CN108729998B - 催化转化器及其组装方法 - Google Patents

Abstract

一种催化转化器及其组装方法，所述催化转化器包括外壳和载体；其中，所述组装方法包括：将所述载体装入所述外壳内；在所述载体与外壳之间的间隙内填充液态物质；对所述液态物质进行硬化处理以形成固态衬垫，所述固态衬垫与所述外壳和载体均为接触密封。本技术方案的催化转化器的组装方法能够有效消除催化转化器中外壳与载体之间的间隙。

Description

催化转化器及其组装方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种催化转化器及其组装方法。

背景技术

催化转换器又称触媒转化器(catalytic converter)、触媒转换器，安装于汽车废气排放系统中，是利用催化剂的作用将排气中的CO、HC和NO_x转换为对人体无害的气体的一种排气净化装置，也称作催化净化转换器。

一般的催化转化器包括：外壳及位于外壳内的载体，载体一般采用蜂窝状陶瓷材料，也有少数采用金属(不锈钢)材料。在载体孔道壁面上涂有一层非常疏松的活性层，即催化剂涂层，在涂层表面散布着作为活性材料的贵金属，贵金属作为触媒，利用催化机制将有害气体转化为对人体无害的气体。

在催化转换器的组装时，载体装入外壳内，需要载体与外壳之间基本无间隙，否则废气会从间隙中排出。现有技术为消除装配间隙，通常会在组装之前，在载体外表面包裹一层膜，之后再将包裹膜的载体装入外壳内，这在一定程度上可以减小间隙产生。

但是，在组装的过程中，膜受到外壳挤压会发生局部变形，例如被皱缩在一起，造成膜在沿环绕载体的周向上厚度不均匀，导致外壳与载体之间在局部位置存在间隙，造成废气泄露。

因此，如何更有效消除外壳与载体之间的间隙，成为业界需要解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的问题是，如何更有效消除催化转化器中外壳与载体之间的间隙。

为解决上述问题，本发明提供一种催化转化器。催化转化器包括外壳、位于所述外壳内的载体以及位于所述外壳与载体之间的衬垫，所述衬垫与所述外壳和载体均为接触密封；

所述衬垫为呈螺旋地缠绕在所述载体上的线；或者，所述衬垫是所述外壳和载体之间间隙内的液态物质硬化而成的固态衬垫。

可选地，所述线的材料为耐高温材料，所述耐高温材料适于在汽车排放的废气通过所述载体时保持物质形态。

可选地，所述固态衬垫中掺杂有耐高温材料，所述耐高温材料适于在汽车排放的废气通过所述载体时保持物质形态。

可选地于，所述耐高温材料为陶瓷纤维。

本发明还提供一种催化转化器的组装方法，所述催化转化器包括外壳和载体；所述组装方法包括：将所述载体装入所述外壳内；

在所述载体与外壳之间的间隙内填充液态物质；

对所述液态物质进行硬化处理以形成固态衬垫，所述固态衬垫与所述外壳和载体均为接触密封。

可选地，所述液态物质中掺杂有陶瓷纤维，所述硬化处理的方法为加热。

可选地，在所述载体与外壳之间的间隙内填充液态物质的方法包括：

提供软袋，所述软袋具有溶液入口；

在将所述载体装入所述外壳之前，将所述载体装入所述软袋内；

将装有所述载体的软袋放入所述外壳内；

从所述溶液入口向所述软袋内注入液态物质，以使所述软袋膨胀至沿所述载体的周向与所述外壳接触密封；

在所述加热的过程中，所述软袋熔化并融入所述固态衬垫。

可选地，所述软袋具有侧壁及底部，所述侧壁和底部连接以定义容纳空间，所述容纳空间用来容纳所述载体；

在所述容纳空间外设有输液接头，所述输液接头具有输液流道，所述输液流道具有流道入口和流道出口；

所述流道入口作为所述溶液入口；

所述流道出口穿过所述侧壁，以连通所述容纳空间。

可选地，沿自身深度方向，所述软袋具有第一端和第二端，所述底部设于所述第一端；所述输液接头设于所述第二端，在所述第一端设有排气口。

可选地，在所述载体与外壳之间的间隙内填充液态物质的方法包括：

提供第一接头，所述第一接头内设有第一通道；

在将所述载体装入所述外壳之后，在所述外壳沿自身深度方向的一端，将所述第一接头的一端插入所述外壳与载体之间且所述第一接头的另一端伸入液态物质中；

从所述外壳沿自身深度方向的另一端进行抽气，使液态物质经所述第一通道流入所述外壳与载体之间。

可选地，在抽气过程中，所述深度方向平行于液态物质的重力方向，从下往上进行抽气。

可选地，在将所述载体装入所述外壳之后，还在所述外壳的另一端，在所述外壳和载体之间插入具有第二通道的第二接头，之后通过所述第二接头抽气。

可选地，所述第一接头和第二接头均包括内筒及套在内筒外的外筒，相应的通道形成于所述内筒与外筒之间；在相应接头插入所述外壳与载体之间时，所述内筒环绕所述载体。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

催化转化器包括外壳及位于外壳内的载体。在催化转化器的一种组装过程中，可以在载体和外壳之间的间隙内填充液态物质。对液态物质进行硬化处理以形成固态衬垫，该固态衬垫与外壳和载体均为接触密封。液态物质具有良好的间隙填充性，并能够在一定程度上与载体和外壳的表面形成良好粘合，液态物质可以沿周向覆盖载体和外壳的表面，有效消除载体和外壳之间的间隙。之后，液态物质待硬化后为固态衬垫，固态衬垫能够与载体和外壳均保持密切地接触密封。因此，本技术方案的催化转化器能够有效消除催化转化器中外壳与载体之间的间隙。

在另一种组装过程中，载体与外壳之间的衬垫为螺旋地缠绕在载体的线。在组装过程中，先沿着载体的外表面进行绕线缠绕以形成衬垫；之后，可以绕衬垫的螺旋轴旋转载体，使线与外壳的内壁的摩擦力沿着线的螺旋方向分布，这能够很好地避免线在组装过程中出现周向褶皱，从而造成间隙。因此，有别于现有技术中在载体外包裹整层膜，本技术方案中衬垫为螺旋绕线，可以更有效解决载体与外壳之间形成间隙的问题。

附图说明

图1是本发明具体实施例的催化转化器的组装方法的流程图；

图2-图4是本发明第一实施例的催化转化器在组装过程中的结构示意图；

图5是图3所示催化转化器在组装过程中的第一接头的立体图；

图6-图8是本发明第二实施例的催化转化器在组装过程中的结构示意图；

图9是本发明第三实施例的催化转化器的立体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

第一实施例

本技术方案提供一种催化转化器的组装方法，参照图1，该组装方法包括：

执行步骤S1并结合图2，提供载体1和外壳2，并将载体1装入外壳2内，此时载体1与外壳2之间存在间隙；

执行步骤S2并结合图3，在载体1和外壳2之间的间隙内填充液态物质，液态物质沿箭头C流动；

执行步骤S3并结合图4，对液态物质进行硬化处理以形成固态衬垫3，该固态衬垫3与外壳2和载体1均为接触密封。

相比于直接在载体外面包裹膜，液态物质具有良好的间隙填充性，并能够在一定程度上与载体1和外壳2的表面形成良好粘合，液态物质可以覆盖载体1和外壳2的表面，有效消除载体1和外壳2之间的间隙。之后，液态物质待硬化后为固态衬垫3，固态衬垫3能够与载体1和外壳2均保持密切地接触密封。因此，本技术方案的催化转化器能够有效消除催化转化器中外壳2与载体1之间的间隙。

在执行步骤S1时，将载体1装入外壳2内，载体1和外壳2之间的相对位置可以由相应的定位夹具来保持。载体1和外壳2之间的相对位置保持稳定，有利于填充液态物质。

液态物质的成分可以包括水、凝胶，并在其中掺杂有耐高温材料。

这里的凝胶在与水混合后，具有一定的流动性，这种流动性可以使得混合液流向各个位置的间隙内流动，能够非常好地消除各个区域的间隙。

汽车排放废气的温度较高，耐高温材料应适于在汽车排放废气通过载体1时保持物质形态，不发生物态变化。因此，可以根据排放废气的温度选择合适的耐高温材料。例如，耐高温材料可以选择陶瓷纤维，陶瓷纤维可以是一种纤维状轻质耐火材料，具有重量轻、耐高温、热稳定性好的特点。在液态物质中掺杂陶瓷纤维，在硬化后，陶瓷纤维被固封在固态衬垫3内。一方面是使得固态衬垫3能够抵御流过载体1的废气的高温，固态衬垫3可以具有良好的热稳定性，长时间保持间隙填充效果；另一方面，陶瓷纤维能够增强固态衬垫3的致密性，使固态衬垫3的结构紧密而不松散，保持良好的填充特性。

在水、凝胶及陶瓷纤维混合时，水与凝胶的配比可以保证混合液与陶瓷纤维的密度一致，这样在硬化处理后，固态衬垫3内部的密度分布一致，防止局部差异而造成固态衬垫3的使用寿命受损。

所述硬化处理的方法可以为加热，在加热时，一部分水分蒸发掉，剩余物质可以发生化学反应以进一步膨化，进而凝固硬化。加热时所要求的温度及时间，可以根据凝胶与水的配比，陶瓷纤维的密度进行设定。

在载体1与外壳2之间的间隙内填充液态物质的方法可以包括：

参照图3并结合图5，提供第一接头4，第一接头4内设有第一通道4a；

在将载体1装入外壳2之后，从外壳2沿自身深度方向的一端A，将第一接头4的一端41插入外壳2与载体1之间且第一接头4的另一端42伸入液态物质中；

从外壳2沿自身深度方向的另一端B进行抽气。抽气过程中，间隙内逐渐形成负压，液态物质经第一通道4a逐渐流入外壳2与载体1之间(参考图3所示箭头C)。

在本技术方案中，在抽气过程中，外壳2的深度方向大致平行于液态物质的重力方向，因此可以按照箭头C从下往上进行抽气，使得液态物质从下往上流动。第一接头4的另一端42伸入液态物质中，并可以避免载体1接触液态物质，从而遭到堵塞。从下往上流动，可以很好地控制液态物质的流动速率，使得液态物质均匀分布在间隙内。如果是从上往下抽气，液态物质因重力作用而向下流，非常不好控制液态物质的流动速率，而且不利于液体均匀分布。

在外壳2的所述另一端B，可以使用抽气机连接外壳2，利用抽气机进行抽气处理。为方便连接，在将载体1装入外壳2之后，还可以在外壳2的另一端B，在外壳2和载体1之间插入具有第二通道5a的第二接头5，之后通过第二接头5进行抽气。沿外壳2的深度方向，第一接头4和第二接头5仅分别连接至外壳2的相应端部。

在抽气过程中，载体1和外壳2之间间隙内的空气可以经第二通道5a向外排出，液态物质可上升至抵达第二接头5，并被吸附到第一接头4和第二接头5之间。之后，通过加热，使液态物质硬化。最后，结合图5，可以将第一接头4和第二接头5取下，固态衬垫3保持在外壳2和载体1之间。

第一接头4和第二接头5的结构相同，以第一接头4为例，第一接头4可以包括：内筒43及套在内筒43外的外筒44，第一通道4a可以形成于内筒43与外筒44之间。第一接头4插入外壳2与载体1之间，并通过内筒43环绕载体1。第二接头5的结构可以参考第一接头4，第一接头4的结构可以类推至第二接头5。

第二实施例

在本技术方案中，在载体与外壳之间的间隙内填充液态物质的方法可以包括：

参照图6，提供软袋6，软袋6具有溶液入口6a；

参照图7，在将载体10装入外壳20之前，将载体1装入软袋6内；

将装有载体10的软袋6放入外壳20内，外壳20具有沿深度方向的两端开口，溶液入口6a可以从外壳20的一端伸出；

从溶液入口6a向软袋6内注入液态物质，以使软袋6向外膨胀至沿载体10的周向与外壳20接触密封；

参照图8，在硬化处理的过程中进行加热，软袋6(参照图7)受热熔化并融入固态衬垫30中。

参照图7，在注入液态物质的过程中，液态物质逐渐流入软袋6与载体10之间的间隙，将间隙内的空气挤出并充满间隙。同时，液态物质可以挤压软袋6，使得软袋6向外膨胀开，至与外壳20贴紧，实现接触密封，确保软袋6与外壳20之间无间隙。所述硬化处理的过程包括加热，在加热时，软袋6可以熔化并融入固态衬垫中，同时固态衬垫与外壳20接触密封。软袋6可以选择塑料薄膜等受热易熔化的材料。

本技术方案中，液态物质的材料可以参考第一实施例。

在载体10装入软袋6内时，软袋6与载体10之间的间隙很小，因此直接从软袋6的开口向这一间隙内注入液态物质，操作很困难。参照图6，软袋6具有侧壁60及底部61，侧壁60和底部61连接以定义容纳空间6b，容纳空间6b可以用来容纳载体10(参照图7)。在容纳空间6b外设有输液接头62，输液接头62具有输液流道62a，输液流道62a具有流道入口和流道出口。流道入口作为所述溶液入口6a，流道出口穿过所述侧壁60，以连通容纳空间6b。

这样，参照图7，在载体10装入软袋6内后，可以通过输液接头62向容纳空间6b与载体10之间注入液态物质，不仅操作方便，还能使液态物质顺利且精确地流入容纳空间6b内。在其他技术方案中，不考虑操作难度的问题，可以直接通过软袋6的开口向容纳空间6b内注入液态物质。

为了有利于液态物质流动，可以先通过输液接头62向软袋6内充入空气，使软袋6稍微撑开一些，使得软袋6与载体10不贴紧，这更有利于液态物质在软袋6与载体10之间的间隙内流动。

参照图6，沿自身深度方向，软袋6具有第一端A和第二端B，底部61设于第一端A。输液接头62设于第二端B，在第一端A设有排气口6c。

参照图7，可以通过第二端B向容纳空间6b内注入液态物质时，液态物质会挤压软袋6与载体10之间间隙内的空气，液态物质经溶液入口6a进入容纳空间6b内，并向第一端A流动，挤压软袋6与载体10之间间隙内的空气从排气口6c排出。一方面，这可以加速液态物质的流动；另一方面，空气被有效排出，避免出现液态物质因流动受阻而分布不均，从而在软袋6与载体10之间形成气泡、气腔，气泡、气腔可能会使载体10和外壳20之间形成间隙，造成废气未净化而泄露。因此，排气口6c可以增强液态物质充分填充间隙的效果。

参照图6，排气口6c与输液接头62可以为对角设置，此时排气口6c与输液接头62之间的距离较远，这有利于较为彻底地排净软袋6内的空气，更加有效地避免气腔、气泡的产生。

第三实施例

不同于第一实施例和第二实施例，参照图9，在本技术方案中，衬垫300为呈螺旋地缠绕在载体100表面的线。在组装过程中，先沿着载体100的外表面进行绕线缠绕以形成衬垫300；之后，可以绕衬垫300的螺旋轴旋转载体100，使线与外壳200的内壁的摩擦力沿着线的螺旋方向分布，这能够很好地避免线在组装过程中出现周向褶皱，从而造成间隙。

因此，有别于现有技术中在载体100外包裹整层膜，本技术方案中衬垫300为螺旋绕线，可以更有效解决载体100与外壳200之间形成间隙的问题。

所述线可以是耐高温材料，耐高温材料适于在汽车排放废气通过所载体100时保持物质形态。例如，耐高温材料可以为陶瓷纤维。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (5)

1.一种催化转化器的组装方法，其特征在于，所述催化转化器包括外壳和载体；所述组装方法包括：

将所述载体装入所述外壳内；

在所述载体与外壳之间的间隙内填充液态物质，所述液态物质中掺杂有陶瓷纤维，在所述载体与外壳之间的间隙内填充液态物质的方法采用第一方法或者第二方法；

对所述液态物质进行硬化处理以形成固态衬垫，所述硬化处理的方法为加热，所述固态衬垫与所述外壳和载体均为接触密封；

所述第一方法包括以下步骤：

提供软袋，所述软袋具有溶液入口、侧壁及底部，所述侧壁和底部连接以定义容纳空间，所述容纳空间用来容纳所述载体，在所述容纳空间外设有输液接头，所述输液接头具有输液流道，所述输液流道具有流道入口和流道出口，所述流道入口作为所述溶液入口，所述流道出口穿过所述侧壁，以连通所述容纳空间；

在将所述载体装入所述外壳之前，将所述载体装入所述软袋内；

将装有所述载体的软袋放入所述外壳内；

从所述溶液入口向所述软袋内注入液态物质，以使所述软袋膨胀至沿所述载体的周向与所述外壳接触密封；

在所述加热的过程中，所述软袋熔化并融入所述固态衬垫；

所述第二方法包括以下步骤：

提供第一接头，所述第一接头内设有第一通道；

在将所述载体装入所述外壳之后，在所述外壳沿自身深度方向的一端，将所述第一接头的一端插入所述外壳与载体之间且所述第一接头的另一端伸入液态物质中；

从所述外壳沿自身深度方向的另一端进行抽气，使液态物质经所述第一通道流入所述外壳与载体之间。

2.如权利要求1所述的组装方法，其特征在于，所述第一方法，沿自身深度方向，所述软袋具有第一端和第二端，所述软袋的底部设于所述第一端；所述输液接头设于所述第二端，在所述第一端设有排气口。

3.如权利要求1所述的组装方法，其特征在于，所述第二方法，抽气过程中，所述深度方向平行于液态物质的重力方向，从下往上进行抽气。

4.如权利要求1所述的组装方法，其特征在于，所述第二方法，在将所述载体装入所述外壳之后，还在所述外壳的另一端，在所述外壳和载体之间插入具有第二通道的第二接头，之后通过所述第二接头抽气。

5.如权利要求4所述的组装方法，其特征在于，所述第二方法，所述第一接头和第二接头均包括内筒及套在内筒外的外筒，相应的通道形成于所述内筒与外筒之间；相应接头插入所述外壳与载体之间，并通过自身内筒环绕所述载体。

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