CN102220893A - 废气处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机、特别是机动车辆的内燃机的排气系统（4）的废气处理装置，其具有包括一夹套(6)和一出口漏斗(7)的壳体(2)，具有至少一设置在夹套(6)内并经由一支撑环(15)轴向地支撑在壳体(2)上的废气处理元件(3)，其中，出口漏斗(7)包括一外部漏斗(8)和一内部漏斗(9)，如果外部漏斗(8)在面向夹套(6)的内端(12)以固定方式连接到夹套(6)，并且在远离夹套(6)的外端（13）以固定的方式连接到内部漏斗(9)，如果在外部漏斗(8)和内部漏斗(9)之间在圆周方向上圆周地形成一个绝缘空间(10)，并且内部漏斗(9)在其面向夹套(6)的内端(16)具有支撑环(15)，并且相对于内部漏斗(8)至少在轴向上是可分开的，那么可以获得一个简化的设计。

Description

废气处理装置
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机、特别是机动车辆的内燃机的排气系统的废气处理装置。
技术背景
通常地，废气处理装置，例如催化转化器或颗粒过滤器，其包括一个壳体和至少一个废气处理元件，例如安装于其中的催化转化器元件或颗粒过滤器元件。常规设计的壳体具有一夹套和一出口漏斗，并且通常也存在一入口漏斗。一般来说，各个废气处理装置通过一轴承垫设置在壳体的夹套中，所述轴承垫沿圆周方向包围废气处理元件并且经由一支撑环轴向地支撑在壳体上。
为了减小废气处理装置的环境的热负荷，原则上可安装具有气隙绝缘的出口漏斗，为此，出口漏斗至少在一定区域中是双壁设计。为此，出口漏斗可以包括一外部漏斗和一内部漏斗，其中形成绝缘空间。
这样的废气处理装置存在的问题是运行过程中出现的热膨胀效应，其导致相对移动并且因此在相关部件中出现机械应力。例如，在运行过程中内部漏斗比外部漏斗加热更快。此外，与外部漏斗相比，内部漏斗可以达到更高的温度。这导致了外部漏斗与内部漏斗之间不同的热膨胀。
发明内容
本发明解决了这样一个问题，即描述了在开始时提到的类型的废气处理装置的改进的实施方式，更优选地，其特征在于，在废弃处理装置中，优选地在出口漏斗区域内，减少热诱导的应力。此外，在外部漏斗区域中可实现改进的热绝缘，优选地，热绝缘关于耐疲劳性得到了改进。
根据本发明，该问题通过独立权利要求的主题来解决。从属权利要求的主题是有利的实施方式。
本发明基于这样一个总的思想，即仅通过外部漏斗将出口漏斗连接至夹套，仅在远离夹套的外端区域以固定的方式将内部漏斗与外部漏斗连接，并且支撑环仅支撑在内部漏斗上。因此，在绝缘空间的区域内，内部漏斗相对于外部漏斗是可分开的，并且在面向夹套的内端区域，其至少在轴向上是可移动的。因此内部漏斗和外部漏斗之间的热诱导应力实际上可以被减少。同时，通过支撑环将废气处理元件支撑在内部漏斗上极大简化了设计，因为可以省去额外的例如可以支撑在夹套上的夹持装置。一方面，这降低了制造费用，另一方面，降低了组装费用。
根据一个有利的实施方式，内部漏斗的内端可以形成为用于支撑环的整体夹具。因此，该用于废气处理元件的内部漏斗的轴向支撑作用或支撑功能能够被改进。
例如，夹具可以具有环形圆盘形的支撑底部，支撑环在其上自我支撑，并且其径向上向外侧远离内部漏斗。因此，可以形成用于支撑环的平坦并坚固的支撑，其允许吸收相对较大的轴向支撑力。
此外或者可选的，夹具可以具有一环形保持套环，支撑环在其上径向向外自我支撑，并且其轴向上向外侧远离内部漏斗，也就是在夹套或废气处理元件的方向上。结果，可实现支撑环在夹具上以及内部漏斗上的径向固定或定位。实际上，所述支承套环能够形成在支撑底部，从而内部漏斗在其内端初步进入到支撑底部中，并在此之后进入支承套环。
根据另一有利的实施方式，内部漏斗的内端能够径向远离外部漏斗的内端，即更优选地，沿着整个圆周。因此，这确保了内部漏斗至少在内端的区域内能够相对于外部漏斗径向膨胀，而在此过程中不产生机械应力。
根据另一优选实施方式，漏斗的两外端能够通过一焊接连接彼此固定。此处，优选工作面端上的圆周焊缝。
可选地，漏斗的两外端可以固定于一套管上，所述套管与漏斗的外端同轴设置。一方面，这样的套管导致漏斗外端的稳定，另一方面，使排气系统中的废气处理装置的简单集成成为可能。通过该套管，例如，废气处理装置可以连接到一排气管或排气系统的另外部件上。
根据有利的进一步配置，漏斗的两外端可以通过焊接连接固定到套管上，其中，可选地，该焊接连接以圆周焊缝形式存在，其在面端处将漏斗的两外端连接到套管的外侧或内侧。此处，实现了所谓的三板焊缝（three-sheet seam），其通过一单独的焊接操作将三个独立的部分连接起来。
根据一特别有利的实施方式，在绝缘空间可以沿圆周方向圆周地设置热绝缘材料，所述圆周方向在内部漏斗和外部漏斗之间径向地形成。因此，在出口漏斗内的热绝缘能够基本上被改进。本发明中特别感兴趣的是这个事实，即支撑在内部漏斗上的支撑环同时实现了排气通道和绝缘空间之间的密封，从废气不能进入绝缘空间。更优选地，作为结果，可避免绝缘材料不必要地暴露于热废气。
例如，因此，绝缘材料的损坏和绝缘材料从绝缘空间的释放可以被减少或避免。实际上，支撑环在轴向地在废气处理元件的面端上的外部横截面中设置在废气处理元件上。更优选地，支撑环定位在废气处理元件上，从而来自废气处理元件中的废气能够仅存在于径向定位在支撑环中的区域内。换句话说，支撑环在出口侧径向地定位在废气处理元件的轴向面端，从而不存在径向位于支撑环外部的出口区域。
根据一可选的实施例，一绝缘体，其将自己径向支撑在外部漏斗外侧，并径向支撑在内部漏斗内侧，其由热绝缘材料组成，所述热绝缘材料设置在绝缘空间中。这样的绝缘体包括一特定的形状，其与绝缘空间的形状相匹配，因此相对于触点压力，其具有特别有利的特征，能够起到支撑作用和绝缘作用。
通过从属权利要求、附图和根据附图的相关的附图说明可以获得本发明进一步的重要特征和优点。
应当理解的是上面提到以及下文仍将要解释的特征并不仅用于所述的各个组合，在不脱离本发明的范围内，其可以用于其他组合或单独应用。
在附图中示出了本发明的优选的典型的实施例，通过以下说明将更加详细的进行解释。
附图说明
唯一的图1示出了在出口漏斗区域中的纵剖面的废气处理装置的略微的透视图。
具体实施例
根据图1，此处仅部分地示出了废气处理装置 1，其包括一壳体2和至少一安装在壳体2上的废气处理元件 3。废气处理装置1适合在内燃机的排气系统4中使用，更优选地，其该内燃机可位于一机动车辆中。此处仅示出了废气处理装置1与其连接的排气系统4的部件5。
壳体2包括一夹套6和一出口漏斗7。通常地，壳体2可还包括一入口漏斗。出口漏斗7包括一外部漏斗8和一内部漏斗9。内部漏斗9和外部漏斗8在尺寸上彼此匹配，从而在内部漏斗9和外部漏斗8之间形成绝缘空间10，其在圆周方向沿着圆周闭合。在这种情况下，圆周方向指的是壳体2或者废气处理装置1的纵向中心轴11。在这种情况下，纵向中心轴11限定废气处理装置1或壳体2以及废气处理元件3的轴向方向或纵向方向。
外部漏斗8在面向夹套6的内端12以固定方式连接到夹套6。在图1的示出实施例中，外部漏斗8同轴地插入到夹套6中。实际上，外部漏斗8可以焊接到夹套6上。同样可能的是在外侧将外部漏斗8安装到夹套6上。此外，也可想到一个整体设计，其中夹套6和外部漏斗8可以由片金属部件通过成型加工例如深冲压制备。然而，优选的为此处示出的设计，其中夹套6和外部漏斗8形成单独的部件，而外部漏斗8插入到夹套6中。
此外，外部漏斗8以固定的方式在远离夹套6的外端13处连接到内部漏斗9。
例如，废气处理元件 3可以是一颗粒过滤器元件。同样可以是一催化转化器元件。因此，废气处理装置1实际上是一颗粒过滤器装置或一催化转化器装置或其组合。
废气处理元件 3被一轴承垫14在圆周方向上包围，并连同该轴承垫14一起被设置在夹套6中。因此，废气处理元件 3经由轴承垫14径向地支撑在夹套6上。在这种情况下，该径向方向指的是纵向中心轴11。轴向地，废气处理元件3经由支撑环15支撑在出口漏斗7上。 通过此处介绍的废气处理装置1，支撑环15被支撑在面向夹套6的内部漏斗9的内端16，而不是在外部漏斗8上。因此，内部漏斗9在其内端16带有支撑环15。此外，内部漏斗9在其内端16的区域内相对于外部漏斗8至少在轴向方向上是可分开的。换句话说，内部漏斗9和外部漏斗8在他们的内端12、16的区域内至少在轴向方向上不是彼此固定的，而是相对于彼此可移动的。因此，这同样适用于绝缘空间10的区域，其中，两个漏斗8，9彼此不接触。
此处示出的配置是优选地，其中，内部漏斗9的内端16径向地间隔远离外部漏斗8的内端12，即更优选地，沿着整个圆周方向。因此，内部漏斗9和外部漏斗8同样在它们的内端12、16的区域上径向地可分开或彼此不固定或可相对彼此移动。该实施例中，内部漏斗9从而以自由面向内部的方式安装在外部漏斗8上。
在这种情况下，内部漏斗9的内端16形成用于支撑环15的整体夹具17。换句话说，提供用以接收支撑环15的夹具17整体形成在内部漏斗9上。在这种情况下，所述夹具17包括一环形圆盘形支撑底部18。在该支撑底部18上，支撑环15被轴向支撑，该支撑底部18径向向外地远离内部漏斗9。实际上，其定位在垂直纵向中心轴11延伸的支撑底部平面中。另外，夹具17 额外的包括一环形支承套环19。在该支承套环19上，支撑环15能够径向向外自我支撑。为此，支承套环19轴向向内地远离内部漏斗9，即在废气处理元件3的方向上。此处，夹具17包括一支撑底部18和一支承套环19，实际上，支承套环19在支撑底部18上形成。因此，内部漏斗9在其内端16的区域内开始整体并入到支撑底部18中并进入支承套环19。
实际上，支撑环15尽可能地在面向出口漏斗7的出口侧，径向向外定位在废气处理元件3的轴向面端20。因此，可以阻止支撑环15径向外部的废气轴向地从废气处理元件3中排出。更优选地，支撑环15完成与废气处理元件3的外侧或外圆周径向向外平齐；同样，支撑环15可以径向伸出废气处理元件3的外部横截面。
在所示的实施例中，支撑环15可以配备有几个径向通道开口21，例如，通过其使排气通道和安装轴承垫14和绝缘空间10的区域之间的压力平衡成为可能。这些通道开口21 实际上设置在面向废气处理元件3的面端的支撑环15上。
外部漏斗8的外端13能够以固定的方式通过焊接连接与远离夹套6的内部漏斗9的外端22连接。在图1中，用箭头23表示各自的焊接连接，其实际上可以被设计为在面端上的圆周焊缝。在该实施例中，借助于该圆周焊缝，两个漏斗8，9的两个外端13，22与套管24固定连接，其中套管与两个漏斗8，9的两个出口侧或外端13，22同轴设置。在这种情况下，该焊接连接23可以将面端上的漏斗8，9的两个外端13，22连接到套管24的外侧，只要套管24插入到内部漏斗9中，如图2的实施例所示。随后，焊缝23可以简单的应用在外部。然而，原则上，套管24可以被安装在外部漏斗8的外侧，从而焊缝23将不得不应用于套管24的内部。然而，实际上，焊缝23可以表现为三板缝（three-sheet-seam），其以固定的方式用一单独的焊接操作将三个部件，即两个漏斗8，9和套管24连接在一起。
关于在图1中所示的具体实施例，一热绝缘材料25被设置在绝缘空间10中。在这种情况下，该绝缘材料25能够以绝缘垫的形式应用，原则上，其可以具有一与轴承垫14相似的结构。可选地，绝缘材料25可以绝缘体26的形式实现，其是绝缘材料25的成形体，并径向地在外部漏斗8的外部自我支撑，及径向地在内部漏斗9的内侧自我支撑。通过与外部漏斗8和内部漏斗9互补的绝缘体26的成形，产生对内部漏斗9的稳定性，因为其可以有效地通过绝缘体26支撑在外部漏斗8上。因此，更优选地，内部漏斗9的壁厚小于外部漏斗8。例如，内部漏斗9的壁厚大约为外部漏斗8壁厚的一半。
此处示出的绝缘体26可以形成在面向夹套6的内端27，从而其在支撑环15的区域内轴向支撑内部漏斗9。例如，为此，绝缘体26的内端27可以具有一环形圆盘形轴向面端，其在夹具17的区域内轴向地支撑内部漏斗9的内端16，更优选地在支撑底部18的区域内。因此，获得了一个在夹具17区域内的平坦的并且有效的对于内部漏斗9支撑，从而，可以经由支撑环到内部漏斗9和经过绝缘体26或经由绝缘材料25到外部漏斗8传递轴向支撑力，其轴向地将废气处理元件3定位在壳体2内。此处，绝缘体26将内部漏斗支撑在面向外部漏斗8的外部。
例如，支撑环15可以由编织的金属丝网制造。轴承垫14可以用常规的轴承材料制造。废气处理装置3可以由金属制造。然而，优选陶瓷的废气处理元件 3。更优选地，废气处理元件 3可以为整体制品，优选陶瓷整体制品。

Claims (10)

1.一种用于内燃机、特别是机动车辆的内燃机的排气系统（4）的废气处理装置，其
-  具有包括夹套(6)和出口漏斗(7)的壳体(2)，
-   具有至少一安装在在夹套(6)内的废气处理元件 (3)，并且废气处理元件 (3)通过一支撑环(15)轴向地支撑在壳体(2)上，
-   其中，出口漏斗(7) 包括一外部漏斗(8)和一内部漏斗 (9)，
-   其中，外部漏斗(8)在面向夹套(6)的内端(12)以固定方式连接到夹套(6)，并且在远离夹套(6)的外端（13）以固定的方式连接到内部漏斗(9)，
-   在内部漏斗(9)和外部漏斗(8)之间，绝缘空间(10)在圆周方向上沿圆周形成，
-   其中，内部漏斗(9)在其面向夹套(6)的内端(16)具有支撑环(15)，并且相对于外部漏斗(8)至少在轴向方向上是可分开的。
2.根据权利要求1所述的废气处理装置，其特征在于，内部漏斗(9)的内端(16)形成用于支撑环(15)的整体夹具(17)。
3.根据权利要求2所述的废气处理装置，其特征在于，夹具(17)包括一环形圆盘形支撑底部(18)，在其上，支撑环(15)轴向地自我支撑，该支撑底部(18)径向向外地远离内部漏斗(9)。
4.根据权利要求2或3所述的废气处理装置，其特征在于，夹具(17)包括一环形支承套环(19)，在其上，支撑环(15)能够径向向外自我支撑，其轴向向内地远离内部漏斗(9)，其中，更优选地支承套环(19)在支撑底部(18)上形成。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的废气处理装置，其特征在于，内部漏斗(9)的内端(16)径向远离外部漏斗(8)的内端(12)，即更优选地，沿着圆周方向闭合。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的废气处理装置，其特征在于，漏斗(8, 9)的两外端(13, 22)通过一焊接连接(23)彼此固定，其中，更优选地焊接连接(23)配置为在面端处的圆周焊缝。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的废气处理装置，其特征在于，漏斗(8, 9)的两外端(13, 22)固定在其同轴设置的一套管(24)上。
8.根据权利要求7所述的废气处理装置，其特征在于，通过焊接连接(23)，漏斗(8，9)的两外端(13，22)固定在套管(24)上，其中，更优选地焊接连接(23)配置为圆周焊缝，其在面端处将漏斗(8，9)的两外端(13，22)连接到套管(24)的外部或内部。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的废气处理装置，其特征在于，
-   在绝缘空间(10)中，设置一热绝缘材料(25)，或
-   在绝缘空间(10)中，设置绝缘体(26)，其径向地自我支撑在外部漏斗(8)的外部，及径向地自我支撑在内部漏斗(9)的内侧，并且其由热膨胀绝缘材料(25)组成。
10.根据权利要求所述9的废气处理装置，其特征在于，绝缘体(26)在面向夹套(6)的内端(27)、在支撑环(15)的区域内轴向支撑内部漏斗(9)。
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