專利名稱：用于處理廢氣的整體式廢氣處理單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如汽油顆粒過濾器和柴油顆粒過濾器(DPF)等顆粒過濾器形式的整體式廢氣處理設(shè)備或單元，以及用于處理來自燃燒過程的廢氣的催化單元，比如催化轉(zhuǎn)化器、柴油機(jī)氧化催化器(DOC)和用于道路和非道路交通工具、機(jī)車和穩(wěn)態(tài)電能應(yīng)用的壓縮機(jī)的選擇性催化還原催化器(SCR)，更具體地，本發(fā)明涉及圍繞整體式過濾器或整體式催化載體的結(jié)構(gòu)的外圓周表面安放有支撐或安裝墊以便將該結(jié)構(gòu)支撐在殼體內(nèi)的整體式廢氣處理單元。
背景技術(shù)：
汽車產(chǎn)業(yè)中都知道包括廢氣處理系統(tǒng)以改善廢氣排放，該廢氣處理系統(tǒng)采用汽油顆粒過濾器或柴油顆粒過濾器和/或一個或多個諸如催化轉(zhuǎn)化器、柴油機(jī)氧化催化器單元、或選擇性催化還原催化器單元的催化器單元。在這樣的催化器單元中，催化劑通常作為涂層被承載在諸如具有整體式結(jié)構(gòu)的陶瓷基體(substrate)的支承基體結(jié)構(gòu)上，而且在顆粒過濾器中，通常采用可以是非催化性的整體式過濾器結(jié)構(gòu)。一般，這種整體式結(jié)構(gòu)的橫截面為卵形或圓形的，并且這種整體式結(jié)構(gòu)通常纏裹有一層支承或安裝墊，該層支承或安裝墊定位在單元的外殼體與該整體式結(jié)構(gòu)之間以利于保護(hù)整體式結(jié)構(gòu)免受可能從殼體傳遞至整體式結(jié)構(gòu)的沖擊力和振動力的影響。通常，該支承或安裝墊由耐熱和減振型材料制成， 諸如玻璃纖維墊、陶瓷纖維墊、或石棉墊。盡管這些構(gòu)造對于它們的預(yù)期目的是有效的，但總是存在改進(jìn)的空間。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個特征，提供了一種用于處理來自燃燒過程的廢氣的整體式廢氣處理單元。根據(jù)進(jìn)一步的特征，提供了一種用于燃燒過程并且包括整體式廢氣處理單元的廢氣處理系統(tǒng)。整體式廢氣處理單元包括具有平行于縱向軸線延伸的外表面的整體式結(jié)構(gòu)；繞所述外表面纏繞的至少兩個支承墊的層；以及夾在所述至少兩個支承墊的層之間的至少一個金屬箔的層。作為一個特征，所述整體式廢氣處理單元進(jìn)一步包括繞最外層支承墊纏繞的最外
層金屬箔。在一個特征中，所述整體式廢氣處理單元進(jìn)一步包括圍繞著繞所述催化劑載體纏繞的最外層的殼體。根據(jù)一個特征，所述整體式結(jié)構(gòu)具有以所述縱向軸線為圓心的圓形橫截面。作為一個特征，所述整體式結(jié)構(gòu)包括催化劑。根據(jù)一個特征，所述整體式結(jié)構(gòu)包括陶瓷基體。在一個特征中，所述整體式結(jié)構(gòu)包括多孔結(jié)構(gòu)。作為一個特征，所述金屬箔的至少一部分是帶穿孔的。根據(jù)一個特征，所述金屬箔限定出邊緣密封部，所述邊緣密封部在所述支承墊的位于所述整體式廢氣處理單元的一個端部或兩個端部處的相鄰邊緣上延伸。在一個特征中，所有所述支承墊的層通過至少一個金屬箔的層隔開。從閱讀包括所附權(quán)利要求和附圖在內(nèi)的整個說明書，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


圖1算是用于燃燒過程并且包括實施本發(fā)明的整體式廢氣處理單元的廢氣處理系統(tǒng)的示意圖。圖2是自圖1中的線2-2截取的放大圖。圖3是類似于圖2的視圖，但示出了整體式廢氣處理單元的替代實施方式。圖4A和4B算是示出一種組裝圖1-3的整體式廢氣處理單元的方法的示意圖。圖5是從線5-5截取的視圖，示出了圖1-4的整體式廢氣處理單元的一個部件的一部分。圖6-12C是自圖1中的線6-6截取的放大的局部視圖，示出了多種包括一個或多個邊緣密封件的用于圖1的整體式廢氣處理單元的可能構(gòu)造。
具體實施例方式參見圖1，示出了用于處理廢氣12的整體式廢氣處理設(shè)備或單元10，廢氣12來自燃燒過程，比如來自壓燃機(jī)14。整體式廢氣處理單元10是廢氣處理系統(tǒng)16的一部分，該廢氣處理系統(tǒng)16在整體式廢氣處理單元10的上游、或下游、或上下游還可以包括其它廢氣處理部件18。部件18可以是任意適合的類型和構(gòu)造，并且作為幾個示例可以包括消音器、柴油顆粒過濾器、噴射器和閥，諸如廢氣再循環(huán)閥。如圖2所示，整體式廢氣處理單元10包括整體式結(jié)構(gòu)20、至少兩層22支承墊M 和夾在兩層22支承墊M之間的至少一層沈金屬箔28、以及外殼體30。如圖2所示，優(yōu)選地，在最外層22與殼體30之間還包括一層或更多層32金屬箔觀。然而，如由圖3中的構(gòu)造示出的，在一些應(yīng)用當(dāng)中，可能期望最外層22緊鄰殼體30。優(yōu)選地，金屬箔觀減少了層22之間以及來自整體式結(jié)構(gòu)20和廢氣12的有效熱傳導(dǎo)，并使來自整體式結(jié)構(gòu)20和廢氣12的輻射傳熱減少。這對于在整體式結(jié)構(gòu)20包括催化劑的情況下將廢氣12和整體式結(jié)構(gòu)20的溫度保持就期望的催化反應(yīng)而言適合并且優(yōu)選最佳的溫度范圍內(nèi)是非常有利的。在一些應(yīng)用中，可能期望金屬箔不要過多地減少層與層之間的和/或來自整體式結(jié)構(gòu)20和廢氣12的有效熱傳導(dǎo)。盡管整體式結(jié)構(gòu)20可以是任意適合的類型和構(gòu)造，其中許多已知，但是在圖2和圖3所示的優(yōu)選實施方式中，整體式結(jié)構(gòu)20為承載著適于單元10的預(yù)期功能的催化劑涂層——比如例如適合的氧化催化劑或適合的選擇性催化還原催化劑——的整體式多孔陶瓷結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，如從圖1中最佳示出的，整體式結(jié)構(gòu)20具有平行于縱向軸線34延伸的外表面32，其通常與廢氣12穿過單元10的流動方向吻合。盡管可以采用任意適合的橫截面， 例如包括卵形、橢圓形、三角形、矩形和六邊形，但是在圖2和3中示出的優(yōu)選實施方式具有以軸線34為中心的圓形橫截面，從而限定出整體式結(jié)構(gòu)20和外表面32的圓柱形形狀。
每層22支承墊對可以由任意適合的材料制成，其中許多材料是已知的，例如包括玻璃纖維墊、石棉墊、或者諸如耐火陶瓷纖維、莫來石陶瓷纖維、或其它高鋁陶瓷纖維的陶瓷纖維墊。在一些應(yīng)用中，可能期望每一層22都是由相同的墊材料制成的，但在另一些應(yīng)用中，可能期望其中一層或更多層22由與任何其它層22的墊材料不同的墊材料制成。優(yōu)選地，每層22的支承墊M具有在兩個鄰接的周向端部36之間延伸的周向長度，所述端部 36可以如圖2所示是直角的或者可以如圖3所示斜切的。然而，在一些應(yīng)用中，可能期望每一層22形成為在圓周方向上連續(xù)的套筒。此外，在一些應(yīng)用中，可能期望支承墊為繞整體式結(jié)構(gòu)20螺旋形纏繞的連續(xù)長度，并且金屬箔也為在通過支承墊的螺旋形纏繞形成的各層22之間的繞整體式結(jié)構(gòu)20螺旋形纏繞的連續(xù)長度。金屬箔觀的各層沈和觀可以由任意適合的金屬材料制成，例如可以由不銹鋼箔或鋁箔制成。如果單元10包括多于一層沈、32，那么在一些應(yīng)用中可能期望每層沈、32都由相同的金屬箔材料制成，而在另一些應(yīng)用中，可能期望這些層26、32中至少一層由與任何其它層26、32的金屬箔材料不同的金屬箔材料制成。優(yōu)選地，各層沈、32的金屬箔觀具有在鄰接端部38之間延伸的周向長度，所述端部38可以如圖2所示為直角的或者可以如圖3所示斜切的。此外，取決于各種具體應(yīng)用的要求和參數(shù)，端部38可以如圖3所示以及如圖2的兩個最內(nèi)層22和沈所示與相鄰層22、26、32的端部36周向地對齊，或者它們可以如圖2的最外層22、32所示與相鄰層22、26、32的端部36偏置。與層22 —樣，在一些應(yīng)用中，可能期望各層26形成為在圓周方向上連續(xù)的套筒。另外，在一些應(yīng)用中，可能期望在繞整體式結(jié)構(gòu)20纏繞支承墊M和金屬箔觀之前將金屬箔觀層疊到支承墊M上。參見圖4A和4B，一種組裝整體式廢氣處理單元10的方法是通過使整體式結(jié)構(gòu)20 如箭頭A所示繞軸線34旋轉(zhuǎn)，同時如箭頭B所示以合適的速度供給墊M來繞整體式結(jié)構(gòu) 20纏繞支承墊M的第一層22，然后在再次如箭頭A和B所示使整體式結(jié)構(gòu)20與第一層22 一起繞軸線34旋轉(zhuǎn)并以合適的速度提供箔觀和墊M的同時將金屬箔觀的層沈與支承墊M的第二層22 —起進(jìn)行纏繞。或者，可將各個層22和M作為單獨(dú)的層依次繞整體式結(jié)構(gòu)20進(jìn)行纏繞，或者將它們作為一個同時繞整體式結(jié)構(gòu)進(jìn)行纏繞的夾層結(jié)構(gòu)提供。參見圖5，示出了其中一個層沈或32的金屬箔觀的一部分40，以說明可選構(gòu)造， 其中在部分40中設(shè)有穿孔42的陣列，以增大金屬箔觀與任意相鄰層22 J6或32之間的摩擦。就此而言，優(yōu)選通過給箔觀打孔而形成穿孔42從而在穿孔42的外圍形成凸緣44。 在一些應(yīng)用中，可能期望凸緣全部位于箔28的一側(cè)上，而在另一些應(yīng)用中，可能期望對于某些穿孔42凸緣44位于箔28的一側(cè)上，對于另一些穿孔42凸緣44則位于箔28的相反側(cè)上。還可以通過使箔觀隆起、使箔觀帶毛口、給箔觀沖孔、使箔觀起波紋、或在箔觀上使用其它類型的表面粗糙化處理來增大摩擦力。取決于各種應(yīng)用的參數(shù)，該部分40可在箔觀的有限周向長度上延伸或在箔觀的整個周向長度上延伸。應(yīng)當(dāng)理解，在一些應(yīng)用中， 這種摩擦加強(qiáng)對于層26或32中的全部或任何一個而言可能都是不期望的。參見圖6A和6B，示出了另一種可選方式，其中每個層沈的金屬箔28縱向地延伸超過相鄰支承墊M的各縱向邊緣46，從而在該相鄰支承墊M的邊緣46上限定出邊緣密封部48，以限制廢氣12進(jìn)入支承墊M中。在圖6A中，每個層沈的外邊緣沿徑向向內(nèi)的方向折疊，從而限定出邊緣密封部48，而在圖6B中，每個層沈的邊緣沿徑向向上的方向折疊從而形成邊緣密封部48。圖7A和7B類似與圖6A和6B，但是增加了附加箔條50，以通過鄰接每個層沈的折疊邊緣而提供用于邊緣密封部48的附加結(jié)構(gòu)。圖8A和8B示出了另一種可選方式，其中或者最內(nèi)層26或者最外層沈的金屬箔觀延伸得足夠遠(yuǎn)從而能夠徑向地向內(nèi)或徑向地向外折疊成形成在兩個支承墊M的層22的范圍上延伸的邊緣密封部48。圖9 示出了圖8A和8B的與圖7A和7B的條50相關(guān)的理念。圖10示出了在單層22支承墊M 和單層沈金屬箔28的情況下設(shè)置邊緣密封部48的實施方式，圖11示出了不使用層沈而是用兩個條50與邊緣箔52結(jié)合從而限定出邊緣密封部48的實施方式。應(yīng)當(dāng)理解，在一些應(yīng)用中，可能期望對于以上實施方式中的任意一個僅在支承墊M的一端上設(shè)置多個或一個邊緣密封部48，圖12A、12B和12C中示出了這種構(gòu)造的一些示例。
應(yīng)當(dāng)理解，通過設(shè)置一個或更多個層沈、32，可以因為在整體式廢氣處理單元10 內(nèi)提供了更好的熱隔離并提供了與單元10的更好的熱隔離而使整體式廢氣處理單元10的性能較之于常規(guī)整體式廢除處理單元得到提高。
權(quán)利要求
1.一種用于處理來自燃燒過程的廢氣的整體式廢氣處理單元，所述整體式廢氣處理單元包括具有平行于縱向軸線延伸的外表面的整體式結(jié)構(gòu)；繞所述外表面纏繞的至少兩個支承墊的層；以及夾在所述至少兩個支承墊的層之間的至少一個金屬箔的層。
2.如權(quán)利要求1所述的整體式廢氣處理單元，進(jìn)一步包括繞最外層支承墊纏繞的最外層金屬箔。
3.如權(quán)利要求1所述的整體式廢氣處理單元，進(jìn)一步包括圍繞著繞所述整體式結(jié)構(gòu)纏繞的最外層的殼體。
4.如權(quán)利要求1所述的整體式廢氣處理單元，其中，所述整體式結(jié)構(gòu)具有以所述縱向軸線為圓心的圓形橫截面。
5.如權(quán)利要求1所述的整體式廢氣處理單元，其中，所述整體式結(jié)構(gòu)包括催化劑。
6.如權(quán)利要求1所述的整體式廢氣處理單元，其中，所述整體式結(jié)構(gòu)包括陶瓷基體。
7.如權(quán)利要求1所述的整體式廢氣處理單元，其中，所述整體式結(jié)構(gòu)包括多孔過濾器結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的整體式廢氣處理單元，其中，所述金屬箔的至少一部分是帶穿孔的。
9.如權(quán)利要求1所述的整體式廢氣處理單元，其中，所述金屬箔限定出邊緣密封部，所述邊緣密封部在所述支承墊的位于所述整體式廢氣處理單元的相反端部處的相鄰邊緣上延伸。
10.如權(quán)利要求1所述的整體式廢氣處理單元，其中，所有所述支承墊的層通過至少一個金屬箔的層隔開。
11.一種用于燃燒過程的廢氣處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于處理廢氣的整體式廢氣處理單元，所述整體式廢氣處理單元包括具有平行于縱向軸線延伸的外表面的整體式結(jié)構(gòu)；繞所述外表面纏繞的至少兩個支承墊的層；以及纏繞在所述至少兩個支承墊的層之間的至少一個金屬箔的層。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述整體式廢氣處理單元進(jìn)一步包括繞最外層支承墊纏繞的最外層金屬箔。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述整體式廢氣處理單元進(jìn)一步包括圍繞著繞所述整體式結(jié)構(gòu)纏繞的最外層的殼體。
14.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述層由支承墊和金屬箔的螺旋形纏繞限定。
15.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述金屬箔的至少一部分是帶穿孔的。
16.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述金屬箔限定出邊緣密封部，所述邊緣密封部在所述支承墊的位于所述整體式廢氣處理單元的相反端部處的相鄰邊緣上延伸。
17.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所有所述支承墊的層通過至少一個金屬箔的層隔開。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種整體式廢氣處理設(shè)備或單元(10)，用于處理來自燃燒過程(14)的廢氣(12)，該整體式廢氣處理設(shè)備或單元(10)為廢氣處理系統(tǒng)(16)的一部分，該廢氣處理系統(tǒng)(16)可包括其它廢氣處理部件(18)。整體式廢氣處理單元(10)包括整體式結(jié)構(gòu)(20)；至少兩個支承墊(24)的層(22)；以及夾在兩個支承墊(24)的層(22)之間的至少一個金屬箔(28)的層(26)。
文檔編號B01D53/00GK102361677SQ201080012793
公開日2012年2月22日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者默克 B., 奧利維爾 K., 拉塔姆 R., 弗里斯 S. 申請人:坦尼科汽車營業(yè)公司