[发明专利]静态混合器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的用于排气设备的静态混合器，所述混合器用于混合还原剂和废气流。此外，本发明涉及一种装备有这种混合器的排气设备。

背景技术

在内燃机的排气设备中在确定的应用中存在如下需求，即，将还原剂引入到废气流中。例如可以在氧化催化器上游将燃料引入到废气流中，以便通过燃料在氧化催化器中的转化提高废气流的热量，例如以便将设置在下游的颗粒过滤器加热到其再生温度。同样在SCR系统中常见是将含水的尿素溶液在SCR催化器上游引入到废气流中，其中，SCR代表选择性催化还原(SelektivCatalyticReduction)。通过热解和水解，含水的尿素溶液可以转变成氨和二氧化碳，这在SCR催化器中能够实现将氮氧化物转化成氮气和水。

为了优化应该利用所引入的还原剂引起的相应的反应，具有提高的意义的是，将所引入的还原剂尽可能均匀地与废气流混合。还原剂经常以液态形式引入到废气流中，从而此外需要的是，使还原剂尽可能完全地蒸发。为此目的使用开头所提到的静态混合器，所述混合器在穿流其时引起废气和还原剂的强烈的混匀。

由EP1985356A2已知一种静态混合器，所述混合器具有多个用于使废气流偏转的导向叶片。为此目的，导向叶片伸入到废气流中并且相对于废气流安放，以便可以引起废气流的相应的偏转。由此导向叶片同时形成用于以液态形式引入的还原剂的入射面。通过以废气流对导向叶片加载，所述导向叶片具有相对高的温度，从而导向叶片同时用作在其上凝聚的还原剂所用的蒸发面。

一方面尽可能大的碰撞面和另一方面尽可能强烈的流偏转分别导致混合器的提高的穿流阻力。混合器的穿流阻力引起在排气设备中在混合器上游的压力上升，这减少装备有排气设备的内燃机的效率或者说提高所述内燃机的燃料消耗。

发明内容

本发明致力于如下问题，即，对于上面提到类型的静态混合器或对于以此装备的排气设备给出一种改善的实施形式，所述实施形式的特征尤其是在于相对小的穿流阻力，而同时可以实现充分的混匀和尤其是充分的蒸发。

该问题按照本发明通过独立权利要求的技术方案解决。有利的实施形式是从属权利要求的技术方案。

本发明基于如下的总构思，即，为至少一个所述导向叶片、优选所有导向叶片分别装备穿孔，所述穿孔能被废气、亦即废气流的一部分穿流。已证明，这种穿孔可以显著降低混合器的穿流阻力，其中，同时通过穿孔充分产生紊流，以便引起希望的强烈的混匀。

穿孔就这点而言理解为导向叶片的在其余部分封闭的或对于废气透不过的结构的任意中断。因此开口、缺口，开口部(Austellung)和类似物尤其相应是穿孔。

相应的导向叶片的穿孔在此可以具有多个穿透开口，所述穿透开口按照一种优选的实施形式分别设置在相应的导向叶片的边缘侧的外轮廓内。因此相应的导向叶片具有如下外轮廓，所述外轮廓不被穿透开口妨碍。以这种方式，相应的导向叶片的导流功能仅相对小地被穿孔妨碍。

按照一种有利的进一步扩展方案，所述穿透开口可以具有圆的或有角的横截面。同样穿透开口可以具有点状的或长形的横截面。具有长形的横截面的穿透开口可以是直线的或弯曲单次或弯曲多次。

在另一种有利的进一步扩展方案中，所述穿透开口分别可以具有长形的横截面并且彼此平行且沿着从相应的导向叶片的叶片根部至叶片顶部测量的叶片长度并排地设置。在这种实施形式中，在充分的或改善的混匀作用的情况下对于相应的导向叶片可以证明小的穿流阻力。

按照一种进一步扩展方案，所述穿透开口可以以其长形的横截面倾斜于叶片长度并且倾斜于从相应的导向叶片的流入棱边至流出棱边测量的叶片宽度而设置。此外，通过该措施能够影响和优化混匀作用。

按照另一种实施形式，所述穿孔可以具有至少一个或多个在相应的导向叶片的流出棱边上或流入棱边上侧向敞开的穿透开口。在该实施形式中，这些侧向或边缘侧敞开的穿透开口影响相应的导向叶片的边缘侧的外轮廓。由此例如可以有针对性地生成断流和旋涡，这对于强烈的混匀可以起有利作用。优选地，所述穿孔的所有穿透开口在流出棱边上或流入棱边上侧向敞开。然而一般也可设想一种实施形式，其中穿孔具有至少一个在导向叶片的外轮廓上敞开的穿透开口和至少一个完全处于外轮廓内的穿透开口。

在从设有多个侧向敞开的穿透开口出发的进一步扩展方案中，所述侧向敞开的穿透开口可以是长形的并且相对于导向叶片的叶片长度以及相对于导向叶片的叶片宽度倾斜。如前所述，叶片长度从叶片根部延伸至叶片顶部，而叶片宽度从流入棱边延伸至流出棱边。