КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ УСТАНОВКИ МОДУЛЯ ОЧИСТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ В ВЫХЛОПНОМ КАНАЛЕ Российский патент 2015 года по МПК F01N3/21 F01N3/28 F01N13/18 

Область и уровень техники

Настоящее изобретение относится к конструкции для установки модуля очистки выхлопных газов в выхлопном канале в соответствии с ограничительной частью п. 1 формулы изобретения.

Выпускная линия, по которой выхлопные газы отводятся от дизельного двигателя в тяжелом транспортном средстве, обычно содержит множество модулей очистки выхлопных газов, например, фильтр частиц, окислительный катализатор и катализатор SCR. Это позволяет выполнять очистку выхлопных газов так, чтобы они удовлетворяли все более и более строгим требованиям в отношении выпуска выхлопных газов. Упомянутые выше модули очистки выхлопных газов, предпочтительно, могут быть установлены в выпускной линии, но они имеют чувствительные поверхности, замена которых может потребоваться после определенного периода использования. В частности, фильтр частиц достаточно быстро блокируется, и может потребоваться относительно частая его замена или очистка.

Однако часто трудно достичь и заменить модуль очистки выхлопных газов в выпускной линии, в частности, если он установлен внутри глушителя. Также трудно достичь полностью газонепроницаемой установки модуля очистки выхлопных газов внутри глушителя, что приводит к необходимости формирования внутренней плотной крышки для обеспечения отсутствия утечки выхлопных газов через модуль очистки выхлопных газов внутри глушителя. Если возникает такая утечка, могут не удовлетворяться необходимые требования для очистки выхлопных газов. Также необходимо сформировать внутреннюю плотную крышку для обеспечения отсутствия утечки выхлопных газов из открываемой крышки или аналогичного устройства, которая требуется для обеспечения возможности установки модуля очистки выхлопных газов внутри глушителя. Если происходит утечка выхлопных газов из глушителя, может произойти повреждение окружающих элементов оборудования транспортного средства горячими выхлопными газами.

Сущность изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать конструкцию, которая позволяет относительно просто и без лишних сложностей устанавливать/извлекать модуль очистки выхлопных газов внутри/из выхлопного канала.

Эта задача решается с помощью конструкции такого типа, как упомянуто в ограничительной части, которая имеет признаки, указанные в отличительной части п. 1 формулы изобретения. В соответствии с настоящим изобретением в модуле очистки выхлопных газов предусмотрен кольцевой упругий компонент, размещенный вокруг внешней поверхности модуля очистки выхлопных газов. Кольцевой упругий компонент имеет первый контактный участок, находящийся в контакте с компонентом очистки выхлопных газов, и второй контактный участок, находящийся в контакте с внутренней поверхностью стенки выхлопного канала. Он имеет характеристику удержания модуля очистки выхлопных газов в центральном положении внутри выхлопного канала с помощью упругой силы во время установки/изъятия в/из выхлопного канала. Тот факт, что кольцевой упругий компонент удерживает модуль очистки выхлопных газов в центральном положении в выхлопном канале, предотвращает установку модуля очистки выхлопных газов в положении с перекосом во время работы по установке. Такой кольцевой упругий компонент также устраняет необходимость выполнять с модулем очистки выхлопных газов какие-либо поворотные движения во время работы по установке. По существу, все, что требуется при работе по установке, таким образом, представляет собой проталкивание модуля очистки выхлопных газов в выхлопной канал с линейным движением. Работа по установке, таким образом, становится достаточно несложной. Кольцевой уплотнительный компонент также гарантирует то, что во время работы модуль очистки выхлопных газов будет удерживаться в центральном положении в выхлопном канале.

В другом варианте осуществления изобретения второй контактный участок находится на определенном осевом расстоянии от первого контактного участка. Такой кольцевой упругий компонент может иметь относительно простую, но функциональную форму. Он может иметь внешнюю поверхность, от первого контактного участка до второго контактного участка, радиальное расстояние которой последовательно увеличивается от модуля очистки выхлопных газов. Это позволяет относительно просто проталкивать кольцевой упругий компонент вместе с модулем очистки выхлопных газов, который вводят в или извлекают из выхлопного канала. Кольцевой упругий компонент имеет выемки в виде прорезей и участки промежуточных сегментов, которые охватывают первую контактную поверхность или второй контактный участок. Такие участки сегментов обеспечивают кольцевой участок с хорошими упругими характеристиками в радиальном направлении. Кольцевой упругий компонент, предпочтительно, изготовлен из материала с хорошими упругими характеристиками, которые являются, по существу, однородными во всем диапазоне температур, которые преобладают в выхлопном канале. Кольцевой упругий компонент, предпочтительно, изготовлен из стального материала с характеристиками, обозначенными выше.

В другом варианте осуществления изобретения конструкция содержит прокладку, установленную вокруг модуля очистки выхлопных газов, которая используется как уплотнитель между модулем очистки выхлопных газов и внутренней поверхностью стенки выхлопного канала.

В этом случае в модуле очистки выхлопных газов, таким образом, предусмотрена прокладка, которая обеспечивает уплотнение между модулем очистки выхлопных газов и поверхностью стенки выхлопного канала. Тот факт, что прокладка требуется для уплотнения между модулем очистки выхлопных газов и поверхностью стенки выхлопного канала, означает, что она должна быть сжата, по меньшей мере, в некоторой степени, во время работы по установке, таким образом, что относительно большая сила требуется для вставки модуля очистки выхлопных газов в выхлопной канал. Прокладка, предпочтительно, находится на соответствующем расстоянии от кольцевого упругого компонента. Кольцевой упругий компонент предотвращает установку модуля очистки выхлопных газов в положении с перекосом во время работы по установке, исключая, таким образом, повреждение прокладки и риск утечки во время работы.

В другом варианте осуществления изобретения модуль очистки выхлопных газов имеет, по меньшей мере, одно средство захвата для инструмента, предназначенного для использования, для вставки модуля очистки выхлопных газов в положение установки в выпускном канале и/или извлечения его из этого положения. Относительно большая сила поэтому требуется для вставки модуля очистки выхлопных газов в выпускной канал и для его извлечения и удаления из него. В этом случае может использоваться соответствующий инструмент. Инструмент, предпочтительно, соединяют со всеми средствами захвата, которые могут быть установлены на внешнем конце модуля очистки выпускных газов, таким образом, что они являются легко доступными для соединения с инструментом.

В другом варианте осуществления изобретения модуль очистки выхлопных газов имеет, по меньшей мере, одно устройство крепления, с помощью которого становится возможным закреплять с возможностью отсоединения модуль очистки выхлопных газов в предназначенном положении установки в выпускном канале. Такое устройство крепления преимущественно выполнено с возможностью закрепления внешнего конца модуля очистки выхлопных газов относительно выпускного канала, когда модуль очистки выхлопных газов вставлен в предназначенное положение установки в выпускном канале. Устройство крепления может содержать средство винта и т.п., с помощью которого возможно фиксировать с возможностью высвобождения модуль очистки выхлопных газов относительно выпускного канала. Множество таких средств крепления может быть предусмотрено в соответствующих точках вокруг модуля очистки выхлопных газов для обеспечения его надежного крепления в выпускном канале.

В другом варианте осуществления изобретения модуль очистки выхлопных газов представляет собой модуль фильтра частиц. Модули фильтра частиц забиваются через некоторое время и требуют относительно частой замены. Модуль очистки выхлопных газов может быть установлен в выпускном канале в глушителе. Глушитель в выпускной линии содержит пустое пространство, которое предпочтительно можно использовать для размещения одного или больше модулей очистки выхлопных газов. Также в выхлопном канале возможно устанавливать другие типы модулей очистки выхлопных газов, например, окислительные катализаторы и катализаторы SCR, таким же образом, как модуль фильтра частиц. Окислительный катализатор и катализатор SCR могут быть установлены без прокладок, в то время как для фильтра частиц требуется прокладка. Глушитель может иметь отверстие в выпускном канале со съемной устанавливаемой крышкой для установки модуля очистки выхлопных газов в выпускном канале. Крышка может быть установлена совместно с прокладкой для достижения гарантируемого плотного закрывания в установленном состоянии. Крышка и прокладка могут быть установлены на участке крепления, который продолжается вокруг отверстия, используя V-образный зажим и т.п. В результате получают внешний уплотнитель, который обеспечивает отсутствие утечки через отверстие выхлопных газов во время работы.

Краткое описание чертежей

Предпочтительный вариант осуществления изобретения описан ниже в качестве примера со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

фиг. 1 - конструкция, в которой предусмотрены компоненты для установки модуля фильтра частиц в глушителе;

фиг. 2 - устройство крепления для закрепления фильтра частиц в глушителе; и

фиг. 3 - вид в разрезе модуля фильтра частиц в состоянии, установленном в глушителе.

Подробное описание изобретения

На фиг. 1 показан глушитель 1, выполненный с возможностью размещения в выпускной линии, по которой отводятся выхлопные газы из двигателя внутреннего сгорания транспортного средства. Глушитель имеет входное отверстие и выходное отверстие для выхлопных газов, хотя эти отверстия расположены на сторонах глушителя, которые не видны на фиг. 1. Глушитель имеет внутренний выпускной канал, который продолжается между входным отверстием и выходным отверстием. Глушитель имеет на поверхности стенки отверстие 1a, которое ведет к цилиндрическому пространству в трубчатом элементе 1b для размещения модуля 2 фильтра частиц. Такой трубчатый элемент формирует часть выпускного канала через глушитель. Модуль фильтра частиц содержит участок 2 трубчатой стенки, который окружает фильтр 4 частиц, предназначенный для фильтрации частиц сажи из выхлопных газов. Глушитель предпочтительно содержит также окислительный катализатор и катализатор SCR. Окислительный катализатор окисляет моноокись NO азота до двуокиси NO₂ азота, увеличивая пропорцию двуокиси азота в выхлопных газах так, что катализатор SCR, расположенный после него, может обеспечивать оптимальное уменьшение содержания окислов NO_x азота в выхлопных газах.

На переднем первом конце модуля 2 фильтра частиц предусмотрена кольцевая прокладка 5, которая продолжается вокруг внешнего контура участка 3 трубчатой стенки и которая может быть изготовлена из графита. Упорное кольцо 6 предусмотрено рядом с прокладкой для поддержания прокладки в требуемом положении, когда фильтр частиц вставлен в глушитель. Кольцевой упругий компонент 7 помещен вокруг участка 3 трубчатой стенки на некотором осевом расстоянии от прокладки 5. Кольцевой упругий компонент, предпочтительно, изготовлен из пружинной стали, которая обеспечивает возможность относительно больших деформаций, без возникновения трещин или постоянных изменений формы.

На заднем втором конце модуля 2 фильтра частиц предусмотрены три средства 8 захвата, закрепленные через соответствующий взаимный промежуток внешнего контура участка 3 трубчатой стенки. Эти средства захвата предназначены для захвата инструментом, когда модуль фильтра частиц требуется установить внутри/извлечь из глушителя. Каждое из них также используется здесь для закрепления модуля фильтра частиц в глушителе, используя три устройства 13 крепления, которые могут быть закреплены внутри глушителя рядом с отверстием 1a. Крышка 9, установленная вместе с кольцевой прокладкой 10, которая предпочтительно изготовлена из графита, используется для закрывания отверстия 1a. Крышка и прокладка закреплены на всех сторонах отверстия 1a, используя V-образный зажим 11. В конечном итоге, защитное устройство 12 закрепляют на глушителе в положении за пределами крышки 10.

На фиг. 2 более подробно представлено одно из устройств 13 крепления. Оно содержит фиксированный участок 13a, прочно закрепленный соответствующим образом на глушителе, например, с помощью сварки. Такой фиксированный участок имеет пластинчатый элемент, в котором выполнено длинное и узкое отверстие. Устройство крепления содержит подвижный участок 13b, состоящий из первого пластинчатого элемента 13b₁ и второго пластинчатого элемента 13b₂, которые соединены друг с другом на оконечной поверхности. Сборка устройства 13 крепления включает в себя проталкивание подвижного участка 13b со стороны фиксированного участка 13a таким образом, чтобы первый элемент 13b₁ находился выше фиксированного участка 13a и второй элемент 13b₂ находился ниже фиксированного участка 13a. Первый элемент 13b₁ и второй элемент 13b₂, каждый, имеет отверстие, сформированное в нем, для размещения средства 13c винта. Когда подвижный участок 13b установлен на фиксированном участке 13a, средство 13c винта может быть вставлено через первый элемент 13b₁ подвижного участка в удлиненное отверстие на фиксированном участке и отверстие во втором элементе 13b₁ подвижного участка. До тех пор, пока средство 13c винта не будет извлечено, удлиненное отверстие в фиксированном участке 13a обеспечивает возможность движения подвижного участка 13b в продольном направлении относительно модуля 2 фильтра частиц. Первый элемент 13b₁ подвижного участка имеет участок 13b₃ упора, выполненный с возможностью входить в контакт с оконечной поверхностью модуля фильтра частиц. Крепление модуля фильтра частиц в глушителе в положении установки включает в себя перемещение подвижного участка 13b в положение, в котором участок упора 13b₃ входит в контакт с модулем фильтра частиц. Средство 13c винта затем затягивают таким образом, что модуль фильтра частиц фиксируется в требуемом положении установки внутри глушителя. Фиксированный участок 13a устройства крепления формирует промежуток 1c между трубчатым элементом 1b и кромками, которые образуют отверстие 1a. Этот промежуток 1c представляет собой участок выпускного канала, который расположен рядом с участком выпускного канала, который определен трубчатым элементом.

На фиг. 3 показан вид в разрезе модуля 2 фильтра частиц в установленном в глушителе состоянии. Фильтр 4 частиц изготовлен из пористого материала с тонкими удлиненными каналами 4a, на которых предусмотрены поверхности 4b упора в соответствующих точках. Такие поверхности упора вынуждают выхлопные газы входить в расположенные рядом удлиненные каналы в фильтре частиц. Пористые стенки 4c каналов пропускают через себя выхлопные отработанные газы, но не частицы сажи. Таким образом, происходит захват частиц сажи внутри фильтра частиц, в котором, как предполагается, они в последующем сгорают, но для того, чтобы это произошло, необходимо поддерживать высокую температуру в фильтре частиц, что во многих рабочих ситуациях невозможно. Фильтр частиц неизбежно забивается с течением времени и требует замены.

Модуль 2 фильтра частиц был вставлен к крайнее положение, определенное поверхностью 1b₁ упора. Кольцо 6 упора предотвращает смещение прокладки 5 из предназначенного положения крепления в модуле фильтра частиц. Кольцевой упругий компонент содержит первый участок 7a контакта, находящийся в контакте с периферийной поверхностью модуля фильтра частиц, второй участок 7b контакта, который находится в контакте с внутренней поверхностью стенки трубчатого элемента 1b, и третий участок 7c контакта, который находится в контакте с периферийной поверхностью модуля фильтра частиц. Участки 7a-c контакта находятся на определенном осевом расстоянии друг от друга. Второй участок 7b контакта находится на определенном осевом расстоянии от трубчатого элемента.

Первый участок 7a контакта и второй участок контакта находятся на противоположных кромках кольцевого упругого компонента, и второй участок 7b контакта, по существу, находится посередине между упомянутыми кромками. Кольцевой упругий компонент имеет внешнюю поверхность, которая находится от первого участка 7a контакта до второго участка 7b контакта на последовательно увеличивающемся расстоянии от модуля 2 фильтра частиц. Кольцевой упругий компонент имеет внешнюю поверхность, которая от второго участка 7b контакта до третьего участка 7c контакта находится на последовательно уменьшающемся расстоянии от модуля фильтра частиц. Кольцевой упругий компонент, таким образом, имеет V-образное поперечное сечение. Он имеет на двух кромках выемки 7d в виде прорезей и участки 7e промежуточных сегментов, которые охватывают первую поверхность 7a контакта и третью поверхность 7c контакта. Кольцевые упругие компоненты 7, таким образом, обеспечивают хорошие упругие характеристики в радиальном направлении внутри трубчатого элемента 1b.

Первый этап при удалении модуля 2 фильтра частиц из глушителя 1, таким образом, состоит в том, чтобы отвинтить защитную пластину 12 с глушителя так, чтобы стала видимой крышка 9. V-образный зажим 11 затем снимают так, чтобы крышка 9 и прокладка 10 могли быть изъяты, чтобы открыть отверстие 1a в глушителе. После этого снимают средство 13c винта и устройство 13 крепления, которое прочно удерживает модуль фильтра частиц внутри глушителя. Теперь становится возможным вытащить модуль фильтра частиц из глушителя. Присутствие кольцевого упругого элемента 7 и прокладки 5, установленных между модулем фильтра частиц и трубчатым элементом 1b, затрудняет вытягивание модуля фильтра частиц из глушителя без вспомогательного средства. Соответствующий инструмент поэтому закрепляют на средстве 8 захвата и фиксируют в одной или больше заданных точках крепления на глушителе. Инструмент активируют так, чтобы вытащить модуль фильтра частиц из трубчатого элемента 1b в глушителе. Модуль фильтра частиц затем может быть отправлен в утилизацию или на очистку. Прокладки 5, 10 отправляют в утилизацию.

Абсолютно новый или восстановленный модуль фильтра частиц, который должен быть установлен на глушителе, будет иметь новую прокладку 5 на переднем конце. Модуль фильтра частиц затем вставляют в глушитель через отверстие 1a так, что его первый конец устанавливается в положении, рядом с трубчатым элементом 1b. Инструмент устанавливают на средстве 8 захвата и одной или больше заданных точках крепления на глушителе. Инструмент затем активируют для проталкивания модуля фильтра частиц в трубчатый элемент. Кольцевой упругий компонент 7 поддерживает центральное положение модуля фильтра частиц в трубчатом элементе во время этого движения, устраняя любой риск перекоса модуля фильтра частиц и прокладки относительно трубчатого элемента, исключая, таким образом, повреждение прокладки. Движение проталкивания заканчивается, когда модуль фильтра частиц достигает поверхности 1b1 упора. В качестве альтернативы, инструмент может иметь такую длину перемещения, что модуль фильтра частиц всегда будет находиться в требуемом положении, когда инструмент достигает крайнего положения.

Устройство 13 крепления затем устанавливают, как упомянуто выше, таким образом, что модуль фильтра частиц фиксируется в продольном направлении. Крышку 9 и новую прокладку 10 фиксируют рядом с поверхностью отверстия 1a с помощью V-образного зажима 11. В конечном итоге, защитную пластину 12 закрепляют с помощью винтов глушителя таким образом, что она закрывает крышку и V-образный зажим.

Кольцевой упругий элемент 7, по существу, устраняет любой риск повреждения прокладки 5 во время работы по установке. Поэтому отсутствует какой-либо риск протечки выхлопных газов мимо фильтра 4 частиц без их фильтрации. Риск внутренней протечки, таким образом, в существенной степени устраняется. Прокладка 10 и V-образный зажим обеспечивают крышку с плотной подгонкой рядом с отверстием 1a, вследствие чего отсутствует какой-либо риск утечки выхлопных газов через отверстие 1a. Риск утечки горячих выхлопных газов из глушителя поэтому очень небольшой.

Изобретение никоим образом не ограничено описанными здесь вариантами осуществления, но может свободно изменяться в пределах объема формулы изобретения.

Настоящее изобретение относится к конструкции для установки модуля очистки выхлопных газов в выпускном канале. Конструкция для установки модуля (2) очистки выхлопных газов в выпускном канале содержит устройство (13) крепления, с помощью которого можно закреплять с возможностью отсоединения модуль (2) очистки выхлопных газов в требуемом положении установки в выхлопном канале через отверстие (1a) со съемно устанавливаемой крышкой (9). Модуль (2) очистки выхлопных газов выполнен с возможностью установки в выхлопном канале в глушителе (1). Конструкция содержит прокладку (5), помещенную вокруг модуля очистки выхлопных газов, используемую в качестве уплотнителя между модулем (2) очистки выхлопных газов и внутренней поверхностью (1b) стенки выхлопного канала. Кольцевой упругий компонент (7), который установлен вокруг модуля (2) очистки выхлопных газов на расстоянии от прокладки (5) и который имеет первый участок (7a) контакта, выполненный с возможностью входа в контакт с поверхностью (3) стенки модуля (2) очистки выхлопных газов. Второй участок (7b) контакта, выполненный с возможностью входа в контакт с поверхностью стенки выпускного канала, когда модуль (2) очистки выхлопных газов находится в установленном состоянии в выпускном канале. Кольцевой упругий компонент (7) обладает свойством поддержания модуля (2) очистки выхлопных газов в центральном положении в выпускном канале с помощью силы пружины. Техническим результатом изобретения является простота монтажа, демонтажа модуля, а также обеспечение газонепроницаемой установки модуля очистки выхлопных газов. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Конструкция для установки модуля (2) очистки выхлопных газов в выпускном канале, содержащая устройство (13) крепления, с помощью которого можно закреплять с возможностью отсоединения модуль (2) очистки выхлопных газов в требуемом положении установки в выхлопном канале через отверстие (1a) со съемно устанавливаемой крышкой (9), отличающаяся тем, что модуль (2) очистки выхлопных газов выполнен с возможностью установки в выхлопном канале в глушителе (1), причем конструкция содержит прокладку (5), помещенную вокруг модуля очистки выхлопных газов, используемую в качестве уплотнителя между модулем (2) очистки выхлопных газов и внутренней поверхностью (1b) стенки выхлопного канала, и кольцевой упругий компонент (7), который установлен вокруг модуля (2) очистки выхлопных газов на расстоянии от прокладки (5) и который имеет первый участок (7a) контакта, выполненный с возможностью входа в контакт с поверхностью (3) стенки модуля (2) очистки выхлопных газов, и второй участок (7b) контакта, выполненный с возможностью входа в контакт с поверхностью стенки выпускного канала, когда модуль (2) очистки выхлопных газов находится в установленном состоянии в выпускном канале, при этом кольцевой упругий компонент (7) обладает свойством поддержания модуля (2) очистки выхлопных газов в центральном положении в выпускном канале с помощью силы пружины.

2. Конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что второй участок (7b) контакта находится на осевом расстоянии от первого участка (7a) контакта.

3. Конструкция по п. 2, отличающаяся тем, что кольцевой упругий компонент (7) имеет внешнюю поверхность, которая от первого участка (7a) контакта в направлении второго участка (7b) контакта находится на постепенно увеличивающемся радиальном расстоянии от модуля (2) очистки выхлопных газов.

4. Конструкция по п. 3, отличающаяся тем, что кольцевой упругий компонент (7) имеет выемки (7d) в виде прорезей и участки (7e) промежуточного сегмента, которые охватывают первую поверхность (7a) контакта или вторую поверхность (7b) контакта.

5. Конструкция по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что в модуле (2) очистки выхлопных газов предусмотрено, по меньшей мере, одно средство (8) захвата для инструмента, предназначенного для использования для проталкивания модуля (2) очистки выхлопных газов в положение установки в выхлопном канале и/или для вытягивания модуля (2) очистки выхлопных газов из положения установки в выпускном канале.

6. Конструкция по п. 5, отличающаяся тем, что модуль очистки выхлопных газов представляет собой модуль (2) фильтра частиц.

7. Конструкция по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что модуль очистки выхлопных газов представляет собой модуль (2) фильтра частиц.