專利名稱：用于固定纖維金屬載體的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于固定纖維金屬載體的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)，滿足了歐4以上的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。
背景技術(shù)：
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的有害成分主要是PM、N0X、HC及CO等。在過(guò)去2 3年里，低排放發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)成為人們爭(zhēng)論、關(guān)心、甚至渴望實(shí)現(xiàn)的一個(gè)理想。國(guó)4以上的排放法規(guī)要求汽車制造商同時(shí)減少汽車尾氣中的顆粒(PM)和氮氧化物(NOX)兩種主要的污染物。這需要有相當(dāng)?shù)募记?，解決這個(gè)問(wèn)題沒(méi)有什么捷徑可走。按傳統(tǒng)的方法，減少一種污染勢(shì)必導(dǎo)致另一種污染的增加。汽車制造商似乎已經(jīng)陷入了困境。在排放法規(guī)的壓力下，一方面車用柴油機(jī)正不斷進(jìn)行技術(shù)升級(jí)和改進(jìn)，另一方面， 選擇恰當(dāng)?shù)暮筇幚砑夹g(shù)策略和裝備，例如，SCR、DPF、D0C、P0C等后處理措施來(lái)滿足歐4或歐 5排放標(biāo)準(zhǔn)。SCR后處理器技術(shù)的本質(zhì)是利用尿素在高溫下分解出NH3,作為還原劑的NH3和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的NOX在催化劑和溫度的綜合作用下進(jìn)行反應(yīng)，理想工況下生成無(wú)毒的N2和 H2O,從而達(dá)到凈化的目的。但是SCR后處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，每套的成本在11000元 25000 元，成為推廣應(yīng)用的障礙。DPF后處理器技術(shù)的本質(zhì)是利用一種特殊的載體，例如進(jìn)口和出口端的蜂窩孔交替封堵后的‘壁流’式陶瓷或碳化硅載體，新鮮的DPF后處理器樣件對(duì)柴油車排出的PM — 類的‘黑煙’的過(guò)濾效率最高可以達(dá)到90%，新車出廠檢測(cè)完全可以達(dá)到國(guó)4或國(guó)5排放標(biāo)準(zhǔn)，但是，這種陶瓷DPF載體的價(jià)格昂貴，無(wú)法國(guó)產(chǎn)，世界范圍內(nèi)都被美國(guó)的‘Corning’公司和日本的‘NGK’公司專利壟斷，不僅每套的成本在7000元 12000元，而且，最容易堵塞失效，成為推廣應(yīng)用的障礙。DOC后處理器技術(shù)的本質(zhì)是類似于汽油乘用車的三元催化轉(zhuǎn)化器(TWC)，用來(lái)脫除尾氣中的CO和HC，載體和催化劑技術(shù)比較成熟，均能國(guó)產(chǎn)化，價(jià)格低，效率高。但應(yīng)用于柴油車后，由于其主要的處理的主要對(duì)象為PM，對(duì)PM的去除效率僅僅在1(Γ30%，因此，效率低，成為推廣應(yīng)用的障礙。POC后處理器技術(shù)的本質(zhì)是先把PM ‘過(guò)濾’或‘截留’下來(lái)，然后在催化劑的作用下進(jìn)行氧化，把PM中的主要成分SOF部分氧化成C02和Η20，把PM顆粒尺寸降低，消除其毒性和危害的因素，因此，解決了 PM超標(biāo)的本質(zhì)問(wèn)題。POC后處理器對(duì)PM的處理效率可以達(dá)到50、0%，被堵塞的故障率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于DPF。因此，POC是國(guó)外研究的熱點(diǎn)，其中，以Ecocat 公司最具代表性。所有的后處理方式，其本質(zhì)是先進(jìn)的載體和催化劑技術(shù)的結(jié)合。其中，載體最為基礎(chǔ)和關(guān)鍵，不僅影響后處理系統(tǒng)的性能，也影響裝車成本和使用壽命。目前，泡沫金屬載體、金屬箔板的蜂窩載體、陶瓷蜂窩載體和金屬纖維纖維載體是常用的幾種載體方式。但是，金屬載體是最適合中國(guó)國(guó)情的載體。[0011]檢索發(fā)現(xiàn)，一些利用超薄耐熱不銹鋼板制造的一些‘蜂窩狀板以及其組合’，例如，專利號(hào)為‘200810091662.9’的‘廢氣凈化金屬載體、所用層合物廢氣凈化過(guò)濾器’專利；專利號(hào)為‘200710003694.4’的‘金屬載體及金屬載體的制造方法’專利；專利號(hào)為 ‘02202495. 6’的‘用于廢氣排放控制的金屬載體’專利；專利號(hào)為‘200410022788. 2’的‘新型陶瓷化處理的金屬載體’專利；專利號(hào)為‘03208434. X’的‘蜂窩狀金屬載體’專利；專利號(hào)為‘99101110.4’的‘一種帶氧化鋁層的催化劑金屬載體’專利；專利號(hào)為‘98119279.3’ 的‘用于內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)的金屬載體’專利；專利號(hào)為‘00100560. V的‘廢氣凈化用金屬載體’專利；專利號(hào)為‘01111387. 1’的‘用于廢氣凈化的金屬載體催化劑’專利等等，由于氣體的傳質(zhì)和傳熱的通道是貫通型或等同于貫通，因此，上述專利是傳統(tǒng)的載體，一般是采用整體釬焊而成，不涉及到載體的固定問(wèn)題。檢索發(fā)現(xiàn)，一些專利采用金屬絲十字交叉紡織成平面的金屬網(wǎng)，再把這些網(wǎng)片疊放在一起，例如專利號(hào)為‘98248772. X，的‘網(wǎng)狀陶瓷載體，專利；專利號(hào)為‘99253757.6， 的‘網(wǎng)狀陶瓷載體’專利；專利號(hào)為‘200710010357. 8，的‘催化還原氮氧化物的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體’專利；專利號(hào)為‘200710010359.7’的‘一種具有氧化鋁涂層的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體及其制備方法’專利；專利號(hào)為‘200810011365.9’的‘蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體上涂覆氧化鋁涂層的方法’專利；專利號(hào)為‘200810011366.3’的‘用于凈化廢氣的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體’專利；專利號(hào)為‘200420094705. 6’的‘表面負(fù)載納米TiO2金屬濾網(wǎng)’專利等等，載體的固定方式不同于本發(fā)明。檢索發(fā)現(xiàn)，一些專利采用完整的泡沫金屬作為后處理金屬載體，雖然解決了上述問(wèn)題，可以應(yīng)用于小規(guī)模的場(chǎng)合，但是面臨成本的劣勢(shì)，無(wú)法應(yīng)用于汽車的大批量生產(chǎn)，例如專利號(hào)為‘200610156330.5’的‘一種高孔隙率金屬多孔載體材料的制備方法’專利；專利號(hào)為‘2005100M944.3’的‘汽車尾氣凈化器催化劑金屬載體及其制備方法’專利；專利號(hào)為‘200410096609. X’的‘一種泡沫金屬加氫催化劑及其制備方法和應(yīng)用’專利；專利號(hào)為‘200710034317. V的‘一種多孔金屬載體及其制備方法’專利等等。沒(méi)有涉及到載體固定方式的描述。上述各種金屬材料的載體可能都涉及到在殼體中的安裝固定的問(wèn)題，采用一些固定措施，可能存在對(duì)載體固定不牢，造成載體松動(dòng)的問(wèn)題；也可能采用一些固定措施，可能具備了較好的固定和支撐作用，但是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣背壓產(chǎn)生不良的影響。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于固定纖維金屬載體的結(jié)構(gòu)，其金屬多孔管芯從載體的芯部穿過(guò)，并和兩端的金屬齒板焊接一起，整體加固，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制備方便； 加裝后對(duì)后處理器的排氣背壓的影響幾乎為零。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的用于固定纖維金屬載體的結(jié)構(gòu)，由金屬齒板，金屬多孔管芯，殼體，纖維載體，焊點(diǎn)組成；其特征在于金屬齒板的兩端齒板上均勻分布有614個(gè)鋸齒，金屬齒板與金屬多孔管芯以及殼體通過(guò)焊點(diǎn)焊接在一起；金屬多孔管芯與兩端的齒板之間采用細(xì)長(zhǎng)螺栓的螺紋連接或采用鋼棒兩端焊接。所述的金屬齒板為厚度為1. 5 2. 5mm,寬度Ll= 2(T40mm，鋸齒高度L2=5 20mm的不銹鋼板，在齒板上的鋸齒角度為20飛0°。[0018]所述的金屬多孔管芯為璧厚度2. 0mm，直徑20mm的不銹鋼管，切割的長(zhǎng)度為L(zhǎng)5的管段，L5 ( L3 ；且管壁上鉆孔3(Γ40個(gè)直徑為5mm的擴(kuò)散孔；金屬多孔管芯的出口端方向封閉。本實(shí)用新型的積極效果是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的支撐金屬纖維并于殼體焊接的金屬載體用齒板結(jié)構(gòu)，焊接后的焊接強(qiáng)度能滿足要求，用該齒板結(jié)構(gòu)固定的載體，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓的影響幾乎為零。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)安裝示意圖。圖3為本發(fā)明的齒板結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步描述，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員依照本實(shí)用新型進(jìn)行的更改，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。如圖1-3所示，用于固定纖維金屬載體的結(jié)構(gòu)，由金屬齒板1，金屬多孔管芯2，殼體3，纖維載體4，焊點(diǎn)5組成；其特征在于金屬齒板1的兩端齒板上均勻分布有614個(gè)鋸齒，金屬齒板與金屬多孔管芯2以及殼體3通過(guò)焊點(diǎn)焊接在一起；金屬多孔管芯2與兩端的齒板之間采用細(xì)長(zhǎng)螺栓的螺紋連接或采用鋼棒兩端焊接。所述的金屬齒板1為厚度為1. 5 2. 5mm,寬度Ll= 2(T40mm，鋸齒高度L2=5 20mm 的不銹鋼板，在齒板上的鋸齒角度為2(Γ60°。所述的金屬多孔管芯2為璧厚度2. 0mm，直徑20mm的不銹鋼管，切割的長(zhǎng)度為L(zhǎng)5 的管段，L5 ( L3 ；且管壁上鉆孔3(Γ40個(gè)直徑為5mm的擴(kuò)散孔；金屬多孔管芯2的出口端方向封閉。如圖2所示，選擇金屬齒板材料為不銹鋼，板厚度為1. 5mm，寬度Ll=20mm，長(zhǎng)度為 140mm;在兩端齒板上切割出連續(xù)的鋸齒，鋸齒高度L2=5mm，鋸齒的角度為20°，3個(gè)金屬齒板為一組；選擇金屬多孔管芯2材料為不銹鋼，由璧厚度2. 0mm，直徑20mm的不銹鋼管切割的成長(zhǎng)度為L(zhǎng)5的管段，其中，L5=L3=300mm，且管壁上鉆孔30個(gè)直徑為5mm的擴(kuò)散孔，金屬多孔管芯2的出口端方向封閉；3個(gè)金屬齒板均勻分布和1個(gè)金屬多孔管芯2以及同長(zhǎng)度為 L3=300mm、內(nèi)徑D2=300mm金屬纖維載體的殼體殼體焊接一起，作為載體的一端固定支撐； 同理在載體的另一端也完成此操作；完成整個(gè)載體的固定。把此載體同排量為9L的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管連接，選擇不同的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的工況點(diǎn)，完成發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓的測(cè)量，結(jié)果顯示，本發(fā)明的金屬載體的背壓在8 15kpa， 滿足要求。當(dāng)選擇金屬齒板材料為不銹鋼，板厚度為2. 5mm，寬度Ll=40mm，長(zhǎng)度為140mm ；在兩端的齒板上切割出連續(xù)的鋸齒，鋸齒高度1^2=20!11111，鋸齒的角度為60°，6個(gè)金屬齒板為一組；選擇金屬多孔管芯2材料為不銹鋼，由璧厚度2. 0mm，直徑20mm的不銹鋼管切割的成長(zhǎng)度為L(zhǎng)5的管段，其中，L5=L3=300mm，且管壁上鉆孔40個(gè)直徑為5mm的擴(kuò)散孔，金屬多孔管芯2的出口端方向封閉；6個(gè)金屬齒板均勻分布和1個(gè)金屬多孔管芯2以及同長(zhǎng)度為L(zhǎng)3、內(nèi)
5徑為300mm金屬纖維載體的殼體殼體焊接一起，作為載體的一端固定支撐；同理在載體的另一端也完成此操作；完成整個(gè)載體的固定。 把此載體同排量為9L的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管連接，選擇不同的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的工況點(diǎn)，完成發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓的測(cè)量，結(jié)果顯示，本發(fā)明的金屬載體的背壓在8 15kpa， 滿足要求。
權(quán)利要求1.用于固定纖維金屬載體的結(jié)構(gòu)，由金屬齒板，金屬多孔管芯，殼體，纖維載體，焊點(diǎn)組成；其特征在于金屬齒板的兩端齒板上均勻分布有614個(gè)鋸齒，金屬齒板與金屬多孔管芯以及殼體通過(guò)焊點(diǎn)焊接在一起；兩端的齒板之間采用細(xì)長(zhǎng)螺栓的螺紋連接或采用鋼棒兩端焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于固定纖維金屬載體的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的金屬齒板為厚度為1. 5^2. 5mm,寬度Ll= 2(T40mm，鋸齒高度L2=5 20mm的不銹鋼板，在齒板上的鋸齒角度為20 60°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于固定纖維金屬載體的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的金屬多孔管芯為璧厚度2. 0mm，直徑20mm的不銹鋼管，切割的長(zhǎng)度為L(zhǎng)5的管段，L5 ^ L3 ；且管壁上鉆孔3(Γ40個(gè)直徑為5mm的擴(kuò)散孔；金屬多孔管芯的出口端方向封閉。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于固定纖維金屬載體的結(jié)構(gòu)，由金屬齒板，金屬多孔管芯，殼體，纖維載體，焊點(diǎn)組成；其特征在于金屬齒板的兩端齒板上均勻分布有6~24個(gè)鋸齒，金屬齒板與金屬多孔管芯以及殼體通過(guò)焊點(diǎn)焊接在一起；金屬多孔管芯與兩端的齒板之間采用細(xì)長(zhǎng)螺栓的螺紋連接或采用鋼棒兩端焊接。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，成本低，用于金屬載體的樣件中，發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架檢測(cè)結(jié)果表明對(duì)于排氣背壓的影響可以忽略。
文檔編號(hào)F01N3/28GK202220646SQ20112033424
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者劉國(guó)軍, 崔龍, 張克金, 張苡銘, 王丹, 米新艷 申請(qǐng)人:中國(guó)第一汽車股份有限公司