專利名稱：尤其用于汽車的催化排氣凈化裝置及相關(guān)的補償層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述的尤其用于汽車的催化排氣凈化裝置和一種按權(quán)利要求9前序部分所述的相關(guān)的補償層。
人們要求由于結(jié)構(gòu)和／或催化有效的表面涂層的類型而有所不同的排氣凈化裝置即用于柴油機(jī)驅(qū)動的汽車，其中主要涉及炭煙后燃，也用于汽油機(jī)排氣消毒。在所有情況下的一個重要問題是將在排氣凈化裝置中大量采用的易斷裂的陶瓷蜂窩體持久、可靠和尤其阻尼沖擊地支承在一金屬外殼內(nèi)，再加上與蜂窩體相比外殼在受高溫時膨脹量要大得多這一事實使此問題更加突出。
當(dāng)在外殼與蜂窩體之間的補償層內(nèi)采用所謂的膨脹墊時使排氣凈化裝置有非常有利的特性，因為這樣一來上述巨大的熱膨脹差能非常有利地被吸收。膨脹墊有能力通過膨脹填充由于外殼與蜂窩體性質(zhì)不同以及由于制造公差引起的空腔，并因而保證在長的工作期間可靠地支承。膨脹墊通常含有云母片，它們在如果其周圍存在位置的情況下吸水并與此同時膨脹。
但這類如在這些情況下優(yōu)選地采用的以鋁-硅酸鹽為基的墊子完全一樣的膨脹墊的缺點在于，由于脈沖式的排氣流它們很容易被剝蝕。
為防止剝蝕已提出了一系列方案建議，以便借助于這些建議化解由于脈沖式排氣帶來的問題。例如，為了使這種膨脹墊穩(wěn)定化，已在DE8019813U1中建議，將一波紋狀金屬絲網(wǎng)層組合在膨脹墊內(nèi)。為保護(hù)膨脹墊在蜂窩體端面處受剝蝕，應(yīng)在蜂窩體端面設(shè)氣密環(huán)，以覆蓋由膨脹墊充填的間隙。
另一種防止剝蝕的方案采用金屬的所謂屏蔽罩，它們設(shè)在陶瓷蜂窩體端面前由于溫度使長度改變后造成的最小距離處。這種方案的一種有利的進(jìn)一步發(fā)展規(guī)定，屏蔽罩用陶瓷材料制造，因此由于膨脹系數(shù)相同它以其端面直接貼靠在陶瓷的蜂窩體上。
按DE29709180U1已知一種支承墊，它有一個用“膨大(intumeszierend)”材料，亦即含有泡脹劑的材料制的層，為防止剝蝕，支承墊采用至少一種彈性、柔性、強度低或不膨大的物質(zhì)組成的添加劑。
此外，由于排氣設(shè)備中的蜂窩體工作時被加熱到900℃或更高以及應(yīng)保護(hù)設(shè)在排氣凈化裝置附近的構(gòu)件免受此高溫的影響，還已知在外殼與蜂窩體之間設(shè)一隔熱層。
這種隔熱層可以是一個空氣層，由于空氣的熱傳導(dǎo)和熱對流特性差，所以它對外殼隔離了在催化排氣凈化裝置使用時在蜂窩體內(nèi)產(chǎn)生的高溫。
已知作為替換形式或除空氣層隔熱外附加地設(shè)一個用陶瓷材料制的隔熱層。在這里同樣由于所采用的陶瓷材料差的熱傳導(dǎo)和熱對流特性而存在著外殼與蜂窩體之間的隔熱。因為上面曾提及的用于固定蜂窩體的膨脹墊在很高的例如超過800℃的環(huán)境溫度時將水排出并與此同時收縮，因而蜂窩體會在外殼內(nèi)松動，故在某些高負(fù)荷排氣凈化裝置中膨脹墊必須相對于蜂窩體隔熱，對此已知蜂窩體首先設(shè)一所謂的隔熱墊，亦即優(yōu)選地用陶瓷材料制的隔熱層，然后才用膨脹墊圍繞。
當(dāng)然仍存在保護(hù)膨脹墊免受脈沖式排氣流剝蝕的問題，按上面已說明的先有技術(shù)看來只有借助于昂貴的覆蓋裝置和／或組合入增強或添加物才能足以保證這種保護(hù)。
因此本發(fā)明的目的是，在一種更為簡單的結(jié)構(gòu)中做到使膨脹墊即使在很高的環(huán)境溫度下也能可靠屏蔽強烈脈沖的排氣流。
此目的借助于按權(quán)利要求1的排氣凈化裝置或按權(quán)利要求9的補償層達(dá)到。在各從屬權(quán)利要求中說明了有利的設(shè)計和進(jìn)一步發(fā)展。
通過使隔熱墊在蜂窩體的至少一個端面區(qū)有比其余內(nèi)部區(qū)更厚的邊界，與此同時與隔熱墊內(nèi)部區(qū)背對蜂窩體一側(cè)相鄰地按這樣的方式設(shè)一膨脹墊，即，使隔熱墊邊界較厚的區(qū)域覆蓋住膨脹墊有被剝蝕危險的邊界面，從而以有利的方式使膨脹墊屏蔽強烈脈沖的排氣并隔離熱傳導(dǎo)和熱對流。
除了以有利的方式通過膨脹墊封閉外殼與蜂窩體之間可能在制造時留下的或在工作中形成的空腔外，膨脹墊在吸水時通過膨脹封閉其相鄰的空腔。其結(jié)果是達(dá)到持久可靠地尤其是阻尼沖擊地支承易斷裂的陶瓷蜂窩體。
本發(fā)明的一項特別有利的進(jìn)一步發(fā)展規(guī)定，邊界較厚的區(qū)域可通過折疊隔熱墊制成。
包括一個膨脹墊和一個隔熱墊的補償層的一項從制造技術(shù)看特別有利的設(shè)計在于，有較厚邊界的隔熱墊和膨脹墊設(shè)計為復(fù)合材料。此補償層可沿周向例如圍繞蜂窩體優(yōu)選地至少卷繞一次，或在隔熱要求更高時也可卷繞多次。作為替換形式，此設(shè)計為復(fù)合材料的補償層可由與預(yù)制的圓柱形、橢圓形或其他輪廓形狀的外殼相配的一些分段尤其半殼狀分段組成。
下面借助于


本發(fā)明其他特征、優(yōu)點和設(shè)計。附圖表示圖1排氣凈化裝置的一部分，其中局部剖切；以及圖2設(shè)計為由一個膨脹墊和一個隔熱墊組成復(fù)合材料的補償層。
圖1表示按本發(fā)明的排氣凈化裝置1局部剖切的一部分。其中，被補償層4纏繞的蜂窩體2裝在外殼3中。
蜂窩體2優(yōu)選地是一種尤其是由所謂薄壁陶瓷構(gòu)成的整體式陶瓷蜂窩體。但用薄金屬板構(gòu)成的蜂窩體2也可以類似地固定，其中，相對于優(yōu)選的金屬外殼3同樣要求隔熱。在本實施例中，固定和隔熱借助于補償層4實現(xiàn)，補償層4包括一個陶瓷材料層，優(yōu)選地一個膨脹墊5，以及另一個隔熱層，所謂的隔熱墊6。這兩層共同構(gòu)成此補償層4，它一方面將蜂窩體2可靠地固定在外殼3中，另一方面造成非常良好的隔熱。隔熱墊6用陶瓷材料制造并有很低的熱導(dǎo)率，從而防止從蜂窩體2向外殼3熱傳導(dǎo)和熱對流。膨脹墊5含有云母片，只要在其周圍存在位置它們便吸水并與此同時膨脹。換句話說，膨脹墊5填充由于外殼3與蜂窩體2性質(zhì)不同以及由于制造公差造成的空腔，并因而保證在長的工作期間蜂窩體2可靠地支承在外殼3內(nèi)。膨脹墊5和陶瓷材料的隔熱墊6典型地是如由先有技術(shù)已知的用于固定陶瓷蜂窩體2的那種纖維墊，它們的厚度取決于為了補償外殼3及蜂窩體2的加工公差以及用于在長的工作期間進(jìn)行固定的需要。還應(yīng)當(dāng)指出，為了改善隔熱，尤其在排氣凈化裝置1布置在離內(nèi)燃機(jī)出口很近的地方因而處于很高的工作溫度的情況下，可采用沿徑向彼此相繼的多個補償層4和／或也可以只是附加一些隔熱層6。
因為眾所周知脈沖式熱排氣剝蝕含有云母片的膨脹墊5，所以在蜂窩體2的至少一個端面區(qū)內(nèi)，優(yōu)選地在蜂窩體2的兩個端面區(qū)內(nèi)，采取針對性的保護(hù)措施。為此，將本身很耐剝蝕的隔熱層6朝外殼3的方向折疊，亦即制成一厚的邊界，它覆蓋住膨脹墊有剝蝕危險的邊界面。對于制造按本發(fā)明的排氣凈化裝置1特別有利的是，將如此結(jié)構(gòu)的補償層設(shè)計為一種復(fù)合材料。
圖2表示設(shè)計為由隔熱墊6和膨脹墊5組成復(fù)合材料的補償層4，它優(yōu)選地可沿周向繞蜂窩體2至少卷繞一次。在一種圖中未表示的作為替換的實施形式中，設(shè)計為復(fù)合材料的補償層4由與預(yù)制的圓柱形、橢圓形或其他輪廓形狀的外殼3相配的一些分段尤其半殼狀分段組成。若隔熱墊6，亦即隔熱層，至少在其邊界7的較厚區(qū)內(nèi)由長的陶瓷纖維構(gòu)成，則它很不容易受脈沖式排氣的剝蝕，因此借助于此隔熱墊6邊界7的較厚區(qū)便足以保護(hù)膨脹墊5有剝蝕危險的邊界面9。
本發(fā)明的特征在于一種非常簡單而同時極為有效的結(jié)構(gòu)方式，以及也適合于在離發(fā)動機(jī)近的汽車催化排氣凈化裝置1內(nèi)使用。它能可靠地支承蜂窩體2、同時造成蜂窩體2在外殼3內(nèi)良好地隔熱、并充分保護(hù)補償層4中含膨脹材料的層5免遭脈沖式排氣流的剝蝕。
權(quán)利要求
1．尤其用于汽車的催化排氣凈化裝置(1)，包括至少一個整體式陶瓷蜂窩體(2)，它裝在金屬外殼(3)內(nèi)，其中，在外殼(3)與蜂窩體(2)之間設(shè)補償層(4)，補償層包括-一個有被剝蝕危險的邊界面(9)的膨脹墊(5)，以及-一個有邊界(7)和內(nèi)部區(qū)(8)的隔熱墊(6)，其特征為-隔熱墊(6)的邊界(7)在蜂窩體(2)至少一個端面所在的區(qū)內(nèi)比其余的內(nèi)部區(qū)(8)厚；以及-與隔熱墊(6)的內(nèi)部區(qū)(8)背對蜂窩體(2)的一側(cè)相鄰地按這樣的方式設(shè)膨脹墊(5)，即，使隔熱墊(6)邊界(7)較厚的區(qū)域覆蓋住膨脹墊(5)有被剝蝕危險的邊界面(9)。
2．按照權(quán)利要求1所述的催化排氣凈化裝置(1)，其特征為邊界(7)較厚的區(qū)域是通過朝外殼(3)的方向折疊隔熱墊(6)制成的。
3．按照權(quán)利要求1或2所述的催化排氣凈化裝置(1)，其特征為隔熱墊(6)含一種熱傳導(dǎo)和熱對流性能很差的陶瓷材料。
4．按照權(quán)利要求1至3之一所述的催化排氣凈化裝置(1)，其特征為隔熱墊(6)至少在其邊界(7)的較厚區(qū)內(nèi)含有長的陶瓷纖維。
5．按照權(quán)利要求1所述的催化排氣凈化裝置(1)，其特征為膨脹墊(5)含有一種陶瓷材料，它能在吸水后通過膨脹封閉毗鄰的空腔。
6．按照權(quán)利要求1至5之一所述的催化排氣凈化裝置(1)，其特征為補償層(4)設(shè)計為復(fù)合材料。
7．按照權(quán)利要求6所述的催化排氣凈化裝置(1)，其特征為設(shè)計為復(fù)合材料的補償層(4)優(yōu)選地沿周向繞蜂窩體(2)卷繞至少一次。
8．按照權(quán)利要求6所述的催化排氣凈化裝置(1)，其特征為設(shè)計為復(fù)合材料的補償層(4)由可與預(yù)制的外殼(3)圓柱形、橢圓形或其他輪廓形狀相配的一些分段尤其半殼狀分段組成。
9．尤其用于將整體式蜂窩體(2)固定在催化排氣凈化裝置金屬外殼(3)中的補償層(4)包括-一個有被剝蝕危險的邊界面(9)的膨脹墊(5)，以及-一個有邊界(7)和內(nèi)部區(qū)(8)的隔熱墊(6)，其特征為-隔熱墊(6)至少在其邊界(7)的一些部分比其余的內(nèi)部區(qū)(8)厚；以及-與內(nèi)部區(qū)(8)的一側(cè)相鄰地按這樣的方式設(shè)膨脹墊(5)，即，使邊界(7)較厚的區(qū)域覆蓋住膨脹墊(5)有被剝蝕危險的邊界面(9)。
10．按照權(quán)利要求9所述的補償層(4)，其特征為隔熱墊(6)邊界(7)較厚的區(qū)域可通過折疊隔熱墊(6)制成。
11．按照權(quán)利要求9或10所述的補償層(4)，其特征為隔熱墊(6)含一種熱傳導(dǎo)和熱對流性能很差的陶瓷材料。
12．按照權(quán)利要求9至11之一所述的補償層，其特征為隔熱墊(6)至少在其邊界(7)的較厚區(qū)內(nèi)含有長的陶瓷纖維。
13．按照權(quán)利要求9所述的補償層(4)，其特征為膨脹墊(5)含有一種陶瓷材料，它能在吸水后通過膨脹封閉毗鄰的空腔。
14．按照權(quán)利要求9至13之一所述的補償層(4)，其特征為補償層(4)設(shè)計為復(fù)合材料。
15．按照權(quán)利要求14所述的補償層(4)，其特征在于，作為連接材料的補償層(4)是可以卷繞的。
16．按照權(quán)利要求14所述的補償層(4)，其特征為設(shè)計為復(fù)合材料的補償層(4)由可與預(yù)制的圓柱形、橢圓形或其他輪廓形狀相配的一些分段尤其半殼狀分段組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及尤其用于汽車的催化排氣凈化裝置(1)和相應(yīng)的補償層(4)。本發(fā)明的裝置即使在環(huán)境溫度很高的情況下也能可靠地保護(hù)所謂的膨脹墊(5)免遭排氣強烈脈沖式排氣流的剝蝕。為此,在外殼(3)與蜂窩體(2)之間設(shè)一包括膨脹墊(5)和隔熱墊(6)的補償層(4)。邊界(7)優(yōu)選地通過折疊隔熱墊(6)制成。上述邊界(7)在蜂窩體(2)的至少一個端面所在的區(qū)內(nèi)比隔熱墊(6)的其余內(nèi)部區(qū)(8)厚。與內(nèi)部區(qū)(8)背對蜂窩體(2)那一側(cè)相鄰地將膨脹墊(5)設(shè)置為,使隔熱墊(6)邊界(7)較厚的區(qū)域覆蓋住膨脹墊(5)處于剝蝕危險下的那些邊界面。補償層(4)優(yōu)選地由能卷繞的復(fù)合材料組成。本發(fā)明的特征在于其特別簡單和有效的結(jié)構(gòu)以及也適合于在汽車排氣凈化裝置(1)內(nèi)的那些設(shè)備中使用,即,這些設(shè)備處于靠近發(fā)動機(jī)的地方并甚至采用的是薄壁陶瓷蜂窩體。
文檔編號F01N3/28GK1289390SQ99802666
公開日2001年3月28日 申請日期1999年1月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月3日
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