專利名稱：兩種基體進出口雙緩沖間隙的異型poc金屬載體后處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及兩種基體進出口雙緩沖間隙的異型POC金屬載體后處理器，應(yīng)用于汽車發(fā)動機行業(yè)，滿足了歐4以上的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。
技術(shù)背景
汽車發(fā)動機排氣中的有害成分主要是PM、NOX、 HC及CO等。在過去2 3年里，低排放發(fā)動機已經(jīng)成為人們爭論、關(guān)心、甚至渴望實現(xiàn)的一個理想。
美國國家環(huán)保局(EPA) 2007排放法規(guī)要求汽車制造商同時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?，解決這個問題沒有什么捷徑可走。按傳統(tǒng)的方法，減少一種污染勢必導(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， 一方面車用柴油機正不斷進行技術(shù)升級和改進，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、 DOC、 POC等后處理措施來滿足歐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)動機排氣中的NOX在催化劑和溫度的綜合作用下進行反應(yīng)，理想工況下生成無毒的N2和H20，從而達到凈化的目的。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 后處理器樣件對柴油車排出的PM —類的'黑煙'的過濾效率最高可以 達到90%，新車出廠檢測完全可以達到歐4或歐5排放標(biāo)準(zhǔn)，但是， 這種陶瓷DPF載體的價格昂貴，無法國產(chǎn)，世界范圍內(nèi)都被美國的 '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，均能國產(chǎn)化，價格低，效率高。但應(yīng)用于柴油車后，由于其主 要的處理的主要對象為PM，對PM的去除效率僅僅在10 30%，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'過濾'或'截留'下來，然后 在催化劑的作用下進行氧化，把PM中的主要成分SOF部分氧化成 C02和H20，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)問題。POC后處理器對PM的處理效率可 以達到50~80%，被堵塞的故障率也遠遠低于DPF。因此，POC是國 外研究的熱點，其中，以Ecocat公司最具代表性。
POC后處理器的本質(zhì)是先進的載體和催化劑技術(shù)的結(jié)合。其中， 載體最為關(guān)鍵，不僅影響性能，也影響成本和壽命。Ecocat公司POC載體是其專利技術(shù)，其本質(zhì)是結(jié)構(gòu)獨特的金屬 蜂窩板和超細金屬纖維紡織氈的組合體。但價格昂貴，國產(chǎn)的柴油車 不可能大批量采用。
POC載體成為POC后處理器應(yīng)用的關(guān)鍵。 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，專利號為 '02241118.6，的'三元凈化器金屬載體，專利；專利號為 '200720088652.O，的'機動車三元催化凈化器金屬載體的波紋帶及 其金屬載體，專利；專利號為'200810091662.9'的'廢氣凈化金屬 載體、所用層合物廢氣凈化過濾器'專利；專利號為 '200610114608.2'的'一種汽車尾氣金屬載體三元催化器制備方法， 專利；專利號為'200480036580.4'的'廢氣凈化金屬載體的制造方 法、廢氣凈化金屬載體和廢氣凈化過濾器'專利；專利號為 '200710003694.4'的'金屬載體及金屬載體的制造方法'專禾i」；專利 號為'99201749.1，的'機動車尾氣凈化催化劑的金屬載體，專利；專 利號為'00268303.2'的'蜂窩狀金屬載體'專利；專利號為 '00243739.2'的'機外三元催化凈化器的金屬載體，專利；專利號為 '02202495.6'的'用于廢氣排放控制的金屬載體'專利；專利號為 '200410022788.2'的'新型陶瓷化處理的金屬載體，專利；專利號為 '98125354.7'的'催化劑用金屬載體，專利；專利號為'03208434.X， 的'蜂窩狀金屬載體'專利；專利號為'99101110.4'的'一種帶氧化鋁 層的催化劑金屬載體'專利；專利號為'98119279.3'的'用于內(nèi)燃機 排氣系統(tǒng)的金屬載體'專利；專利號為'00100560.X'的'廢氣凈化用金屬載體'專利；專利號為'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，對PM的處理效果不好，無法適用于POC后處理裝置。
一些專利采用金屬絲交叉紡織成平面的金屬網(wǎng)，再把這些網(wǎng)片疊
放在一起，例如專利號為'98248772,X，的'網(wǎng)狀陶瓷載體，專利；專利號為
'99253757.6'的'網(wǎng)狀陶瓷載體，專利；專利號為 '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； 專利號為'200420094705.6'的'表面負載納米Ti02金屬濾網(wǎng)'專利 等等，由于氣體的傳質(zhì)和傳熱的通道是近似于貫通型，氣流通道紊亂 的程度不高，PM顆粒被碰撞和截留的幾率不高，因此，對PM的處 理效果不好，無法適用于POC后處理裝置。
一些專利采用完整的泡沬金屬作為后處理金屬載體，雖然解決了 上述問題，可以應(yīng)用于小規(guī)模的場合，但是面臨成本的劣勢，無法應(yīng) 用于汽車的大批量生產(chǎn)，需要對載體單元進行結(jié)構(gòu)的改進，在保證性 能的情況下，降低成本，例如專利號為'200320119469.4'的'復(fù)合 光催化抗菌泡沫金屬'專利；專利號為'200610156330.5'的'一種高 孔隙率金屬多孔載體材料的制備方法'專利；專利號為'200510024944.3'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；專利號為'200710034317.7'的'一種多
孔金屬載體及其制備方法'專利等等。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供兩種基體進出口雙緩沖間隙的異型
POC金屬載體后處理器，其將泡沫金屬餅一A型載體、金屬絲網(wǎng)餅 一B型載體和緩沖間隙D的疊放組合，將金屬泡沫材料質(zhì)輕、隔音、 阻燃，又有很強的吸能本領(lǐng)和電磁屏蔽作用與耐熱和耐化學(xué)優(yōu)良的鐵 鉻鋁不銹鋼金屬絲網(wǎng)餅有機組合，價格可以達到140~185元/升左右， 相當(dāng)于進口產(chǎn)品價格的1/4 1/5，具備技術(shù)和經(jīng)濟方面的競爭力；在 車輛上的布置和安裝不會造成困難。
本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的兩種基體進出口雙緩沖間 隙的異型POC金屬載體后處理器，由發(fā)動機排氣的進氣管、進氣擴 張管、連接法蘭、載體、緩沖間隙D、載體殼體、出氣擴張管、出氣 管、固定載體餅的檔圈和壓力傳感器組成；進氣管、出氣管與進氣擴 張管、出氣擴張管相連用法蘭連接在載體殼體上；進氣管上安裝有壓 力傳感器；其特征在于載體由泡沫金屬餅""A型載體和鐵鉻鋁金屬 絲網(wǎng)組成的餅一B型載體交錯排列組成，其中，金屬載體的進口和出 口均為泡沫金屬餅一A型載體單獨構(gòu)成的緩沖間隙；泡沫金屬餅^A 型載體和金屬絲網(wǎng)餅一B型載體上涂敷有涂層；進口和出口的泡沫金 屬餅^A型載體用金屬擋圈同殼體焊接固定；殼體為單層的或帶保溫層殼體，殼體材料為SUS441鐵素體不銹鋼或表面鍍鋁的Stll普通鋼 板；載體的進口和出口分別同進氣或出氣擴張管相聯(lián)結(jié)。泡沫金屬餅 ~~A型載體是每英寸透氣的孔數(shù)15 65ppi，孔的密度大于90%的泡沬 鎳、泡沫鎳鉻、泡沫鎳鉻鋁、泡沫鐵鉻鋁、泡沬鐵鉻等成分的泡沬材 料，厚度為2.5mm 150mm。
金屬絲網(wǎng)餅一B型載體是材料為鐵鉻鋁，絲徑為0.2 0.6mm的絲 織成的氣液過濾網(wǎng)，厚度為2.5mm 150mm，直徑同A型載體相同。
載體是由A型載體、緩沖間隙D、 A型載體、B型載體、A型載 體、B型載體和A型載體及緩沖間隙D、 A型載體順序安裝在載體殼 體內(nèi)。B型載體的厚度和A型載體相同。進口端和出口端的A型載 體單獨構(gòu)成2個緩沖間隙，緩沖間隙D的大小為該POC處理器內(nèi)徑 的1/4~1/8。
載體的進口和出口所使用A型載體的端頭以及緩沖間隙D的兩 側(cè)都采用檔圈焊接固定。檔圈的數(shù)量為6個。
本實用新型的積極效果是柴油車用POC的金屬載體和后處理裝 置[5]的價格相當(dāng)于進口產(chǎn)品價格的1/3 1/4，具備技術(shù)和經(jīng)濟方面的 競爭力。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖1對本實用新型做進一步的描述如圖1所示，兩 種基體進出口雙緩沖間隙的異型POC金屬載體后處理器，由發(fā)動機排氣的進氣管1、進氣擴張管2、連接法蘭3、載體、緩沖間隙D、 載體殼體6、出氣擴張管7、出氣管8、固定載體餅的檔圈9和壓力 傳感器10組成；進氣管l、出氣管8與進氣擴張管2、出氣擴張管7 相連用法蘭3連接在載體殼體6上；進氣管1上安裝有壓力傳感器
10;其特征在于載體由泡沬金屬餅一A型載體4和鐵鉻鋁金屬絲網(wǎng)
組成的餅一B型載體5交錯排列組成，其中，金屬載體的進口和出口 均為泡沫金屬餅^"A型載體4單獨構(gòu)成的緩沖間隙；泡沫金屬餅^"A 型載體4和金屬絲網(wǎng)餅一B型載體5上涂敷有涂層；進口和出口的泡
沫金屬餅一A型載體4用金屬擋圈同殼體焊接固定；殼體為單層的或
帶保溫層殼體，殼體材料為SUS441鐵素體不銹鋼或表面鍍鋁的Stll 普通鋼板；載體的進口和出口分別同進氣或出氣擴張管相聯(lián)結(jié)。泡沫 金屬餅一A型載體4是每英寸透氣的孔數(shù)15 65ppi，孔的密度大于 90%的泡沬鎳、泡沫鎳鉻、泡沫鎳鉻鋁、泡沫鐵鉻鋁、泡沫鐵鉻等成 分的泡沫材料，厚度為2.5mm 150mm。
金屬絲網(wǎng)餅^B型載體5是材料為鐵鉻鋁，絲徑為0.2 0.6mm的 絲織成的氣液過濾網(wǎng)，厚度為2.5mm 150mm，直徑同A型載體4相 同。
載體是由A型載體4、緩沖間隙D、 A型載體4、 B型載體5、 A 型載體4、 B型載體5和A型載體4及緩沖間隙D、 A型載體4順序 安裝在載體殼體6內(nèi)。B型載體5的厚度和A型載體4相同。進口端 和出口端的A型載體4單獨構(gòu)成2個緩沖間隙，緩沖間隙D的大小 為該POC處理器內(nèi)徑的1/4~1/8。載體的進口和出口所使用A型載體4的端頭以及緩沖間隙D的 兩側(cè)都采用檔圈9焊接固定。檔圈9的數(shù)量為6個。
首先選擇每英寸透氣的孔數(shù)35ppi，孔的密度大于90%的泡沫鎳 鉻鐵片材，餅的直徑為300mm，餅的厚度為15mm，分別經(jīng)過堿性介 質(zhì)的除油脫脂工序；然后在650 75(TC的條件下保溫2小時；移入含 有0.5%HC1和0.2%Cr(NO3)2的處理液中處理4小時；先用自來水沖 洗2遍，再用蒸餾水沖洗2遍；11(TC干燥2小時；依次涂敷以下材 料和比例的催化劑涂層，完成燒結(jié)，涂層的比例為1份的A1203， 0.2 份的Ti02， 0.04份的La203， 0.1份的Ce02， 0.06份的Cr203;涂 層的燒結(jié)溫度為250 55(TC，時間為2 3小時。加工成帶有催化劑的 泡沫金屬餅一A型載體4。
選擇材料為鐵鉻鋁，絲徑為0.4mm的氣液過濾網(wǎng)，剪切成直徑 為300mm，厚度為15mm的絲片，疊放，封邊，分別經(jīng)過堿性介質(zhì) 的除油脫脂工序；然后在650 750'C的條件下保溫2小時；移入含有 0.5%HC1和0.2%Cr(NO3)2的處理液中處理4小時；先用自來水沖洗 2遍，再用蒸餾水沖洗2遍，11(TC干燥2小時；依次涂敷以下材料 和比例的催化劑涂層，完成燒結(jié)，涂層的比例為1份的A1203， 0.2 份的Ti02， 0.04份的La203， 0.1份的Ce02， 0.06份的Cr203;涂 層的燒結(jié)溫度為250 55(TC，時間為2 3小時。加工成帶有催化劑的 金屬絲網(wǎng)餅一B型載體5。
選取材料為SUS44不銹鋼板材料，板厚度為1.5mm，焊接內(nèi)徑 為302mm，長度為480mm園桶狀載體殼體6。在園桶狀載體殼體6的出口端完成固定載體餅的檔圈9焊接。 先在桶內(nèi)的檔圈上方，放入一層泡沫金屬餅一A型載體4餅，完 成第一段載體的填裝；該載體垂直擺放，在最上端的A型載體4表 面上放置一個直徑小于A型載體4的直徑10~20mm的平面鋼板，然 后在其上放置10千克的金屬砝碼，使整個載體疊放密實，減少空隙 和徑向移動，完成檔圈9的焊接；然后在此泡沫金屬餅^A型載體4 的上方6mm處焊接檔圈9，檔圈上方，依次放入規(guī)定層數(shù)的A型載 體4和B型載體5，例如，放入一層泡沫金屬餅"^A型載體4，放入 金屬絲網(wǎng)餅""B型載體5，再放入一層泡沫金屬餅一A型載體4，再 放入一層金屬絲網(wǎng)餅""B型載體5，再放入一層泡沫金屬餅一A型載 體4，完成第二段載體的填裝；該載體垂直擺放，在最上端的A型載 體4表面上放置一個直徑小于A型載體4的直徑10 20mm的平面鋼 板，然后在其上放置10千克的金屬砝碼，使整個載體疊放密實，減 少空隙和徑向移動，完成檔圈9的焊接；然后在此泡沫金屬餅一A型 載體4的上方6mm處焊接檔圈9，檔圈上方，放入一層泡沫金屬餅 一A型載體4餅，在最上端的A型載體4表面上放置一個直徑小于A 型載體4的直徑10~20mm的平面鋼板，然后在其上放置10千克的金 屬砝碼，使整個載體疊放密實，減少空隙和徑向移動，完成第檔圈9 的焊接。
按順序完成出氣擴張管7、出氣管8、進氣管l、進氣擴張管2、 連接法蘭3的焊接和壓力傳感器10的安裝，完成POC金屬載體后處 理器的制造加工。
權(quán)利要求1、兩種基體進出口雙緩沖間隙的異型POC金屬載體后處理器，由發(fā)動機排氣的進氣管(1)、進氣擴張管(2)、連接法蘭(3)、載體、緩沖間隙D、載體殼體(6)、出氣擴張管(7)、出氣管(8)、固定載體餅的檔圈(9)和壓力傳感器(10)組成；進氣管(1)、出氣管(8)與進氣擴張管(2)、出氣擴張管(7)相連用法蘭(3)連接在載體殼體(6)上；進氣管(1)上安裝有壓力傳感器(10)；其特征在于載體由泡沫金屬餅-A型載體(4)和鐵鉻鋁金屬絲網(wǎng)組成的餅-B型載體(5)交錯排列組成，其中，金屬載體的進口和出口均為泡沫金屬餅-A型載體(4)單獨構(gòu)成的緩沖間隙；泡沫金屬餅-A型載體(4)和金屬絲網(wǎng)餅-B型載體(5)上涂敷有涂層；進口和出口的泡沫金屬餅-A型載體(4)用金屬擋圈同殼體焊接固定。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩種基體進出口雙緩沖間隙的異型 POC金屬載體后處理器，其特征在于所述的殼體為單層的或帶保溫 層殼體，殼體材料為SUS441鐵素體不銹鋼或表面鍍鋁的Stll普通鋼 板；載體的進口和出口分別同進氣或出氣擴張管相聯(lián)結(jié)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩種基體進出口雙緩沖間隙的異型 POC金屬載體后處理器，其特征在于所述的泡沫金屬餅一A型載體(4)是每英寸透氣的孔數(shù)15 65ppi，孔的密度大于卯°/。的泡沬鎳、 泡沬鎳鉻、泡沫鎳鉻鋁、泡沫鐵鉻鋁、泡沫鐵鉻等成分的泡沫材料， 厚度為2.5mm 150mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩種基體進出口雙緩沖間隙的異型POC金屬載體后處理器，其特征在于所述的金屬絲網(wǎng)餅""B型載體(5) 是材料為鐵鉻鋁，絲徑為0.2 0.6mm的絲織成的氣液過濾網(wǎng)，厚度為 2.5mm 150mm，直徑同A型載體(4)相同。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩種基體進出口雙緩沖間隙的異型 POC金屬載體后處理器，其特征在于所述的載體是由A型載體(4)、 緩沖間隙D、 A型載體(4)、 B型載體(5)、 A型載體(4)、 B型載 體(5)和A型載體(4)及緩沖間隙D、 A型載體(4)順序安裝在 載體殼體(6)內(nèi)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩種基體進出口雙緩沖間隙的異型 POC金屬載體后處理器，其特征在于所述的B型載體(5)的厚度和 A型載體(4)相同。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩種基體進出口雙緩沖間隙的異型 POC金屬載體后處理器，其特征在于所述的進口端和出口端的A型 載體(4)單獨構(gòu)成2個緩沖間隙，緩沖間隙D的大小為該POC處 理器內(nèi)徑的1/4 1/8。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩種基體進出口雙緩沖間隙的異型 POC金屬載體后處理器，其特征在于在載體的進口和出口所使用A 型載體(4)的端頭以及緩沖間隙D的兩側(cè)都采用檔圈(9)焊接固 定。檔圈(9)的數(shù)量為6個。
專利摘要本實用新型涉及一種兩種基體進出口雙緩沖間隙的異型POC金屬載體后處理器，其特征在于載體由泡沫金屬餅-A型載體和鐵鉻鋁金屬絲網(wǎng)組成的餅-B型載體交錯排列組成，其中，金屬載體的進口和出口均為泡沫金屬餅-A型載體單獨構(gòu)成的緩沖間隙；泡沫金屬餅-A型載體和金屬絲網(wǎng)餅-B型載體上涂敷有涂層；進口和出口的泡沫金屬餅-A型載體用金屬擋圈同殼體焊接固定。其具有很高的機械強度，應(yīng)用于車載POC后處理器，發(fā)動機排氣煙度降低45～68％；無背壓問題；在性能相當(dāng)?shù)那闆r下，價格相當(dāng)于進口產(chǎn)品的1/3～1/4，節(jié)約成本。
文檔編號B01J32/00GK201401211SQ20092009357
公開日2010年2月10日 申請日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者劉國軍, 靜 張, 張克金, 張苡銘, 駿 李, 丹 王, 趙家瑞, 馬萬慶 申請人:中國第一汽車集團公司;長春市福田精細化工有限公司