專利名稱：含有不同原材料的金屬板層的蜂窩狀物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種其中有流體可流過(guò)的孔道的催化反應(yīng)器蜂窩狀物，特別是一種汽車內(nèi)燃機(jī)廢氣用催化反應(yīng)器的蜂窩狀物，它由交替排列的、基本上平滑的金屬板層和結(jié)構(gòu)化的金屬板層、特別是波紋化的金屬板層組成，其中至少一金屬板層含有比其他層更厚的原材料。
這類金屬板層蜂窩狀物例如從WO 89/07488中已知。在該蜂窩狀物中，平滑板和波紋板彼此交替重疊在一起和纏繞在一起。少數(shù)金屬板層比其他的要厚些。較厚的金屬板層用來(lái)提高重疊物的強(qiáng)度，特別是當(dāng)重疊物插入套管時(shí)。但是，在重疊物中制備逐個(gè)有不同厚度的金屬板層會(huì)使生產(chǎn)費(fèi)用增加。
在蜂窩狀物的某些應(yīng)用中，沒(méi)有必要為提高強(qiáng)度制備各個(gè)較厚的金屬板層。為了降低蜂窩狀物的質(zhì)量和花費(fèi)，使金屬板層盡可能薄也有很大好處。但是，這一目的與提高蜂窩狀物強(qiáng)度和長(zhǎng)期耐腐蝕性的目的相矛盾。
本發(fā)明的目的是公開一種有足夠強(qiáng)度和盡量少質(zhì)量的蜂窩狀物，該蜂窩狀物至少在除極端條件以外的條件下還有適當(dāng)?shù)哪透g性。
用權(quán)利要求1所限定的蜂窩狀物可達(dá)到本發(fā)明的目的。這種蜂窩狀物的有益特性在附后的權(quán)利要求中公開。
本發(fā)明的蜂窩狀物由交替排列的、基本上平滑的金屬板層和結(jié)構(gòu)化的金屬板層構(gòu)成。結(jié)構(gòu)化的金屬板層優(yōu)選是波紋狀的。由于基本上平滑的金屬板層和結(jié)構(gòu)化的金屬板層的交替排列的結(jié)果，形成流體可流過(guò)的孔道。該蜂窩狀物特別適合作為汽車內(nèi)燃機(jī)廢氣的催化反應(yīng)器。在這種情況下，蜂窩狀物的蜂窩壁有催化涂層，它要經(jīng)受發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣流作用。
這樣的蜂窩狀物的生產(chǎn)方法和性能的詳細(xì)研究表明，基本上平滑的金屬板層和波紋化的金屬板層有不同的任務(wù)，在制造中以及為了蜂窩狀物以后的性能，必須滿足不同的要求。因此，對(duì)于兩類金屬板層如直到現(xiàn)在通常做的那樣使用相同的原材料并不是絕對(duì)正確的，實(shí)際上，基本上平滑的板不再需要冷成型，所以在制造中可比結(jié)構(gòu)板有更大的硬度。為了適當(dāng)完成不同的任務(wù)，不同類型金屬板層有不同寬度和/或厚度也是可能的。
結(jié)構(gòu)化的金屬板層至少比基本上平滑的金屬板層薄0.005mm?；旧掀交慕饘侔鍖拥暮穸葍?yōu)選約0.04-0.06mm，特別優(yōu)選約0.05mm。結(jié)構(gòu)化的金屬板層的厚度優(yōu)選為0.025-0.045mm，特別優(yōu)選約0.04mm。使厚度差保持在0.01mm是優(yōu)選的。
通常，蜂窩狀物的所有金屬板層都有某一相同的厚度，通常約為0.05mm。為了降低蜂窩狀物的質(zhì)量，在本發(fā)明中，所有結(jié)構(gòu)化的金屬板層的厚度都減小。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)化的金屬板層的總的拉伸長(zhǎng)度比基本上平滑的金屬板層的長(zhǎng)度要大得多，這一點(diǎn)就使材料大幅度節(jié)省，因此也使費(fèi)用大幅度節(jié)省。而且，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)物的強(qiáng)度主要由基本上平滑的金屬板層決定，所以強(qiáng)度下降不明顯，并在允許的范圍內(nèi)，特別是在軸向。
對(duì)于制造過(guò)程中板的性能來(lái)說(shuō)，如果只結(jié)構(gòu)板(而不是基本上平滑的板)進(jìn)行適度退火，那么是特別經(jīng)濟(jì)的和有利的。首先，對(duì)于一些金屬板層來(lái)說(shuō)，這可節(jié)省制造費(fèi)用和能源費(fèi)用。其次，退火的板更容易制成波形，而平滑板確保當(dāng)最后的蜂窩狀物插入套管時(shí)有必要的穩(wěn)定性。用更厚的平滑金屬板層或這兩種選擇的組合自然也可有類似的效果。
基本平滑的金屬板層和結(jié)構(gòu)化的金屬板層的數(shù)目近似相等是優(yōu)選的。換句話說(shuō)，結(jié)構(gòu)化的金屬板層和基本上平滑的金屬板層彼此交替排列。
如果與主結(jié)構(gòu)物橫向設(shè)置的結(jié)構(gòu)化的金屬板層有如EPB10454712中公開的另一類結(jié)構(gòu)物，則本發(fā)明是特別有利的。這另一結(jié)構(gòu)物比主結(jié)構(gòu)物有小得多的波幅，以使流體湍流流過(guò)蜂窩狀物，以便改進(jìn)流體與蜂窩狀物壁的接觸。為了生產(chǎn)某一寬度的金屬板以得到這類橫向結(jié)構(gòu)物，原材料必須有較大的寬度。對(duì)于其結(jié)構(gòu)化的金屬板層有橫向結(jié)構(gòu)、而基本上平滑的金屬板層沒(méi)有橫向結(jié)構(gòu)的蜂窩狀物來(lái)說(shuō)，平滑金屬板層和波紋化的金屬板層所以必須使用不同寬度的原材料，以致使用另外的、不同厚度的寬度不會(huì)帶來(lái)任何外加的相應(yīng)花費(fèi)。薄的板也易于橫向結(jié)構(gòu)化和波紋化，而較厚的平滑金屬板層確保了蜂窩狀物的強(qiáng)度。
金屬板層彼此纏繞排列也是優(yōu)選的。這一措施可增加蜂窩狀物的強(qiáng)度，而不同時(shí)增加材料的消耗。金屬板層彼此按S型纏繞是特別優(yōu)選的。這樣得到的蜂窩狀物特別適合裝入圓形或橢圓形套管中。
作為這一排列方法的替代方式，金屬板層可重疊排列。這一方法的優(yōu)點(diǎn)是蜂窩狀物插入套管的生產(chǎn)過(guò)程特別簡(jiǎn)單。
特別優(yōu)選的是，基本上平滑的金屬板層有比結(jié)構(gòu)化的金屬板層低得多的結(jié)構(gòu)波幅。這類基本上平滑的金屬板層的結(jié)構(gòu)物有基本上與結(jié)構(gòu)化的金屬板層的結(jié)構(gòu)物相同的取向。這就使蜂窩狀物的彈性提高，以及由于結(jié)構(gòu)物較小的波幅，基本上保留了材料經(jīng)濟(jì)性方面和強(qiáng)度方面的好處。結(jié)構(gòu)物優(yōu)選為波紋化結(jié)構(gòu)物，其周期性可與結(jié)構(gòu)金屬板層的周期性適應(yīng)。
結(jié)合附圖，從以下示例性實(shí)施方案的描述，本發(fā)明另外一些優(yōu)點(diǎn)、特性和應(yīng)用將變得十分清楚。
附

圖1表示本發(fā)明的蜂窩狀物的截面詳圖。
在該圖中，示出金屬板層2、3的重疊物1的截面詳圖。重疊物1包括基本上平滑的金屬板層2和波紋化金屬板層3，它們交替排列在另一個(gè)的上面。由于這一排列的結(jié)果，流體可流過(guò)的孔道4在平滑金屬板層2和波紋化金屬板層3之間產(chǎn)生。流動(dòng)方向基本上與圖面成直角。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，所有平滑金屬板層2的厚度約為0.05mm，而所有波紋化金屬板層3的厚度約為0.04mm。
波紋板3拉長(zhǎng)的總長(zhǎng)度約為平滑板2的總長(zhǎng)度的兩倍。如果波紋化金屬板層3的厚度減小約20％。則整個(gè)蜂窩狀物的減重約為13％。蜂窩狀物的催化活性表面積，即蜂窩狀物壁的總表面積基本上保持不變。在最有利的情況下，結(jié)構(gòu)體積甚至進(jìn)一步減小，而催化活性表面積仍相同。通過(guò)平滑金屬板層2稍弱波紋化，可提高蜂窩狀物的彈性，而在材料方面可能的經(jīng)濟(jì)性只稍有下降。
根據(jù)本發(fā)明結(jié)構(gòu)板厚度降低的蜂窩狀物、特別是與這些板的橫向結(jié)構(gòu)物組合時(shí)，特別適合于不出現(xiàn)極端腐蝕物的這樣一些應(yīng)用。這樣的條件例如在美國(guó)的催化轉(zhuǎn)化器中出現(xiàn)，由于在那里汽車的速度受限制。
權(quán)利要求
1.一種其中有流體可流過(guò)的孔道(4)的催化反應(yīng)器的蜂窩狀物，特別是汽車內(nèi)燃機(jī)廢氣用催化反應(yīng)器的蜂窩狀物，它由交替排列的基本上平滑的金屬板層(2)和結(jié)構(gòu)化的、特別是波紋化的金屬板層(3)組成，其中至少一金屬板層有比其他層厚的原材料，其特征在于，所有的平滑金屬板層由彼此相同的原材料生產(chǎn)，而所有的結(jié)構(gòu)化的金屬板層(3)由彼此相同的原材料生產(chǎn)，而平滑的金屬板層(2)和結(jié)構(gòu)化的金屬板層(3)由彼此不同厚度和/或不同性能的原材料生產(chǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的蜂窩狀物，其特征在于，所有平滑的金屬板層(2)的厚度為0.04mm-0.06mm，優(yōu)選0.05mm，而所有結(jié)構(gòu)化的金屬板層(3)的厚度為0.025mm-0.045mm，優(yōu)選0.04mm；以及所有的結(jié)構(gòu)化的金屬板層(3)都比平滑的金屬板層(2)薄至少0.005mm，優(yōu)選薄0.01mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的蜂窩狀物，其特征在于，平滑板(2)比結(jié)構(gòu)化板(3)的材料更硬。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的蜂窩狀物，其特征在于，結(jié)構(gòu)化板(3)被適度退火，而平滑板(2)不退火。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的蜂窩狀物，其特征在于，與結(jié)構(gòu)物橫向放置的結(jié)構(gòu)化的金屬板層(3)有另外的微結(jié)構(gòu)物。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的蜂窩狀物，其特征在于，結(jié)構(gòu)化的金屬板層(3)和平滑金屬板層(2)的數(shù)目接近相等。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的蜂窩狀物，其特征在于，金屬板層(2、3)彼此纏繞，以便適應(yīng)套管內(nèi)截面的圓形截面，蜂窩狀物將裝入該套管中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的蜂窩狀物，其特征在于，金屬板層(2、3)彼此以S型纏繞。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的蜂窩狀物，其特征在于，金屬板層(2、3)排列成重疊物(1)。
10.根據(jù)前述的權(quán)利要求中任一項(xiàng)的蜂窩狀物，其特征在于，至少一些平滑金屬板層(2)有比結(jié)構(gòu)化的金屬板層(3)波幅小得多的波紋。
全文摘要
一種其中有流體可流過(guò)的孔道的催化反應(yīng)器的蜂窩狀物，特別是汽車內(nèi)燃機(jī)廢氣用催化反應(yīng)器的蜂窩狀物，它由交替排列的基本上平滑的金屬板層和結(jié)構(gòu)化的、特別是波紋化的金屬板層組成，其中至少一金屬板層有比其他層厚的原材料，其中所有平滑金屬板層由彼此相同的原材料生產(chǎn)，而所有結(jié)構(gòu)化金屬板層由彼此相同的原材料生產(chǎn)，以及平滑金屬板層和結(jié)構(gòu)金屬板層由彼此不同厚度和/或不同性能的原材料生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B32B3/12GK1149841SQ95193188
公開日1997年5月14日 申請(qǐng)日期1995年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月27日
發(fā)明者L·威里斯 申請(qǐng)人:發(fā)射技術(shù)有限公司