CN107735551A - 用于安装的外珠状体和接合面 - Google Patents

Abstract

本文描述的实施方式涉及用于单模块后处理系统的特征。单后处理系统包括壳体、位于壳体内的催化室和外部主体，外部主体附接到壳体的一部分并在外部主体上设有平坦的安装区域。外部主体包括焊接到平坦安装区域的安装支架。平坦安装区域从壳体分隔以在外部主体的平坦安装区域和壳体之间形成空气间隙。外部主体包括与平坦安装区域邻接的珠状部分。外部主体包括内径部分并且外部主体通过内径部分和壳体部分之间的焊缝附接到壳体的该部分上。

Description

用于安装的外珠状体和接合面

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年6月30日提交的美国专利申请No.62/186,662的优先权的权益，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本申请总体涉及用于内燃机的后处理系统领域。

背景技术

对于诸如柴油机的内燃机，在排气中可排放出氮氧化物(NOx)化合物。为了减少NOx排放，可采用SCR工艺借助催化剂和还原剂将NOx化合物转化成更中性的化合物，例如双原子氮、水或二氧化碳。这种催化剂可包含在排气系统的催化剂室中，例如车辆或动力单元的催化室。通常在催化剂室之前将还原剂(例如无水氨、氨水或尿素)引入排气流中。为了将还原剂引入用于SCR工艺的排气流，SCR系统可通过注入模块注入或引入催化剂，注入模块将还原剂蒸发或喷射到催化剂室的上游的排气系统的排气管道中。SCR系统可包括一个或多个传感器以监视排气系统内的状态。

发明内容

本文描述的实施方式涉及用于单模块后处理系统的特征。

一实施方式涉及单模块后处理系统，包括壳体和壳体内的催化室。所述系统包括附接在壳体一部分的外部主体并且在外部主体上具有平坦的安装区域。在一些实施方式中，外部主体包括焊接在平坦安装区域的安装支架。在一些实施方式中，平坦安装区域从壳体分离使得在外部主体的平坦安装区域和壳体之间形成空气间隙。在进一步的实施方式中，外部主体包括与平坦安装区域相邻的珠状部分。仍在进一步地实施方式中，外部主体包括内径部分并且外部主体通过位于内径部分和壳体部分之间的焊缝附接到壳体的所述一部分。

另一实施方式涉及制造单模块后处理系统的方法。方法包括提供一个内部主体和外部主体，该内部主体配置成包含位于内部主体内的催化室，以及该外部主体具有内径部分和平坦的安装区域。方法还包括使外部主体在内部主体上滑动，并且将外部主体的内径部分焊接至内部主体的一部分，使得平坦安装区域从内部主体分开以在外部主体的平坦安装区域和内部主体之间形成空气间隙。

另一实施方式仍涉及单模块后处理系统，包括容纳有催化室的内部主体和外部主体。外部主体包括安装区域、位于安装区域第一端部的第一内经部分和位于安装区域第二端部的第二内径部分。第一内径部分在第一位置附接到内部主体。第二内径部分在第二位置附接到内部主体。内部主体、安装区域、第一内径部分和第二内径部分限定间隙，该间隙位于在外部主体和内部主体之间，该间隙减少从内部主体到安装区域的热传递。

附图简要说明

在以下附图和描述中阐述了一个或多个实施方式的细节。从说明书、附图和权利要求中，本公开的其他特征、方面和优点将变得显而易见，其中：

图1是具有用于排气系统的示例的还原剂传输系统的示例的选择性催化还原系统的示意框图；和

图2是用于安装和接合接口的示例的外珠状主体的局部剖视图。

应当认识到，附图中的一些或全部都是出于说明目的的示意性表示。提供附图的目的是为了说明且明确理解一个或多个实施方式，它们将不用于限制权利要求的范围或意义。

具体实施方式

下文是对单模块后处理系统的方法、装置和系统的相关各概念和实施方式的更详细的描述。上文介绍并在下文更详细讨论的各概念可以以多种方式中的任一种实施，因为所描述的概念不限于任一特定的实施方式。提供特定实施方式和应用的示例主要用于说明目的。

I.概述

在一些系统中，单模块后处理系统可以减小系统的体积、通过减少部件的数量来降低成本、通过具有一致性的配置来简化设计要求，和减少系统占地面积。单模块后处理系统可包括多个方面，包括用于安装和接合接口的外珠状主体。

II.后处理系统概述

图1示出了后处理系统100，其具有用于排气系统190的示例性还原剂输送系统110。后处理系统100包括柴油微粒过滤器(DPF)102、还原剂输送系统110、分解室或反应器104、SCR催化室106和传感器150。

DPF102被配置成将诸如煤烟的微粒物质从在排气系统190流动的排气中移除。DPF102包括入口和出口，入口接收排气，在微粒物质基本从排气中过滤和/或转化成二氧化碳之后排气从出口离开。

分解室104被配置成将诸如尿素、氨水或柴油排气流体(DEF)的还原剂转化为氨。分解室104包括还原剂输送装置110，其具有注入模块112，注入模块112被配置成将还原剂注入分解室104中。在一些实施方式中，还原剂被注射到SCR催化室106的上游。还原剂滴液然后经历蒸发、热解和水解的工艺以在排气系统190中形成气态氨。分解室104包括与DPF102流体连通的用以接收包含NOx排放物的排气的入口和用于NOx排放物、氨和/或剩余的还原剂流至SCR催化室106的出口。

分解室104包括安装至分解室的注入模块112，使得注入模块112可将还原剂诸如在排气系统190内流动的排气中。注入模块112可包括绝热体114，绝热体114位于注入模块112的一部分和分解室104的安装注入模块112的部分之间。注入模块112流体联接至一个或多个还原剂源116。在一些实施方式中，泵118可用于对来自还原剂源116的还原剂加压以用于注入模块112的传送。

注入模块112和泵118也可电联接或通讯联接至控制器120。控制器120被配置成控制注入模块112以将还原剂注入到分解室104中。控制器120也可配置成控制泵118。控制器120可包括微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等或其组合。控制器120可包括存储器，其包括但不限于能够向处理器、ASIC、FPGA等提供程序指令的任何电的、光的、磁的或任何其他存储或传输设备。存储器包括存储器芯片、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、闪存或控制器120可从其读取指令的任何其他合适的存储器。指令可以包括来自任何合适的编程语言的代码。

SCR催化室106配置成通过加速排气中的氨和NOx形成双原子氮、水和/或碳氧化物的还原过程来帮助减少NOx排放。SCR催化室106包括与分解室104流体连通的入口和与排气系统190一端流体连通的出口，从入口接收排气和还原剂。

排气系统190可进一步包括与排气系统190(例如，SCR催化室106的下游或DPF102的上游)流体连通的柴油氧化催化室(DOC)，以氧化排气中的碳氢化合物和一氧化碳。

在一些实施方式中，DPF102可位于分解室或反应器管道104的下游。例如，DPF102和SCR催化室106可被接合为诸如SDPF的单一单元。在一些实施方式中，注入模块112可替代地位于涡轮增压器的下游或上游。

传感器150可联接至排气系统190以检测流经排气系统190的排气的状态。在一些实施方式中，传感器150具有置于排气系统190内的部分，诸如传感器150的尖端延伸至排气系统190的一部分中。在另一实施方式中，传感器150可通过另一导管(例如，从排气系统190延伸的样品管)接收排气。尽管传感器150被描述为位于SCR催化室106的下游，但应理解，传感器150可位于排气系统190的其他位置，包括DPF102的下游、DPF102内部、DPF102和分解室104之间、分解室104内部、分解室104和SCR催化室106之间、SCR催化室106内部或SCR催化室106的下游。此外，可采用两个或两个以上的传感器150检测排气的状态，例如两个、三个、四个、五个或尺寸传感器150，每个传感器150位于排气系统190的前述任一位置处。

排气后系统100可形成为单模块后处理系统，包括一个或多个以下特征。

III.用于安装的外珠状主体和接合面的示例

后处理系统部件已存在的安装区域和/或部件可采用额外的隔热件通过塞焊焊接到外部主体上。然而，这种设计在安装区域增加了焊接材料，由于在同一位置的部件和多个焊缝之间的潜在干扰，可能导致部件安装和组装的复杂性的增加。

参考图2，单模块后处理系统200可在单模块后处理系统200的外表面202上提供一个或多个安装区域210，用于在单模块后处理系统200上安装其他部件。一个或多个安装区域210可用于安装部件，例如安装支架，从而将后处理系统安装到支撑结构，诸如车辆框架和/或用于发电机的支撑结构。安装支架可以焊接、夹紧和/或以其他方式附接到单模块后处理系统200提供的安装区域210。这种安装区域210可以不需要任何焊接，使得从夹紧的支架传递的力被直接传递到单模块后处理系统200的外表面202，而不对单模块后处理系统200的各部件之间的焊缝提供任何额外的应力。此外，提供无焊接的安装区域210可以允许安装支架或其他部件焊接而不损害安装区域210的结构完整性。由于单模块后处理系统200的长度和尺寸的减少，在安装区域210具有有限的空间量。

如图2所示，安装区域210形成于珠状外表面204的一部分上以提供结构支撑，安装支架在此附接到单模块后处理系统200上。内部主体220包括单模块后处理系统200的一个或多个部件222。一个或多个部件222可包括催化室、微粒过滤器(例如，柴油微粒过滤器)等。在一些实施方式中，包含一个或多个部件222的内部主体220可分开制造，例如灌装催化室或预制的柴油微粒过滤器。外部主体230可以环绕内部主体220的一部分设置，以提供气体空隙绝缘层232和安装区域210。在一些实施方式中，气体空隙可包括位于安装区域210和内部主体220之间的绝缘层。外部主体230可以是用于在单模块后处理系统200内部容纳多个部件的主体。安装区域210将夹紧力传递到内部主体220和/或焊缝，同时降低安装区域210屈曲或弯曲的可能性和/或避免安装区域的屈曲和弯曲。特别地，单模块后处理系统200的外部主体230包括外珠状部分240、用于联接到内部主体220的内径部分250、252以及安装区域210。

在一些实施方式中，外部主体230包括第一和第二内径部分250、252，第二内径部分250从第一内径部分252下游隔开。在一些实施方式中，安装区域210位于第一和第二内径部分250、252之间。即，第一内径部分252可位于安装区域210的第一端部，且第二内径部分250可位于安装区域210的第二端部。内部主体220、安装区域210、第一内径部分252和第二内径部分250可在外部主体230和内部主体220之间限定间隙232，例如空气间隙或填充有绝缘体的间隙，间隙232减少从内部主体220到安装区域210的热传递。即，安装区域210可通过第一内径部分252和第二内径部分250从内部主体220隔开，以在外部主体230的安装区域210和内部主体220之间形成气体间隙232。内径部分250、252可焊接到内部主体220的一部分以机械地将外部主体230联接至内部主体220。外珠状部分240提供物理屏障，用于对准在安装区域210内附接到安装区域210的部件和/或保持附接部件的部件，例如，夹具、皮带等。

安装区域210可以将施加的负载或力直接通过主体230、220、和/或单模块后处理系统200的凸缘传递而不需要焊接到其顶部的任何其他部件。在所示的实施方式中，当安装夹具或其他安装装置附接到外部主体230的安装区域210时，从安装夹具或其他安装装置的力借助焊接到内部主体220的焊接内径部分250从外部主体230直接传递到内部主体220。因此，任何从安装夹具或安装装置的力直接传递到内部主体而不影响任何周围部件。

如图2所示的设计允许当将安装部件安装到安装区域210时，通过避免对内部主体220的任何干扰问题并提供没有焊接的区域来简化制造过程。这种设计也在内部主体220和外部主体230之间提供空气间隙232，空气间隙232创造了绝缘机制以减少和/或避免在内部主体220和外部主体230之间的安装区域210上的导体热传递。如果需要，这种设计也允许在两个主体220、230之间增加绝缘。

为了构造外珠状主体230，外珠状主体230形成为安装区域210的期望直径以提供对附接部件和/或安装支架必要的结构支撑。外珠状主体230可为由具有14标准厚度的439不锈钢一体制成。一体式主体230滑过内部主体220并且在最低内径部分250、252焊接至内部主体220。在安装区域210端部之前和之后有两个过渡区域，其可用于在内部主体220和外部主体230之间焊接入口热屏蔽件、凸缘、和/或主接头以减少组装过程中部件之间的干涉的可能性或避免可能的干涉。外珠状主体230可在内部主体220和外部主体230之间用最小的传导的热传递来传递夹紧力。一旦外珠状主体230与内部主体220组装在一起，诸如夹具、皮带等的安装件可位于安装区域210上方并附接至安装区域210，诸如将安装件焊接到安装区域210，将安装件的一部分紧固以将安装件夹紧至安装区域210等。

因此单个的外珠状主体230可对安装区域210提供足够的结构支撑以减少由于过量夹紧力的屈曲或避免屈曲。而且，通过使与内部主体220接触的表面面积最小并形成气体间隙232的一体式外部主体230，减少了由于传导导致的热传递。此外，与珠状截面240相对的几何形状可减少在焊缝或部件之间干涉的可能性或防止干涉并且提供用于安装支架或其他部件的无焊接区域。

尽管说明书包含许多特定的实施方式细节，但这些不应该被解释为对权利要求范围的限制，而是作为特定的实施方式的技术特征的描述。在本说明书中在单个实施方式的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合实现。相反地，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方式中单独或以任何合适的子组合来实现。此外，虽然特征在上面描述为可以以某些组合起作用并且甚至最初要求如此，但是来自所要求保护的组合的一个或多个特征可以在一些情况下从该组合中删除，并且所要求保护的组合可以针对子组合或变型的子组合。

如本文所使用的，术语“基本上”和类似的术语旨在具有与本公开的主题所属领域的普通技术人员的普通和公认的用法相一致的广泛的含义。阅读本公开的本领域技术人员应该理解，这些术语旨在允许描述和要求保护的某些特征，而不将这些特征的范围限制到所提供的精确数值范围。因此，这些术语应该被解释为表明对所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或变更被认为是在所附权利要求书所述的本发明的范围内。此外，应当指出的是，在不使用术语“装置”的情况下，权利要求中的限制不应被解释为在美国专利法下的“装置加功能”限制。

如本文所使用的术语“联接”等意味着两个部件直接或间接地彼此连接。这种连接可以是静止的(例如永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这样的连接可以通过两个部件或者两个部件和任何另外的中间部件彼此一体地形成为单个整体，或者通过两个部件或者两个部件和任何另外的中间部件相互连接来实现。

如本文所用的术语“流体联接”，“流体连通”等意味着两个部件或物体具有在两个部件或物体之间形成的通路，其中流体例如水，空气，气体还原剂，气态氨等可以在有或没有中间组分或物体的情况下流动。用于实现流体连通的流体联接或配置的示例可以包括用于使得流体能够从一个部件或物体流到另一个部件或物体的管道，通道或任何其他合适的部件。

重要的是要注意，各种示例性实现中所示的系统的构造和布置仅是说明性的而不是限制性的。落在所描述的实施方式的精神和/或范围内的所有改变和修改都希望被保护。应该理解的是，一些特征可能不是必需的，并且缺乏各种特征的实现可以被认为是在本申请的范围内，所述范围由随后的权利要求限定。在阅读权利要求时，当使用诸如“一”，“一个”，“至少一个”或“至少一个部分”等词语时，并不旨在将权利要求限制为仅一个项目，除非专门在权利要求中有相反的说法。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，除非特别指出相反，否则该项目可以包括一部分和/或整个项目。

Claims (20)

1.一种单模块后处理系统，其特征在于，包括：

壳体；

位于所述壳体内部的催化室；和

外部主体，所述外部主体附接至壳体的一部分并且在具有平坦的安装区域。

2.根据权利要求1所述的单模块后处理系统，其特征在于，所述的外部主体包括焊接到所述平坦安装区域的安装支架。

3.根据权利要求1所述的单模块后处理系统，其特征在于，所述的平坦安装区域从所述壳体分离使得在所述外部主体的所述平坦安装区域和所述壳体之间形成空气间隙。

4.根据权利要求3所述的单模块后处理系统，其特征在于，所述的空气间隙包括位于所述外部主体的所述平坦安装区域和所述壳体之间的绝缘体。

5.根据权利要求1所述的单模块后处理系统，其特征在于，所述的外部主体包括与所述平坦安装区域邻接的珠状部分。

6.根据权利要求5所述的单模块后处理系统，其特征在于，所述的珠状部分提供物理屏障用于对准附接到平坦安装区域的部件。

7.根据权利要求1所述的单模块后处理系统，其特征在于，所述外部主体包括内径部分，其中所述外部主体通过在所述内径部分和壳体部分之间的焊缝附接到所述壳体的一部分。

8.根据权利要求7所述的单模块后处理系统，其特征在于，所述的内径部分是第一内径部分，其中所述的外部主体包括从所述第一内径部分下游隔开的第二内径部分，所述的第二内径部分通过焊缝附接到所述壳体上。

9.根据权利要求8所述的单模块后处理系统，其特征在于，所述的平坦安装区域位于所述的第一内径部分和所述的第二内径部分之间。

10.根据权利要求9所述的单模块后处理系统，其特征在于，所述的平坦安装区域通过所述第一内径部分和所述第二内径部分从所述壳体分离，使得在所述外部主体的所述平坦安装区域和所述壳体之间形成空气间隙。

11.根据权利要求1所述的单模块后处理系统，其特征在于，所述的安装区域直接向所述壳体传递力。

12.一种制造单模块后处理系统的方法，其特征在于，包括：

提供内部主体，所述内部主体配置成包含位于所述内部主体内的催化室；提供具有内径部分和平坦安装区域的外部主体；将所述外部主体在所述内部主体上滑动；和

将所述外部主体的内径部分焊接至所述内部主体的一部分，其中所述的平坦安装区域从所述内部主体间隔开使得在所述外部主体的平坦安装区域和所述内部主体之间形成空气间隙。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述的外部主体包括与所述平坦安装区域邻接的珠状部分。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述的珠状部分提供物理屏障用于对准附接到所述平坦安装区域的部件。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括在平坦安装区域上设置安装件。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在，还包括将所述安装件焊接至所述平坦安装区域。

17.根据权利要求15所述的方法，其特征在，还包括紧固安装件的一部分以将安装件夹紧至安装区域。

18.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述的空气间隙减少从所述内部主体至所述平坦安装区域的热传递。

19.一种单模块后处理系统，其特征在于，包括：

容纳有催化室的内部主体；和

外部主体，所述外部主体包括：

安装区域；

位于所述安装区域第一端的第一内径部分，所述第一内径部分在第一位置附接到所述内部主体；和

位于所述安装区域第二端的第二内径部分，所述第二内径部分在第二位置附接到所述内部主体；

其中，所述内部主体、安装区域、第一内径部分和第二内径部分限定间隙，该间隙位于所述外部主体和所述内部主体之间，减少从所述内部主体到所述安装区域的热传递。

20.根据权利要求19所述的单模块后处理系统，其特征在于，所述的外部主体包括临近所述安装区域的珠状部分，所述珠状部分提供物理屏障用于对准附接到平坦安装区域的部件。