[发明专利]用于将流体引入气流的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种将流体引入到气流的设计，尤其涉及将还原剂引入到内燃机的废气流。

背景技术

将液体添加剂以合适的形式可靠地分配到气流中，例如，以使得气流的组分与引入的流体的组分发生化学反应是在许多应用领域中会产生的问题。 废气工程中出现了这个问题，例如，通过诸如借助于计量装置，在选择性催化还原（SCR）方法中将尿素水溶液引入到机动车辆的排气系统中。 通过热解和水解，尿素溶液产生氨和二氧化碳。 以这种方式产生的氨可以在合适的催化转化器中与废气中包含的氮氧化物反应，从而有效地从废气中除去这些氮氧化物。

在该方法中特别重要的是以明确的形式将尿素溶液引入废气流中。 另外更重要的是，引入废气流中的尿素溶液要尽可能完全蒸发并且在废气流中均匀分布。

在许多情况下，尿素溶液通过计量装置注入或喷射到排气系统中，而废气流倾斜或横向流动到计量装置。 这可以使得喷射的还原剂被分散。经常被引入的添加剂形成喷射雾锥。后者因为废气流而变形，并且在某些情况下甚至被推向排气系统的壁。 这导致注入的流体分布不太好，并导致催化效率的降低。 此外，流体内多余的沉积物可以在装置的内部，特别是在计量装置周围的区域中形成，这同样可以导致效率的降低，或者甚至导致设备或废气清洗系统的故障。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供具有改进的流体引入和分布效率的前述类型的装置。

此目的可通过具有如下所述特征的装置实现。

根据本发明，该装置具有混合腔室和计量装置。 流体可以通过计量装置的计量端头引入由保护套管限定的注入空间。 注入空间设置在腔室的内部并与其流体连通。 保护套管具有沿圆周方向延伸并且在径向内侧由内壁限定及在径向外侧由外壁限定的中间腔室。中间腔室可通过一个由内壁形成或构造在内壁上的间隙，特别是环形间隙，与注入空间进行流体连通。 另一方面，中间腔室通过外壁中的至少一个开口（特别是多个开口）与混合腔室流体连通。

也就是说，流体是通过计量装置的计量端头引入到由保护套管定义出的注入空间内。注入空间朝向所述混合腔室敞开。保护套管由此形成一种屏障以组织气体直接流到计量端头上。该保护套管，至少初步地，也保护了喷射雾锥，由此可以使得流体在气流中具有更佳的分布。

另外，保护套管可作为一种“冲洗装置”，通过被气流围绕而保护计量端头避免其形成沉积物。也就是说，其中一部分流向保护套管的气体可以通过保护套管的外壁上的开口穿过所述中间腔室。从中间腔室通过形成一个狭窄开口的间隙流向注入空间。流过这个间隙到注入空间的废气可以如此被导向，从而其至少很大程度避免在注入空间，尤其是在计量端头的形成沉积物。

本发明的其它实施例在说明书、从属权利要求和附图中进行了阐述。

根据其中一个实施方式，围绕所述计量端头的间隙至少部分的，优选是全部的，在圆周方向。所述间隙尤其是被设置成使得流过其间的气流的至少一部分冲向计量端头的后面。为实现此目的，间隙可被设置成，当从轴向即引入流体的方向上观察时，基本上处于计量端头的同一水平或者甚至在它的前面。

至少一个导向元件可被设置在间隙中，旋流分量可以通过所述间隙赋予流过其中的至少一些气流。这种流动涡流可以有助于更有效地防止沉积物的形成。另外，涡流可以使得气流更好地顺着定义注入空间的内壁的轮廓流动，从而使得气流分离最小化。

根据本发明的装置的一个进一步的实施例，混合腔室的一个壁的一部分至少部分地限定中间腔室。它特别是在计量端头周围的区域中限定中间腔室。保护套管，例如，可以被固定在混合腔室的壁上，特别是通过他的外壁，于是混合腔室的壁以及保护套管的内壁和外壁共同限定中间腔室。无论如何，可以由保护套管的基部至少部分地定义中间腔室朝向计量端头的端部。保护套管的基部可以尤其连接到外壁，或与其形成一体。所述基部布置成与所述混合腔室的壁间隔开。从而在保护套管和混合腔室壁之间建立了一条流动路径，该流动路径在计量端头的后部贡献了一个额外的气流以便进一步降低沉积物的形成。

所述间隙可以由面向所述计量端头的内壁的端部限定，由部分限定中间腔室的混合腔室的壁的一部分限定和/或，如果存在，由所述保护套管的所述基部限定。内壁在其面向计量端头的端部处设置有突出到中间腔室中的翻边，以便有效地将气流引导通过所述间隙，亦即，在根据本发明的装置的一个实施例中，保护套管的内壁的所述端部，具有或不具有翻边，与混合腔室的壁间隔开或与所述基部间隔开以形成间隙。