CN112196643B - 矩片扰流式金属蜂窝载体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矩片扰流式金属蜂窝载体，解决了现有蜂窝载体对内燃发动机烟气催化效果相对较差的问题。本矩片扰流式金属蜂窝载体，包括叠加体和圆筒形的壳体，叠加体塞入到壳体内，叠加体包括交错布置的箔带和平片，箔带上形成有若干并列布置的波峰部和波谷部，波峰部和波谷部彼此交错布置并连为一体，在波峰波和波谷部的内侧均形成有气流通道，波峰部和波谷部分别构成了各自所对应气流通道壁体的一部分，平片构成了气流通道壁体的另一部分，其特征在于，在箔带上设有若干突出的矩片，矩片的外端角部为尖角，矩片伸入到气流通道的截流面内，并容纳在气流通道内，矩片与气流通道长度方向之间的夹角介于0—60度。
Description
技术领域
本发明涉及汽车、摩托车上的用于对烟气进行催化净化的金属蜂窝载体。
背景技术
随着摩托车尾气排放欧五标准的进一步实施落地，摩托车尾气排放标准越来越高，特别是碳氢排放的技术要求变得更加严格，常规载体制作的催化剂已经很难满足现有标准下的排放要求。现有摩托车排气管中所应用到的常规载体，是采用几层叠置的平片和波片箔带卷制而成。载体内于箔带的表面上会浸润有催化剂，内燃机燃烧后的烟气流经载体时会与箔带表面上的催化剂相接触，而可实现烟气的催化净化，使得废气达标排放。在载体内形成有若干分隔开的气流通道，气体在流经载体时，气体会自气流通道内直接通过，气流通道中间部位的气体很难与气流通道壁体上的催化剂相接触，导致催化效果相对较差。在烟气排出过程中，气流通道径向中间部分的气流速度相对比较快，外圈空速比较慢，气体流速的不均导致烟气催化不够均匀，催化效果减弱。为适应新的排放标准，有必要对金属蜂窝箔带和载体进行改进，而进一步提升催化效果。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明需要解决的技术问题是：提供一种矩片扰流式金属蜂窝载体，该金属蜂窝载体能够有效提高烟气的催化效果。
为解决所述技术问题，本发明的技术方案：一种矩片扰流式金属蜂窝载体，包括叠加体和圆筒形的壳体，叠加体塞入到壳体内，若干交错叠置在一起的平片和曲状的箔带自中部位置处卷绕成圆柱形而形成所述的叠加体，箔带上形成有若干并列布置的波峰部和波谷部，波峰部和波谷部彼此交错布置并连为一体，在波峰波和波谷部的内侧均形成有气流通道，波峰部和波谷部分别构成了各自所对应气流通道壁体的一部分，平片构成了气流通道壁体的另一部分，其特征在于，在箔带上设有若干突出的矩片，矩片的外端角部为尖角，矩片伸入到气流通道的截流面内，并容纳在气流通道内，矩片与气流通道长度方向之间的夹角介于0—60度。
所应用到的箔带上，波峰部和波谷部分别设置在箔带上中截面的相对两侧，箔带是由薄的平片通过冲压或折叠后成型的。在进行载体的制备时，箔带需要与平的平片交错叠置在一起自中部位置处卷绕成圆柱形后，再在外侧套接圆筒形的壳体定型后而成型金属蜂窝载体。由于波峰部和波谷部均为拱形，波峰部和波谷部与平片叠置在一起后会形成有若干分隔开的气流通道，以供气流的流动。现有的载体中，这些气流通道均是笔直的，载体应用在车辆上后，内燃发动机工作时所产生的烟气会通过气流通道而被排放到外界中，烟气在气流通道内流动时，会被载体内气流通道的内壁面上的催化剂催化。所述的矩片通常为矩形、梯形或三角形中的一种或多种。通常情况下，矩片是通过冲压的方式而形成在箔带上的。当然，也可以是通过焊接的方式而设置在箔带的表面上。
进一步地，矩片是由多冲压头式冲压机通过对箔带的壁体冲压折弯而形成的，在进行制备时，把箔带平放到冲压头下方的搁台上，箔带上一波峰部搁置到一条支撑棱上，在支撑棱上对应于冲压头的正下方设有供冲压头插入的凹口，通过冲压头的冲压加工而在波峰部上形成有开口。这使得对箔带的制备速度快，便于在箔带上形成伸出的矩片。
进一步地，在凹口的底面上形成有插片，在冲压头上设有供插片插入的插口，所制备的矩片成对设置，一对中的两片矩片并列设置。这能够增加箔带的表面积，也使得矩片伸入到气流通道内的尺寸不致太大，以免矩片受到高温烟气的影响而产生较大的变形。
进一步地，一对中的两片矩片的面积相等，矩片垂直于箔带的中截面，中截面位于波峰部和波谷部相连的位置处。所述的中截面为在箔带上波峰部与波谷部相连接的位置处，该中截面能够在横向上对箔带进行等分。矩片与中截面相垂直，从而便于在箔带上形成统一结构的矩片，从而可根据实际的需要而对矩片进行设置，便于计算矩片的尺寸，方便设置。
进一步地，冲压头的相对两侧面为斜面，该两斜面对称地设置在插口的相对两侧，一对中的两片矩片呈喇叭形布置，在气流通道内的气流方向上，该两片矩片之间的远距端位于近距端的上游。这使得烟气在气流通道内流动时，会与矩片表面产生一定的激荡作用，而对烟气的流动产生一定的扰动，以免在气流通道内形成固定流动模式的气流，提高对烟气催化净化效果。
进一步地，波峰部和波谷部上均设有所述的矩片，这些矩片在箔带上被并列设置成多排。这进一步提高了箔带对烟气的扰流效果，能够有效提高对烟气的催化净化效果。这些矩片被成排布置，也方便了在箔带上对矩片进行加工。
进一步地，开口的宽度与其所在的波峰部或波谷部的宽度比介于1∶3—1∶2之间，开口位于其所在的波峰部或波谷部宽度方向的中部位置处。这使得所形成的矩片对烟气的扰流效果好，能够很好地适应气流通道内烟气的微观流动状态。而且，有开口的设置，也使得相邻的两气流通道内的烟气之间形成互动，从而也便于在蜂窝载体内形成湍流，提高烟气与催化剂的接触程度，增加烟气的催化净化效果。
进一步地，所述矩片为矩形，矩片伸入到气流通道内的尺寸为其所在的波峰部或波谷部高度的1/6—1/2。
进一步地，所述矩片伸入到气流通道内的尺寸为波峰部或波谷部高度的1/4。这种尺寸的矩片能够保证对烟气的扰流效果，而且，在与高温烟气相接触时，也不易变形，使用稳定性好。
进一步地，波峰部和波谷部的横断面呈三角形、圆弧形、正弦波形、梯形或矩形的任意一种或多种的组合。
因此，本发明的有益效果：通过在箔带波峰部和/或波谷部上设置有矩片，矩片伸入到气流通道的截流面内，能够很好地适应烟气在气流通道内的流动情形，起到对气流的扰流效果，使得气流通道内部的气流在横向上具有扰动，提高烟气与气流通道内壁面之间的接触程度。在对烟气在气流通道内流动速度影响较小的情况下，能够提高烟气的催化净化效果，从而能够很好地适应废气排放的政策要求。矩片孤悬在气流通道内壁面上，受到烟气的冲击后，会产生一定的震荡作用，而能够促使气流通道内壁上的积炭被震落，能够保证催化剂对烟气的催化净化效果。通过在箔带上形成有开口，结合矩片的扰流作用，而使得相邻的气流通道内的烟气能够彼此产生一定的横向影响，从而使得金属载体内的烟气分布和流速相对较为均匀，在保证催化净化效果的基础上，能够有效减小烟气的冲击所产生的噪音，所制得的金属载体能够有效降噪。
附图说明
图1是本矩片扰流式金属蜂窝载体的立体结构图。
图2是箔带与平片叠置在一起的结构图。
图3是单片的箔带的结构图。
图4是箔带的端部结构图。
图5是箔带的局部放大结构图。
图中，1、壳体；2、平片；3、箔带；31、波谷部；32、波峰部；33、开口；34、矩片；4、气流通道。
具体实施方式
图1显示了本矩片扰流式金属蜂窝载体的立体结构图，本金属蜂窝载体内形成有若干并列布置的气流通道4。金属蜂窝载体在被置入到发动机排气管内之前，需要浸润到含有催化剂的液体内，风干后而使得气流通道4内壁面上粘附催化剂，内燃发动机工作所生成的烟气进入到气流通道4内后，与催化剂相接触后会得到催化净化。
见图2、3、4、5中，箔带3为金属片材，本身经过折叠而成曲板形状。从而其上形成有若干并列布置的波峰部32和波谷部31，波峰部32和波谷部31彼此交错布置并连为一体，所形成的箔带3的横断面为正弦曲线形状。在进行金属蜂窝载体的制备时，如图2所示，需要把箔带3和平板状的平片2几层交错叠置在一起形成叠加体，平片2和箔带3的材质相同。通过卷绕机而把叠加体自中部位置处卷绕成圆柱形，并把柱形体塞入到圆筒形的壳体1内则制成图1所示的蜂窝载体。在该蜂窝载体内沿其轴向形成有若干气流通道4，以供烟气在蜂窝载体内流过。把蜂窝载体浸入到催化剂溶液内后，会在箔带3及平片2表面，也即是在气流通道4的内壁面上，浸润一层催化剂。
由于波峰部32和波谷部31均呈拱形，气流通道4与波峰部32和波谷部31的数量和位置相对应，也即是一条波峰部32或波谷部31的内侧均形成有一个气流通道4，波峰部32和波谷部31分别构成了气流通道4壁体的一部分，前述的平片2构成了气流通道4壁体的另一部分。
在箔带3上于波峰部32和/或波谷部31位置处设有若干突出的矩片34，矩片34的外端角部为尖角。该尖角是相对于弧形而言的，呈尖锐状，对外显示为明显的角，如锐角、直角或钝角。矩片34伸入到气流通道4的截流面内，矩片34的尺寸小于气流通道4的横向尺寸，矩片34完全容纳在气流通道4内。通常情况下，矩片34沿气流通道4的长度方向设置，也可以是与气流通道4的长度方向之间形成有夹角。为避免对气流的过度侵扰，矩片34与气流通道4长度方向之间的夹角介于0—60度，该夹角最好是几度，在矩片34与气流通道4的长度方向平行时，该夹角为0度。
通常情况下，矩片34被设置成矩形，矩片34伸入到气流通道4内的尺寸为其所在的波峰部32或波谷部31高度的1/6—1/2，优选地，所述矩片34伸入到气流通道4内的尺寸为波峰部32或波谷部31高度的1/4，矩片34不需要伸入到气流通道4的中心位置处。
矩片34可以是焊接固定在箔带3上，但通常情况下，矩片34是通过对箔带3的壁体冲压折弯而形成的，矩片34与箔带3等壁厚。在箔带3上，对应于矩片34的位置处，由于采用的是对箔带3的冲压，从而在箔带3的波峰部32和/或波谷部31处形成有开口33。图中显示，波峰部32和波谷部31上均设有所述的矩片34，这些矩片34在箔带3上被并列设置成多排。采用多头式冲压机对箔带3进行冲压加工，该冲压机上一个冲压头对应一个波峰部32，把箔带3搁置到搁台，搁台上对应于波峰部32而设有条形支撑棱，波峰部32扣接到支撑棱上，以便对箔带3的支撑。在支撑棱上对应于冲压头的位置处而设有凹口，在进行冲压作业时，冲压头冲压箔带3而形成开口33，冲压头穿过开口33而插入到凹口内。在对箔带3上的波峰部32加工完毕后，可以把箔带3翻过来放置到搁台上，而可以在波谷部31上加工矩片34。
开口33的宽度与其所在的波峰部32或波谷部31的宽度比介于1∶3—1∶2之间，开口33位于其所在的波峰部32或波谷部31宽度方向的中部位置处。在对矩片34进行加工时，冲压头的一个工作行程会在箔带3上形成一排矩片34，随着箔带3的移动，从而会在箔带3上形成多排的矩片34。
矩片34成对设置，一对中的两片矩片34并列设置。对这种矩片34进行加工，需要在支撑棱上于凹口内设有插片，在冲压头上设有供插片插接的插口。通过冲压头加工时，一个冲压头能够一次性加工出一对矩片34。一对中的两片矩片34的面积相等，矩片34垂直于箔带3的中截面，中截面位于波峰部32和波谷部31相连的位置处。通过对冲压头相对两侧面的设置，也即是把该侧面加工成斜面，两斜面对称地设置在插口的相对两侧。冲压头冲压后，所形成的矩片34在气流通道4内为倾斜布置，从而使得一对中的两片矩片34呈喇叭形布置。在气流通道4内的气流方向上，该两片矩片34之间的远距端位于近距端的上游，两片矩片34远距端之间的距离要大于近矩端之间的距离。
波峰部32和波谷部31的横断面呈三角形、圆弧形、正弦波形、梯形或矩形的任意一种或多种的组合。
Claims (10)
1.一种矩片扰流式金属蜂窝载体，包括叠加体和圆筒形的壳体，叠加体塞入到壳体内，若干交错叠置在一起的平片和曲状的箔带自中部位置处卷绕成圆柱形而形成所述的叠加体，箔带上形成有若干并列布置的波峰部和波谷部，波峰部和波谷部彼此交错布置并连为一体，在波峰波和波谷部的内侧均形成有气流通道，波峰部和波谷部分别构成了各自所对应气流通道壁体的一部分，平片构成了气流通道壁体的另一部分，其特征在于，在箔带上设有若干突出的矩片，矩片的外端角部为尖角，矩片伸入到气流通道的截流面内，并容纳在气流通道内，矩片与气流通道长度方向之间的夹角介于0—60度；所述的矩片成对设置，一对中的两片矩片呈喇叭形布置，在气流通道内的气流方向上，该两片矩片之间的远距端位于近距端的上游。
2.根据权利要求1所述的矩片扰流式金属蜂窝载体，其特征在于，矩片是由多冲压头式冲压机通过对箔带的壁体冲压折弯而形成的，在进行制备时，把箔带平放到冲压头下方的搁台上，箔带上一波峰部搁置到一条支撑棱上，在支撑棱上对应于冲压头的正下方设有供冲压头插入的凹口，通过冲压头的冲压加工而在波峰部上形成有开口。
3.根据权利要求2所述的矩片扰流式金属蜂窝载体，其特征在于，在凹口的底面上形成有插片，在冲压头上设有供插片插入的插口。
4.根据权利要求3所述的矩片扰流式金属蜂窝载体，其特征在于，一对中的两片矩片的面积相等，矩片垂直于箔带的中截面。
5.根据权利要求3所述的矩片扰流式金属蜂窝载体，其特征在于，冲压头的相对两侧面为斜面，该两斜面对称地设置在插口的相对两侧。
6.根据权利要求1所述的矩片扰流式金属蜂窝载体，其特征在于，波峰部和波谷部上均设有所述的矩片，这些矩片在箔带上被并列设置成多排。
7.根据权利要求2所述的矩片扰流式金属蜂窝载体，其特征在于，开口的宽度与其所在的波峰部或波谷部的宽度比介于1∶3—1∶2之间，开口位于其所在的波峰部或波谷部宽度方向的中部位置处。
8.根据权利要求7所述的矩片扰流式金属蜂窝载体，其特征在于，所述矩片为矩形，矩片伸入到气流通道内的尺寸为其所在的波峰部或波谷部高度的1/6—1/2。
9.根据权利要求8所述的矩片扰流式金属蜂窝载体，其特征在于，所述矩片伸入到气流通道内的尺寸为波峰部或波谷部高度的1/4。
10.根据权利要求1所述的矩片扰流式金属蜂窝载体，其特征在于，波峰部和波谷部的横断面呈三角形、圆弧形、正弦波形、梯形或矩形的任意一种或多种的组合。
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