專利名稱：廢氣處理設備的流體支承輔助組件的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及例如催化轉化器的廢氣處理設備的組件。更具體地， 本發明涉及利用壓縮流體支承的基底插入裝置。
背景技術：
氣體處理設備，例如廢氣處理設備，如催化轉化器、蒸發排放設備、 洗滌設備、柴油機微粒捕集器等，在各種應用中使用，用于物理地和/ 或催化地處理對環境不利的氣體的排放。這種氣體處理設備典型地具有 包括催化劑涂層的基底或磚體。在將基底插入到氣體處理設備的殼體隔 間內之前，典型地環繞基底設置例如包括可壓縮材料的支撐塾的安裝設 備，從而形成墊支撐材料/基底組件。
例如在美國專利No. 6,532,659和No. 6,732,432中所7>開的，一種用 于將墊/基底組合體插入殼體隔間內的傳統方法包括使用填料錐體。使 用如這些專利所示的設備，填料錐體的出口設置成靠近殼體隔間的入口 或開口。錐體結構的內徑小于殼體隔間的內徑。當墊/基底組合體通過 填料錐體朝殼體隔間移動時，該錐體壓縮環繞基底的可壓縮墊，以便該 組件能夠放置到殼體隔間內。當墊/基底組合體靠著向內漸縮的填料錐 體內部滑動時，墊環繞基底發生壓縮，直到組合體的外徑小于殼體隔間 開口的外徑。此時，組合體就被推進或裝填到廢氣處理設備殼體內。
在這個傳統的填料錐體工作期間，由于裝填過程中對墊材料的剪切 破壞，而使支撐墊的性能退化(即，其保持力降低)。這種剪切破壞主 要由壓縮過程中對墊的拉/推以及墊和裝填設備之間的摩擦所引起。
裝填速度和墊的徑向壓縮速度之間的關系由填料錐體的幾何形狀 決定，是不能獨立變化的。塾被拖入窄化圓錐體設備并因此受到拉伸拉 長和剪切破壞。拉伸拉長導致墊的間隙體積密度減小以及纖維破損。填 料錐體和可壓縮墊之間的摩擦系數不能夠有效提高。現已使用薄膜、涂
層或潤滑劑來減小摩擦，但是它們對墊的使用性能卻具有明顯的負面影 響。
因此，看到在相關領域內需要一種在裝填過程中通過使墊和插入設 備之間的摩擦系數最小化以及允許壓縮速度的獨立優化、而使對可壓縮 墊的剪切破壞最小化的墊/基底裝填或插入機構。
發明內容
用于將由可壓縮墊圍繞的基底插入到廢氣處理設備的殼體隔間內的裝
置包括插入件，其具有成形為與敞開到所述殼體隔間的開口的形狀基 本相同的孔；以及流體支承產生器，其在所述孔的表面處建立壓縮流體支 承，當由所述可壓縮墊圍繞的所述基底在所述孔內移動時，所^縮流體 支承作用以減小所述可壓縮墊和所述孔的表面之間的摩擦系數。
在本發明的另一個方面中， 一種將由可壓縮墊圍繞的基底插入到廢氣 處理設備的殼體隔間內的方法，其首先將能夠調節的插入件定位成靠近 敞開到所述廢氣處理設備的殼體隔間內的開口 。將所述基底和墊定位到 所述能調節的插入件的孔內。調節所述插入件使得所述孔的橫截面呈現與 所述隔間的開口的橫截面14^目同但比其小的形狀，從而壓縮所述墊。然 后在所述墊和所述孔的壁之間建立壓縮流體支承，并通過所述開口將所述 基底和墊的組合體從所述孔移動到所述隔間內。
通過結合附圖閱讀下面的詳細描述將更加清楚本發明的目的和特 征，在附圖中
圖1是組裝有根據本發明原理布置的插入裝置的廢氣處理設備的橫 截面圖2A是環繞由支撐墊圍繞的基底的、處于閉合狀態的插入裝置的 立體圖2B是圖2A中插入裝置的橫截面圖3A是處于用于接收基底/墊組合體的打開或擴張狀態的插入裝置 的立體圖3B是圖3A中裝置的橫截面圖4是插入裝置的可徑向調節段件中的一個的立體圖5是在插入過程開始時的插入裝置的橫截面圖；以及 圖6是插入過程中間的插入裝置的橫截面圖。
具體實施例方式
現已發現，通過在將支撐墊裝填到廢氣處理設備的隔間內之前完全 壓縮該支撐墊(在沒有過壓縮的情況下)，可以最小化或者甚至消除與 使用傳統填料錐體相關的剪切破壞。尤其在最初的滑動狀態期間，當摩 擦系數被最小化時剪切破壞會進一步減小。提出了一種分段式工具，該 工具使得例如空氣的壓縮流體受迫經過該工具到達墊的相接表面，從而 形成將使裝填力最小化并基本消除對墊的剪切破壞的空氣層或支承。
參考圖1到4，插入件或填料罐200設置成靠近廢氣處理設備的殼體 104,用于將由可壓縮支撐墊108圍繞的基底110插入到廢氣處理設備中。
插入i殳備200包括多個例如八個能夠徑向調節的段件或夾爪202a-h (圖2A、 2B)，它們限定出用于接收基底/墊組合體208的孔112(圖1 )。 在圖2A和2B中示出了插入件200的徑向閉合或壓縮狀態。在圖3A和 3B中示出了該i殳備200的徑向擴張或打開狀態。
此分段式夾爪設計限定孔112 (圖1 )，該孔112的橫截面形狀與敞 開到由廢氣處理i殳備的殼體104限定的隔間內的開口的形狀基本相同。在 設備200的徑向最內側的可調節位置，設備200在夾爪段件202之間存 在可忽略的間隙。用于夾爪段件的電力致動器或液壓致動器可通過一對 凸輪盤(未示出)同步。 一種較高成本的用以調節夾爪段件的替代方案 是為各夾爪段件202a至202h設置單獨的致動器。
如在圖2A、 2B、 3A和3B中看到的，各段件或夾爪包括多對軸向 延伸的通道，每對通道包括第一通道204,其適于與例如壓縮空氣等 壓縮流體的供應處于流體連通；以及第二通道206，其用于接收量桿210。 段件202中通道206的開口設置有密封件(未示出)，密封件用于接合 桿210并且在量桿在段件202中運動時保持段件202內部的壓力。
如在圖1中看到的，各量桿210都包括較窄部214和較寬部212。 各量桿210都另外耦接到插入壓頭102上用于與插入壓頭102同步移動。
插入壓頭102包括用于施加壓力到基底/墊組合體的端部110a的接
合面102a。各量桿的較窄部214和較寬部212之間的過渡點基本上與壓 頭102的接合面102a對齊，這樣做目的將在本說明書的稍后部分中說 明。
如在圖4中看到的，協助限定圖1中孔112的各段件的徑向最內側 表面包括多個穿孔400，這些穿孔400與成對的延伸通道202、 204流體 連通。
現在參考圖5,第一或壓縮流體供應通道502和第二或測量通道508 是基本平行的，因為它們沿插入件200軸向延伸。通道502和508經由 多個徑向延伸的孔口 504a、 b等相互流體連通。孔口 504是將i殳備200 的各段件或夾爪202的外表面鉆通而形成的，然后將因此產生的在外表 面上的開口以同樣的多個塞子506a、 506b、…506n等密封，以易于制 造。
各量桿210都具有端蓋216，端蓋216在插入過程開始時與設備200 的端部接合。當量桿處于通道508中時，窄部204提供圍繞該部分的間 隙，從而使壓縮流體500能夠沿通道502軸向流動并流入到徑向延伸的 孔口 504內，且從這里穿過段件壁上的多個穿孔400用于向支撐墊表面 提供空氣支承。
各量桿210的寬部212在其移到圖5和6的左邊時，選擇性地阻塞 靠近該較寬部212的孔口 504，以便僅沿著孔112的一部分表面建立空 氣支承106，所述一部分表面是仍舊容納插入到廢氣處理設備殼體內的 基底/墊組合體的孔112的那部分表面。
圖5示出了插入過程開始時的量桿位置，而圖6示出了在插入過程 中由于桿部212的周緣與通道508的壁滑動接合而已朝左側移動從而阻 塞一部分徑向延伸的孔口 504的量桿210。
返回圖1，可以看到插入設備200的孔112在段件202徑向最內側 位置處的直徑120構造成小于由廢氣處理設備的殼體104限定的隔間的 直徑140。
在^Mt中，將纏繞的基底/墊組合體208插入并下降到如圖3A和3B 所示已擴張到其徑向最外側孔的插入設備200的孔112端部的端部止擋 處。然后設備200被啟動并沿徑向朝內移動段件，以通過如圖2A、 2B
所示閉合所有夾爪段件202來壓縮墊108。徑向閉合根據這樣的預選速 度分布圖進行，該速度分布圖具有高的初始速度、然后當接近最終幾何 形狀時逐漸降低到終止速度。可以任選地規劃等待狀態以允許墊上的峰 值壓力減退，但是如果首先使用了合適的速度分布圖就不要求這樣。
然后啟動空氣支承的空氣供應，使得在墊108和由夾爪段件202限 定的孔112的壁之間形成流體支承。當流體或空氣壓力已經穩定時，基 底110和墊108被壓頭102以較小的力裝填到廢氣處理設備的殼體104 的隔間內。與壓頭102耦接的量桿210同步地軸向滑動到通道206內， 從而確保流體壓力僅施加到與墊108保持接觸的孔112的區域，因此確 保空氣支承106的穩定壓力。
本領域普通技術人員會理解，本發明允許墊壓縮的獨立優化，因此 提供了顯著降低峰值壓力、并因此減少纖維破損和提高墊性能的可能 性。相當大地減小了墊和插入設備的壁之間的摩擦系數。在被壓縮的墊 與插入設備的壓縮夾爪之間形成流體支承以減小此系數。此減小進而降 低推入力并因此減少纖維破損以至剪切損壞。此外，在插入過程中支撐 墊的拉伸拉長將大大減小，進而減小對墊的間隙體積密度以及其纖維破 損的不利影響。最終，本發明的設備將在不提高成本的情況下提供性能 優勢，同時免除了對膜敷層、涂層或潤滑劑的需求。本發明還使得能夠 使用更厚的低密度的墊，這可以進一步降低成本。
本發明已結合僅是為了示例而給出的詳細說明進行了公開。本發明 的范圍和精神由對所附權利要求的適當解釋得到。
權利要求
1.用于將由可壓縮墊圍繞的基底插入到廢氣處理設備的殼體隔間內的裝置，所述裝置包括插入件，所述插入件具有孔，該孔成形為與敞開到所述殼體隔間的開口的形狀基本相同；以及流體支承產生器，所述流體支承產生器在所述孔的表面處建立壓縮流體支承，當由所述可壓縮墊圍繞的所述基底在所述孔內移動時，所述壓縮流體支承作用以減小所述可壓縮墊和所述孔的表面之間的摩擦系數。
2. 如權利要求l所述的裝置，還包括具有接合面的插入壓頭，所 述接合面設置成接觸所述基底和墊的端部用于在所述墊被流體支承壓 縮的同時將所述基底和墊沿軸向插入所述殼體隔間內。
3. 如權利要求l所述的裝置，其中，所述插入件還包括計量件， 所述計量件用于僅沿著容納所述基底和墊的孔的部分以可調節方式建 立所述流體支承。
4. 如權利要求l所述的裝置，其中，所述流體包括空氣。
5. 如權利要求l所述的裝置，其中，所述廢氣處理設備包括催化 轉化器。
6. 用于將由可壓縮墊圍繞的基底插入到廢氣處理設備的殼體隔間 內的裝置，所述裝置包括插入件，所述插入件包括本體，該本體具有能夠徑向調節的貫穿孔， 所述孔的橫截面成形為與所述殼體的隔間的端部處的橫截面形狀基本 相同，并在所述孔的最小直徑處作用以至少部分地壓縮所述墊；所述本體還包括通道，所述通道與所述孔流體連通、并適于與壓縮 流體源流體連通且適于在所述孔表面和圍繞位于所述孔內的基底的墊 之間建立流體支承。
7. 如權利要求6所述的裝置，還包括具有接合面的插入壓頭，所 述接合面設置成接觸所述基底和墊的端部，用于在所述墊至少部分地被 所述流體支承壓縮和圍繞的同時將所述基底和墊從所述插入件沿軸向 插入到所述殼體隔間內。
8. 如權利要求6所述的裝置，還包括計量件，用于僅沿著容納所 述基底和墊的孔的部分以可調節方式建立所述流體支承。
9. 如權利要求6所述的裝置，其中，所述廢氣處理設備包括催化 轉化器。
10. 用于將由可壓縮墊圍繞的基底插入到廢氣處理設備的殼體隔間 內的裝置，所述裝置包括分段式插入件，所述分段式插入件包括多個能徑向移動的段件，所 述段件形成形狀與所述殼體隔間端部處的形狀基本相同的孔并在所述 段件的徑向最內側處作用以至少部分壓縮所述墊；并且各段件還包括適于與壓縮流體源流體連通的軸向延伸的流體通道， 以及提供所述通道和所述孔之間的流體連通的孔口 。
11. 如權利要求10所述的裝置，其中，各段件還包括 計量通道，所述計量通道基本平行于相應的流體通道延伸、并容納能夠軸向移動的量桿，所述量桿具有基本充滿所述計量通道以阻塞流體 流過所述孔口的寬部以及提供間隙使得流體能夠流過所述孔口的窄部。
12. 如權利要求ll所述的裝置，還包括能夠軸向移動的插入壓頭， 所述插入壓頭耦接到所述量桿并具有接合面，所述接合面設置成接觸所 述基底的端部，用于在沿軸向移動所述量桿通過所述計量通道的同時， 經由所述插入件將所述基底和墊沿軸向插入到所述殼體隔間內。
13. 如權利要求12所述的裝置，其中，所述量桿上從所述窄部到 基底端部的平面處。
14. 如權利要求10所述的裝置，其中，所述孔口經由面向所述孔 的相應段件的壁上的多個穿孔在所述通道和所述孔之間提供流體連通。
15.用于將由可壓縮墊圍繞的基底插入到廢氣處理設備的殼體隔間 內的裝置，所述裝置包括分段式插入件，所述分段式插入件包括多個能徑向移動的段件，所 述段件形成形狀與所述殼體隔間端部處的形狀基本相同的孔，并在所述 段件的徑向最內側位置處作用用于形成所述孔并使所述孔的橫截面積 小于所述殼體隔間的端部橫截面積；各段件還包括一對軸向延伸的通道以及位于所述段件內壁上的多 個穿孔，所述一對通道中的第一通道與壓縮流體源流體連通，所述一對 通道中的第二通道容納能夠軸向移動的量桿，所述量桿具有與所述第二 通道的壁形成間隙的第一部分以及與所述第二通道的壁滑動接合的第 二部分，所述第一和第二通道具有多個孔口用于在所述第一和第二通道 之間提供流體連通，所述穿孔用于在所述分段式插入件的所述孔和所述 第二通道之間提供流體連通；以及能夠軸向移動的插入壓頭，所述插入壓頭與所述量桿耦接并具有接 合面，所述接合面設置成接觸所述基底和墊的端部，用于在沿所述第二 通道軸向移動所述量桿的同時，將所述基底和墊從所述分段式插入件沿 軸向插入到所述殼體隔間內。
16. —種將由可壓縮墊圍繞的基底插入到廢氣處理設備的殼體隔間 內的方法，所述方法包括將能夠調節的插入件放置成靠近敞開到所述廢氣處理設備的殼體 隔間的開口；將所述基底和墊放置到所述能夠調節的插入件的孔內； 調節所述插入件使得所述孔的橫截面呈現與所述隔間開口的橫截面 基;M目同但比其小的形狀，從而壓縮所述墊；在所述墊和所述孔的壁之間建立壓縮流體支承；以及 通過所述開口將所^底和墊從所述孔移動到所述隔間內。
全文摘要
用于將由可壓縮墊圍繞的基底插入到廢氣處理設備的殼體的隔間內的裝置包括插入件，其具有成形為與敞開到所述殼體隔間開口的形狀基本相同的孔；以及流體支承產生器，其在所述孔的表面處建立壓縮流體支承。當將基底/墊組合體在所述孔內沿軸向移動到所述隔間開口內時，所述流體支承作用以減小所述可壓縮墊和所述孔的表面之間的摩擦系數。
文檔編號B21D51/16GK101346198SQ200680049382
公開日2009年1月14日 申請日期2006年12月28日 優先權日2005年12月28日
發明者亞當·J·科特爾巴, 基思·G·奧利維爾 申請人:田納科汽車營運公司