用于柴油機的復合式尾氣凈化裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于柴油機的復合式尾氣凈化裝置，包括催化氧化裝置、固定于催化氧化裝置的排氣端用于吸附和過濾PM微粒的微粒捕集裝置以及固定于微粒捕集裝置的排氣端排氣消聲器；所述催化氧化裝置包括第一殼體以及凈化催化劑載體；所述微粒捕集裝置包括第二殼體和蜂窩狀陶瓷載體；所述蜂窩狀陶瓷載體包括具有平行并列排布的多個氣道的蜂窩體和對應任意相鄰兩個氣道之間錯位式固定于每個氣道內的擋板；本實用新型的用于柴油機的復合式尾氣凈化裝置，結構緊湊，空間利用合理，既能催化氧化有害氣體，又能實現對全部氣流進行有效的過濾，凈化效率高，結合消聲器實現尾氣凈化和降噪共同工作，結構簡單，成本低，使用壽命長，便于安裝和拆卸；尾氣凈化和消聲效率高。
【專利說明】
用于柴油機的復合式尾氣凈化裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種尾氣凈化裝置，尤其涉及一種用于柴油機的復合式尾氣凈化
目.0
【背景技術】
[0002]根據國家節能減排的發展戰略以及國家應對溫室氣體排放的要求，急需開展工程建設用柴油機及發電機動力設備尾氣回收凈化及排氣噪聲降低的項目，以減少排放，實現節能減排的目的，與生產及工程結合緊密，提高生活質量和生產正常運行。
[0003]現有技術中柴油機尾氣處理和降噪都是尾氣凈化裝置和消聲器單獨工作;單方面性能和效率較低;控制柴油機尾氣的排污技術有機內凈化和機外凈化兩種，前者是基礎，后者是必不可少的重要組成部分，只有兩者結合，才能使柴油機排污控制在日益嚴格的法規范圍內，而機外凈化首選應為催化氧化轉化器，目前催化氧化轉化器通常安裝在發動機排氣管中，通過氧化還原反應，將發動機排放的三種廢氣有害物C0、HC和NOx轉化為無害的水、二氧化碳和氮氣，而柴油機尾氣含有毒氣體較多，PM含量太高，僅依靠催化氧化轉化器難以有效凈化，占用排氣管內大量空間，同時現有微粒捕集裝置難以對PM微粒進行有效的濾除，需另加凈化裝置，導致尾氣處理系統龐大，而目前市場上消聲器結構復雜，消聲效率低，針對性不強;凈化裝置造價昂貴。
【實用新型內容】
[0004]有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種用于柴油機的復合式尾氣凈化裝置，結構緊湊，空間利用合理，既能催化氧化有害氣體，又能實現對全部氣流進行有效的過濾，凈化效率高，結合消聲器實現尾氣凈化和降噪共同工作，結構簡單，成本低，使用壽命長，便于安裝和拆卸;尾氣凈化和消聲效率高。
[0005]本實用新型的用于柴油機的復合式尾氣凈化裝置，包括催化氧化裝置、固定于催化氧化裝置的排氣端用于吸附和過濾PM微粒的微粒捕集裝置以及固定于微粒捕集裝置的排氣端排氣消聲器;所述催化氧化裝置包括設有進氣口和排氣口的第一殼體以及固定于第一殼體內的凈化催化劑載體;凈化催化劑載體上負載催化劑;所述微粒捕集裝置包括第二殼體和固定于第二殼體內的蜂窩狀陶瓷載體;所述第二殼體固定于第一殼體的排氣口并與第一殼體相通;所述蜂窩狀陶瓷載體包括具有平行并列排布的多個氣道的蜂窩體和對應任意相鄰兩個氣道之間錯位式固定于每個氣道內的擋板;蜂窩體內分隔于任意相鄰兩氣道之間的部分設有堇青石過濾層。
[0006]進一步，所述蜂窩狀陶瓷載體與第二殼體之間設有襯墊。
[0007]進一步，所述第一殼體對應凈化催化劑載體側面設有第一共振腔并且第一共振腔的腔口朝向凈化催化劑載體。
[0008]進一步，所述第一殼體對應其自身進氣口到凈化催化劑載體之間的部分為沿氣流方向橫截面逐漸變大的錐形結構。
[0009]進一步，所述第一共振腔為多個并且圍繞凈化催化劑載體側面緊密排列；第一共振腔由設于第一殼體內的內筒和固定于內筒與第一殼體之間的隔板圍成;所述隔板包括沿內筒周向設置的環形隔板和平行于內筒軸線的縱向隔板;環形隔板和縱向隔板呈十字交叉式固定在一起，第一共振腔的腔口設于內筒上并且為圓形縮口式結構。
[0010]進一步，所述排氣消聲器包括設有進氣口和排氣口的第三殼體以及固定于第三殼體內并連通第三殼體的進氣口至排氣口的階梯式變徑排氣管;所述階梯式變徑排氣管包括按順序連接并且管徑互不相同的一階排氣管、二階排氣管和三階排氣管;第三殼體的進氣口固定于微粒捕集裝置。
[0011]進一步，所述階梯式變徑排氣管通過環形板組件固定于第三殼體內壁，所述環形板組件包括沿階梯式變徑排氣管軸向排列的第一環形板、第二環形板、第三環形板和第四環形板;第一環形板設于一階排氣管中前部;第二環形板設于二階排氣管的后端使第二環形板與第一環形板之間形成第二共振腔;第三環形板設于三階排氣管的中部使第三環形板與第二環形板之間形成第三共振腔，第四環形板設于三階排氣管的中后部使第四環形板與第三環形板之間形成第四共振腔。
[0012]進一步，所述一階排氣管的后端與二階排氣管之間通過環形封板連接并密封;第二環形板和第三環形板之間固定有連通第二共振腔和第四共振腔的微穿孔排氣管;第三環形板和第四環形板之間固定有連通第三共振腔和第四環形板到第三殼體的排氣口之間的腔室的擴張穿孔排氣管;一階排氣管和二階排氣管與第二共振腔相對應的部分、微穿孔排氣管與第三共振腔相對應的部分、三階排氣管與第四共振腔相對應的部分以及擴張穿孔排氣管與第四共振腔相對應的部分均設有沿相應管壁均勻分布的多個微孔。
[0013]進一步，所述第一環形板和第三環形板上均設有前后貫通的流過孔;所述第四環形板的后側固定有與第四共振腔相通并將氣流導向第三殼體的排氣口的彎管;所述彎管為多個，其中部分彎管對應擴張穿孔排氣管設置，其余彎管以及擴張穿孔排氣管和微穿孔排氣管前端均設有向前伸出的擴張排氣管;彎管的直徑大于與其對應的擴張穿孔排氣管或擴張排氣管的直徑。
[0014]本實用新型的有益效果是:本實用新型的用于柴油機的復合式尾氣凈化裝置，結構緊湊，空間利用合理，既能催化氧化有害氣體，又能實現對全部氣流進行有效的過濾，凈化效率高，結合消聲器實現尾氣凈化和降噪共同工作，結構簡單，成本低，使用壽命長，便于安裝和拆卸;尾氣凈化和消聲效率高。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結構不意圖；
[0016]圖2為排氣消聲器局部立體視圖；
[0017]圖3為微粒捕集裝置結構示意圖；
[0018]圖4為微粒捕集裝置局部立體視圖。
【具體實施方式】
[0019]圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為排氣消聲器局部立體視圖；圖3為微粒捕集裝置結構示意圖；圖4為微粒捕集裝置局部立體視圖，如圖所示:本實施例的的柴油機尾氣回收凈化及降噪復合裝置，包括催化氧化裝置、微粒捕集裝置和排氣消聲器;所述催化氧化裝置包括設有進氣口和排氣口的第一殼體I以及固定于第一殼體I內的凈化催化劑載體2;凈化催化劑載體2上負載催化劑;所述第一殼體I對應凈化催化劑載體2側面設有第一共振腔3并且第一共振腔3的腔口朝向凈化催化劑載體2;所述微粒捕集裝置固定于第一殼體I的排氣口用于吸附和過濾PM微粒;所述排氣消聲器固定于微粒捕集裝置的排氣端;所述微粒捕集裝置包括第二殼體6和固定于第二殼體6內的蜂窩狀陶瓷載體;所述第二殼體6固定于第一殼體I的排氣口并與第一殼體I相通;所述蜂窩狀陶瓷載體包括具有平行并列排布的多個氣道的蜂窩體7和對應任意相鄰兩個氣道之間錯位式固定于每個氣道內的擋板8;蜂窩體7內任意兩相鄰氣道間的隔板為堇青石過濾層，通過擋板8能夠截斷相應氣道內氣流的流通，因此進入蜂窩體7內的氣流在擋板8的阻擋作用下穿過相鄰兩氣道之間的堇青石過濾層進入相鄰氣道，實現對全部氣流進行有效的過濾，凈化效率高，氣道內可設置多個擋板8，使氣流多次經過相鄰氣道之間的壁面進行過濾，利用擴散、攔截和慣性碰撞機理，將微粒沉淀于蜂窩狀陶瓷載體之內，微粒堆積到端口一定位置時，由于該位置正好達到了微粒的燃燒值點，加上此裝置應用于大型柴油機，流經微粒捕集裝置時的排氣溫度大于微粒燃點溫度，所以在端口位置可以直接實現微粒的燃燒，進而實現微粒捕集裝置的再生，保證微粒捕集裝置的正常工作狀態;催化氧化裝置、微粒捕集裝置和排氣消聲器三者通過法蘭結構連接在一起，便于安裝和拆卸，每部分獨立工作效率高，共同工作可實現相互促進，使尾氣處理和噪聲降低同時實現，極大的提高了凈化和降噪效率;柴油機尾氣由第一殼體I的進氣口經過凈化催化劑載體2流至第一殼體I的排氣口，凈化催化劑載體2固定于第一殼體I的內壁，凈化催化劑載體2的側面是指凈化催化劑載體2與第一殼體I連接的表面，在第一殼體I上對應凈化催化劑載體2側面設置第一共振腔3，結構緊湊，空間利用合理，將催化氧化轉化器DOC與共振腔室相結合，所述凈化催化劑載體設有并列布置的多個孔道，孔道之間固定有鈦硅催化劑，凈化催化劑載體為由堇青石組成網狀結構，形成密集孔道，堇青石直徑40-lOOnm，孔道之間固定鈦硅催化劑，即鈦硅催化劑固定于分隔于相鄰孔道之間的載體結構內，使催化劑不易泄露，穩定且適應性強;尾氣在流經DOC凈化催化劑載體2孔道的過程中，其中的HC等物質由凈化催化劑載體2孔道的主氣流區進入活性層，吸附于載體孔道壁面涂覆的堇青石(鋁硅酸鎂)活性層表面并形成絡合物，絡合物在鈦硅催化劑的作用下發生催化反應后的生成物從堇青石(鋁硅酸鎂)活性層表面脫附，最后以反擴散的方式由擴散通道進入PM控制區；聲波擴散進入第一共振腔3，與腔口壁摩擦散熱和空腔內共振相消使聲能降低，進而使低頻噪聲降低，而且能緩解氣流對第一殼體I的沖擊，進一步降低噪聲，達到既能催化氧化有害氣體，又能消中低頻噪聲的目的。
[0020]本實施例中，所述蜂窩狀陶瓷載體與第二殼體6之間設有襯墊9，不僅提高蜂窩狀陶瓷載體安裝結構的穩定性，而且能夠緩沖蜂窩狀陶瓷載體與第二殼體6之間的振動和沖擊，能夠降低噪聲和降低設備故障率。
[0021 ]本實施例中，所述第一殼體I對應其自身進氣口到凈化催化劑載體2之間的部分為沿氣流方向橫截面逐漸變大的錐形結構，形成突然擴張室，借助截面突變導致聲阻抗突變，利用干涉相消的原理，消除部分低頻進氣噪聲。
[0022]本實施例中，所述第一共振腔3為多個并且圍繞凈化催化劑載體2側面緊密排列；第一共振腔3由設于第一殼體I內的內筒4和固定于內筒4與第一殼體I之間的隔板5圍成;所述隔板5包括沿內筒4周向設置的環形隔板和平行于內筒4軸線的縱向隔板;環形隔板和縱向隔板呈十字交叉式固定在一起，第一共振腔3的腔口設于內筒4上并且為圓形縮口式結構，第一共振腔3為緊密排列的多個小腔結構，能更好的實現共振相消，進一步降低低頻噪聲，第一共振腔3通過采用隔板5將第一殼體I與內筒4之間的間隙分隔而成，凈化催化劑載體2固定于內筒4內壁；圓形縮口式結構是指第一共振腔3的腔口小于第一共振腔3的截面，使第一共振腔3形成腔口小而內部寬闊的結構;隔板5還可以是如下結構:包括內筒4周向設置的螺旋隔板和平行于內筒4軸線的縱向隔板;螺旋隔板與內筒4 一體成型；縱向隔板與第一殼體I 一體成型，縱向隔板上設有供螺旋隔板旋入的多個卡槽，卡槽之間的距離與螺旋隔板的螺距相等，整體結構強度高，便于加工，裝配時將內筒4旋入第一殼體I內，操作簡便，結構穩固，利用螺旋隔板和縱向隔板將內筒4與第一殼體I之間的間隙分隔成第一共振腔3。
[0023]本實施例中，所述凈化催化劑載體2的孔道壁面涂覆堇青石形成活性層，并借助活性層材料，使堇青石均勻分布，通過擴散機理，達到更好的催化氧化效果，使氣流通過凈化催化劑載體2內的孔道時達到對廢氣進行催化氧化轉換的目的。
[0024]本實施例中，所述排氣消聲器包括設有進氣口和排氣口的第三殼體10以及固定于第三殼體10內并連通第三殼體10的進氣口至排氣口的階梯式變徑排氣管;所述階梯式變徑排氣管的進氣端直徑大于排氣端直徑，階梯式變徑排氣管包括管徑依次變小并且插入式設置的一階排氣管11、二階排氣管12和三階排氣管13;第三殼體10的進氣口固定于微粒捕集裝置;二階排氣管12插入一階排氣管11的出口處，三階排氣管13插入二階排氣管12的出口處，采用插入管式結構結合截面突變使聲阻抗發生突變，從而實現干涉相消，達到消中低頻噪聲的目的，實現尾氣處理和降噪共同工作，結構簡單，成本低，使用壽命長，便于安裝和拆卸，消聲效率高，產生背壓小，核心技術具有普適性，可加以改造應用于類似領域。
[0025]本實施例中，所述階梯式變徑排氣管通過環形板組件固定于第三殼體10內壁，所述環形板組件包括沿階梯式變徑排氣管軸向排列的第一環形板14、第二環形板15、第三環形板16和第四環形板17;第一環形板14設于一階排氣管11中前部;第二環形板15設于二階排氣管12的后端使第二環形板15與第一環形板14之間形成第二共振腔;第三環形板16設于三階排氣管13的中部使第三環形板16與第二環形板15之間形成第三共振腔，第四環形板17設于三階排氣管13的中后部使第四環形板17與第三環形板16之間形成第四共振腔，使氣體在各個共振腔中進行摩擦、碰撞和干涉反應，將聲能轉換為了熱能，從而消除高頻噪聲，同時各個環形板為階梯式變徑排氣管提供了穩定可靠的安裝結構，結構緊湊，空間利用合理，而且能緩解氣流對第三殼體10的沖擊，進一步降低噪聲。
[0026]本實施例中，所述一階排氣管11的后端與二階排氣管12之間通過環形封板連接并密封;第二環形板15和第三環形板16之間固定有連通第二共振腔和第四共振腔的微穿孔排氣管18;第三環形板16和第四環形板17之間固定有連通第三共振腔和第四環形板17到第三殼體10的排氣口之間的腔室的擴張穿孔排氣管19; 一階排氣管11和二階排氣管12與第二共振腔相對應的部分、微穿孔排氣管18與第三共振腔相對應的部分、三階排氣管13與第四共振腔相對應的部分以及擴張穿孔排氣管19與第四共振腔相對應的部分均設有沿相應管壁均勻分布的多個微孔20，使階梯式變徑排氣管與第二共振腔、第三共振腔和第四共振腔之間以及各個腔室之間通過微孔20或管道有效的互通，氣體膨脹穿過孔壁時摩擦散熱，消耗聲能。
[0027]本實施例中，所述第一環形板14和第三環形板16上均設有前后貫通的流過孔21;所述第四環形板17的后側固定有與第四共振腔相通并將氣流導向第三殼體10的排氣口的彎管22;所述彎管22為多個，其中部分彎管22對應擴張穿孔排氣管19設置，其余彎管22以及各個擴張穿孔排氣管19和微穿孔排氣管18前端均設有向前伸出的擴張排氣管23;彎管22的直徑大于與其對應的擴張穿孔排氣管19或擴張排氣管23的直徑，由擴張穿孔排氣管19和擴張排氣管23進入彎管22的氣流借助截面突變導致聲阻抗突變，利用干涉相消的原理，消除部分噪聲，第一環形板14和第三環形板16兩側的氣流能夠在一定程度上通過流過孔21進行流通，提高系統的平衡性，氣體膨脹穿過孔壁時摩擦散熱，消耗聲能，彎管22的排氣口設計成60°對流結構，使后端殘余的部分噪聲利用對流機理產生互相作用，通過分子的碰撞和干涉相消降低多頻次噪聲，最后利用階梯式變徑排氣管氣流大的性能，使彎管22排出的氣體在主排氣管氣流作用下流向第三殼體10的排氣口排出，保證了氣體不被堵塞，實現了較好的流通性。
[0028]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種用于柴油機的復合式尾氣凈化裝置，其特征在于:包括催化氧化裝置、固定于催化氧化裝置的排氣端用于吸附和過濾PM微粒的微粒捕集裝置以及固定于微粒捕集裝置的排氣端排氣消聲器;所述催化氧化裝置包括設有進氣口和排氣口的第一殼體以及固定于第一殼體內的凈化催化劑載體;凈化催化劑載體上負載催化劑;所述微粒捕集裝置包括第二殼體和固定于第二殼體內的蜂窩狀陶瓷載體;所述第二殼體固定于第一殼體的排氣口并與第一殼體相通;所述蜂窩狀陶瓷載體包括具有平行并列排布的多個氣道的蜂窩體和對應任意相鄰兩個氣道之間錯位式固定于每個氣道內的擋板;蜂窩體內分隔于任意相鄰兩氣道之間的部分設有堇青石過濾層。2.根據權利要求1所述的用于柴油機的復合式尾氣凈化裝置，其特征在于:所述蜂窩狀陶瓷載體與第二殼體之間設有襯墊。3.根據權利要求1所述的用于柴油機的復合式尾氣凈化裝置，其特征在于:所述第一殼體對應凈化催化劑載體側面設有第一共振腔并且第一共振腔的腔口朝向凈化催化劑載體。4.根據權利要求3所述的用于柴油機的復合式尾氣凈化裝置，其特征在于:所述第一殼體對應其自身進氣口到凈化催化劑載體之間的部分為沿氣流方向橫截面逐漸變大的錐形結構。5.根據權利要求4所述的用于柴油機的復合式尾氣凈化裝置，其特征在于:所述第一共振腔為多個并且圍繞凈化催化劑載體側面緊密排列;第一共振腔由設于第一殼體內的內筒和固定于內筒與第一殼體之間的隔板圍成;所述隔板包括沿內筒周向設置的環形隔板和平行于內筒軸線的縱向隔板;環形隔板和縱向隔板呈十字交叉式固定在一起，第一共振腔的腔口設于內筒上并且為圓形縮口式結構。6.根據權利要求1所述的用于柴油機的復合式尾氣凈化裝置，其特征在于:所述排氣消聲器包括設有進氣口和排氣口的第三殼體以及固定于第三殼體內并連通第三殼體的進氣口至排氣口的階梯式變徑排氣管;所述階梯式變徑排氣管包括按順序連接并且管徑互不相同的一階排氣管、二階排氣管和三階排氣管;第三殼體的進氣口固定于微粒捕集裝置。7.根據權利要求6所述的用于柴油機的復合式尾氣凈化裝置，其特征在于:所述階梯式變徑排氣管通過環形板組件固定于第三殼體內壁，所述環形板組件包括沿階梯式變徑排氣管軸向排列的第一環形板、第二環形板、第三環形板和第四環形板;第一環形板設于一階排氣管中前部;第二環形板設于二階排氣管的后端使第二環形板與第一環形板之間形成第二共振腔;第三環形板設于三階排氣管的中部使第三環形板與第二環形板之間形成第三共振腔，第四環形板設于三階排氣管的中后部使第四環形板與第三環形板之間形成第四共振腔。8.根據權利要求7所述的用于柴油機的復合式尾氣凈化裝置，其特征在于:所述一階排氣管的后端與二階排氣管之間通過環形封板連接并密封;第二環形板和第三環形板之間固定有連通第二共振腔和第四共振腔的微穿孔排氣管;第三環形板和第四環形板之間固定有連通第三共振腔和第四環形板到第三殼體的排氣口之間的腔室的擴張穿孔排氣管;一階排氣管和二階排氣管與第二共振腔相對應的部分、微穿孔排氣管與第三共振腔相對應的部分、三階排氣管與第四共振腔相對應的部分以及擴張穿孔排氣管與第四共振腔相對應的部分均設有沿相應管壁均勻分布的多個微孔。9.根據權利要求8所述的用于柴油機的復合式尾氣凈化裝置，其特征在于:所述第一環形板和第三環形板上均設有前后貫通的流過孔;所述第四環形板的后側固定有與第四共振腔相通并將氣流導向第三殼體的排氣口的彎管;所述彎管為多個，其中部分彎管對應擴張穿孔排氣管設置，其余彎管以及擴張穿孔排氣管和微穿孔排氣管前端均設有向前伸出的擴張排氣管;彎管的直徑大于與其對應的擴張穿孔排氣管或擴張排氣管的直徑。
【文檔編號】F01N1/06GK205559023SQ201620292386
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月8日
【發明人】胡啟國, 趙楨, 李尚平, 袁玉峰, 何燕飛, 李小兵
【申請人】重慶交通大學