CN1454287A - 带有分块套管的蜂窝体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固定在一壳体(2)内的蜂窝体(1)，其中蜂窝体(1)具有一轴向(5)长度(6)，并被沿周向(7)相互离开一定距离(8)设置的扇形块(9)包围，扇形块各自在至少一个分段(10)内与壳体(2)，和在至少一个部分区域(11)内与蜂窝体(1)接合连接，并且至少一个分段(10)和至少一个部分区域(11)在轴向(5)相互离开一定距离(30)。按本发明的固定在一壳体(2)内的蜂窝体可以几乎无阻碍地相对于壳体热膨胀，其中保证蜂窝体在壳体，特别是内燃机排气装置的壳体内持久固定。本发明对于具有800cpsi的高通道密度和小于0.025mm的板厚的蜂窝体特别重要。
Description
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分的固定在一壳体内的蜂窝体。这种蜂窝体特别是用在内燃机的排气装置中。
背景技术
由DE3930680已知一种这样的蜂窝体。那里介绍了一种用于净化内燃机废气的由一金属蜂窝体和一金属壳体组成的催化器。其中蜂窝体不是在整个圆周上与壳体(钎)焊接。而是由二个或几个支承弹性地挂在壳体上。支承设计成这样，使它们能够承受由蜂窝体的受热胀大形成的壳体和蜂窝体之间沿径向的相对运动，或者在由此产生的蜂窝体圆周加大时承受沿切向的相对运动。支承由均匀分布在包围蜂窝体的套环圆周上的板簧组成，在固定支承时板簧和套环及壳体接合连接(Fuegetechnisch verbunden)。活动支承附加地具有一个滑环，其中板簧和套环及滑环接合连接，滑环轴向可移动地支承在壳体内。弹簧在套环和滑环或壳体上的焊接使得，蜂窝体始终保持在中心，因为所有弹簧均匀地作用在蜂窝体上。蜂窝体通过支承与壳体保持2至10毫米的距离。这里由此形成的环形空隙必须通过其它结构措施重新密封，以抑制废气流过这个空隙。其次建议，套环用四个扇形块代替，由此改善蜂窝体在周向的可延胀性。这种带有许多套环或者扇形块、多个板簧、至少一个滑环和用于环形空隙的密封件的支架需要高的加工和装配费用，以使这种支架经受排气系统内的热负荷和动态载荷。
发明内容
由此出发本发明的目的是，提供一种装在一壳体内的、带一安装方便的支架的蜂窝体，其中尽管各个元件不同的热膨胀性能仍能保证蜂窝体在壳体内持久的固定。
这个目的通过一固定在壳体内的按权利要求1特征的蜂窝体来实现。在从属权利要求中介绍优良的改进结构和特别优选的实施形式。这里所推荐的蜂窝体支架特别用来将蜂窝体固定在内燃机排气装置的壳体内。其中蜂窝体具有一个轴向长度并被在周向相互离开一定距离的扇形块包围。扇形块分别以至少一个分段与壳体接合连接，并且在至少一个部分区域与蜂窝体接合连接。按本发明固定的蜂窝体其特征在于，至少一分段和至少一部分区域轴向相互离开一定距离。
因为扇形块相互以规定的距离分开设置在蜂窝体圆周上，这种支架允许蜂窝体在周向比较不受阻碍地膨胀或收缩。扇形块与蜂窝体或壳体轴向相互离开一定距离的连接可以使蜂窝体在径向无应力地膨胀。蜂窝体的轴向膨胀自由度通过这样的方法保证，即蜂窝体不在整个长度上与扇形块连接。这里扇形块本身用作弯曲弹簧，它们一方面与蜂窝体，另一方面与壳体连接。因此提供了一种蜂窝体在壳体内的安装特别方便的支架，其中确保蜂窝体由于热负荷造成的几乎无阻碍的膨胀。
这里扇形块尤其是具有部分圆形横截面，并且扇形块的外侧直接与壳体，而内侧直接与蜂窝体接合连接，这样特别有利。部分圆形横截面保证，蜂窝体至少在部分区域内这样贴合在扇形块上，使得保证扇形块和蜂窝体尽可能大面积的接合连接。这正好在废气流中出现压力波动的条件下提高这种蜂窝体支架的使用寿命。如果蜂窝体、扇形块和壳体至少部分具有相似的周向几何形状并且此外相互同心设置，那么蜂窝体分别可以与扇形块的内侧，以及扇形块的外侧与壳体内表面直接连接。其中始终保证，在部分区域或分段内的接合连接做成这样，使得蜂窝体在壳体内持久地固定。接合连接最好用焊接工序或钎焊工序建立。
其次建议，外侧基本上贴合在壳体上，内侧基本上贴合在蜂窝体上。这一方面意味着，扇形块外侧在该区域内用接合连接贴合，以保证大面积的连接，另一方面由此确保，在排气装置运行期间防止废气旁流。
按照另一种结构造型扇形块的轴向长度小于蜂窝体的轴向长度。这保证，蜂窝体至少在一些段内可以无阻碍地膨胀延伸或收缩。这里如果扇形块这样设置，即它不一直延伸到例如高温和待净化的废气通过它流入的蜂窝体端面处，那么不可能通过扇形块散发热量，由此确保蜂窝体特别快速的加热。此外蜂窝体加热一个起催化作用的涂层的话，那么涂层非常迅速地达到其起动温度，以催化分解废气中的有害物质。
扇形块相对于蜂窝体的长度比较小的轴向长度也可以使得形成一种有利的结构造型，即沿轴向先后顺次设置至少两个扇形块。用这种方法可以例如加大扇形块在周向的距离，从而也加大在这个方向无阻碍的延伸可能性。这里附加地在周向相互错开地设置至少两个扇形块，特别有利。由此可以这样地设置扇形块，使得在蜂窝体的整个圆周上存在用来使蜂窝体与扇形块连接的部分区域。这除了提高支架的稳定性外还起密封作用，因为由此使在蜂窝体旁边经过的旁流受到很大阻碍。
按照另一种结构方案用来与壳体接合连接的至少一个分段基本上设置在扇形块的相对于端面的中心，其中尤其是至少两个用来与蜂窝体接合连接的分段设置在端面附近。这种类型的支架特别有利于蜂窝体的基本上对称的冷却特性。因为蜂窝体大多通过其端面冷却，在这个区域内也经受首先的和强烈的收缩，而这在中心区域由于缺乏冷却进行得要慢得多。支架的这种实施形式迎合这种情况，因为蜂窝体膨胀剧烈的区域只受部分区域非常小的阻碍，而扇形块在壳体上的连接在分段内具有缓慢的膨胀或冷却特性，从而保证牢固的固定。
在另一种优良的实施形式中用来使支架与蜂窝体接合连接的至少一个部分区域相对于端面基本上设置在中心，其中尤其是至少两个用来与壳体接合连接的分段设置在端面附近。这有这样的优点，即在至少两个在扇形块的端面附近的分段内的接合连接阻止旁流。此外由于蜂窝体在扇形块上的中心连接又保证蜂窝体在膨胀剧烈的区域内几乎无阻碍的膨胀自由度。
按照另一种实施形式扇形块分别具有至少一横向槽，它们基本上沿周向延伸。横向槽在这个区域内使扇形块变细，并由此影响扇形块的弯曲刚性。随着横向槽数量的增加扇形块的弯曲刚性越来越小。这里弯曲刚性调整成这样，使得一方面保证在受到热负荷时蜂窝体相对无阻碍地膨胀，另一方面防止由于在废气流中出现的压力波动而使蜂窝体产生强烈振动。根据横向槽是仅仅在扇形块的侧面之间延伸还是从一个侧面出发，横向槽具有两个或一个末端区域。其中横向槽的至少一个末端区域具有一缺口则特别有利。这里缺口基本上做成圆的，用以防止例如由于高的动态载荷在横向槽的末端区域内可能出现的应力集中。
按照另一种实施形式扇形块借助于一个支承结构沿周向相互离开一定距离地固定。这种类型的支承结构做成这样，使得对蜂窝体的膨胀特性没有大的损害。支承结构的作用是，使扇形块特别是在装配期间在轴向和周向相互固定。
按照又一种结构方案蜂窝体具有形成这样(波纹)构造的板层，使它们具有可由废气流通的通道。其中蜂窝体特别是应该具有至少为800cpsi(“每平方英寸单元数”)的通道密度。这种比较高的通道密度导致，在废气内提供比较大的表面。如果这个表面例如配备起催化作用的涂层，那么保证在内燃机废气内的有害物质的特别有效的分解。为此板层最好用板厚小于0.025mm的板制成。这种小的板厚保证蜂窝体同样小的表面比热容量，由此特别是加速蜂窝体的加热过程。
在另一种优良的结构方案中蜂窝体至少在一个端面附近具有一轴环，它与板层末端接合连接。为了制造这种类型的蜂窝体例如将光滑的和有波纹的板堆叠在一起，接着这样地卷绕或缠绕，使得形成蜂窝体的形状。为了保持这种形状板层至少从一个端面起接合连接，特别是钎焊。为了防止板层末端由于在运行时蜂窝体的热负荷和动态载荷而松脱，板层末端最好用一轴环包围。这种类型的轴环可以例如由具有与蜂窝体板层的板同样板厚的板制成。由此保证，轴环和蜂窝体具有相同的热膨胀性能，由此避免热应力。
附图的简要描述
在下面的附图中较详细地说明其它细节和优良的实施例。其中表示：
图1按本发明的固定在一壳体内的蜂窝体的一种实施形式，
图2示意表示一排气装置的结构，
图3示意表示按本发明的扇形块的细部视图，
图4按本发明另一个实施例的带一轴环的蜂窝体的横截面，
图5蜂窝体支架的另一种实施形式。
本发明具体的实施方式
图1示意表示按本发明的固定在一壳体2内的蜂窝体1的一种实施形式。蜂窝体1具有一长度6，它由蜂窝体1的两个端面27限定。在蜂窝体1的周向7(未画出)设置许多扇形块9，它们相互离开一定距离8。扇形块9分别在两个部分区域内与蜂窝体1连接，其中扇形块9具有一设置在中心18的分段10，在该分段内扇形块9与壳体2接合连接。两个在扇形块9端面17附近的部分区域11和设置在中心的分段10相互在轴向5离开一定距离30设置。在所示的实施形式中扇形块9具有小于蜂窝体1的轴向5的长度6的轴向5的长度15。这可以使蜂窝体1在端面27附近迅速加热。
图2示意表示一排气装置3连同内燃机4的结构。内燃机4内产生的废气通过排气装置引入外界。其中排气装置3包含用来净化废气的元件，例如涂覆起催化作用的涂层的蜂窝体1，该蜂窝体安装在排气装置3的壳体2内。所示蜂窝体1具有在周向离开一定距离设置的扇形块9。
图3示意表示一带有横向槽的扇形块9的细部视图。扇形块9具有一个部分圆形的横截面12、侧面17以及外侧表面13和内侧表面14。外侧表面13特别是用于扇形块9与壳体2的接合连接，而内侧表面14用于在蜂窝体1上的连接。所示横向槽19沿周向延伸到扇形块9内。因此横向槽19只有一个末端区域20，它设有一缺口，用以防止由于高的动态载荷而产生应力集中。横向槽19用来减小扇形块9的弯曲刚性。
图4表示一带一轴环28和多个沿周向7离开一定距离设置的扇形块9的蜂窝体1的横截面。蜂窝体1具有板层23，它们形成这样的表面(波纹)构造，使它们具有可由废气流通的通道24。为此板层23具有光滑的和有波纹的板25，它们至少部分形成通道24。这里板最好具有小于0.025mm的板厚。板层23的末端29与包围蜂窝体1的轴环28接合连接。从而抑制板层23的末端29相互松脱。
图5示意表示按本发明固定在一壳体2内的带有多个在周向均布地设置的扇形块9的蜂窝体1的另一个实施例。蜂窝体1在一个端面27附近具有一包围此蜂窝体的轴环28。这里扇形块9沿轴向5前后顺次设置。每个扇形块具有一用来形成与壳体2连接的分段10以及一用来与蜂窝体1连接的部分区域11。分段10和部分区域11沿轴向5相互离开一定距离30设置。所示扇形块9沿轴向5这样地前后顺次设置，使得形成一正向偏移16。导致扇形块9沿轴向5至少部分重叠形成一种密封件的负向偏移防止废气沿径向在蜂窝体1之外的旁流。
按本发明的固定在一个壳体内的蜂窝体可以几乎无阻碍地相对于壳体膨胀，其中保证蜂窝体在壳体内，特别是内燃机排气装置的壳体内持久的固定。
附图标记表
1 蜂窝体 2 壳体
3 排气装置 4 内燃机
5 轴线 6 长度
7 周向 8 距离
9 扇形块 10 分段
11 部分区域 12 横截面
13 外侧 14 内侧
15 长度 16 偏移
17 端面 18 中心
19 横向槽 20 末端区域
21 缺口 22 支承结构
23 板层 24 通道
25 板 26 板厚
27 端面 28 轴环
29 末端 30 距离
Claims (13)
1.特别是内燃机(4)排气装置(3)的固定在一壳体(2)内的蜂窝体(1)，其中蜂窝体(1)具有一轴向(5)的长度(6)，并被沿周向(7)相互离开一定距离(8)设置的扇形块(9)包围，扇形块各自在至少一个分段(10)内与壳体(2)，和在至少一个部分区域(11)内与蜂窝体(1)接合连接，其特征为：至少一个分段(10)和至少一个部分区域(11)沿轴向(5)相互离开一定距离(30)。
2.按权利要求1所述的蜂窝体(1)，其中扇形块(9)具有一尤其是部分圆形横截面(12)以及一外侧(13)和一内侧(14)，其特征为：扇形块(9)的外侧(13)与壳体(2)直接接合连接，内侧(14)与蜂窝体(1)直接接合连接。
3.按权利要求2所述的蜂窝体(1)，其特征为：外侧(13)基本上贴合壳体(2)上，内侧(14)基本上贴合在蜂窝体(1)上。
4.按权利要求1至3之任一项所述的蜂窝体(1)，其中扇形块(9)分别具有一轴向(5)长度(15)，其特征为：扇形块(9)的轴向(5)长度(15)小于蜂窝体(1)的轴向(5)长度(6)。
5.按权利要求4所述的蜂窝体(1)，其特征为：沿轴向(5)前后顺次设置至少两个扇形块(9)。
6.按权利要求5所述的蜂窝体(1)，其特征为：沿周向(7)相互错开(16)设置至少两个扇形块(9)。
7.按权利要求1至6之任一项所述的蜂窝体(1)，其中扇形块(9)分别具有两个端面(17)，其特征为：至少一个用来与壳体(2)接合连接的分段(10)基本上设置在相对于端面(17)的中心(18)，其中尤其是至少两个用来与蜂窝体(1)接合连接的部分区域(11)设置在端面(17)附近。
8.按权利要求1至6之任一项所述的蜂窝体(1)，其中扇形块(9)分别具有两个端面(17)，其特征为：至少一个用来与蜂窝体(1)接合连接的部分区域(11)基本上设置在相对于端面(17)的中心(18)，其中尤其是至少两个用来与壳体(2)接合连接的分段(10)设置在端面(17)附近。
9.按权利要求1至8之任一项所述的蜂窝体(1)，其特征为：扇形块(9)各自具有至少一条横向槽(19)，它基本上沿周向(7)延伸。
10.按权利要求9所述的蜂窝体(1)，其特征为：至少一条横向槽(19)具有至少一个末端区域(20)，它具有一缺口(21)。
11.按权利要求1至10之任一项所述的蜂窝体(1)，其特征为：扇形块(9)借助于一支承结构(22)沿周向(7)相互离开一定距离(8)固定。
12.按权利要求1至11之任一项所述的蜂窝体(1)，其特征为：蜂窝体(1)具有板层(23)，它们形成这样的表面构造，使它们具有可由废气流通的通道(24)，其中通道特别是具有至少为800cpsi的通道密度，并且板层(23)用具有尤其是于0.03mm特别是小0.025mm板厚(26)的板(25)制成。
13.按权利要求12所述的蜂窝体(1)，其中蜂窝体(1)具有两个端面(27)，其特征为：蜂窝体(1)至少在一个端面(27)附近具有一轴环(28)，此轴环与板层(23)的末端(29)接合连接。
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