排氣混合器、排放物清潔模塊及方法
【專利摘要】提供一種可被用來將例如尿素的添加劑混合到排出流體流內(nèi)的排氣混合器。該排氣混合器有助于通過增加添加劑混合效率來減少或阻止固體添加劑沉積物堆積。該排氣混合器(100)可至少部分位于混合管道內(nèi)并且包括通過支撐件(130)以間隔結(jié)構(gòu)固定的多個細(xì)長混合葉片(111-115)。每個混合葉片可具有沿著混合管道的縱向軸線延伸的縱向軸線，其中，噴射器模塊位于混合管道進(jìn)口的上游。
【專利說明】排氣混合器、排放物清潔模塊及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用來清潔在燃燒發(fā)動機(jī)操作期間排放的排出流體的設(shè)備。特別是，涉及一種排氣混合器、包括這種排氣混合器的排放物清潔模塊和將添加劑混合到排出流體內(nèi)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機(jī)(例如燒汽油、柴油或者生物燃料的IC發(fā)動機(jī))輸出各式各樣的必須進(jìn)行處理以滿足現(xiàn)在和將來排放法規(guī)的有害物質(zhì)。最常見地，這些物質(zhì)包括碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(CO)、一氮氧化物(NOx)和例如碳(C)、粉塵成分的顆粒物質(zhì)。這些物質(zhì)中的一些可通過精細(xì)控制發(fā)動機(jī)的工作條件而減少，但是通常來說必須在發(fā)動機(jī)下游提供一設(shè)備，例如排放物清潔模塊，來處理夾帶在排出流體內(nèi)的這些物質(zhì)中的至少一部分。用來減少和/或清除排放物中各成分的各種設(shè)備是已知的。例如，已知的是，提供一種氧化裝置，例如柴油氧化催化器(diesel oxidat1n catalyst),來減少或者清除碳?xì)浠衔?HC)和/或一氧化碳(CO)。氧化裝置通常包括催化器以將這些物質(zhì)轉(zhuǎn)換為明顯沒有危害的二氧化碳和水。作為另一個例子，排放物清潔模塊可包括顆粒過濾器以限制存在于排放氣體中的顆粒輸出到大氣中。
[0003]通過使用排放物清潔模塊，發(fā)動機(jī)排放物可被清潔，意味著否則會釋放到大氣中的一部分有害物質(zhì)被轉(zhuǎn)換為二氧化碳(C02)、氮氣(N2)和水(H20)。
[0004]另外，已知的是，通過與例如夾帶在排放氣體中的氨(NH3)的化學(xué)物品催化反應(yīng)轉(zhuǎn)換為雙原子氮(N2)和水(H20)來減少或者清除柴油燃燒排放物中的一氮氧化物(NOX)。
[0005]通常氨不存在于排出流體內(nèi)因此必須在催化器上游將其引入，典型情況下通過將在足夠高的溫度下分解為氨的尿素溶液噴射到排放氣體中。
[0006]通過這些方法，發(fā)動機(jī)流體可被清潔，意味著否則會釋放到大氣中的一部分有害物質(zhì)被轉(zhuǎn)換為二氧化碳(C02)、氮氣(N2)和水(H20)。
[0007]可包括排放物清潔模塊的排氣系統(tǒng)因而可包括用于將例如尿素的流體噴射到排出流體流中的噴射器模塊。同時已知的是包括排氣混合器以幫助混合噴射的尿素和排出流體流。例如，W02011/062960描述了一種配置為用于發(fā)動機(jī)排放系統(tǒng)的排氣混合器，其中，該排氣混合器包括在中心軸線周圍成等距陣列設(shè)置的多個葉片。該排氣混合器用于在排氣流中形成湍流，目的在于改進(jìn)尿素和排出流體流的混合。
[0008]在這個背景下，提供一種包括改進(jìn)的排氣混合器裝置的排放物清潔模塊、包括排氣混合器的改進(jìn)發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)和將添加劑混入排出流體的改進(jìn)方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供一種排氣混合器，包括:
[0010]多個細(xì)長混合葉片；
[0011]支撐件，其被配置為保持多個細(xì)長混合葉片處于彼此間隔的關(guān)系；
[0012]該支撐件能夠位于排放物清潔模塊或排氣管道內(nèi)或者形成排放物清潔模塊或排氣管道的一部分。
[0013]本發(fā)明還提供一種包括正如所述的排氣混合器的排放物清潔模塊。
[0014]本發(fā)明還提供一種將添加劑混入排出流體的方法，包括如下步驟:
[0015]使排出流體流沿著具有進(jìn)口、出口和縱向軸線的混合管道流動；
[0016]將添加劑噴霧從噴射器模塊噴射到排出流體中；和
[0017]使排出流體流和添加劑噴霧經(jīng)過至少部分位于混合管道內(nèi)的排氣混合器；
[0018]其中，排氣混合器包括間隔布置的多個細(xì)長混合葉片，用于湍流混合添加劑噴霧和排出流體；
[0019]每個細(xì)長混合葉片具有沿混合管道的縱向軸線延伸的縱向軸線；
[0020]其中，通過噴射器模塊將添加劑噴霧噴射到混合管道的進(jìn)口中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]現(xiàn)在，僅僅通過舉例方式，根據(jù)附圖描述本發(fā)明的實施例，其中:
[0022]圖1給出根據(jù)本發(fā)明的排放物清潔模塊；
[0023]圖2給出圖1中的排放物清潔模塊的支撐框架；
[0024]圖3給出圖1中的排放物清潔模塊的部分橫截面；
[0025]圖4給出包含排氣混合器第一實施例的圖1中的排放物清潔模塊的混合管道的橫截面；
[0026]圖5給出圖4中的混合管道的透視橫截面；
[0027]圖6給出圖4中的混合管道的一部分的橫截面；
[0028]圖7給出圖4中的排氣混合器的透視橫截面；
[0029]圖8給出圖7中的排氣混合器的透視圖；
[0030]圖9給出根據(jù)本發(fā)明的排氣混合器第二實施例的透視橫截面；和
[0031]圖10給出根據(jù)本發(fā)明的排氣混合器第三實施例的透視橫截面。

【具體實施方式】
[0032]本發(fā)明的排氣混合器100的第一實施例圖示于圖7和8中。該排氣混合器100可形成發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)的組成部分。該排氣混合器100可形成排放物清潔模塊的組成部分，該排放物清潔模塊本身可形成發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)的一部分。在接下來的描述中，僅僅通過舉例方式，排氣混合器100將被描述為形成排放物清潔模塊的組成部分。
[0033]排放物清潔模塊I的實施例的總體結(jié)構(gòu)圖示于圖1中，并且可包括第一管道10和第二管道20。還可存在第三管道30和支撐結(jié)構(gòu)40。如圖2所示，支撐結(jié)構(gòu)40可包括第一支撐構(gòu)件50和第二支撐構(gòu)件60。
[0034]每個支撐構(gòu)件50、60可大體是平面的并且由剛性材料(例如金屬)制成。
[0035]第一、第二和第三管道10、20、30可以是細(xì)長的，具有伸長軸線，并且可具有沿著伸長軸線基本上固定的橫截面。第一、第二和第三管道10、20、30為大體圓柱形。
[0036]第一管道10可包括為管道提供進(jìn)口的第一端11和為管道提供出口的第二端12。第二管道20可包括為管道提供出口的第一端21和為管道提供進(jìn)口的第二端22。第三管道30可包括為管道提供進(jìn)口的第一端31和為管道提供出口的第二端。
[0037]第一、第二和第三管道10、20、30可在支撐構(gòu)件50、60之間延伸。第一、第二和第三管道10、20、30可大體基本上平行。第一、第二和第三管道10、20、30的第一端11、21、31可分別容納在第一支撐構(gòu)件50的第一、第二和第三開口 51、52、53內(nèi)并與其形狀相符。第一、第二和第三管道10、20、30的第二端12、22可分別容納在第二支撐構(gòu)件60的第一、第二和第三開口 61、62、63內(nèi)并與其形狀相符。通過這種設(shè)置可限制管道的橫向運動。
[0038]如圖2所示，每個開口 51、52、53、61、62、63可包括圍繞開口圓周延伸的凸緣51a、52a、53a、61a、62a、63a。每個支撐構(gòu)件50、60可進(jìn)一步包括向內(nèi)彎轉(zhuǎn)的唇部59、69，唇部至少部分圍繞支撐構(gòu)件50，60的外圍延伸。
[0039]第一、第二和第三管道10、20、30可全部具有基本類似的長度。第一管道10可具有第一直徑，第二管道20可具有第二直徑以及第三管道30可具有第三直徑。第二直徑可小于第一和第三直徑。
[0040]第一、第二和第三管道10、20、30的第一和第二端11、21、31、12、22可焊接、粘附或者以其他方式固定到限定或者環(huán)繞開口的那部分支撐構(gòu)件50，60上?？商鎿Q地，第一、第二和第三管道10、20、30的第一和第二端11、21、31、12、22可鄰接支撐構(gòu)件50、60的內(nèi)側(cè)以便覆在支撐構(gòu)件50、60的相應(yīng)開口上。
[0041]第一、第二和第三管道10、20、30以及第一和第二支撐構(gòu)件50、60可以以限制這些部件相對平移運動的方式相互連接。作為替代或者另外地，第一、第二和第三管道10、20、30以及第一和第二支撐構(gòu)件50、60可以以限制一個部件相對于另一個部件轉(zhuǎn)動的方式相互連接。
[0042]第一管道10可經(jīng)由第一端部聯(lián)接器15流體聯(lián)接到第二管道20上，第一端部聯(lián)接器可流體連接第一管道10的出口和第二管道20的進(jìn)口。第二管道20可經(jīng)由第二端部聯(lián)接器25聯(lián)接到第三管道30上，用來流體連接第二管道20的出口和第三管道30的進(jìn)口。第一和第二端部聯(lián)接器中的每一個可結(jié)合其相應(yīng)的支撐構(gòu)件限定流體流動路徑，排出流體(例如廢氣)可通過該流體流動路徑在相鄰管道之間經(jīng)過。
[0043]在排放物清潔模塊的流體流動路徑中，可設(shè)置柴油氧化催化器(DOC)模塊71、柴油顆粒過濾器(DPF)模塊70、選擇性催化還原(SCR)模塊和氨氧化催化器(AMOX)模塊。該流體流動路徑還配有混合管道75和噴射器模塊16，它們的功能將在下文中進(jìn)一步描述。
[0044]DOC模塊71可位于朝向第一端11的第一管道10的第一部分內(nèi)，形成第一管道10的進(jìn)口。DPF模塊70可位于朝向第二端12的第一管道10的第二部分內(nèi)，形成第一管道10的出口。第一端部聯(lián)接器15可提供從第一管道10的第二端12到第二管道20的第二端22的流體流動路徑。
[0045]SCR模塊可位于朝向第三管道30的第一端31的第三管道30的第一部分內(nèi)。SCR模塊可包括確定為使在混合管道內(nèi)混合并通過擴(kuò)散器輸出的兩種流體之間產(chǎn)生催化反應(yīng)的催化表面。AMOX模塊可位于朝向第三管道30的第二端的第三管道30的第二部分內(nèi)。AMOX模塊可包括催化器，該催化器可催化SCR模塊輸出的一個或多個產(chǎn)物的反應(yīng)。
[0046]混合管道75可位于第二管道20內(nèi)或由第二管道20形成。如圖3和4所示，混合管道75包括進(jìn)口 90、出口 91并且具有縱向軸線120?；旌瞎艿?5可包括外部主體80和位于該外部主體80內(nèi)的內(nèi)部主體81。外部主體80可形成第二管道20的外層。氣隙88可設(shè)在內(nèi)部主體81和外部主體80之間。
[0047]外部主體80可以是細(xì)長的并在第一支撐構(gòu)件50和第二支撐構(gòu)件60之間延伸。外部主體80可以為圓柱形并且可具有不變的直徑，除了在可具有較小直徑的端部之外。外部主體80的第一端82可固定保持在第一支撐構(gòu)件50上。這種固定可通過第一端82和凸緣52a之間的焊接?？蛇B接到凸緣52a的內(nèi)面或外面。外部主體80的第二端83可固定保持在第二支撐構(gòu)件60上。這種固定可通過第二端83和凸緣62a之間的焊接?？蛇B接到凸緣62a的內(nèi)面或外面。
[0048]內(nèi)部主體81可以是細(xì)長的。內(nèi)部主體81可以為圓柱形并且可具有不變的直徑?？商鎿Q地，如圖所示，它可具有錐形部分87，致使一端具有比另一端更小的直徑。內(nèi)部主體81的第一端85可滑動保持在外部主體80內(nèi)。內(nèi)部主體81的第一端85可滑動保持接觸外部主體80的第一端82。內(nèi)部主體81的第一端85可在外部主體80的第一端82內(nèi)形成滑動配合。內(nèi)部主體81的第二端86可相對于外部主體80固定保持在第二支撐構(gòu)件60處或其附近。這種固定可通過第二端86和外部主體80之間的焊接。可替換地，這種固定可通過第二端86和第二支撐構(gòu)件60之間的焊接。單個焊接(single weld)可被用來連接內(nèi)部主體81的第二端86、外部主體80的第二端83和第二支撐構(gòu)件60。
[0049]因此，在第二端，可防止內(nèi)部主體81、外部主體80和第二支撐構(gòu)件60相對于彼此軸向移動。然而，在第一端，內(nèi)部主體81可自由地相對于外部主體80軸向移動。
[0050]如圖4所示，噴射器模塊16位于混合管道75的進(jìn)口 90的上游，具有被配置為將添加劑噴射到該混合管道75的進(jìn)口 90內(nèi)的噴射器模塊16的出口 16a。該噴射器模塊16可安裝在第一端部聯(lián)接器15內(nèi)。如圖4所示，噴射器模塊16的出口 16a可位于混合管道75的縱向軸線120的延長部分120a上或靠近該延長部分。
[0051]該噴射器模塊16的出口 16a可被配置為將添加劑(例如尿素)噴射為噴霧，具有沿著或者平行于混合管道75的縱向軸線120對中的噴霧形狀。
[0052]根據(jù)本發(fā)明，排氣混合器100可至少部分處于位于噴射器模塊16下游的混合管道75內(nèi)。
[0053]如圖6所示，排氣混合器100的第一實施例包括多個細(xì)長的混合葉片111-115，這些葉片以堆疊間隔關(guān)系設(shè)置因此在相鄰的細(xì)長混合葉片之間沒有直接接觸。細(xì)長的混合葉片111-115可安裝在排氣混合器支撐件130或者其他支撐裝置上，更清楚地如圖8中所示，其被配置為使多個細(xì)長混合葉片保持間隔關(guān)系。排氣混合器支撐件130可以成管形構(gòu)件形式，其可以為圓柱形和/或可成形為與混合管道75的形狀相符。這種安裝可通過將細(xì)長混合葉片111-115的側(cè)邊118置于形成于排氣混合器支撐件130壁上的槽119內(nèi)來實現(xiàn)。例如焊接的固定方式可用在細(xì)長混合葉片111-115的側(cè)邊和排氣混合器支撐件130之間以將一個保持到另一個上。排氣混合器支撐件130可安裝在位于或朝向其第二端86的混合管道75的內(nèi)部主體81內(nèi)或者形成其一部分。每個細(xì)長混合葉片111-115的縱向軸線可大體上平行于排出流體的預(yù)期流動方向延伸，在使用中排出流體流經(jīng)排氣混合器100。
[0054]代替如圖6所示的圓柱形排氣混合器支撐件130，可以使用備選的支撐裝置。例如，可以使用由多個環(huán)構(gòu)件形成的支撐框架，多個環(huán)構(gòu)件可沿細(xì)長混合葉片111-115的縱向軸線以等距間隔焊接到細(xì)長混合葉片111-115上。然后環(huán)構(gòu)件可焊接到混合管道75的內(nèi)部主體81上。
[0055]如圖7所示，多個細(xì)長混合葉片111-115可包括五個細(xì)長混合葉片111-115。每個細(xì)長混合葉片111-115具有沿混合管道75的縱向軸線120延伸的縱向軸線。每個細(xì)長混合葉片111-115可包括朝著噴射器模塊16面對上游的前緣llla-115a和面對下游的后緣lllb-115b。在兩者中間，每個細(xì)長混合葉片111-115可具有板狀主體lllc-115c形式，其中板狀主體可沿混合管道75的縱向軸線120延伸。至少一些細(xì)長混合葉片111-115的板狀主體lllc_115c可包括中心部分116和位于中心部分116每一側(cè)的翼部117,其中每個翼部117可相對于中心部分116以介于10°和20°之間的微小角度向上翻轉(zhuǎn)。在一個實施例中，如圖所示，角度為15°。
[0056]一個或多個細(xì)長混合葉片111-115可包括與其板狀主體11 Ic-115c成一定角度延伸的一個或多個翼片131、132。如圖6所示，翼片131、132可位于排氣混合器100的兩個級中的一級內(nèi)。翼片132可位于排氣混合器100的預(yù)混合級135內(nèi)，而翼片131可位于排氣混合器100的混合級136內(nèi)。預(yù)混合級135可比混合級136更靠近噴射器模塊16設(shè)置。
[0057]除非在下文中另有說明，每個翼片131、132可相對于其相關(guān)的板狀主體以介于30到60°之間的角度延伸。在一個實施例中，翼片131以45°延伸。在一個實施例中，翼片132以30°延伸。翼片131、132可在板狀主體上方或下方延伸。
[0058]預(yù)混合級135的翼片132可以為上游方向翼片，即，它們可與板狀主體成一定角度延伸以便大體朝著噴射器模塊16的位置指向上游。與此相反，混合級136的翼片131可以為下游方向翼片，即，這些翼片可相對于板狀主體延伸以便大體指向下游并遠(yuǎn)離噴射器模塊16的位置。
[0059]如圖7和8所示，下游方向翼片131可全部僅從細(xì)長混合葉片111-115的后緣11 lb-115b延伸。相反地，上游方向翼片132可位于板狀主體11 lc-115c的中間部分內(nèi)以致距前緣llla-115a和后緣lllb_115b 一定距離。
[0060]如圖7中最清楚所示，細(xì)長混合葉片堆疊結(jié)構(gòu)的第一細(xì)長混合葉片111和可以作為最后一個細(xì)長混合葉片的細(xì)長混合葉片堆疊結(jié)構(gòu)的第五細(xì)長混合葉片115可比第二、第三和第四細(xì)長混合葉片112-114長。第一細(xì)長混合葉片111和第五細(xì)長混合葉片115可限定堆疊結(jié)構(gòu)中最外側(cè)一對細(xì)長混合葉片，該堆疊結(jié)構(gòu)把可形成內(nèi)部細(xì)長混合葉片的第二、第三和第四細(xì)長混合葉片112-114夾在中間。
[0061]第一細(xì)長混合葉片111可以是堆疊結(jié)構(gòu)中最長的細(xì)長混合葉片。第五細(xì)長混合葉片115可以是堆疊結(jié)構(gòu)中第二長的細(xì)長混合葉片。
[0062]第一細(xì)長混合葉片111可沒有上游方向翼片132但包括可從后緣Illb的中心部分116延伸的單個下游方向翼片131。下游方向翼片131可與板狀主體Illc成15°角以便指向縱向軸線120。
[0063]第二細(xì)長混合葉片112可鄰近第一細(xì)長混合葉片111設(shè)置。第二細(xì)長混合葉片112可沒有上游方向翼片132但包括三個下游方向翼片131。下游方向翼片131可與板狀主體112c成45°角。下游方向翼片131中的一個可從后緣112b的中心部分116延伸以便背離第一細(xì)長混合葉片111指向。下游方向翼片131中的另兩個可從后緣112b的翼部117延伸以便指向第一細(xì)長混合葉片111。
[0064]第三細(xì)長混合葉片113可鄰近第二細(xì)長混合葉片112設(shè)置。第三細(xì)長混合葉片113可包括兩個上游方向翼片132和三個下游方向翼片131。下游方向翼片131可與板狀主體113c成45°角。下游方向翼片131中的一個可從后緣113b的中心部分116延伸以便背離第二細(xì)長混合葉片112指向。下游方向翼片131中的另兩個可從后緣113b的翼部117延伸以便指向第二細(xì)長混合葉片112。兩個上游方向翼片132可與板狀主體113c成30°角以從板狀主體113c的中心部分116延伸以便指向第二細(xì)長混合葉片112。
[0065]第四細(xì)長混合葉片114可鄰近第三細(xì)長混合葉片113設(shè)置。第四細(xì)長混合葉片114可包括兩個上游方向翼片132和三個下游方向翼片131。下游方向翼片131可與板狀主體114c成45°角。下游方向翼片131中的一個可從后緣114b的中心部分116延伸以便背離第三細(xì)長混合葉片113指向。下游方向翼片131中的另兩個可從后緣114b的翼部117延伸以便指向第三細(xì)長混合葉片113。兩個上游方向翼片132可與板狀主體114c成30°角以從板狀主體114c的中心部分116延伸以便遠(yuǎn)離第三細(xì)長混合葉片113指向。
[0066]第五細(xì)長混合葉片115可鄰近第四細(xì)長混合葉片114設(shè)置。第五細(xì)長混合葉片115可包括兩個上游方向翼片132但沒有下游方向翼片131。兩個上游方向翼片132可與板狀主體115c成45°角以從板狀主體115c的中心部分116延伸以便背離第四細(xì)長混合葉片114指向。
[0067]如圖4所示，在與混合管道75組裝時，第一細(xì)長混合葉片111可延伸超過混合管道75的第二端83進(jìn)入第二支撐構(gòu)件60的第二開口 62內(nèi)。這可使第一細(xì)長混合葉片111的前緣Illa相對靠近噴射器模塊16設(shè)置，這種設(shè)置的好處將在下面進(jìn)行論述。
[0068]第二端部聯(lián)接器25可提供從第二管道的第一端21到第三管道30的第一端31的流體流動路徑。
[0069]在使用中，流體(例如排出氣體)可經(jīng)由進(jìn)口 4供給到排放物清潔模塊1，如圖3所示。流體可進(jìn)入第一管道10的第一部分中的DOC模塊71。在于進(jìn)口 4接收之前，流體壓力可通過背壓閥和/或渦輪增壓器廢氣門進(jìn)行控制。
[0070]DOC模塊71可包括一種或多種催化劑，諸如鈀或鉬。這些材料用作催化劑以使流體流中的碳?xì)浠衔?[HC])和一氧化碳(CO)氧化以便產(chǎn)生二氧化碳(C02)和水(H20)。催化劑可以以這種方式進(jìn)行分配以便使催化劑材料的表面積最大，由此增加催化劑在催化反應(yīng)中的效果。
[0071 ] 流體可從DOC模塊71流向DPF模塊70，DPF模塊包括用來阻止粉塵形式的碳(C)前行通過的特征。因此，流體中的碳粒子被收集在過濾器中。過濾器可通過已知的再生技術(shù)進(jìn)行再生。這些技術(shù)可包括控制流體溫度、流體壓力以及流體中未燃燒燃料的比例中的一種或多種。本領(lǐng)域人員應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的排氣混合器可設(shè)在排放物清潔模塊中但沒有DOC和/或DPF。
[0072]流體可從DOC模塊71開始經(jīng)過位于第一端部聯(lián)接器15中的噴射器模塊16。噴射器模塊16可連接或附接到泵電子罐單元(PETU)。泵電子罐單元可包括罐，用于為要通過噴射器噴射的添加劑流體提供儲器。這種添加劑流體可包括尿素或氨。
[0073]PETU可進(jìn)一步包括被配置為控制通過噴射器要從罐噴出的添加劑流體的體積的控制器?？刂破骺删哂休斎?，例如，可由SCR模塊中的傳感器導(dǎo)出的溫度信息以及NOx數(shù)量信息。
[0074]流體可經(jīng)過噴射器模塊16，此處它可接收噴射的添加劑流體，且排出流體和添加劑流體的合成混合物然后經(jīng)由進(jìn)口 90進(jìn)入混合管道75。如圖4所示，噴射的添加劑流體可以以具有大體錐形噴霧形狀121的噴霧形式進(jìn)行噴射。
[0075]排出流體和添加劑流體的混合物經(jīng)過排氣混合器100。流體流可位于細(xì)長混合葉片111-115上面和中間，這里翼片131、132可用來湍流混合添加劑流體和排出流體，這可有利地促使熱能從排出流體傳遞至添加劑流體，促使尿素分解為氨。
[0076]第一細(xì)長混合葉片111可以是細(xì)長的并可朝向噴射器模塊16向上游延伸，超過混合管道75的進(jìn)口 90以形成擋板140，如圖4和6所示，用來阻止或減少由噴射器模塊16的出口 16a噴出的添加劑對混合管道75的壁的沖擊。第五細(xì)長混合葉片115可朝向噴射器模塊16向上游延伸以形成擋板141。
[0077]流入混合管道75內(nèi)的流體可以是熱的，使第二管道20的內(nèi)部主體81熱膨脹。任何這樣的膨脹可通過內(nèi)部主體81的第一端部85和外部主體80的第一端82之間的相對滑動來適應(yīng)。相對運動可被限制為僅僅或主要是相對軸向運動。在第二管道20的第一端部21，內(nèi)部主體81和外部主體80之間的重疊可以足夠大以防止內(nèi)部主體81的任何膨脹或收縮期間氣隙88的打開(opening)。
[0078]然后流體可流經(jīng)出口 91和第二端部聯(lián)接器25，經(jīng)由第二端部聯(lián)接器25進(jìn)入位于第三管道30的第一部分內(nèi)的SCR模塊。SCR模塊可包括一個或多個催化器，排出流體和尿素/氨的混合物可流過該催化器。當(dāng)混合物經(jīng)過催化器表面時，會發(fā)生將氨和NOx轉(zhuǎn)化為雙原子氮(N2)和水(H20)的反應(yīng)。
[0079]流體可從SCR模塊流到位于第三管道30的第二部分內(nèi)的AMOX模塊。AMOX模塊可包括氧化催化器，其可使存在于流出SCR模塊的流體中的剩余氨發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氮氣(N2)和水(H20)。
[0080]流體可從AMOX模塊流到位于第三管道30的第二端的排放物清潔模塊出口。
[0081]圖9顯示出根據(jù)本發(fā)明的排氣混合器100的第二實施例?，F(xiàn)在將僅僅描述第一和第二實施例之間的差異。在所有其他方面，第二實施例可以如上所述的第一實施例相同的方式構(gòu)造和作用。
[0082]圖9中的排氣混合器100可以在第一變形中修改，即從中心部分116延伸的第二細(xì)長混合葉片112的下游方向翼片131背離第一細(xì)長混合葉片111相對于板狀主體112c成15°角。替代地，或者除了第一變形，在第二變形中，第三細(xì)長混合葉片113可在其預(yù)混級135內(nèi)沒有上游方向翼片132?？商鎿Q地，或者除了第一和/或第二變形，在第三變形中，第四細(xì)長混合葉片114可沒有從后緣114b的翼部117延伸的上游方向翼片132。
[0083]圖10顯示出根據(jù)本發(fā)明的排氣混合器100的第三實施例?，F(xiàn)在將僅僅描述第二和第三實施例之間的差異。在所有其他方面，第三實施例可以如上所述的第一和第二實施例相同的方式構(gòu)造和作用。
[0084]圖10的排氣混合器100可在第一變形中修改，即第四和/或第五細(xì)長混合葉片114、115可在其預(yù)混級135內(nèi)沒有上游方向翼片132?？商鎿Q地，或者除了第一變形，在第二變形中，第二和/或第三細(xì)長混合葉片112、113可以縮短以便比第四細(xì)長混合葉片114短。第二細(xì)長混合葉片112可比第三細(xì)長混合葉片113短。
[0085]工業(yè)實用件
[0086]本發(fā)明提供一種排氣混合器、排放物清潔模塊和將添加劑混合到排出流體內(nèi)的方法，其可以提高將例如尿素的添加劑混合到例如廢氣的排出流體流的效率。
[0087]在將其注射到混合管道內(nèi)時，尿素的不完全混合以及尿素充分分解為氨將導(dǎo)致固體尿素沉積物積聚在包括這里給出的任何排氣混合器的混合管道的內(nèi)表面上。還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，噴射的添加劑噴霧在相對冷的混合管道壁上的沖擊也會加速這種沉積物的積聚。這會導(dǎo)致需要對排放物清潔模塊進(jìn)行過于頻繁地拆卸和維護(hù)。
[0088]本發(fā)明的排氣混合器可導(dǎo)致噴射的添加劑在排出流體流中的混合效率增加。細(xì)長的混合葉片，尤其是第一細(xì)長混合葉片，特別有利于形成擋板來防止噴射的添加劑噴霧直接沖擊在混合管道的壁上。
[0089]本發(fā)明的設(shè)置還可應(yīng)用在需要或者利于將噴射器模塊設(shè)在混合管道進(jìn)口上游而非相對于混合管道橫向設(shè)置的情況。將噴射器模塊設(shè)于混合管道進(jìn)口上游，例如，大體與混合管道一端直線設(shè)置，將使排放物清潔模塊具有更緊湊的結(jié)構(gòu)布置，因為它可允許排放物清潔模塊的其他平行管道更密集地堆疊在混合管道上而不會造成噴射器模塊阻塞。
【權(quán)利要求】
1.一種排氣混合器，包括: 多個細(xì)長混合葉片； 支撐件，其能夠保持多個細(xì)長混合葉片處于彼此間隔的關(guān)系； 該支撐件能夠定位于排放物清潔模塊或排氣管道內(nèi)或者形成排放物清潔模塊或排氣管道的一部分。
2.如權(quán)利要求1所述的排氣混合器，其中，多個細(xì)長混合葉片中的每一個具有縱向軸線，并且支撐件能夠使得在使用中每個細(xì)長混合葉片的縱向軸線大體平行于經(jīng)過該排氣混合器的排出流體的預(yù)期流動方向延伸。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的排氣混合器，其中，多個細(xì)長混合葉片中的每一個包括前緣、后緣以及在前緣和后緣之間延伸的板狀主體。
4.如權(quán)利要求3所述的排氣混合器，其中，在使用中，每個細(xì)長混合葉片的板狀主體平行于經(jīng)過該排氣混合器的排出流體的預(yù)期流動方向延伸。
5.如權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的排氣混合器，其中，板狀主體包括中心部分和位于中心部分每一側(cè)的翼部，其中每個翼部相對于中心部分向上翻轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求3-5中任一項所述的排氣混合器，其中，多個細(xì)長混合葉片中的一個或多個包括與其板狀主體成一角度延伸的一個或多個翼片。
7.如權(quán)利要求6所述的排氣混合器，其中，一個或多個翼片是下游方向翼片。
8.如權(quán)利要求7所述的排氣混合器，其中，下游方向翼片與細(xì)長混合葉片的板狀主體成15。到45。的角。
9.如權(quán)利要求7或權(quán)利要求8所述的排氣混合器，其中，下游方向翼片從細(xì)長混合葉片的后緣延伸。
10.如權(quán)利要求6-9中任一項所述的排氣混合器，其中，一個或多個翼片包括一個或多個上游方向翼片。
11.如權(quán)利要求10所述的排氣混合器，其中，上游方向翼片與細(xì)長混合葉片的板狀主體成15。到45。的角。
12.如權(quán)利要求11所述的排氣混合器，其中，上游方向翼片與細(xì)長混合葉片的板狀主體成30°的角。
13.如權(quán)利要求10-12中任一項所述的排氣混合器,其中，上游方向翼片從位于前緣和后緣之間的細(xì)長混合葉片的中間部分延伸，其中上游方向翼片形成預(yù)混級。
14.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的排氣混合器，其包括上游預(yù)混級和下游混合級。
15.如權(quán)利要求14所述的排氣混合器，其中，預(yù)混級包括多個上游方向翼片而沒有下游方向翼片。
16.如權(quán)利要求14或權(quán)利要求15所述的排氣混合器，其中，混合級包括多個下游方向翼片而沒有上游方向翼片。
17.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的排氣混合器，其中，多個細(xì)長混合葉片包括第一細(xì)長混合葉片和最后一個細(xì)長混合葉片，其限定堆疊結(jié)構(gòu)的最外側(cè)一對細(xì)長混合葉片，將堆疊結(jié)構(gòu)的一個或多個內(nèi)部細(xì)長混合葉片夾在中間。
18.如權(quán)利要求17所述的排氣混合器，其中，第一細(xì)長混合葉片長于內(nèi)部細(xì)長混合葉片。
19.如權(quán)利要求18所述的排氣混合器，其中，第一細(xì)長混合葉片包括一個或多個下游方向翼片而沒有上游方向翼片。
20.如權(quán)利要求18或權(quán)利要求19所述的排氣混合器，其中，最后一個細(xì)長混合葉片包括一個或多個上游方向翼片而沒有下游方向翼片。
21.如權(quán)利要求18-20中任一項所述的排氣混合器，其中，內(nèi)部細(xì)長混合葉片具有不同長度。
22.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求的排氣混合器，其中，第一細(xì)長混合葉片向上游延伸超過支撐件的進(jìn)口端以形成擋板。
23.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的排氣混合器，其中，多個細(xì)長混合葉片通過焊縫連接到支撐件上，焊縫沿著細(xì)長混合葉片的一個或多個側(cè)邊延伸。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的排氣混合器，其中，細(xì)長混合葉片的一個或多個側(cè)邊接收在設(shè)于支撐件內(nèi)的槽內(nèi)。
25.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的排氣混合器，其中，支撐件被成形以符合其所要安裝到的排放物清潔模塊的一部分的形狀。
26.一種排放物清潔模塊，其包括根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的排氣混合器。
27.如權(quán)利要求26所述的排放物清潔模塊，包括: 混合管道，其具有進(jìn)口、出口和縱向軸線；和 噴射器模塊； 其中，該排氣混合器至少部分位于混合管道內(nèi)，使得多個細(xì)長混合葉片沿著混合管道的縱向軸線延伸； 其中，噴射器模塊設(shè)在混合管道的進(jìn)口上游并且該噴射器模塊的出口定向為將添加劑噴射到混合管道的進(jìn)口內(nèi)。
28.如權(quán)利要求27所述的排放物清潔模塊，其中，噴射器模塊的出口位于或靠近混合管道的縱向軸線的延伸部分處。
29.如權(quán)利要求27或28所述的排放物清潔模塊，其中，噴射器模塊的出口被定向為將添加劑噴射為噴霧，其具有沿著或者平行于混合管道的縱向軸線對中的噴霧形狀。
30.如權(quán)利要求26-29中任一項所述的排放物清潔模塊，其中，各個細(xì)長混合葉片的板狀主體平行于混合管道的縱向軸線延伸。
31.如權(quán)利要求26-30中任一項所述的排放物清潔模塊，其中，第一細(xì)長混合葉片向上游朝著噴射器模塊延伸，超過混合管道的進(jìn)口以形成擋板，用來阻止或減少由噴射器模塊的出口噴出的添加劑對混合管道的壁的沖擊。
32.如權(quán)利要求26-31中任一項所述的排放物清潔模塊，其中，混合管道的進(jìn)口聯(lián)接到第一端部聯(lián)接器，用于將排出流體供給到混合管道的進(jìn)口。
33.如權(quán)利要求32所述的排放物清潔模塊，其中，噴射器模塊安裝在第一端部聯(lián)接器中。
34.一種將添加劑混合到排出流體中的方法，包括如下步驟:使排出流體流沿具有進(jìn)口、出口和縱向軸線的混合管道流過； 從噴射器模塊將添加劑噴霧噴射到排出流體流內(nèi)；和 使排出流體流和添加劑噴霧經(jīng)過至少部分位于混合管道內(nèi)的排氣混合器； 其中，排氣混合器包括多個細(xì)長混合葉片，其以間隔方式設(shè)置用來湍流混合添加劑噴霧和排出流體； 每個細(xì)長混合葉片具有沿著混合管道的縱向軸線延伸的縱向軸線； 其中，通過噴射器模塊將添加劑噴霧噴射到混合管道的進(jìn)口。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中，添加劑噴霧被噴射為具有沿著或者平行于混合管道的縱向軸線對中的噴霧形式的噴霧。
36.如權(quán)利要求34或權(quán)利要求35所述的方法，其中，首先將添加劑噴射到聯(lián)接到混合管道的進(jìn)口的第一端部聯(lián)接器內(nèi)，然后使添加劑經(jīng)過混合管道的進(jìn)口。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中，排出流體從第一端部聯(lián)接器進(jìn)入混合管道的進(jìn)0。
【文檔編號】F01N13/18GK104364488SQ201380031914
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2013年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月24日
【發(fā)明者】A·基恩, N·尼亞茲, S·帕戴特, A·羅德曼, D·菲利普斯 申請人:珀金斯發(fā)動機(jī)有限公司