用于废气的净化器总成的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种净化器总成。
【背景技术】
[0002]在内燃机、供热锅炉和工业过程中产生的废气通过燃烧用热方法清洁或通过氧化和还原催化清洁。催化净化通过使用颗粒型或多孔型催化转化器被非均相地实施。所述蜂窝结构(cell structure)为金属或陶瓷的。后者通常是较便宜的挤出制成的直通道式设计，且金属蜂窝结构通常为直通道式设计，但也可在市场上购得其它类型的蜂窝结构。金属蜂窝结构由于较薄的壁厚具有更大的每单位体积的几何表面面积。非直的通道使得从气体至催化转化器的热量和质量传递被加强，反之亦然。
[0003]陶瓷蜂窝结构是多孔的并且可被用作微粒过滤器，其通过在该蜂窝结构的每一端挡住其它所有开口以迫使所述气体穿过壁。于是，该蜂窝结构壁作用为微粒过滤器，其收集在所述废气中所存在的几乎所有微粒。然而从持续运行的角度看，有必要定期清洁该蜂窝结构以避免其堵塞。清洁通过氧化含碳微粒实施，结果过滤壁开始积累不可燃烧氧化的残渣，例如灰、钙、硫、磷等等。去除这些物质是困难的而且从一些方面来讲是不可行的，这就是为什么必须定期替换所述过滤器。
[0004]直通道式陶瓷或金属蜂窝结构可涂覆有催化活性材料，其不但使一氧化碳和碳氢化合物能够氧化，而且使氮氧化合物同时或分别还原。在直通道中，气流是层状的。因此，流动分布具有抛物线形状并且在流动的气体以及所述壁之间存留有一静态边界层，其阻碍气体分子扩散进入所述活性层的孔中。在当前工作的(>300° )有限质量传递的非均相催化转化器中，所述边界层的渗透是反应链中最为缓慢的阶段。所述边界层可通过构建蜂窝结构为静态混合结构单元而被打破，该静态混合结构单元引起在通道的不同侧面上的流动以交叉模式进行，这打乱了层状流并且破坏所述静态边界层。这种蜂窝结构可由钢箔材料或多孔材料制成，例如钢丝网，其同时收集在其表面上的微粒，但其洁净性能不如微粒过滤器的洁净性能那么好，然而这种结构能够收集所述微粒的25%-60%。与过滤器完全不同的是，这种类型的结构不会完全堵塞，但其性能会变差，除非所述微粒在网表面上被氧化。这种蜂窝结构通过上下叠置波纹片然后使这些片通过电阻焊接紧固至彼此而构成。所述蜂窝结构具有的波纹相对于彼此角度为30度至80度处。完成的蜂窝结构用催化活性物质涂覆(US2011218215, US2008113209)。
【发明内容】
[0005]所发明的是构造尤其简单且有效运行的净化器总成。本实用新型的特征及其一些实施例在本实用新型中提出。
[0006]根据本实用新型的净化器总成包括至少一蜂窝结构，其具有重叠的波纹薄金属箔例如箔或网带、和介于中间的用于气体的气流通道，并且所述蜂窝结构使某些气流通道在其侧边缘闭合而使某些气流通道打开，并且该蜂窝结构安装在设有壁且相对于所述气流沿两个方向打开的套内，从而该蜂窝结构的侧边缘相对于所述套的壁方向呈0-90度的安装角度，并且所述波纹薄金属箔的波纹相对于套壁方向呈一角度，例如相对于所述套壁方向呈5-85度、例如10-25度或例如85-70度。
[0007]根据本实用新型的一个目的，该蜂窝结构使气流通道在其端边缘内打开。
[0008]根据本实用新型的一个目的，该蜂窝结构使气流通道在其侧边缘交替地闭合和打开。
[0009]根据本实用新型的一个目的，该蜂窝结构使某些气流通道在其侧边缘闭合而使某些打开，但在所述净化器总成中这些气流通道被套壁封闭且固定至所述套壁。优选该蜂窝结构使所述气流通道在其侧边缘交替地闭合和打开，但在所述净化器总成中这些气流通道被套壁封闭且固定至所述套壁。
[0010]根据本实用新型的一个目标，所述薄金属箔以一定折叠间隔被整平，以通过打褶形成蜂窝结构。在所述带的平整位置之间的空间确定了蜂窝结构的尺寸和形状。
[0011]根据本实用新型的一个目的，该蜂窝结构的侧边缘相对于套壁方向呈0度的安装角度，借此该蜂窝结构的气流通道在其端边缘打开且所述气流通道沿气体流动方向(_>)打开。
[0012]根据本实用新型的一个目的，该蜂窝结构的侧边缘相对于套壁方向呈90度的安装角度，借此该蜂窝结构的气流通道在它们相对于气体流动通道(_>)的前端和后端处打开和闭合。
[0013]根据本实用新型的一个目的，该蜂窝结构的侧边缘相对于套壁方向呈大于0度且小于90度的安装角度，借此该蜂窝结构的气流通道相对于气体流动通道(_>)部分打开。
[0014]根据本实用新型的一个目的，所述波纹薄金属箔是箔。
[0015]根据本实用新型的一个目的，所述波纹薄金属箔是网。
[0016]根据本实用新型的一个目的，该蜂窝结构的薄金属箔至少部分地涂覆有催化活性材料。
[0017]根据本实用新型的一个目的，该蜂窝结构的薄金属箔全部涂覆有催化活性材料。
[0018]根据本实用新型的一个目的，该蜂窝结构(CS)设为四效催化转化器。
[0019]根据本实用新型的一个目的，该蜂窝结构设为三效催化转化器。
[0020]根据本实用新型的一个目的，该蜂窝结构设为回热式热交换器。
[0021]根据本实用新型的一个目的，所述波纹薄金属箔的材料从包括铁素体材料、奥氏体材料的组中选择。
[0022]根据本实用新型的一个目的，该蜂窝结构使气流通道在其端处打开。打褶的箔或网被装在套中，其端部被折叠以阻止所述箔或网的移动。此外，大的蜂窝结构优选能够使用辐条，其钻通该蜂窝结构和所述套，并且牢固地焊接至所述套，用于支撑该蜂窝结构。
[0023]本实用新型的目的之一是使如上所述且通过钢丝网带的打褶构造而成的蜂窝结构偏转至相对于气体流动通道呈90度的角度，从而该蜂窝结构使其气流通道在其前端或后端交替地闭合。在这样制造的蜂窝结构中，所述气体被迫流经所述壁，即假设网孔填装有过滤材料，则这种设计基本上与在陶瓷过滤器相同。如果所述孔保持打开，该构造类似于微粒氧化催化剂中所发生的情况，因为某些微粒能够经由这些打开的孔离开。同样地，在这种结构中，使所述网呈波纹状，即波纹角度将相对于气体流动通道/套壁方向呈10度至25度。像这样制造的蜂窝结构优选呈矩形横截面。
[0024]在交错打开的通道中发生强烈的混合，并且由于流速增长至超过10米每秒(m/s)，所述气流的紊流开始迅速增长。所述紊流消除了层状流动的静态边界层，这与直通道相比数倍或甚至数十倍地增加了所述通道的传热系数(舍伍德数，Sh)、质量传递系数(努塞尔特数，Nu)。在催化剂应用中，所述Sh和Nu数大约为10-20。这些数值随流速增加而指数增长。代表热传递效率的高Sh数，象征着使所述催化剂和过滤器更加迅速的后激活加热至工作温度，且所述催化转化器运行的更快开始。在直通道中，所述舍伍德数和努赛尔特数对于三角形通道为约2.5而对于正方形通道为约3。这些数值随流速增加而缓慢增长。
[0025]代表质量传递的高努赛尔特数，象征着被