專利名稱：有扁平橫截面區(qū)的蜂窩體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蜂窩體，它有上側(cè)、下側(cè)、第一端面和第二端面以及兩個(gè)側(cè)邊區(qū)，此蜂窩體有扁平的橫截面區(qū)和波狀薄板層。薄板層最好已經(jīng)用催化活性的材料涂層。薄板層的至少一部分具有某種結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明還涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)的消音器以及具有上殼和下殼的外殼，上殼和下殼構(gòu)成一個(gè)空腔，以及涉及一種制造蜂窩體的方法，這種蜂窩體有上側(cè)、下側(cè)、第一和第二端面以及兩個(gè)側(cè)邊區(qū)。
例如由EP 0049489、EP 0121174、EP 0121175、EP 0245737或EP0245738已知一些蜂窩體，它們有許多可流過流體的通道并被一金屬套管所圍繞。這些文件公開了各種基本形狀的催化劑載體，它們優(yōu)先使用在汽車內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)內(nèi)。
對(duì)于例如在機(jī)動(dòng)鋸、割草機(jī)等中的氣缸工作容積小于250ccm尤其小于50ccm的小型發(fā)動(dòng)機(jī)，主要采用小尺寸的用于排氣凈化的蜂窩體。在這類裝置中，為了節(jié)省空間，蜂窩體往往布置在排氣系統(tǒng)罐狀擴(kuò)張段的隔壁中，在這里罐狀擴(kuò)張段同時(shí)起消音器的作用。
例如由DE 3829668或US 3597165已知此類裝置。EP 0 470 113也介紹了一種蜂窩體，它裝在大體垂直于流通方向延伸的隔壁內(nèi)。在本發(fā)明中也可運(yùn)用在那里公開的小型發(fā)動(dòng)機(jī)的特征。
本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種蜂窩體，由于它的結(jié)構(gòu)，所以這種蜂窩體的薄板層彼此有極好的穩(wěn)定性。本發(fā)明還有一個(gè)目的是應(yīng)創(chuàng)造一種消音器和一個(gè)外殼，蜂窩體與它們一起既節(jié)省空間又能穩(wěn)定地配合工作。本發(fā)明另一個(gè)目的是提供一種制造用于上述目的的蜂窩體的方法。
此目的通過具有權(quán)利要求1特征的蜂窩體、具有權(quán)利要求20特征的消音器、具有權(quán)利要求28特征的外殼以及具有權(quán)利要求30特征的方法達(dá)到。在有關(guān)的從屬權(quán)利要求中說明了有利的改進(jìn)。
一種有上側(cè)、下側(cè)、第一和第二側(cè)面以及第一側(cè)邊區(qū)和第二側(cè)邊區(qū)的蜂窩體具有扁平的橫截面區(qū)以及波狀的薄板層。在薄板層中至少一部分具有某種結(jié)構(gòu)，波狀薄板層最好已經(jīng)用催化活性材料涂層。所有的薄板層有第一共同固定區(qū)，它布置在第一側(cè)邊區(qū)內(nèi)。與圓形蜂窩體不同，圓形蜂窩體中例如有橫撐，而按本發(fā)明的蜂窩體是扁平的，這就已經(jīng)賦予蜂窩體本身高度的穩(wěn)定性。另一方面這種扁平橫截面區(qū)由于所有的薄板層在側(cè)邊區(qū)構(gòu)成固定區(qū)使得有可能防止它們所謂“伸縮(Teleskopieren)”。恰恰在蜂窩體上長(zhǎng)期持續(xù)地發(fā)生振動(dòng)時(shí)在蜂窩體中存在這樣的危險(xiǎn)，即各層脫開并在蜂窩體端面處顯現(xiàn)出來(lái)。但通過構(gòu)成共同固定區(qū)避免了這種危險(xiǎn)。此外，固定區(qū)構(gòu)成了一個(gè)使整個(gè)蜂窩體特別穩(wěn)定的部位。這最好通過至少一個(gè)第一共同固定區(qū)和一個(gè)第二共同固定區(qū)達(dá)到，其中，第一共同固定區(qū)布置在蜂窩體第一側(cè)邊區(qū)內(nèi)，第二共同固定區(qū)布置在蜂窩體的第二側(cè)邊區(qū)內(nèi)。共同固定區(qū)可以各構(gòu)成一個(gè)點(diǎn)狀區(qū)，但也可以分別沿一直線延伸。最好使兩個(gè)共同固定區(qū)彼此基本上處于相對(duì)位置。這樣做使蜂窩體特別穩(wěn)定。此外這給加工技術(shù)帶來(lái)好處，因?yàn)樵谟行┣闆r下對(duì)于固定區(qū)必要的加工步驟在兩個(gè)側(cè)邊區(qū)上基本上相同的高度進(jìn)行。固定區(qū)的結(jié)構(gòu)尤其還可以這樣選擇，即，使蜂窩體有一個(gè)或多個(gè)優(yōu)先方向，蜂窩體沿這些方向構(gòu)成特別高的強(qiáng)度。
共同的固定區(qū)例如可以這樣構(gòu)成，即在此區(qū)內(nèi)將所有的薄板層互相擠壓在一起。若薄板層是卷繞的，那么這種卷繞在固定區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)為使薄板層緊緊地彼此貼靠。由于它們之間存在摩擦，所以它們不再能滑移。通過摩擦遏止薄板層的運(yùn)動(dòng)能力可借助于至少外側(cè)與相鄰的薄板層內(nèi)側(cè)持續(xù)地連接而得到強(qiáng)化或也可以替代之。這可以通過釬焊、熔焊、粘結(jié)或其他連接可能性實(shí)現(xiàn)。這里還包括薄板層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)保證外側(cè)和內(nèi)側(cè)有形狀相配的連接。這種連接可以是嵌接、齒嚙合、但也可以是切口和薄板層相應(yīng)的褶皺。
部分薄板層具有某種結(jié)構(gòu)。但為了所有的薄板層構(gòu)成一個(gè)設(shè)在側(cè)邊區(qū)的固定區(qū)，這些結(jié)構(gòu)在那里必須至少整平到這樣的程度，即相鄰的內(nèi)側(cè)和外側(cè)能互相貼靠。這樣的整平可通過下列措施得到支持，即在固定區(qū)的范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)化薄板層的結(jié)構(gòu)至少小于在其余扁平橫截面區(qū)內(nèi)的結(jié)構(gòu)。以此方式扁平橫截面區(qū)的造型至少在某一部分可設(shè)計(jì)成正常的，以及結(jié)構(gòu)化的過渡便可限于固定區(qū)的范圍以及與之相鄰的區(qū)域。這就允許將蜂窩體設(shè)計(jì)成在其彈性特性以及其強(qiáng)度特性方面均具有優(yōu)先方向。
作為結(jié)構(gòu)化的結(jié)構(gòu)尤其可參考采用波紋、曲面、鋸齒或薄板的褶皺。此外薄板也可以有微結(jié)構(gòu)和小切口和孔。在EP 0484364、WO 93/20339、EP 0152560和DE 296 11143中介紹了層的結(jié)構(gòu)、種類和形狀。
在按本發(fā)明的蜂窩體中排除了一個(gè)或多個(gè)薄板層伸縮的危險(xiǎn)，但盡管如此這種蜂窩體按一種有利的設(shè)計(jì)仍具有良好靈活性。這就允許蜂窩體適應(yīng)其安裝地點(diǎn)以及在受振動(dòng)、搖動(dòng)和沖擊時(shí)不損傷材料。為此應(yīng)這樣設(shè)計(jì)蜂窩體的層疊方式，即至少其中一層的一部分是柔性的。在這樣一個(gè)由結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化薄板組成的層的一種實(shí)施形式中，柔性通過結(jié)構(gòu)具有彈性達(dá)到。這可以是制成波紋、褶皺或其他造型。在另一種設(shè)計(jì)中，柔性通過構(gòu)成薄板層的薄板之間的間距來(lái)獲得。當(dāng)蜂窩體受壓縮時(shí)，它至少可以在此薄板層的兩塊薄板之間的距離沒有消失時(shí)彈性變形。
蜂窩體另一種設(shè)計(jì)規(guī)定，蜂窩體卷繞、層疊、用金屬薄板和/或至少部分用陶瓷制成為，使蜂窩體即使在負(fù)荷狀態(tài)也能保持其形狀。這還包括至少部分蜂窩體具有一定程度的彈性。在蜂窩體過載時(shí)，在一種改進(jìn)設(shè)計(jì)中預(yù)先規(guī)定蜂窩體有塑性變形區(qū)。這就有能力通過吸收變形能避免蜂窩體破壞。蜂窩體形狀的耐久性是有益的，因?yàn)樗捎脕?lái)作為結(jié)構(gòu)的承力部分。
由于此固定區(qū)，不僅可使蜂窩體本身特別穩(wěn)定，而且更確切地說這種穩(wěn)定性還有利于與蜂窩體周圍或與之相鄰的其他構(gòu)件協(xié)調(diào)工作。因此除了借助固定區(qū)獲得穩(wěn)定性外，有利的應(yīng)是使蜂窩體有用于附加地定位固定至少部分蜂窩體的裝置。這就有能力吸收在蜂窩體上或蜂窩體內(nèi)產(chǎn)生的力，以及使薄板層在共同固定區(qū)的連接減輕負(fù)荷。在進(jìn)一步設(shè)計(jì)中，此裝置還有能力為蜂窩體及相鄰構(gòu)件提供穩(wěn)定性。作為這種裝置例如可利用處于蜂窩體內(nèi)或蜂窩體上的支柱、加固件、銷子等。
一種有利的蜂窩體實(shí)施形式設(shè)計(jì)為，將它的層狀結(jié)構(gòu)也利用來(lái)作為附加定位固定的裝置。相應(yīng)的薄板層有第一薄板和第二薄板，其中第一薄板厚于第二薄板?？紤]到彈性，特別有利的是較薄的第二薄板結(jié)構(gòu)化，而第一薄板放在或貼靠在此結(jié)構(gòu)上。若反之應(yīng)將穩(wěn)定性的考慮放在首位，則第一薄板具有某種結(jié)構(gòu)。若有必要使蜂窩體例如根據(jù)其安裝方式在不同的區(qū)域必須有不同的特性，則一個(gè)層的結(jié)構(gòu)可通過一塊薄板的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的變換來(lái)改變?；蛞部梢詢蓧K薄板均結(jié)構(gòu)化。
在蜂窩體另一種極為穩(wěn)定的設(shè)計(jì)中，兩個(gè)固定區(qū)中至少一個(gè)支承在增強(qiáng)裝置上。此增強(qiáng)裝置可以是一附加的薄板夾層，加厚的薄板，但也可是一壁。同樣，一個(gè)圍繞蜂窩體布設(shè)的構(gòu)件可以用作增強(qiáng)裝置。根據(jù)這一思路的一種特別的設(shè)計(jì)是蜂窩體的一部分設(shè)計(jì)為消音器的壁，例如通過圍繞一個(gè)壁布置蜂窩體的一些層。但這同樣也適用于排氣系統(tǒng)的壁。此排氣系統(tǒng)和尤其是消音器的壁可用于分配氣流，但也完全可以用于導(dǎo)引此氣流的流動(dòng)。例如已知將來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)體的各管道匯合在一起的彎管系統(tǒng)?，F(xiàn)在它們可設(shè)計(jì)為此系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)壁由蜂窩體構(gòu)成。此外，還已知一些消音器，它們借助于隔壁分隔。這些隔壁同樣可以是蜂窩體的組成部分。薄板層圍繞其布設(shè)的壁或作為蜂窩體組成部分的壁最好具有用于薄板層定位的裝置。然而圍繞壁布置的層同樣可以有此裝置。于是通過壁/層的協(xié)同作用獲得了一種效果與提高穩(wěn)定性完全一致的極好的固定。凹口、齒或切口用作互相定位的裝置，層和/或壁有這些將它們互相固定在一起的裝置。
有扁平橫截面區(qū)和至少兩個(gè)用于所有薄板層的分別布置在側(cè)邊區(qū)的共同固定區(qū)的蜂窩體，也適用于使此蜂窩體本身成為排氣系統(tǒng)的一部分的組成部分。對(duì)此應(yīng)理解為，此蜂窩體不再埋設(shè)在排氣系統(tǒng)內(nèi)，而確切地說構(gòu)成了一個(gè)流動(dòng)部分，在它的前面和后面連接排氣系統(tǒng)的其他流動(dòng)部分。此蜂窩體并不一定為此需要一個(gè)圍繞它設(shè)置的外套管。確切地說，蜂窩體本身構(gòu)成此外套管。在外套管處蜂窩體可與排氣系統(tǒng)有關(guān)的流動(dòng)部分連接。
蜂窩體的一個(gè)優(yōu)先應(yīng)用領(lǐng)域是在內(nèi)燃機(jī)尤其是小型發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中的催化轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)。在那里此蜂窩體位于排氣系統(tǒng)的一個(gè)腔內(nèi)。若蜂窩體處于排氣系統(tǒng)的消音器內(nèi)，則提供了一種空間特別節(jié)省的裝置。這種節(jié)省空間的方案再加上蜂窩體的不可伸縮性，還允許準(zhǔn)確地相互協(xié)調(diào)內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)的消音器與按本發(fā)明的蜂窩體之間的尺寸。因此，適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)的消音器有規(guī)定用于安裝這種蜂窩體的裝置。按照本發(fā)明的這一方面，例如為了便于把消音器安裝在排氣系統(tǒng)中，最好將蜂窩體組合在消音器內(nèi)。若消音器有用于固定蜂窩體的裝置，還可使組合易于進(jìn)行。用于支承蜂窩體的裝置同樣可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)蜂窩體的固定。適用于作為用于安裝、組合和/或固定的裝置有消音器的壁，同樣還有消音器內(nèi)的凸起，但也可以是橫撐或相應(yīng)于蜂窩體成形的區(qū)域。
此類消音器的一種進(jìn)一步設(shè)計(jì)中至少就消音器的一部分設(shè)置一些裝置，它們規(guī)定與蜂窩體的至少一層嚙合。它們用于固定，但也可以有穩(wěn)定化的效果。作為這種裝置可利用齒、切口等，或也可以用隆凸，當(dāng)蜂窩體相對(duì)于消音器的一個(gè)壁布置時(shí)，則此壁具有相應(yīng)的裝置。因?yàn)榉涓C體本身有由于催化涂層可以提升的材料價(jià)值，所以消音器最好設(shè)計(jì)為使蜂窩體能可更換地裝入。這樣做還帶來(lái)了另一方面的優(yōu)點(diǎn)。若蜂窩體達(dá)到了這樣一種狀態(tài)，即它被用作催化轉(zhuǎn)換器但不再按條例工作，那么可以僅僅更換掉此催化轉(zhuǎn)換器。排氣系統(tǒng)除此之外也同樣不必更換。在用過的舊車或其他用過的物品的重新和繼續(xù)利用方面，也業(yè)已證明消音器與蜂窩體的這種結(jié)構(gòu)上的協(xié)調(diào)一致有利于保護(hù)環(huán)境和節(jié)省時(shí)間。
在具有上述蜂窩體的消音器另一種實(shí)施形式中，在部分消音器上施加了一個(gè)力，尤其在蜂窩體上施加一夾緊力。這可以通過用于支承蜂窩體的裝置以及也可通過固定蜂窩體的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。這一力防止蜂窩體或一個(gè)或多個(gè)薄板層經(jīng)消音器長(zhǎng)期工作后離開它們的初裝位置。使部分蜂窩體受消音器擠壓可以增強(qiáng)這種效果。
從前面介紹的在內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)領(lǐng)域里的使用范圍出發(fā)，本發(fā)明提供了一種緊湊、穩(wěn)定和與此同時(shí)特別耐用的上述蜂窩體的結(jié)構(gòu)。為此，外殼的上殼和下殼構(gòu)成一個(gè)空腔，此外殼有壁的安裝座，壁將空腔分隔成兩個(gè)區(qū)域?，F(xiàn)在蜂窩體圍繞此隔壁設(shè)置。蜂窩體及外殼可有全部前面早已說明的特征。因此，此外殼可以是一消音器，但也完全可以是需要此類結(jié)構(gòu)的化學(xué)設(shè)備或其他設(shè)備的組成部分。
此外，本發(fā)明還涉及制造一種蜂窩體的方法，這種蜂窩體有上側(cè)、下側(cè)、第一和第二端面以及至少一個(gè)第一側(cè)邊區(qū)，此蜂窩體有扁平橫截面區(qū)和波狀薄板層，薄板層中至少一部分具有某種結(jié)構(gòu)。此方法有下列步驟
1.構(gòu)成一層，2.繞其自身或圍繞增強(qiáng)裝置卷繞此層，在這種情況下3.構(gòu)成側(cè)邊區(qū)和4.按照前面早已說明的蜂窩體的固定區(qū)制造第一固定區(qū)。
在卷繞前和卷繞后，此層用催化活性材料涂層，因此制成的蜂窩體本身可用作催化轉(zhuǎn)換器。所以它應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)尤其小型發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)中。在其他排氣流必須催化處理的應(yīng)用領(lǐng)域采用這種蜂窩體也能有令人滿意的效果。為了做到使蜂窩體特別穩(wěn)定，具有固定區(qū)的側(cè)邊區(qū)的成形通過層的變形達(dá)到。因此，此蜂窩體可在一連續(xù)的加工過程中制成，無(wú)需中斷工作過程。為了提高穩(wěn)定性尤其是蜂窩體的形狀穩(wěn)定性，在制造過程中除在第一側(cè)邊區(qū)內(nèi)的第一固定區(qū)外，還在蜂窩體第二側(cè)邊區(qū)內(nèi)設(shè)第二固定區(qū)，它們最好在制成后大體處于彼此相對(duì)的位置。
在下面對(duì)附圖的說明中提供其他有利的按本發(fā)明的設(shè)計(jì)及特征。其中分開的特征與至此已說明的特征合乎目的的組合，給出了本發(fā)明其他有利的實(shí)施形式。其中

圖1具有兩個(gè)已構(gòu)成的固定區(qū)的蜂窩體及相應(yīng)的制造方法；圖2另一種蜂窩體和另一種制造方法；圖3按本發(fā)明的蜂窩體在排氣系統(tǒng)中的不同布局；圖4蜂窩體的另一種制造方法；圖5按圖4所示之制造方法的進(jìn)一步加工步驟；圖6組合有消音器壁的蜂窩體，此蜂窩體裝在此消音器內(nèi)；圖7按圖6的消音器；圖8將一個(gè)壁組合在蜂窩體內(nèi)的制造方法；圖9蜂窩體另一種制造方法；圖10蜂窩體另一種制造方法；圖11蜂窩體的又一種制造方法；圖12有一個(gè)固定區(qū)的蜂窩體；圖13具有不同的蜂窩體布局可能性的消音器外殼；圖14另一種消音器外殼；圖15設(shè)計(jì)為消音器外殼的殼體；以及圖16帶外部齒的蜂窩體。
圖1表示一蜂窩體1，它有上側(cè)2、下側(cè)3、第一側(cè)邊區(qū)4和第二側(cè)邊區(qū)5。從前面看有其第一端面6的蜂窩體1有扁平橫截面區(qū)和有一些波狀薄板層7。薄板層7由結(jié)構(gòu)化的薄板8和非結(jié)構(gòu)化的薄板9組成。所有的薄板層7有共同的固定區(qū)10、11，它們布置在側(cè)邊區(qū)4、5內(nèi)。第一固定區(qū)10大體位于蜂窩體1中央。第二固定區(qū)11與第一固定區(qū)10處于相對(duì)位置。薄板層7的所有薄板8、9在第一固定區(qū)10以及第二固定區(qū)11處彼此共同貼靠在一起。在第一固定區(qū)10與第二固定區(qū)11之間有一塊厚板12。厚板12在兩個(gè)固定區(qū)10、11之間延伸并在蜂窩體制造時(shí)用作蜂窩體1的基礎(chǔ)。例如可以在此厚板上將第一結(jié)構(gòu)化薄板8.1和第一非結(jié)構(gòu)化薄板9.1裝在第一固定區(qū)10處并接著繼續(xù)布置在此厚板12上。在厚板12與第一固定區(qū)10相對(duì)端，第一結(jié)構(gòu)化薄板8.1和第一非結(jié)構(gòu)化薄板9.1拐彎，從而構(gòu)成第二結(jié)構(gòu)化薄板8.2和第二非結(jié)構(gòu)化薄板9.2。為了形成第二固定區(qū)11，結(jié)構(gòu)化薄板8和非結(jié)構(gòu)化薄板9應(yīng)緊密地繞此厚板12通過，使薄板層7的所有薄板8、9彼此貼靠地摩擦接觸。借助于第一沖頭13將薄板層在第二固定區(qū)11的范圍內(nèi)壓在一起。在相對(duì)端用第二沖頭14重復(fù)這種壓合。以此方式可以改變結(jié)構(gòu)化的形狀，而且也可以在圍繞起增強(qiáng)作用的厚板12卷繞時(shí)提供支持。在作了些改變的制造方法中，緩慢形成的蜂窩體1繞其縱軸線旋轉(zhuǎn)，所以有一個(gè)沖頭13就夠了，薄板層7在有關(guān)的固定區(qū)10和11壓合。
圖2表示另一種蜂窩體1，在此圖中可以清楚看出其軸向長(zhǎng)度，以及第一端面6可以清楚看到而其第二端面15則僅是暗示。此蜂窩體1仍有波狀薄板層7，它們由結(jié)構(gòu)化薄板8和非結(jié)構(gòu)化薄板9組成。在蜂窩體1的中央設(shè)一增強(qiáng)裝置12，層7繞其卷繞。結(jié)構(gòu)化薄板8的波形在橫截面內(nèi)是變化的，所以尤其在蜂窩體1的內(nèi)部存在極扁平的橫截面區(qū)，它的扁平程度向外有些減小。此外，此蜂窩體1有四個(gè)共同固定區(qū)，圖中可看到其中的兩個(gè)。其中一個(gè)固定區(qū)16設(shè)計(jì)為一個(gè)點(diǎn)狀區(qū)，而另一個(gè)固定區(qū)17則沿一直線延伸。兩個(gè)固定區(qū)16和17的位置當(dāng)然取決于蜂窩體的結(jié)構(gòu)。若改變其軸向長(zhǎng)度，那么固定區(qū)16和17在側(cè)邊區(qū)內(nèi)相應(yīng)地移動(dòng)。所畫的第一沖頭13至少可按兩種方式使用。首先若制造時(shí)要構(gòu)成的蜂窩體是旋轉(zhuǎn)的，則第一沖頭13在側(cè)邊區(qū)壓緊有關(guān)的薄板層7，從而構(gòu)成共同固定區(qū)16、17。另一方面第一沖頭13還可以使整個(gè)蜂窩體1或其一部分變形，使之具有扁平的橫截面區(qū)。
圖3表示蜂窩體在內(nèi)燃機(jī)19的排氣系統(tǒng)18內(nèi)不同的布局可能性。例如，在彎管區(qū)20內(nèi)布置三個(gè)蜂窩體1.1、1.2和1.3。在它們之后的匯合流動(dòng)區(qū)內(nèi)有另一個(gè)蜂窩體1.4。用錐形擴(kuò)張和接著的縮小示意表示消音器21。在消音器內(nèi)同樣有一蜂窩體1.5。所表示的蜂窩體1.1至1.5的形狀總是有一扁平的橫截面區(qū)。布置在彎管區(qū)20內(nèi)的第一蜂窩體1.1例如向外擴(kuò)張成錐形。這也適用于第二蜂窩體1.2，而在彎管區(qū)20內(nèi)的第三蜂窩體1.3雖然有大體相同的寬度，但具有相應(yīng)于彎管區(qū)的彎度。
圖4表示還可以如何制成蜂窩體。具有第一結(jié)構(gòu)化薄板8.3、第二結(jié)構(gòu)化薄板8.4和非結(jié)構(gòu)化薄板9.3的層7帶有催化涂層22。薄板8.3和9.3及8.4和9.3在它們各自的貼靠區(qū)互相連接起來(lái)。這可借助于釬焊、點(diǎn)焊或類似的連接方法實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在，薄板層7在彎曲心棒23處按箭頭包卷其各端部并因而在此情況下或多或少折疊成一半。
圖5表示如何對(duì)按這種方式卷繞的薄板層7作進(jìn)一步處理。第一沖頭13朝第一側(cè)邊區(qū)4移動(dòng)，因此結(jié)構(gòu)化薄板8.3被彎曲到形成一個(gè)第一共同固定區(qū)10的程度。為了能為第一沖頭13提供一個(gè)對(duì)應(yīng)的支點(diǎn)，在第一沖頭移動(dòng)時(shí)彎曲心棒23留在薄板層7內(nèi)。通過選擇彎曲心棒的形狀可以接著成形此側(cè)邊區(qū)4。此外由圖5還可看出，根據(jù)所期望的蜂窩體特性，第一結(jié)構(gòu)化薄板8.3與非結(jié)構(gòu)化薄板9.3相比有另一種材料厚度或反之。以此方式可以調(diào)整蜂窩體的彈性特性。還可以按這樣的方式設(shè)計(jì)現(xiàn)在位于內(nèi)部的第二結(jié)構(gòu)化薄板8.4的結(jié)構(gòu)或在這里是波紋，即，根據(jù)蜂窩體的彈性特性構(gòu)成一個(gè)空腔或間距。
圖6表示蜂窩體1的布置，它被消音器外殼24外圍，圖中用虛線表示此外殼。蜂窩體1仍由薄板層7構(gòu)成。在蜂窩體1中組合進(jìn)消音器21的壁25，壁將消音器分隔為上腔26和下腔27。排氣流28經(jīng)第一接管29進(jìn)入上腔26，由于設(shè)有壁25，排氣流被導(dǎo)引通過蜂窩體1的第一部分穿過孔30流入下腔27。在那里排氣流28流過蜂窩體1的另一部分。接著排氣流28通過第二接管31離開消音器。具有其扁平橫截面的蜂窩體1與消音器外殼24的形狀特別匹配。消音器外殼有支承壁25的專用裝置，從而使與壁組合在一起的蜂窩體1穩(wěn)定地固定。
圖7表示在消音器21內(nèi)的第一蜂窩體32和第二蜂窩體33。排氣流28仍流過消音器21，用箭頭示意表示排氣流28。消音器21有上殼34和下殼35，在它們之間設(shè)置兩個(gè)蜂窩體32和33。在第一蜂窩體32與第二蜂窩體33之間有一隔壁36。它將消音器21分隔為上腔26和下腔27。此外，隔壁36有齒37或凹口38，它們與有關(guān)的第一蜂窩體32和第二蜂窩體33的層7配合作用。以此方式使兩個(gè)蜂窩體32和33相對(duì)于隔壁36固定。此外，上殼34有第一槽39和第二槽40。它們同樣用于第一蜂窩體32的定位。除此之外上殼34還有齒37，它們與第一蜂窩體32的層7嚙合。上殼34、下殼35和隔壁36通過固定裝置41互相連接。固定裝置41是可拆的，所以蜂窩體32和33可以更換。上殼34和下殼35可按這樣的方式設(shè)計(jì)，即在消音器21組合時(shí)例如通過拉緊固定裝置41使它們?cè)诘谝缓偷诙涓C體32和33上施加這樣的壓力，即，使齒37或凹口42嚙合在蜂窩體中，將它們夾緊和/或至少擠壓部分層7。圖中還用虛線示意表示移位后的接管29.1、31.1，與第一接管29和第二接管31相比在流動(dòng)技術(shù)上這是有利的。
圖8表示增強(qiáng)裝置12或壁25如何能與以后的層7連接。具有沖頭模式45的沖頭44移向增強(qiáng)裝置12并將薄板43壓入相應(yīng)的切口46中。切口46防止以后的層7的伸縮并以此方式構(gòu)成以后的蜂窩體的一個(gè)共同固定區(qū)。至少在此區(qū)域內(nèi)通過釬焊或類似方法還可將后來(lái)相疊的薄板43互相連接起來(lái)。
圖9表示另一種蜂窩體1的制造方法。此蜂窩體1由結(jié)構(gòu)化薄板8與非結(jié)構(gòu)化薄板9套疊而成。結(jié)構(gòu)化薄板8和非結(jié)構(gòu)化薄板9從以后真正的蜂窩體芯伸出的端部47沿箭頭方向彎曲，從而形成第一側(cè)邊區(qū)4和第二側(cè)邊區(qū)5。然后在這些側(cè)邊區(qū)內(nèi)采用恰當(dāng)?shù)墓潭夹g(shù)可構(gòu)成共同固定區(qū)。按此制造方法的進(jìn)一步發(fā)展，使伸出的端部47如此之長(zhǎng)，以致它們能圍繞由結(jié)構(gòu)化薄板8和非結(jié)構(gòu)化薄板9構(gòu)成的層7而成形為蜂窩體1的外套。為此端部47的彎曲最好不僅針對(duì)一塊薄板而且針對(duì)所有的薄板在一道工序中共同完成，而與所涉及的是結(jié)構(gòu)化薄板8或非結(jié)構(gòu)化薄板9無(wú)關(guān)。為此一種有利的方法是，首先將結(jié)構(gòu)化薄板8與非結(jié)構(gòu)化薄板9在端部47不翻轉(zhuǎn)的情況下堆垛在一起，只有在接著旋轉(zhuǎn)此整個(gè)堆垛時(shí)所有薄板層7的端部47才卷繞。這可以通過旋轉(zhuǎn)蜂窩體1本身或通過從外部作用在端部47上的成形裝置來(lái)完成。
圖10表示蜂窩體1另一種制造方法。它通過一單層薄板48繞其自身卷繞構(gòu)成。此單層薄板48有結(jié)構(gòu)化區(qū)49和非結(jié)構(gòu)化區(qū)50。通過非結(jié)構(gòu)化區(qū)50的疊置，在如此構(gòu)成的側(cè)邊區(qū)4和5處提供了形成固定區(qū)的可能性。
圖11同樣表示蜂窩體1的制造方法。與對(duì)圖1所說明的方法類似，移動(dòng)第一沖頭13和第二沖頭14，以便能壓合薄板層。但與圖1所示的蜂窩體的區(qū)別是，在這里所產(chǎn)生的蜂窩體沒有用于穩(wěn)定化的厚板12。確切地說，結(jié)構(gòu)化薄板8和非結(jié)構(gòu)化薄板9裝入旋轉(zhuǎn)體51內(nèi)，就象沙丁魚罐頭開啟工具那樣插入旋轉(zhuǎn)體51的一個(gè)縫52中。當(dāng)旋轉(zhuǎn)體51旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩塊薄板8和9作為一層卷繞。如此產(chǎn)生的蜂窩體1的形狀取決于旋轉(zhuǎn)體51的幾何形狀。在如此形成的蜂窩體1內(nèi)部構(gòu)成的空腔可按照具體要求保持得較大或也可保持為較小。在此空腔內(nèi)還可以裝入附加的蜂窩體。在此方法的進(jìn)一步發(fā)展中此旋轉(zhuǎn)體51留在蜂窩體1內(nèi)，并基于其厚度所以可起穩(wěn)定化的作用和用作可置入的附加蜂窩體的安裝座。
圖12表示了另一種蜂窩體1。它仍有上側(cè)2、下側(cè)3、第一側(cè)邊區(qū)4和第二側(cè)邊區(qū)。第一側(cè)邊區(qū)4有第一固定區(qū)10，蜂窩體1的所有薄板層7通過它互相連接。此蜂窩體也有扁平的橫截面，雖然第一側(cè)邊區(qū)4與第二側(cè)邊區(qū)5之間的長(zhǎng)度狀況不同。此外，上側(cè)2與下側(cè)3同樣是這種情況。在邊區(qū)4。5與上側(cè)2或下側(cè)3之間的長(zhǎng)度差別也可改變?yōu)閭?cè)邊區(qū)4、5較長(zhǎng)。這些側(cè)面本身可成形為直的、凹的、凸的或其他方式。按照本發(fā)明的蜂窩體也可以有多于這種四個(gè)側(cè)面，例如六邊形或其他多邊形的結(jié)構(gòu)。
圖13表示第一蜂窩體1.1、第二蜂窩體1.2和第三蜂窩體1.3在消音器外殼24內(nèi)的布局，蜂窩體按本發(fā)明設(shè)計(jì)。消音器外殼24有上殼34和下殼35。上殼34與下殼35通過互相插入的封閉機(jī)構(gòu)53閉合和固定。上殼34和下殼35壁的端區(qū)54分別構(gòu)成一種類型的鉤子55。這些鉤子55設(shè)計(jì)為，當(dāng)將上殼34壓在下殼35上時(shí)，上殼34的端區(qū)54向里和下殼35的端區(qū)54向外壓。因此處于相對(duì)位置的鉤子55可互相鉤入。消音器外殼24的內(nèi)部形狀可針對(duì)在那里布置的是一個(gè)或多個(gè)蜂窩體1.1、1.2和1.3按不同的方式使用。圖中截?cái)啾硎镜姆涓C體1.1為單獨(dú)置入消音器外殼24內(nèi)，而第二蜂窩體1.2和第三蜂窩體1.3的布局表明具有其鉤子結(jié)構(gòu)的上殼34和下殼35的三維幾何形狀如何用于將蜂窩體分別固定在上腔26和下腔27內(nèi)。在第一蜂窩體1.1的情況下則相反，封閉機(jī)構(gòu)53的一部分卡入蜂窩體1.1本身內(nèi)并因而將此蜂窩體固定在消音器外殼24中。
圖14表示另一種有上殼34和下殼35的消音器外殼24。這樣的消音器外殼24仍設(shè)計(jì)為，它將一個(gè)或布置在其內(nèi)部的幾個(gè)蜂窩體借助于其形狀固定。蜂窩體不僅可以多于或少于四個(gè)角而且完全可以是凹的或凸的。此外，消音器外殼也可設(shè)計(jì)為，其中同樣可以裝入一個(gè)類似于圖12所示的蜂窩體1。在這種情況下在結(jié)構(gòu)方面應(yīng)考慮一個(gè)共同固定區(qū)或多個(gè)共同固定區(qū)的位置在那里，因?yàn)樗鼈冇心芰εc消音器外殼24配合作用也為消音器外殼提供穩(wěn)定性。
圖15表示一個(gè)也可用作消音器外殼24的外殼56。消音器外殼24有基體57，基體有向內(nèi)的波形58，波形設(shè)計(jì)為它們能嚙合在設(shè)在消音器外殼24內(nèi)部的蜂窩體1的相應(yīng)槽59內(nèi)并因而固定蜂窩體1?；w57由第一部分57.1和第二部分57.2組成，它們各有一彎邊端60。彎邊端60同樣嚙合在蜂窩體1內(nèi)。為了側(cè)面覆蓋和防止流過蜂窩體的氣流61流出。在基體57上有第一蓋62和第二蓋63。在第一蓋62有隆凸64，它們與蜂窩體1相應(yīng)的槽59嚙合。由此使蜂窩體1得到側(cè)面固定。消音器外殼24借助于裝在側(cè)面的蓋進(jìn)行封閉的方式，允許蜂窩體可通過推入和移出基體57更換。
圖16表示另一種蜂窩體1，它在其第一側(cè)邊區(qū)4有齒65。這種齒65最好制在也含有固定區(qū)的那個(gè)側(cè)邊區(qū)內(nèi)。因此當(dāng)蜂窩體1例如推入消音器外殼內(nèi)時(shí)可防止蜂窩體重新滑出。通過齒65的定向可以調(diào)整此效果。與其他的防止蜂窩體在消音器外殼內(nèi)滑動(dòng)的裝置配合作用，可將蜂窩體持續(xù)地保持固定。但這種齒65可以不僅在蜂窩體1的外側(cè)上。蜂窩體薄板本身也可以有這種齒，以便例如使薄板層互相鉤入。
權(quán)利要求
1.蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)，有上側(cè)(2)、下側(cè)(3)、第一端面(6)和第二端面(15)以及第一側(cè)邊區(qū)(4)和第二側(cè)邊區(qū)(5)，蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)有一扁平的橫截面區(qū)和波狀薄板層(7)，薄板層最好已經(jīng)用催化活性的材料(22)涂層，在這些薄板層中至少一部分(8、8.1、8.2、8.3、8.4)具有某種結(jié)構(gòu)，其特征為所有的薄板層有第一共同固定區(qū)(10)，它布置在第一側(cè)邊區(qū)(4)內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求1所述的蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)，其特征為所有的薄板層有至少一個(gè)第一共同固定區(qū)(10)和一個(gè)第二共同固定區(qū)(11)，其中第一共同固定區(qū)(10)布置在第一側(cè)邊區(qū)(4)內(nèi)及第二共同固定區(qū)(11)布置在第二側(cè)邊區(qū)(5)內(nèi)。
3.按照權(quán)利要求1所述的蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)，其特征為所有的薄板層有一共同固定區(qū)(10、11)，它構(gòu)成一個(gè)點(diǎn)狀區(qū)(16)。
4.按照權(quán)利要求1、2或3所述的蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)，其特征為所有的薄板層有一共同固定區(qū)(10、11)，它總是沿一直線(17)延伸。
5.按照權(quán)利要求2至4之一所述的蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)，其特征為第一共同固定區(qū)(10)與第二共同固定區(qū)(11)彼此大體處于相對(duì)位置。
6.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)，其特征為至少外側(cè)與相鄰的板層(7)內(nèi)側(cè)在固定區(qū)(10、11；16、17)互相持久地連接。
7.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)，其特征為在固定區(qū)(10、11；16、17)的范圍內(nèi)，在某種結(jié)構(gòu)的薄板層(8、8.1、8.2、8.3、8.4)的結(jié)構(gòu)至少比在其余扁平的橫截面區(qū)內(nèi)的小。
8.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)，其特征為此蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)按這樣的分層方式設(shè)計(jì)，即，至少一塊板層(7)的一部分是柔性的。
9.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)，其特征為此蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)按這樣的方式卷繞、層疊地用金屬薄板和/或至少部分用陶瓷構(gòu)成，即，使蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)即使受載時(shí)也能保持其形狀。
10.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)，其特征為蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)有為了附加地定位固定至少部分蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)的裝置(46)。
11.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)，其特征為第一薄板(9.3、8.3)至少部分與第二薄板(8.4、9.3)構(gòu)成一層(7)，其中第一薄板(9.3、8.3)厚于第二薄板(8.4、9.3)。
12.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)，其特征為固定區(qū)(10、11；16、17)支承在增強(qiáng)裝置(12)上。
13.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)，其特征為蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)的至少一部分構(gòu)成消音器(18)的壁(25)。
14.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)，其特征為蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)的層(7)與排氣系統(tǒng)(18)的壁(34、35、36)相配。
15.按照權(quán)利要求13或14所述的蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)，其特征為壁(25；34、35、36)和/或至少一個(gè)層(7)有用于相互定位的裝置(37、38、39、40)。
16.按照權(quán)利要求13、14或15所述的蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)，其特征為至少一個(gè)層(7)固定在壁(37、38、39、40)的凹口(38)、齒(37)或凹槽(39、40)處。
17.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)，其特征為蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)是排氣系統(tǒng)(18)一部分的組成部分。
18.在內(nèi)燃機(jī)(19)尤其小型發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中的按照前列諸權(quán)利要求之一所述的蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)的催化轉(zhuǎn)換器裝置在排氣系統(tǒng)(18)的腔(20、21)內(nèi)。
19.按照權(quán)利要求18所述的催化轉(zhuǎn)換器裝置，其特征為此蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)布置在排氣系統(tǒng)(18)的消音器(21)內(nèi)。
20.用于內(nèi)燃機(jī)(19)尤其小型發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)(18)消音器(21)，其特征為此消音器(21)有用于安裝按照權(quán)利要求1至17之一所述蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)的裝置。
21.按照權(quán)利要求20所述的消音器(21)，其特征為在消音器(21)內(nèi)組合有蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)。
22.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的消音器(21)，其特征為消音器(21)有用于固定蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)的裝置(37、38、39、40、42)。
23.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的消音器(21)，其特征為消音器(21)的一部分有裝置(37、38、42)，它們規(guī)定用于嚙合在按照前列諸權(quán)利要求之一所述蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)的至少一層中。
24.按照權(quán)利要求23所述的消音器(21)，其特征為它最好在蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)可以布置在其上的壁(34、35、36)上有齒(37)、凹口(38)或隆凸(42)。
25.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的消音器(21)，其特征為蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)能可更換地裝入。
26.有按照前列諸權(quán)利要求之一所述的蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)的消音器(21)，其特征為消音器(21)的一部分在蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)上施加一個(gè)力，尤其是夾緊力。
27.有按照前列諸權(quán)利要求之一所述的蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)的消音器(21)，其特征為蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)的一部分受消音器(21)擠壓。
28.有上殼(34)和下殼(35)的外殼，它們構(gòu)成一個(gè)空腔，其特征為外殼有壁(25)的安裝座，壁(25)將空腔分隔為兩個(gè)區(qū)(26、27)，圍繞著壁(25)布設(shè)按照前列諸權(quán)利要求之一所述的蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)。
29.按照權(quán)利要求28所述的外殼，其特征為它是一個(gè)消音器(21)。
30.制造蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)的方法，蜂窩體有上側(cè)(2)、下側(cè)(3)、第一端面(6)和第二端面(15)以及至少一個(gè)第一側(cè)邊區(qū)(4)，其中，此蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)有一扁平橫截面區(qū)和波狀薄板層(7)，這些薄板層中至少一部分(8；8.1、8.2；8.3、8.4)具有某種結(jié)構(gòu)，此方法包括下列步驟1)構(gòu)成一層(7)，2)繞自己或繞增強(qiáng)裝置(12、25)卷繞此層(7)，在這種情況下3)構(gòu)成側(cè)邊區(qū)(4)和4)按照前列諸權(quán)利要求之一所述蜂窩體(1；1.1、1.2、1.3、1.4、1.5；32、33)的固定區(qū)制造相應(yīng)的固定區(qū)(10、11)。
31.按照權(quán)利要求30所述的方法，其中，層(7)在卷繞前或卷繞后用催化活性的材料(22)涂層。
32.按照權(quán)利要求30或31所述的方法，其中，具有固定區(qū)(10)的側(cè)邊區(qū)(4)的成形通過層(7)的變形(13)實(shí)現(xiàn)。
33.按照權(quán)利要求30、31或32所述的方法，其特征為第一固定區(qū)(10)制在第一側(cè)邊區(qū)(4)內(nèi)，第二固定區(qū)(20)制在第二側(cè)邊區(qū)(5)內(nèi)。
34.按照權(quán)利要求33所述的方法，其特征為固定區(qū)(10、20)按這樣的方式布置，即，當(dāng)蜂窩體制成后它們大體處于彼此相對(duì)的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蜂窩體(1),它有上側(cè)(2)、下側(cè)(3)、第一端面(6)和第二端面以及第一側(cè)邊區(qū)(4)和第二側(cè)邊區(qū)(5),蜂窩體(1)有扁平的橫截面區(qū)和波狀薄板層(7),薄板層最好已經(jīng)用催化活性的材料涂層,在這些薄板層中至少一部分(8、8.1、8.2)具有某種結(jié)構(gòu)。所有的薄板層至少有一個(gè)第一共同固定區(qū)(10),此第一共同固定區(qū)(10)布置在第一側(cè)邊區(qū)(4)內(nèi)。此外,本發(fā)明還涉及一種消音器和一種制造此類蜂窩體(1)的方法。
文檔編號(hào)F01N13/02GK1246809SQ98802304
公開日2000年3月8日 申請(qǐng)日期1998年2月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月7日
發(fā)明者沃爾夫?qū)っ? 羅爾夫·布呂克 申請(qǐng)人:發(fā)射技術(shù)有限公司