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一種基于多層壁流式的催化器.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510645894.4

申請日:

2015.10.08

公開號:

CN105257375A

公開日:

2016.01.20

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 著錄事項變更IPC(主分類):F01N 3/28變更事項:申請人變更前:南京依柯卡特汽車催化器有限公司變更后:南京依柯卡特排放技術股份有限公司變更事項:地址變更前:211106 江蘇省南京市江寧區秦淮路100號海通大廈708室變更后:211106 江蘇省南京市江寧區秦淮路100號海通大廈708室|||實質審查的生效IPC(主分類):F01N 3/28申請日:20151008|||公開
IPC分類號: F01N3/28 主分類號: F01N3/28
申請人: 南京依柯卡特汽車催化器有限公司
發明人: 胡廣; 周艷波; 米索·亨瑞克·海那艾侯; 陳烴
地址: 211106江蘇省南京市江寧區秦淮路100號海通大廈708室
優先權:
專利代理機構: 南京知識律師事務所32207 代理人: 張蘇沛
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510645894.4

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.06.27|||2016.02.17|||2016.01.20

法律狀態類型:

著錄事項變更|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種基于多層壁流式的催化器,其特征在于,所述催化器包括進氣口、出氣口、進氣端擋板、出氣端擋板、外殼、載體芯、進氣道、出氣道、位于外殼內部,多個載體芯并列設置在外殼內部,形成多層結構,每層可包含多個載體芯;同層相鄰的載體芯之間緊密相連,而載體芯與外殼之間、不同層的載體芯之間設有氣流通道;前擋板或后擋板將相鄰層的載體芯或中心層的載體芯固定在一起,使得所述全部間隙或中心層載體芯的中孔前端封閉或后端封閉,且前端封閉與后端封閉交錯布置;載體芯上設有供氣體從相鄰的一個進氣道壁流到另一個進氣通道,載體芯上有催化劑涂層。

權利要求書

1.一種基于多層壁流式的催化器,其特征在于,所述催化器包括進氣口、出氣口、
進氣端擋板、出氣端擋板、外殼、載體芯、進氣道、出氣道、載體芯架,進氣端擋板、
出氣端擋板、載體芯位于外殼內部,多個載體芯并列設置在外殼內部,形成多層結構,
每層可包含多個載體芯;同層相鄰的載體芯之間緊密相連,而載體芯與外殼之間、不同
層的載體芯之間設有間隙;前擋板或后擋板將相鄰層的載體芯或中心層的載體芯固定在
一起,使得所述全部間隙或中心層載體芯的中孔前端封閉或后端封閉,且前端封閉與后
端封閉交錯布置;載體芯上設有供氣體從相鄰的一個間隙流向另一個間隙的通道,載體
芯上有催化劑涂層。
2.如權利要求1所述的基于多層壁流式的催化器,其特征在于,所述多層結構是平
面多層結構或弧面多層結構,弧面多層結構包括環狀多層結構。
3.如權利要求1所述的基于多層壁流式的催化器,其特征在于,所述載體芯的形狀
為筒狀或片狀。
4.如權利要求3所述的基于多層壁流式的催化器,其特征在于,同層的載體芯之間
緊密相連,并圍成筒狀,固定用的前擋板和后擋板為形狀相符的環形或片狀。
5.如權利要求3所述的基于多層壁流式的催化器,其特征在于,所述載體芯具有與
外殼形狀相符合的筒狀結構,多個載體芯并列套在一起,形成多層結構,每層只有一個
載體芯。
6.如權利要求1所述的基于多層壁流式的催化器,其特征在于,所述載體芯通過載
體芯架與前擋板或后擋板連接在一起,前擋板和后擋板采用焊接的方式固定外殼或載體
芯。

說明書

一種基于多層壁流式的催化器

技術領域

本發明涉及內燃機排放污染控制技術領域,尤其涉及一種基于多層壁流式的催化器。

背景技術

催化器是目前解決內燃機排放控制問題的主要工具。空氣污染的防治問題一直是急
需解決的世界性問題,而空氣污染的主要來源之一就是交通運輸性污染,即汽車、火車、
輪船和飛機等排出的尾氣,其中汽車排出有害尾氣距呼吸帶最近,而能被人直接吸入,
其污染物主要是氮氧化物(NOx)、碳氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)和鉛塵等。這些
交通工具通常由內燃機驅動,燃料燃燒產生各種污染物,而在這些污染物排入大氣中之
前通過物理或化學方法進行處理將這些污染物過濾或轉化為無害物,是當前解決交通運
輸性污染的主要方式。其中,催化器是目前解決內燃機排放控制問題的主要工具,催化
器通常包括外殼和噴涂了催化劑涂層的載體芯。以汽車為例,催化器是安裝在汽車排氣
系統中最重要的機外凈化裝置,它可將汽車尾氣排出的CO、HC和NOx等有害氣體通過
氧化和還原作用轉變為無害的二氧化碳(CO2)、水(H2O)和氮氣(N2)。當高溫的汽車
尾氣通過凈化裝置時,催化器中的催化劑將增強CO、HC和NOx三種氣體的活性,促使
其進行一定的氧化-還原化學反應,其中CO在高溫下氧化成為無色、無毒的CO2氣體;
HC化合物在高溫下氧化成H2O和CO2;NOx還原成N2和氧氣(O2)。三種有害氣體變成
無害氣體,使汽車尾氣得以凈化。

目前,市場上使用的催化器設有一個整體的載體芯,載體芯多為孔隙較小的蜂窩狀,
且載體芯的蜂窩狀孔的氣流方向為從進氣端向出氣端方向。載體芯上噴涂了催化劑涂層,
該涂層通常含有鉑、銠、鈀等貴重金屬,催化劑涂層能夠在一定的溫度、壓力等條件下
將通過載體芯的尾氣凈化為無害氣體。為了保證這種催化器結構對尾氣的處理效果,其
蜂窩狀孔的孔隙通常不會太大,以達到催化器最有效的凈化效果。

但是,減小蜂窩狀孔的孔隙可能造成進氣端及出氣端氣流流速過于集中,氣流與載
體芯的接觸截面積過小,這樣不僅帶來大的流阻,還會造成載體中心區域的空速和溫度
過高,使該區域的催化劑易劣化,縮短使用壽命;同時由于接觸面積有限,尾氣與催化
劑反應不夠充分,大大降低尾氣處理效率。

由此可見,在不考慮催化劑配方的情況下,如何改善催化器結構,使其既有較大的
接觸截面積,又能夠避免產生高溫,從而更加有效的實現尾氣凈化,是本技術領域急需
解決的技術問題之一。

發明內容

鑒于現有技術中存在上述技術問題,本發明提供一種新的催化器結構,所述催化器
突破單層載體芯的結構限制,采用多個載體芯按順序相疊的多層載體芯結構,相鄰的載
體芯之間有供尾氣進氣或出氣的間隙,載體芯的蜂窩狀孔的氣流方向為從一個間隙向相
鄰另一個間隙方向。這種結構具有較大的尾氣與載體芯的接觸截面積,避免了氣流流速
的過于集中,降低了流阻,不會造成載體中心區域的空速和溫度過高,從而解決上述技
術問題。本發明所述基于多層壁流式的催化器,在固定規定催化劑配方的情況下,能夠
最大限度拓展載體芯與尾氣的接觸面積,降低背壓,提升轉化效率。本發明所述的基于
多層壁流式的催化器采用的技術方案如下所述。

本發明所述基于多層壁流式的催化器,包括進氣口、出氣口、進氣端擋板、出氣端
擋板、外殼、載體芯、進氣道、出氣道、載體芯架。外殼設有供氣體流通的通道,包括
進氣端和出氣端。進氣端擋板、出氣端擋板、載體芯位于外殼內部,多個載體芯并列設
置在外殼內部,形成多層結構,每層可包含多個載體芯。同層相鄰的載體芯之間緊密相
連,而載體芯與外殼之間、不同層的載體芯之間設有間隙。前擋板或后擋板將相鄰層的
載體芯或中心層的載體芯固定在一起,使得所述全部間隙或中心層載體芯的中孔前端封
閉或后端封閉,且前端封閉與后端封閉交錯布置。前擋板和后擋板能夠阻止氣流通過,
相鄰的前擋板或后擋板之間設有供氣流通過的間隙。載體芯上設有供氣體從相鄰的一個
間隙流向另一個間隙的通道,載體芯上有催化劑涂層。所述載體芯的形狀為筒狀或片狀。
所述多層結構是平面多層結構或弧面多層結構,弧面多層結構包括環狀多層結構。

在本發明的進一步技術方案中,同層的載體芯之間緊密相連,并圍成筒狀,固定用
的前擋板和后擋板為形狀相符的環形或片狀。

本發明所述催化器,在工作時,尾氣由進氣端進入催化器,由于前擋板將部分載體
芯見的間隙擋住,尾氣進入未被擋住的間隙中;又由于這些間隙被后擋板擋住出口,尾
氣在進入這些間隙后只能通過前后擋板間的載體芯上的氣體通道流向未被后擋板擋住的
間隙中,最終尾氣經過后擋板間的間隙由出氣端流出催化器。在上述工作過程中,尾氣
與催化器的接觸橫截面是每層載體芯的片狀平面或弧形平面的面積的總和,遠大于傳統
催化器的接觸橫截面。在尾氣流速不變的情況下,尾氣與催化器的接觸橫截面的增加降
低了氣流流阻,避免了氣流流速過于集中,不會造成載體中心區域的空速和溫度過高。
因而,本發明所述催化器能夠避免因局部高溫導致部分催化劑劣化、凈化效率降低和使
用壽命減小。

在本發明的進一步技術方案中,所述載體芯具有與外殼形狀相符合的筒狀結構,多
個載體芯并列套在一起,形成多層結構,每層只有一個載體芯。載體芯與外殼之間、不
同層的載體芯之間設有間隙。前擋板或后擋板將相鄰層的載體芯固定在一起,使得所述
全部間隙或中心層載體芯的中孔前端封閉或后端封閉,且前端封閉與后端封閉交錯布置。

在進一步技術方案中,所述載體芯通過載體芯架與前擋板或后擋板連接在一起,前
擋板和后擋板采用焊接的方式固定外殼或載體芯。

在本發明的技術方案中,氣流經過載體芯的流向不是外殼氣流通道的縱向方向,而
是橫向方向,氣流流向的變化既增加了尾氣與載體芯接觸橫截面的面積,又增加了氣流
的攪動,使得催化劑與尾氣反應更完全。

綜上所述,本發明所述催化器具有如下有益效果:1、增加了尾氣與載體芯的接觸截
面積,氣流流速不會過于集中,流阻低;2、不會出現載體中心區域的空速和溫度過高的
情形,避免因載體芯上的催化劑涂層劣化而造成凈化效率降低和使用壽命縮短;3、尾氣
在通過載體芯上的氣體通道是氣流流向改變,增加了氣流的攪動,使得催化劑與尾氣反
應更完全,提高凈化效率。

附圖說明

圖1為本發明所述催化器的實施例1的多層壁流式的催化器結構示意圖。

圖2為本發明所述催化器的實施例1的進氣端視圖。

圖3為本發明所述催化器的實施例1的出氣端視圖。

圖中,1為進氣口,2為出氣口,3為進氣端擋板,4為出氣端擋板,5為外殼,6為
載體芯,7為進氣道,8為出氣道,9為載體芯架。

具體實施方式

下面結合具體實施例描述本發明所述催化器的技術方案。

實施例1

如圖1所示,本實施例所述的基于多層壁流式的催化器,包括進氣口1、出氣口2、
進氣端擋板3、出氣端擋板4、外殼5、載體芯6、進氣道7、出氣道8、。外殼5設有供
氣體流通的通道,包括進氣端和出氣端。進氣端擋板3、載體芯6和出氣端擋板4位于
外殼5內部,2個載體芯6并列設置在外殼內部,形成多層結構。所述載體芯6具有與外
殼5形狀相符合的筒狀結構,每層只有一個載體芯6。同層相鄰的載體芯6之間緊密相連,
而載體芯6與外殼5之間、不同層的載體芯6之間設有進氣道7。進氣端擋板3或出氣端
擋板4將相鄰層的載體芯6或中心層的載體芯6固定在一起,使得所述全部進氣通道7、
出氣通道8或中心層載體芯6的中孔前端封閉或后端封閉,且前端封閉與后端封閉交錯
布置。進氣端擋板3和出氣端擋板4能夠阻止氣流通過,相鄰的進氣端擋板3或出氣端
擋板4之間設有供氣流通過的通道。載體芯6上設有供氣體從相鄰的一個出氣道8流向
另一個出氣道8的通道,載體芯上有催化劑涂層。所述載體芯6通過載體芯架9與進氣
端擋板3或出氣端擋板4固定在一起,進氣端擋板3和出氣端擋板4采用焊接的方式固
定外殼5或載體芯6。

結合圖1,圖2和圖3,實施例1中的進氣端擋板3固定在外殼5上,載體芯6包含第一
載體61芯和第二載體芯62,出氣端擋板4將靠近外殼5的第一載體芯61的后端固定在外
殼5上,第一載體芯61的前端通過進氣端擋板3與相鄰的第二載體芯62的前端連接在一
起,這樣就形成了間隙或中孔前端封閉與后端封閉交錯布置的結構。

在本實施例中,每層載體芯可以是多個載體芯縱向或橫向組合而成,相鄰的載體芯
之間緊密相連。

在本實施例中,每層載體芯可以是多個載體芯縱向或橫向組合而成,相鄰的載體芯
之間緊密相連。

以上實施例僅為說明本發明的技術思想,不能以此限定本發明的保護范圍,凡是按
照本發明提出的技術思想,在技術方案基礎上所做的任何改動,均落入本發明保護范圍
之內;本發明未涉及的技術均可通過現有技術加以實現。

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一種 基于 多層 壁流式 催化
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