CN107690514A - 用于可电加热的蜂窝状本体的层包接触 - Google Patents

用于可电加热的蜂窝状本体的层包接触 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在至少部分结构化的金属箔片(3)的至少两个导电堆叠(2)之间的导电连接(1)，该至少部分结构化的金属箔片形成多个通道(5)，流体(4)能流经这些通道，该导电连接包括至少一个导电杆元件(6)，该至少一个导电杆元件穿过该至少两个堆叠(2)，其中，间隔元件(7)被安排在该至少一个杆元件(6)上并且在该至少两个堆叠(2)之间，该两个堆叠(2)被安排成通过该间隔元件而彼此相距一定距离；其中，安排(8)被至少一个夹持元件(9)夹持，该安排包括该至少两个堆叠(2)、该至少一个杆元件(6)和该间隔元件(7)。

Description

用于可电加热的蜂窝状本体的层包接触
技术领域
本发明涉及可电加热的蜂窝状本体的领域，可电加热的蜂窝状本体尤其用于内燃发动机(优选机动车辆中)的排气处理系统。例如，需要可电加热的蜂窝状本体，以便加热排气净化系统中的部件和/或流体，以便因此实现或维持用于特定的化学反应(尤其还用于催化激活的反应)的特定的最低温度。这被应用于例如排气催化转化器、颗粒过滤器和/或用于减少氮氧化物的系统。
背景技术
例如，在WO 96/10127中描述了具有这种类型的可电加热的蜂窝状本体的典型设计。EP 1 967 712还示出了一种可电加热的蜂窝状本体的结构。两个文件均提供了在相邻的蜂窝状本体上(以电绝缘的方式)支撑这种类型的可电加热的蜂窝状本体的选择。
为了能够为电加热提供足够高的无电抗电阻，这种类型的可电加热的蜂窝状本体包括若干片状金属层(例如箔片)的至少一个堆叠，该若干片状金属层被结构化为使得其形成通道，流体(尤其气体)能沿轴向方向流经这些通道。为此目的，粗略结构化的金属片还以及精细结构化的和/或光滑的金属片通常是交替地上下分层放置。一个堆叠内的这些片状金属层优选地通过位于几个(选择的)或所有接触点处的扩散连接件而彼此焊接或彼此紧固。
由于堆叠是沿相反方向以S的形状、U的形状等形状连成回路，所述堆叠被形成为使得它填充圆形或椭圆形横截面，其中，该堆叠的相邻的转弯必须彼此电绝缘。
US 5,322,672披露了一种可电加热的蜂窝状本体，在该可电加热的蜂窝状本体中，具有片状金属层/箔片的这些堆叠以曲折的方式安排。这种安排尤其适用于具有非圆形或非椭圆形横截面(也就是说，例如，具有矩形横截面)的蜂窝状本体。
在这个实施例中，为沿该堆叠或折叠该堆叠方向上的每个变化提供收缩部。在这些收缩部的区域中，这些箔片平稳地上下搁置并且相应地没有展示出任何结构化。然而，生产这种类型的箔片的堆叠很复杂，其中，当折叠这些堆叠时仍然会对这些箔片造成损害。
发明内容
从上述内容出发，本发明的目的是至少部分地解决与现有技术相关的概述的技术问题。具体的目的是指明一种具有层包的连接，该连接能以简单的且可再现的方式建立，其中，还意欲使蜂窝状本体的不同横截面能够灵活适配。
这些目的是通过根据权利要求1的特征的一种连接来实现的。在各自情况下作为从属权利要求撰写的权利要求书中给出了本发明的进一步有利的构型。在权利要求书中独立地描述的特征能以任何期望的、技术上适当的方式相互组合，并且可以通过指明了本发明的具有另外的设计变体的说明书中的解释性事实进行补充。
通过至少部分结构化的片状金属层/金属箔片的至少两个导电堆叠之间的导电连接来为此目的做贡献，这些片状金属层/金属箔片形成大量通道，流体能流经这些通道。这种连接包括至少一个导电杆元件，该至少一个导电杆元件穿过该至少两个堆叠，其中，间隔元件被安排在该至少一个杆元件上并且在该至少两个堆叠之间，该两个堆叠被安排成通过所述间隔元件而彼此相距一定距离。还提供了一种安排，该安排包括该至少两个堆叠、该至少一个杆元件以及该间隔元件，并且该安排被至少一个夹持元件夹持。
这种导电连接现在允许(代之以单独的堆叠，该单独的堆叠以曲折的方式延伸并且具有收缩部)通过杆元件来导电地连接箔片的多个堆叠，箔片的该多个堆叠例如以直线的方式延伸并且被上下堆叠。这种导电连接允许防止电阻的局部变化和防止作为结果产生的“热点”局部热点)，电阻的局部变化可能具体地在例如堆叠的折叠处发生(电流优选地沿着“内箔片”流动，也就是说，沿着“最短”路径或沿着具有最小电阻的路径流动)。
具体地讲，该杆元件是实心隔离件，该实心隔离件尤其穿过这些堆叠的端部并且导电地连接所述堆叠。
该电连接确保了用于该连接的电阻[欧姆]的永久的低值。此外，由于所谓的“热点”(例如，以其他方式在堆叠的现有折叠处)不会发生，所以当电加热蜂窝状本体时确保了均匀的温度分布。
具体地讲，该至少一个杆元件被安排成横向于这些通道的纵断面并且横向于该相应堆叠的表面。
该至少一个堆叠优选地具有至少一个端部，并且在该端部的区域中该杆元件穿过该堆叠。具体地讲，所有堆叠借由其相应端部、通过一种连接而连接至相邻的堆叠。
具体地讲，该间隔元件是通过该杆元件的凸缘形成的，其中，这两个堆叠被安排成通过该凸缘而彼此相距一定距离。具体地讲，该间隔元件因此与该杆元件(例如，阶梯状螺栓)一体地形成。
具体地讲，一个堆叠中的这些箔片在杆元件的紧邻区域中基本上没有间隙地彼此抵靠。具体地讲，箔片至少在杆元件的紧邻区域中具有非结构化的设计或者通过该安排的夹持被压在一起，使得它们基本上没有间隙地彼此抵靠。
该至少一个杆元件和该间隔元件一起优选地具有对于电流[安培]的电阻(欧姆)，该电流流过该安排，所述电阻是任一堆叠的电阻[欧姆]的至多20％。尤其非常优选的是，该至少一个杆元件和该间隔元件一起具有的电阻为任一堆叠的电阻的至多10％或者甚至为其电阻的仅至多5％。通过举例，该至少一个杆元件和该间隔元件一起在该区域中具有约500μohm(微欧姆)的电阻。通过举例，一个堆叠具有10mohm(毫欧姆)至1欧姆的电阻。当使用不同长度的堆叠时，在此考虑的堆叠尤其是已经连接或电接触最长的堆叠。堆叠中的电阻是沿着期望的电流确定的，也就是说，具体沿着其长度的方向。
具体地讲，该至少一个夹持元件是(例如，以铆钉的方式)由该杆元件的卷边形成的。
具体地讲，该杆元件和该至少一个夹持元件、或者该间隔元件和该至少一个夹持元件形成螺钉/螺母单元。
该杆元件优选地被设计成具有外螺纹(螺钉)，并且夹持元件优选地被设计成具有内螺纹(螺母)。
该间隔元件优选地具有带内螺纹的孔，夹持元件以带有外螺纹的螺钉的形式接合到该孔中。在此情况下，螺钉状夹持元件形成了穿过堆叠的杆元件。
具体地讲，至少一个夹持元件是与该杆元件中的凹槽相互作用的夹子。
具体地讲，该杆元件和该至少一个夹持元件、或者该间隔元件和该至少一个夹持元件形成孔/销单元，其中，所使用的销具体是圆柱形销、锥形销、带凹口的销或夹持销。间隔元件优选地具有孔，夹持元件的销接合到该孔中(反过来也是可以的)。在此情况下，夹持元件的销形成了穿过堆叠的杆元件。
本技术方案进一步包括一种具有横截面的蜂窝状本体，流体(排气)能流经该蜂窝状本体，并且该蜂窝状本体是由彼此邻近地安排的多个堆叠形成的，其中，被安排成相应地彼此相邻的堆叠通过根据本发明所述的分别对于至少一个杆元件的连接而在这些堆叠的端部处彼此导电地相连接，从而形成了经过这些堆叠和该至少一个杆元件的、以曲折的方式延伸的电流路径。
具体地讲，彼此相邻地安排的堆叠仅通过至少一个杆元件而彼此导电地相连接、否则在每种情况下以通过气隙而彼此分离的方式(因此电绝缘的方式)进行安排。
这些堆叠优选地以基本上直线的方式延伸。
具体地讲，蜂窝状本体的横截面是基本上矩形的，该蜂窝状本体的横截面是由彼此邻近安排的堆叠形成的。
另一方面还提出了一种机动车辆，该机动车辆至少具有内燃发动机和用于处理内燃发动机的排气的排气处理系统，其中，该排气处理系统具有根据上述技术方案的至少一个蜂窝状本体。
附图说明
以下将参照附图对所提出的技术方案和技术领域进行更详细地说明。附图示出了特别优选的示例性实施例，但技术方案不限于所述示例性实施例。具体地讲，应指出的是，附图以及具体地所展示的比例都是纯粹示意性的。附图中相同的参考符号标识相同的物体。在附图中：
图1示意性地示出了根据US 5,332,672的蜂窝状本体；
图2示意性地示出了两个堆叠，这两个堆叠通过一种连接而彼此导电地相连接；
图3示意性地示出了带有凹槽的杆元件；
图4示意性地示出了作为夹持元件的夹子；
图5示意性地示出了具有一种连接的安排，该连接包括杆元件和作为夹持元件的夹子；
图6示意性地示出了被设计为带凹口的销的夹持元件；
图7示意性地示出了具有一种连接的安排，该连接包括间隔元件和根据图6的作为杆元件的两个夹持元件；
图8示意性地示出了被设计为铆钉的杆元件；
图9示意性地示出了具有盘形件和根据图8的杆元件的一种连接；并且
图10示意性地示出了具有根据图8的杆元件的安排。
具体实施方式
图1示出了具有横截面17的根据US 5,322,672的已知的蜂窝状本体27，流体4(排气)能流经该蜂窝状本体，并且该蜂窝状本体由箔片3的多个堆叠2形成，该多个堆叠彼此邻近地安排，其中，彼此相应相邻地安排的堆叠2通过收缩部28(作为连接1)而彼此导电地相连接，从而使得电流16沿着以曲折的方式延伸的电流路径18而传导通过堆叠2。这些结构化的箔片3在收缩部28的区域中被压在一起，使得它们彼此平坦地抵靠。蜂窝状本体27是由箔片3的单个堆叠2形成的，其中，已经产生了收缩部28以便通过折叠这些箔片3来产生蜂窝状本体27所需的横截面17。现在彼此上下搁置的这些堆叠2例如通过气隙19(或绝缘涂层或绝缘层)彼此分别相距一定距离。这些堆叠2是由光滑的且结构化的箔片3形成的，这些箔片形成大量通道5，流体4可以流经这些通道。
代之以收缩部28，在此提出采用一种导电连接1，在以下附图的帮助下展示了该导电连接。
图2示出两个堆叠2，这两个堆叠通过连接1而彼此导电地相连接。导电连接1连接两个导电堆叠2，这两个导电堆叠具有至少部分结构化的金属箔片3。这些箔片3形成大量通道5，流体4可以流经这些通道。连接1包括至少一个导电杆元件6，该导电杆元件穿过至少两个堆叠2，其中，间隔元件7被安排在杆元件6上并且在该至少两个堆叠2之间，这两个堆叠2借由该间隔元件被安排成彼此相距一定距离。安排8包括该至少两个堆叠2，杆元件6和间隔元件7被至少一个夹持元件9夹持。
在此，该杆元件6被安排成横向于这些通道5的纵断面10并且横向于该相应堆叠2的表面11。杆元件6穿过该堆叠2(在端部12的区域中)。为此目的，该堆叠2(也就是说，这些箔片3)的端部12具有开口29，杆元件6延伸经过该开口。
该堆叠2的这些箔片3在杆元件6的紧邻区域14中基本上没有间隙地彼此抵靠。
该杆元件6和该间隔元件7一起具有对于电流16的电阻15，该电流流过该安排8，所述电阻为任一堆叠2的电阻15的至多20％。
图3示出了具有凹槽24的杆元件6。杆元件6以凸缘13形成间隔元件7。
图4示出了作为夹持元件9的夹子23。
图5示出了具有连接1的安排8，该连接包括根据图3和图4的杆元件6和作为夹持元件9的夹子23。堆叠2的端部12的区域中的箔片3被压在一起，并且该安排8被夹子23夹持，这些夹子被推入凹槽24中。
图6示出了作为销26的夹持元件9，该销在此被设计为带凹口的销。
图7示出了具有连接1的安排8，该连接包括间隔元件7和根据图6的作为杆元件6的两个夹持元件9。堆叠2的端部12的区域中的箔片3被压在一起，并且该安排8被夹持元件9的销26夹持，这些销被推入孔25中。在此，销26形成杆元件6。
图7同样能用于描述具有连接1的安排8，在该安排中，间隔元件7以及该至少一个夹持元件9形成了螺钉21/螺母22单元。在此，间隔元件7具有孔25，该孔在每种情况下具有用于该夹持元件9的内螺纹(螺母22)，该夹持元件被设计为螺钉21。夹持元件9在此也形成杆元件6。
图8示出了被设计为铆钉的杆元件6。杆元件6以凸缘13形成间隔元件7。
图9示出了具有盘形件30和根据图8的杆元件6的连接1。夹持元件9是由该杆元件6的卷边20形成的。卷边20将盘形件30压在堆叠2的端部12的区域中的表面11上。堆叠2的端部12的区域中的箔片3以此方式被压在一起，并且该安排8以此方式被夹持。
图10示出了在只是没使用盘形件30的情况下根据图8和图9的安排8。堆叠2的端部12的区域中的箔片3被卷边20压在一起，并且该安排8以此方式被夹持。

Claims (10)

1.一种在至少部分结构化的金属箔片(3)的至少两个导电堆叠(2)之间的导电连接(1)，这些至少部分结构化的金属箔片形成大量通道(5)，流体(4)能流经这些通道，该导电连接包括至少一个导电杆元件(6)，该至少一个导电杆元件穿过该至少两个堆叠(2)，其中，间隔元件(7)被安排在该杆元件(6)上并且在该至少两个堆叠(2)之间，该两个堆叠(2)被安排成通过所述间隔元件而彼此相距一定距离；其中，安排(8)包括该至少两个堆叠(2)，该杆元件(6)和该间隔元件(7)被至少一个夹持元件(9)夹持。
2.如权利要求1所述的连接(1)，其中，该至少一个杆元件(6)被安排成横向于这些通道(5)的纵断面(10)并且横向于该相应堆叠(2)的表面(11)。
3.如以上权利要求中任一项所述的连接(1)，其中，至少一个堆叠(2)具有至少一个端部(12)，并且在该端部(12)的区域中该杆元件(6)穿过该堆叠(2)。
4.如以上权利要求之一所述的连接(1)，其中，该间隔元件(7)是由该杆元件(6)的凸缘(13)形成的，其中，该两个堆叠(2)被安排成通过该凸缘(13)而彼此相距一定距离。
5.如以上权利要求之一所述的连接(1)，其中，该至少一个杆元件(6)和该间隔元件(7)一起具有对于电流(16)的电阻(15)，该电流流过该安排(8)，所述电阻是任一堆叠(2)的电阻(15)的至多20％。
6.如以上权利要求之一所述的连接(1)，其中，该至少一个夹持元件(9)是由该杆元件(6)的卷边(20)形成的。
7.如权利要求1至6之一所述的连接(1)，其中，该杆元件(6)和该至少一个夹持元件(9)、或者该间隔元件(7)和该至少一个夹持元件(9)形成螺钉(21)/螺母(22)单元。
8.如权利要求1至6之一所述的连接(1)，其中，该至少一个夹持元件(9)是夹子(23)，该夹子与该杆元件(6)中的凹槽(24)相互作用。
9.如权利要求1至6之一所述的连接(1)，其中，该杆元件(6)和该至少一个夹持元件(9)、或者该间隔元件(7)和该至少一个夹持元件(9)形成孔(25)/销(26)单元。
10.一种具有横截面(17)的蜂窝状本体(27)，流体(4)能流经该蜂窝状本体，并且该蜂窝状本体是由多个堆叠(2)形成的，该多个堆叠彼此邻近地安排，其中，彼此相应相邻地安排的堆叠(2)在其端部(12)处通过如以上权利要求之一所述的分别对于至少一个杆元件(6)的连接而彼此导电地相连接，从而使得形成了经过这些堆叠(2)和该至少一个杆元件(6)的、以曲折方式延伸的电流路径(18)。
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