用于废气后处理的混合器的制造方法_2

文档序号:9430400阅读:来源:国知局

[0022]其它有利的实施例为从属权利要求的主题。
[0023]本发明还限定了用于来自内燃机的废气的选择性催化还原的装置。该内燃机尤其是机动车辆中的内燃机。该装置具有引导至混合器的废气管道和连接至容器用于还原剂的还原剂管道。还原剂管道在流动方向上通向混合器上游的废气管道。在催化剂中,混合器在流动方向上位于待处理的气体的下游。
[0024]所述装置包括根据权利要求1至14中的一项的根据本发明的混合器。
[0025]还原剂容器优选容纳尿素水溶液作为还原剂。
【附图说明】
[0026]图1示出了用于再处理来自内燃机的废气的装置的概览图,其中采用了根据本发明的混合器;
[0027]图2A示出了根据本发明的混合器的实施例的概览透视图;
[0028]图2B示出了图2A的实施例的侧视图;
[0029]图3示出了根据本发明的混合器的实施例的分解图;
[0030]图4a示出了图1至3中示出的本发明的实施例的变型的以环形方式设置的混合器元件的顶透视图;
[0031]图4b示出了图4a中示出的所述实施例的侧视图;
[0032]图4c示出了图4a和4b中示出的所述实施例的俯视图;
[0033]图4d示出了图4a至4c中图示的所述实施例的展开图。
【具体实施方式】
[0034]下面的详细说明用于通过选择的实施例以及参照附图来图示本发明。然而,如权利要求中限定的本发明不限于下文所述的实施例。
[0035]图1示出了根据本发明的一个实施例的用于废气的选择性催化还原的装置10的概览图。内燃机,例如机动车的发动机的废气在该附图中图示为从左侧流动至右侧的废气流I的形式。供给还原剂,优选为尿素水溶液AdBlue的形式。尿素水溶液3以液体形式从SCR催化剂7的上游被喷射进废气流I。还原剂3的流动在该附图中被示出为从顶部至底部。废气和还原剂的组合流流过根据本发明的混合器。这使得还原剂更好地分布在废气流中。下面,参照随后的附图,进一步给出根据本发明的混合器的实施例的详细说明。
[0036]根据本发明,混合器5连接至电源9,该电源9能够直接电加热混合器的混合器元件。在混合器中被很好地混合并且加热的废气和还原剂流冲击用于选择性催化还原的催化剂(SCR催化剂7)。该催化剂优选设置在合适的载体材料上,以使得尽可能大的催化剂表面对于流过的混合物有效。例如,这可以利用蜂窝结构。
[0037]为了加入水溶液中的尿素的分解的催化增强,以获取实际的选择性催化反应所需要的氨,可以进一步优选在混合器5与SCR催化剂7之间提供水解催化剂。备选地,所述催化剂还可以设置在还原剂3的添加装置与混合器5之间的路径上。最后,还可替代地,可以通过使用适于用作水解催化剂的材料合适地涂覆混合器元件来增强混合器本身中的水解。金属氧化物适于用作水解催化剂,诸如氧化钛或氧化铝、氧化硅或氧化锌。特别地,根据优选实施例的混合器可以具有增强水解和选择性催化反应的涂层。例如,这可以通过混合金属氧化混合物与H型沸石完成。由此,可以减少下游的SCR催化剂(特别是其催化活性表面)的尺寸。此外,使用被涂覆的混合器元件比单独的水解催化剂有利,具有除混合器之外不需要额外的部件的优点,这些额外的部件会增加废气流中的压力损失。
[0038]图2示出了根据本发明的实施例的混合器5的示意图。图2A是从上方稍微倾斜的顶部视图的透视图。图2B示出了侧向透视中的剖视图。
[0039]在根据图2的实施例中,混合器元件21具有大致叶片的形状。具有位于连接在叶片的各个端部处的部件之间的凹槽的混合器元件的特定结构源于以下原因:混合器元件必须适于电流,并且为此,其必须由导电材料制成,优选通过弯曲和冲压制成。在示出的实施例中,叶片状的混合器元件21具有大约90°的斜角或倒角(“皱褶”)。这用于混合器元件的机械增强。根据示出的实施例的单个的混合器元件21设置为大体环形结构的形式。如图2A所示,所述结构还优选具有汽轮或机轮(air wheel)的形式,即在俯视图(在废气流的轴向方向上看)中,存在分别靠近混合器元件21的部分重叠。特别地,如图4c和4(!所示,混合器元件21通过冲压和弯曲单块板状金属条23形成。在板状金属带23的纵向方向上,交替地形成相对较长的混合器元件21.1和相对较短的混合器元件21.2。相应地,混合器元件21是连续体的一部分。位于单个的混合器元件的凸耳33之间的凸耳33首先通过冲压被切出,并且在冲压之后的弯曲过程期间被从板状金属带23的平面向外弯曲。混合器元件21中的每一个都包括中心凹槽22,该中心凹槽22每一个开口通往板状金属带23的较低边缘。这产生了用于电流的电路轨迹,电流流过该电路轨迹,以蜿蜒通过板状金属带23。
[0040]在板状金属带23的弯曲过程期间,单个混合器元件21也沿径向向内的方向弯曲,同时形成上述皱褶,而侧向凸耳33在相反布置的方向(即径向向外的方向)上弯曲。之后,整个板状金属带23被弯曲为环形,以使得单个混合器元件21位于以飞机轮状的方式重叠的环形元件的进行向内区域中。明显地,较小的混合器元件21.2至少部分地覆盖邻近的较长的混合器元件21.1。板状金属带23的前端和后端设置为彼此隔开一距离,并且保留敞开的间距37。在板状金属带23的一端处形成有孔24,该孔24如图3所示,并且其用于连接至混合器元件21,下面,将更加详细地说明混合器元件21。
[0041]由于混合器元件21的倾斜定位(在图3和4c中尤其明显),所以尽管具有机轮状的结构,但仍能够获得用于废气和还原剂的混合物流过的足够大的畅通的开口,以使得流动阻力不会变得太大,由此,在混合器5中的流动气体的压力损失保持在极限值内。在示出的示例中,通过设置在混合器结构的外围边缘上的连接器25接通电源。优选具有圆形横截面的管道段29设置为混合器结构的外端。其具有凸缘27,使用该凸缘27来保持整个混合器结构。
[0042]根据本发明的实施例的混合器5的结构的进一步细节可以从图3中示出的分解图中获取。混合器5的中心元件为大致叶片形的混合器元件21的机轮形的结构。优选地,该结构由冲压和弯曲诸如CrFeAl的电阻合金而制成。可选地,混合器元件21还可以包括催化活性涂层(未示出)。
[0043]上述的凸耳33用来将混合器元件21固定在管道段的凸缘27之间。所述凸耳33设置在外绝缘板31a、31c之间。三个绝缘板31被示出在图3的分解图中。中间的绝缘板31b包括用于凸耳33的正向配合接收的凹部(以及位于电源的区域中的另一凹部)。该中间的绝缘板通过两个另外的环形的绝缘板31a、31c从上下地保持。根据优先实施例,该绝缘板由人造云母(压制云母)制成。该绝缘板31又被保持在由管道段29形成的管道段凸缘27之间。所述管道段29形成混合器结构的外周端。根据图示的实施例,在径向方向上提供电流。在此处通过销35实现电连接,该销35通过套筒25被保持在图3中示出的上管道段29中,并且被固定连接至混合器元件21的环形结构。管道段29基本上构成所述实施例的壳体。通过第二销(未示出)或通过直接连接至接地的管道段实现接地连接。可以从图3示出的实施例看出,上绝缘板31a包括位于相应的最后的侧向凸耳33.1之间的径向凹口 28。在此,可以连接接触元件用于电连接上管道段29与所述最后的凸耳33。在相应的最后的凸耳33.1之间,呈狭槽形式的间隔37位于被弯曲为环形的板状金属带23的自由端之间。除了附图中示出的径向延伸至废气管道的销之外,还可以想到轴向或同轴的延伸部。
[0044]由图可见,孔24相对远离“第一”混合器元件21的相关的最后的凸耳33。孔24的电压降发生在对于热耗散尤其重要的从相关的第一混合器元件21径向向内延伸的腿部中。此外,在该区域中可以通过在孔24与相关的最后的侧向凸耳33.1之间延伸的所述区域的相对低的电阻避免或至少极大地减少利用流过的电流的主动加热。由此,对应的最后的凸耳33.1保持为相对冷,S卩,其不会被加热或仅稍微被加热。对于剩下的凸耳,可以采取相应的措施。可以例如通过加大位于该区域的电缆横截
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