МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ СМЕСИТЕЛЬ
MULTI-STAGE MIXER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к многоступенчатому смесителю, установленному в трубе, находящейся в выхлопной системе, для смешивания потока выхлопных газов и мочевины в три этапа, с тем, чтобы преобразовать его в поток с неоднородной структурой, который протекает как вихревым, так и неустановившимся образом с характеристиками вихревого потока и поперечного потока.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В двигателях внутреннего сгорания некоторые выхлопные газы образуются после сгорания. В выхлопных газах, образующихся в результате сгорания, также присутствуют газы, вредные для окружающей среды и здоровья человека. Выбрасывать вредные для окружающей среды и здоровья человека газы непосредственно из выхлопных труб автомобиля запрещено и опасно. Вредные газы, образующиеся в результате сгорания, удаляются посредством определенных этапов, таких как фильтрация, повторное сжигание, улучшение процесса сгорания и т.д. Это предотвращает выброс вредных газов непосредственно из выхлопной системы и снижает величину выбросов.
Некоторые варианты осуществления являются доступными для улучшения функции сгорания и улучшения качества сгорания для того, чтобы уменьшить величину выбросов выхлопных газов. В некоторых из этих вариантов осуществления, воздух вводится в выхлопную систему для увеличения количества кислорода и улучшения качества сгорания. В последние годы, различные катализаторы (восстановительные газы и/или жидкости) впрыскиваются в выхлопную систему для того, чтобы уменьшить величину выбросов, особенно для тяжелых коммерческих автомобилей. Наиболее часто используемым жидким катализатором является мочевина. Впрыскиваемые газы и жидкости должны быть однородно смешаны с выхлопным газом, чтобы они могли эффективно реагировать с выхлопным газом. Если достаточное и эффективное смешивание не может быть достигнуто, некоторые из восстанавливающих жидкостей и газов выпускаются прежде, чем они могут вступить в химическую реакцию. Очень важно, чтобы восстанавливающие жидкости, впрыскиваемые в выхлопную систему, смешивались сбалансированным и надлежащим образом. Кроме того, впрыскиваемые жидкости должны быть расщеплены до того, как они достигнут катализатора, находящегося в выхлопном газе. В выхлопной системе используются смесители для смешивания и расщепления таких восстанавливающих жидкостей. Упомянутые смесители обычно называют смесителями мочевины. Смесители, используемые в выхлопной системе, напрямую влияют на расщепление и характеристику перемешивания жидкостей, распыляемых в выхлопную систему, и позволяют контролировать значения выбросов газов, выпускаемых из выхлопной системы. Важной технической деталью и серьезной технической проблемой является то, что смеситель должен очень хорошо смешивать мочевину и выхлопной газ в системе и расщеплять мочевину до того, как она достигнет катализатора.
В настоящее время, в тяжелых коммерческих автомобилях используются различные смесители с различными техническими характеристиками и различной структурой. Многие из упомянутых современных смесителей имеют простые структуры и не могут обеспечить достаточного перемешивания из-за их структур. Смесители, которые используются в уровне техники и имеют сложные структуры, не являются предпочтительными из-за их неблагоприятного воздействия на давление в системе и накопления на них жидких кристаллов. Мочевина представляет собой восстановитель с кристаллизующейся структурой, и она может кристаллизоваться и накапливаться в выхлопной системе, поскольку она плохо смешивается с выхлопными газами. Мочевина распыляется в выхлопную систему и вступает в реакцию гидролиза и термолиза с выхлопным газом, и в результате упомянутой реакции образуется аммиак. Таким образом, частицы, присутствующие в выхлопном газе, восстанавливаются реакцией мочевины. Упомянутая реакция мочевины протекает очень медленно. Очень важно продлить время реакции, чтобы обеспечить эффективное протекание химической реакции. С патентом согласно настоящей заявке, выхлопной газ может течь с различными характеристиками потока, так что доступное время реакции может быть увеличено для реакции мочевины. С патентом согласно настоящей заявке, период времени, доступный для реакции мочевины, увеличивается благодаря поддержанию потока выхлопных газов с сильно нестабильной характеристикой потока посредством структуры поперечного потока.
Смесители, используемые в выхлопных системах, не должны вызывать потери давления в системе, обеспечивая в то же время наиболее эффективное расщепление капель жидкости. Для того чтобы смеситель эффективно расщеплял восстанавливающие жидкости, такие как мочевина, требуется, чтобы смеситель образовывал поток выхлопного газа с различными характеристиками. Чтобы смеситель работал с максимальной эффективностью, очень важно, чтобы он преобразовывал поток выхлопных газов в неоднородный поток, вихревой поток и поперечный поток. Смесители, используемые в уровне техники, не могут обеспечить достаточного перемешивания, поскольку они образуют только единую структуру потока. Патент согласно настоящей заявке обеспечивает максимальный уровень смешивания путем преобразования потока выхлопных газов в неоднородный поток, вихревой поток и поперечный поток. Патент согласно настоящей заявке, направлен на расщепление восстанавливающей жидкости (мочевины) до того, как она достигнет катализаторов. Таким образом, на катализаторе исключается накопление кристаллов, образующихся из мочевины. С патентом согласно настоящей заявке, он нацелен на то, чтобы не было никаких изменений в химической структуре восстанавливающей жидкости, в то время как она может полностью выполнять свою функцию катализатора. Таким образом, гарантируется, что мочевина может выполнять свою функцию в максимальной степени.
В патентном документе США 8745978, описанном в известном уровне техники, описано смесительное устройство, разработанное для смешивания выхлопных газов с мочевиной. Благодаря этому смесителю, установленному в трубе, он предназначен для правильного смешивания мочевины и выхлопных газов. Поскольку упомянутый патентный документ относится к использованию перед системой впрыска, вероятность накопления мочевины является довольно низкой. Техническая задача, решаемая патентом согласно настоящей заявке, является совершенно иной. С патентом согласно настоящей заявке, он нацелен на решение проблемы накопления мочевины, встречающейся после системы впрыска. С патентом согласно настоящей заявке, он нацелен на сдувание микронных капель, которые накапливаются после системы впрыска, посредством потока выхлопного газа и мочевины. Для этой цели, гарантируется, что поток выхлопного газа продвигается под углом, который позволяет сдувание, так что капли, которые будут вызывать кристаллизацию, удаляются сдуванием.
В патентном документе США 8347606, который встречается в известном уровне техники, раскрыты система и способ, разработанные для использования в системах выхлопного газа в двигателях внутреннего сгорания. Посредством упомянутой системы, регулируется производительность двигателя внутреннего сгорания. Согласно параметрам двигателя, обеспечивается управление смесительным устройством, находящимся в системе. В упомянутом документе, для того, чтобы избежать проблемы кристаллизации, плавление обеспечивается повышением температуры выхлопного газа. Однако в патенте согласно настоящей заявке, проблема кристаллизации решается путем сдувания посредством потока выхлопного газа. В патенте согласно настоящей заявке, максимальный уровень смешивания обеспечивается смесителем, расположенным после впрыска, который преобразует поток выхлопного газа в неоднородный поток, вихревой поток и поперечный поток, и в то же время капли мочевины сдуваются.
В патентном документе США 20100107617, встречающемся в известном уровне техники, раскрыт смеситель, в котором используются лопатки с более чем одним углом и типом. В упомянутом патентном документе, недостаточно технических деталей о типе потока, который обеспечивается. Однако в патенте согласно настоящей заявке, однородная структура вихревого потока выхлопного газа преобразуется в нестационарную структуру потока, и благодаря этой структуре потока выхлопного газа выигрывается время для его реакции с мочевиной.
В патентном документе США 8459017, который встречается в известном уровне техники, раскрыт смеситель для использования в выхлопных системах двигателей внутреннего сгорания. В патенте согласно настоящей заявке, операция смешивания выполняется эффективным образом путем пропускания выхлопного газа через трехступенчатый смеситель, в котором он превращается в нестационарную структуру потока, и в то же время выполняется операция сдувания для предотвращения накопления капель мочевины.
В различных патентных документах, встречающихся в известном уровне техники, поток выхлопных газов преобразуется во вращающийся поток в виде вихря, и мочевина также совершает такое же вращательное движение внутри этого потока. Основная цель преобразования потока газа в вихревую структуру потока состоит в том, чтобы продлить время реакции с мочевиной за счет увеличения пути потока. Однако одной вращающейся/вихревой структуры потока недостаточно для химической реакции. В патенте согласно настоящей заявке, только вихревая структура газового потока не является предпочтительной ситуацией. В патенте согласно настоящей заявке, поток выхлопного газа трансформируется в нестационарную структуру и в то же время продвигается при вращении/завихрении. Неоднородная структура потока выхлопного газа обеспечивает идеальный поток и условие реакции для химической реакции. Таким образом, поток газа и мочевина протекает нестационарным и вихревым образом, обеспечивая нестационарный и вихревой поток, необходимый для эффективной химической реакции. В смесителях мочевины, мочевина попадает в смеситель и начинает накапливаться в смесителе со временем, и даже может привести к полному засорению выпускной трубы. В патенте согласно настоящей заявке, мочевина попадает в многоступенчатый смеситель таким же образом. Однако, из-за характеристики потока выхлопного газа, после попадания мочевины в смеситель она сдувается с поверхности, и это предотвращает ее накопление на поверхности смесителя.
Патент согласно настоящей заявке используется в выхлопной системе двигателей внутреннего сгорания, предпочтительно, после инжектора, и преобразует поток выхлопного газа в нестационарную структуру потока. В патенте согласно настоящей заявке, операция смешивания выполняется в трех ступенях в компактном смесителе. На каждой ступени для потока газа предусмотрены разные характеристики потока.
ЦЕЛИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является разработка многоступенчатого смесителя для использования в выхлопных системах двигателей внутреннего сгорания, для того, чтобы гарантировать, что восстанавливающая жидкость (мочевина и т.п.), распыляемая в выхлопную систему, полностью расщепляется до достижения катализаторов.
Другой целью изобретения является разработка многоступенчатого смесителя, который обеспечивает максимальный уровень смешивания путем преобразования потока выхлопного газа в неоднородный поток, вихревой поток, и поперечный поток.
Еще одной целью настоящего изобретения является разработка многоступенчатого смесителя, который увеличивает путь потока выхлопного газа и мочевины с тем, чтобы получить больше времени для химической реакции и изменения.
Другой целью настоящего изобретения является увеличение времени реакции для мочевины путем обеспечения того, что поток выхлопного газа остается интенсивно в нестационарной характеристике потока посредством структуры поперечного потока.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Многоступенчатый смеситель, разработанный для достижения целей настоящего изобретения и определенный в пункте 1 формулы изобретения и в других пунктах формулы изобретения, зависящих от пункта 1 формулы изобретения, обеспечивает расщепление мочевины до достижения катализатора. Многоступенчатый смеситель может выполнять операцию смешивания в два или три этапа. На первом этапе процесса смешивания, поток вращается, проходя через коническую часть, и обеспечивается, что он протекает в закручивающейся форме. Первая ступень смесителя имеет круговую или коническую структуру. Пластины в первом смесителе расположены таким образом, чтобы между ними было расстояние, и при их соединении вместе был образован круг. Посредством упомянутых пластин и конической структуры первого смесителя, получается вихревой поток.
Вторая ступень смесителя и третья ступень смесителя расположены одна внутри другой. Центратор потока, используемый во второй ступени, как ускоряет поток, так и направляет поток к центру трубы. Поток, поступающий в центратор потока, направляется к центру с той же характеристикой потока через направляющие внешние лопатки. Структура, находящаяся внутри центратора потока, обеспечивает третий этап смешения и образования поперечного потока. Лопатки находятся внутри генератора поперечного потока. Лопатки имеют противоположные углы относительно друг друга. Например, в то время как лопатки, находящиеся в средней секции, расположены обращенными вверх, боковые лопатки, находящиеся очно рядом со средними лопатками, расположены обращенными вниз. Таким образом, поток, попадающий на упомянутые лопатки, трансформируется в поперечный поток.
Для того чтобы мочевина расщеплялась до достижения катализаторов, внешние лопатки ускоряют выхлопной газ и направляют его в направлении потока, поступающего от внутренних лопаток. Таким образом, нестационарная структура потока образуется из-за столкновения потоков, идущих с двух разных путей, и жидкость расщепляется. Для того чтобы избежать накопления мочевины на лопатках, внешние лопатки (направляющие) продувают воздух на внутренние лопатки (средние и боковые лопатки) с тем, чтобы рассеять частицы, накапливающиеся на них, и, таким образом, предотвращают кристаллизацию.
В смесителе согласно настоящей заявке, поперечный поток образуется благодаря конструкции внутренних лопаток, при этом путь выхлопного газа и мочевины удлиняется на внешних лопатках вместе с поступающим нестационарным потоком (из направляющей), и таким образом, выигрывается время для химических изменений.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Многоступенчатый смеситель, разработанный для достижения целей настоящего изобретения, показан на прилагаемых фигурах, среди которых:
Фиг.1 представляет собой вид в перспективе многоступенчатого смесителя, расположенного внутри выхлопной трубы.
Фиг.2 представляет собой отличный угловой вид в перспективе многоступенчатого смесителя, расположенного внутри выхлопной трубы.
Фиг.3 представляет собой вид в перспективе прохода для мочевины через многоступенчатый смеситель.
Фиг.4 представляет собой вид прохода для выхлопного газа через многоступенчатый смеситель.
Фиг.5 представляет собой вид в перспективе, показывающий образование вихря, когда выхлопной газ проходит через конический смеситель, и образование обратного вихревого потока.
Фиг.6 представляет собой вид в перспективе, показывающий направление потока, поступающего в форме обратного завихрения, к центру посредством центратора потока.
Фиг.7 представляет собой вид в перспективе, показывающий преобразование потока, достигающего генератора поперечного потока в виде обратного вихря, в поперечный поток.
Фиг.8 представляет собой вид в перспективе, частично показывающий преобразование потока, достигающего генератора поперечного потока в виде обратного вихря, в поперечный поток.
Фиг.9 представляет собой вид сечения центратора потока и генератора поперечного потока.
Фиг.10 представляет собой вид в перспективе центратора потока и генератора поперечного потока.
Фиг.11 представляет собой вид в перспективе центратора потока и генератора поперечного потока.
Фиг.12 представляет собой вид в перспективе генератора поперечного потока.
Фиг.13 представляет собой вид в перспективе соединительной пластины, панели, средней лопатки и боковых лопаток, находящихся в генераторе поперечного потока.
Фиг.14 представляет собой вид неоднородной структуры потока, характеристику поперечного потока, характеристику вихревого или обратного вихревого потока.
Фиг.15 представляет собой вид в перспективе вихревого генератора.
Компоненты, приведенные на фигурах, пронумерованы индивидуально, и смысл этой нумерации приведен ниже.
1. Многоступенчатый смеситель
2. Вихревой генератор
21. Вихревая пластина
22. Внешняя коническая структура
23. Внутренняя коническая структура
3. Центратор потока
31. Внешняя рама
32. Направляющая
33. Промежуток
34. Канал
4. Генератор поперечного потока
41. Рама
42. Соединительная пластина
421. Панель
422. Соединительная конечная часть
43. Средняя лопатка
44. Боковая лопатка
45. Промежуток средней лопатки
46. Промежуток боковой лопатки
5. Соединительная деталь
B. Труба
U. Мочевина
G. Характеристика вихревого или обратного вихревого потока
С. Характеристика поперечного потока
D. Неоднородная структура потока
В двигателях внутреннего сгорания, газ, образующийся в результате сгорания (газообразный продукт сгорания), всасывается выпускным коллектором и выпускается из транспортного средства выхлопной системой. Значения выбросов газообразных продуктов сгорания уменьшаются до их выпуска. Многоступенчатый смеситель (1) расположен в выхлопной системе, предпочтительно, в положении перед впрыском. Многоступенчатый смеситель (1) либо размещается в выхлопной трубе (B), либо изготавливается интегрированным образом с выхлопной трубой (B).
Многоступенчатый смеситель (1) согласно настоящему изобретению гарантирует, что мочевина (U) и аналогичные восстановители, используемые для уменьшения величины выброса выхлопных газов, вступают в более эффективную реакцию с выхлопным газом. Многоступенчатый смеситель (1) смешивает выхлопной газ и мочевину (U) при различных характеристиках потока. Гарантируется, что выхлопной газ, проходящий через многоступенчатый смеситель (1), первоначально образует вихревой поток, а затем образует характеристику (С) поперечного потока с нестационарной (неоднородной) структурой. Таким образом, путь выхлопного газа удлиняется, и это позволяет реагировать с мочевиной (U) в течение более длительного периода времени, и в то же время в неоднородной (турбулентной) структуре (D) потока, в которой химическая реакция реализуется наиболее эффективно.
В варианте осуществления изобретения, многоступенчатый смеситель (1) смешивает выхлопной газ и мочевину (U) в три этапа. Операция смешивания выполняется в три последовательных этапа, имеющих три разные структуры. В этом варианте осуществления изобретения, многоступенчатый смеситель (1) содержит по меньшей мере один вихревой генератор (2) по меньшей мере один центратор (3) потока и по меньшей мере один генератор (4) поперечного потока. Выхлопной газ и мочевина (U) сначала проходят через вихревой генератор (2) для образования вихревой структуры потока, а затем выхлопной газ в вихревом потоке проходит через центратор (3) потока и генератор (4) поперечного потока, находящийся в центраторе (3) потока. Выхлопной газ в вихревом потоке направляется к центру трубы (B) через центратор (3) потока, и в то же время выхлопной газ, проходящий через генератор (4) поперечного потока, проходит через трубу с характеристикой (С) поперечного потока (фигуры 1-4).
В варианте осуществления изобретения, многоступенчатый смеситель (1) содержит только центратор (3) потока и генератор (4) поперечного потока, находящийся в центраторе (3) потока. В этом варианте осуществления изобретения, выхлопной газ первоначально контактирует с центратором (3) потока в многоступенчатом смесителе (1). Выхлопной газ, достигающий центратора (3) потока, может иметь характеристику нормального потока или характеристику (G) вихревого или обратного вихревого потока, заданную другой структурой.
В варианте осуществления изобретения, вихревой генератор (2) содержит по меньшей мере одну вихревую пластину (21). Вихревой генератор (2), предпочтительно, находится перед центратором (3) потока и генератором (4) поперечного потока. Выхлопной газ, достигающий многоступенчатого смесителя (1), сначала проходит через вихревой генератор (2). Вихревой генератор (2), предпочтительно, имеет коническую или круговую форму и полую структуру. Вихревой генератор (2) имеет полую структуру, которая, предпочтительно, суживается внутрь от внешней поверхности или, другими словами, от направления поступления выхлопного газа к наконечнику (фигуры 1-4). Суживающаяся структура вихревого генератора (2) позволяет ускорить проходящий через него выхлопной газ. Вихревые пластины (21) находятся на внешней поверхности вихревого генератора (2) и, предпочтительно, расположены под разными углами относительно друг друга. Вихревые пластины (21), предпочтительно, расположены с промежутками, и они образуют круговую структуру друг с другом. Благодаря круговому угловому положению каждой вихревой пластины (21) относительно друг друга, выхлопной газ, проходящий через внешнюю поверхность вихревого генератора (2), может завихряться при продвижении. Таким образом, выхлопной газ, проходящий через вихревой генератор (2), может приобретать вращательное/вихревое движение (фиг.5). В зависимости от взаимного расположения вихревых пластин (21) относительно друг друга, вращательное движение выхлопного газа может быть в направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки. Благодаря вихревому генератору (2), выхлопной газ может течь в виде вихря или обратного вихря. Поскольку мочевина (U) или любой другой восстановитель присутствует в выхлопном газе, текущем к вихревому генератору (2), мочевина (U) также покидает вихревой генератор (2) вместе с выхлопным газом в той же самой структуре потоке или другими словами, с вихревой или обратной вихревой характеристикой (G) потока (фиг.4, фиг.5).
В варианте осуществления изобретения, вихревой генератор (2) содержит по меньшей мере одну внешнюю коническую структуру (22), по меньшей мере одну внутреннюю коническую структуру (23), находящуюся внутри внешней конической структуры (22), и вихревые пластины (21), находящиеся вне внешней конической структуры (22) и внутренней конической структуры (23) (фиг.15). Вихревой генератор (2) состоит из внешней конической структуры (22) и внутренней конической структуры (23), которые находятся одна внутри другой. Вихревые пластины (21) находятся на внешней конической структуре (22) и внутренней конической структуре (23). Вихревые пластины (21), предпочтительно, расположены с промежутками и образуют круговую структуру друг с другом. Смесь выхлопного газа и мочевины (U), попадающая на вихревые пластины (21), вращается по кругу. В то время как вихревые пластины (21), находящиеся на внешней конической структуре (22) и внутренней конической структуре (23), могут быть расположены таким образом, что они могут образовывать круговой поток в одном направлении, вихревые пластины (21), присутствующие на внешней конической структуре (22) и внутренней конической структуре (23) также могут быть расположены таким образом, что они могут образовывать круговой поток в противоположном друг другу направлении. Это обеспечивает вращающуюся структуру потока отдельно для внутренней стороны и внешней стороны потока выхлопного газа и мочевины (U), попадающего в вихревой генератор (2), чтобы обеспечить характеристику (G) вихревого или обратного вихревого потока.
Могут присутствовать более одной внутренней конической структуры (23). В варианте осуществления изобретения, еще одна внутренняя коническая структура (23) находится во внутренней конической структуре (23), (фиг.15). Вихревой генератор (2) обеспечивает вихревой поток выхлопному газу и мочевине (U) по отдельности, посредством внешней конической структуры (22), находящейся на самой внешней стороне, и внутренних конических структур (23), находящихся в ней.
В варианте осуществления изобретения, внешняя коническая структура (22) и внутренняя коническая структура (23) соединены друг с другом посредством соединительной детали (5). Соединительная деталь удерживает внешнюю коническую структуру (22) и внутреннюю коническую структуру (23) вместе и, предпочтительно, может прикреплять их к внутренней поверхности трубы (B).
В варианте осуществления изобретения, вихревой генератор (2) прикреплен к генератору (4) поперечного потока таким образом, чтобы они имели расстояние между ними. Таким образом, вихревой генератор (2) и генератор (4) поперечного потока становятся единой интегрированной структурой.
После вихревого генератора (2) или, другими словами, в направлении потока выхлопного газа, центратор (3) потока и генератор (4) поперечного потока, находящийся в центраторе (3) потока, находятся после вихревого генератора (2). Выхлопной газ, выходящий из вихревого генератора (2), поступает в центратор (3) потока с характеристикой (G) вихревого или обратного вихревого потока. Центратор (3) потока, предпочтительно, содержит по меньшей мере одну внешнюю раму (31), направляющую (32), промежуток (33) и по меньшей мере один канал (34) (фигуры 6-7).
Внешняя рама (31) образует внешнюю структуру и корпус центратора (3) потока. Внешняя рама (31), предпочтительно, имеет полую круговую структуру. Хотя внешняя рама (31) может иметь одинаковый диаметр от самого внешнего края до самого внутреннего ее края, она также может иметь суживающийся диаметр от самого внешнего края до самого внутреннего ее края. Выхлопной газ и мочевина (U) текут от задней части к передней части внешней рамы (31). Выхлопной газ и мочевина (U) сначала попадают на заднюю сторону внешней рамы (31), а затем движутся к передней стороне внешней рамы (31). Направляющие (32) находятся на передней стороне внешней рамы (31) или, другими словами, в той части, откуда выходит выхлопной газ и мочевина (U). Направляющие (32) начинаются от края внешней рамы (31) и продолжаются к центру внешней рамы (31). Направляющие (32), предпочтительно, имеют прямую структуру, которая сужается от верхней части к кончику. Промежутки (33) присутствуют между направляющими (32). Промежутки (33) находятся по обеим сторонам каждой направляющей (32), с ее правой и левой стороны. Промежутки (33) имеют более узкую структуру на краю внешней рамы (31) и более широкую структуру на концах направляющей (32), которые находятся ближе к центру. Каналы (34) находятся на внешней раме (31). Каналы (34) образуют пустое пространство на внешней раме (31). Соединительная пластина (42) и/или соединительная деталь (5) входят в упомянутые каналы (34). Посредством каналов (34) генератор (4) поперечного потока соединен с центратором (3) потока и интегрирован с центратором (3) потока. Количество каналов, находящихся на внешней раме (31), равно количеству соединительных деталей (5) и/или соединительных пластин (42), которые должны быть соединены к ней.
Когда выхлопной газ и мочевина (U) достигают центратора (3) потока, они направляются/проводятся к центру внешней рамы (31) и трубы (B) посредством направляющих (32), находящихся на краю внешней рамы (31). Выхлопной газ и мочевина (U), протекающие по или через внешнюю раму (31), попадают на направляющую (32), следуют структуре конца/кончика направляющей (32), направленной к центру, и, таким образом, они направляются к центру трубы (B), (фиг.7). Центратор (3) потока направляет поток к центру от верхней стороны внешней рамы (31) и между внешней рамой (31) и рамой (41) генератора (4) поперечного потока, (фиг.4). Поскольку направляющие (32) расположены под углом от верхней стороны внешней рамы (31) по направлению к центру, они как направляют поток, так и одновременно ускоряют поток. Таким образом, выхлопной газ и мочевина (U), поступающие в центратор (3) потока, направляются к центру, а также быстро направляются к внутренней части.
Во внутренней части центратора (3) потока, предпочтительно, генератор (4) поперечного потока находится в неподвижном состоянии к внешней раме (31). Генератор (4) поперечного потока, предпочтительно, содержит по меньшей мере одну раму (41) по меньшей мере одну соединительную пластину (42), среднюю лопатку (43), боковую лопатку (44), промежуток (45) средней лопатки и промежуток (46) боковой лопатки (фиг.6, фиг.8, фиг.9). Рама (41) находится на внешней части генератора (4) поперечного потока. Рама (41) имеет круговую и полую структуру. Диаметр рамы (41) меньше диаметра внешней рамы (31), и она установлена во внешней раме (31), (фиг.11). Рама (41) и внешняя рама (31) являются концентрическими и находятся в одном и том же направлении и одной и той же линии потока. Генератор (4) поперечного потока установлен в центраторе (3) потока и обеспечивает образование поперечного потока во внутренней части центратора (3) потока и продвижение потока с характеристикой (С) поперечного потока, (фиг.4, фиг.7, фиг.8).
Соединительные пластины (42), соединенные с рамой (41), находятся внутри рамы (41) генератора (4) поперечного потока, (фиг.8, фиг.9, фиг.11). Соединительные пластины (42) расположены с предпочтительными интервалами от самой нижней части до самой верхней части рамы (41) так, чтобы они были параллельны друг другу. Определенное расстояние, предпочтительно, присутствует между соединительными пластинами (42). Соединительная пластина (42) продолжается от одной внутренней стенки к другой внутренней стенке рамы (41), (фиг.11). Соединительная пластина (42) может иметь линейную, круговую или угловую многоступенчатую структуру.
В варианте осуществления изобретения, соединительная пластина (42) содержит по меньшей мере одну панель (421) и по меньшей мере одну соединительную конечную часть (422). Панели (421) соединены друг с другом или собраны вместе для образования соединительной пластины (42), (фиг.13). Соединительная пластина (42), предпочтительно, состоит более чем из одной панели (421). Панели (421), предпочтительно, сведены вместе под разными углами относительно друг друга. Таким образом, получается соединительная пластина (42), имеющая различную высоту внутри рамы (41) и продолжающаяся от одного конца до другого конца рамы (41), (фиг.13). Боковые панели (421) находятся на краях соединительной пластины (42), которые ближе к раме (41), а средние панели (421) находятся в ее среднем участке. В варианте осуществления изобретения, высота средних панелей (421) относительно нижней точки рамы больше, чем высота боковых панелей (421).
В варианте осуществления изобретения, средняя лопатка (43) и боковая лопатка (44) находятся в передней краевой части соединительной пластины (42). Средняя лопатка (43) и боковая лопатка (44), предпочтительно, соединены с панелями (421) или они имеют цельную структуру вместе с панелью (421). Боковые лопатки (44) находятся на боковых панелях (421), а средние лопатки (43) находятся на средних панелях (421) соединительной пластины (42). Средние лопатки (44), предпочтительно, находятся в средней части соединительной пластины (42) относительно центра рамы (41). Боковые лопатки (44) находятся на краях соединительной пластины (42), которые ближе к раме (41), (фиг.13).
В варианте осуществления изобретения между средними лопатками (43) находится промежуток (45) средней лопатки, через который может проходить поток выхлопного газа и мочевины (U). Между обеими средними лопатками (43), предпочтительно, присутствует по меньшей мере один промежуток (45) средней лопатки. Промежуток (45) средней лопатки обеспечивает пространство для потока выхлопного газа между средними лопатками (43), (фиг.8, фиг.13).
В варианте осуществления изобретения, между боковыми лопатками (44) присутствует промежуток (46) боковой лопатки, через который может проходить поток выхлопного газа и мочевины (U). Между обеими боковыми лопатками (44), предпочтительно, присутствует по меньшей мере один промежуток (46) боковой лопатки. Промежуток (46) боковой лопатки обеспечивает пространство для потока выхлопного газа между боковыми лопатками (44), (фиг.8, фиг.13).
В варианте осуществления изобретения, средние лопатки (43) и боковые лопатки (44) расположены напротив друг друга. Средние лопатки (43) расположены под углом так, чтобы они были обращены вверх или вниз от края панели (421), на которой они находятся. Средние лопатки (43) расположены таким образом, чтобы они были обращены вверх или вниз, предпочтительно, под углом 20°-70° к панели (421) или соединительной пластине (42).
В варианте осуществления изобретения, боковые лопатки (44) расположены под углом так, чтобы они были обращены вверх или вниз от края панели (421), на которой они находятся. Боковые лопатки (44) расположены таким образом, чтобы они были обращены вверх или вниз, предпочтительно, под углом 20°-70° к панели (421) или соединительной пластине (42).
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, средние лопатки (43) и боковые лопатки (44) расположены в противоположном направлении относительно друг друга. Если средняя лопатка (43) расположена так, что она будет обращена вверх от панели (421), то боковые лопатки (44) расположены в противоположном направлении, или, другими словами, они расположены под обратным углом, так что они будут обращены вниз от панели (421).
Благодаря противоположному (обратному) и обратно-угловому положению средних лопаток (43) и боковых лопаток (44), выхлопной газ и мочевина (U) могут проходить посредством образования структуры с поперечным потоком. Когда выхлопной газ рассматривается в микро масштабе, образование поперечного потока будет лучше понято. Выхлопной газ и мочевина (U), достигающие средних лопаток (43) и боковых лопаток (44), направляются в упомянутых направлениях посредством обращенных вверх и вниз структур средних лопаток (43) и боковых лопаток (44), и поток, имеющий характеристику (С) поперечного потока, получается при этом перемещении. Поток, выходящий из генератора (4) поперечного потока, выходит, посредством получения характеристики (С) поперечного потока.
В варианте осуществления изобретения, генератор (4) поперечного потока прикреплен к центратору (3) потока посредством соединительной пластины (42) и/или соединительной детали (5). Соединительные конечные части (422), расположенные на самых внешних концах соединительной пластины (42), предпочтительно, проходят через раму (41) и входят в каналы (34), находящиеся на внешней раме (31), и, таким образом, обеспечивают крепление генератора (4) поперечного потока к центратору (3) потока. Кроме того, соединительные детали (5) соединяют раму (41) генератора (4) поперечного потока и внешнюю раму (31) друг с другом (фиг.11).
В варианте осуществления изобретения, генератор (4) поперечного потока прикреплен к центратору (3) потока в среднем участке центратора (3) потока посредством соединительных деталей (5) и/или соединительной пластины (42) так, чтобы между ними оставалось пространство. Посредством изменения размера соединительной конечной части (422) и/или соединительной пластины (42), находящейся на конце соединительных деталей (5), расстояние между центратором (3) потока и генератором (4) поперечного потока может быть изменено. Промежуток с предпочтительным расстоянием и шириной может быть оставлен между центратором (3) потока и генератором (4) поперечного потока. Промежуток между центратором (3) потока и генератором (4) поперечного потока или, другими словами, промежуток между внешней рамой (31) и рамой (41) позволяет потоку, проходящему через эту область, выходить как таковому. Поток газа и мочевины (U), проходящий по внешней раме (31), направляется только к центру. Кроме того, поток газа и мочевины, проходящий между внешней рамой (31) и рамой (41), также направляется к центру таким же образом. Поток, проходящий поверх внешней рамы (31) и между внешней рамой (31) и рамой (41), имеет характеристику (G) вихревого или обратного вихревого потока. Поток, выходящий из этих областей, выходит из многоступенчатого смесителя (1) без изменения его характеристики потока. Таким образом, посредством упомянутых областей, из многоступенчатого смесителя (1) получается поток с характеристикой (G) вихревого или обратного вихревого потока. Упомянутая характеристика (G) вихревого или обратного вихревого потока объединяется с потоком, выходящим из генератора (4) поперечного потока, с характеристикой (C) поперечного потока, и, таким образом, получается сложная и неоднородная структура (D) потока, содержащая как характеристику (G) вихревого или обратного вихревого потока, так и характеристику (C) поперечного потока.
Выхлопной газ, поступающий в выхлопную трубу (B), и мочевина (U), распыляемая в выхлопной газ, движутся вместе и входят в вихревой генератор (2). Вихревой генератор (2) обеспечивает преобразование потока в поток с характеристикой (G) вихревого или обратного вихревого потока. Упомянутая характеристика (G) вихревого или обратного вихревого потока показана на фиг.4 и фиг.5. Благодаря характеристике (G) вихревого или обратного вихревого потока вихревого генератора (2), смесь выхлопного газа и мочевины (U) может перемещаться на большее расстояние с характеристикой (G) вихревого или обратного вихревого потока, или, другими словами, путь потока удлиняется за счет вращения. Первый этап смешивания многоступенчатого смесителя (1) выполняется в генераторе характеристики (G) вихревого или обратного вихревого потока, и получается поток с характеристикой (G) вихревого или обратного вихревого потока.
Центратор (3) потока обеспечивает второй этап смешивания многоступенчатого смесителя (1). На втором этапе смешивания, поток, достигающий центратора (3) потока с характеристикой (G) вихревого или обратного вихревого потока, центрируется и направляется к средней части трубы (B) и многоступенчатому смесителю (1). Посредством угловой и обращенной к центру структуры центратора (3) потока и направляющих (32) потока, продолжающихся по его внешней поверхности, поток проходит по направляющим (32) и направляется к центру, в то же время ускоряясь. Поток, достигающий пространства между внешней рамой (31) регулятора (3) потока и рамой (41), также проходит ниже направляющих (32) и также направляется к центру, в то же время ускоряясь. Во второй ступени многоступенчатого смесителя (1), поток направляется к центру посредством центратора (3) потока, и поддерживается поток, имеющий характеристику (G) вихревого или обратного вихревого потока (фиг.6, фиг.7). Направляющие (32) также продувают поток на среднюю лопатку (43) и боковые лопатки (44) с тем, чтобы продуть поверхности средних лопаток (43) и боковых лопаток (44) и, таким образом, предотвратить кристаллизацию мочевины (U).
На третьей ступени многоступенчатого смесителя (1), поток с характеристикой (G) вихревого или обратного вихревого потока преобразуется в поток с характеристикой (С) поперечного потока посредством генератора (4) поперечного потока. Поток, поступающий с характеристикой (G) вихревого или обратного вихревого потока, направляется таким образом, чтобы он создавал угловой и поперечный спектр обтекания со средними лопатками (43) и боковыми лопатками (44) генератора (4) поперечного потока, которые расположены напротив друг друга. Поток, попадающий на средние лопатки (43) и боковые лопатки (44), направляется в соответствии с углом средних лопаток (43) и боковых лопаток (44) относительно соединительной пластины (42). Поток, попадающий на средние лопатки (43) и боковые лопатки (44), направляется в противоположных направлениях, вверх и вниз. Поток, достигающий генератора (4) поперечного потока, попадает на средние лопатки (43) и боковые лопатки (44), направляется по поперечному спектру обтекания и покидает многоступенчатый смеситель (1) по этой схеме. Множество соединительных пластин (42) находятся в генераторе (4) поперечного потока, расположенными параллельно друг другу. Предпочтительно, более одной из средних лопаток (43) и боковых лопаток (44) присутствуют на каждой соединительной пластине (42). Посредством средних лопаток (43) и боковых лопаток (44), находящихся в раме (41) и расположенных на разных расстояниях от рамы (41), можно получить поперечные спектры обтекания с различными уровнями и различными формами рассеивания. Таким образом, получается неравномерная и нестационарная интенсивность потока в переплетенных поперечных спектрах обтекания, которые смешиваются друг с другом и рассеиваются под разными углами. Генератор (4) поперечного потока обеспечивает структуру смешанного и неоднородного потока (D) на выходе многоступенчатого смесителя (1), который смешивается переплетенным образом в характеристике (С) поперечного потока.
Благодаря многоступенчатому смесителю (1), поток выхлопного газа и мочевины (U) гарантированно имеет нестационарную структуру/схему. Поток, выходящий из многоступенчатого смесителя (1), преобразуется в нестационарную, переплетенную, сложную структуру, сталкивающуюся друг с другом, или, другими словами, в неоднородную структуру (D) потока. Посредством многоступенчатого смесителя (1) обеспечивается характеристика как вихревого, так и нестационарного потока, и время и возможность для мочевины (U) вступать в реакцию во время течения. В многоступенчатом смесителе (1), вихревая и неоднородная структура (D) потока обеспечиваются вместе.