[发明专利]废气处理装置

说明书

技术领域

一种用于处理废气的装置，例如催化式排气净化器或者柴油机颗粒 捕集器。该装置包括通过安装垫安装在外壳中的易碎的结构，该安装垫 布置在该外壳与该易碎结构之间的间隙中。

发明背景

废气处理装置被用于汽车来降低发动机排放造成的大气污染。广泛 使用的废气处理装置的例子包括催化式排气净化器和柴油机颗粒捕集 器。

用于处理汽车发动机废气的催化式排气净化器包括外壳、用于保持 催化剂的易碎的催化剂承载结构(该催化剂用来进行一氧化碳和烃的氧化 以及氮的氧化物的还原)和安装垫，该安装垫布置在易碎的催化剂承载结 构外表面与外壳内表面之间来将该易碎的催化剂承载结构弹性保持在外 壳中。

用于控制柴油发动机所产生的污染的柴油机颗粒捕集器通常包括 外壳、用于收集来自柴油机发动机排放物颗粒的易碎的颗粒过滤器或者 捕集器、和安装垫，该安装垫布置在该过滤器或者捕集器的外表面与外 壳内表面之间来将该易碎的过滤器或者捕集器结构弹性保持在该外壳 中。

所述的易碎结构通常包含由金属易碎材料或者易碎的陶瓷材料例如 氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化锆、堇青石、碳化硅等等制成的单片 结构。这些材料提供了具有多个气体流道的骨架类型结构。这些单片结 构可以是如此易碎的，以至于甚至小的冲击载荷或者应力经常足以使它 们破裂或者压碎。为了保护该易碎的结构免受热和机械振动和其他上述 的应力，以及为了提供热绝缘和气密性，将安装垫布置在该易碎的结构 与外壳之间的间隙中。

所用的安装垫材料应当能够满足由易碎结构制造者或者废气处理装 置制造者所提出的诸多设计或者物理要求中的任何一个。例如，该安装 垫材料应当能够在易碎的结构上产生有效的残留保持压力，甚至当废气 处理装置经历宽的温度波动时也应当如此，该宽的温度波动引起了金属 外壳与该易碎结构相比而言明显的膨胀和收缩，这依次引起了安装垫在 一定的时期内明显的压缩和释放循环。

在废气处理装置中所用的陶瓷和金属基底大部分时候是安装在带有 无机纤维基安装垫的金属外壳中的。这种安装垫材料可以仅仅包含无机 纤维。但是，该安装垫材料也可以包含其他类型的纤维，有机粘合剂， 无机粘合剂和膨胀材料。

安装垫必须能够在宽的运行温度范围有效的将基底保持在适当的位 置上。基底由于振动而遭受了作用在该基底上的轴向力。安装垫还补偿 了这样的事实，即，金属外壳比基底本身膨胀的大或者小。不同的废气 处理装置运行在环境条件20℃-大约1200℃的整个温度范围内。所以，安 装垫必须在这个宽的温度范围内提供强的保持压力性能。

从更有效的发动机设计或者柴油驱动车辆数量的增加而言，由于低 温使用变得越来越流行，因此人们更多的期望安装垫能够在低温和高温 二者中都表现出色。

对于低温废气处理装置应用例如柴油机颗粒捕集器或者柴油机催化 剂结构而言，虽然这些装置没有达到在高温催化式排气净化器中所具有 的温度，但是所使用的易碎结构的重量和填加技术要求安装垫具有有效 的最小残留保持压力。在这些应用中，对于安装垫而言，优选是达到至 少大约25kPa的更高的最小剪切强度，来防止易碎结构的移位和损坏。 在具有重型基底的如此高的过负载应用中，这些垫子产品的摩擦系数在 所使用的条件下仍然是大约0.45。所以，在大约300℃的温度测试1000 个循环之后，用于这种类型应用的安装垫应当具有至少大约50kPa的有 效的最小残留保持压力。

在低温应用中，例如涡轮增压直喷式(TDI)柴油驱动车辆中，废气温 度典型的是大约150℃，并且不会超过300℃。在该领域中已经观察到催 化式排气净化器(其组装有典型的膨胀垫子)不能有效的具有出乎意料的 高频率。

造成这些失效的一个原因是废气的温度太低而不能使得膨胀材料(典 型是的蛭石粒子)发生膨胀。这甚至在这样的排气净化器中也发现了，该 排气净化器已经预热到大约500℃来对膨胀粒子进行预膨胀。当随后用于 低温应用时，该垫子不能提供对易碎结构的足够的压力，并且因此是失 效的。在高于350℃的温度时，该膨胀粒子膨胀并且提高了垫子对该易碎 结构的保持力。