DE102016112556B4 - Static mixer - Google Patents
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Abstract
Statischer Mischer (1), welcher in einem Abgasrohr (2) einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der statische Mischer (1) mindestens ein erstes Strömungsleitelement (6) in einem stromaufwärtigen Bereich (4) des statischen Mischers (1) sowie mindestens ein zweites Strömungsleitelement (7) und mindestens ein drittes Strömungsleitelement (8) in einem stromabwärtigen Bereich (5) des statischen Mischers (1) umfasst, wobei das erste Strömungsleitelement (6) ein Strömungsprofil des Abgasmassenstroms in Richtung der Innenwandung (9) des Abgasrohres (2) beeinflussen kann, und wobei das zweite Strömungsleitelement (7) ein Strömungsprofil des Abgasmassenstroms in einer Drehrichtung beeinflussen kann, und wobei das dritte Strömungsleitelement (8) ein Strömungsprofil des Abgasmassenstroms in Richtung der Längsachse (3) des statischen Mischers (1) beeinflussen kann.Static mixer (1) which is arranged in an exhaust pipe (2) of an internal combustion engine, characterized in that the static mixer (1) has at least one first flow guide element (6) in an upstream region (4) of the static mixer (1) and at least a second flow guide element (7) and at least one third flow guide element (8) in a downstream region (5) of the static mixer (1), the first flow guide element (6) having a flow profile of the exhaust gas mass flow in the direction of the inner wall (9) of the exhaust pipe ( 2), and wherein the second flow guide element (7) can influence a flow profile of the exhaust gas mass flow in one direction of rotation, and the third flow guide element (8) can influence a flow profile of the exhaust gas mass flow in the direction of the longitudinal axis (3) of the static mixer (1) .
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft einen statischen Mischer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a static mixer according to the preamble of
In Abgasanlagen angeordnete statische Mischer dienen zur Vermischung von flüssigem oder gasförmigem Reduktionsmittel im Abgas von Verbrennungskraftmaschinen mit SCR-Abgasnachbehandlungssystemen (SCR engl. Abkürzung für selective catalytic reduction). Die statischen Mischer dienen zur möglichst homogenen Verteilung des eingebrachten Reduktionsmittels.Static mixers arranged in exhaust systems serve to mix liquid or gaseous reducing agent in the exhaust gas from internal combustion engines with SCR exhaust gas aftertreatment systems (SCR abbreviation for selective catalytic reduction). The static mixers serve to distribute the introduced reducing agent as homogeneously as possible.
Stand der TechnikState of the art
Aus der
Die Mischerschaufel weist einen ersten Schaufelabschnitt und einen zweiten Schaufelabschnitt auf, die in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind.
Der erste Schaufelabschnitt lenkt den die Mischereinrichtung anströmenden Gasstrom so um, dass dieser eine erste Drallkomponente erhält.
Der zweite Schaufelabschnitt lenkt anschließend den Gasstrom so um, dass dieser eine zweite Drallkomponente erhält, wobei die erste Drallkomponente und die zweite Drallkomponente einander entgegengesetzt sind.From the
The mixer blade has a first blade section and a second blade section, which are arranged one behind the other in the flow direction.
The first blade section deflects the gas flow flowing towards the mixer device in such a way that it receives a first swirl component.
The second blade section then deflects the gas flow in such a way that it receives a second swirl component, the first swirl component and the second swirl component being opposite to one another.
Aus der
In Strömungsrichtung des Abgasmassenstroms weist ein stromaufwärtiger Bereich des äußeren Körpers eine Verjüngung von einem ersten Querschnitt hin zu einem zweiten Querschnitt an einem stromabwärtigen Ende des äußeren Körpers auf und bildet ein zweites Leitelement, wobei der erste Querschnitt größer und der zweite Querschnitt kleiner im Vergleich zu einem dritten Querschnitt des inneren Körpers ist.From the
In the flow direction of the exhaust gas mass flow, an upstream region of the outer body has a taper from a first cross section to a second cross section at a downstream end of the outer body and forms a second guide element, the first cross section being larger and the second cross section being smaller compared to one third cross-section of the inner body.
In der
An den jeweiligen Strömungsleitelementen sind die abgewinkelten Abschnitte derart in unterschiedliche Richtung weisend angeordnet, dass abwechselnd der freie Strömungsquerschnitt zwischen den jeweils zwei benachbarten Strömungsleitelementen verringert und der freie Strömungsquerschnitt zwischen den benachbarten Strömungsleitelementen beibehalten wird.
An der entgegen der Richtung des Fluidstromes betrachteten Vorderseite der Abschnitte der Strömungsleitelemente ist jeweils ein Rahmenelement angeordnet.
An dem Rahmenelement sind in Richtung des zentralen Mittelelements weisende und mit dem Mittelelement verbundene Leitelemente derart angeordnet, dass nach jeweils zwei mit ihren in Richtung Mittelelement weisenden Längsseiten verbundenen Leitelementen ein freier Fluiddurchtrittsraum gebildet wird.On the respective flow guide elements, the angled sections are arranged pointing in different directions in such a way that the free flow cross section between the two adjacent flow guide elements is alternately reduced and the free flow cross section between the adjacent flow guide elements is maintained.
A frame element is arranged in each case on the front side of the sections of the flow guide elements, viewed against the direction of the fluid flow.
Guide elements pointing in the direction of the central element and connected to the middle element are arranged on the frame element in such a way that a free fluid passage space is formed after two guide elements connected with their longitudinal sides pointing in the direction of the middle element.
Die statischen Mischer, die zur Verdunstung und Vermischung von flüssigem oder gasförmigem Reduktionsmittel eingesetzt werden, verursachen teilweise einen hohen Abgasgegendruck bei einer schlechten Mischqualität, die vom Betriebspunkt abhängig ist. Der Zielkonflikt zwischen hoher Mischqualität und geringem Abgasgegendruck ist oftmals nicht im gesamten Motorkennfeld gelöst.
Weiterhin können die statischen Mischer Schwächen hinsichtlich der Überdeckung in Strömungsrichtung des Abgasmassenstromes aufweisen.The static mixers, which are used for evaporation and mixing of liquid or gaseous reducing agents, sometimes cause a high exhaust gas back pressure with poor mixing quality, which depends on the operating point. The conflict of objectives between high mixing quality and low exhaust back pressure is often not resolved in the entire engine map.
Furthermore, the static mixers can have weaknesses with regard to the overlap in the flow direction of the exhaust gas mass flow.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen statischen Mischer bereitzustellen, welcher eine hohe Mischqualität bei gleichzeitig geringem Abgasgegendruck gewährleistet.The invention is based on the object of providing a static mixer which ensures high mixing quality with a low exhaust gas back pressure.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Die Erfindung wird durch einen statischen Mischer gemäß Anspruch 1 gelöst.The invention is achieved by a static mixer according to
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Mittels des erfindungsgemäßen statischen Mischers wird der mit Reduktionsmittel versetzte Abgasmassenstrom beim Durchströmen des statischen Mischers zuerst mittels des ersten Strömungsleitelements von innen nach außen gelenkt und anschließend mittels des zweiten Strömungsleitelements in eine Rotationsbewegung versetzt und mittels des dritten Strömungsleitelements von außen nach innen gelenkt.
Beim Austritt aus dem statischen Mischer wird eine hohe Qualität der Vermischung sowie ein geringer Abgasgegendruck innerhalb einer kurzen Mischstrecke ermöglicht.By means of the static mixer according to the invention, the exhaust gas mass flow mixed with reducing agent when flowing through the static mixer is first directed from the inside to the outside by means of the first flow guide element and then set in a rotational movement by means of the second flow guide element and directed from the outside inwards by means of the third flow guide element.
When exiting the static mixer, a high quality of the mixing as well as a low exhaust gas back pressure is made possible within a short mixing section.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die zweiten Strömungsleitelemente und die dritten Strömungsleitelemente alternierend angeordnet.
Durch die abwechselnde Änderung der Strömungsrichtung entstehen zwischen den zweiten und dritten Strömungsleitelementen freie Scherschichten, welche eine Vermischung verbessern.In an advantageous embodiment, the second flow guide elements and the third flow guide elements are arranged alternately.
The alternating change in the direction of flow creates free shear layers between the second and third flow guide elements, which improve mixing.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der statische Mischer im stromabwärtigen Bereich mindestens ein viertes Strömungsleitelement auf.
Das vierte Strömungsleitelement erzeugt ein Strömungsprofil des Abgasmassenstroms in einer Drehrichtung, die entgegensetzt zu der mittels des zweiten Strömungsleitelements erzeugten Drehrichtung ist.
Hierdurch kann die Verwirbelung der Strömung beeinflusst werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the static mixer has at least one fourth flow guide element in the downstream area.
The fourth flow guiding element generates a flow profile of the exhaust gas mass flow in a direction of rotation which is opposite to the direction of rotation generated by means of the second flow guiding element.
This can influence the turbulence of the flow.
FigurenlisteFigure list
Es zeigen:
-
1 : eine perspektivische Ansicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen statischen Mischers; -
2 : eine Rückansicht des statischen Mischers gemäß1 ; -
3 : eine Vorderansicht des statischen Mischers gemäß1 .
-
1 : a perspective view of an embodiment of a static mixer according to the invention; -
2 : a rear view of the static mixer according to FIG1 ; -
3 : a front view of the static mixer according to FIG1 .
Die
Der statische Mischer
Ein mit Reduktionsmittel versetzter Abgasmassenstrom strömt in Richtung des Pfeils
The
An exhaust gas mass flow mixed with reducing agent flows in the direction of the arrow
Eine Längsachse
Der statische Mischer
In dem stromaufwärtigen Bereich
In dem stromabwärtigen Bereich
Der mit dem Reduktionsmittel versetzte Abgasmassenstrom strömt in Richtung des Pfeils
Die ersten Strömungsleitelemente
Hierdurch wird der Abgasmassenstrom von der Längsachse
This causes the exhaust gas mass flow to move away from the
Die zweiten Strömungsleitelemente
Die dritten Strömungsleitelemente
In dieser Ausführungsform sind die zweiten Strömungsleitelemente
Zwischen den beiden Teilströmen (Pfeil
Between the two partial flows (arrow
Der statische Mischer
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- statischer Mischerstatic mixer
- 22
- AbgasrohrExhaust pipe
- 33
- LängsachseLongitudinal axis
- 44th
- stromaufwärtiger Bereichupstream area
- 55
- stromabwärtiger Bereich downstream area
- 66th
- erstes Strömungsleitelementfirst flow guide element
- 77th
- zweites Strömungsleitelementsecond flow guide element
- 88th
- drittes Strömungsleitelementthird flow guide element
- 99
- Innenwandung Inner wall
- P1P1
- Pfeilarrow
- P2P2
- Pfeilarrow
- P3P3
- Pfeilarrow
- P4P4
- Pfeilarrow
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016112556.3A DE102016112556B4 (en) | 2016-07-08 | 2016-07-08 | Static mixer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016112556.3A DE102016112556B4 (en) | 2016-07-08 | 2016-07-08 | Static mixer |
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---|---|
DE102016112556A1 DE102016112556A1 (en) | 2018-01-11 |
DE102016112556B4 true DE102016112556B4 (en) | 2020-10-08 |
Family
ID=60676282
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102016112556.3A Active DE102016112556B4 (en) | 2016-07-08 | 2016-07-08 | Static mixer |
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DE (1) | DE102016112556B4 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102010009043A1 (en) * | 2010-02-23 | 2011-08-25 | IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr, 10587 | Static mixer for an exhaust system of an internal combustion engine |
DE102014006491B3 (en) * | 2014-05-06 | 2015-05-28 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Static mixer |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011111765B4 (en) | 2011-08-24 | 2023-06-22 | Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg | mixer device |
-
2016
- 2016-07-08 DE DE102016112556.3A patent/DE102016112556B4/en active Active
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DE102014006491B3 (en) * | 2014-05-06 | 2015-05-28 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Static mixer |
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DE102016112556A1 (en) | 2018-01-11 |
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