[发明专利]拼接式非均匀热膨胀颗粒捕捉器

说明书

本发明涉及一种拼接式非均匀热膨胀颗粒捕捉器，由多个方块通过混凝土层粘贴后构成，所述每个方块上均均布有若干个蜂窝状的孔洞，所述颗粒捕捉器的中心位置为中心区域，其余区域为外围区域，中心区域的方块为碳化硅制成，外围区域的方块为碳化硅中加入高熔点高膨胀系数材料制成，碳化硅与高熔点高膨胀系数材料的质量比为1‑10：1。本发明在边缘区域的碳化硅材料中加入高熔点高热膨胀系数材料，从而使得边缘地区的热膨胀系数增加，进而在再生过程中，减少了中心与边缘区域的热膨胀量的差别，降低了热应力，避免再生时开裂。

技术领域

本发明涉及一种尾气处理装置，尤其是一种拼接式非均匀热膨胀颗粒捕捉器。

背景技术

蜂窝陶瓷颗粒捕捉器技术已被广泛用于汽车及卡车尾气处理上。一般，蜂窝陶瓷颗粒捕捉器采用壁流式过滤方式以去除尾气中的颗粒。原理就是在入口处每隔一孔堵住，另一孔保持通畅；而在出口处，对应的孔保持相反的堵或通。这样，蜂窝陶瓷呈国际象棋的棋盘式，保证尾气必须从壁上通过，从而达到将尾气中的颗粒截留在壁上的目的。

在应用中，尾气中的颗粒(如碳黑)在入口处未封堵的通道里面聚集，等达到一定的量以后，计算机系统会启动再生工程，将收集的碳黑烧去，从而降低了系统的背压。

由于此类碳黑大多数是微米或纳米级小颗粒，其燃烧速度极快，在很短的时间内(十多分钟内)释放出大量热，从而使得颗粒捕捉器内部温度急剧升高。若控制不好，会导致颗粒捕捉器被烧融化。通过计算机控制再生步骤，可以将融化的风险降低。但是，升温过高过快导致的热应力是一直存在，并且是导致颗粒捕捉器开裂的主要原因。

在再生的升温过程中，由于蜂窝陶瓷是一个很大的蓄热体，使得物体中心温度急剧升高，而边缘地带温度相对较低，从而形成了温度梯度，产生热应力。在中心地带，由于温度相对高，所以物体要膨胀，而边缘的低温地带相对于中心要收缩，所以，导致了中心受到的热应力是压应力，而边缘地带受到的是拉应力。对于陶瓷物体来说，一般情况下是拉应力下开裂，所以，再生造成的开裂一般在边缘地带。

此外，对于发动机，润滑油会产生灰分，此类灰分会与碳黑一样积留在入口的通道里，由于灰分的成分是无机氧化物，即使碳黑在再生时被烧掉，而灰分却还是保留在入口通道中。随着里程数的增加，灰分越积越多，导致背压增加，从而影响耗油量。对于轻中型柴油机，由于所用颗粒捕捉器体积小，为降低灰分对背压的影响，一般采用非对称结构以增加灰分的存储能力。在此结构中，入口通道为大孔，而出口通道为小孔，从而提供了更多的灰分存储能力，从而降低了灰分对背压的影响。但是，由于大孔与大孔之间的间距变小，会导致强度下降，所以容易开裂，尤其是在应力及热应力集中的区域。

对于大多数轻中型柴油机所用颗粒捕捉器，因为体积限制，碳载量要求高，为避免材料在再生过程中融化，一般采用碳化硅材质的材料。而由于碳化硅热膨胀系数高，热应力大，一般采用拼接的方式做颗粒捕捉器，碳化硅的方块，被混凝土层所粘粘在一起，形成拼接式颗粒捕捉器。

由于混凝土层的存在，使得径向传热困难，所以导致各个方块之间温差很大。在此种情况下，中心与边缘地区的温差会导致拉应力在边缘地区集中，而导致开裂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在边缘区域的碳化硅材料中加入高熔点高热膨胀系数材料，从而使得边缘地区的热膨胀系数增加，进而在再生过程中，减少了中心与边缘区域的热膨胀量的差别，降低了热应力，避免再生时开裂的拼接式非均匀热膨胀颗粒捕捉器。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种拼接式非均匀热膨胀颗粒捕捉器，由多个方块通过混凝土层粘贴后构成，所述每个方块上均均布有若干个蜂窝状的孔洞，所述颗粒捕捉器的中心位置为中心区域，其余区域为外围区域，中心区域的方块为碳化硅制成，外围区域的方块为碳化硅中加入高熔点高膨胀系数材料制成，碳化硅与高熔点高膨胀系数材料的质量比为1-10：1。

优选的，所述高熔点高膨胀系数材料为氧化铝、氧化镁、氧化锆和尖晶石中的一种。