CN1048537C - 固定在内外套管中的金属蜂窝体、特别是催化剂载体 - Google Patents

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Abstract

用于内燃机车辆的金属蜂窝体(1)、特别是催化剂载体，它们的壁形成许多供流体流过的通道(9)，该蜂窝体(1)具有一定长度(l)且固定在至少一内套管(2a、2b、2c)和一外套管(3)中。而且，该内套管分为至少三段，即仅在蜂窝体长度(l)的一部分上接靠其外表面的第一段(2a)、锥形的第二段(2b)和接靠在外套管(3)内表面上的第三段(2c)。内套管的这一弯曲形状使得蜂窝体(1)与外套管(3)热隔离和机械隔离，从而确保该装置在恶劣工作条件下也有很长使用寿命。

Description

固定在内外套管中的金属蜂窝体、特别是催化剂载体
本发明涉及用于内燃机车辆的金属蜂窝体、特别是催化剂载体，该蜂窝体具有许多壁，这些壁形成许多供流体流过的通道，其中，该蜂窝体具有一定长度、位于并固定在至少一内套管和至少一外套管中。
若干现有技术，例如欧洲专利EP02457373B1、EP0430945B1或美国专利US4,795,615公开了金属蜂窝体，它们特别用作车辆排气装置的催化剂载体。这些金属蜂窝体一般由多层有一定结构的金属片构成，它们可设计成螺旋形、堆积形和种种层叠形或卷绕形。蜂窝体的具体设计在本发明中并不特别重要，因为本发明可用于所有设计。本发明甚至可用于金属材料挤压成形的蜂窝体。
从美国专利US5,173,267还已知，为了使蜂窝体在热与机械两方面与外套管隔离并使外套管的长度可自由膨胀，这种蜂窝体被固定在一种双套管装置中，该专利与本发明出发点不同，内套管的一端用连接工艺连接到外套管的一端，而该内套管的深深伸入外套管中的另一端固定在一滑座上。这种结构特别适用于大容量的催化剂并可很方便地应用于许多场合，但其加工比较困难和费钱，因为该滑座必须加工成紧公差。
本发明的目的是提供一种蜂窝体，它放置并固定在一由至少一内套管和至少一外套管构成的装置中，该装置在该蜂窝体与外套管之间具有良好的热和机械隔离性，但在恶劣工作条件下耐用且易于制造。
这一目的由一用于内燃机车辆的金属蜂窝体、特别是催化剂载体来达到，该蜂窝体具有许多壁，这些壁形成许多供一流体流过的通道，其中，该蜂窝体具有一定长度，并被放置且固定在至少一内套管和至少一外套管中；该内套管又分成至少三段，即仅在蜂窝体一部分长度上接靠蜂窝体外套面的第一段；以锥形扩大的第二段以及抵靠外套管内表面的第三段。这种弯曲形状的内套管意味着，该蜂窝体与外套管不仅在第二区部位热隔绝，而且处处热隔绝，因为所形成的空气间隙构成了良好的隔热层，该蜂窝体在长度上在所有方向上都可自由膨胀并不受机械应变的影响，比方说作用在外套管上的弯曲应变。该内套管可通过改变其各段的长度和第二段的张开角度并设计成适合于种种不同应用场合，而这种弯曲内套管的加工并不特别复杂或增加费用。
特别是，第一段的内套管专门在其内周一至少宽5mm的部位用硬焊连接到蜂窝体上。结果减小了蜂窝体和内套管的不同热膨胀，从而两者之间只会稍稍发生热应变，这对长载体来说特别有利。
第三段的长度最好至少大于10mm，特别可以大于蜂窝体长度的三分之一。这样，装配时内套管可精确地导入外套管中，蜂窝体在外套管内的同心位置得以平稳地预先确定。
内套管的第二弯段最好较短，即其长度为3-20mm，最好为5-10mm。该锥形段的确切长度和张开角度一般务必设计成不致造
本发明的目的是提供一种蜂窝体，它放置并固定在一由至少一内套管和至少一外套管构成的装置中，该装置在该蜂窝体与外套管之间具有良好的热和机械隔离性，但在恶劣工作条件下耐用且易于制造。
这一目的由一用于内燃机车辆的金属蜂窝体来达到，该蜂窝体具有许多壁，这些壁形成许多供一流体流过的通道，其中，该蜂窝体具有一定长度，并被放置且固定在至少一内套管，而该内套管设置于并固定在至少一个外套管中；该内套管又分成至少三段，即仅在蜂窝体一部分长度上接靠蜂窝体外套面的第一段；以锥形扩大的第二段以及抵靠外套管内表面的第三段。这种弯曲形状的内套管意味着，该蜂窝体与外套管不仅在第二区部位热隔绝，而且处处热隔绝，因为所形成的空气间隙构成了良好的隔热层，该蜂窝体在长度上在所有方向上都可自由膨胀并不受机械应变的影响，比方说作用在外套管上的弯曲应变。该内套管可通过改变其各段的长度和第二段的张开角度并设计成适合于种种不同应用场合，而这种弯曲内套管的加工并不特别复杂或增加费用。
特别是，第一段的内套管专门在其内周一至少宽5mm的部位用硬焊连接到蜂窝体上。结果减小了蜂窝体和内套管的不同热膨胀，从而两者之间只会稍稍发生热应变，这对长载体来说特别有利。
第三段的长度最好至少大于10mm，特别可以大于蜂窝体长度的三分之一。这样，装配时内套管可精确地导入外套管中，蜂窝体在外套管内的同心位置得以平稳地预先确定。
内套管的第二弯段最好较短，即其长度为3-20mm，最好为5-10mm。该锥形段的确切长度和张开角度一般务必设计成不致造套管与外套管连接的两种不同实施例。
图1表示一具有供流体流过的通道9的金属蜂窝体1以及一内套管2a、2b、2c，该内套管分成三段，即接靠蜂窝体1的第一段2a、向外呈锥体扩大的第二段2b以及接靠一外套管3的第三段2c。第一段2a的内周的用虚线表示的条形部位5硬焊到蜂窝体1上，而第三段2c用焊点4焊接到外套管3上，由于内套管2a、2b、2c的特殊形状，在外套管3与第一段2a之间形成第一间隙6，并且在蜂窝体1与内套管2a、2b、2c的第三段2c之间形成一间隙7。这些间隙6、7用作绝热层，从而把外套管3与蜂窝体1互相热隔离。本发明的这种悬置还造成外套管3与蜂窝体1机械隔离，从而当外套管3受到拉应变、扭应变和弯应变时不会在蜂窝体1上产生附加应变。由于受热不同造成的蜂窝体1相对于套管3的热膨胀也不受限制。对于蜂窝体1的种种设计，可以再装一内套管8，它套在蜂窝体的与内套管2a、2b、2c的第一段2a非接触区的至少某一部位上。若蜂窝体1由有一定结构的金属片层叠而成，这样就可防止金属片各层之间到处形成缝隙。蜂窝体1的长度为l，内套管2a、2b、2c的总长为L；第一段长L1，第2段长L2，第三段长L3。由于本发明最好应用于起动装在发动机近旁的催化剂或预催化剂(虽然本发明并不限于这些应用)，因此蜂窝体对于70-110mm的直径来说，其长度约为100-150mm。内套管2a、2b、2c的总长L比蜂窝体1的长度稍长，以便内套管2a、2b、2c至少在一端伸出在蜂窝体1之外。一般来说，长度L1与L3可为20-60mm，而长度L2一般较佳，以防止振动，即为2-20mm。间隙6、7的宽度一般为1-6mm，最好为3-4mm。
图2表示内套管2a、2b、2c的用来连接到外套管3上的特别特征。如图2上部所示，第三段2c上可有一环形凸缘2d，它在装配到外套管3中时用来定位。两段外套管3可从两边往里套，直到抵住该环形凸缘2d后焊接其上，从而装配方便，连接牢靠。
图2下部示出另一种方案，其中，内套管2a、2b、2c的第三段2c再加上以约直角弯成颈圈形的第四段2e，它在装配到外套管中时也用作止挡。该颈圈特别适合于装入一法兰连接中，外套管3以此法兰连接，连接到一邻接管路段上。这样，内套管2a、2b、2c、2e与蜂窝体一起实际构成一可互换的插筒，只要拆开外套筒3与一邻接段的法兰连接，它就可毫无困难地互换。
本发明特别适用于起动装在发动机近旁的内燃机催化剂或预催化剂，它们易受很大的交替变化的热应变，而且其中外套管还必须承受很大的机械应变。但是，本发明并不限于这些实施例，而是还可有利地应用于其它种种场合，例如用于主催化剂。

Claims (13)

1.一种用于内燃机车辆的金属蜂窝体(1)，其上有许多壁，这些壁构成供流体流过的一些通道(9)，其中，该蜂窝体(1)具有一定长度(l)并被置于和固定在至少一内套管(2a、2b、2c)中，而该内套管(2a，2b，2c)设置于并固定在至少一个外套管(3)中，其特征在于，该内管套(2a、2b、2c)分成至少三段，即仅沿蜂窝体(1)长度(l)的一部分抵靠在该蜂窝体(1)外侧上的第一段(2a)、以锥形扩大的第二段(2b)以及抵靠在外套管(3)内表面上的第三段(2c)。
2.按权利要求1所述的蜂窝体，其特征在于，内套管(2a、2b、2c)在第一段(2a)以其内周的一至少宽1cm的部位(5)用硬焊连接到蜂窝体(1)上。
3.按权利要求1或2所述的蜂窝体，其特征在于，第三段(2c)的长度(L3)至少大于10mm。
4.按上述权利要求1所述的蜂窝体，其特征在于，第二段(2b)的长度(L2)为2-20mm。
5.按上述权利要求1所述的蜂窝体，其特征在于，第一段(2a)的长度(L1)至少大于蜂窝体(1)的长度(l)的三分之一。
6.按上述权利要求1所述的蜂窝体，其特征在于，内套管(2a、2b、2c)的总长(L)大于蜂窝体(1)的长度(l)。
7.按上述权利要求1所述的蜂窝体，其特征在于，第一段(2a)伸出在蜂窝体(1)的一端之外。
8.按上述权利要求1所述的蜂窝体，其特征在于，内套管(2a、2b、2c)的壁厚比外套管(3)小。
9.按上述权利要求1所述的蜂窝体，其特征在于，第三段(2c)与蜂窝体相距1-6mm。
10.按上述权利要求1所述的蜂窝体，其特征在于，第三段(2c)用焊接连接工艺连接到外套管(3)上。
11.按上述权利要求1所述的蜂窝体，其特征在于，第三段(2c)上有一环形凸缘(2d)，它锁定地啮合在外套管(3)的一凹槽或间隙中并焊接到该外套管上。
12.按上述权利要求1所述的蜂窝体，其特征在于，第三段(2c)邻接有一以直角向外弯曲的颈圈状第四段(2e)，它装入在外套管(3)与一邻接管路段的法兰连接中。
13.按上述权利要求1所述的蜂窝体，其特征在于，在蜂窝体(1)的不为内套管(2a、2b、2c)紧紧套住的区域中套有第二内套管(8)。
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