一种施工车辆用的气体排放装置 【发明领域】
本发明涉及施工车辆，更具体地涉及用于从施工车辆废气的装置。
背景技术
施工车辆如铺路车辆是普遍已知的并通常包括一台用于作为驱动系统的动力的内燃机。通常，设置一个包括一个或多个流动管线(一般为管子)的排放系统，而一个排气管设置在车体上的合适位置处，使得废气从发动机经一些管子从该排气管流出。某些排放系统包括一个设置在流动管线中的消音装置，以减小排放气流中的压力脉动值，从而降低由排气管排放的气体所产生的声响水平(即噪音)。
此外，某些铺路车辆包括一个用于从车辆除去烟雾的系统。一个烟雾除去或“抽空”系统通常包括从车辆内或车辆附近的区域伸出的一个或多个流体管线(如软管或管子)，在该区域从铺路材料来的烟雾倾向于在车辆上的一个合适位置处累积到一根排放管上。烟雾积累的一个位置是车架下面地空间，在该处一个输送带在一伸展的螺旋推运器的前面沉积材料。如果允许烟雾累积在该特定区域中，一个操作该车辆筛网的人员可能由于吸入此种烟雾而感觉不舒服。这样，该抽空系统从车辆内或车辆附近的这些区域除去烟雾而避免了从接触车辆操作人员的另一位置排放烟雾。
发明概要
在第一方面，本发明是一种用于从铺路车辆向环境空气排放第一和第二气体的气体排放装置。该第一气体从第一气源流来，而第二气体从第二气源流来，该第二气体具有第一量值的压力脉动。该排放装置包括一个与车辆连接的细长管体，该管体具有一个可与第一气源成流体连通的第一入口；一个可与第二气源成流体连通的第二入口；一个可与环境空气成流体连通的出口；以及一个内部混合室。该第一和第二入口每个可与该混合室成流体连通，使得当第一入口与第一气源连接而第二入口与第二气源连接时第一和第二气体流入混合室。该管体的构形做成在该混合室内混合第一和第二气体，从而形成一种具有显著小于经一脉动量值的第二量值的压力脉动的混合气体并将该混合气体通过该出口排放到环境空气中。
在另一方面，本发明也是一种用于将第一和第二气体从一车辆内排放到环境空气中的气体排放装置。该排放装置包括一个第一管状部件，后者具有一个界定一内部空间的内表面；一个可与一第一气源成流体连通的入口和一个可与环境空气成流体连通的出口。一个第二管状部件至少部分地设置在第一部件内部空间中，并具有一个界定一内室的内表面；一个延伸入该室内而可与第二气源成流体连通的入口。该第二部件也包括一个与该第一部件的内表面隔开而大体上面向该内表面的外表面，使得该第一部件内表面和第二部件外表面限定一个混合室，以及多个孔。每个孔延伸在该第二部件的内外表面之间，从而使该内室和混合室成流体连通。这样，当第一气体流过第一部件入口而第二气体流过第二部件入口时，这两种气体在混合室内混合而作为一种混合气体流出第一部件。该混合气体具有一个第二量值的压力脉动，该第二脉动量值显著地小于第一脉动量值。
在又一方面，本发明是一种用于从一铺路车辆向环境空气排放铺路材料烟雾和发动机废气。该车辆有一发动机和一除烟系统，这些废气具有第一量值的压力脉动。该排放装置包括一个第一管状部件，后者具有一个界定一内部空间的内表面；一个可与该除烟系统成流体连通的入口和一个可与环境空气成流体连通的出口。一个第二管状部件至少部分地设置在该第一部件内，该第二部件具有一个界定一内室的内表面；一个延伸到该内室中并可与该发动机成流体连通的入口；一个同心地设置在第一管状部件的外表面中的外表面。这样，该第一部件内表面和第二部件外表面限定一个环状混合室。该第二部件还包括多个孔，每个孔延伸在第二部件的内外表面之间并在第二部件内室和混合室之间建立流体连通，使得该废气流入混合室并与烟雾混合而形成一种混合气体。该混合气体通过第一部件入口而流到环境空气中，并具有第二量值的压力脉动，该第二脉动量值显著地小于第一脉动量值。
附图简述
当结合附图阅读时，将更好地理解上述发明概要和本发明的优选实施例的详细描述。为了例示本发明，在示意图中示出目前优选的实施例。但是，应当理解，本发明不限于所示的精确配置和手段。附图中：
图1是一种具有本发明的气体排放装置的铺路车的侧视立面图；
图2是所示的与一个材料烟雾抽空系统和一个发动机排放管线连接的气体排放装置的透视图；
图3是图2中所示的气体排放系统的侧视立面图；
图4是气体排放装置的放大的部分省略的侧视立面图；
图5是该气体排放装置的放大的部分省略的视图，表示该装置内两种气体的流动和混合；以及
图6是通过图5的管线6-6的视图。
发明详述
下列描述中使用的某些术语仅仅为了方便而不起限制作用。词语“上”、“向上”、“下”、“向下”指参照的图内相反方向。词语“内部”、“向内”和“外部”、“向外”分别指向着或离开一个指定的内表面或指定的排放装置或其部件的中心，预期的特定意义易于从描述的上下文得到理解。这些术语包括上面特别提到的词语、其衍生词语及类似意义的词语。
现在详细参照附图，其中相同的标号用于指示所有各图中的相同元件。图1～6中示出一个气体排放装置10的当前优选实施例，该装置用于分别从车辆1将第一和第二气体G1、G2或气流F1、F2排放到环境空气A。第一气体G1从第一气源S1流出，而第二气体G2从第二气源S2流出，该气源具有相当显著的第一水平或量值的压力脉动。排放装置10基本上包括一个细长管体12，该管体12可与车辆1连接并包括一个可与第一气源S1成流体连通的第一入口18、一个可与第二气源S2成流体连通的第二入口20和一个与环境空气A(即车辆1的周围)可成流体连通的出口22。管体12还有一个内部混合室24，相应的第一和第二入口18、20每个可与混合室24成流体连通，使得当第一入口18与第一气源S1连接而第二入口20与第二气源S2连接时第一和第二气体G1、G2分别流入混合室24。
其次，管体12的构形做成在混合室24内分别混合或混合第一和第二气体G1、G2，从而形成一种具有一个第二量值/水平的压力脉动的混合气体G1+G2或“Gc”，并通过出口22将该混合气体Gc排放到环境空气A中。第二脉动量值显著地小于第一脉动量值，第二量值可以接近于零而使得混合气体Gc有一大体上恒定的压力。这样，由混合气体Gc向环境A排放所产生的声响水平小于如果第二气体G2直接从第二气源S2向环境空气A排放时产生的声响水平。必须注意，此处使用的描述混合气体Gc的术语“混合”预期指两种气体G1和G2的物理混合物而在气体G1、G2之间没有任何化学反应，包括其非均质和均质两种混合物。
最好是，管体12包括第一管状部分或部件14和至少部分安置在第一部件12内的第二管状部分/部件16，使得混合室24限定在两个管状部分/部件14和16之间。每个管状部件14和16分别有一中心纵轴线14a、16a，它们最好大体上共线(例如见图4)。第一或“外”管状部件14优选地有一界定内部空间23的内圆周表面26并包括第一入口18和出口22。第二或“内”管状部件16有一界定内部“过渡”室32的内表面30并包括延伸到过渡室32中的第二入口20和一个外圆周表面34。第二部件外圆周表面34沿径向向内间隔和大体上面向第一部件内圆周表面26，使得第一部件内表面26和第二部件外表面34界定内部空间23的一个外圆周部分，该部分形成混合室24。更优选的是，第二部件16的外圆周表面34大体上同心地安置在第一管状部件14的内圆周表面26内，使得混合室24大体上成环形并完全圆周形地围绕内管状部件16(因而围绕过渡室32)地延伸。其次，第二内管状部件16有多个“喷射”孔36，每个孔36沿径向分别延伸在第二部件16的内外表面30、34之间。每个孔36在内部过渡室32和混合室24之间建立流体连通，使得第二气流F2通过孔36而与混合室24内的第一气流F1混合。
最好是，车辆1包括一个除烟系统2，其构形能从车辆1内和/或邻近车辆1的位置抽去铺路材料烟雾，除去系统2提供第一气源S1并产生第一气流F1。其次，车辆1还包括发动机3，后者有一排放气流管线3a，管线3a提供第二气源S2并产生第二气流F2。因此，第一气体G1和气流F1最好包括与空气混合的铺路材料烟雾，而第二气体G2/气流F2最好包括从发动机3来的废气。如下面更详细地讨论的，气体排放装置10对车辆1提供减少车辆上排气管或叠置件的数目和降低发动机排放气流F2产生的声响水平的优点。最好是，第一气体G1大体上以第一温度T1流过第一入口18，而第二气体G2大体上以显著高于第一温度T1的第二温度T2流过第二入口20。这样，混合气体Gc大体上以显著低于第二气流温度T2的第三温度Gc从排放装置10流到环境空气A，从而减少了如果第二废气G2直接排放到环境空气A时会产生的热能输出。气体排放装置10的上述基本元件的每一个在下面更详细地描述。
特别参考图1，如上所述，气体排放装置10优选地与施工车辆1而最优选地与铺路车辆1一起使用。或者是，排放装置10可以与任何其它类型的施工车辆10一起使用，如压实车辆、装载车辆、挖掘机或移动式钻机，或者甚至可从装置10获得好处的其它车辆如农用拖拉机(均未示出)。优选的铺路车辆1包括拖拉机4和从其后端4b牵引的筛网5。拖拉机4包括车体或车架6、安置在拖拉机前端4a的料斗7以及与拖拉机4的后端4b连接的螺旋推运器8。其次，一条输送带(未示出)将铺路材料M从料斗7输送到拖拉机4的后端4b，在该处材料M从输送带上掉下来而沉积在地面或底面Bs上并由螺旋推运器8铺开，从而在筛网5前面的材料头MH中累积。利用该配置，从铺路材料M特别是沥青(也可以从超级铺路材料、混凝土或快速混凝土)来的烟雾往往累积在拖拉机4的后端4b处的框架内。此外，材料烟雾Gf也可累积在料斗7内。
参照图1～3，除烟系统2做成除去此种材料烟雾Gf并最好包括一个气泵39(优选地为风扇或鼓风机40)与分别跟鼓风机40连接的第一和第二管线部分42、44。第一管线部分42有一个设置在车辆后端4b的烟雾Gf倾向于累积的位置L1处的入口46和一个与鼓风机40连接的出口48。其次，第二管线部分44有一个与鼓风机40连接的入口50和一个与气体排放装置10的第一入口18连接的出口52。除烟系统2也可以包括一个或多个其它管线部分(均未示出)，每个有一设置在车辆1内另一位置如料斗7内位置L2处的入口和一与第一管线部分42连接或直接与鼓风机40连接的出口。利用任何一种结构，鼓风机40都使气体烟雾Gf和周围空气A的量被抽入入口50，从而从位置L1(可能还有L2)除去烟雾Gf，并对形成第一气体G1的烟雾/空气混合物增压。这样，第一气流F1在一显著高于环境空气压力的压力和大体上在第一温度T1下通过除去系统出口52和进入排放装置第一入口18，第一温度T1最好低于“流出”相当热的铺路材料M的烟雾Gf的温度。
其次，发动机气流管线3a最好包括一个管状部件或管子54，该管子54有一个与发动机3连接的入口56和一个与排放装置10的第二入口20连接的出口58。发动机3将一个压力相当高的排放气流G2“喷射”排放装置10中，第二气体G2具有处在基本上相当高的第一量值的压力脉动。如所周知，发动机3的排放阀(未示出)的周期性开关造成废气G2以交替的较高压力气流部分和较低压力气流部分的脉动的波状气流F2(未示出)传播通过管子54，该压力脉动的大小或幅度为这些较高和较低压力气流部分之间的平均压差。气流F2的压力脉动的量值/幅度决定当气体G2流入环境空气A时产生的声音的响应；更具体地说，压力脉动的量值/幅度越大，由此产生的声音也越大，反之亦然。因此，排放装置10的作用是在排放(即作为混合气体Gc一部分)到环境空气A之前减小第二气体G2的压力脉动的量值，从而减小否则会由此产生的声音强度。
虽然气体排放装置10最好用于混合和排放由铺路材料烟雾和空气组成的第一气体G1与由废气组成的第二气体G2，但排放装置10也可用于排放从车辆1流出的任何其它类型的气体和/或附加气体。
现在参照图2和图3，排放装置管体12最好可以与拖拉机车架6的上壁6a连接，使得两个入口18和20设置在车架6的内部6b中，而出口22垂直设置在上壁6a上方，最好间隔一个显著的距离(未指示)。最好是，排放装置10还包括一个设置在管体12的第一管状部分14周围的大体上矩形的安装板60并有一个通过它伸出第一外管状部分或部件14的中心孔62。安装板60用合适的方法如螺纹紧固件、铆钉或焊接材料附接在上水平车架壁6a上而使排放管体12与车辆1连接。虽然管体12最好用安装板60而与上水平壁6a连接，但管体12可以通过任何其它合适的方法而与车架6连接，如通过一圆形法兰或仅仅通过一个车架孔而设置，从而利用摩擦或静配合而保持，以及/或可以安装在车辆1上的任何其它合适的位置上，例如从车架的侧壁或垂直壁伸出(均未示出)。
继续参照图2和图3，排放管体12最好有一根大体上垂直的中心轴线13，该出口沿垂直轴线13与每个入口18和20隔开，最好是隔开一显著的距离(未示出)。其次，一个大体上水平的弯折轴或铰链轴15大体上垂直于垂直轴13而延伸并置于出口22和两个入口18、20之间。管体12做成围绕铰链轴15而弯折，使得出口22可以沿大体上向着上壁6a和因此向着两个入口18、20与从上壁6a和入口18、20离去的方向而移动，这使得当铺路车辆1在工作地点之间运输时排放装置10的总高度可以降低。最好是，管体12分别由一个与车辆1连接的第一或下管体部分12a、一个第二或上管体部分12b和一个设置在上下管体部分12a、12b之间并枢轴式或“铰链式”连接上下管体部分的铰链64组成。或者是，管体12可以由多个叠合的区段组成或用可弯曲材料制成，因此管体12可以如上所述地围绕水平轴15弯折。但是，虽然最好将管体12做成为了上述目的而可以围绕铰链轴15枢轴式转动(或弯折)，但如果需要，管体12也可以适当地做成大体上刚性或不可弯折。
特别参照图4，细长的管体12最优选地包括分别由下半管66、68和上半管70、72形成的第一外管状部件14和第二内管状部件16(如上所述)。更具体地说，外管状部分或部件14最好大体上圆形，即在垂直于中心轴线13(见图6)而延伸的平面中具有大体上圆形的截面，并包括下半管66和上半管68。下半管66利用安装板60附接在拖拉机车架上壁6a上，并有一个终止于提供第一入口18的外开口管端部66a中的弯曲下部67和一个如上所述的其中延伸第二部件16的装配孔69。下半管66还有一个内开口端部66b，其周围设置铰链64的第一部件65A(图2)，这在下面还要详细讨论。其次，上半管68有一个靠近下半管内端部66b设置的内开口管68b，其周围设置一个如下所述的第二铰链部件65B(图2)。上半管68还有一个终止于外开口管端部68a中的提供装置出口22的上弯曲部分71，其构形做成相对于拖拉机4向前引导混合气流Fc，混合气流Fc因而离开筛网5和在铺路操作期间坐着操作人员的操作台(未示出)。
继续参照图4，内管状部分或部件16最好大体上为圆形，即在垂直于中心轴线13而延伸的平面内具有大体上圆形的截面(见图6)，并包括下半管70和上半管72。下半管70通过第一管状部件16的装配孔69而伸出，使得两个下管部分66、70大体上围绕管体12的中心轴线而同轴地设置。其次，下半管70有一终止于外开口管端部70a的提供第二入口20的弯曲下部73和一个设置在第一部件下半管66的内管端部66b内的内开口管端部70b。其次，内半管72有一个内开口管端72b，设置在第一部件上半管68的内管端部68b内并靠近下半管内端部70b。同时，上半管72有一个外闭合管端部72a，特别由一设置在管端部72b内的沿径向延伸的圆形端板或帽76封闭，其构形做成沿中心轴线13沿向下方向往回再引导或“偏转”一部分第二气流F2，如下面更详细地讨论的。
参照图5和图6，第二或内管状部件16的尺寸做成有一个显著小于第一外管状部件14的内径D1的外径D0。因此，混合室24是由沿其中安置喷射孔36的第二部件16的上部沿轴向延伸的内部空间23的一个环状部分形成的。其次，内管状部件16的轴向长度(未指示)小于外管状部件14的轴向长度，使得内管状部件16的上端部72a位于或低于外管状部件14的上弯曲部分71的下端71a。
继续参照图5和图6，第二管状部件16的喷射孔36最好沿第二部件中心轴线16a因而也是共线的管体中心轴线13的轴向和沿围绕该中心轴线16a的径向两方面彼此隔开。最优选的是，这多个喷射孔36是沿一对螺线(未示出)设置的，后者以围绕和沿轴线13的双螺旋线图形延伸。喷射孔36的此种配置预期会促进混合室24内的紊流，因为喷射孔配置导致第二气流F2的隔开部分fp在各个隔开的位置处被喷入第一气流F1，其理由在下面详细讨论。但是，喷射孔36可以以任何合适的方式如以多条轴线和/或沿周边多排而设置在第二管状部件16中，因而任何将第二气流F2隔开或分割成分隔的气流部分fp将在混合室24内至少产生某些气体紊流，从而减小混合气流Fc中的压力脉动，如下面进一步详细讨论的。
现在参照图2和图3，铰链64的第一和第二铰链部件65A、65B每个最好形成为有一中心孔79的大体上矩形的板77。最好是，下板77沿一个边缘77a有一对隔开的圆筒形轴承部分81，而上板有一个沿一近边缘77a和置于下板的两个轴承之间的单独的中心安置的轴承部分81。铰链64最好还包括一个延伸该三个轴承部分81的销83，从而枢轴式地连接上下铰链板77，并由此连接排放管体12的上下半管体12a、12b。其次，弹簧85最好设置在销83和/或轴承81周围，从而向着一个第一操作位置偏压这两个半管体(如附图中所示)。铰链64的形状做成使管体能围绕铰链轴线15弯折或枢轴式转动，使得上半管体12b可以转动地位移到一个行进位置，在该位置处上半管体12b沿下半管体12a延伸，而出口22设置在车架上壁6a附近。虽然上述铰链结构是目前优选的，但如上所述，铰链64可以用任何合适方式制造，或者管体12可以不用任何铰链而形成，因为本发明的范围不受铰链64的限制。
参照图3，排放管体12最好还包括三个隔板或定中心器75(仅示出两个)，每个设置在第二管状部件16周围并延伸在第二部件外表面34和第一部件内表面26之间。三个定中心器75做成将第二部件16同轴地安置在第一管状部件14中并围绕管体中心轴线13定中心。其次，定中心器75做成使得第一气体F1和/或混合气流Fc能够流过定中心器75而设有显著的流动干扰或阻力。此种定中心器构造的例子包括一个有多个孔的板或一对其间延伸多根辐射的内外环(均未示出)。最好是，一个第一定中心器75设置在接近内管端70b的下半管70周围，使得下半管70由第一定中心器75和装配孔69两者同轴地安置。其次，一个第二定中心器(未示出)设置在上半管72的内管端72b附近(即在上铰链部件65B内)，而一个第三定中心器75设置在外管端部72a附近，由此，上半管72由这两个定中心器75同轴地安置。
虽然细长的排放管体12最好如上所述地形成，但管体12可以用任何其它合适的方式形成，只要这种方式(能如上所述和下面更详细地讨论的)使两种气体G1和G2或气流F1和F2混合在一起并减小气体/气流之一的(即第二气体G2的)压力脉动。例如，两个管状部分/部件14和16可以形成为具有卵形、矩形或复杂形状的截面，可以配置为使内部件16向着轴线13的一侧设置而不是与外管状部件14同轴，和/或可以做成一件式部件(即与上下部分对置)(未示出)。再例如，管体12可以用实心部件如圆柱形棒制成，该部件具有至少两个气流通道，每个通道有一个可与两独立气源S1、S2之一连接的入口、具有一个内混合室、一个从该室来的出口和使这些气流通道与该室连接的通道，从而以降低这些气体中的至少一种的压力脉动值的方式来混合气体(未示出)。
如又一个例子，管体12可以包括一个或多个与外管状部件14成流体连通的其它入口和/或一个或多个设置在外管状部件14中并大体上类似于内管状部件16的其它内管状部件，使外管14的每个补充入口或每个补充内管部件的入口可以与另一个气源/气流成流体连通(未示出)。这样，排放装置10可以交替地混合和排放三个或更多个气体或气流，而其作用能减小这些气体中至少一种的压力脉动量级。本发明的范围包括能使排放装置10大体上如此处所述地起作用的排放管体12的这些和所有其它合适的结构。
参照图4～6，在使用中，本发明的气体排放装置10基本上以下述方式起作用。利用如上所述的优选结构和应用，形成第一气流F1的材料烟雾/空气G1进入第一入口18并沿轴向向上流过第一部件内表面26和第二部件外表面34之间的内部空间23的下部，然后进入形成混合室24的内部空间上部分。同时，形成第二气流F2的发动机废气G2通过第二入口20进入内管状部件16，沿中心轴线13沿轴向向上流动并进入内部过渡室32。第二气流F2以大体上高于流过混合室24的第一气流F1的压力流入内室32，使得第二气体G2/气流F2随后“喷入”混合室24内的第一气体G1/气流F1中。
更具体地说，第二气流F2的多个分开的流动部分fp每个强制地通过分开的一个喷射孔36，并在混合室24内的多个不同位置处与第一气流F1混合。其次，第二气流部分fp通过喷射孔36引导而大体上沿径向向外(即离开轴线13)流入混合室24，使得第二气流F2与沿轴向向上流动的第一气流F1以交叉流动的方式“碰撞”。在多个沿轴向和沿周边隔开的位置上将多个分开的第二气流部分fp喷入第一气体G1和在交叉气流中使两个气流F1、F2碰撞的效果导致混合的气流Fc具有较高程度的紊流。此种紊流助长了混合室24内各位置上混合气流Fc的各部分即混合气体Gc的各部分的压力脉动之间的破坏性干扰，这由此导致当混合气体Gc/气流Fc进入内管状部件16时该混合的气体Gc/气流Fc具有比第二气体G2/气流F2的压力脉动量值要小的或低的压力脉动的净水平或量值。
此外，由于因第二气流F2的流动图形而跟随的效果，在与第一气流F1混合之前，第二气流F2内的压力脉动量值从第二入口20处的脉动量值降低。因为第二气流F2沿轴向向上行进而通过过渡室32，所以第二气流F2的某些部分fd最初在旁边流过所有的孔36(即没有进入孔36)，其后接触端帽76而从其退下偏转。这些偏转的气流部分fd随后沿轴向向下流动而与沿轴向向上流动的第二气流F2的主要部分“迎面”碰撞，由此在第二气流F2本身内部产生破坏性的干扰紊流。其次，特定地具有设置在外管状部件14内的有孔的内管状部件16的排放管体12的结构也由于混合室24同时以在消音器或静音器装置技术中通常已知的方式起反应膨胀或共振器室的作用而降低或低弱第二气体G2的压力脉动量值。
在两种气体G1和G2于混合室24中混合后，混合的气体Gc/气流Fc通过出口22流出排放装置10，从而排入环境A。由于上述效果，混合气体Gc的压力脉动量值显著小于进入装置10的第二气体G2的压力脉动量值。使得排放装置10具有所产生的声响水平低于从管子54直接向环境空气A排放排气G2的声向水平的优点。此外，通过相当“热”的气体G2与“较冷的”烟雾/空气气体G1的混合，混合气体Gc具有比第二入口20处的废气温度T2要显著低的温度T3。这样，与从排放管54或甚至通过已知的消音器/静音器装置(均未示出)直接排放排气G2相比，排放装置10也提供减小了热能输出或“热污染”的优点。其次，本发明的气体排放装置10使得两种不同的气体G1和G2能够利用单独一个“叠置件”从铺路车辆排放而与否则需要的多个叠置件相反，由此减少了车辆部件的数目。其次，由于具有可折叠的管体12，在不同工作场所之间运输车辆1期间，可将单独的排放装置10容易而方便地安置在一个行驶的(即折叠的)位置中。
该技术的专业人员将会理解，可对上述实施例进行变化而并不偏离其广泛的发明概念。因此，可以明白，本发明不限于所公开的特定实施例，而期望将各种修改包括在由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内。