УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОТОКА ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ СО СЪЕМНЫМ МОДУЛЕМ Российский патент 2014 года по МПК F01N13/18 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к устройству для очистки потока выхлопных газов из двигателей внутреннего сгорания для автомобилей и других применений, при этом указанное устройство содержит, по меньшей мере, одну съемную секцию. Оно также относится к способу установки съемной секции устройства для очистки потока выхлопных газов.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Выхлопные газы дизельных двигателей могут содержать некоторое количество нежелательных токсичных газов, например окиси азота (NO_x), угарный газ и несгоревшие углеводороды; выхлопные газы также могут содержать твердые частицы. Количество этих газов, выпускаемых из двигателей, регулируется требованиями законов. Чтобы быть в состоянии удалить их, они могут быть очищены для того, чтобы привести их в состояние, оказывающее меньший вред. Это осуществляется в системе последующей очистки, т.е. устройстве для очистки потока выхлопных газов.

Следовательно, является обычной практикой пропускать выхлопные газа через одну или более камер очистки такого устройства, содержащих, например, каталитический дожигатель, в котором нежелательные токсичные газы дожигаются до менее вредных выбросов. В случае дизельных двигателей твердые частицы удаляются из потока выхлопных газов посредством металлической сетки или сита, или керамического фильтрующего элемента. NO_x и кислород в потоке газа могут реагировать с частицами, захваченными фильтрующим элементом, для образования, например, углекислого газа, который затем смешивается с другими выхлопными газами. Отфильтрованные газы затем могут подвергаться восстановлению остающихся оксидов азота до газообразного азота, посредством впрыскивания восстанавливающего агента, например раствора карбомида, в поток газа после того, как он покидает фильтрующий элемент, но до того, как он покидает блок глушителя. Очищенный поток газа затем проходит через дополнительный катализатор для дожигания остаточного аммиака из карбомида до азота и воды, которые являются допустимыми выбросами выхлопных газов. Конечный результат представляет собой типичное уменьшение вредных компонентов выхлопных газов свыше 90%.

Во многих применениях, фильтрующий очистной элемент требует снятия из устройства, очистки от остаточного пепла, накапливающегося в фильтре и повторной установки. Другие очистные элементы могут требовать замены или технического обслуживания, и разные очистные элементы могут иметь разные интервалы технического обслуживания. Следовательно, является желательным иметь возможность снятия, по меньшей мере, некоторых из отдельных очистных элементов, для того, чтобы они могли отдельно обслуживаться без необходимости, по существу, разборки устройства для очистки газа.

Для этой цели, является известным обеспечение устройств для очистки потока выхлопных газов, содержащих корпус, по меньшей мере, с двумя секциями, приспособленными для разных форм очистки потока выхлопных газов, расположенными в корпусе, и причем, по меньшей мере, одна из указанных секций является съемной из корпуса. Секции, обычно, соединены друг с другом посредством V-образных фиксирующих хомутов, обеспеченных на фланцевых контактных поверхностях, расположенных рядом с противоположными концами секций. При затягивании V-образных фиксаторов, хомуты сжимаются радиально на концевых фланцах секций, таким образом, фланцы перемещаются в осевом направлении друг к другу, таким образом, секции соединены друг с другом как радиально, так и аксиально. Благодаря снятию концевых фиксаторов, съемная секция может быть снята для технического обслуживания или замены. Такие или аналогичные устройства, например, раскрыты в WO 2006/029201 и EP 1 235 976. Как часто фильтр, каталитический дожигатель и т.д. требуют снятия для замены или технического обслуживания зависит от некоторого количества параметров, например типа использующегося двигателя внутреннего сгорания, как часто работает двигатель и т.д., но для обычных транспортных средств большой грузоподъемности, по меньшей мере, несколько из секций очистки будут требовать снятия один или два раза в год, или даже чаще.

Однако, несколько проблем, связанных с этими известными устройствами со съемными секциями, по-прежнему существуют. Например, во многих из этих известных устройств является по-прежнему относительно сложной и обременительной установка и демонтаж съемных секций. Дополнительно, является частой необходимостью располагать устройство между двумя неподвижными точками в транспортном средстве, таким образом, все осевое перемещение секций должно иметь место в самом устройстве, между указанными неподвижными присоединительными точками. Также является часто необходимым снимать съемную секцию в направлении, по существу, перпендикулярном направлению потока газа, взамен осевого направления. Это делает необходимым использование сложных и дорогостоящих конструкций с телескопическим скольжением или тому подобное, или допущение только очень маленьких допусков, что также делает устройство дорогостоящим и сложным для изготовления и сборки и разборки. Использование двух V-образных фиксирующих хомутов, по одному на каждом конце съемной секции, предполагает, что съемная секция перемещается в осевом направлении к смежной части на каждой стороне, что является возможным только, если, по меньшей мере, одна указанная смежная часть является перемещаемой в осевом направлении. Дополнительно, эти известные устройства часто подвергаются очень высоким температурам, приводя к значительному тепловому удлинению. Еще дополнительно, часто является сложным получить достаточное уплотнение в соединении между съемной секцией и другими частями. Еще дополнительно, многие из существующих систем для последующей очистки являются относительно большими и громоздкими, что является недостатком, так как существующая тенденция состоит в том, чтобы сделать все элементы транспортных средств большой грузоподъемности настолько компактными, насколько возможно.

Следовательно, существует необходимость в усовершенствованном устройстве для очистки потока выхлопных газов, которое решает, по меньшей мере, некоторые из вышерассмотренных недостатков предшествующего уровня техники.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следовательно, задача настоящего изобретения состоит в обеспечении устройства для очистки потока выхлопных газов и имеющего, по меньшей мере, одну съемную секцию очистки, которое облегчает, по меньшей мере, некоторые из вышерассмотренных недостатков предшествующего уровня техники. Дополнительно, задача состоит в обеспечении соответствующего способа установки съемной секции очистки такого устройства.

Эта задача достигается с помощью устройства и способа в соответствии с прилагаемой формулой изобретения.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, обеспечено устройство для очистки потока выхлопных газов, при этом устройство содержит:

корпус, обеспечивающий фиксированные границы, по меньшей мере, между впуском и выпуском;

по меньшей мере, две секции, расположенные в указанном корпусе, при этом корпус образует внутренний проход для выхлопных газов, который проходит последовательно через указанные секции, причем одна или более очисток подлежат выполнению при протекании газа через указанные секции;

причем, по меньшей мере, одна из указанных секций является съемной из фиксированных границ корпуса в направлении, по существу, перпендикулярном к указанному направлению протекания;

первое разъемное фиксирующее средство, соединяющее первый конец указанной съемной секции с первой смежной частью как аксиально, так и радиально; и

второе разъемное фиксирующее средство, соединяющее второй конец указанной съемной секции со второй смежной частью, по меньшей мере, радиально, причем в зафиксированном положении указанный второй конец отделен от указанной второй смежной части с допустимым зазором, и причем указанное второе разъемное фиксирующее средство в зафиксированном положении также обеспечивает уплотнение между указанным вторым концом и указанной второй смежной частью.

Термин «секция» или «секция очистки» используются здесь для описания блоков, содержащих фильтры, катализаторы, акустические блоки и тому подобное, которые могут использоваться для очистки потока выхлопных газов. Термин используется, чтобы включать любое окружающее уплотнение и покрывающий материал, например, амортизирующее уплотнение или металлический корпус, которые могут иметь место, окружая очистной элемент.

Корпус обеспечивает фиксированную границу между впускным соединением и выпускным соединением для устройства. Корпус может быть предусмотрен для закрывания промежуточных секций. Однако, в качестве альтернативы, секции могут образовывать часть корпуса, при этом корпус образован стенками секций и торцевыми крышками, присоединенными к концам указанных секций.

Вследствие этой конструкции последовательных и, предпочтительно, соосных секций, и вследствие обеспечения допустимого зазора, съемная секция является, по меньшей мере, незначительно короче, чем пространство, доступное для нее, между смежными частями. Таким образом, установка и демонтаж съемной секции становятся очень легкими, что приводит к очень эффективной работе. Одновременно, съемная секция эффективно соединена с смежными частями и обеспечивает достаточное уплотнение. Таким образом, съемная секция может быть легко снята из корпуса камеры для замены или технического обслуживания без перемещения или снятия какой-либо одной из смежных частей, к которым съемная секция была прикреплена. Все другие элементы устройства, которые не подлежат снятию, следовательно, могут быть постоянно прикреплены на месте в устройстве, что может придавать устройству большую прочность или стойкость к повреждению или деформации.

Первое разъемное фиксирующее средство соединяет первый конец съемной секции со смежной частью как аксиально, так и радиально. Предпочтительно, первое разъемное фиксирующее средство в зафиксированном положении плотно фиксирует указанный первый конец в непосредственном прилегании с указанной первой смежной частью. Это, например, может быть получено посредством фиксирующего хомута, по существу, с V-образным поперечным сечением, например, расположенного вокруг соответствующих кольцевых и проходящих радиально наружу фланцев, предусмотренных на первом конце съемной секции и первой смежной части. Однако, альтернативные первые фиксирующие средства являются возможными, например болтовые соединения, обеспеченные в проходящих радиально наружу фланцах, предусмотренных на первом конце съемной секции и первой смежной части. Таким образом, первое фиксирующее средство удерживает первый конец съемной секции крепко на месте, и для съемной секции также обеспечивается возможность осевого перемещения по направлению к первой смежной части во время процесса фиксации, как более подробно рассматривается в дальнейшем.

Термин «V-образный» здесь используется в качестве общей характеристики, по существу, для всех кольцевых фиксирующих хомутов, имеющих вогнутую внутреннюю форму, т.е. образующих кольцевую канавку на стороне, направленной внутрь, таким образом, обеспечивая как радиальное усилие, так и осевое усилие, сжимающее части, охватываемые хомутом, когда хомут затянут.

Второе разъемное фиксирующее средство соединяет второй конец съемной секции со второй смежной частью, по меньшей мере, радиально, и проходит над допустимым зазором, разделяющим второй конец съемной секции и вторую смежную часть, таким образом, обеспечивая уплотнение между этими смежными частями. Благодаря этой конструкции, устройство является менее восприимчивым к допускам в осевом направлении. Например, для длины съемной секции может быть обеспечена возможность варьирования в известной мере, без воздействия на возможность его плотного присоединения к другим частям устройства. Таким образом, точность при изготовлении съемной секции является менее решающей, делая изготовление более простым и менее дорогостоящим. Дополнительно, общая осевая длина устройства по-прежнему может всегда оставаться постоянной, делая возможной установку устройства между неподвижными точками в транспортном средстве раз и навсегда. Еще дополнительно, допустимый зазор делает установку и демонтаж съемной секции очень простыми, и также обеспечивают возможность постоянного регулирования изменений длины вследствие теплового расширения, когда устройство находится в использовании. Так как второе фиксирующее средство первоначально только должно обеспечивать радиальную фиксацию съемной секции, являются возможными несколько способов получения достаточного уплотнения над допустимым зазором.

Второе разъемное фиксирующее средство, предпочтительно, представляет собой бандажный фиксатор, который представляет собой относительно простую и недорогую конструкцию, но также обеспечивает достаточное уплотнение и соединительную способность. Дополнительно второй конец указанной съемной секции и соответствующий конец указанной второй смежной части, предпочтительно, обеспечены с соответствующими цилиндрическими соединительными секциями, по существу, с одинаковыми диаметрами, делая более легкой установку бандажных фиксаторов, а соединение посредством бандажного фиксатора более эффективным.

Бандажный фиксатор, предпочтительно, содержит бандаж с шириной, достаточной, чтобы закрывать допустимый зазор, и длиной, превышающей внешнюю окружность секций, подлежащих соединению, посредством чего обеспечивая перекрывание бандажа. Дополнительно, является предпочтительным, чтобы на конце бандажа, подлежащем направлению к секциям, подлежащим соединению, бандаж был скошен и предусмотрен с меньшей толщиной, и предпочтительно, с толщиной, уменьшающейся по направлению к концу бандажа. Бандажный фиксатор также может содержать, по меньшей мере, два отдельных средства натяжения, расположенных сверху нижнего бандажа. Еще дополнительно, уплотнительная прокладка из сжимаемого материала может быть расположена под вторым разъемным фиксирующим средством.

Каждый конец съемной секции может быть соединен либо с торцевой крышкой, другой секцией очистки, либо с какой-либо другой конструкцией, имеющейся в устройстве. Однако, предпочтительно, первый конец съемной секции соединен с торцевой крышкой, а второй конец, предпочтительно, соединен с другой секцией очистки. Таким образом, допустимый зазор становится расположенным ближе к центру устройства, что делает его вышерассмотренные преимущества более отчетливыми.

Съемная секция, предпочтительно, является трубчатой и содержит очистные элементы такие как, например, каталитический дожигатель, фильтр и/или акустический блок, заключенные в отверстие трубчатого элемента. Обычно, такие трубчатые элементы содержат цилиндрическую сетку очистного элемента, подходящую для очистки, которая подлежит выполнению в этом модуле устройства для очистки выхлопных газов. Таким образом, одна секция будет, как правило, содержать цилиндрическую сетку пористой или снабженной отверстиями керамической подложки для сквозного протекания (которая также может работать в качестве фильтра), содержащей катализатор, покрытой методом погружения или осажденной из газовой фазы, в ее проходах для протекания газа; а другая будет содержать фильтровальную сетку, имеющую множество осевых отверстий, закрытых на чередующихся концах, для того, чтобы обеспечить извилистый путь для газа через фильтрующий элемент. Такие сетки, их конструкция и изготовление могут иметь традиционный характер, и, по существу, являются хорошо известными в данной области техники. Сетки, обычно, окружены амортизирующим материалом и цилиндрической, стальной, трубчатой стенкой или тому подобное. Съемная секция, предпочтительно, является повторно используемой после снятия, но одноразовые секции также являются возможными.

Является возможным обеспечить только одну съемную секцию в устройстве. Однако, также является возможным обеспечить, по меньшей мере, две съемные секции. В такой конструкции, две съемные секции, предпочтительно, расположены прилегающими друг к другу, посредством чего второе разъемное фиксирующее средство расположено между вторыми концами указанных прилегающих съемных секций, посредством чего, обеспечивая указанный допустимый зазор между указанными двумя съемными секциями.

Допустимый зазор может находиться, например, в пределах 1-25 мм и, предпочтительно, в пределах 3-20 мм и, наиболее предпочтительно, в пределах 5-12 мм.

В зафиксированном положении, второе разъемное фиксирующее средство, предпочтительно, обеспечивает уплотнение между указанным вторым концом и указанной второй смежной частью, с протеканием меньше, чем 50 литров/минуту при внутреннем давлении 0,3 бара, и предпочтительно, меньше, чем 30 литров/минуту, и наиболее предпочтительно меньше, чем 25 литров/минуту.

Секции, соединенные посредством первого фиксирующего средства и/или второго фиксирующего средства, по меньшей мере, на концах, предпочтительно, имеют округленное поперечное сечение и, предпочтительно, круглое, эллиптическое, суперэллиптическое или овальное поперечное сечение. Это делает, например, соединения хомутами более эффективными и более простыми касательно надлежащего затягивания.

Для получения даже более лучших газонепроницаемых свойств, является возможным обеспечить уплотнительную прокладку между первым концом съемной секции и смежной частью, и/или между вторым разъемным фиксирующим средством и вторым концом съемной секции и смежной частью. Уплотнительные прокладки, предпочтительно, представляют собой кольцевые уплотнительные прокладки, и могут быть выполнены из резины, керамического волокна или оплетки и вероятно с вкраплениями графита или других деформируемых теплоустойчивых материалов.

Настоящее изобретение относится к конкретному применению в очистке выхлопных газов из двигателей внутреннего сгорания, а именно, дизельных двигателей или двигателей искрового зажигания. При таких потоках выхлопных газов, серия очисток может быть выполнена посредством использования характера загрязняющего вещества в выхлопных газах для образования реагентов в потоке газа, которые могут использоваться для исключения или уменьшения других загрязняющих веществ в последующей очистке. Двигатель может представлять собой стационарный двигатель, например, приводящий в действие электрический генератор или компрессионный блок с гидравлической жидкостью, или судовой двигатель. Однако, изобретение относится к конкретному применению в очистке выхлопных газов из дизельного двигателя в модульном узле глушителя в автомобиле для уменьшения шума двигателя и уменьшения токсичных выбросов из двигателя, как описано выше. Для удобства, изобретение будет главным образом описано с точки зрения такого предпочтительного использования.

В предпочтительном варианте осуществления, дополнительно обеспечен датчик, который проходит в потоке выхлопных газов, при этом датчик в зафиксированном положении расположен таким образом, чтобы проходить в допустимом зазоре. Дополнительно или в качестве альтернативы, датчик, в зафиксированном положении, может быть расположен на или прилегать ко второму разъемному фиксирующему средству. Таким образом, становится возможным осуществлять мониторинг свойства потока выхлопных газов, например, температуру, давление и содержимое газа, например, количество NO_x, без необходимости какого-либо дополнительного объема для измерения в устройстве. Таким образом, может быть получена очень эффективная общая конструкция, которая оптимизирует требования к длине и обеспечивает большие объемы носителя катализатора. Несколько датчиков также могут быть обеспечены таким образом. Датчик может быть расположен сквозь второе разъемное фиксирующее средство, например, бандажный фиксатор, и присоединен к стенке указанного фиксатора. В качестве альтернативы или дополнительно, датчик может быть расположен сквозь и присоединен к стенкам одной из секций, расположенных рядом с допустимым зазором, таким образом, соответствующий вырез может быть обеспечен во втором разъемном фиксирующем средстве.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, обеспечено транспортное средство, содержащее устройство для очистки газа для очистки потока выхлопных газов из двигателя внутреннего сгорания, при этом устройство для очистки газа представляет собой тип, рассмотренный ранее.

В соответствии с еще одним другим аспектом настоящего изобретения, обеспечен способ установки съемной секции устройства для очистки потока выхлопных газов, при этом устройство содержит корпус, обеспечивающий фиксированную границу между, по меньшей мере, впуском и выпуском, и при этом, по меньшей мере, две секции расположены в указанном корпусе, при этом корпус образует внутренний проход для выхлопных газов, который проходит последовательно через указанные секции, причем одна или более очисток подлежат выполнению при протекании газа через указанные секции, при этом указанный способ содержит этапы:

соединение первого конца указанной съемной секции с первой смежной частью как аксиально, так и радиально; и

соединение второго конца указанной съемной секции со второй смежной частью, по меньшей мере, радиально, причем в присоединенном положении указанный второй конец отделен от указанной второй смежной части с допустимым зазором, и причем указанный допустимый зазор уплотнен от протекания.

В соответствии с этим аспектом изобретения, аналогичные преимущества, как рассмотренные выше со ссылкой на первый аспект изобретения, являются достигаемыми.

Этапы соединения первого конца и соединения второго конца съемной секции могут выполняться в произвольном порядке. Однако, предпочтительно, сначала присоединяется первый конец, а затем - второй конец, так как это будет обеспечивать возможность свободного перемещения съемной секции во время фиксации первого фиксирующего средства. Однако, обратный порядок также является возможным. В качестве дополнительной альтернативы, сначала второе фиксирующее средство может быть свободно прикреплено, а потом первое фиксирующее средство может быть расположено на место и затянуто. В заключение, второе фиксирующее средство затягивается.

Эти и другие аспекты изобретения будут очевидными из и объяснены со ссылкой на варианты осуществлений, описанные в дальнейшем.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для иллюстративных целей, изобретение будет описано более подробно в дальнейшем со ссылкой на его варианты осуществления, показанные на прилагаемых чертежах, на которых:

Фиг. 1 представляет собой схематическое продольное сечение устройства для очистки выхлопных газов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 представляет собой перспективный вид сбоку устройства на Фиг. 1, где корпус камеры находится в открытом состоянии, и при этом часть корпуса камеры вырезана;

Фиг. 3 представляет собой иллюстрацию части V-образного хомута для присоединения одного конца съемной секции устройства на Фиг. 1;

Фиг. 4 представляет собой иллюстрацию части бандажного хомута для присоединения другого конца съемной секции устройства на Фиг. 1;

Фиг. 5 представляет собой дополнительную иллюстрацию устройства на Фиг. 1, где съемная секция демонтируется;

Фиг. 6 представляет собой продольное сечение части устройства на Фиг. 1, показывающее конструкцию с небольшим допустимым зазором;

Фиг. 7 представляет собой иллюстрацию того же вида, что и на Фиг. 1, но показывающую больший допустимый зазор;

Фиг. 8 представляет собой продольное сечение части устройства на Фиг. 1, но с датчиком, обеспеченным вблизи бандажного фиксатора; и

Фиг. 9 представляет собой тот же вид, что и на Фиг. 8, показывающий альтернативное расположение датчика.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Со ссылкой на Фиг. 1 и 2, изобретение, в общем смысле, относится к устройству 1 для очистки потока выхлопных газов для применения, например, в транспортных средствах большой грузоподъемности. Устройство содержит корпус 10, образующий защитный кожух, в котором расположен элемент для очистки выхлопных газов. Корпус 10 содержит отверстия 11, 12, в которые проходит поток выхлопных газов, например, расположенные на боковых стенках корпуса. Дополнительно, корпус является открываемым для обеспечения легкого доступа во внутреннюю часть во время технического обслуживания. С этой целью, корпус обеспечен дверцей или закрывающим элементом 13, который, например, может быть шарнирно присоединен к одной стороне отверстия для технического обслуживания. Однако, защитный кожух является необязательным, и корпус также может быть образован внешними стенками секций очистки и торцевыми крышками, соединенными с этими секциями.

Во внутренней части корпуса 10 расположено множество секций очистки, обеспечивающих один или более каналов, в которых протекает поток выхлопных газов во время выполнения этапов очистки. В иллюстративном примере, устройство содержит две секции 21, 22 очистки, расположенные внутри корпуса 10, и две торцевые крышки 23, 24, каждая соединенная с концом секций очистки, и проходящая через отверстия 11, 12 в корпусе 10. Концы торцевых крышек, выступающие от корпуса, жестко присоединены к трубным элементам 31, 32 выхлопной системы. Для того, чтобы не усложнять описание изобретения, в иллюстративном примере используются только две секции очистки. Однако, следует понимать, что могут использоваться намного больше секций, и что секции также могут быть предусмотрены с более сложными конструкциями каналов.

В секциях 21, 22 расположены очистные элементы (не показаны) для очистки газового потока, проходящего через указанные элементы, что, по существу, является ранее известным.

В настоящем примере, соединительная часть 31 впускной трубы выхлопной системы соединена с первой торцевой крышкой 23, которая, в свою очередь, соединена с первым концом первой секции 21 очистки. Второй конец секции 21 очистки соединен со вторым концом второй секции 22 очистки, тогда как первый конец второй секции 22 очистки соединен со второй торцевой крышкой 24. Вторая торцевая крышка 24 соединена с соединительной частью 32 выпускной трубы выхлопной системы. Посредством чего, секции образуют внутренний проход для выхлопных газов в корпусе, проходящий последовательно через секции, причем выполняется одна или более очисток при протекании газа через секции. Обычно, одна секция может содержать катализатор, а другая секция - фильтр. Однако, другие типы очистных элементов также являются возможными.

Соединения между торцевыми крышками 23, 24 и соединительными частями 31, 32 впускной и выпускной труб могут представлять собой постоянные неподвижные соединения традиционных типов, известных в данной области техники. Корпус 10 обеспечивает фиксированные границы между указанными неподвижными соединениями, и посредством настоящего устройства, эти соединения могут оставаться неподвижными и закрепленными также во время снятия и замены съемных секций, как рассматривается более подробно в дальнейшем.

В настоящем примере, обе секции 21, 22 являются съемными, однако, специалисту в данной области техники следует понимать, что, в качестве альтернативны, только одна из секций может быть съемной. Дополнительно, если обеспечены больше, чем две секции, также является возможным сделать съемными больше, чем две секции. Съемные секции являются съемными относительно корпуса в направлении, по существу, перпендикулярном указанному направлению потока, т.е., по существу, в радиальном направлении. Снятие одной из секций показано на Фиг. 5, что рассматривается более подробно в дальнейшем.

Первая торцевая крышка 23 и первый конец первой секции 21 очистки соединены с первым разъемным фиксирующим средством, соединяющим концы как в осевом, так и в радиальном направлении относительно друг друга. Уплотнительная прокладка (не показана) может быть расположена между первым концом секции 21 очистки и первой торцевой крышкой 23 для того, чтобы зажиматься между этими смежными частями при затягивании первого разъемного фиксирующего средства. Фиксирующее средство, в этом примере, представляет собой фиксирующий хомут 41, по существу, с V-образным поперечным сечением, расположенный вокруг соответствующих кольцевых и проходящих радиально наружу фланцев, предусмотренных на концах торцевой крышки и секции очистки. Однако, альтернативные первые фиксирующие средства являются возможными, например болтовые соединения, предусмотренные в проходящих радиально наружу фланцах, обеспеченных на концевых участках.

Как видно на Фиг. 3, фиксирующий хомут 41 настоящего варианта осуществления, предпочтительно, содержит бандаж с, по существу, V-образным поперечным сечением, с вогнутой поверхностью, направленной к частям, подлежащим соединению. Дополнительно, средство натяжения, например болтовое соединение 412, соединяет концы бандажа, и работает для увеличения и увеличения натяжения бандажа.

Вторая торцевая крышка 24 и первый конец второй секции 22 очистки могут быть соединены посредством аналогичного фиксирующего средства, например, посредством другого имеющего V-образную форму хомута 42, соединяющего концы как в осевом, так и в радиальном направлении относительно друг друга.

Соединение между вторыми концами съемных секций 21, 22 очистки обеспечено посредством второго разъемного фиксирующего средства, соединяющего секции, по меньшей мере, радиально. Дополнительно, допустимый зазор предусмотрен между концами секций в зафиксированном положении, причем фиксирующее средство в зафиксированном положении проходит над допустимыми зазорами и обеспечивает уплотнение между вторыми концами прилегающих секций. Допустимый зазор может находиться, например, в пределах 1-25 мм и, предпочтительно, в пределах 3-20 мм и, наиболее предпочтительно, в пределах 5-12 мм. На Фиг. 6 и 7 показано фиксирующее средство, расположенное над узким допустимым зазором и более широким допустимым зазором, соответственно.

Второе разъемное фиксирующее средство, в этом примере, представляет собой бандажный фиксатор 43. Как наилучшим образом видно на Фиг. 4, 6 и 7, бандажный фиксатор 43, предпочтительно, содержит нижний бандаж 431, с шириной достаточной, чтобы перекрывать допустимый зазор и проходить на обеих прилегающих секциях, подлежащих соединению. Более того, бандаж предпочтительно имеет длину, превышающую внешнюю окружность секций, подлежащих соединению, посредством чего обеспечивая перекрывание нижнего бандажа 431. На конце бандажа, предназначенном располагаться под другим концом бандажа в области перекрывания, т.е. на конце бандажа, подлежащем направлению к секциям, подлежащим соединению, бандаж, более того, предпочтительно скошен и предусмотрен с меньшей толщиной, и предпочтительно, с толщиной, уменьшающейся по направлению к концу бандажа. Таким образом, может быть получено газонепроницаемое уплотнение даже в области перекрывания. В качестве альтернативы или дополнительно, уплотнительная прокладка (не показана) из сжимаемого материала может быть расположена между нижним бандажом 431 и секциями, подлежащими соединению, либо по всей окружности, либо только в определенных участках, например, области перекрывания. Нижний бандаж, предпочтительно, выполнен из единой полоски материала, например нержавеющей стали, и имеет толщину достаточно маленькую, чтобы обеспечивать возможность образования бандажа в соответствии с несущими стенками, когда затянут. Однако, другие способы образования бандажа также являются возможными, например, посредством проводов в оплетке.

Более того, для обеспечения натяжения бандажного фиксатора предпочтительно обеспечены две отдельные пары соединительных частей 432, 433 для натягивания бандажа, расположенных сверху нижнего бандажа. Соединительные части для натягивания бандажа, предпочтительно, имеют ширины, меньшие, чем половина ширины нижнего бандажа и, предпочтительно, значительно меньшие, чем указанная ширина нижнего бандажа, и проходят на каждой стороне раскрывания нижнего бандажа. Дополнительно, соединительные части для натяжения бандажа, предпочтительно, разделены в направлении ширины для того, чтобы опираться на конец секции 21 и конец секции 22, соответственно. Каждая пара соединительных частей 432, 433 для натяжения бандажа соединена с помощью средств 434, 435 натяжения, соответственно, которые работают для увеличения или уменьшения натяжения соединительных частей для натяжения бандажа. Средства натяжения могут представлять собой болтовые соединения, соединенные через концы бандажей для натяжения, как показано на прилагаемых чертежах. Однако, могут использоваться любые подходящие средства натяжения, что будет очевидным для среднего специалиста в данной области техники. Например, натяжение может прикладываться посредством винтов, гаек или болтов, которые соединяют концы хомутов; посредством скручивания прилегающих хомутов друг с другом; посредством приложения поперечного усилия на хомуты, например посредством растягивания их в стороны для прикрепления к крюкам на открытой стенке секций, образом, аналогичным тому, который используется для натяжения кожаной мембраны барабана; посредством клиньев или других средств. В качестве альтернативы, хомуты могут быть натянуты посредством натяжного устройства над линией центров, посредством использования натяжных пружин при установке и/или присоединении хомутов, или посредством установки хомутов в горячем состоянии и, обеспечения для них возможности остывания и сжатия однократно на месте.

Обычно, бандажный фиксатор может иметь общую ширину, равную ширине нижнего бандажа, в пределах 2-10 см, и предпочтительно в пределах 3-7 см, и наиболее предпочтительно около 5 см. Ширина соединительных частей для натяжения бандажа составляет, приблизительно, около одной трети от общей ширины. Толщина нижнего бандажа, предпочтительно, находится в пределах 0,5-2 мм и, предпочтительно, в пределах 0,6-1,2 мм и, наиболее предпочтительно, около 0,7 мм.

В зафиксированном положении, второе разъемное фиксирующее средство, предпочтительно, обеспечивает уплотнение, с или без обеспечения уплотнительной прокладки, между указанным вторым концом и указанной второй смежной частью, с протеканием меньше, чем 50 литров/минуту при внутреннем давлении 0,3 бара, и предпочтительно, меньше, чем 30 литров/минуту, и наиболее предпочтительно меньше, чем 25 литров/минуту.

Вторые концы съемных секций, предпочтительно, обеспечены с соответствующими цилиндрическими соединительными секциями с, по существу, одинаковыми диаметрами, делая более легкой установку бандажных фиксаторов, а соединение посредством бандажного фиксатора более эффективным. Дополнительно, диаметр этих концевых выступов может быть незначительно меньше, чем максимальный диаметр секций, таким образом, ограничивая или исключая выступание бандажного хомута. Однако, диаметр концевых выступов также может быть равным максимальному диаметру секций.

На Фиг. 5, установка и демонтаж съемных секций показан более подробно. Для демонтажа одной из съемных секций, например секции 21, сначала открывается дверца 13 камеры. После этого, бандажный хомут 43 ослабляется и перемещается на прилегающую секцию 22, и V-образный фиксирующий хомут 41 ослабляется и перемещается на торцевую крышку 23. Хомуты 41, 43 могут быть разъединены в любом порядке. Когда хомуты ослаблены и сняты с секции 21, подлежащей снятию, секция может быть вынута в радиальном направлении.

Установка новой секции выполняется, примерно, тем же образом, но в обратном порядке. Хомуты 41, 43 сначала ослабляются и перемещаются на смежные части. После этого, секция 21 размещается на место и закрепляется. Закрепление секции на месте, например, может быть выполнено сначала посредством расположения бандажного фиксатора 43 в надлежащем положении, и его свободного затягивания. После этого, V-образный фиксирующий хомут 41 устанавливается на место и затягивается, и, в конце концов, затягивается бандажный фиксатор 43. Однако, этот точный порядок не является обязательным, и расположение и затягивание хомутов могут выполняться в любом порядке.

В устройстве для очистки потока выхлопных газов, часто является предпочтительным размещение одного или более датчика(ов) во взаимодействии с потоком выхлопных газов для наблюдения и/или автоматизированного управления. Например, часто является предпочтительным наличие температурного датчика для мониторинга текущей температуры потока выхлопных газов, и/или датчика давления для мониторинга текущего давления в системе. Датчик также может быть предусмотрен для мониторинга содержимого потока выхлопных газов, и, например, для мониторинга количества NO_x в газе. Однако, проблема, связанная с использованием таких датчиков, ранее заключалась в том, что расположение датчиков требовало добавления отдельного объема для датчика, и, следовательно, увеличенного компоновочного пространства и увеличенной длины всей системы.

Однако, посредством вышерассмотренного устройства для очистки потока выхлопных газов, является возможным расположить датчик в допустимом зазоре, обеспеченном между съемной секцией и смежной частью. Таким образом, не является необходимым задание дополнительного пространства для части датчика, проходящей в поток выхлопных газов. Такие конструкции показаны на Фиг. 8 и 9. Датчик, предпочтительно, содержит часть 81, проходящую в поток выхлопных газов, например зонд, часть 82, расположенную снаружи, и соединительный кабель 83 для передачи измеренного сигнала на управляющее устройство (не показано).

В конструкции на Фиг. 8, датчик присоединен к одной из секций устройства, т.е. либо к съемной секции 21, либо к прилегающей секции 22. Датчик может быть присоединен к стенке посредством болтового соединения, или любого другого подходящего соединительного средства. Дополнительно, соответствующий вырез, предпочтительно, образуется на втором разъемном фиксирующем средстве 43, т.е. бандажном фиксаторе. Таким образом, датчик может работать в допустимом зазоре, обеспеченном между секциями, без какого-либо требующегося дополнительного пространства, и бандажный фиксатор по-прежнему может использоваться таким же образом, как рассмотрено выше.

В альтернативной конструкции, показанной на Фиг. 9, датчик присоединен к и проходит сквозь бандажный фиксатор. Таким образом, датчик становится автоматически расположенным в допустимом зазоре, без какой-либо необходимости вырезов в бандажном фиксаторе.

Для специалиста в данной области техники должно быть понятным, что даже если вышерассмотренный пример содержит только две секции, устройство может содержать любое количество секций, расположенных либо последовательно, либо параллельно, и даже если настоящий вариант осуществления содержит только один канал для потока выхлопных газов, канал может разветвляться на несколько параллельных каналов внутри устройства, или устройство может содержать несколько полностью отдельных каналов. Дополнительно, взамен соосного расположения вдоль одной линии, как в иллюстративном примере, предложенном здесь, канал также может содержать изгибы, посредством чего канал может быть расположен для обеспечения прохождения потока назад и вперед в устройстве. В таких конструкциях, также является возможным наличие отверстий 11, 12 корпуса 10, расположенных на одной и той же стороне, вместо на противоположных сторонах, как в настоящем примере.

Дополнительно, первое и второе разъемные фиксирующие средства могут принимать многие разные формы, как кратко рассмотрено ранее, и могут быть расположены на любой стороне съемной секции. Дополнительно, секции могут содержать любой тип очистного элемента для очистки потоков выхлопных газов, по существу, являющихся известными в данной области техники.

Такие и другие очевидные модификации должны считаться подпадающими под объем настоящего изобретения, который задан прилагаемой формулой изобретения. Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления скорее иллюстрируют, чем ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области техники смогут сконструировать много альтернативных вариантов осуществления, не выходя за пределы объема прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения, любые ссылочные обозначения, расположенные в круглых скобках не должны рассматриваться ограничивающими формулу изобретения. Слово «содержащий» не исключает наличие других элементов или этапов, отличных от перечисленных в формуле изобретения. Слово «а» или «an», предшествующее элементу, не исключают наличие множества таких элементов. Дополнительно, один блок может выполнять функции нескольких средств, изложенных в формуле изобретения.

Изобретение относится к устройству для очистки потока выхлопных газов из двигателей внутреннего сгорания для автомобилей. Сущность изобретения: устройство для очистки потока выхлопных газов содержит корпус (10), который обеспечивает фиксированные границы между впуском и выпуском, две секции (21, 22), расположенные в корпусе. Корпус (10) образует внутренний проход для выхлопных газов, который проходит последовательно через секции (21, 22), причем одна или более очисток подлежат выполнению при протекании газа через секции (21, 22). Одна из секций (21, 22) является съемной из фиксированных границ корпуса (10) в направлении, перпендикулярном к указанному направлению протекания. Устройство содержит первое разъемное фиксирующее средство (41), которое соединяет первый конец съемной секции с первой смежной частью как аксиально, так и радиально. Устройство содержит также второе разъемное фиксирующее средство (43), которое соединяет второй конец съемной секции со второй смежной частью радиально, причем в зафиксированном положении второй конец отделен от второй смежной части с допустимым зазором. Второе разъемное фиксирующее средство (43) в зафиксированном положении также обеспечивает уплотнение между вторым концом и второй смежной частью. Первое разъемное фиксирующее средство (41) представляет собой фиксирующий хомут, который содержит бандаж V-образным поперечным сечением, а второе разъемное фиксирующее средство (43) представляет собой бандажный фиксатор. Техническим результатом изобретения является обеспечение компактности, простоты изготовления, сборки и разборки. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство для очистки потока выхлопных газов, при этом устройство содержит:
корпус (10), обеспечивающий фиксированные границы, по меньшей мере, между впуском и выпуском;
по меньшей мере, две секции (21, 22), расположенные в указанном корпусе, при этом корпус (10) образует внутренний проход для выхлопных газов, который проходит последовательно через указанные секции (21, 22), причем одна или более очисток подлежат выполнению при протекании газа через указанные секции (21, 22);
причем, по меньшей мере, одна из указанных секций (21, 22) является съемной из фиксированных границ корпуса (10) в направлении, по существу, перпендикулярном к указанному направлению протекания; первое разъемное фиксирующее средство (41), соединяющее первый конец указанной съемной секции с первой смежной частью как аксиально, так и радиально; и
второе разъемное фиксирующее средство (43), соединяющее второй конец указанной съемной секции со второй смежной частью, по меньшей мере, радиально, причем в зафиксированном положении указанный второй конец отделен от указанной второй смежной части с допустимым зазором, и причем указанное второе разъемное фиксирующее средство (43) в зафиксированном положении также обеспечивает уплотнение между указанным вторым концом и указанной второй смежной частью; причем указанное первое разъемное фиксирующее средство (41) представляет собой фиксирующий хомут, содержащий бандаж с, по существу, V-образным поперечным сечением, а указанное второе разъемное фиксирующее средство (43) представляет собой бандажный фиксатор.

2. Устройство по п.1, в котором указанное первое разъемное фиксирующее средство (41) в зафиксированном положении плотно фиксирует указанный первый конец в непосредственном прилегании к указанной первой смежной части.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором указанный второй конец соединен с другой из указанных, по меньшей мере, двух секций (21, 22).

4. Устройство по п.1, в котором указанный первый конец соединен с торцевой крышкой.

5. Устройство по п.1, в котором указанный первый конец указанной съемной секции и соответствующий конец указанной первой смежной части обеспечены с соответствующими кольцевыми и проходящими радиально наружу фланцами.

6. Устройство по п.1, в котором бандажный фиксатор содержит бандаж с шириной, достаточной, чтобы закрывать допустимый зазор, и с длиной, превышающей внешнюю окружность секций, подлежащих соединению, таким образом, обеспечивая перекрывание бандажа.

7. Устройство по п.6, в котором на конце бандажа, направленного к секциям, подлежащим соединению, бандаж скошен и имеет меньшую толщину, и предпочтительно толщину, уменьшающуюся по направлению к концу бандажа.

8. Устройство по п.6 или 7, в котором бандажный фиксатор дополнительно содержит, по меньшей мере, два отдельных средства натяжения, расположенных сверху нижнего бандажа.

9. Устройство по п.1, в котором второй конец указанной съемной секции и соответствующий конец указанной второй смежной части обеспечены с соответствующими цилиндрическими соединительными секциями с, по существу, одинаковыми диаметрами.

10. Устройство по п.1, в котором указанная, по меньшей мере, одна съемная секция является катализатором, фильтром и/или акустическим блоком.

11. Устройство по п.1, в котором допустимый зазор находится в пределах 1-25 мм, и предпочтительно в пределах 3-20 мм, и наиболее предпочтительно в пределах 5-12 мм.

12. Устройство по п.1, в котором в зафиксированном положении второе разъемное фиксирующее средство (43) обеспечивает уплотнение между указанным вторым концом и указанной второй смежной частью с протеканием меньше чем 50 л/мин при внутреннем давлении 0,3 бара, и предпочтительно меньше чем 30 л/мин, и наиболее предпочтительно меньше чем 25 л/мин.

13. Транспортное средство, содержащее устройство для очистки газа для очистки потока выхлопных газов из двигателя внутреннего сгорания, при этом устройство для очистки газа является, как заявлено по любому из пп.1-12.