CN1213588A - 催化剂的蜂窝状结构 - Google Patents

Abstract

本发明关于包括蜂窝(1)及环绕护套的催化剂,此蜂窝包括由一堆金属片形成的构造,且其至少部分经切割,此蜂窝构造包含许多气体的流经通道。该金属片的自由端在与蜂窝的中心不对称的蜂窝四周的部分(S1)上延伸,因此蜂窝四周的部分(F1)没有金属片的自由端。该蜂窝直接或经由中间层,以包括上述自由端的至少部分的区域(L1)与上述护套接触。

Description

催化剂的蜂窝状结构

本发明关于包括蜂窝及环绕护套的催化剂；此蜂窝包括由一堆金属片形成的构造，且其至少部分经切割，蜂窝构造包括许多气体的流经通道。

本发明尤其是关于催化剂用的蜂窝，及关于蜂窝对环绕护套的固定；此产品一般用于通过使气态杂质或附着于粒子表面的杂质氧化，或通过减低氧化氮，纯化内燃机的排出物。

催化剂用的金属蜂窝一般包含薄金属片，它形成许多气体可经由它而渗入蜂窝的通道。一般的蜂窝包含二块金属片，其一为波状，且另一块基本较平，因此许多通道由使各片交互层结合产生。陶瓷支撑物加于蜂窝表面上，增加催化剂的几何面积，它包含增加活性的化合物；上述化合物可能为例如：储存的气态化合物。另外，支撑物用作催化活性成分的贵金属的载体。陶瓷支撑物可在蜂窝制造前加于金属片的表面上，此方法称之为“开放涂布”(″open coating″)：或当用作“蜂窝涂布”时，此支撑物可在蜂窝卷绕动，组合或弯曲之后加入。

为了操作，催化剂必须达到适当的操作温度(点火温度)，其可能为例如超过250℃，这将按催化剂的贵金属含量及发动机的类型而定。排出物限制的严格导致需要尽可能快速地到达点火温度。过去均认为以电力来使装置在实际催化剂前面的较小的电催化剂加热是快速点火的解决方法之一。因此可能使催化剂维持在车底盘下之传统位置。然而，由于成本及与技术有关的问题，使此解决方法几乎需全部放弃。通过使直接与废气歧管相连的催化剂或较小的预催化剂装在所谓的“密闭偶合”位置中解决快速点火的需求已成为现实，然而，催化剂的耐久性成为大的需求，因为施加于催化剂的热及机械应力是不可忽视的。

在“密闭偶合”位置，将普通频率为50-400Hz的大的加速力加到催化剂上。在严重情况下经由废气歧管自发动机体转移到催化剂上的加速值为重力加速度的许多倍。再者，废气流的脉冲影响催化剂的蜂窝，尤其是其前表面，该脉冲导致蜂窝的前表面在发动机的燃烧频率上振动。因此，这种现象以高频疲劳表示。

除高频疲劳外，温度-热力的重要循环导向“密闭偶合”位置很差的催化剂蜂窝上。当车辆启动或加速时，马达的负荷，废气温度均上升，而且催化剂中欲氧化的成分浓度增加，导致催化剂被加热，且使温度戏剧性地上升，首先是在蜂窝中心上升。由于环绕蜂窝的较冷护套热梯度使金属蜂窝的热膨胀导致蜂窝产生压缩应力；此意味着温度在约900-1000℃的高应力下，一般由铁素体钢制成的蜂窝无法避免地令变形至相当程度，这取决于例如上述热梯度的大小，另外还受例如护套外部或内部热绝缘，及流动分布的影响。当发动机负荷降低或关掉发动机时，发动机温度下降，蜂窝与护套收缩。蜂窝接着会得到一新的且比高温时小的体积，在蜂窝及护套间产生拉伸应力，最坏情况下会导致蜂窝从外套上撕离。除放射方向外，温度梯度亦依照流动方向存于蜂窝中，即在轴向，引起过度的热应力。由热循环所产生的力称为热疲劳。

控制导致金属蜂窝高频疲劳的已有的方法包括增强蜂窝结构，例如使用较强的金属片。这可由较厚或较强的材料制成。这种产品已销售较长时间，其中较平的片(会比波状片经受较大的应力)由比波状片较强的材料制成，或增加其厚度。形成通道的片用铜焊或电子束焊接在一起。曾经试着控制由废气造成的类似冲击的脉冲，改善产品的流动分布，或增加蜂窝的截面积；将这些方法结合的最好方式是将蜂窝转成相对于气体流入的对角位置。

热疲劳问题仅强烈地存在于其本身与“密闭偶合”位置有关，尤其是在用铜焊连接到护套管上且在蜂窝内部的结构时，其中循环改变的温度造成很大的残留应力。此状况的控制主要与降小轴向护套管与蜂窝间的结合表面以增加蜂窝的柔性有关。虽然用连在一起的单片或成对的波状及平板形成的结构分开，由热疲劳造成的应力已较小，然而仍可能造成蜂窝松弛，降低高频疲劳的耐久性。

在专利EP-0 245 738中，叙述弯曲且成滚轧的构造，其中蜂窝强度由增强壁而增强。可使用增强壁以影响蜂窝的自然频率，且因此增加高频疲劳的耐久性。然而以这种结构不易控制热疲劳的耐久性，其中蜂窝增加的刚性可能对蜂窝的耐久性更危险。另外，结构中的增强壁的体积大且成本高。

EP-0 245 737揭示一种催化剂构造，其中一堆金属片经弯曲或滚成相反方向。此构造的特点为各片以二个相对扇面或段与护套周边对称结合。在单一片未连接情况下此构造为柔性的，但若结构的高频疲劳的耐久性是通过各片相连接而增加时，则会产生一般需通过降低轴向结合区域，来增加热疲劳耐久性的情况，如公开号为WO-96/26805中所述。

专利EP-0 631 815揭示弯曲成S形之蜂窝，其中使用由较强合金制成的波状及平片的成对的带，此成对起到增强层作用。另外，此专利揭示未成波状的片如何形成额外的环绕，因此形成蜂窝的护套。在此结构中，其一集中在增强蜂窝结构内部构造，同时又不影响蜂窝的热疲劳耐久性。

公开号SAE-910615中叙述了与接近发动机安装的催化剂的有关问题/在催化剂护套与蜂窝最外部之间的温差约为400℃，这会导致强的热疲劳。试验三种不同的催化剂结构，经证实蜂窝前缘，及同样的螺旋转动的最外部以黄铜焊接之构造为最好。对护套的固定在出口处进行。蜂窝内部及出口端并未经黄铜焊接。依此公开的申请，蜂窝并未从护套上撕开，且其未显示黄铜焊接之前表面破裂且向前突起的损坏。通过使蜂窝内部与出口不焊住，且只在出口端处固定蜂窝，就能增加构造对热疲劳的弹性，因此能通过所采用试验。

公开号WO-96/26805揭示一种构造，其中属于蜂窝构造的平滑带，依轴向环绕蜂窝的部分长度。因此，可能避免蜂窝及护套管间不需要的焊点。依此公开文件，可防止护套及外套间结合在一起，因此改善产物热疲劳耐久性。所述的方法需要形成平滑的带，或使用一种或多种环绕蜂窝长度的狭窄带。

专利公开号EP-0 486 276叙述了蜂窝与护套管间在半椭圆形蜂窝中的结合情况，按照此公开，可能得到对热疲劳的极佳的耐久性。此公开中，蜂窝对护套管的固定仅限于弯曲部分，或限于平行的部分。

一般某些产品中，蜂窝由使已经由焊接结合在一起的波状及平滑片组成的连续带滚卷制成；为了增加弹性，蜂窝内部的焊接可能已降少。制造蜂窝的另一方法是重叠短切割的波状及平滑片，且使一般为长方形堆叠的片的端部弯曲，因此形成相对的方向。所形成蜂窝片的端部一般依等距固定于护套或固定于互相极接近的二段上，且焊接一般在上述段之间的区域中进行。焊接处环绕产品，且其量为增加弹性而轴向减少。另外，还有U，V及交叉形构造，然而，它们均缺乏与螺旋转动相关，通过在蜂窝内部的扭转平衡热膨胀的能力。

本发明之目的在于提供具有良好热疲劳耐久性及良好高频疲劳耐久性的催化剂。

依照本发明，提供一种包括蜂窝及环绕护套的催化剂，此蜂窝包含由一堆金属片形成的构造，且其至少部分经切割，此蜂窝构造具有许多气体的流经通道。蜂窝中金属片的自由端在与蜂窝中心不对称的蜂窝周边的一部分上延伸，蜂窝周边的一部分上没有金属片的自由端，且该蜂窝直接或经由中间层，以包括上述自由端的至少一部分的区域与上述护套连接。

依照本发明，上述蜂窝构造可通过使金属片堆的终端弯曲成相反方向，形成所谓的S型模型蜂窝。依此方式形成的蜂窝构造中，金属片的自由端由金属片堆的二端产生。

依照本发明，上述蜂窝构造亦可由螺旋转动一堆金属片形成，其蜂窝厚度随着转动方向增加。若转动起点包含切割片，则制成的蜂窝构造中金属片的自由端来自金属片堆叠的较厚端。若转动的起点包含弯曲片，则蜂窝构造中金属片的自由端来自片堆叠的未弯曲较厚端。

金属片的上述自由端延伸在一部分蜂窝周边上，最好形成约25-90％的周边长度。

金属片的上述堆叠最好包含许多对状片，单一对包括基本平整或稍成波状的片及波状片。依照本发明，单一对片的基本平整或稍成波状的片与波状片可相互连接，例如用焊接法连接。

例如，上述金属片堆可包括约2-15对的片，但依照其构造而定，也可使用较大的对数。

依照本发明较佳的实施例，沿着蜂窝轴向的全长或部分，在蜂窝及护套之间存有固定区，该区包括周边的上述一部分，在该部分具有金属片之自由端；在蜂窝的周边方向。具有包括至少部分的没有金属片自由端的上述周边部分的未固定区。依照本发明，蜂窝及护套可于该固定区中相互结合，例如以铜焊接或焊接。

本发明催化剂的护套可能具有环状，半椭圆或椭圆剖面。

本发明催化剂的蜂窝可另外包含一或多片的增强片，其厚度大于其他的金属片。增强片的长度可能比其他片长，因此增强片可形成蜂窝周边或其部分与护套之间的中间层。

如上所述，金属片的自由端沿着一部分的蜂窝周边延伸，与蜂窝中心不对称。另外，蜂窝的中心与护套对称轴不一致。

在本发明催化剂的制造中，可使用“开放涂布”或“蜂窝涂布”技术。

下面将参照附图更详细地叙述本发明，其中

图1表示本发明催化剂的构造；

图2显示图1一部分中用作催化剂制造的金属片堆叠的构造；

图3显示本发明催化剂的另一构造；

图4是用于图3中催化剂的制造中，金属片堆叠构造的部分示图；

图5代表本发明催化剂的第三种构造；

图6是用于图5中催化剂的制造中，金属片堆叠构造的部分图；

图7描述本发明催化剂的第四种构造；

图8为本发明的催化剂制造中所用波状片构造的顶视图；

图8A描述如图8相同的构造，但为侧视图且经放大；

图8B为图8A中点A-A的剖视图；及

图9描述本发明催化剂的端部圆锥。

图1中，描述了旋转如展开螺旋的本发明催化剂用的蜂窝1。依照本发明，此产品由波状3及平整4片组成，且切割成固定大小成对的金属片5,6,7,8重叠组成；这些成对的片(一般为例如2-15对)混杂成堆叠2，其厚度随流动通道的横向增加，如图2中所示。借由自此堆叠的端点(其堆叠的厚度为最小)开始制造螺旋卷，如图2中所示，且借由前进至新层7,8连续导入金属片堆叠的方向，可能制成连续展开螺旋构造的产品。

在图2的情况中，增加堆叠厚度的元件7,8由包含一波状及一平整片(其并不需均匀长度)的至少一对金属片制成。

参见图2，螺旋展开速度可由依所需方式选择距螺旋起点的距离X1，且增加问题点处的元件数目控制。相对于最终螺旋中的起点，展开点所处的方式可能影响外围片的终点。此步骤伴随形成堆叠的片经控制的切割长度可以产生蜂窝结构，其中片的切割端符合护套所需的段S₁，或沿着护套四周的期望长度。采用此步骤，可能省略焊接需求，例如沿着四周全长的圆形产品，它的所有片的端点均锁在护套上。为了使产品的耐久性足以抵抗轴向加速力，因此对于圆形产品所需的扇形较好在90°-330°间，依应力状态而定。对于其他圆形产品，结合的扇形可以以护套四周的百分比表示，相应地约25-90％。区域L₁(蜂窝沿着此区固定于护套)至少为结合扇形S₁的大小，但因为制造技术的关系一般稍大。大的结合扇形降低蜂窝的弹性，因此热应力的耐久性减弱。区域F₁(留在结合扇形的护套外部，且不含与四周的结合片)接收因热力造成的变形，且增加组合螺旋的蜂窝构造，由扭曲接收因热力造成的热位移能力。因为本发明的产品中，上述位移及可能产生的变形被导向并受到控制，蜂窝的这一部分(例如用外壳封装)可能经保护免受废气冲击，因此确保与壁分离的零件的耐久性。因为热力对蜂窝耐久性以直接热冲量及变形为主，若需要可在壁端轴向的长度或其一部分上固定，不同的焊接形式，或例如射线焊接技术均可用于固定。

其特性为展开螺旋构造的产品可用于易于制造的产品，其性能随径向改变，因为例如，延伸至产品中心的片可能有不同的强度，或可能具有与在螺旋的后部处导入堆叠的片不同的孔的数目，催化性质(开放涂布)或其他性能。因此其例如可能影响产品的流动分布，因此可减低流动阻力的较大通道或形式易于释出气体的通道位于产品四周区域中，其中气流一般小于中心处。而且依照阶梯式结合构造的片成对或成层元件可依不同方式固定于片上。因此部分的片可由例如激光法焊在一起，且部分为自由的而未加固定。增强区的固定可放在高频疲劳最强的位置。本发明的产品中，热位移由于螺旋的螺旋式移动而很顺利，导致良好的热疲乏耐久性。

本发明的产品可由不同类的金属片制成，例如，奥氏体镍-铬-铝-铁类及铁酸盐铁-铬-铝类。在金属片中，铝或其部分可由涂布法添加，一般包含例如，热铝化，机械涂布，蒸发或阴极真空喷镀。蜂窝一般装置在护套管中，或在深拉成形的外套中，或其亦可直接置于浇铸模的内部，且护套可浇铸成例如发动机废气歧管的一部分。

图3中描述旋转成展开螺旋的本发明催化剂蜂窝9。上述本发明产品是图1中所示构造的改型。此产品由图4中所示的金属片堆叠10制成。金属片堆叠10包含二重叠成对的片11,12，其具有双层，且含有装在其间增加堆叠厚度的元件，此元件包含双层成对的金属片。

图4中，此二种成对金属片以参考数13,14表示。单一对金属片包含波状及平的金属片。螺旋旋转由堆叠的端部开始，其厚度为最小，如图4中所示。因此可制成的产品，其构造形成连续的展开螺旋。在上述方式中，可能制造出螺旋旋转中心已从产品对称的至少一根轴偏移的蜂窝。此转移以图3中的α表示。L₄代表蜂窝固定到护套上的区域。

图5描述旋转成展开螺旋的本发明催化剂蜂窝15。本发明产品为图1及3中所示的构造的改型。该产品由图6中所示的一堆金属片16制成。金属片16的堆叠系由双层的成对的片17(其具有增加装置其间的堆叠厚度的元件)形成，该元件系由双层成对的金属片形成。此二种金属片以图6中的参考数18,19表示。增加堆叠厚度的元件亦装置在金属片对17上，其同样地也由成对的双层金属片制成，其一以参考数20表示。如图6中所示，螺旋的旋转由具最小厚度的堆叠端处开始，因而制成其构造形成连续展开螺旋的产品。依照上述的方式，可制成蜂窝15，其中螺旋旋转的中心从产品对称的至少一根轴移位。此转移以图5中的α为标记。L₃代表蜂窝固定于护套上的区域。

图7中，示出包括形成催化剂蜂窝21的偏心S的本发明的产品。此产品包含由切割成一定大小的波状及平整片形成的重叠成对的金属片，此成对的金属片具有不同长度(一般为例如4-35对)。此产品由使金属片堆叠靠近在一或二个精确的预定位置时螺旋式地卷绕而成，成对金属片中心的位置并非位于堆叠卷绕方向的中心，但此结合为非对称的。以此步骤，可制成螺旋卷绕中心自产品对称的至少一轴移位的蜂窝。此转移以α表示。此步骤伴随控制金属片切割长度，可用于制造一种蜂窝构造，它的切割金属片的终端符合护套22所需的扇形，或符合沿着护套四周所需的长度。

以此步骤，可能省略焊接的需求，例如沿着全部周围长度使所有金属片端固定在护套上，从而将所有金属片的端部与护套锁紧。为了使产品的耐久性足以对抗轴向加速力，对于圆形产品，依应力状况，所需的扇形约为90°-330°。对于不是圆形的产品，结合的扇形可以以护套周边的百分比表示，且相应约为25-90％。蜂窝固定在护套上的区域L₄是使结合扇形大小的最小处，但通常因制造技术的原因而稍大些。大的结合扇形减低护套的弹性，且因此使其热应力耐久性降低。在结合扇形外部护套之中且不包含与周围结合的金属片的区域F₄吸收因热力造成的变形，且增加组装螺旋的蜂窝构造，以吸收因扭曲的热力产生的热移动的可能性。因为该移动及其可能相关的变形在本发明的产品中经导向和控制，蜂窝的这一部分例如与封闭壳相连可能经保护免受废气冲击，且因此可能确保与壁分离部分的耐久性。因为蜂窝对热力的耐久性以直接的热移动及变形为基础，可以沿着全长或其部分、依轴向自金属片的终端处进行固定(若需要)。各种形式的焊接，例如射线焊接均可用作固定。

图8,8A及8B中显示可用于本发明的催化剂制造中的波状金属片。该波状金属片以参考数23表示。波状金属片23前缘24在波状化制造过程中成形，因此具有比波状金属片的其他部件较高的深度。波状金属片的前缘24及平金属片可由例如激光焊接结合在一起。焊接可从例如每个第二波的顶端进行，因此其间的波状可吸收由弹性卷绕造成的弯曲。

图9中显示包括波状25及环绕护套管28的最终催化剂的构造。端圆锥26装在蜂窝25的入口侧，圆锥成斜角地装置在蜂窝的纵轴上。图9中，气体流动方向以箭头表示。端圆锥27装置在蜂窝25的出口侧。

本发明的产品可以以环状蜂窝体达到最大的优点：在其制造中，经常的问题是达到足够的弹性，尤其是当从金属片的堆叠卷绕蜂窝时问题最多。然而，本发明并不限于此单一几何形状，因为垂直方向至流动通道方向的卷绕中心的偏心亦可利用于例如椭圆几何形状中。因此，可能在护套内四周中使金属片的起始和终点与所需的扇形对准，且保留蜂窝其他部分，而不使其主要部分固定在外套上。通过利用展开的螺旋可制造一个蜂窝，其中心含有所需尺寸的孔。通过使蜂窝展平，因此孔被封闭，形成半椭圆蜂窝，其中金属片相对于蜂窝中心的结合点的不对称性由展平方向的螺旋展开的不对称性控制。

以下将借助实例来叙述本发明产品及其制造及性能。实例1

包括卷绕成展开螺旋且示于图1中的催化剂蜂窝1的本发明产品A通过预涂的波状及平钢片制成，自其前缘留下一长条7毫米宽未涂覆。支撑物与钢片的胶接由使其在550℃的温度下锻烧4小时、清洁此钢片得以改善。此步骤未发现干扰后续进行的激光焊接。使片表面氧化或氮化的前处理或前处理的部分处理亦可仅用于片的特殊部位，支撑物在第一阶段加于此部分，且待焊接的部位以不同方式清洗。在化学或电解清洗中，可例如以部分的片浸泡在反应物或电解溶液中为主，且在热处理中，以使待焊接的部位留在电阻或火焰加热的外部为主，或以在待涂覆的支撑物的边缘上施加感应热为主。波状片的前缘依图8、8A及8B中所示的方式，在波状化阶段的过程中成形，因此波状及平片可由Nd-YAG-激光焊接未涂覆边缘结合在一起，且可形成展开螺旋中所需的元件。焊接从每一个第二波状物顶端进行，因此，它们之间的波状物可吸收因弹性卷绕产生的弯曲。焊接后，从堆叠之薄端进行卷绕，最后，支撑物通过将蜂窝浸在支撑物中加在蜂窝的前缘。最后，将钯按催化剂的钯含量为每立方英尺200克钯的量加于支撑物中。设定波状及平片的长度间的关系，随着所用的波状卷绕几何形状，产品的孔数、即立方英寸的通道数为400。通过预先计算及试验，相对于原点的非中心点将展开螺旋各层带入构造中，从而使成对的外层片端点可控制在90°-330°的扇形区间中。在制成的产品中，扇形S₁选择为270°。对护套的焊接通过使用感应法，从蜂窝的中心按轴向在290°的扇形L₁中行进16毫米的距离。端圆锥按图9中所示的方式装在制造产品中。

参考产品B是以真空焊接制成的蜂窝。该蜂窝穿过并在其全长上焊接在护套上。蜂窝中未添加支撑物或贵金属，因此在进行试验中的操作温度稍比以成对的片制成的蜂窝低，因为氧化反应不会大幅度地在蜂窝中发生。因此，可以认为产品B之试验条件比产品A简单。

本发明的产品A及参考产品B之数据汇集在下表1中。表1

	A：本发明的产品	B：参考产品
			蜂窝直径	68.5毫米	68.5毫米
蜂窝长度	74.5毫米	74.5毫米
			孔数目	400	400
片状物	50微米/Fe-20Cr-5Al	50微米/Fe-20Cr-5Al
			Pd含量	200克/立方尺	0
构造叙述	激光焊接的成对的片，附着于外套上的扇形(290°)的展开螺旋结合扇形270°	真空焊接构造完全附着于外套(360°)，且单一片层相互结合的蜂窝

本发明的催化剂A及参考催化剂B的热疲劳及高频疲劳的耐久性通过将其二者并排装置在发动机的废气歧管上，形成所谓的密闭偶合位置。试验中使用2-升，16气门的发动机催化剂固着于试验台上。所用的试验循环示于下表2中。表2

	阶段1	阶段2
			时间	6.5分	7.5分
发动机转速	2800rpm	5200rpm
			负载	20Nm	全负载

废气温度

620℃

880℃

当催化剂入口处的废气温度在620℃-880℃之间急速改变时，试验循环对催化剂产生强的热应力，且当催化剂未绝缘时，产生很强的张力，尤其是在放射方向。

每20小时检查一次催化剂。则发现当循环持续20小时时，具有硬催化剂且对外套刚性固定的参考催化剂B完全破坏。由于放射及轴向热力使蜂窝自护套撕离松动，且它们又于护套中振动，因此蜂窝的外围在其全部外围长度上均缺乏金属片层。

依照本发明的催化剂A在试验循环持续40小时后第二次检查。可发现催化剂蜂窝仍未受损，且在前圆锥移开后，可发现热膨胀移动已引导到未附着在护套的扇形中的期望区域中，因为当接触蜂窝的前表面时，可感觉非常地紧。对于卷绕成展开螺旋的蜂窝(其金属片的终端固定在限定的扇形中)，可能引导热移动，因此未发生内部松动，且可能改善热疲劳耐久性，且增加相对于高频疲劳的刚度。实例2

包括以S形弯曲且示于图7中的催化剂蜂窝的本发明产品C由预涂布波状及平的钢板制造，留下自前缘起7毫米的长条形未涂布。支撑物对片状物的连接通过使片状物在550℃的温度下锻烧4小时清洁片状物得以改善。此处理并未发现对激光焊接产生干扰。片的预处理或使片状物之表面氧化或氮化之前的处理部位亦可只针对第一阶段添加支撑物的片的部分，且要焊接的部位以另一方式清洁。在化学或电解质清洁中，可以例如将片状物部分浸渍于反应物或电解质溶液中，且在热处理中将要焊接部分置于电阻或火焰加热之外面，或感应加热针对要与支撑物一起涂布的边缘。波状片的前缘系依图8,8A及8B中所示方式，于形成波状的阶段中成形，因此可能使波状及平片在未涂布的边缘处，以Nd-YAG-激光焊接结合在一起，不会在片中烧成孔洞。焊接后，借由使蜂窝浸埋于支撑物中，使支撑物加于蜂窝的前缘：锻烧后，以吸附法使钯加到蜂窝中，使得催化剂的钯含量为每一立方英尺200克的钯。最终成对的片依照图3中所示的方式切成一定大小，且堆成5对重叠片的堆叠。和成对片相同长度的一块平滑片置于顶部以防止波形带在卷绕中重叠。波状及平整带间的关系设定成对于所用的波状卷绕几何尺寸，产品的孔的数目，即平方英寸中的通道数目为400。通过预先计算及试验，寻找片堆叠的非中心夹紧点，使成对的片对外围的终点可控制在90°-330°的扇形区间中。在制造的产品中，选择扇形为180°。夹紧的偏心度列于表3中。对护套的焊接采用感应法，自蜂窝的中心于200°的扇形中沿轴向16毫米的距离进行焊接。终端圆锥按图9中所示的方向装在产品中。表3

成对片的数目	成对片的长度(毫米)	卷绕的夹紧点，自成对片的端点处测量，毫米
			最顶端的平整带	530	264
1	547	275
			2	549	280
3	562	294
			4	565	296
5	562	290

参考产品D按与本发明产品C相同的方式制造，但片堆叠的夹紧点对称，且所有成对片的两端均均匀地分布在蜂窝的外围，因此焊接需在外围的全长(360°)上进行，且在平均较低温度下生产的产品外围区域内不会产生自由点，这可缓冲热位移，且因此降低热应力。

本发明的产品C与参考产品D的数据均汇集在下表4中。表4

	C：本发明的产品	D：参考产品
			蜂窝直径	68.5毫米	68.5毫米
蜂窝长度	74.5毫米	74.5毫米
			孔洞数目	400	400
片状物	50微米/Fe-20Cr-5Al	50微米/Fe-20Cr-5Al
			pd含量	200克/立方尺	200克/立方尺
构造描述	非中心卷绕且附着在扇形(200°)中的外套上的激光焊接的成对的片结合扇形180°	中心卷绕且沿着全长固定在外套上的激光焊接的成对片

本发明的催化剂C及参考催化剂D之热疲劳及高频疲劳的耐久性以实例1中相同的试验正确地进行试验。试验证实下列事实：

蜂窝由成对的片制成的弹性构造的参考催化剂D在试验持续40小时时检查；二蜂窝仍未受损。从催化剂上去除前圆锥，且当探查蜂窝前表面的硬度时，能看到稍有松动，这是由于蜂窝向较冷护套放射性膨胀造成压缩应力，及构造稍有变形。此变形均匀地分布在不同的成对的片之间，因此探查到构造稍有松动。长期运转的情况下，此种前缘硬度的改变增加了高频疲劳损坏的危险性。

本发明的催化剂C在试验循环运转40小时后检查，则可发现蜂窝仍未受损，且在移开前圆锥后，可发现热膨胀位移导致未附着于护套上的扇形中的期望区域中，因为当探查蜂窝之前表面时，与构造D比较时实质上较紧。对于非中心卷绕的蜂窝(其中的片状物终端装在有限的扇形中)，可能引导热位移，因此没有内部松动，且可能改善热疲劳的耐久性，且增加与高频疲劳有关的刚度。

Claims (13)

1．一种包括蜂窝(1,9,15,21)及环绕护套(22)的催化剂，该蜂窝包括一堆金属片(2,10,16)制成、且其至少经部分切割的构造，该蜂窝构造包含许多气体流过的通道，其特征在于金属片的自由端分布在相对于蜂窝中心为非对称的蜂窝周边部位(S₁)上，从而使蜂窝周边部位(F₁,F₄)没有金属片的自由端，且蜂窝直接或经过中间层在包括至少部分自由端区域上(L₁,L₂,L₃,L₄)安装到护套上。

2．根据权利要求1的催化剂，其特征在于蜂窝构造由金属片堆的终端弯曲成相反方向制成。

3．根据权利要求1的催化剂，其特征在于蜂窝构造由金属片堆叠(2,10,16)旋转卷绕制成，其厚度随卷绕方向增加。

4．根据上述权利要求任一项的催化剂，其特征在于金属片的自由端分布在形成25-90％蜂窝长度的蜂窝周边部位(S₁)上。

5．根据上述权利要求任一项的催化剂，其特征在于金属片堆叠(2)包括许多成对的金属片(5,6,7,8)，单对金属片包括基本上平的或稍成波状的金属片(4)及波状片(3)。

6．根据权利要求5的催化剂，其特征在于基本上平的或稍成波状的片及单对的波状片均以焊接法相互连接。

7．根据权利要求5或6项的催化剂，其特征在于金属片堆叠包括2-15个成对的片。

8．根据上述权利要求任一项的催化剂，其特征在于固定区域(L₁,L₂,L₃,L₄)在蜂窝全长或其部分上蜂窝轴向的蜂窝及护套之间，固定区域包括片的自由端所在的周边(S₁)的上述部位：在蜂窝的周边方向中具有未固定区域，该区域包括没有片状物S的自由端的周边(F₁,F₄)的至少部分上述部位。

9．根据上述权利要求中任一项的催化剂，其特征在于在蜂窝及护套间有铜焊连结或焊接连结。

10．根据上述权利要求中任一项的催化剂，其特征在于护套具有圆形、半椭圆或椭圆形剖面。

11．根据上述权利要求中任一项的催化剂，其特征在于蜂窝构造还包含一或多片增强片，其厚度比其他片厚。

12．根据权利要求11的催化剂，其特征在于增强片之长度比其他片的长度长，因此增强片在蜂窝四周或其部分上和护套之间形成上述中间层。

13．根据上述权利要求中任一项的催化剂，其特征在于蜂窝的中心与护套的对称轴不一致。

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