專利名稱:筒形觸媒消聲器的制造方法
【專利摘要】提供一種筒形觸媒消聲器，該筒形觸媒消聲器內(nèi)裝廢氣催化器(觸媒)、適宜單缸小功率發(fā)動(dòng)機(jī)在小空間結(jié)構(gòu)條件下配置。該筒形觸媒消聲器基本構(gòu)造為3腔室D類型結(jié)構(gòu)，但有所區(qū)別，一是管觸媒分件替代了D類型消聲器結(jié)構(gòu)中的第一級(jí)諧振管；二是在消聲器的排氣管口部位旁附一排氣匝管；三是在對(duì)應(yīng)管觸媒分件安裝部位的消聲器殼體板上，外設(shè)焊裝上、下兩道殼復(fù)板。所示方案的關(guān)鍵詞是：管觸媒分件、排氣匝管和殼復(fù)板，通過(guò)三者的功能發(fā)揮，約束、控制、弱化經(jīng)觸媒催化二次燃燒凈化廢氣所增加的熱量與噪聲排放，達(dá)到消聲器高降噪、低耗能、輻射散熱減少、結(jié)構(gòu)尺寸小的目的。
【專利說(shuō)明】筒形觸媒消聲器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣排放裝置，提供一個(gè)內(nèi)裝廢氣催化器(觸媒)的發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)保型消聲器解決方案。使用特點(diǎn)是比較適用于在單缸小功率發(fā)動(dòng)機(jī)上配置，特別是配置在發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力裝置類型之一的單缸小功率變頻發(fā)電機(jī)組上愈顯其結(jié)構(gòu)相對(duì)較小的靈活性布置優(yōu)勢(shì)。

【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣是有毒有害的氣體，大多數(shù)國(guó)家和地區(qū)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣排放提出了嚴(yán)格要求，并制定相應(yīng)法規(guī)性的和具體的環(huán)保指標(biāo)限值執(zhí)行及實(shí)施指導(dǎo)。在實(shí)施的過(guò)程中，人們采取了許多的技術(shù)措施不斷完善燃料燃燒的完全性，以控制和減少發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中本身含有的有毒、有害成份。另一方面，也通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣進(jìn)行再處理控制和減少其中的有毒、有害物質(zhì)排放到大氣中，技術(shù)措施是采用廢氣過(guò)濾凈化和用廢氣催化劑催化燃燒凈化，或兩者兼有的凈化廢氣措施。其中，在環(huán)保限值的嚴(yán)格制約和環(huán)保性能要求不斷的提升下，用催化劑催化燃燒的方式凈化廢氣成為普遍采用和強(qiáng)化的有效措施之一。特別是在受結(jié)構(gòu)空間和成本制約的小功率發(fā)動(dòng)機(jī)上，尤其是小功率單缸發(fā)動(dòng)機(jī)，催化燃燒凈化廢氣更是主要的技術(shù)措施。
[0003]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)采用催化燃燒的方式凈化廢氣時(shí)，在催化劑的催化作用下，二次燃燒后廢氣再次膨脹，高溫、高壓的氣體不僅影響發(fā)動(dòng)機(jī)散熱排放，也影響消聲器隔熱和降噪效果，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的消聲器需要適應(yīng)這種變化，并降低催化燃燒的副作用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是:提供一個(gè)適宜小空間結(jié)構(gòu)條件下配置的、高降噪性能、低耗能、環(huán)保型的單缸小功率發(fā)動(dòng)機(jī)消聲器解決方案。本實(shí)用新型是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題:
[0005]一種筒形觸媒消聲器，該筒形觸媒消聲器適宜在單缸小功率發(fā)動(dòng)機(jī)上配裝并使用觸媒體催化二次燃燒廢氣，其特點(diǎn)在于，所述筒形觸媒消聲器包括:消聲器筒體、腔室隔板、密封筒體端口的上下端蓋、進(jìn)或出口管、筒體上的防燙護(hù)網(wǎng)，及設(shè)在筒體腔室內(nèi)部的一個(gè)管觸媒分件、在排氣管口部位旁附的一個(gè)排氣匝管、在消聲器殼體板上對(duì)應(yīng)管觸媒分件安裝部位焊裝的兩道殼復(fù)板。
[0006]本實(shí)用新型所提供的消聲器解決方案，按消聲器的基本結(jié)構(gòu)類型劃分是從屬于國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JB/T 5141)中的D類型，消聲器腔數(shù)3個(gè)，但有所區(qū)別和發(fā)展，主要差別之處體現(xiàn)于如下具體的結(jié)構(gòu)特征上:
[0007]結(jié)構(gòu)特征一，由腔室分隔板分隔出的分腔室排列順序是第一、第三、第二，第一腔室是進(jìn)氣腔室，第二腔室是中間腔室，第三腔室是排氣腔室。在消聲器腔體內(nèi)，觸媒體是焊插在一截鋼管上組成一個(gè)管觸媒分件，被焊裝在消聲器腔室的中段，其中，管觸媒分件的觸媒部份是焊在第一和第三腔室之間的腔室分隔板上，管觸媒分件的管體部位是焊在第二和第三腔室之間的腔室分隔板上，與D類型結(jié)構(gòu)的消聲器結(jié)構(gòu)比較，這一結(jié)構(gòu)的基本特征是:管觸媒分件替代了 D類型消聲器結(jié)構(gòu)中的第一級(jí)諧振管，管觸媒分件的進(jìn)氣端是觸媒部份，出氣端是管體部份，仍保留了高速氣流通過(guò)時(shí)管件的諧振功能。
[0008]結(jié)構(gòu)特征二，在消聲器的排氣管口部位旁附一排氣匝管，排氣匝管的進(jìn)氣口是開在腔殼板上的若干氣孔，且僅與第三腔室連通。
[0009]結(jié)構(gòu)特征三，在第一和第三腔室部位，即，對(duì)應(yīng)管觸媒分件安裝部位的消聲器殼體板上，外設(shè)焊裝上、下兩道殼復(fù)板。
[0010]在發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫、高壓廢氣從排氣口排出，經(jīng)消聲器進(jìn)口管進(jìn)入第一腔室(進(jìn)氣腔室)，過(guò)管觸媒分件入第二腔室(中間腔室)，穿過(guò)第二、第三腔室分隔板上的氣流諧振管入第三腔室(排氣腔室)，最后從插在第三腔室部位的主排氣管和旁附的匝管排出的這一個(gè)氣體流程中，廢氣流與管觸媒分件觸媒體上所附著的貴金屬催化劑大面積接觸，廢氣中未完全燃燒的、含有毒、有害氣體成份的物質(zhì)在催化作用下發(fā)生二次燃燒的裂解反應(yīng)，廢氣被燃燒凈化，此時(shí)，廢氣的總流量會(huì)增加，溫度升高，氣壓也瞬間加大。由于本方案的觸媒體是裝在消聲器殼體腔的中段，不是按常規(guī)設(shè)在消聲器進(jìn)氣管口或排氣管口，設(shè)置部位不會(huì)因過(guò)于靠后而影響催化反應(yīng)的效能，也不會(huì)因過(guò)于靠前使周邊構(gòu)件承受更多的高溫影響，而外設(shè)在第一和第三腔室部位消聲器殼體上的上、下兩道殼復(fù)板也有2個(gè)作用:一是阻隔和減少催化反應(yīng)下產(chǎn)生的局部高溫對(duì)周邊不利的輻射散熱，并減小腔殼板的局部熱疲勞；二是阻隔、減少和弱化催化反應(yīng)后，因氣體流量增大，腔殼板上次生的激振噪聲波向外部的散發(fā)量增加。特別要表述的是本方案中消聲器腔殼體采用的是殼復(fù)板，而不是簡(jiǎn)單采用殼板加厚的原因:一是腔殼板與殼復(fù)板之間因結(jié)構(gòu)上的層疊會(huì)形成薄的空氣夾層，由于空氣的散熱系數(shù)小，是很好的隔熱層，而板加厚沒有空氣夾層的隔熱功能；二是腔殼板與附在其上的殼復(fù)板是兩個(gè)不同的振動(dòng)體，當(dāng)腔殼板上次生的激振噪聲波到達(dá)殼復(fù)板發(fā)生聲波反射，并次生二次激振噪聲波時(shí)，聲波在殼復(fù)板上的諧振反應(yīng)，將很大一部份聲能轉(zhuǎn)化為諧振的機(jī)械能，從而減小向外擴(kuò)散的噪聲波能量，而板加厚則少一道薄板諧振的能量轉(zhuǎn)換。
[0011]在催化作用下，二次燃燒裂解的廢氣流通過(guò)管觸媒分件的管體部份時(shí)，管體的諧振和阻波，廢氣流降噪，在機(jī)理上與D型消聲器的第一級(jí)諧振管的作用機(jī)理是相同的，而且廢氣流通過(guò)各諧振管后在各分腔室的膨脹減壓和混響降噪，也與D型消聲器的降噪機(jī)理相同。但一個(gè)新的問(wèn)題是，催化裂解、二次燃燒后的廢氣，其氣體流量已大為增加，且氣阻力也增大，此時(shí)消聲器如要達(dá)到未加裝觸媒體前的消聲效果，并減少發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損耗，消聲器各腔室的體積需要有一個(gè)比較大的擴(kuò)張，否則，消聲器的降噪效能低或發(fā)動(dòng)機(jī)的功率損耗大，隨之而來(lái)的是總體結(jié)構(gòu)尺寸變大，消聲器將不適合在受限制的小空間結(jié)構(gòu)條件下布置，且經(jīng)濟(jì)成本增加。
[0012]為解決于此，本實(shí)用新型提供的方案是:在消聲器的主排氣管上旁附一排氣匝管，匝管進(jìn)氣小孔與第三腔室(排氣腔室)連通。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)沖程性脈沖排放的高速、高壓、高溫的廢氣流從主排氣管排出時(shí)，一方面，匝管的分流分壓作用，會(huì)緩解主排氣管內(nèi)氣體的流量、流速和壓力，減少主排氣管口處因氣流脈沖聚變引起的氣流沖擊噪聲；第二方面，由于匝管進(jìn)氣是小孔進(jìn)氣，在高速、高壓氣流的作用下，匝管會(huì)因氣流脈沖產(chǎn)生機(jī)械性的諧振，并帶動(dòng)、補(bǔ)充和疊加主排氣管的機(jī)械性振動(dòng)，加速?gòu)U氣流在排出主排氣管口前將流體動(dòng)能轉(zhuǎn)化為構(gòu)件的振動(dòng)動(dòng)能消散，從而在排氣口處降低、平滑發(fā)動(dòng)機(jī)沖程性排氣的氣流脈沖波，減少氣流排放的沖擊噪聲；第三方面，因匝管是小孔進(jìn)氣，從匝管排放的噪聲波與從主排氣管排放的噪聲波，在很大程度上是不同聲頻和波長(zhǎng)的聲波，疊附鄰靠的排放管口又使氣流及聲波間相互沖撞，形成一定程度的聲波混響降噪效應(yīng)；第四方面，又由于排放匝管的降噪效能存在，可以將消聲器腔室內(nèi)的各諧振管口徑適度增加，管道阻力減小，發(fā)動(dòng)機(jī)排放廢氣的功率損耗也相應(yīng)減少，反過(guò)來(lái)，消聲器內(nèi)管道阻力的減少又遲緩氣流對(duì)消聲器殼板的沖擊，有利于氣流在消聲器腔室內(nèi)的膨脹降壓和混響降噪，又在一定程度上降低噪聲波次生能力。
[0013]綜上所述，本實(shí)用新型提供的單缸小功率發(fā)動(dòng)機(jī)消聲器解決方案，是觸媒催化環(huán)保型的，可在一定程度上克服觸媒催化環(huán)保型消聲器在高降噪性能、低耗能和隔熱控制等方面存在的不足，且比較適合于在小結(jié)構(gòu)空間的布置條件下使用。實(shí)用新型所示方案的關(guān)鍵詞是:管觸媒分件、排氣匝管和殼復(fù)板。現(xiàn)通過(guò)以下實(shí)施示例，進(jìn)一步展示本實(shí)用新型方案在可行性、實(shí)用性、新穎性等方面所體現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，以更加明了本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)方案和目的。

【附圖說(shuō)明】

[0014]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的觸媒消聲器的軸側(cè)外觀視圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的觸媒消聲器的主要構(gòu)件分解視圖。
[0016]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的觸媒消聲器的原理與結(jié)構(gòu)視圖。
[0017]圖4是圖3沿A-A剖開的橫斷面俯視圖。
[0018]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的觸媒消聲器的正面的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面舉個(gè)較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖來(lái)更清楚完整地說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0020]如圖1、圖2所示，總成件顯示的是一個(gè)筒體形的消聲器，殼體上罩有防燙護(hù)網(wǎng)，進(jìn)氣法蘭管插在筒體底部位置，主排氣管插在筒體中部，排氣匝管附在主排氣管上，也插入筒體。主要構(gòu)件包括:
[0021]件I，筒體上的防燙護(hù)網(wǎng)；
[0022]件2，筒體頂部的防燙護(hù)網(wǎng)；
[0023]件3，帶隔熱吸音材料的筒體上端封板
[0024]件4，筒體的腔室上隔板，用于分隔第二和第三腔室，隔板上設(shè)有大小不一的兩孔，大孔是為穿過(guò)管觸媒分件的管體部份所設(shè)，小孔是為穿過(guò)一根中間諧振管所設(shè)；
[0025]件5，二級(jí)諧振管；
[0026]件6，管觸媒分件的管體；
[0027]件7，管觸媒分件的觸媒體(貴金屬催化器)，插焊在管觸媒分件的管體件6上；
[0028]件8，筒體的腔室下隔板，用于分隔第一和第三腔室，隔板上設(shè)有一孔，用于插入管觸媒分件的觸媒體；
[0029]件9，消聲器管筒體，下部設(shè)有進(jìn)氣法蘭管插入孔，中部設(shè)有主排氣管插入孔，其旁設(shè)有排氣匝管進(jìn)氣小孔3個(gè)；
[0030]件10與件11，筒體上的上、下兩道殼復(fù)板；
[0031]件12，排氣匝管殼板；
[0032]件13，主排氣管；
[0033]件14，帶隔熱吸音材料的筒體下端封板；
[0034]件15，消聲器的進(jìn)氣法蘭管；
[0035]如圖3所示，下端封板件14、筒體件9和下隔板件8隔出筒體的第一腔室20，即，進(jìn)氣腔室；上端封板件3、筒體件9和上隔板件4隔出筒體的第二腔室30，S卩，中間腔室；在筒體的中段又設(shè)第三腔室40，即，排氣腔室，夾在第一和第二腔室的中間，由上隔板件4、下隔板件8和筒體件9隔出；由管體件6和觸媒體件7組成管觸媒分件，從進(jìn)氣腔室跨排氣腔室穿入中間腔室；又如圖5所示，主排氣管件13設(shè)在筒體中部，旁附匝管，匝管的管腔由排氣匝管殼板件12焊在主排氣管件13和筒體件9上構(gòu)成。
[0036]如圖3所示，高溫、高壓廢氣從發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣口排出，經(jīng)消聲器進(jìn)口管件15，進(jìn)入第一腔室(進(jìn)氣腔室)，過(guò)管體件6和觸媒體件7組成的管觸媒分件入第二腔室(中間腔室)，穿過(guò)第二、第三腔室分隔板件4上的氣流諧振管(二級(jí)諧振管)件5，入第三腔室(排氣腔室)，最后從插在第三腔室部位的主排氣管和旁附的匝管排出。如前所述，高溫、高壓的廢氣流在這一個(gè)流程中，氣體先經(jīng)觸媒催化完成廢氣的二次燃燒凈化，然后經(jīng)各腔室的膨脹降壓、混響降噪及各諧振管的阻波與諧振降噪處理后向外排放。由于管觸媒分件是設(shè)在腔室中部，在不影響催化反應(yīng)效能的同時(shí)，催化二次燃燒的高溫對(duì)周邊構(gòu)件的影響減少，加上兩道殼復(fù)板阻隔熱量的傳遞與輻射，因此，觸媒催化二次燃燒附增的溫度主要是隨氣體帶出，而不使消聲器周邊空間過(guò)于高溫到不可控制；同時(shí)，殼復(fù)板和排氣匝管形成的多類型降噪效應(yīng)約束和化解了廢氣流催化反應(yīng)后噪聲排放的增強(qiáng)能力，及排氣匝管的存在又使消聲器腔室內(nèi)的諧振管口徑適度放大，管道節(jié)流改善，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率發(fā)揮得以保障。
[0037]在本實(shí)施例中，所示的使用本實(shí)用新型方案的消聲器是安裝在一臺(tái)小結(jié)構(gòu)空間布置、加大功率并提速、用小功率單缸二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)成套的變頻汽油發(fā)電機(jī)組上。經(jīng)歐洲權(quán)威機(jī)構(gòu)對(duì)發(fā)電機(jī)組測(cè)試檢測(cè)和發(fā)證，機(jī)組及發(fā)動(dòng)機(jī)的排放不僅達(dá)到并超過(guò)歐II排放標(biāo)準(zhǔn)，而且工作噪聲亦滿足并超過(guò)GS認(rèn)證要求的噪聲排放限值。
[0038]本說(shuō)明書公開的以上實(shí)施例僅是一個(gè)提供實(shí)施方式和方法的舉例，用于補(bǔ)充性闡述和展示本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征和特點(diǎn)，及方案實(shí)施的可操作性及具體效果。但實(shí)施方案的一個(gè)實(shí)例，它僅是本實(shí)用新型實(shí)施方案的一個(gè)示例，與本實(shí)用新型特征相符的其它實(shí)施方式也是本實(shí)用新型具體的應(yīng)用方法，與此相關(guān)，在本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求書中特別強(qiáng)調(diào)了本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征范圍和主張。
【權(quán)利要求】
1.一種筒形觸媒消聲器，該筒形觸媒消聲器適宜在單缸小功率發(fā)動(dòng)機(jī)上配裝并使用觸媒體催化二次燃燒廢氣，其特征在于，所述筒形觸媒消聲器包括:消聲器筒體、腔室隔板、密封筒體端口的上下端蓋、進(jìn)或出口管、筒體上的防燙護(hù)網(wǎng)，及設(shè)在筒體腔室內(nèi)部的一個(gè)管觸媒分件、在排氣管口部位旁附的一個(gè)排氣匝管、在消聲器殼體板上對(duì)應(yīng)管觸媒分件安裝部位焊裝的兩道殼復(fù)板。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒形觸媒消聲器，其特征在于，除D型消聲器上固有3個(gè)腔室的結(jié)構(gòu)特征外，其第一結(jié)構(gòu)特征是包括:該管觸媒分件焊裝在消聲器腔室中段，觸媒體焊插在一截鋼管上組成管觸媒分件，觸媒體和鋼管又分別焊在兩個(gè)腔室隔板上，管觸媒分件是從進(jìn)氣腔室跨排氣腔室穿入中間腔室。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒形觸媒消聲器，其特征在于，其第二結(jié)構(gòu)特征是包括:在消聲器的主排氣管口部位旁附一排氣匝管，排氣匝管的進(jìn)氣口是開在腔殼板上的若干小氣孔，且進(jìn)氣小孔僅與排氣腔室連通。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒形觸媒消聲器，其特征在于，其第三結(jié)構(gòu)特征是:在對(duì)應(yīng)管觸媒分件安裝部位的消聲器殼體板上焊裝兩道殼復(fù)板。
【文檔編號(hào)】F01N3-28GK204299658SQ201420658846
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