包含催化转化器的排气消声器 |
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| 申请号 | CN200680056771.6 | 申请日 | 2006-12-22 | 公开(公告)号 | CN101568701B | 公开(公告)日 | 2012-05-23 |
| 申请人 | 胡斯华纳有限公司; | 发明人 | 弗雷德里克·埃德霍尔姆; | ||||
| 摘要 | 一种用于如 链锯 或 修剪 器的手提式劳动工具的 内燃机 的催化消声器(101、201、301)，包括设计成直接连接至 发动机 排气口的壳体(109、209、309)。壳体(109、209、309)进一步包括通过中间 挡板 (111、211、311)彼此分开的前室(108、208、308)和后室(112、212、312)。壳体(101、201、301)进一步包括具有构成位于后室(112、212、312)中的废气入口的第一开口端(104、204、304)的内部壳体(103、203、303)。内部壳体(103、203、303)包括催化本体(102、202)，工作时基本上所有的废气(106、206、306)都流过催化本体。内部壳体(103、203、303)的第二开口端(105、205、305)布置于前室(108、208、308)和后室(112、212、312)的一个中，而消声器(101、201、301)的废气出口(116、216、316)布置于另一个室中，以使处理过的气体在工作时经中间挡板(111、211、311)中的至少一个孔(110、210、310)从一个室流到另一个室。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种催化消声器(101、201、301)，所述催化消声器用于手提式劳动工具的内燃机，所述催化消声器包括设计成直接连接至一发动机排气口的壳体(109、209、309)，所述壳体(109、209、309)进一步包括通过中间挡板(111、211、311)彼此分开的前室(108、208、308)和后室(112、212、312)，其特征在于， |
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| 说明书全文 | 包含催化转化器的排气消声器技术领域背景技术[0002] 已提出各种排气消声器。改良排气消声器时的难题之一是在较低的气体反压(counter pressure)下对废气进行适当的催化处理。在US 6,393,835中披露了一种解决方案，其涉及电动链锯中的内燃机上的一种排气消声器。该排气消声器包括由两个外壳组装而成的壳体。一个外壳具有废气入口，而另一个外壳具有废气出口。在消声器壳体的内部空间中设有内壁及催化转化件。该催化转化件安装在废气入口与废气出口之间。为了确保在较低的气体反压下对废气进行适当的催化转化处理，建议将进入的废气流分成几部分并引导这些分流中的至少一个分流与催化转化件相接触。这些分流从消声器壳体排出之前汇到一起并彼此混合。然而，并非所有的废气都得到了处理，且这样的构造是较大规模的。 [0003] US 5,732,55中披露了一种用于处理内燃机的废气的催化转化器，该催化转化器比其他的催化转化器更廉价且更易于制造。该多通道催化转化器/消声器使用单个催化支架床，而不会增大催化转化器/消声器的总尺寸。该催化支架床的外表面区域邻近催化转化器壳体的外壁设置，它们之间仅有垫子(mat)。在废气首次经过催化支架床之前，或者在废气首次经过之后但在第二次经过之前或者甚至在第二次经过之后，可在上游提供二次空气。再次，这样的构造也是相对大型的。 [0004] US 5,521,339中披露了一种降低高废气排放输出水平的发明，其描述了一种接合至内燃机排气口的消声器，该消声器包括壳体、壳体内的第一中空本体、第一中空本体内的催化剂、以及壳体内的第二中空本体。该第一中空本体具有限定出第一室的内表面以及邻近排气口的允许废气进入第一室的入口。当废气其沿远离发动机的方向流过第一室中的催化装置并经第一中空本体的出口流至第二室时被进行放热处理。该第二室由第二中空本体的内表面和第一中空本体的外表面构成。在第一中空本体的外表面上方(第一中空本体外表面上的催化涂层在这里发生热反应和/或进一步发生减排)，处理过的废气沿朝向发动机的方向流过第二室。处理过的废气经第二中空本体的出口流至第三室。该第三室由第二中空本体的外表面和壳体的内表面构成。在于第三室中膨胀和混合之后，废气经壳体的邻近发动机的出口从第三室排出。然而，催化装置下游的体积很小，导致催化装置中的高温。催化装置的热稳定性通常是较差的。 [0005] EP 1 600 613披露了一种连接至发动机的消声器，该消声器包括用于将废气接收到消声器中的入口、位于消声器内的催化装置、以及用于将消声器紧固于发动机的紧固管。紧固管盖覆盖紧固管并包括用于排出废气的出口。该出口包括用于引导排出的废气的定向百叶窗。该紧固管盖可保持阻火器，这在排出的废气中保持最大火花粒度。伴随这种消声器的一个问题是由于高温而导致的催化装置的使用寿命。 发明内容[0007] 根据本发明，一种用于手提式劳动工具(例如链锯或修剪器)的内燃机的催化消声器包括设计成直接连接至发动机的排气口的壳体。该壳体进一步包括通过中间挡板彼此分开的前室和后室。该壳体进一步包括内部壳体，该内部壳体具有构成位于后室中的废气入口的第一开口端。该内部壳体包括催化本体，工作时基本上所有的废气都流过该催化本体，其中，内部壳体的第二开口端布置在所述前室和后室中的一个内。消声器的废气出口布置在另一个室中，从而使处理过的气体在工作时经中间挡板中的至少一个孔从一个室流到另一个室。消声器中的热交换提供了来自消声器的较低的输出温度。在流经催化装置之后，与壳体的外壁相接触使气体进一步冷却。 [0008] 优选地，内部壳体的第二开口端布置在前室中，即，工作时流过催化本体的废气继续进入所述壳体中的前室中。前室内表面的至少第一部分构成壳体外壁的一部分，而第二部分是具有至少一个孔的中间挡板。该中间挡板将前室与后室分开。后室内表面的至少一部分构成壳体外壁的一部分。后室包括用于处理过的废气的出口，并且优选地，后室至少部分地包围废气入口，以使得在工作时在催化本体上游的入口中的废气与处理过的废气之间具有逆流热交换。因此，改良了离开消声器的气体的冷却。 [0009] 在可替代的实施例中，内部壳体的第二开口端改为布置在后室中，即，在工作时流过催化本体的废气继续流入所述壳体中的后室中。根据该实施例，后室将具有最高温度，从而允许气体在进入前室的途中被冷却并且还在离开前室之前进一步被冷却。因此，对于用户来说，该实施例提供了这样一种消声器，该消声器的面向用户的大部分外表面的温度低于其他实施例(在所述其它实施例中内部壳体的第二开口端布置在前室中)。 [0010] 优选地，中间挡板中的至少一个孔邻近催化消声器的壳体设置。这个孔(或多个孔)靠近壳体的内表面布置，且因此控制气体靠近壳体的内表面流动，以使得热对流达到最大限度以便冷却气体，即，更大程度地降低气体的温度。 [0011] 此外，催化消声器的壳体优选地包括两个相匹配的部分。内部壳体优选地也包括两个相匹配的部分。优选地，这两个部分中的至少一个具有用于装入催化本体的凹口(recess)。两个相匹配的部分的相接触的边缘例如可以被叠合以组装消声器和/或内部壳体，即，如果期望，不需要焊接或软焊。当然，也可以使用焊接和/或软焊或者用于将这两个相匹配的部分彼此固定的任何其他手段。该凹口优选地布置成当组装内部壳体时，催化本体仅被放置于两部分之一的凹口中，而另一个部分与该第一部分相结合，以固定催化本体的位置。在可替代实施例中，这两个相匹配的部分都具有用于将催化本体固定在内部壳体内的特定位置中的凹口。这尤其适用于催化本体的横截面是圆形的情况。在这种情况下，这两个相匹配的部分优选地应具有相同尺寸的凹口，以有助于将催化本体安装在内部壳体中或者从其中拆卸，即，以避免不得不将催化本体用力推入这两个部分之一中。可替代地，一个部分可以是略微较大的，即，装有多于一半的催化本体，以便在与搭锁状(snap like)配件组装的过程中保持催化本体。 [0012] 在又一实施例中，内部壳体的两个相匹配的部分之间的接合部布置成使其在工作时处于与废气入口及第一开口端垂直的大体竖直面内，因此使得能够在所述平面内形成至少一个弯曲。如果期望，甚至可以设计弯曲状的内部壳体。在可替代实施例中，如上所述的催化消声器可设计成不具有用于形成两个室的中间壁。而是，内部壳体的多个弯曲可以代替中间壁的传热功能。 [0013] 为了便于生产根据本发明的排气消声器，将前室与后室分开的中间挡板优选为单独部件，在组装时该单独部件被装配到两个相匹配的部分中之一的台肩上，如从图1中明显看出的。 [0014] 在一个优选实施例中，内部壳体包括位于催化本体上游的、用于将气流分成两个部分的壁。这例如可以通过简单地将一金属板放置于这两个相匹配的部分的分型线(parting line)中来实现。从耐用性的角度来看这是有利的，因为颗粒可以附着在板上而不是可能损坏发动机。并且，由于板会吸收一些热量，因而来自催化本体的热辐射进一步减少。可替代地，上游的板垂直于这两个相匹配的部分的分型线而布置。因此，该上游的板优选地插入这两个相匹配的部分的狭槽(slot)中。 [0015] 优选地，催化消声器进一步包括流向控制部件，从而迫使废气在废气入口与催化装置之间改变方向。来自催化装置的热辐射通常是非常强的，因此改变废气的流向是有利的，即，使得催化装置从废气入口的可见度减小，以便不会损坏发动机的任何部件。例如，方向的改变可通过管子的平行位移或者简单地通过弯曲来提供。结合催化本体上游的板以及结合方向的这种改变，可以消除从催化本体至消声器入口的直接热辐射，因而保护发动机。 [0016] 在可替代实施例中，催化本体上游的入口具有用于允许未处理的废气进入后室的至少一个孔。对于某些应用，需要保持催化装置中的温度进一步降低，因此小部分废气会从旁绕过。 [0017] 优选地，内部壳体与中间挡板相接触。例如，当内部壳体的第二开口端布置在前室中时，穿过内部壳体中间壁的通道优选地与内部壳体的用以容纳催化本体的部分重合，从而使中间挡板中的开口面积最大化，从而允许适当的热传导。在可替代实施例中，在内部壳体的第二开口端布置在后室中的情况下，内部壳体可以弯曲，以使其与中间挡板平行，且因此也提供了更大的接触面积和充分的热传导。附图说明 [0018] 现将参照附图进一步描述本发明。 [0019] 图1是根据本发明的一个实施例的催化消声器的横截面。 [0020] 图2是根据图1中所示实施例的催化消声器的可替代横截面。 [0021] 图3是根据本发明的可替代实施例的催化消声器的横截面。 [0022] 图4是根据本发明的催化消声器的另一实施例的透视图，并且部分壳体被切去，以示出流动型态。 [0023] 图5是根据图1和图2的实施例的可替代内部壳体的透视图。 [0024] 图6是根据图1和图2的实施例的另一可替代内部壳体的透视图。 具体实施方式[0025] 图1和图2中示出了根据本发明一个实施例的催化消声器101。消声器101包括布置在内部壳体103中的催化本体102，该内部壳体具有第一开口端104和第二开口端105。来自内燃机(未示出)的废气106于内部壳体103的第一开口端104处进入消声器 101。内燃机的废气出口直接连接至内部壳体103的第一开口端104。在该实施例中，入口通道，即，内部壳体的位于催化本体102上游的部分弯曲两次，以使从催化本体102至第一开口端104的热辐射减到最小，且因此保护发动机(未示出)免于高温。废气106在经过催化本体102时被处理。处理后的气体107随后于内部壳体103的第二开口端105处离开内部壳体103并进入前室108中，在该前室中气体由于壳体109处的传热而被冷却。处理后的气体107被迫流过中间挡板111中的靠近壳体109布置的孔110，以通过对流传热使处理过的气体的冷却达到最大程度。当经过孔110时，处理后的气体107进入后室112。在后室中，在进入消声器101的内部壳体103的入口通道中的废气106与流入后室112中的处理后的气体107之间部分地具有逆流热交换。因此，处理后的气体107进一步被冷却，并且废气106在进入催化本体102之前被加热。因此，由于废气106在进入催化本体102之前被加热而提高了催化作用的效率。在该实施例中，布置有管子113，以支撑消声器101的壳体109。消声器101的壳体109进一步被分成两个相匹配的部分114和115。在该实施例中，消声器气体出口116邻近前室108布置，并且处理后的气体107经通道管117从后室 112离开消声器101。优选地，内部壳体103与中间挡板111之间的接触表面面积尽可能得大，以允许热量从内部壳体103经中间挡板111传导至消声器101的壳体109。 [0026] 图3示出了根据本发明的可替代实施例的催化消声器201。消声器201包括催化本体202、具有第一开口端204和第二开口端205的内部壳体203。废气206于第一开口端204处进入消声器201并流过催化本体202。处理后的气体207经后室212中(与图1和图2中的实施例相比，不是前室208中)的内部壳体203的第二开口端205离开内部壳体 203。处理后的气体207被迫流过中间挡板211中的孔210。孔210靠近消声器的壳体209布置，以通过处理后的气体207的对流加强冷却。在该实施例中，使用管子213来支撑消声器201的壳体209。消声器201的壳体209进一步被分成两个相匹配的部分214和215。在该实施例中，消声器气体出口216布置在前室108中，并且处理后的气体107经前室208和出口216离开消声器101。与图1和图2中所示实施例相比，后室212将保持更高的温度，即，消声器201最靠近发动机的部分将保持更高的温度。这意味着前室208将是更冷的，且因此是更有利于用户的，这是因为消声器201的这部分更可能与用户相接触。并且，内部壳体203被弯曲，从而使内部壳体203与中间挡板211之间的接触表面面积达到最大。这对于热量从内部壳体203传递至中间挡板211来说是有利的。内部壳体203的入口通道的弯曲形状使从催化本体202至发动机(未示出)的热辐射减到最小。为了进一步增大内部壳体203与中间挡板211之间的接触表面，优选地，用于连接构成内部壳体的两个部分的接合部形成有凸缘，所述凸缘的形状和尺寸被制定为使其与中间挡板的接触最优化。优选地，该凸缘装配到布置在中间挡板内的狭槽中，对照图3并设想该凸缘切入挡板，以加强冷却并增大机械稳定性。 [0027] 图4示出了根据本发明的可替代催化消声器301，其包括催化本体、具有第一开口端304和第二开口端305的内部壳体303，允许废气306于第一开口端304进入消声器301并流过内部壳体303和催化本体。处理后的气体经内部壳体303的第二开口端305离开内部壳体303进入前室308。由于孔310(处理后的气体307经该孔流入后室312中)靠近壳体309地布置在中间挡板311中，因此处理后的气体307被迫靠近消声器301的壳体309流动。并且在该实施例中，管子313布置于消声器301中以支撑壳体309。壳体309由两个相匹配的部分314和315组装而成。在进入后室312之后，处理后的气体经出口316离开消声器301。如图1和图2中所示的实施例，在内部壳体303的进入废气306与大体沿相反方向流过两个室的处理后的气体307之间存在逆流热交换。内部壳体303也被分型线317分成两个相匹配的部分。 [0028] 图5示出了内部壳体103的实施例的例子，或者确切地说，示出了具有分流板119的内部壳体103的一半，所述分流板设置在催化本体(图5中未示出)的位置上游。这种分流板119的优点在于，由于板119会吸收一些热量，因此来自催化本体的直接热辐射将减少。 [0029] 在图6中，示出了可替代实施例的分流板119′。这种解决方案是略微复杂的，这是因为需要将板弯曲，而非仅是如图5中所示的实施例那样切割，且此后设置在内部壳体103中。例如可以通过在内部壳体103中制造板119′布置于其中的某种槽口来执行设置在内部壳体103中。为了便于制造，仅进行焊接或软焊可以是可替代的方案。尽管从制造的角度来看，图6中的解决方案是更复杂的，但具有优点。与图5中的解决方案相比，图6中所示的解决方案消除了从催化本体至消声器/内部壳体103的入口的直接热辐射。 [0030] 在又一可替代实施例中，分别可组合有图5的分流板119和图6的分流板119′，从而将催化装置上游的入口分成四个部分(未示出)。该实施例的优点在于分流板119′可以通过例如某种槽口连接至分流板119。如上所述，分流板119相对易于固定，例如，作为内部壳体的两个相匹配部分的接触接合部的一部分。 [0031] 此外，图1-图4中所示的管子113、213、313的布置(其中，内部壳体103、203、303的两侧都有管子(每侧上一根))允许关于内部壳体103、203、303的可替代设计方案。例如，内部壳体的形状可以包括更多的弯曲并甚至是弯曲状的。 [0032] 同样，如关于图3中的实施例所描述的，为了增大内部壳体与中间挡板之间的接触表面，优选地，用于连接构成内部壳体的两个部分的接合部具有凸缘，其形状和尺寸被制定得使其与中间挡板的接触最优化。这也可适用于其他附图中所示的实施例。 [0033] 以上披露了用于实施本发明的优选实施例。然而，应该明白的是，结合各种修改和变体的装置对于本领域技术人员而言是显而易见的。因为上述披露旨在使本领域技术人员能够实施本发明，因此不应被解释成本发明局限于上述披露，而应被解释成本发明包括这些修改和改变，只要它们落在权利要求的范围内。 |
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