CN102667291A - 用于废气排出系统的连接器系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于将废气排出系统连接到内燃机的排气管上的连接器系统。该连接器系统包括第一凸缘，该第一凸缘可连接到发动机的排气管上。第二凸缘连接到导管上，废气从该导管中排除。第一和第二凸缘可具有配合的锥形面，用以便于第二凸缘相对于第一凸缘的对齐。第二凸缘优选地包括磁体，该磁体用于提供在第一凸缘与第二凸缘之间牢靠的连接，同时能够实现该连接的迅速脱开。该磁体优选地以不对称的构型布置。

Description

用于废气排出系统的连接器系统

技术领域

本发明总体涉及一种用于废气排出系统的连接器系统，更具体地，涉及一种用于将导管附接到内燃机的排气管上的连接器系统。

背景技术

存在许多内燃机需要在诸如汽车修理厂的结构内操作的情况。例如，汽车发动机可能需要在维修车间调整和测试。诸如救护车和消防车的应急车辆通常存在急救医疗服务(EMS)站或消防站中。在车辆进入或离开场站时，废气进入急救医疗服务站或消防站中。另外，例如当进行消防车的泵测试时，可能会存在在一段持续的时间里在场站中运行发动机的需要。

内燃机废气、特别是柴油机烟气已被看作严重的健康危害。存在从建筑物内部的空气中去除空气污染物的需要。优选的方法包括在内燃机的排气管处捕获烟气，并将该烟气引导至建筑物外。为此，已经开发了包括设置有管嘴的柔性管的系统，所述管嘴用于将软管连接到车辆的排气管上。软管连接于敞开的通风口，例如在建筑物的房顶中的通风管。绝大多数情况下，该系统包括用于排出废气的风扇。

这样的系统的操作通常包括以下步骤。当车辆返回场站时，它仅停留在场站的外面，使得车辆的排气管在软管管嘴的可达范围内。工作人员将该管嘴附接到排气尾管上，此时使车辆进入场站。许多排气系统设置有传感器，用以确保当该软管连接到正在运行的发动机的排气尾管上时的自动操作。通常，当车辆在场站中时，废气软管保持与车辆的排气管的连接。

在要离开场站时，管嘴需要与排气尾管上断开连接。所述断开连接希望发生在预定位置，例如在场站的门口。

希望将软管连接到排气管上的管嘴满足一些必要条件。管嘴与排气尾管的对齐应该是迅速和容易的。该管嘴应该产生与该排气尾管的耐用和牢靠的连接。在车辆离开场站并且排气管的端部通过预定点时，希望该管嘴的脱开自动地发生。

Hyslop的美国专利5,927,759公开了一种用于废气连接系统的连接组件。该组件包括三个主要的部件。第一部件为设计为与车辆的排气尾管附接的环形套管。第二部件为管嘴定位器环，该定位器环滑动到所述环形套管上。第三部件为废气管嘴组件，该组件设计为滑动到管嘴定位器环上，并抵靠该管嘴定位器环装配。该废气管嘴组件包含两个磁体组，其在废气管嘴组件连接时接触该环形套管的外表面。

在此参考文献中公开的连接组件相对复杂。在环上滑动管嘴组件的需要使得对齐笨拙而困难。如果车辆的排气管不平行于车辆的纵向轴线，则该组件不能可靠地自动断开连接。

Pausch等的美国专利5,096,230公开了一种用于将废气移出软管的进口连接到车辆的排气尾管的出口上的快速脱开接合器。该接合器包括三个圆盘状永磁体和固定在排气尾管的出口上的三个容器形磁铁连接器。由于其要求所有三个磁铁与它们各自的连接器的同时对齐，故而接合器与排气尾管的出口的对齐是困难且麻烦的。

因而，存在对便于管嘴与车辆排气尾管的出口的对齐的连接器系统的需要。还存在对在车辆离开场站时能可靠且自动地断开连接、而当发动机在使用中时提供牢靠的密封的系统的需要。

发明内容

本发明通过提供一种用于废气排出系统的连接器系统来解决这些问题，所述系统包括限定第一开口的第一凸缘、和限定第二开口的第二凸缘，所述第一凸缘具有第一锥形面。

在本发明的替代性实施方式中提供了如权利要求12所述的连接器，其中，第一锥形面向外并背离连接件延伸，以形成阳连接凸缘。

本发明的另一方面涉及一种包括本发明的连接器系统的废气排出系统。

附图说明

本发明的特征和优点将参照以下的附图得以理解，附图中：

图1为本发明一个实施方式的纵向横截面图；

图2为根据本发明的废气排出系统的示意图；

图3为本发明的连接器系统的一个实施方式的立体图，图中示出了第一凸缘的外部和第二凸缘的内部；

图4为图3的实施方式的立体图，图中示出了第一凸缘的内部和第二凸缘的外部。

本发明的详细描述

本发明提供了一种用于废气排出系统的连接器系统，该连接器系统包括第一凸缘和第二凸缘，该第二凸缘定尺寸为并构造为与该第一凸缘配合。

第一凸缘设计为连接于装配有内燃机的车辆上。该第一凸缘限定第一开口，该第一开口大体对应于车辆的排气管的出口的形状和尺寸。第一凸缘设计为附接于车辆上：或者直接附接在车辆的排气管上，或者附接在排气管附近的车辆的某个其他零件上。直接附接到排气管的出口开口是优选的。

本发明的连接系统包括以下两个特征中的至少一个。优选地，该连接包括两个特征。

第一特征包括由第一凸缘具有的第一锥形面。该第一锥形面便于第一凸缘和第二凸缘的对齐。

第二特征包括不对称地设置在所述凸缘中的一个的表面上的多个磁体。优选地，该磁体设置在第二凸缘上。磁体的不对称设置允许调适沿凸缘表面的磁场强度，以使磁场强度能够在某些区域更强，在其他区域更弱。调适磁场强度还使得有可能使提供可靠连接的磁体的数量最小，由此使成本大幅降低。

现在将参照将第一凸缘直接附接于车辆的排气尾管的出口上的连接系统描述第一特征。可以理解，在将第一凸缘附接到车辆的某个其他零件上的实施方式中，该特征提供相似的优点。

在一个实施方式中，锥形面背离排气尾管延伸，并且在废气流动的方向上向内渐缩。在该实施方式中，锥形面最小直径限定第一开口。在该实施方式中，第二开口的直径等于或者稍大于锥形面的基部。两个凸缘的对齐通过使第二凸缘在第一凸缘的伸出锥形面上滑动而轻松地完成。

在更优选的实施方式中，第二凸缘具有第二锥形面，该第二锥形面定尺寸为并构造为与第一锥形面配合。在此实施方式中，第二开口由第二锥形面限定。

第一锥形面能够背离排气尾管延伸，并且在废气流动的方向上向内渐缩，以形成阳连接凸缘件。配合的第二锥形面形成阴连接凸缘件。

在替代性实施方式中，第一锥形面向内并朝向排气尾管的出口延伸，以形成阴连接凸缘件。配合的第二锥形面形成阳连接凸缘件。

理想地，第一凸缘进一步具有大体上平行于第一开口的平面的第一大体平坦表面。该大致平坦表面优选地绕第一锥形面的基部呈环状延伸。

第二凸缘可具有大体上平行于第二开口的平面的第二大体平坦表面。该第二大体平坦表面优选地绕第二锥形面的基部呈环状延伸。该第二大体平坦表面能够制成配合第一大致平坦表面。

第一或第二凸缘能够设置一个或更多个磁体，以提供用于将两个凸缘保持在一起的磁力。优选地，磁体设置在第二凸缘中，以减少该磁体暴露于高的废气温度、以及泥土和灰尘中。该磁体可以为电磁体或永磁体。如果使用永磁体，则稀土磁体是优选的。

配合的凸缘提供当两个凸缘连接时用于将磁体附接于其上的磁性的或可磁化的表面。可磁化表面优选地包括铁磁材料。

磁体能够设置在大体平坦表面的一个中或者锥形面的一个中。该磁体的优选位置为使得从第二大体平坦表面放射磁场。优选地，磁场在与第二大体平坦表面大体垂直的方向上放射。例如，棒形磁体或盘状磁体可以紧贴地设置在第二大体平坦表面后，或者可以设置在孔中而穿过第二大体平坦表面伸出。后者的构造是优选的，因为其允许磁体与配合表面的直接接触。

可枢转地安装该磁体是有利的。即使当例如在两个表面之间存在碎片微粒而导致两个配合表面没有完全对齐时，这样的布置也使得磁体能够与相对的配合表面接触。

在优选实施方式中，本连接器系统包含多于一个的磁体，而所述多个磁体不对称地分布在安装表面、例如第二大体平坦表面上。磁体的这种不对称分布允许根据凸缘的位置而调适磁力。例如，可将大于一半的磁体设置在该连接器系统的下半部中。结果，借助在向上方向上拉动而使两个凸缘断开连接所需要的力比借助在第二凸缘上向下推而用于所述断开连接所需要的力大。因此，手动地将第二凸缘与车辆断开连接要比借助安装在天花板上的软管将第二凸缘拉开需要更少的力。

类似地，磁体的不均匀分布能够用来确保连接器系统在安装在不平行于车辆的纵向轴向的排气尾管上时的可靠脱开。这可以通过在第二凸缘的面向前的半部中设置小于一半的磁体来完成。

第二凸缘可具有用于附接废气导管的管状件，例如柔性管。该管状件优选地为拐肘的形状。该拐肘的角度可选择为与车辆到达连接器系统的脱开点时导管相对于车辆的角度近似相同，以确保在导管的低的部分中的牵引力或多或少的均衡分布。

根据导管下部在建筑物的天花板处或者接近天花板处的附连点，拐肘的角部可以在从约0°至约90°、优选为从约15°至约75°的范围内。

磁体的不对称的设置可以针对拐肘的位置来选择。将大于一半的磁体设置在更接近拐肘的外角的凸缘的半部中，通常是有利的。

可以理解，第二特征的各种优点、即磁体的不对称设置可以在不具有第一特征、例如锥形面或表面的实施方式中获得。特别地设想了结合有第二特征而没有结合第一特征的实施方式。

本发明的另一方面是结合创新的连接系统的用于排出废气的系统。该系统大体包括具有第一和第二端部的导管，该第一端部连接于第二凸缘。

导管的第二端部连接至与建筑物外部连通的通风口。该系统可包括用于通过导管传送废气的风扇。

第一凸缘可直接安装于例如车辆发动机的内燃机的排气管的出口处。替代性地，第一凸缘安装在车辆的邻近车辆的排气管出口的零件上，使得第一开口叠加在排气管的出口开口上。在前一种情况中，第一凸缘可设置用于将凸缘附接到排气管的连接管。

可以理解，第一凸缘和第二凸缘能够互换，使得第二凸缘安装在车辆上，而第一凸缘连接到导管上。

借助将第二凸缘配合到第一凸缘上而将导管连接于车辆上。由于该配合表面，该连接提供牢靠的密封。该系统可在导管中设置压力传感器。如果发动机在导管附接于其排气管上的情况下运行，则由此带来的导管中的压力增大被压力传感器检测。该传感器可用来在发生压力增大时自动地打开废气风扇。在压力降低时，例如在发动机关闭之后，或者在导管与排气管断开连接之后，同一传感器可用来关闭所述风扇。

可能可取的是，在至少一个凸缘中设置通气口，使得当风扇在使用中时将周围的空气吸进该系统中。周围的空气在废气进入导管前将其冷却，因而减少导管以及废气排出系统的其他零件受到热破坏的风险。通气口优选地设置在安装在车辆上的凸缘中。优选地，通气口设置有空气阀，用以例如在当发动机正在运行而风扇还未被压力传感器打开时可能发生的超压的短暂期间，防止废气进入建筑物结构中。

该系统设计为当拉力施加到第二凸缘上时使得第二凸缘与第一凸缘断开连接。在初步的实施方式中，导管是柔性的并且具有特定的长度。当车辆离开场站时，导管将跟随该车辆直至该导管完全地延伸。当导管不能进一步延伸时，第二凸缘将与第一凸缘断开连接。导管的抗张强度选择为远超过将第一和第二凸缘保持在一起的磁力。

可取的是，当车辆离开场站时引导导管的运动。例如，导管可从在建筑物的天花板下方的轨道上行进的空中吊运车上悬挂下来。当车辆静止时，空中吊运车近似地位于排气管出口的正上方。当车辆移出场站时，空中吊运车沿它的轨道在场站的出口门的大体方向上移动，直到它到达轨道的端部。

可取的是，设置弹簧平衡器，该弹簧平衡器可在接近第二凸缘的点上、或者在第二凸缘和建筑物的天花板之间的点上连接在导管上。弹簧平衡器包括弹簧负载缆线，其在车辆移出建筑物时展开。弹簧平衡器进一步包括限制该弹簧负载缆线的展开的限制器。

示例性实施方式的描述

以下为仅以示例方式并参照附图而给出的本发明的某些实施方式的描述。参照图1，示出了本发明的连接器系统的具体实施方式的纵向横截面图。

图1中的连接系统包括第一凸缘150以及第二凸缘100。

第二凸缘100限定第二开口102，该第二开口102渐缩至在104处的更小直径。开口102中设置有网筛122。网筛122的目的在于捕获可能被废气带走的微粒碎片。

第二开口102由支撑凸缘110围绕。该支撑凸缘110具有第二锥形面112。渐缩的方向为使得开口102的直径在图1中从左至右减少。

该支撑凸缘110进一步具有第二大体平坦表面114。该第二大体平坦表面114平行于第二开口102的平面，并具有容置在该第二大体平坦表面114的外表面中的磁体116。该磁体116不是刚性地固定到第二凸缘部114上，而是松弛地装配在第二凸缘部114中。

内凸缘部118设置用来将磁体116保持在其适当位置上。内凸缘部118设置为使得磁体允许移动、具体为稍微枢转到某个程度。优选地，磁体116成对设置，其中，将所述成对的磁体附加到板上，以便在一对中的磁铁能够相继地枢转。

在描述的实施方式中，第一凸缘部112由第二凸缘部114围绕。

支撑凸缘110的外围覆盖着橡胶覆盖物120，用以保护第二凸缘100和可能连接有该排出接合器100的车辆，免于在连接这两个凸缘以及使者两个凸缘断开连接时的损坏。

第二凸缘100进一步包括圆锥形连接件130，在其较大的端部上，该圆锥形连接器130在位置104处连接在第二开口102上。在其较小的端部上，该圆锥形连接器130连接在管元件140上。管元件140的第一开口142设置为与管元件140的第二开口144呈约60°角。也可考虑在从0°到90°的范围内变化的其他角度来具体实施本发明。

第一凸缘150限定第一开口152。排气管150的第一开口152由凸缘部160围绕。第一凸缘150设置有连接部170。在此实施方式中，连接部170的开口154具有与第一开口152大体上相同的直径。

连接部170包括切口172。连接部170布置为在车辆的排气管上滑动。切口172设置为使得开口154的直径是稍微可调整的，用以便于将排气管接合器150连接到车辆的排气管(未示出)上。将排气管接合器150应用在车辆的排气管上时，排气管接合器150可借助管夹具180附加到排气管上。管夹具180包括螺纹杆182，该螺纹杆182围绕连接部170以180°的角度弯曲。螺纹杆182的两个端部都引导通过在固着元件186中的孔并借助螺栓184固定。通过将螺栓184上紧到螺纹杆182，将连接部170稳固地附接在排气管上。当然，本领域已知的其他固着元件可代替管夹具180应用。

凸缘部160具有第一锥形面162。该第一锥形面162渐缩使得凸缘部169的外直径在图1中从左到右渐缩。凸缘部160进一步具有第一大体平坦表面164。该第一大体平坦表面164具有平行于第一开口152的定向。此外，凸缘部160包括第三平坦表面166。该第三平坦表面166包括通气口168。

在描述的实施方式中，第三平坦表面166由第一锥形面162围绕，该第一锥形面162本身又由第一平坦表面164围绕。

锥形面162和112的尺寸及其锥角使得第二锥形面162贴合地配合于第一锥形面112中。

图2公开了包括排气管210的应急车辆200的示意图。第一凸缘150连接于排气管210上。第二凸缘100借助磁体施加的力，于第一开口处连接于第一凸缘150上。在管140处，第二凸缘连接于排出软管220的一个端部上。排出软管220的另一端部连接于强制气流发生器240上，软管220用作用于来自车辆200的废气的导管。强制气流发生器240产生强制气流，由此将废气从应急车辆200的排气管210中排出。该排出软管经由弹簧平衡器230附加到如消防站的建筑结构中。该弹簧平衡器230经由轨道系统250连接于消防站结构上。

当应急车辆200离开该结构时，由于排出软管220经由排出接合器100——该排出接合器100连接到排气管接合器150、而排气管接合器150本身又连接到排气管210上——而联接于车辆200上，故而该排出软管220将跟随应急车辆。通过此动作，第一弹簧平衡器230将经由该轨道系统250跟随应急车辆200。在该轨道系统250的端部，弹簧平衡器230的水平运动受到阻碍。

随后，缆线232从弹簧平衡器230上以预确定的力展开。在缆线232完全从弹簧平衡器上展开之前，该缆线232受到限制器234的阻碍。这导致弹簧平衡器230经由缆线232施加到排气管220上的力突然且巨大的增加。该力由排气管220转移至第二凸缘100，导致第二凸缘的100突然离开第一凸缘150。

图4示出了第二凸缘100和第一凸缘150的立体图。特别地，图中可以比图1示出的更详细地看到磁体116在第二大体平坦表面114的位置。在图3所示的实施方式中，磁体116成对设置。此外，磁体116不对称地分布在第二平坦表面114上，使第二平坦表面114的下半部包括比第二平坦表面114的上半部更多的磁体116。

由于这样的设置，即使磁力足以维持使用中的牢靠连接，也能够借助在拐肘140上向下推，而将第二凸缘100相对容易地与第一凸缘150手动断开连接。

图4示出了在不同视角下的连接器系统。该视角特别提供了设置在第三平坦表面166中的通气口168的更好的视图。设置这些开口168，以便在排出废气时当排出接合器100连接到排气管210上时，提供环境温度的周围空气流来混合到废气中。这导致废气的大幅冷却，这保护排气系统中对温度敏感的零件免于热破坏。

可能可取的是，为通气口168设置空气阀，例如橡胶活板，来防止在该系统操作期间形成超压的情况下，废气逃逸到结构中。

已经讨论了根据本发明的各种方面的各种实施方式，本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明范围的情况下，那些实施方式的进一步的变化是可能的。例如，阳锥形面162和阴锥形面112可在第一凸缘和第二凸缘之间互换。

额外地或者替代性地，第二锥形面112和第二平坦表面114的位置可在第二凸缘100上互换。这导致了第二锥形面112围绕第二平坦表面114的构造。此选择也可在第一锥形面162和第二平坦表面164的位置上应用，第一锥形面162和第二平坦表面164的位置也是能够互换的。本领域的普通技术人员可以理解，这样的互换必须同时在第二凸缘100和第一凸缘150上执行，以维持它们的配合特性。

在另一个实施方式中，磁体116设置在第二锥形面112中。这样，第二平坦表面114和第一平坦表面164已经几乎失去其功能，可以省略。换句话说，第二锥形面112和第二平坦表面114能够一体结合为一个单一的凸缘部。类似地，第一锥形面162和第一平坦表面164能够一体结合为一个单一的接合器凸缘部。

在又一个实施方式中，磁体116不设置在第二凸缘100中，而是设置在第一凸缘150中。由于磁体在场站外的车辆操作过程中可能会暴露于不利条件中，故而本实施方式对于车辆中的内燃机是较不优选的。这种实施方式更适合于使用在固定不动的内燃机上。

本领域的普通技术人员可以容易地理解，在不脱离本发明范围的情况下，说明书中所公开的各种参数可以修改，并且公开的和/或要求保护的各种实施方式可以组合。

Claims (15)

1.一种用于废气排出系统的连接器系统，所述连接器系统包括限定第一开口的第一凸缘和限定第二开口的第二凸缘，所述第一凸缘具有第一锥形面。

2.如权利要求1中所述的连接器系统，其中，所述第二凸缘具有第二锥形面，所述第二锥形面定尺寸为并构造为与所述第一锥形面配合。

3.如权利要求1或2中所述的连接器系统，其中，所述第一凸缘进一步具有大体上平行于所述第一开口的平面的第一大体平坦表面，所述第二凸缘具有大体上平行于所述第二开口的第二大体平坦表面。

4.如前述权利要求中的任一项所述的连接器系统，其中，所述第二凸缘设置有一个或多个磁体，并且所述第一凸缘包括铁磁材料。

5.如权利要求4中所述的连接器系统，其中，所述一个或多个磁体设置为从所述第二大体平坦表面放射磁场。

6.如权利要求5中所述的连接器系统，其中，所述磁场大体上垂直于所述第二大体平坦表面放射。

7.如权利要求5或6中所述的连接器系统，其中，所述磁体不对称地分布在所述第二大体平坦表面上。

8.如权利要求5、6或7中所述的连接器系统，其中，所述第二凸缘设置有用于连接废气软管的管状件，所述管状件具有拐肘形状。

9.如权利要求8中所述的连接器，其中，所述拐肘形状具有在15°与75°之间的角。

10.如权利要求9中所述的连接器，其中，多个磁体不对称地分布在第二大体平坦表面上，使得所述第二大体平坦表面的更接近拐肘的内角的一部分比所述第二大体平坦表面的更接近拐肘的外角的相应部分包含更少的磁体。

11.如前述权利要求中的任一项所述的连接器，其中，所述第一凸缘进一步包括用于将所述第一凸缘连接到内燃机的排气管上的连接件。

12.如权利要求11中所述的连接器，其中，所述第一锥形面向外并远离所述连接件延伸，以形成阳连接凸缘件。

13.如权利要求11中所述的连接器，其中，所述第一锥形面向内并朝向所述连接件延伸，以形成阴连接凸缘件。

14.一种用于排出废气的系统，其包括前述权利要求中任一项所述的连接器系统以及具有连接到所述第二凸缘上的第一端部的导管，所述第一凸缘定尺寸为并构造为连接到内燃机的排气管上。

15.如权利要求14中所述的系统，其中，所述内燃机位于车辆中，当所述排气管由于车辆的运动而到达预定位置时，所述第二凸缘自动地与所述第一凸缘断开连接。

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