CN102102570A - 废气处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于内燃机、尤其是道路车辆的内燃机的排气系统(4)的废气处理装置(1)，其壳体(2)至少封闭一个内部空间(3)，并且至少一个通管(5)无中断地穿过内部空间(3)且其在两个相互隔开的固定点(6，7)处以固定方式连接至壳体(2)。为了补偿热相关膨胀效应，固定点(6，7)之间的通管(5)包含至少一个膨胀补偿部(8)，其中通管(5)的壁(10)包含周向交替地穿透壁(10)的狭缝(12)和相对于邻近的通管5的壁部(13，14)突出的条状体(11)。

Description

废气处理装置
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机、特别是道路车辆的内燃机的排气系统的废气处理装置。
背景技术
废气处理装置例如可以配置为催化转化器或颗粒过滤器或消音器或包括这些装置的任意组合。无论如何，这样一个废气处理装置通常具有一个壳体，其至少封闭一个内部空间。对于某些应用，特别是在消音器的情况下，需要无间断地通过内部空间传递至少一个通管，其中该通管随后被保持在壳体内相互远隔的两个位置。例如通管穿透相互隔开的壳体的两个底部，其横向固定通管。
为了减小或避免通管和壳体之间由于热膨胀效应而产生的应力，通常只将通管固定至一个底部，同时在另一个底部通过滑座沿轴向可移动的保持。
此滑座方案是有问题的，因为滑座可能因污物而堵塞。此外，滑座中与公差有关的尺寸偏差可产生过量间隙，其可导致横向移动且因此产生噪声。在过量间隙的情况下，又缺少用于机械地负载的管道的径向支承。这导致了相应管道和壳体之间的焊接点的较高负载。
发明内容
本发明解决了这样一个问题，即描述了废气处理装置的改进的或至少另一个的实施例，其中连续管道装置被支撑在壳体中，该实施例更优选的特征在于其至少避免一个提及的滑座方案的缺点。
根据本发明，该问题通过独立权利要求的主题来解决。从属权利要求的主题是有利的实施例。
本发明基于这样一个总的思想，即在各个管道的壁上装备周向上互相邻接的条状体，其被设计为相对于各个管道的纵向中心轴可径向弹性伸缩，且因此向外侧或内侧背离剩下的管道。因此，条状体构成了在径向弹性伸缩的元件。如果通管例如在装有条状体的区域的两侧以固定方式连接至壳体，根据本发明的第一方案，这可被用来缓冲作用于通管的轴向力。另一方面，弹性伸缩的条状体使得本发明的第二方案的滑座的实现成为可能，其中经由径向弹性伸缩的条状体的管道在径向预载下支承在另一个管道上。在公差允许范围内的尺寸偏差可通过弹性伸缩的条状体来补偿，其结果是产生噪声的风险可显著减少。此外，条状体仅在非常小的接触区域内与相应的其它管道接触，其结果是在滑座中的管道堵塞风险也大大减少。
根据上述第一方案，至少一个通管在两个互相远离的固定点以固定方式连接至壳体，其中在这些固定点之间的所述通管包含至少一个膨胀补偿部，其具有提及的弹性伸缩的条状体。为了这个目的，在通管的壁中的膨胀补偿部中形成在周向上互相交替的狭缝和条状体。狭缝穿透通管的壁，而条状体相对高出邻近通管的壁部。
根据上述第二方案，废气处理装置的壳体包括两个经由滑座纵向可互相替换的纵向安装的管道，其中滑座中的一个管道包括具有弹性伸缩条状体的弹簧部分。为了这个目的，各个管道的壁包括多个周向相邻的条状体，其关于弹簧部分中的管道的纵向中心轴以弹性伸缩方式径向支承其它管道。
根据一个有利的实施例，弹簧部分中的条状体可这样形成，即在弹簧部分中的壁在周向上通过多个穿透管道壁的狭缝而被中断，同时条状体相对于邻近的各个管道的壁部高出。在该情况下弹簧部分可基本被配置为与第一方案的膨胀补偿部相同。
可选择地，同样可以这样形成弹簧部分的条状体，即在周向相邻的壁的弹簧部分中，多个条状体形壁部被切割出来并向外展开。各个切割出来的轮廓与各个条状体形壁部在三侧邻接，同时仅在第四侧上其仍然以固定方式连接至剩下管壁。通过成型，壁部切割到那种程度然后向外展开。与之前描述的实施例比较，在不同情况下狭缝仅限定相邻条状体的一侧。此外，条状体在狭缝末端区域互相隔开的两侧上以固定方式各自连接至通管的壁。
不管条状体是否在狭缝的帮助下或在切割出来的轮廓帮助下形成，条状体可被弯曲成波浪状或弯曲成锯齿形。优选波浪型弯曲，因为在此减少了紧凑型设计的高压力峰值的风险。此外，相对各个管道的纵向中心轴，优选简单地向外侧或向内侧弯曲或弯折条状体。同样原则上可能多次弯曲或弯折条状体，以便其每个相对于各个管道的纵向中心轴包括至少一个向外侧弯曲或弯折的区域和至少一个向内侧弯曲或弯折的区域。
有成本效益的实施例中。条状体可单向或二维弯曲，以便它们仅相对各个管道的纵向弯曲。可选择地，稍微昂贵的实施例中条状体可双向或三维弯曲，以便它们都可以相对纵向和横向弯曲，也就是在周向弯曲。
根据从属权利要求、附图和根据附图的相关附图说明可获得本发明的附加的重要特征和优点。
应当理解的是，上述提及的和下面要解释的特征在不背离本发明的范围时，不仅用于所述的各个组合，也用于其它组合或独立使用。
本发明的优选典型实施例于图中示出并且在下面的说明书中更加详细地解释，其中相同附图标记表示相同或相似或功能相同的组件。
附图简述
下为每种情况的示意图：
图1根据第一实施例的废气处理装置的大大简化的基本纵切面；
图2图1中膨胀补偿部区域的放大细节II；
图3图2中膨胀补偿部的条状体区域的放大细节III；
图4如同图1的视角，然而是废气处理装置的第二实施例；
图5图4中弹簧部分区域的放大细节V；
图6图5中弹簧部分的条状体区域的放大细节VI；
图7如图5中的细节图，然而是更进一步的实施例；
图8如图7中的细节图，然而是另一个实施例；
图9-12不同于其他实施例的条状体的大大简化的细节图；
图13-14不同实施例中，根据图5中的剖面线XIII，各自通过条状体的简化横截面。
具体实施方式
根据图1，废气处理装置1包括壳体2，其封闭出至少一个内部空间3。废气处理装置1用于内燃机的排气系统4(此处仅部分可见)，该排气系统4可优选地安置在道路车辆中。废气处理装置1可以是催化转化器，例如氧化催化转化器或NOX存储催化转化器或SCR-催化转化器。废气处理装置1也可以是颗粒过滤器，更优选地为烟尘过滤器。此外，废气处理装置1可以是消音器。它同样也涉及基本的催化转化器、颗粒过滤器和/或消音器的任意组合。特别地，图1和4各自仅示出了废气处理装置1的一部分。
图1所示实施例中的的废气处理装置1包括至少一个通管5，其无中断地通过内部空间3，也就是无中断地穿过内部空间3。此外，通管5在两个互相隔开的固定点6和7以固定方式连接至壳体2。固定点6、7可通过焊接连接实现。
在固定点6、7之间，通管5至少包括一个膨胀补偿部8，其在图1中由大括号标明。相对于通管5的纵向中心轴9，膨胀补偿部8是纵向或轴向部分。在图1的例子中，标明了两个这样的膨胀补偿部8，其可二选其一地或都选地实现。
根据图2，各个膨胀补偿部8的特征在于，其中通管5的壁10包括多个条状体11和多个狭缝12，其相对于纵向轴9在周向上交替。狭缝12穿透壁10。条状体11相对于相邻的管道通管5的壁部13和14突出。实际上，条状体11几何成形，以便它们弹性伸缩地吸收作用于通管5上的张力和压缩力。这样的力可经由固定点6、7引入到通管5。例如，热胀效应可导致通管5比壳体2更快和/或更强烈地膨胀，其结果是可出现上述力。
在图2和3中条状体11是波浪形并简单向外弯曲。图3示出了条状体11的工作方式。通过箭头15指示的压缩力15导致通管5的压缩16。条状体11可弹性地向外凹并且在这过程中实现了一个冲程17，其抵消了压缩16或弹性伸缩吸收了压缩力15。当压缩力15减小时，压缩16也减小从而导致冲程17也弹性伸缩减小。相反顺序的同样过程应用于拉力。
根据图1，位于壳体2侧面的固定点6、7设置于壳体2的底部34，35。很显然，对于另一个配置方式而言，底部34、35也可以是位于内侧的底部，即设置在壳体2的内部的底部。
图4示出了废气处理装置1的另一个实施例。它与图1所示的实施例不同，它没有通过两个固定点6、7将通管5固定在壳体2上，而是在壳体2中两个管道18、19通过滑座20纵向可互相移置地安装。管道18，在下文中也特指第一管道18，可通过固定点21以固定方式连接至壳体2。固定点21可由例如焊接连接来实现。另一管道19，在下文中也特指第二管道19，可同样地以固定方式附于壳体2上。两个管道18、19在滑座20中同轴地插入彼此。
图4中稍短的第二管道19也可以通过形成在壳体2的壁33上的管道插口来成形。该管道插口19也可以在该壁33上整体模制。
滑座20中的管道18、19中的一个包含弹簧部分22，其在图4中由大括号标明。根据图5，该弹簧部分22的特征在于，它有多个条状体，其在下文中也同样地由11表示。这些条状体11相对于纵向轴9在圆周方向上相邻地分布。此外，相对于纵向中心轴9，它们在径向上被弹性伸缩地配置。此外，它们更优选地在径向预载下支承相应的其它管道18，19。
在图5、7和8所示的实施例中，相应的第一管道18装配了该弹簧部分22。在图5和8所示的实施例中，第一管道18插入第二管道19，从而在滑座20中形成了位于内部的管道18。然后这些实施例中的条状体11成形，以便它们从第一管道18向外侧背离并且径向预载地支承位于外侧的第二管道19。相比之下，图7示出了另一个实施例，其中第一管道18安装到第二管道19的外侧，且因此在滑座20中形成了位于外侧的管道18。在此情况下条状体11如此成形，以便它们在位于内侧的第二管道19的方向上向内突出并且以径向预载方式支承所述管道。关于条状体11的成形，图7也参考了图5的实施例。显然该条状体11向内侧预载的配置也能由图8所示的条状体11的实施例实现。
图6中解释了弹簧部分22的工作方式。尽管图6也涉及了图5所示的实施例，但它也可类似地应用于图7和8所示的实施例。
条状体11几何成形，以便在将弹簧部分22中的滑座20中的管道18、19推至一起之前，它们确定一个位于外侧的外接圆，其横截面比第二管道19的自由截面大，装备了弹簧部分22的第一管道18被插入其中。只要图7所示的第一管道18被安装在第二管道19上，条状体11就可类似地成形，以便在将滑座20中的管道18、19推至一起之前，它们确定一个位于内侧的外接圆，其横截面比第二管道19的外横截面小。
无论如何，根据图6推至一起的运动导致一个由箭头表示的径向力23，其弹性伸缩地变形，即压紧或拉平条状体11。其结果是，导致了冲程变化24，通过此弹性的条状体11沿径向弹性屈服。该冲程变化24导致由箭头指示的第一管道18的长度25发生变化。因为条状体11弹性形变，管道18的长度变化也是弹性的。因为条状体11产生弹性伸缩，其变形导致一个复位弹力，该弹力产生一个径向预载，通过该径向预载条状体11支承其它管道19。
如图13和14显然可知，使各条状体11弯成弧形或弓形不仅只有一种方法，而且可以随意提供两种方法。单向弯曲或仅二维弯曲的条状体11仅相对于纵向被弯曲或成弓形。双向弯曲或三维弯曲的条状体11另外也相对于周向弯曲或成弓形。这可以通过使用全部的滑座20来实现。图13和14中相对于周向的弓形或弧形被指定为37。在图13的轮廓下，弓形37有两个转折点。在图14的轮廓下，弓形37没有转折点。
根据图5、7和8，条状体11的成形还导致条状体11通过相对较小的接触面积26与相应的其它管道19接触。换句话说，在滑座20中的两个管道18、19堵塞的风险大大减小。
这里各个接触面积26小于面向其它管道19的各个条状体11的面积36。例如，各个条状体11的接触面积26占据各个条状体11的面积36的最大30％或最大25％或最大20％或最大15％或最大10％或最大5％。各个条状体11单向弯曲或成弓形时，优选各个接触面积26减小为在周向上延伸的一条线。假如各个条状体11以双向或三维的方式实现弯曲或成弓形，各个接触面积26优选地减小至一个点。
图5至7中所示的实施例，条状体11这样被实现，即各个管道的壁，下文中也指定为10，在弹簧部分22中的第一管道18的情况下，被多个狭缝中断，狭缝在下文中也指定为12。狭缝12穿透壁10。狭缝12和条状体11在周向上交替。图5的例子中，弹簧部分22成形在位于滑座20内侧的管道18上，以便条状体11向外突出。相比之下，图7所示实施例的弹簧部分22成形在位于滑座20外侧的管道18上，以便条状体11向内突出。
图5至7中所示实施例的弹簧部分22基本上可配置为与图1至3所示实施例的膨胀补偿部分8相同的设计。
图8显示了另一个实现弹簧部分22的实施例。在此情况下，条状体11这样来实现，即在各个管道的壁中的弹簧部分22中(所述壁在下文也特指10)，在第一管道18的情况下，多个条状体状壁部27在切口28的帮助下被切割出来并且向外展开。切口28更优选地设计为U型。至少，它们在三侧围绕条状体形壁部27，其结果是壁部27能向外展开以形成条状体11。在相邻的向外展开的条状体11之间，本实施例的弹簧部分22中存在另外的条状体形壁部29，所述弹簧部分22与邻近弹簧部分22的管道18的壁部互相连接，该壁部在此由13和14表示。除了向外张开的条状体11以外还存在这种条状体形壁部29，其与邻近的壁部13、14互相连接，但是在附图5至7所示实施例中其并不存在。在这里，这种连接功能由条状体11承担，所述条状体11连接到相邻的壁部13、14。
图8所示的例子中，弹簧部分22成形在滑座20中位于内侧的管道18上，以便条状体11向外展开。可选择地，弹簧部分22也可能成形在滑座20中位于外侧的管道，以便条状体11向内展开。关于图8中由箭头所示的废气流方向30，条状体在此被切割出来，以便它们在前侧的末端以固定方式连接至壁10。显然另一个实施例中也可实现相反的设计，以便条状体在尾侧的末端以固定方式连接至壁10。
在各个实施例中所示的仅仅作为例子的各个通管5或各个管道18、19在膨胀补偿部8的外侧或在弹簧部分22的外侧具有恒定的横截面。这里，显然通过其它实施例也能实现不同的横截面。更优选地，各个管道5、18、19也可以是漏斗。
在图1至8中所示的实施例中，各个条状体11不管其实际形状均为波浪形且单向弯曲。图9至12指示了条状体11的其他几何形状，然而没有表示完全。图9至12所示的条状体11的不同形状也可如在弹簧部分22中一样在膨胀补偿部8内部实现。这些不仅可被实现用于连接在根据图2、5和7的实施例的壁10的两侧的条状体11，还能用于仅连接到根据图8的实施例的一侧上的壁10的条状体11。
详细地，图9显示了双重弯曲波浪形状的条状体11，其包含一个向外弯曲或向外突出的区域31和向内弯曲或向内突出的区域32。图10和11分别示出条状体11，其弯曲为锯齿形或偏角。在图10中条状体11向外弯曲或偏角，而在图11中其向内偏角或弯曲。当图10和11中的条状体仅单向弯曲成锯齿形时，图12显示一种形式，其中条状体11双向弯曲或偏角成锯齿形。在该实施例中，条状体11从而再次有一个向外弯曲或向外突出的区域31和向内弯曲或向内突出的区域32
此处所示的实施例中，每个条状体11与纵向中心轴9平行延伸。因此，狭缝12也与纵向中心轴9平行延伸。然而，原则上下面的实施例也是可能的，即条状体11和相应的狭缝12可相对于纵向中心轴9倾斜地延伸，以便它们延伸为例如线状以及具有一个斜度。
所示的所有实施例中，条状体11整体模制在各个管道5，18上。然而，原则上下面的实施例也是可能的，即条状体11作为独立部件，其连接在各个管道5、18上。

Claims (12)

1.一种用于内燃机、更优选地用于道路车辆的内燃机的排气系统(4)的废气处理装置，
-具有外壳(2)，至少封闭出一个内部空间(3)，
-具有至少一个无中断的穿过内部空间(3)的通管(5)，且其在两个相互隔开的固定点(6，7)上以固定方式连接至壳体(2)，
-其中在固定点(6，7)之间的通管(5)包含至少一个膨胀补偿部(8)，其中通管(5)的壁(10)包含在周向上穿透壁(10)的交替的狭缝(12)和相对于通管(5)的壁部(13，14)突出的条状体(11)。
2.根据权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于，条状体(11)成形，以便它们弹性伸缩地吸收通过固定点(6，7)引入至通管(5)的拉伸力和压缩力(15)。
3.根据权利要求1或2所述的废气处理装置，其特征在于：
-条状体(11)弯曲成波浪状或折成锯齿形，
-其中更优选，条状体(11)相对于膨胀补偿部件(8)中的通管(5)的纵向中心轴(9)向外侧或向内侧单向弯曲或弯折，
-其中更优选，条状体(11)多次弯曲或弯折，并且相对于膨胀补偿部件(8)中的通管(5)的纵向中心轴(9)的条状体(11)包含至少一个向外侧弯曲或弯折的区域(31)和至少一个向内侧弯曲或弯折的区域(32)。
4.用于内燃机、更优选地用于道路车辆的内燃机的排气系统(4)的废气处理装置，
-具有外壳(2)，其中第一管道(18)通过滑座(20)纵向可移置地安装于第二管道(19)，
-其中滑座(20)中的管道(18，19)之一包含弹簧部分(22)，其中各个管道(18，19)的壁(10)具有多个在周向上相邻的条状体(11)，其相对于在弹簧部分(22)中的各个管道(18，19)的纵向中心轴(9)以弹簧伸缩方式径向支承另一个管道(18，19)。
5.根据权利要求4所述的废气处理装置，其特征在于
-条状体(11)成形，以便它们在预载下支承其它各个管道(18，19)，
-其中更优选地，各个条状体(11)通过一个接触面积支承相应的其它管道(18，19)，该接触面积比面对相应的其它管道(18，19)的条状体(11)的面积(36)小，其中接触面积(26)占条状体(11)面积(36)的最大30％或最大25％或最大20％或最大15％或最大10％。
6.根据权利要求4或5所述的废气处理装置，其特征在于
-条状体(11)如此成形，即在弹簧部分(22)中的壁(10)在周向上被多个穿透壁(10)的狭缝(22)中断并且条状体(11)相对于邻近的各个管道(18，19)的壁部(13，14)突出，
-其中更优选地，弹簧部分(22)形成于滑座(20)中位于内侧的管道(18)上并且条状体(11)向外突出，或者弹簧部分(22)形成于滑座(20)中位于外侧的管道(18)上并且条状体(11)向内突出。
7.根据权利要求6所述的废气处理装置，其特征在于
-条状体(11)弯曲成波浪状或折成锯齿形，
-其中更优选地，条状体(11)相对于膨胀补偿部件(8)中的通管(5)的纵向中心轴(9)向外侧单向弯曲或弯折或向内侧单向弯曲或弯折，
-其中更优选地，条状体(11)被多次弯曲或弯折，并且相对于膨胀补偿部件(8)中的通管(5)的纵向中心轴(9)包含至少一个向外侧弯曲或弯折的区域(31)和一个向内侧弯曲或弯折的区域(32)。
8.根据权利要求4或5所述的废气处理装置，其特征在于
-条状体(11)如此成形，即在周向上邻近的壁(10)中的弹簧部分(22)中的多个条状体形壁部(27)被切割出来并向外展开，
-其中更优选地，在相邻的向外张开的条状体(11)之间的周向上的弹簧部分(22)的壁(10)包括另外的条状体形壁部(29)，其与各个管道(18，19)相邻的壁部(13，14)相互连接，
-其中更优选地，弹簧部分(22)形成在滑座(20)中位于内侧的管道(18)上并且条状体(11)向外张开，或者弹簧部分(22)形成在滑座(20)中位于外侧的管道(18)上并且条状体(11)向内张开。
9.根据权利要求8所述的废气处理装置，其特征在于
-向外张开的条状体(11)是波浪形或弯曲的，和/或
-条状体(11)在前侧或尾侧向外张开。
10.根据权利要求4-9中任一项所述的废气处理装置，其特征在于
-各个条状体(11)仅相对于各个管道(18，19)的纵向弯曲，其中更优选地，在滑座(20)中的各个条状体(11)线性接触其它各个管道(18，19)，或
-各个条状体(11)相对于各个管道(18，19)的纵向以及相对于周向弯曲，其中更优选地，滑座(20)中的各个条状体(11)以点的方式与其它各个管道(18，19)接触。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的废气处理装置，其特征在于
-废气处理装置(1)是消音器，和/或
-在一个固定点(21)远离滑动座(20)的各个管道(18，19)以固定方式连接至壳体(2)，和/或
-各个固定点(6，7，21)通过焊接连接形成，和/或
-管道(19)由形成在壳体(2)的壁(33)上的管道口形成，更优选地在壁(33)上整体模制而成。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的废气处理装置，其特征在于，条状体(11)平行于各个管道(5，18，19)的纵向中心轴(9)延伸。
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