带氧化功能的部分流颗粒捕捉器制造技术

一种带氧化功能的部分流颗粒捕捉器，由金属板卷合而成的壳体（1）、固定于壳体内的载体（2）组成，载体（2）由涂有催化剂的波纹形金属网底板（3）、涂有催化剂的纤维层（4）与涂有催化剂的波纹形金属网上板（5）卷合而成。本实用新型专利技术所述的带氧化功能的部分流颗粒捕捉器具有更高的颗粒物去除效率、不易堵塞、抗硫性能好、耐久性强、起动性能佳、抗热性能和机械抗震性强、易于集成到排气系统及消声器中等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种带氧化功能的部分流颗粒捕捉器，由金属板卷合而成的壳体（1）、固定于壳体内的载体（2）组成，载体（2）由涂有催化剂的波纹形金属网底板（3）、涂有催化剂的纤维层（4）与涂有催化剂的波纹形金属网上板（5）卷合而成。本技术所述的带氧化功能的部分流颗粒捕捉器具有更高的颗粒物去除效率、不易堵塞、抗硫性能好、耐久性强、起动性能佳、抗热性能和机械抗震性强、易于集成到排气系统及消声器中等优点。【专利说明】带氧化功能的部分流颗粒捕捉器
本技术涉及汽车尾气净化技术，特别涉及用于以柴油为燃料的汽车尾气净化。
技术介绍
目前，各国汽车排放法规不断加严，欧洲即将由欧V升级到欧VI，我国借鉴欧洲汽车排放标准，即将进入国IV阶段，国家标准的提高意味着对汽车排放物限制的提高，尤其是对粉尘颗粒和氮氧化物的排放。与汽油机相比，柴油机以其良好的动力性、经济性及较低的CO2与HC排放广泛应用于交通运输、工程机械等领域，但但其颗粒物(PM)排放成为制约其进一步发展的瓶颈。柴油机颗粒物(PM)主要由碳烟等固体颗粒物(S00T)、挥发性有机物(VOF)和高硫含量柴油使用中附加产生的硫酸盐(Sulfates)三部分组成。为满足日益严格的PM排放要求，对柴油机主要采取柴油氧化催化器(D0C)、柴油颗粒捕捉器(DPF)和颗粒氧化催化器(POC)等PM排放控制后处理技术。柴油氧化催化器可有效降低HC和CO，消除部分PM(消除可溶性有机物V0F)，对柴油机的动力性和经济性影响较小，结构简单，成本较低，但存在高温老化和催化器中毒的问题。柴油颗粒捕捉器降低PM效率高，但存在背压升高和堵塞的危险，且柴油中的硫会使颗粒过滤系统中毒失效。颗粒氧化催化器能有效捕捉颗粒物，降低PM的效率介于DOC和DPF之间，可通过化学催化再生，没有明显的排气背压升高，且成本低、可靠性好，被认为是适合目前国内柴油机发展和油品水平，可以满足国IV排放法规要求的一种较为经济实用的处理方案。专利号为CN 201461047 U的技术专利《发动机尾气颗粒氧化催化器》中颗粒过滤器主要由铁铬铝烧结毡和不锈钢丝编织网构成，不锈钢丝编织网上的连续弯折形成的槽和铁铬铝烧结毡共同组成多个截面为三角形的气流通道，每一通道从进气端到出气端都是连通的。采用上述技术方法，催化器内部载体结构一致，将导致催化器前端捕集大量颗粒，容易造成前端颗粒积聚而堵塞网孔，加之总有一部分气流沿通道方向直接流过催化器，这部分气流内的颗粒物不能被捕集，故该技术方法存在颗粒物捕集效率不高、不能适应日趋严格的国家排放法规要求的问题，设计一种具有高效颗粒捕集效率且不易阻塞的PM排放控制后处理装置十分必要。
技术实现思路
针对现有技术的不足及国家排放法规日趋严格的要求，本技术的目的在于提出一种带氧化功能的部分流颗粒捕捉器，具有效率更高的颗粒捕集功能且不易堵塞。—种带氧化功能的部分流颗粒捕捉器，由金属板卷合而成的壳体、固定于壳体内的载体组成；其特征在于:上述载体由涂有催化剂的波纹形金属网底板、涂有催化剂的纤维层与涂有催化剂的波纹形金属网上板卷合而成；卷合前，波纹形金属网底板位于最下层，纤维层铺于其表面，波纹形金属网上板的高度与纤维层一致，铺于未铺设纤维层处的波纹形金属网底板表面；卷合前，所述波纹形金属网底板为矩形结构，从卷合起始边开始依次称为卷合起始边、捕捉器出口边、卷合终止边、捕捉器入口边；将卷合起始边方向称作长度方向，将捕捉器出口边方向称作宽度方向；所述纤维层由纤维层第一部分、纤维层第二部分、纤维层第三部分组成；其中纤维层第一部分为矩形结构，它的一条长度边贴着卷合起始边，一条宽度边贴着捕捉器出口边；纤维层第三部分为矩形结构，它的一条长度边贴着卷合终止边，一条宽度边贴着捕捉器入口边；纤维层第二部分为矩形结构，它的两条宽度边分别贴着捕捉器出口边和捕捉器入口边，两条长度边分别与纤维层第一部分和纤维层第三部分相接；其中纤维层第一部分和纤维层第三部分长度和小于波纹形金属网底板长度，纤维层第二部分长度等于波纹形金属底板长度；纤维层第一部分、纤维层第二部分和纤维层第三部分宽度和等于波纹形金属网底板宽度。采取上述技术方案，本技术所述的带氧化功能的部分流颗粒捕捉器的高效颗粒捕集功能实现过程为:纤维层在载体入口段外圆周呈环形分布，在载体全长半径中部呈筒形分布，在载体出口段中心呈柱形分布。由于纤维层的颗粒捕集能力强，气流流经催化器，中心部位的气流流速大且颗粒物浓度高，外周气流流速相对较小，为避免纤维层堵塞，将纤维层布置在载体外周形成载体入口段外圆周纤维层第三部分与波纹形金属网底板相间卷合成的环状部分；载体中间部位波纹形金属网底板与波纹形金属网上板叠加的X型结构部分形成特殊的气流流通通道，气流流经该通道以接触和拦截的方式高效捕集颗粒物并氧化HC、CO，且气流向外圆周方向流动时需经过载体全长半径中部纤维层第二部分与波纹形金属网底板相间卷合成的筒状部分，将对颗粒物进一步捕集；在催化器出口段，气流中的大量颗粒物被捕集，载体出口段中心纤维层第一部分与波纹形金属网底板相间卷合成的柱状部分再进一步拦截残留的颗粒物。该纤维层布置形式使得气流在整个圆周向范围流经纤维层，故催化器的颗粒捕集效率得到较大提升。加之，纤维层、波纹形金属网底板与波纹形金属网上板表面涂有催化剂涂层，具有以下优势:涂层带来的高比表面积有利于提高颗粒物的捕集效率，且涂层表面的空隙可以捕集PMlO以下的小颗粒；涂层不会使催化器的流通通道变窄，可保持网孔开放，且无明显被压升高与平均油耗增加；涂层的抗硫性能好、再生耐久性强；涂层与气流均匀时可最大程度地提高捕集效率，降低再生时造成的温度梯度。所述纤维层第一部分长度与所述纤维层第三部分长度之比为1: (0.5^1.5)，纤维层第一部分与所述波纹形金属网底板长度之比为1: (5^8);在卷合后的径向方向上，所述纤维层第一部分厚度与所述纤维层第三部分厚度之比为1: (0.8-1.2)，纤维层第一部分与所述纤维层第二部分厚度之比为(2.5~3.5):1。根据需处理的气流的实际情况，选择不同的比例设计纤维层的排布，以达到高效的颗粒捕集功能。所述纤维层第一部分长度与所述纤维层第三部分长度相等，与所述波纹形金属网底板长度之比为1:6 ;在卷合后的径向方向上，所述纤维层第一部分与所述纤维层第三部分厚度相等，与所述纤维层第二部分厚度之比为3:1。该尺寸比例为优化尺寸比例，采用该尺寸比例可以使载体具有较高的颗粒捕集效率且不容易发生堵塞。所述波纹形金属网底板与所述波纹形金属网上板所形成的上、下波纹通道呈交叉状，夹角为20-60度。波纹形金属网板具有更高的机械硬度和强度，上、下波纹通道呈交叉状不仅增加了气流与所述波纹形金属网板之间的接触面积，还可使部分气流直接穿过所述波纹形金属网板， 使得颗粒物的捕集效率得到很大提高。同时考虑到，夹角越大，气流与波纹形金属网板之间的接触面积越大，但角度过大又会造成因过量紊流引起的气流压力损失，故选择夹角范围为20-60度。所述壳体、所述波纹形金属网底板与所述波纹形金属网上板的材料为不锈钢，可使催化器具有较小的体积，能根据使用需求直接将两个或多个催化器焊接以改变尺寸，易于集成到排气系统及消声器中；载体的主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带氧化功能的部分流颗粒捕捉器，由金属板卷合而成的壳体（1）、固定于壳体内的载体（2）组成；其特征在于：上述载体（2）由涂有催化剂的波纹形金属网底板（3）、涂有催化剂的纤维层（4）与涂有催化剂的波纹形金属网上板（5）卷合而成；卷合前，波纹形金属网底板（3）位于最下层，纤维层（4）铺于其表面，波纹形金属网上板（5）的高度与纤维层（4）一致，铺于未铺设纤维层（4）处的波纹形金属网底板（3）表面； 卷合前，所述波纹形金属网底板（3）为矩形结构，从卷合起始边（B1）开始依次称为卷合起始边（B1）、捕捉器出口边（B2）、卷合终止边（B3）、捕捉器入口边（B4）；将卷合起始边（B1）方向称作长度方向，将捕捉器出口边（B2）方向称作宽度方向；所述纤维层（4）由纤维层第一部分（4a）、纤维层第二部分（4b）、纤维层第三部分（4c）组成；其中纤维层第一部分（4a）为矩形结构，它的一条长度边贴着卷合起始边（B1），一条宽度边贴着捕捉器出口边（B2）；纤维层第三部分（4c）为矩形结构，它的一条长度边贴着卷合终止边（B3），一条宽度边贴着捕捉器入口边（B4）；纤维层第二部分（4b）为矩形结构，它的两条宽度边分别贴着捕捉器出口边（B2）和捕捉器入口边（B4），两条长度边分别与纤维层第一部分（4a）和纤维层第三部分（4c）相接；其中纤维层第一部分（4a）和纤维层第三部分（4c）长度和小于波纹形金属网底板（3）长度，纤维层第二部分（4b）长度等于波纹形金属底板（3）长度；纤维层第一部分（4a）、纤维层第二部分（4b）和纤维层第三部分（4c）宽度和等于波纹形金属网底板（3）宽度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡广，
申请(专利权)人：胡广，
类型：新型
国别省市：江苏;32