一种带废气引射功能的消声器装置及挖掘机的制作方法

本发明公开一种挖掘机用带废气引射功能的消声器装置，属于非道路工程机械用排气消声器多功能应用技术领域。

背景技术：

消声器是液压挖掘机排气系统的重要组成部分，其主要的功能是降低发动机排气噪声，根据消声器的设计理论，评价消声器性能优劣主要是从声学性能和空气动力性能两方面出发的，声学性能的主要参数是插入损失(db)a,即噪声的降低值，空气动力性能的主要参数是排气被压pa(kpa)，即影响发动机功率输出因数，传统的消声器的设计主要满足两者其一或不能达到两者的均衡点。

因此，本发明通过基于数值及有限元法模拟波动效应等因素，设计出一种消声器装置。

技术实现要素：

本发明提供一种带废气引射功能的消声器装置，通过消声控制部分的三个腔室的数值计算、多孔管及导向管参数化布置达到消声器声学性能和空气动力性能两者的最优点并且在消声器中增加第四腔室(废气引射室)，利用发动机在工作中产生的巨大废气流量通过废气引射部件产生负压，通过管路，将空气滤清器集尘腔的灰尘吸走并排出，极大降低维保成本。

本发明按以下技术方案实现：

一种带废气引射功能的消声器装置，包括消声控制部件和废气引射部件；发动机的排气歧管与消声控制部件的进口端相连，所述废气引射部件安装在消声控制部件的出口端处，空气滤清器与废气引射部件相连通，利用发动机尾气流量通过废气引射部件时产生的负压，将发动机空气滤清器积尘腔中的灰尘吸走并由排气尾管排出。

进一步，所述消声控制部件包括筒状壳体、进气多孔管、第一端盖、第二端盖、导向管和多孔管；所述第一端盖、第二端盖分别位于筒状壳体的两端；所述筒状壳体内腔通过第一隔板、第二隔板、第三隔板分为四个区间，由前端开始，标记为第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室；所述进气多孔管位于第一腔室，横穿过筒状壳体，并在进气多孔管与筒状壳体相交汇的的曲面焊接焊缝；所述导向管位于第二腔室，并与第一隔板和第二隔板焊接连接，导向管用于将第一腔室的废气引入到第三腔室；多个多孔管位于第三腔室，并焊接第二隔板和第三隔板，用于连通第二腔室和第四腔室。

进一步，所述第一端盖和第二端盖深入筒状壳体的内部，使筒状壳体的端面与第一端盖、第二端盖外表面的距离设定为10mm。

进一步，所述第一腔室的体积与第四腔室的体积相同；所述第一腔室的体积等于两个第二腔室的体积；所述第一腔室的体积等于2/3第三腔室的体积。

进一步，所述第一隔板上开有至少一个圆孔，用于分流一部分从第一腔室进入第三腔室的废气。

进一步，所述废气引射部件安装在消声控制部件后端的腔室中，其包括引射器和引射管路；所述引射器包括引射筒体、变径钢管、多孔平板；所述引射管路包括l型钢管；所述引射筒体下部插入筒状壳体，且下部表面开有圆孔，所述变径钢管置于引射筒体内部，变径钢管的大径端与引射筒体焊接连接；所述多孔平板位于引射筒体底端，并与引射筒体、l型钢管焊接连接；所述l型钢管一端插入到变径钢管中，另一端从筒状壳体穿出。

进一步，所述l型钢管上端部距离变径钢管上端面距离c为l型钢管内径1.5倍，l型钢管露出筒状壳体的长度为l型钢管外径的8倍。

进一步，所述l型钢管外部管路用硅胶管、垫圈卡箍与单向阀连接并与空气滤清器集尘腔连通。

进一步，排气尾管通过卡箍固定于所述引射筒体上。

进一步，所述l型钢管可按照多种角度折弯，而内部安装结构尺寸不变，外部改变引射进气口的位置，满足不同安装需求。

进一步，在消声控制部件后端的腔室中设有排水器；所述排水器包括集水凹槽和排水管，排水管用卡箍固定于集水凹槽下部的细钢管上面。

一种挖掘机，安装有上述的带废气引射功能的消声器装置。

本发明有益效果：

本发明提供一种带废气引射功能的消声器装置，它不仅能够有效控制发动机的排气噪声，而且针对液压挖掘机多灰尘、多沙尘的工矿特点，其能够利用发动机尾气流量通过消声器引射部件时产生的负压，将发动机空气滤清器积尘腔中的灰尘吸走并由排气尾管排出，这样可以避免人工清理空滤积尘腔中的灰尘，提高空滤滤芯的保养周期，降低人工维护成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

图1为本发明装置三维效果图；

图2为第四腔室废气引射截面图；

图3为多角度l型钢管吸尘布置图；

图4为废气引射部件结构图。

附图标记：筒状壳体1、第一端盖2、进气多孔管3、第一隔板4、第二隔板5、导向管6、多孔管7、第三隔板8、排气尾管9、卡箍10、第二端盖11、l型钢管12、集水凹槽13、排水管14、硅胶管15、单向阀16、垫圈卡箍17、多孔平板18、加强筋19、变径钢管20、引射筒体21。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1、图2、图3所示，一种带废气引射功能的消声器装置，包括消声控制部件和废气引射部件；发动机的排气歧管与消声控制部件的进口端相连，废气引射部件安装在消声控制部件的出口端处，空气滤清器与废气引射部件相连通，利用发动机尾气流量通过废气引射部件时产生的负压，将发动机空气滤清器积尘腔中的灰尘吸走并由排气尾管排出。

以下给出上述实施例关于消声控制部件的一优选实施例：

继续参照图1所示，消声控制部件包括筒状壳体1、进气多孔管3、第一端盖2、第二端盖11、导向管6和多孔管7；第一端盖2、第二端盖11分别位于筒状壳体1的两端；筒状壳体1内腔通过第一隔板4、第二隔板5、第三隔板8分为四个区间，由前端开始，标记为第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室；进气多孔管3位于第一腔室，横穿过筒状壳体1，并在进气多孔管3与筒状壳体1相交汇的的曲面焊接焊缝；导向管6位于第二腔室，并与第一隔板4和第二隔板5焊接连接，导向管6用于将第一腔室的废气引入到第三腔室；多个多孔管7位于第三腔室，并焊接第二隔板5和第三隔板8，用于连通第二腔室和第四腔室。

需要说明的是，第一隔板4、第二隔板5、第三隔板8与筒状壳体1焊接连接，焊缝结构为，两侧对称断续焊缝。

进一步方案：第一端盖2和第二端盖11深入筒状壳体1的内部，使筒状壳体1的端面与第一端盖2、第二端盖11外表面的距离设定为10mm。

需要说明的是，第一腔室的体积与第四腔室的体积相同；第一腔室的体积等于两个第二腔室的体积；第一腔室的体积等于2/3第三腔室的体积。

进一步方案：第一隔板4上开有至少一个圆孔，用于分流一部分从第一腔室进入第三腔室的废气，达到降低废气频率的作用。优选方案：第一隔板4上分布2×φ40的圆孔。

需要说明的是，四根等直径φ80等长度的多孔管7位于第三腔室，用于降低导向管6引入废气的速度，降低废气的脉冲频率，且多孔管7的直径与导向管6的直径相等；第三隔板表面均匀分布4×φ80直径的圆孔，四根等直径φ80的多孔管7插入第三隔板8，并与第三隔板8焊接连接；导向管6的数量为两个。

以下给出上述实施例关于废气引射部件的一优选实施例：

继续参照图2所示，废气引射部件安装在第四腔室中，其包括引射器和引射管路；引射器包括引射筒体21、变径钢管20、多孔平板18；引射管路包括l型钢管12；引射筒体21下部插入筒状壳体1，且下部表面开有直径φ8圆孔，用于将第四腔室的废气导入排气尾管9并排入大气；变径钢管20置于引射筒体21内部，变径钢管20的大径端与引射筒体21焊接连接；多孔平板18位于引射筒体21底端，并与引射筒体21、l型钢管12焊接连接；l型钢管12一端插入到变径钢管20中，另一端从筒状壳体1穿出。

需要说明的是，l型钢管12上端部距离变径钢管20上端面距离c为l型钢管12内径1.5倍，l型钢管12露出筒状壳体1的长度为l型钢管12外径的8倍。

继续参照图2所示，其中，a表示为引射筒体21的直径；b表示为变径钢管20小径端的直径；d表示为l型钢管12的直径；三者之间的数值关系为：a=1.5b；b=2.5d。

进一步方案，l型钢管12外部管路用硅胶管15、垫圈卡箍17与单向阀16连接并与空气滤清器集尘腔连通。其中硅胶管15一端用垫圈卡箍17与l型钢管12连接，另一端用垫圈卡箍17与单向阀16连接，单向阀16另一端用硅胶管15连接其他的管路，并与空气滤清器的集尘腔连通，其中选用的硅胶管15为耐高温材质，发动机废气温度很高，通过消声器的温度可达250~300℃，因此必须保证l型钢管12伸出筒状壳体1足够长的距离。

优选方案：l型钢管12与筒状壳体1焊接连接，且焊接位置增设加强筋19，保证l型钢管12上端和下端分别设置固定点。

继续参照图1所示，排气尾管9通过卡箍10固定于引射筒体21上。

继续参照图3所示，l型钢管12可按照多种角度折弯，而内部安装结构尺寸不变，外部改变引射进气口的位置，满足不同安装需求。

继续参照图1所示，在第四腔室中设有排水器；排水器包括集水凹槽13和排水管14，排水管14用卡箍固定于集水凹槽13下部的细钢管上面且钢管端部有膨胀节。

当挖机工作时，巨大的排气流量从发动机的排气歧管进入消声器后由排气尾管9排除，当废气经过引射部件的变径钢管20时，由于通道的截面直径发生变化，相同的流量先经过变径钢管20的下端（大直径端），后被挤压到变径钢管20的上端（小直径端），后截面突然增大（引射筒体21的内径），在变径钢管20的小径端部产生一定的负压，我们定义变径钢管20大端的直径为d，小端的直径为d，当d/d比值越大，负压越大，小端端口位置的吸力越强。我们利用通过变径钢管20小端产生的负压，并连接密闭的管路，将空气滤清器集尘腔的灰尘排除，由于废气流量在通过变径钢管20时产生的截流原因，消声器尾气进气口处的阻力增加，导致发动机的排气背压增大，根据发动机的工作原理得，发动机的排气背压越大，其功率损失越大，因此，我们必需匹配引射部件产生的吸力与排气背压值的关系，现以某市场销售机型为例说明：发动机全负荷要求的排气背压pa≤10kpa，发动机调试过程，发动机全负荷下，排气背压为5kpa，满足要求，增加排尘引射装置后，在相同负荷下，引射部件测试口的压损为2.5kpa，换算成吸力为0.3n，当前时刻，灰尘的重量为0.008kg，摩擦因数μ＝2发动机的排气背压为8.5kpa，得出结论：增加排气引射装置后，1）发动机的排气背压为8.5kpa＜10kpa，满足要求；2）引射产生的吸力fx=0.3＞0.008×9.8×2，满足要求。

综上，本发明不仅能够极大降低整机作业时的排气噪声，同时能够利用发动机尾气流快速通过消声器引射器形成的负压将空气滤清器积尘腔的灰尘吸走并排出，提高空滤过滤过滤效率并延长滤芯的维保周期。

本发明还公开了一种挖掘机，安装有上述的带废气引射功能的消声器装置。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。