CN115007220B - 一种尾气净化用蜂窝载体及加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种尾气净化用蜂窝载体及加工工艺，属于燃油车尾气净化催化剂的载体技术领域，其包括载板，载板上设有若干间隔排列的气道，各个气道相互平行且均倾斜设置，相邻两个气道的开口朝向相反。本申请增加了尾气的净化效果。
Description
技术领域
本申请涉及燃油车尾气净化催化剂的载体技术领域，尤其是涉及一种尾气净化用蜂窝载体及加工工艺。
背景技术
金属蜂窝结构件主要用于通用燃油燃气发动机的尾气净化催化剂的载体，也可用于一般的工业、民用过滤催化剂的载体。
常规型金属蜂窝载体是由一根波纹与带方向垂直的波纹带，从起始点处叠加缠绕形成的螺旋圆柱结构，其叠加旋转缠绕后形成的是直孔型的金属蜂窝载体，由于其整体孔道直通，当需要废气从孔道通过时，只有少部分与孔道内壁接触，而大部分气流是从孔道中间通过，并未与孔道壁直接接触，未能触碰到孔道壁上的催化剂，使催化净化效果大大降低。
发明内容
为了改善废气净化效果低的问题，本申请提供一种尾气净化用蜂窝载体及加工工艺。
第一方面，本申请提供的一种尾气净化用蜂窝载体采用如下的技术方案：
一种尾气净化用蜂窝载体，包括载板，所述载板上设有若干间隔排列的气道，各个气道相互平行且均倾斜设置，相邻两个所述气道的开口朝向相反。
通过采用上述技术方案，当气流进入气道时，由于气道倾斜设置产生螺旋气流，同时气流在相邻孔道交叉混合，增加了气流通过时的紊流特性，使得废气与载板上涂覆的化学剂充分接触反应，从而增加尾气的净化效果；多层载板堆叠增加了气道的数量，双S型的结构设计增加了废气通过时的紊流效果，同时废气可经气槽经过载体内部，使得废气可与催化剂充分接触，降低了载体内部催化剂老化的可能性，也提升了尾气净化效果。
可选的，所述气道的倾斜角度为5°-10°。
通过采用上述技术方案，角度范围的设定，一方面使得紊流效果最大化，另一方面也降低了基带的加工难度以及基带受到的背压影响。
可选的，所述载板在各个气道上开设有气槽。
通过采用上述技术方案，气槽使得载板两侧的气流相互连通，也打乱了气流原先的流动方向，使得废气通过时的紊流特性增强。
可选的，所述载板在各个气道上均设有扰流段，所述扰流段的长度为载板轴向长度的20%-60%，所述气槽设置在扰流段上。
通过采用上述技术方案，扰流段长度的限定，一方面有助于增强紊流效果，另一方面保证了载板的强度。
可选的，所述载板在气槽内设有扰流片。
通过采用上述技术方案，扰流片增加了气流紊乱特性。
可选的，所述扰流片包括第一弧片和第二弧片，所述第一弧片设有两个且分别连接在第二弧片的两侧，所述第一弧片和第二弧片的开口朝向相反。
通过采用上述技术方案，当气流经过第一弧片和第二弧片时，气流被分割成多层，配合载板两侧气流连通时产生的交叉，使得气流的紊乱特性增强。
可选的，相邻两个气道对应的扰流片朝向相反。
通过采用上述技术方案，使得相邻气道中气流受到的切割、紊乱效果相当，利于减少蜂窝载体受到的冲击，稳定蜂窝载体结构。
可选的，所述载板上设有若干沿自身轴向间隔排列的导流凸脊，所述载板在导流凸脊背风的一侧开设有贯通的导流孔。
通过采用上述技术方案，当气流遇到导流凸脊时，气流一部向上散开，另一部分向下经过导流孔，使得废气多方向流动，进一步提高了废气通过时的紊流特性。
可选的，所述载板端部设有加固板，所述加固板长度小于载板长度，所述加固板长度为5mm-20mm。
通过采用上述技术方案，加固板提高了载板整体的抗压强度，同时起到了对废气进入时的导流作用；加固板长度范围在保证载板抗压强度的基础上，最大化节省了加固板的用料，使得载板整体的重量下降。
第二方面，本申请提供的一种尾气净化用蜂窝载体的加工工艺采用如下的技术方案：
一种尾气净化用蜂窝载体的加工工艺，包括如下步骤：S1、轧制载板；S2、焊接：将加固板头端与载板点焊固定；S3、卷制：将堆叠好的载板与加固板的头端装置到同心圆卷制机的卷轴上，启动卷制机进行卷绕作业；S4、裁切：当达到设备圈数时，采用自动切片机将载板与加固板同时切断，形成载体的芯体；S5、套装：在壳体内部涂覆焊料，将卷绕好的芯体套入壳体内；S6、修整：通过压装设备将芯体的端面压制平整；S7、浸泡焊膏：将制作的载体进气端和出气端浸泡上足够的焊膏；S8、成型：将载体置于高温钎焊炉中进行真空钎焊，钎焊完成后即形成产品。
通过采用上述技术方案，加固板与载板之间采用柔性焊接的方式进行预固定，保证卷制后加固板与载板间贴合的紧密度，减小间隙产生的可能。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.当气流进入气道时，由于气道倾斜设置产生螺旋气流，同时气流在相邻孔道交叉混合，增加了气流通过时的紊流特性，使得废气与载板上涂覆的化学剂充分接触反应，从而增加尾气的净化效果；
2.加固板提高了载板整体的抗压强度，同时起到了对废气进入时的导流作用；加固板长度范围在保证载板抗压强度的基础上，最大化节省了加固板的用料，使得载板整体的重量下降。
附图说明
图1是本申请实施例一的整体结构示意图。
图2是本申请实施例一用于体现扰流片的结构示意图。
图3是本申请实施例一用于体现载板卷绕在壳体内的结构示意图。
图4是本申请实施例一用于载体加工工艺流程的示意图。
图5是本申请实施例二的结构示意图。
图6是本申请实施例二用于体现进气通道的结构示意图。
附图标记说明：1、载板；11、气道；12、气槽；13、扰流段；2、扰流片；21、第一弧片；22、第二弧片；3、导流凸脊；31、导流孔；32、进气通道；4、加固板；5、壳体。
具体实施方式
以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。
实施例1
本申请实施例公开一种尾气净化用蜂窝载体。如图1、图2和图3，尾气净化用基带包括载板1和壳体5，载板1上设有若干间隔排列的气道11，气道11两端贯通，各个气道11相互平行且均沿载板1的轴向倾斜设置，气道11的轴向倾斜角度为5°-10°，相邻两个气道11的开口朝向相反，使得载板1整体呈两端直通式的正弦波形，载板1上的波峰和波谷即为气道11，载板1截面亦可采用梯形。载板1和加固板4均采用铁铬铝合金材质的薄板，载板1设有若干个且各个载板1以同向或交叉方式堆叠，堆叠的各个载板1卷绕呈双S型并固定在壳体5内。
载板1在各个气道11上均设有扰流段13，扰流段13的长度占比为载板1轴向长度的20%-60%，载板1在扰流段13开设有若干沿对应气道11轴向间隔排列的气槽12，气槽12贯穿载板1，载板1在各个气槽12内均设有扰流片2，相邻两个气道11对应的扰流片2朝向相反。
如图2，扰流片2包括第一弧片21和第二弧片22，第一弧片21设有两个且分别一体成型在第二弧片22平行于自身轴线的两侧，第一弧片21的弦长大于第二弧片22的弦长，两个第二弧片22相背的两侧分别与气槽12相互平行的两侧连接，第一弧片21和第二弧片22的轴线均与气道11轴线相平行，第一弧片21的开口方向与其所在气道11的开口方向相同，第二弧片22与第一弧片21的开口方向相背。载板1波峰气道11对应的第一弧片21最高点低于气道11的最高点，载板1波谷气道11对应的第一弧片21的最低点高于气道11的的最低点。
载板1沿其轴向的两端均设有加固板4，两个加固板4相背的一端均与载板1端面齐平，加固板4轴向长度小于载板1轴向长度，且加固板4的长度范围优选为5mm-20mm。
如图4，本申请实施例还公开了一种尾气净化用蜂窝载体的加工工艺，包括如下步骤：
S1、轧制载板1：采用倾斜波纹的轧齿设备，连续将平滑薄板卷料轧压成倾斜的载板1，通过牵引张力轮，将倾斜的载板1引出。
S2、焊接：将两条加固板4头端与载板1头端的两侧点焊固定。
S3、卷制：将堆叠好的载板1与加固板4的头端装置到同心圆卷制机的卷轴上，启动卷制机进行卷绕作业；卷绕时，卷轴按照一个方向进行连续转动，将载板1和加固板4一同卷绕；卷绕的圈N数根据载体的外壳内径尺寸D、材料厚度T、斜波纹的齿高H进行设定，卷绕圈数N=(D/2)÷（材料厚度+齿高）。
S4、裁切：当达到设备圈数时，采用自动切片机将载板1与加固板4同时切断，形成载体的芯体。
S5、套装：在壳体5内部涂覆焊料，将卷绕好的芯体套入壳体5内。
S6、修整：通过压装设备将芯体的端面压制平整。
S7、浸泡焊膏：按照工艺要求将制作的载体进气端和出气端浸泡上足够的焊膏。
S8、成型：将载体置于高温钎焊炉中进行真空钎焊，钎焊完成后即形成产品。
使用时，废气进入蜂窝载体，加固板4将各个气道11的起始段封住，使得各个气道11相互独立，起到了导流的作用。废气进入各个气道11中后，由于气道11的倾斜设置，加上气槽12使得内外起到相互连通，同时扰流片2对气流的扰动，使得废气的紊流特性增加，保证了气流与蜂窝载体的接触效果，从而提升了废气的净化效果。
根据机动车尾气排放测试数据显示，本实施例中的蜂窝载体CO、THC、NOX和NMHC测试结果分别为216mg/km、60mg/km、22mg/km和56mg/km，而欧五限制标准分别为1000mg/km、100mg/km、60mg/km和68mg/km，试验中的常规载体1的数据分别为372mg/km、75mg/km、25mg/km和72mg/km，试验中的常规载体2的数据分别为349mg/km、73mg/km、35mg/km和69mg/km，经过比对，本实施例中的蜂窝载体净化效果均优于欧五限制、常规载体1和常规载体2。
在载体抗压强度测试，本实施例中的蜂窝载体抗压强度为14000N，常规载体的抗压强度为8000N，约为常规载体的2倍，性能优越。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于，如图5和图6，载板1上设有若干沿自身轴向间隔排列的导流凸脊3，载板1在各个导流凸脊3背风的一侧均开设有贯通的导流孔31，当载板1层叠时，相邻两个载板1上的导流孔31错位分布。导流凸脊3上设有第一导流面和第二导流面，第一导流面位于导流凸脊3迎风侧，第二导流面位于导流凸脊3的背风侧，第一导流面的一端与载板1相抵，另一端倾斜向上并与第二导流面相接，第二导流面沿远离第一导流面方向倾斜向下并与导流孔31孔口相接。导流凸脊3在第二导流面上设有进气通道32，进气通道32沿第二导流面延伸至第一导流面倾斜向上的一端，进气通道32整体采用流线型光滑过渡，进气通道32宽度小于导流凸脊3宽度。
当废气经过导流凸脊3时，气流沿第一导流面爬升，爬升的气流遇到相邻载板1的阻挡，使得气流一部分向后流动，一部分沿第二导流面向下由导流孔31进入相邻气道11内；气流在爬升时一部分气流会流入进气通道32中，由进气通道32直接汇入导流孔31，增加了气流的多方向，利于提升气流的紊流效果，又因为导流凸脊3扩大了载板1整体的表面积，配合紊乱的气流，增强了废气净化效果。此外，第一导流面、第二导流面以及进气通道32的流线型设计，降低了风阻，使得蜂窝载体受到的冲击减小，在保证废气净化效果的基础上，减少了蜂窝载体的振动。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种尾气净化用蜂窝载体，其特征在于：包括载板(1)和壳体(5)，所述载板(1)上设有若干间隔排列的气道(11)，各个气道(11)相互平行且均倾斜设置，相邻两个所述气道(11)的开口朝向相反，所述载板(1)设有若干个且同向或交叉堆叠，所述载板(1)卷绕呈双S型并固定在壳体(5)内；所述载板(1)在各个气道(11)上开设有气槽(12)，所述载板(1)在气槽(12)内设有扰流片(2)；
所述扰流片（2）包括第一弧片（21）和第二弧片（22），所述第一弧片（21）设有两个且分别一体成型在所述第二弧片（22）平行于自身轴线的两侧，所述第一弧片（21）的弦长大于所述第二弧片（22）的弦长，两个所述第一弧片（21）相背的两侧分别与所述气槽（12）相互平行的两侧连接，所述第一弧片（21）和第二弧片（22）的轴线均与所述气道（11）轴线相平行，所述第一弧片（21）的开口方向与其所在所述气道（11）的开口方向相同，所述第二弧片（22）与所述第一弧片（21）的开口方向相背，所述载板（1）波峰所述气道（11）对应的所述第一弧片（21）最高点低于所述气道（11）的最高点，所述载板（1）波谷所述气道（11）对应的所述第一弧片（21）的最低点高于所述气道（11）的最低点；
所述载板(1)在各个所述气道(11)上均设有扰流段(13)，所述扰流段(13)的长度为所述载板(1)轴向长度的20%-60%，所述气槽(12)设置在所述扰流段(13)上，相邻两个所述气道(11)对应的所述扰流片(2)朝向相反。
2.根据权利要求1所述的一种尾气净化用蜂窝载体，其特征在于：所述气道(11)的倾斜角度为5°-10°。
3.根据权利要求1所述的一种尾气净化用蜂窝载体，其特征在于：所述载板(1)上设有若干沿自身轴向间隔排列的导流凸脊(3)，所述载板(1)在导流凸脊(3)背风的一侧开设有贯通的导流孔(31)。
4.根据权利要求1所述的一种尾气净化用蜂窝载体，其特征在于：所述载板(1)端部设有加固板(4)，所述加固板(4)长度小于载板(1)长度，所述加固板(4)长度为5mm-20mm。
5.一种如权利要求1-4任意一项所述的尾气净化用蜂窝载体的加工工艺，其特征在于：包括如下步骤：S1、轧制载板(1)；S2、焊接：将加固板(4)头端与载板(1)点焊固定；S3、卷制：将堆叠好的载板(1)与加固板(4)的头端装置到同心圆卷制机的卷轴上，启动卷制机进行卷绕作业；S4、裁切：当达到设备圈数时，采用自动切片机将载板(1)与加固板(4)同时切断，形成载体的芯体；S5、套装：在壳体(5)内部涂覆焊料，将卷绕好的芯体套入壳体(5)内；S6、修整：通过压装设备将芯体的端面压制平整；S7、浸泡焊膏：将制作的载体进气端和出气端浸泡上足够的焊膏；S8、成型：将载体置于高温钎焊炉中进行真空钎焊，钎焊完成后即形成产品。
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