CN1222219A - 用于污染控制装置的混合式安装系统 - Google Patents

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Abstract

一种污染控制装置具有一金属壳(12)、一设置在该金属壳内的固体污染控制装置(20)、以及一设置在污染控制件与壳体之间、用于定位污染控制件和用于吸收机械及热冲击的安装垫层(24)。该安装垫层包括一层膨胀材料(26),该材料具有至少由一种弹性、柔性、含纤维的非膨胀材料(28)制成的一插入层。该插入层沿着安装垫层的至少一侧向边缘的至少一部分设置,以防止膨胀材料腐蚀,并在污染控制件与壳体之间提供密封。

Description

用于污染控制装置的混合式安装系统
发明的背景
本发明涉及污染控制装置,尤其涉及用于汽车排气系统的催化转化器及柴油机微粒过滤器或者分离器。该污染控制装置典型地包括一金属壳体,其中一整块(monolite)元件通过一弹性且柔性的安装垫层固定安装在该外壳之中。该安装垫层由一种具有由非膨胀陶瓷纤维复合材料所制成的插入层的膨胀板材组成。
污染控制装置普遍使用在机动车上,以控制大气污染。目前广泛采用两种类型的装置-催化转化器和柴油机微粒过滤器或者分离器。催化转化器包含一触媒剂,该触媒剂典型地被涂覆在安装在转化器内的整块结构上。虽然金属整块已被用于该整块结构,但典型地为陶瓷。触媒剂氧化一氧化碳和碳氢化合物,并减少汽车废气中氮的氧化物,以控制大气污染。由于在这些催化过程中要经受相对高的温度,因此陶瓷已成为了用于触媒剂支持物的自然选择。特别有用的触媒剂支持物为例如美国专利公开27347号中所述的陶瓷蜂窝结构。
新近,利用金属触媒剂支持物(金属整块)的催化转化器也被用于此目的。(例如,参见英国专利1,452,982号、美国专利4,381,590号以及SAE(美国汽车工程师学会)论文850131)。
最普遍的柴油机微粒过滤器或者分离器为整块壁流式过滤器。这些整块壁流式柴油机微粒过滤器元件典型地由蜂窝状、多孔、晶状陶瓷材料(例如,堇青石)组成。典型地塞住蜂窝状结构的交替单元,以便废气进入一个单元蜂窝内,迫使废气通过一个单元蜂窝的多孔壁,并从另一单元蜂窝流出该结构。柴油机微粒过滤器元件的尺寸取决于特定应用场合的需要。可用的柴油机微粒过滤器元件为可从市场上买到的、例如来自纽约州的Corning的Corning Inc.以及日本的Nagoya的NGK Insulator Ltd.的过滤器元件。在1981出版的SAE(美国汽车工程师学会)技术论文集中的第810114号论文、由Howitt等人所著的“蜂窝状陶瓷柴油机微粒过滤器”中讨论了可用的柴油机微粒过滤器元件。
在这些装置的技术结构中,各种类型的装置具有一金属壳体,在该壳体中保持着一可为金属或者陶瓷、最普遍地为陶瓷的整块结构或者元件。该整块结构在一被称作为封装的过程中安装在壳体内。在该整块与壳体之间存在一间隙或者空间,由于该整块与壳体都存在着尺寸公差的范围,因此该间隙或者空间是变化的。当该整块位于该范围的小端并且壳体位于该范围的大端时,该间隙为最大。为避免损坏该整块,并将其保持在适当位置上,典型地在封装之前,将一安装材料,例如一膨胀安装垫层或者一膨胀软膏料(paste)环绕着该整块设置。该安装材料填满该间隙。在将被包裹的整块插入到壳体之中后,压制封闭该外壳,并焊接沿着壳体侧向边缘的凸缘。在安装在机动车上之后,由热废气来加热该污染控制装置,该热废气膨胀产生附加的保持压力的膨胀材料。压力大小由材料的安装密度以及使用温度来决定。倘若安装密度过低,则所产生的压力不足以将该整块保持在适当位置上。倘若安装密度过高,则位于壳体与该整块之间的安装材料会施加过量的压力,从而引起壳体的变形以及/或者该整块的损坏。
在将该整块固定在壳体之中后,膨胀安装材料起到避免或者减小来自于会对污染控制装置产生问题的其它条件的破坏作用。该装置可在安装到一机动车内之前和之后经受破坏性的振动。另外,整个装置在各种时期段经受升高的温度,例如超过300℃。
包含在金属壳体内的陶瓷整块的热膨胀系数通常小于金属(通常为不锈钢)壳体的热膨胀系数的一个数量级,以便当处于升高的温度时,安装材料必须充分地膨胀以补偿这有差异的膨胀,但又不能产生可能损坏壳体或者整块的过量的压力。该安装材料还防止热废气从该整块与金属壳体之间通过(从而从旁路通过该触媒剂)。
典型地,该安装材料包括无机粘合剂、也可用作为粘合剂的无机纤维、膨胀材料、以及任意的有机粘合剂、纤维及其它辅助品。该材料被用作为软膏料、板材及垫层。可用于将该整块安装在壳体内的陶瓷垫层材料、陶瓷软膏料、膨胀板材在例如美国专利3,916,057号(Hatch等人)、4,305,992号(Langer等人)、4,385,135号(Langer等人)、5,254,416号(Langer等人)、5,242,871号(Hashimoto等人)、3,001,571号(Hatch)、5,385,873号(MacNeil)、5,207,989号(MacNeil)、以及英国专利1,522,646号(Wood)中有所描述。
TenEyck的美国专利4,999,168号描述了一种抵抗破裂的膨胀板,它具有一层预制的膨胀层,该膨胀层与一诸如牛皮纸、塑料薄膜、无机织物之类的板材的加强层粘接在一起。
Merry等人的美国专利4,865,818号描述了一种通过用一较薄的垫层材料至少两次环绕着该整块包裹呈一层的合理式样来制造一催化转化器的方法。
Merry的美国专利4,929,429号描述了一种用于催化转化器的复合材料,它具有一缝合-粘结至一膨胀垫层材料的陶瓷纤维垫层。
Langer等人的美国专利4,048,363号描述了一种复合材料,它具有至少两层相似板材的膨胀材料。
当污染控制装置在高温与低温之间循环时,位于该整块(金属或者陶瓷)与壳体之间的间隙的大小连续变化,并且安装垫层被反复地压缩与释放。当壳体达到极高的温度时,即超过700℃的情况下,壳体会发生变形。在这些情况中,传统的膨胀垫层安装材料缺乏向该整块提供持续支持的高温回弹能力。因此,需要这样一种安装系统,它可充分地回弹并压缩,以适应位于该整块与金属壳体之间的间隙的变化,并且金属壳体不会发生变形。另外,虽然该技术的安装板材具有它们自己的效用和优越性,但是仍然需要改善使用在污染控制装置中的安装材料。另外,需要提供在整个较宽的温度范围内都能起到良好作用的材料。
发明概述
本发明提供一种用于污染控制装置的混合式(hybrid)安装系统,它采用一种位于一金属壳体中的整块结构。该安装系统包括一设置在该整块与污染控制装置的金属壳体之间的安装垫层。该安装垫层包括由一种弹性、柔性、含纤维的非膨胀材料制成的、沿着安装垫层的一侧向边缘设置的插入层。在一较佳实施例中,该安装垫层为一种膨胀材料,并且弹性、柔性、含纤维的插入层是由一种非膨胀材料制成的。该混合式安装垫层用于保护位于催化转化器、柴油机微粒过滤器以及高温过滤器中的易碎的整块结构。该混合式安装垫层具有结合膨胀安装垫层与非膨胀插入层的属性的优点。
附图简介
图1是一种催化转化器的分解立体图,示出了本发明的安装系统。
图2是图1所示的催化转化器的视图,示出了从整块上剥离的本发明的安装系统。
图3A所示为一种由膨胀材料制成的已有技术的接合系统。
图3B所示为环绕着一整块设置的图3A所示的安装系统的截面图。
图4A所示为本发明安装系统的一较佳实施例。
图4B所示为环绕着一整块设置的图4A所示的安装系统的截面图。
图4C所示为图4A所示安装系统的一种变化形式。
图5A所示为本发明安装系统的一替换实施例。
图5B所示为环绕着一整块设置的图5A所示的安装系统的截面图。
图6A所示为本发明安装系统的一替换实施例。
图6B所示为环绕着一整块设置的图6A所示的安装系统的截面图。
图7A所示为本发明安装系统的一替换实施例。
图7B所示为环绕着一整块设置的图7A所示的安装系统的截面图。
图8A所示为本发明安装系统的一替换实施例。
图8B所示为环绕着一整块设置的图8A所示的安装系统的截面图。
图9所示为一种具有一复式整块的催化转化器的一替换实施例。
图10所示为本发明安装系统的一替换实施例。
图11所示为本发明安装系统的另一替换实施例。
发明的详述
虽然本发明的安装系统适用于各种污染控制装置中,例如催化转化器和柴油机微粒过滤器或者分离器,但是这里是将它的使用与催化转化器结合在一起进行描述的。该描述用于作为对本发明安装系统的使用所进行的说明,但不应被看作为该安装系统对催化转化器的使用的限制。
现在请参阅图1和图2,催化转化器10包括通常具有锥形入口14和出口16的金属壳12。该壳体也可称作为罐体或外壳,它可由本技术领域中的用于这种用途的已知的适当材料制成,它典型地由金属制成。该壳体较佳地由不锈钢制成。设置在壳体12中的是一整块催化件20,该催化件由一种蜂窝结构的整块陶瓷或者金属形成。也可称作为整块的适当的催化转化器元件在本技术领域中是已知的,包括那些由金属或者陶瓷所制成的。该整块或者元件用于支承转化器的催化材料。例如,在美国专利RE27,747号(Johnson)中揭示了一种有用的催化转化器元件。整块20具有大量的、气体可从中通过的流动通道(图中未示出)。涂覆在催化转化器元件上的催化材料包括那些本技术领域中已知的催化材料(例如,诸如钌、锇、铑、铱、镍、钯及铂之类的金属,以及诸如五氧化二钒(vanadium pentoside)及二氧化钛之类的金属氧化物)。更进一步的细节请参阅美国专利3,441,381号(Keith等人)中所介绍的催化涂层。
环绕着整块20的是混合式安装系统24。安装系统24包括一块由膨胀材料所制成的垫层26,该垫层具有由一块基本无固体杂质的(shot-free)陶瓷纤维的弹性、柔性、含纤维的垫层形成的插入层28。插入层28被设置成该插入层28的至少一侧边缘沿着膨胀垫层26的侧向边缘延伸。
如图4A-8B所示,图中示出了插入层28的多种定位方式,其中该插入层被设置成沿着膨胀垫层26的一侧边缘延伸。图3A和3B所示为一种不具有插入层28的膨胀垫层26。图3B示出了设置在外壳12与整块20之间的膨胀垫层26的截面图。
图4A所示为与膨胀垫层26相交替的非膨胀插入层28,以便安装系统24的侧向边缘32呈现膨胀与非膨胀的交替段。图4C所示为安装系统24的一种变化形式,其中各垫层26和插入层28在一端处形成有一突出部分30,而在另一端处形成有一凹槽部分31。各垫层26的突出部分30固定到一相邻插入层28的凹槽31内,或者与其相配合。同样,各插入层28的突出部分固定到一相邻垫层26的凹槽31内,或者与其相配合。在图示的实施例中,各突出部分30的尺寸是相同的,并且各凹槽31的尺寸是相等的。各垫层26的突出部分30的尺寸最好仅与一插入层28的凹槽31相配合,而各插入层28的突出部分30的尺寸最好仅与一垫层26的凹槽31相配合。要明白的是,可以多种途径来进一步修改该安装系统24以适应此处未提到的其它类型的整块及外壳,包括减小或者增加各类型段的数量,改变用于安装系统24的一段或者多段的形状。采用不同凹槽与突出部分的排列设置也是可行的。
如图4B所示,当安装系统24环绕着整块20被设置在外壳12中时,非膨胀插入层28较佳地沿着整块20的具有最大曲率半径的部分进行设置。插入层28较佳地沿着整块20的具有最大曲率半径的部分进行设置的原因在于,这部分区域与外壳12的、在由于安装系统24的压缩所引起的过度压力下极可能变形的部分相对应。如上所述,在污染控制装置达到极高的温度、即大于大约700℃的情况下,该壳体可能会发生变形。当处于这些高温时,传统的膨胀安装材料会大大地膨胀,从而施加在外壳12内侧上的由此产生的压力会极大。另外,当处于这些高温时,外壳的金属(典型地为不锈钢)开始软化,并且变得更容易变形。通过将非膨胀插入层28设置于在高温条件下极可能经历变形的诸点处,安装系统24在高温时产生较小的破坏力,以便大大减小外壳12的变形。
图5A和5B所示为安装系统24的一实施例,它类似于图4A和4B所示的实施例。在图5A和5B所示的实施例中,插入层28没有延伸到膨胀垫层26的整个宽度。当环绕着整块20设置时,该非膨胀插入层28以一种类似于上述图4B所示的方式进行设置。
图6A和6B所示为安装系统24的另一替换实施例,其中非膨胀插入层28沿着膨胀板材26的整个侧向边缘延申,以便当安装系统24环绕着整块20设置时,插人层28保护着膨胀板材26的整个侧向边缘34。
图7A和7B所示为安装系统24的又一实施例。在图7A中,如图所示该安装系统24包括插入层28,该插入层沿着膨胀板材26的侧向边缘34延伸,但与膨胀板材偏置,以便形成突出端凹槽结构,该结构被看作为膨胀材料26与非膨胀材料28的叠层。
最后,图8A和8B所示为安装系统24的另一实施例。图8A和8B所示的安装系统24类似于图7A和7B所示的安装系统,只是插入层28仅仅沿着膨胀板材26的一侧向边缘34延伸。插入层28与膨胀板材26偏置以形成联锁端。
在图4A-8B所示的各实施例中,插入层28可借助诸如包装胶带(tape)或者其它适当的粘接胶带之类的粘接胶带(图中未示出)固定至膨胀垫层26。另外,插人层28不一定要用胶带固定,或者它们可通过其它的技术来固定,例如钩环固定、缝合固定等。
在某些情况下,污染控制装置可采用一复式整块,而不是单个整块。例如,图9所示为一种已有技术的催化转化器10A,它具有位于金属壳体12中的两块整块20,这两块整块由一间隙40相隔。在这种复式整块结构中,已知金属条42与介于两整块20之间的间隙40对齐。(例如,参见德国专利DE 43 23 791 A1)。该金属条典型地由诸如铬镍铁合金和不锈钢之类的高温耐腐蚀金属制成。该金属条可采用金属箔、波纹金属铂、金属织物等形式。该金属条42的膨胀速度极接近于金属壳体12的膨胀速度。由于金属条42的膨胀速度类似于壳体12的膨胀速度,因此安装垫层44的介于金属条42与壳体12之间的部分所受到的压缩程度要比安装垫层44的介于整块20与壳体12之间的部分来得大。倘若安装垫层44的介于金属条与壳体12之间的部分被过度压缩,则会引起壳体12或者金属条42的变形。
如图9所示,已有技术的安装垫层典型地具有介于金属条42与壳体12之间的一层连续的安装垫层44。如上所述,这种设置可导致壳体12或者金属条42的变形。因此,最好沿着金属条42、在金属条42与壳体12之间设置一柔性、弹性、含纤维的插入层48。该插入层48较佳地为一种诸如可从ICI Chemicals andPolymers买到的SAFFIL之类的材料。如上所述,这种插入层所受到的压缩力比典型地采用的安装材料要来得小,从而避免外壳12或者金属条42的变形。
图10和11所示为图9所示安装系统的替换实施例,它采用了一沿着金属条42、在金属条42与壳体12之间设置的柔性、弹性、含纤维的非膨胀插入层。在图10中,金属条42插入到安装垫层44的选定(routed)部分内,并且插入层48通过粘接胶带52与邻近的金属条42固定。在图11中,金属条42夹在安装垫层44A与44B之间(以便不需要转动安装垫层材料)。然后,将柔性、弹性、含纤维的插入层48插入到安装垫层部分44B之间,并用粘接胶带52固定在位。图10或者图1 1所示的实施例防止介于金属条42与壳体12之间的材料过度压缩,从而避免金属条42或者壳体12的变形。
在使用中,本发明的安装材料以一种相似的形式设置在整块与壳体之间,用于催化转化器或者柴油机微粒过滤器。这可通过用一片安装材料包裹整块,将该包裹的整块插入到壳体内,并焊接该壳体来完成。安装系统24将催化整块20保持在位于壳体12内的适当位置上,并且封闭介于催化整块20与壳体12之间的间隙,从而防止废气从旁路通过催化整块20。
膨胀板材26包括一弹性、柔性的膨胀板,该膨胀板包括其重量占大约20-65%的不可膨胀的蛭石薄片,该薄片可未经处理或者经过与诸如磷酸二氢铵、碳酸铵、氯化铵或者其它适当的铵化合物之类的铵化合物进行离子交换来进行处理;其重量占大约10-50%的无机纤维材料,包括硅铝酸盐(aluminosilicate)纤维(市场上可以买到来自纽约州的Niagara Falls的Unifrax Co.的商品名为FiberfraxTM和来自佐治亚州的Augusta的Thermal Ceramics的商品名为CerafiberTM的此类纤维)、石棉纤维、玻璃纤维、氧化锆-二氧化硅、以及晶状氧化铝须晶(whisker);其重量占大约3-25%的粘合剂,包括天然橡胶晶格(lattice)、苯乙烯-丁二烯晶格、丁二烯-丙烯腈晶格、丙烯酸盐晶格或者异丁烯酸酯(methacrylate)聚合物以及共聚物等;以及其重量共计占40%的无机填料,包括膨胀的蛭石、空心的玻璃微球体及膨润土。可用的板材还包括那些在美国专利5,523,059号(Langer)中所描述。
另外,膨胀板材的例子包括那些在美国专利3,916,057号(Hatch等人)、4,305,992号(Langer等人)、4,385,135号(Langer等人)、5,254,410号(Langer等人)、4,865,818号(Merry等人)、5,151,253号(Merry等人)、以及5,290,522号(Rogers等人)中所描述。在市场上可以买到的可用的膨胀板和垫层包括那些由明尼苏达州的St.Paul的3M公司出售的商品名为INTERAMTM的膨胀板和垫层。安装垫层的厚度典型地从0.5至10毫米厚。另外,可用的膨胀安装材料包括膨胀软膏料,例如那些在美国专利申请号08/496,945(Merry)中所描述的。
有机粘合剂包括那些上述诸如天然橡胶晶格、苯乙烯-丁二烯晶格、丁二烯丙烯腈晶格、丙烯酸盐晶格以及异丁烯酸酯聚合物及共聚物。
无机填料包括膨胀的蛭石、空心的玻璃微球体及膨润土。该无机填料较佳地为膨胀的蛭石。
可用于形成非膨胀插入层28的基本无固体杂质的陶瓷纤维包括氧化铝-硼(boria)-二氧化硅纤维、氧化铝-二氧化硅纤维、氧化铝-五氧化二磷纤维、氧化锆-二氧化硅纤维、氧化锆-氧化铝纤维以及氧化铝纤维。从市场上可以买到的可用的纤维包括那些可从Unifrax,SAFFIL LD买到的、可从ICI Chemicals&Polymers买到的商品名为FIBERMAX的纤维、可从Denka买到的ALCEN氧化铝纤维、以及可从Mitsubishi买到的MAFTECH纤维。
纤维典型地通过采用该工业中已知的方法进行吹制(blowing)或者纺制(spinning)来形成的。较佳地,该纤维是通过纺制一种液凝胶(sol gel)溶液来形成的。通过各种已知的方法、包括在无纺工业中采用的、将纤维材料吹到一收集网上的方法将纤维制成一垫层。一种较佳的非膨胀材料是可从ICI Chemicals andPolymers买到的、商品名为SAFFIL的多晶氧化铝纤维。该纤维在化学上是稳定的,并可使用在最高达1600℃的所选择的应用中。它被制成一种低密度的垫层形式,该垫层由一种起主要作用的二维任意取向的纤维组成,形成一种薄板(lamella)形式的垫层。该垫层基本是无固体杂质的一种均匀的纤维结构。
低密度垫层的薄板性质使其必须采用在使用和组装污染控制装置期间防止脱层的方法。即,氧化铝纤维制成的低密度垫层较佳地在使用和组装期间被实际限制或者压缩。(这里所使用“无固体杂质”或者“基本无固体杂质”是指一种至少95%无固体杂质,并且较佳地99%无固体杂质的纤维垫层)。当被压缩至大约0.10和0.60克/立方厘米的密度时,这些材料具有一种独特的能力,即,能反复地经受当加热时减小厚度和被冷却时大致回弹至它们原来的厚度,从而持续地向催化整块20施加相当大的保持力。
由于用于非膨胀插入层28的较佳的纤维材料通常在0.020至0.060克/厘米的密度范围内变化,因此当采用该纤维材料安装催化整块20时,它们必须被大约10倍压缩。非膨胀插入层材料的垫层通常被压缩并保持在压缩状态中,以便于在组装催化转化器10期间处理该材料。可以各种方式来实际压缩插入层28,包括采用树脂结合、缝合结合(stitch bonding)、或者针刺、或者真空包装。
树脂结合是通过用有机粘合剂浸透非膨胀材料来实现的,其中该有机粘合剂在有热废气的情况下烧去,并允许插入层28的材料在使用期间膨胀。由于无固体杂质的陶瓷纤维的低密度及松散的性质,以及它们一般必须被大约10倍压缩以获得所需的安装密度,因此已发现可有效地用有机线缝制或者缝合这些材料以形成一种极接近于其在使用中的最终(ultimate)厚度的被压缩的垫层。某些时候可有效地向纤维垫层的两侧添加一极薄的片材作为衬层,以防止缝迹断裂或者被拉过纤维垫层。这些缝迹的间距通常为3至30毫米,以便纤维在整个的垫层面积内被均匀压缩。当有机材料被暴露在热废气中时,该有机材料烧去,并允许被压缩的垫层膨胀。
无固体杂质的陶瓷纤维还可通过针刺来进行压缩。陶瓷纤维自身相对易脆,并且其柔性不足以进行有效地针刺。为了有效地针刺一陶瓷纤维垫层,首先用诸如聚丙烯纤维或者聚酯纤维之类的较长的柔性聚合纤维覆盖在垫层上,典型地为大约5-10厘米长。将诸如尼龙织物或者非织造布之类的聚合稀松用布(scrim)设置在垫层下。将垫层放在一上压板和一下压板之间进行压缩,压板上具有许多孔。一具有许多较小的倒钩针的针托(bored)将许多针推过这些孔。当针穿过陶瓷纤维垫层时,倒钩将位于垫层顶部的聚合纤维拉过稀松用布,而聚合纤维变得与稀松用布有缠结,以便实际约束该垫层。当有机纤维和稀松用布暴露于升高的使用温度时,该有机纤维和纤维织品将烧去,并且允许陶瓷纤维膨胀。
纤维垫层还可通过将该纤维垫层放置到一气密袋内,排空该袋内的空气,并密封该袋来进行约束。大气压将垫层限制在一种被压缩的状态中,直到当污染控制装置被加热至使用温度(300℃以上)时,该袋被刺破或者烧去为止。
非膨胀插人层28提供了两个重要的功能。与膨胀垫层26相比,插入层28具有优良的耐腐蚀性。通过将插入层28沿着膨胀材料的侧向边缘进行设置,否则这侧向边缘暴露于热废气,插入层28起到使膨胀垫层26与废气隔离,从而防止膨胀垫层26腐蚀的作用。虽然使用边缘保护材料是已知的,但是已有技术不包括一种边缘保护系统,该系统可膨胀及压缩,以便在极端温度条件下或者倘若发生外壳变形的情况下适应介于整块20与外壳12之间的间隙的变化宽度。已有技术的边缘保护机构包括使用如美国专利5,008,086号(Merry)中所描述的、围绕膨胀垫层的边缘缠绕的不锈钢丝网,以及如美国专利4,156.333号(Close等人)中所描述的编织的或者绳状的陶瓷(即,玻璃、晶状陶瓷、或者玻璃陶瓷)纤维编织带或者金属丝。边缘保护还可由具有如EP 639701A1(Howorth等人)、EP639702A1(Howorth等人)、以及EP 639700A1(Stroom等人)中所描述的玻璃微粒的混合物形成。
插入层28还可作为介于整块20与外壳12之间的密封件。用于插入层28的较佳的非膨胀材料的柔性与弹性性质确保了当污染控制装置在高温与低温之间循环时,持续密封位于整块20与外壳12之间的间隙,并防止废气从旁路通过整块。如此,维持了污染控制装置的效率,并且还避免了废气渗漏对膨胀垫层26的腐蚀。
本发明的目的和优越性由下文中的例子进一步说明,但是特定的材料及其数量并不构成对本发明的限制。所有的部分及百分数是由重量表示的,除非由另外的方式来表示。
例1
如图5A所示,切割一尺寸为6.2厘米×30厘米的膨胀垫层的材料层(可从Minnesota Mining&manufacturing Co.买到的INTERAMTM型100垫层,3100gsm(克/平方米))。切割若干尺寸为1.27厘米×9厘米的树脂结合陶瓷纤维垫层条(可从ICI Chemicals&Polymers Ltd..买到的1200gsm SAFFILTM化学结合垫层),并将它们放置在切割在膨胀垫层中的间隙内。用一种塑料包装胶带把纤维垫层条保持在适当位置上,以形成一混合式安装垫层。该混合式安装垫层绕着一170毫米×80毫米×76毫米长的椭圆形陶瓷整块(可从Corning买到)进行包裹。以相同的方式,用与上述一致的一混合式安装垫层包裹第二整块。将该被包裹的整块安装到一复式腔室不锈钢催化转化器的壳体中。该安装垫层的安装密度被确定为膨胀垫层是0.7 g/cc(克/立方厘米),纤维条是0.27∥cc。然后,将包含着混合式安装垫层的催化转化器与一3000rpm/220ftlb(尺磅)的汽油发动机(Ford Motor Co.的7.5升排放量V-8汽油内燃机)相连。该催化转化器经受900℃的输入气体作用100小时。
在测试之后,拆除并检查该催化转化器组件。未发现在混合式安装垫层的安装材料上存在腐蚀。另外,在壳体位于纤维垫层条上方的整个宽度部分上没有变色。变色的存在是表示热废气在安装垫层与金属壳体之间通过。没有任何变色的存在则表示该组件被充分地密封,以防止废气流过混合式垫层安装材料。
例2
准备在该例子中测试的安装垫层,并如例子1中的那样测试该安装垫层,除了使用一种商业上可接受的膨胀垫层材料来取代例子1中所使用的混合式安装垫层。测试后,检查该安装垫层发现,该安装垫层材料已被发动机废气侵蚀。最大的腐蚀距离,即安装垫层的已侵蚀的部分延伸进入安装垫层的边缘23毫米。还发现在壳体上存在相当数量的变色。
所测试的安装垫层性能的比较表示例1的混合式安装垫层的性能比例2的非混合式安装垫层的性能有显著的提高。当混合式安装垫层暴露于废气时,它能耐腐蚀,并在整块与壳体之间提供一较佳的密封(这是由在例1的壳体上不存在变色所表示的)。可见,混合式安装垫层(例1)的性能高于不采用纤维垫层插入层的安装垫层(例2)的性能。
虽然本发明已通过较佳实施例来进行描述的,但是本技术领域中的熟练的技术人员将认识到的是,在不脱离本发明精神与范围的情况下,在形式与细节上可作许多改动。

Claims (21)

1.一种污染控制装置,包括:
一金属壳体;
一设置在所述金属壳体内的固体污染控制件;以及
一设置在所述污染控制件与金属壳体之间、用于定位污染控制件、并且用于吸收机械和热冲击(shock)的安装垫层,所述安装垫层包括一层至少具有由一种弹性、柔性、含纤维的非膨胀材料制成的一插入层的膨胀材料。
2.如权利要求1所述的污染控制装置,其特征在于,所述插入层沿着所述安装垫层的至少一侧向边缘的至少一部分进行设置。
3.如权利要求1所述的污染控制装置,其特征在于,所述膨胀材料为一种板材。
4.如权利要求1所述的污染控制装置,其特征在于,所述膨胀材料为一种软膏料。
5.如权利要求1所述的污染控制装置,其特征在于,所述非膨胀的弹性插入层是由基本无固体杂质的陶瓷纤维制成的。
6.如权利要求1所述的污染控制装置,其特征在于,所述污染控制件是一陶瓷整块体。
7.如权利要求1所述的污染控制装置,其特征在于,所述污染控制件是一金属整块体。
8.如权利要求5所述的污染控制装置,其特征在于,所述基本无固体杂质的陶瓷纤维插入层被实际压缩。
9.如权利要求8所述的污染控制装置,其特征在于,所述基本无固体杂质的陶瓷纤维插入层被树脂结合。
10.如权利要求8所述的污染控制装置,其特征在于,所述基本无固体杂质的陶瓷纤维插入层被缝合结合。
11.如权利要求8所述的污染控制装置,其特征在于,所述基本无固体杂质的陶瓷纤维插入层被针刺。
12.如权利要求5所述的污染控制装置,其特征在于,所述基本无固体杂质的陶瓷纤维包括氧化铝-硼-二氧化硅纤维、氧化铝-二氧化硅纤维、氧化铝-五氧化二磷纤维、氧化锆-二氧化硅纤维、氧化铝以及氧化锆-氧化铝纤维。
13.如权利要求5所述的污染控制装置,其特征在于,所述基本无固体杂质的陶瓷纤维从一种液凝胶的加工中得到。
14.如权利要求2所述的污染控制装置,其特征在于,所述非膨胀插入层采用粘接胶带固定至所述安装垫层的所述侧向边缘。
15.如权利要求2所述的污染控制装置,其特征在于,所述非膨胀插入层沿着所述安装垫层的整个侧向边缘延伸。
16.如权利要求1所述的污染控制装置,其特征在于,所述非膨胀插入层膨胀以填满介于所述金属壳体与所述污染控制件之间的一间隙。
17.如权利要求1所述的污染控制装置,其特征在于,所述非膨胀插入层的回弹能力大于所述安装垫层的回弹能力。
18.如权利要求2所述的污染控制装置,其特征在于,所述非膨胀插入层在暴露于热废气之前被树脂结合在一压缩状态中,并且在暴露于热废气时烧去所述粘合剂,以便允许所述弹性材料膨胀。
19.一种用于将一固体污染控制件固定在一污染控制装置的壳体内的安装垫层,所述安装垫层包括:
一层膨胀板材;以及
至少由一种弹性、柔性、含纤维的非膨胀材料制成的一插入层。
20.如权利要求19所述的安装垫层,其特征在于,所述插入层沿着所述安装垫层的至少一侧向边缘的至少一部分进设置。
21.一种用于将第一和第二污染控制件固定在一能源控制装置的壳体内的安装垫层,所述安装垫层包括:
膨胀材料的第一纵向条;
膨胀材料的第二纵向条;
一沿着膨胀材料的所述第一和第二条的侧向边缘固定的金属带,所述金属带分隔所述膨胀条;以及
由一种弹性、柔性、含纤维的非膨胀材料制成的一插入层,所述插入层设置在所述金属带和所述第一和第二膨胀条的侧向边缘的至少一部分的附近。
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