CN103403309A - 用于废气处理装置的防差错安装*** - Google Patents

用于废气处理装置的防差错安装*** Download PDF

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Abstract

一种废气处理***包括用于处理从内燃机排放的废气的排放物处理装置。该废气处理***包括：适于支撑所述废气处理***的分开的第一和第二部分的框架。所述排放物处理装置将所述第一部分和所述第二部分互相连接，接收来自所述第一部分的废气并且将处理过的废气提供到所述第二部分。第一托架被固定到所述框架，并包括突起和容座中的一个。第二托架适于被固定到所述排放物处理装置，并包括所述突起和所述容座中的另一个。当所述排放物处理装置被正确定位时，所述突起被定位在所述容座中。当所述排放物处理装置未被正确定位时，所述突起干涉所述第二托架和所述排放物处理装置中的一个，以阻止组装。

Description

用于废气处理装置的防差错安装***
技术领域
本公开大致涉及一种用于处理废气的***。更具体而言，描述了一种用于互相连接和支撑各种废气处理装置的***。
背景技术
为了减少在内燃机操作期间排放到大气的NOX和微粒物的量，已经开发了许多废气后处理装置。当实施柴油燃烧过程时，特别产生了对废气后处理***的需求。用于柴油发动机废气的典型的后处理***可包括柴油机微粒过滤器（DPF）、选择性催化还原（SCR）***、碳氢化合物（HC）喷射器和柴油机氧化催化器（DOC）中的一个或多个。
在发动机操作期间，DPF捕获发动机排放的烟灰并且减少微粒物（PM）的排放。随着时间推移，DPF变得被装载并且开始堵塞。周期性地，需要对DPF中捕获的烟灰进行再生或氧化以便正确操作。为了再生DPF，需要相对高的废气温度结合废气流中的充足量的氧来对捕获在过滤器中的烟灰进行氧化。
DOC典型地被用于产生有益于对装载烟灰的DPF进行再生的热。当碳氢化合物（HC）在特定起燃温度或起燃温度以上被喷射到DOC上时，HC将氧化。该反应高度放热，并且废气在起燃时被加热。加热的废气被用于再生DPF。
然而，随着时间的推移，DPF可能退化并且变得效率低。可能需要更换DPF或其它废气处理装置。可替代地，废气处理装置可在废气处理装置被从***移除时被维护或进行另外的更新。
柴油机微粒过滤器、柴油机氧化催化器等已经被联接到用于机动车用途的相对小排量的内燃机。还可期望的是处理从其它应用中的发动机排放的废气，包括柴油机车、固定电站和海洋船舶。这些***可被装备具有相对大的柴油压缩发动机。来自较大的发动机的排气质量流量可比通常提供的最大流量大十倍。大发动机需要的废气处理装置的尺寸和重量可能使部件难操作并且非常贵。因此，该领域中可能存在对这种结构的需求：易于维修并支撑用于处理从大柴油发动机输出的废气的装置。诸如柴油机微粒过滤器的一些废气处理装置相对易碎并且容易断裂。在DPF更换和操作期间应该注意避免冲击载荷。并且，可期望的是保持通过废气处理装置的预定的废气流动方向以及废气处理装置之间的预定的旋转对准。
发明内容
本部分提供本公开的大致总结，并非其全部范围或其所有特征的全面公开。
废气处理***包括用于处理从内燃机排放的废气的排放物处理装置，该排放物处理装置具有上游端和下游端。所述废气处理***包括适于支撑所述废气处理***的第一部分和第二部分的框架。所述***的所述第一部分和所述第二部分彼此分开。所述排放物处理装置将所述第一部分和所述第二部分互相连接，接收来自所述第一部分的废气并且将处理过的废气提供到所述第二部分。第一托架被固定到所述框架，并包括突起和容座（receptacle）中的一个。第二托架适于被固定到所述排放物处理装置，并包括所述突起和所述容座中的另一个。当所述排放物处理装置被正确定位时，所述突起被定位在所述容座中。当所述排放物处理装置未被正确定位时，所述突起干涉（interfere with）所述第二托架和所述排放物处理装置中的一个，以阻止组装。
一种废气处理***包括被定位为彼此按顺序流体连通的第一排放物处理装置、第二排放物处理装置和第三排放物处理装置。所述第二排放物处理装置从所述第一排放物处理装置和所述第三排放物处理装置之间能移除。第一托架被联接所述第一排放物处理装置和所述第三排放物处理装置中的一个，并包括突起和容座中的一个。第二托架被固定到所述第二排放物处理装置，并包括所述突起和所述容座中的另一个。当所述第二排放物处理装置被正确定位时，所述突起被定位在所述容座中。当所述第二排放物处理装置未被正确定位时，所述突起干涉所述第一排放物处理装置和所述第二排放物处理装置中的一个，以阻止组装。
进一步可应用的领域从在此提供的描述将变得明显。该发明内容中的描述和具体示例仅意欲例示的目的，并且不意欲限制本公开的范围。
附图说明
在此描述的附图仅用于所选实施例而非所有可能的实施方式的例示目的，并且不意欲限制本公开的范围。
图1为描绘了包括防差错（poka-yoke）安装结构的废气后处理***的示意图；
图2为废气后处理***的一部分的透视图；
图3为防差错***的另一透视图；
图4为防差错安装***的侧视图；
图5为具有被正确组装的废气处理装置的可替代的防差错***的示意图；和
图6为描绘出限制废气处理装置的不正确安装的可替代的防差错***的示意图。
相应的附图标记在附图的若干视图中始终指代相应的部分。
具体实施方式
现在将参照附图更充分地描述示例实施例。
图1描绘了用于处理来自柴油压缩发动机16的废气的示例性柴油机废气后处理***10。废气可包含尤其是诸如一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）的氮氧化物（NOX）、微粒物（PM）、碳氢化合物、一氧化碳（CO）和其它燃烧副产物。
后处理***10包括多个废气处理装置，诸如被连接到发动机16的下游以便从发动机16接收废气的柴油机氧化催化器18、被连接到DOC18的下游的柴油机微粒过滤器（DPF）20和被连接到DPF20的下游以便从DPF20接收废气的诸如选择性催化还原催化器（SCR）或稀薄NOX捕获器的NOX还原装置22。
再生单元24可定位在DOC18的上游，以便增加发动机废气的温度并增强NOX还原装置22的转化效率。再生单元24使进入柴油机氧化催化器18中的废气的温度升高到大约285℃或更高，从而允许活性HC掺入用于DPF20的主动再生。
再生单元24包括用于喷射合适的还原剂的喷射器26。还原剂可包括尿素、氢或碳氢化合物。在图1中示意性地以28示出的控制***被提供为监视和控制喷射器26。控制***28可包括合适的处理器、传感器、流动控制阀、电线圈等来控制喷射器26。
如图2至图4中所示，DOC18和DPF20通过第一带形夹具40而被互相连接。以类似的方式，DPF20和SCR22利用第二带形夹具42彼此联接。第一凸缘46通过诸如焊接的合适的工艺被固定到DOC18的第一端48。DOC18的第二端50通过第一带形夹具40被固定到DPF20的第一端52。DPF20的第二端54通过第二带形夹具42被固定到SCR22的第一端56。第二凸缘58被固定到SCR22的第二端60。第一凸缘46和第二凸缘58被固定到车辆的框架以便将废气后处理***10支撑和安装在期望的位置处。
应该认识到，第一凸缘46和第二凸缘58不直接固定到DPF20。这样，可能施加到车辆框架上的震动和/或冲击载荷将不会直接施加到DPF20。第一带形夹具40和第二带形夹具42中的每个均包括用作DOC18和DPF20之间以及DPF20和SCR22之间的阻尼器的弹性材料62。
如前讨论的那样，可期望的是将DPF20从后处理***10容易地移除并且在清洁和更换之后将DPF精确地重新安装。防差错***70包括通过可移除紧固件76被联接到第二托架组件74的第一托架组件72。托架组件72的第一端包括固定到第一杆80的凸缘78。凸缘78被固定到第一凸缘46。第二托架组件74包括固定到第二杆84的凸缘82。凸缘82通过带螺纹的紧固件（未示出）被联接到第二凸缘58。如注意到的那样，托架组件72、74的相反的端部利用紧固件76彼此互相连接。
防差错***70还包括突起或第一叶片86，其被固定到基本平行于凸缘78径向延伸并且轴向偏离凸缘78的第一杆80。防差错托架88通过诸如点焊的工艺被固定到DPF20的外表面89。防差错托架88被精确地成形，并且包括接收第一叶片86的容座或周向延伸的槽90。槽90的总长度或周向范围对应于DPF20、DOC18和SCR22之间的旋转对准所能够承受容差。废气处理装置的旋转对准或“对时（clocking）”可能是重要的，因为处理装置中的一个或多个可包括必须在一定的容差内彼此对准以便正确工作的传感器。
第二叶片96被固定到第一杆80。第二叶片96包括限定其径向向内范围的内部弯曲表面98。第二叶片96径向向内延伸比第一叶片86小的距离。防差错环100在与防差错托架88轴向分开的位置处被固定到DPF20。在所示的示例中，防差错环100可包括由弹簧环102限定的简单的带形夹具，该弹簧环102的端部被紧固件104拉在一起。
第二叶片96从DPF20的第一端52轴向偏离的距离基本类似于第一叶片86从DPF20的第二端54轴向偏离的距离。通过以所述的方式定位部件，将阻止尝试反向安装DPF20的技术人员这样做，因为第一叶片86由于没有槽存在在防差错环100中的事实将干涉防差错环100。使通过DPF的废气流动方向反向可能不利于废气后处理***10的操作。
另外，将防止相对旋转错位，因为如果第一叶片86没有与槽90正确对准，第一叶片86会干涉防差错托架88的外表面108。图2描绘出如第一叶片86那样的凸形延伸元件以及为槽90的凹形接纳元件。考虑的是，凸形和凹形构件的相对定位可被反向，这不脱离本公开的范围。例如，径向向外延伸构件可被固定到DPF20，并且容座、凹部或槽可形成在第一托架组件72中。
当第一带形夹具40和第二带形夹具42被上紧时，防差错环100的外表面109与第二叶片96的表面98分开最小的距离。以类似的方式，第一叶片86的内圆周表面110与DPF20的外圆柱形表面89分开相对小的距离。
当结合诸如处于机车上或海洋应用中的大型柴油发动机使用时，DPF20可能重量超过100磅。通过限定第一叶片86和第二叶片96的形状和位置，防差错***70提供用于在将DPF20安装到***10和从***10移除的过程期间支撑DPF20的支架。具体地，当第一带形夹具40和第二带形夹具42被松开时，防差错环100的外表面109将接合第二叶片96的表面98，并且DPF20的外表面89接合第一叶片86的弯曲内表面110。为了如所述的那样形成支架并支撑DPF20，第一托架组件72和第二托架组件74在最接近地面的点或其附近被联接到的第一凸缘46和第二凸缘58。重力将迫使DPF20接触第一叶片86和第二叶片96。一旦第一带形夹具40和第二带形夹具42已经被移除或者被轴向移动到脱离DPF20的位置，DPF可通过沿与第一叶片86和第二叶片96相反的方向径向平移DPF而被移除。
随后可进行反向顺序的操作以安装清洁过的DPF。例如，DPF20被定向为将第一端52定位在上游位置处。DPF20被降低至接触第一叶片86的表面110和第二叶片96的表面98。DPF20被旋转，直到第一叶片86与槽90对准为止。第一带形夹具40和第二带形夹具42被上紧。在上紧过程期间，DPF20的外表面89与第一叶片86和第二叶片96脱离接合，以变得与DOC18和SCR22同轴对准。
图5和图6描绘了由附图标记200表示的可替代的防差错***。防差错***200包括与DOC204和DPF206互相连接的第一带形夹具202。第二带形夹具208将DPF206与SCR210联接。DOC204包括第一上游端212和第二下游端214。DPF206包括第一上游端216和第二下游端218。SCR210包括第一上游端220和第二下游端222。
防差错***200通过将第一带形夹具202构造为包括阶梯形内径而确保DPF206的正确的上游和下游端定向。更具体而言，第一带形夹具202的上游端包括第一内圆柱形表面226。第一带形夹具202的下游部分包括具有比圆柱形表面226大的直径的内圆柱形表面228。类似地，第二带形夹具208包括被定位在限定一直径的上游端处的内圆柱形表面232。较大的内径由内圆柱形表面234限定。圆柱形表面234被定位在圆柱形表面232的下游。
DPF206包括阶梯形外径。DPF206的第一上游部分包括外圆柱形表面240。下游减小直径的部分由外圆柱形表面242限定。图5描绘了通过第一带形夹具202联接到DOC204的正确定向的DPF206。DOC204包括外圆柱形表面246，其具有比DPF206的外表面小的外径。外表面246的尺寸适于与第一带形夹具202的内表面226紧密匹配。DPF206的外表面240的尺寸适于与第一带形夹具202的内圆柱表面228配合。以类似的方式，SCR210包括外圆柱形表面248，其具有比DPF206的圆柱形表面242大的外径。外圆柱形表面248的尺寸适于与第二带形夹具208的内圆柱形表面234配合。减小直径的外圆柱形表面242与第二带形夹具的减小直径的内圆柱形表面232配合。
图6示出在操作者试图反向安装DPF206而使下游端218被定位在上游端216的上游情况下可能存在的干涉状况。干涉状况可能存在于外圆柱形表面240和内圆柱形表面232之间。并且，第一带形夹具202的内圆柱形表面228将不会接合DPF206的减小直径的外圆柱形表面242。这样，防差错***200确保DPF206的正确定向。
已经为了例示和描述的目的提供了实施例的前述描述。其不意欲穷尽或限制本公开。即使没有具体示出或描述，特定实施例的单独的元件或特征通常不限于该特定实施例，而是在可应用的场合，能够互换，并且能够用于所选实施例中。特定实施例的单独的元件或特征还可以以许多方式变化。这些变化不被认为是脱离本公开，并且所有这些更改意欲包括在本公开的范围内。

Claims (19)

1.一种废气处理***，包括用于处理从内燃机排放的废气的排放物处理装置，该排放物处理装置具有上游端和下游端，所述***包括：
框架，该框架适于支撑所述废气处理***的第一部分和第二部分，所述***的所述第一部分和所述第二部分彼此分开，所述排放物处理装置将所述第一部分和所述第二部分互相连接，接收来自所述第一部分的废气并且将处理过的废气提供到所述第二部分；
第一托架，该第一托架被固定到所述框架，并包括突起和容座中的一个；和
第二托架，该第二托架适于被固定到所述排放物处理装置，并包括所述突起和所述容座中的另一个，其中当所述排放物处理装置被正确定位时，所述突起被定位在所述座中，并且其中当所述排放物处理装置未被正确定位时，所述突起干涉所述第二托架和所述排放物处理装置中的一个，以阻止组装。
2.如权利要求1所述的废气处理***，进一步包括固定到所述第一托架的另一突起，当所述排放物处理装置的上游和下游定向被反向时，所述另一突起干涉所述排放物处理装置。
3.如权利要求1所述的废气处理***，其中所述第一托架为细长的，在相反端部被联接到所述框架并平行于所述排放物处理装置延伸。
4.如权利要求3所述的废气处理***，其中所述突起相对于废气流的方向横向延伸。
5.如权利要求4所述的废气处理***，其中所述容座包括周向延伸的槽。
6.如权利要求5所述的废气处理***，其中所述突起包括尺寸适于被接纳在所述槽内的基本平坦的叶片。
7.如权利要求6所述的废气处理***，其中所述框架包括适于被分别固定到所述第一部分和所述第二部分的第一径向延伸凸缘和第二径向延伸凸缘。
8.如权利要求2所述的废气处理***，其中所述突起和所述另一突起中的每个均包括支座，所述支座限定支架，以便在安装期间临时支撑所述排放物处理装置。
9.如权利要求1所述的废气处理***，进一步包括将所述排放物处理装置联接到所述第一部分的第一夹具，所述第一夹具包括阶梯形内径，从而当所述排放物处理装置的所述上游端被定位为与所述第一部分相邻时，所述第一夹具接合所述第一部分和所述排放物处理装置二者。
10.如权利要求9所述的废气处理***，进一步包括将所述排放物处理装置联接到所述第二部分的第二夹具，所述第二夹具包括阶梯形内径，从而当所述排放物处理装置的所述下游端被定位为与所述第二部分相邻时，所述第二夹具接合所述第二部分和所述排放物处理装置二者。
11.如权利要求1所述的废气处理***，其中所述排放物处理装置包括柴油机微粒过滤器。
12.一种废气处理***，包括：
被定位为按顺序流体连通的第一排放物处理装置、第二排放物处理装置和第三排放物处理装置，所述第二排放物处理装置从所述第一排放物处理装置和所述第三排放物处理装置之间能移除；
第一托架，该第一托架被联接到所述第一排放物处理装置和所述第三排放物处理装置中的一个并包括突起和容座中的一个；和
第二托架，该第二托架被固定到所述第二排放物处理装置，并包括所述突起和所述容座中的另一个，其中当所述第二排放物处理装置被正确定位时，所述突起被定位在所述容座中，并且其中当所述排放物处理装置未被正确定位时，所述突起干涉所述第一托架和所述第二排放物处理装置中的一个，以阻止组装。
13.如权利要求12所述的废气处理***，进一步包括固定到所述第一托架的另一突起，当所述第二排放物处理装置的上游和下游定向被反向时，所述另一突起干涉所述第二排放物处理装置。
14.如权利要求13所述的废气处理***，其中所述突起相对于废气流的方向横向延伸。
15.如权利要求14所述的废气处理***，其中所述容座包括周向延伸的槽。
16.如权利要求15所述的废气处理***，其中所述突起包括尺寸适于被接纳在所述槽内的基本平坦的叶片。
17.如权利要求13所述的废气处理***，其中所述突起和所述另一突起中的每个均包括支座，所述支座限定支架，以便在安装期间临时支撑所述第二排放物处理装置。
18.如权利要求12所述的废气处理***，进一步包括将所述第一排放物处理装置联接到所述第二排放物处理装置的第一夹具，所述第一夹具包括阶梯形内径，从而当所述第二排放物处理装置的上游端被定位为与所述第一排放物处理装置相邻时，所述第一夹具接合所述第一排放物处理装置和所述第二排放物处理装置二者。
19.如权利要求18所述的废气处理***，进一步包括将所述第二排放物处理装置联接到所述第三排放物处理装置的第二夹具，所述第二夹具包括阶梯形内径，从而当所述第二排放物处理装置的下游端被定位为与所述第三排放物处理装置相邻时，所述第二夹具接合所述第二排放物处理装置和所述第三排放物处理装置二者。
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