專利名稱：可變基重安裝墊或預(yù)型件以及廢氣處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開墊或模塑預(yù)型件(pre-form)，其用于廢氣處理裝置，例如用于機(jī)動車排氣系統(tǒng)的催化轉(zhuǎn)化器和柴油機(jī)顆粒捕集器。該墊可用作安裝墊將易碎單塊(monolith)安裝在廢氣處理裝置的殼內(nèi)，或者用作廢氣處理裝置的端錐中的熱絕緣。該墊或端錐預(yù)型件的選擇部分具有大于墊或預(yù)型件其它區(qū)域的基重區(qū)域。
背景技術(shù)：
廢氣處理裝置在機(jī)動車上用于減少來自發(fā)動機(jī)排放的大氣污染。廣泛使用的廢氣處理裝置的實(shí)例包括催化轉(zhuǎn)化器和柴油機(jī)顆粒捕集器。用于處理機(jī)動車發(fā)動機(jī)的廢氣的催化轉(zhuǎn)化器包括殼；用于保持催化劑的易碎催化 劑支撐結(jié)構(gòu)，所述催化劑用于實(shí)現(xiàn)一氧化碳和烴的氧化和氮氧化物的還原；和安裝墊，所述安裝墊布置在易碎催化劑支撐結(jié)構(gòu)的外表面和殼的內(nèi)表面之間，以將易碎催化劑支撐結(jié)構(gòu)彈性保持在殼內(nèi)。用于控制柴油機(jī)產(chǎn)生的污染的柴油機(jī)顆粒捕集器包括殼；用于從柴油機(jī)排放收集顆粒的易碎顆粒過濾器或捕集器；和安裝墊，所述安裝墊布置在過濾器或捕集器的外表面和殼的內(nèi)表面之間，以將易碎過濾器或捕集器結(jié)構(gòu)彈性保持在殼內(nèi)。易碎催化劑支撐結(jié)構(gòu)一般包含從易碎金屬材料或脆的陶瓷材料(如氧化鋁、二氧化硅、氧化鎂、二氧化鋯、堇青石、碳化硅等)制成的單塊結(jié)構(gòu)。這些材料提供具有多個氣流通道的骨架類型結(jié)構(gòu)。這些單塊結(jié)構(gòu)可以易碎到甚至小的沖擊負(fù)荷或應(yīng)力就通常足以使它們破裂或粉碎。為了保護(hù)易碎結(jié)構(gòu)不受以上提到的熱和機(jī)械沖擊和其它應(yīng)力，并且提供熱絕緣和氣封，在易碎結(jié)構(gòu)和殼之間的間隙內(nèi)放置安裝墊。廢氣處理裝置一般包含在易碎催化劑支撐結(jié)構(gòu)或易碎顆粒過濾器或捕集器和排氣管之間的端錐區(qū)域。根據(jù)某些實(shí)施方案，用于廢氣處理裝置的端錐包含外金屬錐；內(nèi)金屬錐；和布置于所述外金屬端錐和內(nèi)金屬端錐之間的錐絕緣。用于廢氣處理裝置的端錐可包含外金屬錐和鄰近所述外金屬端錐的內(nèi)表面布置的自支撐錐絕緣。安裝墊通常在間隙堆積密度和熱間隙膨脹中具有局部差異，即，間隙堆積密度和熱間隙膨脹在整個安裝墊中不恒定。這些局部差異可造成在暴露于熱廢氣時(shí)不期望的支撐墊腐蝕。發(fā)明概述本發(fā)明提供在廢氣處理裝置中用作安裝墊或端錐絕緣的墊，所述墊包含無機(jī)纖維片，其中所述片包含相對的第一和第二主表面、長度、寬度和未壓縮厚度，其中所述片包含具有第一未壓縮基重的第一部分和具有大于第一基重的第二未壓縮基重的第二部分。本發(fā)明還提供一種廢氣處理裝置，所述廢氣處理裝置包含殼；位于殼內(nèi)的易碎結(jié)構(gòu)；和布置于所述殼和所述易碎結(jié)構(gòu)之間的間隙中的安裝墊，所述墊包含無機(jī)纖維片，所述無機(jī)纖維片包含相對的第一和第二主表面、長度、寬度和未壓縮厚度，其中所述片包含具有第一未壓縮基重的第一部分和具有大于第一基重的第二未壓縮基重的第二部分。本發(fā)明另外提供一種廢氣處理裝置，所述廢氣處理裝置包含殼；位于殼內(nèi)的易碎結(jié)構(gòu)；和布置于所述殼和所述易碎結(jié)構(gòu)之間的間隙中的安裝墊；雙壁端錐殼；和布置于雙壁端錐殼的壁之間的墊或模塑三維絕緣預(yù)型件，所述墊或預(yù)型件包含無機(jī)纖維和具有第一未壓縮基重的第一部分及具有大于第一基重的第二未壓縮基重的第二部分。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種用于廢氣處理裝置的端錐，所述端錐包含外金屬錐；內(nèi)金屬錐；和布置于所述外金屬端錐和內(nèi)金屬端錐之間的墊或模塑三維絕緣預(yù)型件，所述墊或預(yù)型件包含無機(jī)纖維和具有第一未壓縮基重的第一部分及具有大于第一基重的第二未壓縮基重的第二部分。本發(fā)明進(jìn)一步提供制造用于處理廢氣的裝置的方法，所述方法包含將墊包裹在適用于處理廢氣的易碎結(jié)構(gòu)的至少一部分周圍，所述墊包含無機(jī)纖維片，所述無機(jī)纖維片包含相對的第一和第二主表面、長度、寬度和未壓縮厚度，其中所述片包含具有第一未壓縮基重的第一部分和具有大于第一基重的第二未壓縮基重的第二部分；并將易碎結(jié)構(gòu)和安裝墊布置在殼內(nèi)，該安裝墊布置在易碎結(jié)構(gòu)和殼之間。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種制造用于廢氣處理裝置的端錐的方法，所述方法包含將墊 或模塑三維絕緣預(yù)型件布置在外金屬端錐和內(nèi)金屬端錐之間，所述墊或預(yù)型件包含無機(jī)纖維和具有第一未壓縮基重的第一部分及具有大于第一基重的第二未壓縮基重的第二部分。附圖
簡述圖I為說明性的可變基重安裝墊的透視圖。圖2A為說明性的可變基重安裝墊的俯視圖。圖2B為說明性的可變基重安裝墊的側(cè)視圖。圖2C為說明性的可變基重安裝墊的俯視圖。圖2D為說明性的可變基重安裝墊的俯視圖。圖2E為說明性的可變基重安裝墊的側(cè)視圖。圖2F為說明性的可變基重安裝墊的俯視圖。圖2G為說明性的可變基重安裝墊的側(cè)視圖。圖2H為說明性的可變基重安裝墊的側(cè)視圖。圖3為顯示包裹在易碎結(jié)構(gòu)周圍的說明性的可變基重安裝墊的廢氣處理裝置的透視圖和截面圖。圖4A為說明性的可變基重端錐絕緣墊的側(cè)視圖。圖4B為說明性的可變基重端錐絕緣墊的側(cè)視圖。圖4C為說明性的可變基重端錐絕緣墊的側(cè)視圖。圖5A為可用作端錐絕緣墊的說明性的可變基重片的俯視圖。圖5B為可用作端錐絕緣墊的說明性的可變基重片的俯視圖。圖6為催化轉(zhuǎn)化器形式的說明性廢氣處理裝置的截面圖。發(fā)明詳述本發(fā)明公開墊或模塑(例如，真空成形)預(yù)型件，其用于廢氣處理裝置，例如用于機(jī)動車排氣系統(tǒng)的催化轉(zhuǎn)化器和柴油機(jī)顆粒捕集器。該墊或預(yù)型件可用作安裝墊以將易碎單塊安裝在廢氣處理裝置的殼內(nèi)，或者用作廢氣處理裝置的端錐區(qū)域中的熱絕緣。該墊或預(yù)型件的一部分具有大于墊或預(yù)型件其它部分的基重。相信該墊或預(yù)型件的基重變化在廢氣處理裝置的正常操作期間給予熱氣體腐蝕耐性。
根據(jù)某些實(shí)施方案，墊包含至少一個非膨脹無機(jī)纖維片。該片包括長度、寬度和未壓縮厚度。該片包含具有第一未壓縮基重的第一部分和至少一個具有不同于第一基重的第二未壓縮基重的第二部分。本發(fā)明還提供用于處理廢氣的裝置。該裝置包括外金屬殼，至少一個易碎結(jié)構(gòu)，其通過布置于殼的內(nèi)表面和易碎結(jié)構(gòu)的外表面之間的安裝墊安裝在殼內(nèi)。用于安裝易碎結(jié)構(gòu)的安裝墊包含無機(jī)纖維片，并且具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一未壓縮基重，所述第二部分具有不同于第一基重的第二未壓縮基重。術(shù)語“易碎結(jié)構(gòu)”旨在意指并且包括可能性質(zhì)上易碎或脆弱并且得益于安裝墊(如本文所述的安裝墊)的結(jié)構(gòu)，如金屬或陶瓷單塊等。這些結(jié)構(gòu)一般包括由殼內(nèi)的耐熱材料安裝的一個或多個多孔管狀或蜂窩狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)排氣處理裝置的類型，各結(jié)構(gòu)包括從約200至約900或以上的任何地方的通道或孔眼(cell)/平方英寸。柴油機(jī)顆粒捕集器與催化劑結(jié)構(gòu)的不同之處在于，顆粒捕集器內(nèi)的各個通道或孔眼在一端或另一端封閉。顆粒從 多孔結(jié)構(gòu)中的廢氣收集，直到由高溫燃盡過程再生。對安裝墊的非機(jī)動車應(yīng)用可包括用于化學(xué)工業(yè)排放(排氣)堆的催化轉(zhuǎn)化器。根據(jù)其它實(shí)施方案，本發(fā)明提供用于廢氣處理裝置的端錐。該端錐為具有內(nèi)端錐殼和外端錐殼的雙壁結(jié)構(gòu)。墊或真空成形絕緣預(yù)型件布置在內(nèi)端錐殼和外端錐殼之間的間隙或空間中。該墊或真空成形預(yù)型件具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一未壓縮基重，所述第二部分具有不同于第一基重的第二未壓縮基重。根據(jù)其它實(shí)施方案，廢氣處理裝置包括外金屬殼；至少一個易碎結(jié)構(gòu)，其通過布置于殼的內(nèi)表面和易碎結(jié)構(gòu)的外表面之間的安裝墊安裝在殼內(nèi)；和位于裝置的入口區(qū)域和出口區(qū)域的端錐。端錐區(qū)域?yàn)榫哂袃?nèi)端錐殼和外端錐殼的雙壁結(jié)構(gòu)。墊或真空成形絕緣預(yù)型件布置在內(nèi)端錐殼和外端錐殼之間的間隙或空間中。墊或真空成形預(yù)型件具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一未壓縮基重，所述第二部分具有不同于第一基重的第二未壓縮基重。圖I顯示用于廢氣處理裝置的安裝墊10的說明性實(shí)施方案，所述廢氣處理裝置如機(jī)動車催化轉(zhuǎn)化器或柴油機(jī)顆粒捕集器。安裝墊10包含柔性纖維材料的基層或片12。柔性纖維材料的基層12包括相對面向的第一 14和第二 16主表面?；鶎?2也具有長度L、寬度W和未壓縮厚度T。未壓縮厚度是指沒有任何外部壓縮力施加到墊時(shí)安裝墊10的厚度。由于安裝在易碎結(jié)構(gòu)和殼之間的墊被壓縮，安裝厚度小于未壓縮厚度。根據(jù)圖I所示的說明性實(shí)施方案，安裝墊10顯示為在一端具有舌狀物9，在相對端具有匹配凹槽11。在安裝墊10包裹在圓柱形易碎單塊的外圓周周圍時(shí)，舌狀物9與凹槽11匹配。安裝墊10的基層12也具有相對的側(cè)區(qū)域18和20。安裝墊10的基層12的至少一個側(cè)區(qū)域18，20具有大于基層12其余部分基重的基重。根據(jù)某些說明性實(shí)施方案，基層12的任何一個側(cè)區(qū)域18或20可具有大于基層12其余部分基重的基重。根據(jù)其它說明性實(shí)施方案，側(cè)區(qū)域18和20兩者均具有大于在側(cè)墊區(qū)域18和20之間延伸的安裝墊10的區(qū)域22基重的基重。側(cè)區(qū)域18和20的基重可相同或不同。通過在基層12的相對面向的第一 14和第二主表面之一或兩者上將不同材料片24結(jié)合到側(cè)表面區(qū)域18和/或20之一或兩者，可得到可變基重?；蛘?，通過在基層12的第一 14和第二 16主表面之一上將不同材料片24結(jié)合到側(cè)表面區(qū)域18，并在相對面向的主表面上將不同材料片24結(jié)合到側(cè)表面區(qū)域20，可得到可變基重?，F(xiàn)在參考圖2A和2B，通過在基層12的相對面向的第一 14和第二 16主表面之一上將不同材料片24結(jié)合到側(cè)表面區(qū)域18或20之一，可得到可變基重。在已將附加材料24結(jié)合到基層12的期望的區(qū)域，所得產(chǎn)物的未壓縮厚度具有基層12的未壓縮厚度加上附加纖維材料24的未壓縮厚度。在安裝墊10的基層12的其它區(qū)域，如在相對的側(cè)區(qū)域18和20之間延伸的部分22，安裝墊10的未壓縮厚度只包含基層12的未壓縮厚度。—個或多個不同材料片24可結(jié)合到基層12的表面，以在期望的墊區(qū)域累積基重。另外，不同材料片24可連接到基層12，或連接到其它不同材料片24。通過將隨后的不同材料片24連接到前面連接的材料片24，可產(chǎn)生復(fù)合未壓縮厚度的支撐墊10。不同材料片24可通過以下方法連接到基層12或連接到其它不同材料片24，所述方法例如壓、熱壓、針刺、膠粘、釘釘、縫合、穿線或其組合。本文所用的“壓”不同于材料在其安裝狀態(tài)下經(jīng)受的壓縮。轉(zhuǎn)向圖2C，通過在基層12的相對面向的第一 14和第二 16主表面之一上將不同材料片24結(jié)合到側(cè)表面區(qū)域18和20 二者，可得到可變基重。在已將不同材料片24結(jié)合到 基層12的期望的區(qū)域，所得產(chǎn)物的未壓縮厚度具有基層12的未壓縮厚度加上不同材料片24的未壓縮厚度。在安裝墊10的基層12的其它區(qū)域，如在相對側(cè)區(qū)域18和20之間延伸的部分22，安裝墊10的未壓縮厚度只包含基層12的未壓縮厚度。轉(zhuǎn)向圖2D和2E，通過在基層12的第一 14和第二 16相對面向的主表面二者之上將不同材料片24結(jié)合到側(cè)表面區(qū)域18或20之一，可得到可變基重。在已將不同材料片24結(jié)合到基層12的期望的區(qū)域，所得產(chǎn)物的未壓縮厚度具有基層12的未壓縮厚度加上不同材料片24的未壓縮厚度。在安裝墊10的基層12的其它區(qū)域，如在相對側(cè)表面區(qū)域18和20之間延伸的部分22，安裝墊10的未壓縮厚度只包含基層12的未壓縮厚度。轉(zhuǎn)向圖2F至2H，通過在基層12的第一 14和第二 16相對面向的主表面二者之上將不同材料片24結(jié)合到側(cè)表面區(qū)域18和20 二者，可得到可變基重。在已將材料24結(jié)合到基層12的側(cè)區(qū)域18和20，所得產(chǎn)物的未壓縮厚度具有基層12的未壓縮厚度加上不同材料片24的未壓縮厚度。在安裝墊10的基層12的其它區(qū)域，如在相對側(cè)區(qū)域18和20之間延伸的部分22，安裝墊10的未壓縮厚度只包含基層12的未壓縮厚度。用于處理廢氣的裝置的說明性形式為圖3中數(shù)字30指示的催化轉(zhuǎn)化器。應(yīng)理解，安裝墊不旨在局限于在圖3所示的裝置中使用，因此，形狀只作為說明性實(shí)施方案顯示。實(shí)際上，安裝墊可用于安裝或支撐適用于處理廢氣排放和廢氣的任何易碎結(jié)構(gòu)，如柴油機(jī)催化劑結(jié)構(gòu)、柴油機(jī)顆粒捕集器等。催化轉(zhuǎn)化器30包含外金屬殼32。殼32在一端包括一般錐形的入口 34,在相對端包括出口 36。入口錐34和出口錐36適合在其出口端形成，由此可將它們固定到內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)中的導(dǎo)管。催化轉(zhuǎn)化器30的殼32包括在用于保持易碎催化劑支撐元件的入口錐34和出口錐36之間延伸的部分38。廢氣處理裝置30包括由安裝墊10支撐并限制在殼32內(nèi)的易碎結(jié)構(gòu)，例如脆弱的陶瓷單塊40。單塊40包括多個透氣通道，所述通道在一端從其入口端表面軸向延伸到在其相對端的其出口端表面。單塊40可由任何適合的耐火金屬或陶瓷材料以任何已知方式和結(jié)構(gòu)構(gòu)成。單塊一般為橢圓或圓形橫截面結(jié)構(gòu)，但其它形狀也是可能的。單塊40通過一距離或間隙與殼32的內(nèi)表面隔開，這根據(jù)所用裝置的類型和設(shè)計(jì)而變化，例如催化轉(zhuǎn)化器、柴油機(jī)催化劑結(jié)構(gòu)或柴油機(jī)顆粒捕集器。此間隙用安裝墊10填充，以對陶瓷單塊40提供彈性支撐。彈性安裝墊10既對外部環(huán)境提供熱絕緣，也對易碎結(jié)構(gòu)提供機(jī)械支撐，從而跨過寬范圍的廢氣處理裝置操作溫度來保護(hù)易碎結(jié)構(gòu)不受機(jī)械沖擊。安裝墊10可以為圖2A-2H所示的任何說明性結(jié)構(gòu)。在圖3所示的實(shí)施方案中，安裝墊10包括隔開的附加材料片24，所述附加材料片24已在相對面向的表面14和16兩者上在兩個相對側(cè)區(qū)域18，20上結(jié)合到基層12?；蛘撸赏ㄟ^模沖軋形成可變基重墊，以提供具有整合成墊的不同基重部分的整體(即，一片)墊。這可通過在沖軋前使不同重量的預(yù)制纖維材料結(jié)合到模的某些區(qū)域來完成。現(xiàn)在參考圖4A至4C，這些圖顯示可在廢氣處理裝置中用作端錐絕緣的截頭圓錐形真空成形絕緣預(yù)型件50。根據(jù)圖4A所示的實(shí)施方案，端錐預(yù)型件絕緣包括接近預(yù)型件50的窄邊緣54結(jié)合到錐絕緣50的附加材料52，例如柔性附加纖維材料片或帶。根據(jù)此實(shí)施方案，端錐絕緣具有可變基重，其中錐在具有所加帶材料54的區(qū)域的基重大于端錐56其余部分的基重。參考圖4B，圖4B顯示可在廢氣處理裝置中用作端錐絕緣的截頭圓錐形真空成形 絕緣預(yù)型件50。根據(jù)圖4B所示的實(shí)施方案，端錐預(yù)型件絕緣包括接近預(yù)型件50的較寬邊緣58結(jié)合到錐絕緣50的附加材料帶60。根據(jù)此實(shí)施方案，端錐絕緣具有可變基重，其中錐在具有所加帶材料60的區(qū)域的基重大于端錐56其余部分的基重。參考圖4C，圖4C顯示可在廢氣處理裝置中用作端錐絕緣的截頭圓錐形真空成形絕緣預(yù)型件50。根據(jù)圖4C所示的實(shí)施方案，端錐預(yù)型件絕緣包括接近預(yù)型件50的窄邊緣54結(jié)合到錐絕緣50的附加材料帶52，和沿著邊緣58結(jié)合到錐50的附加材料帶60。根據(jù)此實(shí)施方案，端錐絕緣具有可變基重，其中錐在加上附加帶材料54和60的區(qū)域的基重大于端錐56的其余部分的基重。圖5A和5B顯示端錐絕緣的片66。片66切割或沖軋成實(shí)質(zhì)上新月形。根據(jù)圖5A，片66包括無機(jī)纖維絕緣的基層67。附加材料68或69的非膨脹帶結(jié)合到基層67的一個側(cè)區(qū)域，以提供與基層67的其余部分基重不同的基重。通過將帶68和69兩者加到基層67，也可在多于一個錐絕緣區(qū)域提供增加的基重。圖6顯示催化轉(zhuǎn)化器70形式的廢氣處理裝置。催化轉(zhuǎn)化器70包括中間殼部分76。易碎支撐元件72通過安裝墊74保持在中間殼部分76內(nèi)。轉(zhuǎn)化器70包括位于中間部分76側(cè)面的入口錐80和出口錐90。入口錐80包括外金屬殼82和內(nèi)金屬殼84。端錐絕緣86位于外82和內(nèi)84殼之間。端錐絕緣86包括可變基重墊或預(yù)型件。在所示的實(shí)施方案中，附加材料88在錐的窄端結(jié)合。出口錐90包括外金屬殼92和內(nèi)金屬殼94。端錐絕緣96位于外92和內(nèi)94殼之間。端錐絕緣96包括可變基重墊或預(yù)型件。在所示的實(shí)施方案中，附加材料98在錐的較寬端結(jié)合?？稍诎惭b墊或預(yù)型件中使用任何耐熱無機(jī)纖維，只要該纖維能夠經(jīng)受安裝墊或預(yù)型件成形過程，能夠經(jīng)受廢氣處理裝置的操作溫度，并且提供期望的最低保持壓力性能(用于在廢氣處理裝置的操作溫度將易碎結(jié)構(gòu)保持在廢氣處理裝置殼內(nèi))或端錐絕緣的絕緣功能。沒有限制，可用于制備安裝墊和廢氣處理裝置的適合的無機(jī)纖維包括高氧化鋁多晶纖維、耐火陶瓷纖維(如硅酸鋁纖維、氧化鋁-氧化鎂-二氧化硅纖維、高嶺土纖維、堿土硅酸鹽纖維(如氧化鈣-氧化鎂-二氧化硅纖維和氧化鎂-二氧化硅纖維)、S_玻璃纖維、S2-玻璃纖維、E-玻璃纖維、石英纖維、二氧化硅纖維及其組合。根據(jù)某些實(shí)施方案，用于制備安裝墊的耐熱無機(jī)纖維包括陶瓷纖維。沒有限制，適合的陶瓷纖維包括氧化鋁纖維、氧化鋁-二氧化硅纖維、氧化鋁-氧化鋯-二氧化硅纖維、氧化鋯-二氧化硅纖維、氧化鋯纖維和類似纖維?？捎玫难趸X-二氧化硅陶瓷纖維以注冊商標(biāo) FIBERFRAX 購自 Unifrax I LLC (Niagara Falls, New York)。FIBERFRAX 陶瓷纖維包含約45至約75重量％氧化鋁和約25至約55重量％二氧化硅的纖維化產(chǎn)物。FIBERFRAX纖維顯示最高約1540°C的操作溫度和最高約1870°C的熔點(diǎn)。FIBERFRAX纖維容易形成耐高溫片和紙。氧化鋁/ 二氧化硅纖維可包含約40重量％至約60重量％ Al2O3和約60重量％至約40重量％Si02。該纖維可包含約50重量％ Al2O3和約50重量％ Si02。氧化鋁/ 二氧化硅/氧化鎂玻璃纖維一般包含約64重量％至約66重量％ SiO2、約24重量％至約25重量％ Al2O3和約9重量％至約10重量％ MgO0 E-玻璃纖維一般包含約52重量％至約56重 量％ SiO2、約16重量％至約25重量％ CaO、約12重量％至約16重量％ Al2O3、約5重量％至約10重量％ B2O3、最高約5重量％ MgO、最高約2重量％氧化鈉和氧化鉀及痕量鐵氧化物和氟化物，典型的組成為55重量％ Si02、15重量％ Al203、7重量％ B203、3重量％ MgO、19重量％ CaO和痕量上述材料。沒有限制，可用于制備用于廢氣處理裝置的安裝墊的生物可溶性堿土硅酸鹽纖維的適合的實(shí)例包括美國專利號 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公開的那些纖維，這些專利通過引用結(jié)合到本文中。根據(jù)某些實(shí)施方案，生物可溶性堿土硅酸鹽纖維可包含鎂氧化物和二氧化硅的混合物的纖維化產(chǎn)物。這些纖維一般稱為鎂-硅酸鹽纖維。鎂-硅酸鹽纖維一般包含約60至約90重量％二氧化硅、大于O至約35重量％氧化鎂和5重量％或更少雜質(zhì)的纖維化產(chǎn)物。根據(jù)某些實(shí)施方案，堿土硅酸鹽纖維包含約65至約86重量％二氧化硅、約14至約35重量％氧化鎂和5重量％或更少雜質(zhì)的纖維化產(chǎn)物。根據(jù)其它實(shí)施方案，堿土硅酸鹽纖維包含約70至約86重量％二氧化硅、約14至約30重量％氧化鎂和5重量％或更少雜質(zhì)的纖維化產(chǎn)物。適用的鎂-娃酸鹽纖維以注冊商標(biāo)IS0FRAX購自Unifrax I LLC(NiagaraFalls, New York)。市售IS0FRAX纖維一般包含約70至約80重量％二氧化硅、約18至約27重量％氧化鎂和4重量％或更少雜質(zhì)的纖維化產(chǎn)物。根據(jù)某些實(shí)施方案，生物可溶性堿土硅酸鹽纖維可包含鈣氧化物、鎂氧化物和二氧化硅的混合物的纖維化產(chǎn)物。這些纖維通常稱為氧化鈣-氧化鎂-二氧化硅纖維。根據(jù)某些實(shí)施方案，氧化鈣-氧化鎂-硅酸鹽纖維包含約45至約90重量％二氧化硅、大于O至約45重量％氧化鈣、大于O至約35重量％氧化鎂和10重量％或更少雜質(zhì)的纖維化產(chǎn)物?？捎玫难趸疘丐-氧化鎂-娃酸鹽纖維以注冊商標(biāo)INSULFRAX購自Unifrax I LLC (NiagaraFalls, New York)。INSULFRAX纖維一般包含約61至約67重量％二氧化硅、約27至約33重量％氧化鈣和約2至約7重量％氧化鎂的纖維化產(chǎn)物。其它適合的氧化鈣-氧化鎂-硅酸鹽纖維以商標(biāo) SUPERW00L 607,SUPERffOOL 607MAX 和 SUPERW00L HT 購自 ThermalCeramics (Augusta, Georgia)。SUPERW00L 607 纖維包含約 60 至約 70 重量％二氧化娃、約25至約35重量％氧化鈣和約4至約7重量％氧化鎂及痕量氧化鋁。SUPERW00L 607MAX纖維包含約60至約70重量％二氧化硅、約16至約22重量％氧化鈣和約12至約19重量％氧化鎂及痕量氧化鋁。SUPERWOOL HT纖維包含約74重量％二氧化硅、約24重量％氧化鈣和痕量氧化鎂、氧化鋁和鐵氧化物。用于制造用于廢氣處理裝置的安裝墊的適用的二氧化硅纖維包括以商標(biāo)BELC0TEX 購自 BelChem Fiber Materials GmbH, Germany、以注冊商標(biāo) REFRASIL 購自 Gardena California 的 Hitco Carbon Composites, Inc.和以名稱 PS-23 (R)購自Polotsk-Steklovolokno, Republic of Belarus 的那些浸潰玻璃纖維。BELC0TEX纖維為標(biāo)準(zhǔn)類型的短纖維預(yù)紗(pre-yarn)。這些纖維具有約550特克斯的平均細(xì)度，并且一般由氧化鋁改性的硅酸制成。BELC0TEX纖維為非晶形，并且一般含有約94. 5 二氧化硅、約4. 5%氧化鋁、小于O. 5%氧化鈉和小于O. 5%其它組分。這些纖維具有約9微米的平均纖維直徑和1500°至1550°C范圍的熔點(diǎn)。這些纖維對最高1100°C的溫度耐熱，并且一般無閃色(shot free)。REFRASIL纖維，像BELC0TEX纖維一樣，為具有高二氧化硅含量的非晶浸潰玻璃纖 維，用于為1000°至1100°C溫度范圍的應(yīng)用提供熱絕緣。這些纖維的直徑為約6和約13微米之間，并具有約1700°C的熔點(diǎn)。浸潰后，纖維一般具有約95重量％的二氧化硅含量。氧化鋁可以約4重量％的量存在，其它組分以I %或更小的量存在。來自Polotsk-Steklovolokno的PS-23 (R)纖維為具有高二氧化硅含量的非晶玻璃纖維，并且適用于對至少約1000°c需要耐性的應(yīng)用的熱絕緣。這些纖維具有約5至約20mm范圍的纖維長度和約9微米的纖維直徑。這些纖維，像REFRASIL纖維一樣，具有約1700°C的熔點(diǎn)。沒有限制，可加入安裝墊或預(yù)型件的膨脹材料包括非膨脹蛭石、離子交換蛭石、蛭石、可膨脹石墨、水黑云母、水溶脹性四硅氟云母、堿金屬硅酸鹽或其混合物，這意味著安裝墊或預(yù)型件可包括多于一種類型的膨脹材料的混合物。膨脹材料可包含約9 : I至約I : 2蛭石石墨相對量的非膨脹蛭石和可膨脹石墨的混合物，如美國專利號5，384，188所述。安裝墊或預(yù)型件也包括粘合劑或多于一種粘合劑的混合物。適合的粘合劑包括有機(jī)粘合劑、無機(jī)粘合劑和這兩種類型粘合劑的混合物。安裝墊中使用的粘合劑一般為可犧牲性質(zhì)的有機(jī)粘合劑。“犧牲”是指粘合劑最終從安裝墊燒盡，只留下纖維作為最終安裝墊。適合的粘合劑包括水性和非水性粘合劑，但通常所用粘合劑為反應(yīng)性熱固化膠乳，它在固化后為可如上所述從安裝的安裝墊燒盡的柔性材料。根據(jù)某些實(shí)施方案，安裝墊或預(yù)型件包括一種或多種有機(jī)粘合劑。有機(jī)粘合劑可作為固體、液體、溶液、分散體、膠乳、乳液或類似形式提供。有機(jī)粘合劑可包含熱塑性或熱固性粘合劑，這些粘合劑在固化后為可從安裝的安裝墊燒盡的柔性材料。適合的有機(jī)粘合劑的實(shí)例包括但不限于丙烯酸膠乳、(甲基)丙烯酸膠乳、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。其它樹脂包括低溫柔性熱固性樹脂，如不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂和聚乙烯基酯。用于粘合劑的溶劑可包括水或?qū)λ谜澈蟿┻m合的有機(jī)溶劑，如丙酮。在安裝墊或預(yù)型件中可包括有機(jī)粘合劑，其量為基于安裝墊或預(yù)型件總重量大于O至約20重量％、約O. 5至約15重量％、約I至約10重量％和約2至約8重量％。代替樹脂或液體粘合劑，或者除樹脂或液體粘合劑外，安裝墊或預(yù)型件可包括聚合粘合劑纖維。這些聚合粘合劑纖維的用量范圍可為基于100重量％總組合物的大于O至約20重量％、約I至約15重量％、約2至約10重量％，以幫助使耐熱無機(jī)纖維粘合在一起。粘合劑纖維的適合的實(shí)例包括聚乙烯醇纖維、聚烯烴纖維(如聚乙烯和聚丙烯)、丙烯酸纖維、聚酯纖維、乙基乙烯基乙酸酯纖維、尼龍纖維及其組合。通過初始制備含有無機(jī)纖維的含水漿料，可形成模塑端錐絕緣。除無機(jī)纖維外，可在含水漿料組合物中包括有機(jī)粘合劑。有機(jī)粘合劑傾向于改善模塑三維絕緣體的整體性、柔性和處理特征。較柔性的絕緣材料可較容易地位于污染控制裝置的內(nèi)外端錐殼之間。適合的有機(jī)粘合劑材料可包括含水聚合物乳液、基于溶劑的聚合物和無溶劑聚合物。含水聚合物乳液可包括膠乳形式的有機(jī)粘合劑聚合物和彈性體(例如，天然橡膠膠乳、苯乙烯-丁二烯膠乳、丁二烯-丙烯腈膠乳和丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯聚合物或共聚物的膠乳)。基于溶劑的聚合粘合劑材料可包括聚合物，如丙烯酸、聚氨酯、乙酸乙烯酯、纖維素或基于橡膠的有機(jī)聚合物。無溶劑聚合物可包括天然橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠和其它彈性體。含水漿料可包括無機(jī)膠體材料。無機(jī)膠體材料可包含膠體二氧化硅、膠體氧化鋁、膠體氧化鋯或其組合。無機(jī)膠體材料可單獨(dú)存在或與一種或多種有機(jī)粘合劑組合存在。 在本領(lǐng)域已知的任何適合類型的模塑技術(shù)或塑?？捎糜谥苽漕A(yù)型件。在一些應(yīng)用中，可用真空成形技術(shù)制備模塑三維端錐絕緣預(yù)型件。制備纖維、有機(jī)粘合劑或無機(jī)膠體材料(或兩者)和水的漿料。將可滲透成形模放入纖維、粘合劑、無機(jī)膠體材料、水和任何其它期望組分的漿料。在可滲透成形模上從漿料真空形成三維預(yù)型件。在抽真空時(shí)，漿料中的固體可沉積在成形模的表面上，以形成三維預(yù)制錐，跨過該錐其具有實(shí)質(zhì)均勻的厚度和未壓縮基重。從漿料去除預(yù)型件，并干燥。在干燥期間或之后，可使附加材料結(jié)合到模塑的三維錐絕緣預(yù)型件，以跨過端錐絕緣提供可變基重?；蛘撸墒箍蓾B透成形模成形，使得在放入漿料時(shí)，來自漿料的不同量固體在可滲透成形模上在不同位置沉積，以提供跨過錐具有可變基重的單塊三維絕緣預(yù)型件?；蛘?，可使可滲透成形模的不同部分在漿料中停留較長一段時(shí)間，以便與在錐成形材料漿料中具有較短停留時(shí)間的模區(qū)域比較，允許錐成形材料在這些模區(qū)域的更大累積。盡管已關(guān)于不同的實(shí)施方案描述了系統(tǒng)，如各圖中所示，但應(yīng)理解，可使用其他類似實(shí)施方案，或者可對所述實(shí)施方案作出修改和補(bǔ)充，以實(shí)現(xiàn)相同的功能而不由此偏離。另夕卜，可組合不同的說明性實(shí)施方案以產(chǎn)生期望的結(jié)果。因此，所述可變基重支撐墊系統(tǒng)不應(yīng)限于任何單個實(shí)施方案，而應(yīng)根據(jù)附加權(quán)利要求敘述的寬度和范圍來解釋。
權(quán)利要求
1.一種在廢氣處理裝置中用作安裝墊或端錐絕緣的墊，所述墊包含具有相對的第一和第二主表面、長度、寬度和未壓縮厚度的無機(jī)纖維片，其中所述片包含具有第一未壓縮基重的第一部分和具有大于第一基重的第二未壓縮基重的第二部分。
2.權(quán)利要求I的墊，其中所述墊包含非膨脹片或膨脹片。
3.權(quán)利要求I的墊，其中所述無機(jī)纖維選自高氧化鋁多晶纖維、陶瓷纖維、莫來石纖維、玻璃纖維、生物可溶性纖維、石英纖維、二氧化硅纖維及其組合。
4.權(quán)利要求3的墊，其中所述高氧化鋁多晶纖維包含約72至約100重量％氧化鋁和約0至約28重量％ 二氧化硅的纖維化產(chǎn)物。
5.權(quán)利要求3的墊，其中所述陶瓷纖維包含硅酸鋁纖維，所述硅酸鋁纖維包含約45至約72重量％氧化鋁和約28至約55重量％二氧化硅的纖維化產(chǎn)物。
6.權(quán)利要求3的墊，其中所述生物可溶性纖維包含氧化鎂-二氧化硅纖維，所述氧化鎂-二氧化硅纖維包含約65至約86重量％二氧化硅、約14至約35重量％氧化鎂和約5重量％或更少雜質(zhì)的纖維化產(chǎn)物。
7.權(quán)利要求3的墊，其中所述生物可溶性纖維包含氧化鈣-氧化鎂-二氧化硅纖維，所述氧化鈣-氧化鎂-二氧化硅纖維包含約45至約90重量％二氧化硅、大于0至約45重量％氧化鈣和大于0至約35重量％氧化鎂的纖維化產(chǎn)物。
8.權(quán)利要求2的墊，其中所述非膨脹片為具有不同基重區(qū)域的切割或沖軋單塊片。
9.權(quán)利要求2的墊，其中所述非膨脹片包含具有實(shí)質(zhì)均勻基重的基片和結(jié)合到所述基片的所述第一和第二主表面至少之一的非膨脹片材的單獨(dú)片。
10.權(quán)利要求9的墊，其中所述非膨脹片材的單獨(dú)片沿著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側(cè)表面部分至少之一結(jié)合到所述基片。
11.權(quán)利要求9的墊，其中一個非膨脹片材的單獨(dú)片沿著所述基片的所述第一主表面的側(cè)面部分結(jié)合到所述基片，并且一個非膨脹片材的單獨(dú)片沿著相同的側(cè)面部分結(jié)合到所述基片的第二主表面。
12.權(quán)利要求11的墊，其中所述非膨脹片材的單獨(dú)片具有實(shí)質(zhì)相同或不同的長度、寬度和未壓縮厚度。
13.權(quán)利要求10的墊，其中所述非膨脹片材的單獨(dú)片粘著性結(jié)合到所述基片。
14.權(quán)利要求11的墊，其中所述非膨脹片材的單獨(dú)片粘著性結(jié)合到所述基片。
15.一種在廢氣處理裝置中用作端錐絕緣的模塑三維絕緣預(yù)型件，所述預(yù)型件包含無機(jī)纖維和粘合劑的鑄件，其中所述預(yù)型件包含具有第一未壓縮基重的第一部分和具有大于第一基重的第二未壓縮基重的第二部分。
16.一種廢氣處理裝置，所述廢氣處理裝置包含 殼; 位于殼內(nèi)的易碎結(jié)構(gòu)；和 布置在所述殼和所述易碎結(jié)構(gòu)之間的間隙中的安裝墊，所述安裝墊包含具有相對的第一和第二主表面、長度、寬度和未壓縮厚度的無機(jī)纖維片，其中所述片包含具有第一未壓縮基重的第一部分和具有大于第一基重的第二未壓縮基重的第二部分。
17.權(quán)利要求16的廢氣處理裝置，其中所述安裝墊包含非膨脹片或膨脹片。
18.權(quán)利要求16的廢氣處理裝置，其中所述無機(jī)纖維選自高氧化鋁多晶纖維、陶瓷纖維、莫來石纖維、玻璃纖維、生物可溶性纖維、石英纖維、二氧化硅纖維及其組合。
19.權(quán)利要求18的廢氣處理裝置，其中所述高氧化鋁多晶纖維包含約72至約100重量％氧化鋁和約0至約28重量％二氧化硅的纖維化產(chǎn)物。
20.權(quán)利要求18的廢氣處理裝置，其中所述陶瓷纖維包含硅酸鋁纖維，所述硅酸鋁纖維包含約45至約72重量％氧化鋁和約28至約55重量％二氧化硅的纖維化產(chǎn)物。
21.權(quán)利要求18的廢氣處理裝置，其中所述生物可溶性纖維包含氧化鎂-二氧化硅纖維，所述氧化鎂-二氧化硅纖維包含約65至約86重量％二氧化硅、約14至約35重量％氧化鎂和約5重量％或更少雜質(zhì)的纖維化產(chǎn)物。。
22.權(quán)利要求18的廢氣處理裝置，其中所述生物可溶性纖維包含氧化鈣-氧化鎂-二氧化硅纖維，所述氧化鈣-氧化鎂-二氧化硅纖維包含約45至約90重量％二氧化硅、大于.0至約45重量％氧化鈣和大于0至約35重量％氧化鎂的纖維化產(chǎn)物。
23.權(quán)利要求17的廢氣處理裝置，其中所述非膨脹片為具有不同基重區(qū)域的切割或沖軋單塊片。
24.權(quán)利要求17的廢氣處理裝置，其中所述非膨脹片包含具有第一基重的基片和結(jié)合到所述基片的所述第一和第二主表面至少之一的非膨脹片材的單獨(dú)片。
25.權(quán)利要求24的廢氣處理裝置，其中所述非膨脹片材的單獨(dú)片沿著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側(cè)表面部分至少之一結(jié)合到所述基片。
26.權(quán)利要求25的廢氣處理裝置，其中一個非膨脹片材的單獨(dú)片沿著所述基片的所述第一主表面的側(cè)面部分結(jié)合到所述基片，并且一個非膨脹片材的單獨(dú)片沿著相同的側(cè)面部分結(jié)合到所述基片的第二主表面。
27.權(quán)利要求26的廢氣處理裝置，其中所述非膨脹片材的單獨(dú)片具有實(shí)質(zhì)相同或不同的長度、寬度和未壓縮厚度。
28.權(quán)利要求25的廢氣處理裝置，其中所述非膨脹片材的單獨(dú)片粘著性結(jié)合到所述基片。
29.權(quán)利要求26的廢氣處理裝置，其中所述非膨脹片材的單獨(dú)片粘著性結(jié)合到所述基片。
30.一種廢氣處理裝置，所述廢氣處理裝置包含 殼; 位于殼內(nèi)的易碎結(jié)構(gòu)；和 布置在所述殼和所述易碎結(jié)構(gòu)之間的間隙中的安裝墊； 雙壁端錐殼；和 布置于端錐殼的壁之間的絕緣墊或模塑三維絕緣預(yù)型件，所述墊或預(yù)型件具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一未壓縮基重，所述第二部分具有大于第一基重的第二未壓縮基重。
31.一種用于廢氣處理裝置的端錐，所述端錐包含 外金屬錐； 內(nèi)金屬錐；和 布置于所述外金屬端錐和內(nèi)金屬端錐之間的絕緣墊或模塑三維絕緣預(yù)型件，所述墊或端錐包含具有第一未壓縮基重的第一部分和具有大于第一基重的第二未壓縮基重的第二部分。
32.權(quán)利要求31的端錐，其中所述絕緣墊包含非膨脹片或膨脹片。
33.權(quán)利要求31的端錐，所述端錐包含膨脹或非膨脹真空成形的預(yù)制錐。
34.權(quán)利要求31的端錐，其中所述無機(jī)纖維選自高氧化鋁多晶纖維、陶瓷纖維、莫來石纖維、玻璃纖維、生物可溶性纖維、石英纖維、二氧化硅纖維及其組合。
35.權(quán)利要求34的端錐，其中所述高氧化鋁多晶纖維包含約72至約100重量％氧化鋁和約0至約28重量％二氧化硅的纖維化產(chǎn)物。
36.權(quán)利要求34的端錐，其中所述陶瓷纖維包含硅酸鋁纖維，所述硅酸鋁纖維包含約45至約72重量％氧化鋁和約28至約55重量％二氧化硅的纖維化產(chǎn)物。
37.權(quán)利要求34的端錐，其中所述生物可溶性纖維包含氧化鎂-二氧化硅纖維，所述氧化鎂-二氧化硅纖維包含約65至約86重量％二氧化硅、約14至約35重量％氧化鎂和約5重量％或更少雜質(zhì)的纖維化產(chǎn)物。
38.權(quán)利要求34的端錐，其中所述生物可溶性纖維包含氧化鈣-氧化鎂-二氧化硅纖維，所述氧化鈣-氧化鎂-二氧化硅纖維包含約45至約90重量％二氧化硅、大于0至約45重量％氧化鈣和大于0至約35重量％氧化鎂的纖維化產(chǎn)物。
39.權(quán)利要求32的端錐，其中所述非膨脹片為具有不同基重區(qū)域的切割或沖軋單塊片。
40.權(quán)利要求32的端錐，其中所述非膨脹片包含具有第一基重的基片和結(jié)合到所述基片的所述第一和第二主表面至少之一的非膨脹片材的單獨(dú)片。
41.權(quán)利要求40的端錐，其中所述非膨脹片材的單獨(dú)片沿著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側(cè)表面部分至少之一結(jié)合到所述基片。
42.權(quán)利要求32的端錐，其中一個非膨脹片材的單獨(dú)片沿著所述基片的所述第一主表面的側(cè)面部分結(jié)合到所述基片，并且一個非膨脹片材的單獨(dú)片沿著相同的側(cè)面部分結(jié)合到所述基片的第二主表面。
43.權(quán)利要求42的端錐，其中所述非膨脹片材的單獨(dú)片具有實(shí)質(zhì)相同或不同的長度、寬度和未壓縮厚度。
44.權(quán)利要求41的端錐，其中所述非膨脹片材的單獨(dú)片粘著性結(jié)合到所述基片。
45.權(quán)利要求42的端錐，其中所述非膨脹片材的單獨(dú)片粘著性結(jié)合到所述基片。
46.權(quán)利要求32的端錐，所述端錐包含所述外金屬錐；所述內(nèi)金屬錐；和布置于所述外金屬端錐和內(nèi)金屬端錐之間的所述模塑三維絕緣預(yù)型件。
全文摘要
廢氣處理裝置包括殼；布置在殼內(nèi)的易碎元件；和安裝墊，所述安裝墊布置在易碎元件和殼之間，用于保持易碎元件定位、吸收機(jī)械沖擊和提供熱絕緣。所述安裝墊包括無機(jī)纖維層或片，所述層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。在某些區(qū)域具有可變基重的墊或真空形成的絕緣預(yù)型件可在廢氣處理裝置中用作端錐絕緣。
文檔編號F01N13/08GK102713191SQ201080046874
公開日2012年10月3日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月10日
發(fā)明者S·D·小埃爾南德斯 申請人:尤尼弗瑞克斯I有限責(zé)任公司