DE102019130972A1

DE102019130972A1 - Reduktionsmitteldüse mit raumspiralförmigem kanaldesign

Info

Publication number: DE102019130972A1
Application number: DE102019130972.7A
Authority: DE
Inventors: Ramakrishna V. Manda; Kevin L. Martin; Paul A. Zwart; Andrew M. Denis
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2018-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2020-05-20
Also published as: US20200156024A1; CN111188672A; US11534728B2

Abstract

Düse (116), die ein erstes Ende (118) und ein zweites Ende (120) aufweist. Das erste Ende (118) weist mindestens einen ersten Einlass (300) und einen zweiten Einlass (302) auf, und das zweite Ende (120) weist eine Vielzahl von Auslässen (210) auf. Vom ersten Ende (118) bis zum zweiten Ende (120) der Düse (116) erstreckt sich eine Außenfläche (200). An der Außenfläche (200) ist eine Vielzahl von Flügeln (202) angeordnet, die sich vom ersten Ende (118) bis zum zweiten Ende (120) der Düse (116) erstrecken. Entlang der Außenfläche (200) der Düse (116) bildet sich eine Vielzahl von Kanälen (126) aus.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung zielt auf ein Abgasbehandlungssystem und insbesondere auf eine Düse ab, die eine Reduktionsmittellösung in einen Fluidweg innerhalb eines Abgasbehandlungssystems einspritzt.
Hintergrund
Verbrennungskraftmaschinen, wie etwa Dieselmotoren, Benzinmotoren, Gasmotoren und andere allgemein bekannte Kraftmaschinen, stoßen ein komplexes Gemisch aus mehreren Komponenten aus. Zu diesen Komponenten können u. a. Stickoxide (NO_x), wie etwa NO und NO₂, gehören. Da sich zunehmend darum bemüht wird, Umweltbelastungen zu vermeiden, werden die Abgasnormen immer strenger, und die NO_x-Menge, die von Kraftmaschinen ausgestoßen werden darf, kann in Abhängigkeit von Größe, Klasse und/oder Typ der Kraftmaschine durch Gesetze oder Verordnungen reguliert sein. Um die Einhaltung der geltenden Vorschriften für diese Verbindungen sicherzustellen und schädliche Auswirkungen auf die Umwelt zu verringern, haben einige Kraftmaschinenhersteller eine selektive katalytische Reduktion (SCR) genannte Strategie umgesetzt. Die SCR ist ein Verfahren, bei dem gasförmiges und/oder flüssiges Reduktionsmittel, meist Harnstoff ((NH₂)₂CO), mittels einer oder mehrerer Düsen dem Abgas der Kraftmaschine selektiv beigemischt wird. Das eingespritzte Reduktionsmittel wird zu Ammoniak (NH₃) abgebaut, reagiert mit den NO_X im Abgas und lässt Wasser (H₂O) und zweiatomigen Stickstoff (N₂) entstehen.
In der am 21. April 2016 veröffentlichten US-Patentanmeldung Nr. 2016/0 108 838 von Inoue (im Folgenden als ’838er Dokument bezeichnet) ist eine Sprühdüse beschrieben, die dafür ausgelegt ist, die Ablagerung und das Aufwachsen von Harnstoff zu unterdrücken. Die Düse des ’838er Dokuments weist eine Öffnung auf, aus der Druckluft abgegeben wird. Die abgegebene Druckluft strömt aus der Öffnung vorwärts, entlang einer Seitenfläche der Düse und erreicht die Einspritzöffnung, wo eine Harnstofflösung aus der Düse austritt. In dem ’838er Dokument wird erklärt, dass die Druckluft dazu dient, die Harnstofflösung aus der Düse zu entfernen, und dass dadurch Ansammlungen der Harnstofflösung in der Nähe der Einspritzöffnung minimiert werden.
Mit der Sprühdüse des ’838er Dokuments kann zwar versucht werden, das Aufwachsen von Harnstoff an Öffnungen der Düse zu unterdrücken, doch kann die Unterdrückung suboptimal sein. So ist beispielsweise die Seitenfläche laut ’838er Dokument gekrümmt und außerhalb der Düse. Durch eine solche Außenfläche wird die Druckluft möglicherweise nicht mindestens zum Teil zu der Ausstoßöffnung der Harnstofflösung hin kanalisiert oder anderweitig geleitet. Daher kann sich die Harnstofflösung an der Düsenspitze ansammeln und unter Umständen die Ausstoßöffnung zusetzen, was die Leistungsfähigkeit der Düse beeinträchtigt. Hinzu kommt, weil die Druckluft von einer Luftzufuhr Luft, die sich mit dem Harnstoff mischt, wegsaugt, kann die für das Mischen mit der Harnstofflösung verfügbare Luftmenge oder die Geschwindigkeit der Luft, die sich mit dem Harnstoff mischt, verringert sein. Dadurch kann die Zerstäubung des Harnstoffs im Innern der Düse behindert werden. Des Weiteren ist in dem ’838er Dokument eine Düse aus mehreren verschiedenen und zusammengefügten Einzelteilen beschrieben, und solch eine Düsenkonfiguration kann eine Zunahme von Größe, Komplexität, Montagezeit und/oder Fertigungskosten der Düse bedeuten.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung zielen darauf ab, eine oder mehrere der vorstehend beschriebenen Unzulänglichkeiten abzustellen.
Kurzdarstellung der Erfindung
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Düse ein erstes Ende mit einem ersten Einlass und einem zweiten Einlass, ein zweites Ende mit einer Vielzahl von Auslässen, eine Außenfläche, die sich vom ersten Ende der Düse bis zum zweiten Ende der Düse erstreckt, eine Vielzahl von Flügeln, die an der Außenfläche angeordnet sind, und mindestens einen Flügel der Vielzahl von Flügeln, der sich vom ersten Ende der Düse bis zum zweiten Ende der Düse erstreckt. Die Flügel der Vielzahl von Flügeln können Seitenwände und eine radial äußerste Oberfläche aufweisen. Die Düse umfasst weiter ein Gehäuse, aufweisend ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine Innenfläche, die sich vom ersten Ende des Gehäuses bis zum zweiten Ende des Gehäuses erstreckt und mit der radial äußersten Oberfläche einzelner Flügel der Vielzahl von Flügeln koppelt. Um die Außenfläche der Düse herum ist eine Vielzahl von Kanälen angeordnet, wobei die Vielzahl von Kanälen zumindest teilweise durch eine erste Seitenwand eines ersten Flügels der Vielzahl von Flügeln, eine zweite Seitenwand eines zweiten Flügels der Vielzahl von Flügeln gegenüber der ersten Seitenwand, die Außenfläche der Düse und die Innenfläche des Gehäuses abgegrenzt sein kann.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Düse ein erstes Ende, das einen ersten Einlass und einen zweiten Einlass aufweist, ein zweites Ende, das eine Vielzahl von Auslässen aufweist, eine Außenfläche, die sich vom ersten Ende bis zum zweiten Ende erstreckt, und eine Vielzahl von Flügeln, die an der Außenfläche angeordnet sind. Die Vielzahl von Flügeln kann sich vom ersten Ende bis zum zweiten Ende erstrecken, und jeder Flügel der Vielzahl von Flügeln bildet einen Teil eines jeweiligen Kanals einer Vielzahl von Kanälen entlang der Außenfläche der Düse.
In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel für die vorliegende Offenbarung umfasst eine Abgasanlage ein Abgasrohr, das dafür eingerichtet ist, Abgas von einer Kraftmaschine zu empfangen, eine Düse, die sich innerhalb des Abgasrohrs befindet, und eine Zuleitung, die mit der Düse fluidisch verbunden ist, um Reduktionsmittel und Luft zur Düse zu liefern. Die Düse weist ein erstes Ende, ein zweites Ende, eine Außenfläche, die sich vom ersten Ende bis zum zweiten Ende erstreckt, eine Vielzahl von Sprühauslässen, die sich am zweiten Ende befinden, und eine Vielzahl von Flügeln, die entlang der Außenfläche angeordnet sind und sich von der Außenfläche radial nach außen erstrecken, auf. Die Vielzahl von Flügeln kann sich vom ersten Ende bis zum zweiten Ende der Düse erstrecken, und einzelne Flügel der Vielzahl von Flügeln bilden einen Teil eines jeweiligen Kanals einer Vielzahl von Kanälen, die entlang der Außenfläche der Düse angeordnet sind. Die Vielzahl von Flügeln kann sich vom ersten Ende bis zum zweiten Ende der Düse raumspiralförmig um die Mittellängsachse der Düse erstrecken.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Abgasbehandlungssystems, die eine beispielhafte Düse und ein beispielhaftes Düsengehäuse gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, von oben, der Düse von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
3 ist eine perspektivische, von unten, der Düse von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
4 ist eine Seitenansicht der Düse von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
5 ist eine Draufsicht auf die Düse von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
6 ist eine Unteransicht der Düse von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
7 ist eine perspektivische Ansicht, von oben, des Düsengehäuses von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
8 ist eine Unteransicht des Düsengehäuses von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
9 ist eine Seitenansicht des Düsengehäuses von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
10 ist eine perspektivische Ansicht der Düse und des Düsengehäuses von 1, wobei die Düse im Innern des Düsengehäuses gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung angeordnet gezeigt ist.
11 ist eine Seitenansicht der Düse und des Düsengehäuses von 1, wobei die Düse im Innern des Düsengehäuses gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung angeordnet gezeigt ist.
12 ist eine Draufsicht auf die Düse und das Düsengehäuse von 1, wobei die Düse im Innern des Düsengehäuses gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung angeordnet gezeigt ist.
13 ist eine Unteransicht der Düse und des Düsengehäuses von 1, wobei die Düse im Innern des Düsengehäuses gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung angeordnet gezeigt ist.
14 ist eine Schnittansicht der Düse von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
15 ist eine perspektivische Ansicht eines Negativraums im Innern der Düse von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
16 ist eine Schnittansicht des Negativraums von 15 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
17 ist eine Draufsicht auf den Negativraum von 15 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
18 ist eine Schnittansicht eines inneren Hohlraums der Düse von 1, die gerichtete Strömungen von Luft und Reduktionsmittel gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt.

Ausführliche Beschreibung
Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf Düsen, die zum Einspritzen eines Gemisches aus Reduktionsmittel und Luft in einen Abgasstrom geeignet sind. Soweit möglich werden zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Bestandteile überall in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen verwendet. Bei den Bezugszeichen in den Figuren gibt die Ziffer oder geben die Ziffern ganz links die Figur an, in der das Bezugszeichen zum ersten Mal erscheint.
1 veranschaulicht eine beispielhafte Abgasanlage 100. Für die Zwecke dieser Offenbarung wird die Abgasanlage 100 bei Verwendung mit einer dieselbetriebenen Verbrennungskraftmaschine bildlich dargestellt und beschrieben. Es wird jedoch in Erwägung gezogen, dass die Abgasanlage 100 für jede Abgasanlage stehen kann, die mit irgendeinem anderen Typ von Verbrennungskraftmaschine verwendbar ist, wie etwa einem Benzin- oder Gasmotor oder einem Motor, der mit verdichtetem oder verflüssigtem Erdgas, Propan oder Methan betrieben wird.
Die beispielhafte Abgasanlage 100 weist Komponenten auf, die Nebenprodukte der Verbrennung aufbereiten. Beispielsweise kann das Abgas 102 von einer Kraftmaschine (nicht gezeigt) erzeugt sein und kann via einen Abgaseinlass 104 eines Abgasrohrs 106 in die Abgasanlage 100 gelangen. Nachdem es in die Abgasanlage 100 gelangt ist, kann das Abgas 102 das Abgasrohr 106 in der Richtung der Pfeile 108 durchströmen und kann die Abgasanlage 100 via einen Abgasauslass 110 verlassen.
Die Abgasanlage 100 kann ein Behandlungssystem 112 aufweisen, das gesetzlich geregelte Bestandteile aus dem Abgas 102 entfernt und/oder auf solche gesetzlich geregelten Bestandteile einwirkt. Das heißt, innerhalb des Abgasrohrs 106 kann das Abgas 102 einem oder mehreren Behandlungsprozessen unterzogen werden. Beispielsweise können die Behandlungsprozesse eine Umwandlung von NO in NO₂ einschließen.
Ein Teil des Behandlungssystems 112 ist in der vergrößerten Ansicht 114 mit mehr Details gezeigt. Neben anderen Komponenten kann das Behandlungssystem 112 eine Düse 116 aufweisen, die dafür eingerichtet ist, eine Reduktionsmittellösung in das Abgas 102 zu sprühen. Die Düse 116 kann ein erstes Ende 118 und ein zweites Ende 120 aufweisen. Das erste Ende 118 der Düse 116 kann fluidisch stromaufwärts vom zweiten Ende 120 der Düse 116 sein.
In manchen Fällen kann sich die Düse 116 in einem Düsengehäuse 122 befinden. Wie in 1 gezeigt, kann das zweite Ende 120 der Düse 116 durch eine Öffnung im Düsengehäuse 122 ragen, sodass das zweite Ende 120 der Düse 116 dem Abgas 102 außerhalb des Düsengehäuses 122 ausgesetzt sein kann.
Außerdem kann das beispielhafte Behandlungssystem 112 eine Zuleitung 124 aufweisen. Die Düse 116 kann an ihrem ersten Ende 118 mit der Zuleitung 124 fluidisch verbunden sein, und zwar über ein oder mehrere Verbindungsstücke oder Muffen. Beispielsweise kann das erste Ende 118 der Düse 116 einen oder mehrere Einlässe oder Öffnungen aufweisen, die dafür eingerichtet sind, Reduktionsmittel und/oder Luft aus der Zuleitung 124 zu empfangen. Die Zuleitung 124 kann die Düse 116 an jeder beliebigen Stelle (z. B. an einem festen Ort) innerhalb eines inneren Kanals, der durch das Abgasrohr 106 gebildet wird, stützen. In einigen Beispielen kann die Düse 116 im Wesentlichen zentrisch im Abgasrohr 106 angeordnet sein. In anderen Beispielen kann die Düse 116 nahe und/oder benachbart zu einer Wand des Abgasrohrs 106 angeordnet sein (z. B. in der Nähe und/oder benachbart zu einer Wand, die den inneren Kanal des Abgasrohrs 106 bildet).
Die Zuleitung 124 kann dafür eingerichtet sein, der Düse 116 Fluid und/oder Gas zuzuführen, das zur Behandlung des Abgases 102 verwendbar ist. In einigen Beispielen kann die Zuleitung 124 mehrere voneinander getrennte Zuleitungen umfassen (z. B. kann die Zuleitung 124 ein Doppelrohr umfassen), wie etwa eine Druckluftleitung und eine Reduktionsmittel-Zuleitung, die von der Druckluftleitung getrennt sein kann. In solchen Beispielen kann die Druckluftleitung Druckluft zur Düse 116 liefern, und die Reduktionsmittel-Zuleitung kann Reduktionsmittel zur Düse 116 liefern. Das von der Düse 116 empfangene Reduktionsmittel kann u. a., in einigen Beispielen, ein gasförmiges oder flüssiges Reduktionsmittel sein. Beispielsweise kann das Reduktionsmittel Ammoniakgas, verflüssigtes wasserfreies Ammoniak, Ammoniumcarbonat, eine Amminsalzlösung oder ein Kohlenwasserstoff wie etwa Dieselkraftstoff sein, der sich mittels der Düse 116 versprühen oder anderweitig voran- und in das Abgas 102 einbringen lässt. Außerdem kann das Behandlungssystem 112 einen Verdichter (nicht gezeigt) aufweisen, der dafür eingerichtet ist, via die Zuleitung 124 Druckluft zu liefern, und eine(n) oder mehrere Behälter und Pumpen (nicht gezeigt), die dafür eingerichtet sind, via die Zuleitung 124 Reduktionsmittel zu liefern. Bei einigen Ausführungsformen kann die Menge an Druckluft und/oder die Menge an Reduktionsmittel, die zugeführt werden/wird, vom Volumenstrom des Abgases 102, vom Betriebszustand der Kraftmaschine (z. B. der Drehzahl), von der Temperatur des Abgases 102, von der NO_x-Konzentration im Abgas 102 und/oder einer oder mehreren anderen Betriebsbedingungen des Behandlungssystems 112 oder der Kraftmaschine abhängen. Wenn beispielsweise der Volumenstrom des Abgases 102 abnimmt, kann eine Steuerung oder eine andere Steuerungskomponente (nicht gezeigt), die mit der Pumpe wirkverbunden ist, die Pumpe steuern, um die der Düse 116 zugeführte (und dadurch in das Abgas 102 eingebrachte) Menge an Reduktionsmittel und/oder Luft entsprechend zu verringern. Alternativ kann die Steuerung oder andere Steuerungskomponente bei zunehmendem Volumenstrom des Abgases 102 die der Düse 116 zugeführte Menge an Reduktionsmittel und/oder Luft vergrößern.
Bei einigen Ausführungsformen kann sich die Düse 116 stromabwärts von einem selektiven SCR-System innerhalb der Abgasanlage 100 und/oder anderer Behandlungssysteme befinden. Weiterhin kann die Abgasanlage 100 und/oder das Behandlungssystem 112 einen oder mehrere Oxidationskatalysatoren, Mischfunktionalitäten, Partikelfilter (z. B. Dieselpartikelfilter (DPF)), SCR-Substrate, Ammoniakreduktionskatalysatoren und andere Vorrichtungen, die dafür eingerichtet sind, die Wirksamkeit der NO_X-Reduktion weiter zu erhöhen, aufweisen. Obwohl nur eine Düse 116 an die Zuleitung 124 gekoppelt dargestellt ist, können/kann die Abgasanlage 100 und/oder das Behandlungssystem 112, bei einigen Ausführungsformen, mehr als eine Düse 116 aufweisen. Zudem kann das zweite Ende 120 der Düse 116 so ausgerichtet sein, dass die Reduktionsmittellösung im Wesentlichen in Linie mit dem Strom des Abgases 102 im Abgasrohr 106 und/oder im Wesentlichen in der gleichen Richtung wie dieser dispergieren kann. Auch kann die Düse (können die Düsen) 116 derart angeordnet sein, dass sie Reduktionsmittellösung entlang eines im Wesentlichen geraden Abschnitts der Abgasanlage 100 (z. B. innerhalb eines im Wesentlichen geraden Abschnitts des Abgasrohrs 106) in das Abgas 102 eindüst (eindüsen), um das Mischen der Reduktionsmittellösung mit dem Abgas 102 zu verbessern und/oder die Intensität der Reaktion zwischen der Reduktionsmittellösung und NO_x im Abgas 102 zu erhöhen. Überdies können/kann die Abgasanlage 100 und/oder das Behandlungssystem 112 mehr als eine Zuleitung 124 aufweisen, und die Abgasanlage 100 kann eine beliebige Anzahl von Abgasrohren 106 mit einer oder mehreren Düsen 116 und/oder einer oder mehreren Zuleitungen 124, die darin angeordnet sind, aufweisen.
In einigen Beispielen kann die Düse 116 einen oder mehrere Kanäle 126 aufweisen, die sich zwischen dem ersten Ende 118 und dem zweiten Ende 120 erstrecken. In solchen Beispielen kann sich mindestens einer der Kanäle 126 vom ersten Ende 118 bis zum zweiten Ende 120 der Düse 116 erstrecken. Wie nachstehend noch ausführlicher unter Bezugnahme auf mindestens 2 und 3 beschrieben wird, kann die Düse 116 eine Vielzahl von Flügeln mit Seitenwänden und einer radial äußersten Oberfläche, die entfernt von einer Außenfläche der Düse 116 angeordnet ist, aufweisen. Der eine oder die mehreren Kanäle 126 können dafür eingerichtet sein, in der Nähe des ersten Endes 118 der Düse 116 Abgas 102 zu empfangen. Beispielsweise veranschaulicht 1, dass das erste Ende 118 der Düse 116 eine Weite aufweisen kann, die größer sein kann als die Weite der Zuleitung 124 oder eines Orts, an den das erste Ende 118 der Düse 116 fluidisch an die Zuleitung 124 ankoppelt. Demnach kann das Abgas 102 am ersten Ende 118 der Düse 116 in die Kanäle 126 gelangen, innerhalb der Kanäle 126 und entlang der Außenfläche der Düse 116 strömen. Benachbart zum zweiten Ende 120 der Düse 116 kann das Abgas 102 aus den Kanälen 126 austreten. Bei einigen Ausführungsformen können die Kanäle 126 vom ersten Ende 118 der Düse 116 bis zum zweiten Ende 120 der Düse 116 raumspiralförmig um die Mittellängsachse der Düse 116 ausgebildet sein (2-6). In einigen Beispielen kann/können einer oder mehrere der Kanäle 126 eine erste Querschnittsfläche an einem ersten Ort nahe dem ersten Ende 118 der Düse 116 und eine zweite Querschnittsfläche, die kleiner als die erste Querschnittsfläche ist, an einem zweiten Ort nahe dem zweiten Ende 120 der Düse 116 aufweisen.
Wie hier ausführlich erörtert, kann die Düse 116 dafür eingerichtet sein, ein Mischen von Reduktionsmittel und Luft zu ermöglichen, um das Reduktionsmittel zu zerstäuben. Auch kann die Düse 116 dafür eingerichtet sein, eine Lösung von Reduktionsmittel und Luft vom zweiten Ende 120 der Düse 116 aus in das Abgas 102 zu dispergieren. Insbesondere können sich durch ein Auftreffen des Reduktionsmittels auf einer Auftrefffläche Luft und Reduktionsmittel im Innern der Düse 116 miteinander vermischen. Dadurch kann bewirkt werden, dass das Reduktionsmittel in feine Partikel oder Tröpfchen zerbirst. Die Düse 116 kann auch derart geformt und/oder anders konfiguriert sein, dass sie zugeführte Luft so leitet, dass sie sich mit den Reduktionsmittelpartikeln im Innern der Düse 116 mischt, was die Zerstäubung des Reduktionsmittels weiter erleichtern kann. In solchen Beispielen können sich Luft und Reduktionsmittel im Innern der Düse 116 mischen, um die Reduktionsmittellösung zu bilden. Auch kann die Düse 116 dafür eingerichtet sein, die Reduktionsmittellösung durch Auslässe, die am zweiten Ende 120 der Düse 116 angeordnet sind, in das Abgas 102 zu dispergieren und/oder anderweitig zu leiten. Dementsprechend kann die Reduktionsmittellösung, während sie sich im Abgas 102 fein verteilt, mit NO_x (z. B. NO und/oder NO₂) im Abgas 102 reagieren, um Wasser (H₂O) und elementaren Stickstoff (N₂) zu bilden.
Bei einigen Ausführungsformen können die Auslässe am zweiten Ende 120 der Düse 116 (oder die Kanäle, welche die Auslässe speisen) raumspiralförmig sein, um das Mischen der Luft und des Reduktionsmittels weiter zu verbessern, der aus der Düse 116 austretenden Reduktionsmittellösung einen Drall zu geben oder die Größe der Fahne der Reduktionsmittellösung im Abgas 102 abzuwandeln. In einigen Beispielen kann die Reduktionsmittellösung bei einer im Wesentlichen kegelförmigen Fahne vom zweiten Ende 120 der Düse 116 dispergieren. Zudem können, wie nachstehend noch ausführlicher beschrieben wird, die Kanäle 126 und das Abgas 102, das durch den Kanal 126 strömt, dazu beitragen, überschüssiges Reduktionsmittel vom zweiten Ende 120 der Düse 116 zu entfernen, und dadurch verhindern, dass Reduktionsmittel auskristallisiert und die Auslässe zusetzt.
Die Düse 116 und/oder das Düsengehäuse 122 kann, in einigen Ausführungsformen, unter Verwendung von 3D-Drucktechniken oder anderen Arten der additiven Fertigung (z. B. Formgießen) hergestellt werden. Jedoch wird in Erwägung gezogen, dass eine weitere der Komponenten der vorstehend erörterten Düse 116 alternativ mit anderen Verfahren gefertigt werden könnte. Zudem können die Düse 116 und/oder das Düsengehäuse 122 aus einer Vielzahl von Werkstoffen gefertigt sein, darunter Chrom, Nickel, nichtrostender Stahl, Legierungen, Keramiken usw. Auch kann es sich bei den Werkstoffen um korrosionsbeständige Antihaft-Werkstoffe handeln, um eine Anhäufung des Reduktionsmittels an und/oder im Innern der Düse 116 zu verhindern.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht, von oben, der Düse 116, wobei das Düsengehäuse 122 der Klarheit wegen weggelassen ist. Eine Außenfläche 200 der Düse 116 kann sich zwischen dem ersten Ende 118 der Düse 116 und dem zweiten Ende 120 der Düse 116 erstrecken. Die Außenfläche 200 kann eine durchgehende glatte Oberfläche mit abgerundeten Ecken und Kanten sein. Wie in 2 gezeigt, kann in einigen Beispielen die Außenfläche 200 am ersten Ende 118 der Düse 116 im Wesentlichen zylinderförmig sein, während die Außenfläche 200 am zweiten Ende 120 der Düse 116 im Wesentlichen kegelförmig oder im Wesentlichen kuppelförmig sein kann. An sich kann das erste Ende 118 der Düse 116, bei einigen Ausführungsbeispielen, eine erste Querschnittsfläche aufweisen, und das zweite Ende 120 der Düse 116 kann eine zweite Querschnittsfläche aufweisen, die kleiner als die erste Querschnittsfläche des ersten Endes 118 der Düse 116 ist.
Die Düse 116 kann eine oder mehrere Flügel 202 aufweisen, die sich von der Außenfläche 200 radial nach außen erstrecken. Einer oder mehrere der Flügel 202 können sich entlang der Außenfläche 200 vom ersten Ende 118 der Düse 116 bis zum zweiten Ende 120 der Düse 116 erstrecken. Die Flügel 202 können (z. B. einander gegenüberliegende) erste und zweite Seitenwände 204 und eine radial äußerste Oberfläche 206, die entfernt von der Außenfläche 200 der Düse 116 angeordnet ist, aufweisen. Die Seitenwände 204 können sich von der Außenfläche 200 der Düse 116 bis zur radial äußersten Oberfläche 206 erstrecken. Wie in 2 gezeigt, können sich die Flügel 202 vom ersten Ende 118 der Düse 116 bis zum zweiten Ende 120 der Düse 116 entlang einer Richtung einer Längsachse 208 der Düse 116 in raumspiralförmiger Weise (z.B. in wendelförmiger, gekrümmter und/oder anderweitig im Wesentlichen raumspiralförmiger Weise oder Richtung) erstrecken. Die Längsachse 208 kann zentrisch im Innern der Düse angeordnet sein. Somit können die radial äußersten Oberflächen 206 der einzelnen Flügel 202 am zweiten Ende 120 bei der Längsachse 208 zusammenkommen oder zur Längsachse hin konvergieren. Zudem können die Flügel 202 eine Spirallänge aufweisen, entlang der sich die Seitenwände 204 erstrecken. Das heißt, die Seitenwände 204 können sich in einer im Wesentlichen raumspiralförmigen Weise oder Richtung vom ersten Ende 118 bis zum zweiten Ende 120, in der Richtung der Längsachse 208 und entlang der Länge der Flügel 202 erstrecken.
Die Flügel 202 können mindestens einen Abschnitt von einem oder mehreren der Kanäle 126 abgrenzen. Wie in 2 gezeigt, können die Kanäle 126 eine Vielzahl von abgewinkelten oder gekrümmten raumspiralförmigen Strömungskanälen umfassen, die sich vom ersten Ende 118 der Düse 116 bis zum zweiten Ende 120 der Düse 116 entlang der Längsachse 208 der Düse 116 erstrecken. Die Kanäle 126 können eine Vielzahl von Wegen bilden, durch die ein Teil des Abgases 102 strömen kann. Die Kanäle 126 können zwischen benachbarten Flügeln 202 ausgebildet sein. Das heißt, einzelne Kanäle 126 können zwischen den Seitenwänden 204 benachbarter Flügel 202 angeordnet sein. Mit anderen Worten: Die einzelnen Kanäle 126 können zwischen Flügeln 202 angeordnet sein, die sich an der Außenfläche nebeneinander befinden. Wie vorstehend erwähnt, kann sich einer oder können sich mehrere der Kanäle 126 vom ersten Ende 118 der Düse 116 bis zum zweiten Ende 120 der Düse 116 erstrecken, und da die radial äußersten Oberflächen 206 der Flügel 202 am zweiten Ende 120 der Düse 116 zusammenkommen bzw. konvergieren, kann der Abstand zwischen benachbarten Seitenwänden 204 abnehmen. Dadurch kann die Querschnittsfläche der Kanäle 126 am ersten Ende 118 der Düse größer als die Querschnittsfläche der Kanäle 126 am zweiten Ende 120 der Düse 116 sein. Anders ausgedrückt, der Abstand zwischen benachbarten Seitenwänden 204 benachbarter Flügel 202 kann abnehmen, während sich die Flügel 202 in einer Richtung der Längsachse 206 und entlang der Außenfläche 200 der Düse 116 vom ersten Ende 118 bis zum zweiten Ende 120 der Düse 116 erstrecken.
Das zweite Ende 120 der Düse 116 kann einen oder mehrere Sprühkanalauslässe 210 zum Dispergieren der Reduktionsmittellösung in das Abgas 102 aufweisen. Die Sprühkanalauslässe 210 können an der Außenfläche 200 der Düse 116 ausgebildet sein. Zwischen benachbarten Seitenwänden 204 benachbarter Flügel 202 können einzelne Sprühkanalauslässe 210 angeordnet sein. Bei einigen Ausführungsformen können die Sprühkanalauslässe 210 um die Längsachse 208 der Düse 116 (z. B. die Mittellängsachse) im Wesentlichen gleichverteilt sein. Wie im Folgenden beschrieben, kann die Düse 116 jeweilige Strömungskanäle und/oder Kanäle aufweisen, um Reduktionsmittellösung aus einem inneren Hohlraum der Düse 116 zu einem oder mehreren der Sprühkanalauslässe 210 zu leiten.
Die raumspiralförmige Beschaffenheit der Kanäle 126 (oder der Flügel 202) kann dazu beitragen, eine Ansammlung von Reduktionsmittellösung oder Reduktionsmittel-Nebenprodukten nahe bei oder an dem zweiten Ende 120 der Düse 116 und/oder an den Sprühkanalauslässen 210 zu beseitigen. Das heißt, wenn Abgastemperaturen, Abgasgeschwindigkeiten und/oder Reduktionsmittel-Sprühgeschwindigkeiten niedrig sind, können sich Tröpfchen der Reduktionsmittellösung am zweiten Ende 120 der Düse 116 und/oder innerhalb der Sprühkanalauslässe 210 ansammeln. Wenn die Bildung solcher Ablagerungen unbehandelt bleibt, kann sie ein irreversibler Prozess sein, und die Reduktionsmittellösung kann daran gehindert werden, aus den zugesetzten Sprühkanalauslässen 210 zu strömen. Die Verstopfung kann den NO_x-Umwandlungsprozess behindern. Von daher können die Kanäle 126 einen Strom des Abgases 102 umleiten, um eine Wirbelströmung des Abgases 102 zu erzeugen, die über das zweite Ende 120 der Düse 116 strömt.
In manchen Fällen kann, da das zweite Ende 120 der Düse 116 eine kleinere Querschnittsfläche als das erste Ende 118 der Düse 116 aufweisen kann, sich benachbart zum zweiten Ende 120 der Düse 116 ein Niederdruckbereich (z. B. ein Stagnationsbereich) ausbilden. Dieser Niederdruckbereich kann zur Folge haben, dass sich die Reduktionsmittellösung am zweiten Ende 120 und/oder innerhalb der Sprühkanalauslässe 210 ansammelt. Die Strömung des Abgases 102 durch die Kanäle 126 kann einen Venturi-Effekt erzeugen, wenn das Abgas 102 über die Sprühkanalauslässe 210 strömt, und dadurch bewirken, dass Reduktionsmittellösung aus den Sprühkanalauslässen 210 gesaugt wird, um das Auskristallisieren zu vermindern, das in und/oder an der Düse 116 auftreten kann.
Zudem kann durch die Abnahme der Querschnittsfläche der Kanäle 126 die Geschwindigkeit des innerhalb der Kanäle 126 strömenden Abgases 102 zunehmen. Die Abnahme der Querschnittsfläche kann dazu beitragen, eine Ansammlung von Reduktionsmittel in und/oder an der Düse 116 abzubauen oder zu beseitigen. Das heißt, in den Fällen, in denen die Strömung des Abgases 102 schwach ist, kann sich die raumspiralförmige Beschaffenheit und den verkleinerten Querschnitt der Kanäle 126 die Geschwindigkeit des durch die Kanäle 126 strömenden Abgases 102 erhöhen. Diese erhöhte Geschwindigkeit kann dazu beitragen, Reduktionsmittellösung aus den Sprühkanalauslässen 210 zu saugen, und/oder zum wesentlichen Teil verhindern, dass sich die Reduktionsmittellösung am zweiten Ende 120 der Düse 116 ansammelt. Dennoch kann, bei einigen Ausführungsformen, die Konfiguration der Kanäle 126 eine Verwirbelung in das Abgas 102 und um die Längsachse 208 der Düse 116 einbringen. Durch diese Verwirbelung kann eine Zerstäubung des Reduktionsmittels, während die Reduktionsmittellösung die Sprühkanalauslässe 210 verlässt, verstärkt werden.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht, von unten, der Düse 116, wobei das erste Ende 118 der Düse 116 detaillierter dargestellt ist. Das erste Ende 118 kann einen Luftkanaleinlass 300 aufweisen, der dafür eingerichtet ist, Luft aus der Zuleitung 124 zu empfangen, und einen Reduktionsmittelkanaleinlass 302, der vom Luftkanaleinlass 300 getrennt und dafür eingerichtet ist, Reduktionsmittel aus der Zuleitung 124 zu empfangen. Der Luftkanaleinlass 300 und der Reduktionsmittelkanaleinlass 302 können wie gezeigt im Wesentlichen ringförmige Fluideinlässe sein, die durch die Düse 116 abgegrenzt werden. So kann sich beispielsweise der Luftkanaleinlass 300 im Wesentlichen um den Reduktionsmittelkanaleinlass 302 erstrecken und kann im Wesentlichen einem Ring oder Ringraum ähneln, der den Reduktionsmittelkanaleinlass 302 umgibt (z. B. konzentrisch dazu ist). Der Reduktionsmittelkanaleinlass 302 kann im Wesentlichen zentrisch im Innern der Düse 116 angeordnet sein und kann im Wesentlichen konzentrisch zur Längsachse 208 der Düse 116 sein.
In einigen Beispielen kann der Luftkanaleinlass 300 mit einem durch die Düse 116 abgegrenzten Luftkanal 304 fluidisch verbunden sein. Der Luftkanaleinlass 300 kann dafür eingerichtet sein, dem Luftkanal 304 die aus der Zuleitung 124 empfangene Luft zuzuführen. Weiterhin kann der Reduktionsmittelkanaleinlass 302 mit einem durch die Düse 116 abgegrenzten Reduktionsmittelkanal 306 fluidisch verbunden sein. In solchen Beispielen kann der Reduktionsmittelkanaleinlass 302 dafür eingerichtet sein, dem Reduktionsmittelkanal 306 Reduktionsmittel zuzuführen, das über die Zuleitung 124 empfangen wird. In Ausführungsbeispielen können sich der Luftkanal 304 und/oder der Reduktionsmittelkanal 306 vom ersten Ende 118 der Düse 116 hin zum zweiten Ende 120 der Düse 116 erstrecken, um Luft bzw. Reduktionsmittel in einen inneren Hohlraum der Düse 116 zu leiten. Innerhalb des inneren Hohlraums können sich Luft und Reduktionsmittel mischen, um die vorstehend beschriebene Reduktionsmittellösung zu bilden. Die Reduktionsmittellösung kann derart geleitet werden, dass sie das zweite Ende 120 der Düse 116 durch den einen oder die mehreren Sprühkanalauslässe 210 verlässt. Das erste Ende 118 der Düse 116 kann dafür eingerichtet sein, die Düse 116 mittels eines im ersten Ende 118 enthaltenen Gewindes, mittels einer Schnappbefestigung, einer Klemmverschraubung und/oder einer oder mehreren der vorstehend beschriebenen Muffen mit der Versorgungsleitung 124 zu koppeln.
4 zeigt eine Seitenansicht der Düse 116. Wie gezeigt, kann die Düse 116 im Wesentlichen symmetrisch um die Längsachse 208 sein. Wie vorstehend erörtert, kann die Außenfläche 200 am ersten Ende 118 der Düse 116 im Wesentlichen zylinderförmig sein, und die Außenfläche 200 am zweiten Ende 120 der Düse 116 kann im Wesentlichen kegelförmig, im Wesentlichen kuppelförmig und/oder in irgendeiner anderen Konfiguration sein. Ferner veranschaulicht 4, dass ein Maß (z. B. eine Weite oder ein Durchmesser) der Düse 116 vom ersten Ende 118 bis zum zweiten Ende 120 kleiner werden kann.
Entsprechend der Darstellung erstrecken sich die Flügel 202 von der Außenfläche 200 der Düse 116 radial nach außen. Wie vorstehend erwähnt, können die Flügel 202 erste und zweite Seitenwände 204 aufweisen, die sich von der Außenfläche 200 der Düse 116 bis zur radial äußersten Oberfläche 206 der Flügel 202 erstrecken. Die radial äußerste Oberfläche 206 der Flügel 202 kann einen Außenumfang der Düse 116 definieren. Wie gezeigt, kann der Außenumfang im Wesentlichen einer Kegelstumpfform, einer im Wesentlichen Halbkuppelform, einer im Wesentlichen Kegelform und/oder einer Kombination davon ähneln.
Die jeweiligen radial äußersten Oberflächen 206 von zwei oder mehr der Flügel 202 können entlang der Längsachse 208 am zweiten Ende 120 der Düse 116 konvergieren. Zwischen benachbarten Seitenwänden 204 der Flügel 202 können einzelne Sprühkanalauslässe 210 zum Dispergieren von Reduktionsmittellösung in das Abgas 102 angeordnet sein. Außerdem kann bei einigen Ausführungsformen die Höhe der jeweiligen Seitenwände 204, gemessen in einer Richtung, die von der Außenfläche 200 der Düse 116 radial nach außen bis zu den jeweiligen radial äußersten Oberflächen 206 der Flügel 202 verläuft, abnehmen, während sich die Flügel 202 vom ersten Ende 118 der Düse 116 bis zum zweiten Ende 120 der Düse 116 in Richtung der Längsachse 208 erstrecken. Das heißt, in einer Richtung entlang der Längsachse 208 kann am ersten Ende 118 der Düse 116 die radial äußerste Oberfläche 206 des Flügels 202 in einem ersten Radialabstand von der Außenfläche 200 angeordnet sein und am zweiten Ende 120 der Düse 116 kann die radial äußerste Oberfläche 206 desselben Flügels 202 in einem zweiten Radialabstand von der Außenfläche 200 angeordnet sein, der kleiner als der erste Abstand ist.
Durch das Konvergieren der Flügel 202 kann das Abgas 102 zum zweiten Ende 120 der Düse 116 kanalisiert werden. Das Abgas 102 kann über die Sprühkanalauslässe 210 strömen und Reduktionsmittellösung entfernen oder das Dispergieren der Reduktionsmittellösung in das Abgasrohr 106 unterstützen. Weiterhin, weil bei den Kanälen 126 die Querschnittsfläche abnimmt, kann die Geschwindigkeit des Abgases 102, das durch die Kanäle 126 strömt, zunehmen, während das Abgas 102 durch die Kanäle 126 vom ersten Ende 118 zum zweiten Ende 120 der Düse 116 strömt. Die Erhöhung der Geschwindigkeit kann im Allgemeinen dazu beitragen, Reduktionsmittellösung aus der Düse 116 zu entfernen, und kann ein Zusetzen der Sprühkanalauslässe 210, das durch eine Ansammlung der Reduktionsmittellösung nahe der jeweiligen Sprühkanalauslässe 210 verursacht ist, verhindern. Zusätzlich kann die raumspiralförmige Konfiguration der Kanäle 126 eine Ansammlung der Reduktionsmittellösung in und/oder an der Düse 116 verringern. Wie gezeigt, können einzelne Kanäle 126 zwischen einer Seitenwand 204 eines ersten Flügels 202 und einer Seitenwand 204 eines zweiten Flügels 202 angeordnet sein, wobei die Seitenwand 204 des ersten Flügels 202 und die Seitenwand 204 des zweiten Flügels 202 einander zugewandt sind.
5 zeigt eine Draufsicht auf die Düse 116, wie vom zweiten Ende 120 aus gesehen. Das zweite Ende 120 kann die Sprühkanalauslässe 210 zum Dispergieren von Reduktionsmittellösung in das Abgas 102 aufweisen. Die Sprühkanalauslässe 210 können eine Vielzahl von Querschnittsformen oder - abmessungen aufweisen. Beispielsweise können die Sprühkanalauslässe 210 im Wesentlichen kegelförmig, im Wesentlichen kreisförmig, im Wesentlichen trapezförmig, im Wesentlichen quadratisch, im Wesentlichen rechteckig, im Wesentlichen oval und/oder in irgendeiner anderen Form sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Sprühkanalauslässe 210 und/oder die innerhalb der Düse 116 ausgebildeten Sprühkanäle/Durchgänge, die die Reduktionsmittellösung zu den Sprühkanalauslässen 210 leiten, am zweiten Ende 120 der Düse 116 raumspiralförmig, abgewinkelt und/oder anderweitig in einer Richtung radial weg von der Längsachse 208 orientiert sein. Das heißt, in einigen Beispielen können die Sprühkanalauslässe 210 und/oder die Sprühkanäle abgewinkelt und/oder anders konfiguriert sein, um Reduktionsmittellösung von der Längsachse 208 (4) der Düse 116 wegzuleiten. Eine solche Konfiguration kann dazu beitragen, die Reduktionsmittellösung im Abgas 102 zu dispergieren, Luft und Reduktionsmittel in der Düse 116 zu mischen und/oder die Größe einer von der Düse 116 dispergierten Fahne einzustellen. Zudem kann die raumspiralförmige Beschaffenheit der Kanäle, die die Reduktionsmittellösung zu den Sprühkanalauslässen 210 leiten, bewirken, dass die Reduktionsmittellösung die Düse 116 bei einer Wirbel- bzw. Drallbewegung um die Längsachse 208 verlässt.
In einigen Beispielen können die Sprühkanalauslässe 210 um das zweite Ende 120 und um die Längsachse 208 herum im Wesentlichen gleichverteilt und/oder radial beabstandet sein (4). Zudem können einzelne Sprühkanalauslässe 210 einander diametral gegenüberliegen, sodass die Reduktionsmittellösung im Wesentlichen gleichmäßig in das Abgas 102 dispergiert werden kann (1). Des Weiteren können einzelne Sprühkanalauslässe 210 zwischen benachbarten Flügeln 202 oder zwischen benachbarten Seitenwänden 204 der benachbarten Flügel 202 angeordnet sein. Weiterhin, 5 veranschaulicht zwar acht Sprühkanalauslässe 210, doch die Düse 116 kann mehr oder weniger als acht Sprühkanalauslässe 210 aufweisen. So kann die Düse 116 beispielsweise zwölf Sprühkanalauslässe 210 oder vier Sprühkanalauslässe 210 aufweisen.
Wie in 5 gezeigt, können die jeweiligen radial äußersten Oberflächen 206 von zwei oder mehr der Flügel 202 am zweiten Ende 120 der Düse 116 zusammenkommen bzw. konvergieren. Bei einigen Ausführungsformen können die Flügel 202 entlang oder bei der Längsachse 208 der Düse 116 am zweiten Ende 120 konvergieren. Wie vorstehend erwähnt, kann in Anbetracht der Tatsache, dass die radial äußerste Oberfläche 206 der Flügel 202 konvergieren kann, ein Querschnittsabstand zwischen benachbarten Flügeln 202 und/oder benachbarten Seitenwänden 204 benachbarter Flügel 202 vom ersten Ende 118 bis zum zweiten Ende 120 und in einer Richtung entlang der Längsachse 208 abnehmen. 5 veranschaulicht, dass am ersten Ende 118 der Düse 116 die Flügel 202 durch beispielsweise einen Abstand 500 (z. B. einen Abstand zwischen einander gegenüberliegenden Seitenwänden 204 benachbarter Flügel 202) getrennt sein können. Während sich die Flügel 202 vom ersten Ende 118 hin zum zweiten Ende 120 der Düse 116 entlang der Längsachse 208 erstrecken, können sie, wie 5 veranschaulicht, durch einen Abstand 502 getrennt sein, der kleiner als der Abstand 500 (z. B ein Abstand zwischen einander gegenüberliegenden Seitenwänden 204 benachbarter Flügel 202) ist. Zwar zeigt 5 den Abstand 502, wie von einem bestimmten Ort (z. B. den jeweiligen Mittelpunkten der einander gegenüberliegenden Seitenwände 204) zwischen dem ersten Ende 118 und dem zweiten Ende 120 aus gemessen, doch es versteht sich, dass der Abstand 502 lediglich einen beispielhaften Abstand zwischen den Flügeln 202 darstellt, um das Konvergieren bzw. Zusammenkommen der radial äußersten Oberflächen 206 der Flügel 202 am zweiten Ende 120 der Düse 116 zu veranschaulichen.
Überdies kann sich eine Spirallänge der Flügel 202 vom ersten Ende 118 bis zum zweiten Ende 120 der Düse 116 in einem Drehwinkelbereich (z. B. etwa 15 Grad, etwa 20 Grad, etwa 30 Grad usw.) um die Längsachse 208 der Düse 116 erstrecken. Zudem können die Flügel 202 raumspiralförmig, bei konstanter Bahnkurve entlang der Längsachse 208, sein oder Abschnitte der Flügel 202 können raumspiralförmig, bei verschiedenen Bahnkurven entlang der Längsachse 208, sein.
Am ersten Ende 118 können die radial äußersten Oberflächen 206 jeweiliger Flügel 202 im Abstand von der Außenfläche 200 der Düse 116 sein. Somit können die Flügel 202 Einlässe für die Kanäle 126 bilden. Obwohl in 5 das Düsengehäuse 122 der Übersichtlichkeit wegen weggelassen wurde, versteht sich, dass das Düsengehäuse 122 zur Bildung jedes der hier beschriebenen Kanäle 126 beitragen kann. Der lineare Abstand zwischen (z. B. sich erstreckend von) den radial äußersten Oberflächen 206 diametraler Flügel 202 am ersten Ende 118 der Düse 116 kann größer sein als der lineare Abstand zwischen zwei diametralen Punkten der Außenfläche 200 am ersten Ende 118 der Düse 116. Mit anderen Worten, 5 veranschaulicht am ersten Ende 118 einen linearen Abstand 504 zwischen einem Punkt 506 und einem zum Punkt 506 diametralen Punkt 508 auf der Außenfläche 200 der Düse 116. Zum Vergleich, ein linearer Abstand 510 kann zwischen einem Punkt 512 auf der radial äußersten Oberfläche 206 eines ersten Flügels 202 am ersten Ende 118 und einem diametralen Punkt 514 auf der radial äußersten Oberfläche 206 eines zweiten Flügels 202 am ersten Ende 118 bestimmt werden. Um die Einlässe für die Kanäle 126 zu bilden, kann der lineare Abstand 510 größer als der lineare Abstand 510 sein.
5 veranschaulicht weiter, dass sich die Flügel 202 von der Außenfläche 200 der Düse 116 auf eine gekrümmte Art und Weise bezüglich der Längsachse 208 nach außen erstrecken können. In einigen Beispielen können sich die Flügel 202 und/oder die Seitenwände 204 auf leicht gekrümmte Art, im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn orientiert um die Längsachse 208 der Düse 116 nach außen erstrecken. Die Flügel 202 können sich, miteinander verglichen, in im Wesentlichen gleichem Maße krümmen, und sie können in im Wesentlichen betragsmäßig gleichem Abstand voneinander (z. B. im Wesentlichen abstandsgleich auf der Außenfläche 200 und um die Längsachse 208) angeordnet sein. Das heißt, ein erster Flügel 202 und ein zweiter Flügel 202 können sich vom ersten Ende 118 bis zum zweiten Ende 120 der Düse 116 und um die Längsachse 208 in im Wesentlichen gleichem Maße krümmen. In solchen Beispielen können die Kanäle 126 das Abgas 102 im Wesentlichen einheitlich über das zweite Ende 120 der Düse 116 leiten. Außerdem können die Flügel 202 und/oder die Seitenwände 204 eine im Wesentlichen einheitliche Dicke aufweisen und können sich von der Außenfläche 200 der Düse 116 radial nach außen erstrecken, bei im Wesentlichen gleichen Längen an ähnlichen Positionen entlang der Spirallänge der Flügel 202. Außerdem, obwohl nach der Darstellung von 5 die Düse 116 acht Kanäle 126 und acht Flügel 202 aufweist, kann die Düse 116 mehr oder weniger als acht Kanäle 126 oder acht Flügel 202 aufweisen.
6 zeigt eine Unteransicht der Düse 116, wie vom ersten Ende 118 der Düse 116 aus gesehen. Wie in 6 gezeigt, kann, in einigen Beispielen, der Luftkanal 304 sich erweitern, verzweigen oder auf andere Weise in mehrere durch die Düse 116 abgegrenzte Luftdurchlässe 600 aufspalten, wie etwa vier Luftdurchlässe 600. Das heißt, obwohl 3 (vorstehend beschrieben) den Luftkanal 304 als im Wesentlichen eine Zylinderform aufweisend veranschaulicht, kann sich der Luftkanal 304 über eine vorbestimmte Länge in einer Richtung im Wesentlichen entlang der Längsachse 208 in die Düse 116 erstrecken und kann sich in zwei oder mehr jeweilige Luftdurchlässe 600 verzweigen, die durch die Düse 116 abgegrenzt werden. Jeder der Luftdurchlässe 600 kann einen entsprechenden Luftdurchlass-Einlass 602 aufweisen, der durch die Düse 116 abgegrenzt wird, und kann dafür eingerichtet sein, Luft aus dem Luftkanal 304 zu empfangen. In einigen Ausführungsbeispielen können die Luftdurchlässe 600 und die Luftdurchlass-Einlässe 602 um die Längsachse 208 der Düse 116 im Wesentlichen gleichverteilt sein, derart, dass die Luftdurchlässe 600 einander im Wesentlichen diametral gegenüberliegen können.
Wie in 6 gezeigt, kann einer oder können mehrere der Luftdurchlässe 600 am Luftdurchlass-Einlass 602 eine Querschnittsfläche aufweisen, die einer im Wesentlichen gekrümmten und/oder im Wesentlichen ovalen Form ähneln kann. Während die Luftdurchlässe 600 sich zum inneren Hohlraum der Düse 116 hin, in Richtung des zweiten Endes 120 der Düse 116 erstrecken, kann sich einer oder können sich mehrere der Luftdurchlässe 600 zu einem jeweiligen Luftdurchlass-Auslass verjüngen (z. B. kann der Durchmesser abnehmen). Zusätzlich oder alternativ können die Luftdurchlässe 600 gekrümmt, abgefast, kegelstumpfförmig und/oder in irgendeiner Kombination davon sein.
Die Luftdurchlässe 600 können dafür eingerichtet sein, Luft, die via die Luftdurchlass-Einlässe 602 empfangen wird, zum inneren Hohlraum der Düse 116 zu leiten, wo sich die Luft mit dem vom Reduktionsmittelkanal 306 gelieferten Reduktionsmittel mischen kann. Weil während des Verlaufs der Luftdurchlässe 600 zum inneren Hohlraum 1400 hin ihre Querschnittsfläche abnimmt, kann zudem die Geschwindigkeit der Luft, die durch die jeweiligen Luftdurchlässe 600 strömt, zunehmen, während sich die Luft dem zweiten Ende 120 der Düse 116 nähert. Dementsprechend kann Luft, wenn sie in den inneren Hohlraum eingeblasen wird, sich mit einer höheren Geschwindigkeit mit dem Reduktionsmittel mischen, sodass sich die Zerstäubung des Reduktionsmittels verbessert. Bei einigen Ausführungsformen kann jeder der Luftdurchlässe 600 eine im Wesentlichen ähnliche Größe und Form wie einer der anderen aufweisen, sodass die Luftdurchlässe 600 jeweils eine im Wesentlichen gleiche Menge Luft aus dem Luftkanal 304 empfangen. Im Gegenzug kann sich Luft, die von jeweiligen der Luftdurchlässe 600 zugeführt wird, aufgrund deren ähnlicher Größe und/oder Form gleichmäßig mit Reduktionsmittel vermischen, was potenziell zu einer im Wesentlichen gleichmäßigen Zerstäubung innerhalb des inneren Hohlraums der Düse 116 führt. Des Weiteren, obwohl 6 zeigt, dass sich der beispielhafte Luftkanal 304 in vier Luftdurchlässe 600 verzweigt, kann die Düse 116 mehr oder weniger als vier Luftdurchlässe 600 aufweisen. So kann die Düse 116 beispielsweise, in einigen Beispielen, mehr oder weniger als zwölf Luftdurchlässe 600 aufweisen.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht, von oben, des Düsengehäuses 122. Das Düsengehäuse 122 kann ein erstes Ende 700 und ein zweites Ende 702 aufweisen. Vom ersten Ende 700 bis zum zweiten Ende 702 kann sich eine Außenfläche 704 des Düsengehäuses 122 erstrecken. Wie gezeigt, kann sich die Außenfläche 704 vom ersten Ende 700 bis zum zweiten Ende 702 krümmen oder verjüngen.
Am zweiten Ende 702 kann das Düsengehäuse 122 eine Öffnung 706 aufweisen. Die Öffnung 706 kann im Wesentlichen kreisförmig, im Wesentlichen oval und/oder in irgendeiner anderen Form sein, und die Öffnung 706 kann dafür eingerichtet sein, das zweite Ende 120 der Düse 116 aufzunehmen. Das heißt, um kurz auf 1 zurückzukommen und wie hier ausführlich erörtert, das zweite Ende 120 der Düse 116 kann sich durch und/oder über die Öffnung 706 hinaus erstrecken, derart, dass das zweite Ende 120 der Düse 116 außerhalb des Düsengehäuses 122 angeordnet sein kann.
8 zeigt eine Unteransicht des Düsengehäuses 122, wie vom ersten Ende 700 aus gesehen. Wie gezeigt, kann sich das Düsengehäuse 122 vom ersten Ende 700 zum zweiten Ende 702 hin verjüngen, und dadurch wird die Querschnittsabmessung kleiner.
Das erste Ende 700 der Düse 116 kann eine Öffnung 800 mit einem Durchmesser 802 aufweisen. Zudem kann das Düsengehäuse 122 eine Innenfläche 804 aufweisen, die gegenüber der Außenfläche 704 angeordnet ist. Zwischen der Außenfläche 704 und der Innenfläche 804 kann das Düsengehäuse 122 eine Dicke aufweisen. Die Innenfläche 804 erstreckt sich zwischen dem ersten Ende 700 und dem zweiten Ende 702 des Düsengehäuses 122 oder zwischen der Öffnung 706 und der Öffnung 800.
Wie hier erörtert, können bei einigen Ausführungsformen die Düse 116 und das Düsengehäuse 122 miteinander gekoppelt sein. Beispielsweise kann das Düsengehäuse 122 dafür eingerichtet sein, sich über einem Außenumfang der Düse 116 zu befinden, der durch die radial äußerste Oberfläche 206 der Flügel 202 gebildet wird. Somit und wie in 11 mit mehr Details gezeigt, kann der Durchmesser 802 der Öffnung 800 im Wesentlichen gleich dem linearen Abstand 510 sein, um zu ermöglichen, dass das Düsengehäuse 122 bei der Montage über die Düse 116 passt.
9 zeigt eine Seitenansicht des Düsengehäuses 122. Das Düsengehäuse 122 kann symmetrisch um eine Längsachse 900 des Düsengehäuses 122 sein, und in einigen Beispielen kann die Längsachse 900 des Düsengehäuses 122 im Wesentlichen kollinear zur Längsachse 208 der Düse 116 sein, wenn das Düsengehäuse 122 an die Düse 116 gekoppelt ist. Das Düsengehäuse 122 kann eine Außenfläche 704 aufweisen, die sich vom ersten Ende 700 bis zum zweiten Ende 702 und entlang der Längsachse 900 verjüngt.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht der Düse 116, wobei das Düsengehäuse 122 über einem Abschnitt der Düse 116 angeordnet gezeigt ist. Während der Fertigung kann das erste Ende 700 des Düsengehäuses 122 über die radial äußersten Oberflächen 206 der Flügel 202 vorwärtsgeschoben werden, und zwar vom zweiten Ende 120 in Richtung des ersten Endes 118 der Düse 116. Da die radial äußerste Oberfläche 206 der Flügel 202 mit der Innenfläche 804 des Düsengehäuses 122 in Kontakt kommen soll, kann wiederum das erste Ende 118 der Düse 116 mit dem ersten Ende 700 des Düsengehäuses 122 bündig gemacht werden. Anders ausgedrückt, während der Fertigung kann die Innenfläche 804 des Düsengehäuses 122 sich über der jeweiligen radial äußersten Oberfläche 206 der jeweiligen Flüge 202 absenken, während das erste Ende 700 des Düsengehäuses 122 zum ersten Ende 118 der Düse 116 vorwärtsgeschoben wird.
Aufgrund der Verjüngung des Düsengehäuses 122 vom ersten Ende 700 bis zum zweiten Ende 702 kann die Innenfläche 804 des Düsengehäuses 122 an der radial äußersten Oberfläche 206 der Flügel 202 zur Anlage kommen, und dadurch wird verhindert, dass das Düsengehäuse 122 sich weiter zum ersten Ende 118 der Düse 116 hin vorwärts bewegt. Hinzu kommt, weil das zweite Ende 702 des Düsengehäuses 122 die Öffnung 706 aufweist, kann sich das zweite Ende 120 des Düsengehäuses 122 durch die Öffnung 704 erstrecken, wodurch ermöglicht wird, dass die Reduktionsmittellösung aus den Sprühkanalauslässen 210 austritt, nämlich in das Abgas 102. Die Düse 116 und das Düsengehäuse 122 können unter Verwendung von Klebstoffen, Befestigungselementen, Schweißnähten usw. aneinander befestigt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann das Düsengehäuse 122 abnehmbar bis dauerhaft an der Düse 116 anbringbar sein. Zudem können, in manchen Fällen, die Düse 116 und das Düsengehäuse 122 als ein Einzelteil gefertigt werden. Bei Ausführungsformen, bei denen das Düsengehäuse 122 an die Düse 116 gekoppelt ist, kann das Düsengehäuse 122 zur Wegelenkung des Abgases 102 innerhalb der Kanäle 126 zum zweiten Ende 120 der Düse 116 hin beitragen. Insbesondere kann in solchen Beispielen die Innenfläche 804 des Düsengehäuses 122 mindestens einen Abschnitt eines oder mehrerer der jeweiligen Kanäle 126 bilden, um an der Führung des Abgases 102 vom ersten Ende 118 der Düse 116 zum zweiten Ende 120 der Düse 116 hin mitzuwirken.
11 zeigt eine Seitenansicht der Düse 116, wobei das Düsengehäuse 122 über einem Abschnitt der Düse 116 angeordnet gezeigt ist. Wie gezeigt, kann das zweite Ende 120 der Düse 116 durch die Öffnung 706 am zweiten Ende 702 des Düsengehäuses 122 vorstehen oder sich durch diese erstrecken. Wie vorstehend erwähnt, kann das Düsengehäuse 122 über die radial äußerste Oberfläche 206 der Flügel 202 gleiten, bis sich das erste Ende 700 des Düsengehäuses 122 nicht weiter in Richtung des ersten Endes 118 der Düse 116 vorwärtsschieben lässt. Demzufolge kann die Innenfläche 804 des Düsengehäuses 122 an der radial äußersten Oberfläche 206 der Flügel 202 zur Anlage kommen. Somit kann die radial äußerste Oberfläche 206 der jeweiligen Flügel entlang der Innenfläche 804 an das Düsengehäuse 122 angrenzen. Dabei können eine Krümmung der Flügel 202 und eine Krümmung der Innenfläche 804 im Wesentlichen ähnlich sein, sodass die radial äußerste Oberfläche 206 der Flügel 202 entlang einer Länge (z. B. entlang im Wesentlichen der gesamten Länge) der Flügel 202 an die Innenfläche 804 des Düsengehäuses 122 stoßen kann. Bei einigen Ausführungsformen können das erste Ende 700 des Düsengehäuses 122 und das erste Ende 118 der Düse 116 koplanar sein.
12 zeigt eine Draufsicht auf die Düse 116, wobei das zweite Ende 120 der Düse 116 gezeigt ist, das sich durch die Öffnung 706 am zweiten Ende 702 des Düsengehäuses 122 erstreckt. Zudem kann die Öffnung 706 dafür eingerichtet sein, das Abgas 102, welches durch die Kanäle 126 strömt, so zu leiten, dass es die Kanäle 126 verlässt und über die Sprühkanalauslässe 210 strömt. Das heißt, einzelne Kanäle 126 können einen entsprechenden Auslass benachbart zum zweiten Ende 702 des Düsengehäuses 122 aufweisen, wodurch das Abgas 102 die Kanäle 126 in einer um die Längsachse 208 der Düse 116 wirbelnden Weise verlassen kann. Das Abgas 102 kann über einen entsprechenden Sprühkanalauslass 210 strömen.
13 zeigt eine Unteransicht der Düse 116, wobei die Flügel 202 gezeigt sind, die Berührungspunkte mit dem Düsengehäuse 122 aufweisen. Insbesondere veranschaulicht 13, dass die radial äußerste Oberfläche 206 der Flügel 202 im Wesentlichen bündig zur Innenfläche 804 des Düsengehäuses 122 ausgerichtet sein kann. Auf diese Weise kann das Abgas 102 via die Kanäle 126 vom ersten Ende 118 zum zweiten Ende 120 der Düse 116 geleitet werden. Bei dieser Konfiguration kann jeder jeweilige Kanal 126 fluidisch im Wesentlichen getrennt von den übrigen Kanälen 126 sein, die durch die Düse 116 gebildet werden.
Bei Ausführungsformen, bei denen die Düse 116 und das Düsengehäuse 122 miteinander gekoppelt sind, können einzelne Kanäle 126 auf mehreren Seiten umgeben sein, nämlich von der Außenfläche 200, auf einer Seite (z. B. der ersten lateralen Seite); von der Innenfläche 804 des Düsengehäuses 122, auf einer Seite (z. B. der zweiten lateralen Seite); und von den Seitenwänden 204 benachbarter Flügel 202, auf zwei Seiten (z. B. einer ersten Seitenwand 204 eines ersten Flügels 202 und einer zweien Seitenwand 204 eines zweiten Flügels 202 gegenüber der ersten Seitenwand 204 des ersten Flügels 202). Dabei können einzelne Kanäle 126 fluidisch im Wesentlich voneinander getrennt sein. Zudem veranschaulicht 13, dass einzelne Kanäle 126 einen entsprechenden Einlass aufweisen können, der zum ersten Ende 118 der Düse 116 und zum ersten Ende 700 des Düsengehäuses 122 benachbart ist, wodurch das Abgas 102 in die Kanäle 126 gelangen kann.
Wie vorstehend erwähnt, können die Flügel 202 vom ersten Ende 118 bis zum zweiten Ende 120 um die Längsachse 208 raumspiralförmig sein, um in das Abgas 102, das durch die Kanäle 126 strömt, eine Wirbel- oder Drallbewegung einzubringen. Die raumspiralförmige Beschaffenheit der Kanäle 126 kann dazu beitragen, eine Auskristallisation der Reduktionsmittellösung an den Sprühkanalauslässen 210 dadurch zu verringern, dass Reduktionslösung aus den Sprühkanalauslässen 210 gesaugt wird. Zusätzlich kann durch die Verjüngung der Kanäle 126 das Abgas 102 innerhalb der Kanäle 126 seine Geschwindigkeit erhöhen, um Reduktionsmittel zu entfernen.
14 zeigt eine Schnittansicht der Düse 116 und des Düsengehäuses 122, die miteinander gekoppelt sind. Wie in 14 gezeigt, kann die Düse 116 einen inneren Hohlraum 1400 abgrenzen, der innen bezüglich der Außenfläche 200 der Düse 116 angeordnet ist. Der Darstellung entsprechend kann der innere Hohlraum 1400 zwischen dem ersten Ende 118 und dem zweiten Ende 120 der Düse 116 angeordnet sein, wobei er jedoch in manchen Fällen näher am zweiten Ende 120 als am ersten Ende 118 der Düse 116 angeordnet sein kann.
Der innere Hohlraum 1400 kann von der Düse 116 gebildet werden und kann durch ein unteres Ende 1402, ein oberes Ende 1404 entgegengesetzt zum oberen Ende 1402 und eine Seitenwand 1406, die durch die Düse 116 gebildet wird, definiert sein. In solchen Beispielen kann sich die Seitenwand 1406 vom unteren Ende 1402 bis zum oberen Ende 1404 des inneren Hohlraums 1400 erstrecken. In einigen Beispielen kann der innere Hohlraum 1400 außerdem eine Struktur 1408 und eine Kammer 1410 aufweisen. So kann beispielsweise die Struktur 1408 im Wesentlichen zentrisch innerhalb des inneren Hohlraums 1400 angeordnet sein, und die Struktur 1408 kann im Wesentlichen zentrisch zur Längsachse 208 der Düse 116 ausgerichtet sein. In manchen Fällen kann sich die Struktur 1408 vom unteren Ende 1402 des inneren Hohlraums 1400 hin zum oberen Ende 1404 des inneren Hohlraums 1400 erstrecken. Bei einigen Ausführungsformen jedoch kann sich die Struktur 1408 vom oberen Ende 1404 oder von der Seitenwand 1406 des inneren Hohlraums 1400 aus erstrecken.
Wie in 14 gezeigt, kann die Struktur 1408 in einigen Beispielen eine erste Seite mit der Auftrefffläche 1412 und eine zweite Seite, gegenüber der ersten Seite, mit einem im Wesentlichen kegelförmigen Kopfteil 1414 aufweisen. In einigen Beispielen kann die Auftrefffläche 1412 im Wesentlichen konkav sein und kann u. a. eine im Wesentlichen kegelförmige Oberfläche, eine im Wesentlichen halbkugelförmige Oberfläche und/oder eine Kombination davon sein. In einigen Beispielen kann die Auftrefffläche 1412 in einem spitzen eingeschlossenen Winkel von ungefähr 15 Grad, ungefähr 30 Grad, ungefähr 45 Grad und/oder einem anderen Wert in Bezug auf eine Achse oder Ebene, die sich senkrecht zur Längsachse 208 der Düse 116 erstreckt, orientiert sein.
Die Struktur 1408 kann ferner außerdem eine(n) oder mehrere Säulen, Pfosten oder Stützen 1416 aufweisen, die sich von der ersten Seite der Struktur 1408 benachbart zur Auftrefffläche 1412 erstrecken. Die Stützen 1416 können die Auftrefffläche 1412 der Struktur 1408 über oder gegenüber dem Reduktionsmittelkanal 306 versetzt unterstützen oder abstützen. Beispielsweise können die Stützen 1416 die Struktur 1408 an das untere Ende 1402, das obere Ende 1404 und/oder die Seitenwänden 1406 koppeln, um die Auftrefffläche 1412 vom unteren Ende 1402 des inneren Hohlraums 1400 aus oder in beliebiger Entfernung von einem Reduktionsmittelkanalauslass 1418 abzustützen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Struktur 1408 vier Stützen 1416 aufweisen, die im Wesentlichen abstandsgleich (d. h. im Abstand von ungefähr 90 Grad) um den Reduktionsmittelkanal 306 herum angeordnet sein können. Jedoch kann bei einigen Ausführungsformen die Struktur 1408 mehr oder weniger als vier Stützen 1416 aufweisen. Beispielsweise kann die Struktur 1408 drei Stützen 1416 aufweisen. Zudem kann es zwischen benachbarten Stützen 1416 Lücken oder Zwischenräume geben.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die Mittellinie des Reduktionsmittelkanals 306 mit dem Mittelpunkt (oder der Mittellinie) der Auftrefffläche 1412 der Struktur 1408 fluchten. In solchen Beispielen kann die Längsachse 208 der Düse 116 im Wesentlichen zentrisch durch die Auftrefffläche 1412 und durch den Reduktionsmittelkanal 306 verlaufen. Zudem kann die Auftrefffläche 1412, bei einigen Ausführungsformen, eine ähnliche Weite wie der Reduktionsmittelkanal 306 aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Weite der Auftrefffläche 1412 jedoch größer sein als die Weite des Reduktionsmittelkanals 306, um einer Entspannung bzw. Expansion des Reduktionsmittels, während es aus dem Reduktionsmittelauslass 1418 austritt, Rechnung zu tragen.
Wie vorstehend erörtert, kann die Düse 116 die Durchlässe 600 (6) aufweisen, die in Auslässen enden, und die jeweiligen Auslässe jedes Luftdurchlasses 600 können dafür eingerichtet sein, Luft aus den Luftdurchlässen 600 in den inneren Hohlraum 1400 zu leiten. Beispielsweise kann jeder der Luftdurchlässe 600 einen jeweiligen Luftdurchlass-Einlass 602 (6) und einen entsprechenden Luftdurchlass-Auslass 1420, der Luft in den inneren Hohlraum 1400 dispergiert, aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen können die Luftdurchlässe 600 an der Seitenwand 1406 des inneren Hohlraums 1400 enden, und in solchen Beispielen kann die Seitenwand 1406 die Luftdurchlass-Auslässe 1420 bilden, die Luft in den inneren Hohlraum 1400 abgeben.
Bei einigen Ausführungsformen kann die Orientierung des einen oder der mehreren Luftdurchlass-Auslässe 1420 im Wesentlichen senkrecht zum Reduktionsmittelkanal 306 und/oder zum Reduktionsmittelkanalauslass 1418 sein. Mit anderen Worten, das Reduktionsmittel kann axial und/oder in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 208 der Düse 116 verläuft, in den inneren Hohlraum 1400 einströmen, während die Luft radial und/oder in einer Richtung die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 208 der Düse 116 verläuft, in den inneren Hohlraum 1400 einströmen kann. Zudem können die Luftdurchlass-Auslässe 1420 im Wesentlichen abstandsgleich um einen Umfang des inneren Hohlraums 1400 herum angeordnet sein.
Das obere Ende 1404 des inneren Hohlraums 1400 kann konvergieren (z. B. indem es einen kleineren Durchmesser als das untere Ende 1402 aufweist), um die Reduktionsmittellösung zu den Sprühkanalauslässen 210 zu leiten und zu beschleunigen. Das heißt, das obere Ende 1404 kann zur Längsachse 208 der Düse 116 hin konvergieren. Wie hier ausführlich erörtert, können Kanäle die Reduktionsmittellösung aus der Kammer 1410 bei Strömungsverengung zu den Sprühkanalauslässen 210 leiten.
Wie vorstehend erörtert, können die Stützen 1416 die Auftrefffläche 1412 vom unteren Ende 1402 des inneren Hohlraums 1400 aus abstützen, um zu ermöglichen, dass das Reduktionsmittel von unterhalb der Struktur 1408 aus dispergiert wird. Weiterhin kann in Fällen, in denen die Struktur 1408 mehr als eine Stütze 1416 aufweist, eine Lücke die benachbarten Stützen 1416 voneinander trennen. Bei einigen Ausführungsformen können die Luftdurchlass-Auslässe 1420 derart eingerichtet und ausgerichtet sein, dass Luft zu der Lücke zwischen benachbarten Stützen 1416 hin dispergiert wird. Bei einigen Ausführungsformen kann jeder Luftdurchlass-Auslass 1420 gegenüber einer jeweiligen Lücke zwischen den Stützen 1416 angeordnet und/oder zu der Lücke hin orientiert sein. Von daher können die Luftdurchlass-Auslässe 1420 so positioniert und/oder orientiert sein, dass sie Luft in den inneren Hohlraum 1400 an einem Ort einblasen, an dem das Reduktionsmittel unterhalb der Struktur 1408 ausströmt. Mit anderen Worten, die Lücken zwischen benachbarten Stützen 1416 ermöglichen, dass das Reduktionsmittel radial, zur Seitenwand 1406 hin, dispergiert wird.
Durch die Form der Stützen 1416 und/oder den Ort der Stützen 1416 innerhalb des inneren Hohlraums 1400 kann eine störende Beeinflussung des Reduktionsmittels, während es aus dem Reduktionsmittelkanal 306 zur Seitenwand 1406 hin strömt, minimiert werden.
Zudem kann die Düse 116 mehr als vier Luftdurchlässe 600 und zugehörige Luftdurchlass-Auslässe 1420 aufweisen. Wird die Anzahl der Luftdurchlässe 600 erhöht, kann die Menge der in den inneren Hohlraum 1400 eingeblasenen Luft zunehmen, was zu einer verbesserten Zerstäubung des Reduktionsmittels führen kann. Die Anzahl der Luftkanäle 600 kann von der Einsatzumgebung der Düse 116 abhängen. So kann beispielsweise bei Anwendungen, bei denen der Volumenstrom des Abgases 102 stark oder das Volumen des Abgases groß sein kann, ein Einbeziehen von mehr Luftkanälen 600 die Zerstäubung des Reduktionsmittels verbessern und/oder einen stärkeren Volumenstrom des Reduktionsmittels ausgleichen.
15 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Negativraums 1500 der Düse 116. Der Negativraum 1500 kann eine materialfreie Stelle oder einen Leerraum repräsentieren, die/der mit dem Formen der Düse 116 der vorliegenden Offenbarung in einem 3D-Druckverfahren oder einem anderen Fertigungsverfahren in Zusammenhang steht. Beispielsweise können die verschiedenen Komponenten des in 15 dargestellten Negativraums 1500 repräsentativ für die Luftdurchlässe 600, den inneren Hohlraum 1400 und/oder andere Strömungskanäle/Durchlässe der Düse 116 sein, die in einem beispielhaften 3D-Druckverfahren gebildet wird.
Der Negativraum 1500 kann durch ein oberes Ende 1502, das dem zweiten Ende 120 der Düse 116 entsprechen kann, und ein unteres Ende 1504, das dem ersten Ende 118 der Düse 116 entsprechen kann, definiert sein. Weiterhin kann der Negativraum 1500 einen Sprühkanal-Leerraum 1506 aufweisen, der den Kanälen der Düse 116 entspricht, die mit den Sprühkanalauslässen 210 fluidisch verbunden sind. Der Sprühkanal-Leerraum 1506 kann einen Sprühkanalauslass-Leerraum 1508 aufweisen, der den Sprühkanalauslässen 210 entsprechen kann, und einen Sprühkanaleinlass-Leerraum 1510, der Sprühkanaleinlässen der Sprühkanäle entsprechen kann, die die Sprühkanalauslässe 210 speisen. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Sprühkanal-Leerraum 1506 raumspiralförmig um die Längsachse 208 der Düse 116 angeordnet sein. Da sich bei einer solchen Konfiguration die Sprühkanäle von den Sprühdüseneinlässen hin zu den Sprühkanalauslässen 210 erstrecken, können die Sprühkanäle raumspiralförmig um die Längsachse 208 der Düse 116 sein. 15 veranschaulicht, dass bei einigen Ausführungsformen der Sprühkanal-Leerraum 1506 zum oberen Ende 1502 des Leerraums 1500 hin konvergieren kann, weil die Sprühkanäle raumspiralförmig zum zweiten Ende 120 der Düse 116 hin und entlang der Längsachse 208 sein können. Anders ausgedrückt, am oberen Ende 1502 des Leerraums 1500 kann der Abstand 1512 vom Mittelpunkt eines ersten Sprühkanaleinlass-Leerraums 1510 bis zum Mittelpunkt eines zweiten Sprühkanaleinlass-Leerraums 1510, der zum ersten Sprühkanaleinlass-Leerraum 1510 benachbart ist, größer sein als der Abstand 1514 vom Mittelpunkt des ersten Sprühkanalauslass-Leerraums 1508 bis zum Mittelpunkt des zweiten Sprühkanalauslass-Leerraums 1508, der zum ersten Sprühkanalauslass-Leerraum 1508 benachbart ist. An sich dürfen jeweilige Sprühkanalauslässe 210 nicht konzentrisch zu oder ausgerichtet auf einen jeweiligen Sprühkanaleinlass sein.
Auch kann sich der Sprühkanal-Leerraum 1506 entlang seiner Länge zwischen dem Sprühkanaleinlass-Leerraum 1510 und dem Sprühkanalauslass-Leerraum 1508 verjüngen. Beispielsweise kann der Sprühkanal-Leerraum 1506 am Sprühkanaleinlass-Leerraum 1510 eine erste Querschnittsfläche aufweisen und am Sprühkanalauslass-Leerraum 1508 eine zweite Querschnittsfläche, die kleiner sein kann als die erste Querschnittsfläche. Zudem kann sich die Querschnittsform des Sprühkanaleinlass-Leerraums 1510 von der Querschnittsform des Sprühkanalauslass-Leerraums 1508 unterscheiden. Beispielsweise kann der Sprühkanaleinlass-Leerraum 1510 eine Trapezform aufweisen, während der Sprühkanalauslass-Leerraum 1512 im Wesentlichen eine Kreisform aufweisen kann.
Der Sprühkanal-Leerraum 1506 formt Sprühkanäle, die eine raumspiralförmige Beschaffenheit haben, die dazu beitragen kann, der Reduktionsmittellösung einen Drall zu geben und die Reduktionsmittellösung innerhalb des Abgasrohrs 106 noch weiter zu durchmischen. In einer Ausführungsform kann die Verwirbelung der Reduktionsmittellösung eine Fahne aus Reduktionsmittellösung entstehen lassen, die groß genug ist, um sich beispielsweise bis zum Außenumfang des Abgasrohrs 106 zu erstrecken, und kann zu einem kegelförmigen Sprühen der Reduktionsmittellösung in das Abgas 104 beitragen. Bei einigen Ausführungsformen kann mittels des Winkels, in dem die Sprühkanalauslässe 210 von der Längsachse 208 der Düse 116 aus orientiert sind, die Fahnengröße oder die Wirbel- bzw. Drallbewegung der Reduktionsmittellösung eingestellt werden. So können/kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Anwendung der Düse 116 der Sprühkanal-Leerraum 1506 und/oder der Sprühkanalauslass-Leerraum 1508 so eingestellt werden, dass eine schmale Fahne oder eine breite Fahne entsteht. Zudem kann die Verkleinerung der Querschnittsfläche des Sprühkanals der Reduktionsmittellösung Geschwindigkeit verleihen, während die Reduktionsmittellösung aus den Sprühkanaleinlässen zu den Sprühkanalauslässen 210 strömt. Die erhöhte Geschwindigkeit kann das Mischen, Zerstäuben und Dispergieren der Reduktionsmittellösung verbessern.
Am unteren Ende 1504 des Negativraums 1500 kann sich der Luftkanal-Leerraum 1516 befinden, der dem Luftkanal 304 entsprechen kann. Wie vorstehend erörtert, kann der Luftkanal 304 sich in einigen Beispielen in die Luftdurchlässe 600 verzweigen, darunter vier Luftdurchlässe 600, welche die Luft in den inneren Hohlraum 1400 leiten. Dementsprechend kann der Negativraum 1500 den Luftdurchlass-Leerraum 1518 aufweisen. Beispielsweise kann der Luftdurchlässe-Leerraum 1518 einen ersten Abschnitt 1520, einen zweiten Abschnitt 1522 und einen dritten Abschnitt 1524 aufweisen.
Zum Empfangen von Luft kann jeder der Luftdurchlass-Leerräume 1518 vom Luftkanalleerraum 1516 abzweigen. Während der Luftdurchlass-Leerraum 1518 vom ersten Abschnitt 1520 hin zum zweiten Abschnitt 1522 verläuft, kann er sich einwärts verjüngen und seine Querschnittsfläche kann abnehmen. Wie in 15 gezeigt, kann sich der Luftdurchlass-Leerraum 1518 und insbesondere der erste Abschnitt 1520, in mehreren Richtungen verjüngen. Während sich der Luftdurchlass-Leerraum 1518 dem inneren Hohlraum 1400 der Düse 116 nähert, kann er sich bei dem zweiten Leerraum 1522 krümmen. Dort kann sich der dritte Abschnitt 1524 des Luftdurchlass-Leerraums 1518 nach innen und hin zum inneren Hohlraum 1400 erstrecken.
Mit anderen Worten, der Reduktionsmittelkanal-Leerraum 1518 kann den Luftkanal 304 formen, der im Wesentlichen parallel zur Längsachse 208 der Düse 116 verläuft. Darin kann die Luft vom Luftkanal 304 zu den Luftdurchlässen 600 gelangen. Der erste Abschnitt 1520 kann im Wesentlichen parallel zur Längsachse 208 sein und sich verjüngen, während er zum zweiten Abschnitt 1522 des Luftdurchlass-Leerraums 1518 hin verläuft. Der zweite Abschnitt 1522 des Luftdurchlass-Leerraums 1518 kann sich zur Längsachse 208 der Düse 116 hin krümmen. Der dritte Abschnitt 1524 des Luftdurchlass-Leerraums 1518 kann im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 208 sein. Dementsprechend können aufgrund der Konfigurationen des Luftkanal-Leerraums 1516 und des Luftdurchlass-Leerraums 1518 in einigen Ausführungsbeispielen die Luftdurchlässe 600 und/oder die Luftdurchlass-Auslässe 1420 dafür eingerichtet sein, Luft in einer Richtung in den inneren Hohlraum 1400 zu leiten, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 208 ist und/oder im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des eingespritzten Reduktionsmittels ist, das aus dem Reduktionsmittelkanal 306 in den inneren Hohlraum 1400 gelangt (wie in 14 gezeigt). In solchen Beispielen können der Reduktionsmittelkanalauslass 1418 und die Luftdurchlass-Auslässe 1420 im Wesentlichen senkrecht aufeinander stehen.
16 zeigt eine Schnittansicht des Negativraums 1500 der Düse 116. Wie in 16 gezeigt, kann der Luftkanal-Leerraum 1516 als im Wesentlichen zylindrische Öffnung oder Ring mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet sein. In einigen Beispielen kann der Luftkanal-Leerraum 1516 im Luftdurchlass-Leerraum 1518 und insbesondere im ersten Abschnitt 1520 des Luftdurchlass-Leerraums 1018 Fortsetzung finden. 16 veranschaulicht auch, dass der Luftdurchlass-Leerraum 1518 in einer ähnlichen Richtung orientiert sein kann wie der Reduktionsmittelkanal-Leerraum 1600, der dem Reduktionsmittelkanal 306 entsprechen kann, und im Wesentlichen parallel zur Längsachse 208 der Düse 116 sein kann. Der Luftdurchlass-Leerraum 1518 kann sich im oder entlang des zweiten Abschnitts 1522 krümmen und im dritten Abschnitt 1524 einwärts, zum inneren Hohlraum 1400 hin orientiert sein. Der dritte Abschnitt 1524 des Luftdurchlass-Leerraums 1518 kann sich im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 208 der Düse 116 erstrecken und kann zum inneren Hohlraum 700 der Düse 116 hin orientiert sein. In einer Ausführungsform kann der zweite Abschnitt 1522 im Wesentlichen senkrecht zum ersten Abschnitt 1520 sein (d. h. eine 90-Grad-Biegung) aufweisen, sodass dispergierte Luft aus jedem der Luftdurchlässe 600 im Wesentlichen senkrecht zu dem aus dem Reduktionsmittelkanal 306 austretenden dispergierten Reduktionsmittel orientiert sein kann. Wie am oberen Ende 1502 des Negativraums 1500 gezeigt, kann der Sprühkanal-Leerraum 1506 einer Bahnkurve folgen, die raumspiralförmig um die Längsachse 208 der Düse 116 verlaufen kann. Bei einer Ausführungsform können die Sprühkanäle von der Längsachse 208 der Düse 116 weg abgewinkelt oder orientiert sein.
17 zeigt eine Draufsicht auf den Negativraum 1500 der Düse 116. In der Darstellung von 17 ist jeder der Luftdurchlass-Leerräume 1518 in Richtung der Längsachse 208 der Düse 116 orientiert, um Luft innerhalb des inneren Hohlraums 1400 in verschiedene Richtungen zu dispergieren. Insbesondere können die dritten Abschnitte 1524 der jeweiligen Luftdurchlass-Leerräume 1518 einander im Wesentlichen diametral gegenüberliegen, sodass sich die von den jeweiligen Luftdurchlässen 600 geleitete Luft radial mit dem Reduktionsmittel in unterschiedlichen Richtungen mischt. Zudem kann jeder der Luftdurchlass-Leerräume 1518 im Wesentlichen ungefähr die gleiche Größe aufweisen, um die Luft innerhalb des inneren Hohlraums 1400 im Wesentlichen gleichmäßig zu verteilen.
Wie ebenfalls in 17 veranschaulicht, kann der Sprühkanal-Leerraum 1506 raumspiralförmig um die Längsachse 208 der Düse 116 oder eine Längsachse des Leerraums 1500 (nicht gezeigt) vom Sprühkanaleinlass-Leerraum 1510 bis zum Sprühkanalauslass-Leerraum 1508 verlaufen. Jeder Sprühkanal kann einen entsprechenden Sprühkanal-Leerraum 1506 mit einer jeweiligen Mittellängsachse (nicht gezeigt) umschließen und sich vom Sprühkanaleinlass-Leerraum 1510 bis zum Sprühkanalauslass-Leerraum 1508 erstrecken. Zudem kann der Durchmesser, der Umfang oder der Querschnitt des Sprühkanal-Leerraums 1506, gemessen in der Ebene senkrecht zur Längsachse des Sprühkanal-Leerraums 1506, vom Sprühkanaleinlass-Leerraum 1510 bis zum Sprühkanalauslass-Leerraum 1508 kleiner werden.
18 zeigt eine Schnittansicht der Düse 116, wobei ein Strömungsbild des Reduktionsmittels und der Luft innerhalb des inneren Hohlraums 1400 gezeigt ist. Entsprechend der Darstellung in 18 geht der Schnitt durch zwei der Luftdurchlässe 600. Wie in 18 veranschaulicht, kann der Reduktionsmittelkanal 306, wie der Pfeil 1800 zeigt, Reduktionsmittel in den inneren Hohlraum 1400 leiten, wo es auf der Auftrefffläche 1412 der Struktur 1408 aufprallen kann. Die konkave Beschaffenheit der Auftrefffläche 1412 kann dazu beitragen, die Zerstäubungsrate des Reduktionsmittels zu erhöhen. Das heißt, durch Berühren, Auftreffen oder anderweitiges Aufprallen auf der konkaven Auftrefffläche 1412 kann das Reduktionsmittel in relativ kleine Partikel zerbersten. Infolge des Berührens der Auftrefffläche 1412 der Struktur 1408 kann das Reduktionsmittel radial von der Längsachse 208 der Düse 116 weg, zur Seitenwand 1406 des inneren Hohlraums 1400 hin und/oder zu den Luftkanalauslässen 1420 hin dispergiert werden, wie der Pfeil 1802 zeigt. Wie vorstehend erwähnt und in 18 gezeigt, wird das Reduktionsmittel von unterhalb der Struktur 1408 durch das Aufprallen auf der Auftrefffläche 1412 via eine Lücke 1804 zwischen benachbarten Stützen 1416 radial dispergiert.
Die Luftdurchlässe 600 können um den Reduktionsmittelkanal 306 herum angeordnet sein und können die Luft zum inneren Hohlraum 1400 (oder zur Längsachse 208) hin leiten, wie der Pfeil 1806 zeigt, und Luft, die durch die Luftdurchlässe 600 strömt, kann aus den Luftdurchlässen 600 via die Luftdurchlass-Auslässe 1420 austreten, in den inneren Hohlraum 1400, wie der Pfeil 1808 zeigt. Weiterhin kann durch die konkave Geometrie der Auftrefffläche 1412 das Reduktionsmittel im Wesentlichen gleichmäßig in den inneren Hohlraum 1400 dispergiert werden, wenn es auf der Auftrefffläche 1412 auftrifft. Diese im Wesentlichen gleichmäßige Dispergierung kann ermöglichen, dass sich die Luft mit dem Reduktionsmittel homogen mischt. Da die Luftdurchlass-Auslässe 1420 radial um den inneren Hohlraum 1400 herum verteilt sein können, kann sich die Luft aus mehreren Richtungen mit dem Reduktionsmittel mischen. Dementsprechend kann das Reduktionsmittel zunächst auf der Auftrefffläche 1412 auftreffen und radial nach außen, zur Seitenwand 1406 des inneren Hohlraums 1400 hin dispergiert werden, und dann kann sich die aus den Luftdurchlässen 600 abgegebene Luft mit dem Reduktionsmittel mischen.
Durch das radiale Einblasen der Luft und das Mischen der Luft mit dem Reduktionsmittel kann die Reduktionsmittellösung zum oberen Ende 1404 des inneren Hohlraums 1400 und/oder zur Kammer 1410 hin gelenkt oder, bei Strömungsverengung, geleitet werden. Die Luft und das Reduktionsmittel können sich innerhalb der Kammer 1410 mischen, um die Reduktionsmittellösung zu bilden. Zudem kann die Beschaffenheit des kegelförmigen Kopfteils der Struktur 708 für ein gewünschtes Drallströmungsbild oder einen gewünschten Verwirbelungseffekt innerhalb der Kammer 1410 sorgen. Das Verwirbeln kann das Durchmischen der Reduktionsmittellösung und/oder das weitere Zerstäuben des Reduktionsmittels zusätzlich unterstützen. Zudem kann die Kammer 1410 ein Entspannen bzw. Expandieren der Reduktionsmittellösung ermöglichen und potenziell ein Auskristallisieren der Reduktionsmittellösung verringern. Diese Expansion kann ein Zusetzen der Sprühkanalauslässe 202 minimieren oder verhindern.
Weiterhin kann die Luft mit einer Vielzahl von Winkeln oder Richtungen aus den Luftdurchlass-Auslässen 1420 austreten. Beispielsweise kann die Luft in Richtung der Mitte des inneren Hohlraums 1400 eingeblasen werden oder die Luftdurchlass-Auslässe 1420 können zur Seitenwand 1406 hin abgewinkelt sein, um eine Wirbel- bzw. Drallbewegung innerhalb des inneren Hohlraums 1400 herbeizuführen. Zudem ist festzustellen, dass 18 zwar zeigt, dass die Luftdurchlass-Auslässe 1420 bündig mit und/oder benachbart zu dem unteren Ende 1402 des inneren Hohlraums 1400 sein können, in einigen Beispielen jedoch die Luftdurchlass-Auslässe 1420 im Abstand über/von dem unteren Ende 1402 des inneren Hohlraums 1400 angeordnet sein können. Beispielsweise können die Luftdurchlass-Auslässe 1420 zentrisch zwischen dem unteren Ende 1402 und der Auftrefffläche 1412 angeordnet sein, damit ein radiales Mischen mit dem Reduktionsmittel erfolgt. Beim Mischen mit der Luft kann die Reduktionsmittellösung bei Strömungsverengung zur Kammer 1410 hin geleitet werden, wie die Pfeile 1810 zeigen. In der Kammer 1410 kann die Reduktionsmittellösung sich weiter durchmischen und aus der Düse 116 austreten.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Abgasanlage der vorliegenden Offenbarung kann mit jedem System zur Bereitstellung von Kraft bzw. Leistung verwendet werden, das ein Behandlungssystem aufweist, um die Menge der von Verbrennungskraftmaschinen erzeugten schädlichen Emissionen zu verringern. Insbesondere können die Düsen der vorliegenden Offenbarung bei jedem Flüssigkeit/Gas-Mischvorgang verwendet werden, bei dem ein effizientes, gleichmäßiges und gründliches Mischen von Reduktionsmittel, Luft und Abgas erwünscht ist. Obwohl sie bei einer Reihe von Behandlungsvorrichtungen/-systemen anwendbar sind, können das offenbarte Behandlungssystem und/oder die offenbarten Düsen in manchen Fällen in Verbindung mit einer SCR-Vorrichtung genutzt werden. Die offenbarte Düse unterstützt die Reduktion von NO_x, indem sie Reduktionsmittel effektiv zerstäubt und ein Gemisch aus Reduktionsmittel und Luft in einem Abgasstrom der Kraftmaschine dispergiert.
Wie vorstehend beschrieben, können in einigen Beispielen die Kanäle 126 Abgas 102 empfangen und das Abgas 102 hin zum zweiten Ende 120 der Düse 116 leiten. Zudem können der Luftkanal 304 und der Reduktionsmittelkanal 306 Luft bzw. Reduktionsmittel aus der Zuleitung 124 empfangen. Im Innern der Düse 116 können sich Luft und Reduktionsmittel in einem inneren Hohlraum 1400 mischen, um eine Reduktionsmittellösung zu bilden. Mit dem inneren Hohlraum 1400 sind Sprühkanäle fluidisch gekoppelt, um die Reduktionsmittellösung via Sprühkanalauslässe 210, die sich am zweiten Ende 120 der Düse 116 befinden, zu dispergieren. Die Kanäle 126 leiten einen Teil des Abgases 102 über die Sprühkanalauslässe 210, um Reduktionsmittellösung zu entfernen und zu verhindern, dass Reduktionsmittel am zweiten Ende 120 der Düse 116 auskristallisiert. In manchen Fällen können die Kanäle 126 um die Längsachse 208 der Düse und entlang der Richtung der Längsachse 208 vom ersten Ende 118 bis zum zweiten Ende 120 raumspiralförmig sein, um ein Wirbelbild zu erzeugen, das zu einem Zerstäuben von Reduktionsmittel und/oder einem Entfernen von zurückbleibendem Reduktionsmittel am zweiten Ende 120 der Düse 116 beitragen kann. Bei den Kanälen 126 kann vom ersten Ende 118 bis zum zweiten Ende 120 der Düse 116 die Querschnittsfläche abnehmen, um die Geschwindigkeit des Abgases 102, das durch die Kanäle 126 strömt, zu erhöhen. Von daher kann die Düse 116 ein Vermischen von Reduktionsmittel und Luft verbessern und ein Auskristallisieren von Reduktionsmittel im Innern der Düse 116 oder außerhalb der Düse 116 (z. B. am zweiten Ende 120 der Düse 116) vermindern. Außerdem kann die Düse 116 aus einem einzigen Materialstück unter Verwendung von 3D-Druckverfahren gefertigt werden, sodass sich die Fertigungs- und/oder Montagezeiten verkürzen.
Für den Fachmann wird offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an der Abgasanlage der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der Offenbarung abzukommen. Weitere Ausführungsformen werden dem Fachmann bei der Betrachtung der Beschreibung und der Umsetzung der hier offenbarten Abgasanlage offensichtlich werden. Die Beschreibung und die Beispiele sollen lediglich als beispielhaft angesehen werden, wobei der wahre Schutzbereich der Offenbarung von den folgenden Ansprüchen und ihren Äquivalenten angegeben wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2016/0108838 [0003]

Claims

Düse (116), umfassend: ein erstes Ende (118), das mindestens einen ersten Einlass (300) und einen zweiten Einlass (302) aufweist; ein zweites Ende (118), das eine Vielzahl von Auslässen (210) aufweist; eine Außenfläche (200), die sich vom ersten Ende (118) bis zum zweiten Ende (120) erstreckt; und eine Vielzahl von Flügeln (202), die an der Außenfläche (200) angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Flügeln (202) sich vom ersten Ende (118) bis zum zweiten Ende (120) erstreckt, wobei jeder Flügel (202) der Vielzahl von Flügeln (202) mindestens einen Teil eines jeweiligen Kanals (126) einer Vielzahl von Kanälen (126) entlang der Außenfläche (200) der Düse (116) bildet.
Düse (116) nach Anspruch 1, wobei am ersten Ende (118) der Düse (116) einzelne Kanäle (126) der Vielzahl von Kanälen (126) eine erste Querschnittsfläche definieren und am zweiten Ende (120) der Düse (116) die einzelnen Kanäle (126) eine zweite Querschnittsfläche definieren, die kleiner als die erste Querschnittsfläche ist.
Düse (116) nach Anspruch 1, wobei am ersten Ende (118) der Düse (116) benachbarte Flügel (202) der Vielzahl von Flügeln (202) durch einen ersten Abstand getrennt sind und am zweiten Ende (120) der Düse (116) die benachbarten Flügel (202) durch einen zweiten Abstand getrennt sind, der kleiner als der erste Abstand ist.
Düse (116) nach Anspruch 1, ferner ein Gehäuse (122) umfassend, das Folgendes aufweist: ein unteres Ende (700) mit einer ersten Öffnung (800); ein oberes Ende (702) mit einer zweiten Öffnung (706) und eine Innenfläche (804), die sich vom unteren Ende (700) bis zum oberen Ende (702) erstreckt, wobei die Innenfläche (804) an die einzelnen Flügel (202) der Vielzahl von Flügeln (202) gekoppelt ist.
Düse (116) nach Anspruch 4, wobei das untere Ende (700) des Gehäuses (122) im Wesentlichen koplanar mit dem ersten Ende (118) der Düse (116) ist und mindestens ein Teil des zweiten Endes (120) der Düse (116) sich über die zweite Öffnung (706) des Gehäuses (122) hinaus erstreckt.
Abgasanlage (100), umfassend: ein Abgasrohr (106), das dafür eingerichtet ist, Abgas (102) von einer Kraftmaschine zu empfangen; eine Düse (116), die sich innerhalb des Abgasrohrs (106) befindet, wobei die Düse (116) umfasst: ein erstes Ende (118); ein zweites Ende (120); eine Außenfläche (200), die sich vom ersten Ende (118) der Düse (116) bis zum zweiten Ende (120) der Düse (116) erstreckt; eine Vielzahl von Sprühauslässen (210), die sich am zweiten Ende (120) der Düse (116) befinden; und eine Vielzahl von Flügeln (202), die entlang der Außenfläche (200) angeordnet sind und sich von der Außenfläche (200) der Düse (116) radial nach außen erstrecken, wobei die Vielzahl von Flügeln (202) sich vom ersten Ende (118) der Düse (116) bis zum zweiten Ende (120) der Düse (116) erstreckt; wobei einzelne Flügel (202) der Vielzahl von Flügeln (202) mindestens einen Teil eines jeweiligen Kanals (126) einer Vielzahl von entlang der Außenfläche (200) der Düse (116) angeordneten Kanälen (126) bilden und wobei die Vielzahl von Flügeln (202) sich raumspiralförmig vom ersten Ende (118) der Düse (116) bis zum zweiten Ende (120) der Düse (116) und um die Mittellängsachse (208) der Düse (116) erstreckt; und eine Zuleitung (124), die mit dem ersten Ende (118) der Düse (116) fluidisch verbunden ist, wobei die Zuleitung (124) dafür eingerichtet ist, Reduktionsmittel und Luft zur Düse (116) zu liefern.
Abgasanlage (100) nach Anspruch 6, wobei die Vielzahl von Flügeln (202) am zweiten Ende (120) der Düse (116) auf der Mittellängsachse (208) konvergieren.
Abgasanlage (100) nach Anspruch 6, wobei einzelne Sprühauslässe (210) der Vielzahl von Sprühauslässen (210) zwischen benachbarten Flügeln (202) der Vielzahl von Flügeln (202) angeordnet sind.
Abgasanlage (100) nach Anspruch 6, wobei einzelne Flügel (202) der Vielzahl von Flügeln (202) der Vielzahl von Flügeln (202) eine radial äußerste Oberfläche (206) aufweisen und die Abgasanlage (100) weiter ein Gehäuse (122) umfasst, das Folgendes aufweist: ein erstes Ende (700); ein zweites Ende (702); eine Außenfläche (704), die sich vom ersten Ende (700) des Gehäuses (122) bis zum zweiten Ende (702) des Gehäuses (122) erstreckt; und eine Innenfläche (804), die sich vom ersten Ende (700) des Gehäuses (122) bis zum zweiten Ende (702) des Gehäuses (122) erstreckt, wobei die Innenfläche (804) an einzelne radial äußerste Oberflächen (206) der einzelnen Flügel (202) gekoppelt ist.
Abgasanlage (100) nach Anspruch 9, wobei ein erster Abstand, vom ersten Ende (118) der Düse (116) bis zum zweiten Ende (120) der Düse (116), größer als ein zweiter Abstand, vom ersten Ende (700) des Gehäuses (122) bis zum zweiten Ende (702) des Gehäuses (122), ist.