专利名称：具有挡板的排气器的制作方法
技术领域：
本发明整体涉及一种排气系统，更具体地，涉及一种具有设置在排出端附近的一个或多个挡板的排气系统。
背景技术：
包括柴油机、汽油机、天然气发动机、涡轮发动机的内燃机和本领域中已知的其它发动机用于驱动许多类型的动力系统。来自内燃机的排气通常排出到大气中。动力系统可以包括从发动机或从发动机的壳体竖直地延伸的排气器，以便排出排气。如此，当发动机未操作时(即，当排气器未通过排气流加压时)，降水可能进入排气器。当发动机操作时，降水也能进入排气器中排气流最弱处。排气系统中的湿气会损坏诸如后处理装置的各种排气系统部件。例如，柴油颗粒 过滤器(DPF)通常利用陶瓷壁流基底。当发动机在冷环境中未操作时，排气系统中的水会冻结。如果与陶瓷基底接触，水的冻结和膨胀可能使基底破裂。为了避免诸如降水的湿气经由竖向延伸的排气器进入排气系统的问题，一些排气器包括保护装置。例如，Brockelsby的美国专利2630748(以下称为‘748专利)公开了一种排气防雨器。‘748专利公开了使用安装在竖向延伸的排气管上的适配器。适配器包括一对成角度的挡板，所述挡板使进入排气排出端的任何雨水转向从一对喷口离开，并且形成用于排气的迷宫状流动路径，防止水经过挡板进入排气系统。虽然‘748专利中公开的装置可以防止雨水进入排气系统，但其需要将偏置的、体积大的适配器安装在排气管的端部上，这增大了排气器的空间和高度。此外，该装置不适合于已经具有成角度的排出端的排气器。另外，迷宫状流动路径会导致排气背压不期望地增大。本发明旨在克服现有技术中的一个或多个缺点。
发明内容
根据一方面，本发明涉及一种排气器，该排气器具有限定沿着第一纵向轴线延伸的第一流动通道的第一区段和具有开放的端部并限定沿着第二纵向轴线延伸的第二流动通道的第二区段。排气器还包括设置在第一区段中的液体排放口和设置在第二流动通道中的一个或多个挡板，其中，一个或多个挡板能够阻挡开放的第二端和液体排放口下方的任意内表面之间的视线。根据另一方面，本发明涉及一种保护排气系统部件不让液体进入排气器排出端口的方法。该方法包括在排气器中沿着排气流动路径提供液体排放口 ；阻挡排气器排出端口与排气系统的在液体排放口下方的任意内表面之间的视线；以及将一个或多个挡板定位在排气器中，使得通过重力从一个或多个挡板落下的液体将接触排气器的在液体排放口和一个或多个挡板之间的内表面。本发明的其它特征和方面将通过下面的说明和附图变得清楚。
在并入本说明书中并构成本说明书一部分的附图中，图示了本发明的示例性实施方式，其与文字说明一起用于解释本发明系统的原理图I是具有第一实施方式的排气器的一种示例性动力系统的侧剖视图；图2是图I的排气器的前视图；图3是具有第二实施方式的排气器的一种示例性动力系统的侧剖视图；以及图4是图3的排气器的液体排放口的另一实施方式的侧剖视图。
具体实施方式
参照图1，公开了一种示例性的动力系统10。动力系统10可以包括发动机12、排气系统14和外壳16。发动机12可以包括未出的特征,诸如燃料系统、空气系统、冷却系统、外设、动力传动部件、涡轮增压器等。发动机12可以是任意类型的发动机(内燃式、涡轮式、汽油、柴油、气体燃料、天然气、丙烷等)、可以是任意尺寸、具有任意数量的缸，并且可以是任意构造(V型、直列式、径向等)。发动机12可以用于向任何机器或其它装置供以动力，包括机车应用、道路用卡车或车辆、越野卡车或机器、运土设备、发电机、航天应用、船用、泵、固定设备或其它发动机供以动力的应用。外壳16可以是包围或部分地包围发动机12和排气系统14的任意结构。例如,夕卜壳16可以是车体或机罩。排气系统14可以包括排气歧管18、被设计用以减少来自发动机12排气的不期望的排放物的一个或多个排气后处理装置20、以及排气器22。排气后处理装置20可以包括多种排放物处理技术，包括但不限于再生装置、热源、氧化催化器、柴油氧化催化器(DOC)、柴油颗粒过滤器(DPF)、选择性催化还原催化器(SCR)、稀NOx捕集器(LNT)、消音器、或者需要处理离开发动机12的排放物的其它装置。在所描述的实施方式中，排气后处理装置20包括柴油颗粒过滤器(DPF) 24。DPF24可以包括至少部分地设置在DPF外壳28中的DPF基底26。DPF基底26可以以多种方式构造。能够从发动机12的排气去除颗粒物质的任何结构都可以使用。例如，DPF基底可以是由堇青石、碳化硅或用以去除颗粒物质的其它材料构成的具有蜂窝形截面的壁流陶瓷结构。排气器22可以以多种方式构造。能够指引排气以期望方向离开动力系统10的任何结构都可以使用。例如，排气器22的截面形状可以是圆形或者可以是一些其它几何形状。排气器22可以基本上竖向地向上延伸或者可以与竖向成角度地延伸。参照图1，在描述的第一实施方式中，排气器22包括限定第一流动通道31的第一区段30和限定第二流动通道33的第二区段32。第一区段30被构造为沿着第一纵向轴线34延伸且具有第一内表面36的大致柱状管。第一区段30可以具有能够接收来自发动机12的排气的第一端38和能够流体地联接到第二区段32的第二端40。第一区段30可以包括液体排放口 42。液体排放口 42可以以多种方式构造。能够收集或者重新定向沿第一区段30的第一内表面36向下流的液体(诸如水)的任何结构都可以使用。在所描述的实施方式中，液体排放口 42被构造为具有设置在侧壁46和第一内表面36之间的底壁44的环形槽。一个或多个孔48可以形成在第一内表面36中邻近底壁44处。一个或多个孔48能够将液体从槽(并且排气器的内部)输送到第一区段30的外部。在所描述的实施方式中，第二区段32被构造为沿着第二纵向轴线49延伸并且具有第二内表面50的大致柱状管。第二纵向轴线49可以设置成相对于第一纵向轴线34成角度9。第二区段32的第一端52流体地联接到第一区段30的第二端40。第二区段32还可以具有开放的第二端54，其终止以形成排气器排出端口。开放的第二端54可以终止在与第一纵向轴线34基本上平行的平面中。第二区段32可以包括设置在第二流动通道33中的一个或多个挡板56。挡板56的数量以及挡板的形状、尺寸和定向可以改变。能够保护排气后处理装 置20不让水进入排气器的排出端口的任何结构都可以使用。在所描述的实施方式中，在第二区段32中设置有四个挡板，当然可以使用更多或更少的挡板。每个挡板56具有大致细长主体，所述主体具有第一端58和第二端60。一个或多个挡板56可以基本上平行于第二纵向轴线49 (即，与第一纵向轴线34成角度9)并且基本上彼此平行地布置。每个挡板的第二端60可以大致贴近第二区段32的开放的第二端54定位。参照图2，一个或多个挡板56中的每个可以水平地延伸经过开放的第二端54，使得离开排气器22的排气在两个相邻的挡板56之间或者在挡板56和第二区段32的第二内表面50之间流动。一个或多个挡板56中的每个可以具有一个或多个侧表面62。一个或多个侧表面62可以遵循第二内表面50的轮廓。一个或多个挡板56可以通过诸如紧固件或焊接的任何适当的方式可固定地附接到第二内表面50。例如，挡板56的一个或多个侧表面62可以焊接到第二区段32的内表面50。参照图I，每个挡板56的第一端58可以定位在与第一区段30和第二区段32之间的边缘或交接位置相距距离D处。因此，第一端58未延伸到第一流动通道31中或第一流动通道31上方，并且如图I所示，第一端58在第二内表面50上方。参照图3，公开了一种示例性的排气器的第二实施方式。图3中图示的排气器122除了对挡板的变型外与图I的排气器22类似。因此，图3的动力系统110可以包括发动机112、排气系统114和外壳116。排气系统114可以包括排气歧管118、一个或多个排气后处理装置120和排气器122。排气后处理装置120例如可以包括柴油颗粒过滤器(DPF) 124，柴油颗粒过滤器(DPF) 124包括至少部分地设置在DPF外壳128中的DPF基底126。排气器122可以以多种方式构造。能够指引排气以期望的方向离开动力系统110的任何结构都可以使用。排气器122可以基本上竖向地向上延伸或者可以与竖向成角度地延伸。在所描述的实施方式中，排气器122包括限定第一流动通道131的第一区段130和限定第二流动通道133的第二区段132。第一区段130被构造为沿着第一纵向轴线134延伸并且具有第一内表面136的大致柱状管。第一区段130可以具有能够接收来自发动机112的排气的第一端138和能够流体地联接到第二区段132的第二端140。第一区段130可以包括液体排放口 142。液体排放口 142可以以多种方式构造。能够使沿第一内表面136向下流的液体(诸如水)转向和/或拦截所述液体的任何结构都可以使用。在所描述的实施方式中，液体排放口 142被构造为具有设置在侧壁146和第一内表面136之间的底壁144的环形槽。一个或多个孔148可以形成在第一内表面136中邻近底壁144处。一个或多个孔148能够允许液体从槽(并且排气器的内部)流至第一区段130的外部。因此，液体排放口 142拦截液体并且使液体转向，使得液体不继续沿管的内部向下流。参照图4，在另一实施方式的液体排放口中，第一区段230可以包括上部分232和下部分234。下部分234包括至少部分地接收在上部分232中的内扩入口或文丘里入口236。一个或多个孔238可以形成在上部分232和下部分234之间，以形成液体排放口 242。因此，沿上部分232的内表面向下流的液体将不进入下部分234的扩张入口 236，而是转向到排气器的外部。在另一实施方式中，一个或多个挡板(未不出)可以贴近入口 236定位，以进一步使任何液体转向远离，而不能进入入口 236。在所描述的实施方式中，第二区段132被构造为沿着第二纵向轴线138延伸并且具有第二内表面150的大致柱状管。第二纵向轴线138可以设置为相对于第一纵向轴线 134成角度0。第二区段132的第一端152流体地联接到第一区段130的第二端140。第二区段132还可以具有开放的第二端154，其终止以形成排气排出端口。开放的第二端154可以终止在与第一纵向轴线134基本上平行的平面内。第二区段132可以包括设置在第二流动通道133内的一个或多个挡板156。挡板156的数量以及挡板的形状、尺寸和定向可以变化。能够保护排气后处理装置120不让水进入排气器的排出端口的任何结构都可以使用。在所描述的实施方式中，两个挡板布置在第二区段132中，当然可以使用更多或更少的挡板。每个挡板156具有大致细长主体，所述主体具有第一端158和第二端160。一个或多个挡板156可以大致彼此平行地布置。在所描述的实施方式中，两个挡板156不平行于第二纵向轴线138。但是，在其它实施方式中，挡板156可以与第二纵向轴线138平行。每个挡板156可以包括与第二端160成角度地向外延伸的凸缘166。在所描述的实施方式中，凸缘166在与挡板156大体垂直的方向上延伸。凸缘166能够收集并引导挡板156上的任何液体到第二内表面150。不同于图I的实施方式，每个挡板156的第二端160可以延伸到第一流动通道131中或者第一流动通道131上方。工业实用性本发明的排气器可以应用于诸如发动机、炉子或本领域中已知的任何其它动力源的任何动力系统10，在这些系统中，降水可以进入排气器并且造成对包括排气后处理装置的排气系统部件的损坏。本发明的排气器可以防止会进入排气器的排出端口的水与排气系统中的排气后处理装置(诸如DPF基底)相接触。因此，与DPF基底相接触的水使基底冻结和破裂的问题被消除。现在将对排气系统14的操作进行解释。大气空气可能被引入到发动机12中、与燃料混合并且随后燃烧以产生机械功。来自空气燃料混合物的燃烧的排气可以包含气体化合物和固体颗粒物质。排气可以从发动机12引导至排气系统14，并且随后经由排气器22引导至动力系统10的外部。由于排气器22的开放的第二端54可能向上指向并且通向大气，降水、喷射/喷溅的水或其它液体可能进入排气器22并且朝着一个或多个排气后处理装置20向下流。
但是，挡板56能够防止或减少可能到达排气后处理装置20的液体量。特别地，一个或多个挡板56可以阻挡打开的第二端54与液体排放口 42下方的任意内表面之间的视线。因此，进入打开的第二端54并且不与一个或多个挡板56中的任意挡板接触的任何液体的轨迹将引导液体到液体排放口 42上方的第一内表面36或第二内表面50上。因此,液体将沿第一内表面36向下流，由液体排放口 42收集并且在例如到达DPF基底26之前经由一个或多个孔48被重新引导至排气器22的外部。另外，在图I的示例性的实施方式中，一个或多个挡板56中的每个挡板的第一端58不延伸到第一流动通道31中或第一流动通道31上方。因此，接触一个或多个挡板56的任何液体将从每个挡板56的第一端58流下，并且通过重力落在第二内表面50上。一旦在第二内表面50上，液体将沿第一内表面36向下流，由液体排放口 42收集并且被重新引导至排气器22的外部。在图3的示例性实施方式中，接触一个或多个挡板156的任何液体将流至凸缘166并且被引导至第二内表面150。一旦在第二内表面150上,液体将沿第一内表面136向下流，由液体排放口 142收集并且被重新引导至排气器122的外部。 因此，排气器22为排气系统部件提供防止液体进入排气器的保护。此外，由于一个或多个挡板可以与离开排气器的排气流成角度，所以挡板提供排气背压的最小增加。本领域技术人员将清楚可以对本发明的配量系统作出多种变型和改变。通过考量本发明的方法和设备的说明和实践，本领域技术人员将清楚其它实施方式。说明书和例子仅旨在被认为是示例性的，真正的范围由权利要求及其等同物来指明。
权利要求
1.一种排气器(22),包括 第一区段(30)，所述第一区段(30)限定沿着第一纵向轴线(34)延伸的第一流动通道(31)； 第二区段(32)，所述第二区段(32)限定沿着第二纵向轴线(49)延伸的第二流动通道(33)，所述第二流动通道(33)与所述第一流动通道(31)流体连通，所述第二纵向轴线(49)相对于所述第一纵向轴线(34)成角度地延伸，所述第二区段(32)具有开放的端部(54)； 液体排放口(42)，所述液体排放口(42)设置在所述第一区段(30)中；以及 一个或多个挡板(56)，所述一个或多个挡板(56)设置在所述第二流动通道(33)中，其中，所述一个或多个挡板(56)能够阻挡所述开放的端部(54)与所述液体排放口(42)下方的任意内表面之间的视线。
2.根据权利要求I所述的排气器(22)，其中，所述液体排放口(42)围绕所述第一区段(30)的内表面(36)的圆周延伸。
3.根据权利要求2所述的排气器(22)，其中，所述液体排放口(42)包括能够将液体从所述液体排放口(42)引导至所述第一区段(30)的外部表面的孔(48)。
4.根据权利要求I所述的排气器(22)，其中，所述一个或多个挡板(56)不延伸到所述第一流动通道(31)上方。
5.根据权利要求I所述的排气器(22)，其中，所述一个或多个挡板(56)包括基本上彼此平行的多个挡板。
6.根据权利要求I所述的排气器(22)，其中，所述一个或多个挡板(56)在基本上平行于所述第二纵向轴线(49)的方向上延伸。
7.根据权利要求I所述的排气器(22)，其中，所述一个或多个挡板(56)能够使得通过重力从所述一个或多个挡板(56)落下的液体将接触所述排气器(22)的在所述液体排放口(42)和所述一个或多个挡板(56)之间的内表面。
8.根据权利要求I所述的排气器(22)，其中，所述一个或多个挡板(56)包括主体部分和从所述主体部分延伸的凸缘(166)，所述凸缘(166)能够引导液体至所述排气器(22)的在所述液体排放口(42)和所述一个或多个挡板(56)之间的内表面。
9.一种保护排气系统部件不让液体进入排气器排出端口的方法，包括 在所述排气器(22)中沿着排气流动路径(31)提供液体排放口(42)； 阻挡所述排气器排出端口(54)与所述排气系统的在所述液体排放口(42)下方的任意内表面之间的视线； 将一个或多个挡板(56)定位在所述排气器(22)中，使得通过重力从所述一个或多个挡板(56)落下的液体将接触所述排气器(22)的在所述液体排放口(42)和所述一个或多个挡板(56)之间的内表面。
10.根据权利要求19所述的方法，还包括收集沿所述排气器(22)的内表面向下流的液体并且将收集的液体输送至所述排气器(22)的外部。
全文摘要
公开了一种用于保护排气系统部件不让液体进入排气器排出端口的排气器。该排气器包括限定沿着第一纵向轴线延伸的第一流动通道的第一区段和具有开放的端部并限定沿着第二纵向轴线延伸的第二流动通道的第二区段。排气器还包括设置在第一区段中的液体排放口和设置在第二流动通道中的一个或多个挡板，其中，一个或多个挡板能够阻挡开放的第二端和液体排放口下方的任意内表面之间的视线。
文档编号F01N13/08GK102782276SQ201080062279
公开日2012年11月14日 申请日期2010年10月28日 优先权日2009年12月22日
发明者P·F·奥尔森 申请人:卡特彼勒公司