[发明专利]管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品以及包括所述安装制品的污染控制装置

说明书

背景技术

30多年来，例如用于汽油发动机的催化转化器等污染控制装置已经广为所知。在过去的几年中，由于柴油车辆的规定更加严格，已导致其他污染控制装置(包括柴油氧化催化剂(DOC)、柴油颗粒过滤器(DPF)和选择性催化还原装置(SCR))的应用快速增加。这种污染控制装置通常包括具有污染控制元件的金属外壳或壳体，该污染控制元件通过弹性和柔性的安装垫牢固地安装在壳体内。催化转化器(包括柴油氧化转化器)包含催化剂，该催化剂通常被涂布在单片结构上。该单片结构通常为陶瓷的，尽管金属单片也为人所知。汽油发动机中的催化剂能氧化一氧化碳和碳氢化合物并还原氮氧化物，以控制大气污染。柴油氧化催化剂氧化灰粒的可溶有机部分以及任何存在的一氧化碳。

柴油颗粒过滤器或捕集器通常为壁流式过滤器，其具有蜂窝状单片结构，该蜂窝状单片结构通常由多孔晶体陶瓷材料制成。蜂窝状结构的交替的单元通常被塞紧，使得废气进入一个单元并被迫穿过多孔壁到达相邻单元，并可在此相邻单元离开此结构。这样，柴油废气中存在的小灰粒被收集。废气温度时常增加到灰粒焚烧温度以上，从而使灰粒燃烧。该过程称为“再生”。

选择性催化还原器在结构和功能(即，还原NO_x)上类似于催化转化器。在废气到达选择性催化还原器单片之前，将气体或液体还原剂(通常为氨气或尿素)添加到该废气中。混合的气体引起介于NO_x排放物和氨气或尿素之间的反应。该反应将NO_x排放物转化为纯的氮和氧。

用于污染控制装置的单片且尤其是陶瓷污染控制单片，易碎并易受振动或震动的损坏和破损的影响。单片的热膨胀系数通常比容纳单片的金属外壳小一个数量级。这意味着，当污染控制装置受热时，在外壳的内周壁和单片的外壁之间的间隙会增大。即使金属外壳由于垫的绝热效果而经受较小的温度变化，但是金属外壳的较高热膨胀系数还是会导致外壳比陶瓷单片更快膨胀到较大的周边尺寸。在污染控制装置的寿命和使用期间，每天可发生多次这种热循环。

为避免陶瓷单片被路面震动和振动损坏，为补偿热膨胀差值，并且为防止废气从单片和金属外壳之间通过(因此绕过催化剂)，将安装垫设置在陶瓷单片和金属外壳之间。这些垫施加足够压力以便在期望温度范围内将单片保持在适当位置，但此压力不能大到会损坏陶瓷单片。已知的污染控制安装垫包括膨胀型片状材料和非膨胀型片状材料，这些材料由无机(如陶瓷)纤维以及有机和/或无机粘结剂构成。垫包绕在单片周围并且通常具有舌槽构造以便密封防止气体绕过(尽管单片具有大的外周公差)。将陶瓷单片和安装材料设置或插入到金属外壳内的过程称为封装并且包括下述过程：将膨胀型片材或陶瓷垫包绕在单片周围并且将包绕的单片插入到外壳内。

在相对低温度的应用(如，柴油颗粒过滤器)中，典型的有机成分含量(9重量％或更高)可导致降低的垫安装性能，原因在于粘结剂在使用期间产生的变化通常不利于垫的物理特性(如，由于硬化或弹性降低)。降低总有机成分含量通常导致安装垫的性能得到提高，但可不利于垫的内部强度，从而导致垫在封装过程中被剪断。

发明内容

本发明描述了一种管状、连续、无缝、可压缩、有弹性的安装制品，所述安装制品具有第一和第二相对末端、外表面、内表面(其至少一部分为弯曲的(在一些实施例中内表面为至少50、60、70、75、80、85、90、95、或甚至100％弯曲的))、中心纵向轴线、以及沿中心纵向轴线的一致内部横截面，其中所述安装制品包含无机纤维。

如本文所用，所提及的“管状且连续的安装制品”是指安装制品具有连续管状形状(如圆柱管形状或椭圆管形状)，所述安装制品可用作套管，其内可设置污染控制元件结构(如，单片结构)。可期望使安装制品在其外主表面中不含任何狭缝或其他开口。如本文所用，所提及的“可压缩的安装制品”是指在未施加超过1000kPa的压缩力的情况下，安装制品的壁厚度可压缩最多并且包括其自由厚度的60％。如本文所用，所提及的“有弹性的安装制品”是指安装制品的横截面可在任何方向上(如，其纵向、横向、和/或厚度方向)变形至少2％而无断裂。如本文所用，所提及的“沿安装制品的中心纵向轴线的一致内部横截面”是指在中心纵向长度上从中心纵向轴线沿任何径向平面到达内表面的半径在沿该平面上的平均半径的2％内(在一些实施例中位于1.5％内、或甚至1％内)。