双丝混合勾编的载体单元的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种双丝混合勾编的载体单元，其特征在于：壳体内安装有双丝混合勾编的载体段，该载体段为采用不锈钢纤维和碳纤维，或不锈钢纤维和玄武岩纤维混合勾编的混合丝网所折叠的，双丝混合勾编的载体段直接与壳体的内壁接触；格栅放置在双丝混合勾编的载体段的两端，外侧与壳体筒焊接在一起；入口管和出口管焊接在壳体的两端；壳体的外表面包裹一层铝箔，铝箔的厚度为0.2mm。既保证了机械强度，又具备微观孔结构，可以应用于制备DOC，POC，CSF和类似DPF过滤器载体，也可以应用于制备SCR的后处理器载体，该方法具有思路巧妙，工艺简单，成本低廉等特点。
【专利说明】双丝混合勾编的载体单元
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种双丝混合勾编的载体单元，用于制备DOC，POC, CSF和类似DPF的颗粒物后处理器，也可以应用于SCR后处理器。
【背景技术】
[0002]对于汽车行业来讲，节能环保是当前全球面临的共同问题；尽管柴油机的燃油经济性比汽油机高，但是，由于柴油机的微粒的排放量是汽油机的20-70倍，因此，柴油机的应用受到一定的限制；
[0003]汽车的污染物中，主要包括NOX和PM ;大气中所有的颗粒物排放量，机动车的排放量占据总量的第3位，每年接近60万吨；
[0004]在机动车的颗粒物排放中，主要分布在颗粒尺寸为2.5~10 μ m的范围内，简称为PM2.5~PM10，这类颗粒对人类的危害对大，成为当前汽车尾气排放净化处理的重点；最近开始实施的北京国5标准，不仅更严格的限制PM2.5~PMlO的排放数量，并规定了对所有的颗粒物个数PN的限制；可见，未来用于处理PM2.5~PMlO的后处理技术和装备更加普遍；
[0005]目前，国内外用于处理PM2.5~PMlO的都是采用DPF后处理器，这项技术被CORNING和NGK公司所垄断，昂贵的价格将成为制约在国内推广使用的因素，未来也会面临更多的市场和使用的问题；
[0006]DPF是一种用泡沫陶瓷作滤芯的柴油机排气微粒后处理器，滤芯中有不贯通孔使过滤面积增大，壁面上分布了大小不等的微孔，微孔径8~16 μ m，孔隙率40%~50%，通道宽度2~3mm，壁厚0.30-θ.45mm ;新鲜DPF样件对PM处理效果可达到95% ;使用中的DPF微粒积累一定量后，后喷柴油燃烧加热，把已沉积在滤芯上的微粒烧掉，实现再生，理论上讲，DPF可长期有效；
[0007]颗粒过滤的机理是压紧效应、热效应和电效应的有机结合；利用载体对颗粒的截留和碰撞，以及颗粒自身的扩散和重力沉降的共同作用实现净化除去；其中，压紧效应是指基体上的稍微曲折的微孔，相当于滤饼和滤床的作用，当PM颗粒被迫通过这些微孔时被截流收集起来，达到过滤效果，这里，形成一定厚度的滤床最关键；热效应是指可以理解为等容热效应，当一个纳米颗粒尺寸的微粒处于较高温度条件下，热振动频率加快，布朗运动的轨迹更曲折，因而，增加了被截留的可能性；而电效应是指运动中物之间以及颗粒物和壁面之间的摩擦使之表面带有电荷，即使它可能通过了前面的大孔也有可能借助于静电作用被下一个稍大尺寸的孔所截留而滤去；
[0008]同样，对于除DPF之外 的其它类型的载体，例如，D0C，P0C，CSF和SCR等，都存在性能提升与价格过高的矛盾之处，这都表明选用新材料和工艺，科学的设计载体的宏观结构和微观结构是重要的课题；
[0009]对颗粒过滤器的基本要求是具备较高过滤效率和较低排气阻力；颗粒过滤器的性能受过滤体结构参数及气流参数等众多因素影响，且过滤效率和排气阻力又往往存在相互矛盾和相互制约的折衷关系；颗粒过滤器结构参数中，颗粒过滤器长度、通道数、通道宽度和壁厚决定了过滤器的长度和横断面积，它们不仅会影响到颗粒过滤器的整体性能；增大颗粒过滤器长度和横断面积能有效提高颗粒过滤器的过滤效率和降低气流阻力，但受车辆的安装空间的限制；标准规定车辆的颗粒过滤器的最大气流阻力一般要控制在IOkPa以下，此外，颗粒过滤器也必须满足机械强度、耐热应力冲击及制造工艺简便等特点；上述特性的必须依靠载体新材料来实现；
[0010]专利号为CN201020287676.0的柴油发动机尾气碳烟颗粒捕集过滤器专利，是在圆桶壳体内设有紧密缠绕的不锈钢网，在所述不锈钢网上设有压折和压凸，但是，所具备的贯通孔道不利于微小颗粒的捕集；专利号为CN200920053958.1的尾气排放过滤器专利，是一个同心筒外包玻纤，尾气从侧面进入，从中心尾部逸出，起到过滤作用的是玻纤，这种结构存在气流分布不均的问题，另外，汽车发动机的循环脉冲排气气流将把玻纤吹散撕裂，寿命短，失效很快；专利号为CN200480026612.2的柴油机颗粒过滤器专利，是传统结构的壁流式的DPF陶瓷载体；专利号为CN200410055292.5的柴油机颗粒过滤器专利，是一种采用FBC添加剂辅助的壁流式的DPF碳化硅载体，并包含了钒的氧化物、钨的氧化物和金属钯催化剂最后成为⑶PF ;专利号为CN01816995.3的蜂窝状颗粒过滤器专利，是一种沿着流向轴具有不同壁厚的如蜂窝状的多单元结构，具体适用于柴油机颗粒过滤器，不过它也可适用于部分流的蜂窝结构。蜂窝结构热容量从入口端到出口端逐渐变化；专利号为CN200810215253.5的废气颗粒过滤器和制造废气颗粒过滤器的方法专利，是一种完全采用金属泡沫载体的废气颗粒过滤器；专利号为CN201080028039.4的柴油机烟灰颗粒过滤器筒专利，一种按照一定方式排列的多筒的壁流式的金属丝网卷绕而成的柴油机烟灰颗粒过滤器；专利号为CN03804171.5的柴油机排出尾气净化过滤器专利，是在过滤器容器内充填具有三维网状结构的颗粒状陶瓷多孔体而构成，所述粒状陶瓷多孔体的平均粒径为
4.(T20mm，所述颗粒状陶瓷多孔体在其内部具有大量人工形成的气孔及与相邻的气孔彼此相连通的连通孔，一些所述气孔部分地暴露在所述多孔体的表面。
[0011]为实现处理微粒物所采用的技术方案都不是唯一的，因此，开发新型的载体是一个非常有挑战的技术；
[0012]为面对未来更严格的PM2.5~PMlO颗粒处理标准要求，传统的一些过滤材料，例如，采用普通的金属丝所编织的网以及金属烧结毡，由于紊乱度不够、单位体积的质量过大以及不耐高温等缺点而将无法胜任。
【发明内容】
[0013]本实用新型的目的在于提供一种双丝混合勾编的载体单元，其取消了载体的支撑隔板，改用新型的载体直接填充到箱体中，大大的改善了载体的截面积，消除了背压，便于设计更高效的载体结构，采用防热外壳，即厚度为0.8^2mm的铝板包裹，使系统的可靠性和稳定性大大提高，并把这种先进材料制备出满足更为苛刻的汽车排放标准要求的载体单元，具有很高的实用价值，适应于未来更严格后处理载体技术。
[0014]本实用新型的技术方案是这样实现的:双丝混合勾编的载体单元，由壳体，双丝混合勾编的载体段，格 栅，入口管，出口管，防热外壳组成；其特征在于:壳体内安装有双丝混合勾编的载体段，该载体段为采用不锈钢纤维和碳纤维，或不锈钢纤维和玄武岩纤维混合勾编的混合丝网所折叠的，双丝混合勾编的载体段直接与壳体的内壁接触；格栅放置在双丝混合勾编的载体段的两端，外侧与壳体筒焊接在一起；入口管和出口管焊接在壳体的两端；壳体的外表面包裹一层招箔，招箔的厚度为0.2mm。
[0015]所述的双丝混合勾编的载体段为完整体积的一段载体或总体积一样的两段载体。
[0016]所述的壳体为方形、圆形或椭圆形结构。
[0017]所述的格栅为厚度为3?4mm不锈钢板片切齿后焊接成齿板或卷绕成长轴a=305mm,短轴 b=205mm 弹簧状。
[0018]本实用新型的积极效果是解决了无机耐热纤维引入现有的工业金属丝网之中，增加了金属纤维和无机纤维之间的互相机械约束，使之在尾气高空速的环境中也不至于被气流吹耗掉，使系统的可靠性和稳定性大大提高，并把这种先进材料制备出满足更为苛刻的汽车排放标准要求的载体单元，具有很高的实用价值，适应于未来更严格后处理载体技术。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1本实用新型的结构示意图。
[0020]图2载体装配示意图。
[0021]图3齿板结构示意图。
[0022]图4方形壳体结构图。
[0023]图5为椭圆形双丝混合勾编的载体单元的结构示意图。
[0024]图6为椭圆形结构图。
[0025]图7为圆形双丝混合勾编的载体单元的结构示意图。
[0026]图8为圆形结构图。
【具体实施方式】
[0027]下面附图对本实用新型做进一步描述:如图1所示，双丝混合勾编的载体单元，由壳体I，双丝混合勾编的载体段2，格栅3，入口管4，出口管5，防热外壳6组成；其特征在于:壳体I内安装有双丝混合勾编的载体段2，该载体段为采用不锈钢纤维和碳纤维，或不锈钢纤维和玄武岩纤维混合勾编的混合丝网所折叠的，双丝混合勾编的载体段2直接与壳体的内壁接触；格栅3放置在双丝混合勾编的载体段2的两端，外侧与壳体I筒焊接在一起；入口管4和出口管5焊接在壳体I的两端；壳体I的外表面包裹一层铝箔，铝箔的厚度
为0.2臟。
[0028]所述的双丝混合勾编的载体段2为完整体积的一段载体或总体积一样的两段载体。
[0029]所述的壳体I为方形、圆形或椭圆形结构。
[0030]所述的格栅3为厚度为3?4mm不锈钢板片切齿后焊接成齿板或卷绕成长轴a=305mm,短轴 b=205mm 弹簧状。
[0031 ] 如图1-4所示，选取厚度S=2.0mm的SUS304不锈钢板，折弯制备出相等长宽Ll=202mm方型的壳体，长度L=320mm ;选取宽度为290mm的由不锈钢丝和碳纤维合股勾编的丝网长度为2900mm，经过前处理和催化剂连接层浆料涂敷后，空气吹扫，沿长度方向，从一端开始往复折叠成方形的载体芯，此时的载体芯的长宽分别为210mm ;载体芯入壳时，可以借助于一个‘喇叭口’的辅助工具，把载体芯用力推入不锈钢壳体I筒中心部位；然后，采用厚度Sl=4mm的SUS304不锈钢剪切成宽度Ll=15mm的长条，作为齿板格栅3，每侧3个，两侧共6个，齿板格栅3的长度等于LI，为202mm，把齿板格栅3嵌入不锈钢壳体I两端，紧贴双丝混合勾编的载体段2的端面，压紧，并完成‘齿板格栅与不锈钢壳体’之间的氩弧焊接；送入烘干炉内加热处理；然后分别把入口管4、出口管5同柱状壳体氩弧焊接；采用厚度为
0.2mm的铝箔作为防热外壳6，采用‘北京志盛威华化工有限公司’的ZS-1071无机粘结剂粘结，包裹在壳体I的侧面和两端面；完成圆柱型的双丝混合勾编的载体的制备；此时，载体的体积为13.3L,适合于排量6?7L的发动机。
[0032]如图5-6所示，选取厚度S=2.0mm的SUS304不锈钢板，制备出内径R=240mm，长度L=320mm的制成椭圆形不锈钢壳体筒；选取宽度为290mm的由不锈钢丝和碳纤维合股勾编的丝网长度为3100mm，经过前处理和催化剂连接层浆料涂敷后，空气吹扫，沿长度方向，从一端开始卷绕成柱状载体芯，此时的载体芯的外径长轴a=305mm，短轴b=205mm ;载体芯入壳时，可以借助于一个喇叭口的辅助工具，把载体芯用力推入不锈钢壳体I筒中心部位；然后，采用厚度Sl=4mm的SUS304不锈钢剪切成宽度Ll=15mm的长条，以圆心为起点卷绕成长轴a=305mm，短轴b=205mm ‘弹簧状’的格栅3，制备2个这样的格栅3，把格栅3嵌入不锈钢壳体I筒，紧贴载体的端面，压紧，并完成‘格与不锈钢壳体’之间的氩弧焊接；送入烘干炉内加热处理；然后分别把入口管4把出口管5同柱状壳体氩弧焊接；采用工业的型号为YXBX-D覆铝箔防火布作为防热外壳6，采用‘北京志盛威华化工有限公司’的ZS-1071无机粘结剂粘结，包裹在壳体筒的外表；完成圆柱型的双丝混合勾编的载体的制备；此时，载体的体积为13.1L,适合于排量6?7L的发动机。
[0033]如图7-8所示结构，可以选取厚度S=2.0mm的SUS304不锈钢板，制备出内径R=240mm，长度L=320mm的不锈钢壳体筒；选取宽度为290mm的由不锈钢丝和碳纤维合股勾编的丝网长度为3100mm，经过前处理和催化剂连接层浆料涂敷后，空气吹扫，沿长度方向，从一端开始卷绕成柱状载体芯，此时的载体芯的外径约为255_ ;载体芯入壳时，可以借助于一个喇叭口的辅助工具，把载体芯用力推入不锈钢壳体I筒中心部位；然后，采用厚度Sl=4mm的SUS304不锈钢剪切成宽度Ll=15mm的长条，以圆心为起点卷绕成‘弹簧状’的格栅3，制备2个这样的格栅3，其外径为245_，把格栅嵌入不锈钢壳体I筒，紧贴载体的端面，压紧，并完成‘格与不锈钢壳体筒’之间的氩弧焊接；送入烘干炉内加热处理；然后分别把入口管4把出口管5同柱状壳体氩弧焊接；采用工业的型号为YXBX-D覆铝箔防火布作为防热外壳6，采用‘北京志盛威华化工有限公司’的ZS-1071无机粘结剂粘结，包裹在壳体筒的外表；完成圆柱型的双丝混合勾编的载体的制备；此时，载体的体积为13L，适合于排量6?7L的发动机。
【权利要求】
1.双丝混合勾编的载体单元，由壳体,双丝混合勾编的载体段,格栅,入口管，出口管，防热外壳组成；其特征在于:壳体内安装有双丝混合勾编的载体段，该载体段为采用不锈钢纤维和碳纤维，或不锈钢纤维和玄武岩纤维混合勾编的混合丝网所折叠的，双丝混合勾编的载体段直接与壳体的内壁接触；格栅放置在双丝混合勾编的载体段的两端，外侧与壳体筒焊接在一起；入口管和出口管焊接在壳体的两端；壳体的外表面包裹一层铝箔，铝箔的厚度为0.2mm。
2.根据权利要求1所述的双丝混合勾编的载体单元，其特征在于所述的双丝混合勾编的载体段为完整体积的一段载体或总体积一样的两段载体。
3.根据权利要求1所述的双丝混合勾编的载体单元，其特征在于所述的壳体为方形、圆形或椭圆形结构。
4.根据权利要求1所述的双丝混合勾编的载体单元，其特征在于所述的格栅厚度为3"4mm不锈钢板片切齿后焊接成齿板或卷绕成长轴a=305mm，短轴b=205mm弹簧状。
【文档编号】F01N3/022GK203614174SQ201320673903
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】张克金, 崔龙, 许德超, 陈慧明 申请人:中国第一汽车股份有限公司