颗粒捕捉器的非均匀热膨胀系数分布制造技术

本发明专利技术公开了颗粒捕捉器的非均匀热膨胀系数分布，颗粒捕捉器的非均匀热膨胀系数分布，包括如下步骤：S1、将产品分成中心与外围边缘两个区；S2、中心区的半径为R

Nonuniform thermal expansion coefficient distribution of particle trapper

【技术实现步骤摘要】
颗粒捕捉器的非均匀热膨胀系数分布
本专利技术涉及颗粒捕捉器
，具体为颗粒捕捉器的非均匀热膨胀系数分布。
技术介绍
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，颗粒捕捉器材料一般是微裂纹型材料，如堇青石等。此类材料的特点是：随着温度的升高，微裂纹开始闭合，从而造成热膨胀系数的增加，与此同时，由于再生时温度的升高，中心到边缘地区温差增大(如中心1100度，边缘500度)，几种因素的作用，导致热应力增加很大。虽然有多种结构设计的想法，(如专利申请201910526177.8)以改善颗粒捕捉器的热震性能，但都是从增加强度的角度出发，涉及复杂的模具加工，本专利技术从减少热应力的角度出发，提出在颗粒捕捉器内部材料具有非均匀热膨胀系数的分布，从而在源头降低了热应力，减少了热震失效的可能性，从而有效地提高了颗粒捕捉器的抗热震性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供颗粒捕捉器的非均匀热膨胀系数分布，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：颗粒捕捉器的非均匀热膨胀系数分布，包括如下步骤：S1、将产品分成中心与外围边缘两个区；S2、中心区的半径为R1，产品半径为R0，R1/R0比例在0到0.5之间，最佳范围是0.1-0.4，中心区以外都属于外围的边缘区域；S3、外围的边缘区域的半径为R2,R2/R0比例在0.5到1之间，最佳范围是0.6-1；S4、中心区的热膨胀系数为α1，再生时温度为T1，边缘区的热膨胀系数为α2，再生时温度为T2；S5、中心区的热膨胀系数α1小于边缘区的热膨胀系数α2，再生时，T1>>T2，中心膨胀值ΔL1＝α1*(T1-TRT)，边缘膨胀值ΔL2＝α2*(T2-TRT)，根据计算公式可知，中心与边缘区热膨胀值的差值变小，从而降低了热应力。优选的，所述S1中的产品为颗粒捕捉器。优选的，所述颗粒捕捉器由微裂纹材料制成。优选的，所述微裂纹材料的热膨胀系数随着温度的升高而增加。优选的，所述S5中的α1是中心的热膨胀系数，α2是边缘的热膨胀系数，T1是中心区域温度，T2是边缘区域温度，TRT是室温。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、通过对中心及边缘地区材料的热膨胀系数进行设计，从而使得边缘地区的热膨胀系数大于中心地区的对应值。2、由于微裂纹材料的热膨胀系数随着温度的升高而增加，在再生过程中，因为中心温度显著高于边缘温度，所以上面的热膨胀系数不均匀性分布，会导致中心及边缘的膨胀值差别缩小，从而导致热应力变小。3、通过此类材料设计，将热膨胀系数的不均匀分布与温度的不均匀分布结合起来，从原理上降低了热应力。4、此类材料设计也可与其它结构设计一起应用。附图说明图1为本专利技术微裂纹材料的热膨胀系数与温度关系示意图；图2为本专利技术颗粒捕捉器的正面视图；图3为本专利技术对称结构的颗粒捕捉器原理示意图；图4为本专利技术非对称结构的颗粒捕捉器原理示意图；具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-3，本专利技术提供一种技术方案：颗粒捕捉器的非均匀热膨胀系数分布，包括如下步骤：S1、将产品分成中心与外围边缘两个区。S2、中心区的半径为R1，产品半径为R0，R1/R0比例在0到0.5之间，最佳范围是0.1-0.4，中心区以外都属于外围的边缘区域。S3、外围的边缘区域的半径为R2,R2/R0比例在0.5到1之间，最佳范围是0.6-1。S4、中心区的热膨胀系数为α1，再生时温度为T1，边缘区的热膨胀系数为α2，再生时温度为T2。S5、中心区的热膨胀系数α1小于边缘区的热膨胀系数α2，再生时，T1>>T2，中心膨胀值ΔL1＝α1*(T1-TRT)，边缘膨胀值ΔL2＝α2*(T2-TRT)，根据计算公式可知，中心与边缘区热膨胀值的差值变小，从而降低了热应力。具体的，S1中的产品为颗粒捕捉器。具体的，颗粒捕捉器由微裂纹材料制成。具体的，微裂纹材料的热膨胀系数随着温度的升高而增加。具体的，S5中的α1是中心的热膨胀系数，α2是边缘的热膨胀系数，T1是中心区域温度，T2是边缘区域温度，TRT是室温。实施例1，请参阅图1-3，将颗粒捕捉器分为两个区域，中心区域与边缘区域，通过材料设计，使得中心区域的材料热膨胀系数低于边缘区域材料的热膨胀系数，在再生过程中，中心温度高，而边缘温度低，相对应的热膨胀系数相差减少，从而使得膨胀量差别(中心到边缘)减少，进而减少了热应力，相应的计算公式如下：中心膨胀值ΔL1＝α1*(T1-TRT)边缘膨胀值ΔL2＝α2*(T2-TRT)α1是中心的热膨胀系数，α2是边缘的热膨胀系数，T1是中心区域温度，T2是边缘区域温度，TRT是室温。对于同一微裂纹材料，其热膨胀系数随着温度的升高而增加，所以导致α1与α2具有不同的数值，颗粒捕捉器为堇青石颗粒捕捉器，通常在再生过程的最高温度，T1>>T2，T1＝1000-1100℃堇青石颗粒捕捉器适用温度，α1大；而T2＝500-600℃(近皮肤处)，α2小，从而导致膨胀量相差很多(中心膨胀量远远大于边缘)，在中心与边缘的交界处产生拉应力，造成开裂。而在本专利技术的情况下，通过材料设计，使得中心区域的材料热膨胀系数低于边缘区域材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.颗粒捕捉器的非均匀热膨胀系数分布，其特征在于：包括如下步骤：/nS1、将产品分成中心与外围边缘两个区；/nS2、中心区的半径为R

【技术特征摘要】
1.颗粒捕捉器的非均匀热膨胀系数分布，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将产品分成中心与外围边缘两个区；
S2、中心区的半径为R1，产品半径为R0，R1/R0比例在0到0.5之间，最佳范围是0.1-0.4，中心区以外都属于外围的边缘区域；
S3、外围的边缘区域的半径为R2,R2/R0比例在0.5到1之间，最佳范围是0.6-1；
S4、中心区的热膨胀系数为α1，再生时温度为T1，边缘区的热膨胀系数为α2，再生时温度为T2；
S5、中心区的热膨胀系数α1小于边缘区的热膨胀系数α2，再生时，T1>>T2，中心膨胀值ΔL1＝α1*(T1-TRT)，边缘膨胀值ΔL2＝α2*(T2-TRT)，根据计算公式可知，...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪卫国，
申请(专利权)人：常州浩蔚环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32