CN101504098A - 滑座和排气处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将热密集管(10，11)安装到结构部件(2)上从而使其可轴向移动的滑座(15，20)，特别是在内燃机的排气系统中，其具有轴承材料(42)，该轴承材料(42)径向地支撑在管(10)的外侧上，并且该轴承材料(42)经由固定在结构部件(2)上的保持管(43)而固定到结构部件(2)上。

Description

滑座和排气处理设备
技术领域
本发明涉及一种用于将热密集管安装到结构部件上从而使其可轴向移动的滑座，特别是在内燃机的排气系统中。本发明还涉及具有这种滑座的排气处理设备。
背景技术
为了将热密集管永久地固定到支撑物上，通常采用一面上的固定轴承和另一面上的可移动轴承将各个管安装到支撑物上，从而允许管的长度相对于支撑物而变化，而在管和支撑物之间不会出现高应力。这类可移动的轴承可以通过使用称为滑座的装置而实现，其中管位于形成在各个支撑物上的定位开口上，这样，管相对于其纵向轴可轴向移动。
热密集管，其通过滑座被安装到结构支撑部件上，在现有技术的许多领域中应用，特别是在那些热或冷流体在管中传送的领域。这个问题发生在例如加热系统、冷却系统和排气系统中。排气系统出现在加热系统和内燃机中，尤其是在汽车中。例如，排气处理设备可以包括至少一个管，该管在这样的滑座的帮助下安装在排气处理设备的外壳上。排气处理设备例如可以是颗粒过滤器、转换器或消声器或类似设备的任意组合。
传统的滑座在管和各自的定位开口之间可以具有一定量的径向运动，以允许在座上更容易地移动管。这对于要求有一定的气密性的应用是不利的，因为原则上可能通过滑座发生气体交换。更加严格的环境保护标准要求排气系统必须避免例如废气通过滑座逃逸进入环境中。
而且，传统的滑座原则上遭受作用于管或滑座内各自的结构支撑部件上的相对高机械负载的问题。机械负载与磨损相关，并可能导致背景噪音的发展。
发明内容
本发明致力于具体的问题，以获得改进的关于滑座或排气处理设备的实施例，通过它，可以原则上实现足够的密封效果，和/或将减少滑座内的机械负载。
根据本发明，该问题通过独立权利要求的主题而得以克服。有利的实施例是从属权利要求的主题。
本发明基于通常的主意，用轴承材料装备各自的滑座，在同轴包围的保持管的帮助下，轴承材料在一面上安装到各自的结构部件上，在另一面上径向地支撑在管的外面。在运行时，当管的长度由于热负载而改变时，管能够沿着轴承材料滑行。由于这样的轴承材料可具有一定的弹性，管或滑座内的结构部件的机械负载得以减小。同时，可以缓冲或阻碍管和结构部件之间径向上的相对运动，该相对运动可能由运行中的振动引起。因此相应的噪音可以有效地减小。此外，原则上可构造各自的气密的轴承材料，以确保滑座具有足够的密封。通过这种设置，保持管一方面确保管的轴向引导，从而提高滑座的机械稳定性。另一方面，保持管允许轴承材料在轴向上具有较大尺寸时使用。这导致运行中密封效果的改进和作用在轴承材料上的负载的减小。
本发明还有的重要特征和优点公开在随后的权利要求、附图和通过附图进行的相应的说明中。
需要理解的是，上述特征和下面的解释不仅可以使用于各自的专门的组合中，而且可以应用于其他组合或它们自己中，而不脱离本发明的范围。
附图说明
本发明优选实施例展示在附图中，并将在下面的说明中具体解释，其中相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的结构部件。
在示意图中：
图1表示穿过排气处理设备的基本简化的纵向截面图；
图2表示排气处理设备在管装置区域的细节的放大图；
图3—6表示管装置在滑座区域的基本简化放大示例图，用于不同的实施例中；
图7和8表示滑座的基本简化放大示例图，用于不同的实施例中；
图9和10每个表示类似于图1的纵向截面图，但是用于其他实施例中。
具体实施方式
参见图1，排气处理设备1包括外壳2和至少一个管装置3。该外壳具有至少一个入口4和至少一个出口5。在所示的实施例中，该外壳2具有二个端板6和7及一个中间板8。第一端板6和中间板8形成入口腔9的边界。入口管形状的入口4连接到第一端板6。
管装置3包括至少两个互相连通的管，也即第一管10和第二管11。第一管10在入口侧与入口腔9连通，并在出口侧与换向腔12连通。第一管10在入口部13固定到结构支撑部件上，这里，该结构支撑部件通过外壳2或外壳2的组件、在本例中通过中间板8而形成。在出口部14，带有滑座15的第一管10也固定到结构支撑部件上，即在外壳2上，特别地在第二端板7上。在入口侧，第二管11与换向腔12连通，而在出口侧，其与腔16连通，该腔16可以用作另外一个换向腔或分配腔。第二管11的入口17经由换向腔12与第一管10的出口18连通。由于换向腔12将两个管10、11互相连通，在下面它也可以被称为连接腔12。在入口部19，第二管11现在在结构支撑部件即外壳2、特别地在第二端板7上用滑座20固定。此外，第二管11还在出口部件21被固定到结构支撑部件即外壳2上。在本例中，外壳2包括用于形成腔16的壳体22，第二管11在其出口部21被固定到该壳体22上。
第一管10具有第一纵向中心轴23。第二管11因此具有相应的第二纵向中心轴24。在所示的实施例中，两个纵向轴23、24互相平行地延伸。两个管10、11在分离的开口上都穿过各自的板7。
在这里所示的实施例中，第一管10的出口18和第二管11的入口17都开放地引向连接腔12中。这里，连接腔12通过一个或多个壳体25形成，所述壳体25安装在第一管10的出口部14和第二管11的入口部19上。在可选的实施例中，所述壳体25可以安装到第二端板7上。在另外可能的实施例中，合适地弯曲连接管可以代替连接腔12来使这两个管10、11互相连接。此时，所述连接管将连接第一管10的出口18与第二管11的入口17。
这里所示的实施例为排气处理设备1，其可以用于内燃机的排气系统中，而该内燃机可以设置在汽车、尤其是商用车中。该排气处理设备1这里构建为多功能的设备，并包括至少一个颗粒过滤元件26，该颗粒过滤元件26设置在第一管10中。此外，这里所示的排气处理设备1包括至少一个氧化转换元件27，该氧化转换元件27在本例中也设置在第一管10中，最好在颗粒过滤元件26的上游。此外，该排气处理设备1可以实现消音器的功能。
这里，第一管10具有径向可移除的轴向部件28，用波形括号示出。所述轴向部通过快速固定元件固定到第一管10的其他部，例如以夹子或其它类似的形式等。为此，可以形成有相应的凸缘，以与固定元件41协作。颗粒过滤元件26最好设置在径向可移除的轴向部件28中。通过这种方式，例如，各自的颗粒过滤元件26可以容易的替换或交换。更方便的是如果整个单元被更换，包括插入其中的轴向部件28和颗粒过滤元件26。
在例子中，第三管29额外地提供纵向中心轴30，该轴30也可以与其他两个管10、11的纵向中心轴23、24平行。第三管29的入口31与第二管11的出口32连通。在本例中，第二管11和第三管29导向腔16，从而构成两个管11、29之间的连通连接。第三管29可以包括至少一个SCR转换器33。在本例中，三个这样的转换器元件33顺序设置在第三管29中。这种SCR转换器33的使用可以实现对特定污染物的选择性催化还原。
在本例中，排气处理设备1还包括计量设备34，在该计量设备34的帮助下，液态离析物可被引导进入排气流中。方便地，在该计量设备34的帮助下，氨水或者尿素或者最好是含水尿素溶液可以引入到排气流中。采用水解反应尿素能用来产生氨水。氨水可以用于将氮氧化物转化为氮。相应的反应发生在SCR转换器33中，例如在气流开始流过的转换器元件33中可以进行水解，同时随后的元件33中转化氨水。
该计量设备34可以以这样的方式设置或构建，使得其总是将各自的离析物引入SCR转换器33上游的排气流中。方便地，在颗粒过滤器26的下游发生喷嘴注射。原则上，离析物可以注射到换向腔12中。优选地，计量设备34将离析物注射入第二管11的入口部19。然而，离析物也可以注射到第二管11的上游。第二管11可以用作排出气体和注射离析物的混合部，以确保排出气体和离析物的彻底混合。
在所示的例子中，排气处理设备还包括第四管35，该第四管通向出口5或者与构建为出口管的出口5连接。第四管35的入口36与第三管29的出口37连通地连接。这是通过另外的换向腔38实现的，该换向腔38通过采用壳体39和第二端板7而实现。在本例中，第四管35的纵向中心轴40也平行于第一管10或第二管11的纵向中心轴线23、24而延伸。
在所示的排气处理设备1的截面图中只一个第一管10、一个第二管11、一个第三管29和一个第四管35可以识别。清楚的是，在专门的实施例中，至少一个所述管10、11、29、35可以是几个。例如，几个第二管11和/或几个第三管29可以与SCR转换器33一起存在。
参见图2，第一管10通过其安装于结构支撑部件2或外壳2上的滑座15包括轴承材料42。该轴承材料42相对于结构部件2即外壳2固定地设置，并径向地支撑在第一管10的外侧上。因此，管10可以在轴向上沿着轴承材料42移动。轴承材料42自身间接地固定在外壳2上。
额外或可选地，第二管11通过其安装于结构支撑部件2或外壳2上的滑座20包括轴承材料42，该轴承材料一方面径向地支撑在第二管11的外侧，另一方面间接地固定到结构部件2或外壳2上。
轴承材料42在结构部件2或外壳2上的间接固定是这样实现的，各自的滑座15或20包括保持管43，如在图3—6中所示，该保持管43固定地设置或形成在结构部件2或外壳2上，在本例中在其中的端板7上。保持管43同轴地围绕各自的管10或11。保持管43用作轴承材料42的径向和轴向支撑。相应地，轴承材料42径向地设置在保持管43和各自的管10、11之间。轴承材料42在圆周方向上完全围绕各自的管10、11。轴承材料42允许各自的管10、11在滑座15、20中低磨损地相对运动，另外可以确保足够的气密性。而且，例如在消音器中存在的空间可以获得更好的利用。
轴承材料42例如可以是纤维垫或线编织物或任何其他弹性耐热材料。
使用的纤维垫例如可以是由氧化铝纤维、莫来石纤维、玻璃纤维或类似的耐热纤维制成的轴承垫或绝缘垫，这些纤维具有足够的弹性和紧密性以及相对低的摩擦系数。这类纤维垫例如用于在转换器或颗粒过滤器中整块安装。当纤维垫包括指向限定方向的纤维的编织物时，可以方便地将纤维垫以这样的方式安装在保持管43中，使得它的纤维的方向至少在一个支撑于管10、11的滑行区倾斜于各自的管10、11的纵向中心轴23、24。图3只是示意地表示轴承垫45的滑行区的剪切块44。可以看到，纤维垫45的纤维在相对于管10、11的纵向中心轴23或24大约45°的角度上延伸。
如果将线编织物用作轴承材料42，该线编织物应该是适合于在转换器外壳上固定转换器元件的类型。这样的线编织物的特征在于相对高的耐热性和一定的弹性。该线编织物可以有助于各自的座15或20在径向上固定各自的管10、11，同时允许在管10、11和外壳2或第二端板7之间的相对运动。
线编织物基本上可以包括几个在圆周方向上空间分开的编织衬垫。在这样的设置下，线编织物包括几个部分，即几个分开的编织衬垫。然而，如果在滑座15或20中特定的紧密性极为重要的话，各个线编织物最好以这样的方式构造，使得其包括至少一个编织环，该编织环在圆周方向上围绕各个管10、11以形成闭合环。如果有几个编织环，那它们是方便地轴向相邻地设置。
参见图3、5—8，保持管43最好是与结构部件2或外壳2分开制造的主体。相应地，保持管43安装到外壳2或结构部件2上的。可选地，如图4所示，保持管43可以是各自的结构部件2、在本例中为外壳2的一个整体组件。这里，保持管43与各自的结构部件2是整体形成的。
根据图3—8所示的实施例，保持部43在其一个轴向端上可以具有至少一个径向向内的突出环46，该环是整体成形在保持管43上的。在圆周方向上延伸的环46可以是闭合或分段的。其目的在于轴向地支撑轴承材料42。在图3、5和7及8所示的实施例中，这样的环46形成在保持管43的每个轴向端上。
在图5所示的实施例中，径向向内突出的凸缘47整体形成在保持管43轴向端之间上。该凸缘47也可以在圆周方向上延伸并可以是闭合或分段的。该圆缘47的目的也在于轴向支撑轴承材料42。
在图4和6所示的实施例中，盖子48形成在保持管43的轴向端上，该盖子用于轴向支撑轴承材料42。各个盖子48相对于保持管43径向向内地突出。盖子48也可以在圆周方向上延伸并可以是闭合或分段的。在图4所示的实施例中，盖子48是安装到外壳2上的分开的结构部件。在图6所示的实施例中，盖子48整体成形在外壳2上。为此，在本例中，外壳2在其内板7的区域径向向内地延伸，从而突出超过保持管43。
这里所示的保持管43的实施例仅仅理解为例子，而不以任何方式作为限制，从而原则上可以通过所示实施例的结合或其他没有示出的实施例来实现保持管43。
在图7和8中可以清楚地看到，轴承材料42的滑行区44支撑在管10、11上。在这里所示的实施例中，该滑行区44至少由滑行编织物49形成，该编织物49以合适的方式设置在纤维垫45或轴承材料42上。在图7所示的实施例中，该滑行编织物49像管子一样包封纤维垫45。相反，在图8表示的分层结构中，纤维材料45是通过滑行编织物49而支撑在管10、11上的。在本例中，滑行编织物49仅仅形成在轴承材料42的径向内部滑行区44中。
滑行编织物49可以由玻璃纤维布和/或陶瓷纤维布形成。该滑行编织物的特征在于减小的摩擦阻力，从而可以减小滑座15、20中的磨损。参考图3所述的纤维垫45的纤维方向类似地应用于滑行编织物49，只要这是提供用于形成滑行区44的话。
在装配状态下，轴承材料42可以至少在径向上预压或偏压，以实现滑座15、20中轴承材料42和管10、11之间的径向偏压接触。为了安装，管10、11各自可以在其端部包括锥体(未示出)。
管10、11至少在滑座15、20的区域可以包括摩擦减少或磨损减少的外表面。为此，管10、11可以采用相对光滑的材料制作，例如冷轧板。该表面可以进行抛光。而且可以提供摩损减少表面涂层。该表面可以被硬化和/或氮化。此外，耐热润滑剂可以添加到各个滑座15、20上，其被引入到例如轴承材料42中。
关于轴承材料42，对材料和/或尺寸的选择是很方便的，使其在运行中一方面匹配管10、11的预期的热膨胀，另一方面匹配外壳2的预期的热膨胀，从而总是确保足够的厚度弹性，这样总能够获得足够的作用于管10、11上的径向压力，进而实现足够的密封效果。
图9所示的实施例与图1所示的实施例的区别仅仅在于换向腔12在第二端板7或排气处理设备1的整个高度或侧部上延伸。这可以导致反压的减少。为此，壳形盖体50连接到第二端板7，从而换向腔12被第二端板7和盖体50包围或限定。在图1所示的实施例中的不同点包括这样的事实，换向腔12包围或限定的的壳体25形成相对于第二端板7的分开的结构部件。
图10所示的实施例提供分开的壳体25和盖体50，该壳体25和第二端板7形成换向腔12，该盖体50在整个第二端板7上延伸并连接到其上。结果，换向腔12在排气处理设备1内，即在壳体25和盖体50内，是双腔的。壳体25的内部与盖体50的内部是分开的，从而实现气密。结果，盖体50与第二端板7一起可以形成空间或腔38，以使来自第三管29的排出气体换向进入第四管35。在这类结构下，其他壳体39可以省略，其在图1和9的实施例中形成或封闭所述换向空间38。

Claims (11)

1、用于将热密集管(10，11)安装到结构部件(2)上从而使其可轴向移动的滑座，特别是在内燃机的排气系统中，其特征在于：
具有保持管(43)，该保持管(43)固定地设置或形成在结构部件(2)上，该保持管轴向地包围管(10，11)，
具有轴承材料(42)，该轴承材料(42)同轴地设置在热密集管(10，11)和保持管(43)之间，该轴承材料(42)在圆周方向上完全地包围该热密集管(10，11)，并且径向地支撑在该热密集管(10，11)上，并且径向地和轴向地支撑在该保持管(43)上。
2、根据权利要求1所述的滑座，其特征在于：
所述保持管(43)是与该结构部件(2)分开制造的主体，并且安装在该结构部件(2)上，或者
所述保持管(43)整体成形在该结构部件上。
3、根据权利要求1或2所述的滑座，其特征在于，其还包括：
闭合或分段的径向向内突出的、环形环(48)，整体成形在所述保持管(43)的至少一个轴向端上，用于轴向支撑轴承材料(42)，和/或
闭合或分段的径向向内突出的、环形凸缘(47)，整体成形在保持管(43)的轴向端之间，用于轴向支撑轴承材料(42)，和/或
闭合或分段的径向向内突出的、环形盖子(48)，安装在结构部件(2)上或者整体成形在保持管(43)的至少一个轴向端上的结构部件(2)上，用于轴向支撑轴承材料(42)。
4、根据权利要求1—3中任一项所述的滑座，其特征在于：
轴承材料(42)是线编织物，或者
轴承材料(42)是纤维垫(45)。
5、根据权利要求4所述的滑座，其特征在于：
所述纤维垫(45)由铝纤维、莫来石纤维、玻璃纤维或这些纤维中至少两个的组合物形成。
6、根据权利要求4或5所述的滑座，其特征在于：
轴承材料(44)的至少一个滑行区(44)，该滑行区支撑在管(10，11)上，是由设置在纤维垫(45)上的滑行编织物(49)形成的。
7、根据权利要求6所述的滑座，其特征在于：
滑行编织物(49)管状地包封纤维垫(45)，和/或
滑行编织物(49)由玻璃纤维布和/和陶瓷纤维布组成。
8、一种排气处理设备，特别用于内燃机的排气系统，其特征在于：
具有外壳(2)，该外壳(2)具有至少一个入口(4)和至少一个出口(5)，
具有至少一个管(10，11)，该管通过滑座(15，20)安装到外壳(2)上，该外壳(2)用作根据权利要求1—7中的任一项所述的结构部件，或者安装到用作结构部件的外壳(2)的组件(7)上。
9、根据权利要求8所述的排气处理设备，其特征在于：
提供有包括至少两个互相连通的管(10，11)的管装置(3)，
第一管(10)在入口部(13)固定到外壳(2)上，
第一管(10)在出口部(14)通过滑座(15)固定到外壳(2)上，
第二管(11)，其入口(17)与第一管(10)的出口(18)相连，在入口部(19)通过滑座(20)固定到外壳(2)上，
该第二管(11)在出口部(21)固定到外壳(2)上，
至少一个根据权利要求1—7中任一项构造的滑座(15，20)，由此外壳(2)和外壳(2)的组件(7)形成该结构部件。
10、根据权利要求9所述的排气处理设备，其特征在于：
该第一管(10)包括至少一个颗粒过滤元件(26)，和/或
该第一管(10)包括至少一个氧化转换器元件(27)，和/或
该第一管(10)具有一个径向可移除的轴向部(28)，和/或
该径向可移除的轴向部(28)包含至少一个颗粒过滤元件(26)，和/或
第三管(29)具有入口(31)，该入口(31)与该第二管(11)的出口(32)连通连接，和/或
该第三管(29)包括至少一个SCR转换器(33)，和/或
提供有用于引入液态离析物的计量设备(34)，和/或
该第二管(11)用作排出气体和引入的离析物的混合部，和/或
该计量设备(34)将该离析物引入第二管(11)的入口部(19)，和/或
提供有第四管(35)，该第四管的入口(36)与第三管(29)的出口(37)连通连接，和/或
该第四管(35)导向出口(5)，和/或
第一管(10)和第二管(11)的纵向中心轴(23，24)互相平行地延伸。
11、根据权利要求9或10所述的排气处理设备，其特征在于：
提供有弯曲的连接管，该连接管将第一管(10)的出口(18)与第二管(11)的入口(17)连接，或者
提供有连接腔(12)，第一管(10)的出口(18)和第二管(11)的入口(17)开放地导向该连接腔(12)。
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