专利名称：废气添加剂/处理系统以及其中使用的混合器的制作方法
废气添加剂/处理系统以及其中使用的混合器相关申请的交叉參考不适用。联邦政府资助的研究或开发不适用。微缩胶片/版权參考不适用。
背景技术：
本发明涉及通过引入ー种或多种添加剂到气流内来处理废气流或其他气流的系统或设备，并且涉及使用在这种系统中以混合添加剂和废气的混合器，其通常在催化剂上游。为了减少不期望的排放物，通过引入ー种或多种添加剂到废气内以便增强或产生在注入的下游的设备中的催化反应来处理废气流或其他气流是已知的。在已知系统中，还原剂注入到柴油发动机的废气中以便经由催化还原减少废气中的氮氧化物(NOx)量。在这种系统中，在催化还原之前要提供氨或尿素(溶解在水中)形式的添加剂是已知的。当如此进行时，获得废气与添加剂/还原剂的充分混合是重要的。
发明内容
根据本发明的ー个特征，提供一种废气混合器，用于使用在添加剂注入器下游的发动机废气系统中。所述混合器包括一对互锁扁平部分结构，每个扁平部分结构包括从所述扁平部分结构的第一侧延伸的第一对叶片和从所述扁平部分结构的相对侧延伸的第二对叶片。至少ー个所述叶片包括从所述叶片延伸用于与发动机废气系统的支承结构接合的安装凸缘。作为ー个特征，每对叶片的每个叶片以混合角度从相应扁平部分结构延伸，该混合角度与该对叶片的另一叶片的混合角度相等。在一个特征中，每对叶片的混合角度处于相反的方向。根据ー个特征，每个扁平部分结构是与另ー扁平部分结构互锁的单一部件。作为ー个特征，所述扁平部分结构彼此完全相同并且以相反朝向互锁。根据ー个特征，每个扁平部分结构还包括脊，第一和第二对叶片从所述脊延伸。在一个特征中，每个脊位干与混合器的中心轴线平行的平面内。作为ー个特征，每个脊包括尺寸设置为接纳另ー扁平部分的脊的凹ロ。根据ー个特征，至少ー个所述脊至少包括沿着所述脊延伸的凸起肋条。作为ー个特征，安装凸缘从每个脊的相对端部延伸。在一个特征中，所述扁平部分互相垂直地设置。根据ー个特征，所述叶片都有相同的尺寸和形状。作为ー个特征，至少ー个所述叶片包括沿着所述叶片延伸的至少ー个凸起肋条。
根据本发明的一个特征，提供一种废气混合器，用于使用在添加剂注入器下游的发动机废气系统中。所述混合器包括八个叶片，其中四个叶片从所述混合器的第一侧延伸并且以等间距周向阵列设置在中心轴线周围，并且另外四个叶片从所述混合器的相对侧延伸并且与其他四个叶片相对地设置在等间距周向阵列中。至少一个所述叶片包括从所述叶片延伸用于与发动机废气系统的支承结构接合的安装凸缘，并且至少一个所述叶片包括沿着所述叶片延伸的至少一个凸起肋条。作为一个特征，每个叶片以混合角度从混合器延伸，该混合角度与其它叶片的混合角度相等。根据一个特征，在第一侧上的叶片的混合角度与在所述混合器的相对侧上的叶片的混合角度方向相反。在一个特征中，在第一侧上的两个叶片与在第二侧上的两个叶片从脊延伸。作为一个特征，所述脊位于与混合器的中心轴线平行的平面内。根据一个特征，安装凸缘从所述脊的相对端部延伸。根据本发明的一个特征，提供一种废气混合器，用于使用在添加剂注入器下游的发动机废气系统中。所述混合器包括一对互锁扁平部分结构，每个扁平部分结构包括从所述扁平部分结构的第一侧延伸的第一对叶片和从所述扁平部分结构的相对侧延伸的第二对叶片。至少一个所述叶片包括沿着所述叶片延伸的至少一个凸起肋条。从包括附属权利要求和附图的整个说明书的回顾，本发明的其他目标、特征、以及优点将变得清晰。
图1为用于通过引入添加剂到催化剂上游的废气中来处理废气的系统的示图； 图2为沿着图1中的线2-2剖开的图1的废气/添加剂混合器的视图3为安装在图1的系统的一部分废气管中的图2的混合器的透视图； 图4为沿着图2中的线4-4剖开的图2的部件的侧视图； 图5为与图4相似的视图，但是其中去除了混合器的一个部件； 图6为图2的混合器的另一个透视图7为与图2相似的视图，但是示出安装在图1的系统的一部分废气管中的混合器的可选实施例；
图8为图7的混合器部件的俯视图，但其中去除了混合器的一个部件； 图9位沿着图8中的线8-8剖开的视图； 图10为图7的混合器的透视图11为与图2相似的视图，但示出根据本发明的混合器的又一个可选实施例； 图12为沿着图11的线12-12剖开的图11的部件的侧视图； 图13为图11和12的混合器的透视图； 图14为图11-13的混合器的分解透视图15为与图12相似的侧视图，但沿着相对侧剖开并且仅示出图11-14的混合器的其中一个部件；以及
图16为与图15相似的视图，但示出混合器的另一部件。
具体实施例方式參考图1，系统10示出用于处理由箭头A示意性示出来自发动机或其他废气产生设备11的废气流。系统10包括流径12、ー个或多个添加剂注入器14、混合器16、以及选择性催化还原(SCR)催化剂18形式的后处理元件或区域。流径12可以提供为任何合适的形状，并且通常被提供为用于催化剂18的废气管道或管和/或壳体的形状，并且可以与其他废气处理结构，例如举例而言，消声器或微粒过滤器组合或合井。添加剂注入器14也可以是任何合适的形状，许多形状是公知的，并且在示出的实施例中，优选地注入由箭头B示例性示出的反应剂溶液(通常是尿素溶液)到在混合器16和催化剂18上游的柴油废气流A 中。參考图2-6，混合器16包括八个叶片20，其中四个叶片20A从混合器16的第一侧 22延伸并且以等间距周向阵列设置在中心轴线M周围，并且另外四个叶片20B从混合器 16的相对侧延伸并且与叶片20A相对地设置在等间距周向阵列中。如图4最佳所示，优选地，每个叶片20以与其他叶片20的混合角度α和曲率相等的混合角度α和曲率从混合器16延伸，其中叶片20Α的混合角度α与叶片20Β的混合角度α的方向相反。并且优选地每个叶片20具有与其他叶片20相同的尺寸和形状。再次參考图4，在示出的实施例中，两个叶片20Α以及与其相对设置的两个叶片 20Β从中心脊30延伸，其中另外两个叶片20Α以及与其相对设置的另外两个叶片20Β从中心脊32延伸。优选地，每个脊30和32是平坦的并且位干与轴线M平行的平面内。虽然可以使用任何合适的结构，如图5最佳所示，混合器16优选地由ー对互锁扁平部分结构34和36 (在图5中仅示出ー个)构造，其中每个扁平部分结构包括从脊30延伸的叶片20Α和20Β、或从脊32延伸的叶片20Α和20Β。就此而言，每个脊30和32包括尺寸设置为接纳其他扁平部分34、36的脊30、32的缝隙或凹ロ 38。可以发现对于对这一点进行描述的优选实施例，扁平部分34和36是彼此完全相同的并且可以限定为单件部件。就此而言，虽然扁平部分34和36可以由任何合适的装置制造，但是优选地扁平部分34和36 可以由适于每种应用的温度、应力、气体、以及其他參数的薄片金属冲压件制造。具有单件部件的优点以及将部件制造为冲压件的能力对于本领域的技术人员来说是明显的。參考图3，可以发现将混合器16的尺寸优选确定为它的径向最外表面40与废气壳体或管42的内表面41接合，混合器16安装在废气壳体或管42内。如图4和5最佳所示， 表面40由每个脊30和32的相对端部44和46限定。优选地，表面40例如通过钎焊或焊接结合到内表面41。取决于当混合器16安装在废气壳体或管42中时侧面22和沈朝向哪个方向，叶片20Α或叶片20Β将相对于废气流方向处于混合器16的上游侧，并且另ー叶片 20Α或叶片20Β将相对于废气流方向处于混合器16的下游侧。參考在图7-10所示的混合器16的可选实施例，可以发现每个叶片20的端部可以分叉来限定至少两个端部挡板50和52，其中每个端部挡板50和52相对于混合器具有的朝向优选地与每个叶片20Α和20Β的挡板38和40中另ー个的朝向不同。具体地，每个挡板 50具有与挡板52的混合角度和/或曲率不同的混合角度和/或曲率。正如图2-6的实施例，优选地每个叶片20的混合角度α和曲率与其他叶片20的混合角度α和曲率相等，并且叶片20都具有相同的尺寸和形状。
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作为另一个特征，可以发现图7-10的实施例的径向最外表面40由从每个脊30和 32的端部44和46延伸的周向延伸安装凸缘M限定。优选地，凸缘M例如通过钎焊或焊接结合到废气壳体或管42的内表面41。作为又一个特征，每个脊30和32穿孔有圆形开口 58 (在所示的实施例中为16个)的阵列56，如图9和10最佳所示，其旨在增强添加剂和废气的混合。参考在图11-16中所示的混合器16的可选实施例，可以发现这个实施例在每个叶片20的端部不分叉方面与图2-6的实施例相似，并且与图7-10所示的混合器16的实施例相似，因为它包括从每个脊30和32的端部44和46延伸的安装凸缘M。图11_16的实施例增加如下附加特征在每个叶片20中的三个(3)凸起肋条60、在每个脊30和32中的凸起肋条62、以及设置在每个叶片20上用于例如通过钎焊或焊接结合到废气壳体或管42的内表面41的安装凸缘64。在所示的实施例中，凸起肋条60是线性的并且在与轴线M平行的平面内延伸，以及凸起肋条62是线性的并且横向于轴线M地延伸。此外，在所示的实施例中，肋条60和62互相连接到彼此上。每个安装凸缘64从每个叶片20的外周边缘的大体中部延伸用于与废气壳体或管42的内表面41接触。据信肋条60和62既增强混合器16 的结构完整性又增强混合器16的混合，以及安装凸缘64当安装在废气壳体或管42中时还增强混合器16的结构完整性。应该理解，虽然示出了肋条60和62的优选实施例，但是其他实施例也是可能的。 例如，可以期望肋条60在一些应用中可以不在与混合器16的中心轴线M平行的平面内延伸。和/或不互相平行地延伸。就此而言，在一些应用中，肋条60以能够通过增加漩涡到在叶片20上经过的流体流而潜在地增强混合的角度延伸会是有利的。通过进一步的实例， 在一些应用中，可以期望肋条60延伸到每个叶片20、或者叶片20中的所选叶片的前缘和后缘66的任意一个或两个。作为又进一步实例，可以期望在一些应用中，超过3个的肋条60 提供在每个叶片20上，或者少于三个的肋条60提供在每个叶片20上或者某些叶片20上。 作为又另一个实例，可以期望在一些应用中肋条62不被包括在脊30和32上。作为又一个实例，可以期望在一些应用中，肋条62不与肋条60互相连接。相似地，应该理解，虽然示出了安装凸缘M和64的优选形状，但是在一些应用中， 可以期望凸缘M和64使用其他形状和/或结构。例如，虽然凸缘64示出为从每个叶片20 的中部延伸，但是在一些应用中，可以期望安装凸缘64从靠近叶片20的前缘和后缘66的位置延伸，或者凸缘64紧密邻近脊30和32地从叶片20延伸。还应该认识到，肋条60、肋条62、或者安装凸缘64可以与在图1_10中示出的任何实施例合并，具有任何上面讨论的修改。对于所有示出的实施例，测试已经表明，叶片20A和20B使组合的气体/添加剂流打旋来从系统10提供与更常规混合器相比更增强的混合和更优越的还原效率。应该理解，虽然本文已经示出混合器16的优选实施例，但是依赖于每一应用的具体种类，还存在可以期望的许多可能修改。例如，虽然在图3-16所示的每个混合器实施例 16中叶片20A和20B都具有相同的尺寸和形状，但是在一些应用中，可以期望所有叶片20 或叶片20中的所选叶片具有相对于在混合器16中的其他叶片20不同的尺寸和形状。相似地，虽然在图7-10的实施例中在每个叶片20上的挡板50和52具有相对于彼此不同的尺寸和形状，但是在一些应用中，可以期望挡板50和52具有相同的尺寸和形状。此外，虽然在所示的实施例中所有叶片20的混合角度α和曲率是相等的，但是在一些应用中，可以期望与其他叶片20的混合角度α和曲率相比，一个或多个叶片20的混合角度α和曲率可变。作为又另ー个实例，虽然图2-6和图11-16的实施例的脊30和32显示为无穿孔的，但是可以期望在一些应用中，脊30和32包括开ロ 58。就此而言，虽然开ロ 58显示为圆形并且设置在特定阵列中，但是依赖于每个应用的特定參数可以期望其他的形状、尺寸、数量、以及阵列。通过进ー步实例，虽然每个叶片20已经在图7-10中示出为具有两个挡板50 和52，但是可以期望在一些应用中，每个叶片20包括多于两个的挡板。此外，虽然挡板50 已经示出为具有与挡板52不同的混合角度和曲率，但是可以期望挡板50和52的混合角度和/或曲率是相同的。
权利要求
1.一种废气混合器，用于使用在添加剂注入器下游的发动机废气系统中，所述混合器包括一对互锁扁平部分结构，每个扁平部分结构包括从所述扁平部分结构的第一侧延伸的第一对叶片和从所述扁平部分结构的相对侧延伸的第二对叶片，至少一个所述叶片包括从所述叶片延伸用于与发动机废气系统的支承结构接合的安装凸缘。
2.如权利要求1所述的废气混合器，其中每对叶片的每个叶片以混合角度从相应扁平部分结构延伸，该混合角度与该对叶片的另一叶片的混合角度相等。
3.如权利要求2所述的废气混合器，其中每对叶片的混合角度方向相反。
4.如权利要求1所述的废气混合器，其中每个扁平部分结构是与另一扁平部分结构互锁的单一部件。
5.如权利要求4所述的废气混合器，其中所述扁平部分结构彼此完全相同并且以相反朝向互锁。
6.如权利要求1所述的废气混合器，其中每个扁平部分结构还包括脊，所述第一和第二对叶片从所述脊延伸。
7.如权利要求6所述的废气混合器，其中每个所述脊位于与混合器的中心轴线平行的平面内。
8.如权利要求6所述的废气混合器，其中每个所述脊包括尺寸设置为接纳其他扁平部分的脊的凹口。
9.如权利要求6所述的废气混合器，其中至少一个所述脊包括沿着所述脊延伸的至少一个凸起肋条。
10.如权利要求6所述的废气混合器，其中安装凸缘从每个所述脊的相对端部延伸。
11.如权利要求1所述的废气混合器，其中所述扁平部分互相垂直地设置。
12.如权利要求1所述的废气混合器，其中所述叶片都有相同的尺寸和形状。
13.如权利要求1所述的废气混合器，其中至少一个所述叶片包括沿着所述叶片延伸的至少一个凸起肋条。
14.一种废气混合器，用于使用在添加剂注入器下游的发动机废气系统中，所述混合器包括一对互锁扁平部分结构，每个扁平部分结构包括从所述扁平部分结构的第一侧延伸的第一对叶片和从所述扁平部分结构的相对侧延伸的第二对叶片，至少一个所述叶片包括沿着所述叶片延伸的至少一个凸起肋条。
15.如权利要求14所述的废气混合器，其中每对叶片的每个叶片以混合角度从相应扁平部分结构延伸，该混合角度与该对叶片的另一叶片的混合角度相等。
16.如权利要求15所述的废气混合器，其中每对叶片的混合角度方向相反。
17.如权利要求14所述的废气混合器，其中每个扁平部分结构是与另一扁平部分结构互锁的单一部件。
18.如权利要求17所述的废气混合器，其中所述扁平部分结构彼此完全相同并且沿着相反朝向互锁。
19.如权利要求14所述的废气混合器，其中每个扁平部分结构还包括脊，所述第一和第二对叶片从所述脊延伸。
20.如权利要求19所述的废气混合器，其中每个所述脊位干与混合器的中心轴线平行的平面内。
21.如权利要求19所述的废气混合器，其中每个所述脊包括尺寸设置为接纳另ー扁平部分的脊的凹ロ。
22.如权利要求19所述的废气混合器，其中至少ー个所述脊包括沿着所述脊延伸的至少ー个凸起肋条。
23.如权利要求19所述的废气混合器，其中安装凸缘从每个脊的相对端部延伸。
24.如权利要求14所述的废气混合器，其中所述扁平部分互相垂直地设置。
25.如权利要求14所述的废气混合器，其中所述叶片都有相同的尺寸和形状。
26.如权利要求14所述的废气混合器，其中至少ー个所述叶片包括从所述叶片延伸用于与发动机废气系统的支承结构接合的安装凸缘。
27.一种废气混合器，用于使用在添加剂注入器下游的发动机废气系统中，所述混合器包括八个叶片，其中四个叶片从所述混合器的第一侧延伸并且以等间距周向阵列设置在中心轴线周围，并且另外四个叶片从所述混合器的相对侧延伸并且与其他四个叶片相对地设置在等间距周向阵列中，其中至少ー个所述叶片包括从所述叶片延伸用干与发动机废气系统的支承结构接合的安装凸缘，并且至少ー个所述叶片包括沿着所述叶片延伸的至少ー个凸起肋条。
28.如权利要求27所述的废气混合器，其中每个叶片以混合角度从混合器延伸，该混合角度与其他叶片的混合角度相等。
29.如权利要求观所述的废气混合器，其中在第一侧上所述叶片的混合角度与在所述混合器的相对侧上所述叶片的混合角度的方向相反。
30.如权利要求27所述的废气混合器，其中在第一侧上的两个所述叶片与在第二侧上的两个所述叶片从脊延伸。
31.如权利要求30所述的废气混合器，其中所述脊位干与混合器的中心轴线平行的平面内。
32.如权利要求30所述的废气混合器，其中安装凸缘从所述脊的相对端部延伸。
全文摘要
提供一种废气混合器(16)，用于使用在添加剂注入器(14)下游的发动机废气系统(10)中。所述混合器(16)包括八个叶片(20)，其中四个叶片(20A)从所述混合器(16)的第一侧(22)延伸并且以等间距周向阵列设置在中心轴线(24)周围，并且另外四个叶片(20B)从所述混合器(16)的相对侧(26)延伸并且与其他四个叶片(20A)相对地设置在等间距周向阵列中。所述叶片(20)包括凸起肋条(60)和安装凸缘(64)。
文档编号F01N13/00GK102597446SQ201080052059
公开日2012年7月18日 申请日期2010年11月17日 优先权日2009年11月17日
发明者D.萨兰塔, G.萨兰塔, G.郑 申请人:坦尼科汽车营业公司