CN113530643A - 一种柴油发电机组及其尾气处理装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种柴油发电机组及其尾气处理装置，尾气处理装置包括壳体，壳体的内部设有DPF装置和与DPF装置连接的消声机构，消声机构包括谐振腔室和供废气流通的谐振腔室内插管，谐振腔室内插管的第一端、第二端分别设置进气口、出气口，谐振腔室内插管的中部的侧壁设有若干个第一通孔，谐振腔室通过第一通孔与谐振腔室内插管连通。本申请提供的尾气处理装置既能够过滤废气中的颗粒物，也能够进行降噪，降低了制造成本，减少了占用空间，提高了安装维护的便利性。

Description

一种柴油发电机组及其尾气处理装置
技术领域
本申请涉及废气处理技术领域，更具体地说，涉及一种尾气处理装置。此外，本申请还涉及一种包括上述尾气处理装置的柴油发电机组。
背景技术
柴油发动机除用作汽车动力外，还广泛用于非道路机械的动力，也用作发电机组的动力。在柴油发动机工作过程中，通常会产生较大的噪声并排放较多的颗粒物(PM)，给环境带来危害。为降低这种危害，现有技术通过在柴油发动机的尾气排放端设置消声器和DPF装置(英文全称“Diesel Particulate Filter”，译为“柴油机颗粒捕集器”)来进行解决。
在实践中，发明人发现现有技术存在以下问题：消声器和DPF分开设置，制造成本高、占用空间大、安装维护不便。
综上所述，如何将DPF和消声功能集于一体，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的是提供一种尾气处理装置，其既能够过滤废气中的颗粒物，也能够进行降噪。本申请的另一目的是提供一种包括上述尾气处理装置的柴油发电机组。
为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种尾气处理装置，包括壳体，所述壳体的内部设有DPF装置和与所述DPF装置连接的消声机构，所述消声机构包括谐振腔室和供废气流通的谐振腔室内插管，所述谐振腔室内插管的第一端、第二端分别设置进气口、出气口，所述谐振腔室内插管的中部的侧壁设有若干个第一通孔，所述谐振腔室通过所述第一通孔与所述谐振腔室内插管连通。
可选地，所述DPF装置包括导流管和滤芯材料层，所述导流管的一端设置进气口，所述导流管的侧壁设有若干个第二通孔，所述滤芯材料层缠绕于所述导流管上。
可选地，所述消声结构还包括一级扩张腔室和/或二级扩张腔室；所述一级扩张腔室与所述壳体的进气口连通，所述谐振腔室内插管的进气口位于所述一级扩张腔室中；所述二级扩张腔室与所述DPF装置的进气口连通，所述谐振腔室内插管的出气口位于所述二级扩张腔室中。
可选地，所述一级扩张腔室或二级扩张腔室或所述谐振腔室中设有吸声模块。
可选地，所述尾气处理装置还包括与所述壳体的进气口密封连接的进气管，所述进气管包括位于所述一级扩张腔室中的内部管段，所述内部管段上设有若干个第三通孔
可选地，所述壳体呈筒状结构，所述DPF装置可拆卸的插接于所述壳体的端部。
可选地，所述壳体的两端均设有所述DPF装置，所述消声机构设于所述壳体的中部。
可选地，所述尾气处理装置还包括汇流管，所述壳体设有第一出气口和第二出气口，所述第一出气口与所述汇流管连接，所述第二出气口通过旁通管路与所述汇流管连接，所述旁通管路上设有用于控制所述旁通管路通断的电磁阀。
可选地，所述尾气处理装置还包括控制器、用于检测所述壳体的进气压力的进气压力检测装置、用于检测所述汇流管的排气压力的排气压力检测装置，所述进气压力检测装置、所述排气压力检测装置、所述电磁阀分别与所述控制器电连接，所述控制器用于在进排气压差达到预设压差时控制所述电磁阀动作、以使所述旁通管路导通。
一种柴油发电机组，包括发动机、尾气排放管和上述任意一种尾气处理装置。
通过上述方案，本申请提供的尾气处理装置的有益效果在于：
本申请提供的尾气处理装置包括DPF装置、消声机构和将二者容置在自身内部的壳体，谐振腔室内插管的中部的侧壁设有若干个第一通孔，谐振腔室通过第一通孔与谐振腔室内插管连通。在工作过程中，废气流经消声机构时，一部分声波通过谐振腔室内插管上的第一通孔进入谐振腔室，激发阻尼振动，进行能量消除，从而降低噪声。废气进入壳体后流经DPF装置，废气中的颗粒物被DPF装置吸附。因此，本申请提供的尾气处理装置将颗粒物过滤功能和消声功能集于一体，从而避免消声器和DPF装置分开设置造成的制造成本高、占用空间大、安装维护不便等问题。
此外，应当理解的是，本申请提供的柴油发电机组包括上述尾气处理装置，因此，本申请提供的柴油发电机组同样具备上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种尾气处理装置的结构示意图；图中并排的箭头表示气流方向；
图2为一种尾气处理装置的侧视图。
图1～2中的附图标记为：
1-壳体、2-进气管、3-谐振腔室隔板、4-谐振腔室内插管、5-吸声模块、6-DPF腔室隔板、7-DPF装置、8-主路排气管、9-排气连接管、10-旁通管路、11-电磁阀、12-汇流管、13-汇流管接口、14-吊耳、15-排污口、16-压力采集预留孔、17-安装支架、18-谐振腔室、19-一级扩张腔室、20-二级扩张腔室、21-DPF腔室。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参考图1和图2，本申请提供的尾气处理装置可以包括：壳体1、DPF装置7、消声机构、进气装置和排气装置。
壳体1可以采用筒状结构或者其他形状的结构。壳体1的内部具有腔室主体，腔室主体中的一部分空间安装有DPF装置7，该部分空间称为DPF腔室21，DPF腔室21可以由DPF腔室隔板6和壳体1的侧壁包围形成。腔室主体在实际应用中整体上为等截面且呈密封状态，其形状可以是圆形，也可以是方形或其他形状。壳体1上设置有进气口和出气口。
在实际装配时，为了方便吊装转运尾气处理装置，可以在壳体1上焊接吊耳14。为了方便维护时清理腔内的集灰与污渍，可以在壳体1的DPF腔室21底部设置排污口15，并配有堵头。为了将壳体1安装在柴油发电机组上，可以设置安装支架17。
DPF装置7设置在壳体1的内部，DPF装置7用于过滤废气中的颗粒物。
在机械结构上，DPF装置7的具体结构有多种选择，例如，DPF装置7包括导流管和滤芯材料层；其中，导流管的第一端设置通气口，该通气口可以是进气口，也可以是出气口，并且通气口与消声机构相连。导流管的第二端封闭，导流管的中部的侧壁设有若干个小的第二通孔，第二通孔可以在导流管的预设区域均匀分布。滤芯材料层可以采用金属烧结毡滤芯材料、或者陶瓷、或者其他耐高温且能达到过滤尾气中颗粒物的过滤材料制成，滤芯材料层缠绕于导流管上。在工作过程中，经消声腔消声后的尾气从导流管端部进入，经过滤芯材料层过滤后进入DPF腔室21，之后通过壳体1的出气口排出壳体1。
在实际装配时，对于筒状结构的壳体1，优选DPF装置7可拆卸的插接于壳体1的端部，相应的，此时壳体1的端面需要开设安装孔，DPF腔室隔板6上开设圆孔并焊接有接头，来支撑、定位DPF装置7。DPF装置7采用插拔的方式与壳体1进行连接，使得用户在不拆除尾气处理装置其他零部件的情况下，就能将DPF装置7从尾气处理装置上进行拆装，DPF装置7可通过水清洗即可再生，循环利用，不影响过滤性能，再生完成后，再将其安装回尾气处理装置上，实现方便用户按需对DPF装置7进行拆装的效果。可以理解的是，DPF装置7的两端与DPF腔室隔板6连接处呈可拆装的密封状态。另外，如图2所示，尾气处理装置可以同时配备多个DPF装置7，此时可以将若干个DPF装置7设计为一个整体，也可以不将其设计为一个整体，而将每一个DPF装置7设计成可从壳体1上进行插拔拆装的结构。
消声机构设置在壳体1的内部，消声机构用于降低废气流动过程中的噪音。消声机构与DPF装置7连接，消声机构包括谐振腔室内插管4和谐振腔室18；其中，谐振腔室内插管4的两端分别与谐振腔室隔板3焊接固定，谐振腔室内插管4的第一端设置进气口，谐振腔室内插管4的第二端设置出气口，废气沿着谐振腔室内插管4流动，同时，谐振腔室内插管4的中部的侧壁设有若干个小的第一通孔。谐振腔室18由壳体1的侧壁和谐振腔室隔板3包围形成，谐振腔室18通过第一通孔与谐振腔室内插管4连通。在废气沿着谐振腔室内插管4流动的过程中，一部分声波通过谐振腔室内插管4的第一通孔进入谐振腔室18，激发阻尼振动，而进行能量消除，有效消除气流中的低、中频噪声。
可选的，在一种实施例中，消声结构还包括扩张腔室，扩张腔室具体包括一级扩张腔室19和/或二级扩张腔室20。其中，一级扩张腔室19与壳体1的进气口连通，谐振腔室内插管4的第一端伸入至一级扩张腔室19内部，此时谐振腔室内插管4的进气口位于一级扩张腔室19中；二级扩张腔室20与DPF装置7的进气口连通，谐振腔室内插管4的第二端伸入至二级扩张腔室20内部，此时谐振腔室内插管4的出气口位于二级扩张腔室20中。
在工作过程中，尾气进入壳体1内部后进入一级扩张腔室19内，在由谐振腔室内插管4进入到二级扩张腔室20，通过流道的截面突变引起声阻抗变化，使得一部分沿管道传播的声波反射回声源，起到消声的效果；同时，通过合理设计谐振腔室内插管4伸入至扩张腔室的长度，来消除特定频率的声波。
可以理解的，若消声结构未设置一级扩张腔室19，则谐振腔室内插管4的进气口可以直接与壳体1的进气口连接，或者谐振腔室内插管4的进气口通过管路间接与壳体1的进气口连接。若消声结构未设置二级扩张腔室20，则谐振腔室内插管4的出气口可以直接与DPF装置7的进气口连接，或者谐振腔室内插管4的出气口通过管路间接与DPF装置7的进气口连接。
可选的，在一种实施例中，消声结构还包括耐高温的吸声模块5，来吸收高频声波能量。吸声模块5可以设置在有废气流通的任意一个腔室中，此处有废气流通的腔室可以具体为一级扩张腔室19或二级扩张腔室20或谐振腔室18。
在实际装配时，吸声模块5可以通过穿孔网板固定在腔中，例如，对于圆筒状的壳体1，可以采用环形的穿孔网板，穿孔网板安装在有废气流通的腔室内，如穿孔网板一端焊接在DPF腔室隔板6上、另一端焊接在谐振腔室隔板3上，吸声模块5填充在穿孔网板和壳体1之间。
进气装置用于使废气进入壳体1内部，进气装置的结构有多种选择，例如进气装置包括壳体1上设置的进气口。在例如，进气装置包括进气管2，进气管2与壳体1的进气口通过焊接或者其他方式保持密封连接，进气管2包括内部管段，内部管段位于一级扩张腔室19中，内部管段上设有若干个小的第三通孔，此时可以是内部管段的端面封闭，第三通孔设置在内部管段的侧壁上；或者第三通孔在内部管段的端面和侧壁均有分布。内部管段上的第三通孔通过小孔喷射的方式进行消声降噪。可选的，进气管2还可以包括外部管段，外部管段位于壳体1外部，通过法兰或者其他方式与发动机排气端连接。
排气装置用于将消声和DPF装置7过滤后的废气从壳体1排出，排气装置的结构有多种选择，例如，排气装置包括设置在壳体1上的出气口；再例如，排气装置包括汇流管12，汇流管12设置第一进气口、第二进气口、出气口；相应的，壳体1的出气口具体包括第一出气口和第二出气口。
壳体1的第一出气口与汇流管12的第一进气口连接，二者的连接方式有多种选择，例如在DPF腔室21的上部设置主路排气管8和排气连接管9，主路排气管8一端与DPF腔室21连接，另一端配法兰与排气连接管9连接；排气连接管9带弯头和变径管，用于将主路排气管8的气流引流至汇流管12；再例如，汇流管12上焊接汇流管接口13，汇流管12的第一进气口位于汇流管接口13的端部，汇流管接口13下端通过法兰与主路排气管8连接。
壳体1的第二出气口通过旁通管路10与汇流管12的第二进气口连接，旁通管路10上设有用于控制旁通管路10通断的电磁阀11。
在使用时，若DPF装置7正常工作，则电磁阀11控制旁通管路10关闭；若DPF装置7无法正常工作或者未安装至壳体1上，电磁阀11控制旁通管路10接通，使得废气不再经过DPF装置7，直接从旁通管路10排入汇流管12中。
可选的，在一种实施例中，尾气处理装置采用对称结构，壳体1的两端均设有DPF装置7，消声机构设于壳体1的中部。另外，消声机构也可以采用对称结构，例如，如图1所示，二级扩张腔室20、谐振腔室内插管4、谐振腔室18、DPF腔室21分别有两个，两个谐振腔室内插管4的端部分别插入至同一个一级扩张腔室19中，两个DPF腔室21分别通过各自对应的主路排气管8将废气排出。采用对称结构可以简化加工过程，同时可在不同方向进行尾气的接入与接出，使得尾气处理装置的安装方向不受限制，起到防呆和方便安装的作用；并且对称结构能够充分分流气流，降低废气流通的阻力。
可选的，在一种实施例中，尾气处理装置还包括控制器、进气压力检测装置、排气压力检测装置，并且进气压力检测装置、排气压力检测装置、电磁阀11分别与控制器电连接。
具体的，进气压力检测装置用于检测壳体1的进气压力，进气压力检测装置可以具体设置在进气管2的外部管段上开设的压力采集预留孔16上，当然可以设置在壳体1的进气口处或者其他位置。排气压力检测装置用于检测汇流管12的排气压力，排气压力检测装置可以具体设置在汇流管12末端开设的压力采集预留孔16上。压力采集预留孔16可以并焊接螺母配有堵头。控制器用于在进排气压差达到预设压差时控制电磁阀11动作、以使旁通管路10导通；其中，此处的进排气压差为壳体1的进气压力与汇流管12的排气压力的差值。控制器能够在DPF装置7阻力过高时，自动开通旁通管路10，引导气流快速排出，保证发动机性能不受影响，并且用户可在发动机不停止工作的情况下更换DPF装置7。当进排气压差在正常范围内时，则旁通管路10关闭，主路排气管8接通。
可以理解的，尾气处理装置还可以包括与控制器电连接的报警器，控制器在进排气压差达到预设压差时控制报警器发出警报。
由上述实施方式可以见，本申请提供的尾气处理装置的有益效果在于：尾气处理装置集再生DPF和复合消声功能于一体，从而降低制造成本，减少占用空间，提高安装维护的便利性。
除了上述尾气处理装置，本申请还提供一种柴油发电机组，该柴油发电机组包括发动机、尾气排放管和上述任意一种尾气处理装置。可选的，柴油发电机组为集装箱式，尾气处理装置设置于集装箱的顶部。可选的，柴油发电机组为开放式，尾气处理装置设置于底座上。该柴油发电机组的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本申请所提供的柴油发电机组及其尾气处理装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请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申请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，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种尾气处理装置，其特征在于，包括壳体(1)，所述壳体(1)的内部设有DPF装置(7)和与所述DPF装置(7)连接的消声机构，所述消声机构包括谐振腔室(18)和供废气流通的谐振腔室内插管(4)，所述谐振腔室内插管(4)的第一端、第二端分别设置进气口、出气口，所述谐振腔室内插管(4)的中部的侧壁设有若干个第一通孔，所述谐振腔室(18)通过所述第一通孔与所述谐振腔室内插管(4)连通。
2.根据权利要求1所述的尾气处理装置，其特征在于，所述DPF装置(7)包括导流管和滤芯材料层，所述导流管的一端设置进气口，所述导流管的侧壁设有若干个第二通孔，所述滤芯材料层缠绕于所述导流管上。
3.根据权利要求1所述的尾气处理装置，其特征在于，所述消声结构还包括一级扩张腔室(19)和/或二级扩张腔室(20)；所述一级扩张腔室(19)与所述壳体(1)的进气口连通，所述谐振腔室内插管(4)的进气口位于所述一级扩张腔室(19)中；所述二级扩张腔室(20)与所述DPF装置(7)的进气口连通，所述谐振腔室内插管(4)的出气口位于所述二级扩张腔室(20)中。
4.根据权利要求3所述的尾气处理装置，其特征在于，所述一级扩张腔室(19)或二级扩张腔室(20)或所述谐振腔室(18)中设有吸声模块(5)。
5.根据权利要求4所述的尾气处理装置，其特征在于，所述尾气处理装置还包括与所述壳体(1)的进气口密封连接的进气管(2)，所述进气管(2)包括位于所述一级扩张腔室(19)中的内部管段，所述内部管段上设有若干个第三通孔。
6.根据权利要求1所述的尾气处理装置，其特征在于，所述壳体(1)呈筒状结构，所述DPF装置(7)可拆卸的插接于所述壳体(1)的端部。
7.根据权利要求6所述的尾气处理装置，其特征在于，所述壳体(1)的两端均设有所述DPF装置(7)，所述消声机构设于所述壳体(1)的中部。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的尾气处理装置，其特征在于，所述尾气处理装置还包括汇流管(12)，所述壳体(1)设有第一出气口和第二出气口，所述第一出气口与所述汇流管(12)连接，所述第二出气口通过旁通管路(10)与所述汇流管(12)连接，所述旁通管路(10)上设有用于控制所述旁通管路(10)通断的电磁阀(11)。
9.根据权利要求8所述的尾气处理装置，其特征在于，所述尾气处理装置还包括控制器、用于检测所述壳体(1)的进气压力的进气压力检测装置、用于检测所述汇流管(12)的排气压力的排气压力检测装置，所述进气压力检测装置、所述排气压力检测装置、所述电磁阀(11)分别与所述控制器电连接，所述控制器用于在进排气压差达到预设压差时控制所述电磁阀(11)动作、以使所述旁通管路(10)导通。
10.一种柴油发电机组，其特征在于，包括发动机、尾气排放管和权利要求1至9任意一项所述的尾气处理装置。
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