CN1231657C - 用于内燃机的消音器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种消音器，该消音器包括消音器外壳(1，2)和通常安装在外壳内的催化转化件(13)，该消音器具有至少一个内出口(4)，经由所述内出口流通经催化件(13)清洁过的废气。此外，根据本发明，排气管(30，31)与所述消音器的外部连接，该排气管包括第一部分(30)和第二部分(31)，其中第一部分设置成沿平行于外壳外部的第一方向(A)引导废气，第二部分设置成沿基本上相反的第二方向(B)引导废气，该第一和第二部分(30，31)具有基本上相等的横截面积。利用这种排气管，可在废气与含氧丰富的新鲜空气接触之前对该废气进行改进的冷却处理。还可防止新鲜空气回流入消音器内。

Description

用于内燃机的消音器
技术领域
本发明涉及一种消音器，该消音器包括消音器外壳和通常安装在该外壳内的催化转化件，所述消音器具有至少一个内出口，经由该内出口流通废气。
发明背景
如今，利用催化转化器来清洁废气已经变得越来越普遍，甚至在小型的两冲程内燃机中，例如，人力驱动的操作工具比如链锯和除草机中。对废气清洁设备的重量及尺寸方面的要求导致了所谓催化式消音器的发展，该催化式消音器被直接安装在气缸的排气口处。典型的催化式消音器包括一个密封外壳以及安装在该外壳内的催化元件，该密封外壳具有入口和出口，该催化元件用于清洁离开该消音器的气体。此外，通常优选的是，经由该消音器的盖子释放废气，参见WO9602741。
引入催化转化器的结果是：由于在催化转化器内发生反应，废气温度显著升高。以上所提及类型的催化消音器的紧凑设计使得废气在经过催化转化器后，将相对较早地离开该消音器，从而自该消音器释放出极热的废气。此外常见的是，消音器的板部件相对较严地封闭催化转化器，温度变得极高的“热点”，即催化元件的表面区域可扩散到甚至周围的板部件。当新鲜空气，即环绕着发动机、含氧充足的空气与该极热废气或者这些“热点”接触时，就可能产生火焰。这会增大发生火灾的危险，特别是由于小型发动机经常用在这样一些工具中，这些工具在具有大量易燃物质的火险环境中工作。
为基本上消除由火星所导致的火灾危险，这种催化式消音器通常配备有一种火星熄灭网，美国立法甚至将该火星熄灭网作为必备部件。为获得满意效果，火星熄灭网的孔必须相当细，从而使得其寿命相对较短。但是，这种火星熄灭网只能在一定程度上熄灭火星。
发明概述
因此，本发明的目的是获得这样一种消音器，其可将排气口处产生火星的危险性降至最小。
第二目的是获得这样一种消音器，其在废气与新鲜空气接触之前，对该废气进行改进的冷却处理。
本发明的这些及其它目的可在开头所提及类型的消音器内得以实现，其中，将一排气管设置成与外壳的外部连接，所述排气管包括第一部分和第二部分，其中，该第一部分设置成沿平行于外壳外部的第一方向引导废气，该第二部分设置成沿相反的第二方向引导废气，所述第一和第二部分具有基本上等大的横截面积，并将废气输送至一排出口。本发明主要用于配备有催化转化件的消音器。但是，其也可应用于由于其它原因产生相当热废气的发动机。
不要将WO9602741中所示用于新鲜空气的导板误认为是排气管。该导板完全位于消音器外壳的外部，且适合于引导新鲜空气流过排气口，以冷却并分散废气。尽管利用该导板可迫使废气的流向改变180度，但是在废气已经过出口并从而与新鲜空气接触之后，才开始改变方向。
而依照本发明，形成一种从消音器的内出口起一直至排出口的封闭排气管，在所述排出口的外侧，外部新鲜空气才能与废气接触。从而利用所谓的反向脉冲(back-pulsation)有效地防止了新鲜空气接触催化件的过热表面(“热点”)以及消音器内侧的周围板面。
此外，由于迫使废气流过形成排气管的双向曲径，从而可充分地冷却所述废气，以防止在排气管的排出口处产生火星。因此最好将该曲径设置在消音器外壳的外侧，以进行相当佳的冷却。
排气管的两相对指向部分具有基本上等大的横截面积，即下游部分的面积是上游部分的50-200％，优选为70-150％。这样在弯曲部分不会产生较大的压力差异，压力差异会改变方向。从而可维持相当大的负压，直至废气离开排出口。
在消音器的内出口与排气管之间可设置一火星熄灭网，用于熄灭由废气带出的火星。该火星熄灭网也可设置在排气管内，或者排气口处。从而使火星熄灭网与出口曲径相结合，满意地消除火星和火焰。
优选的，将排气管定向为平行于消音器外壳的外壁。考虑到空间和排气管的功能，这种定向是优选的。将排气管设置成与消音器外部位于同一平面上可改进冷却效果。此外，由于沿着消音器的外壳定向该第一部分，这样当废气到达第一部分时流向将发生相对较大的改变。第一与第二部分之间的方向变化将变得更加有效。同理特别优选的是，第二部分相对于外壳位于第一部分的外侧，这样两部分相互错开。
依照一种优选实施例，第一部分具体表现为弯曲且细长的第一隔板(管)，该第一隔板具有位于内出口处的一端壁以及距离该出口一定距离处的一孔，第二部分具体表现为弯曲的第二隔板，该第二隔板具有位于该孔处的一端壁以及沿第一隔板设置的一排出口，该第二部分具体表现为在该第一和第二隔板间产生的空间。人们已经发现按照这种方式形成的曲径能获得满意的效果，并能容易地将两部分紧密安装在消音器外壳上。为获得最佳的出口曲径，能容易地根据曲线和长度修改两隔板。
一凸起可设置在第一隔板上，即所述排出口的外侧，这样可利用该凸起分散自排出口释放的废气。分散所流出的废气，可防止仍然较热的废气高温单向流动。经分散的废气将与大量的周围空气接触，从而可简单地迅速冷却该废气。
依照一种特定的优选实施例，最好沿发动机气缸的横向定位该排气管。
附图的简要说明
以下将参照附图更详细地描述为举例说明目的的本发明一种优选实施例。
图1表示依照本发明一种实施例、配备有排气管的一种催化式消音器的分解示意图。
图2表示依照图1所示该排气管部件的分解示意图。
图3表示依照图1和2所示装配好的排气管。
图4表示沿图3中线IV-IV的该排气管的横截面。
图5表示沿图3中线V-V的该排气管的横截面。
优选实施例的描述
分解示意图1中所示的催化式消音器本身是已知的，但其配备有依照本发明一种实施例的排气管。该消音器包括由壳体1和盖子2所组成的外壳1、2，优选的，该外壳1、2由薄金属片或具有类似特征的其它材料制成。壳体1将要被安装在发动机气缸的排气口(未表示)处，因此具有一入口3，而盖子2具有一内出口4，用于经催化转化器清洁过的废气。距离件5a-c位于壳体1和盖子2之间，并穿过盖子2内的孔6a-c，以靠着该壳体1的后壁并环绕着孔7a-c支撑该距离件5a-c。
中间壁10设置在壳体1和盖子2之间，该中间壁10具有包含孔12的一环形区域11，利用具有孔的环状覆盖件14将一环状催化转化件13安装在孔12处。该中间壁10还具有三个较大的孔15a-c，距离件5a-c穿过该孔15a-c。
一种“曲径”式排气管位于盖子2的外侧上，该排气管由相对指向的两个部分组成。在所示例子中，利用弧形分隔器或者由板材料制成的第一和第二隔板17，18分隔该每个部分，以下将更详细地对其进行说明。在盖子2和第一和第二隔板17，18之间，利用固定部件20装配一种已知类型的火星熄灭网19。
可按照以下方式装配图1所示的催化式消音器：
最初，将催化件13放置在中间壁10上，然后将覆盖件14安装到该壁上。优选的类似于中间壁，该环状覆盖件14由板材料制成。可将环状覆盖件14焊接或熔接到中间壁10上，同时催化件13位于两者之间。然后，将中间壁10和催化件一起置于壳体内，从而靠着环绕该壳体延伸的阻挡件21支撑该中间壁10和催化件。
将第一和第二隔板17，18的部分焊接或点焊到盖子2上，从而形成排气管。在该曲径的一端，优选与盖子的内出口4相连接的一端，应留有孔口，以插入火星熄灭网19并利用螺钉20等固定。利用这种设计，如果需要的话，可容易地更换火星熄灭网，或者如果需要的话，还可拆除火星熄灭网。
现在可将具有第一和第二隔板17，18的盖子设置在壳体1处，即中间壁10的上方，从而将中间壁10夹在壳体1和盖子2之间，接着利用一种适当的方式例如熔接或焊接来固定该盖子。随后，经由盖子内的孔6a-c插入距离件5a-c，并在该距离件5a-c靠着壳体1的内壁1a而止住的位置上，焊接该距离件5a-c，所述距离件最好由可抵抗纵向压力的金属套筒制成。通过穿入固定部件22a-c，从而可利用该距离件5a-c来将消音器固定到发动机气缸(未表示)上。
图2表示形成排气管曲径的弧形的第一和第二隔板17，18的倒置示意图，在该图中可更明显地知道管道部分是如何生成的，在图2-5中用参考数字30和31标识管道部分。第一隔板17细长，并具有由端壁32封闭的一短边，且在另一短边处具有孔33。一凸起34形成在该隔板的两短边之间的一位置处，因而该处曲面较高。此外，凸缘35环绕整个隔板延伸，从而可以简单的方式将该隔板固定在消音器的外壳上。第二隔板18较短且曲面稍高，但类似于第一隔板，该第二隔板18具有一端壁36和一孔37。此外，适合于将该第二隔板18安装在第一隔板17的上方，且其端壁36距离第一隔板17的孔33的外侧有一定距离，同时其孔37位于凸起34和孔33之间。两隔板的安装位置如图3-5所示。
因此，通过消音器的盖子2和第一隔板的弧形内侧限定了以上所提及排气管的第一部分30，同时排气管的另一部分31体现为由两隔板各自的曲面所生成的两隔板之间的空间。由于第二隔板的端壁36距离第一隔板的孔33的外侧有一定距离，从而生成连接两部分30，31的一弯曲部分38。第二部分31终止于一排出口39，该排出口39的截面基本上为U形。图4最清晰地表示了排气管的延伸。
结果，如图5所示，第一部分30的截面基本上为矩形，而第二部分31的截面基本上为U形。本发明的一个技术特征在于尽管该两部分具有不同的截面形状，但它们具有基本上等大的横截面积。
在操作过程中，自发动机气缸的出口将未清洁的废气导入消音器的第一室，该第一室位于壳体1和中间壁10之间，并迫使废气经由覆盖件14的孔穿过催化件13和中间壁10。从而以这种方式将已清洁且非常热的废气导入消音器的第二室，该第二室位于中间壁10和盖子2之间，然后经由出口4出去。可采用的是，在出口4使废气经过火星熄灭网19，在那里熄灭可能附带的火星。然后，废气就到达依照本发明的排气管处。
现在，废气将跟随图4所示路径，沿第一部件30的方向A，经过孔33，绕过弯曲部分38，然后沿第二部件31的另一方向B，最后经由排出口39出去。在所述排出口外侧，废气将流向凸起34，而该凸起34将使废气分散开。
对技术人员而言显而易见的是，在所附专利权利要求书的范围内可从许多不同的方面对以上所述实施例进行修改，例如，所示消音器可以仅是大量可想像得到的变型中的一种，这些变型具有不同的外壳形状及设计、催化件的位置不同以及废气流径不同。
此外，具有两个相对指向部分30，31的排气管可具体化为许多不同的方式。例如，两部分可并排设置，而不是一个在另一个的外部，或者除这里所示的形状外，该两部分还可具有其它形状。排气管还可全部或部分地陷入外壳的外部，例如，第一部分可位于外壳外部的内陷部分与一覆盖板之间。可替换的，一块或两块内板形成第一部分30，还可以与外壳一起形成排气管的第二部分31。这将降低废气的冷却效果。此外，消音器可具有位于该消音器一侧或多侧上的一个或多个排气口。排气口可具有相互不同的形状。

Claims (6)

1.一种消音器，包括消音器外壳(1，2)和通常安装在所述外壳内的催化转化件(13)，所述消音器具有一排气管(30，31)和至少一个内出口(4)，经由所述内出口流通废气，其特征在于，所述排气管(30，31)设置在所述内出口(4)的下游并位于所述消音器外壳(1，2)的外侧，以进行相当佳的冷却，所述排气管包括第一部分(30)和第二部分(31)，其中，所述第一部分设置成沿平行于所述外壳外部的第一方向(A)引导废气，所述第二部分设置成沿基本上相反的第二方向(B)引导废气，所述第一和第二部分(30，31)具有基本上相等的横截面积，该第一和第二部分(30，31)将所述废气输送至一排出口(39)，所述第一部分(30)为弯曲且细长的第一隔板(17)，该第一隔板(17)具有位于所述内出口(4)处的端壁(32)以及位于距离所述出口(4)一定距离处的孔(33)；所述第二部分(31)为弯曲的第二隔板(18)，该第二隔板(18)具有位于所述孔(33)处的端壁(36)以及沿所述第一隔板(17)设置的排出口(39)；所述第一部分和第二部分并排设置或者所述第二部分基本上设置在所述第一部分的外侧。
2.一种根据权利要求1所述的消音器，其特征在于：所述排气管(30，31)定向成平行于所述消音器外壳(2)的外壁。
3.一种根据权利要求2所述的消音器，其特征在于：所述第二部分(31)相对于所述外壳(2)位于所述第一部分(30)的外侧。
4.一种根据权利要求1所述的消音器，其特征在于：一凸起(34)形成在所述第一隔板(17)上且位于所述排出口(39)的外侧，从而自所述排出口(39)释放的废气通过该凸起(34)分散开。
5.一种根据前述任一权利要求所述的消音器，其特征在于：所述排气管(30，31)定向成横向于发动机气缸的方向。
6.一种根据前述任一权利要求所述的消音器，其特征在于：一火星熄灭网(19)安装在所述消音器的内出口(4)与所述排气管(30，31)之间。
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