專利名稱：用于排氣系統(tǒng)的廢氣處理裝置和制造廢氣處理裝置的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于排氣系統(tǒng)的廢氣處理裝置，所述排氣系統(tǒng)尤其是比如車輛的
內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)。
背景技術：
已知這樣的用于柴油機廢氣的顆粒過濾器，在所述顆粒過濾器中，含有顆粒的廢 氣流經(jīng)由多孔基質(zhì)制成的中空體，所述多孔基質(zhì)的孔隙尺寸被選擇為使得積碳顆粒沉積在 多孔基質(zhì)上。由泡沫金屬制成的片材是用于制造這些中空體的優(yōu)選基質(zhì)。當組裝片材以形 成中空體時，重要之處在于防止在各單個節(jié)段之間形成任何氣體漏洞——載有顆粒的廢氣 會未經(jīng)過濾地流經(jīng)這些氣體漏洞，因為這將會與過濾器的功用相背。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種廢氣處理裝置，在所述廢氣處理裝置中，能夠以簡單的 方式避免在多孔基質(zhì)的片材邊緣之間形成任何間隙。
為此，在用于排氣系統(tǒng)的廢氣處理裝置中，包括殼體，所述殼體具有入口和出口 ；
以及至少一個中空體，所述中空體構造成能夠透氣、并且布置在從所述入口至所述出口的
流動路徑中。其中，所述中空體由至少一個基本元件形成，所述基本元件由多孔基質(zhì)制成，
每個基本元件包括至少兩個連接區(qū)域。并且，設置成使得同一或不同基本元件的兩個連接
區(qū)域均在連接的區(qū)域中搭接以形成所述中空體?；驹南噜彶糠值倪B接區(qū)域的搭接確
保了不會形成允許廢氣未經(jīng)過濾地穿過中空體的漏洞。該構造以簡單的方式確保不會出現(xiàn)
泄漏，因為僅僅需要將各單個基本元件的坯件的尺寸選擇為適當大。這樣，一個單個(彎
曲)基本元件的連接區(qū)域以及相鄰的獨立基本元件的連接區(qū)域能夠連接。 對于多孔基質(zhì)而言，比如，可以采用泡沫金屬、金屬海綿、金屬中空球體結構，或
者，概括說來，可以采用多孔金屬。在這些材料中，金屬形成了孔隙尺寸在幾微米至若干毫
米的范圍中的柵格結構或蜂窩結構，其中通常地，材料的80%或更多由空腔形成。這種類型
的泡沫金屬是比如通過使熔融金屬膨脹、對合適的金屬粉末進行燒結或者通過對提供有合
適發(fā)泡劑的金屬粉末進行加熱而制成。金屬海綿比如可以在由塑料材料制成的、并用金屬
粉末處理的前體泡沫體的基礎上在燒結工藝過程中制成。 作為替代方案，由比如碳化硅或陶瓷材料的纖維制成的非織造墊片也適合于用作 多孔基質(zhì)。 為了在各個連接區(qū)域之間形成連接，優(yōu)選地，連接區(qū)域被按壓并通過彼此接合的 基質(zhì)的表面結構而彼此連接，所述表面結構比如表面區(qū)域中的松散纖維部分或開放孔隙的 邊緣。當將兩個連接區(qū)域平放成一個位于另一個之上并彼此頂靠者按壓時，兩個連接區(qū)域 中的多孔基質(zhì)如同一種鉤環(huán)緊固件一樣地作用。 一個連接區(qū)域的表面結構剌入相應的另一 連接區(qū)域的表面，并且表面結構被彼此卡止。由此，在沿著兩個連接區(qū)域的整個搭接的區(qū)域 上形成連接部，從而確保不會留有允許廢氣未經(jīng)過濾地穿過連接部的間隙。
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通過僅僅利用基質(zhì)的鉤環(huán)緊固件效果，可以僅僅通過彼此接合的一個或多個基本 元件的表面結構而使連接區(qū)域彼此固定。尤其是，能夠通過選擇搭接區(qū)域的表面積來限定 緊固效果。 然而，可替代地，連接區(qū)域也可以通過夾緊或縫合或者通過任何其它合適的附接 方式而彼此固定。在這種情況下，仍然通過彼此搭接和接合的連接區(qū)域來實現(xiàn)泄漏的避免。 但是，連接區(qū)域的彼此固定通過進一步的措施而得以加強，使得在操作期間連接區(qū)域不能 夠彼此拆離。 可以由多個基本元件制造中空體，所述基本元件通過按壓而在相鄰的連接區(qū)域彼 此連接。 基本元件的總長度優(yōu)選地被選擇為比中空體的周邊長，并且以螺旋形式將基本元 件巻起，使得中空體具有多層壁。 各單個基本元件可以具有不同的透氣性、密度和/或孔隙度。而且，它們的長度不 需要相同。 連接區(qū)域可以既形成在一個或多個基本元件的邊緣上又形成在基本元件的表面
上。后者在中空體具有螺旋巻繞的多層壁的情況下是有利的。優(yōu)選地，在這種情況下，位于
邊緣上的連接區(qū)域與位于表面上的連接區(qū)域按壓在一起以便使中空體閉合。 在優(yōu)選實施方式中，中空體包括被彎曲而形成錐體或截錐體的基本元件或基本元
件組。在這種情況下，將平坦的坯件巻起以形成錐體或截錐體。為了閉合，比如，同一基本
元件的連接區(qū)域彼此連接。使中空體閉合的另一種方式是，使位于邊緣上的連接區(qū)域與已
形成的中空體的表面上的連接區(qū)域連接。 可以制造比如兩個這種類型的中空體，并將所制成的錐體或截錐體反向地彼此裝 配，以便使殼體中氣體流經(jīng)的表面盡可能地大。 如果基本元件的厚度是大約1至10mm，且特別優(yōu)選地是1至3mm，那么基質(zhì)片材非 常適合于被巻起而形成中空體，不管材料的脆性如何。 采用這種厚度，用于使連接區(qū)域彼此緊固的按壓也會進行得很好。 為了將整個中空體緊固在殼體內(nèi)部，可以采用與應用于將基本元件彼此連接的技
術相同的技術。具體而言，能夠通過泡沫金屬的結構與框架的表面的相互作用而將中空體
固定至布置在殼體中的框架。 本發(fā)明進一步涉及制造廢氣處理裝置的方法，更具體而言，所述廢氣處理裝置具 有如上所述的特征，所述方法包括以下步驟-提供由多孔基質(zhì)制成的基本元件或一組基本元件，每個基本元件包括至少兩個 連接區(qū)域；-使一個或多個基本元件的待連接的兩個連接區(qū)域疊置；并且-將待連接的連接區(qū)域彼此按壓以形成中空體。 在按壓期間，兩個相應的連接區(qū)域的基質(zhì)的邊緣能夠被彼此卡止。 優(yōu)選地，在將所形成的中空體彎曲成其期望形狀的同時執(zhí)行按壓。 如以上已更加詳細地說明，該程序使得廢氣凈化裝置的中空體的形成可以變得快
速、簡單且低成本。 這里，將該組基本元件的基本元件切割到應有的尺寸，比如呈展開的錐狀包殼體或展開的截錐狀包殼體的形狀，并且將坯件巻起以形成錐體或截錐體，使得坯件的連接區(qū) 域搭接。將這些搭接的連接區(qū)域彼此按壓在一起。


從結合附圖的示例性實施方式的以下描述中，本發(fā)明進一步的特征和優(yōu)點將顯而 易見，其中-圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的廢氣處理裝置的示意性剖視圖；-圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的廢氣處理裝置的基本元件的坯件的形式；-圖3示出了穿過根據(jù)本發(fā)明第一變型的廢氣處理裝置的中空體而剖取的剖面的
示意圖；-圖4示出了穿過根據(jù)本發(fā)明第二變型的廢氣處理裝置的中空體而剖取的示意性 剖面；-圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的廢氣處理裝置的中空體的示意性俯視圖；
-圖6示出了基本元件的示意圖；-圖7示意性地示出了具有不同連接區(qū)域變型的基本元件；以及 _圖8示出了圖3中的中空體的多層壁剖面的示意圖。
具體實施例方式
圖1中示出的用于排氣系統(tǒng)(比如柴油內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng))的廢氣處理裝置10具 有殼體12，所述殼體12具有入口 14和出口 16。殼體12由剛性金屬體形成。廢氣處理裝 置IO位于由圖1中的箭頭示出的廢氣流中。兩個可透氣的中空體18布置在從入口 14至 出口 16的流動路徑中，使得廢氣在任何情況下均必須流過中空體18中的一個的至少一個 壁，以便穿過廢氣處理裝置10。 廢氣處理裝置10比如是顆粒過濾器，在所述顆粒過濾器中從廢氣中過濾出積碳 顆粒。 采用多孔基質(zhì)(在本實例中為由泡沫金屬片材)制成的坯件，由一個或多個基本 元件20、20'、20"形成每一個中空體18。術語"泡沫金屬"在專家圈中已被采納為指代所 有種類的多孔金屬的總括用語，而不管在物理方面的正確意義上是否真正地涉及到具有帶 著開放或封閉的孔隙的蜂窩結構的泡沫，或者是否該材料不同地呈現(xiàn)出帶有網(wǎng)格的海綿結 構。在該含義下，甚至由燒結微球體制成的結構也稱作"泡沫金屬"。在本示例中，泡沫金屬 片材是由金屬海綿制成的片材。但是也可以利用其它類型的"泡沫金屬"。
泡沫金屬片材的厚度為從lmm至10mm，并且優(yōu)選地為從lmm至3mm。
在圖2所示的構形中，基本元件20的形狀為展開的截錐狀包封體，其適于被巻起 以形成截錐體。坯件的夾角比如是30-45度?；驹?0的整個直邊各自形成連接區(qū)域 22，所述連接區(qū)域22在基本元件20的表面內(nèi)延伸幾厘米。在該條件下，這種細分屬于純粹 假想；連接區(qū)域22中基質(zhì)的組成與基本元件20的基質(zhì)的其余部分的組成沒有差別。
圖7示出了位于基本元件邊緣上的連接區(qū)域的構形的不同變型，所述不同變型以 不同類型的虛線示出。在所示的呈截錐體展開形式的基本元件20中，連接區(qū)域22比如在 更長基部(短劃線)或更短基部(點線)的區(qū)域中伸延，或者在直邊的中部凸出(由兩條點劃線示出)。這些構形中的每一種確保連接線不會與彎曲線重合，并且在一些部位導致了 與待連接的相應邊緣區(qū)域的更大搭接。這阻止了中空體18在廢氣流中發(fā)生隆起。
基本元件20的基質(zhì)在一些區(qū)域中設置有涂層23，所述涂層23采用比如設置有催 化劑材料的所謂的載體涂料(washcoat)的形式。涂層23使基本元件20的邊緣區(qū)域留空， 特別是連接區(qū)域22以及中空體18的端部27處的、稍后用于緊固于殼體12的區(qū)域29。特 別地，區(qū)域29在廢氣處理中不起作用，從而催化劑材料可以不必施加于這些部位。也可以 在連接區(qū)域22中的僅僅一個或一些或全部設置涂層。 現(xiàn)在將基本元件20巻起以形成截錐體，從而連接區(qū)域22搭接，如圖3所示。在搭 接的連接區(qū)域22被放置成一個位于另一個之上之后或同時，沿著它們的整個長度和寬度 將它們彼此按壓，使得表面結構_在該實例中為連接區(qū)域22的孔隙邊緣處的網(wǎng)體_剌入相 應的另一連接區(qū)域22，并以鉤環(huán)緊固件的形式被卡止在另一連接區(qū)域22的表面結構中。表 面結構的這種連接發(fā)生在連接區(qū)域22的整個表面上，從而不會留有將會造成載有顆粒的 廢氣流泄露的開口或間隙。 當然，兩個或更多的基本元件20、20'、20"也可以裝配在一起以形成中空體18。它 們可以比如以平坦或者稍微彎曲的片材的形式設置。相鄰基本元件的連接區(qū)域22僅僅需 要搭接并彼此按壓，以獲得根據(jù)本發(fā)明的構造。 可以將多個基本元件20、20'、20"彼此裝配成直列狀，從而制成一組基本元件。中 空體18巻繞成使得其具有螺旋巻繞的多層壁，其中多個基質(zhì)層布置成一層位于另一層之 上(圖3和8)。各個連接區(qū)域22優(yōu)選地在一個位點處布置在彼此之上，但是它們也可以布 置成沿著中空體18的周邊相對于彼此偏離(見圖8)。 基本元件20、20'、20"可以具有不同的孔隙度，從而中空體18的壁中的各單層形 成不同的過濾效果。然而，對于所有基本元件20、20'、20"，孔隙度也可以選擇為相同。
可以選擇性地對各個基本元件20、20' 、20"進行涂敷或者不進行涂敷，其中也可以 如上所述地在一些區(qū)域中進行涂覆。 最靠外基本元件20"的最后連接區(qū)域22與同一基本元件的、或鄰接的基本元件的 另一連接區(qū)域22按壓在一起，使得中空體18的外周不具有間隙或臺階。中空體18的內(nèi)側 也形成為不帶有間隙或臺階的平滑表面(也就是說，僅僅具有基質(zhì)固有的粗糙度)。
被連接的連接區(qū)域22可以通過另外的附接件26進行額外地固定，所述另外的附 接件26可以由比如夾具或縫合線形成。金屬線優(yōu)選地用于所述縫合線。這在圖4和5中 示出。 現(xiàn)在為圖1所示的廢氣處理裝置10制造第二中空體18。為此，將第二基本元件20 或第二組基本元件20、20'、20"切割到應有的尺寸，這一次采用的是展開的錐狀包殼體的形 式，所述包殼體被巻起以形成錐體，使得在直邊處連接區(qū)域22同樣地被放置在彼此之上從 而搭接，并且彼此被按壓在一起。然后，根據(jù)圖1中的圖示，將錐體插入截錐體，而后將中空 體18緊固在殼體12內(nèi)部。 出于緊固的目的，錐體的以及截錐體的兩端27分別緊固至布置在殼體12中的框 架24?？蚣?4優(yōu)選地由堅固的金屬片材制成。中空體18可以以任何合適的方式緊固至框 架24。 一種可能的方案是，比如通過設置適當粗糙的表面，而將框架24的表面設計成使得 中空體18的粗糙泡沫金屬能夠以類似于基本元件20的連接區(qū)域22的連接的方式被卡止
6在其中。 在將中空體18緊固至殼體12的過程之前或期間，將所述中空體18校準到能緊固 至框架24的精確尺寸。 當然，除了截錐體以外，也可以使用根據(jù)本發(fā)明的技術來制造諸如筒體等其它合 適的形狀。具體而言，圖1中的外部中空體18可以是筒體。
權利要求
一種用于排氣系統(tǒng)的廢氣處理裝置，包括殼體(12)，所述殼體(12)包括入口(14)和出口(16)，以及至少一個中空體(18)，所述中空體(18)構造成能夠透氣、并且布置在從所述入口(14)至所述出口(16)的流動路徑中，并且，所述中空體(18)由至少一個基本元件(20，20’，20”)形成，所述基本元件(20，20’，20”)由多孔基質(zhì)制成，每個基本元件(20，20’，20”)包括至少兩個連接區(qū)域(22)，且同一或不同基本元件(20，20’，20”)的兩個連接區(qū)域(22)均在連接的區(qū)域中搭接以形成所述中空體(18)。
2. 根據(jù)權利要求l所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述連接區(qū)域(22)被按壓、并且 通過彼此接合的相應連接區(qū)域(22)的多孔基質(zhì)的表面結構而彼此連接。
3. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述多孔基質(zhì)是泡 沫金屬、金屬海綿、中空球體結構、或者纖維墊。
4. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述中空體包括螺 旋巻繞的多層壁。
5. 根據(jù)權利要求2至4中任一項所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述連接區(qū)域 (22)僅僅通過彼此接合的一個或多個所述基本元件(20， 20'，20")的多孔基質(zhì)的表面結構 而彼此固定。
6. 根據(jù)權利要求2至4中任一項所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述連接區(qū)域 (22)通過夾緊或縫合而彼此固定。
7. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述中空體(18)包 括被彎曲而形成筒體、錐體或截錐體的基本元件(20)或基本元件組(20，20'，20")。
8. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述基本元件(20， 20'，20")的厚度是大約1至10mm。
9. 根據(jù)前述權利要求中任一項所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述中空體(18)通 過所述多孔基質(zhì)的結構與布置在所述殼體(12)中的框架(24)的表面的相互作用而固定至 所述框架(24)。
10. —種制造根據(jù)任一項前述權利要求所述的廢氣處理裝置的方法，包括以下步驟 -提供由多孔基質(zhì)制成的至少一個基本元件(20，20'，20")，每個基本元件(20，20'，20")包括至少兩個連接區(qū)域(22);-使一個或多個基本元件(20，20'，20")的待連接的兩個連接區(qū)域(22)疊置；并且 -將待連接的所述連接區(qū)域(22)彼此進行按壓以形成所述中空體(18)。
11. 根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于，在按壓期間，兩個相應的連接區(qū)域(22) 的多孔基質(zhì)的表面結構被彼此卡止。
12. 根據(jù)權利要求10和11中任一項所述的方法，其特征在于，所述連接區(qū)域(22)通過 夾緊或縫合而彼此固定。
13. 根據(jù)權利要求10至12中任一所述的方法，其特征在于，將基本元件(20， 20'，20") 或基本元件組(20)切割成應有尺寸并呈展開的錐狀包殼體或展開的截錐狀包殼體的形 狀；將坯件巻起以形成錐體或截錐體，使得所述坯件的連接區(qū)域(22)搭接；并且 按壓搭接的連接區(qū)域(22)。
全文摘要
構造成能夠透氣的至少一個中空體(18)沿從入口(14)至出口(16)的流動方向布置在用于排氣系統(tǒng)的廢氣處理裝置中，所述廢氣處理裝置具有殼體(12)，所述殼體(12)包括所述入口(14)和所述出口(16)。所述中空體(18)由至少一個基本元件構成，所述基本元件由多孔基質(zhì)制成，其中，每個基本元件具有至少兩個連接區(qū)域，并且為形成中空體(18)使同一或不同基本元件的兩個連接區(qū)域均在連接的區(qū)域中搭接。將待連接的連接區(qū)域按壓在一起以形成中空體(18)。
文檔編號F01N3/022GK101743387SQ200880024913
公開日2010年6月16日 申請日期2008年7月10日 優(yōu)先權日2007年7月16日
發(fā)明者克里斯托弗·霍斯費爾德, 斯特凡·哈肯貝格爾, 沃爾夫?qū)す?申請人:排放控制技術德國(奧格斯堡)有限公司