專利名稱：內燃機排氣催化凈化器的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種內燃機排氣催化凈化器，特別是適用于汽車發動機的排氣催化凈化器。
汽車排放的CO、HC、NOx及噪聲已構成城市污染的主要來源，安裝汽車排氣催化轉化器是消除排氣污染的重要措施。對多種類型的汽車排氣凈化器已有過描述，如US 4148860，US 3441381，CN88207738，CN86202876，CN85202176，CN88206725等。這些凈化器中使用球型催化劑或使用蜂窩陶瓷整體催化劑，一般加工及組裝工藝比較復雜，特別是蜂窩陶瓷整體催化劑與凈化器殼體之間的配合組裝方面的缺欠，往往使凈化器抗機械振動，冷熱沖擊方面能力差。與本設計較近似的專利有US 3441，381及CN 86202876，CN 88206725。在蜂窩陶瓷催化劑與殼體之間均采用金屬絲網或具有催化性能的金屬絲網包裹催化劑塊體。凈化器中一般只使用一種催化劑。
本實用新型的目的在于提供一種組裝工藝簡單，催化劑抗震能力強，有安全防火能力的新型催化凈化器。
本實用新型對現有整體圓筒式凈化器及凈化消聲器進行了改進，作為單獨凈化器包括殼體，催化劑和導流散熱板組成，殼體分為上、下殼體兩部分，殼體內裝入的催化劑包括前置催化劑和主體催化劑兩部分，前置催化劑裝填在凈化器的氣體進氣口端，主體催化劑位于其后，催化劑裝填入殼體后將上、下殼體焊接在一起，并在下殼體上焊接上導流散熱板；作為凈化消聲器，其凈化器部分與單獨凈化器相同，其消聲器部分的特征在于由兩個共振腔，兩個微穿孔管，兩個隔板及一個擴張腔所組成，兩個隔板將消聲器殼體內分成兩個共振腔和一個擴張腔，擴張腔位于兩個共振腔中間，一支微穿孔管安裝在凈化器排氣口和隔板上，另一隔板和消聲器排氣口間安裝第二支微穿孔管。本實用新型的結構由
圖1、2、3給出。
圖1為催化凈化器分組結構圖。圖中2、上殼體；3、前置催化劑床層；4、主體催化劑床層；5、無機隔熱包層；6、下殼體；7、導流散熱板。上、下殼體2、6是成對稱的兩個殼體，兩端成錐體，為防止催化劑床層前后移動在殼體內壁上帶有內凸的圓環，圓環個數依床層數定。催化劑床層可根據所選用催化劑不同其結構不同，當選用蜂窩陶瓷為載體的催化劑時，載體的形狀制成與凈化器腔體相似的整體形狀，為使催化劑床層放入殼體內與殼體內壁能緊密接觸，在蜂窩陶瓷載體外用無機隔熱材料包裹。而當選用球型催化劑時，催化劑床層3、4制成圓柱形床層，用金屬板按凈化器殼體內形狀制成圓柱筒，柱兩端加金屬篩網，其內加入催化劑，同樣用無機隔熱材料包裹在圓柱外后裝填到殼體中。上、下殼體中加入催化劑床層后，將上、下殼體焊成一體，為便于焊接上、下殼體相接觸邊可制成一凸邊。無機隔熱包層5的無機隔熱材料可由硅鋁或氯化鋁纖維中加入適量的蛭石及有機粘合劑制成。這種材料有絕熱和可塑性使催化劑層裝填過程簡化，且密閉性能好。導流散熱板7上帶有散熱孔，散熱板7的形狀與下殼體6的形狀相似，罩在下殼體6下面，通過點焊固定在殼體上，導流散熱板7可有效地防止地面可燃物被引燃。上述上、下殼體2、6及散熱板7均可由薄鋼板(0.5～1mm)沖壓成型制成。當用沖壓技術制上、下殼體時，可在殼體上沖壓出深1～6mm，寬4～20mm的溝槽，在殼體內突出的部位即可為內凸的圓環，以固定催化劑床層用。此外，前置催化劑床層和主體催化劑床層中可采用同種催化劑但前置催化劑的活性要比主體催化劑的活性低，一般單位體積催化活性為主體催化劑的40～50％，前置催化劑床層厚度為主催化劑的1／6～1／2。
圖2為催化凈化器結構圖。圖中，2～7所代表的意義同
圖1；1、擴張臺階；14、導流孔；A為進氣口；B為排氣口；d為錐體上端內徑；D為錐體底邊內徑；L為兩端垂直距離。由圖2本實用新型凈化器為一兩端為錐體的圓柱形殼體，在由上、下殼體組成的凈化器內(進氣口)，首先裝填前置催化劑床層3，后裝填主體催化劑床層4，主體催化劑床層4可設置單層或多層，為防止催化劑床層前后移動在殼體上帶有凸形圓環。除前述結構外，為改進入口處氣流速度及分布，在上、下殼體，前錐體部分上帶有一外凸的擴張臺階，同時殼體的錐體最好保持在D－d／L＝0.4～3.5。其導流孔14是為利于散熱而設置的孔徑較大圓孔。
圖3為凈化消聲器的結構圖。圖中1～7、14所代表的意義如圖2；8、共振腔；9、微穿孔管；10、隔板；11、擴張腔；12、凈化器尾部錐體；13、尾管。由圖3所示，本實用新型凈化消聲器的結構其凈化器部分與圖2所示凈化器完全相同，只是上、下殼體的長度加長，在同一殼體內凈化器后加一消聲裝置。其消聲裝置的結構如前述。下面通過實例對本實用新型的結構給予進一步地說明。
實例1，催化凈化器按圖2所示的結構制凈化器，其中上、下殼體由1.0mm鋼板壓制成，凈化器殼體的錐體，D－d／L＝1.3，內裝蜂窩陶瓷為載體的催化劑，前置催化劑床層一塊(φ125×40mm)，主體催化劑床層兩塊(每塊φ125×80mm)可選用已知技術所用催化劑或非貴金屬為活性組分的催化劑(其催化劑的制備方法可按本設計者在中國專利申請號為90105061.X中所提供的技術)，前置催化劑單位體積催化活性為主體催化劑的40～50％。無機絕熱層寬為20～40mm，厚度3～6mm。分別包裹在前置催化劑床層和兩塊主體催化劑床層圓柱體外。導流散熱板用0.5mm鋼板壓制而成，上、下殼體內裝填催化劑床層后沿殼體接觸邊緣焊接成一體，以點焊將導流散熱板固定在下殼體上制成本實用新型催化凈化器。
實例2 凈化消聲器按圖3所示的結構制凈化消聲器，催化劑選用φ5mm球狀催化劑，催化劑床層尺寸按實例1但用1.5mm鋼板卷焊成圓筒，兩端焊有不銹鋼篩網，催化劑床層外包裹無機絕熱層后裝填到凈化器殼體內，其它制造過程如實例1所述。消聲器隔板10用1.0mm鋼板制成，微穿孔管9其管徑和管壁微孔面積可參照通常制造消聲器工藝。
本實用新型的凈化器可以與任何種類汽車消聲器組焊成一體構成汽車排氣凈化消聲器。使用本實用新型的凈化器對汽車排出氣體中CO和HC的凈化率可達80％以上(5萬公里跑車試驗及整車臺架試驗)。此外，本實用新型也可以作為其它內燃機排氣的凈化或凈化消聲器使用。本實用新型的主要特點是1、采用無機隔熱材料包層，使催化劑床層組裝時不必再固緊和另加密封元件，可使凈化器結構簡單，催化劑床層制備工藝精度下降利于加工，且組裝容易。
2、凈化器加有導流散熱板可有效防止地面可燃物被引燃。
3、凈化器增加前置凈化催化劑床層可有利于氣流分布的改善，防止了汽車不正常運行時噴油所引起的主體催化劑床層被燒壞，即提高凈化率又延長了凈化器的使用壽命。
權利要求1.一種內燃機排氣催化凈化器，其特征在于凈化器的殼體分為上、下殼體兩部分，殼體內催化劑由前置催化劑和主體催化劑兩部分組成，在下殼體上帶有導流散熱板，前置催化劑裝填在凈化器的氣體進口端，主體催化劑位于其后，催化劑裝填后將上、下殼體焊接在一起，并在下殼體上焊接導流散熱板。
2.按照權利要求1所述的凈化器，其特征在于上、下殼體內壁上帶有內凸的圓環，當用沖壓技術制上、下殼體時，可在殼體上沖壓出深1～6mm，寬4～20mm的溝槽代替圓環。
3.按照權利要求1所述的凈化器，其特征在于催化劑床層3、4圓柱面外包繞有無機隔熱材料，即有無機隔熱包層5，無機隔熱包層5可由硅鋁或氧化鋁纖維中加入適量的蛭石有機粘合劑制成。
4.按照權利要求1所述的凈化器，其特征在于它可以與汽車消聲器組焊成一體，構成汽車排氣凈化消聲器。
專利摘要一種內燃機排氣催化凈化器由上、下殼體，前置催化床層，主體催化床層和導流散熱板組成，催化劑床層用無機隔熱材料包繞后裝填到殼體內。由于采用無機隔熱包層，使催化劑床層與殼體間不必固緊或加密封件，使其結構簡單，加工精度下降，組裝容易。該凈化器加有導流散熱板可防止地面可燃物被引燃，同時增加前置凈化催化劑床層，可有利于氣流分布的改善，防止了汽車不正常運行時噴油所引起的主體催化劑床層被燒壞，既提高凈化率又延長了凈化器的使用壽命。
文檔編號F01N3/28GK2076606SQ9021048
公開日1991年5月8日 申請日期1990年5月8日 優先權日1990年5月8日
發明者李北蘆, 李時瑤, 李恒強, 田長榮 申請人:中國科學院大連化學物理研究所