专利名称：尾气后处理用金属载体单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种尾气后处理用金属载体单元，应用于汽车尾气的D0C、SCR、DPF或POC后处理行业。
背景技术：
当前，全球面临能源和环境的综合挑战。在传统汽车的排放达标的技术手段选择方面，人们仍然面临不少的难题，例如，如何选择后处理的载体和催化剂等方面。后处理载体是构成车用后处理平台的关键因素，截止到目前为止，在后处理载体方面绝大多数是进口的陶瓷载体，这种陶瓷载体的机械强度稍差，不太适应于中国的实际情况；同样，一些特殊结构的成熟的金属载体也是被国外的技术和专利垄断，成为制约中国后处理产业发展的关键因素。
因此，如何获得低成本和高性能的后处理载体是推进该领域技术进步的核心内容。根据车用后处理器的使用工况，以及对载体的综合技术要求，金属蜂窝、金属泡沫、金属丝网、金属纤维和无机纤维也是载体材料的不错的选项。后处理所用的陶瓷载体，通常都是采用专用的金属陶瓷的3M衬垫‘包括’住载体，并把载体和壳体封装固定在一起，满足车辆的冷态和热态的抗振动要求，但是，一方面材料的成本较高，另一方面封装必须采用机器人生产线，影响产品的竞争力。而上述所用的金属载体单元，在封装时就不适合使用这种金属陶瓷的3M衬垫。这里，并不是说金属材质的载体的封装就没有一点问题，相反，要满足车辆的冷态和热态的抗振动要求也必须采取多种技术措施；例如，可以把柱状的金属材质的载体整体在真空钎焊炉内进行钎焊处理，此工艺，虽然能很好的解决载体单元的强度问题，但是，设备成本和生产工艺的成本高昂，也完全不符合低碳节能环保的绿色工艺过程的特点；也可以把柱状的金属材质的载体两端加装支撑结构，也可以在柱状的金属材质的载体之间‘横穿加强筋’等等，这些措施都改变了载体的最基本的气流场的分布均匀性，结果是‘局部受力不均’，在通过GB或HJ振动试验时产生位移等形式的损害。同样，市场上已经有各类金属丝网结构的金属载体出现，但是，对这类样件在规定的50(Tl000h的台架老化试验中存在不同程度的堵塞问题，实测样件的背压指标检测大于15kpa，最高达到23kpa，背压较高时将导致车辆燃油经济性变差，出现这些堵塞问题的原因归结到底是这类载体的宏观结果和微观结构的优化存在问题，也就是在增加过滤面积(滤床体积)的同时应该优化气流通道；
在中国专利信息平台，以‘后处理载体封装’、‘后处理壳体封装’和‘壳体封装’进行检索，申请(专利)号为CN201010522911. 2的‘一种尾气净化用金属载体及其加工方法’的专利是卷绕而成的波片和平片通过耐高温的黏胶连接的方法；申请(专利)号为CN200510024944. 3的‘汽车尾气净化器催化剂金属载体及其制备方法’的专利是泡沫金属的结构；申请(专利)号为CN200910262284. O的‘尾气净化器用金属载体’的专利是一种多层交替叠合的U型平板及U型波形板构成；申请(专利)号为CN200910177855. O的‘一种耐高温的金属载体’的专利是外壳内壁涂布镍基钎焊粉及粘结剂进行高温焊接制作金属载体；申请(专利)号为CN201110048031.0的‘一种用于固定源尾气脱硝的蜂窝状金属丝网催化剂及制备’的专利是蜂窝状金属载体的催化剂的制备；申请(专利)号为CN98125354. 7的‘催化剂用金属载体’的专利是具有一个呈圆筒形并含有多个沿轴线方向延伸的通气孔的蜂窝状结构体；申请(专利)号为CN200710010359. 7的‘一种具有氧化铝涂层的蜂窝状金属丝网载体及其制备方法’的专利是将多个平板状和多个瓦楞状金属丝网加工制成带有涂层的蜂窝状金属丝网载体；申请(专利)号为CN200720088652. O的‘机动车三元催化净化器金属载体的波纹带及其金属载体’的专利是由多层波纹带与平板带的叠合层卷制焊接成的蜂窝状柱体；申请(专利)号为CN201020206068. 2的‘孔网式催化转化器’的专利是由孔网式金属载体是由多条金属波纹网带交叉重叠或由多条金属波纹网带与金属平板网
带交叉重叠组成；申请(专利)号为CN201020532458. 9的‘一种摩托车的尾气净化金属载体’的专利是多个呈直通孔状结构的过滤孔，过滤孔内间隔设置有若干起阻流作用的径向波纹的蜂窝载体；分析认为上述专利于本发明没有近似性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种尾气后处理用金属载体单元，其对现有的后处理载体的性能和结构进行了优化，降低了堵塞的风险，增加了振动试验通过的几率，具备实用性和先进性。本发明的技术方案是这样实现的一种尾气后处理用金属载体单元，其特征在于采用长度为D1，宽度为dl金属丝网、烧结毡或汽液过滤网卷绕制备而成；其中沿Dl长度上，中心线的另一侧，在dl/2宽度上，切割出[Dl/ (dlXl/2) - I]个切线，组成边长为2XD2和dl/2的正方形，相邻的两个边对折成45°角的等边三角形；d2=l/2Xdl ;折叠的底边正好是和滤片的中心线重合，将两个滤片对称叠放，沿一端卷绕制作的车用尾气后处理用金属载体单元，金属丝网的丝径为O. Γ0. 3mm ;烧结毡的厚度为5mm以下；汽液过滤网的丝径为O. 2^0. 35mm，采用2 4层的汽液过滤网叠在一起；
所述的两个滤片叠放可以尖角一一的相对应；也可以把两个滤片在长度方向错位叠放。本发明的积极效果是通过卷绕前的滤片进行微观结构的优化，发明了 2片滤片叠放的‘滤片单元’，在载体宏观规整的前提下，营造围观的不规整，使卷绕后的载体存在丰富的‘契型空间’，增加了气体滤过的面积，减少了被堵塞可能，在使用中具有积极意义。
图I滤片切割的示意图。图2滤片卷绕前的叠放示意图。图3卷绕后的样件。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明进一步描述，实施例为进一步阐明本发明的特点，不等同于限制本发明，对于本领域的技术人员依照本发明进行的更改，均应包含在本发明的保护范围之内。 实施例I
取O. Imm丝径的SUS304不锈钢的编织网，长度Dl=6000mm，宽度dl=300mm ;沿长度方向划出中心线，在中心线一侧即150mm—侧， 垂直中心线切割/剪切出150mm长，间隔150mm的39条切缝,形成40个150mmX 150mm的正方形,沿每个正方形的一角，按照45°角的方向，相邻的两个边对折成45°角的等边三角形；把折叠后的每个等边三角形上采用工业的电阻焊机，焊接至少20点，使之成为一体；作为第一个滤片；同理，制备第二个上述规格的滤片，也可以一次性的制备长度为12000mm的滤片，一分为二即为两片；采用三辊机把制备的滤片滚压一次，边角更为整齐，使之规整为一侧平直，而一侧尖角的滤片；把碾压或点焊后的两个滤片沿长度方向对称叠放，即一边各分部一个尖角；然后沿长度方向的一端为‘芯，卷绕，制成车用尾气后处理用金属载体单元；
采用厚度为I. 5mm的SUS304不锈钢板作为壳体板,制备出内径为300mm,高度为340mm筒状壳体，用此筒状壳体把此载体单元芯封装焊接，两端各用齿板挡条焊接固定，完成了后处理载体的制备；
实施例2
取厚度为I. 2mm的SUS304不锈钢纤维的烧结毡，长度Dl=4500mm，宽度dl=300mm ;沿长度方向划出中心线，在中心线一侧即150mm—侧，垂直中心线切割/剪切出150mm长，间隔150mm的29条切缝,形成30个150mmX 150mm的正方形,沿每个正方形的一角，按照45°角的方向，相邻的两个边对折成45°角的等边三角形；把折叠后的每个等边三角形上采用工业的焊机，点焊接至少20点，使之成为一体；作为第一个滤片；同理，制备第二个上述规格的滤片，也可以一次性的制备长度为9000mm的滤片，一分为二即为两片；采用三辊机把制备的滤片滚压一次，边角更为整齐，使之规整为一侧平直，而一侧尖角的滤片；把碾压或点焊后的两个滤片沿长度方向对称叠放，即一边各分部一个尖角；然后沿长度方向的一端为‘芯，卷绕，制成车用尾气后处理用金属载体单元；
采用厚度为I. 5mm的SUS304不锈钢板作为壳体板,制备出内径为300mm,高度为340mm筒状壳体，用此筒状壳体把此载体单元芯封装焊接，两端各用齿板挡条焊接固定，完成了后处理载体的制备；
实施例3
取6层的O. 3mm丝径的SUS304不锈钢的汽液过滤网，长度Dl=6000mm，宽度dl=300mm ；沿长度方向划出中心线，在中心线一侧即150mm—侧，垂直中心线切割/剪切出150mm长，间隔150mm的39条切缝,形成40个150mmX 150mm的正方形,沿每个正方形的一角，按照45°角的方向，相邻的两个边对折成45°角的等边三角形；把折叠后的每个等边三角形上采用工业的焊机，点焊接至少20点，使之成为一体；作为第一个滤片；同理，制备制备第二个上述规格的滤片，也可以一次性的制备长度为12000mm的滤片，一分为二即为两片；采用三辊机把制备的滤片滚压一次，边角更为整齐，使之规整为一侧平直，而一侧尖角的滤片；把碾压或点焊后的两个滤片沿长度方向对称叠放，即一边各分部一个尖角；然后沿长度方向的一端为‘芯，卷绕，制成车用尾气后处理用金属载体单元；
采用厚度为I. 5mm的SUS304不锈钢板作为壳体板,制备出内径为300mm,高度为340mm筒状壳体，用此筒状壳体把此载体单元芯封装焊接，两端各用齿板挡条焊接固定，完成了后处理载体的制备；
一种尾气后处理用金属载体单元，其特征在于它是采用长度为D1，宽度为dl金属丝网、烧结毡或汽液过滤网卷绕制备而成；区别于普通的丝网载体的折叠和卷绕的方式，本发明的载体结构在长度方向的轴线一侧切割成1/2宽度的若干个正方形，若干个正方形的角对折成若干个等边三角形2，碾压或点焊后成为一侧平直，而一侧尖角的滤片1，把此滤片I的两片对称叠放，沿一端卷绕制作的车用尾气后处理用金属载体单元，这样，不论进口端或出口端都分布许多个均匀分布的契型缓冲空间，尾气只能通过滤片的本体进行过滤，不存在直通孔隙，该结构在不降低过滤效果的情况下降低背压，延长更换和维修间隔，因此，作为后处理载体，该产品可以用作DOC、POC、DPF和SCR的载体；
本发明的滤片的材料是金属丝网、烧结毡或汽液过滤网，上述几种材料在市场上作为 普通的商品很容易获得；金属丝网、烧结毡和汽液过滤网必须是SUS304以上规格的不锈钢材料，以满足其防腐蚀和防锈的要求；商品化的金属丝网的丝径只能选用O. Γ0. 3mm之间的规格，丝径过大卷绕难度加大，丝径过小强度过低；另外，为方便卷绕，烧结毡的厚度应该控制在5mm以下；同样,汽液过滤网的丝径也应该在O. 2"O. 35mm之间,推荐一张滤片应该采用2 4层的汽液过滤网叠在一起；
本发明的一种尾气后处理用金属载体单元，是沿Dl长度上，中心线的另一侧，在dl/2宽度上，切割出[Dl/ (dlXl/2) — I]个切线，组成边长为2XD2和dl/2的正方形，相邻的两个边对折成45°角的等边三角形；d2=l/2Xdl ;之所以切割成dl/2的正方形是考虑到折叠后的滤片的对称和规整，这样折叠成45°角的等边三角形后，折叠的底边正好是和滤片的中心线重合，当和另一个此种滤片对称叠放时，整个两层滤片构成的‘滤片’的厚度正好相同，有利于卷绕后的载体的整体结构强度；
图I所示的切割方式表明，两个滤片I叠放时可以尖角2 —一的相对应；也可以把两个滤片在长度方向错位叠放，例如，错开dl/2的长度，这样折叠成正方形后尖角在沿着Dl方向是错开的，卷绕成载体后气流通道的滤程更为均匀；
本发明的一种尾气后处理用金属载体单元，根据实际车辆发动机的实际排量，从轻型车到重型车，后处理器载体的体积为3 40L，因此，可以确定Dl的长度为150(Tl8000mm之间；dl的宽度为20(T450mm之间；
同样，本发明的一种尾气后处理用金属载体单元，为提高载体的强度，卷绕前首先对折后的滤片I进行电阻焊3、点焊或经过锟压，使之片层之间结合在一起，使之规整为一侧平直，而一侧尖角2的滤片I;
再者，本发明的一种尾气后处理用金属载体单元，把碾压或点焊后成把此滤片的两片对称叠放，使一侧各有一个‘平直的’边’尖角的‘边’，沿此滤片的一端卷绕，制成车用尾气后处理用金属载体单元。
权利要求
1.一种尾气后处理用金属载体单元，其特征在于采用长度为D1，宽度为dl金属丝网、烧结毡或汽液过滤网卷绕制备而成；其中沿Dl长度上，中心线的另一侧，在dl/2宽度上，切割出[Dl/ (dlXl/2) — I]个切线，组成边长为2XD2和dl/2的正方形，相邻的两个边对折成45°角的等边三角形；d2=l/2Xdl ;折叠的底边正好是和滤片的中心线重合，将两个滤片对称叠放，沿一端卷绕制作的车用尾气后处理用金属载体单元，金属丝网的丝径为0. 1^0. 3mm ;烧结租的厚度为5mm以下；汽液过滤网的丝径为0. 2^0. 35mm,采用2 4层的汽液过滤网叠在一起。
2.根据权利要求I所述的一种尾气后处理用金属载体单元，其特征在于所述的两个滤片叠放可以尖角一一的相对应；也可以把两个滤片在长度方向错位叠放。
全文摘要
本发明涉及尾气后处理用金属载体单元，其特征在于采用金属丝网、烧结毡或汽液过滤网，在长度方向的轴线一侧切割成1/2宽度的若干个正方形，若干个正方形的角对折成若干个等边三角形，碾压或点焊后成为一侧平直，而一侧尖角的滤片，把此滤片的两片对称叠放，沿一端卷绕制作的车用尾气后处理用金属载体单元，这样，不论进口端或出口端都分布许多个均匀分布的契型缓冲空间，在不降低过滤效果的情况下降低背压，延长更换和维修间隔，因此，作为后处理载体，该产品可以用作DOC、POC、DPF和SCR的载体，具有一定的实际意义和较高的实用价值。
文档编号F01N3/28GK102733904SQ20121023881
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者刘国军, 刘忠政, 孙国静, 崔龙, 张克金, 张喆, 王丹, 米新艳, 陈慧明, 魏传盟 申请人:中国第一汽车股份有限公司