具有传感器安装装置的后处理模块的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于将传感器或其它部件安装到管道中的设备。所解决的问题是以安全和隔热的方式安装传感器，这样的方式允许各种特征的某些不对准。本发明提供一种包括限定流路及到流路的孔(53)的管道(11，12，13)的后处理模块(10)。防护罩(15)布置成至少部分围绕所述管道(11，12，13)并且与管道间隔开，所述防护罩(15)包括与孔(53)对齐的开口(57)。轴套(54)设置在管道(11，12，13)上，所述轴套(54)具有与孔(53)对齐的通孔(55)。传感器(50)布置在所述轴套(54)内以至少部分地延伸到流路中。垫片(56)被布置成围绕所述轴套(54)。传感器(50)通过开口(57)延伸，防护罩(15)进一步包括用于与垫片(56)接合的内部部分(60)。
【专利说明】具有传感器安装装置的后处理模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有传感器安装装置的后处理模块。
【背景技术】
[0002]发动机，例如内燃发动机燃烧汽油、柴油或生物燃料，排出各种有害物质，这些有害物质必须被处理以满足目前和将来的排放法规。最常见的，这些物质包括碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、一氮氧化物(NOx)和颗粒物质例如碳(C)、烟灰成分。这些物质的一些可以通过发动机的操作条件的细致控制被减少，但是通常有必要提供发动机下游的后处理模块以处理排气气体中夹带着的至少一些物质。
[0003]用于减少和/或消除排放中的成分的多种装置是已知的。例如，已知的是提供氧化设备，例如柴油氧化催化剂，以减少或消除碳氢化合物(HC)和/或一氧化碳(CO)。氧化设备通常包括催化剂把这些物质转化为显著地危害小的二氧化碳和水。
[0004]又例如，后处理模块可以包括过滤设备以限制排气气体中的颗粒被排到大气中。在过滤设备中收集的烟灰随后必须被移除以保持过滤设备的效率。在提高的温度执行的通过其烟灰可以被从过滤设备中移除的方法在本领域是公知的并且通常被称为再生。
[0005]再者，已知的是通过与化学物质例如排气气体中夹带的氨(NH3)的催化反应转化为二原子氮(N2)和水(H2O)来减少或消除柴油燃烧排放物中的一氮氧化物(NOx)。通常，氨是不存在于排气气体中的，因此必须被引入到催化剂上游，典型地，通过喷射尿素溶液到排气气体，尿素溶液在足够高的温度下分解为氨。
[0006]通过这些方法，发动机排放物可以被清洁，意味着否则被释放到大气中的一部分有害物质会替代地转化为二氧化碳(CO2)、氮(N2)和水(H2O)。
[0007]后处理模块可以设置一个或更多传感器用来确定模块中流路内的一个或更多条件，例如NOx的温度或数量。传感器的一部分可能需要与排气气体的热量隔热，同时，又被保护免于环境和机械损伤，例如由于在安装点的积水，在机器关闭期间其可能冻结。传感器必须以安全、隔热和密封的方式安装以保证它们不会轻易脱离、过热或提供流体泄露通路。此外，更优选地，传感器被安装到模块的方式允许各种特征的某些不对准。
【发明内容】
[0008]根据本发明的一个方面，提供一种后处理模块，其包括:限定流路和进入流路的孔的管道；至少部分地围绕所述管道并且和其间隔地布置的防护罩，所述防护罩包括与所述孔对齐的开口 ；设在管道上并具有与所述孔对齐的通孔的轴套；设在轴套内以至少部分地延伸到所述流路中的传感器；和布置成围绕所述轴套的垫片；其中所述传感器延伸通过所述开口，所述防护罩进一步包括与所述垫片接合的内部部分。
[0009]具有传感器安装装置的后处理模块的一个示例性实施方式结合附图被描述，且如附图所示。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是根据本发明的包括传感器安装装置的后处理模块的透视图；
[0011]图2是图1中的后处理模块的部分剖视图；
[0012]图3表示安装在图1和图2中的后处理模块的传感器安装装置中的传感器；和
[0013]图4表示安装在图1和图2中的后处理模块的传感器安装装置中的两个传感器。
【具体实施方式】
[0014]图1和2描述用于内燃发动机的后处理模块10。该后处理模块10可以包括第一管道11、第二管道12和第三管道13，其共同地限定出流路(未示出)。还可以设有支撑结构14用于支撑管道11、12、13。防护罩15 (见图2和3)可以被布置成至少部分围绕管道中的至少一个且和其间隔开。防护罩15可以具有保护后处理模块10免于环境和/或机械损伤的功能。
[0015]第一、第二和第三管道11、12、13可以是细长的，具有细长的轴线，并可以具有沿细长轴线基本上恒定的横截面。第一、第二和第三管道11、12、13可以基本上是圆柱形。第一管道11可以包括提供到管道11的进口的第一端20和提供到管道11的出口的第二端21。第二管道12可以包括提供到管道20的出口的第一端22和提供到管道12的进口的第二端23。第三管道13可以包括提供到管道13的进口的第一端24和提供到管道13的出口的第二端(未示出)。
[0016]支撑结构14可以包括第一支撑元件30和相对的第二支撑元件31。管道11、12、13可以延伸在所述支撑元件30、31之间。第一管道11可以通过形成流体地连接第一管道11的出口与第二管道12的进口的流动罩32的第一端联接器连接到第二管道12。流动罩32可以包括喷射器模块33。第二管道12可以通过流体地将第二管道12的出口连接到第三管道13的进口的第二端联接器(未示出)连接到第三管道13。进一步还存在附接到每个支撑元件30、31和布置成在各自的流动罩32上面的防护罩15。
[0017]支撑结构14可以进一步包括第一框架34和第二框架35。第一和第二框架34、35的每一个可以包括可能具有大体L形横截面的纵梁。这些框架的至少一个可以包括在其端部之间的中途布置的切口以限定两个相互垂直和不连接的部分。每个框架34、35因此可以包括在中央具有孔36的矩形板，每个矩形板具有在平行于梁34、35的纵向轴线的方向基本上90°折叠，以致折痕相交于孔36。
[0018]第一和第二支撑元件30、31及第一和第二框架34、35可以一起形成刚性矩形结构(未示出)，其可以起到相对彼此保持所述三个管道11、12、13的目的，同时适应部件相对于彼此的差别膨胀和/或收缩。
[0019]在后处理模块的流路中，可以放置柴油氧化催化剂(DOC)模块(未示出)、柴油颗粒过滤器(DPF)模块(未示出)、喷射器模块33、混合器模块(未示出)、选择性催化还原(SCR)模块(未不出)和氨氧化催化剂(AMOX)模块(未不出)。
[0020]DOC模块可以被放置在第一管道11朝向第一管道11的第一进口端20的第一部分中。DPF模块可以放置在第一管道11的朝向第一管道11的第二出口端21的第二部分中。流动罩32可以提供从第一管道11的第二端21到第二管道12的第二端23的流路。流动罩32可以包括喷射器模块33。
[0021]混合器模块(未示出)可以放置在第二管道12中。所述混合器模块可以配置为混合由喷射器模块33喷射的流体与从第一管道11到达的流体。所述混合器模块可以包括多个特征，例如散置翅片，其可以引起所喷射流体与来自第一管道11的流体的均匀掺混。第二端联接器(未示出)可以提供从第二管道12的第一端22到第三管道13的第一端24的流体流路。
[0022]SCR模块(未示出)可以被放置在第三管道13的第一部分中，且可能地朝向第三管道13的第一端24。SCR模块可以包括意图催化在混合器模块中混合且由扩散器排出的两流体之间发生反应的催化剂。AMOX模块(未示出)可以被放置在第三管道13的第二部分中，且可能地朝向第三管道13的第二端(未示出)。所述AMOX模块可以包括可以催化从SCR模块排出的一种或多种产物的反应的催化剂。
[0023]后处理模块10可以包括用于感测后处理模块10内的一个或多个条件(例如温度或NOx的量)的一个或多个传感器。这些传感器可能需要与排气气体的热隔热，同时，也受保护免于环境和机械损伤。例如，这可能由于在安装点处收集并可能在机器停机期间冰冻的水引起。传感器必须以安全、隔热和密封的形式安装以保证它们不会轻易脱离、过热或提供流体泄露路径。此外，传感器必须以允许各种特征的某些不对准的方式被安装到模块。
[0024]一个传感器50，如图2所示，或复数个传感器51、52，如图1和3所示，可以被安装在管道11、12、13的壁上的孔53中。安装使得传感器50、51、52可以穿透管道11、12、13，同时传感器的没必要放置在要被感知的空间内的那些元件(即电子部件)可以被放置在管道11、12、13的外表面17上。在此种方式下,传感器50、51、52的敏感兀件可以被放置在远离很可能发生在管道内的高温的地方。
[0025]轴套(boss) 54可以设在管道11、12、13上，所述轴套54具有布置成基本上与孔53对齐的通孔55。轴套54可以被焊接到管道11、12、13上，可以通过任何其它合适的方式被稳固于管道11、12、13,或可以形成为管道11、12、13整体的一部分。传感器50、51、52可以布置在轴套54内以部分地延伸到所述流路。
[0026]垫片56可以设置成围绕所述轴套54。所述垫片56可以由密集金属丝网形成，其可以是可压缩的。可选地，垫片56可以由隔热材料，或任何其它合适的材料形成。垫片56可以是圆柱形或任何其它合适的形状或结构。
[0027]防护罩15可以包括与孔53对齐的开口 57，以容纳所述传感器50、51、52。盖58可以被设置为至少部分地密封防护罩15中的所述开口 57。盖58可以有穿过其传感器50、51、52可以延伸的孔59、用于与垫片56接合的内部部分60和用于与所述防护罩15接合的外部部分61。所述盖58可以被焊接到防护罩15。盖58可以具有在防护罩15上限定出凹部62的外部轮廓。所述凹部62可以形成可以允许传感器50、51、52的改进的冷却的缺口。凹部62可以是杯形。凹部62的外部轮廓和定向可以使得任何流体落入所述凹部62会趋向于由于重力的结果运动出所述凹部62。当管道11、12、13处于直立位置时，这可以通过凹部62的轮廓单调地向最低点减小而达到。通过单调地减小，这可能意味着凹部62不包括局部低点，而是所述凹部62包括单一高点和单一低点，流体可以在重力下从单一高点朝着单一低点流动。在凹部62上不存在局部低点，否则这可能作为流体贮池，流体在重力下不能从凹部62排泄，除了由于制造公差引起的传感器50、51、52和盖内部部分60之间的小间隙的可能性。
[0028]可选地，防护罩15可以直接地与垫片56配合，这会减少对于单独的盖58的需要。在这种布置中，防护罩15可以有与上述的盖58相似的方式的轮廓。
[0029]使用垫片56的相似的安装装置可以用于喷射器单元33相对于流动罩32 (作为管道11、12、13)和防护罩15的安装。使用垫片56的相似的安装装置可以附加地用于可能需要与流路相通的任何其它设备。
[0030]轴套54、防护罩15和盖58可以全部由不锈钢制成。
[0031]工业实用性
[0032]具有上述的传感器安装装置的后处理模块10在内燃发动机领域，特别是在柴油内燃发动机领域具有工业实用性。
[0033]当后处理模块被使用时，管道11、12、13和防护罩15之间的空气可能通过后处理模块10中的排气气体变热，引起它膨胀和在防护罩15的任何间隙排出。喷出到管道11、12、13外部的传感器50、51、52的部件上的热空气可以引起损坏传感器50、51、52。垫片56可以至少作为部分密封以防止或最小化位于管道11、12、13和防护罩15之间的空间内的热空气穿过位于轴套54和盖58之间的传感器50、51、52邻近的盖58喷出，因此，防止损坏传感器50、51、52。垫片56的可压缩性可以允许其承担轴套54、防护罩15和盖58之间的公差补偿。
【权利要求】
1.一种后处理模块，包括: 限定流路和进入流路的孔的管道； 布置成至少部分地围绕所述管道并与其间隔开的防护罩，所述防护罩包括与所述孔对齐的开口 ； 设在管道上并具有与所述孔对齐的通孔的轴套； 布置在所述轴套内以至少部分地延伸入所述流路的传感器；和 布置成围绕所述轴套的垫片；且 其中，所述传感器延伸通过所述开口，所述防护罩进一步包括与所述垫片接合的内部部分。
2.根据权利要求1所述的后处理模块，其中，所述垫片由密集金属丝网制成。
3.根据权利要求1所述的后处理模块，其中，所述垫片由隔热材料制成。
4.根据前述权利要求任一项所述的后处理模块，其中，所述垫片由可压缩材料制成。
5.根据前述权利要求任一项所述的后处理模块，其中，所述防护罩包括盖部分，所述盖部分包括传感器穿过其延伸的孔、与所述垫片接合的内部部分和与所述防护罩接合的外部部分。
6.根据权利要求5所述的后处理模块，其中，所述盖部分包括在防护罩的外部轮廓中的凹部。
7.根据权利要求6所述的后处理模块，其中，所述凹部是杯形的。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的后处理模块，其中，所述凹部的外部轮廓单调地向着最低点减小。
9.根据权利要求5至8任一项所述的后处理模块，其中，所述垫片在所述轴套和盖部分之间形成至少部分密封件。
10.根据前述权利要求任一项所述的后处理模块，其中，所述传感器被布置在轴套内以致于传感器的非感测元件被放置在管道外部。
11.根据前述权利要求任一项所述的后处理模块，其中，所述轴套被焊接到所述管道。
12.根据前述权利要求任一项所述的后处理模块，其中，所述轴套由不锈钢制成。
13.根据前述权利要求任一项所述的后处理模块，其中，防护罩由不锈钢制成。
14.根据权利要求10-13任一项所述的后处理模块，其中，所述盖由不锈钢制成。
【文档编号】F01N13/14GK104302885SQ201280072632
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2012年7月27日 优先权日:2012年4月24日
【发明者】N·A·尼亚兹 申请人:珀金斯发动机有限公司