專利名稱：制造催化轉化器的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種組裝包括外構件、整體基材和墊材料的催化轉化器的方法。具體而言，本發(fā)明涉及一種確定在位于外管內的構件中至少其一上施加期望壓強所需的外構件的尺寸的方法。
背景技術：
美國專利No. 6，484，397公開了一種組裝用于內燃發(fā)動機中的催化轉化器的方法。所公開的組裝催化轉化器的方法包括四個步驟。第一步驟包括提供具有與陶瓷基材的形狀大致匹配的預定形狀的金屬外殼。第二步驟需要將彈性支撐墊材料插入金屬外殼中，從而形成環(huán)形墊層。第三步驟涉及壓縮環(huán)形墊層以實現(xiàn)初始間隙體積密度(gap bulkdensity)。在第四步驟，可將環(huán)形墊層從壓縮狀態(tài)釋放。在墊層達到期望的最終間隙體積密度前，可在墊層圍繞金屬外殼時將基材的一部分插入墊層中。在基材已被插入位于金屬外殼內的墊層中后，可完全釋放墊層使得墊層壓靠基材并達到最終的預定間隙體積密度。美國專利No. 6，769，281公開了一種生產柱形構件容器的方法和裝置。所公開的方法詳述了構造成用以將柱形構件保持在圓筒形殼體中的容器的生產。在最終組裝中，可將吸震構件卷繞在柱形構件周圍。在美國專利No. 6，769，281中公開的方法包括至少五個步驟。第一步驟涉及壓縮卷繞在柱形構件周圍的吸震構件的至少一部分。壓縮步驟可通過沿著柱形構件的縱向軸線的方向在徑向上移動推動構件來實現(xiàn)。第二步驟包括測量推動構件施加到吸震構件的壓強。當壓強等于預定目標壓強時可測量和記錄柱形構件的軸線與推動構件的端部之間的距離。測量到的距離代表目標半徑，并且測量和記錄目標半徑為該方法的第三步驟。該方法的第四步驟包括將柱形構件和吸震構件寬松地插入殼體中。在所公開的方法的最終步驟中，殼體的直徑沿殼體的縱向軸線減小直到殼體的內徑等于目標半徑為止。一旦殼體的直徑尺寸減小到目標半徑的尺寸，殼體就以預定目標壓強將柱形構件和吸震構件兩者保持在相對固定的位置。美國專利No. 6，954，988被轉讓給本發(fā)明的受讓人，并且公開了一種用于制造催化轉化器的方法和裝置。在此通過引用將美國專利No. 6，954，988的公開內容全文納入本文中。該專利所教導的方法涉及包括在內部壓縮整體基材的外管構件的催化轉化器的組裝。所公開的催化轉化器還可包括卷繞在整體基材周圍的墊材料，使得在最終組裝過程中墊材料定位在外管與整體基材之間。另外，該專利公開了可包括定位在外管構件內的多個整體基材構件和熱屏蔽件的催化轉化器。所公開的組裝催化轉化器的方法包括這樣的步驟，即壓縮墊材料和整體基材以測量和確定可在轉化器的組裝期間施加到墊材料和整體基材的組合件上的力的特性。可使用壓縮鉗、壓縮輥子和/或旋壓裝置來使外管收縮以壓縮墊材料。外管的收縮和墊材料的壓縮可發(fā)生在單個步驟或多個步驟中。美國專利No. 7，174，635公開了一種用于生產柱形構件容器的方法。所公開的方法包括至少七個步驟。該方法的第一步驟涉及將吸震構件卷繞在柱形構件周圍，并且第二步驟需要支撐構件支撐圓筒形殼體的至少一端。在第三步驟中，支撐構件可位于包括內錐形部分的圓筒形導引構件內。接下來的步驟要求將吸震構件和柱形構件插入殼體中，并且可將各構件穿過錐形部分插入殼體中。一旦插入后，推動構件就可壓在柱形構件上以沿圓筒形殼體的縱向軸線移動柱形構件。在第六步驟中，支撐構件和收縮機構可相對彼此移動。最后，在所公開的方法的最終步驟期間，可利用收縮機構來減小圓筒形殼體的一部分的直徑。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及一種制造包括外管、整體基材和墊材料的催化轉化器的方法。墊材料可相對于整體基材呈環(huán)繞關系地定位。該方法的一個實施方式可包括以下步驟確立代表 墊材料的特性的曲線；計量整體基材和墊材料的組合件以確立壓縮特性；將整體基材和墊材料的組合件插入外管中；確定在組合件上施加期望壓強所需的外管的直徑；以及使外管收縮到大約為該直徑。在一些實施方式中，該方法的計量步驟可包括以下步驟壓縮組合件直到達到計量期望壓強值為止；確定組合件的外邊界在期望壓強值的位移；將組合件從壓縮狀態(tài)釋放；重新壓縮組合件直到達到組合件的外邊界的位移為止；測量施加在組合件上的壓強；以及將組合件從壓縮狀態(tài)釋放。在本發(fā)明的一些實施方式中，計量期望壓強的值可處于期望壓強的約30%到95%的范圍內。在本發(fā)明的一些實施方式中，計量期望壓強的值可處于期望壓強的約30%到80%的范圍內。在本發(fā)明的一些實施方式中，測量施加在組合件上的壓強的步驟還可包括監(jiān)測施加在組合件上的壓強直到實現(xiàn)大致固定的壓強值為止的步驟。在本發(fā)明的一些實施方式中，監(jiān)測施加在組合件上的壓強直到實現(xiàn)大致固定的壓強值為止的步驟還可包括以下步驟用壓強值填充有限大小的矩陣直到該矩陣被填滿為止，然后用最新值替換最舊值直到最新值大致等于最舊值為止。在本發(fā)明的一些實施方式中，測量施加在組合件上的壓強可發(fā)生在重新壓縮步驟后的大約十五秒鐘時。在本發(fā)明的一些實施方式中，可利用線性回歸來確定在組合件上施加期望壓強所
需的外管直徑。此外，在本發(fā)明的一些實施方式中，確立步驟可包括壓縮環(huán)繞一構件的代表性墊材料的至少一部分以獲得第一組力數據的步驟。在本發(fā)明的一些實施方式中，該構件可以是毛胚。在本發(fā)明的一些實施方式中，該構件可以是代表性整體基材。在本發(fā)明的一些實施方式中，壓縮步驟包括使至少一個接觸襯墊以預定位移前移到墊材料中并在預定時間過去后收集壓強值；使上述至少一個接觸襯墊以預定位移前移到墊材料中并在經過預定時間后收集第二壓強值。該預定時間可大約等于十五秒鐘。在本發(fā)明的一些實施方式中，確立步驟可包括壓縮環(huán)繞一構件的多種墊材料的至少一部分以獲得多個力數據。該多種墊材料的厚度可以不同。在本發(fā)明的一些實施方式中，可利用上述多個力數據來繪制曲線。在本發(fā)明的一些實施方式中，該方法還可包括壓縮代表性組合件的至少第二部分以獲得第二組力數據的步驟。此外，墊材料可至少部分由膨脹性材料形成。本發(fā)明的一個實施方式包括制造催化轉化器的方法，該催化轉化器包括具有直徑的管以及包括整體基材和墊材料的組合件。該方法可包括以下步驟壓縮包括環(huán)繞一構件的代表性墊材料的多個代表性組合件以獲得體現(xiàn)代表性組合件的特性的一組數據；基于該組數據構成曲線；計量組合件以獲得體現(xiàn)組合件的特性的一組數據；將組合件插入管中；以及減小管的尺寸以確保組合件與管之間的接觸形成的摩擦基本上防止組合件相對于管的移動；其中基于曲線和體現(xiàn)組合件的特性的該組數據減小管的尺寸。本發(fā)明的一些實施方式包括制造多個催化轉化器的方法，每個催化轉化器都包括管構件以及包括墊材料和整體基材的組合件。該方法可包括以下步驟壓縮多個代表性樣本的至少一部分以獲得墊材料的第一組特性數據；壓縮第一組合件的至少一部分以獲得第二組特性數據；將第一組合件插入第一管中；確定管施加在第一組合件上的目標壓強；基于第一組特性數據和第二組特性數據計算用于第一管在第一組合件上施加目標壓強時的·期望尺寸；使第一管的至少一部分收縮到用于第一管的期望尺寸；壓縮第二組合件的至少一部分以獲得第二組數據；將第二組合件插入第二管中；計算用于第二管在第二組合件上施加目標壓強時的期望尺寸，所述計算基于第一組特性數據和第三組特性數據；以及使第二管的至少一部分收縮到用于第二管的期望尺寸。具體而言，本發(fā)明涉及一種確定在位于外管內的構件中至少其一上施加期望壓強所需的外構件的尺寸的方法。


通過參考以下結合附圖對本發(fā)明的各個實施方式的描述，本發(fā)明的上述及其他的特征和優(yōu)點以及獲得這些特征和優(yōu)點的方式將變得更加清楚，在附圖中圖I示出催化轉化器的一個示例的剖面圖；圖2是示出本發(fā)明的一個實施方式的方框圖；圖3示出可用于實施本發(fā)明的實施方式的計量裝置的實施方式；圖4是示出圖示測試數據的一個示例的曲線；圖5示出代表圖4所示的數據的單條曲線的示例；圖6示出可用于實施本發(fā)明的實施方式的填料裝置的剖面圖；以及圖7a至圖7d示出本發(fā)明的一個實施方式中使外管構件收縮的收縮裝置的剖面圖。全部幾個視圖中對應的參考標號表示對應的零件。文中所列范例以各種形式示出本發(fā)明的實施方式，且此類范例不應解釋為以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
具體實施例方式首先參照圖1，催化轉化器的示例總體上以標號2表示。催化轉化器2的所示實施方式包括外管構件4、以標號6表示的磚狀組合件以及一對端部密封件，每個端部密封件均以標號8表示。磚狀組合件6包括整體基材10和墊材料12。催化轉化器2的所示實施方式還包括一對熱屏蔽構件，每個熱屏蔽構件均以標號14表示，位于形成氣隙18的頸縮段16中。整體基材10可由用于本領域的任何合適合適的材料制成。墊材料12可由任何合適的材料如不銹鋼網型材料或不可燃纖維型材料形成。一般而言，墊材料12可以是至少可部分壓縮的材料。應當注意的是，在組裝好的催化轉化器2中，外管構件4通常抵靠磚狀組合件6施加壓強。具體而言，外管構件4的內表面在墊材料12上施加壓強，墊材料12轉而在整體基材10上施加壓強。外管構件4施加在墊材料12上的壓強產生的摩擦力有助于將磚狀組合件6相對于外管構件4保持在相對固定的位置。在外管構件4相對磚狀組合件6將尺寸定得過大的情況下，外管構件4的內表面與磚狀組合件6之間存在的壓強過小。當外管構件4與磚狀組合件6之間存在的壓強過小時，墊材料12與外管構件4之間產生的摩擦力可能不足以防止磚狀組合件6相對于外管構件4移動。反之，當外管構件4相對于磚狀組合·件6將尺寸定得過小時，可能在磚狀組合件6上施加過大的壓強。過壓可能導致整體基材10斷裂或過度壓縮墊材料12。傳統(tǒng)上，已利用間隙體積密度(GBD)作為外管構件4施加在墊材料12上的壓強的指標。GBD代表墊材料12在外管構件4內的簡單體積重量描述?？赏ㄟ^將墊材料12的基本重量除以分隔外管構件4的內表面和整體基材10的平均距離計算出GBD。通過將墊材料12的重量除以墊材料12的面積計算出基本重量。雖然傳統(tǒng)上已利用GBD作為用以估算防止磚狀組合件6相對于外管構件4移動所需的壓強的機構，但是GBD與限制整體基材10的關系有限。圖2是示出組裝代表本發(fā)明的一個實施方式的催化轉化器的方法的示例性步驟的流程圖。在所示的方法的實施方式中，該方法包括以下步驟至少計量墊材料的代表性樣本，以標號110表示；在曲線圖上繪制數據以獲得代表性壓強曲線，以標號112表示；計量待用于催化轉化器中的磚狀組合件，以標號114表示；利用算法計算偏移以確定最終直徑，以標號116表不；將磚狀組合件插入外管構件中，以標號118表不；以及使外管構件收縮以實現(xiàn)期望直徑，以標號120表示。計量在圖2中以方框110舉例說明的代表性樣本的步驟通常包括使用任何合適的計量站如圖3所示且總體上以標號200表示的計量站壓縮至少一個代表性墊材料樣本。在所示的實施方式中，計量站200包括多個計量構件,每個計量構件均以標號210表示。計量構件210確立總體上以212表示的接納區(qū)域。每個計量構件210都能夠沿大致直線路徑朝著和離開接納區(qū)域212的以標號214表示的中心移動。每個計量構件210都可包括構造成用以測量構件210在位于接納區(qū)域212內的磚狀組合件上施加的壓強的傳感器(未示出)。在計量站200的一些實施方式中，可利用位于計量構件210外部的傳感器來測量計量構件210施加的壓強。計量站200還可包括構造成用以控制計量構件210相對于中心214的移動的控制器216。控制器216還可包括能夠記錄構件210在相對于中心214的多個位置施加的壓強的任何合適的機構。控制器216可以是能夠執(zhí)行所述功能的任何合適的機構，例如計算機。應當注意的是，在計量裝置200的一些實施方式中，可將控制器216的功能分配給任何數目的部件。例如，可利用第一計算機來控制和記錄構件210相對于中心214的位置，并且可利用第二計算機來測量和記錄構件210施加的壓強。參照圖3，以下描述代表上述計量裝置200在計量包括整體基材10和墊材料12的磚狀組合件6過程中的示例性用法。為使計量裝置200精確計量磚狀組合件6，必須將磚狀組合件6定位在接納區(qū)域212內。一般而言，磚狀組合件6可定位成使得磚狀組合件6的縱向軸線7與接納區(qū)域212的中心214對齊并延伸穿過接納區(qū)域212的中心214。當計量裝置200的上述實施方式用于測試基材時，控制器216可將計量構件210向接納區(qū)域212的中心214移動預定距離使得計量構件210開始壓縮磚狀組合件6。一旦計量構件210已行進預定距離，控制器216就可測量和記錄構件210施加的壓強。計量裝置200也可構造成用以識別構件210與所計量的磚狀組合件6之間的第一接觸，并將第一接觸位置設為磚狀組合件6的外邊界。這樣，計量裝置200可確定在構件210壓縮組合件6時構件210相對于磚狀組合件6的位移。另外，在構件沿著中心214的方向行進并且壓縮磚狀組合件6時，控制器216可記錄構件210在不連續(xù)的位置處施加在磚狀組合件6上的壓強。裝置200也可構造成用以將構件210從磚狀組合件6的外邊界移向接納區(qū)域212 的中心214直到構件210開始抵靠磚狀組合件6施加預定壓強為止。一旦達到預定壓強，控制器216就可記錄構件210相對于磚狀組合件6的外邊界的初始位置的位置，該位置代表墊材料12的外邊界在給定壓強下的位移。為了執(zhí)行如圖2的流程圖中所列的本發(fā)明的本實施方式的計量步驟110，可利用計量站200或任何其他合適類型的計量站來計量墊材料12的樣本。為了繼續(xù)進行計量步驟110，可將墊材料12的樣本卷繞在代表整體基材的毛胚周圍?？刹捎妙愃朴谌缟纤龅姆绞綄|材料12和磚狀組合件6放置在接納區(qū)域212內。一旦組合件正確定位在接納區(qū)域212內，控制器216就可將構件210引向接納區(qū)域212的中心214。當構件210在預定位置移向接納區(qū)域212的中心時，構件210可暫停預定時間段或停留時間。一旦已經過去預定停留時間，控制器216就記錄構件210的位移和所施加的壓強。在記錄位移和壓強后，控制器216可使構件210再前移一段距離。在構件210前移預定距離后，構件210可再次暫停停留時間。一旦已經過去停留時間，控制器216就可再次記錄壓強和構件的位移?？蛇B續(xù)重復該過程直到達到最終壓強為止。一般而言，最終壓強可大于催化轉化器中的期望最終保持的壓強。在達到最終保持的壓強并記錄停留時間過后的位移和壓強后，控制器216可使計量構件210遠離代表性磚狀組合件6而退回，直到可從接納區(qū)域212取下組合件6為止。可用毛胚和墊材料樣本的各種組合多次重復上述過程。在隨后的測試過程中所用的毛胚和墊材料的尺寸可以與之前測試的樣本不同。例如，可在該初始計量過程期間測試的墊材料的樣本的厚度和重量可以與首先測試的墊材料不同。此外，墊材料的厚度和重量可與對于在催化轉化器的生產期間可從供應商接收的墊材料的希望厚度和希望重量的范圍(spectrum)交叉。同樣，用以在預計量測試中代表整體基材的毛胚的尺寸在該測試期間也可改變。例如，毛胚的直徑可從整體基材的最小希望值改變?yōu)檎w基材的最大希望值。此外，可在此預計量步驟中測試墊材料和毛胚的多個組合件。另外，墊材料和毛胚的尺寸確定可混雜。例如，具有較重的重量的較厚的墊材料的組合件可與具有處于范圍下端的直徑的毛胚聯(lián)接。代表性樣本的其他實施方式可包括具有較小重量的較薄的墊材料，該墊材料與具有處于范圍較大端的直徑的毛胚結合。完成各種代表性墊材料和毛胚組合件的計量，就完成了現(xiàn)描述的示例性方法的第一步驟。根據圖2的方框112，一旦已計量各種代表性樣本，就可將控制器對每個樣本記錄的數據繪制在類似于圖4所示的曲線圖上。在該曲線圖中，將對每個樣本測量的壓強值繪制在曲線圖的I軸上，并且將在計量步驟期間記錄的位移值繪制在曲線圖的X軸上。一般而言，位移越大，測量到的壓強就越大。一旦所有測量到的數據都已被繪制在壓強相對位移的曲線圖上，就可以采取任何合適的方式將數據合并為代表性數據曲線，并且如圖5所示繪出。例如，可將繪制在圖4的壓強相對位移曲線上的集合數據平均以獲得代表性曲線。還應當注意的是，可對所測試的代表性組合件測量和記錄任何數目的數據點。此夕卜，測試點可處于用于代表性組合件的任何合適的范圍內。例如，在本發(fā)明的一些實施方式中，發(fā)明人預期所測試的代表性組合件的壓強范圍正好開始于最終目標壓強下方并且持續(xù)到超過目標壓強為止。另外，在本發(fā)明的一些實施方式中，發(fā)明人預期可測量在至少五個不同位移處的壓強。應當注意的是，在本發(fā)明的一些實施方式中，一般而言，所測量的數據量越大，找到代表性曲線所需的時間就越多。 在本發(fā)明的該示例中，一旦已根據步驟112獲得用于圖5中墊材料的代表性松弛壓強曲線，就將待用于催化轉化器中的墊材料和整體基材的組合件放置在計量裝置中并進行測量，如圖2中以標號114表示的方框所示。為了計量墊材料和整體基材，首先以類似于上述的方式將用于催化轉化器的磚狀組合件放置在計量裝置200中。本領域的技術人員應當理解，用于最終催化轉化器的制造規(guī)格會限定由制造商將允許分配在整體基材上而不會拒斥最終組件的最大壓強。相應地，對于一些制造商而言，在計量期間不可超過該值。一旦墊材料和整體基材的組合件已被放置在計量裝置內，就可將計量構件移向磚狀組合件以接觸磚狀組合件，并且控制器將繼續(xù)將計量構件引向組合件的中心。計量構件將繼續(xù)朝著接納區(qū)域的中心直到計量構件開始在磚狀組合件上施加預定壓強值為止。在本發(fā)明的一些實施方式中，預定壓強值可基于可施加在墊材料和整體基材的組合件上的最大壓強。例如，在該實施方式中，計量構件將繼續(xù)移向接納區(qū)域的控制器直到達到大致等于組合件的最大壓強的80%的壓強為止。應當注意的是，如文中所用的最大壓強是指期望抵靠完全組裝好的催化轉化器中的磚狀組合件施加的最大壓強。在所述的實施方式中，一旦計量構件實現(xiàn)大約等于最大值的80%的壓強值，控制器就可記錄計量構件的位移。在本發(fā)明的一些實施方式中，在轉化器的最終組件中預定壓強值可處于最大值的約30% -80%的范圍內。在另一些其他實施方式中，預定壓強值可處于最大值的約30%-90%的范圍內。在本發(fā)明的又一些其他實施方式中，預定壓強值可處于最大值的約30% -95%的范圍內。此外，在本發(fā)明的一些實施方式中，預定壓強值可高達最大值的98 %或99 %。本領域的技術人員可以理解，墊材料將在初始壓縮后開始松弛。因此，如果計量構件保持在固定的位移處，則計量構件施加的壓強將隨著墊材料的松弛而在該點處逐漸下降。相應地，隨著墊材料松弛，控制器將使計量構件移向接納區(qū)域的中心以保持墊材料上的壓強大約等于期望壓強。此時，控制器可繼續(xù)監(jiān)測計量構件的位移。一旦計量構件的位移在過了預定時間段后變得相對恒定，控制器就可記錄測量到的位移。應當注意的是，該預定時間段可以是任意合適的時間，例如15秒鐘。在本發(fā)明的一些實施方式中，應當注意的是，只要達到預定壓強值就可在不允許經過停留時間或者通過更短的停留時間如一秒鐘的情況下來測量位移?？刂破骺梢匀魏魏线m的方式確定壓強何時穩(wěn)定。例如，在一些實施方式中，控制器可僅將一組預定的位移值記錄在有限大小矩陣中。一旦矩陣已被填滿，那么在增加新位移值到矩陣時就可去除最舊值。相應地，當第一位移值和最終位移值大致相等時，計量構件穩(wěn)定并且控制器可記錄最終位移值。還可記錄在最終位移處的精確壓強值。在記錄最終位移和施加在組合件上的壓強值后，計量構件當時可遠離磚狀組合件而后退。在本發(fā)明的一些實施方式中，計量構件可移動離開磚狀組合件的中心直到大致為零值的壓強施加在磚狀組合件上為止。在本發(fā)明的一些實施方式中，計量構件可遠離磚狀組合件而后退，直到各構件不再接觸磚狀組合件為止。一旦計量構件從磚狀組合件向后退，計量構件就可重新壓縮磚狀組合件。在本發(fā)明的一些實施方式中，可通過將計量構件移動到在初始壓縮步驟中確定的最近測量到的位移位置來實現(xiàn)重新壓縮。在重新壓縮期間，一旦計量構件到達期望位置，控制器就將記錄在該重新壓縮期間所施加的初始壓強值。該壓強值可與在初始壓縮期間測量到的壓強值不 同。在對磚狀組合件的重新壓縮繼續(xù)時，控制器可以以之前確定的位移值將計量構件保持在大致固定的位置，并且控制器可繼續(xù)記錄計量構件施加在整體基材上的壓強。通常，當各構件首次到達前一位移時，峰值壓強施加在墊材料上。峰值壓強值會被記錄，然后計量構件施加在磚狀組合件上的壓強通常將隨著墊材料松弛而下降?？赏ㄟ^在有限大小矩陣中記錄下降壓強值來確定墊材料最終穩(wěn)定時的壓強。一旦矩陣已被填滿數據，新的壓強值就將取代最舊值。只要矩陣中的最舊值大致等于矩陣中的最新值，就已實現(xiàn)基本上穩(wěn)定的壓強。一旦已確定基本上穩(wěn)定的壓強，就可記錄實際位移和穩(wěn)定的壓強，并且計量構件可脫離磚狀組合件。應當注意的是，在一些實施方式中，計量構件可被保持在相對固定的位置處持續(xù)預定時間段，然后可記錄壓強。一旦已記錄最終壓強值，就可使計量構件遠離磚狀組合件而后退，從而完成壓縮和重新壓縮步驟。應當注意的是，在本發(fā)明的一些實施方式中，在重新壓縮步驟期間，一旦計量構件到達預定位移位置，就可持續(xù)測量壓強預定停留時間。一旦已經過了預定停留時間，就可記錄在此時的壓降并完成重新壓縮步驟。另外，應當注意的是，在本發(fā)明的一些實施方式中，在重新壓縮步驟中所選擇的位移可較大，或換言之，磚狀組合件可被壓縮到比在初始壓縮步驟中確定的直徑更小的直徑?？捎捎谂c磚狀組合件的重新壓縮相關聯(lián)的未確定的壓降而可以選擇比先前測量到的位移更大的位移值。圖2的方框116表示示例性實施方式的下一步驟。在此步驟中，結合圖5所示的代表性曲線在計量磚狀組合件6的過程中得到的數據可用來推導外管構件4的目標直徑。具體而言，用于所計量的磚狀組合件6的數據可用來計算可應用于代表性曲線的偏移。一般而言，偏移代表考慮了墊材料在重新壓縮后的彈性損失的校正系數。只要墊材料被壓縮、從壓縮狀態(tài)釋放并被重新壓縮，墊就會損失部分彈性。相應地，在初始測量后初始計量數據不再精確。與重新壓縮相關聯(lián)的壓強損失可取決于許多因素，例如所用的墊材料的類型、墊材料的厚度、墊材料的制造商、計量期間施加在墊材料上的峰值壓強以及墊材料是否為膨脹性材料。相應地，考慮重新壓縮后與墊材料相關聯(lián)的壓強下降而計算出偏移?？刹捎萌魏魏线m的方式確定偏移。例如，可利用線性回歸來基于之前獲得的數據確定用于偏移的方程。在本發(fā)明的一些實施方式中，可利用任何其他合適的方法來推導出代表偏移的方程。例如，可利用在墊材料的松弛期間記錄的數據來推導出代表偏移的指數方程。在利用線性回歸來推導出偏移或Λ的情況下，可利用直線方程y = mx+b來計算偏移。在上述方程中，y代表歸因于墊材料的重新壓縮的壓強下降，并且m代表斜率?？筛鶕纱硇詨|材料和毛胚組合件樣本的測試得到的代表性壓強曲線的可應用部分估算斜率。字母b代表y截距，并且通?？蓪截距估算為0，因為零位移使得沒有壓強施加在墊材料上。已知y、m和b的值，可對X求解以上方程，X代表關于在組裝好的催化轉化器中實現(xiàn)期望壓強所需的線性位移的調節(jié)的估算。一旦已對所計量的墊材料和整體基材的磚狀組合件計算出偏移，就可計算出將期望的最終壓強施加在之前步驟中計量的磚狀組合件上所需的外管構件的最終直徑。除一般的松弛壓強曲線外，還可使用以上計算出的偏移來確定外管構件的最終直徑。具體而言，可 根據代表性壓強曲線確定實現(xiàn)期望壓強所需的位移值并通過以上計算出的偏移值抵消位移值以確定外管構件的期望直徑，從而在磚狀組合件和組裝好的催化轉化器上施加期望壓強。一旦已通過計量裝置計量墊材料和整體基材的組合件，并且已確定外管構件的期望尺寸，就可將磚狀組合件插入未成形的外管中。在本發(fā)明的一些實施方式中，可預壓縮外管構件以確保外管構件至少將最小摩擦力施加到組合件上，以確保在催化轉化器的組裝過程期間組合件保持在外管構件內。在本發(fā)明的一些實施方式中，磚狀組合件可寬松地插入外管構件中。不論外管構件是否已被預壓縮，都可以以任何合適的方式將磚狀組合件插入外管構件中。應當注意的是，組合件插入管構件中的速度可取決于施加在外管構件上的預收縮量。另外，應當注意的是，外管構件首先作用在墊材料和整體基材的組合件上的壓強將隨著墊材料松弛而稍微下降。圖6示出總體上以標號300表示的插入裝置，其構造成用以將磚狀組合件6插入外管構件4中。在所示的實施方式中，裝置300包括構造成用以定位外管構件4的U形裝載段302。裝置300還包括缸筒機構304。缸筒機構304可包括用于本領域的任何合適的缸筒，例如氣壓或液壓缸筒。在所不的實施方式中，缸筒機構304包括缸筒部306,該缸筒部306包括桿部段308和推進器段310。推進器段310大致與鄰接諸如漏斗之類的錐形構件314的開口 312對齊。在所示的實施方式中，缸架316支撐缸筒機構304。在操作中，可將包括墊材料10和整體基材12的磚狀組合件6安放成鄰近推進器段310。在啟動缸筒部分306后，推進器段310將沿著開口 312的方向移動。推進器段310將接觸磚狀組合件6并推動磚狀組合件6通過開口 312。在所示的實施方式中，緊接著穿越開口 312之后，磚狀組合件6移動到錐形構件314中。在磚狀組合件6穿過錐形構件314時，磚狀組合件6被輕度壓縮。在離開錐形構件314后，磚狀組合件6被推進器段310推到外管構件4中。一旦磚狀組合件6在外管構件4中定位在期望位置，就可從外管構件4抽出推進器段310。一般而言，外管構件4與磚狀組合件6之間存在足夠的摩擦力，以在抽出推進器段310時將磚狀組合件6保持在相對固定的位置。根據圖2的方框120，外管材料4此時可收縮，從而減小外管4的直徑。在一些實施方式中，外管構件4可整體減小直徑。在其他實施方式中，只有外管構件4的保持磚狀組合件6的部分可減小直徑。應當注意的是，外管構件的直徑可以以任何合適的方式減小，例如借助于收縮器裝置或旋壓裝置，包括轉讓給本發(fā)明的受讓人并且通過引用全文而結合于本文中的美國專利申請序號10/845，282中所描述的各個裝置。在本發(fā)明的該實施方式中，外管構件的直徑可收縮到取決于之前計算出的偏移的計算值，所述偏移根據用于外管構件中的磚狀組合件的計量尺寸和代表性松弛壓強曲線確定。圖7a至圖7d示出總體上以標號400表示的收縮器裝置的多個剖面圖。收縮器400包括底板402，該底板402包括大致延伸通過其中心的孔404。總體上各以標號406表示的多個壓縮機構附連到底板402的上表面。每個壓縮機構406都可包括一對豎壁408。每個豎壁408都可包括大致延伸通過所述中心的孔。此外，壓縮機構406還可包括具有圓形截面的軸向支撐件410。每個軸向支撐件410都可將尺寸設置成使得支撐件410可定位在豎直壁408的孔內。在所示的實施方式中，多個安裝螺釘412可將豎壁408固定到底板402的頂面。仍參照圖7a至圖7d，壓縮機構406還可包括延伸通過軸向支撐件410中的孔并進入壓縮構件414的附加安裝螺釘413。該實施方式所示的壓縮構件414的總體形狀為部 分圓形，包括弓形表面416在其間延伸的兩條直邊。應當注意的是，在所示的實施方式中，弓形表面包括設計成與外管構件4的外表面相符的弓形輪廓。然而，在可選實施方式中，弓形部分416可包括平面形輪廓。安裝螺釘413可延伸到壓縮構件414中并且可將壓縮構件414固定到軸向支撐件410。此外，圖7a中壓縮構件414的位置為未加載的壓縮構件的標準位置。在裝置的該實施方式中，壓縮構件414的重量設置為使得只要壓縮構件414未裝載，壓縮構件414就返回到此位置。下面仍參照圖7a至圖7d來描述收縮器400在使外管構件4收縮的過程中的操作。如圖7a所示，壓縮構件414在弓形表面416向上定向的情況下從所示的未加載位置開始。圖7b示出利用收縮器400壓縮外管構件4的步驟。在所示的步驟中，將管4從其中弓形表面416面對的方向裝載到收縮器400中。應當注意的是，通過孔404的中心隔開壓縮構件414的距離應小于外管4的預壓縮外徑。如圖7c所示，液壓或機電柱塞420可驅動管4通過收縮器400。外管構件4行進通過收縮器400的接納區(qū)域404致使壓縮構件414繞著軸向支撐件410轉動。另外，壓縮構件414的弓形表面416接觸外管4的外表面。隔開弓形表面416的距離應約等于之前計算出的外管4的直徑。外管構件4穿過構件414壓縮了外管構件4并減小了外管構件4的外徑。另外，應當注意的是，在任何給定時間，壓縮構件414各自接觸外管構件4的僅一部分。因此，使外管構件4收縮所需的力比如果要同時沿外管構件4整體長度壓縮外管構件4的整個表面所需的力更小。在一些實施方式中，收縮器400可設計成在任何一個給定時間使外管構件4間沿外管構件4的整個長度收縮。圖7d示出完全穿過收縮器400后的外管4。應當注意的是，外管4的外徑小于管4變形前的外徑。另外，應當注意的是，在所示的收縮器400的實施方式中，外管4的長度被限制在弓形表面416的長度。應當注意的是，可結合或取代收縮器400利用任何合適的裝置來使外管構件4收縮。例如，可以以合適的方式利用旋轉機構來減小外管構件4的直徑。
一旦外管構件4的直徑已被減小尺寸以抵靠縮小的外管構件4而壓縮磚狀組合件6的墊材料12從而將磚狀組合件6保持在固定的位置，就可以以任何合適的方式縮小外管構件4的端部30、32。在圖I所示的催化轉化器的實施方式中，可將熱屏蔽構件14插入外管構件4的任意一端30、32上的開口中。外管構件4的端部30、32然后可以以任何合適的方式縮小，例如借助于旋壓裝置，以形成直徑減小的管端30、32。外管構件4的端部30、32的直徑減小允許外管構件4將熱屏蔽構件14保持在相對固定的位置。一旦催化轉化器2的端部30、32的直徑已縮小，就已完成催化轉化器2的組裝。在隨后的催化轉化器的組裝中，無需重復整個上述方法。取而代之的是，組裝過程可開始于要用于隨后的催化轉化器2的組裝中的包括整體基材10和墊材料12的磚狀組合件6的計量。當確定隨后的催化轉化器2的外管構件4的期望最終直徑時，之前獲得的代表性樣本的數據曲線可用于計算外管構件4的最終直徑?；谡f明的目的，以下代表計算偏移的簡化示例。在以下示例中，圖5的曲線代表在計量樣本前確定的代表性曲線。應當注意的是，關于圖5所示的代表性曲線，用于所測量的數據點的最佳擬合曲線為I = 30. 581e°_9556x，其中“X”為位移并且“y”為壓強。相應地，曲線的導數方程為y, = 30.581e°_9556x。在以下簡化示例中，在最終轉化器組件中期望在墊·材料和整體基材的組合件上施加的壓強約等于70psi。在該示例中，目標計量壓強為最終壓強的約90%或63psi。因此，以上述方式，可首先壓縮要用于最終轉化器組件中的磚狀組合件直到計量站在磚狀組合件上施加63psi的壓強為止。一旦達到63psi壓強，計量站就將記錄位移并且然后從磚狀組合件抽出計量構件。在該示例中，當在磚狀組合件上施加63psi的壓強值時計量站測量到O. 73mm的位移值。一旦從磚狀組合件抽出襯墊，磚狀組合件就可被再次壓縮到O. 73mm的位移并且在預定停留時間后測量計量構件施加的壓強的變化。在該示例中，在大致固定的直徑處磚狀組合件施加的壓強從停留時間改變約5psi。具備以上確定的信息，就可以以任何合適的方式計算出偏移。在該示例中，用線性方程Ay = m* Δχ+b計算出偏移,其中Ay代表計量的磚狀組合件在經過停留時間的壓強變化，m代表代表性曲線在測試點的斜率，并且Ax代表偏移。應當注意的是，b代表y截距，其通常為O。相應地，顯然ΛΧ= Λ y/m，或者偏移等于壓強變化除以斜率。在此情況下，代表性曲線在63psi測試點的斜率為63。這可通過求解用于在試驗壓強下的位移的曲線方程、求解方程的微分并且然后使用計算出的位移來獲得曲線在計算出的位移處的斜率來確定。相應地，在該示例中可通過除法Δ y/m或5/63 (等于O. 079)來計算Δχ或偏移。如上所述，用于該不例的目標壓強為70psi。根據圖5中的代表性曲線,O. 867mm的位移應實現(xiàn)期望的70psi值。該值應被以上計算出的O. 079的Λ X抵消，以考慮由于所計量的組合件的重新壓縮的壓強損失。因此，用于所計量的組合件的目標位移為O. 946mm。相應地,外管構件4的尺寸應當減小以確保磚狀組合件4的外徑約等于最終組件中的O. 946mm。本領域的技術人員可以理解的是，可以以任何合適的方式改變以上過程的步驟。例如，在磚狀組合件6插入外管構件4之前，外管構件4的尺寸可用收縮器400、旋轉機構或任何其他合適的裝置確定。一旦已正確設定外管構件4的直徑，就可將磚狀組合件6插入外管構件4中。在本發(fā)明的其他實施方式中，外管構件4的期望直徑可使得外管構件4的直徑可必須增大而不能減小。相應地，本領域的技術人員可以理解的是，可利用擴張器來擴大外管構件4的直徑。一旦擴張器已將外管構件4的直徑擴大到期望尺寸，就可以以常規(guī)方式將磚狀組合件6插入擴大的外管構件4中。雖然已將本發(fā)明描述為具有示例性設計，但是可在此公開內容的精神和范圍內進一步修改本發(fā)明。因此本申請旨在利用其總體原理涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途和改裝。 此外，本申請旨在涵蓋由本發(fā)明所屬領域的公知或習慣實踐得到的與本公開內容偏離的內容。
權利要求
1.一種制造催化轉化器(2)的方法，所述催化轉化器(2)包括具有直徑的管(4)以及包括整體基材(6)和墊材料(12)的組合件，所述方法包括以下步驟 壓縮包括環(huán)繞至少一個整體基材的至少一種代表性墊材料的多個代表性組合件以獲得體現(xiàn)所述代表性組合件的特性的一組數據；壓縮所述組合件以獲得體現(xiàn)所述組合件的特性的第一組數據；其特征在于以下步驟 重新壓縮所述組合件以獲得體現(xiàn)所述組合件特性的第二組數據；將所述組合件插入到所述管中； 基于體現(xiàn)所述代表性組合件的特性的所述一組數據確立曲線；以及 基于所述曲線以及體現(xiàn)所述組合件的特性的所述第一組和第二組數據確定所述管的尺寸。
2.如權利要求I所述的制造催化轉化器的方法，其特征在于，利用線性回歸確定所述管的尺寸。
3.如權利要求I所述的制造催化轉化器的方法，其特征在于，利用二次回歸確定所述管的尺寸。
4.如權利要求I所述的制造催化轉化器的方法，其特征在于，所述壓縮步驟包括使接觸襯墊從所述墊材料的邊界以預定距離前移以及測量在經過預定時間后抵靠所述接觸襯墊施加的力并將所述接觸襯墊移動到所述邊界。
5.如權利要求I所述的制造催化轉化器的方法，其特征在于，所述曲線具有斜率，體現(xiàn)所述組合件的特性的所述第一組數據包括第一壓強值并且體現(xiàn)所述組合件的特性的所述第二組數據包括第二壓強值，所述第一壓強值與所述第二壓強值之間的差值代表壓強差，并且所述壓強差除以所述斜率代表用于確定所述管的尺寸的偏移。
6.如權利要求5所述的制造催化轉化器的方法，其特征在于，所述組合件至少部分由膨脹性材料形成。
7.如權利要求6所述的制造催化轉化器的方法，其特征在于，所述代表性組合件至少部分由膨脹性材料形成。
8.如權利要求I所述的制造催化轉化器的方法，其特征在于，所述管的所述尺寸確定包括使所述管收縮。
9.如權利要求I所述的制造催化轉化器的方法，其特征在于，所述管的所述尺寸確定包括使所述管擴張。
10.一種用于制造催化轉化器的裝置，其特征在于如權利要求I至9中任一項所述的方法步驟。
11.如權利要求10所述的用于制造催化轉化器的裝置，其特征在于，借助于計量站(200)完成初始計量和重新計量。
12.如權利要求11所述的用于制造催化轉化器的裝置，其特征在于，所述計量站(200)包括多個計量構件(210)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造催化轉化器(2)的方法，所述催化轉化器(2)包括具有直徑的管(4)以及包括整體基材(6)和墊材料(12)的組合件，所述方法包括以下步驟壓縮包括環(huán)繞至少一個整體基材的至少一種代表性墊材料的多個代表性組合件以獲得體現(xiàn)所述代表性組合件的特性的一組數據；壓縮所述組合件以獲得體現(xiàn)所述組合件的特性的第一組數據；其特征在于以下步驟重新壓縮所述組合件以獲得體現(xiàn)所述組合件特性的第二組數據；將所述組合件插入到所述管中；基于體現(xiàn)所述代表性組合件的特性的所述一組數據確立曲線；以及基于所述曲線以及體現(xiàn)所述組合件的特性的所述第一組和第二組數據確定所述管的尺寸。
文檔編號F01N3/28GK102943702SQ20121033482
公開日2013年2月27日 申請日期2008年4月24日 優(yōu)先權日2007年4月25日
發(fā)明者大衛(wèi)·梅菲爾德 申請人:赫斯工程股份有限公司