专利名称：废气处理设备的流体支承辅助组件的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及例如催化转化器的废气处理设备的组件。更具体地， 本发明涉及利用压缩流体支承的基底插入装置。
背景技术：
气体处理设备，例如废气处理设备，如催化转化器、蒸发排放设备、 洗涤设备、柴油机微粒捕集器等，在各种应用中使用，用于物理地和/ 或催化地处理对环境不利的气体的排放。这种气体处理设备典型地具有 包括催化剂涂层的基底或砖体。在将基底插入到气体处理设备的壳体隔 间内之前，典型地环绕基底设置例如包括可压缩材料的支撑塾的安装设 备，从而形成垫支撑材料/基底组件。
例如在美国专利No. 6,532,659和No. 6,732,432中所7>开的，一种用 于将垫/基底组合体插入壳体隔间内的传统方法包括使用填料锥体。使 用如这些专利所示的设备，填料锥体的出口设置成靠近壳体隔间的入口 或开口。锥体结构的内径小于壳体隔间的内径。当垫/基底组合体通过 填料锥体朝壳体隔间移动时，该锥体压缩环绕基底的可压缩垫，以便该 组件能够放置到壳体隔间内。当垫/基底组合体靠着向内渐缩的填料锥 体内部滑动时，垫环绕基底发生压缩，直到组合体的外径小于壳体隔间 开口的外径。此时，组合体就被推进或装填到废气处理设备壳体内。
在这个传统的填料锥体工作期间，由于装填过程中对垫材料的剪切 破坏，而使支撑垫的性能退化(即，其保持力降低)。这种剪切破坏主 要由压缩过程中对垫的拉/推以及垫和装填设备之间的摩擦所引起。
装填速度和垫的径向压缩速度之间的关系由填料锥体的几何形状 决定，是不能独立变化的。塾被拖入窄化圆锥体设备并因此受到拉伸拉 长和剪切破坏。拉伸拉长导致垫的间隙体积密度减小以及纤维破损。填 料锥体和可压缩垫之间的摩擦系数不能够有效提高。现已使用薄膜、涂
层或润滑剂来减小摩擦，但是它们对垫的使用性能却具有明显的负面影 响。
因此，看到在相关领域内需要一种在装填过程中通过使垫和插入设 备之间的摩擦系数最小化以及允许压缩速度的独立优化、而使对可压缩 垫的剪切破坏最小化的垫/基底装填或插入机构。
发明内容
用于将由可压缩垫围绕的基底插入到废气处理设备的壳体隔间内的装
置包括插入件，其具有成形为与敞开到所述壳体隔间的开口的形状基 本相同的孔；以及流体支承产生器，其在所述孔的表面处建立压缩流体支 承，当由所述可压缩垫围绕的所述基底在所述孔内移动时，所^缩流体 支承作用以减小所述可压缩垫和所述孔的表面之间的摩擦系数。
在本发明的另一个方面中， 一种将由可压缩垫围绕的基底插入到废气 处理设备的壳体隔间内的方法，其首先将能够调节的插入件定位成靠近 敞开到所述废气处理设备的壳体隔间内的开口 。将所述基底和垫定位到 所述能调节的插入件的孔内。调节所述插入件使得所述孔的横截面呈现与 所述隔间的开口的横截面14^目同但比其小的形状，从而压缩所述垫。然 后在所述垫和所述孔的壁之间建立压缩流体支承，并通过所述开口将所述 基底和垫的组合体从所述孔移动到所述隔间内。
通过结合附图阅读下面的详细描述将更加清楚本发明的目的和特 征，在附图中
图1是组装有根据本发明原理布置的插入装置的废气处理设备的横 截面图2A是环绕由支撑垫围绕的基底的、处于闭合状态的插入装置的 立体图2B是图2A中插入装置的横截面图3A是处于用于接收基底/垫组合体的打开或扩张状态的插入装置 的立体图3B是图3A中装置的横截面图4是插入装置的可径向调节段件中的一个的立体图5是在插入过程开始时的插入装置的横截面图；以及 图6是插入过程中间的插入装置的横截面图。
具体实施例方式
现已发现，通过在将支撑垫装填到废气处理设备的隔间内之前完全 压缩该支撑垫(在没有过压缩的情况下)，可以最小化或者甚至消除与 使用传统填料锥体相关的剪切破坏。尤其在最初的滑动状态期间，当摩 擦系数被最小化时剪切破坏会进一步减小。提出了一种分段式工具，该 工具使得例如空气的压缩流体受迫经过该工具到达垫的相接表面，从而 形成将使装填力最小化并基本消除对垫的剪切破坏的空气层或支承。
参考图1到4，插入件或填料罐200设置成靠近废气处理设备的壳体 104,用于将由可压缩支撑垫108围绕的基底110插入到废气处理设备中。
插入i殳备200包括多个例如八个能够径向调节的段件或夹爪202a-h (图2A、 2B)，它们限定出用于接收基底/垫组合体208的孔112(图1 )。 在图2A和2B中示出了插入件200的径向闭合或压缩状态。在图3A和 3B中示出了该i殳备200的径向扩张或打开状态。
此分段式夹爪设计限定孔112 (图1 )，该孔112的横截面形状与敞 开到由废气处理i殳备的壳体104限定的隔间内的开口的形状基本相同。在 设备200的径向最内侧的可调节位置，设备200在夹爪段件202之间存 在可忽略的间隙。用于夹爪段件的电力致动器或液压致动器可通过一对 凸轮盘(未示出)同步。 一种较高成本的用以调节夹爪段件的替代方案 是为各夹爪段件202a至202h设置单独的致动器。
如在图2A、 2B、 3A和3B中看到的，各段件或夹爪包括多对轴向 延伸的通道，每对通道包括第一通道204,其适于与例如压缩空气等 压缩流体的供应处于流体连通；以及第二通道206，其用于接收量杆210。 段件202中通道206的开口设置有密封件(未示出)，密封件用于接合 杆210并且在量杆在段件202中运动时保持段件202内部的压力。
如在图1中看到的，各量杆210都包括较窄部214和较宽部212。 各量杆210都另外耦接到插入压头102上用于与插入压头102同步移动。
插入压头102包括用于施加压力到基底/垫组合体的端部110a的接
合面102a。各量杆的较窄部214和较宽部212之间的过渡点基本上与压 头102的接合面102a对齐，这样做目的将在本说明书的稍后部分中说 明。
如在图4中看到的，协助限定图1中孔112的各段件的径向最内侧 表面包括多个穿孔400，这些穿孔400与成对的延伸通道202、 204流体 连通。
现在参考图5,第一或压缩流体供应通道502和第二或测量通道508 是基本平行的，因为它们沿插入件200轴向延伸。通道502和508经由 多个径向延伸的孔口 504a、 b等相互流体连通。孔口 504是将i殳备200 的各段件或夹爪202的外表面钻通而形成的，然后将因此产生的在外表 面上的开口以同样的多个塞子506a、 506b、…506n等密封，以易于制 造。
各量杆210都具有端盖216，端盖216在插入过程开始时与设备200 的端部接合。当量杆处于通道508中时，窄部204提供围绕该部分的间 隙，从而使压缩流体500能够沿通道502轴向流动并流入到径向延伸的 孔口 504内，且从这里穿过段件壁上的多个穿孔400用于向支撑垫表面 提供空气支承。
各量杆210的宽部212在其移到图5和6的左边时，选择性地阻塞 靠近该较宽部212的孔口 504，以便仅沿着孔112的一部分表面建立空 气支承106，所述一部分表面是仍旧容纳插入到废气处理设备壳体内的 基底/垫组合体的孔112的那部分表面。
图5示出了插入过程开始时的量杆位置，而图6示出了在插入过程 中由于杆部212的周缘与通道508的壁滑动接合而已朝左侧移动从而阻 塞一部分径向延伸的孔口 504的量杆210。
返回图1，可以看到插入设备200的孔112在段件202径向最内侧 位置处的直径120构造成小于由废气处理设备的壳体104限定的隔间的 直径140。
在^Mt中，将缠绕的基底/垫组合体208插入并下降到如图3A和3B 所示已扩张到其径向最外侧孔的插入设备200的孔112端部的端部止挡 处。然后设备200被启动并沿径向朝内移动段件，以通过如图2A、 2B
所示闭合所有夹爪段件202来压缩垫108。径向闭合根据这样的预选速 度分布图进行，该速度分布图具有高的初始速度、然后当接近最终几何 形状时逐渐降低到终止速度。可以任选地规划等待状态以允许垫上的峰 值压力减退，但是如果首先使用了合适的速度分布图就不要求这样。
然后启动空气支承的空气供应，使得在垫108和由夹爪段件202限 定的孔112的壁之间形成流体支承。当流体或空气压力已经稳定时，基 底110和垫108被压头102以较小的力装填到废气处理设备的壳体104 的隔间内。与压头102耦接的量杆210同步地轴向滑动到通道206内， 从而确保流体压力仅施加到与垫108保持接触的孔112的区域，因此确 保空气支承106的稳定压力。
本领域普通技术人员会理解，本发明允许垫压缩的独立优化，因此 提供了显著降低峰值压力、并因此减少纤维破损和提高垫性能的可能 性。相当大地减小了垫和插入设备的壁之间的摩擦系数。在被压缩的垫 与插入设备的压缩夹爪之间形成流体支承以减小此系数。此减小进而降 低推入力并因此减少纤维破损以至剪切损坏。此外，在插入过程中支撑 垫的拉伸拉长将大大减小，进而减小对垫的间隙体积密度以及其纤维破 损的不利影响。最终，本发明的设备将在不提高成本的情况下提供性能 优势，同时免除了对膜敷层、涂层或润滑剂的需求。本发明还使得能够 使用更厚的低密度的垫，这可以进一步降低成本。
本发明已结合仅是为了示例而给出的详细说明进行了公开。本发明 的范围和精神由对所附权利要求的适当解释得到。
权利要求
1.用于将由可压缩垫围绕的基底插入到废气处理设备的壳体隔间内的装置，所述装置包括插入件，所述插入件具有孔，该孔成形为与敞开到所述壳体隔间的开口的形状基本相同；以及流体支承产生器，所述流体支承产生器在所述孔的表面处建立压缩流体支承，当由所述可压缩垫围绕的所述基底在所述孔内移动时，所述压缩流体支承作用以减小所述可压缩垫和所述孔的表面之间的摩擦系数。
2. 如权利要求l所述的装置，还包括具有接合面的插入压头，所 述接合面设置成接触所述基底和垫的端部用于在所述垫被流体支承压 缩的同时将所述基底和垫沿轴向插入所述壳体隔间内。
3. 如权利要求l所述的装置，其中，所述插入件还包括计量件， 所述计量件用于仅沿着容纳所述基底和垫的孔的部分以可调节方式建 立所述流体支承。
4. 如权利要求l所述的装置，其中，所述流体包括空气。
5. 如权利要求l所述的装置，其中，所述废气处理设备包括催化 转化器。
6. 用于将由可压缩垫围绕的基底插入到废气处理设备的壳体隔间 内的装置，所述装置包括插入件，所述插入件包括本体，该本体具有能够径向调节的贯穿孔， 所述孔的横截面成形为与所述壳体的隔间的端部处的横截面形状基本 相同，并在所述孔的最小直径处作用以至少部分地压缩所述垫；所述本体还包括通道，所述通道与所述孔流体连通、并适于与压缩 流体源流体连通且适于在所述孔表面和围绕位于所述孔内的基底的垫 之间建立流体支承。
7. 如权利要求6所述的装置，还包括具有接合面的插入压头，所 述接合面设置成接触所述基底和垫的端部，用于在所述垫至少部分地被 所述流体支承压缩和围绕的同时将所述基底和垫从所述插入件沿轴向 插入到所述壳体隔间内。
8. 如权利要求6所述的装置，还包括计量件，用于仅沿着容纳所 述基底和垫的孔的部分以可调节方式建立所述流体支承。
9. 如权利要求6所述的装置，其中，所述废气处理设备包括催化 转化器。
10. 用于将由可压缩垫围绕的基底插入到废气处理设备的壳体隔间 内的装置，所述装置包括分段式插入件，所述分段式插入件包括多个能径向移动的段件，所 述段件形成形状与所述壳体隔间端部处的形状基本相同的孔并在所述 段件的径向最内侧处作用以至少部分压缩所述垫；并且各段件还包括适于与压缩流体源流体连通的轴向延伸的流体通道， 以及提供所述通道和所述孔之间的流体连通的孔口 。
11. 如权利要求10所述的装置，其中，各段件还包括 计量通道，所述计量通道基本平行于相应的流体通道延伸、并容纳能够轴向移动的量杆，所述量杆具有基本充满所述计量通道以阻塞流体 流过所述孔口的宽部以及提供间隙使得流体能够流过所述孔口的窄部。
12. 如权利要求ll所述的装置，还包括能够轴向移动的插入压头， 所述插入压头耦接到所述量杆并具有接合面，所述接合面设置成接触所 述基底的端部，用于在沿轴向移动所述量杆通过所述计量通道的同时， 经由所述插入件将所述基底和垫沿轴向插入到所述壳体隔间内。
13. 如权利要求12所述的装置，其中，所述量杆上从所述窄部到 基底端部的平面处。
14. 如权利要求10所述的装置，其中，所述孔口经由面向所述孔 的相应段件的壁上的多个穿孔在所述通道和所述孔之间提供流体连通。
15.用于将由可压缩垫围绕的基底插入到废气处理设备的壳体隔间 内的装置，所述装置包括分段式插入件，所述分段式插入件包括多个能径向移动的段件，所 述段件形成形状与所述壳体隔间端部处的形状基本相同的孔，并在所述 段件的径向最内侧位置处作用用于形成所述孔并使所述孔的横截面积 小于所述壳体隔间的端部横截面积；各段件还包括一对轴向延伸的通道以及位于所述段件内壁上的多 个穿孔，所述一对通道中的第一通道与压缩流体源流体连通，所述一对 通道中的第二通道容纳能够轴向移动的量杆，所述量杆具有与所述第二 通道的壁形成间隙的第一部分以及与所述第二通道的壁滑动接合的第 二部分，所述第一和第二通道具有多个孔口用于在所述第一和第二通道 之间提供流体连通，所述穿孔用于在所述分段式插入件的所述孔和所述 第二通道之间提供流体连通；以及能够轴向移动的插入压头，所述插入压头与所述量杆耦接并具有接 合面，所述接合面设置成接触所述基底和垫的端部，用于在沿所述第二 通道轴向移动所述量杆的同时，将所述基底和垫从所述分段式插入件沿 轴向插入到所述壳体隔间内。
16. —种将由可压缩垫围绕的基底插入到废气处理设备的壳体隔间 内的方法，所述方法包括将能够调节的插入件放置成靠近敞开到所述废气处理设备的壳体 隔间的开口；将所述基底和垫放置到所述能够调节的插入件的孔内； 调节所述插入件使得所述孔的横截面呈现与所述隔间开口的横截面 基;M目同但比其小的形状，从而压缩所述垫；在所述垫和所述孔的壁之间建立压缩流体支承；以及 通过所述开口将所^底和垫从所述孔移动到所述隔间内。
全文摘要
用于将由可压缩垫围绕的基底插入到废气处理设备的壳体的隔间内的装置包括插入件，其具有成形为与敞开到所述壳体隔间开口的形状基本相同的孔；以及流体支承产生器，其在所述孔的表面处建立压缩流体支承。当将基底/垫组合体在所述孔内沿轴向移动到所述隔间开口内时，所述流体支承作用以减小所述可压缩垫和所述孔的表面之间的摩擦系数。
文档编号B21D51/16GK101346198SQ200680049382
公开日2009年1月14日 申请日期2006年12月28日 优先权日2005年12月28日
发明者亚当·J·科特尔巴, 基思·G·奥利维尔 申请人:田纳科汽车营运公司