專利名稱：雙介質(zhì)噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特別是用于借助于壓力空氣對液體進(jìn)行霧化，特 別是用于在內(nèi)燃機(jī)的廢氣系統(tǒng)中噴射尿素溶液的雙介質(zhì)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(shù)：
這種用于對液體進(jìn)行霧化的雙介質(zhì)噴嘴是已知的。特別是這種雙 介質(zhì)噴嘴用于霧化油漆。為了將尿素噴射到內(nèi)燃機(jī)的廢氣流中，采用 單孔或多孔噴嘴。這里在一設(shè)置在前面的混合腔中就已經(jīng)產(chǎn)生氣溶膠。在借助于壓力空氣在其中噴射尿素的廢氣系統(tǒng)中，目前采用單孔 噴嘴或多孔噴嘴，在這些噴嘴中在一安裝前面的結(jié)構(gòu)組件中實(shí)現(xiàn)氣溶 膠的形成。這意味著，只是通過所采用的噴嘴對氣溶膠進(jìn)行分配。此 外由于噴嘴口所采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(gè)缺點(diǎn)，即，這種噴嘴沿徑向分配氣溶膠并由此有助于導(dǎo) 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(tǒng)通過利用主動(dòng)(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(gòu)件。必須根 據(jù)制造商的溫度規(guī)定對這種構(gòu)件進(jìn)行冷卻。這通常通過冷卻水來進(jìn)行。 由此明顯提高了噴嘴系統(tǒng)的復(fù)雜性。此外對于安裝和軟管需要明顯更 大的結(jié)構(gòu)空間。因此，在已知的用于通過壓力空氣霧化液體的雙介質(zhì)噴嘴中，不 利的是，要求較大的安裝空間，因?yàn)檫@種噴嘴必須包括一前置的混合 腔。此外在已知的雙介質(zhì)噴嘴中不利的是，這些噴嘴具有較高的構(gòu)件 數(shù)量和非常復(fù)雜的構(gòu)型。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是，這樣改進(jìn)前面所述類型的雙介質(zhì)噴嘴，即，可 以降低所需的結(jié)構(gòu)空間并且所述噴嘴總體上具有帶較少部件數(shù)量的、 復(fù)雜性較低的結(jié)構(gòu)。此外，還應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)地制造這樣的噴嘴，在 這種噴嘴中，優(yōu)選在廢氣流中才形成氣溶膠。根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過一種根據(jù)權(quán)利要求1的雙介質(zhì)噴嘴來 實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明其它有利的實(shí)施形式在各從屬權(quán)利要求中給出。在這種特別是用于通過壓力空氣霧化液體、特別是用于在內(nèi)燃機(jī) 的廢氣系統(tǒng)中噴入尿素溶液的雙介質(zhì)噴嘴中，所述噴嘴具有至少 一個(gè) 第一噴嘴口和一第二噴嘴口，這里特別有利的是，所述第二噴嘴口通 過一環(huán)形縫隙形成，所述環(huán)形縫隙相對于第一噴嘴口同心地設(shè)置。由此可以通過第一噴嘴口引導(dǎo)待霧化的液體，而通過同心地包圍 所述第一噴嘴口的環(huán)形縫隙引導(dǎo)壓力空氣，從而在噴出液體時(shí)通所述 壓力空氣使液體霧化并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(zhì)(尿素溶液和壓力空氣)供應(yīng)給所述噴嘴。因此，這種雙介質(zhì)噴嘴特別有利地用于向內(nèi)燃機(jī)的廢氣系統(tǒng)中噴 入尿素溶液以還原氮氧化物，即，用于噴射尿素溶液、特別是如根據(jù)DIN70070的AdBlue、以進(jìn)行選擇性催化還原。第一噴嘴口優(yōu)選與一第一腔和/或供應(yīng)管道相連，其中所述第一噴 嘴口由所述腔和/或供應(yīng)管道供應(yīng)待霧化的液體。所述第二噴嘴口優(yōu)選與一第二腔和/或供應(yīng)管道相連并由所述第二腔和/或供應(yīng)管道供應(yīng)壓力空氣。因此所述噴嘴的基本原理是在構(gòu)件以外進(jìn)行各組分的混合和與此 相關(guān)的氣溶膠形成。這里通過第一腔引導(dǎo)帶霧化的液體。所述霧化介 質(zhì)壓力空氣通過第二腔供應(yīng)。圍繞所述第一腔引導(dǎo)所述霧化介質(zhì)。在 噴嘴尖端上形成一環(huán)形縫隙，該環(huán)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(dǎo)壓力空氣形式的霧化介質(zhì)通過所述環(huán)形 縫隙。由此在噴嘴外部進(jìn)行氣溶膠的形成，由此可以有利地降低構(gòu)件 的復(fù)雜程度。5同心的第二噴嘴口特別是也可以通過多個(gè)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(shè)置，即在一個(gè)圓或多個(gè)圓弧段上圍繞所述第 一噴嘴口設(shè)置，并且總體上形成一個(gè)環(huán)形縫隙或一個(gè)類似于環(huán)形縫隙的開口。這里重要的只是，第二噴嘴口總體上與第一噴嘴口是同心的，以借助于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(shè)計(jì)成整體式的。所述噴嘴可以通過金屬粉末注射
法制造，即，通過金屬粉末注射成形(MIM， Metal-Injection-Molding )。
這里在注射構(gòu)件時(shí)空腔通過塑料體形成。所述塑料體在后面的脫粘中汽化。特別是為此粘合劑與塑料體的材料相協(xié)調(diào)。
在一優(yōu)選的實(shí)施形式中，所述噴嘴設(shè)計(jì)成多件式的，特別是兩件式的，特別是設(shè)計(jì)成使一第一構(gòu)件具有第一噴嘴口，以及一第二構(gòu)件至少部分地包圍所述第一構(gòu)件，從而在第一和第二構(gòu)件之間形成所述第二噴嘴口 。
通過第二構(gòu)件至少部分地包圍或環(huán)繞作用在第一構(gòu)件上的實(shí)施形
式，可以同時(shí)在兩個(gè)構(gòu)件之間形成構(gòu)成所述第二噴嘴口的環(huán)形縫隙，所述環(huán)形縫隙同心地包圍所述第一噴嘴口 ，即，相對于圓形的第一噴
嘴口形成一同心的環(huán)。
所述兩個(gè)噴嘴口優(yōu)選分別與一腔和/或供應(yīng)管道相連，其中所述腔和/或供應(yīng)管道具有用于軟管、管道、凸緣等的連接區(qū)域，特別是管接頭。所述管接頭特別是可以這樣構(gòu)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(shè)計(jì)成，使所述管接頭具有類似于倒鉤的凸臺(tái)，從而軟管不會(huì)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(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，在外側(cè)在構(gòu)件上設(shè)置冷卻肋片。為了冷卻構(gòu)件表面和構(gòu)件，即，為了冷卻所述雙介質(zhì)噴嘴和為了散熱，設(shè)有冷卻肋片。
所述噴嘴優(yōu)選在外側(cè)具有一熱絕緣層，特別是所述噴嘴可以具有一陶瓷涂層。通過設(shè)置一熱絕緣層，特別是設(shè)置一陶瓷涂層，噴嘴可以以有效的方式受到保護(hù)，以防止受到在內(nèi)燃機(jī)的排氣管中出現(xiàn)的熱量的影響。
所述噴嘴優(yōu)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 )制造。
由此，即使對于大批量的和/或技術(shù)上要求高的復(fù)雜部件也可以釆用具有突出的容差保持性(Toleranzeinhaltung )的有效的制造方法。
所述噴嘴優(yōu)選由耐高溫和熱穩(wěn)定的材料制成，因?yàn)?，?dāng)所述噴嘴用于對于內(nèi)燃機(jī)在排氣管中噴射尿素溶液時(shí)，如根據(jù)DIN 70070的AdBlue，以進(jìn)行選擇性催化還原(SCR)，噴嘴的周圍環(huán)境溫度可達(dá)到最高600。C。通常這種材料屬于難以機(jī)加工的金屬組，并因此只能以高成本進(jìn)行加工。這個(gè)缺點(diǎn)可以利用金屬粉末注射成形(MIM,Metal-lnjection畫Molding )的制造方法來克月良。
優(yōu)選對所述構(gòu)件和/或可以設(shè)計(jì)成多件式的，特別是兩件式的已完整裝配的噴嘴進(jìn)行脫粘和/或燒結(jié)和/或用陶瓷涂覆。
所述構(gòu)件和/或由多個(gè)部件組成的已完整裝配的噴嘴優(yōu)選在一另外的熱處理中致密化。由此可以實(shí)現(xiàn)所述材料特性。所述處理是指燒結(jié)或焙燒(Brennen)。接著可以施加一陶瓷涂層。
所述噴嘴優(yōu)選設(shè)計(jì)成多件式的，其中各構(gòu)件特別是可以相互粘結(jié)。


在附圖中以剖視圖示出并在下面詳細(xì)說明本發(fā)明的雙介質(zhì)噴嘴的多個(gè)實(shí)施例。其中
圖1以剖視圖示出根據(jù)本發(fā)明的雙介質(zhì)噴嘴的第一實(shí)施例；圖2以剖視圖示出根據(jù)本發(fā)明的雙介質(zhì)噴嘴的第二實(shí)施例；圖3以剖視圖示出根據(jù)本發(fā)明的雙介質(zhì)噴嘴的第三實(shí)施例；圖4以剖視圖示出根據(jù)本發(fā)明的雙介質(zhì)噴嘴的第四實(shí)施例；圖5以剖視圖示出根據(jù)本發(fā)明的雙介質(zhì)噴嘴的第五實(shí)施例；圖6以剖視圖示出根據(jù)本發(fā)明的雙介質(zhì)噴嘴的第六實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
雙介質(zhì)噴嘴的不同實(shí)施形式的相同的構(gòu)件在各附圖中用相同的附圖標(biāo)記表示。
根據(jù)圖1的噴嘴由兩個(gè)構(gòu)件10、 20形成。第一構(gòu)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，在用作廢氣后處理設(shè)備中的噴嘴的情況下，供應(yīng)尿素溶液。
第二構(gòu)件20以這樣的方式覆蓋作用在第一構(gòu)件10上，即在所述兩個(gè)構(gòu)件IO、 20之間形成一形成第二噴嘴口 21的環(huán)形縫隙，所述環(huán)形縫隙由內(nèi)置一在第二構(gòu)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(jìn)行霧化。所述環(huán)形縫隙21與第一噴嘴口 11是同心的。
該噴嘴的原理是在構(gòu)件以外對各組分進(jìn)行混合。這里通過第一腔12引導(dǎo)待霧化的液體。霧化介質(zhì)壓力空氣通過第二腔22供應(yīng)。所述霧化介質(zhì)被引導(dǎo)繞過第一腔12。在噴嘴尖端上形成一環(huán)形縫隙21，霧化介質(zhì)被引導(dǎo)穿過該環(huán)形縫隙。用于安裝所述兩個(gè)構(gòu)件10、 20或者整個(gè)裝置的固定孔31、 32的布置形式可以根據(jù)安裝空間改變。這里示出固定孔31、 32的長形布置形式。噴嘴在用于供應(yīng)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(shí)現(xiàn)。圖l示出用于螺紋件的接納部。在圖2中已經(jīng)在上部構(gòu)件中內(nèi)置了用于軟管的接納部。噴嘴的固定可以有選擇地通過螺栓、鉚釘?shù)葘?shí)現(xiàn)。
在腔12、 22中加工出內(nèi)螺紋，所述內(nèi)螺紋用作用于待連接的、用于液體和壓力空氣的供應(yīng)管道的連接區(qū)域。
在根據(jù)圖2的第二實(shí)施例中，設(shè)有用于安裝用于給第一噴嘴口 11供應(yīng)液體的以及用于給第二噴嘴口 21供應(yīng)壓力空氣的軟管的管接頭13、 23。所述管接頭13、 23具有環(huán)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(jù)圖4的實(shí)施形式同樣具有這樣的管接頭。
為了對構(gòu)件表面和構(gòu)件IO進(jìn)行冷卻，可以在上部構(gòu)件IO上設(shè)置一個(gè)或多個(gè)的肋片14、 15，如圖3所示的那樣。冷卻肋片14、 15的
8數(shù)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(huán)境必要的熱傳遞相匹配。
為了減小通過與內(nèi)燃機(jī)的廢氣后處理設(shè)備的廢氣管的接觸區(qū)域發(fā)
生的熱輸入，所述噴嘴可以在下部構(gòu)件20的下側(cè)上設(shè)有一陶資的覆蓋層30，如在根據(jù)圖4的實(shí)施例中的情況那樣。當(dāng)所述噴嘴用作用于噴
(SCR)時(shí)，該熱絕緣層，即陶瓷30，這里用作防止向噴嘴的構(gòu)件10、20的過度熱輸入的熱絕緣件，因?yàn)檫@里會(huì)出現(xiàn)高溫。
在周5中示出另一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)放大的局部。為了清空噴嘴以及為了避免由于尿素晶體發(fā)生堵塞(Verblockung )，在用來對噴嘴口11進(jìn)行供應(yīng)的腔或供應(yīng)管道12中加工出肋片17。在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)后，不再由尿素溶液進(jìn)行冷卻。所輸入的熱量現(xiàn)在通過肋片17導(dǎo)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(chǎn)生的蒸汽將位于其前面的尿素液柱(Harnstoffsaule )從噴嘴11中送出。
這里所說明的噴嘴只由兩個(gè)構(gòu)件10、 20制成。所述構(gòu)件是具有腔或通道12以及腔或通道22的上部構(gòu)件10和下部構(gòu)件20。為了制造所述單個(gè)構(gòu)件10、 20，這里采用MIM法(金屬粉末注射成形)。
所述兩個(gè)單個(gè)構(gòu)件10、 20在注射后相互朝向設(shè)置并相互粘結(jié)。接著，對所述構(gòu)件進(jìn)行脫粘和燒結(jié)。由此構(gòu)件獲得其最終強(qiáng)度。在燒結(jié)之后，獲得可以安裝的完成的構(gòu)件。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于，自由的輪廓構(gòu)型和可實(shí)現(xiàn)的容差級(jí)別。陶瓷的熱絕緣層30在另一個(gè)工序中噴射到構(gòu)件上并接著進(jìn)行焙燒(breiuien)。
根據(jù)圖6的噴嘴由唯一一個(gè)構(gòu)件6形成，該構(gòu)件具有第一噴嘴口11，該噴嘴口由一第一腔12供應(yīng)待霧化的液體，即，在用作一廢氣后處理設(shè)備中的噴嘴的情況下，供應(yīng)尿素溶液。此外所述構(gòu)件6具有環(huán)形縫隙形式的第二噴嘴口 21，所述環(huán)形縫隙由一內(nèi)置的腔22用用于對從第一噴嘴口 11流出的液體進(jìn)行霧化的壓力空氣進(jìn)行加載。所述環(huán)形縫隙21相對于第一噴嘴口 ll是同心的。
噴嘴口 11、 21，用于對噴嘴口 11、 21進(jìn)行供應(yīng)的腔12、 22以及腔12、 22和噴嘴口 11、 21之間的通道都內(nèi)置在整體式的噴嘴體6中。 根據(jù)圖6的噴嘴作為整體式的構(gòu)件通過金屬粉末注射法制成，即 通過金屬粉末注射成形(MIM， Metal-lnjection-Molding)制成。這 里，在注射構(gòu)件6時(shí)，通過一塑料體形成用于形成內(nèi)置到構(gòu)件6中的 腔12、 22和通向噴嘴口 11、 21的連接通道的復(fù)雜的空腔。在后面的 脫粘中使所述塑料體氣化。為此粘結(jié)劑與塑料體的材料相協(xié)調(diào)。
在腔12、 22中加工出內(nèi)螺紋，所述內(nèi)螺紋用作用于連接用于液體 和壓力空氣的供應(yīng)管道的連接區(qū)域。通孔31、 32用于安裝噴嘴體6。
權(quán)利要求
1. 特別是用于借助于壓力空氣對液體進(jìn)行霧化，特別是在內(nèi)燃機(jī)的廢氣系統(tǒng)中用于噴射尿素溶液以進(jìn)行選擇性催化還原的雙介質(zhì)噴嘴，其中該噴嘴具有至少一個(gè)第一噴嘴口(11)和一個(gè)第二噴嘴口(21)，其特征在于，所述第二噴嘴口(21)由一環(huán)形縫隙形成，該環(huán)形縫隙相對于第一噴嘴口(11)同心地設(shè)置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴，其特征在于，所述第一噴嘴口( 11) 與一第一腔(12)和/或供應(yīng)管道相連并由所述第一腔和/或供應(yīng)管道 供應(yīng)待霧化的液體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的噴嘴，其特征在于，所述第二噴嘴 口 (21)與一第二腔(2)和/或供應(yīng)管道相連并由所述第二腔和/或供 應(yīng)管道供應(yīng)壓力空氣。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的噴嘴，其特征在于，所述噴 嘴設(shè)計(jì)成多件式的，特別是兩件式的，特別是設(shè)計(jì)成使一第一構(gòu)件(10 ) 具有第一噴嘴口 (11),以及使一第二構(gòu)件(20)至少部分地包圍所述 第一構(gòu)件(10)，從而在第一構(gòu)件(10)和第二構(gòu)件(20)之間形成所 述第二噴嘴口 (21)。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的噴嘴，其特征在于，所述兩 個(gè)噴嘴口 (11、 12)分別與一腔和/或供應(yīng)管道(12、 22)相連，其中 所述腔和/或供應(yīng)管道(12、 22)具有用于軟管、管道、凸緣等的連接 區(qū)域，特別是管接頭(13、 23)。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的噴嘴，其特征在于，在外側(cè) 設(shè)置有多個(gè)冷卻肋片(14、 15)。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的噴嘴，其特征在于，在外側(cè) 設(shè)置有一熱絕緣層(30)，特別是所述噴嘴具有一陶瓷的涂層。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的噴嘴，其特征在于，噴嘴的 各所述構(gòu)件(10、 20)通過金屬粉末注射成形制造。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的噴嘴，其特征在于，所述噴嘴設(shè)計(jì)成多件式的，其中各所述構(gòu)件(10、 20)相互粘結(jié)。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的噴嘴，其特征在于，對所 述噴嘴進(jìn)行脫粘和/或燒結(jié)和/或用陶瓷涂覆。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種特別是用于借助于壓力空氣對液體進(jìn)行霧化，特別是在內(nèi)燃機(jī)的廢氣系統(tǒng)中用于噴射尿素溶液以進(jìn)行選擇性催化還原的雙介質(zhì)噴嘴，其中該噴嘴具有至少一個(gè)第一噴嘴口(11)和一個(gè)第二噴嘴口(21)，其中，所述第二噴嘴口(21)由一環(huán)形縫隙形成，該環(huán)形縫隙相對于第一噴嘴口(11)同心地設(shè)置。
文檔編號(hào)F01N3/20GK101518766SQ200910001360
公開日2009年9月2日 申請日期2009年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月16日
發(fā)明者W·克丁 申請人:阿爾博耐爾有限公司