專利名稱：尤其用于汽車排氣催化劑的雙層壁式殼體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙層壁式殼體，主要用于汽車的排氣催化劑，其中含有用于可流過排氣的金屬催化劑載體。
催化劑載體已知有多種形式。金屬催化劑載體的一個例子可見EP-A-0245737。催化劑載體可例如用金屬板構(gòu)成，或也可以通過粉末冶金制備。
這種催化劑載體裝在一個殼體內(nèi)。由于在這種機體內(nèi)因熱交變負(fù)荷產(chǎn)生機械應(yīng)力，已經(jīng)提出了一些建議，如何通過殼體的適當(dāng)造型或通過殼體的特殊設(shè)計來降低這種機械應(yīng)力。
由EP-B-0435936已知一種尤其用于汽車的排氣催化劑雙層壁式殼體。蜂窩狀催化劑載體支承在內(nèi)套管上，后者裝在一個外套管中。此內(nèi)套管可在外套管內(nèi)沿縱向膨脹。通過一種滑動配合來保證此縱向的可膨脹性。
由DE-U7401002已知一種催化劑載體的殼體，它有一個外套和一個內(nèi)殼。這種殼體用于安裝陶瓷的催化劑載體。在內(nèi)殼與催化劑載體之間，裝有一個可壓縮的海綿狀隔熱層。
為了遵守日益嚴(yán)格的環(huán)境保護法規(guī)，排氣催化劑的冷起動特性和再起動特性也就顯得越來越重要。殼體的隔熱性能對于這一特性起重要作用，所以本文要在能經(jīng)濟地制造的同時尋找改善的途徑。
因此，本發(fā)明的目的是，創(chuàng)造一種尤其用作催化劑外套的雙層壁式殼體，這種殼體能易于制造和成本低，具有高的穩(wěn)定性和有利的隔熱特性。此殼體還應(yīng)適用于排氣系統(tǒng)其它的例如錐形區(qū)段，尤其是鑒于其隔熱性能。
此目的通過具有權(quán)利要求1的特征的雙層壁式殼體以及通過按權(quán)利要求16所述的制造這種雙層壁式殼體的方法來達(dá)到。在各從屬權(quán)利要求中說明了有利的設(shè)計，并在下面借助于附圖所表示的實施例進行詳細(xì)的介紹。
尤其用于汽車排氣催化劑的雙層壁式殼體有一個內(nèi)殼和一個外套，外套間隔一定距離地基本上同心地圍繞著內(nèi)殼，內(nèi)殼和外套在兩端緊密地互相貼靠。在這種情況下，內(nèi)殼至少在兩個端部通過外套的收縮在壓力下被固定住，以及，外套上制有朝內(nèi)殼方向的壓痕。這些壓痕最好基本上均勻地沿殼體的長度和圓周分布，以獲得一種均勻的機械穩(wěn)定性。
內(nèi)殼和外套用金屬板制造，它們的總壁厚比迄今已知的殼體壁的厚度小。為了使殼體獲得足夠高的穩(wěn)定性，外套制有朝內(nèi)殼方向的壓痕，它們最好對稱地制 在外套上。這些壓痕最好設(shè)計為，它們能給予殼體即沿徑向以及又沿切向的高的穩(wěn)定性。由此并通過在內(nèi)殼和外套之間所形成的起內(nèi)部隔熱裝置的中間腔，內(nèi)殼管可以迅速地與催化劑載體一起加熱，并共同達(dá)到一個比沒有外套時更高的溫度。由于這一特點降低了催化劑載體內(nèi)部的熱應(yīng)力。此外，內(nèi)殼不受任何外界影響，所以在材料選擇方面允許有較大的范圍。由于殼體的這些特性，內(nèi)殼的壁厚也可以減小。
殼體的隔熱性能還可以有目的地調(diào)整，只要使外套的部分壓痕與內(nèi)殼接觸，或在外套與內(nèi)殼上或兩者之間設(shè)附加的隔熱層或鍍層。除熱傳導(dǎo)之外，對流也起重要作用，前者最好通過內(nèi)殼和外套之間的間隙得到減少，后者則最好采用陶瓷的中間層來防止。但在高溫時重要的還有熱輻射，它可通過適宜的鍍層來減小或反射。按本發(fā)明的殼體提供了這樣的可能性，即，這些特點可以有目的地適應(yīng)尤其在催化劑中所提出的要求。其結(jié)果是改善了這樣一種催化劑的冷起動特性和再起動特性。
按本發(fā)明，外管由圓形或錐形地成形的最好是軋制金屬板構(gòu)成，彼此相遇的邊緣通過接縫技術(shù)互相連接起來。術(shù)語“圓形軋制”還應(yīng)理解為包括非圓形的橫截面形狀，其中例如可以涉及橢圓形或卵形。
按另一項有利的設(shè)想，內(nèi)殼由圓形軋制金屬板制成，并帶有一條沿此內(nèi)殼整個長度延伸的分縫，這種設(shè)計的優(yōu)點是制造簡單，因為內(nèi)殼沿其周向看沒有封閉，并因而必須加工的接縫少了一條。
制造按本發(fā)明的雙層壁式殼體的方法包括下列步驟
-內(nèi)殼通過金屬板變形最好是軋制，形成保留一個分縫的圓柱形或圓錐形的形狀，-外套通過金屬板變形最好是軋制，形成圓柱形或圓錐形，以及通過接縫技術(shù)連接彼此相遇的邊緣，-將內(nèi)殼裝入外套內(nèi)，-外殼在其端區(qū)的兩個端面處，通過沿整個圓周向內(nèi)塑性變形，使內(nèi)殼在壓力下被固定，其中，外套事先或與此同時制造朝內(nèi)殼方向的壓痕。在這種情況下，在外套變形前，在內(nèi)殼和外套之間安置隔熱層。
在內(nèi)殼管的外側(cè)和/或在外套管的內(nèi)側(cè)，也可以設(shè)影響輻射特性的鍍層，例如一個氧化層。然后，在以后的裝配中，內(nèi)殼管和外套管的端頭在與一個相鄰件連接前或連接時互相焊接起來。
本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征借助于一個最佳實施例，亦即排氣催化劑加以說明。其中

圖1具有按本發(fā)明的雙層壁式殼體的排氣催化劑縱剖面；圖2a至2d示意表示這種殼體的制造過程。
圖1借助于排氣催化劑說明本發(fā)明的原理，它包含一個排氣催化劑載體3。有關(guān)催化劑載體3可例如是由金屬板制成的蜂窩體，它被一個內(nèi)殼1所包圍。內(nèi)殼1在兩端超出金屬的催化劑載體3。內(nèi)殼1被一個外套2同心地圍繞。外套2具有與內(nèi)殼1相應(yīng)的長度。外套2的外端部4、5朝內(nèi)殼1方向變形并貼靠在內(nèi)殼1上，使內(nèi)殼1受到壓力。由圖1可見，在以后的裝配狀態(tài)，外套和內(nèi)殼1、2互相之間以及與排氣系統(tǒng)的排氣管9連接起來。連接通過焊接構(gòu)成。在圖1的右側(cè)與另一根排氣管的相應(yīng)的連接沒有表示。
在內(nèi)殼1與外套2之間構(gòu)成一個管狀中間空腔10，它主要用作隔熱裝置。外套管制有壓痕11，它們最好設(shè)計成環(huán)形的，并沿殼體的長度均勻分布。壓痕11朝著內(nèi)殼1的方向。在圖中所表示的實施例的情況下，壓痕11與內(nèi)殼1不接觸，所以在內(nèi)殼與外套之間不形成任何附加的傳熱途徑。如果需要，也可以將壓痕制成直至貼靠在內(nèi)殼1上。也還可以混合采用在內(nèi)殼管上非接觸的和接觸的壓痕。除此以外，可以在中間空腔10內(nèi)設(shè)隔熱層。此雙層壁式殼體通過其特殊的結(jié)構(gòu)具有高的機械穩(wěn)定性。尤其是，壓痕11給予此殼體具有強的抗徑向變形的能力。因此，當(dāng)內(nèi)殼與外套的壁厚各有約0.5毫米以及中間空腔尺寸為0.3至2毫米時的殼體，它可獲得壁厚約1.5毫米的單層壁式殼體的穩(wěn)定性，但它的重量更輕和有更好的隔熱性能。
圖1所表示的殼體可按以下結(jié)合圖2所作的說明制成。在這里只涉及一個實施例。其它的制造方法也是可能的，尤其是還可以類似地制造錐形機體，它們可有利地用作催化劑的進口錐或出口錐，因為它們減少在冷起動或再起動時的熱損失。
一塊基本上矩形的金屬板軋制成一個圓柱形的外套1。此外套彼此相遇的邊緣互相焊接13。另一塊金屬板基本上圓形軋制為內(nèi)殼1。如圖2所示，內(nèi)殼有一條由對置的邊緣6、7確定的分縫8。
如此制成的內(nèi)殼和外套1、2互相插入，并在必要時置入隔熱的中間層12。內(nèi)殼最好安置成使它的分縫不直接在焊縫上。
已互相插入的內(nèi)殼和外套接著最好在它們的端部變形，使殼體的橫截面基本上與催化劑載體的外橫截面相一致。在這種情況下，外套2沿其圓周塑性變形，所以它與內(nèi)殼1接觸并在壓力下固定內(nèi)殼，與此同時，此內(nèi)殼至少產(chǎn)生彈性變形。在外套2上可以在事先或與此同時制造壓痕11。如由圖1和2可見，壓痕最好設(shè)計成在外套2圓周上的環(huán)形凹槽。這些壓痕應(yīng)大體上沿殼體長度均勻分布。環(huán)形的凹槽給予殼體如同一個波紋管那樣有一定的縱向彈性，以補嘗內(nèi)殼1和外套2之間的熱應(yīng)力。如果不需要這種效果，則也可以設(shè)其它類型的壓痕，它們可給予外套沿要求的所有方向的附加穩(wěn)定性。外套2和內(nèi)殼1也可以用不同的材料制造，例如鐵氧體和奧氏體，以優(yōu)化總體特性。
為了有目的地影響導(dǎo)熱特性，內(nèi)殼1的外側(cè)和/或外套2的內(nèi)側(cè)附加地設(shè)一種鍍層，它降低通過輻射進行的傳熱，這種熱輻射在排氣催化劑中所具有的溫度情況下已經(jīng)起到了重要的作用。在這一方面可以考慮的尤其是氧化層或反射層。
本發(fā)明特別適用于汽車的排氣催化劑，它能滿足特別嚴(yán)格的環(huán)境保護法規(guī)，因為在冷起動和熱起動時的起動性能可以得到改善。
權(quán)利要求
1.尤其用于汽車排氣催化劑的雙層壁式殼體，它有一個內(nèi)殼(1)，一個間隔一定距離基本上同心地圍繞著內(nèi)殼(1)的外套(2)，內(nèi)殼(1)和外套(2)在兩個端部互相緊密地貼靠，其特征為內(nèi)殼(1)至少在兩個端部(4、5)通過收縮外套(2)在壓力下被固定；以及，外套(2)制有朝內(nèi)殼(1)方向的壓痕(11)。
2.按照權(quán)利要求1所述的雙層壁式殼體，其特征為壓痕(11)沿圓周方向環(huán)形地制在外套(2)上，最好設(shè)計成內(nèi)凹槽。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的雙層壁式殼體，其特征為壓痕(11)與內(nèi)殼(1)不接觸。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的雙層壁式殼體，其特征為壓痕(11)至少部分地接觸內(nèi)殼(1)。
5.按照權(quán)利要求1、2或3所述的雙層壁式殼體，其特征為在外套(2)與內(nèi)殼(1)之間至少有一個隔熱層(12)或鍍層。
6.按照權(quán)利要求5所述的雙層壁式殼體，其特征為隔熱鍍層是一個影響輻射特性或反射特性的層(12)。
7.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的雙層壁式殼體，其特征為殼體有一個圓柱形內(nèi)腔，它最好有裝在其中的催化劑載體(3)。
8.按照權(quán)利要求1至6之一所述的雙層壁式殼體，其特征為殼體有一個錐形內(nèi)腔，它最好有裝在其中的催化劑載體。
9.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的雙層壁式殼體，其特征為外套(2)由軋制金屬板制造，以及，彼此相遇的邊緣通過接縫技術(shù)(13)互相連接。
10.按照權(quán)利要求9所述的雙層壁式殼體，其特征為邊緣互相焊接(13)，尤其激光束焊接。
11.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的雙層壁式殼體，其特征為內(nèi)殼(1)是一塊有一個分縫(8)的、成形的、最好是圓形軋制或錐形軋制的金屬板。
12.按照權(quán)利要求11所述的雙層壁式殼體，其特征為確定分縫(8)的內(nèi)殼(1)的邊緣(6，7)被外套(2)互相壓靠在一起。
13.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的雙層壁式殼體，其特征為內(nèi)殼管(2)的壁厚為0.3至1毫米，最好約0.5毫米。
14.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的雙層壁式殼體，其特征為外套管(2)的壁厚為0.3至1毫米，最好約0.5毫米。
15.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的雙層壁式殼體，其特征為內(nèi)殼管(1)與外套管(2)之間的最大距離約0.3至4毫米，最好約0.5至1毫米。
16.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的雙層壁式殼體，其特征為壓痕(11)沿殼體的長度基本上均勻地分布。
17.制造一種尤其用于汽車排氣催化劑的雙層壁式殼體的方法，殼體有一個內(nèi)殼(1)和一個間隔一定距離基本上同心地圍繞著內(nèi)殼(1)的外套(2)，內(nèi)殼(1)和外套(2)在兩個端部互相緊密地貼靠，其特征為-內(nèi)殼(1)通過金屬板變形最好是軋制，形成保留一個分縫(8)的圓柱形或圓錐形，-外套(2)通過金屬板變形最好是軋制，形成圓柱形或圓錐形，以及通過接縫技術(shù)連接彼此相遇的邊緣(6、7)，-內(nèi)殼(1)裝在外套(2)內(nèi)，-外套(2)在兩端沿整個圓周向內(nèi)塑性變形，所以內(nèi)殼在壓力下被固定，其中，外套(2)事先或與此同時制造朝內(nèi)殼(1)方向的壓痕(11)。
18.按照權(quán)利要求17所述的方法，其特征為在外套(2)變形前，在內(nèi)殼(1)和外套(2)之間安置隔熱層。
19.按照權(quán)利要求17或18所述的方法，其特征為在內(nèi)殼管(1)的外側(cè)和/或在外套管(2)的內(nèi)側(cè)，設(shè)一個影響輻射特性的鍍層，例如氧化層。
20.按照權(quán)利要求17至19之一所述的方法，其特征為內(nèi)殼管(1)和外套管(2)的端頭在與一個相鄰件(9)連接前或連接時互相焊接起來。
全文摘要
尤其用于汽車排氣催化劑的雙層壁式殼體,它有一個內(nèi)殼(1),一個間隔一定距離基本上同心地圍繞著內(nèi)殼(1)的外套(2),內(nèi)殼(1)和外套(2)在兩個端部互相緊密地貼靠,內(nèi)殼(1)至少在兩個端部(4、5)通過收縮外套(2)在壓力下固定,以及,外套(2)制有朝內(nèi)殼(1)方向的壓痕(11)。制造這種殼體是通過,內(nèi)殼(1)用金屬板軋制成保留一個分縫(8)的圓柱形或圓錐形;外套(2)用金屬板軋制成圓柱形或圓錐形,并通過接縫技術(shù)連接彼此相遇的邊緣(6、7);將內(nèi)殼(1)裝在外套(2)內(nèi);以及,外套(2)在兩端沿整個圓周向內(nèi)塑性變形,所以內(nèi)殼在壓力下固定,其中,外套(2)事先或與此同時制造朝內(nèi)殼(1)方向的壓痕(11)。
文檔編號F01N3/28GK1170451SQ95196916
公開日1998年1月14日 申請日期1995年11月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月20日
發(fā)明者路德維?！ぞS雷斯 申請人:發(fā)射技術(shù)有限公司