CN110848006A - 一种防过热三元催化器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于汽车配件领域，尤其是涉及一种防过热三元催化器，包括壳体管，所述壳体管的内侧壁上固定连接有载体筒，所述壳体管与载体筒的连接处固定嵌设有膨胀层，所述壳体管内设有竖直设置的环形扇，所述环形扇的外侧壁与壳体管的内侧壁转动连接，所述环形扇内侧壁转动连接有分流环，所述分流环内固定连接有多根沿其径向设置的分流杆，每根所述分流杆上均固定连接有分流块。本发明通过设置膨胀层，膨胀层在催化器过热时会发生膨胀，载体筒是固定连接在壳体上的，因而膨胀层在膨胀时会进入到载体筒上的孔隙中，从而达到将整个载体筒包裹的效果，避免载体直接与过热的尾气接触，能防止载体筒上的催化剂烧结坏死，对载体筒上的催化剂起到保护的作用。

Description

一种防过热三元催化器
技术领域
本发明属于汽车配件领域，尤其是涉及一种防过热三元催化器。
背景技术
三元催化器，是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置，它可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气，主要在其内部涂有催化剂的载体上完成反应。
汽车排放的尾气会经过三元催化器内的载体，使尾气在载体表面的催化剂的催化作用下发生化学反应后再排到大气中，但在汽车的行驶过程中，尾气都是直接从催化器内的载体内穿过，与载体的接触时间较短，容易反应不完全，使净化效果受到影响。
而且，通常催化转化器的起燃温度在250—350℃，正常工作温度一般在400—800℃，点火时间过迟或点火次序错乱、断火等都会使未燃烧的混合气进入催化反应器，造成排气温度过高，使载体上的催化剂烧结坏死，影响催化器的效能，降低催化器的使用寿命。
为此，我们提出一种防过热三元催化器来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述大多传统的三元催化器在温度过高时载体上的催化剂容易烧结坏死问题，提供一种能有效防止载体上的催化剂烧结坏死的防过热三元催化器。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种防过热三元催化器，包括壳体管，所述壳体管的内侧壁上固定连接有载体筒，所述壳体管与载体筒的连接处固定嵌设有膨胀层，所述壳体管内设有竖直设置的环形扇，所述环形扇的外侧壁与壳体管的内侧壁转动连接，所述环形扇内侧壁转动连接有分流环，所述分流环内固定连接有多根沿其径向设置的分流杆，每根所述分流杆上均固定连接有分流块，多根所述分流杆的交点处通过连接杆固定连接有固定盘，所述固定盘与壳体管的内侧壁固定连接，所述壳体管内设有散热机构。
本发明的有益效果为：
通过设置膨胀层，膨胀层在催化器过热时会发生膨胀，因为载体筒是固定连接在壳体上的，因而膨胀层在膨胀时会进入到载体筒上的孔隙中，从而达到将整个载体筒包裹的效果，避免载体直接与过热的尾气接触，能防止载体筒上的催化剂烧结坏死，对载体筒上的催化剂起到保护的作用。
在载体筒的前端设有分流环和环形扇，分流环内固定连接有多个分流杆和分流块，在尾气流经分流环和环形扇时，能受到短暂的阻隔，从而增加尾气在壳体管内的停留时间，使反应能进行的更彻底，而且，尾气会在经过分流杆和分流块时会发生卡门涡街现象，使尾气在载体筒内的流动方向发生变化，进一步增长尾气在载体筒内的停留时间。
在上述的防过热三元催化器中，所述散热机构包括设置在壳体管侧壁内的多个传动腔和多个储水腔，多个所述传动腔的位置均与环形扇相对应设置，多个所述传动腔和多个储水腔一一对应设置，所述传动腔内设有弹性囊，所述弹性囊通过出水管与储水腔连通，所述壳体管的外侧壁上固定连接有水箱，所述弹性囊通过进水管与水箱连通，所述出水管和进水管内均设有单向阀。
储水腔内的水在催化器内的温度过高时进到壳体管内，会在壳体管内迅速吸热汽化，随尾气将热量带出催化器，能对催化器进行有效的降温，而且，水汽也能带走部分附着在载体筒表面的固体颗粒物，如灰尘等，能有效提高催化器催化性能。
在上述的防过热三元催化器中，所述储水腔内设有多根并排设置的毛细管，多根所述毛细管的另一端均延伸至壳体管内设置。
高速的尾气气流从毛细管口流过时，由伯努利原理可知，毛细管会将储水腔内的水吸出，通过毛细管进入到壳体管内的水会被分散为更细小的颗粒，在壳体管内的分散程度更大，能进一步快速吸收热量，达到迅速降温的效果。
在上述的防过热三元催化器中，所述弹性囊的侧壁上固定套接有多个沿壳体管径向方向并排设置的导电环。
在上述的防过热三元催化器中，所述环形扇每片扇叶靠近壳体管内侧壁的一端均固定嵌设有永磁铁，所述传动腔远离环形扇一端的侧壁上固定连接有磁铁块。
当壳体管内的温度处于正常范围内时，无需进行降温，此时传动腔内的磁铁块会吸引弹性囊上的导电环，多个导电环同时被吸引使弹性囊处于被压扁的状态，磁铁块的磁力大于永磁铁的磁力，所以在环形扇转动的过程中，永磁铁不会对弹性囊造成影响。
当壳体管内的温度处于过高状态时，高温会使磁铁块消磁，多个导电环失去磁力吸引，于是弹性囊会在弹性作用下舒展开，从而通过进水管吸取水箱内的水，当带有永磁铁的环形扇的扇叶靠近弹性囊时，由楞次定律可知，弹性囊上的多个导电环会同时向远离永磁铁的方向移动，会挤压弹性囊，通过出水管将弹性囊内的水挤到储水腔内，能实现对储水腔的自动进水，使用时较为方便。
在上述的防过热三元催化器中，所述散热机构设置于载体筒的前端，所述储水腔设置于传动腔的前端。
通过将散热机构设置在载体筒前，当壳体管内的温度处于过高状态时，能在汽车尾气一进入到壳体管内时便对其进行降温处理，能对其后端的载体筒进行有效的保护。
附图说明
图1是本发明提供的一种防过热三元催化器的结构示意图；
图2是图1中A处的放大结构示意图；
图3是本发明提供的一种防过热三元催化器中环形扇和分流环连接方式的结构示意图。
图中，1壳体管、2载体筒、3膨胀层、4环形扇、5分流环、6分流杆、7分流块、8固定盘、9传动腔、10储水腔、11弹性囊、12出水管、13水箱、14进水管、15毛细管、16导电环、17永磁铁、18磁铁块。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
实施例
如图1-3所示，一种防过热三元催化器，包括壳体管1，壳体管1内设有隔热层，此为现有技术，在此不做过多赘述，壳体管1的内侧壁上固定连接有载体筒2，载体筒2的侧壁上涂有催化剂，壳体管1与载体筒2的连接处固定嵌设有膨胀层3，膨胀层3在温度达到700-800℃时会发生膨胀，而其膨胀系数的大小使其在发生膨胀时能将载体筒2完全包裹，其材质可以为金属基复合材料，如Mg-Mg2Si复合材料，壳体管1内设有竖直设置的环形扇4，环形扇4的外侧壁与壳体管1的内侧壁转动连接。
环形扇4内侧壁转动连接有分流环5，分流环5内固定连接有多根沿其径向设置的分流杆6，每根分流杆6上均固定连接有分流块7，尾气会在经过分流杆6和分流块7时会发生卡门涡街现象，使尾气在载体筒2内的流动方向发生变化，进一步增长尾气在载体筒2内的停留时间，多根分流杆6的交点处通过连接杆固定连接有固定盘8，固定盘8与壳体管1的内侧壁固定连接，壳体管1内设有散热机构。
散热机构包括设置在壳体管1侧壁内的多个传动腔9和多个储水腔10，多个传动腔9的位置均与环形扇4相对应设置，多个传动腔9和多个储水腔10一一对应设置，传动腔9内设有弹性囊11，弹性囊11通过出水管12与储水腔10连通，壳体管1的外侧壁上固定连接有水箱13，弹性囊11通过进水管14与水箱13连通，出水管12和进水管14内均设有单向阀，出水管12只允许水由弹性囊11流向储水腔10，进水管14只允许水由水箱13流向弹性囊11。
储水腔10内设有多根并排设置的毛细管15，多根毛细管15的另一端均延伸至壳体管1内设置，需要说明的是，弹性囊11的侧壁上固定套接有多个沿壳体管1径向方向并排设置的导电环16，多个导电环16均由导电材质制成。
环形扇4每片扇叶靠近壳体管1内侧壁的一端均固定嵌设有永磁铁17，传动腔9远离环形扇4一端的侧壁上固定连接有磁铁块18，磁铁块18在达到其居里点800℃时会发生消磁现象，温度下降时又会恢复磁性，值得一提的是，散热机构设置于载体筒2的前端，储水腔10设置于传动腔9的前端，当壳体管1内的温度处于过高状态时，能在汽车尾气一进入到壳体管1内时便对其进行降温处理，能对其后端的载体筒2进行有效的保护。
本发明可通过以下操作方式阐述其功能原理：
在使用本发明前，先将水箱13内的水装满。
当壳体管1内的温度处于正常范围内，尾气流经分流环5和环形扇4时，能受到短暂的阻隔，从而增加尾气在壳体管1内的停留时间，使反应能进行的更彻底，而且，尾气在经过分流杆6和分流块7时，气流会在分流杆6和分流块7的两侧发生剥离，产生卡门涡街现象：
卡门涡街频率与流体速度和阻流体(旋涡发生体)宽度之间有以下关系：
Figure BDA0002289165720000061
其中Sr为斯特劳哈尔数，表征流动周期性的相似准则，在本发明中可视为常数，阻流体的迎面宽度d(即分流杆6和分流块7的宽度)也是不变的，当尾气气流在分流杆6和分流块7的两侧发生剥离时，会形成交替的漩涡，这一交替漩涡会使分流杆6和分流块7两侧流体的瞬时速度v不同，因此，分流杆6和分流块7两侧受到的压力也不同，此时气流成等振幅波动或非均匀震动拨动，能使尾气在载体筒2内停留更长的时间，使反应能进行的更彻底，尾气得到更好的净化。
当壳体管1内的温度处于正常范围内时，传动腔9内的磁铁块18会吸引弹性囊11上的导电环16，多个导电环16同时被吸引使弹性囊11处于被压扁的状态，磁铁块18的磁力大于永磁铁17的磁力，所以在环形扇4转动的过程中，永磁铁17不会对弹性囊11造成影响。
在催化器温度过高时，膨胀层3会发生膨胀，因为载体筒2是固定连接在壳体管1上的，因而膨胀层3在膨胀时会进入到载体筒2上的孔隙中，从而达到将整个载体筒2包裹的效果，避免载体筒2直接与过热的尾气接触，能防止载体筒2上的催化剂烧结坏死，对载体筒2上的催化剂起到保护的作用。
当温度达到磁铁块18的居里点800℃时，磁铁块18会发生消磁现象，多个导电环16失去磁力吸引，于是弹性囊11会在弹性作用下舒展开，从而通过进水管14吸取水箱13内的水，当带有永磁铁17的环形扇4的扇叶靠近弹性囊11时，由楞次定律可知，在永磁铁17靠近多个导电环16时，多个导电环16内产生的感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即多个导电环16会往远离永磁铁17的方向移动，从而挤压弹性囊11，通过出水管12将弹性囊11内的水挤到储水腔10内，永磁铁17远离多个导电环16时，多个导电环16又会向永磁铁17的方向移动，即将弹性囊11拉伸，使其再一次通过进水管14吸取水箱13内的水，能实现对储水腔10的自动进水，使用时较为方便。
当储水腔10内有水时，高速的尾气气流从毛细管15口流过时，由伯努利原理可知，流体的流速越大则气压越小，毛细管15两端的气压差会使毛细管15将储水腔10内的水吸出，通过毛细管15进入到壳体管1内的水会被分散为更细小的颗粒，在壳体管1内的分散程度更大，能进一步快速吸收热量，达到迅速降温的效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种防过热三元催化器，包括壳体管(1)，其特征在于，所述壳体管(1)的内侧壁上固定连接有载体筒(2)，所述壳体管(1)与载体筒(2)的连接处固定嵌设有膨胀层(3)，所述壳体管(1)内设有竖直设置的环形扇(4)，所述环形扇(4)的外侧壁与壳体管(1)的内侧壁转动连接，所述环形扇(4)内侧壁转动连接有分流环(5)，所述分流环(5)内固定连接有多根沿其径向设置的分流杆(6)，每根所述分流杆(6)上均固定连接有分流块(7)，多根所述分流杆(6)的交点处通过连接杆固定连接有固定盘(8)，所述固定盘(8)与壳体管(1)的内侧壁固定连接，所述壳体管(1)内设有散热机构。
2.根据权利要求1所述的防过热三元催化器，其特征在于，所述散热机构包括设置在壳体管(1)侧壁内的多个传动腔(9)和多个储水腔(10)，多个所述传动腔(9)的位置均与环形扇(4)相对应设置，多个所述传动腔(9)和多个储水腔(10)一一对应设置，所述传动腔(9)内设有弹性囊(11)，所述弹性囊(11)通过出水管(12)与储水腔(10)连通，所述壳体管(1)的外侧壁上固定连接有水箱(13)，所述弹性囊(11)通过进水管(14)与水箱(13)连通，所述出水管(12)和进水管(14)内均设有单向阀。
3.根据权利要求2所述的防过热三元催化器，其特征在于，所述储水腔(10)内设有多根并排设置的毛细管(15)，多根所述毛细管(15)的另一端均延伸至壳体管(1)内设置。
4.根据权利要求2所述的防过热三元催化器，其特征在于，所述弹性囊(11)的侧壁上固定套接有多个沿壳体管(1)径向方向并排设置的导电环(16)。
5.根据权利要求2所述的防过热三元催化器，其特征在于，所述环形扇(4)每片扇叶靠近壳体管(1)内侧壁的一端均固定嵌设有永磁铁(17)，所述传动腔(9)远离环形扇(4)一端的侧壁上固定连接有磁铁块(18)。
6.根据权利要求2所述的防过热三元催化器，其特征在于，所述散热机构设置于载体筒(2)的前端，所述储水腔(10)设置于传动腔(9)的前端。
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