專利名稱：由卷繞的片料層制做蜂窩體的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制做蜂窩體的裝置和方法，該蜂窩體由數(shù)個(gè)至少部分結(jié)構(gòu)的片料構(gòu)成，片料上有數(shù)個(gè)可透過流體的通道。
在對(duì)有害物質(zhì)的排放、特別是機(jī)動(dòng)車的排氣要求變得越來越嚴(yán)格的規(guī)定推動(dòng)下，應(yīng)用了催化劑載體。在這種催化劑載體中可以涉及金屬的蜂窩體。該蜂窩體包括例如一個(gè)由數(shù)個(gè)至少部分結(jié)構(gòu)的片料構(gòu)成的疊材。該疊材以自身圍繞中央?yún)^(qū)域被沿相對(duì)方向卷繞。這種蜂窩體的實(shí)施方案例如通過美國(guó)專利US 4923 109已經(jīng)公知。
通過WO 90/03220也公開了一個(gè)金屬的催化劑載體并用于機(jī)動(dòng)車。它由至少部分結(jié)構(gòu)的片料構(gòu)成。這種催化劑載體包括至少三個(gè)由片料構(gòu)成的疊材，其中，至少三個(gè)疊材各圍繞一個(gè)所需的折彎線在蜂窩體的中央?yún)^(qū)域被折疊并在折疊的狀態(tài)中相互同向地圍繞中央?yún)^(qū)域通過折疊線被卷繞。
為制做這種催化劑載體，公知的裝置是，一個(gè)圍繞中央軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的在每個(gè)疊材上施加作用的叉形卷繞裝置并包括可閉合成一個(gè)卷繞模的模弧形件。該閉合的卷繞模的內(nèi)橫截面與在卷繞狀態(tài)的蜂窩體之橫截面相一致。在其中形成蜂窩體的最常見卷繞模是圓筒形的。為了確保疊材自身圍繞中央?yún)^(qū)域進(jìn)行卷繞，該?；⌒渭绱顺B材運(yùn)動(dòng)，即，叉形的卷繞裝置在轉(zhuǎn)動(dòng)期間、該疊材靠置在?；⌒渭倪吘壣?，而這個(gè)邊緣形成一個(gè)支承軸承。在制做過程結(jié)束時(shí)，該卷繞模完全被閉合，并給予蜂窩體其最終的形狀。
因此要求，卷繞模由兩個(gè)相互可按受和遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)的?；⌒渭?gòu)成，可是這種裝置的結(jié)構(gòu)耗費(fèi)是相對(duì)高的。在這種制做程序中必須經(jīng)常確保，模弧形件遵守一個(gè)規(guī)定的運(yùn)動(dòng)曲線。由于磨損，灰塵或類似物，可能會(huì)沉積在?；⌒渭膶?dǎo)引結(jié)構(gòu)中，所以它們就可能干擾上述運(yùn)動(dòng)曲線。
在公知的制做蜂窩體，特別是制做催化劑載體的裝置中，存在的危險(xiǎn)是，在閉合過程期間，至少一個(gè)?；⌒渭院童B材之還在卷繞的部分的運(yùn)動(dòng)方向相反的方向運(yùn)動(dòng)。如果該?；⌒渭D壓到該部分上，則會(huì)使該疊材發(fā)生一個(gè)不希望的變形。這種疊材的變形則會(huì)導(dǎo)致，單個(gè)的片料被部分地彎曲。因此，制成的蜂窩體之結(jié)構(gòu)就受到損害。一方面，蜂窩體的強(qiáng)度變壞，另一方面，還導(dǎo)致所述通道橫截面的局部變形。而通道橫截面的變形則導(dǎo)致不能保證在蜂窩體內(nèi)部有一個(gè)均勻的流動(dòng)分布。然而，通過催化劑載體的排氣流動(dòng)特性卻對(duì)催化劑的催化作用有決定性的。
基于上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明任務(wù)是，對(duì)公知的制做蜂窩體的裝置和方法進(jìn)行改進(jìn)，在制做過程期間不會(huì)出現(xiàn)疊材或單個(gè)片料變形的危險(xiǎn)。另外，本裝置對(duì)于外界的影響，如灰塵，污物或類似物是不敏感的。
根據(jù)本發(fā)明，上述任務(wù)通過具有權(quán)利要求1特征內(nèi)容的裝置和通過具有權(quán)利要求21之方法步驟的方法加以解決。本裝置和方法的有利變型方案是分別從屬的權(quán)利要求之技術(shù)方案。
本發(fā)明裝置用于制做蜂窩體，蜂窩體由至少一個(gè)疊材制成，而疊材由數(shù)個(gè)至少部分有結(jié)構(gòu)的片料構(gòu)成，片材構(gòu)成多個(gè)可透過流體的通道，本裝置特別用于制做催化劑載體，本裝置包括一個(gè)卷繞模，它的內(nèi)輪廓與所制做的蜂窩體之外輪廓一致，和一個(gè)繞一軸線可轉(zhuǎn)動(dòng)的并在每個(gè)疊材上施加作用的叉形卷繞裝置。該裝置之特征在于卷繞模包圍著卷繞裝置，在卷繞模的壁中設(shè)置至少一個(gè)用于至少一個(gè)疊材端部的基本與中央軸線平行延伸的通道。與用于制做蜂窩體的公知裝置相反，本發(fā)明裝置放棄了相對(duì)可運(yùn)動(dòng)的弧形卷繞模段。因此，制成一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且非常有效的裝置。
在卷繞疊材時(shí)特別有利的是，通過兩個(gè)通道導(dǎo)引疊材；并從中央卷繞。但是也可以將一個(gè)或多個(gè)疊材疊置從而使每個(gè)疊材的兩個(gè)端部總是通過一個(gè)共同的通道。另外，可由卷繞裝置固定住一個(gè)疊材的端部，并按照一個(gè)多頭螺紋的形式卷繞。最后還可以由卷繞裝置將疊材被固定的部分?jǐn)D壓到一起，從而形成一個(gè)大約星形的中心。
應(yīng)用本發(fā)明裝置最好制做具有圓橫截面的蜂窩體，但是，也可以制做其它橫截面的蜂窩體，特別是多邊形的而且在角部倒圓的橫截面。但是，偏離圓形不能太大，也就是說，單個(gè)的側(cè)邊是相近的長(zhǎng)度。
為了由例如三個(gè)疊材如在WO 90/03220中所述，卷繞一個(gè)蜂窩體，該卷繞模具有三個(gè)用于疊材端部基本與中央軸線平行延伸的長(zhǎng)方形通道。單個(gè)的疊材通過單個(gè)的通道被置入卷繞模中。很顯然，每個(gè)疊材部分地從卷繞模中伸出。叉形的卷繞裝置將每個(gè)疊材握持在中央?yún)^(qū)域中并使單個(gè)的疊材相互卷繞。在卷繞過程中，這些單個(gè)的疊材通過所述通道滑動(dòng)。卷繞過程直到所有疊材被卷入到卷繞模中才終止。
最好是，在一個(gè)裝置中，在卷繞模的內(nèi)圓周上等間距地設(shè)置通道。這種配置是有利的，因?yàn)樗蓪?shí)現(xiàn)一個(gè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)或卷繞的蜂窩體。如果要卷繞成其它形式可相應(yīng)地配置通道。
在卷繞過程中，將伸出卷繞模的疊材部分拉入模中。為了使?fàn)坷總€(gè)疊材時(shí)在疊材和通道壁之間產(chǎn)生的磨擦力減至最小，建議至少將一個(gè)通道上的至少一個(gè)縱表面之橫截面設(shè)置為突面的結(jié)構(gòu)。
通過這種縱表面結(jié)構(gòu)，就在這個(gè)縱表面和疊材的一表面之間形成一個(gè)線接觸，它將使通道之縱表面和疊材之間的磨擦力減至最小。
最好是在一個(gè)裝置中，至少一個(gè)通道的至少一個(gè)縱表面設(shè)置一個(gè)滑動(dòng)層，依此，在疊材和縱表面之間的摩擦力也進(jìn)一步減小。同時(shí)，該滑動(dòng)層最好是抗磨損的，以便在疊材和縱表面或滑動(dòng)層之間僅有一個(gè)微小的磨損。為此，特別適合的滑動(dòng)層由一種陶瓷材料制成。滑動(dòng)層在縱表面上可以用等離子體噴射工藝制成。每個(gè)通道的內(nèi)寬度與疊材的厚度相一致。
為將蜂窩體從卷繞模中取出，該裝置具有一個(gè)在卷繞模的縱向上并于其中可移動(dòng)的沖頭。沖頭具有一個(gè)與卷繞模的內(nèi)橫截面一致的橫截面。因此，可將蜂窩體從卷繞模中均勻的取出。依此，蜂窩體之單個(gè)的片料也不會(huì)相互有移動(dòng)。
最好是，該裝置具有一個(gè)最好帶有環(huán)繞的外法蘭的卷繞模，法蘭與基板為可拆卸的連接?；遄詈镁哂幸粋€(gè)開口，通過它，一個(gè)與沖頭連接的操作桿延伸穿出。
為使裝置的高度減至最小而建議，該基板設(shè)有一個(gè)開口，通過它，該沖頭可以貫穿導(dǎo)行。
為了卷繞蜂窩體，該卷繞裝置具有至少兩個(gè)在一支架上安置的卷繞棒，它可置于和疊材相接合。該卷繞棒可以通過沖頭貫穿延伸。為了能夠承受卷繞時(shí)出現(xiàn)的力，該卷繞棒必須是相當(dāng)穩(wěn)固的，但是它另一方面應(yīng)該是盡可能薄的結(jié)構(gòu)，所以在峰窩體中不會(huì)形成大的附加通道。為了卷繞棒的穩(wěn)定性，例如在片料置入以后，在卷繞棒的自由端部上施加一個(gè)附加的夾緊作用。另外，卷繞棒為一個(gè)偏離圓橫截面的形狀特別是一個(gè)滴狀橫截面或彎弧滴狀橫截面起到穩(wěn)定性的作用。此外，一個(gè)滴狀結(jié)構(gòu)還適合于在卷繞時(shí)本來就在卷繞棒上產(chǎn)生的通道形狀。最好是，卷繞模為一體式結(jié)構(gòu)。它可以例如由一個(gè)鑄件制成。而且，一個(gè)卷繞模由至少兩個(gè)模弧形件構(gòu)成是符合目的要求的。
為了由數(shù)個(gè)至少部分結(jié)構(gòu)的片料層制做一個(gè)蜂窩體并帶有數(shù)個(gè)被一流體可透過的通道而建議一個(gè)方法，其中，至少一個(gè)疊材由數(shù)個(gè)至少部分結(jié)構(gòu)的片料層疊置而成，每個(gè)疊材被置入一個(gè)與所制做蜂窩體之外形相一致的卷繞模中。每個(gè)疊材的至少一個(gè)端部通過至少一個(gè)在卷繞模中構(gòu)成的通道而伸出該卷繞模。每個(gè)疊材被一個(gè)卷繞裝置固定在一個(gè)中央?yún)^(qū)域中，并通過卷繞裝置和卷繞模的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使疊材卷繞成一個(gè)蜂窩體且填滿整個(gè)的卷繞模。
通過這個(gè)方法就可省去復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過程。該方法可以簡(jiǎn)單和毫無(wú)困難的方式實(shí)施。卷繞模和/或卷繞裝置僅僅必須可以相對(duì)地被轉(zhuǎn)動(dòng)。
按照另一個(gè)有利的構(gòu)思而建議，由數(shù)個(gè)至少部分結(jié)構(gòu)的片料層疊置成至少兩個(gè)疊材。然后，每個(gè)疊材各圍繞一個(gè)折彎線被折疊。接著，疊材被置入一個(gè)與所制做蜂窩體之外形一致的卷繞模中并在其中被一個(gè)卷繞裝置固定在一個(gè)中央?yún)^(qū)域中。為此最好是，各有一個(gè)卷繞棒設(shè)置在每個(gè)折彎線的區(qū)域中。在疊材置入卷繞模時(shí)，總是每個(gè)疊材的兩個(gè)端部通過相同的通道向外伸出。
本發(fā)明裝置之另外的優(yōu)點(diǎn)和特征內(nèi)容將借助附圖中描述的實(shí)施例加以闡明。
在附圖中

圖1是一個(gè)帶三個(gè)待卷繞之疊材的裝置俯視簡(jiǎn)圖2和3是在卷繞過程中的瞬時(shí)狀態(tài)；圖4是一個(gè)在卷繞模中完全卷繞的蜂窩體；圖5是圖1中X部分沒有疊材的放大圖；和圖6是一個(gè)裝置橫剖圖；該裝置包括一個(gè)卷繞模5，在其壁11中設(shè)有三個(gè)矩形的通道8，9和10。通道8，9和10相互等間隔地設(shè)在卷繞模5的內(nèi)圓周上。卷繞模5在壁11的外側(cè)面上具有一個(gè)環(huán)繞的外凸緣13，它通過未表示的連接裝置如螺栓與一個(gè)基板14為可拆卸的連接。在基板14中有一個(gè)開口15，沖頭16可從開口15中穿過。開口15和沖頭16時(shí)的橫截面與卷繞模5的內(nèi)橫截面對(duì)應(yīng)。
通道8，9和10具有縱向表面11，12，它們的橫截面是凸起的結(jié)構(gòu)?？v向表面11，12分別有一個(gè)滑動(dòng)層18，19，這種滑動(dòng)層由陶瓷材料制成。
在圖1至6中未表示的卷繞裝置可使疊材1，2和3圍繞一根垂直于圖面的軸4轉(zhuǎn)動(dòng)。卷繞裝置具有卷繞棒24，25和26，它們處于每個(gè)疊材1，2，3中并以卷繞裝置的轉(zhuǎn)向S轉(zhuǎn)動(dòng)。卷繞棒最好有一個(gè)彎弧滴狀的橫截面，該滴狀橫截面不需要附加的位置就能適合在卷繞時(shí)于卷繞棒處形成的通道形狀，同時(shí)還可以很好地承受卷繞時(shí)的作用力。
在圖1中表示了一個(gè)卷繞模5，在其內(nèi)腔中安置了三個(gè)疊材1，2和3。疊材1，2，3由數(shù)個(gè)至少部分結(jié)構(gòu)的片料層疊置而成。每個(gè)疊材1，2和3各圍繞一個(gè)折彎線21，22，23被折疊。將如此折疊的疊材1，2和3置入卷繞模5中。每個(gè)疊材1，2和3由一個(gè)卷繞裝置保持在中央?yún)^(qū)域7中，卷繞裝置的每個(gè)卷繞棒24，25，26在每個(gè)折彎線21，22，23的區(qū)域中。每個(gè)疊材1，2，3的兩端通過相同的通道8，9，10從卷繞模5中向外伸出。
通過使卷繞棒24，25，26圍繞中央軸4沿S方向轉(zhuǎn)動(dòng)，各個(gè)就同向卷繞各疊材1，2和3。在卷繞過程中，疊材1，2和3沿滑動(dòng)層18，19在卷繞模5的內(nèi)腔中滑動(dòng)。卷繞完畢的蜂窩體6包含相互卷繞的和圍繞中央?yún)^(qū)域7卷繞的疊材1，2和3，如圖4所示那樣。
卷繞完畢的蜂窩體6可以由沖頭16從固定的卷繞模5中推出。在將蜂窩體6推出的過程中，可將蜂窩體置入一安置在卷繞模5上方的殼體中。在卷繞過程中，卷繞裝置、卷繞?；蚓砝@裝置和卷繞模是否反方向轉(zhuǎn)動(dòng)并不重要因?yàn)檫@僅僅取決于相對(duì)運(yùn)動(dòng)。以此方式還可以制做非圓形橫截面的蜂窩體，但是，偏離圓形不能太大。本發(fā)明適用于制做金屬的蜂窩體，其造價(jià)低廉而且僅要較少的工具成本。
權(quán)利要求
1.制做蜂窩體特別是催化劑載體的裝置，該蜂窩體由至少一個(gè)疊材(1，2，3)構(gòu)成，而疊材由數(shù)個(gè)至少部分有結(jié)構(gòu)的片料層構(gòu)成，片料層構(gòu)成數(shù)個(gè)可透過流體的通道，其中，該裝置具有一個(gè)圍繞一中央軸線(4)可轉(zhuǎn)動(dòng)的并與每個(gè)疊材(1，2，3)相嚙合的叉形卷繞裝置和一個(gè)卷繞模；其特征在于卷繞模(5)將卷繞裝置圍住，卷繞模(5)的內(nèi)輪廓是不變的并與所制做蜂窩體的外輪廓相一致，在卷繞模(5)的壁(11)上設(shè)置至少一個(gè)用于一個(gè)或多個(gè)疊材端部的基本上與中央軸線(4)平行延伸的通道(8，9，10)。
2.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于在壁(11)中構(gòu)置至少兩個(gè)通道(8，9，10)。
3.按權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于通道(8，9，10)相互等間隔地安置在卷繞模(5)的內(nèi)圓周上。
4.按權(quán)利要求1，2或3所述的裝置，其特征在于在至少一個(gè)通道(8，9，10)上構(gòu)置至少一個(gè)橫截面突起的縱表面(11，12)。
5.按權(quán)利要求1，2，3或4所述的裝置，其特征在于至少一個(gè)通道(8，9，10)的至少一個(gè)縱表面(11，12)設(shè)有一個(gè)滑動(dòng)層(18，19)。
6.按權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于滑動(dòng)層是抗磨損的。
7.按權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于滑動(dòng)層由一種陶瓷材料制成。
8.按權(quán)利要求5至7之一所述的裝置，其特征在于滑動(dòng)層是等離子體噴射制成的。
9.按權(quán)利要求1至8之一所述的裝置，其特征在于每個(gè)通道(8，9，10)的寬度(B)大約與疊材(1，2，3)的厚度(D)相一致。
10.按權(quán)利要求1至9之一所述的裝置，其特征在于設(shè)置一個(gè)在卷繞模(5)中且沿其軸向可移動(dòng)的沖頭(16)。
11.按權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于沖頭(16)的橫截面與卷繞模(5)之內(nèi)橫截面相一致。
12.按權(quán)利要求1至11之一所述的裝置，其特征在于卷繞模(5)具有一個(gè)最好是環(huán)繞的外凸緣(13)，該凸緣與基板(14)可拆卸地連接。
13.按權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于基板(14)具有一個(gè)開口(15)，一根與沖頭(16)相連的操作桿(17)穿過穿孔延伸。
14.按權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于基板(14)具有一個(gè)開口(15)，沖頭(16)可從中穿過。
15.按前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于卷繞裝置具有至少兩根設(shè)在支架上的卷繞棒(24，25，26)，該棒可以與一個(gè)或多個(gè)疊材(1，2，3)相接合。
16.按權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于卷繞棒(24，25，26)的橫截面與卷繞力相匹配但盡可能小，特別是一個(gè)滴狀的形狀或彎弧滴的形狀。
17.按權(quán)利要求15或16所述的裝置，其特征在于卷繞棒(24，25，26)可在兩側(cè)被夾緊在一個(gè)卷繞裝置中。
18.按前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于卷繞模(5)和卷繞裝置可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
19.按前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于該卷繞模(5)是一個(gè)整體。
20.按前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于卷繞模(5)至少包括兩個(gè)弧形模段。
21.按前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于用于卷繞兩個(gè)或多個(gè)圍繞折彎線(21，22，23)而折疊的片料層疊材(1，2，3)的裝置具有和疊材數(shù)目一致并置于叉形卷繞裝置上的卷繞棒(24，25，26)，及同樣數(shù)目的通道(8，9，10)。
22.制做蜂窩體的方法，該蜂窩體具有數(shù)個(gè)可透過流體的通道和由數(shù)個(gè)至少部分有結(jié)構(gòu)的片料層構(gòu)成，其中-至少一個(gè)疊材(1，2，3)由數(shù)個(gè)至少部分有結(jié)構(gòu)的片料層疊置而成；-每個(gè)疊材(1，2，3)被置入一個(gè)和所制蜂窩體之外輪廓相一致的卷繞模(5)中；-每個(gè)疊材(1，2，3)的至少一個(gè)端部通過至少一個(gè)通道(8，9，10)從卷繞模(5)伸出；-每個(gè)疊材(1，2，3)被一個(gè)在卷繞模(5)之中央?yún)^(qū)域安置的卷繞裝置所固定；和-所有疊材(1，2，3)通過卷繞裝置與卷繞模(5)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)將從卷繞模伸出的疊材端部拉入卷繞模(5)以便卷繞成一個(gè)蜂窩體，其填滿整個(gè)卷繞模(5)。
23.按權(quán)利要求22所述的方法，其中，-至少兩個(gè)疊材(1，2，3)由數(shù)個(gè)至少部分有結(jié)構(gòu)的片料層疊置而成；-每個(gè)疊材(1，2，3)分別圍繞一折彎線(21，22，23)折疊；和-疊材(1，2，3)被置入一個(gè)和所制蜂窩體之外輪廓一致的卷繞模(5)中并在其中被一個(gè)卷繞裝置固定在中央?yún)^(qū)域中，并且，最好在每個(gè)折彎線(21，22，23)的區(qū)域中各設(shè)置一個(gè)卷繞棒(24，25，26)。
24.按權(quán)利要求23所述的方法，其中，在置入卷繞模(5)中時(shí)，每個(gè)疊材(1，2，3)的相應(yīng)兩個(gè)端部，總是通過相同的通道(8，9，10)向外伸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個(gè)制做蜂窩體的裝置,蜂窩體由至少一個(gè)疊材(1)制成,其由數(shù)個(gè)至少部分結(jié)構(gòu)的片料構(gòu)成,其構(gòu)成數(shù)個(gè)被一流體可透過的通道。本裝置包括一個(gè)圍繞一軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的在每個(gè)疊材上施加作用的叉形卷繞裝置并具有閉合成卷繞模的?；⌒渭?。該卷繞模由至少兩個(gè)模弧形件(6,7)構(gòu)成,每個(gè)?；⌒渭煞謩e圍繞一個(gè)各與卷繞裝置之軸線平行配置的回轉(zhuǎn)軸且與卷繞裝置之轉(zhuǎn)向相反地旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)B21D53/00GK1188429SQ96194880
公開日1998年7月22日 申請(qǐng)日期1996年5月21日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月20日
發(fā)明者路德維希·維爾斯 申請(qǐng)人:發(fā)射技術(shù)有限公司