净化消音陶瓷载体及燃油动力机尾气净化消音器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种同时具有净化和消音功能的陶瓷载体，其特征是陶瓷载体内部为相互惯通孔径为毫米级的自然堆积散状球孔。本实用新型专利技术载体较直通孔蜂窝载体，具有气流通过时间长，比表面积大，净化效果好，结构强度高，制造简单，并同时具有净化和消音双重功能，是一种新颖燃油发动机尾气净化消音载体。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术是关于对发动用陶瓷净化载体的改进，尤其涉及一种同时具有净化和消音功能的陶瓷载体，及以此载体制成的净化消音器。
技术介绍
屹今为止，发动机例如汽车尾气净化基本采用陶瓷蜂窝作载体。然而由于陶瓷蜂窝载体为直通孔结构，尾气经过笔直的直通道，大部分呈“穿膛而过”，使得尾气中需净化成份与孔壁接触几率较小，导致净化效果不够理想。人们为加大净化效果，只能通过增加催化面积，因此将蜂窝孔径做得尽可能小，壁尽可能薄，例如为满足尾气排放符合欧III标准要求，将蜂窝做成600孔/平方英寸。薄壁细孔蜂窝，不仅加大了对陶瓷机械强度，及更低膨胀系数要求，其技术难度极大，因此实际使用中经常会因壁太薄而经不起应力作用，机械震动以及温度波动产生的热应力均足以使其破裂，失去作用，通常蜂窝只能满足热震性650℃空冷一次不开裂，机械强度一般只有12Mpa，限止了蜂窝性能的提高；而且薄壁细孔蜂窝还导致挤压成型生产难度增加，实际生产成品率较低，加大了载体成本。再就是，陶瓷蜂窝载体直通孔结构，使得主要作用只是作为催化剂载体净化尾气，其消音效果相对较差，因此难以达到尾气净化和消音降噪。陶瓷蜂窝载体，由于长度较大，呈柱体结构，因此生产上唯一采用挤出成型，然而薄壁细孔，挤出成型生产难度极大，实际生产成品率较低，使得产品生产成本较大。虽然采用海绵浸浆成型或混有粉状烧失剂(例如面粉、木榍、碳粉等)，可以制造具有曲折通孔的多孔陶瓷，但其孔径细小，阻力较大，只能作为过滤元件使用，不能用作尾气净化消音。因此，由于受使用要求及陶瓷制造难度及方法制约，导致事实上现有燃油发动机净化消音载体唯一只能采用挤出成型，做成直通孔蜂窝结构，长期以来国内外均是如此，一直未能得到改变。
技术实现思路
技术的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种不仅载体比表面积大，催化效果好，而且结构强度高，并同时具有较好消音效果的净化消音陶瓷载体。技术另一目的在于提供一种采用上述陶瓷载体制作的燃油动力机尾气净化消音器。技术第一目的实现，主要改进是改直通孔蜂窝为互通散状毫米级球孔形成的曲折通道，从而克服直通孔蜂窝的不足，实现本专利技术目的。具体说，技术净化消音陶瓷载体，其特征在于柱状陶瓷载体内部为相互惯通孔径为毫米级的自然堆积散状球孔。技术所述球孔，经试验表明其孔径较好为Φ3-10mm，孔径过小会导致排气阻力增大，明显降低发动机输出功率；孔径过大，则相对减少了有效比表积，也会导致处理效果的下降。技术散状球孔更好为Φ5-8mm。一种更好为自然堆积散状球孔为不同孔径，既有利于提高陶瓷载体强度，又能较好协调阻力与催化效果。为减少净化气流短路，提高整体效果，一种较好为周壁呈封闭的连续壁，即载体周壁面无孔，这样气流只能轴向通过载体，因而有效减少了气流径向短流。技术所述球孔，并非要求数学概念上标准圆球孔，可以是一种非标准、腔体较相邻通道口大的类似球孔，类似球状孔，较柱状或其他形状孔更有利于形成阻力较小通道。技术载体材料，可以采用现有陶瓷蜂窝材料，如堇青石陶瓷，锂陶瓷，钛酸铝陶瓷等，但一种较好为采用以堇青石为主晶相具有催化功能的堇青石陶瓷，它不仅自身具有一定催化功能和效果，而且具有较低的热膨胀性能，更适合作尾气净化。载体形状，根据需要其截面可以是各种几何形状的柱体，如圆柱体、多边柱体等，其长度、直径视使用场合而定。技术燃油动力机尾气净化消音器，包括带进排气管的外壳体和内置多孔陶瓷载体，其特征在于所说多孔陶瓷载体内部为相互惯通孔径为毫米级的自然堆积散状球孔。技术球通孔陶瓷载体，由于改直通孔蜂窝为相互惯通的自然堆积杂乱散状球孔结构，尾气进入杂散状相互惯通曲折球孔通道，在曲折球状通道中多次折射、碰撞、膨胀，显著延长了气体流经载体时间，从而增大了气体与载体有效接触面积，可较直通孔蜂窝提高接触面积约30-50％，催化净化效果得到大大提高，而且散状曲折球孔还具有良好的消音效果，经测试在高频16KHz至低频31.5Hz全频范围消音都能达29.5dB。具次，自然堆积杂乱惯通球孔，显著提高了载体有效比表面积，也有利于提高催化净化效果。用于汽车尾气处理，综合净化率可达80-90％，从而可满足欧III标准要求。毫米级球孔，尤其是Φ3-10mm球孔，孔径较大，不仅对净化气流阻力小，使用在汽车尾气净化功率损失小，以平均孔径7mm总功率试验，功率下降仅约5％，最大扭矩下降仅2.1％，能够满足发动机排气阻力要求；而且较大孔径也有利于催化剂涂载。再就是，球孔曲壁形成的“曲拱”还提高了产品的机械强度，可较直通孔蜂窝提高强度约20-30％，因此抗机械振动及抗热应力能力大大提高，抗破裂性好，使用寿命得到延长，可靠性提高。此外，烧失小球自然堆积成孔，制造也较直通孔蜂窝大大简单，适合批量生产，并因孔径较大而不会出现盲孔，成品率高，大大降低了生产成本，而且改变产品形状简单，只需改变注浆模具筒，球孔大小尺寸也可以根据需要任变改变和控制，更为较蜂窝挤制成型大大简单。本专利技术彻底改变了直通孔蜂窝结构，催化效果不够理想，应力集中，使用寿命短，以及生产难度大，成品率低的不足。涂载催化剂可以用于燃油发动机尾气净化和消音；不涂载催化剂可以用于工业消音，并且堇青石陶瓷也具有一定净化效果。以下结合几个具体实施方式，进一步说明技术。附图说明图1为技术净化消音陶瓷载体结构示意图。图2为技术采用上述载体组成净化消音器结构示意图。具体实施方法实施例1用塑料制得的直径为6mm小球，自然堆积充盈中空圆柱哈呋金属模，采用市售堇青石晶相95％以上合成堇青石粉加12-14％石蜡加热拌和，压力浇注，干燥脱模，外周面用陶瓷泥料及泥浆封闭，经1000℃左右低温脱蜡，于1300℃左右烧成，得到如图1所示圆柱状具有自然堆积散状球孔2、平均孔径约为6mm的陶瓷载体1。实施例2采用熔滴法制得5-8mm不同石蜡球粒，用镂空纸卷成一略小于金属哈呋模内壁面圆筒，放入金属模中，在纸筒内自然堆积填充制得的不同粒径石蜡小球。采用上述市售合成堇青石粉，外加2％wt硅微粉减水剂、7％铝酸钙水泥、0.1％促凝剂、7-8％水制成泥浆，振动浇注成型。自然发硬后，经1300℃左右烧成。实施例3参见图2，取上述制得的净化消音陶瓷载体段1，放入金属外壳6中段，两端各留有空腔4，外壳两端分别有进、排气接管3，陶瓷载体由法兰环5固定。实施例4如实施例3，在陶瓷载体与金属壳体间填充有耐温软性减震材料层，例如玻璃棉。此外，陶瓷泥浆还可以采用热震稳定性好的锂陶瓷、钛酸铝陶瓷；可烧失小球还可以采用其他材料制成；产品截面形状还可以采用其几何形状等等，这些均属技术保护范围。权利要求1.净化消音陶瓷载体，其特征在于陶瓷载体内部为相互惯通孔径为毫米级的自然堆积散状球孔。2.根据权利要求1所述净化消音陶瓷载体，其特征在于所说球孔孔径为Φ3-10mm。3.根据权利要求2所述净化消音陶瓷载体，其特征在于所说球孔孔径为Φ5-8mm。4.根据权利要求1、2或3所述净化消音陶瓷载体，其特征在于所说球孔为不同孔径。5.根据权利要求1、2或3所述净化消音陶瓷载体，其特征在于载体周壁为封闭的连续壁。6.燃油动力机尾气净化消音器，包括带进排气管的外壳体和内置多孔陶瓷载体，其特征在于所说多孔陶瓷载体内部为相本文档来自技高网...

【技术保护点】
净化消音陶瓷载体，其特征在于陶瓷载体内部为相互惯通孔径为毫米级的自然堆积散状球孔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孔宪中，崔江大，崔允杰，范丽静，
申请(专利权)人：宜兴市致力科技开发有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]