DE-102024139453-B3 - Vorrichtung, System und Verfahren zum Mischen eines Stromes

Abstract

Offenbart ist ein Mischer (1000) zum Mischen eines Stromes in einem Behandlungssystem. Der Mischer (1000) umfasst eine Einlasszone (1200; 2200) mit einer oder mit mehreren ersten Öffnungen, die zum Erzeugen einer Strömung in einem Innenrohr (1300) konfiguriert sind, und einer oder mit mehreren zweiten Öffnungen, die zum Erzeugen einer Strömung zwischen einem Innenrohr (1300) und einem Außenrohr (1400) konfiguriert sind; das Innenrohr (1300); und das Außenrohr (1400) mit einer Auslasszone, die zum Erzeugen einer lokalen turbulenten Strömung gemäß dem Behandlungssystem konfiguriert ist.

Inventors

• Joachim Gehrlein
• Georg Kraus
• Srdjan Kustrimovic

Assignees

• TENNECO GMBH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241220

Claims (10)

1. Mischer (1000; 2000; 3000; 4000) zum Mischen eines Stromes in einem Behandlungssystem (7300), umfassend: eine Einlasszone (1200; 3200) mit: einer oder mit mehreren ersten Öffnungen, die zum Erzeugen einer Strömung in einem Innenrohr (1300; 2300; 3300; 4300) konfiguriert sind; und einer oder mit mehreren zweiten Öffnungen, die zum Erzeugen einer Strömung zwischen einem Innenrohr (1300; 2300; 3300; 4300) und einem Außenrohr (1400; 2400; 3400; 4400; 5400; 6400) konfiguriert sind; das Innenrohr (1300; 2300; 3300; 4300); und das Außenrohr (1400; 2400; 3400; 4400; 5400; 6400) mit einer Auslasszone (1420, 1420A, 1420B, 1420C; 2420; 4420), die zum Erzeugen einer lokalen turbulenten Strömung gemäß dem Behandlungssystem (7300) konfiguriert ist.
2. Mischer (1000; 2000; 3000; 4000) nach Anspruch 1 , wobei: die Auslasszone (1420, 1420A, 1420B, 1420C; 2420; 4420) eine erste Blende (2421; 4421; 5421) umfasst; und/oder die Auslasszone (1420, 1420A, 1420B, 1420C; 2420; 4420) eine zweite Blende (2426; 4426; 6426) umfasst.
3. Mischer (1000; 2000; 3000; 4000) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 2 , wobei: die Auslasszone (1420, 1420A, 1420B, 1420C; 2420; 4420) einen oder mehrere erste Mischflügel (5422) umfasst; und/oder die Auslasszone (1420, 1420A, 1420B, 1420C; 2420; 4420) einen oder mehrere zweite Mischflügel (6427) umfasst.
4. Mischer (1000; 2000; 3000; 4000) nach Anspruch 3 , wobei: der eine oder die mehreren ersten Mischflügel (5422) in einer Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung direkt auf dem Außenrohr (1400; 2400; 3400; 4400; 5400; 6400) oder auf der ersten Blende (2421; 4421; 5421) angeordnet sind; und/oder der eine oder die mehreren zweiten Mischflügel (6427) in einer Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung direkt auf dem Außenrohr (1400; 2400; 3400; 4400; 5400; 6400) oder auf der zweiten Blende (2426; 4426; 6426) angeordnet sind.
5. Mischer (1000; 2000; 3000; 4000) nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 4 , wobei: der eine oder die mehreren ersten Mischflügel (5422) asymmetrisch angeordnet sind; und/oder der eine oder die mehreren zweiten Mischflügel (6427) asymmetrisch angeordnet sind.
6. Mischer (1000; 2000; 3000; 4000) nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 5 , wobei: die erste Blende (2421; 4421; 5421) als separates Bauteil gebildet ist oder einstückig aus dem Außenrohr (1400; 2400; 3400; 4400; 5400; 6400) gebildet ist; und/oder wobei die zweite Blende (2426; 4426; 6426) als separates Bauteil gebildet ist oder einstückig aus dem Außenrohr (1400; 2400; 3400; 4400; 5400; 6400) gebildet ist; und/oder wobei die erste Blende (2421; 4421; 5421) und/oder die zweite Blende (2426; 4426; 6426) als ein separates Gegenstück zum Außenrohr (1400; 2400; 3400; 4400; 5400; 6400) gebildet ist, das formschlüssig am Außenrohr (1400; 2400; 3400; 4400; 5400; 6400) montierbar ist.
7. Mischer (1000; 2000; 3000; 4000) nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 6 , wobei der eine oder die mehreren zweiten Mischflügel (6427) einstückig aus dem Außenrohr (1400; 2400; 3400; 4400; 5400; 6400) gebildet sind.
8. Mischer (1000; 2000; 3000; 4000) nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 6 , wobei eine Anzahl der ersten Mischflügel (5422) kleiner ist als eine Anzahl der zweiten Mischflügel (6427).
9. System (7000), umfassend: eine Vorrichtung (7100), die einen Strom erzeugt; eine Steuerung (7200) zum Verringern von Schadstoffemissionen durch Einspritzen eines Reaktanden in den Strom mittels einer Einspritzvorrichtung in einem Behandlungssystem (7300); und das Behandlungssystem (7300) mit einem Mischer (1000; 2000; 3000; 4000) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8 .
10. Verfahren zum Verringern von Schadstoffemissionen durch einen Strom einer Vorrichtung (7100), die den Strom erzeugt, umfassend: Anordnen (8100) eines Mischers (1000; 2000; 3000; 4000) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8 in einem Behandlungssystem (7300); Anpassen (8200) der Auslasszone (1420, 1420A, 1420B, 1420C; 2420; 4420) des Mischers (1000; 2000; 3000; 4000) an das Behandlungssystem (7300).

Description

Gebiet der Erfindung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zum Mischen eines Stromes, insbesondere zum Mischen eines Abgasstromes von bspw. einem Verbrennungsmotor. Hintergrund der Erfindung Mischer werden in einer Vielzahl von technischen Anwendungen eingesetzt, um homogene Mischungen zu erzeugen, Homogene Mischungen von bspw. Reaktanden ermöglichen ideale Reaktionen und so bspw. reduzierte Schadstoffemissionen. Mischer können bspw. zur Abgasnachbehandlung eingesetzt werden, insbesondere in Verbindung mit Katalysatoren. Katalysatoren funktionieren regelmäßig ideal unter homogenen Bedingungen wie bspw. einer homogenen Konzentration der Reaktanden und/oder einer homogenen Temperatur. Mischer in Abgasströmen können eine gleichmäßigere Verteilung der Reaktanden im Reaktionspfad und somit eine effizientere Umwandlung der Reaktanden zu Produkten ermöglichen. Mittels Mischern kann bspw. ein Ausstoß von Schadstoffen wie Kohlenmonoxid (CO) und/oder Stickoxid (NOx) verringert werden. Eine weitere technische Anwendung betrifft das Regenerieren von Dieselpartikelfiltern. In Dieselpartikelfiltern sammeln sich Rußpartikel an, die regelmäßig durch eine kontrollierte Verbrennung zu entfernen sind. Um das Regenerieren effektiv durchzuführen und die Lebensdauer des Filters zu gewährleisten oder zu erhöhen, ist eine gleichmäßige Temperaturverteilung erforderlich. Mischer können dazu beitragen, dass die Temperatur eines Abgasstroms homogen bleibt, wodurch Schäden am Dieselpartikelfilter vermieden und deren Regeneration verbessert werden kann. Mischer können generell in Verbrennungssystemen eingesetzt werden, um eine homogene Zusammensetzung und somit stabile und effiziente Verbrennungsprozesse zu ermöglichen. Durch das Mischen der Reaktanden kann bspw. ein vollständiges Verbrennen erleichtert werden, was die Effizienz steigert und zugleich Emissionen reduziert. Der Einsatz von Mischern trägt bspw. zur Einhaltung von Emissionsvorschriften bei, optional in Verbindung mit eingespritzten Reinigungszusätzen, wie bspw. Ammoniak NH3 und/oder Harnstoff als Ammoniakbildner in selektiven katalytischen Reduktionssystemen. Diese Systeme dienen dazu, Stickoxide effektiv zu reduzieren, indem sie eine gleichmäßige Reaktion zwischen den Abgasen und einem oder mehreren Zusatzstoffen ermöglichen. Darüber hinaus finden Mischer bspw. in Laboren Anwendung, bei denen präzise, stabile und/oder homogene Mischungsverhältnisse erforderlich sind. Solche Mischungsverhältnisse werden bspw. zum Kalibrieren von Instrumenten benötigt. Die Funktionsweise eines Mischers basiert in der Regel auf der Nutzung von speziellen Geometrien, Strömungskanälen oder turbulenzerzeugenden Elementen wie Leitblechen. Diese können ein Durchmischen fördern, wodurch Schwankungen in Temperatur und Konzentration innerhalb des resultieren Gasstroms minimiert werden. US 2011 / 061 374 A1 offenbart ein Abgasbehandlungssystem mit einem Abgaskanal. Durch den Abgaskanal kann Abgas von einem Verbrennungsmotor strömen. Das Abgasbehandlungssystem umfasst ferner einen selektiven katalytischen Reduktionskatalysator in dem Abgaskanal, eine Mischkammer, ein Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff, ein Lufteinspritzventil zum Einspritzen von Luft und ein Harnstoffwassereinspritzventil zum Einspritzen von Harnstoffwasser. Das Kraftstoffeinspritzventil, das Lufteinspritzventil und das Harnstoffwassereinspritzventil haben jeweils eine zur Mischkammer gerichtete Einspritzöffnung. Eine Ringblende ist jedoch nicht offenbart, sondern eine Platte, die über den kompletten Querschnitt geht. In axialer Richtung ist der Abgaskanal geschlossen. DE 10 2020 212 715 A1 offenbart eine Heizvorrichtung zum Aufheizen eines Abgaskatalysators. Die Heizvorrichtung umfasst eine Brennkammer; eine Luftzufuhr, die dazu ausgebildet ist, Luft in die Brennkammer zu führen; eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, Kraftstoff in die Brennkammer einzuspritzen; eine Zündvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, den in die Brennkammer eingebrachten Kraftstoff zu entzünden; und einen Gasauslass, der dazu ausgebildet ist, heiße Verbrennungsgase aus der Brennkammer abzuführen. In dem Gasauslass ist eine Blende angeordnet, die einen äußeren, im Wesentlichen geschlossenen Bereich und einen inneren, im Wesentlichen offenen Bereich umfasst, der innerhalb des äußeren Bereiches angeordnet ist. Der äußere Bereich erstreckt sich entlang eines äußeren Umfangs des Gasauslasses und erschwert oder verhindert das Ausströmen von unverbranntem Kraftstoff durch einen äußeren Bereich des Gasauslasses. Der offene innere Bereich ermöglicht das Ausströmen von Verbrennungsgasen aus der Brennkammer. Eine Kombination von Mischrohren zum Vermischen von zwei getrennten Strömungen, bspw. Innen- und Außenströmung ist nicht offenbart. US 8 916 101 B2 offenbart eine Vorrichtung zum Mischen einer wässrigen Reduktionsmittellösung für die Zugabe derselben zu einem Abgas. Die