CN105874179B - 工程机械的消声器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够在具有废气净化功能的状态与对应无废气限制机的状态之间转换的工程机械的消声器。消声器包括入口部件（2）、出口部件（3）、废气净化装置以及中间部件（11），其中，废气净化装置包含废气净化件，且具有通过连接件（41、42）能够装拆地连接于入口部件（2）及出口部件（3）的第一入口侧连接部及第一出口侧连接部，中间部件（11）具有通过与所述连接件相同的连接件（41、42），使其代替废气净化装置而能够装拆地连接于入口部件（2）及出口部件（3）的第二入口侧连接部（12）及第二出口侧连接部（13）。中间部件（11）是容许入口部件（2）内的废气不通过废气净化件而直接流到出口部件（3）的筒体，且包含使中间部件（11）具有与废气净化装置大致同等的排气阻力的阻力生成部。

Description

工程机械的消声器

技术领域

本发明涉及一种被设置在挖掘机等工程机械的发动机的排气系统的消声器。

背景技术

在挖掘机等工程机械中，作为标准规格设置有具备废气净化装置的消声器，其中，废气净化装置用于去除从柴油发动机排出的废气中的有害物质。例如，国际公开公报WO2010/026864号（专利文献1）公开了一种废气净化装置，其具备上游筒体、下游筒体以及介于它们之间的过滤器用筒体。在所述过滤器用筒体内设有DPF（Diesel ParticulateFilter：柴油机微粒过滤器），去除包含在废气中的PM（Particulate Matter：微粒物质）等。此外，在所述下游筒体内插入流出管的消声器筒体。

让具备此种废气净化装置的工程机械在无废气限制的地区工作的情况下，在该地区使用的燃料中所含的硫磺成分超过废气净化装置的容许含有量，有可能使所述DPF无法再利用。

作为其对策，可将发动机更换为无废气限制规格的发动机，然而如果将发动机更换为无废气限制规格的发动机，则需要设计并制作对应于发动机室内的设备布局的新的发动机或需要大幅度改造工程机械主体侧或更换部件，导致费用及工时的显著增加。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开公报WO2010/026864号。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工程机械的消声器，在有效利用对应废气限制的发动机的情况下，能够在具有废气净化功能的状态与对应无废气限制机的状态之间转换。本发明提供的消声器包括：入口部件，接收来自发动机的废气；出口部件，排出所述入口部件接收的废气；废气净化装置，包含具有净化所述废气的功能的废气净化件，具有第一入口侧连接部及第一出口侧连接部，其中，所述第一入口侧连接部及所述第一出口侧连接部在所述废气净化装置介于所述入口部件与所述出口部件之间的位置，通过连接件而能够装拆地分别连接于所述入口部件及所述出口部件，以使所述入口部件内的废气通过所述废气净化件而流到所述出口部件；以及中间部件，区别于所述废气净化装置，具有第二入口侧连接部及第二出口侧连接部，其中，所述第二入口侧连接部及所述第二出口侧连接部在该中间部件代替所述废气净化装置而介于所述入口部件与所述出口部件之间的位置，通过与所述连接件相同的连接件而分别能够装拆地连接于所述入口部件及所述出口部件。该中间部件为在所述第二入口侧连接部及所述第二出口侧连接部分别连接于所述入口部件及所述出口部件的状态下，容许所述入口部件内的废气不通过废气净化件而直接流到所述出口部件的筒体，并且包含以使所述中间部件具有与所述废气净化装置基本上同等的排气阻力的方式生成通气阻力的阻力生成部。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式所涉及的消声器的分解立体图。

图2是表示在本发明的第一实施方式所涉及的消声器中组装了中间部件的状态的局部剖面正视图。

图3是表示在本发明的第二实施方式所涉及的消声器中组装了中间部件的状态的局部剖面正视图。

图4是表示在本发明的第三实施方式所涉及的消声器中组装了中间部件的状态的局部剖面正视图。

图5是表示在本发明的第四实施方式所涉及的消声器中组装了中间部件的状态的局部剖面正视图。

图6是表示在本发明的第一实施方式所涉及的消声器中组装了废气净化装置的状态的立体图。

图7是表示图6所示的状态的正视图。

具体实施方式

参照附图说明本发明的第一至第四实施方式。

各实施方式所涉及的消声器包括：接收来自发动机的废气的入口侧消声器2；作为排出所述入口侧消声器2接收的废气的出口部件的出口侧消声器3；能够如图6及图7所示地介于入口侧消声器2与出口侧消声器3之间的圆筒状的废气净化装置1；以及代替该废气净化装置1而能够介于入口侧消声器2与出口侧消声器3之间的圆筒状的中间部件11。在所述出口侧消声器3设有排气管（尾管）8，通过该排气管8排出所述废气。

废气净化装置1通过介于所述入口侧消声器2与所述出口侧消声器3之间，从而构成图6及图7所示的标准消声器、即具有废气净化功能的消声器。废气净化装置1内置有作为废气净化件的DPF（Diesel Particulate Filter：柴油机微粒过滤器）1a以及DOC（DieselOxidation Catalyst：柴油机氧化催化剂）1b，在所述标准消声器中，去除所述入口侧消声器2接收的废气中所含的PM（Particulate Matter：微粒物质）等。

该废气净化装置1具有收容所述DPF1a及所述DOC1b的圆筒体，该圆筒体具有轴向的长度尺寸W1。该圆筒体具有位于所述轴向的两侧并包围开口的入口侧端部以及出口侧端部，在入口侧端部以及出口侧端部分别设有与其它部分相比朝径向外侧突出的凸缘4以及凸缘5。在所述入口侧消声器2及所述出口侧消声器3分别设有凸缘6及凸缘7，所述凸缘4通过螺栓41装拆自如地连接于所述凸缘6，所述凸缘5通过螺栓42装拆自如地连接于所述凸缘7。也就是说，所述凸缘4构成通过作为连接件的螺栓41而连接于所述入口侧消声器2的第一入口侧连接部，所述凸缘5构成通过作为连接件的螺栓42而连接于所述出口侧消声器3的第一出口侧连接部。

在所述第一至第四实施方式中，所述废气净化装置1、所述入口侧消声器2及所述出口侧消声器3完全相同。另一方面，各实施方式所涉及的中间部件11的具体的结构互相不同，但是均满足共同的如下的条件A至D。

条件A：中间部件11不含废气净化件，该中间部件11在介于入口侧消声器2与出口侧消声器3之间的状态下，容许所述入口侧消声器2接收的废气不通过所述废气净化件而直接到达所述出口侧消声器3。

条件B：中间部件11具有生成通气阻力的阻力生成部，该阻力生成部使该中间部件11具有与所述标准消声器的废气净化装置1基本上相同的排气阻力。

条件C：中间部件11具有分别与设置在所述废气净化装置1的两端部的所述凸缘4、5相对应的凸缘12、13。凸缘12构成通过用于连接所述凸缘4与所述入口侧消声器2的凸缘6的螺栓41（与用于该连接的连接件相同的连接件）而能够装拆地连接于所述凸缘6的第二入口侧连接部，凸缘13构成通过用于连接所述凸缘5与所述出口侧消声器3的凸缘7的螺栓42（与用于该连接的连接件相同的连接件）而能够装拆地连接于所述凸缘7的第二出口侧连接部。

条件D：中间部件11具有与废气净化装置1的长度尺寸W1基本上相同的长度尺寸W2。

另外，所述条件B中的“使该中间部件11具有与标准消声器的废气净化装置1基本上相同的排气阻力”是指，以使用于相同的发动机为前提，标准消声器中的废气净化装置1的排气阻力与中间部件11的排气阻力基本上相同。

接着，说明各实施方式所涉及的中间部件11的具体的结构。

图1及图2表示第一实施方式所涉及的消声器，表示组装了中间部件11的消声器。该第一实施方式所涉及的中间部件11具有圆筒状的外筒14、具有小于该外筒14的内径的外径的圆筒状的内筒15以及端板16、17。所述外筒14以及内筒15同心配置而构成双重筒。端板16、17分别将所述外筒14的入口侧开口以及出口侧开口局部堵塞。端板16、17分别具有比外筒14的外周面朝径向外侧以凸边状突出的外周部，这些外周部构成所述凸缘12、13、即所述第二入口侧连接部以及所述第二出口侧连接部。在各凸缘12、13设有沿圆周方向排列的多个螺栓插通孔，在各螺栓插通孔中插通所述各螺栓41、42。所述凸缘12、13也可以由独立于所述端板16、17的环状部件来构成，而不是由所述端板16、17的外周部构成。该环状部件例如也可通过焊接等固定于外筒14的外周。

所述端板16、即邻接于入口侧消声器2的入口侧的端板具有多个废气入口18。各废气入口18由圆形的贯穿孔形成，且形成在端板16的中心部及其周围。所述端板17、即出口侧端板具有废气出口19。废气出口19由位于所述端板17的中心部分的贯穿孔形成，该贯穿孔呈与所述内筒15的出口侧端部的开口一致的圆形。

所述内筒15具有多个废气流通孔20。这些废气流通孔20被设置在内筒15的出口侧的一半部分的周壁，且在该内筒15的轴向及周向上互相隔开间隔而排列。

所述外筒14、具有所述废气流通孔20的内筒15、和具有所述废气入口18的端板16及具有所述废气出口19的端板17构成所述阻力生成部。具体而言，被导入所述入口侧消声器2的废气通过废气入口18而被导入外筒14及内筒15内，其中的一部分从内筒15直接通过废气出口19进入出口侧消声器3，剩余的部分通过废气流通孔20而从外筒14转移到内筒15后，从废气出口19进入出口侧消声器3。在该路径中，所述阻力生成部向所述废气施加与通过所述废气净化装置1时基本上相同的阻力。换言之，以生成此种排气阻力的方式，调整外筒14及内筒15的直径、废气入口18、废气出口19、废气流通孔20的各开口面积。

该消声器获得如下效果。

ⅰ）通过将废气净化装置1和中间部件11互相更换，能够构建标准消声器和具有与其同等的排气阻力的对应无废气限制的消声器双方。而且，中间部件11具有与废气净化装置1同等的排气阻力，因此，即使使用于对应废气限制的发动机中，也不会引起消声功能降低或发动机输出的变化等功能障碍。即，在照样使用对应废气限制的发动机的情况下，能够以低成本应对无废气限制机。

ⅱ）废气净化装置1及中间部件11通过使用相同的螺栓41、42的相同的凸缘连接而分别连接于消声器2、3，因此，其装拆作业、即消声器的切换作业简单。

ⅲ）废气净化装置1的长度尺寸W1和中间部件11的长度尺寸W2基本相同，因此，构建的消声器的全长以及对应无废气限制的消声器的全长基本上相同。这使得无需变更或改造发动机及其周边设备的布局。而且，以使废气净化装置1及中间部件11的排气阻力基本上相同为前提，如果使中间部件11的直径与废气净化装置1的直径相同，则能够使对应无废气限制的消声器与标准消声器具有基本上相同的外形，消除外观上的不协调。

ⅳ）中间部件11也可以基于在具备外筒14和内筒15的双重筒内的废气的膨胀/收缩的反复而具有消声功能。

ⅴ）中间部件11以包含多个孔的双重筒这一简单的结构、即轻量以及廉价的结构，能够获得所述效果。

另外，向对应无废气限制的方式的转换，例如可通过将所述废气净化装置1拆卸并将入口侧消声器2及出口侧消声器3互相直接连接而实现，但是如果这样，消声器整体的排气阻力下降与所述废气净化装置1相对应的量，发动机背压下降，因此，可能会发生消声功能下降、发动机输出变化、在带有增压器的发动机中引起超速旋转等功能障碍。代替所述废气净化装置1而介于其间的所述中间部件11能够在不伴随这样的问题的情况下，使消声器转换到对应无废气限制的方式。

图3表示第二实施方式所涉及的消声器，表示组装了中间部件11的消声器。该第二实施方式所涉及的中间部件11除了第一实施方式所涉及的中间部件11的构成要素以外还具有分隔壁21。分隔壁21被设置在中间部件11的轴向的中间部，将外筒14与内筒15之间的空间分隔为入口侧空间和出口侧空间。所述内筒15的废气流通孔20分散配置在所述分隔壁21的两侧。

而且，第二实施方式所涉及的中间部件11与第一实施方式不同而具有多个废气出口19，这些废气出口19与废气入口18的配置同样地分散配置于出口侧端板17的中心部及其周围。

在该第二实施方式的中间部件11中，在分隔壁21的两侧的入口侧空间及出口侧空间产生对称的排气阻力，因此，特别适合于要求高废气阻力的发动机。

图4表示第三实施方式所涉及的消声器，表示组装了中间部件11的消声器。该第三实施方式所涉及的中间部件11具有：直径小于入口侧消声器2及出口侧消声器3的筒状的主体22；以及分别堵塞该主体22的入口侧开口及所述出口侧开口的端板23、24。端板23、24与第一及第二实施方式所涉及的端板16、17同样地具有比主体22的外周面还要朝径向外侧以凸边状突出而形成凸缘12、13的外周部。入口侧端板23具有贯穿其中心部的圆形的孔、即废气入口25，出口侧端板24具有贯穿其中心部的圆形的孔、即废气出口26。

在该第三实施方式所涉及的中间部件11中，废气的流路在废气入口25、废气出口26及小径的主体22被节流而产生排气阻力。因此，以极其简单的结构能够生成与废气净化装置1基本同等的排气阻力，这使得中间部件11进一步轻量且廉价。此外，在该中间部件11中，能够通过设定主体22的直径和废气入口25及废气出口26的开口面积来调整排气阻力，该中间部件11尤其适合于排气阻力小也可以的发动机。

图5表示第四实施方式所涉及的消声器，表示组装了中间部件11的消声器。该第四实施方式所涉及的中间部件11包括：具有废气入口27及废气出口28的筒状的主体29；以及被设置在该主体29内的玻璃棉等消声件30，该消声件30作为阻力生成部而发挥作用。所述主体29为筒状且在轴向的两端形成开口，这些开口分别对应于所述废气入口27及废气出口28。但是，在该中间部件11也可以与所述第一至第三各实施方式同样地设有形成圆形的废气入口及废气出口的端板。

该中间部件11的结构更简单且更进一步轻量、廉价。此外，可通过消声件的材质、密度等的选择来设定排气阻力，进而能够调整消声器整体的消声性能。

本发明并不限定于以上的实施方式，例如可包含如下的方式。

（1）本发明并不限定于所述实施方式那样入口部件以及出口部件分别构成消声器的结构。所述入口部件例如也可为形成用于将被导入到其中的废气扩散的腔室的部件。此外，所述出口部件也可为形成用于顺畅地排出废气的腔室的部件。

（2）本发明所涉及的连接入口部件和废气净化装置及中间部件的连接件、以及连接出口部件和废气净化装置及中间部件的连接件并不限定于如所述实施方式那样紧固凸缘之间的螺栓。例如，该连接也可通过包含分别形成于入口部件、出口部件、废气净化装置及中间部件的端部的凸缘、在被对接的凸缘之间存在密封部件的状态下跨两个凸缘而被缠绕的束紧带、卡止该束紧带的端部的螺栓或闩锁式的紧固件的结构，也能够装拆地连接入口部件和废气净化装置及中间部件，以及也能够装拆地连接出口部件和废气净化装置及中间部件。或者，入口部件、出口部件、废气净化装置及中间部件也可均为不具有凸缘的筒状、且具有能够经由密封部件而互相嵌合（例如简单的内外嵌合，优选承插嵌合）的端部的部件。此时，该嵌合部分的固定例如可通过所述束紧带来束紧而进行。此外，也可对入口部件及出口部件的其中之一进行利用所述嵌合的连接，对另一个进行使用所述凸缘的连接（凸缘之间的螺栓的紧固或将束紧带缠绕于凸缘的连接）。

（3）设有本发明所涉及的消声器的工程机械并不限定于挖掘机，能够广泛地适用于需要消声器在具有废气净化功能的方式与对应无废气限制机的方式之间转换的工程机械中。

如上所述，根据本发明，其目的在于提供一种能够在有效利用对应废气限制的发动机的情况下，在具有废气净化功能的状态与对应无废气限制机的状态之间转换的工程机械的消声器。该消声器包括：入口部件，接收来自发动机的废气；出口部件，排出所述入口部件接收的废气；废气净化装置，包含具有净化所述废气的功能的废气净化件，具有第一入口侧连接部及第一出口侧连接部，其中，所述第一入口侧连接部及所述第一出口侧连接部在所述废气净化装置介于所述入口部件与所述出口部件之间的位置，通过连接件而能够装拆地分别连接于所述入口部件及所述出口部件，以使所述入口部件内的废气通过所述废气净化件而流到所述出口部件；以及中间部件，区别于所述废气净化装置，具有第二入口侧连接部及第二出口侧连接部，其中，所述第二入口侧连接部及所述第二出口侧连接部在该中间部件代替所述废气净化装置而介于所述入口部件与所述出口部件之间的位置，通过与所述连接件相同的连接件而分别能够装拆地连接于所述入口部件及所述出口部件。该中间部件为在所述第二入口侧连接部及所述第二出口侧连接部分别连接于所述入口部件及所述出口部件的状态下，容许所述入口部件内的废气不通过废气净化件而直接流到所述出口部件的筒体，并且包含以使所述中间部件具有与所述废气净化装置基本上同等的排气阻力的方式生成通气阻力的阻力生成部。

该消声器仅以在入口部件与出口部件之间的废气净化装置与中间部件的相互更换，就能在具有废气净化功能的消声器与具有与在该方式下的排气阻力基本同等的排气阻力的对应无废气限制的消声器之间转换。而且，由于中间部件具有与废气净化装置同等的排气阻力，因此，即使使用对应废气限制的发动机，也不会引起消声功能下降或发动机输出的变化等功能障碍。即，照样使用对应废气限制的发动机的情况下，能够以低成本应对无废气限制机。此外，由于废气净化装置及中间部件通过相同的连接件连接于入口部件及出口部件，因此，用于转换消声器的方式的装拆作业变得简单。

优选：所述废气净化装置及所述中间部件在其轴向上具有互相基本上相同的长度尺寸。这能够使两个方式下的消声器的全长互相大致相同，从而无需变更或改造发动机及其周边设备的布局。

而且，所述废气净化装置及所述中间部件互相具有大致相同的直径，从而使两个方式下的消声器的外形大致相同，从而能够消除外观上的不协调。

所述中间部件例如适合包含：外筒，在两端具有入口侧开口及出口侧开口；内筒，同轴心地配置于外筒的内侧；入口侧端板，堵塞所述外筒的入口侧开口；以及出口侧端板，堵塞所述外筒的出口侧开口，其中，所述入口侧端板具有废气入口，所述出口侧端板具有废气出口，所述内筒包含具有多个废气流通孔的周壁。在该中间部件中，废气通过废气入口、废气流通孔、内筒与外筒之间的空间、内筒的内侧的空间以及废气出口而受到排气阻力。即，通过所述内筒和所述入口侧端板及出口侧端板，构成有效的阻力生成部。此外，通过对废气入口、废气出口、废气流通孔中的至少一个的开口面积进行调整，可生成适合发动机的恰当的排气阻力。此外，外筒与内筒之间的废气的膨胀/收缩的反复产生消声作用。而且，以上的效果通过包含孔的双重筒结构这一简单的结构而实现，这能够使中间部件轻量、廉价。

所述中间部件进一步优选还具有：分隔壁，该分隔壁位于所述中间部件的轴向的中间部，将所述外筒与所述内筒之间的空间分隔为入口侧空间和出口侧空间，所述多个废气流通孔分散地配置于所述分隔壁的两侧。该废气流通孔的配置能够使得在分隔壁的两侧产生对称的排气阻力，能够提供适合于要求高排气阻力的发动机的消声器。

或者，所述中间部件也可以具有：主体，呈直径小于所述入口部件及所述出口部件的筒状，且在其两端形成入口侧开口及出口侧开口；以及入口侧端板及出口侧端板，分别堵塞该主体的所述入口侧开口及所述出口侧开口，其中，所述入口侧端板具有由位于其中心部的贯穿孔形成的废气入口，所述出口侧端板具有由位于其中心部的贯穿孔形成的废气出口。

在该中间部件中，所述主体及所述入口侧端板及出口侧端板能够通过所述主体的小直径和所述废气入口及所述废气出口来节流废气的流路而构成有效的阻力生成部。即，该中间部件通过包括具有极其简单的结构的阻力生成部而能够进一步轻量、廉价。此外，在该中间部件中，通过主体的直径尺寸和废气入口及废气出口的开口面积的设定，能够调整排气阻力，该中间部件的结构能够提供适于排气阻力小也可以的发动机的消声器。

也可以采用如下结构：所述入口侧端板及所述出口侧端板分别包含比所述主体朝径向外侧以凸边状突出的外周部，这些外周部分别构成作为所述第二入口侧连接部及所述第二出口侧连接部的凸缘。即，通过利用所述入口侧端板及出口侧端板的外周部，能够构建所述第二入口侧连接部和所述第二出口侧连接部。

或者，也可以为：所述中间部件包括具有废气入口及废气出口的筒状的主体，所述阻力生成部是被设置在所述主体内的消声件。该中间部件通过将所述消声件作为阻力生成部而利用，从而具有简单的结构，能够进一步轻量、廉价。此外，通过选择消声件的材质、密度等，能够实现排气阻力的设定和消声器整体的消声性能的调整双方。

Claims (7)

1.一种工程机械的消声器，包括：

入口部件，接收来自发动机的废气；

出口部件，排出所述入口部件接收的废气；

所述入口部件和所述出口部件能够装拆地结合废气净化装置，该废气净化装置包含具有净化所述废气的功能的废气净化件，废气净化装置具有第一入口侧连接部及第一出口侧连接部，其中，所述第一入口侧连接部及所述第一出口侧连接部在介于所述入口部件与所述出口部件之间的位置，通过连接件而能够装拆地分别连接于所述入口部件及所述出口部件，以使所述入口部件内的废气通过所述废气净化件而流到所述出口部件；以及

该工程机械的消声器的特征在于，

包括中间部件，其具有第二入口侧连接部及第二出口侧连接部，其中，所述第二入口侧连接部及所述第二出口侧连接部在介于所述入口部件与所述出口部件之间的位置，通过与所述连接件相同的连接件而分别能够装拆地连接于所述入口部件及所述出口部件，其中，

所述中间部件为在所述第二入口侧连接部及所述第二出口侧连接部分别连接于所述入口部件及所述出口部件的状态下，容许所述入口部件内的废气不通过废气净化件而直接流到所述出口部件的筒体，并且包含以使所述中间部件具有与所述废气净化装置基本上同等的排气阻力的方式生成通气阻力的阻力生成部。

2.根据权利要求1所述的工程机械的消声器，其特征在于：

所述废气净化装置及所述中间部件在其轴向上具有互相基本上相同的长度尺寸。

3.根据权利要求1或2所述的工程机械的消声器，其特征在于，所述中间部件具有：

外筒，在两端具有入口侧开口及出口侧开口；

内筒，同轴心地配置于外筒的内侧；

入口侧端板，堵塞所述外筒的入口侧开口；以及

出口侧端板，堵塞所述外筒的出口侧开口，其中，

所述入口侧端板具有废气入口，所述出口侧端板具有废气出口，所述内筒包含具有多个废气流通孔的周壁。

4.根据权利要求3所述的工程机械的消声器，其特征在于：

所述中间部件还具有分隔壁，该分隔壁位于所述中间部件的轴向的中间部，将所述外筒与所述内筒之间的空间分隔为入口侧空间和出口侧空间，

所述多个废气流通孔分散地配置于所述分隔壁的两侧。

5.根据权利要求1或2所述的工程机械的消声器，其特征在于，所述中间部件具有：

主体，呈直径小于所述入口部件及所述出口部件的筒状，且在其两端形成入口侧开口及出口侧开口；以及

入口侧端板及出口侧端板，分别堵塞该主体的所述入口侧开口及所述出口侧开口，其中，

所述入口侧端板具有由位于其中心部的贯穿孔形成的废气入口，所述出口侧端板具有由位于其中心部的贯穿孔形成的废气出口。

6.根据权利要求5所述的工程机械的消声器，其特征在于：

所述入口侧端板及所述出口侧端板分别包含比所述主体朝径向外侧以凸边状突出的外周部，这些外周部分别构成作为所述第二入口侧连接部及所述第二出口侧连接部的凸缘。

7.根据权利要求1或2所述的工程机械的消声器，其特征在于：

所述中间部件包括具有废气入口及废气出口的筒状的主体，所述阻力生成部是被设置在所述主体内的消声件。