雙介質噴嘴的製作方法

2023-07-11 05:30:06

專利名稱：雙介質噴嘴的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種特別是用於藉助於壓力空氣對液體進行霧化，特 別是用於在內燃機的廢氣系統中噴射尿素溶液的雙介質噴嘴，其中所 述噴嘴具有一第一噴嘴口和一第二噴嘴口。
背景技術：
這種用於對液體進行霧化的雙介質噴嘴是已知的。特別是這種雙 介質噴嘴用於霧化油漆。為了將尿素噴射到內燃機的廢氣流中，採用 單孔或多孔噴嘴。這裡在一設置在前面的混合腔中就已經產生氣溶膠。在藉助於壓力空氣在其中噴射尿素的廢氣系統中，目前採用單孔 噴嘴或多孔噴嘴，在這些噴嘴中在一安裝前面的結構組件中實現氣溶 膠的形成。這意味著，只是通過所採用的噴嘴對氣溶膠進行分配。此 外由於噴嘴口所採用的幾何形狀噴出角只能有較小的可變性。多孔噴 嘴還有另一個缺點，即，這種噴嘴沿徑向分配氣溶膠並由此有助於導 致氣溶膠與管壁相接觸。已知的無壓力空氣的尿素噴射系統通過利用主動(有源)噴嘴(泵) 工作。這意味著，必須在熱的廢氣管上安裝有源的電氣構件。必須根 據製造商的溫度規定對這種構件進行冷卻。這通常通過冷卻水來進行。 由此明顯提高了噴嘴系統的複雜性。此外對於安裝和軟管需要明顯更 大的結構空間。因此，在已知的用於通過壓力空氣霧化液體的雙介質噴嘴中，不 利的是，要求較大的安裝空間，因為這種噴嘴必須包括一前置的混合 腔。此外在已知的雙介質噴嘴中不利的是，這些噴嘴具有較高的構件 數量和非常複雜的構型。發明內容本發明的目的是，這樣改進前面所述類型的雙介質噴嘴，即，可 以降低所需的結構空間並且所述噴嘴總體上具有帶較少部件數量的、 複雜性較低的結構。此外，還應能夠實現經濟地製造這樣的噴嘴，在 這種噴嘴中，優選在廢氣流中才形成氣溶膠。根據本發明，所述目的通過一種根據權利要求1的雙介質噴嘴來 實現。本發明其它有利的實施形式在各從屬權利要求中給出。在這種特別是用於通過壓力空氣霧化液體、特別是用於在內燃機 的廢氣系統中噴入尿素溶液的雙介質噴嘴中，所述噴嘴具有至少 一個 第一噴嘴口和一第二噴嘴口，這裡特別有利的是，所述第二噴嘴口通 過一環形縫隙形成，所述環形縫隙相對於第一噴嘴口同心地設置。由此可以通過第一噴嘴口引導待霧化的液體，而通過同心地包圍 所述第一噴嘴口的環形縫隙引導壓力空氣，從而在噴出液體時通所述 壓力空氣使液體霧化並由此形成所需的氣溶膠。為此必須在分開的路 徑上將所述兩種介質(尿素溶液和壓力空氣)供應給所述噴嘴。因此，這種雙介質噴嘴特別有利地用於向內燃機的廢氣系統中噴 入尿素溶液以還原氮氧化物，即，用於噴射尿素溶液、特別是如根據DIN70070的AdBlue、以進行選擇性催化還原。第一噴嘴口優選與一第一腔和/或供應管道相連，其中所述第一噴 嘴口由所述腔和/或供應管道供應待霧化的液體。所述第二噴嘴口優選與一第二腔和/或供應管道相連並由所述第二腔和/或供應管道供應壓力空氣。因此所述噴嘴的基本原理是在構件以外進行各組分的混合和與此 相關的氣溶膠形成。這裡通過第一腔引導帶霧化的液體。所述霧化介 質壓力空氣通過第二腔供應。圍繞所述第一腔引導所述霧化介質。在 噴嘴尖端上形成一環形縫隙，該環形縫隙同心地包圍待霧化的液體從 其中流出的第 一噴嘴口 。引導壓力空氣形式的霧化介質通過所述環形 縫隙。由此在噴嘴外部進行氣溶膠的形成，由此可以有利地降低構件 的複雜程度。5同心的第二噴嘴口特別是也可以通過多個較小的縫隙、縫隙段或開口形成，它們總體上與第一噴嘴口同心地設置，即在一個圓或多個圓弧段上圍繞所述第 一噴嘴口設置，並且總體上形成一個環形縫隙或一個類似於環形縫隙的開口。這裡重要的只是，第二噴嘴口總體上與第一噴嘴口是同心的，以藉助於來自同心的第二噴嘴口的壓力空氣使從第一噴嘴口中流出的液體霧化。
所述噴嘴可以設計成整體式的。所述噴嘴可以通過金屬粉末注射
法製造，即，通過金屬粉末注射成形(MIM， Metal-Injection-Molding )。
這裡在注射構件時空腔通過塑料體形成。所述塑料體在後面的脫粘中汽化。特別是為此粘合劑與塑料體的材料相協調。
在一優選的實施形式中，所述噴嘴設計成多件式的，特別是兩件式的，特別是設計成使一第一構件具有第一噴嘴口，以及一第二構件至少部分地包圍所述第一構件，從而在第一和第二構件之間形成所述第二噴嘴口 。
通過第二構件至少部分地包圍或環繞作用在第一構件上的實施形
式，可以同時在兩個構件之間形成構成所述第二噴嘴口的環形縫隙，所述環形縫隙同心地包圍所述第一噴嘴口 ，即，相對於圓形的第一噴
嘴口形成一同心的環。
所述兩個噴嘴口優選分別與一腔和/或供應管道相連，其中所述腔和/或供應管道具有用於軟管、管道、凸緣等的連接區域，特別是管接頭。所述管接頭特別是可以這樣構造，即，使軟管等可以通過所述管接頭卡牢套裝，其中所述管接頭可以設計成，使所述管接頭具有類似於倒鉤的凸臺，從而軟管不會滑脫，而是特別是通過形成形鎖合和/或力鎖合形成牢固的配合。
在一個優選的實施形式中，在外側在構件上設置冷卻肋片。為了冷卻構件表面和構件，即，為了冷卻所述雙介質噴嘴和為了散熱，設有冷卻肋片。
所述噴嘴優選在外側具有一熱絕緣層，特別是所述噴嘴可以具有一陶瓷塗層。通過設置一熱絕緣層，特別是設置一陶瓷塗層，噴嘴可以以有效的方式受到保護，以防止受到在內燃機的排氣管中出現的熱量的影響。
所述噴嘴優選通過金屬粉末注射法，即通過金屬粉末注射法
(MIM， Metal-lnjection隱Molding )製造。
由此，即使對於大批量的和/或技術上要求高的複雜部件也可以釆用具有突出的容差保持性(Toleranzeinhaltung )的有效的製造方法。
所述噴嘴優選由耐高溫和熱穩定的材料製成，因為，當所述噴嘴用於對於內燃機在排氣管中噴射尿素溶液時，如根據DIN 70070的AdBlue，以進行選擇性催化還原(SCR)，噴嘴的周圍環境溫度可達到最高600。C。通常這種材料屬於難以機加工的金屬組，並因此只能以高成本進行加工。這個缺點可以利用金屬粉末注射成形(MIM,Metal-lnjection畫Molding )的製造方法來克月良。
優選對所述構件和/或可以設計成多件式的，特別是兩件式的已完整裝配的噴嘴進行脫粘和/或燒結和/或用陶瓷塗覆。
所述構件和/或由多個部件組成的已完整裝配的噴嘴優選在一另外的熱處理中緻密化。由此可以實現所述材料特性。所述處理是指燒結或焙燒(Brennen)。接著可以施加一陶瓷塗層。
所述噴嘴優選設計成多件式的，其中各構件特別是可以相互粘結。


在附圖中以剖視圖示出並在下面詳細說明本發明的雙介質噴嘴的多個實施例。其中
圖1以剖視圖示出根據本發明的雙介質噴嘴的第一實施例；圖2以剖視圖示出根據本發明的雙介質噴嘴的第二實施例；圖3以剖視圖示出根據本發明的雙介質噴嘴的第三實施例；圖4以剖視圖示出根據本發明的雙介質噴嘴的第四實施例；圖5以剖視圖示出根據本發明的雙介質噴嘴的第五實施例；圖6以剖視圖示出根據本發明的雙介質噴嘴的第六實施例。
具體實施例方式
雙介質噴嘴的不同實施形式的相同的構件在各附圖中用相同的附圖標記表示。
根據圖1的噴嘴由兩個構件10、 20形成。第一構件10具有一第一噴嘴口 11，所述第一噴嘴口由一第一腔12供給待霧化的液體，即，在用作廢氣後處理設備中的噴嘴的情況下，供應尿素溶液。
第二構件20以這樣的方式覆蓋作用在第一構件10上，即在所述兩個構件IO、 20之間形成一形成第二噴嘴口 21的環形縫隙，所述環形縫隙由內置一在第二構件20中的腔22加載壓力空氣，以對由第一噴嘴口 11中流出的液體進行霧化。所述環形縫隙21與第一噴嘴口 11是同心的。
該噴嘴的原理是在構件以外對各組分進行混合。這裡通過第一腔12引導待霧化的液體。霧化介質壓力空氣通過第二腔22供應。所述霧化介質被引導繞過第一腔12。在噴嘴尖端上形成一環形縫隙21，霧化介質被引導穿過該環形縫隙。用於安裝所述兩個構件10、 20或者整個裝置的固定孔31、 32的布置形式可以根據安裝空間改變。這裡示出固定孔31、 32的長形布置形式。噴嘴在用於供應壓力空氣和尿素溶液的連接管道上的連接可以通過各種不同的方法實現。圖l示出用於螺紋件的接納部。在圖2中已經在上部構件中內置了用於軟管的接納部。噴嘴的固定可以有選擇地通過螺栓、鉚釘等實現。
在腔12、 22中加工出內螺紋，所述內螺紋用作用於待連接的、用於液體和壓力空氣的供應管道的連接區域。
在根據圖2的第二實施例中，設有用於安裝用於給第一噴嘴口 11供應液體的以及用於給第二噴嘴口 21供應壓力空氣的軟管的管接頭13、 23。所述管接頭13、 23具有環形的沉割部，以便確保套裝的軟管牢固地配合在各自的管接頭上。根據圖4的實施形式同樣具有這樣的管接頭。
為了對構件表面和構件IO進行冷卻，可以在上部構件IO上設置一個或多個的肋片14、 15，如圖3所示的那樣。冷卻肋片14、 15的
8數量和尺寸以及其位置可以與安裝空間和必要的冷卻效率，即向周圍環境必要的熱傳遞相匹配。
為了減小通過與內燃機的廢氣後處理設備的廢氣管的接觸區域發
生的熱輸入，所述噴嘴可以在下部構件20的下側上設有一陶資的覆蓋層30，如在根據圖4的實施例中的情況那樣。當所述噴嘴用作用於噴
(SCR)時，該熱絕緣層，即陶瓷30，這裡用作防止向噴嘴的構件10、20的過度熱輸入的熱絕緣件，因為這裡會出現高溫。
在周5中示出另一個實施例的一個放大的局部。為了清空噴嘴以及為了避免由於尿素晶體發生堵塞(Verblockung )，在用來對噴嘴口11進行供應的腔或供應管道12中加工出肋片17。在發動機停機後，不再由尿素溶液進行冷卻。所輸入的熱量現在通過肋片17導入尿素通道的中央。由此在肋片的位置處將尿素加熱到汽化極限以上。所產生的蒸汽將位於其前面的尿素液柱(Harnstoffsaule )從噴嘴11中送出。
這裡所說明的噴嘴只由兩個構件10、 20製成。所述構件是具有腔或通道12以及腔或通道22的上部構件10和下部構件20。為了製造所述單個構件10、 20，這裡採用MIM法(金屬粉末注射成形)。
所述兩個單個構件10、 20在注射後相互朝向設置並相互粘結。接著，對所述構件進行脫粘和燒結。由此構件獲得其最終強度。在燒結之後，獲得可以安裝的完成的構件。這種方法的優點在於，自由的輪廓構型和可實現的容差級別。陶瓷的熱絕緣層30在另一個工序中噴射到構件上並接著進行焙燒(breiuien)。
根據圖6的噴嘴由唯一一個構件6形成，該構件具有第一噴嘴口11，該噴嘴口由一第一腔12供應待霧化的液體，即，在用作一廢氣後處理設備中的噴嘴的情況下，供應尿素溶液。此外所述構件6具有環形縫隙形式的第二噴嘴口 21，所述環形縫隙由一內置的腔22用用於對從第一噴嘴口 11流出的液體進行霧化的壓力空氣進行加載。所述環形縫隙21相對於第一噴嘴口 ll是同心的。
噴嘴口 11、 21，用於對噴嘴口 11、 21進行供應的腔12、 22以及腔12、 22和噴嘴口 11、 21之間的通道都內置在整體式的噴嘴體6中。 根據圖6的噴嘴作為整體式的構件通過金屬粉末注射法製成，即 通過金屬粉末注射成形(MIM， Metal-lnjection-Molding)製成。這 裡，在注射構件6時，通過一塑料體形成用於形成內置到構件6中的 腔12、 22和通向噴嘴口 11、 21的連接通道的複雜的空腔。在後面的 脫粘中使所述塑料體氣化。為此粘結劑與塑料體的材料相協調。
在腔12、 22中加工出內螺紋，所述內螺紋用作用於連接用於液體 和壓力空氣的供應管道的連接區域。通孔31、 32用於安裝噴嘴體6。
權利要求
1. 特別是用於藉助於壓力空氣對液體進行霧化，特別是在內燃機的廢氣系統中用於噴射尿素溶液以進行選擇性催化還原的雙介質噴嘴，其中該噴嘴具有至少一個第一噴嘴口(11)和一個第二噴嘴口(21)，其特徵在於，所述第二噴嘴口(21)由一環形縫隙形成，該環形縫隙相對於第一噴嘴口(11)同心地設置。
2. 根據權利要求1所述的噴嘴，其特徵在於，所述第一噴嘴口( 11) 與一第一腔(12)和/或供應管道相連並由所述第一腔和/或供應管道 供應待霧化的液體。
3. 根據權利要求1或2所述的噴嘴，其特徵在於，所述第二噴嘴 口 (21)與一第二腔(2)和/或供應管道相連並由所述第二腔和/或供 應管道供應壓力空氣。
4. 根據上述權利要求中任一項所述的噴嘴，其特徵在於，所述噴 嘴設計成多件式的，特別是兩件式的，特別是設計成使一第一構件(10 ) 具有第一噴嘴口 (11),以及使一第二構件(20)至少部分地包圍所述 第一構件(10)，從而在第一構件(10)和第二構件(20)之間形成所 述第二噴嘴口 (21)。
5. 根據上述權利要求中任一項所述的噴嘴，其特徵在於，所述兩 個噴嘴口 (11、 12)分別與一腔和/或供應管道(12、 22)相連，其中 所述腔和/或供應管道(12、 22)具有用於軟管、管道、凸緣等的連接 區域，特別是管接頭(13、 23)。
6. 根據上述權利要求中任一項所述的噴嘴，其特徵在於，在外側 設置有多個冷卻肋片(14、 15)。
7. 根據上述權利要求中任一項所述的噴嘴，其特徵在於，在外側 設置有一熱絕緣層(30)，特別是所述噴嘴具有一陶瓷的塗層。
8. 根據上述權利要求中任一項所述的噴嘴，其特徵在於，噴嘴的 各所述構件(10、 20)通過金屬粉末注射成形製造。
9. 根據上述權利要求中任一項所述的噴嘴，其特徵在於，所述噴嘴設計成多件式的，其中各所述構件(10、 20)相互粘結。
10.根據上述權利要求中任一項所述的噴嘴，其特徵在於，對所 述噴嘴進行脫粘和/或燒結和/或用陶瓷塗覆。
全文摘要
本發明涉及一種特別是用於藉助於壓力空氣對液體進行霧化，特別是在內燃機的廢氣系統中用於噴射尿素溶液以進行選擇性催化還原的雙介質噴嘴，其中該噴嘴具有至少一個第一噴嘴口(11)和一個第二噴嘴口(21)，其中，所述第二噴嘴口(21)由一環形縫隙形成，該環形縫隙相對於第一噴嘴口(11)同心地設置。
文檔編號F01N3/20GK101518766SQ200910001360
公開日2009年9月2日 申請日期2009年1月7日 優先權日2008年10月16日
發明者W·克丁 申請人:阿爾博耐爾有限公司