[发明专利]用于废气处理的静态混合器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于废气处理的静态混合器及其制造方法。

更具体地，本发明涉及用于内燃机的废气处理的静态混合器，该混合器可结合在用于氮氧化物的选择性催化还原(SCR)的系统中。

背景技术

为了促进废气与以气态或液态引入内燃机的废气系统的还原剂的混合，通常使用静态混合器。

在这种情况下，静态混合器主要用来促进高度均匀混合物的形成并且造成引入废气系统的还原剂尽可能多地蒸发。

为了满足这个要求，目前生产包括一组叶片的静态混合器，所述叶片在废气与还原剂混合物流动的管道内具有各种不同取向。

叶片通常与意图附着到容纳混合器的管道的内壁上的环形框架相关联，其通常横向地布置在管道中使得废气流被所述叶片拦截。

静态混合器总的由于废气流内的湍流现象的增加促进气体与还原剂的混合。

然而，静态混合器布置在气体流动的区域中造成废气系统内压力增加。这种压力增加是不利条件，因为它妨碍废气的排放并且通常会根据混合器和废气系统的布置而或多或少显著。

而且，混合器的表面会造成还原混合物凝结，从而形成附着到叶片的液体膜，由此造成相同混合器的效率降低。

因此，当设计上述种类的混合器时，两种现象形成对照。

第一种现象是由容纳混合器的废气系统中的过度压力增加决定的。第二种现象是由还原剂在混合器表面上形成凝结造成的混合能力的降低决定的。

为了试图实现达到良好混合和防止发生上述不利条件的相反要求之间的最佳折中，这里提出不同的解决方案。

一些解决方案使用叶片矩阵，其密度、倾斜和尺寸通过考虑上述要求来选择。US2007/0204751公开了这种混合器的一个例子。

其他解决方案使用一组叶片，其通常径向布置在气体流动的管道内并定向成造成所述气体与还原剂混合物混合。这第二种类型的静态混合器例如在US7533520、US2009/0320453和US2009/0266064中公开。

在所有的上述解决方案中，在废气的混合和自由流动要求之间找到最佳折中的努力显而易见。

尽管有这些努力，但现有技术的混合器未完全解决如何获得最佳混合，同时使上述不利条件最小的问题。

而且，至今为止进行的努力得到了制造起来越来越精细、复杂和昂贵的解决方案。

发明内容

因此，在本领域中仍对具有可供应用的静态混合器具有强烈需求，这种混合器高度有效，不会造成显著的压力增加，并且不容易促进凝结形成并且不具有与制造复杂性和成本有关的上述缺点。

因此，本发明的第一目的是通过提供用于废气处理的静态混合器装置来实现这种结果，该静态混合器装置相对于现有技术装置能够实现更好的混合，并且造成压力增加减小且形成凝结的能力减小。

本发明的另一目的在于提供一种上述种类的静态混合器，其可以以比现有技术混合器更简单的方式和更低的成本工业化制造。

本发明的另一但不是最后的目的在于提供一种上述种类的混合器，其基本上可以在采用选择性催化还原(SCR)技术的任何废气系统中采用。

上述和其他目的通过如权利要求所述的用于废气处理的静态混合器及其制造方法实现。

本发明的第一优点源自于设置多个径向叶片，其布置在环形周边内，朝着混合器的中心会聚并包括至少三个弯折线，它们限定布置在不平行平面上并限定用于废气的相应冲击表面的同等数量的叶片部分。

由于所述布置，混合器能够造成在气体流和流经它的尿素中形成具有漩涡的湍流，因此造成尿素与废气的有效混合。

因此形成在混合器叶片上的多个弯折线和相应冲击表面有利地辅助增加尿素喷雾所冲击的总体表面，因此确定高雾化。而且，这种布置有助于减少在混合器下游形成液体膜的现象，而这种膜如已知的会降低混合器性能。

本发明的另一优点源自于在混合器中设置自由中心部分，即对于废气的自由流动不具有障碍的部分，径向叶片朝着该部分会聚。由于这种自由中心部分和径向叶片的形状，可以获得废气与还原剂混合物的有效混合效果。这种混合效果通过所述中心孔的存在来促进，这另一方面有助于防止由于混合器的设置造成的过度压力增加。实际上，对应于中心孔，发生气体速度增加和随之气体的强烈向前推力，造成混合器下游有利的湍流运动。

本发明的进一步优点由通过一系列简单切割和弯折操作来制造混合器的可能性得到。

附图说明

以下将参考附图对本发明的一些优选实施方式进行描述，其中：