CN105257381B - 一种scr系统及其催化消声器和催化消声器的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种催化消声器及其焊接方法，该催化消声器包括壳体及设于壳体内腔的多孔管，多孔管与位于壳体外侧的过渡连接盘连通，壳体的前侧还设有前端盖，前端盖与壳体的内端壁连接，前端盖与过渡连接盘焊接；多孔管与前端盖和/或所述过渡连接盘焊接，使得过渡连接盘由前端盖单点支撑优化为多点支撑，从而大大提高该催化消声器的疲劳寿命。本发明还公开了一种包括该催化消声器的SCR系统。

Description

一种SCR系统及其催化消声器和催化消声器的焊接方法

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种SCR系统及其催化消声器和催化消声器的焊接方法。

背景技术

SCR系统根据功能主要分为控制单元、尿素剂量单元和催化消声器三部分。其中，尿素水溶液与尾气在催化消声器中进行水解、热解反应，生成的氨气与尾气在该催化消声器中的载体上发生催化还原反应，将NO_X还原为氮气，从而使柴油机尾气满足排放法规。因此，在SCR系统中，催化消声器起到至关重要的作用，其寿命一定程度上决定了SCR系统的寿命。目前，催化消声器组装时，各部件按一定的顺序焊接在一起。

一种典型的催化消声器及其焊接工艺如图1-3所示，图1为现有技术中催化消声器的焊接工艺示意图；图2为现有技术中催化消声器的结构示意图；图3为图2中Ⅰ部分的局部放大图。

如图2所示，该催化消声器包括：进气法兰1＇、进气直管2＇、过渡连接盘3＇、前挡板4＇、多孔管5＇、后挡板6＇、壳体7＇、前端盖8＇和载体组件9＇等部件。其中，前端盖8＇的作用是支撑过渡连接盘3＇并传递载荷至壳体7。该催化消声器组装时，按照图1所示的工艺流程进行，分为以下步骤：

①、将多孔管5＇和载体组件9＇分别与前挡板4＇和后挡板6＇焊接，形成焊接组件一；

同时，进气法兰1＇、进气直管2＇与过渡连接盘3＇依次焊接，形成焊接组件二。

②、将焊接组件一中的前挡板4＇与后挡板6＇分别与壳体7＇焊接，形成焊接组件三。

③、将前端盖8＇分别与焊接组件二中的过渡连接盘3＇和焊接组件三中的壳体7＇焊接，完成催化消声器的组装。

按上述工艺流程焊接形成的催化消声器中，如图3所示，过渡连接盘3＇仅与前端盖8＇焊接，二者形成单点支撑的悬臂结构，催化消声器工作过程中，过渡连接盘3＇所传递的载荷全部由前端盖8＇承受，造成前端盖8＇变形较大，并在交变载荷作用下，产生裂纹，造成前端盖疲劳寿命较低。

鉴于上述催化消声器存在的缺陷，亟待提供一种前端盖疲劳寿命较高的催化消声器。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的第一目的为提供一种催化消声器，该催化消声器改变组装时的焊接工艺，将多孔管与前端盖和/或过渡连接盘焊接，使得过渡连接盘由前端盖单点支撑优化为多点支撑，从而大大提高该催化消声器的疲劳寿命。本发明的第二目的为提供一种包括该催化消声器的SCR系统。本发明的第三目的为提供一种该催化消声器的焊接方法。

为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种SCR系统的催化消声器，包括壳体及设于所述壳体内腔的多孔管，所述多孔管与位于所述壳体外侧的过渡连接盘连通，所述壳体的前侧还设有前端盖，所述前端盖与所述壳体的内端壁连接，所述前端盖与所述过渡连接盘焊接；所述多孔管与所述前端盖和/或所述过渡连接盘焊接。

可选地，所述多孔管的前端伸出所述壳体，所述前端盖和/或所述过渡连接盘焊接于所述多孔管位于所述壳体外侧的外壁。

可选地，所述多孔管的前端伸入所述过渡连接盘内，所述过渡连接盘与所述前端盖均抵接于所述多孔管的外壁，且所述过渡连接盘、所述多孔管与所述前端盖焊接为一体。

可选地，所述多孔管的前端位于所述壳体内腔，所述过渡连接盘的后端伸入所述壳体内腔，并与所述多孔管的前端焊接，且所述前端盖焊接于所述过渡连接盘位于所述壳体外侧的外壁。

可选地，所述多孔管的前端伸入所述过渡连接盘内，且与所述过渡连接盘焊接。

可选地，还包括焊接于所述壳体内壁的前挡板和后挡板，所述壳体前侧壁、所述前挡板与所述后挡板均开设有与所述多孔管相配合的通孔，所述多孔管穿过所述通孔，且与所述后挡板焊接。

现有的催化消声器中，过渡连接盘仅与前端盖焊接，二者形成单点支撑的悬臂结构，催化消声器工作过程中，过渡连接盘所传递的交变载荷全部由前端盖承受，并在该交变载荷作用下，产生疲劳裂纹，造成前端盖疲劳寿命较低。

本发明所提供的催化消声器中，改变催化消声器组装时的焊接工艺流程，将过渡连接盘与前端盖焊接的同时，还将多孔管与前端盖和/或过渡连接盘焊接，使得过渡连接盘由前端盖单点支撑优化为多点支撑，过渡连接盘所传递的交变载荷由前端盖和多孔管共同承受，从而改善前端盖的受力，大大提高该催化消声器的疲劳寿命。

为了实现本发明的第二目的，本发明还提供一种SCR系统，包括相互连接的控制单元、尿素剂量单元及催化消声器，其中，催化消声器为以上所述的催化消声器。由于催化消声器具有上述技术效果，包括该催化消声器的SCR系统也具有相同的技术效果。

为了实现本发明的第三目的，本发明提供一种上述催化消声器的焊接方法，包括下述步骤：

10)将所述过渡连接盘与所述多孔管焊接。

11)将所述前挡板和所述后挡板分别与所述壳体焊接。

20)将所述过渡连接盘与所述前端盖焊接。

30)将所述前端盖与所述壳体焊接，所述多孔管与所述后挡板焊接。

附图说明

图1为现有技术中催化消声器的焊接工艺示意图；

图2为现有技术中催化消声器的结构示意图；

图3为图2中Ⅰ部分的局部放大图；

图4为本发明所提供催化消声器的第一种实施方式的结构示意图；

图5为图4中Ⅱ部分的局部放大图；

图6为图4的焊接流程图；

图7为本发明所提供催化消声器的第二种实施方式的结构示意图；

图8为图7中Ⅲ部分的局部放大图；

图9为图7的焊接流程图；

图10为图9中焊接组件一的结构示意图；

图11为图9中焊接组件二的结构示意图；

图12为图9中焊接组件三的结构示意图；

图13为图9中焊接组件四的结构示意图。

图1-3中：

1＇进气法兰、2＇进气直管、3＇过渡连接盘、4＇前挡板、5＇多孔管、6＇后挡板、7＇壳体、8＇前端盖、9＇载体组件。

图4-13中：

1进气法兰、2进气直管、3过渡连接盘、4前挡板、5多孔管、6后挡板、7壳体、8前端盖、9载体组件。

具体实施方式

本发明的第一核心为提供一种催化消声器，该催化消声器改变组装时的焊接工艺，将多孔管与前端盖和/或过渡连接盘焊接，使得过渡连接盘由前端盖单点支撑优化为多点支撑，从而大大提高该催化消声器的疲劳寿命。本发明的第二核心为提供一种包括该催化消声器的SCR系统。本发明的第三核心为提供一种该催化消声器的焊接方法。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，本文中出现的“前端”、“后端”等方位词是根据该催化消声器中尾气的运动方向定义的，其中，“前端”指的是靠近尾气进气端的方向，“后端”与之相反。

请参考附图4-6，其中，图4为本发明所提供催化消声器的第一种实施方式的结构示意图；图5为图4中Ⅱ部分的局部放大图；图6为图4的焊接流程图。

在一种具体实施方式中，如图4所示，本发明提供一种催化消声器，包括壳体7及设于壳体7内腔的多孔管5，该多孔管5始端连接位于壳体7外侧的过渡连接盘3，壳体7的前侧壁还设有前端盖8，且前端盖8与过渡连接盘3焊接；另外，多孔管5与前端盖8和/或过渡连接盘3焊接。

在SCR系统中，催化消声器的过渡连接盘前端与发动机排气管连接，后端与前端盖连接，该前端盖用于支撑过渡连接盘和壳体。发动机工作时会产生交变载荷，该交变载荷通过发动机排气管传递至过渡连接盘。

现有的催化消声器中，如图2和3所示，过渡连接盘3＇仅与前端盖8＇焊接，二者形成单点支撑的悬臂结构，因此，催化消声器工作过程中，过渡连接盘3＇所传递的交变载荷全部由前端盖8＇承受，并在该交变载荷作用下，产生疲劳裂纹，造成前端盖8＇疲劳寿命较低。

本实施例中，改变催化消声器组装时的焊接工艺流程，如图6所示，将过渡连接盘3与前端盖8焊接的同时，还将多孔管5与前端盖8和/或过渡连接盘3焊接，使得过渡连接盘3由前端盖8单点支撑优化为多点支撑，过渡连接盘3所传递的交变载荷由前端盖8和多孔管5共同承受，从而改善前端盖8的受力，大大提高该催化消声器的疲劳寿命。

具体地，如图6所示，多孔管5分别与前端盖8和过渡连接盘3焊接。如图4和图5所示，多孔管5的前端伸出壳体7外，并伸入过渡连接盘3内，过渡连接盘3与前端盖8的内壁均抵接于多孔管5的外壁，且过渡连接盘3、多孔管5与前端盖8三者焊接为一体。由于前端盖8和过渡连接盘3通常位于壳体7外侧，而多孔管5通常位于壳体7内腔，本实施例中将多孔管5前端伸出壳体7外侧时，使得多孔管5、过渡连接盘3与前端盖8之间均可在壳体7外焊接，方便操作。

其中，过渡连接盘3与多孔管5、前端盖8装配后形成一环状U型坡口，通过一道焊缝使三者焊接在一起。

更具体地，图6所示的焊接方法可包括下述步骤：

⑴、将多孔管5和载体组件9分别与前挡板4和后挡板6焊接，形成焊接组件一；

同时，进气法兰1、进气直管2与过渡连接盘3三者依次焊接，形成焊接组件二。

⑵、将焊接组件一中的前挡板4与后挡板6分别与壳体7焊接，形成焊接组件三。其中，该多孔管5的前端伸出壳体7外侧。

⑶、前端盖8、焊接组件二中的过渡连接盘3与焊接组件一中的多孔管5三者相互焊接，同时，将前端盖8与壳体7焊接在一起。

按上述工艺流程焊接形成的催化消声器如图4和图5所示，该催化消声器的过渡连接盘3与前端盖8和多孔管5均焊接，而多孔管5与前挡板4和后挡板6焊接，因此，该过渡连接盘3传递的交变载荷分别由前端盖8、前挡板4和后挡板6承受，极大地减小了前端盖8的变形，经过FEA计算和样件疲劳试验，结果均满足设计要求，且前端盖8的疲劳寿命大大提高。

图4所示的实施例中，过渡连接盘3、前端盖8与多孔管5三者之间的焊接仅需在过渡连接盘3与前端盖8之间增加焊料，并使焊料熔化即可，二者与多孔管5之间的金属在高温下熔化，自动接合，而不需要增加焊料。因此，过渡连接盘3、前端盖8与多孔管5三者之间通过一条焊缝焊接。当然，过渡连接盘3、前端盖8与多孔管5三者之间并不仅限于通过一条焊缝焊接，也可为两两相互焊接。

请继续参考附图7-13，其中，图7为本发明所提供催化消声器的第二种实施方式的结构示意图；图8为图7中Ⅲ部分的局部放大图；图9为图7的焊接流程图；图10为图9中焊接组件一的结构示意图；图11为图9中焊接组件二的结构示意图；图12为图9中焊接组件三的结构示意图；图13为图9中焊接组件四的结构示意图。

在催化消声器的另一种实施方式中，如图7所示，多孔管5的前端位于壳体7内腔，过渡连接盘3的后端伸入壳体7内腔，多孔管5的前端伸入过渡连接盘3内，且焊接于过渡连接盘3内壁。同时，前端盖8焊接于过渡连接盘3位于壳体7外侧的外壁。

该实施方式中的催化消声器的焊接方法如图9所示，包括下述步骤：

10)过渡连接盘3与多孔管5焊接。

11)前挡板4和后挡板6分别与壳体7焊接。

20)过渡连接盘3与前端盖8焊接。

30)前端盖8和多孔管5分别与壳体7和后挡板6焊接。

更具体地，上述焊接方法可包括下述步骤：

(一)将进气法兰1、进气直管2、过渡连接盘3与多孔管5依次焊接，形成焊接组件一，如图10所示。

(二)将载体组件9分别于前挡板4和后挡板7焊接，形成焊接组件二，如图11所示；

将焊接组件二压装入壳体7中，焊接组件二的前挡板4和后挡板6分别与壳体7焊接，形成焊接组件三，如图12所示。

(三)将焊接组件一的过渡连接盘3与前端盖8焊接，形成焊接组件四，如图13所示。

(四)将焊接组件四装入焊接组件三中，且焊接组件四的前端盖8和多孔管5分别与焊接组件三的壳体7和后挡板6焊接。

按上述工艺流程焊接形成的催化消声器如图7所示，此时，由于多孔管5前端位于壳体7内腔，而前端盖8位于壳体7外侧，因此，本实施例中，多孔管5与过渡连接盘3的焊缝位于壳体7内腔，前端盖8与过渡连接盘3的焊缝位于壳体7外侧，同样实现过渡连接盘3同时与多孔管5和前端盖8焊接。

如图8所示，该催化消声器的过渡连接盘3分别与前端盖8和多孔管5焊接，而多孔管5与后挡板6焊接，因此，该过渡连接盘3传递的交变载荷由前端盖8、和后挡板6承受，极大地减小了前端盖8的变形，经过FEA计算和样件疲劳试验，结果均满足设计要求，且前端盖8的疲劳寿命大大提高。

同样，过渡连接盘3、多孔管5与前端盖8三者的焊接结构也不仅限于此，也可为过渡连接盘3的后端伸入多孔管5内，且与多孔管5内壁焊接，同时，前端盖8焊接于过渡连接盘3位于壳体7外侧的部分。

以上所述的各实施例中，组成催化消声器的各部件结构不变，只需要根据实际生产情况选择不同的焊接工艺流程即可，因此，不需要重新设计各部件的模具，大大节省模具的设计和制造费用。更重要的是，仅需改变焊接流程及焊缝部位即可实现减小零部件变形，从而增加催化消声器的疲劳寿命和机械耐久性。

本发明还提供一种SCR系统，包括相互连接的控制单元、尿素剂量单元及催化消声器，其中，催化消声器为以上任一实施例所述的催化消声器。由于上述催化消声器具有上述技术效果，包括该催化消声器的SCR系统也具有相同的技术效果，此处不再赘述。

以上对本发明所提供的一种SCR系统及其催化消声器和催化消声器的焊接方法均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种SCR系统的催化消声器，包括壳体(7)及设于所述壳体(7)内腔的多孔管(5)，所述多孔管(5)与位于所述壳体(7)外侧的过渡连接盘(3)连通，所述壳体(7)的前侧还设有前端盖(8)，所述前端盖(8)与所述壳体(7)的内端壁连接，所述前端盖(8)与所述过渡连接盘(3)焊接；其特征在于，所述多孔管(5)、所述前端盖(8)和所述过渡连接盘(3)焊接，且三者通过一道焊缝焊接。

2.根据权利要求1所述的催化消声器，其特征在于，所述多孔管(5)的前端伸出所述壳体(7)，所述前端盖(8)和/或所述过渡连接盘(3)焊接于所述多孔管(5)位于所述壳体(7)外侧的外壁。

3.根据权利要求2所述的催化消声器，其特征在于，所述多孔管(5)的前端伸入所述过渡连接盘(3)内，所述过渡连接盘(3)与所述前端盖(8)均抵接于所述多孔管(5)的外壁，且所述过渡连接盘(3)、所述多孔管(5)与所述前端盖(8)焊接为一体。

4.根据权利要求1所述的催化消声器，其特征在于，所述多孔管(5)的前端位于所述壳体(7)内腔，所述过渡连接盘(3)的后端伸入所述壳体(7)内腔，并与所述多孔管(5)的前端焊接，且所述前端盖(8)焊接于所述过渡连接盘(3)位于所述壳体(7)外侧的外壁。

5.根据权利要求4所述的催化消声器，其特征在于，所述多孔管(5)的前端伸入所述过渡连接盘(3)内，且与所述过渡连接盘(3)焊接。

6.根据权利要求5所述的催化消声器，其特征在于，还包括焊接于所述壳体(7)内壁的前挡板(4)和后挡板(6)，所述壳体(7)前侧壁、所述前挡板(4)与所述后挡板(6)均开设有与所述多孔管(5)相配合的通孔，所述多孔管(5)穿过所述通孔，且与所述后挡板(6)焊接。

7.一种SCR系统，包括相互连接的控制单元、尿素剂量单元及催化消声器，其特征在于，催化消声器为权利要求1-6中任一项所述的催化消声器。

8.一种如权利要求6所述的催化消声器的焊接方法，其特征在于，包括下述步骤：

10)将所述过渡连接盘(3)与所述多孔管(5)焊接；

具体地，将所述催化消声器的进气法兰(1)、进气直管(2)、所述过渡连接盘(3)与所述多孔管(5)依次焊接，形成焊接组件一；将所述催化消声器的载体组件(9)分别与所述前挡板(4)和所述后挡板(6)焊接，形成焊接组件二，并将所述焊接组件二压入所述壳体(7)中；

11)将所述焊接组件二的所述前挡板(4)和所述后挡板(6)分别与所述壳体(7)焊接，形成焊接组件三；

20)将所述焊接组件一的所述过渡连接盘(3)与所述前端盖(8)焊接，形成焊接组件四；

30)将所述焊接组件四装入所述焊接组件三中，并将所述焊接组件四的所述前端盖(8)与所述壳体(7)焊接，将所述焊接组件四的所述多孔管(5)与所述后挡板(6)焊接。