CN104822915A - 废气构件支架结构 - Google Patents

Abstract

一种废气后处理系统，其包括具有第一支架面和第二支架面的第一废气处理装置，以及第二废气处理装置和第三支架面和第四支架面。第一支架结构被附接到第一废气处理装置的第一支架面，并且第二支架结构被附接到第二废气处理装置的第三支架面，其中第二和第四支架面互相固定。

Description

废气构件支架结构

技术领域

本发明涉及一种废气构件支架结构，尤其涉及一种用于大型引擎后处理系统的废气构件支架结构。

背景技术

本节提供涉及本发明的背景信息，该背景信息不一定为现有技术。

已知的是，内燃机能产生可能对环境有害的排放。在致力于减少引擎可能具有的环境后果的过程中，废气后处理系统进行了广泛分析和开发。帮助处理引擎排放的多个构件包括颗粒过滤器和氧化催化剂以及还原催化剂。

随着时间的推移，多个废气后处理构件中的某些可能需要被移除和维修。例如，在颗粒过滤器的例子中，颗粒过滤器在其累积了一定量的烟尘后可能需要被维修。进行维修的一种方式是使得多个后处理构件可从组件移除，并且随后分开清洁。然而，根据引擎设备的大小，这项任务的时间和难度可增加。在这方面，诸如机车、船舶和大马力固定设备的大型引擎设备实质上能产生比例如牵引车引擎设备更多的废气排放。因此，废气后处理系统通常在规模上很大，以充分地处理由这些大型引擎设备产生的排放。由于后处理系统的规模的增大，维修该系统的能力实质上变得更困难，通常需要诸如吊车的辅助支撑机构，以帮助移除构件。

即，当废气后处理构件相对的大且重时，需要吊车或一些其他类型的重型起吊装置，以在当构件需要维修时将构件从废气后处理系统移除。实际上，需要一对吊车来将单个构件从废气后处理系统移除的情况并不少见，其中第一吊车从系统吊起元件，并且第二吊车支撑领近的构件的不再被连接的一端。然而，如果没有可用的第二吊车，维修所需的时间可不受期望地增加。

发明内容

本节提供本发明的总体概述，并且不是其全部范围或其所有特征的全面的公开。

本发明提供一种废气后处理系统，其包括具有第一支架面和第二支架面的第一废气处理装置、以及第二废气处理装置和第三支架面和第四支架面。第一支架结构被附接到第一废气处理装置的第一支架面，并且第二支架结构被附接到第二废气处理装置的第三支架面，其中第二和第四支架面相互固定。

进一步的适用领域将通过在此提供的描述变得显而易见。本发明内容中的描述和实施例目的仅在于说明，而不是限制本发明的范围。

附图说明

在此描述的附图仅作为所选实施方式而非所有可行实施方式的说明用途，并且不旨在限制本发明的范围。

图1是根据本发明的原理的废气后处理系统的示意图；

图2是根据本发明的原理的示例废气后处理系统的分解立体视图；

图3是图2所示的废气后处理系统的剖视图；

图4是根据本发明的原理的示例后处理支架结构的立体视图；

图5是根据本发明的原理的另一示例后处理支架结构的立体视图；

图6是根据本发明的原理的另一示例后处理支架结构的立体视图；

图7是根据本发明的原理的与废气处理装置连接的后处理支架结构的立体视图；

图8是根据本发明的原理的包括一对支架结构的废气后处理元件部的立体视图；

图9是根据本发明的原理的包括一对支架结构的废气后处理元件部的正视图；

遍及附图的多个视图，相应的附图标记表示相应的部分。

具体实施方式

将参考附图更全面的描述示例实施方式。

图1是根据本发明的废气系统10的示意性说明。废气系统10至少包括连通燃料源14的引擎12，燃料源14一旦被消耗，将产生废气，该废气被排进具有排气后处理组件18的废气通道16。引擎12的下游可设置废气处理装置，该废气处理装置可包括柴油颗粒过滤(DPF)构件20、柴油氧化催化(DOC)构件22和选择性催化还原(SCR)构件24。废气后处理组件18也可包括诸如燃烧炉26的构件，以提升通过废气通道16的废气的温度。在寒冷天气条件下以及在引擎12启动时，提升废气的温度有利于实现DOC和SCR构件20和24中的催化剂的点火，同时也有利于在需要时引发DPF20的再生。为了提供燃料给燃烧炉26，燃烧炉可包括连通燃料源14的进口管路28。

期望的是，DPF20可被作为废气处理构件以过滤存在于废气中的烟尘和其他微粒物。当烟尘和其他微粒物开始堵塞DPF20的小孔(未示出)时，DPF20可通过升高废气的温度而烧掉来自DPF20的过量的烟尘和微粒物的方式被清洁。出于上述理由，燃烧炉26优选地位于DOC22、SCR24以及DPF20的上游。然而可以理解的是，DPF20可位于DOC22和SCR24的上游，并且包括用于再生目的其自身特定的燃烧炉，同时第二燃烧炉(未示出)可位于DOC22和SCR24的上游。进一步的替代实施方式是DOC22、DPF20和SCR24中的每一个都包括特定的燃烧炉。

为了帮助减少引擎12产生的排放，废气后处理组件18可包括用于将排气处理流体周期性地喷射到废气流中的喷嘴30和32。如图1所示，喷嘴30可位于DOC22的上游，并且可操作地喷射至少帮助减少废气流中的NOx的碳氢化合物废气处理流体。在这方面，喷嘴30通过进口管路34与燃料源14流体连通，以将诸如柴油燃料的碳氢化合物喷射到DOC22的上游的废气通道16中。喷嘴30还可通过回流管路36连通燃料源14。回流管路36容许任何未被喷射到废气流中的碳氢化合物流回燃料源14。流过进口管路34、喷嘴30和回流管路36的碳氢化合物流还有助于冷却喷嘴30，以使喷嘴30不会过热。然而，也可考虑其他类型的冷却。例如，喷嘴30可设置冷却套(未示出)，冷却剂可在冷却套中通过以冷却喷嘴30。不超出本发明的范围，可替代地供给喷嘴30废气处理流体而不是来自料箱14的燃料。

喷嘴32可用于将诸如尿素的废气处理流体喷射到在SCR24的上游位置的废气通道16中。喷嘴30通过进口管路40与还原剂箱38连通。喷嘴32还通过回流管路42与箱38连通。回流管路42容许任何没有喷射进废气流的尿素回流到箱38。与喷嘴30相同，流过进口管路40、喷嘴32和回流管路42的尿素还有助于冷却喷嘴32，以使喷嘴32不会过热。然而，喷嘴32也可以相似于喷嘴30的方式设置冷却套(未示出)。

用于机车、船舶设备和固定设备的大型柴油引擎可具有超过单个喷嘴的容量的废气流率。因此，尽管对于碳氢化合物喷射仅示出了单个喷嘴30并且对于柴油处理流体喷射仅示出了单个喷嘴32，但是应该被理解的是，本发明考虑了用于碳氢化合物喷射和柴油处理流体喷射的多个喷嘴。

控制器44可被设置为控制废气系统10的多个部件，包括引擎12和废气后处理组件18。具体地，关于控制废气后处理组件18的元件，控制器44可操作地控制燃烧炉26和喷嘴30和32。为了控制这些元件中的每一个，多个传感器(未示出)可设置在遍及废气后处理组件18的位置，以，例如，监控废气温度、NOx浓度、压力、颗粒累积的回流压力、流率、废气处理流体的温度和压力等。

在大型引擎设备中，由于有效地处理在引擎12运行期间产生的大量废气所需的规模，因此多个废气后处理构件的生产可能成本过高。在此方面，例如DOC22、DPF20和SCR24的陶瓷基板的生产成本会非常高。因此，不制造在尺寸上与大引擎设备相称的大型废气处理构件，而是将废气流分流到多个废气通道16，每个废气通道16均包括在规模上更常规的燃烧炉26、DOC22、DPF20和SCR24元件。

可选地，代替将废气分流到使用传统尺寸的DOC22、DPF20和SCR24的多个废气通道16，或代替生产可能成本昂贵的大型的废气处理构件20、22和24，废气处理组件18可包括废气系统构件的阵列。参考图2至5，后处理元件部可包含多个废气处理构件20、22和24。如所示，构件20、22和24可为圆柱形，但本领域的技术人员已知或期望的任何形状都是可考虑的。例如，构件可为立方体、长方体或已知或期望的任何其他形状。而且，如图9所示，废气构件被布置为倒椎体结构，但本领域的技术人员已知或期望的任何结构都是可考虑的。

参考图2，废气后处理组件50可包括第一后处理元件部52、第二后处理元件部53和第三后处理元件部54。每个后处理元件部52至54可操作地支撑多个废气处理构件20、22或24。对于由每个元件部52至54支撑的废气处理构件，每个废气处理构件可相同(例如，都为氧化催化剂20)，或者被支撑的可以是废气处理构件的组合体。第一后处理元件部52可包括将第一后处理元件部52连接到废气通道16的进口壳体56。相似地，第三后处理元件部54可包括将处理过的废气释放到空气的出口壳体58。

根据本发明的原理，每个后处理元件部52至54都被设计为包括承载的第一支架面和非承载的第二支架面。例如，第一后处理元件部52被设计为包括第一凸缘和第二凸缘，其中第一凸缘和第二凸缘的其中之一被设计为承载的。更具体地，参考图3，第一后处理元件部52包括承载凸缘60和非承载凸缘62。如下面将更详细地描述的，承载凸缘60被设计为支承第一后处理元件部52的重量。相反地，非承载凸缘62被设计为将第一后处理元件部52连接到邻近的第二后处理元件部53的维修凸缘。如图3所示，废气进口壳体56可被连接到第一后处理元件部52的承载凸缘60。

第二后处理元件部53包括将第二后处理元件部53连接到邻近的第一和第三后处理元件部52和54的一对非承载凸缘64。因为第二后处理元件部53被置于邻近的第一和第三后处理元件部52和54之间，所以第二后处理元件部52还包括在非承载凸缘64之间的中间平面处的承载凸缘66。

第三后处理元件部54被设计为不包括承载凸缘。然而，第三后处理元件部54包括将第三后处理部54连接到邻近的第二后处理元件部53的非承载凸缘68，并且还包括限定废气出口壳体58的一部分的承载面70。

具有承载凸缘或面的废气后处理系统50的每个元件的显著性在于，系统50的每个元件相对地大且重，以容纳由例如机车、船舶和固定设备使用的大型引擎排放的大量废气。如下面将更详细的描述的，由于这些元件的尺寸很大，这些部件的维修很难。

本发明的废气后处理系统50不需要多个吊车或起重装置以将元件从废气后处理系统移除。在这方面，如上述，后处理系统50的每个元件都至少包括承载面或凸缘。在这些承载面或凸缘处设置有支架结构76，支架结构76相互对应地支撑每个后处理元件部52至54。

特别地，第一废气后处理元件部52包括在承载凸缘60处的支架结构76；第二废气后处理元件部53包括在承载凸缘66处的支架结构76；并且第三废气后处理元件部54包括在承载面70处的支架结构76。由于每个后处理元件部52至54都具有附接了支架结构76的承载面，因此当这些元件中的一个从后处理系统50被移除时，在不依靠邻近的构件支承一些自身重量的情况下，其余的部件仍被支撑。

例如，不使用吊车或起重装置，通过使用附接在承载凸缘66的支架结构76，如果将第二废气后处理元件部53从废气后处理系统50移除，废气后处理系统50中的邻近元件，诸如第一废气后处理元件部52和第三废气后处理系统54，将仍被支撑。因此，仅需要单个吊车来移除第二废气后处理元件部52。这使得废气后处理系统50更容易被维修，因此减少了废气后处理系统50所连接的大型引擎的停工时间。

示例支架结构76在图4至6中被示出。如这些图所示，每个支架结构76都包括基板78和被布置为垂直于基板78的连接板80。基板78可为通用平面组件，其具有用于使用诸如螺栓或螺钉的紧固件(未示出)将基板78连接到其他结构的孔79。连接板80连接到各构件的承载凸缘或承载面。为了增加连接板80相对于基板78的稳固性，图4和5中所示的支架结构76和76’还可各自包括提供连接板80的附加结构支撑的角撑件82。

图4示出了连接板80沿基板78的长度L被布置为垂直于基板78的结构。相反地，图5示出了连接板80’沿基板78’的宽度W被布置为垂直于基板78’的支架结构76’。连接板80’两端突出基板78’。可选构造包括仅在一端以悬臂式突出于基板78’的连接板80’。进一步，图5所示的支架结构76’包括被成形为水手帽状的连接板80’。然而，图5中的连接板80’也可为如图4中所示的半圆形。相似地，不超出本发明的范围，图4中所示的半圆形连接板80可被成形为水手帽状。

图6示出了不含角撑件82的支架结构76”。无论如何，要确保基板78”和连接板80”之间的适当的结构支撑，支架结构76”包括被形成在基板78”中、接收连接板80”的凹槽84。为了将连接板80”固定到凹槽84，连接板80”可被焊接到凹槽84和基板78”。

为了将支架结构76连接到废气后处理系统50的元件的承载凸缘或承载面，连接板80可包括容纳诸如螺栓的紧固件的多个孔86。具体地，参考图7，可看出的是，使用螺栓88将支架结构76’附接于第一后处理元件部52的承载凸缘60。应该理解的是，不超出本发明的范围，支架结构76’可被额外地焊接于承载凸缘60，以增强支架结构76’和承载凸缘60之间的稳固性。在这方面，支架结构76优选地由诸如钢材的材料形成。这种材料提供了足够的机械强度和结构强度，并且易于焊接。

由于支架板76被设计为在不存在提供承载帮助的邻近元件的情况下支撑每个废气后处理元件部52至54，因此优选的是，支架结构76在每个元件部的下侧被附接到每个后处理元件部52至54。例如，再次参考图3，可看出的是，每个支架结构76都被设置在后处理系统50下方。

进一步，应该理解的是，多个支架结构76可被使用于支撑每个后处理元件部52、53和54。例如，参考图8，可看出的是，至少一对支架板76可被使用于支撑以倒置姿势示出的第三废气后处理元件部54。一对支架结构76被固定于承载面70，以支撑第三后处理元件部54。通过使用一对支架结构76，进一步更可靠地支撑第三后处理元件部54的重量。

因为图8所示的支架结构76不被设置为直接在第三后处理元件部54的下方，所以可能需要附加的支架结构以完全支撑后处理元件部。即是，如图8中所见，支架结构76被示出为设置在邻近最底部的废气处理构件90的位置。由于支架板76被设置在这个位置，最底部的废气处理构件90会使得将支架板76固定到安装废气处理系统50的框架或地面92受到干扰。因此，辅助支架结构94可被设置为连接到支架结构76。

参考图9，废气后处理元件部被示出为被一对支架结构76支撑，一对支架结构76被设置在邻近最底部的废气处理构件90的位置。支架结构76进而被固定于辅助支架结构94，该辅助支架结构94被固定到框架或地面92。辅助支架结构94通过限制在轴向方向上(即是，从进口到出口的方向)的运动将系统放于地面，但容许系统的振动。虽然，为了尽可能多的减少系统的振动，减振器95可被设置在辅助支架结构94和支架结构76之间。在所示的特定的示例实施方式中，第二废气后处理元件部52被示出为被支架结构76和辅助支架结构94支撑。尽管在图9中未示出，应该理解的是，支架结构76可被固定到被设置在第二废气后处理元件部52的中间平面处的承载凸缘66。无论如何，通过使用支架结构76和辅助支架结构94，以如果邻近的废气后处理元件部52或54被移除则不需要额外的起重装置或吊车来支撑其重量的方式，稳固地支撑第二废气后处理元件部52。

以说明和描述的目的提供了上述实施方式的描述。这并非旨在穷尽本发明或限制本发明。特定实施方式的单个元件或特征通常不被限制于所述特定实施方式，但是，即使没有具体地示出或描述，在适用的情况下，它们可互换且可以被用于所选的实施方式中。上述也可以以许多方式变化。该变化并不被认为是偏离本发明，并且所有这些修改都被包括在本发明的范围内。

Claims (23)

1.一种废气后处理系统，其包含：

第一废气后处理元件部，其具有第一承载凸缘和第一非承载凸缘；

第二废气后处理元件部，其具有第二承载凸缘和第二非承载凸缘；

第一支架结构，其附接于第一废气处理装置的第一承载凸缘；以及

第二支架结构，其附接于第二废气处理装置的第二承载凸缘，

其中，第一废气后处理元件部和第二废气后处理元件部在第一非承载凸缘和第二非承载凸缘处互相连接。

2.根据权利要求1所述的废气后处理系统，其中，第一支架结构和第二支架结构各自包括基板和连接板，连接板各自被固定于第一承载凸缘和第二承载凸缘。

3.根据权利要求2所述的废气后处理系统，其中，连接板被布置为垂直于基板。

4.根据权利要求2所述的废气后处理系统，其中，基板包括接收连接板的凹槽。

5.根据权利要求3所述的废气后处理系统，其中，连接板被布置为在基板的长度方向上垂直于基板。

6.根据权利要求3所述的废气后处理系统，其中，连接板被布置为在基板的宽度方向上垂直于基板。

7.根据权利要求2所述的废气后处理系统，其中，使用紧固件将连接板固定于第一承载凸缘和第二承载凸缘。

8.根据权利要求6所述的废气后处理系统，其中，连接板通过焊接被固定于第一承载凸缘和第二承载凸缘。

9.根据权利要求1所述的废气后处理系统，其中，第一废气后处理元件部和第二废气后处理元件部可移除地互相连接。

10.根据权利要求8所述的废气后处理系统，其中，当第一非承载凸缘和第二非承载凸缘不互相连接时，第一支架结构和第二支架结构各自独立地支撑第一废气后处理元件部和第二废气后处理元件部。

11.根据权利要求1所述的废气后处理系统，其中，第一废气后处理元件部和第二废气后处理元件部各自容纳至少一个废气处理构件。

12.根据权利要求11所述的废气后处理系统，其中，废气处理构件选自由颗粒过滤器、氧化催化剂和选择性还原催化剂组成的组。

13.一种废气后处理系统，其包含：

第一废气后处理元件部，其包括废气处理构件的第一阵列，第一废气后处理元件部包括第一承载凸缘和第一非承载凸缘；

第一支架结构，其被固定于第一承载凸缘，以用于支撑第一废气后处理元件部；

第二废气后处理元件部，其包括废气处理构件的第二阵列，第二废气后处理元件部包括可移除地连接到第一非承载凸缘的进口凸缘、出口凸缘、以及位于进口凸缘和出口凸缘之间的中间平面凸缘；

第二支架结构，其被固定于中间平面凸缘，以用于支承第二废气后处理元件部；

第三废气后处理元件部，其包括废气处理构件的第三阵列，第三废气后处理元件部包括可移除地连接到出口凸缘的第三非承载凸缘以及承载面；以及

第三支架结构，其被固定于承载面，以用于支撑第三废气后处理元件部。

14.根据权利要求13所述的废气后处理系统，其中，每个支架结构都包括基板和连接板，连接板各自被固定到第一承载凸缘、第二承载凸缘和中间平面凸缘。

15.根据权利要求14所述的废气后处理系统，其中，连接板被布置为垂直于基板。

16.根据权利要求14所述的废气后处理系统，其中，基板包括接收连接板的凹槽。

17.根据权利要求14所述的废气后处理系统，其中，连接板被布置为在基板的长度方向上垂直于基板。

18.根据权利要求14所述的废气后处理系统，其中，连接板被布置为在基板的宽度方向上垂直于基板。

19.根据权利要求14所述的废气后处理系统，其中，使用紧固件将连接板各自固定到第一承载凸缘、承载面和中间平面凸缘。

20.根据权利要求19所述的废气后处理系统，其中，通过焊接将连接板各自固定到第一承载凸缘、承载面和中间平面凸缘。

21.根据权利要求13所述的废气后处理系统，其中，当废气后处理元件部中的一个被移除时，每个支架结构都独立地支撑废气后处理元件部。

22.根据权利要求13所述的废气后处理系统，其中，废气处理构件选自由颗粒过滤器、氧化催化剂和选择性还原催化剂组成的组。

23.一种废气后处理系统，其包含：

废气进口和废气出口；

废气处理构件的阵列，其被设置于壳体中，该壳体包括第一连接凸缘，其将壳体固定到进口；第二连接凸缘，其将壳体固定到出口；以及第三凸缘，其在第一凸缘和第二凸缘之间的位置处被设置在壳体上；以及

支架装置，其被固定到第三凸缘，该支架装置相对于进口和出口独立地支撑壳体。