CN1244429C - 用于蜂窝体支承基体的端面接合连接的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在一装在一外壳管(7)内的由至少部分具有某种表面结构的薄板堆叠和/或卷绕成形的蜂窝体(4)的支承基体(3)，特别是催化剂载体的至少一个端面(11)上的接合连接的按本发明借助于一包含感应线圈(12)的面感应器(13)进行，其感应线圈(12)相应地设置得使蜂窝体(4)的端面(11)至少局部这样地加热，使得至少按部位(14)，特别是成班点状(15)地建立薄板的相互连接。这种连接斑点(15)最好在其端面延伸尺寸方面做成可调的。为此推荐一种面感应器(13)，它有利地在其连接部位(14)和/或连接斑点(15)的产生方面，也就是在其作用区(14，15)方面是可调的。本发明特别适用于接合连接，如钎焊或烧结，并可有利地用于催化剂载体的连续制造过程。

Description

用于蜂窝体支承基体的端面接合连接的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于装在一外壳管内的由至少局部具有某种表面结构(strukturiert)的薄板堆叠和/或卷绕形成的蜂窝体的支承基体，特别是催化剂/器载体的端面接合(Fuegetechnischen)连接的方法，以及特别是用来实施这种方法的装置。
背景技术
已知蜂窝体，特别是金属催化剂载体，由一具有例如螺旋形卷绕的非常薄壁的光滑和/或波纹形薄板的支承基体组成，这些薄板通过焊接、钎焊、烧结、粘接等等连接工艺相互连接在一圆柱形或椭圆柱形外壳管内。
为了提高这种蜂窝体的抗热交变载荷的能力，已知仅仅在某些部分区域内，例如端面一侧，将支承基体的薄板相互接合连接，并在必要时与外壳管连接。这样，在受到热载荷时对于外壳管和支承基体就存在无阻碍膨胀的可能性，从而避免基体单元的可导致支承基体的损坏和解体的交变塑性变形。
一种现在所使用的用于装在一外壳管内的至少局部具有某种结构的薄板堆叠和/或卷绕形成的蜂窝体支承体，特别是催化剂载体的端面接合连接的典型方法，需要在高温炉内持续几小时的断续过程中进行。在该方法中，单个蜂窝体为了装料收集后成批送入炉内。为了避免化学反应，如特别是在薄板表面上的不希望的结晶或氧化，接合工艺过程在一炉内在例如含氩和/或氢的保护气体气氛中或在真空中进行。因此需要花费非常高的设备费用和相应的成本。
发明内容
本发明的目的是，提供一种改进的，特别是时间短得多的，用于装在一外壳管内的由至少部分具有某种结构的薄板堆叠和/或卷绕形成的蜂窝体的支承基体，特别是催化剂载体的端面接合连接方法。另一个目的是，提供一种特别是用来实施这一方法的装置。
这个目的通过这样一种方法来实现，所述方法用于接合连接一装在外壳管内的由至少部分具有表面结构的薄板堆叠和/或卷绕成形的蜂窝体的支承基体的端面，其中蜂窝体的至少一个端面借助于包含感应线圈的面感应器至少局部这样地加热，使得至少按部位形成薄板的相互连接，其中面感应器和/或蜂窝体在加热过程期间相互相对运动。还可以通过这样一种装置来实现，所述装置用于实施一装在外壳管内的由至少部分具有表面结构的薄板堆叠和/或卷绕形成的蜂窝体的支承基体的端面接合连接方法，它至少具有一包含感应线圈的面感应器，所述感应线圈这样地设置，使得蜂窝体的至少一个端面可至少局部这样地加热，使得可至少按部位形成薄板的相互连接。
用于装在一外壳管内的由至少部分具有某种结构的薄板堆叠和/或卷绕形成的蜂窝体的支承基体，特别是催化剂载体的端面接合连接的本发明特别是利用下述想法，即借助于一包含感应线圈且其感应线圈相应地设置的面感应器将蜂窝体的至少一个端面至少局部这样地加热，使得薄板至少按位置地，特别是成斑点状地相互连接。
如例如在EP0245737B1中所提到的那样，迄今为止几乎没有考虑过利用感应方法来至少局部接合连接堆叠的和/或卷绕的蜂窝体支承基体，因为人们认为，和外壳管不同，蜂窝结构不管是借助于感应线圈还是借助于外部热辐射总之很难加热和加热到对于接合连接足够高的温度。
但是本发明令人惊奇地以有利的方式在几秒钟之内便可以使蜂窝体的支承基体的至少一个端面接合连接。这里一般可以放弃惰性化手段，因为由于极短的结合时间不会持续出现化学反应，至少是不会出现缓慢进行的平衡反应。
特别地，当本发明用于制造特别有弹性的催化剂载体时的建议是，在蜂窝体的端面上，尤其是按位置要求地和/或关于其端侧的延伸尺寸方面可变地建立连接部位。为此推荐一种面感应器，它可以有利地在产生连接部位和/或连接斑点方面，也就是在其作用区域方面加以调整。
特别地，在将本发明和在必要时已经存在的、用于特别是薄板端部和外壳管的至少局部接合连接的感应装置相结合时的建议是，这样地设计感应线圈，也就是使得蜂窝体的端面以下述方式加热，即不产生薄板与外壳管的连接的方式。
本发明另一种可供选择的实施形式设想为，感应线圈至少局部这样地设计，也就是使蜂窝体的端面以下述方式加热，即可同时建立薄板与外壳管的连接方式。
按照本发明另一种实施形式感应线圈最好做成这样，即，使得基本上蜂窝体支承基体的整个端面可以特别是均匀地加热。
这个目的也可以通过下述的方法达到和/或给以支持，即面感应器和/或蜂窝体相互相对运动，特别是转动。
作为另一种选择或附加地，也可以将面感应器相应地设计成尤其是带分成几块的感应线圈或做成所谓的螺旋感应器。
试验表明，按本发明的装置的感应线圈不必用约3MHZ的高频交流电压工作，就象按照理论考量所要求的那样，而是在一种优选的结构中小得多的，约130至170KHZ，特别是约140至160KHZ，尤其是约150KHZ的交流电压频率便足以将足够的能量输入薄板，借助于这些能量可以建立例如下面表示的接合连接。
本发明特别适用于接合连接，如钎焊或烧结，并可以有利地用在催化剂载体的连续制造过程中，而不超出对于该连接过程的其余制造步骤的短周期。
最后还要提到，不仅上面叙述的特征可以相互组合，而且也可以和已知的接合连接技术相组合。特别是通过将蜂窝体在连接过程中完全或部分保持在保护气体中的方法，可以使本发明的优点与在保护气体气氛中或其它确定的气氛中进行表面处理制造催化剂载体的优点相结合。
附图说明
现在对本发明的其它优点、特征和应用可能性借助于一带有反向缠结的金属薄板的催化剂载体的实施例(但是本发明并不局限于此)并参照附图加以详细说明。
附图表示：
图1一通过反向缠结制成的催化剂载体的透视图；
图2按图1的催化剂载体连同一面感应器的侧视图；和
图3按图2的面感应器的正视图。
具体实施方式
图1示意表示一由交替的光滑和具有某种表面结构例如形成波纹的薄板1，2堆叠和卷绕成的、在本实施例中绕两个固定点5，6反向缠结的蜂窝体4的支承基体3，特别是催化剂载体。这样缠结的、装在一外壳管7内的薄板1，2只在窄的连接区9，例如端面上，相互接合连接，和在必要时与外壳管7连接，在外壳管7和支承基体3承受热负荷时可以具有完全无阻碍地延展的可能性。但是薄板1，2与外壳管7的连接也可以在一单独的、例如相对于蜂窝体4设置在中心的窄的连接区10内进行，由此对于支承基体3和外壳管7可以实现对于蜂窝体4的首先通入高温废气的端面11更好地无阻碍地延展。为了改进那里的稳定性各个薄板1、2可以不仅与外壳管7，而且还可在一尤其是环形的边缘区域8内附加地相互接合连接。即使由于长度偏差个别层不能与外壳管7接触，用这种方法也能形成牢固的接合。按本实施例做成圆柱形的外壳管原则上也可以具有其它形状，特别是做成椭圆柱，和/或由许多扇形块组成。
如图2和3中示意表示的那样，按照本发明安装在外壳管7内的由至少部分具有某种结构的薄板1，2堆叠和/或卷绕形成的蜂窝体4的支承基体3，特别是催化剂载体的端面11上的接合连接借助于一包含感应线圈12的面感应器13进行，其感应线圈12相应地设置得使蜂窝体4的端面11至少局部这样地加热，使得在部位14，特别是按斑点15状地建立薄板1，2的相互连接。
为了保证本发明尽可能广的应用领域，特别是极其不同的催化剂载体的制造，可以在蜂窝体4的端面11上尤其是按要求位置做成连接部位。最好每个连接部位14具有斑点形状，也就是面状延伸。这种连接斑点15最好在其端面上的延伸尺寸方面可以做成可调的。为此推荐一种面感应器13，它有利地在形成连接部位14和/或连接斑点15方面，也就是其作用区14，15方面是可调的。例如这可以借助于在图3中示意表示的其它感应线圈块12a、12b、12c达到，它们可以根据所希望的待连接斑点15的大小而接通。特别有利的是，面感应器总体做成分段(扇形)块形(segmentfoermig)，以便可以在蜂窝体的任意端面部位和以任意的面积大小建立连接。
按照本实施例面感应器13的感应线圈12最好设计成这样，使得蜂窝体4的端面11这样地加热，使薄板1，2不与外壳管7连接，也就是说不建立薄板1，2与外壳管7连接。这允许薄板1，2的末端有利地不是在蜂窝体4的端面11上，而是在蜂窝体4的其它部位，特别是中心连接区10内具有不干扰延展可能性的优点地与外壳管7接合连接，其中薄板1，2的末端与外壳管7的连接特别是同样可以用感应方法或用其它方法进行。
如果薄板的末端应该在端侧面上与外壳管连接，那么在至少局部相应地设计面感应器的感应线圈的情况下可以这样地加热蜂窝体的端面，使得同时可以建立薄板与外壳管的连接。面感应器最好在边缘至少局部地具有以比其余区域高的交流电压频率工作的感应线圈。
特别是在具有分开的连接区9和10的蜂窝体4时为了提高蜂窝体4的支承基体3的端面牢固性建议，感应线圈12最好做成这样，使得基本上蜂窝体4支承基体3的整个端面11可以特别是均匀地加热。这个目标可以例如通过这样的方法达到和/或加以支持，即使得面感应器13和/或蜂窝体4相互相对运动，特别是转动，这在图2中通过箭头示意表示。
作为另一种选择或附加地面感应器也可以相应地除已经提到过的感应线圈的分段(扇形)块形结构外还做成例如螺旋形感应器。
试验表明，按本发明的装置的感应线圈12不必用约3MHZ的高频交流电压工作-象例如在已知的用于薄板末端与外壳管接合连接的感应工作的装置时的情况那样，而是有利地以低得多的约130-170KHZ，特别是约140至160KHZ，尤其是约150KHZ的交流电压频率就足以将足够的能量输入薄板1，2或支承基体3，借助于这些能量可以建立希望的连接部位14或连接斑点15。
最后还应指出，不象图2中示意表示的那样，面感应器13在实际上设置得离蜂窝体4的端面11并没有这么远，而是直接与它邻接。如图2中示意表示的那样，蜂窝体4或整个装置也可以设置在一个壳体16内，因此在加热过程中可以建立一种保护气体气氛。
本发明特别适用于接合连接，如钎焊或烧结，并且可有利地用于催化剂载体的连续制造过程。
                       附图标记表
1光滑薄板                  2具有某种结构的薄板
3支承基体                  4蜂窝体
5固定点                    6固定点
7外壳管                    8边缘区
9连接区                    10连接区
11蜂窝体4的端面            12感应线圈
12a，b，c感应线圈块
13面感应器                 14连接部位
15连接斑点                 16壳体(用于保护气体)

Claims (11)

1.用于一装在外壳管(7)内的由至少部分具有表面结构的薄板(1，2)堆叠和/或卷绕成形的蜂窝体(4)的支承基体(3)的端面接合连接的方法，其中蜂窝体(4)的至少一个端面(11)借助于包含感应线圈(12)的面感应器(13)至少局部这样地加热，使得至少按部位(14)形成薄板(1，2)的相互连接，其中面感应器(13)和/或蜂窝体(4)在加热过程期间相互相对运动。
2.按权利要求1所述的方法，其中在蜂窝体(4)的端面(11)上按位置要求地和/或在其成斑点(15)状的延伸尺寸方面可调地生成连接部位(14)。
3.按权利要求1或2所述的方法，其中蜂窝体(4)的端面(11)按下述方式进行空间加热，即，避免薄板(1，2)与外壳管(7)的连接的方式。
4.按权利要求1或2所述的方法，其中蜂窝体(4)的端面(11)按下述方式加热，即，同时生成薄板(1，2)与外壳管(7)的连接的方式。
5.按权利要求1或2所述的方法，其中对蜂窝体(4)的支承基体(3)的基本上整个端面(11)进行加热。
6.按权利要求1或2所述的方法，其中感应线圈(12)以频率为约130至170KHZ的交流电压工作。
7.按权利要求1或2所述的方法，其中接合连接通过钎焊或烧结形成。
8.按权利要求1或2所述的方法，其特征为：至少蜂窝体的待加热区域在生成接合连接期间保持在保护气体中。
9.用来实现按上述权利要求之任一项所述的，用于一装在外壳管(7)内的由至少部分具有表面结构的薄板(1，2)堆叠和/或卷绕形成的蜂窝体(4)的支承基体(3)的装置，至少具有一包含感应线圈(12)的面感应器(13)，所述感应线圈(12)这样地设置，使得蜂窝体(4)的至少一个端面(11)可至少局部这样地加热，使得可至少按部位形成薄板(1，2)的相互连接。
10.按权利要求9所述的装置，其特征在于：面感应器(13)在其作用区(14，15)方面是可调的。
11.按权利要求9或者10所述的装置，其特征为：装置具有结构(16)，蜂窝体(4)可通过它在生成接合连接期间完全或部分保持在保护气体内。
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