用于净化排气的组件转让专利

申请号 : CN201280033339.0

文献号 : CN103649483B

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 约翰·佩罗特让-保罗·布鲁内尔

申请人 : 佛吉亚排气系统有限公司

摘要 :

一种排气净化组件(1),包括:-彼此平行地延伸的上游管道和下游管道;-空间,该空间具有与上游管道连通的排气进口(13)以及与下游管道连通的排气出口(15),中直线将所述进口(13)分成为排气提供相同开口截面的第一区域(37)和第二区域(39)。该组件(1)包括转向件(33),转向件(33)覆盖了至少75%的第一区域(37)并覆盖了小于25%的第二区域(39),转向件(33)和空间设置成使得排气中经由进口(13)的第一区域37)进入的一些排气沿着绕转向件(33)返回的流动线路流入到空间(11)中。

权利要求 :

1.一种用于净化排气的组件,所述组件(1)包括:

-上游管道(3),在所述上游管道(3)中容纳有用于净化排气的第一单元(5);

-下游管道(7),在所述下游管道(7)中容纳有用于净化排气的第二单元(9),所述上游管道(3)和所述下游管道(7)彼此平行地定位;

-空间(11),所述空间(11)具有与所述上游管道(3)连通的排气进口(13)以及与所述下游管道(7)连通的排气出口(15),中线将所述进口(13)分成为所述排气提供相同通道截面的第一区域(37)和第二区域(39);

其特征在于,所述组件(1)包括设置在所述空间(11)中的面向所述进口(13)的挡板(33),所述挡板(33)包括朝向所述进口的第一面以及背对所述进口的第二面,所述挡板(33)在所述进口(13)上的正交投影中覆盖了至少75%的所述第一区域(37)并覆盖了小于

25%的所述第二区域(39),所述挡板(33)和所述空间(11)布置成使得所述排气中穿过所述进口(13)的所述第一区域(37)进入的部分沿着形成绕所述挡板(33)的尖端的流动线路流入到所述空间(11)中,所述排气穿过所述进口的所述第一区域,沿着所述挡板的所述第一面流动,随后沿着所述挡板的所述第二面沿相反方向流动。

2.根据权利要求1所述的组件,其特征在于,所述挡板(33)具有面向所述第一区域(37)的多个孔口(49)。

3.根据权利要求1或2所述的组件,其特征在于,所述空间(11)和所述挡板(33)限定了将所述排气从所述进口(13)引导至所述出口(15)的通道路径,所述通道路径包括具有上游部分和下游部分的收缩区段(57),所述上游部分为所述排气提供相对较大的通道截面,所述下游部分为所述排气提供相对较小的通道截面,所述组件(1)包括将用于还原氮氧化物的产品喷射到所述下游部分中的装置(17)。

4.根据权利要求1或2所述的组件,其特征在于,所述空间(11)和所述挡板(33)限定了将所述排气从所述进口(13)引导至所述出口(15) 的通道路径,所述组件(1)包括将用于还原氮氧化物的产品喷射到所述通道路径的区段(57)中或紧邻所述区段(57)的下游的装置(17),所述区段(57)由面向所述挡板(33)以及所述空间(11)的壁的各区域来限定。

5.根据权利要求4所述的组件,其特征在于,所述挡板(33)的所述区域(59)朝向所述区段(57)凹陷。

6.根据权利要求1或2所述的组件,其特征在于,所述空间(11)和所述挡板(33)限定了将所述排气从所述进口(13)引导至所述出口(15)的通道路径,所述路径具有相对于所述进口(13)大致切向定向的区段(61)。

7.根据权利要求1或2所述的组件,其特征在于,所述空间(11)和所述挡板(33)限定了将所述排气从所述进口(13)引导至所述出口(15)的通道路径,所述路径具有相对于所述出口(15)大致切向定向的区段(61)。

8.根据权利要求1或2所述的组件,其特征在于,所述空间(11)和所述挡板(33)限定了将所述排气从所述进口(13)引导至所述出口(15)的通道路径,所述路径具有开口到所述出口(15)中的大致螺旋形区段(67)。

9.根据权利要求1或2所述的组件,其特征在于,所述挡板(33)紧固至所述进口的一个边缘(35)。

10.根据权利要求1或2所述的组件,其特征在于,所述空间(11)包括支承环(23),在所述支承环(23)中形成所述进口(13)和所述出口(15),并且所述支承环(23)上加上了帽(25)。

11.根据权利要求10所述的组件,其特征在于,所述挡板(33)与所述支承环(23)由同一材料制在一起。

12.根据权利要求1或2所述的组件,其特征在于,所述挡板(33)和所述空间(11)在绕所述挡板(33)的所述尖端处限定了用于所述排气的通道截面,所述通道截面小于所述进口(13)的通道截面的75%。

13.根据权利要求12所述的组件,其特征在于,所述通道截面小于所述进口(13)的通道截面的50%。

14.根据权利要求1或2所述的组件,其特征在于,所述空间(11)和所述挡板(33)限定了将所述排气从所述进口(13)引导至所述出口(15)的通道路径,所述组件(1)包括设置成用于在所述通道路径的喷射点中喷射还原氮氧化物的产品的装置(17),所述通道路径在所述尖端与所述喷射点之间包括至少第一区段(77)和第二区段(81),所述第一区段(77)和所述第二区段(81)分别具有相对于彼此形成包括在30°与90°之间的角度的取向。

15.根据权利要求1或2所述的组件,其特征在于,所述进口(13)和所述出口(15)分别具有沿着主方向对准的中心,所述中线与所述主方向形成小于30°的角度。

16.根据权利要求中1或2所述的组件,其特征在于,所述组件包括设置成用于喷射还原氮氧化物的气态产品的装置(17)。

17.根据权利要求16所述的组件,其特征在于,所述气态产品为氨。

说明书 :

用于净化排气的组件

技术领域

[0001] 本发明总体上涉及汽车的排气管路。
[0002] 更具体地,本发明涉及一种用于净化排气的组件,这种类型的组件包括:
[0003] -上游管道,在该上游管道中容纳有用于净化排气的第一单元;
[0004] -下游管道,在该下游管道中容纳有用于净化排气的第二单元,上游管道和该下游管道彼此平行地定位;
[0005] -空间,该空间具有与上游管道连通的排气进口以及与下游管道连通的排气出口,中线将所述进口分成第一区域和第二区域,所述第一区域和第二区域提供了用于排气的相同通道截面。

背景技术

[0006] DE102010014037公开了这种净化组件。在该文献中,用于净化排气的第一单元和第二单元并排布置,使第一单元和第二单元各自的轴线大致彼此平行。这种设置是特别紧凑的。另一方面,必须要对将上游管道连接至下游管道的空间的形状进行设计以在该空间的出口处获得相对均匀的排气分布。此外,DE102010014037中提供了一种用于还原氮氧化物的产品的喷射器。这种喷射器将所述产品喷射到空间中。应当设置排气的流通以确保该产品在排气内的适当分散。
[0007] 为了确保上述功能,即提供使排气在空间的出口处相对均匀分布的排气流、并确保所喷射的产品在排气中适当分散,专利DE102010014037的空间中设置了两个杯状部,其中一个杯状部覆盖排气进口并且另一杯状部覆盖排气出口。覆盖排气进口的杯状部具有径向孔口,径向孔口布置成为引导排气穿过进口。
[0008] 这种杯状部在排气管路中产生了较大的反压。

发明内容

[0009] 在本文中,本发明旨在提出一种反压较小的净化组件。
[0010] 为了这个目的,本发明涉及一种上述类型的用于净化排气的组件,该组件的特征在于该组件包括布置在空间中的面向进口的挡板,该挡板在进口上的正交投影中覆盖了至少75%的第一区域并覆盖了小于25%的第二区域,挡板和空间布置成使得穿过进口的第一部分进入的一部分排气遵循形成绕所述挡板的尖端的流动线路流入到空间中。
[0011] 换句话说,穿过进口的第一部分进入的排气遵循U状线路流动。其首先沿着挡板的转向进口的面流动到挡板的由尖端构成的自由端,并且随后沿着挡板的背对进口的面沿相反方向流动。这种流动导致排气的内部旋转运动,这增大了沿着挡板的背对进口的面流动的排气流的湍流度。
[0012] 在排气净化组件配备有喷射用于还原氮氧化物的产品的装置时,这些湍流使还原产品能够更加迅速地分散在排气中。湍流促使了还原产品在气流中的扩散。
[0013] 这些湍流主要是因为穿过进口的第二区域进入的排气几乎没有被挡板转向。相反,穿过第一区域进入的气体承受两次连续的方向改变。第一次方向改变是在进入空间之后变为沿着挡板流动,随后第二次方向改变是在气体到达与进口的第二区域成直角处并与穿过所述第二区域进入的气流混合时。因此,来自第一区域的气流以例如接近90°的较大的入射角度穿入来自第二区域的气流中,这有助于增大湍流度。
[0014] 由于穿过第二区域进入的排气几乎没有被挡板转向,因此在排气管路中未产生较大反压的情况下获得了这种湍流度。
[0015] 用于净化排气的第一单元通常为特别适于柴油发动机的氧化催化剂,已知名为首字母缩写DOC。替代性地,上游管道包括若干个用于净化排气的单元,特别是具有微粒过滤器以及一个或若干个氧化催化剂或还原催化剂的排气净化单元。
[0016] 第二净化单元为已知的名为SCR(选择性催化还原)的催化剂。SCR催化剂设置成用于在存在氨NH3的情况下将排气中包含的NOx还原成氮气N2。下游管道还可以不仅包括SCR催化剂,还包括布置在下游管道中、SCR催化剂的上游或下游的微粒过滤器以及/或者一个或若干个其他催化剂或还原元件。
[0017] 如上所述,上游管道和下游管道彼此平行地放置。应当理解,这样是为了紧凑性,上游管道和下游管道并排布置。更具体地,上游管道和下游管道各自处于与空间相邻位置处的部分并排放置。这些部分通常包括第一净化单元和第二净化单元。这里使用的词语“并排”意味着上游管道和下游管道各自的中轴线大致彼此平行或相对于彼此略微倾斜。上游管道和下游管道面向彼此定位。换句话说,上游管道和下游管道各自具有大致面向彼此的侧表面。
[0018] 挡板在进口上的正交投影覆盖至少75%的第一区域并覆盖小于25%的第二区域这一事实意味着对本发明而言,重要的是挡板将穿过第一区域进入空间中的很大一部分排气进行转向。为了使净化组件不会产生过大的反压,挡板应当与之相反地不对穿过第二区域的排气进行转向并因此仅覆盖该第二区域的小部分。为了获得这种结果,面向进口的第一区域的挡板设置为实心部分或仅包括一个或若干个较小尺寸的孔口。
[0019] 例如,挡板完全没有面向第二区域延伸。替代性地,挡板略微面向第二区域延伸并仅覆盖该第二区域的很小的一部分,从而不会干涉穿过第二区域进入的排气的流通。
[0020] 在这种情况下,挡板的面向第二区域处的部分在挡板的自由边缘与空间的壁之间限定了较大尺寸的开口。通过这种较大尺寸的开口,可以使来自进口的排气以最小的反压穿过。替代性地,挡板的位于面向第二区域处的部分在挡板的自由边缘与空间的壁之间限定了若干个较大尺寸的开口。这些开口彼此间隔开。这些较大尺寸的开口的数目可以为两个、三个或多于三个。
[0021] 替代性地,较大尺寸的开口完全在挡板中形成,并且一方面没有通过挡板的自由边缘来限定,另一方面也没有通过空间的壁来限定。
[0022] 进口上的正交投影是指沿着与包括进口的平面相垂直的方向上的投影。
[0023] 上述中线为假想的线并且不对应将进口物理地分成两个单独区域的线。引用该中线仅是为了描述本发明的特征。其简单地反应了挡板被设置成基本上覆盖进口的一半并且在进口的另一半上仅略微地延伸的事实。
[0024] 优选地,转向件覆盖至少75%的第一区域,更优选地覆盖至少85%的第一区域,并且更优选地覆盖至少90%第一区域。挡板覆盖小于25%第二区域,优选地覆盖小于15%的第二区域并且更优选地覆盖小于10%的第二区域。
[0025] 典型地,挡板具有面向第一区域的多个孔口。这些孔口为明显地小于位于面向第二区域处的开口的小尺寸孔口。总而言之,所有这些孔口的累计表面积小于第一区域的表面积的25%,优选地小于第一区域的表面积的15%,并且更优选地小于第一区域的表面积的10%。
[0026] 这些孔口允许进入第一区域的一部分排气遵循直的路径,即没有被挡板转向。这些气体横穿挡板并且与沿着挡板的背对进口处的面再次向下流动的排气流混合。这有助于增大排气中的湍流度。
[0027] 空间和挡板一起限定了将排气从进口引导至出口的通道路径。该通道路径接连地包括若干个区段。第一区段与位于挡板与进口之间的区域相对应。
[0028] 通道路径通常包括收缩区段,其中,上游部分为排气提供了相对较大的通道截面并且下游部分为排气提供了相对较小的通道截面。典型地,收缩区段具有从上游侧至下游侧减小的通道截面。该收缩区段例如对应于挡板的背对进口处的面与空间的壁之间限定的区段。当组件包括用于喷射还原氮氧化物的产品的装置时,该装置被安装成在下游部分喷射产品。
[0029] 在具有较小的通道截面的部分处喷射还原产品使得能够有助于还原产品在排气中的分散。实际上减小了产品从喷射点扩散到通道路径的整个截面的距离。
[0030] 优选地,喷射装置布置成用于在面向挡板以及空间的壁的各区域中限定的区段中喷射还原产品。替代性地,在从紧邻所述区段的下游执行喷射。这使得可以延伸喷射点(也称为散播点)与排气出口之间的由气体覆盖的长度。这促使了还原产品在排气内的均化,并使得还原产品在第二净化单元的进口面上能够有更好的分布。
[0031] 仅由于挡板的存在而使得能够进行喷射点的这种设置。实际上挡板形成了防止还原产品朝向进口返回的保护屏障。其因此防止了还原产品扩散至第一净化单元。这在第一净化单元为DOC类型的氧化催化剂并且所喷射的还原产品为氨或者氨前体时特别重要。实际上氨在接触DOC时会被氧化。随后氨的一部分通过还原NOx而损失。此外在DOC上被氧化的氨本身产生NOx。
[0032] 在有利的替代性实施方式中,挡板区域——该挡板区域限定了在其中执行还原产品喷射的区段、或限定了在其下游执行还原产品喷射的区段——是凹形的,具有朝向所述区段的凹陷。从而对于给定的表面积,区段的截面具有近似椭圆形的不太细长的形状,很好地适于允许还原产品快速且有效地扩散至气体的所有流路。
[0033] 优选地,通道路径包括呈相对于进口的大致切向取向的区段以及/或者呈相对于出口的大致切向取向的区段。这使得能够延伸喷射点与出口之间的排气所覆盖的路径的长度。实际上排气不会沿直线从进口的中央区域直接流动至出口的中央区域。与之相比,用于使排气穿过的路径延伸到进口和出口的外周区域,使得能够在具有预定形状的空间中布置较长的通道路径。
[0034] 典型地,通道路径具有开口到出口中的大致螺旋形区段。典型地,该大致螺旋形区段将具有大致切向取向的区段延伸到出口。这种螺旋形形状可以进一步延伸散播点与出口之间的排气覆盖的路径。螺旋形区段还能够使排气绕与出口大致垂直的轴线旋转。这种旋转有助于加强排气的湍流度并因此提高还原产品在气流中的混合。这还有助于还原产品在第二净化单元的进口面上的分布的均化。
[0035] 典型地,挡板紧固至进口的边缘。挡板可以加到进口的边缘上或者与进口的边缘以同一材料制成。在第一种情况下,挡板优选地由通过在空间中切出进口而获得的金属边角料形成。在第二种情况下,挡板通过将空间的壁进行变形而获得,优选地当在空间中切出开口时进行变形。
[0036] 空间通常包括支承环,在支承环中形成了进口和出口并且在该支承环上加上了帽。支承环例如包括一个或若干个平坦部,在所述一个或若干个平坦部中形成了进口和出口。与之相比,帽为深拉部件,并且呈凹形并呈帽状盖在支承环上。通过设计帽的形状而获得使排气穿过的路径的不同区段。这些不同区段例如通过深拉帽而获得。
[0037] 挡板优选地与支承环以同一材料制在一起。
[0038] 在本发明的特定实施方式中,挡板和空间在绕杯状部的尖端处限定了用于使排气穿过的截面,该截面小于进口的通道截面的75%,优选地小于进口的通道截面的50%。换句话说,在尖端处——即在排气具有几乎180°的行程时所处的区域中——为排气提供的通道截面减小以增大气体的速度。这有助于增大尖端下游的排气的湍流度。
[0039] 在示例性实施方式中,尖端点与喷射点之间的通道路径具有至少第一区段和至少第二区段,所述至少第一区段和所述至少第二区段各自具有相对于彼此形成包括在30°与90°之间的角度的取向。排气因此承受了额外的方向改变,从而引起排气在喷射点上游处的额外旋转。这进一步提高了还原产品与排气之间混合的质量。优选地,角度包括在40°与80°之间,并且更优选地包括在50°与60°之间。两个区段通常通过弧形区段彼此连接。这些区段可以设置在收缩区段的上游或下游或者成为收缩区段的一部分。第一区段和第二区段通常为直的。替代性地,第一区段和第二区段略微弯曲。
[0040] 在这种情况下,进口和出口优选地分别具有沿着主方向对准的中心,以上限定的中线与主方向形成小于30°的角度。实际上,空间沿着主方向通常是细长的,使得用于排气的通道路径自身具有沿着主方向的总体取向。进口的中线与主方向形成小于30°的角度这一事实意味着挡板的实体部大致位于主方向的一侧、并且由挡板限定的较大尺寸的开口大致位于主方向的另一侧。这使得可以将第一区段布置成与主方向大致垂直的取向,并且将第二区段布置成与主方向大致平行的取向。在这种情况下收缩区段非常短并且布置在自第一区段的下游。
[0041] 通过这种设置,可以在非常上游处布置喷射点,从而进一步增大用于使还原产品和排气均化的可用距离。
[0042] 通道路径可以在喷射点的上游处具有呈其他取向的其他区段。
[0043] 优选地,喷射装置设置成用于将还原氮氧化物的气态产品喷射到空间中,该气态产品典型地为氨。替代性地,装置设置成用于喷射例如氨或尿素的溶液的液态产品。

附图说明

[0044] 参照附图从本发明的下文中给出的作为指示性而非限制性的详细描述中,本发明的其他特性和优势将变得明显,在附图中:
[0045] -图1为根据本发明的第一实施方式的净化组件的立体图;
[0046] -图2为图1的组件的正视图,其中,帽未被图示以示出进口、出口以及挡板;
[0047] -图3为沿着图2的虚线III截取的截面图;
[0048] -图4为沿着图2中出现的线IV截取的截面图;
[0049] -图5为组件中的排气的湍流度的图形,其中,图5的左部部分对应具有挡板的组件,图5的右部部分对应不具有任何挡板的组件;
[0050] -图6为给出了沿着通道路径的排气中的NH3气体浓度的图形,其中,顶部对应具有挡板的通道路径,并且底部对应不具有任何挡板的通道路径;
[0051] -图7为用于使排气穿过的路径的螺旋形区段的视图,以图形示出了排气的湍流度;
[0052] -图8为氨在用于组件的空间的出口处的分布的图形,其中,左部部分对应配备有挡板的组件,并且右部部分对应不包括任何挡板的组件。
[0053] -图9为示出了挡板的第二实施方式的类似于图2的视图。
[0054] -图10和图11为用于本发明的第二实施方式的类似于图1和图2的视图。

具体实施方式

[0055] 图1至图4示出的组件1用于净化来自汽车的热发动机的排气。更具体地,其用于净化来自柴油发动机的排气。
[0056] 如图2中所示,组件1包括:
[0057] -上游管道3,在该上游管道3中容纳有用于净化排气的第一单元5;
[0058] -下游管道7,在该下游管道7中容纳有用于净化排气的第二单元9;
[0059] -空间11,该空间11具有与上游管道3连通的排气进口13以及与下游管道7连通的排气出口15;
[0060] -喷射器17,该喷射器17适于将氨喷射到空间11中。
[0061] 上游管道3朝向上游侧连接至排气歧管(未示出),该排气歧管收集从热发动机的燃烧腔室流出的排气。可选地在上游管道与排气歧管之间设置有其它设备,如涡轮压缩机。
[0062] 第一净化单元5为用于柴油发动机的氧化催化剂(DOC)。其布置在上游管道3内,使得当排气从排气歧管流通至进口13时,排气被迫穿过催化剂5。催化剂5具有出口面19,排气穿过出口面19离开催化剂。面19与进口13大致重合。上游管道3直接通向进口13。替代性地,出口面19在距进口13一定距离处略微向上游移位。
[0063] 下游管道7朝向下游侧连接至排出管(未示出),其中排气在净化后穿过排出管被释放到大气中。诸如消声器之类的其他设备插入下游管道与排出管之间。
[0064] 第二净化单元9为已知的名为SCR(即选择性催化还原)的催化剂。催化剂9布置在下游管道中,使得穿过出口15流出并朝向排出管流通的排气被迫穿过SCR催化剂9。催化剂9具有进口面21,排气通过该进口面21进入催化剂9的内部。该进口面21定位成大致与出口15重合。替代性地,进口面在距出口15一定距离处沿着下游管道移位。替代性地,在出口15与SCR催化剂9之间设置有微粒过滤器或其他催化剂。
[0065] 上游管道3和下游管道7大致彼此平行。它们设置为彼此相邻地并列。上游管道3和下游管道7的中轴线(在图3中称作X和Y)大致彼此平行。排气沿相对于彼此相反的方向穿过第一催化剂5并穿过第二催化剂9流通。
[0066] 空间11设置成用于将排气从进口13引导至出口15。该空间11包括支承环23,在该支承环23中形成了进口13和出口15,并且在该支承环23上加上了帽25。
[0067] 支承环23为金属深拉部件。进口13和出口15例如为环形。它们位于同一平面上,或者位于如图3中所示的彼此平行且相对于彼此略微移位的两个平面上。支承环23具有沿着主方向P穿过进口13的中心C和出口15的中心C’的细长形状(图2)。进口和出口占据了支承环的两个端部。进口13大致占据了支承环的整个一个端部,并且出口15类似地占据了支承环的整个第二端部。支承环另一方面包括位于进口与出口之间的实心中央部分27。中央部分27在与主方向平行的方向上的宽度由上游管道与下游管道之间的距离来指定。
[0068] 帽25为凹形形状的金属深拉部件。因此其具有复杂形状的内部空间以及由周向边缘29限定的开口。支承环23封闭该开口,支承环的周向边缘31以可密封的方式组装至开口的周向边缘29。例如,边缘29和边缘31以可密封的方式彼此焊接。
[0069] 组件1还包括放置在空间11中的面向进口13的挡板33。挡板33紧固至进口的周向边缘35。其在支承环的深拉期间获得。挡板33从边缘35朝向空间11的内侧远离进口3的平面移位。
[0070] 在示出的示例中,挡板33大致面向进口13的一半延伸。因此,如果考虑图2的视图,则与剖切平面IV相对应的中线将进口13分成第一区域37和第二区域39,第一区域37和第二区域39大致提供了用于使排气通过的相同截面。如图2那样考虑在进口13上的正交投影,挡板33覆盖几乎全部第一区域37并且仅覆盖第二区域39的很小的一部分。因此,挡板33与帽25一起限定了用于使排气进入第二区域39的较宽的开口,其同时使进入第一区域37的几乎全部排气转向。
[0071] 更具体地,挡板具有自由边缘41以及结合至进口13的周向边缘35的边缘43。
[0072] 如图2那样考虑在进口13上的投影,自由边缘41具有:与进口的中央C紧密相邻的延伸到第一区域37中的中央部45、以及延伸到第二区域39中的第二端部部分47。第一区域的在中央部分45与剖切平面IV之间延伸的表面48未被挡板覆盖。该表面具有极小的表面积。
[0073] 另一方面,第二区域39的在端部部分47与剖切平面IV之间延伸的表面被挡板33覆盖,这些部分具有较小的表面积。
[0074] 如图2中所示,挡板33包括多个孔口49。孔口49具有相对于进口13的尺寸而言较小的尺寸。包括位于自由边缘的部分45与平面IV之间的表面48以及不同孔口49的总表面积小于第一区域的表面的25%。换句话说,考虑在进口上的正交投影,挡板覆盖了第一区域的至少75%。
[0075] 如图1至图4中所示,空间11和挡板33一起限定了从进口13直到出口15的用于排气的通道路径。该通道路径的形状设计为用以确保由喷射装置17喷射到排气中的氨气的良好的混合质量。通道路径首先包括位于挡板33与进口13之间的进口区段51。在该进口区段51中,经由进口的第一区域37进入的排气被挡板13朝向进口的第二区域39转向。其沿着挡板的朝向进口13的一个面53流动。一旦到达自由边缘41,所述排气沿着形成绕转向件——并且更具体地绕挡板的自由边缘41——的尖端的流动线路流动。因此,流动线路将具有180°的尖端。排气在经过自由边缘41之后沿着挡板的背对进口13的面55流动。因此,排气沿着面53和沿着面55在相反的方向上流动。
[0076] 经由第二区域39进入的排气几乎没有被挡板33转向。其在跨过自由边缘41之后沿着挡板的与进口13相反的面55流动。
[0077] 因此,排气的通道路径在进口区段51之后具有收缩区段57,该收缩区段57在一侧由挡板33限定,在另一侧由帽25限定。更具体地,收缩区段57由帽和挡板的彼此面对的区域来限定。在图4中可以看到挡板的限定收缩区段的区域59具有凹陷。换句话说,沿与进口垂直并包括上述中线的平面取截面,区域59具有朝向区段57的凹陷。
[0078] 该区段57具有收缩形状。更具体地,沿着第二区段57提供的用于排气的通道截面沿着该区段57从上游至下游减小。上游和下游在此处可以理解为相对于排气的正常流通方向。这尤其在图1中能够很好地看到。
[0079] 通道截面的这种减小通过适当设计帽25的形状来获得。
[0080] 通道路径还包括从收缩区段57延伸的区段61,区段61具有相对于进口13和相对于出口15的切向取向。该区段在图1中可以看到。区段61的连接至收缩区段57的上游部大致与进口13相切。下游部65大致与出口15相切。区段61大致为直的。其与主方向P大致平行并沿着支承环的边缘延伸。
[0081] 通道路径还包括从相切区段61延伸的螺旋形区段67。螺旋形区段67围绕下游出口管道7的中心轴Y缠绕。该螺旋形区段67通向出口15。相切区段61和螺旋形区段67通过适当设计帽25的形状来获得。
[0082] 氨喷射装置17包括用于产生氨气的单元(未示出)以及加到帽25上的管道69。为此帽在附接管道69的边缘上具有孔口71。优选地,管道69略微进入空间11的内侧。产生氨气的单元例如为用于储存氨气的储存盒,或用于通过在适当的固体材料上吸收来储存氨的储存盒,或设置成用于由诸如尿素之类的液态材料产生氨的反应器。孔口71定位成实现在通道路径的以下点处进行氨气喷射:在该点处为排气设置的通道截面减小。该点例如与收缩区段57的下游端部相对应或与相切区段61的端部63相对应。
[0083] 图5示出喷射点处的排气流的湍流度由于挡板33的存在而极强地增大。在图5的右部部分示出了与本发明具有相同形状但不具有挡板的、用于净化排气的组件中的排气的湍流度。空间11中的湍流度较低并且大致恒定。在图5的左部部分示出了本发明的包括挡板的组件中的湍流度。湍流度由a至k的分级指标来指示,k为最大的湍流度。该图示出了在收缩区段的下游端部处较大的湍流度。如以上所说明的,这种湍流度通过以下事实来解释,其中,经由进口的第一区域进入空间11中的排气承受了方向上的几次改变,特别是围绕挡板显著转向,这使得在喷射点处产生了排气的内部旋转。
[0084] 在图5中,仅示出了净化组件的一半。该半部基本上对应于图3的上部部分。
[0085] 图6示出喷射到空间11中的NH3气体由于排气中的湍流度而在排气流中迅速均化。下部部分示出了对于与图5的组件相对应的不具有挡板的组件,空间11中的NH3的浓度。图6的其他部分示出了对于根据本发明的具有挡板的组件,空间11中的NH3的浓度。
[0086] 在两种情况下,NH3浓度通过从a至i分级的指标来表达,i对应于最大NH3浓度。
[0087] 与图2的视图相类似,图6的图示与用于净化排气的组件的正视图相对应。排气进口位于右侧而排气出口位于左侧。图6的下部部分示出在不具有挡板的情况下,存在具有高浓度NH3的排气流路,该排气流路沿着排出路径大致延伸到螺旋形区段的一半。
[0088] 图6的上部部分示出在具有挡板的情况下排气中的NH3浓度减小地非常迅速。具有较高NH3浓度的排气流路远在螺旋形区段67之间已经消失。
[0089] 图7示出螺旋形区段67能够使排气的湍流度增大。图7中,湍流度通过从a至j分级的指标来指示,j对应于最大的湍流度。
[0090] 图7示出在排气离开相切区段61并进入到螺旋形区段67中时,湍流度减小。由于排气设定成旋转,从而使湍流度倾向于沿着螺旋形区段67增大。
[0091] 图8示出了氨NH3在空间的出口15的平面中的分布。在右部部分上,图示与如图5的右部部分上所示的不具有挡板的净化组件相对应。在图8的左部部分上,图示与本发明即配备有挡板的组件相对应。NH3的摩尔浓度通过从a至v分级的指标来指示,v为最大浓度。左部图示和右部图示上的级别彼此不同。
[0092] 图8的右部部分示出,在不存在挡板的情况下,氨NH3在出口的下部和右部比该出口的中央区域更加集中。NH3的摩尔分数在出口的下部和右部比该出口的中央部分高出四倍以上。
[0093] 图8的左部部分示出,在具有挡板的情况下,氨NH3在出口的平面中的分布相对均化。具有最大浓度的区域中的NH3摩尔分数与具有最小浓度的区域中的NH3摩尔分数的比率小于1.2。
[0094] 现在将参照图9对第一实施方式的替代性实施方式进行描述。
[0095] 以下将仅对该替代性实施方式与图1至图4中示出的组件不同的点进行详细描述。完全相同的元件或确保有相同功能的元件将由相同的附图标记来指代。
[0096] 在图9的替代性实施方式中,挡板33包括基本上面向进口的第二区域39延伸的两个弓状部72。这些弓状部72紧固至自由边缘41的中央部分45,并大致径向延伸到沿着进口的第二区域定位的边缘35的点73。杯状部33因此限定了用于来自进口13的排气的三个通道75。
[0097] 用于排气的通道截面在尖端处——即在挡板的自由边缘41与帽25之间——由于弓状部72的存在而减小。这有助于加速排气在该区域的流动速度,并有助于增大排气在喷射点处的湍流度。
[0098] 现在将参照图10和图11对本发明的第二实施方式进行描述。以下仅对第二实施方式与第一实施方式不同的点进行详细描述。
[0099] 在两个实施方式中完全相同的元件或确保相同功能的元件将通过相同的附图标记来指示。
[0100] 如图10中所示,收缩区段57被更加复杂形状的区段代替,该区段布置成用于进一步提高氨气在排气中分散的效率。收缩区段被具有与主方向大致垂直的取向的第一区段77代替,第一区段延伸出弧形区段79,该弧形区段79自身延伸有呈与主方向大致平行的取向的第二区段81。区段77的上游端部是收缩的,即,向排气提供了从上游至下游减小的通道截面。第一区段77与进口的第二区域大致成直角地定位。弧形区段79和第二区段81与第一区域大致成直角地定位。
[0101] 此外,如图11中所示,与图2的情况相比,挡板以绕进口的中心C旋转的方式略微移位。中线与主方向对准或相对于该主方向略微倾斜,其中该中线使得将进口细分成相同尺寸的两个区域,一个区域大致完全被挡板覆盖并且另一区域几乎没有被挡板覆盖。这方便了区段77、79和81的布置。
[0102] 最后,与第一实施方式相比,氨气的喷射点沿着排气的通道路径朝上游移位。