ВСТАВКА, ДЕРЖАТЕЛЬ И БЛОК ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ДЛЯ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ Российский патент 2015 года по МПК F01N3/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к вставке для держателя в блоке дополнительной обработки для выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, содержащей втулку для компонента обработки, предназначенного для протекания через него выхлопных газов, которые должны быть обработаны, соединительные средства для удержания вставки в требуемом положении в держателе, и уплотняющие средства для газонепроницаемой укупорки втулки относительно держателя. Изобретение также относится к держателю для такой вставки и блоку дополнительной обработки, обеспеченному такой вставкой.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Для удовлетворения все более жестких требований к выбросам, производители транспортных средств уже давно прибегают к дополнительной обработке выхлопа. Эта очистка выполняется в различных катализаторах и фильтрах, которые преобразовывают выхлопные газы химически или физически так, что только небольшое количество нежелательных веществ может выходить из выхлопной трубы. Во вставке вида, обозначенного выше, компонентом обработки может быть, например, каталитический нейтрализатор, катализатор SCR (селективного каталитического восстановления) или экранный фильтр потока. Для субстратов с покрытиями, используемыми в фильтрах и катализаторах для выполнения их функции, они часто должны быть извлекаемыми из блока дополнительной обработки/глушителя для восстановления, например, для очистки, освобождения от зольных остатков, которые вызывают большие обратные давления, и по возможности для замены компонентов обработки. Известное уплотнение для такой вставки содержит так называемое V-образное уплотнение. После каждого извлечения такое уплотнение должно быть заменено новым уплотнением, так как оно станет пластически деформированным и больше не будет достаточно герметичным при повторном соединении вставки с держателем для блока дополнительной обработки, чтобы быть способным удовлетворять существующие требования в отношении выбросов выхлопных газов. Существующие требования к выбросам часто не позволяют даже случайный процент утечки выхлопных газов мимо вставок в блоке дополнительной обработки.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача изобретения заключается в предложении вставки вида, обозначенного во введении, которая имеет эффективное уплотнение и является простой для удаления и установки обратно в требуемое место без необходимости замены уплотнения.

Это достигается с помощью признаков, обозначенных в формуле изобретения, изложенной ниже.

Согласно варианту изобретения, указанные уплотняющие средства содержат уплотнительное кольцо на втулке для взаимодействия в самоцентрирующемся посадочном зацеплении с противоположным уплотнительным кольцом в держателе. Такая уплотняющая конструкция, которая может в принципе рассматриваться в качестве работающей, как уплотнение седла клапана, имеет высокую характеристику уплотнения и может быть повторно вставлена много раз. Кольцевой вариант выполнения также делает уплотнение упругим с возможностью изгибания в периферийном направлении так, что, например, коническое самоцентрирование приводит кольца к герметичному линейному прилеганию друг к другу, когда вставка соединяется с держателем.

Уплотнительные кольца изготовлены из твердого материала, например металла, в частности стали, хотя керамический материал также возможен. Уплотнительные кольца также могут быть обработаны, например, обточены или отшлифованы, до высокой чистоты поверхности для оптимальной характеристики уплотнения. Чистота поверхности может быть такой, что укупорка становится достаточно герметичной, чтобы удовлетворять существующие требования к выбросам, например, существующее Евро-6.

Уплотнительное кольцо также может быть расположено в соответственных угловых выемках втулки и держателя.

Соединение для удержания вставки в требуемом положении в держателе может содержать резьбовое соединение. Такое соединение, по возможности проверенное отслеживанием крутящего момента затяжки, представляет собой простой способ достижения целесообразной и корректной силы прилегания между уплотнительными кольцами.

Резьбовое соединение может содержать наружную резьбу на втулке для зацепления с внутренней резьбой на держателе. Это делает возможным установку вставки в держателе в течение одной операции.

Внешний конец втулки также может иметь выемку, расположенную на периферии, для инструмента с возможностью скрепления и разъединения соединения.

Другие признаки и преимущества изобретения могут быть обозначены формулой изобретения и описанием, изложенными ниже, примеров вариантов выполнения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет собой вид в перспективе блока дополнительной обработки выхлопных газов, который может быть обеспечен вставкой согласно изобретению;

Фиг.2 представляет собой вид сбоку, частично в разрезе, вставки согласно изобретению, герметично соединенной с держателем, для блока дополнительной обработки выхлопных газов;

Фиг.3 представляет собой вид сбоку вставки согласно изобретению, частично вставленной в держатель схематически изображенного блока дополнительной обработки выхлопных газов;

Фиг.4 представляет собой вид в поперечном сечении в более крупном масштабе, с вырезанными участками, уплотнения согласно изобретению между вставкой и держателем блока дополнительной обработки выхлопных газов;

Фиг.5 представляет собой вид в перспективе в поперечном сечении, с вырезанными участками, конструкции крышки для блока дополнительной обработки выхлопных газов;

Фиг.6 представляет собой вид в поперечном сечении в более крупном масштабе, с вырезанными участками, области укупорки между конструкцией крышки и блоком дополнительной обработки выхлопных газов;

Фиг.7 представляет собой вид в перспективе, с вырезанными участками, затяжного устройства крышки для конструкции крышки; и

Фиг.8 изображает схематически пример затяжного устройства крышки с эксцентриковыми зажимными средствами.

Одинаковые ссылочные позиции используются во всех чертежах для обозначения элементов с одинаковыми или подобными функциями.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ

Фиг.1 изображает блок 10 дополнительной обработки выхлопных газов для неизображенного двигателя внутреннего сгорания, например, дизельного двигателя, например, грузового транспортного средства. Блок 10 дополнительной обработки содержит известным образом корпус 12 с впускным и выпускным отверстиями, не изображенными подробно, для выхлопных газов из двигателя. Блок 10 может иметь одну или более взаимно заменяемых вставок, например, вставку 50, представленную пунктирной линией на Фиг.1, каждая из которых содержит компонент обработки, содержащий субстрат, выполненный с возможностью протекания через него выхлопных газов, например, каталитический нейтрализатор, катализатор SCR или экранный фильтр потока.

Как проиллюстрировано на Фиг.2, вставка 50 имеет тонкостенную втулку 52 или так называемую "втулочную трубку", которая открыта на обоих концах, и в которую субстрат 70 заталкивается и далее аксиально закрепляется парой взаимно противоположных стопорных колец 72, которые сами закрепляются кольцевыми выступами 74, образованными на взаимно противоположных концах втулки 52. Субстрат 70 также может иметь радиальную опору в форме внутренней втулки 76, изготовленной из пригодного, например, амортизирующего или вибропоглощающего материала.

Как частично схематически дополнительно изображено на Фиг.3, вставка 50 может быть вставлена в и удалена из блока 10 дополнительной обработки через отверстие 16 с крышкой 30 в корпусе 12. Конкретнее, вставка 50 может быть вовлечена в и извлечена из держателя 22, встроенного в выхлопную трубу 20, который неизображенным образом приварен в требуемом положении в корпусе 12. Другой конец втулки 52 дополнительно обеспечен наружной резьбой 54 для зацепления с внутренней резьбой 24 держателя 22 так, что вставка 50 может быть прочно соединена в трубе 20. Аксиальный внешний фланец 56 на внешнем крае втулки 52 может дополнительно иметь несколько выемок 58, равномерно распределенных по периферии, для зацепления с неизображенным инструментом для вовлечения и извлечения вставки 50 в держателе 22 трубы 20.

Как наиболее ясно проиллюстрировано на Фиг.2, имеется кольцевое уплотнение 80 между внутренним концом втулки 52 и держателем 22. Кольцевое уплотнение 80 содержит пару уплотняющих средств в виде уплотнительных колец 82, 84, которые взаимодействуют по существу линейным контактом и изготовлены из пригодной марки стали. Как наиболее ясно проиллюстрировано на Фиг.4, уплотнительные кольца 82, 84 могут быть расположены, например, в соответственных угловых выемках соответственной формы втулки 52 и держателя 22 и могут быть соединены в выемках пригодными соединениями 86, например, сварными или паяными соединениями или возможно некоторыми другими герметичными формами соединений, например, связующим веществом, способным выдерживать высокие температуры от выхлопных газов, протекающих мимо. Уплотнение 80 является самоцентрирующимся за счет того, что одна 84' из уплотняющих поверхностей 82', 84' колец 82, 84 является конической так, что уплотнение 80 работает в принципе как тарельчатый клапан, когда втулка 52 вставки 50 ввинчивается плотно в держатель 22 трубы 20. Кольца 82, 84 могут, разумеется, также иметь обратную конфигурацию так, что коническая поверхность находится на уплотнительном кольце 82 втулки 52 (не изображено). Взаимодействующие уплотняющие поверхности 82', 84' преимущественно также обработаны, например, обточены и при необходимости отшлифованы, до высокой чистоты поверхности для того, чтобы дополнительно улучшить характеристику уплотнения.

Фиг.1 также изображает открываемую конструкцию 30 крышки для круглого отверстия 16 доступа в стенке 14 из листового металла глушителя/блока 10 дополнительной обработки. Как проиллюстрировано более подробно на Фиг.5, конструкция 30 содержит крышку 32 с затяжным устройством 40 крышки. Крышка 32, как крышка для банок с краской, изготовлена из части листового металла, например, листовой стали, с закрывающим диском 34 крышки, который имеет изгиб v, и соответственным слегка коническим упругим уплотнительным фланцем 38, предназначенным для соединения с возможностью уплотнения с краем отверстия 16, когда крышка 30 зажимается в отверстие 16. В примере на Фиг.5 край отверстия 16 определен внутренним фланцем 18, который может подобным образом, но не обязательно, быть слегка коническим. Край отверстия 16 не обязательно состоит из фланца 18, но может по возможности также быть круглым внутренним краем с по возможности скругленным поперечным сечением (не изображено).

Затяжное устройство 40 крышки может зажимать крышку 32 в установленном состоянии, как изображено на Фиг.6. В этом примере, запирающее затяжное устройство 40 имеет несущий каркас, содержащий пару взаимно пересекающихся несущих элементов или несущих рычагов 42 с диаметрально противоположными угловыми концами 44, которые прочно соединены, например, приварены или спаяны, с внутренней частью уплотнительного фланца 38. Зажимные средства в форме зажимного винта 46 с контргайкой 48 соединены с помощью резьбы с несущими рычагами 42 в их области пересечения. Свободный конец винта 46 зацепляется с изогнутым диском 34 крышки так, что когда винт 46 затянут, его свободный конец давит на центральную область диска 34 крышки и уменьшает изгиб. Когда конструкция 30 размещается в отверстии 16 блока 10 дополнительной обработки, как приблизительно изображено на Фиг.6, уплотнительный фланец 38 далее будет перемещен в направлении стрелки из положения, представленного штрихпунктирными линиями, в положение, представленное сплошными линиями, так, что он дополнительно прижимается с возможностью уплотнения к краю/фланцу 18 отверстия 16. Как дополнительно изображено на Фиг.6, каждый несущий рычаг 42 может иметь, если необходимо, например, изогнутое поперечное сечение для предотвращения отклонения наружу несущего рычага 42, когда зажимной винт 46 затягивается.

Возможны многие варианты крышки и затяжного устройства крышки. Как изображено на Фиг.7, затяжное устройство 40 крышки может, например, принимать форму несущего диска, выполненного из части листового металла с выемками, которые определяют пригодное количество радиальных несущих рычагов или спиц 42. Фиг.8 схематически изображает затяжное устройство 40 крышки с зажимными средствами 90, содержащими эксцентриковый элемент 92, поддерживаемый шарнирно в отверстии в несущей раме 42 и легко управляемый посредством рукоятки 94 с возможностью изменения изгиба диска 34 крышки между соответственными состояниями, представленными штрихпунктирными и сплошными линиями.

Также возможно для диска крышки изгибаться в противоположном направлении (т.е. внутрь в отверстие) относительно диска, который изображен на чертеже, и к тому же для зажимного устройства прикладывать силу растяжения вместо давления на диск крышки (не изображено).

Описание, изложенное выше, главным образом предназначено для облегчения понимания, и никакие необязательные ограничения изобретения не должны быть получены из него. Преобразования, которые будут очевидны специалисту в области техники из ознакомления с описанием, могут быть осуществлены без отклонения от идеи изобретения или объема охраны формулы изобретения, изложенной ниже.

Группа изобретений относится к устройствам транспортного средства. Вставка для держателя в блоке дополнительной обработки для выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания содержит втулку для компонента обработки, предназначенного для протекания через него выхлопных газов, которые должны быть обработаны, соединительные средства для удержания вставки в требуемом положении в держателе, и уплотняющие средства для газонепроницаемой укупорки втулки относительно держателя. Уплотняющие средства содержат уплотнительное кольцо на втулке для взаимодействия в самоцентрирующемся посадочном зацеплении с противоположным уплотнительным кольцом в держателе. Уплотнительное кольцо расположено в угловой выемке втулки, при этом соединительные средства содержат резьбовое соединение, содержащее наружную резьбу на втулке для зацепления с внутренней резьбой на держателе, причем внешний конец втулки имеет выемку, расположенную на периферии, для инструмента для скрепления и разъединения соединения. Изобретение повышает надежность уплотнения в соединении. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Вставка (50) для держателя (22) в блоке (10) дополнительной обработки для выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, содержащая втулку (52) для компонента (70) обработки, предназначенного для протекания через него выхлопных газов, которые должны быть обработаны, соединительные средства (54) для удержания вставки (50) в требуемом положении в держателе (22), и уплотняющие средства (82) для газонепроницаемой укупорки втулки (52) относительно держателя (22), причем уплотняющие средства (80) содержат уплотнительное кольцо (82) на втулке (52) для взаимодействия в самоцентрирующемся посадочном зацеплении с противоположным уплотнительным кольцом (84) в держателе (22), отличающаяся тем, что уплотнительное кольцо (82) расположено в угловой выемке втулки (52), при этом соединительные средства содержат резьбовое соединение (24,54), содержащее наружную резьбу (54) на втулке (52) для зацепления с внутренней резьбой (24) на держателе (22), причем внешний конец втулки (52) имеет выемку (58), расположенную на периферии, для инструмента для скрепления и разъединения соединения (54, 24).

2. Вставка по п.1, отличающаяся тем, что уплотнительное кольцо (82) выполнено с возможностью конического посадочного зацепления с противоположным уплотнительным кольцом (84).

3. Вставка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что уплотнительное кольцо (82) изготовлено из металла, в частности стали.

4. Держатель (22) для вставки (50) по любому из предшествующих пунктов для блока (10) дополнительной обработки для выхлопных газов, обеспеченный указанным противоположным уплотнительным кольцом (84).

5. Держатель по п.4, в котором противоположное уплотнительное кольцо (84) изготовлено из металла, в частности стали.

6. Держатель по п.4 или 5, в котором противоположное уплотнительное кольцо (84) расположено в угловой выемке держателя (22).

7. Блок (10) дополнительной обработки для выхлопных газов, обеспеченный вставкой (50) по любому из пп.1-3.

8. Блок (10) дополнительной обработки по п.7, дополнительно содержащий держатель (22) по любому из пп.4-6.