CN115045737A - 一种汽车尾气净化催化剂载体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车尾气净化催化剂载体，包括外壳，所述外壳上端开有尾气通道，所述尾气通道包括中心通道和周边通道，所述中心通道和周边通道均为上下中心对称结构，所述中心通道的中心轴线与外壳的中心轴线重合，所述周边通道设置有若干个，若干个所述周边通道以中心通道为中心呈环形阵列分布。本发明通过设置截面半径由中心向四周逐渐减小的烟气通道代替传统的平均设置方式，增大了催化剂的利用率，减少了催化剂的浪费；通过设置呈中间细两端粗结构的烟气通道代替了传统的等径的管状结构，加快了汽车尾气与附着在烟气通道内壁的贵金属催化剂的反应效率，保证了催化剂在最佳工作温度内与汽车尾气完成反应。
Description
技术领域
本发明涉及汽车尾气净化技术领域，特别涉及一种汽车尾气净化催化剂载体。
背景技术
汽车尾气净化催化剂载体按形状可分为颗粒状和整体块状两大类型。整体块状载体主要为蜂窝状，其主要材料为陶瓷和金属合金。颗粒状载体主要为球形，其材料为活性氧化铝。它的优点是耐高温和耐机械冲击性好，比表面积高，但它的致命弱点是床层对排气的阻力较大，起燃温度高；随着对催化剂综合性能要求的提高，颗粒状催化剂已不再使用。
整体式载体呈蜂窝状结构，有利于汽车尾气与催化剂充分接触，提高净化效率。参考现有专利(申请号201510948643.3)公开了一种汽车尾气净化催化剂载体，载体包括套体、安装于套体内部的格栅和固定设置在格栅中多孔复合球，多孔复合球与格栅壁之间留有尾气通道，芯球可以保证载体在工作过程中稳定性，多孔复合层使载体更加有效承载催化剂提高尾气净化效果。
现有的整体式载体中的烟气通道大多呈平均设置，然而汽车尾气排放以中心为原点向四周扩散，中心部气体流量最快，催化剂利用率较高，四周由于动力在尾气排放时气体流量越小同时催化剂利用率就越少，不能达到催化剂的最佳利用效率，导致催化剂利用率不平均，提高了催化剂使用成本以及造成了催化剂的浪费；现有的整体式载体中的烟气通道大多呈等径的管状结构，即汽车尾气在烟气通道内的流速只与汽车尾气的初速度、运动路径等相关，当汽车尾气开始进入烟气通道温度会逐渐降低，影响了汽车尾气与催化剂的反应效果，例如，三元催化器开始起作用的温度是200摄氏度左右，最佳工作温度在400摄氏度至800摄氏度，而低于400摄氏度后作为催化剂的贵金属成分自身也将会产生化学变化，从而使催化器内的有效催化剂成分降低，使催化作用减弱，因此，汽车尾气最好需要在下降到400摄氏度之前完成与催化剂的反应，故此，我们提出一种汽车尾气净化催化剂载体。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种汽车尾气净化催化剂载体，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种汽车尾气净化催化剂载体，包括外壳，所述外壳上端开有尾气通道，所述尾气通道包括中心通道和周边通道，所述中心通道和周边通道均为上下中心对称结构，所述中心通道的中心轴线与外壳的中心轴线重合，所述周边通道设置有若干个，若干个所述周边通道以中心通道为中心呈环形阵列分布，所述尾气通道的上端面直径由中心向四周按照8～12％的比例逐渐减小，所述尾气通道呈中间细两端粗结构。
作为上述方案的进一步改进，所述尾气通道从上到下依次设置有第一粗段、第一渐变段、细段、第二渐变段和第二粗段，所述第一粗段的直径和第二粗段的直径相等，所述第一渐变段上端面的直径等于第一粗段下端面的直径，所述第一渐变段下端面的直径等于细段上端面的直径，所述第二渐变段上端面的直径等于细段下端面的直径，所述第二渐变段下端面的直径等于第二粗段上端面的直径。
作为上述方案的进一步改进，所述细段的直径与第一粗段的直径比值为(8.8～9.2)：10。
作为上述方案的进一步改进，所述第一粗段和第二粗段的高度之和与烟气通道的高度比值为(0.9～1.1)：5。
作为上述方案的进一步改进，所述烟气通道的截面形状为圆形、三角形、正方形、五边形、六边形、七边形、八边形中任意一种。
作为上述方案的进一步改进，所述烟气通道之间的间隙距离由中心向四周逐渐增大。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明中，通过设置截面半径由中心向四周逐渐减小的烟气通道代替传统的平均设置方式，使得烟气通道形成中间密集、四周稀疏的空间布局，且中间区域的烟气通道的截面积大于周边区域的烟气通道的截面积，适用于汽车尾气排放时中心部流量大、四周流量小的特点，进而增大了催化剂的利用率，减少了催化剂的浪费。
2、本发明中，通过设置呈中间细两端粗结构的烟气通道代替了传统的等径的管状结构，根据伯努利原理，当气流由宽的空间流入窄的空间时，气流柱的截面积变小，为了使单位时间内通过的气流总体积一致，窄空间处气压减少，气流流速增大，当汽车尾气由第一粗段进入第一渐变段时，汽车尾气的流速逐渐增大，直至汽车尾气到达细段时，此时汽车尾气的流速达到最大，加快了汽车尾气与附着在烟气通道内壁的贵金属催化剂的反应效率，保证了催化剂在最佳工作温度内与汽车尾气完成反应，保证了汽车尾气净化质量以及延长了催化剂的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种汽车尾气净化催化剂载体的整体结构示意图；
图2为本发明一种汽车尾气净化催化剂载体的整体结构剖视图。
图中：1、外壳；2、尾气通道；21、中心通道；22、周边通道；D1、第一粗段；D2、第一渐变段；D3、细段；D4、第二渐变段；D5、第二粗段。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明的技术方案进一步说明。
实施例一
如图1-2所示，一种汽车尾气净化催化剂载体，包括外壳1，外壳1上端开有尾气通道2，尾气通道2包括中心通道21和周边通道22，中心通道21和周边通道22均为上下中心对称结构，中心通道21的中心轴线与外壳1的中心轴线重合，周边通道22设置有若干个，若干个周边通道22以中心通道21为中心呈环形阵列分布，尾气通道2的上端面直径由中心向四周按照10％的比例逐渐减小，尾气通道2呈中间细两端粗结构.
其中，尾气通道2从上到下依次设置有第一粗段D1、第一渐变段D2、细段D3、第二渐变段D4和第二粗段D5，第一粗段D1的直径和第二粗段D5的直径相等，第一渐变段D2上端面的直径等于第一粗段D1下端面的直径，第一渐变段D2下端面的直径等于细段D3上端面的直径，第二渐变段D4上端面的直径等于细段D3下端面的直径，第二渐变段D4下端面的直径等于第二粗段D5上端面的直径。
其中，细段D3的直径与第一粗段D1的直径比值为9：10.
其中，第一粗段D1和第二粗段D5的高度之和与烟气通道2的高度比值为1：5。
其中，烟气通道2的截面形状为六边形。
其中，烟气通道2之间的间隙距离由中心向四周逐渐增大。
实施例二
一种汽车尾气净化催化剂载体，包括外壳1，外壳1上端开有尾气通道2，尾气通道2包括中心通道21和周边通道22，中心通道21和周边通道22均为上下中心对称结构，中心通道21的中心轴线与外壳1的中心轴线重合，周边通道22设置有若干个，若干个周边通道22以中心通道21为中心呈环形阵列分布，尾气通道2的上端面直径由中心向四周按照8％的比例逐渐减小，尾气通道2呈中间细两端粗结构.
其中，尾气通道2从上到下依次设置有第一粗段D1、第一渐变段D2、细段D3、第二渐变段D4和第二粗段D5，第一粗段D1的直径和第二粗段D5的直径相等，第一渐变段D2上端面的直径等于第一粗段D1下端面的直径，第一渐变段D2下端面的直径等于细段D3上端面的直径，第二渐变段D4上端面的直径等于细段D3下端面的直径，第二渐变段D4下端面的直径等于第二粗段D5上端面的直径。
其中，细段D3的直径与第一粗段D1的直径比值为8.8：10.
其中，第一粗段D1和第二粗段D5的高度之和与烟气通道2的高度比值为0.9：5。
其中，烟气通道2的截面形状为圆形。
其中，烟气通道2之间的间隙距离由中心向四周逐渐增大。
实施例三
一种汽车尾气净化催化剂载体，包括外壳1，外壳1上端开有尾气通道2，尾气通道2包括中心通道21和周边通道22，中心通道21和周边通道22均为上下中心对称结构，中心通道21的中心轴线与外壳1的中心轴线重合，周边通道22设置有若干个，若干个周边通道22以中心通道21为中心呈环形阵列分布，尾气通道2的上端面直径由中心向四周按照12％的比例逐渐减小，尾气通道2呈中间细两端粗结构.
其中，尾气通道2从上到下依次设置有第一粗段D1、第一渐变段D2、细段D3、第二渐变段D4和第二粗段D5，第一粗段D1的直径和第二粗段D5的直径相等，第一渐变段D2上端面的直径等于第一粗段D1下端面的直径，第一渐变段D2下端面的直径等于细段D3上端面的直径，第二渐变段D4上端面的直径等于细段D3下端面的直径，第二渐变段D4下端面的直径等于第二粗段D5上端面的直径。
其中，细段D3的直径与第一粗段D1的直径比值为9.2：10.
其中，第一粗段D1和第二粗段D5的高度之和与烟气通道2的高度比值为1.1：5。
其中，烟气通道2的截面形状为三角形。
其中，烟气通道2之间的间隙距离由中心向四周逐渐增大。
综合上述实施例中，本发明通过设置截面半径由中心向四周逐渐减小的烟气通道2代替传统的平均设置方式，使得烟气通道2形成中间密集、四周稀疏的空间布局，且中间区域的烟气通道2的截面积大于周边区域的烟气通道2的截面积，适用于汽车尾气排放时中心部流量大、四周流量小的特点，进而增大了催化剂的利用率，减少了催化剂的浪费；本发明通过设置呈中间细两端粗结构的烟气通道2代替了传统的等径的管状结构，根据伯努利原理，当气流由宽的空间流入窄的空间时，气流柱的截面积变小，为了使单位时间内通过的气流总体积一致，窄空间处气压减少，气流流速增大，当汽车尾气由第一粗段D1进入第一渐变段D2时，汽车尾气的流速逐渐增大，直至汽车尾气到达细段D3时，此时汽车尾气的流速达到最大，加快了汽车尾气与附着在烟气通道2内壁的贵金属催化剂的反应效率，保证了催化剂在最佳工作温度内与汽车尾气完成反应，保证了汽车尾气净化质量以及延长了催化剂的使用寿命。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种汽车尾气净化催化剂载体，包括外壳(1)，其特征在于：所述外壳(1)上端开有尾气通道(2)，所述尾气通道(2)包括中心通道(21)和周边通道(22)，所述中心通道(21)和周边通道(22)均为上下中心对称结构，所述中心通道(21)的中心轴线与外壳(1)的中心轴线重合，所述周边通道(22)设置有若干个，若干个所述周边通道(22)以中心通道(21)为中心呈环形阵列分布，所述尾气通道(2)的上端面直径由中心向四周按照8～12％的比例逐渐减小，所述尾气通道(2)呈中间细两端粗结构。
2.根据权利要求1所述的一种汽车尾气净化催化剂载体，其特征在于：所述尾气通道(2)从上到下依次设置有第一粗段(D1)、第一渐变段(D2)、细段(D3)、第二渐变段(D4)和第二粗段(D5)，所述第一粗段(D1)的直径和第二粗段(D5)的直径相等，所述第一渐变段(D2)上端面的直径等于第一粗段(D1)下端面的直径，所述第一渐变段(D2)下端面的直径等于细段(D3)上端面的直径，所述第二渐变段(D4)上端面的直径等于细段(D3)下端面的直径，所述第二渐变段(D4)下端面的直径等于第二粗段(D5)上端面的直径。
3.根据权利要求1所述的一种汽车尾气净化催化剂载体，其特征在于：所述细段(D3)的直径与第一粗段(D1)的直径比值为(8.8～9.2)：10。
4.根据权利要求1所述的一种汽车尾气净化催化剂载体，其特征在于：所述第一粗段(D1)和第二粗段(D5)的高度之和与烟气通道(2)的高度比值为(0.9～1.1)：5。
5.根据权利要求1所述的一种汽车尾气净化催化剂载体，其特征在于：所述烟气通道(2)的截面形状为圆形、三角形、正方形、五边形、六边形、七边形、八边形中任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种汽车尾气净化催化剂载体，其特征在于：所述烟气通道(2)之间的间隙距离由中心向四周逐渐增大。
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