電加熱元件支承結(jié)構(gòu)及應(yīng)用該結(jié)構(gòu)的汽車廢氣凈化裝置的制造方法
【專利摘要】一種電加熱元件支承結(jié)構(gòu)及應(yīng)用該結(jié)構(gòu)的汽車廢氣凈化裝置，所述電加熱元件支承結(jié)構(gòu)，包含金屬催化器載體與加熱芯體之間的多個支承元件，所述多個支承元件沿加熱芯體均勻間隔分布，所述支承元件包括以正反向交替插裝固定在所述加熱芯體內(nèi)的絕緣套管和正向插裝固定于各絕緣套管內(nèi)的銷釘，該汽車廢氣凈化裝置具有氣密的殼體，所述殼體包含筒狀的中段以及從中段的前后端向外漸縮的錐形，所述殼體的中段內(nèi)沿廢氣流動方向依次設(shè)有電加熱元件和金屬催化器載體；由此，本發(fā)明能夠簡便有效的支撐在電加熱元件與承載加熱元件的金屬催化器載體之間，有效固定加熱芯體的形狀，具有良好的支撐性和絕緣性，并且制造成本低廉，工藝簡單。
【專利說明】
電加熱元件支承結(jié)構(gòu)及應(yīng)用該結(jié)構(gòu)的汽車廢氣凈化裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)保裝置的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電加熱元件支承結(jié)構(gòu)及應(yīng)用該結(jié)構(gòu)的汽車廢氣凈化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于汽車排放標(biāo)準(zhǔn)限值的加嚴(yán)，催化轉(zhuǎn)化技術(shù)作為有效的凈化方式已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在的催化轉(zhuǎn)化器對三種污染物的轉(zhuǎn)化效率普遍在90%以上(金屬催化器充分起燃后)，且車輛三種污染物(HC、⑶、Ν0Χ)的70%?80%產(chǎn)生在冷起動階段。例如，F(xiàn)TP75在測試循環(huán)下，三種污染物HC、CO、NOX在冷起動階段排放量占整個循環(huán)的84 %、83 %、51 %。為適應(yīng)新的排放法規(guī)要求，降低車輛冷起動排放已經(jīng)成為新的工作重點。而在金屬催化器載體之前加入電加熱元件可以提高起燃溫度，降低冷啟動排放。電加熱元件需要穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)以及與外部良好的絕緣性能，因此其固定方式是關(guān)鍵技術(shù)。目前已知這樣的方案:現(xiàn)有技術(shù)絕緣支承裝置外殼為金屬毛細管，金屬毛細管穿過電加熱元件齒隙并與之焊接固定，因此金屬毛細管外徑不能太大，不然無法穿過加熱元件齒隙。金屬毛細管內(nèi)置與下部金屬催化器載體連接固定的金屬銷釘，金屬毛細管內(nèi)孔與金屬銷釘間縫隙僅有0.4?0.5mm，在金屬毛細管與金屬銷釘之間填充入氧化鋁和氧化鎂組成的壓制成粉末的絕緣物質(zhì)起到絕緣和固定作用，此方案制作費時費力且成品率低費用高昂。
[0003]為此，本發(fā)明的設(shè)計者有鑒于上述缺陷，通過潛心研究和設(shè)計，綜合長期多年從事相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗和成果，研究設(shè)計出一種電加熱元件支承結(jié)構(gòu)及應(yīng)用該結(jié)構(gòu)的汽車廢氣凈化裝置，以克服上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種電加熱元件支承結(jié)構(gòu)及應(yīng)用該結(jié)構(gòu)的汽車廢氣凈化裝置，能夠簡便有效的支撐在電加熱元件與承載加熱元件的金屬催化器載體之間，有效固定加熱芯體的形狀，具有良好的支撐性和絕緣性，并且制造成本低廉，工藝簡單。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種電加熱元件支承結(jié)構(gòu)，包含金屬催化器載體與加熱芯體之間的多個支承元件，其特征在于:
[0006]所述多個支承元件沿加熱芯體均勻間隔分布，所述支承元件包括以正反向交替插裝固定在所述加熱芯體內(nèi)的絕緣套管和正向插裝固定于各絕緣套管內(nèi)的銷釘，所述絕緣套管的尾部具有圓環(huán)狀端頭，各端頭也交替分布于加熱芯體兩側(cè)，且位于加熱芯體與金屬催化器載體之間的絕緣套管的端頭的厚度等于加熱芯體與金屬催化器載體之間的縫隙寬度，所述銷釘從加熱芯體遠離金屬催化器載體的一側(cè)插入絕緣套管內(nèi)。
[0007]其中:各銷釘?shù)奈膊烤哂嗅斆保漕^部貫穿絕緣套管后插入金屬催化器載體中，其尾部的釘帽卡在絕緣套管遠離金屬催化器載體的端部。
[0008]其中:所述絕緣套管采用含氧化鋯陶瓷來制成，所述銷釘采用合金結(jié)構(gòu)鋼制成。
[0009]其中:所述氧化鋯陶瓷由如下質(zhì)量百分比的組分組成:78-82%的氧化鋯、10-12%的氧化鎂、2-3 %的氧化招、1.5-2.0 %的氧化乾、0.5-0.8 %的氧化鑭和0.5-0.6 %的氧化釤、I %的粘接劑和I %的分散劑，所述合金結(jié)構(gòu)鋼包括了下列元素的百分比含量:C:
0.38%，S1:0.35% ,Mn:0.60% ,P:0.03% ,S:0.005% ,Cr:0.70% ,Mo:0.40% ,N1:0.01% ,Cu:0.01% ,T1:0.01% ,Al:0.07%，余質(zhì)為Fe。
[0010]其中:所述粘接劑為甲基纖維素或乙基纖維素，所述分散劑為聚甲基丙烯酸銨和聚甲基丙烯酸乙酯。
[0011]其中:該銷釘通過如下步驟制成:(I)對銷釘進行鍛模；同時變形溫度控制在1000°C，擠壓力控制在35Mpa，(2)經(jīng)模鍛后的銷釘進行正火處理，放入加熱爐中加熱到1100°C，保溫3h，(3)對銷釘進行粗加工，加工精度為IT8，表面粗糙度為Ra = 0.89μπι，(4)對粗加工后的銷釘進行熱處理，加熱溫度為900°C，保溫時間為10h，然后冰冷處理，將細冰粒高速噴于銷釘表面使其快速冷卻。
[0012]其中:上述步驟還包含:(5)滲氮共處理，將銷釘設(shè)于高溫爐中，再通入氨氣，溫度達到680°C，保溫13小時后滲氮，滲氮深度為1.12mm，(6)對表面處理后的銷軸進行激光精磨加工。
[0013]還公開了一種汽車廢氣凈化裝置，具有氣密的殼體，所述殼體包含筒狀的中段以及從中段的前后端向外漸縮的錐形，其特征在于:所述殼體的中段內(nèi)沿廢氣流動方向依次設(shè)有電加熱元件和金屬催化器載體，所述電加熱元件包括加熱芯體以及為加熱芯體接入電流的電接頭，所述金屬催化器載體與加熱芯體之間采用如上所述的電加熱元件支承結(jié)構(gòu)。
[0014]其中:所述加熱芯體通過蜂窩狀結(jié)構(gòu)的鐵鉻鋁箔帶曲折盤旋而成，從而疊加成緊密排列的多個氣道。
[0015]通過上述結(jié)構(gòu)可知，本發(fā)明的電加熱元件支承結(jié)構(gòu)及應(yīng)用該結(jié)構(gòu)的汽車廢氣凈化裝置具有如下效果:
[0016]1、能夠快速有效加熱氣體，熱度也能均勻傳導(dǎo)給金屬催化器載體，提高后續(xù)的催化轉(zhuǎn)化效率；
[0017]2、加熱芯體與金屬催化器載體之間實現(xiàn)有效隔離，能保持金屬催化器載體與加熱芯體之間的縫隙，防止接觸而引起漏電，還可固定加熱芯體的位置和形狀，防止其在氣流的沖擊下振動或變形而引起內(nèi)部結(jié)構(gòu)接觸短路；
[0018]3、由于位于加熱芯體與金屬催化器載體之間的端頭的厚度等于二者之間的縫隙寬度，絕緣套管的端頭卡在縫隙內(nèi)，可以有效承載氣流對加熱芯體的沖擊力，防止變形。
[0019]本發(fā)明的詳細內(nèi)容可通過后述的說明及所附圖而得到。
【附圖說明】
[0020]圖1顯示了本發(fā)明的電加熱元件支承結(jié)構(gòu)的汽車廢氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2顯示了本發(fā)明圖1的剖視圖；
[0022]圖3顯示了本發(fā)明電加熱元件支承結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0023]附圖標(biāo)記:
[0024]1-殼體，2-進氣口，3-排氣口，4-金屬催化器載體，5-加熱芯體，6-電接頭，7-絕緣套管，8-端頭，9-銷釘，I O-釘帽、11 -氣道，12-支承元件。
【具體實施方式】
[0025]參見圖1至圖3，顯示了本發(fā)明的電加熱元件支承結(jié)構(gòu)及應(yīng)用該結(jié)構(gòu)的汽車廢氣凈化裝置。
[0026]所述汽車廢氣凈化裝置，通過進氣管連接于汽車用的內(nèi)燃機廢氣排出口后，其具有氣密的殼體I，所述殼體I包含筒狀的中段以及從中段的前后端向外漸縮的錐形，所述前后端分別具有進氣口 2和排氣口 3，所述進氣口 2與進氣管連通，所述排氣口 3與排氣管連通，如圖1所示，所述殼體I的中段內(nèi)沿廢氣流動方向依次設(shè)有電加熱元件和金屬催化器載體4，所述電加熱元件包括加熱芯體5以及為加熱芯體接入電流的電接頭6，所述電接頭6從殼體I外側(cè)伸出。圖1中箭頭表示氣流流動方向，在氣流方向的前端設(shè)置電加熱元件，后端設(shè)置金屬催化器載體4，一方面能夠快速有效加熱氣體，另一方面其熱度也能均勻傳導(dǎo)給金屬催化器載體4，提高后續(xù)的催化轉(zhuǎn)化效率，支承在加熱芯體5與金屬催化器載體4之間的電加熱元件支承結(jié)構(gòu)，將二者隔離開來，一方面能保持金屬催化器載體與加熱芯體之間的縫隙，防止接觸而引起漏電，另一方面，可以固定加熱芯體的位置和形狀，防止其在氣流的沖擊下振動或變形而引起內(nèi)部結(jié)構(gòu)接觸短路。
[0027]如圖2所示，加熱芯體5通過蜂窩狀結(jié)構(gòu)的鐵鉻鋁箔帶曲折盤旋而成，從而疊加成緊密排列的多個氣道11，多個氣道11緊密排列形成蜂窩狀的結(jié)構(gòu)，使得加熱芯體具有很大的表面積，氣體穿過其中可以得到快速加熱，鐵鉻鋁箔帶的盤旋，有助于增加殼體截面上的加熱面積，提高加熱效率。
[0028]所述電加熱元件支承結(jié)構(gòu)包含金屬催化器載體4與加熱芯體5之間固定的多個支承元件12，所述多個支承元件12沿加熱芯體均勻間隔分布，如圖3所示，所述支承元件12包括以正反向交替插裝固定在所述加熱芯體內(nèi)的絕緣套管7和正向插裝固定于各絕緣套管內(nèi)的銷釘9，所述絕緣套管7的尾部具有圓環(huán)狀端頭8，由于絕緣套管7的正方向設(shè)置，各所述端頭8也交替分布于加熱芯體5兩側(cè)，且位于加熱芯體5與金屬催化器載體4之間的絕緣套管的端頭8的厚度等于加熱芯體5與金屬催化器載體4之間的縫隙寬度;各銷釘9的尾部具有釘帽10，所述銷釘9從加熱芯體5遠離金屬催化器載體4的一側(cè)插入絕緣套管7內(nèi)，其頭部貫穿絕緣套管7后插入金屬催化器載體4中，其尾部的釘帽10卡在絕緣套管7遠離金屬催化器載體4的端部。由于銷釘9與絕緣套管7固定，銷釘9的頭部與金屬催化器載體4固定，而位于加熱芯體5與金屬催化器載體4之間的端頭8的厚度等于二者之間的縫隙寬度，絕緣套管的端頭8卡在縫隙內(nèi)，可以有效承載氣流對加熱芯體5的沖擊力，保持加熱芯體5的形狀，同時限定了二者的相對位置，則絕緣套管7無需與加熱芯體5焊接固定，依靠絕緣套管的端頭卡住加熱芯體即可實現(xiàn)固定，卡在加熱芯體5與金屬催化器載體4之間的端頭降低了相鄰的與其反向插裝的絕緣套管在氣流沖擊力的作用下自加熱芯體5內(nèi)脫離的風(fēng)險。相比于現(xiàn)有技術(shù)，省略了絕緣套管與加熱芯體5焊接固定的步驟，簡化制作工藝，節(jié)約成本。
[0029]其中，為更好的提高電加熱元件支承結(jié)構(gòu)的支承保護性能和使用壽命，所述絕緣套管7和銷釘9的材質(zhì)進行了優(yōu)化，本發(fā)明采用含氧化鋯陶瓷來制成絕緣套管7，所述氧化鋯陶瓷由如下組分(質(zhì)量百分比)組成:78-82%的氧化鋯、10-12%的氧化鎂、2-3%的氧化鋁、1.5-2.0%的氧化釔、0.5-0.8%的氧化鑭和0.5-0.6%的氧化釤、I %的粘接劑和I %的分散劑，所述粘接劑可為甲基纖維素或乙基纖維素，所述分散劑為聚甲基丙烯酸銨和聚甲基丙烯酸乙酯，由此，通過氧化釔、氧化鑭、氧化釤顯著提高了氧化鋯陶瓷的致密度，降低了氧化鋯陶瓷的加工難度和加工成本，降低了晶界處的殘余應(yīng)力，提高了晶粒的晶間強度;細化了晶粒，提高氧化鋯陶瓷的致密度，最終降低氧化鋯陶瓷高溫摩擦系數(shù)，由此，通過這種組分制成的氧化鋯陶瓷既具有較好的絕緣性和耐高溫性，并且膨脹率與其內(nèi)插裝固定的金屬材質(zhì)銷釘接近，使二者在高溫下能保持較好的緊固性。
[0030]所述銷釘采用合金結(jié)構(gòu)鋼，其包括了下列元素的百分比含量:C:0.38%，S1:
0.35% ,Mn:0.60% ,P:0.03% ,S:0.005% ,Cr:0.70% ,Mo:0.40% ,N1:0.01% ,Cu:0.01% ,T1:0.01% ,Al:0.07%，余質(zhì)為Fe，該銷釘通過如下步驟制成:(I)下料:鐓粗拔長棒料，對銷釘進行鍛模；同時變形溫度控制在100tC，擠壓力控制在35Mpa，(2)經(jīng)模鍛后的銷釘進行正火處理，放入加熱爐中加熱到1100°C，保溫3h，(3)對銷釘進行粗加工，加工精度為IT8，表面粗糙度為Ra = 0.89μπι，(4)對粗加工后的銷釘進行熱處理，加熱溫度為900°C，保溫時間為1h，然后冰冷處理，將細冰粒高速噴于銷釘表面使其快速冷去，將銷釘加熱到640°C，保溫
5.2h，緩慢冷卻到室溫，硬度為61HRC。由此制成的銷釘耐磨性能和抗高溫性能更強，壽命更長。
[0031]其中，上述步驟還可包含:(5)滲氮共處理，將銷釘設(shè)于高溫爐中，再通入氨氣，溫度達到680°C，保溫13小時后滲氮，滲氮深度為1.12mm，(6)對表面處理后的銷軸進行激光精磨加工。
[0032]通過上述步驟和組分制成的銷釘，其相比現(xiàn)有常用的合金鋼銷釘壽命提高了50%，耐磨性能和耐高溫性能提高了30%，故其性能得到顯著的提高。
[0033]本發(fā)明通過上述步驟和組分制成的銷釘和絕緣套筒，既保證了效果，還能確保壽命，避免由于銷釘和絕緣套筒的損壞而導(dǎo)致整個設(shè)備的損壞，有效提高了使用壽命和工作效率。
[0034]其中，所述電加熱源以車載蓄電池為電源，以電接頭6為一極，外殼為另一極，通電后，加熱芯體5開始發(fā)熱，不僅能夠快速加熱通過其氣道以及鐵鉻鋁箔帶之間的絕緣縫隙的氣體，而且熱能還能較為均勻的傳導(dǎo)給后部元件，加快催化反應(yīng)。
[0035]由此可見，本發(fā)明的優(yōu)點在于:能夠快速有效加熱廢氣，提高后續(xù)催化轉(zhuǎn)化效率，并且采用電加熱元件支承結(jié)構(gòu)，能有效保證加熱芯體的形狀，一方面，防止其在氣流的沖擊下振動變形，另一方面，防止其與金屬催化器載體接觸，電加熱元件支承結(jié)構(gòu)支承于電加熱元件與承載電加熱元件的金屬催化器載體之間，構(gòu)件結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低廉，工藝簡潔。
[0036]顯而易見的是，以上的描述和記載僅僅是舉例而不是為了限制本發(fā)明的公開內(nèi)容、應(yīng)用或使用。雖然已經(jīng)在實施例中描述過并且在附圖中描述了實施例，但本發(fā)明不限制由附圖示例和在實施例中描述的作為目前認(rèn)為的最佳模式以實施本發(fā)明的教導(dǎo)的特定例子，本發(fā)明的范圍將包括落入前面的說明書和所附的權(quán)利要求的任何實施例。
【主權(quán)項】
1.一種電加熱元件支承結(jié)構(gòu)，包含金屬催化器載體與加熱芯體之間的多個支承元件，其特征在于: 所述多個支承元件沿加熱芯體均勻間隔分布，所述支承元件包括以正反向交替插裝固定在所述加熱芯體內(nèi)的絕緣套管和正向插裝固定于各絕緣套管內(nèi)的銷釘，所述絕緣套管的尾部具有圓環(huán)狀端頭，各端頭也交替分布于加熱芯體兩側(cè)，且位于加熱芯體與金屬催化器載體之間的絕緣套管的端頭的厚度等于加熱芯體與金屬催化器載體之間的縫隙寬度，所述銷釘從加熱芯體遠離金屬催化器載體的一側(cè)插入絕緣套管內(nèi)。2.如權(quán)利要求1所述的電加熱元件支承結(jié)構(gòu)，其特征在于:各銷釘?shù)奈膊烤哂嗅斆?，其頭部貫穿絕緣套管后插入金屬催化器載體中，其尾部的釘帽卡在絕緣套管遠離金屬催化器載體的端部。3.如權(quán)利要求1所述的電加熱元件支承結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述絕緣套管采用含氧化鋯陶瓷來制成，所述銷釘采用合金結(jié)構(gòu)鋼制成。4.如權(quán)利要求3所述的電加熱元件支承結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述氧化鋯陶瓷由如下質(zhì)量百分比的組分組成:78-82%的氧化鋯、10-12 %的氧化鎂、2-3 %的氧化鋁、1.5_2.0 %的氧化釔、0.5-0.8%的氧化鑭和0.5-0.6%的氧化釤、I %的粘接劑和I %的分散劑，所述合金結(jié)構(gòu)鋼包括了下列元素的百分比含量:C: 0.38%，S1:0.35%，Mn:0.60%，P:0.03%，S:0.005% Xr:0.70% ,Mo:0.40% ,N1:0.01 % ,Cu:0.01 % ,T1:0.01 % ,Al:0.07%，余質(zhì)為Fe。5.如權(quán)利要求3所述的電加熱元件支承結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述粘接劑為甲基纖維素或乙基纖維素，所述分散劑為聚甲基丙烯酸銨和聚甲基丙烯酸乙酯。6.如權(quán)利要求3所述的電加熱元件支承結(jié)構(gòu)，其特征在于:該銷釘通過如下步驟制成:(I)對銷釘進行鍛模；同時變形溫度控制在100tC，擠壓力控制在35Mpa，(2)經(jīng)模鍛后的銷釘進行正火處理，放入加熱爐中加熱到1100°C，保溫3h ,(3)對銷釘進行粗加工，加工精度為IT8，表面粗糙度為Ra = 0.89ym，(4)對粗加工后的銷釘進行熱處理，加熱溫度為900°C，保溫時間為10h，然后冰冷處理，將細冰粒高速噴于銷釘表面使其快速冷卻。7.如權(quán)利要求6所述的電加熱元件支承結(jié)構(gòu)，其特征在于:上述步驟還包含:(5)滲氮共處理，將銷釘設(shè)于高溫爐中，再通入氨氣，溫度達到680°C，保溫13小時后滲氮，滲氮深度為1.12_，(6)對表面處理后的銷軸進行激光精磨加工。8.—種汽車廢氣凈化裝置，具有氣密的殼體，所述殼體包含筒狀的中段以及從中段的前后端向外漸縮的錐形，其特征在于:所述殼體的中段內(nèi)沿廢氣流動方向依次設(shè)有電加熱元件和金屬催化器載體，所述電加熱元件包括加熱芯體以及為加熱芯體接入電流的電接頭，所述金屬催化器載體與加熱芯體之間采用如權(quán)利要求1-7中任一所述的電加熱元件支承結(jié)構(gòu)。9.如權(quán)利要求8所述的汽車廢氣凈化裝置，其特征在于:所述加熱芯體通過蜂窩狀結(jié)構(gòu)的鐵鉻鋁箔帶曲折盤旋而成，從而疊加成緊密排列的多個氣道。
【文檔編號】B23P15/00GK106089372SQ201610398097
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】夏哲
【申請人】夏哲