CN1041292A - 由数个包绕叠板件制成的蜂窝体，特别适用于催化载体 - Google Patents

Abstract

一种蜂窝体，特别适物用作汽车的催化载体，它由至少部分一定结构的板件(3、4)组成，该蜂窝体由数个围绕折弯轴线(2a、2b、2c)折弯的叠板件构成，这些叠板件在外部区域是同方向彼此包绕弯曲的。这种结构的蜂窝体就能在规则横截面形状的壳体中实现一个对称安排，并且还允许对不规则横截面形状进行简便和成本低廉的制造。就稳定性而言，它仍保留至今公知的各种蜂窝体结构的很多好的特性。

Description

本发明涉及一种蜂窝体，特别是用作一种催化载体。它至少部分由一定结构的金属板件（以下简称板件）组成，并具有多个适于流体通过其中的通道。

在EP-A-0245736中已经公知了一种蜂窝体，其中的单个的平板形状在外边区域是渐开线形的，这在热力变化载荷和其他的应力情况下，就稳定性而言，带来很大的优点。另外，在EP-A-0245737中，还公开了一种蜂窝体，它由一叠板件作相反方向的卷绕形成，此种结构的形成同样在热力变化载荷下具有较好的稳定性。这种结构虽可生产简便，但就其结构而言，不是完全对称的，这在单个生产步骤和继续加工情况下都必须加以考虑，而且不是在任何情况下都能对特殊截面和不规则的横截面进行灵活和便宜的生产制造。

虽然在EP-A-0245736中描述的结构在其外部区域是对称的，但中心区域的设置却不是，因而造成相应的制造成本十分高昂。

本发明的任务是提供一种蜂窝体，它在有规则的横截面形状情况下很大程度上是对称结构设置的，而且容易生产制造，同时在热力变化载荷下和其他应力情况下具有保持稳定的突出的特点。此外，这种蜂窝体的结构布局能使特殊横截面，尤其是不规则横截面的蜂窝体的生产成本较低。

解决这一任务而提出的解决方案是，该蜂窝体具有数个流体通过的通道，并特别适合用于催化载体或应用于其他流动介质中，该蜂窝体由数个至少部分为一定结构的板件构成，这些板件安置在一个壳体中。对于本发明而言，并不考虑这单个的板件具有什么样的结构，而是只要存在着对流体适宜的流动通道。一般来说，这种蜂窝体是采用交替层次的光滑板和波纹板，但本发明也可以相同方式采用其他结构的板件，例如，特别是可应用倾斜的或翅曲形的波纹板，如在现有技术中所公知的那样。也可以应用与流动方向垂直的或倾斜的结构板件或带有隙缝以及小孔的板件。任何情况下，本发明的蜂窝体至少由三个叠板件组成，其中三个各围绕一个在蜂窝体中心区域的拆弯轴线进行弯曲，并其弯曲状态是互相同方向包绕的，而且是围绕中心区域以拆弯轴线作包绕弯曲的。这样的一种结构就几乎避免了现有技术中存在的缺点，因而带有许多优点。对于有规则的横截面体，例如，圆形或规则的多角体，还可以实现一种很对称的结构，并且在适当的选择叠板件数量的情况下还可以实现所有板件可以是同样的长度，以及所有叠板件由相同数目的板件组成。这样就使得生产工艺简单和便宜，另外还获得较小的制造公差，特别在壳体的可能变形方面改善明显。同时这种新结构并不限制为改善蜂窝体性能而采取的公知的和有利措施的应用，而且甚至使这些得以部分地改进。所有公知的接缝技术，如硬焊、焊接、烧结、或类似技术都可在本发明结构中应用。而板件彼此之间和/或与壳体的结构刚性连接都是可能的。如果有意义的话，还可以实现其纵向剖面约为锥形或圆锥形的结构形状，其中通过这样的蜂窝体之中心区域的推出，从而实现一种所谓的伸缩式结构。总之，本发明就生产中的变化性和热力变化载荷下的特性而言，都包括有EP-A-0245737和EP-A-0245738实施例中描述的基本优点。

在采用四个或更多个折弯绕曲的叠板件情况下，也可以很好的排满更复杂的横截面结构，如借助附图还会详细说明的那样。然而，蜂窝体的基本结构和它的特性也仍保持稳定，即使一个通过蜂窝体中心区域布置的叠板件是不折拢的，而且它的端部是与拆弯的叠板件共同绕曲的。同时，这样一种叠板件大致形成一个“S”的形状，在它的圆形区域中安置着其余叠板件的折弯轴线。

在最简单的情况下，本发明的蜂窝体可由平滑的和波纹的板件轮换位置来构成，同时，这些板件之间和/或与壳体之间至少在一部分接触线上采用接缝技术进行连接，最好用硬焊。而板件端部在壳体上的固定对于多种应用技术可足以选用。然而，该蜂窝体也可以在狭窄的圆周范围内或者在一个单独的区域内或者也可以总共在一个端面侧或两个端面直至几个毫米的深度是焊接的。

正如借助附图所描绘的那样，本发明可以用特别简单的方式将一定结构的板件排满有规则的横截面。许多有规则的横截面，例如六角形可以用令人惊讶的方式用相同长度的板件组成相同高度的叠板件排满，这就使得制造特别容易。关于板件的长度，在一定结构板件的情况下，不能理解为原始板件长度，而应视为结构加工完成后的长度。在由相同长度的叠板件制造有规则的结构形状情况下，当然这些叠板件可以不总是全在中心处进行拆弯。在每个叠板件中单个板件的侧向移动可能是必要的，以便使叠板件在折弯之前具有一种大致平行四边形的横截面。

还有特别不规则的横截面形状，如还要借助附图详细说明的那样，都可以用本发明的蜂窝体结构来实现。因为，不仅每个叠板件的高度而且在每个叠板件中的每个单独板件的长度都是可以自由选定的，并且，不同长度的板件还是可以在叠板件中作不同的侧向移位安置的，所以，本发明结构就提供了一个非常广泛的变型范围，以在不同横截面结构中得到均匀的排满设置。对于几乎每种所希望的横截面形状，通过技术人员的调试和必要时的计算，都可找到一个合适的对于叠板件以及其折弯轴线的安排。

本发明蜂窝体的另一优点是，至少在圆形横截面情况下，在壳体的整个圆周上是均匀承载的，所以壳体本身就具有抵制变形的稳定性。由此，可制造很薄平板的壳体，例如，其厚度从只有0.1至1.5毫米，最好是取1毫米左右或稍小一些。

还有一个作为有利的公知措施，亦即将位于其余板件间较厚的单个板件位置的安排也可毫无问题的实现。此处，对于这些板件安置即可以按公知的方式应用较厚的板件，也可以采用相同结构的薄板件作多层安排。同时，这些较厚的板件位置原则上即可以安排在单个叠板件的内部也可安排在单个叠板件的上或下侧面。还有，这些叠板件在其外侧面上总由光滑的或一定结构的板件组成，即按照在什么情况下能证明在制造或者形成的蜂窝体更有利的原则。明显地是人们试图在形成的蜂窝体中总要让这些平滑板和波纹板相互间作位置交替的安排，为的是在蜂窝体的外部区域不能辨认出这单个叠板件间的界限。但是，这并不会由于较小的厚度例如0.03至0.06毫米而损害板件位置，例如当两个平滑的平板位置是彼此靠置在两个叠板件的界线上时。然而在理想的情况下，人们是不可能辨出在蜂窝体外部区域的板件位置是属于哪一个叠板件的，由此，只有借助这个板件安置在弯绕时所围绕的折弯轴线才能确定。

生产这种蜂窝体的一种方法是，数个各自由若干个至少部分有一定结构的板件制成叠层板件，每个叠板件各围绕一个拆弯轴线折拢，同时或者紧接着以其折弯棱朝向一个中心区域运动，而拆弯叠板件的端部是同方向相互包绕弯曲的，这一点例如可以通过中心区域的转动和一起拉紧包围着叠板件的蜂窝体来实现。最后将这样弯绕的叠板推入一个事先制成的壳体中或用一个壳体包装起来。

此外，也能应用不同高度和/或不同板件长度的叠板件，并且在叠板件中的板件还可以侧向彼此相对作附加移动。

所述生产方法的优点是，为提高生产速度，可以同时用不同的叠板装置制造三个或更多的叠板件，然后可以往一个中心区域进行导装。与生产仅由一个叠板件组成的蜂窝体而言，其生产时间就缩短了。

本发明的实施例和相应的制造过程，分别以附图中简绘的横截面结构作出说明。

图1为本发明蜂窝体的横截面图。

图2为生产方法的说明图。

图3是本发明具有六角横截面形状的一种蜂窝体。

图4和图5是具有不规则横截面结构的蜂窝体。

图6是由四个叠板件制成的一种圆形的蜂窝体。

图7和图8是具有规则的横截面，例如外鼓四边形和外鼓三角形的蜂窝体。

图9是具有与图8相同横截面的但应用一个附加的不折拢的叠板件而排满的蜂窝体。

图1的横截面图示出了一个由平滑板3和波纹板4构成的蜂窝体，它安置在壳体1中。在蜂窝体的外部区域，这单个的平板形状大约是渐开线形的，同时，在它的内部区域中存在着弯曲轴线2a、2b、2c，在本实施例中有三个弯折轴线。围绕这些弯折轴线2a、2b、2c是分别将在蜂窝体中含有的1/3板件数作折弯设置并在外部区域是以折弯的状态相互同向包绕的。

本发明蜂窝体的形成是借助图2示出的。有数个叠板件8a、8b、8c，此处只绘出三个，分别围绕一个折弯轴线2a、2b、2c折弯。接着，或者最好甚至同时，使相应的折弯棱9a、9b、9c往一个共同的中心区域5运动，如用箭头6所示。在它们的终止位置，亦即在中心区域5中，这些单个的叠板件8a、8b、8c则相互碰在一起。如用箭头7所表示的，现在就可以将折弯叠板件8a、8b、8c的端头按相同方向进行包绕。这一点可以通过转动中心区域，例如借助一个类似叉件的装置，以共同拉成一个包绕的形状和/或通过固定中心区域来一起拉紧转动成包绕的形状。也可设想其它的实施方案，特别是这些折弯轴线2a、2b、2c可以通过叉形的工具形成，这些工具借助转动实现叠板件的拆弯。

图3表明以某种方式将叠板件安置在一个普通六角体的有利情况。在壳体31内安装三个叠板件，它们是围绕折弯轴线32a、32b、32c折弯的。有利的方式是，该填充有规则多角形体的叠板件的数目应该等夹角数或者夹角数之一半。由此，就可以实现一种由相同长度板件组成的相同间隔高度叠板件的结构。还可以就折弯轴线相对于夹角的位置作原则上的改型，同时，作为有利方案得以证明，在偶数多角形体的情况下，要将折弯轴线安置在壳体对置边棱的连线平面上。

图4表示一个不规则的蜂窝体横截面结构，它使人们想到蜗牛壳的形状结构。此处，壳体41可以特别有利于排满，此时，只要三个叠板件之一，亦即围绕折弯轴线42a的叠板件具有比其他两个叠板件较小的高度，所谓其它两个就是围绕折弯轴线42b、42c弯曲的叠板件。同时，这三个折弯的轴线42a、42b、42c大约在一个平面内。

图5也示出一个不规则的壳体51的横截面形状和一个通过四个叠板件排满这一结构形状的技术方案。这些折弯轴线52a、b、c    d都是不规则的安置在蜂窝体中心区域内的，同时，这种安置可以通过计算或系统的试验使之完善化。此时必须提醒的是，这些在附图中余留的小空间在实际的制造过程中几乎完全不存在，这是因为叠板件和板件位置导致因变形而将这些空间填满了。

图6表示一种圆形外壳61的很对称的设置情况，它用四个绕折弯轴线62a、b、c、d弯曲的叠板件来排满的。

图7表示一种其形状为外鼓四方形的管壳体71，同时它也可以通过四个围绕折弯轴线72a、b、c、d、弯曲的叠板件加以排满。

图8是一种具有外鼓三角形状的壳体81，它用三个绕折弯轴线82a、b、c弯曲的叠板件加以排满。此处，这些拆弯轴线82a、b、c相对于蜂窝体的中心线而言，总是处于与蜂窝体的每个边棱相反对置的那侧。这种安置一般说来适合于有规则的奇数多角形体和由此通过外鼓形成的相应横截面形状。

图9表示的实施例，是以某一方式将本发明蜂窝体集中到一个不折拢的叠板件98上。在这种情况下，壳体91具有如图8的形状结构，但是用四个绕折弯轴线92a、b、c、d弯曲的叠板件和一个不合拢弯曲的叠板件98排满。人们可以看出，在这种安排的结构中，这个未折拢的叠板件98总是通过两个在中心区域折弯的并用其折弯边棱彼此接邻的叠板件补满。然而人们还可以对这种蜂窝体用实际的五个或更多个叠板件制造，并且总是将两个折弯的叠板件用一个其双倍宽的不折拢的叠板件来代替。这一点原则上说，对结构的优点没有改变，而仅仅是一个制造技术问题。

本发明特别适用于内燃机中高热力载荷的催化载体，但不局限于这一应用。因为这种蜂窝体也可以在其他领域，例如对流动流体的处理装置中获得应用。

Claims (14)

1、一种具有数个用于流体流通通道的，特别适于作催化载体的蜂窝体，它由若干个至少部分有一定结构的金属板件(3、4)构成，这些板件安置在一个壳体(1、31、41、51、61、71、81、91)中，本发明的特征是，该蜂窝体至少包含三个由金属板件(3、4)组成的叠板件(8a、8b、8c，……)，同时三个至少叠板件(8a、8b、8c，……)各围绕一个相应的折弯轴线(2a、b、c，32a、b、c，42a、b、c，52a、b、c，62a、b、c、d、72a、b、c、d，82a、b、c，92a、b、c、d)在蜂窝体的中心区域进行折弯，并且其折弯的状态是同向相互包绕的和围绕包含折弯轴线(2a、b、c，32a、b、c，42a、b、c，52a、b、c、d，62a、b、c、d，72a、b、c、d，82a、b、c，92a、b、c、d)的中心区域绕曲的。

2、按权利要求1的蜂窝体，其特征是蜂窝体包含四个或更多个折弯的、绕曲的叠板件（8a、8b、8c，……）。

3、按权利要求1的蜂窝体，其特征是相对折拢的叠板件附加一个不折拢的、通过蜂窝体中心区走向的叠板件（93），它并与折拢的叠板件一起包绕弯曲。

4、按权利要求1或2或3的蜂窝体，其特征是每个叠板件（8a  8b、8c，……）基本上是由交替安排的平滑板（3）和波纹板（4）构成。

5、按权利要求1或2或3或4的蜂窝体，其特征是板件（3、4）彼此间和/或与壳体（1、31、41、51、61、71、81、91）至少一部分接触线是焊接技术连接的，最好是硬焊。

6、按前述权利要求之一的蜂窝体，其特征是板件的接触线全部地或部分地在蜂窝体的一个或两个端面侧要焊至几个毫米的深度。

7、按前述权利要求之一的蜂窝体，其特征是壳体（31）的横截面具有基本规则的多角形结构，最好是六角形。

8、按前述权利要求之一的蜂窝体，其特征是所有板件是以基本相同的长度折弯的，但至少部分至它们的中心具有不同的距离。

9、按权利要求1或2或3或4或5或6的蜂窝体，其特征是壳体（41）具有一种不规则的横截面，叠板件至少部分具有不同的高度和/或至少部分具有不同的长度。

10、按权利要求1至6之一的蜂窝体，其特征是壳体（1、31、41、51、61、71、81、91）是一种只有0.1至1.5毫米厚的、最好为1毫米左右的板材构成。

11、按前述权利要求之一的蜂窝体，其特征是几个金属板件（3、4）稍厚于其余的或由若干个彼此靠置的相同结构的板件的厚度。

12、生产蜂窝体的方法，该蜂窝体具有数个用于流体流通的通道并由若干个至少部分有一定结构的板件构成，本发明的特征在于，

a.数个叠板件（8a、8b、8c，……）分别由若干个至少部分有一定结构的金属板件（3、4）叠置成。

b.每个叠板件（8a、8b、8c，……）各围绕一个折弯轴线（2a、2b、2c，……）折拢，并同时或紧接着用其拆弯边棱（9a、9b、9c，……）向中心区域（5）运动，

c.拆弯叠板件（8a、8b、8c，……）的端部将同方向地互相包绕弯曲，例如通过中心区域（5）的转动和一起拉紧包围叠板件（8a、8b、8c，……）的蜂窝体，

d.将包绕弯曲的叠板件（8a、8b、8c，……）推入一个予先制成的壳体（1）中或用这样的壳体包装起来。

13、按权利要求12的方法，其特征是叠板件（8a、8b、8c，……）具有一个不同高度和/或不同长度的金属板件（3、4）。

14、按权利要求12或13的方法，其特征是叠板件（8a、8b、8c，……）在折弯之前至少部分具有一种平行四边形、梯形的或不规则的横截面，其中，相应长度的板件可相互侧向移动的层叠设置。

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