 23, 24) ein gleich ausgebildeter und gleich ausgerichteter Leitflügel (8) des inneren Leitflügelrings (18) zugeordnet ist.
Mischer nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem radial inneren und dem radial äußeren Leitflügelring (18, 20) wenigstens ein radial mittlerer Leitflügelring (19) angeordnet ist, der vorzugsweise durch vier jeweils eine Mehrzahl von Leitflügeln (8) aufweisenden Leitflügelreihen (19a bis 19d) gebildet ist, die eine Rechteckform, insbesondere Quadratform, des mittleren Leitflügelrings (19) ausbilden.
Mischer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eckseitigen Leitflügel des eine Rechteckform aufweisenden mittleren Leitflügelrings (19) jeweils eine andere Ausrichtung zueinander aufweisen dergestalt, dass bezogen auf zwei nebeneinander liegende und jeweils um 90° gegeneinander versetzte Leitflügelreihen (19a bis 19d) ein erster eckseitiger Leitflügel (8a) einer ersten Leitflügelreihe (19a) eine Ausrichtung entsprechend des oder der sich an diesen eckseitigen Leitflügel (8a) in Reihenlängsrichtung anschließenden, mittleren Leitflügel (8b) aufweist, während ein zweiter eckseitiger Leitflügel (8c) dieser ersten Leitflügelreihe (19a) um 90° gegenüber diesen gleich ausgerichteten Leitflügeln (8a, 8b) versetzt ist und dementsprechend dieser zweite eckseitige Leitflügel (8c) der ersten Leitflügelreihe (19a) zugleich den ersten eckseitigen Leitflügel einer zweiten Leitflügelreihe (19b) ausbildet, deren sämtliche Leitflügel bis auf den gegenüberliegenden zweiten eckseitigen Leitflügel (8d), der wiederum um 90° gegenüber diesen versetzt ist, gleich ausgerichtet sind.
Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (7) ein in der Mischerebene liegendes Traggitter (13) aus rechtwinklig zueinander ausgerichteten Gitterstreben (14, 15) aufweist, dass das Traggitter (13) eine Mehrzahl von nebeneinander liegenden und durch die Gitterstreben (14, 15) voneinander getrennten, im Wesentlichen rechteckförmigen, insbesondere quadratischen Gitteröffnungen (16) aufweist, und dass die Leitflügel (8) öffnungsseitig an einem eine Öffnungsseitenwand ausbildenden Gitterstrebenbereich angebunden sind und von dort einflügelig bzw. schuppenartig und/oder schaufelartig in die vorgegebene Richtung geneigt wegragen.
Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leitflügel (8) zur Ausbildung einer einflügeligen, schuppenartigen Form durch eine im Wesentlichen ebene, rechteckförmige Flügelplatte gebildet ist.
Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der statische Mischer (7) im Abgasrohr (3, 5) eine Abgasanlage (1) einer Brennkraftmaschine vorzugsweise unmittelbar vor einem Einlauftrichter (4) eines Abgaskatalysators (2) angeordnet ist, und dass wenigstens ein Teil der Leitflügel (8), insbesondere die der äußeren Leitflügelreihe (20), bezüglich ihrer Neigung im Wesentlichen parallel zum jeweils zugeordneten Wandbereich des Einlauftrichters (4) verlaufen, so dass der Abgasstrom im Einlauftrichter (4) durch die radial nach außen gerichteten und geneigten Leitflügel (8) radial aufgefächert wird.
Mischer nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (7) einen ringförmig geschlossenen Außenring (12) aufweist, in dem das Traggitter (13) ausgebildet ist, und dass der Außenring (12) wenigstens bereichsweise mit einer Wand des Abgasrohrs (3, 5) verbunden ist, vorzugsweise in einer flächigen Anlageverbindung, vorzugsweise durch Schweißen, verbunden ist.