专利名称：用于在管道中引导的流体的混合件的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种在管道中引导的流体的混合件和一种管道，特别是汽车的排气管，其中装有至少一个这种混合件。
导入到管道中的热流体，例如来自内燃机的废气被供到一个装置，例如一个三元催化转化器或NOx储存器，这种流体至少具有一股外侧流，它由管道的外表面冷却，因此在气流的整个断面上存在着不均匀的温度分布。
为了使不均匀的温度分布更均匀，已经知道在管道中设置混合件，从管道的横截面中来看，混合件或者是将较冷的外侧流从管道的内表面剥离出来并使其转向内侧的“剥离”元件(下面也将它称作外导向表面)，或者是将较热的内侧流转向外侧的转向元件(下面也将它称作内导向表面)。混合件相对于主气流方向倾斜地布置。因此，并且还由于混合件是串联的，一对已知的混合体需要较长的流路，以实现彻底的混合。
在许多应用中，也希望气流通过与外界进行热交换而尽可能有效地被冷却。在这种情况下，特别是外导向表面具有下述缺点在外导向表面后面的流动盲区，几乎没有流体流到管道内表面的大部分上，因此这部分内表面对在大多数应用场合中都希望有的热交换不起作用。就冷却而言，这实质上会将由内外侧流的均匀混合带来的优点一扫而尽。
本发明的一个目的是为管道中引导的流体提供一种改进的混合件，它能避免上述缺点。具体地说，它将确保管道的基本上整个内表面都用于冷却目的。另外，在流体流过该混合件之后，在整个流动横断面上，流体的温度分布尽可能地一致，以便例如防止对下游装置的局部热诱发损害或过早老化。最后，这种混合件的特点是能自动生产并具有紧凑的结构。本发明的另一个目的是提出一种管道，其中装配有至少一个这种混合件。
这个目的是由具有权利要求1所述的特征的混合件和具有权利要求16所述的特征的管道实现的。在相应的从属权利要求中提出了一些有利的改进方案。
根据本发明的用于在管道中引导的流体的混合件的特别之处在于大致在管道的一个横截平面中，具有同时用于将邻近管道的内表面的外侧流部分朝向内侧转向和将内侧流部分朝向外侧转向的装置，其结果是，热的和较冷的流体被有利地相互均匀混合，以使整个流体流具有尽可能一致的温度分布，并且防止了对下游装置的热诱发损害。另外的优点是，根据本发明的混合件与前面介绍的串联布置的已知混合件相比，为获得流体的外侧流和内侧流的均匀混合需要短得多的流路。
该混合件最好具有至少一个用于将外侧流朝向内侧转向的外导向表面，和至少一个用于将内侧流朝向外侧转向的内导向表面。
特别为了最大限度地减小流体中的压力损失，建议使外和内导向表面相对于主流动方向倾斜。对于外导向表面来说，使它相对于主流动方向倾斜大约30°-60°角，特别是大约45°角，被证明是有益的；而对于内导向表面来说，使它相对于主流动方向倾斜大约30°-60°角，特别是大约45°角，也被证明是有益的。相对于主流动方向的倾斜度越大，压力损失就越大，但混合却更均匀。因此，导向表面的倾斜度可与特定的流动条件相适应。内和外导向表面两者的倾斜度也可以不同，特别是当内和外导向表面的总的表面积也不同时。
为了能生产出单件式的混合件，建议使外和内导向表面保持在一个共同的保持架上。
为此目的，在一个优选实施例中，保持架为具有至少四个边的设计，最好为具有至少六个边的设计，或设计成具有偶数个边的其他任何多边形的形式。
为使混合更均匀，建议将外和内导向表面交替地布置在保持架的周边上，外导向表面的表面积最好大致对应于内导向表面的表面积。
根据本发明，外导向表面最好至少部分地吻合于管道内表面的轮廓，这样做的益处是使边缘流部分也能被从管道的内表面“剥离”出来并朝向内侧转向。
为了改善流体和管道外壁之间的热交换，外导向表面具有至少一个开口，一部分外侧流通过此开口向前流动。结果是，位于外导向表面紧后面的管道表面部分也能致力于热交换。此开口的尺寸最好大约为外导向表面的面积的20-40％。
优选地，根据本发明，该开口设计成部分圆形，它朝向管道的内表面开口，从而有利地保证利用整个管道表面来冷却。这一部分圆可被完全切掉。然而，特别适宜的是，不将此用于形成开口的部分完全切下，而是简单地将它向外弯折成一个连接片的形式，该连接片连在混合件上，利用它将混合件固定到管道的内表面上。
特别适宜的是，作为一种替换或附加，使从内侧向外侧转向的内侧流在周边方向额外地产生旋转(涡流)，这样，热流被从内侧又直接转入外导向表面后面的流动盲区。因此，建议将内导向表面设计成涡旋叶片。
最好通过外导向表面或从这些表面向外弯折的连接片，以对接，特别是焊接或钎焊的方式将混合件连到管道上。
优选地，根据本发明，可利用冲压一个金属板件或使用激光切割来生产出单件式的混合件，这有益于低成本自动化生产。
根据另一个实施例，混合件至少被部分涂覆。涂覆混合件的优点是确保混合件能在一个很长的时间段内承受出现的热和动载荷。另外，例如，局部的涂覆使得在混合件和管道之间易于形成对接连接。
根据本发明的管道，特别是汽车排气管的特别之处在于，装有至少一个如权利要求1-16中一项所述的混合件。与带有串联布置的混合件的已知管道相比，根据本发明的结构布置的优点至少是，在内侧流和外侧流混合之后，流体中的温度分布尽可能均匀，并且由于本发明的混合件所需要的流路变短，从而使得对轴向空间的需求小了。
采取下述措施还能进一步有利地提高混合度沿着主流动方向看去，在第一混合件的下游，在管道中安置第二混合件，使此第二混合件的内和外导向表面相对于第一混合件的内和外导向表面偏置(错位)。针对一种假想的稳态流的流线来说，这将意味着，例如，外侧流部分将由第一混合件朝向内侧转向，然后将由下游的第二混合件朝向外侧转向。
下面将结合附图根据用于汽车工业中的示例性的实施例对本发明的进一步的优点和特征做更详细的说明，不过，本发明并不限于此。在附图中，
图1为根据本发明的一个混合件的侧面图，该混合件装配在一台内燃机的排气管中；图2是图1所示的根据本发明的混合件的正面图；图3是图1和2所示的根据本发明的混合件的示意性展开图；图4是根据本发明的混合件的一个内导向表面的正面图，该内导向表面设计成涡旋叶片式；图5是带有两个串联的根据本发明混合件的管道的纵轴向剖面图，其中有部分侧面图。
图1以侧面图示意地表示了根据本发明的混合件1，该混合件装在管道2，例如一台内燃机(未示出)的一排气管中。来自内燃机(未示出)的废气通入排气管2，混合件1这样安置在排气管中，使得大致在一个平面内，同时将邻近管道2内表面3的外侧流A部分朝内侧转向，而将内侧流I部分朝外侧转向。
为此，根据此示例性实施例的混合件1在每种情况下都具有3个外导向表面4和3个内导向表面5，如从图2和3中可清楚地看出，外导向表面4类似于一个梯形，而内导向表面5为三角形。外导向表面4用于将外侧流A朝内侧转向；内导向表面5用于将内侧流I朝外侧转向。具体地，为了最大限度地减小流体中的压力损失，外导向表面4和内导向表面5相对于主流动方向S倾斜，在根据此示例性实施例的混合件1的情况中，外导向表面4相对于主流动方向S的倾斜度约为45°，而内导向表面5相对于主流动方向S的倾斜度约为60°。
外导向表面4和内导向表面5保持在一个公共的保持架6上，在根据此示例性实施例的混合件1中，保持架6优选为六边形设计。
外导向表面4和内导向表面5以有利于流体流动的方式交替地布置在保持架6的周边上，保持架6完全位于流动横断面之内并且基本上平行于主流动方向S伸展。外导向表面4的总的表面积最好大致对应于内导向表面5的总的表面积，这样做的优点是使被朝内侧导向的外侧流A与被朝外侧导向的内侧流I的比例大致相等。
从图2或3中具体可见，在每种情况下，梯形的外导向表面4的最长侧边至少部分地吻合于排气管2的内表面3的轮廓。这样，例如能通过外导向表面4的对接而有利于将混合件1连到排气管2上。
另外，外导向表面4最好具有至少一个开口7，一部分外侧流通过此开口向前流动。在根据本示例性实施例的混合件1中，开口7设计成大致半圆形，它朝向管2的内表面3开口。作为一种选择或补充，外导向表面4可具有通孔(未示出)，一部分外侧流也同样能通过它向前流动。如图3所示，为形成开口7而要去掉的部分圆片9也可以不与外导向表面4完全分离，而是沿一条弯折线10向外弯折。这样也形成了所要的开口7，而且还能使被向外弯折的部分圆片9形成固定连接片，该连接片基本上抵靠在管2的内表面3上，并且能通过面或者点连接而连接到此管上。在许多情况下，这种连接比那种在外导向表面4的边缘和管2之间的连接更容易制造。
特别有利的是，作为一种选择或者除了开口7之外，可使被从内侧朝外侧转向的内侧流在圆周方向产生额外的旋转，以使热流I从内侧又直接转入外侧导向表面4后面的流动盲区中。因此，如果内侧导向表面5被设计成所知的涡旋叶片的形式，如图4示意所示的那样，那将是有利的。
对于根据本发明的这个示例性实施例的混合件1，可利用冲压一金属片或利用激光切割方便地生产出单件式的混合件。图3中示意出了根据本发明的混合件的一个相应的展开图。然而，根据具体的流体和应用场合，例如在热水应用场合，混合件也可由其他材料，特别是相应适合的塑料生产。所用的制造技术包括切割或冲压和变形加工，特别是深冲，注模和类似工艺。
如果制造混合件1的原料是金属片或类似物，在冲压或激光切割出如图3示意出的展开形式的混合件1的基本形状之后，首先可利用已知的变形加工技术，特别是适合的压制方法，将外导向表面4或内导向表面5向前或向后弯折，直到达到所需的倾斜度，然后成形保持架的多边形形状，这样最后仅仅在其对接侧8需要进行连接，例如焊接。
能以这种方式低成本大批量生产的根据本发明的混合件1，尤其适合于装在汽车的排气管2中，特别是装在一个蜂窝状载体，特别是一个涂覆有催化活性材料和/或用作吸收剂的材料的蜂窝状载体的上游侧。与那种在起始侧装有用于在一个长的路径中以层流的方式引导废气的蜂窝状载体的管道相比-从外侧向内侧或反过来基本上没有热交换，根据本发明的带有一个或多个混合件1的管道可有利地实现较大的冷却作用，同时伴随着较低的压力损失。
如图5所示，当沿主流动方向S看去时，在第一混合件1的下游，可在排气管2中设置一第二混合件1’。在这种情况下，已经证实将第二混合件1’按以下方式设置是有利的使它的外导向表面5’和它的内导向表面4’相对于第一混合件1的外导向表面5和内导向表面4偏置。
根据本发明的技术不限于在示例性实施例中所表示的废气技术领域。根据本发明的混合件1，1’还能用于对在管道2中引导的流体进行均匀冷却或加热和/或使其具有尽可能均匀的温度分布的任何场合，以便特别是为了防止对下游装置，特别是对NOx储存器的局部热诱发损害。
参考标号表1，1’ 混合件2 管道3 管道2的内表面4，4’ 外导向表面5，5’ 内导向表面6 保持架7 开口8 对接侧9 固定连接片10 弯折线A 外侧流I 内侧流S 主流动方向
权利要求
1.一种用于在管道(2)中引导的流体的混合件(1)，其特征是，大致在管道(2)的一个横截平面中，同时具有用于将邻近管道(2)的内表面(3)的外侧流(A)部分朝向内侧转向的装置(4)和用于将内侧流(I)部分朝向外侧转向的装置(5)。
2.根据权利要求1所述的混合件(1)，其特征是，用于将外侧流(A)朝向内侧转向的装置包括至少一个外导向表面(4)，而用于将内侧流(I)朝向外侧转向的装置包括至少一个内导向表面(5)。
3.根据权利要求2所述的混合件(1)，其特征是，外导向表面(4)相对于主流动方向S倾斜30°到60°角，特别是倾斜大约45°角。
4.根据权利要求2或3所述的混合件(1)，其特征是，内导向表面(5)相对于主流动方向S倾斜30°到60°角，特别是倾斜大约45°角。
5.根据权利要求2或3或4所述的混合件(1)，其特征是，外导向表面(4)和内导向表面(5)被保持在一个公共的保持架(6)上。
6.根据权利要求5所述的混合件(1)，其特征是，保持架(6)为具有至少四个边的设计，最好为六边形设计或为具有偶数个边的任何其他多边形设计。
7.根据权利要求5或6所述的混合件(1)，其特征是，外导向表面(4)和内导向表面(5)交替地设置在保持架(6)的周边上。
8.根据权利要求2至7中一项所述的混合件(1)，其特征是，外导向表面(4)的表面积大致对应于内导向表面(5)的表面积。
9.根据权利要求2至8中一项所述的混合件(1)，其特征是，外导向表面(4)至少部分地吻合于管道(2)的内表面(3)的轮廓。
10.根据权利要求2至9中一项所述的混合件(1)，其特征是，外导向表面(4)具有至少一个开口(7)，一部分外侧流(A’)通过此开口向前流动。
11.根据权利要求10所述的混合件(1)，其特征是，开口(7)设计成一部分圆，其开口朝向管道(2)的内表面(3)。
12.根据权利要求2至11中一项所述的混合件(1)，其特征是，内导向表面(5)设计成一个涡旋叶片，使得从内侧向外侧转向的流I沿周边方向产生一个旋转。
13.根据权利要求2至12中一项所述的混合件(1)，其特征是，混合件(1)通过外导向表面(4)以对接方式，特别是以焊接或钎焊，连接到管道(2)上。
14.根据上述一项权利要求所述的混合件(1)，其特征是，它以单件的形式由一金属板件通过激光切割或冲压而制成。
15.根据上述一项权利要求所述的混合件(1)，其特征是，它至少被部分地涂覆。
16.一种管道(2)，特别是汽车的排气管，其中装配有至少一个根据上述一项权利要求所述的混合件(1)。
17.根据权利要求16所述的管道(2)，其中，在沿着主流动方向(S)看去时，至少一个第二混合件(1’)设置在第一混合件(1)的下游，它设置成使其内导向表面(5’)和外导向表面(4’)相对于第一混合件(1)的内导向表面(5)和外导向表面(4)偏置。
全文摘要
本发明涉及一种用于在管道(2)引导的流体的混合件(1),特别是用于内燃机排气管中的混合件。邻近管道(2)内表面(3)的外侧流A部分由一个外导向面(4)朝向内侧导向,同时并且大致在一共同平面内,内侧流I部分由一个内导向面(5)朝外侧导向。利用设在外导向面(4)中的至少一个开口,可很好地确保管道(2)的整个内表面(3)都被用于冷却的目的。本发明为实现在管道中引导的流体的均匀的温度分布和良好的冷却提供了一种简单的装置。本发明混合件(1)与已知的混合件的一个特别的区别点在于其紧凑的结构。
文档编号F01N3/28GK1370255SQ00811717
公开日2002年9月18日 申请日期2000年8月11日 优先权日1999年8月17日
发明者罗尔夫·布鲁克, 克特瑞恩·沙佩尔, 扬·霍德格逊 申请人:排放技术有限公司