球型導流雙段載體式催化轉化器的製作方法

2023-06-03 21:24:51

專利名稱：球型導流雙段載體式催化轉化器的製作方法
技術領域：
該發明涉及的是一種用於汽油機尾氣後處理的催化轉化器，特別是一種球型導流雙段載體式催化轉化器，屬於汽車尾氣治理和環保技術領域。
在設計催化轉化器時，從催化器的結構優化方面來看，它對催化器性能的影響主要體現在氣體流速分布、壓力損失和溫度分布上。在對催化器進行結構優化設計時，在滿足安裝空間的前提下，應使載體內的氣流儘可能分布均勻，同時使整個催化器的壓力損失儘可能小。
目前市場上使用的催化轉化器中的載體為圓柱體形，載體兩端面都為平面，這使得催化轉化器進口擴壓器內存在較大的回流區，導致載體內流速分布很不均勻和載體內壓力損失增大，流速分布不均勻使得載體內的催化劑得不到有效利用，降低催化轉化效率，還造成載體中心區域的氣流速度和溫度過高，加劇催化劑的劣化速度，縮短其使用壽命，另外，流速分布不均勻還會導致載體徑向溫度梯度過大，產生較大的熱應力梯度，產生熱疲勞損害，同時，速度分布對催化轉化器的起燃特性和熱響應也有較大的影響；載體內較大的壓力損失使得發動機的排氣背壓增大，這不但制約了發動機的輸出功率，還影響發動機的燃油經濟性，特別是在較高的排氣流量和較高的溫度下。
在已有技術中，英國Coventry大學的J.Wollin and S.F.Benjamin在A study ofthe Flow Performance of Ceramic Contoured Substrates for Automotive ExhaustCatalyst Systems(SAE1999-01-3626)一文中提出了通過對催化轉化器載體前端造型來改善載體內流速分布的方法，在該文中，催化轉化器的載體前端做成球型或錐型，用於改善載體的入流條件，來改善載體內的速度分布均勻性和減小載體內的壓力損失，進而改善催化轉化器的流動特性，但由於載體在孔隙率不變的條件下，載體前端受到較為明顯的阻力，載體造型端直接受高溫高壓氣流的衝擊，容易導致載體前端的應力疲勞損害，載體上的催化劑老化速度加快，最終影響催化轉化器的使用壽命。另外，就導流面的造型來講，球型載體的導流面為流線性，從空氣動力學角度上，其流動特性要比錐型導流面更優。
該種結構的催化轉化器，不但載體的流動特性得到較大的改善，而且減小載體前端的衝擊程度，從而提高與之相關的催化轉化器的各項性能指標。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的具體實施作進一步描述，如

圖1所示，本發明主要包括圓柱形殼體1、球形導流載體2、緩衝室3、主載體4、減振層5、定位凸臺6、擴壓器7和收縮管8。首先將球形導流載體2和主載體4放入圓柱形殼體1內，並通過定位凸臺6軸向定位，由兩圓形凸臺在球形導流載體2和主載體4之間隔出緩衝室3。擴壓器7與收縮管8分別被焊接在圓柱形殼體1的進口與出口處，球形導流載體2和主載體4依靠擴壓器7和收縮管8的錐角軸向固定。球形導流載體2和主載體4在安裝時，外表面圍繞著減振層5，當催化轉化器第一次受熱時，減振層5體積明顯膨脹，而在冷卻時部分收縮，這樣使得球形導流載體2和主載體4與殼體間的縫隙完全脹死並密封。
該球型導流雙段載體式催化轉化器的載體由球型導流載體2和主載體4兩部分組成，兩段載體之間有一緩衝室3。其中，球型導流載體2的空隙率較大，氣流流過的阻力較小，在減小球形載體2前端受衝擊的情形下，起到導流作用；主載體4的空隙率較小，氣流流過的阻力相對大，催化轉化器的氧化還原反應主要發生在主載體4上；兩段載體間的緩衝室3對導流載體2下遊氣流起到壓力與速度的緩衝作用，使得主載體前端壓力分布和入流速度分布進一步均勻化。
權利要求
1.一種球型導流雙段載體式催化轉化器主要包括圓柱形殼體1，主載體4，減振層5，擴壓器7，和收縮管8，其特徵在於還包括球形導流載體2，緩衝室3和定位凸臺6。球形導流載體2和主載體4放在圓柱形殼體1內，通過定位凸臺6軸向定位，由兩圓形凸臺6在球形導流載體2和主載體4之間隔出緩衝室3。擴壓器7與收縮管8分別被焊接在圓柱形殼體1的進口與出口處，擴壓器7和收縮管8的錐角使得球形導流載體2和主載體4軸向固定。
2.由權利要求1所述的「球型導流雙段載體式催化轉化器」，其特徵還在於球形導流載體2和主載體4的空隙率不同，球形導流載體2的空隙率大，主載體的空隙率與之相比較小。
全文摘要
球型導流雙段載體式催化轉化器，主要包括圓柱形殼體、球形導流載體、緩衝室、主載體、減振層、定位凸臺、擴壓器和收縮管。它的載體由球型導流載體和主載體兩部分組成，兩段載體之間有一緩衝室。其中，球形導流載體的空隙率較大，氣流流過的阻力較小，在減小球形載體前端受衝擊的情形下，起到導流作用；主載體的空隙率較小，氣流流過的阻力相對較大，催化轉化器的氧化還原反應主要發生在該段載體上；兩段載體間的緩衝室對導流載體下遊氣流起到壓力與速度的緩衝作用，使得主載體前端壓力分布和入流速度分布進一步均勻，從而在改善催化轉化器流動特性的基礎上，提高催化轉化器的性能。
文檔編號B01D53/94GK1451852SQ03116600
公開日2003年10月29日 申請日期2003年4月24日 優先權日2003年4月24日
發明者陳曉玲, 張武高, 陸震, 黃震 申請人:上海交通大學