CN102713191A - 可变基重安装垫或预型件以及废气处理装置 - Google Patents

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Abstract

废气处理装置包括壳；布置在壳内的易碎元件；和安装垫，所述安装垫布置在易碎元件和壳之间，用于保持易碎元件定位、吸收机械冲击和提供热绝缘。所述安装垫包括无机纤维层或片，所述层的一部分具有第一基重且另一部分具有不同于第一基重的第二基重。在某些区域具有可变基重的垫或真空形成的绝缘预型件可在废气处理装置中用作端锥绝缘。

Description

可变基重安装垫或预型件以及废气处理装置
技术领域
本发明公开垫或模塑预型件(pre-form)，其用于废气处理装置，例如用于机动车排气系统的催化转化器和柴油机颗粒捕集器。该垫可用作安装垫将易碎单块(monolith)安装在废气处理装置的壳内，或者用作废气处理装置的端锥中的热绝缘。该垫或端锥预型件的选择部分具有大于垫或预型件其它区域的基重区域。
发明背景
废气处理装置在机动车上用于减少来自发动机排放的大气污染。广泛使用的废气处理装置的实例包括催化转化器和柴油机颗粒捕集器。
用于处理机动车发动机的废气的催化转化器包括壳；用于保持催化剂的易碎催化剂支撑结构，所述催化剂用于实现一氧化碳和烃的氧化和氮氧化物的还原；和安装垫，所述安装垫布置在易碎催化剂支撑结构的外表面和壳的内表面之间，以将易碎催化剂支撑结构弹性保持在壳内。
用于控制柴油机产生的污染的柴油机颗粒捕集器包括壳；用于从柴油机排放收集颗粒的易碎颗粒过滤器或捕集器；和安装垫，所述安装垫布置在过滤器或捕集器的外表面和壳的内表面之间，以将易碎过滤器或捕集器结构弹性保持在壳内。
易碎催化剂支撑结构一般包含从易碎金属材料或脆的陶瓷材料(如氧化铝、二氧化硅、氧化镁、二氧化锆、堇青石、碳化硅等)制成的单块结构。这些材料提供具有多个气流通道的骨架类型结构。这些单块结构可以易碎到甚至小的冲击负荷或应力就通常足以使它们破裂或粉碎。为了保护易碎结构不受以上提到的热和机械冲击和其它应力，并且提供热绝缘和气封，在易碎结构和壳之间的间隙内放置安装垫。
废气处理装置一般包含在易碎催化剂支撑结构或易碎颗粒过滤器或捕集器和排气管之间的端锥区域。根据某些实施方案，用于废气处理装置的端锥包含外金属锥；内金属锥；和布置于所述外金属端锥和内金属端锥之间的锥绝缘。用于废气处理装置的端锥可包含外金属锥和邻近所述外金属端锥的内表面布置的自支撑锥绝缘。
安装垫通常在间隙堆积密度和热间隙膨胀中具有局部差异，即，间隙堆积密度和热间隙膨胀在整个安装垫中不恒定。这些局部差异可造成在暴露于热废气时不期望的支撑垫腐蚀。
发明概述
本发明提供在废气处理装置中用作安装垫或端锥绝缘的垫，所述垫包含无机纤维片，其中所述片包含相对的第一和第二主表面、长度、宽度和未压缩厚度，其中所述片包含具有第一未压缩基重的第一部分和具有大于第一基重的第二未压缩基重的第二部分。
本发明还提供一种废气处理装置，所述废气处理装置包含壳；位于壳内的易碎结构；和布置于所述壳和所述易碎结构之间的间隙中的安装垫，所述垫包含无机纤维片，所述无机纤维片包含相对的第一和第二主表面、长度、宽度和未压缩厚度，其中所述片包含具有第一未压缩基重的第一部分和具有大于第一基重的第二未压缩基重的第二部分。
本发明另外提供一种废气处理装置，所述废气处理装置包含壳；位于壳内的易碎结构；和布置于所述壳和所述易碎结构之间的间隙中的安装垫；双壁端锥壳；和布置于双壁端锥壳的壁之间的垫或模塑三维绝缘预型件，所述垫或预型件包含无机纤维和具有第一未压缩基重的第一部分及具有大于第一基重的第二未压缩基重的第二部分。
本发明进一步提供一种用于废气处理装置的端锥，所述端锥包含外金属锥；内金属锥；和布置于所述外金属端锥和内金属端锥之间的垫或模塑三维绝缘预型件，所述垫或预型件包含无机纤维和具有第一未压缩基重的第一部分及具有大于第一基重的第二未压缩基重的第二部分。
本发明进一步提供制造用于处理废气的装置的方法，所述方法包含将垫包裹在适用于处理废气的易碎结构的至少一部分周围，所述垫包含无机纤维片，所述无机纤维片包含相对的第一和第二主表面、长度、宽度和未压缩厚度，其中所述片包含具有第一未压缩基重的第一部分和具有大于第一基重的第二未压缩基重的第二部分；并将易碎结构和安装垫布置在壳内，该安装垫布置在易碎结构和壳之间。
本发明进一步提供一种制造用于废气处理装置的端锥的方法，所述方法包含将垫或模塑三维绝缘预型件布置在外金属端锥和内金属端锥之间，所述垫或预型件包含无机纤维和具有第一未压缩基重的第一部分及具有大于第一基重的第二未压缩基重的第二部分。
附图简述
图1为说明性的可变基重安装垫的透视图。
图2A为说明性的可变基重安装垫的俯视图。
图2B为说明性的可变基重安装垫的侧视图。
图2C为说明性的可变基重安装垫的俯视图。
图2D为说明性的可变基重安装垫的俯视图。
图2E为说明性的可变基重安装垫的侧视图。
图2F为说明性的可变基重安装垫的俯视图。
图2G为说明性的可变基重安装垫的侧视图。
图2H为说明性的可变基重安装垫的侧视图。
图3为显示包裹在易碎结构周围的说明性的可变基重安装垫的废气处理装置的透视图和截面图。
图4A为说明性的可变基重端锥绝缘垫的侧视图。
图4B为说明性的可变基重端锥绝缘垫的侧视图。
图4C为说明性的可变基重端锥绝缘垫的侧视图。
图5A为可用作端锥绝缘垫的说明性的可变基重片的俯视图。
图5B为可用作端锥绝缘垫的说明性的可变基重片的俯视图。
图6为催化转化器形式的说明性废气处理装置的截面图。
发明详述
本发明公开垫或模塑(例如，真空成形)预型件，其用于废气处理装置，例如用于机动车排气系统的催化转化器和柴油机颗粒捕集器。该垫或预型件可用作安装垫以将易碎单块安装在废气处理装置的壳内，或者用作废气处理装置的端锥区域中的热绝缘。该垫或预型件的一部分具有大于垫或预型件其它部分的基重。相信该垫或预型件的基重变化在废气处理装置的正常操作期间给予热气体腐蚀耐性。
根据某些实施方案，垫包含至少一个非膨胀无机纤维片。该片包括长度、宽度和未压缩厚度。该片包含具有第一未压缩基重的第一部分和至少一个具有不同于第一基重的第二未压缩基重的第二部分。
本发明还提供用于处理废气的装置。该装置包括外金属壳，至少一个易碎结构，其通过布置于壳的内表面和易碎结构的外表面之间的安装垫安装在壳内。用于安装易碎结构的安装垫包含无机纤维片，并且具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一未压缩基重，所述第二部分具有不同于第一基重的第二未压缩基重。
术语“易碎结构”旨在意指并且包括可能性质上易碎或脆弱并且得益于安装垫(如本文所述的安装垫)的结构，如金属或陶瓷单块等。这些结构一般包括由壳内的耐热材料安装的一个或多个多孔管状或蜂窝状结构。根据排气处理装置的类型，各结构包括从约200至约900或以上的任何地方的通道或孔眼(cell)/平方英寸。柴油机颗粒捕集器与催化剂结构的不同之处在于，颗粒捕集器内的各个通道或孔眼在一端或另一端封闭。颗粒从多孔结构中的废气收集，直到由高温燃尽过程再生。对安装垫的非机动车应用可包括用于化学工业排放(排气)堆的催化转化器。
根据其它实施方案，本发明提供用于废气处理装置的端锥。该端锥为具有内端锥壳和外端锥壳的双壁结构。垫或真空成形绝缘预型件布置在内端锥壳和外端锥壳之间的间隙或空间中。该垫或真空成形预型件具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一未压缩基重，所述第二部分具有不同于第一基重的第二未压缩基重。
根据其它实施方案，废气处理装置包括外金属壳；至少一个易碎结构，其通过布置于壳的内表面和易碎结构的外表面之间的安装垫安装在壳内；和位于装置的入口区域和出口区域的端锥。端锥区域为具有内端锥壳和外端锥壳的双壁结构。垫或真空成形绝缘预型件布置在内端锥壳和外端锥壳之间的间隙或空间中。垫或真空成形预型件具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一未压缩基重，所述第二部分具有不同于第一基重的第二未压缩基重。
图1显示用于废气处理装置的安装垫10的说明性实施方案，所述废气处理装置如机动车催化转化器或柴油机颗粒捕集器。安装垫10包含柔性纤维材料的基层或片12。柔性纤维材料的基层12包括相对面向的第一14和第二16主表面。基层12也具有长度L、宽度W和未压缩厚度T。未压缩厚度是指没有任何外部压缩力施加到垫时安装垫10的厚度。由于安装在易碎结构和壳之间的垫被压缩，安装厚度小于未压缩厚度。根据图1所示的说明性实施方案，安装垫10显示为在一端具有舌状物9，在相对端具有匹配凹槽11。在安装垫10包裹在圆柱形易碎单块的外圆周周围时，舌状物9与凹槽11匹配。
安装垫10的基层12也具有相对的侧区域18和20。安装垫10的基层12的至少一个侧区域18，20具有大于基层12其余部分基重的基重。根据某些说明性实施方案，基层12的任何一个侧区域18或20可具有大于基层12其余部分基重的基重。根据其它说明性实施方案，侧区域18和20两者均具有大于在侧垫区域18和20之间延伸的安装垫10的区域22基重的基重。侧区域18和20的基重可相同或不同。
通过在基层12的相对面向的第一14和第二主表面之一或两者上将不同材料片24结合到侧表面区域18和/或20之一或两者，可得到可变基重。或者，通过在基层12的第一14和第二16主表面之一上将不同材料片24结合到侧表面区域18，并在相对面向的主表面上将不同材料片24结合到侧表面区域20，可得到可变基重。
现在参考图2A和2B，通过在基层12的相对面向的第一14和第二16主表面之一上将不同材料片24结合到侧表面区域18或20之一，可得到可变基重。在已将附加材料24结合到基层12的期望的区域，所得产物的未压缩厚度具有基层12的未压缩厚度加上附加纤维材料24的未压缩厚度。在安装垫10的基层12的其它区域，如在相对的侧区域18和20之间延伸的部分22，安装垫10的未压缩厚度只包含基层12的未压缩厚度。
一个或多个不同材料片24可结合到基层12的表面，以在期望的垫区域累积基重。另外，不同材料片24可连接到基层12，或连接到其它不同材料片24。通过将随后的不同材料片24连接到前面连接的材料片24，可产生复合未压缩厚度的支撑垫10。不同材料片24可通过以下方法连接到基层12或连接到其它不同材料片24，所述方法例如压、热压、针刺、胶粘、钉钉、缝合、穿线或其组合。本文所用的“压”不同于材料在其安装状态下经受的压缩。
转向图2C，通过在基层12的相对面向的第一14和第二16主表面之一上将不同材料片24结合到侧表面区域18和20二者，可得到可变基重。在已将不同材料片24结合到基层12的期望的区域，所得产物的未压缩厚度具有基层12的未压缩厚度加上不同材料片24的未压缩厚度。在安装垫10的基层12的其它区域，如在相对侧区域18和20之间延伸的部分22，安装垫10的未压缩厚度只包含基层12的未压缩厚度。
转向图2D和2E，通过在基层12的第一14和第二16相对面向的主表面二者之上将不同材料片24结合到侧表面区域18或20之一，可得到可变基重。在已将不同材料片24结合到基层12的期望的区域，所得产物的未压缩厚度具有基层12的未压缩厚度加上不同材料片24的未压缩厚度。在安装垫10的基层12的其它区域，如在相对侧表面区域18和20之间延伸的部分22，安装垫10的未压缩厚度只包含基层12的未压缩厚度。
转向图2F至2H，通过在基层12的第一14和第二16相对面向的主表面二者之上将不同材料片24结合到侧表面区域18和20二者，可得到可变基重。在已将材料24结合到基层12的侧区域18和20，所得产物的未压缩厚度具有基层12的未压缩厚度加上不同材料片24的未压缩厚度。在安装垫10的基层12的其它区域，如在相对侧区域18和20之间延伸的部分22，安装垫10的未压缩厚度只包含基层12的未压缩厚度。
用于处理废气的装置的说明性形式为图3中数字30指示的催化转化器。应理解，安装垫不旨在局限于在图3所示的装置中使用，因此，形状只作为说明性实施方案显示。实际上，安装垫可用于安装或支撑适用于处理废气排放和废气的任何易碎结构，如柴油机催化剂结构、柴油机颗粒捕集器等。
催化转化器30包含外金属壳32。壳32在一端包括一般锥形的入口34，在相对端包括出口36。入口锥34和出口锥36适合在其出口端形成，由此可将它们固定到内燃机排气系统中的导管。催化转化器30的壳32包括在用于保持易碎催化剂支撑元件的入口锥34和出口锥36之间延伸的部分38。
废气处理装置30包括由安装垫10支撑并限制在壳32内的易碎结构，例如脆弱的陶瓷单块40。单块40包括多个透气通道，所述通道在一端从其入口端表面轴向延伸到在其相对端的其出口端表面。单块40可由任何适合的耐火金属或陶瓷材料以任何已知方式和结构构成。单块一般为椭圆或圆形横截面结构，但其它形状也是可能的。
单块40通过一距离或间隙与壳32的内表面隔开，这根据所用装置的类型和设计而变化，例如催化转化器、柴油机催化剂结构或柴油机颗粒捕集器。此间隙用安装垫10填充，以对陶瓷单块40提供弹性支撑。弹性安装垫10既对外部环境提供热绝缘，也对易碎结构提供机械支撑，从而跨过宽范围的废气处理装置操作温度来保护易碎结构不受机械冲击。安装垫10可以为图2A-2H所示的任何说明性结构。在图3所示的实施方案中，安装垫10包括隔开的附加材料片24，所述附加材料片24已在相对面向的表面14和16两者上在两个相对侧区域18，20上结合到基层12。或者，可通过模冲轧形成可变基重垫，以提供具有整合成垫的不同基重部分的整体(即，一片)垫。这可通过在冲轧前使不同重量的预制纤维材料结合到模的某些区域来完成。
现在参考图4A至4C，这些图显示可在废气处理装置中用作端锥绝缘的截头圆锥形真空成形绝缘预型件50。根据图4A所示的实施方案，端锥预型件绝缘包括接近预型件50的窄边缘54结合到锥绝缘50的附加材料52，例如柔性附加纤维材料片或带。根据此实施方案，端锥绝缘具有可变基重，其中锥在具有所加带材料54的区域的基重大于端锥56其余部分的基重。
参考图4B，图4B显示可在废气处理装置中用作端锥绝缘的截头圆锥形真空成形绝缘预型件50。根据图4B所示的实施方案，端锥预型件绝缘包括接近预型件50的较宽边缘58结合到锥绝缘50的附加材料带60。根据此实施方案，端锥绝缘具有可变基重，其中锥在具有所加带材料60的区域的基重大于端锥56其余部分的基重。
参考图4C，图4C显示可在废气处理装置中用作端锥绝缘的截头圆锥形真空成形绝缘预型件50。根据图4C所示的实施方案，端锥预型件绝缘包括接近预型件50的窄边缘54结合到锥绝缘50的附加材料带52，和沿着边缘58结合到锥50的附加材料带60。根据此实施方案，端锥绝缘具有可变基重，其中锥在加上附加带材料54和60的区域的基重大于端锥56的其余部分的基重。
图5A和5B显示端锥绝缘的片66。片66切割或冲轧成实质上新月形。根据图5A，片66包括无机纤维绝缘的基层67。附加材料68或69的非膨胀带结合到基层67的一个侧区域，以提供与基层67的其余部分基重不同的基重。通过将带68和69两者加到基层67，也可在多于一个锥绝缘区域提供增加的基重。
图6显示催化转化器70形式的废气处理装置。催化转化器70包括中间壳部分76。易碎支撑元件72通过安装垫74保持在中间壳部分76内。转化器70包括位于中间部分76侧面的入口锥80和出口锥90。入口锥80包括外金属壳82和内金属壳84。端锥绝缘86位于外82和内84壳之间。端锥绝缘86包括可变基重垫或预型件。在所示的实施方案中，附加材料88在锥的窄端结合。出口锥90包括外金属壳92和内金属壳94。端锥绝缘96位于外92和内94壳之间。端锥绝缘96包括可变基重垫或预型件。在所示的实施方案中，附加材料98在锥的较宽端结合。
可在安装垫或预型件中使用任何耐热无机纤维，只要该纤维能够经受安装垫或预型件成形过程，能够经受废气处理装置的操作温度，并且提供期望的最低保持压力性能(用于在废气处理装置的操作温度将易碎结构保持在废气处理装置壳内)或端锥绝缘的绝缘功能。没有限制，可用于制备安装垫和废气处理装置的适合的无机纤维包括高氧化铝多晶纤维、耐火陶瓷纤维(如硅酸铝纤维、氧化铝-氧化镁-二氧化硅纤维、高岭土纤维、碱土硅酸盐纤维(如氧化钙-氧化镁-二氧化硅纤维和氧化镁-二氧化硅纤维)、S-玻璃纤维、S2-玻璃纤维、E-玻璃纤维、石英纤维、二氧化硅纤维及其组合。
根据某些实施方案，用于制备安装垫的耐热无机纤维包括陶瓷纤维。没有限制，适合的陶瓷纤维包括氧化铝纤维、氧化铝-二氧化硅纤维、氧化铝-氧化锆-二氧化硅纤维、氧化锆-二氧化硅纤维、氧化锆纤维和类似纤维。可用的氧化铝-二氧化硅陶瓷纤维以注册商标FIBERFRAX购自Unifrax I LLC(Niagara Falls，New York)。FIBERFRAX陶瓷纤维包含约45至约75重量％氧化铝和约25至约55重量％二氧化硅的纤维化产物。FIBERFRAX纤维显示最高约1540℃的操作温度和最高约1870℃的熔点。FIBERFRAX纤维容易形成耐高温片和纸。
氧化铝/二氧化硅纤维可包含约40重量％至约60重量％Al2O3和约60重量％至约40重量％SiO2。该纤维可包含约50重量％Al2O3和约50重量％SiO2。氧化铝/二氧化硅/氧化镁玻璃纤维一般包含约64重量％至约66重量％SiO2、约24重量％至约25重量％Al2O3和约9重量％至约10重量％MgO。E-玻璃纤维一般包含约52重量％至约56重量％SiO2、约16重量％至约25重量％CaO、约12重量％至约16重量％Al2O3、约5重量％至约10重量％B2O3、最高约5重量％MgO、最高约2重量％氧化钠和氧化钾及痕量铁氧化物和氟化物，典型的组成为55重量％SiO2、15重量％Al2O3、7重量％B2O3、3重量％MgO、19重量％CaO和痕量上述材料。
没有限制，可用于制备用于废气处理装置的安装垫的生物可溶性碱土硅酸盐纤维的适合的实例包括美国专利号6,953,757、6,030,910、6,025,288、5,874,375、5,585,312、5,332,699、5,714,421、7,259,118、7,153,796、6,861,381、5,955,389、5,928,075、5,821,183和5,811,360公开的那些纤维，这些专利通过引用结合到本文中。
根据某些实施方案，生物可溶性碱土硅酸盐纤维可包含镁氧化物和二氧化硅的混合物的纤维化产物。这些纤维一般称为镁-硅酸盐纤维。镁-硅酸盐纤维一般包含约60至约90重量％二氧化硅、大于0至约35重量％氧化镁和5重量％或更少杂质的纤维化产物。根据某些实施方案，碱土硅酸盐纤维包含约65至约86重量％二氧化硅、约14至约35重量％氧化镁和5重量％或更少杂质的纤维化产物。根据其它实施方案，碱土硅酸盐纤维包含约70至约86重量％二氧化硅、约14至约30重量％氧化镁和5重量％或更少杂质的纤维化产物。适用的镁-硅酸盐纤维以注册商标ISOFRAX购自Unifrax I LLC(Niagara Falls，New York)。市售ISOFRAX纤维一般包含约70至约80重量％二氧化硅、约18至约27重量％氧化镁和4重量％或更少杂质的纤维化产物。
根据某些实施方案，生物可溶性碱土硅酸盐纤维可包含钙氧化物、镁氧化物和二氧化硅的混合物的纤维化产物。这些纤维通常称为氧化钙-氧化镁-二氧化硅纤维。根据某些实施方案，氧化钙-氧化镁-硅酸盐纤维包含约45至约90重量％二氧化硅、大于0至约45重量％氧化钙、大于0至约35重量％氧化镁和10重量％或更少杂质的纤维化产物。可用的氧化钙-氧化镁-硅酸盐纤维以注册商标INSULFRAX购自Unifrax I LLC(Niagara Falls，New York)。INSULFRAX纤维一般包含约61至约67重量％二氧化硅、约27至约33重量％氧化钙和约2至约7重量％氧化镁的纤维化产物。其它适合的氧化钙-氧化镁-硅酸盐纤维以商标SUPERWOOL 607、SUPERWOOL 607MAX和SUPERWOOLHT购自Thermal Ceramics(Augusta，Georgia)。SUPERWOOL 607纤维包含约60至约70重量％二氧化硅、约25至约35重量％氧化钙和约4至约7重量％氧化镁及痕量氧化铝。SUPERWOOL 607MAX纤维包含约60至约70重量％二氧化硅、约16至约22重量％氧化钙和约12至约19重量％氧化镁及痕量氧化铝。SUPERWOOL HT纤维包含约74重量％二氧化硅、约24重量％氧化钙和痕量氧化镁、氧化铝和铁氧化物。
用于制造用于废气处理装置的安装垫的适用的二氧化硅纤维包括以商标BELCOTEX购自BelChem Fiber Materials GmbH，Germany、以注册商标REFRASIL购自Gardena California的Hitco CarbonComposites，Inc.和以名称PS-23(R)购自Polotsk-Steklovolokno，Republic of Belarus的那些浸渍玻璃纤维。
BELCOTEX纤维为标准类型的短纤维预纱(pre-yarn)。这些纤维具有约550特克斯的平均细度，并且一般由氧化铝改性的硅酸制成。BELCOTEX纤维为非晶形，并且一般含有约94.5二氧化硅、约4.5％氧化铝、小于0.5％氧化钠和小于0.5％其它组分。这些纤维具有约9微米的平均纤维直径和1500°至1550℃范围的熔点。这些纤维对最高1100℃的温度耐热，并且一般无闪色(shot free)。
REFRASIL纤维，像BELCOTEX纤维一样，为具有高二氧化硅含量的非晶浸渍玻璃纤维，用于为1000°至1100℃温度范围的应用提供热绝缘。这些纤维的直径为约6和约13微米之间，并具有约1700℃的熔点。浸渍后，纤维一般具有约95重量％的二氧化硅含量。氧化铝可以约4重量％的量存在，其它组分以1％或更小的量存在。
来自Polotsk-Steklovolokno的PS-23(R)纤维为具有高二氧化硅含量的非晶玻璃纤维，并且适用于对至少约1000℃需要耐性的应用的热绝缘。这些纤维具有约5至约20mm范围的纤维长度和约9微米的纤维直径。这些纤维，像REFRASIL纤维一样，具有约1700℃的熔点。
没有限制，可加入安装垫或预型件的膨胀材料包括非膨胀蛭石、离子交换蛭石、蛭石、可膨胀石墨、水黑云母、水溶胀性四硅氟云母、碱金属硅酸盐或其混合物，这意味着安装垫或预型件可包括多于一种类型的膨胀材料的混合物。膨胀材料可包含约9∶1至约1∶2蛭石∶石墨相对量的非膨胀蛭石和可膨胀石墨的混合物，如美国专利号5,384,188所述。
安装垫或预型件也包括粘合剂或多于一种粘合剂的混合物。适合的粘合剂包括有机粘合剂、无机粘合剂和这两种类型粘合剂的混合物。安装垫中使用的粘合剂一般为可牺牲性质的有机粘合剂。“牺牲”是指粘合剂最终从安装垫烧尽，只留下纤维作为最终安装垫。适合的粘合剂包括水性和非水性粘合剂，但通常所用粘合剂为反应性热固化胶乳，它在固化后为可如上所述从安装的安装垫烧尽的柔性材料。
根据某些实施方案，安装垫或预型件包括一种或多种有机粘合剂。有机粘合剂可作为固体、液体、溶液、分散体、胶乳、乳液或类似形式提供。有机粘合剂可包含热塑性或热固性粘合剂，这些粘合剂在固化后为可从安装的安装垫烧尽的柔性材料。适合的有机粘合剂的实例包括但不限于丙烯酸胶乳、(甲基)丙烯酸胶乳、苯乙烯和丁二烯的共聚物、乙烯基吡啶、丙烯腈、丙烯腈和苯乙烯的共聚物、氯乙烯、聚氨酯、乙酸乙烯酯和乙烯的共聚物、聚酰胺、硅酮等。其它树脂包括低温柔性热固性树脂，如不饱和聚酯、环氧树脂和聚乙烯基酯。用于粘合剂的溶剂可包括水或对所用粘合剂适合的有机溶剂，如丙酮。
在安装垫或预型件中可包括有机粘合剂，其量为基于安装垫或预型件总重量大于0至约20重量％、约0.5至约15重量％、约1至约10重量％和约2至约8重量％。
代替树脂或液体粘合剂，或者除树脂或液体粘合剂外，安装垫或预型件可包括聚合粘合剂纤维。这些聚合粘合剂纤维的用量范围可为基于100重量％总组合物的大于0至约20重量％、约1至约15重量％、约2至约10重量％，以帮助使耐热无机纤维粘合在一起。粘合剂纤维的适合的实例包括聚乙烯醇纤维、聚烯烃纤维(如聚乙烯和聚丙烯)、丙烯酸纤维、聚酯纤维、乙基乙烯基乙酸酯纤维、尼龙纤维及其组合。
通过初始制备含有无机纤维的含水浆料，可形成模塑端锥绝缘。除无机纤维外，可在含水浆料组合物中包括有机粘合剂。有机粘合剂倾向于改善模塑三维绝缘体的整体性、柔性和处理特征。较柔性的绝缘材料可较容易地位于污染控制装置的内外端锥壳之间。适合的有机粘合剂材料可包括含水聚合物乳液、基于溶剂的聚合物和无溶剂聚合物。含水聚合物乳液可包括胶乳形式的有机粘合剂聚合物和弹性体(例如，天然橡胶胶乳、苯乙烯-丁二烯胶乳、丁二烯-丙烯腈胶乳和丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯聚合物或共聚物的胶乳)。基于溶剂的聚合粘合剂材料可包括聚合物，如丙烯酸、聚氨酯、乙酸乙烯酯、纤维素或基于橡胶的有机聚合物。无溶剂聚合物可包括天然橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶和其它弹性体。
含水浆料可包括无机胶体材料。无机胶体材料可包含胶体二氧化硅、胶体氧化铝、胶体氧化锆或其组合。无机胶体材料可单独存在或与一种或多种有机粘合剂组合存在。
在本领域已知的任何适合类型的模塑技术或塑模可用于制备预型件。在一些应用中，可用真空成形技术制备模塑三维端锥绝缘预型件。制备纤维、有机粘合剂或无机胶体材料(或两者)和水的浆料。将可渗透成形模放入纤维、粘合剂、无机胶体材料、水和任何其它期望组分的浆料。在可渗透成形模上从浆料真空形成三维预型件。在抽真空时，浆料中的固体可沉积在成形模的表面上，以形成三维预制锥，跨过该锥其具有实质均匀的厚度和未压缩基重。从浆料去除预型件，并干燥。在干燥期间或之后，可使附加材料结合到模塑的三维锥绝缘预型件，以跨过端锥绝缘提供可变基重。或者，可使可渗透成形模成形，使得在放入浆料时，来自浆料的不同量固体在可渗透成形模上在不同位置沉积，以提供跨过锥具有可变基重的单块三维绝缘预型件。或者，可使可渗透成形模的不同部分在浆料中停留较长一段时间，以便与在锥成形材料浆料中具有较短停留时间的模区域比较，允许锥成形材料在这些模区域的更大累积。
尽管已关于不同的实施方案描述了系统，如各图中所示，但应理解，可使用其他类似实施方案，或者可对所述实施方案作出修改和补充，以实现相同的功能而不由此偏离。另外，可组合不同的说明性实施方案以产生期望的结果。因此，所述可变基重支撑垫系统不应限于任何单个实施方案，而应根据附加权利要求叙述的宽度和范围来解释。

Claims (46)

1.一种在废气处理装置中用作安装垫或端锥绝缘的垫，所述垫包含具有相对的第一和第二主表面、长度、宽度和未压缩厚度的无机纤维片，其中所述片包含具有第一未压缩基重的第一部分和具有大于第一基重的第二未压缩基重的第二部分。
2.权利要求1的垫，其中所述垫包含非膨胀片或膨胀片。
3.权利要求1的垫，其中所述无机纤维选自高氧化铝多晶纤维、陶瓷纤维、莫来石纤维、玻璃纤维、生物可溶性纤维、石英纤维、二氧化硅纤维及其组合。
4.权利要求3的垫，其中所述高氧化铝多晶纤维包含约72至约100重量％氧化铝和约0至约28重量％二氧化硅的纤维化产物。
5.权利要求3的垫，其中所述陶瓷纤维包含硅酸铝纤维，所述硅酸铝纤维包含约45至约72重量％氧化铝和约28至约55重量％二氧化硅的纤维化产物。
6.权利要求3的垫，其中所述生物可溶性纤维包含氧化镁-二氧化硅纤维，所述氧化镁-二氧化硅纤维包含约65至约86重量％二氧化硅、约14至约35重量％氧化镁和约5重量％或更少杂质的纤维化产物。
7.权利要求3的垫，其中所述生物可溶性纤维包含氧化钙-氧化镁-二氧化硅纤维，所述氧化钙-氧化镁-二氧化硅纤维包含约45至约90重量％二氧化硅、大于0至约45重量％氧化钙和大于0至约35重量％氧化镁的纤维化产物。
8.权利要求2的垫，其中所述非膨胀片为具有不同基重区域的切割或冲轧单块片。
9.权利要求2的垫，其中所述非膨胀片包含具有实质均匀基重的基片和结合到所述基片的所述第一和第二主表面至少之一的非膨胀片材的单独片。
10.权利要求9的垫，其中所述非膨胀片材的单独片沿着所述基片的所述第一和第二主表面至少之一的第一和第二侧表面部分至少之一结合到所述基片。
11.权利要求9的垫，其中一个非膨胀片材的单独片沿着所述基片的所述第一主表面的侧面部分结合到所述基片，并且一个非膨胀片材的单独片沿着相同的侧面部分结合到所述基片的第二主表面。
12.权利要求11的垫，其中所述非膨胀片材的单独片具有实质相同或不同的长度、宽度和未压缩厚度。
13.权利要求10的垫，其中所述非膨胀片材的单独片粘着性结合到所述基片。
14.权利要求11的垫，其中所述非膨胀片材的单独片粘着性结合到所述基片。
15.一种在废气处理装置中用作端锥绝缘的模塑三维绝缘预型件，所述预型件包含无机纤维和粘合剂的铸件，其中所述预型件包含具有第一未压缩基重的第一部分和具有大于第一基重的第二未压缩基重的第二部分。
16.一种废气处理装置，所述废气处理装置包含：
壳；
位于壳内的易碎结构；和
布置在所述壳和所述易碎结构之间的间隙中的安装垫，所述安装垫包含具有相对的第一和第二主表面、长度、宽度和未压缩厚度的无机纤维片，其中所述片包含具有第一未压缩基重的第一部分和具有大于第一基重的第二未压缩基重的第二部分。
17.权利要求16的废气处理装置，其中所述安装垫包含非膨胀片或膨胀片。
18.权利要求16的废气处理装置，其中所述无机纤维选自高氧化铝多晶纤维、陶瓷纤维、莫来石纤维、玻璃纤维、生物可溶性纤维、石英纤维、二氧化硅纤维及其组合。
19.权利要求18的废气处理装置，其中所述高氧化铝多晶纤维包含约72至约100重量％氧化铝和约0至约28重量％二氧化硅的纤维化产物。
20.权利要求18的废气处理装置，其中所述陶瓷纤维包含硅酸铝纤维，所述硅酸铝纤维包含约45至约72重量％氧化铝和约28至约55重量％二氧化硅的纤维化产物。
21.权利要求18的废气处理装置，其中所述生物可溶性纤维包含氧化镁-二氧化硅纤维，所述氧化镁-二氧化硅纤维包含约65至约86重量％二氧化硅、约14至约35重量％氧化镁和约5重量％或更少杂质的纤维化产物。。
22.权利要求18的废气处理装置，其中所述生物可溶性纤维包含氧化钙-氧化镁-二氧化硅纤维，所述氧化钙-氧化镁-二氧化硅纤维包含约45至约90重量％二氧化硅、大于0至约45重量％氧化钙和大于0至约35重量％氧化镁的纤维化产物。
23.权利要求17的废气处理装置，其中所述非膨胀片为具有不同基重区域的切割或冲轧单块片。
24.权利要求17的废气处理装置，其中所述非膨胀片包含具有第一基重的基片和结合到所述基片的所述第一和第二主表面至少之一的非膨胀片材的单独片。
25.权利要求24的废气处理装置，其中所述非膨胀片材的单独片沿着所述基片的所述第一和第二主表面至少之一的第一和第二侧表面部分至少之一结合到所述基片。
26.权利要求25的废气处理装置，其中一个非膨胀片材的单独片沿着所述基片的所述第一主表面的侧面部分结合到所述基片，并且一个非膨胀片材的单独片沿着相同的侧面部分结合到所述基片的第二主表面。
27.权利要求26的废气处理装置，其中所述非膨胀片材的单独片具有实质相同或不同的长度、宽度和未压缩厚度。
28.权利要求25的废气处理装置，其中所述非膨胀片材的单独片粘着性结合到所述基片。
29.权利要求26的废气处理装置，其中所述非膨胀片材的单独片粘着性结合到所述基片。
30.一种废气处理装置，所述废气处理装置包含：
壳；
位于壳内的易碎结构；和
布置在所述壳和所述易碎结构之间的间隙中的安装垫；
双壁端锥壳；和
布置于端锥壳的壁之间的绝缘垫或模塑三维绝缘预型件，所述垫或预型件具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一未压缩基重，所述第二部分具有大于第一基重的第二未压缩基重。
31.一种用于废气处理装置的端锥，所述端锥包含：
外金属锥；
内金属锥；和
布置于所述外金属端锥和内金属端锥之间的绝缘垫或模塑三维绝缘预型件，所述垫或端锥包含具有第一未压缩基重的第一部分和具有大于第一基重的第二未压缩基重的第二部分。
32.权利要求31的端锥，其中所述绝缘垫包含非膨胀片或膨胀片。
33.权利要求31的端锥，所述端锥包含膨胀或非膨胀真空成形的预制锥。
34.权利要求31的端锥，其中所述无机纤维选自高氧化铝多晶纤维、陶瓷纤维、莫来石纤维、玻璃纤维、生物可溶性纤维、石英纤维、二氧化硅纤维及其组合。
35.权利要求34的端锥，其中所述高氧化铝多晶纤维包含约72至约100重量％氧化铝和约0至约28重量％二氧化硅的纤维化产物。
36.权利要求34的端锥，其中所述陶瓷纤维包含硅酸铝纤维，所述硅酸铝纤维包含约45至约72重量％氧化铝和约28至约55重量％二氧化硅的纤维化产物。
37.权利要求34的端锥，其中所述生物可溶性纤维包含氧化镁-二氧化硅纤维，所述氧化镁-二氧化硅纤维包含约65至约86重量％二氧化硅、约14至约35重量％氧化镁和约5重量％或更少杂质的纤维化产物。
38.权利要求34的端锥，其中所述生物可溶性纤维包含氧化钙-氧化镁-二氧化硅纤维，所述氧化钙-氧化镁-二氧化硅纤维包含约45至约90重量％二氧化硅、大于0至约45重量％氧化钙和大于0至约35重量％氧化镁的纤维化产物。
39.权利要求32的端锥，其中所述非膨胀片为具有不同基重区域的切割或冲轧单块片。
40.权利要求32的端锥，其中所述非膨胀片包含具有第一基重的基片和结合到所述基片的所述第一和第二主表面至少之一的非膨胀片材的单独片。
41.权利要求40的端锥，其中所述非膨胀片材的单独片沿着所述基片的所述第一和第二主表面至少之一的第一和第二侧表面部分至少之一结合到所述基片。
42.权利要求32的端锥，其中一个非膨胀片材的单独片沿着所述基片的所述第一主表面的侧面部分结合到所述基片，并且一个非膨胀片材的单独片沿着相同的侧面部分结合到所述基片的第二主表面。
43.权利要求42的端锥，其中所述非膨胀片材的单独片具有实质相同或不同的长度、宽度和未压缩厚度。
44.权利要求41的端锥，其中所述非膨胀片材的单独片粘着性结合到所述基片。
45.权利要求42的端锥，其中所述非膨胀片材的单独片粘着性结合到所述基片。
46.权利要求32的端锥，所述端锥包含所述外金属锥；所述内金属锥；和布置于所述外金属端锥和内金属端锥之间的所述模塑三维绝缘预型件。
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