专利名称：双介质喷嘴的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种特别是用于借助于压力空气对液体进行雾化，特 别是用于在内燃机的废气系统中喷射尿素溶液的双介质喷嘴，其中所 述喷嘴具有一第一喷嘴口和一第二喷嘴口。
背景技术：
这种用于对液体进行雾化的双介质喷嘴是已知的。特别是这种双 介质喷嘴用于雾化油漆。为了将尿素喷射到内燃机的废气流中，采用 单孔或多孔喷嘴。这里在一设置在前面的混合腔中就已经产生气溶胶。在借助于压力空气在其中喷射尿素的废气系统中，目前采用单孔 喷嘴或多孔喷嘴，在这些喷嘴中在一安装前面的结构组件中实现气溶 胶的形成。这意味着，只是通过所采用的喷嘴对气溶胶进行分配。此 外由于喷嘴口所采用的几何形状喷出角只能有较小的可变性。多孔喷 嘴还有另一个缺点，即，这种喷嘴沿径向分配气溶胶并由此有助于导 致气溶胶与管壁相接触。已知的无压力空气的尿素喷射系统通过利用主动(有源)喷嘴(泵) 工作。这意味着，必须在热的废气管上安装有源的电气构件。必须根 据制造商的温度规定对这种构件进行冷却。这通常通过冷却水来进行。 由此明显提高了喷嘴系统的复杂性。此外对于安装和软管需要明显更 大的结构空间。因此，在已知的用于通过压力空气雾化液体的双介质喷嘴中，不 利的是，要求较大的安装空间，因为这种喷嘴必须包括一前置的混合 腔。此外在已知的双介质喷嘴中不利的是，这些喷嘴具有较高的构件 数量和非常复杂的构型。发明内容本发明的目的是，这样改进前面所述类型的双介质喷嘴，即，可 以降低所需的结构空间并且所述喷嘴总体上具有带较少部件数量的、 复杂性较低的结构。此外，还应能够实现经济地制造这样的喷嘴，在 这种喷嘴中，优选在废气流中才形成气溶胶。根据本发明，所述目的通过一种根据权利要求1的双介质喷嘴来 实现。本发明其它有利的实施形式在各从属权利要求中给出。在这种特别是用于通过压力空气雾化液体、特别是用于在内燃机 的废气系统中喷入尿素溶液的双介质喷嘴中，所述喷嘴具有至少 一个 第一喷嘴口和一第二喷嘴口，这里特别有利的是，所述第二喷嘴口通 过一环形缝隙形成，所述环形缝隙相对于第一喷嘴口同心地设置。由此可以通过第一喷嘴口引导待雾化的液体，而通过同心地包围 所述第一喷嘴口的环形缝隙引导压力空气，从而在喷出液体时通所述 压力空气使液体雾化并由此形成所需的气溶胶。为此必须在分开的路 径上将所述两种介质(尿素溶液和压力空气)供应给所述喷嘴。因此，这种双介质喷嘴特别有利地用于向内燃机的废气系统中喷 入尿素溶液以还原氮氧化物，即，用于喷射尿素溶液、特别是如根据DIN70070的AdBlue、以进行选择性催化还原。第一喷嘴口优选与一第一腔和/或供应管道相连，其中所述第一喷 嘴口由所述腔和/或供应管道供应待雾化的液体。所述第二喷嘴口优选与一第二腔和/或供应管道相连并由所述第二腔和/或供应管道供应压力空气。因此所述喷嘴的基本原理是在构件以外进行各组分的混合和与此 相关的气溶胶形成。这里通过第一腔引导带雾化的液体。所述雾化介 质压力空气通过第二腔供应。围绕所述第一腔引导所述雾化介质。在 喷嘴尖端上形成一环形缝隙，该环形缝隙同心地包围待雾化的液体从 其中流出的第 一喷嘴口 。引导压力空气形式的雾化介质通过所述环形 缝隙。由此在喷嘴外部进行气溶胶的形成，由此可以有利地降低构件 的复杂程度。5同心的第二喷嘴口特别是也可以通过多个较小的缝隙、缝隙段或开口形成，它们总体上与第一喷嘴口同心地设置，即在一个圆或多个圆弧段上围绕所述第 一喷嘴口设置，并且总体上形成一个环形缝隙或一个类似于环形缝隙的开口。这里重要的只是，第二喷嘴口总体上与第一喷嘴口是同心的，以借助于来自同心的第二喷嘴口的压力空气使从第一喷嘴口中流出的液体雾化。
所述喷嘴可以设计成整体式的。所述喷嘴可以通过金属粉末注射
法制造，即，通过金属粉末注射成形(MIM， Metal-Injection-Molding )。
这里在注射构件时空腔通过塑料体形成。所述塑料体在后面的脱粘中汽化。特别是为此粘合剂与塑料体的材料相协调。
在一优选的实施形式中，所述喷嘴设计成多件式的，特别是两件式的，特别是设计成使一第一构件具有第一喷嘴口，以及一第二构件至少部分地包围所述第一构件，从而在第一和第二构件之间形成所述第二喷嘴口 。
通过第二构件至少部分地包围或环绕作用在第一构件上的实施形
式，可以同时在两个构件之间形成构成所述第二喷嘴口的环形缝隙，所述环形缝隙同心地包围所述第一喷嘴口 ，即，相对于圆形的第一喷
嘴口形成一同心的环。
所述两个喷嘴口优选分别与一腔和/或供应管道相连，其中所述腔和/或供应管道具有用于软管、管道、凸缘等的连接区域，特别是管接头。所述管接头特别是可以这样构造，即，使软管等可以通过所述管接头卡牢套装，其中所述管接头可以设计成，使所述管接头具有类似于倒钩的凸台，从而软管不会滑脱，而是特别是通过形成形锁合和/或力锁合形成牢固的配合。
在一个优选的实施形式中，在外侧在构件上设置冷却肋片。为了冷却构件表面和构件，即，为了冷却所述双介质喷嘴和为了散热，设有冷却肋片。
所述喷嘴优选在外侧具有一热绝缘层，特别是所述喷嘴可以具有一陶瓷涂层。通过设置一热绝缘层，特别是设置一陶瓷涂层，喷嘴可以以有效的方式受到保护，以防止受到在内燃机的排气管中出现的热量的影响。
所述喷嘴优选通过金属粉末注射法，即通过金属粉末注射法
(MIM， Metal-lnjection隱Molding )制造。
由此，即使对于大批量的和/或技术上要求高的复杂部件也可以釆用具有突出的容差保持性(Toleranzeinhaltung )的有效的制造方法。
所述喷嘴优选由耐高温和热稳定的材料制成，因为，当所述喷嘴用于对于内燃机在排气管中喷射尿素溶液时，如根据DIN 70070的AdBlue，以进行选择性催化还原(SCR)，喷嘴的周围环境温度可达到最高600。C。通常这种材料属于难以机加工的金属组，并因此只能以高成本进行加工。这个缺点可以利用金属粉末注射成形(MIM,Metal-lnjection画Molding )的制造方法来克月良。
优选对所述构件和/或可以设计成多件式的，特别是两件式的已完整装配的喷嘴进行脱粘和/或烧结和/或用陶瓷涂覆。
所述构件和/或由多个部件组成的已完整装配的喷嘴优选在一另外的热处理中致密化。由此可以实现所述材料特性。所述处理是指烧结或焙烧(Brennen)。接着可以施加一陶瓷涂层。
所述喷嘴优选设计成多件式的，其中各构件特别是可以相互粘结。
在附图中以剖视图示出并在下面详细说明本发明的双介质喷嘴的多个实施例。其中
图1以剖视图示出根据本发明的双介质喷嘴的第一实施例；图2以剖视图示出根据本发明的双介质喷嘴的第二实施例；图3以剖视图示出根据本发明的双介质喷嘴的第三实施例；图4以剖视图示出根据本发明的双介质喷嘴的第四实施例；图5以剖视图示出根据本发明的双介质喷嘴的第五实施例；图6以剖视图示出根据本发明的双介质喷嘴的第六实施例。
具体实施例方式
双介质喷嘴的不同实施形式的相同的构件在各附图中用相同的附图标记表示。
根据图1的喷嘴由两个构件10、 20形成。第一构件10具有一第一喷嘴口 11，所述第一喷嘴口由一第一腔12供给待雾化的液体，即，在用作废气后处理设备中的喷嘴的情况下，供应尿素溶液。
第二构件20以这样的方式覆盖作用在第一构件10上，即在所述两个构件IO、 20之间形成一形成第二喷嘴口 21的环形缝隙，所述环形缝隙由内置一在第二构件20中的腔22加载压力空气，以对由第一喷嘴口 11中流出的液体进行雾化。所述环形缝隙21与第一喷嘴口 11是同心的。
该喷嘴的原理是在构件以外对各组分进行混合。这里通过第一腔12引导待雾化的液体。雾化介质压力空气通过第二腔22供应。所述雾化介质被引导绕过第一腔12。在喷嘴尖端上形成一环形缝隙21，雾化介质被引导穿过该环形缝隙。用于安装所述两个构件10、 20或者整个装置的固定孔31、 32的布置形式可以根据安装空间改变。这里示出固定孔31、 32的长形布置形式。喷嘴在用于供应压力空气和尿素溶液的连接管道上的连接可以通过各种不同的方法实现。图l示出用于螺紋件的接纳部。在图2中已经在上部构件中内置了用于软管的接纳部。喷嘴的固定可以有选择地通过螺栓、铆钉等实现。
在腔12、 22中加工出内螺紋，所述内螺紋用作用于待连接的、用于液体和压力空气的供应管道的连接区域。
在根据图2的第二实施例中，设有用于安装用于给第一喷嘴口 11供应液体的以及用于给第二喷嘴口 21供应压力空气的软管的管接头13、 23。所述管接头13、 23具有环形的沉割部，以便确保套装的软管牢固地配合在各自的管接头上。根据图4的实施形式同样具有这样的管接头。
为了对构件表面和构件IO进行冷却，可以在上部构件IO上设置一个或多个的肋片14、 15，如图3所示的那样。冷却肋片14、 15的
8数量和尺寸以及其位置可以与安装空间和必要的冷却效率，即向周围环境必要的热传递相匹配。
为了减小通过与内燃机的废气后处理设备的废气管的接触区域发
生的热输入，所述喷嘴可以在下部构件20的下侧上设有一陶资的覆盖层30，如在根据图4的实施例中的情况那样。当所述喷嘴用作用于喷
(SCR)时，该热绝缘层，即陶瓷30，这里用作防止向喷嘴的构件10、20的过度热输入的热绝缘件，因为这里会出现高温。
在周5中示出另一个实施例的一个放大的局部。为了清空喷嘴以及为了避免由于尿素晶体发生堵塞(Verblockung )，在用来对喷嘴口11进行供应的腔或供应管道12中加工出肋片17。在发动机停机后，不再由尿素溶液进行冷却。所输入的热量现在通过肋片17导入尿素通道的中央。由此在肋片的位置处将尿素加热到汽化极限以上。所产生的蒸汽将位于其前面的尿素液柱(Harnstoffsaule )从喷嘴11中送出。
这里所说明的喷嘴只由两个构件10、 20制成。所述构件是具有腔或通道12以及腔或通道22的上部构件10和下部构件20。为了制造所述单个构件10、 20，这里采用MIM法(金属粉末注射成形)。
所述两个单个构件10、 20在注射后相互朝向设置并相互粘结。接着，对所述构件进行脱粘和烧结。由此构件获得其最终强度。在烧结之后，获得可以安装的完成的构件。这种方法的优点在于，自由的轮廓构型和可实现的容差级别。陶瓷的热绝缘层30在另一个工序中喷射到构件上并接着进行焙烧(breiuien)。
根据图6的喷嘴由唯一一个构件6形成，该构件具有第一喷嘴口11，该喷嘴口由一第一腔12供应待雾化的液体，即，在用作一废气后处理设备中的喷嘴的情况下，供应尿素溶液。此外所述构件6具有环形缝隙形式的第二喷嘴口 21，所述环形缝隙由一内置的腔22用用于对从第一喷嘴口 11流出的液体进行雾化的压力空气进行加载。所述环形缝隙21相对于第一喷嘴口 ll是同心的。
喷嘴口 11、 21，用于对喷嘴口 11、 21进行供应的腔12、 22以及腔12、 22和喷嘴口 11、 21之间的通道都内置在整体式的喷嘴体6中。 根据图6的喷嘴作为整体式的构件通过金属粉末注射法制成，即 通过金属粉末注射成形(MIM， Metal-lnjection-Molding)制成。这 里，在注射构件6时，通过一塑料体形成用于形成内置到构件6中的 腔12、 22和通向喷嘴口 11、 21的连接通道的复杂的空腔。在后面的 脱粘中使所述塑料体气化。为此粘结剂与塑料体的材料相协调。
在腔12、 22中加工出内螺紋，所述内螺紋用作用于连接用于液体 和压力空气的供应管道的连接区域。通孔31、 32用于安装喷嘴体6。
权利要求
1. 特别是用于借助于压力空气对液体进行雾化，特别是在内燃机的废气系统中用于喷射尿素溶液以进行选择性催化还原的双介质喷嘴，其中该喷嘴具有至少一个第一喷嘴口(11)和一个第二喷嘴口(21)，其特征在于，所述第二喷嘴口(21)由一环形缝隙形成，该环形缝隙相对于第一喷嘴口(11)同心地设置。
2. 根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述第一喷嘴口( 11) 与一第一腔(12)和/或供应管道相连并由所述第一腔和/或供应管道 供应待雾化的液体。
3. 根据权利要求1或2所述的喷嘴，其特征在于，所述第二喷嘴 口 (21)与一第二腔(2)和/或供应管道相连并由所述第二腔和/或供 应管道供应压力空气。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的喷嘴，其特征在于，所述喷 嘴设计成多件式的，特别是两件式的，特别是设计成使一第一构件(10 ) 具有第一喷嘴口 (11),以及使一第二构件(20)至少部分地包围所述 第一构件(10)，从而在第一构件(10)和第二构件(20)之间形成所 述第二喷嘴口 (21)。
5. 根据上述权利要求中任一项所述的喷嘴，其特征在于，所述两 个喷嘴口 (11、 12)分别与一腔和/或供应管道(12、 22)相连，其中 所述腔和/或供应管道(12、 22)具有用于软管、管道、凸缘等的连接 区域，特别是管接头(13、 23)。
6. 根据上述权利要求中任一项所述的喷嘴，其特征在于，在外侧 设置有多个冷却肋片(14、 15)。
7. 根据上述权利要求中任一项所述的喷嘴，其特征在于，在外侧 设置有一热绝缘层(30)，特别是所述喷嘴具有一陶瓷的涂层。
8. 根据上述权利要求中任一项所述的喷嘴，其特征在于，喷嘴的 各所述构件(10、 20)通过金属粉末注射成形制造。
9. 根据上述权利要求中任一项所述的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴设计成多件式的，其中各所述构件(10、 20)相互粘结。
10.根据上述权利要求中任一项所述的喷嘴，其特征在于，对所 述喷嘴进行脱粘和/或烧结和/或用陶瓷涂覆。
全文摘要
本发明涉及一种特别是用于借助于压力空气对液体进行雾化，特别是在内燃机的废气系统中用于喷射尿素溶液以进行选择性催化还原的双介质喷嘴，其中该喷嘴具有至少一个第一喷嘴口(11)和一个第二喷嘴口(21)，其中，所述第二喷嘴口(21)由一环形缝隙形成，该环形缝隙相对于第一喷嘴口(11)同心地设置。
文档编号F01N3/20GK101518766SQ200910001360
公开日2009年9月2日 申请日期2009年1月7日 优先权日2008年10月16日
发明者W·克丁 申请人:阿尔博耐尔有限公司