CN102821835A - 制造隔热排气装置的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于制造排气后处理或声学装置（18）的方法，该装置（18）具有最大工作温度Tmax。该方法包括步骤：提供具有大于65％的SiO2的重量百分比的石英纤维隔热材料的衬垫（28）；加热衬垫（28），使所有石英纤维隔热材料升至大于Tmax的温度T；以及在加热步骤后将衬垫（28）安装在该装置（18）中。

Description

制造隔热排气装置的方法
技术领域
本发明涉及排气后处理和/或声学系统，以及在上述系统中运用隔热衬垫或毡织物的装置。
背景技术
隔热毡织物和衬垫运用于排气系统中，以便给系统中的声学装置和后处理装置提供隔热，以控制装置的热交换的来去。已知的是在这种装置的相邻壁面之间放置这样的隔热衬垫，其中这种隔热衬垫的材料被挤压以给该材料提供理想的安装密度，从而通过衬垫与相邻壁面之间的摩擦力，有助于将隔热衬垫保持在其安装位置上。成本通常是任何商用系统中的一个关注点，并且一种成本有效的隔热衬垫材料是由具有大于65％的SiO2的重量百分比的石英纤维（silica fiber）隔热材料制成。可惜的是，当将这种材料运用于排气后处理装置时，由于为了避免隔热衬垫在部件内产生破坏性的运动，隔热衬垫无法与相邻侧壁保持足够的摩擦接合，一段时间后该材料失效。
发明内容
根据本发明的一个特征，提供了一种用于制造排气后处理或声学装置的方法，该装置具有最大工作温度Tmax。所述方法包括步骤：提供具有大于65％的SiO2的重量百分比的石英纤维隔热材料的衬垫；加热所述衬垫，使所有石英纤维隔热材料升至大于Tmax的温度T；以及在所述加热步骤后将所述衬垫安装在所述装置中。
作为一个特征，T至少为1.05×Tmax。
根据一个特征，所述安装步骤包括安装所述衬垫，使所述衬垫在所述装置的两相邻表面之间被挤压，以获得在所述衬垫中的所述隔热材料的0.18克/立方厘米至0.30克/立方厘米的平均安装密度。
在一个特征中，在所述加热步骤期间所述衬垫处于未挤压状态。
作为一个特征，在所述加热步骤期间所述衬垫在卷绕状态下被加热，在所述卷绕状态下所述衬垫形成为具有中心轴的卷。在进一步的特征中，在所述加热步骤期间所述衬垫绕所述中心轴转动。
根据一个特征，在所述加热步骤期间所述衬垫是平面的。
在一个特征中，Tmax在300℃至1100℃的范围内。
作为一个特征，所述安装步骤包括安装所述衬垫，使所述衬垫围绕所述装置的排气通过的核。
在一个特征中，所述石英纤维隔热材料具有大于95％的SiO2的重量百分比。
根据本发明的一个特征，提供了一种用于制造排气后处理或声学装置的方法，该装置具有最大工作温度Tmax。所述方法包括步骤：提供具有大于65％的SiO2重量百分比的石英纤维隔热材料的衬垫；加热所述衬垫，使所有石英纤维隔热材料升至大于Tmax的温度T；以及在所述加热步骤后将所述衬垫安装在所述装置中，使所述衬垫围绕所述装置的排气通过的核，以及所述衬垫在所述装置的两相邻表面之间被挤压，以获得在所述衬垫中的所述隔热材料的0.18克/立方厘米至0.30克/立方厘米的平均安装密度。
本发明的其他目的、特征和优点将在审阅整篇说明书，包括所附的权利要求和附图后变得清楚。
附图说明
图1为采用本发明的排气系统的图形表示；
图2为采用图1的本发明的沿图1中线2－2剖开的排气系统部件的剖视图；
图3为本发明所采用的热处理过程的正侧视图的图形表示；
图4为本发明所采用的可替代的热处理过程的透视图的图形表示；以及
图5为示出本发明所采用的热处理过程的另一个可替代的实施例的又一图形表示的俯视图。
具体实施方式
图1所示的排气系统10是以柴油排气后处理系统的形式来处理来自于柴油燃烧过程14，如柴油压缩机16的排气12。排气12通常将包含诸如一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）等之类的氮氧化物（NOx）、颗粒物质（PM）、碳氢化合物、一氧化碳（CO）、以及其他燃烧副产物。该系统10包括一个或多个排气声学和/或后处理装置或部件18，其中每个装置具有对应的最大工作温度Tmax，最大工作温度Tmax可在系统10工作期间获得。这种装置18的实例包括催化转化器、柴油氧化催化器、柴油颗粒过滤器、气体颗粒过滤器、稀薄氮氧化物捕集器（lean NOx trap）、选择性催化还原独石（selective catalytic reduction monolith）、燃烧器、歧管、连接管、消声器、谐振器、尾管、排放控制系统罩盒（emission control system enclosure boxes）、隔热环、隔热端锥（end cone）、隔热端盖、隔热进气管、以及隔热出气管，对上述所有装置中任意横截面形状，大部分是已知的。本领域技术人员会认识到的是，一些前述装置18为带有中心核19的严格金属部件，排气12流过中心核19，而其他装置18可以包括以陶瓷整料结构和/或金属网结构形式的核19，排气12流过核19。这些装置18按常规使用于机动车辆（柴油或汽油）、施工设备、机车发动机应用（柴油或汽油）、船用发动机应用（柴油或汽油）、小型内燃机（柴油或汽油）、以及固定式发电（柴油或汽油）。
图2显示用于系统10中的这种装置18以催化单元20形式的一个实例，催化单元20具有催化核22、安装垫24、圆柱形内壳体或罐体26、和隔热衬垫或毡织物28、以及圆柱形外壳体或护套30。核22通常会是具有整料结构并且其上涂有催化剂的陶瓷基底32，且通常会具有椭圆或圆形的横截面。安装垫24夹于核22与罐体26之间，从而有助于保护核22避免受到从罐体26传递至核22的撞击和振动力。安装垫24通常由耐热和吸振型材料，例如玻璃纤维垫或矿棉制成，并且安装垫24在罐体和载体之间被挤压，以产生理想的保持力。
隔热衬垫28由石英纤维隔热材料制成，该材料具有大于65％的SiO2的重量百分比，且在优选的实施例中大于95％，而在更优选的实施例中大于98％。这种材料是已知的且在市场中可获得，其中一个合适的例子由BGF工业有限公司（BGF Industries, Inc.）以商品名称SilcoSoft®来提供，以及另一个合适的例子由ASGLAWO技术纤维股份有限公司（ASGLAWO technofibre GmbH）以商品名称Asglasil®来提供。这种材料通常成卷供应，同时，在从卷取得材料之后，单块的衬垫28被模切成用于对应装置18的合适的长度和宽度。优选地，衬垫28被夹于或挤压于罐体26的外表面36与壳体30的内表面38之间的环形间隙34中，以获得衬垫28的石英纤维隔热材料的0.18克/立方厘米至0.30克/立方厘米的平均安装密度。这在衬垫28与表面36和38之间提供了足够的摩擦接合，以将衬垫适宜地维持在其理想的位置上。应意识到的是，尽管示出衬垫28被挤压于圆柱形罐体26与壳体30之间的环形间隙34中，但是衬垫28还可以被挤压于装置的其他相邻表面之间，包括例如，平面的相邻表面对，非平面的相邻表面对，锥形的相邻表面对，或者其他任意在用于排气系统的声学或后处理装置中可找到的相邻表面对。
根据本发明，在衬垫28被安装入装置18之前，衬垫28被热处理以获得石英纤维隔热材料的煅烧。在这点上，加热衬垫28使衬垫28中的所有石英纤维隔热材料升至大于装置18的最大工作温度Tmax的温度T。这种热处理提高了石英纤维隔热材料的弹性和抗蚀性，而且消除了如果在系统10工作期间石英纤维材料在装置18就地煅烧而导致的“热固性”失效模式的可能性。优选地，这种热处理发生在衬垫28处于未挤压或自由状态下，在此状态下未对衬垫28的石英纤维隔热材料施加挤压力。温度T优选地具有高出装置18的最大工作温度Tmax的一些安全界限，其中一种优选的安全界限为1.05×Tmax。
如图3所示，还优选的是热处理使用成列式（in-line）烤炉40进行，其中石英纤维隔热材料从材料的供应卷42展开，并平直地经过传送带43上的烤炉40，这样在热处理期间衬垫28是平面的，以减少或防止衬垫28的材料的加热差异以及衬垫28上的材料的厚度变化。在热处理之后，单块的衬垫28可以在安装在装置18之前被模切成理想的长度和宽度。作为一种替换方式，石英纤维隔热材料的完整供应卷42可以被热处理，同时卷42在烤炉46中绕其中心轴44旋转或不旋转，如图4所示。在这点上，据认为绕其轴44旋转卷42将有利于防止卷中的加热差异。此外，单块的衬垫28在热处理之后及安装在装置18之前可以被模切成理想的长度和宽度。作为又一种替代方式，石英纤维隔热材料可以在热处理之前被模切，其中衬垫28在长度和宽度上要稍微大一点以考虑到热处理期间的收缩。模切的衬垫28然后可以在平铺于平面表面上时在烤炉40或44中被热处理，如图5所示。
已发现，在将衬垫28安装在装置18之前，通过热处理石英纤维隔热材料、使之到达大于Tmax的温度T，经热处理的衬垫28可以被安装在装置18中，从而衬垫28被挤压于装置18的两相邻表面之间，并且可以在装置18的理想使用寿命期间保持与表面适当的摩擦接合，因为衬垫28的石英纤维隔热材料保持其弹性并且不会由于装置18的最大工作温度Tmax而呈现“热固性”。
应认识到的是，虽然本发明在这里以柴油压缩机16的形式、连同柴油燃烧过程进行描述，但是本发明还可以在用于其他形式燃烧过程的排气系统中所使用的装置那里找到运用，包括其他形式的内燃机，包括，如，使用汽油或其他可替代燃料的内燃机。

Claims (19)

1.一种制造排气后处理或声学装置的方法，该装置具有最大工作温度Tmax，所述方法包括步骤：
提供具有大于65％的SiO2的重量百分比的石英纤维隔热材料的衬垫；
加热所述衬垫，使所有石英纤维隔热材料升至大于Tmax的温度T；以及
在所述加热步骤后将所述衬垫安装在所述装置中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中T至少为1.05×Tmax。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述安装步骤包括安装所述衬垫，使得在所述装置的两相邻表面之间挤压所述衬垫，以获得在所述衬垫中的所述隔热材料的0.18克/立方厘米至0.30克/立方厘米的平均安装密度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在所述加热步骤期间所述衬垫处于未挤压状态。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述加热步骤期间所述衬垫在卷绕状态下被加热，在所述卷绕状态下所述衬垫形成为具有中心轴的卷。
6.根据权利要求5所述的方法，其中在所述加热步骤期间所述衬垫绕所述中心轴转动。
7.根据权利要求1所述的方法，其中在所述加热步骤期间所述衬垫是平面的。
8.根据权利要求1所述的方法，其中Tmax在300℃至1100℃的范围内。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述安装步骤包括安装所述衬垫，使所述衬垫围绕所述装置的排气通过的核。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述石英纤维隔热材料具有大于95％的SiO2的重量百分比。
11.一种制造排气后处理或声学装置的方法，该装置具有最大工作温度Tmax，所述方法包括步骤：
提供具有大于65％的SiO2的重量百分比的石英纤维隔热材料的衬垫；
加热所述衬垫，使所有石英纤维隔热材料升至大于Tmax的温度T；以及
在所述加热步骤后将所述衬垫安装在所述装置中，使所述衬垫围绕所述装置的排气通过的核，并且在所述装置的两相邻表面之间挤压所述衬垫，以获得在所述衬垫中的所述隔热材料的0.18克/立方厘米至0.30克/立方厘米的平均安装密度。
12.根据权利要求11所述的方法，其中T至少为1.05×Tmax。
13.根据权利要求11所述的方法，其中在所述加热步骤期间所述衬垫处于未挤压状态。
14.根据权利要求11所述的方法，其中在所述加热步骤期间所述衬垫在卷绕状态下被加热，在所述卷绕状态下所述衬垫形成为具有中心轴的卷。
15.根据权利要求14所述的方法，其中在所述加热步骤期间所述衬垫绕所述中心轴转动。
16.根据权利要求11所述的方法，其中在所述加热步骤期间所述衬垫是平面的。
17.根据权利要求11所述的方法，其中Tmax在300℃至1100℃的范围内。
18.根据权利要求11所述的方法，其中所述石英纤维隔热材料具有大于95％的SiO2的重量百分比。
19.根据权利要求11所述的方法，其中所述两相邻表面为圆柱形的表面。
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