制造绝热排气装置的方法
【专利摘要】为生产有最大操作温度Tmax的排气后处理或消声装置（20）提供一种方法。该方法包括如下各步骤：提供硅石纤维或矾土绝热材料层（40），它有大于65%重量百分比的SiO2或Al2O3；通过加热该层（40）煅烧绝热材料从而将全部硅石纤维绝热材料提高到大于Tmax的温度T；和在煅烧步骤之后将层（40）固定在装置（20）上。在固定步骤之前，和在煅烧步骤之前或之后将该层封闭在一覆盖物中，在该层和装置之间的该覆盖物是箔、金属丝网、或硅化玻璃纤维中选择的一种。
【专利说明】制造绝热排气装置的方法
[0001]相关申请的互相参考 不适用。
[0002]联邦政府资助的研究或开发 不适用。
[0003]缩微记录/版权查询 不适用。
【技术领域】
[0004]本发明涉及排放气体后处理和/或消声系统及其中使用的利用外绝热层的装置。【背景技术】
[0005]在排气系统中使用隔热的胎和层以便为系统的消声和后处理装置提供绝热用于控制与该装置的热交换。例如，众所周知，在这样装置邻近的壁表面之间放置绝热层，将绝热层的材料压缩以便使该材料达到所需的安装密度从而帮助该绝热层通过摩擦力保持在该层和邻近壁表面之间它的安装位置中。在Keith Olivier等人在2010年I月29日提交的题目为“生产绝热排气装置的方法”的美国系列号N0.12/696, 347中表示这样的一种结构，将它的公开说明书插入这里作为参考。
[0006]还已知围绕这种排气系统装置的外周边装设绝热层。但是，已经发现这样的保护层遇到许多失效的情况，包括当拆除和更换绝热时损坏和破裂、由于遇到振动造成损伤、由于与热力装置连接不够紧固或其他不合适的装配造成的损伤、由于不紧固或其他不合适的装配造成绝热特性的损失、和/或绝热材料的损失。
[0007]本发明致力于克服上述的一个或多个问题。
【发明内容】
[0008]在本发明的一个方面中，提供一种方法为有最大操作温度Tniax的排气后处理或消声装置制备外部的绝热材料层，其中该方法包括(a)提供有重量百分比大于65%的SO2 (二氧化娃)的娃石(silica)纤维绝热材料层，(b)通过将全部的娃石纤维绝热材料加热到Tmax之间的温度T煅烧该层，其中T小于该层硅石纤维的熔化温度，和(c)在煅烧步骤之后将该层固定在装置周围。
[0009]在本发明这方面的一个形式中，T至少为1.05XT_。
[0010]在本发明这方面的另一个形式中，该方法还包括在煅烧步骤之后和固定步骤之前将该层封闭在覆盖物内从而使该层封装到该覆盖物中，其中在该层和装置之间的该覆盖物是选择的箔、金属丝网、或耐高温织物中的一种。在一种别的形式中耐高温织物是选择的硅化玻璃纤维或直纺的玻璃纤维中的一种。在另一种形式中，在煅烧步骤之前将该层封闭在
覆盖物中。
[0011]在本发明这方面的还有另一种形式中，在煅烧步骤期间，该层是在非压缩状态。[0012]在本发明这方面的另一种形式中，Tmax是在300°C到1100°C的范围内。
[0013]在还有另一种形式中，固定步骤包括安装该层从而使该层围绕通过排放气体的装置的中心部分。
[0014]在还有另一种形式中，硅石纤维绝热材料有大于95%重量百分比的SiO2。
[0015]在本发明的另一个方面中，提供一种方法生产有最大操作温度Tniax的排气后处理或消声装置，其中该方法包括(a)提供有重量百分比大于65%的Al2O3的矾土(alumina)绝热材料层，(b)通过把矾土加热到大于Tmax的温度T煅烧该层，其中T小于该层矾土绝热材料的熔化温度，和(c )在煅烧步骤之后围绕该装置固定该层。
[0016]在本发明这个方面的一个形式中，该方法还包括在煅烧步骤之后和固定步骤之前将该层封闭在覆盖物内从而使该层封装到该覆盖物中，其中在该层和装置之间的该覆盖物是选择的箔、金属丝网、或耐高温织物中的一种。在一种别的形式中耐高温织物是选择的硅化玻璃纤维或直纺的玻璃纤维中的一种。在另一种形式中，在煅烧步骤之前将该层封闭在
覆盖物中。
[0017]在还有另一种形式中，矾土绝热材料有大于95%重量百分比的Al2O3。
[0018]在审阅包括附录的权利要求书和附图的整个技术说明书后本发明的其他目的、特征、和优点将变得更加清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是采用本发明的排气系统组件的剖面图；和
图2是封闭在覆盖物中的本发明的外层的一部分的剖面图。
【具体实施方式】
[0020]本发明例如可以用在排气系统中如柴油排气后处理系统以处理来自柴油燃烧过程(如柴油压缩发动机)的排出气体。该排出气体通常将包含氮的氧化物(NOx)如一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)于其他产物中、微粒状物质(PM)、碳氢化合物、一氧化碳(CO)，和其他燃烧副产品。该系统可以包括一个或多个排气消声和/或后处理装置或组件。这些装置的实例包括催化转化器、柴油氧化催化剂、柴油微粒过滤器、燃气微粒过滤器、贫氧化氮(NOx)阱、选择性催化还原单体、燃烧器、歧管、连接管线、消音器、共振器、尾管、发射控制系统封装箱、绝热环、绝热端锥、绝热端帽、绝热输入管、绝热输出管，所有任意横截面的几何形状，很多都是已知的。
[0021]如本发明【技术领域】的技术人员将理解的，某些上述装置严格地说可以是有排出气体通过其流动的中央芯的金属组件，而其他装置可以包括陶瓷单体结构和/或织造的金属结构形式的排出气体通过其流动的芯。这些装置通常用于机动车(柴油或汽油)、建筑设备、机车发动机设备(柴油或汽油)、船用发动机设备(柴油或汽油)、小型内燃发动机(柴油或汽油)、和固定的发电机(柴油或汽油)。
[0022]图1表示用于例如上述系统中这样的一种装置的实例，如在Olivier等人的美国系列号12/696，347中所示的催化单元20的形式，此前将它的公开说明书插入作为参考。
[0023]催化单元20有催化芯22、安装垫层24、圆筒形内壳或包套26、和绝热层或胎28、和圆筒形外壳或护套30。[0024]芯22通常可以是有单体结构的陶瓷基体，在其上面涂催化剂，和一般将有椭圆或圆形的横截面。
[0025]将安装垫层24夹在芯22和包套26之间用于帮助保护芯22免受可能从包套26传给芯22的冲击力和振动力。通常安装垫层24是由耐热和吸收冲击型的材料制成，如玻璃纤维或石棉的垫层，并将其压缩在包套和载体之间以便产生所需的夹持力。
[0026]位于催化单兀外壳30内侧的绝热层28可由娃石纤维绝热材料制成,它有大于65%重量百分比的SiO2，和在优选的实施例中大于95%，而在极其优选的实施例中大于98%。这样的材料是已知的和市场上有售，一个合适的实例是由“BGF Industries, Inc.”公司供应的商标为“SilcoSoft?”的产品，和另一个合适的实例是由“ASGLAWOtechnofibre GmbH”公司供应的商标为“Asglasif”的产品。这样的材料一般成卷供应，将材料从该卷中取出后针对相应的装置18用模具切割出合适长度和宽度的各单个绝热层28。
[0027]按照本发明，将外层40围绕单元的外壳30包扎以便使其基本上封闭该外壳30。
[0028]在一个实施例中，外层40可以有利地由硅石纤维绝热材料制成，其二氧化硅(SiO2)的重量百分比大于65%,和在优选的实施例中大于95%,和在极其优选的实施例中大于98%。这样的材料是已知的并市场上有售,一个合适的实例是由“BGF Industries, Inc.”公司供应的商标为“SilcoSoft?”的产品，和另一个合适的实例是由“ASGLAW0 technofibreGmbH”公司供应的商标为“Asglasil?”的产品。这样的材料一般成卷供应,将材料从该卷中取出后针对相应的装置20用模具切割出合适长度和宽度的各单个绝热层40。在一种优选的实施例中，层40可以有它的硅石纤维绝热材料的平均安装密度0.18克/立方厘米到
0.30克/立方厘米。
[0029]按照本发明，在将层40安装到装置18中之前，对层28进行热处理以便达到硅石纤维绝热材料的煅烧。在这方面，加热层40从而使层28中所有的硅石纤维绝热材料的温度升高到大于装置20的最大操作温度Tmax的温度T。这种热处理提高硅石纤维绝热材料的弹性和耐腐蚀性并还能避免潜在的“热固”失效性，这种“热固”失效性是在系统操作期间如果现场在装置20中煅烧硅石纤维材料可能造成的后果。优选地，这种热处理是在层40的非压缩或自由状态下进行，因而这时对层40的硅石纤维材料不加任何压力。温度T优选地高于装置18最大的操作温度Tmax有一定的安全系数，一种优选的安全系数是1.05 X Tfflax0
[0030]这种热处理提高硅石纤维绝热材料的弹性和耐腐蚀性并还能消除潜在的“热固”性失效，在系统操作期间如果现场在装置上打算煅烧硅石纤维材料就有可能造成这种后果。优选地，这样的热处理是在外层40的非压缩或自由状态下进行，因而这时对外层40的硅石纤维绝热材料不加任何压力。温度T优选地高于装置18的最大操作温度Tmax有一定的安全系数，一种优选的安全系数是1.05 X Tfflax0
[0031]通过在将外层40安装到装置上之前热处理硅石纤维绝热材料到大于Tmax的温度T，热处理后的层在所需的装置工作寿命期间可以保持与单元外壳30合适的摩擦接合，因为层40的硅石纤维绝热材料保持它的弹性和不会对该装置的最大操作温度Tmax产生“热固”性。
[0032]使用管道式的烘炉可以有利地完成该热处理，在炉中硅石纤维绝热材料是由供给的材料卷松开展平和在传送带上平躺着通过烘炉从而在热处理期间外层40是平的以便减小和防止层40材料经受不同的加热和在层40中材料厚度的变化。在热处理之后，在安装到装置上之前可以用模具切割出所需长度和宽度的各单个层40。但是，另一种是，可以对供给的整卷硅石绝热材料进行热处理，使该卷在炉中转动或者不转动，然后在热处理之后和安装到装置上之前可用模具切割出所需长度和宽度的各单个层40。还有另一种代替方案，在热处理之前用模具切割硅石纤维绝热材料，考虑到在热处理期间的收缩使该层在长度和宽度上略大一点，然后在烘炉中对模具切出的平躺在平表面上的各层进行热处理。
[0033]按照第二实施例，外层40也可以有利地是高强矾土层。在一个实施例中，外层40可以有利地由矾土绝热材料制成，它有重量百分比大于65%的Al2O3，和在优选的实施例中大于95%，和在极其优选的实施例中大于98%。这样的层是已知的并在市场上有售，一个合适的实例是英国柴郡(Cheshire)的“Saffil Ltd.”公司供应的商品名为LDM的产品，另一个合适的实例是“Mitsubishi”公司供应的商品名为“MLS-2”的产品。按照本发明，也可对这些高强的矾土层40进行热处理以便在放置到装置20上之前获得煅烧。
[0034]如在图2中所示，任一实施例的煅烧后外层40在放置到装置20上之前封装在覆盖物50中使用是有利的。在将层40封闭到覆盖物50中之前可以先对层40进行煅烧。但是，也可以在覆盖物50中完成煅烧从而使煅烧时使用的温度将不会对覆盖物50产生负面的影响。在安装到装置20时朝向加热侧(如装置20)的覆盖物一侧最好是箔、金属网或耐高温织物，如硅化玻璃纤维或直纺的玻璃纤维。
[0035]应能理解有按照本发明的外层的排气系统中的装置在拆除和更换绝热时显著地减少了损伤和断裂、减少了由于经受振动造成的损害、减少了由于与热力装置连接不够紧固或其他不合适的装配造成的损伤、和/或减少了由于不紧固或其他不合适的装配造成的绝热特性的损失、和/或绝热材料的损失。
[0036]应能理解虽然这里用柴油压缩发动机的形式结合柴油燃烧过程已经描述了本发明，但在其他类型燃烧过程的排气系统中所使用的装置也能找到本发明的应用，包括其他类型的内燃发动机，例如包括使用汽油或其他代替燃料的内燃发动机。
【权利要求】
1.一种为有最大操作温度Tmax的排气后处理或消声装置提供外部绝热材料的方法，该方法包括如下步骤: 提供有大于65%重量百分比的SO2的娃石纤维绝热材料层； 通过将全部的硅石纤维绝热材料加热到Tmax之间的温度T煅烧该层，其中T小于该层硅石纤维的熔化温度，和 在加热步骤之后将该层固定在装置周围。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于T至少是1.05XTmax。
3.如权利要求1所述的方法，该方法还包括在煅烧步骤之后和固定步骤之前将所述层封闭在一覆盖物中的步骤从而将所述层封装在所述覆盖物中，其中在所述层和所述装置之间的所述覆盖物是箔、金属丝网、或耐高温织物中选择的一种。
4.如权利要求9所述的方法，其特征在于所述高温织物是硅化玻璃纤维或直接织造玻璃纤维中选择的一种。
5.如权利要求1所述的方法，该方法还包括在煅烧步骤之前将所述层封闭在覆盖物中的步骤，其中在所述层和所述装置之间的所述覆盖物是箔、金属丝网、或耐高温织物中选择的一种。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述耐高温织物是硅化玻璃纤维或直接织造玻璃纤维中选择的一 种。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于在煅烧步骤期间该层处于非压缩状态。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于Tmax是在300°C到1100°C的范围内。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于固定步骤包括安装该层从而使该层包围排放气体通过的装置的芯。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于硅石纤维绝热材料有大于95%重量百分比的 S12。
11.一种制造有最大操作温度Tmax的排气后处理或消声装置的方法，该方法包括如下步骤: 提供有大于65%重量百分比的Al2O3的矾土绝热材料层； 通过将矾土加热到大于Tmax的温度T煅烧该层，其中T小于该层矾土绝热材料的熔化温度；和 在加热步骤之后将该层固定在装置周围。
12.如权利要求11所述的方法，该方法还包括在煅烧步骤之后和固定步骤之前将所述层封闭在一覆盖物中的步骤从而将所述层封装在所述覆盖物中，其中在所述层和所述装置之间的所述覆盖物是箔、金属丝网、或耐高温织物中选择的一种。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述耐高温织物是硅化玻璃纤维或直接织造玻璃纤维中选择的一种。
14.如权利要求11所述的方法，该方法还包括在煅烧步骤之前将所述层封闭在覆盖物中的步骤，其中在所述层和所述装置之间的所述覆盖物是箔、金属丝网、或耐高温织物中选择的一种。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于所述耐高温织物是硅化玻璃纤维或直接织造玻璃纤维中选择的一种。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于该矾土绝热材料有大于95%重量百分比的Al2 O30
【文档编号】B32B27/12GK104039552SQ201280050971
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2012年6月28日 优先权日:2011年10月20日
【发明者】R.拉萨姆, W.阿尔西尼, S.弗雷斯 申请人:坦尼科汽车营业公司