FI104202B - Katalysaattorikennorakenne - Google Patents

Description

104202

Katalysaattori - Katalysator Tämä keksintö koskee katalysaattoria, joka käsittää kennon ja sitä ympäröivän vaipan, joka kenno käsittää metallifolioiden nipusta muodostetun rakenteen, joista me-5 tallifolioista ainakin osa on profiloituja ja jossa kennorakenteessa on lukuisia läpi-virtauskanavia kaasua varten.

Tämä keksintö liittyy erityisesti katalysaattorin kennoon ja sen kiinnittämiseen ympäröivään vaippaan, jolla tuotteella puhdistetaan tyypillisesti polttomoottorin päästöjä hapettamalla kaasumaisia epäpuhtauksia tai partikkeleiden pintaan sitoutuneita 10 epäpuhtauksia ja pelkistämällä typen oksideja.

Keksinnön tausta

Metallinen katalysaattorin kenno muodostuu tavallisesti ohuista metallifolioista, jotka muodostavat kanaviston, jota pitkin kaasu läpäisee kennon. Tyypillisesti kenno koostuu kahdesta foliosta, joista toinen on aaltomaisesti rypytetty ja toinen oleelli-15 sesti suorempi, jolloin foliot yhdistämällä vuoroittaisiksi kerroksiksi syntyy kana-: visto. Kennoston pintaan on lisätty keraaminen tukiaine, joka lisää katalysaattorin geometrista pinta-alaa ja sisältää sen toimintaa tehostavia yhdisteitä, jotka voivat esimerkiksi varastoida kaasumaisia yhdisteitä. Lisäksi tukiaine toimii alustana jalo-metalleille, jotka ovat varsinaisesti katalyyttisesti aktiiviset komponentit. Keraami-20 sen tukiaineen lisääminen metallifolioiden pinnalle voi tapahtua ennen kennoston valmistamista, jolloin käytetään ilmaisua "avoimena pinnoittaminen", tai kennoston rullauksen, latomisen tai taivuttamisen jälkeen, jolloin käytetään ilmaisua "kennona pinnoittaminen".

Toimiakseen katalysaattorin on saavutettava sopiva toimintalämpötila (syttymisläm-25 pötila), joka katalysaattorin jalometallilatauksesta ja moottorityypistä riippuen voi olla esimerkiksi luokkaa yli 250 °C. Emissiorajojen tiukentuminen on johtanut tarpeeseen saavuttaa syttymislämpötila mahdollisimman nopeasti. Aiemmin eräänä ratkaisuna nopealle syttymiselle nähtiin varsinaisen katalysaattorin eteen asennettavan pienemmän sähkökatalysaattorin kuumentaminen sähköteholla. Tällöin oli 30 mahdollista säilyttää katalysaattorin perinteinen asema auton alustan alla. Tästä ratkaisumallista on kuitenkin lähes täysin luovuttu tekniikkaan liittyvien ongelmien ja kustannusten vuoksi. Vakiintuneeksi tavaksi ratkaista nopean syttymisen vaatimus on tullut asentaa katalysaattori tai pienempi esikatalysaattori välittömästi pakosarjan yhteyteen niin sanottuun "close coupled" -asemaan, mikä kuitenkin asettaa kataly- 2 104202 saattorin kestävyydelle suuria vaatimuksia, koska katalysaattoriin kohdistuvat termiset ja mekaaniset kuormat ovat huomattavia.

"Close coupled" -asemassa katalysaattoriin kohdistuu suuria kiihtyvyysvoimia taajuuksilla, jotka ovat tyypillisesti luokkaa 50-400 Hz. Pahimmillaan nämä kiihty-5 vyysarvot, jotka siirtyvät moottorin rungosta pakosaijan kautta katalysaattoriin, ovat useita kymmeniä maan vetovoimakiihtyvyyksiä. Lisäksi katalysaattorin kennoon ja ennen kaikkea sen otsapintaan vaikuttavat pakokaasuvirran pulssimaiset sysäykset, jotka aiheuttavat kennon otsapinnan värähtelyä moottorin palotaajuudella. Yhdessä näistä ilmiöistä käytetään tässä yhteydessä nimitystä korkean taajuuden väsyminen.

10 Korkean taajuuden väsymisen lisäksi katalysaattorikennoon kohdistuu huomattavaa termistermisten voimien syklausta, jotka ovat pahimmillaan "close coupled" -asemassa. Käynnistettäessä autoa tai lisättäessä moottorin kuormitusta nopeasti pakokaasun lämpötila nousee ja sen sisältämien katalysaattorissa hapetettavien komponenttien pitoisuudet myös nousevat, mikä johtaa katalysaattorin kuumenemiseen ja 15 voimakkaaseen lämpötilan nousuun aluksi varsinkin kennon keskiosissa. Metallisen kennon lämpölaajeneminen termisen gradientin vuoksi kennoa ympäröivää kylmempää vaippaa vasten johtaa puristusjännitykseen kennossa, jolloin suurilla kuormituksilla noin 900-1000 °C lämpötiloissa kenno, joka tyypillisesti valmistetaan ferriittisestä foliosta, väistämättä jossain määrin deformoituu riippuen esimerkiksi 20 mainitun termisen gradientin suuruudesta, johon puolestaan vaikuttavat esimerkiksi käytetty vaipan ulkopuolinen tai sisäpuolinen lämmöneristys ja virtausjakauma. Kun moottorin kuormitusta vähennetään tai moottori sammutetaan, laskee moottorin lämpötila ja kenno sekä vaippa kutistuvat. Tällöin kenno pyrkii ottamaan uuden ’· korkeassa lämpötilassa omaksumansa aiempaa pienemmän tilavuuden ja kennon ja 25 vaipan välille syntyy vetojännitys, mikä pahimmillaan johtaa kennon repeytymiseen irti kuoresta. Radiaalisen suunnan lisäksi kennossa esiintyy virtaussuunnassa eli aksiaalisessa suunnassa myös lämpötilagradientteja, jotka aiheuttavat termisiä lisä-jännityksiä. Termisen syklauksen synnyttämistä voimista käytetään nimitystä terminen väsyminen.

30 Nykyinen teknologia

Vakiintuneita tapoja hallita metallikennoon kohdistuvaa korkean taajuuden väsymistä on ollut kennorakenteen vahvistaminen siten, että on käytetty esimerkiksi vahvempia folioita, jotka ovat voineet olla paksummasta materiaalista tai muutoin lujemmasta materiaalista. Kaupallisesti on ollut pitkään saatavilla tuotteita, joissa suo-35 rempi folio, johon kohdistuu suurempia jännityksiä kuin rypytettyyn folioon, on 3 104202 tehty rypytettyä folioita lujemmasta materiaalista tai sen paksuutta on lisätty. Kana-viston muodostavia folioita on juotettu tai sädehitsattu toisiinsa kiinni. Pakokaasun ' aiheuttamaa iskumaista pulssia on pyritty hallitsemaan myös tuotteen virtausjakau- maa parantamalla tai kasvattamalla kennon poikkipinta-alaa; parhaiten nämä on 5 voitu yhdistää kääntämällä kenno vinoon tulevaan kaasuvirtaan nähden.

Termisen väsymisen ongelma on tullut voimakkaana esiin vasta "close coupled" -aseman yhteydessä varsinkin vaippaputkeen ja kennon sisältä juotetuilla rakenteilla, joissa syklisesti muuttuva lämpötila on aiheuttanut suuria jäännösjännityksiä. Tilanteen hallinta on liittynyt lähinnä kennon joustavuuden lisäämiseen vähentä-10 mällä vaippaputken ja kennon välistä liitospintaa aksiaalisuunnassa. Rakenteilla, joissa yksittäiset foliot tai toisiinsa liitetyn aaltomaisesti rypytetyn ja suoran nauhan muodostamat folioparit ovat erillään, termisen väsymisen aiheuttamat jännitykset ovat paljon vähäisempiä, mutta ne voivat kuitenkin aiheuttaa kennon löystymistä, mikä heikentää niiden korkean taajuuden väsymisen kestävyyttä.

15 EP-patentissa 0 245 738 kuvataan taivutettuja ja rullattuja rakenteita, joissa kennon lujuutta on lisätty lujittavilla seinämillä. Lujittavilla seinämillä voidaan vaikuttaa kennon ominaistaajuuksiin ja siten lisätä niiden korkean taajuuden väsymiskestävyyttä. Tällaisilla rakenteilla on kuitenkin vaikea hallita termisen väsymisen kestävyyttä, jossa kennon kasvanut jäykkyys saattaa olla jopa vaarallinen kennon kestä-20 vyyden kannalta. Lisäksi lujittava seinämä edustaa rakenteessa lisämassaa ja lisäkustannusta.

EP-0 245 737 kuvaa katalysaattorirakenteen, jossa ladottu foliopakka taivutetaan tai , rullataan vastakkaisiin suuntiin. Tälle rakenteelle on ominaista, että foliot liittyvät symmetrisesti vaipan kehälle kahteen vastakkaiseen sektoriin tai segmenttiin. Ra-25 kenne on joustava, mikäli yksittäiset foliot ovat irrallisia, mutta mikäli rakenteen korkean taajuuden väsymisen kestoa lisätään kiinnittämällä folioita toisiinsa, joudutaan tilanteeseen, jossa termisen väsymisen kestävyyttä on tyypillisesti jouduttu lisäämään vähentämällä liitosaluetta aksiaalisessa suunnassa, kuten on kuvattu julkaisussa WO-96/26805. 1 2 3 4 5 6 EP-patentti 0 631 815 kuvaa S-malliksi taivutetun kennon, jossa on käytetty lujem 2 masta metalliseoksesta tehtyjä rypytetyn ja suoran folion muodostamia nauhapareja, 3 jotka toimivat lujittavina kerroksina. Lisäksi patentissa kuvataan, kuinka rypyttämä- 4 tön folio voi tehdä ylimääräisen kierroksen ja muodostaa siten vaipan kennolle.

5 .. Myöskin tässä rakenteessa paneudutaan kennon sisäisen rakenteen jäykistämiseen, 6 millä ei voida vaikuttaa kennon termisen väsymisen kestävyyteen.

104202 4

Julkaisussa SAE-910615 kuvataan lähelle moottoria asennettuun katalysaattoriin liittyviä ongelmia. Katalysaattorin vaipan ja uloimman kennon osan väliseksi lämpötilaeroksi mainitaan 400 °C, mikä johtaa voimakkaaseen termiseen väsymiseen. Kolme erilaista katalysaattorirakennetta testattiin, joista parhaaksi osoittautui raken-5 ne, jossa kennon etureuna oli juotettu, samoin kuin uloimmat kierrokset spiraalimaisesta rullasta. Kiinnitys vaippaan tapahtui ulostulopuolelta. Kennon sisäosa ja ulos-tulopää jätettiin juottamatta. Tällainen kenno ei julkaisun mukaan revennyt irti vaipasta, eikä siinä myöskään esiintynyt vauriota, jossa kennon juotettu otsapinta murtuu ja työntyy eteenpäin. Jättämällä kennon sisäosa ja ulostulo juottamatta sekä 10 kiinnittämällä kenno ainoastaan ulostuloreunasta, pystyttiin rakenteen joustavuutta lisäämään termisen väsymisen suhteen niin, että se kesti käytetyn testin.

Julkaisussa WO-96/26805 kuvataan rakenne, jossa kennon rakenteeseen kuuluva sileä nauha ympäröi kennon aksiaalisessa kennon suunnassa osapituudelta. Tällä tavoin on mahdollista estää epätoivotut juotosliitokset kennon ja vaippaputken välillä. 15 Julkaisun mukaan tällä tavoin voidaan estää vaipan ja kuoren välinen liittyminen yhteen kauttaaltaan ja siten parantaa tuotteen termisen väsymisen kestävyyttä. Kuvattu menetelmä edellyttää sileän nauhan muotoilua tai vaihtoehtoisesti yhden tai useamman kapean nauhan käyttöä, jotka ympäröivät kennoa osapituudelta.

EP-patenttijulkaisussa 0 486 276 kuvataan kennon ja vaippaputken välinen liitos 20 semi-ovaalissa kennossa, jolla on julkaisun mukaan mahdollista saavuttaa erinomainen termisen väsymisen kestävyys. Julkaisussa kennon kiinnitys vaippaputkeen rajataan kaareville osille tai vaihtoehtoisesti yhdensuuntaisille osille.

Julkaisussa EP-A-0 210 546 kuvataan katalysaattorikennorakenteita, joilla esitetään olevan geometrisesti monimutkainen muoto. Näillä rakenteilla on pääasiassa kiila-25 mainen muoto ja ne valmistetaan kelaamalla rypytetystä folionauhasta ja sileästä folionauhasta muodostettu foliopari, jolloin yksittäiset folionauhat pistehitsataan toisiinsa.

Julkaisussa EP-A-0 322 566 kuvataan katalysaattorikennorakenteita, jotka on valmistettu spiraalisesti rullaamalla rypytettyjä ja sileitä folionauhoja, jolloin vapaat 30 nauhapäät ovat jakautuneet symmetrisesti kennon kehälle. Tämä kennorakenne voidaan kiinnittää ulkopuoliseen vaippaan esimerkiksi juottamalla.

Julkaisussa DE-A-41 11 629 kuvataan katalysaattorikennorakenteita, jotka on valmistettu kelaamalla rypytetystä folionauhasta ja sileästä folionauhasta muodostettu • · 104202 foliopari, jolloin rypytetyn ja sileän folionauhan väliin on sovitettu kovajuottomate-riaalia oleva liuska.

Osalle kuvatuista tuotteista on tyypillistä, että kenno on valmistettu rullaamalla yhdestä jatkuvasta rypytetyn ja sileän folion muodostamasta nauhaparista, jotka on 5 kiinnitetty toisiinsa juottamalla läpi rakenteen, jota juotosta on mahdollisesti vähennetty kennon sisäosassa joustavuuden lisäämiseksi. Toinen tapa valmistaa kenno on latoa lyhyeksi katkaistuja rypytettyjä ja sileitä folioita päällekkäin ja taivuttaa muodostetun yleensä suorakaiteen muotoisen foliopakan päät vastakkaisiin suuntiin. Muodostetun kennon folioiden päät on kiinnitetty vaippaan tyypillisesti tasavälein 10 tai kahteen sektoriin, jotka ovat hyvin lähellä toisiaan ja juottaminen tapahtuu tyypillisesti myös näiden sektoreiden välisellä alueella. Juotos ympäröi tuotteen ja sen määrää on mahdollisesti vähennetty aksiaalisessa suunnassa joustavuuden lisäämiseksi. Lisäksi esiintyy U-, V- ja ristimuotoon taivutettuja rakenteita, joilta kuitenkin puuttuu spiraalimaiseen rullaan liittyvä kyky tasata lämpölaajenemista kiertymällä 15 kennon sisälle.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada katalysaattori, jolla on sekä hyvä termisen väsymisen kestävyys että hyvä korkean taajuuden väsymisen kestävyys.

Keksinnön kuvaus

Keksinnön mukaisesti on aikaansaatu katalysaattori, joka käsittää kennon ja sitä ym-20 päröivän vaipan, joka kenno käsittää metallifolioiden nipusta muodostetun rakenteen, joista metallifolioista ainakin osa on profiloituja ja jossa kennorakenteessa on lukuisia läpivirtauskanavia kaasua varten, jossa kennossa metallifolioiden irralliset » : päät ovat jakautuneet kennon kehän osalle epäsymmetrisesti kennon keskiön suh teen, jolloin osa kennon kehästä on vapaa metallifolioiden irrallisista päistä, ja joka 25 kenno on kiinnitetty joko suoraan tai välikerroksen välityksellä mainittuun vaippaan alueelta, joka käsittää ainakin osan mainituista irrallisista päistä.

Mainittu kennorakenne voidaan keksinnön mukaisesti muodostaa taivuttamalla me-

« I

tallifolionipun päät keskenään vastakkaisiin suuntiin nk. S-mallisen kennon muodostamiseksi. Näin muodostetussa kennorakenteessa metallifolioiden irralliset päät 30 ovat peräisin folionipun molemmista päistä.

Mainittu kennorakenne voidaan keksinnön mukaisesti myös muodostaa spiraalimai-sesti rullaamalla metallifolionippu, jonka paksuus kasvaa rullaussuunnassa. Jos rul-·· lauksen aloituskohdassa on katkaistuja folioita, niin muodostetussa kennorakentees sa metallifolioiden irralliset päät ovat peräisin metallifolionipun paksummasta pääs- 6 104202 tä. Jos taas rullauksen aloituskohdassa on taitettuja folioita, niin muodostetussa ken-norakenteessa metallifolioiden irralliset päät ovat peräisin folionipun ei-taitetusta paksummasta päästä.

Mainitut metallifolioiden irralliset päät ovat jakautuneet kennon kehän osalle, joka 5 edullisesti muodostaa noin 25-90 % kehän pituudesta.

Mainittu metallifolionippu muodostuu edullisesti useista foliopareista, jotka yksittäiset folioparit käsittävät olennaisesti sileän tai lievästi rypytetyn folion ja rypytetyn folion. Keksinnön mukaisesti yksittäisen folioparin olennaisesti sileä tai lievästi rypytetty folio ja rypytetty folio voivat olla kiinnitetyt toisiinsa esimerkiksi hitsaa-10 maila.

Mainittu metallifolionippu voi esimerkiksi sisältää noin 2-15 folioparia, mutta rakenteesta riippuen on mahdollista käyttää tätäkin suurempaa folioparien lukumäärää.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan kennon ja vaipan välillä on 15 kennon aksiaalisuunnassa kennon koko pituudelta tai sen osalta kiinnitysalue, joka käsittää mainitun kehän osan, jossa folioiden irralliset päät ovat, ja kennon kehä-suunnassa kiinnittämätön alue, joka käsittää ainakin osan mainitusta kehän osasta, joka on vapaa folioiden irrallisista päistä. Keksinnön mukaisesti kenno ja vaippa voidaan mainitulla kiinnitysalueella liittää toisiinsa esimerkiksi juottamalla tai hit-20 saamalla.

Keksinnön mukaisen katalysaattorin vaipalla voi olla ympyränmuotoinen, semi-Λ ovaali (kilparata) tai ovaali poikkileikkaus.

Keksinnön mukaisen katalysaattorin kennorakenne voi lisäksi sisältää yhden tai useamman vahvikefolion, jonka tai joiden paksuus on suurempi kuin muiden folioiden 25 paksuus. Vahvikefolion pituus voi olla suurempi kuin muiden folioiden pituudet, jolloin vahvikefolio muodostaa mainitun välikerroksen kennon kehän tai sen osan ja \ vaipan välillä.

Kuten edellä on esitetty, metallifolioiden irralliset päät ovat jakautuneet kennon kehän osalle epäsymmetrisesti kennon keskiön suhteen. Lisäksi on mahdollista, että 30 kennon keskiö ei ole yhteneväinen vaipan symmetria-akselin kanssa.

Keksinnön mukaisen katalysaattorin valmistuksessa voidaan käyttää "avoimena pin-noittamis" -tekniikkaa tai "kennona pinnoittamis" -tekniikkaa.

7 104202

Keksintöä kuvataan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää keksinnön mukaisen katalysaattorin erästä rakennetta, kuva 2 esittää osakuvantona kuvassa 1 esitetyn katalysaattorin valmistuksessa käytetyn folionipun rakennetta, 5 kuva 3 esittää keksinnön mukaisen katalysaattorin erästä toista rakennetta, kuva 4 esittää osakuvantona kuvassa 3 esitetyn katalysaattorin valmistuksessa käytetyn folionipun rakennetta, kuva 5 esittää keksinnön mukaisen katalysaattorin erästä kolmatta rakennetta, kuva 6 esittää osakuvantona kuvassa 5 esitetyn katalysaattorin valmistuksessa 10 käytetyn folionipun rakennetta, kuva 7 esittää keksinnön mukaisen katalysaattorin erästä neljättä rakennetta, kuva 8 esittää keksinnön mukaisten katalysaattoreiden valmistuksessa käytetyn rypytetyn folion rakennetta ylhäältäpäin katsottuna, kuva 8A esittää samaa rakennetta kuin kuva 8 sivusuunnasta katsottuna ja suurenne-15 tussa mittakaavassa, kuva 8B esittää leikkausta kuvan 8A kohdassa A-A, ja kuva 9 esittää erästä keksinnön mukaista katalysattoria päätykartioineen.

Kuvassa 1 on kuvattu keksinnön mukainen laajenevana spiraalina rullattu kataly-saattorikenno 1. Tämä keksinnön mukainen tuote muodostuu päällekkäin ladotuista, 20 määrämittaan katkaistuista rypytettyjen 3 ja sileiden 4 folioiden muodostamista fo-liopareista 5, 6, 7, 8, jotka folioparit (tyypillisesti esimerkiksi 2-15 folioparia) on ladottu pakaksi 2, jonka paksuus kasvaa virtauskanavien poikittaissuunnassa, kuten kuvassa 2 on esitetty. Aloittamalla spiraalirullaus pakan päästä, jossa pakan paksuus on pienimmillään, kuvan 2 esittämällä tavalla, ja edeten rullauksessa suuntaan, jossa 25 foliopakkaan tuodaan jatkuvasti uusia kerroksia 7, 8, voidaan valmistaa tuote, jonka rakenne muodostaa jatkuvasti laajenevan spiraalin.

Kuvan 2 tapauksessa pakan paksuutta lisäävä elementti 7, 8 muodostuu vähintään yhdestä rypytetyn ja sileän folion muodostamasta folioparista, jossa folioparissa foliot eivät ole välttämättä yhtä pitkiä.

8 104202

Kuvaan 2 viitaten spiraalin laajenemisnopeutta voidaan säätää valitsemalla etäisyydet X[ spiraalin origosta halutulla tavalla ja lisättyjen elementtien määrällä kyseisessä kohdassa. Tavalla, jolla laajenemiskohdat sijoitetaan origoon nähden valmiiksi rullatussa spiraalissa, voidaan vaikuttaa folioiden päättymiseen ulkokehällä.

5 Tällä menettelyllä yhdessä pakan muodostavien folioiden hallitun katkaisupituuden kanssa voidaan synnyttää kennorakenteita, joissa katkaistujen folioiden päät kohtaavat vaipan halutussa sektorissa Sj tai pituudeltaan halutussa vaipan piirin pituudessa. Tällä menettelyllä voidaan poistaa tarve juottaa esimerkiksi pyöreä tuote koko kehän pituudelta, jotta kaikki folioiden päät tulisivat lukituksi vaippaan kiinni. Jotta 10 tuotteen kestävyys aksiaalisuuntaisia kiihtyvyysvoimia vastaan on riittävä, haluttu sektori pyöreällä tuotteella on edullisesti välillä 90° - 330° riippuen kuormitustilanteesta. Muilla kuin pyöreillä tuotteilla liittymissektori voidaan ilmaista prosentteina vaipan piiristä ja on vastaavasti noin 25-90 %. Alue Lj, jolta kenno kiinnitetään vaippaan, on minimissään liittymissektorin Sj laajuinen, mutta valmistusteknisistä 15 syistä yleensä tätä hiukan suurempi. Suuri liittymissektori vähentää kennon joustavuutta ja siten heikentää sen termisten kuormien kestoa. Alue F j, joka jää vaippaan liittymissektorin ulkopuolella eikä sisällä kehälle liittyviä folioita, ottaa vastaan termisten voimien aiheuttaman deformaation ja lisää spiraalia muistuttavan kenno-rakenteen mahdollisuutta kiertymällä ottaa vastaan termisten voimien aiheuttamaa 20 lämpöliikettä. Koska tämä liike ja siihen mahdollisesti liittyvä muodonmuutos on keksinnön mukaisessa tuotteessa suunnattu ja hallittu, voidaan tämä kennon osa esimerkiksi kannutuksen yhteydessä suojata pakokaasupulssilta ja siten varmistaa seinämästä irti olevan osan kestävyys. Koska kennon termisten voimien kestävyys perustuu suunnattuun lämpöliikkeeseen ja muodonmuutokseen, kiinnittäminen voi ta-25 pahtua folioiden päistä aksiaalisuunnassa koko pituudelta tai sen osalta, mikäli näin halutaan. Kiinnitystekniikkoina voidaan käyttää juottamisen eri muotoja tai esimerkiksi sädehitsaustekniikoita.

Tuotteella, jolle on tyypillistä laajeneva spiraalimainen rakenne, voidaan helposti valmistaa säteen suunnassa ominaisuuksiltaan muuttuvia tuotteita, sillä esimerkiksi . 30 foliot, jotka ulottuvat tuotteen keskustaan asti, voivat olla lujuudeltaan, aukkoluvul- ·*· taan, (avoimena pinnoitettaessa) katalyyttisiltä ominaisuuksiltaan tai joltakin muulta ominaisuudeltaan erilaisia kuin ne foliot, jotka tuodaan pakkaan spiraalin myöhemmässä osassa. Tällä tavoin on esimerkiksi mahdollista vaikuttaa tuotteen virtaus-jakaumaan siten, että virtausvastusta alentavia suurempia tai muodoltaan kaasua hel-35 posti päästäviä kanavia on tuotteen reuna-alueella, jossa kaasuvirtaus on tyypillisesti vähäisempää kuin keskiosassa. Myös vaiheittain rakenteeseen mukaan tulevat folio-parit tai kerroselementit voivat olla folioiden välisiltä kiinnitystavoiltaan erilaisia.

9 104202

Niinpä osa folioista voi olla hitsattu yhteen esimerkiksi laser-menetelmällä ja osa on vapaita ilman kiinnitystä. Kiinnittämällä lujitettu alue voidaan kohdistaa sinne, jossa korkean taajuuden väsyminen on voimakkainta. Tässä kuvatussa keksinnön mukaisessa tuotteessa lämpöliike tasoittuu spiraalin kiertymisliikkeellä, mikä johtaa hy-5 vään termisen väsymisen kestoon.

Keksinnön mukainen tuote voidaan valmistaa erityyppisistä folioista, joita ovat esimerkiksi austeniittiset nikkeli-kromi-alumiini-rautapitoiset laadut sekä ferriittiset rauta-kromi-alumiinilaadut. Foliossa alumiini tai osa siitä on voitu lisätä jollakin pinnoitusmenetelmällä, joita tyypillisesti ovat olleet esimerkiksi kuuma aluminointi, 10 mekaaninen päällystys, höyrystys tai sputterointi. Kenno asennetaan tyypillisesti vaippaputkeen tai syvävedettyjen kuorien väliin tai voidaan myös sijoittaa suoraan valumuotin sisään ja valaa vaippa osana esimerkiksi moottorin pakosarjaa.

Kuvassa 3 on kuvattu keksinnön mukainen laajenevana spiraalina rullattu kataly-saattorikenno 9. Tämä keksinnön mukainen tuote on kuvassa 1 esitetyn rakenteen 15 muunnelma. Tämä tuote valmistetaan kuvassa 4 esitetystä foliopakasta 10. Folio-pakka 10 on muodostettu kahdesta päällekkäisestä folioparista 11, 12, jotka on taitettu kaksinkerroin ja joiden väliin on sovitettu pakan paksuutta lisääviä elementtejä, jotka muodostuvat kaksinkerroin taitetuista foliopareista. Kuvassa 4 on viitenumeroilla 13, 14 merkitty kaksi tällaista folioparia. Yksittäinen foliopari muodostuu ry-20 pytetystä ja sileästä foliosta. Spiraalirullaus aloitetaan pakan päästä, jossa pakan paksuus on pienimmillään, kuvan 4 esittämällä tavalla, jolloin saadaan tuote, jonka rakenne muodostaa jatkuvasti laajenevan spiraalin. Edellä esitetyllä tavalla pystytään valmistamaan kenno, jossa spiraalin rullauksen keskiö on siirtynyt ainakin yh-deltä tuotteen symmetria-akselilta. Tämä siirtyminen on kuvassa 3 merkitty oc:lla. L4 25 edustaa aluetta, jolta kenno kiinnitetään vaippaan.

Kuvassa 5 on kuvattu keksinnön mukainen laajenevana spiraalina rullattu kataly-saattorikenno 15. Tämä keksinnön mukainen tuote on kuvissa 1 ja 3 esitettyjen rakenteiden muunnelma. Tämä tuote valmistetaan kuvassa 6 esitetystä foliopakasta 16. Tämä foliopakka 16 on muodostettu kaksinkerroin taitetusta folioparista 17, jonka 30 väliin on sovitettu pakan paksuutta lisääviä elementtejä, jotka muodostuvat kaksinkerroin taitetuista foliopareista. Kuvassa 6 on viitenumeroilla 18, 19 merkitty kaksi tällaista folioparia. Folioparin 17 päälle on lisäksi sovitettu pakan paksuutta lisääviä elementtejä, jotka samoin muodostuvat kaksinkerroin taitetuista foliopareista, joista yksi on merkitty viitenumerolla 20. Spiraalirullaus aloitetaan pakan päästä, jossa pa-35 kan paksuus on pienimmillään, kuvan 6 esittämällä tavalla, jolloin voidaan valmistaa tuote, jonka rakenne muodostaa jatkuvasti laajenevan spiraalin. Edellä esitetyllä ta- 10 104202 valla pystytään valmistamaan kenno 15, jossa spiraalin rullauksen keskiö on siirtynyt ainakin yhdeltä tuotteen symmetria-akselilta. Tämä siirtyminen on merkitty kuvassa 5 cdla. L3 edustaa aluetta, jolta kenno kiinnitetään vaippaan.

Kuvassa 7 on esitetty keksinnön mukainen tuote, jossa on epäkeskinen, S-mallinen 5 katalysaattorikenno 21. Tämä tuote muodostuu päällekkäin ladotuista, määrämittaan katkaistuista rypytettyjen ja sileiden folioiden muodostamista foliopareista, jotka folioparit ovat eripituisia (tyypillisesti esimerkiksi 4-35 folioparia). Tuote rullataan spiraalimaisti tarttumalla folionippuun yhdestä tai kahdesta ennalta tarkkaan määrätystä kohdasta, joka kohta tai joiden kohtien välinen keskipiste ei sijaitse folionipun 10 rullaussuuntaan nähden sen keskikohdassa, vaan tartunta on epäsymmetrinen. Kuvatulla menettelyllä pystytään valmistamaan kenno, jossa spiraalin rullauksen keskiö on siirtynyt ainakin yhdeltä tuotteen symmetria-akselilta. Tämä siirtyminen on merkitty cdla. Tällä menettelyllä yhdessä folioiden hallitun katkaisupituuden kanssa voidaan synnyttää kennorakenteita, joissa katkaistujen folioiden päät kohtaavat vai-15 pan 22 halutussa sektorissa tai pituudeltaan halutussa vaipan piirin pituudessa. Menettelyllä voidaan poistaa tarve juottaa esimerkiksi pyöreä tuote koko kehäpituu-delta, jotta kaikki folioiden päät tulisivat lukituiksi vaippaan kiinni. Jotta tuotteen kestävyys aksiaalisuuntaisia kiihtyvyysvoimia vastaan on riittävä, haluttu sektori pyöreällä tuotteella on välillä noin 90° - 330° riippuen kuormitustilanteesta. Muilla 20 kuin pyöreillä tuotteilla liittymissektori voidaan ilmaista prosentteina vaipan piiristä ja on vastaavasti noin 25-90 %. Alue L4, jolta kenno kiinnitetään vaippaan, on minimissään liittymissektorin laajuinen, mutta valmistusteknisistä syistä yleensä tätä hiukan suurempi. Suuri liittymissektori vähentää kennon joustavuutta ja siten hei-, kentää sen termisten kuormien kestoa. Alue F4, joka jää vaippaan liittymissektorin 1 t 25 ulkopuolella eikä sisällä kehälle liittyviä folioita, ottaa vastaan termisten voimien aiheuttaman deformaation ja lisää spiraalia muistuttavan kennorakenteen mahdollisuutta kiertymällä ottaa vastaan termisten voimien aiheuttamaa lämpöliikettä. Koska tämä liike ja siihen mahdollisesti liittyvä muodonmuutos on keksinnön mukaisessa tuotteessa suunnattu ja hallittu, voidaan tämä kennon osa esimerkiksi kannutuksen 30 yhteydessä suojata pakokaasupulssilta ja siten varmistaa seinämästä irti olevan osan m kestävyys. Koska kennon termisten voimien kestävyys perustuu suunnattuun lämpö-liikkeeseen ja muodonmuutokseen, kiinnittäminen voi tapahtua folioiden päistä ak-siaalisuunnassa koko pituudelta tai sen osalta, mikäli näin halutaan. Kiinnitys-tekniikkoina voidaan käyttää juottamisen eri muotoja tai esimerkiksi sädehitsaus-35 tekniikoita.

11 104202

Kuvissa 8, 8A ja 8B on esitetty rypytetyn folion muoto, jota voidaan käyttää keksinnön mukaisten katalysaattoreiden valmistuksessa. Tämä rypytetty folio on merkitty viitenumerolla 23. Rypytetyn folion 23 etureuna 24 muotoillaan rypytysvaiheen aikana siten, että se on korkeammalla tasolla kuin rypytetyn folion muu osa. Rypyte-5 tyn folion etureuna 24 ja suora folio voidaan yhdistää toisiinsa esimerkiksi laser-hitsaamalla. Hitsaus voidaan suorittaa esimerkiksi joka toisesta rypyn harjasta, jolloin välissä oleva ryppy pystyy joustamalla vastaanottamaan rullauksen aiheuttaman taivutuksen.

Kuvassa 9 on esitetty erään valmiin katalysaattorin rakenne, joka käsittää kennon 25 10 ja sitä ympäröivän vaippaputken 28. Kennon 25 sisääntulopuolelle on kiinnitetty päätykartio 26, joka on asennettu vinoon kennon pituusakseliin nähden. Kuvassa 9 kaasun virtaussuunta on merkitty nuolella. Kennon 25 ulostulopuolelle on sovitettu päätykartio 27.

Suurimmat edut tässä kuvatuilla keksinnön mukaisilla tuotteilla voidaan saavuttaa 15 pyöreällä kennomuodolla, jonka valmistuksessa tavallisesti on ongelmana riittävän joustavuuden saavuttaminen varsinkin rullattaessa kenno folionipusta. Keksintö ei kuitenkaan rajoitu tähän yksittäiseen geometriaan, sillä rullauskeskuksen epäkeskei-syyttä folionipun virtauskanavien suuntaa vasten kohtisuorassa suunnassa voidaan hyväksikäyttää myös esimerkiksi ovaalissa geometriassa ja kohdistaa folioiden aloi-20 tus- ja lopetuskohdat tällä tavoin haluttuun sektoriin vaipan sisäpiirissä ja jättää muu osuus kennosta kiinnittämättä pääosaltaan kuoreen. Laajenevaa spiraalia hyväksi käyttäen voidaan valmistaa kenno, jonka keskiössä on halutun kokoinen reikä. Litistämällä kennoa siten, että reikä sulkeutuu, syntyy semi-ovaali kenno, jossa folioiden ·. liittymiskohtien epäsymmetrisyys kennon keskiosan suhteen hallitaan spiraalin laa- 25 jenemisen epäsymmetrisyyden lisäksi litistyssuunnalla.

Keksinnön mukaisia tuotteita, niiden valmistusta ja ominaisuuksia kuvataan seuraa-vassa esimerkkien avulla.

Esimerkki 1

Keksinnön mukainen tuote A, joka käsittää laajenevana spiraalina rullatun kataly-30 saattorikennon 1 ja joka on esitetty kuvassa 1, valmistettiin esipinnoittamalla rypytettyä ja suoraa teräsfoliota siten, että niiden etureunasta jätettiin 7 mm leveä kaista pinnoittamatta. Tukiaineen tartuntaa folioon oli parannettu puhdistamalla folio hehkuttamalla 550 °C lämpötilassa 4 tuntia. Tämän käsittelyn ei havaittu vaikeuttavan myöhempää laser-hitsausta. Folion esikäsittelyt tai se osa esikäsittelyistä, joka ha- 12 104202 pettää tai typettää folion pintaa, voidaan myös kohdistaa ainoastaan siihen osaan foliota, johon tukiaine ensimmäisessä vaiheessa lisätään, ja hitsattava osuus puhdistetaan eri tavalla. Tämä voi perustua kemiallisessa tai elektrolyyttisessä puhdistuksessa esimerkiksi folion osittaiseen upottamiseen reaktantti- tai elektrolyytti-5 liuokseen ja termisessä käsittelyssä hitsattavan osuuden jättämiseen vastus- tai liek-kikuumennuksen ulkopuolelle tai induktiokuumennuksen kohdistamiseen tukiaineella pinnoitettavaan reunaan. Rypytetyn folion etureuna oli muotoiltu rypytys-vaiheen aikana kuvissa 8, 8A ja 8B esitetyllä tavalla, jotta rypytetty ja suora folio voitiin yhdistää Nd-YAG-laser-hitsaamalla pinnoittamattomasta reunastaan ja ήπιοί 0 dostaa laajenevassa spiraalissa tarvittavat elementit. Hitsaus suoritettiin joka toisesta rypyn harjasta siten, että välissä oleva ryppy pystyi joustamalla vastaanottamaan rullauksen aiheuttaman taivutuksen. Hitsauksen jälkeen suoritettiin rullaus aloittaen pakan ohuesta päästä ja lopuksi kennon etureunaan lisättiin tukiaine kastamalla kenno tukiaineeseen. Lopuksi tukiaineeseen lisättiin sellainen määrä palladiumia, että 15 katalysaattorin palladiumlataukseksi muodostui 200 g palladiumia kuutiojalkaa kohden. Rypytetyn ja sileän folion pituuksien suhde oli asetettu siten, että käytetyllä ry-pytystelageometrialla tuotteen aukkoluvuksi, joka on kanavien lukumäärä neliötuumaa kohden, muodostui 400. Ennalta laskemalla ja kokeilemalla haettiin origon suhteen epäkeskeiset kohdat tuoda spiraalia laajentavat kerrokset rakenteeseen siten, 20 että folioparien päättymistä ulkokehällä voitiin hallita sektorivälillä 90° - 330°. Valmistetussa tuotteessa sektoriksi Sj valittiin 270°. Juottaminen vaippaan suoritettiin 290°:n sektorissa Li aksiaalisuunnassa 16 mm matkalta kennon keskiosasta induk-tiomenetelmällä. Tällä tavoin valmistettuun tuotteeseen kiinnitettiin kuvassa 9 esitetyllä tavalla päätykartiot.

25 Vertailutuote B oli vakuumijuottamalla valmistettu kenno, jossa kenno oli juotettu läpi ja kiinnitetty vaippaan koko pituudelta. Kennoon ei lisätty tukiainetta tai jalo-metalleja, jolloin sen toimintalämpötila suoritetussa testissä oli foliopareista tehtyä kennoa hiukan matalampi, koska kennossa ei tapahtunut yhtä suuressa määrin hape-tusreaktioita. Täten testiolosuhteiden voidaan katsoa olleen tuotteelle B lievemmät 30 kuin tuotteelle A.

Seuraavaan taulukkoon 1 on koottu tietoja keksinnön mukaisesta tuotteesta A ja vertailutuotteesta B.

,3 104202

Taulukko 1 A: Keksinnön mukainen B: Vertailutuote _tuote__

Kennon halkaisija 68,5 mm_68,5 mm_

Kennon pituus 74,5 mm_74,5 mm_

Aukkoluku_ 400_ 400_

Foliot_50 pm/Fe-20Cr-5Al_50 pm/Fe-20Cr-5Al_

Pd-lataus_ 200 g/ft^_0_

Rakenteen kuvaus Laser-hitsatut folioparit, laa- Vakuumijuotettu rakenne, jeneva spiraali kiinnitetty kenno kauttaaltaan kiinni kuoreen sektorilta (290°). kuoressa (360°) ja yksittäiset Liittymissektori 270° foliokerrokset kiinni toisis- __saan_

Keksinnön mukaisen katalysaattorin A ja vertailukatalysaattorin B termisen väsymisen ja korkean taajuuden väsymisen kestävyyttä testattiin asentamalla niitä kaksi 5 rinnakkain moottorin pakosarjaan kiinni ns. "close coupled" -asemaan. Testeissä käytettiin 2-litraista 16-venttiilistä moottoria, joka oli kiinnitetty testipenkkiin. Käytetty testisykli on esitetty seuraavassa taulukossa 2.

Taulukko 2

Vaihe 1 Vaihe 2 10 Aika 6,5 min 7,5 min

Moottorin kierrokset 2800 rpm 5200 rpm

Kuorma 20 Nm täysi kuorma

Pakokaasun lämpötila 620 °C 880 °C

Tämä testisykli synnytti katalysaattoreihin voimakkaita termisiä kuormia pakokaa-15 sun lämpötilan muuttuessa katalysaattorin sisääntulossa terävästi välillä 620 °C -880 °C, ja koska katalysaattorit olivat eristämättömiä, syntynyt jännitys oli voimakas erityisesti radiaalisuunnassa.

Katalysaattoreiden tarkastus suoritettiin 20 tunnin välein. Tällöin havaittiin, että ver-tailukatalysaattorit B, jotka olivat sekä kennoltaan että kiinnitystavaltaan kuoreen 20 jäykkiä, olivat täysin tuhoutuneet, kun sykliä oli ajettu 20 tuntia. Kennot olivat repeytyneet irti vaipasta radiaalisten ja aksiaalisuuntaisten termisten voimien vaiku- 14 104202 tuksesta ja tämän jälkeen värähdelleet vaipan sisällä siten, että kennoista puuttui fo-liokerroksia ulkokehältä koko kehän pituudelta.

Keksinnön mukainen katalysaattori A tarkastettiin toisen kerran, kun testisykliä oli ajettu 40 tuntia. Tällöin voitiin todeta, että katalysaattorikennot olivat edelleen ehjiä 5 ja etukartion poistamisen jälkeen havaittiin, että lämpölaajenemisliike oli kohdistunut halutulle alueelle vaippaan kiinnittämättömään sektoriin, koska tunnusteltaessa kennon otsapintaa se oli hyvin tiukka. Laajenevana spiraalina rullatulla kennolla, jossa folioiden päät oli kiinnitetty rajattuun sektoriin, pystyttiin kohdistamaan lämpöliike siten, että kennon sisäistä löystymistä ei tapahtunut ja parantamaan sekä 10 termisen väsymisen kestävyyttä että lisäämään jäykkyyttä korkean taajuuden väsymisen suhteen.

Esimerkki 2

Keksinnön mukainen tuote C, joka käsittää S-muotoon taivutetun katalysaattori-kennon ja joka on esitetty kuvassa 7, valmistettiin esipinnoittamalla rypytettyä ja 15 suoraa teräsfoliota siten, että niiden etureunasta jätettiin 7 mm leveä kaista pinnoittamatta. Tukiaineen tartuntaa folioon oli parannettu puhdistamalla folio hehkuttamalla 550 °C:n lämpötilassa 4 tuntia. Tämän käsittelyn ei havaittu vaikeuttavan laser-hitsausta. Folion esikäsittelyt tai se osa esikäsittelyistä, joka hapettaa tai typettää folion pintaa, voidaan myös kohdistaa ainoastaan siihen osaan foliota, johon tukiai-20 ne ensimmäisessä vaiheessa lisätään ja hitsattava osuus puhdistetaan eri tavalla. Tämä voi perustua kemiallisessa tai elektrolyyttisessä puhdistuksessa esimerkiksi folion osittaiseen upottamiseen reaktantti- tai elektrolyyttiliuokseen ja termisessä käsittelyssä hitsattavan osuuden jättämiseen vastus- tai liekkikuumennuksen ulkopuolelle tai induktiokuumennuksen kohdistamiseen tukiaineella pinnoitettavaan reu-25 naan. Rypytetyn folion etureuna oli muotoiltu rypytysvaiheen aikana kuvissa 8, 8A ja 8B esitetyllä tavalla, jotta rypytettyjä suora folio voitiin yhdistää Nd-YAG-laser-hitsaamalla pinnoittamattomasta reunastaan ilman, että folioihin olisi palanut reikiä. Hitsauksen jälkeen kennon etureunaan lisättiin tukiaine kastamalla kenno tukiaineeseen ja kalsinoinnin jälkeen kennoon lisättiin palladiumia imeytysmenetelmällä 30 siten, että katalysaattorin palladiumlataukseksi muodostui 200 g palladiumia kuutio-jalkaa kohden. Valmistettu foliopari katkaistiin määrämittoihin taulukossa 3 esitetyllä tavalla ja ladottiin viiden folioparin muodostamaksi päällekkäiseksi nipuksi. Päällimmäiseksi asetettiin yksi suora folio samaa vahvuutta kuin foliopareissa käytetty folio estämään rypytettyjen nauhojen painuminen limittäin rullauksessa. Rypy-35 tetyn ja sileän folion pituuksien suhde oli asetettu siten, että käytetyllä rypytys-telageometrialla tuotteen aukkoluvuksi, joka on kanavien määrä neliötuumaa koh- I5 104202 den, muodostui 400. Laskemalla ennalta ja kokeilemalla haettiin epäkeskeiset tartuntakohdat folionippuun siten, että folioparien päättymistä ulkokehään voitiin hallita sektorivälillä 90°-330°. Valmistetussa tuotteessa sektoriksi valittiin 180°. Tartunnan epäkeskeisyys on esitetty taulukossa 3. Juottaminen vaippaan suoritettiin 5 200°:n sektorissa L4 aksiaalisuunnassa 16 mm matkalta kennon keskiosasta induk- tiomenetelmällä. Tuotteeseen kiinnitettiin kuvassa 9 esitetyllä tavalla päätykartiot.

Taulukko 3

Folioparin numero Folioparin pituus, mm Tartuntakohta rullauk sessa, mitattuna folio- __parin päästä, mm_ Päällimmäinen sileä nauha _530__264_ _1__547__275_ _2__549__280_ _3__562__294_ _4___565__296_ 5 1 562 1 290

Vertailutuote D valmistettiin täysin samoin kuin keksinnön mukainen tuote C, mutta 10 tartunta folionippuun oli symmetrinen ja kaikkien folioparien molemmat päät olivat tasaisesti jakautuneina kennon ulkokehälle, jolloin juottaminen on suoritettava koko kehän pituudelta (360°), eikä tuotteeseen siten synny keskimäärin matalammassa lämpötilassa toimivaan ulkokehän alueeseen vapaata kohtaa, joka pystyy puskuroimaan lämpöliikettä ja siten vähentää termisiä jännityksiä. 1

Seuraavaan taulukkoon 4 on koottu tietoja keksinnön mukaisesta tuotteesta C ja ver-tailutuotteesta D.

16 104202

Taulukko 4 C: Keksinnön mukainen D: Vertailutuote ____tuote__

Kennon halkaisija 68,5 mm_68,5 mm_

Kennon pituus__74,5 mm_74,5 mm_

Aukkoluku_ 400_ 400_

Foliot_ 50 pm/Fe-20Cr-5Al_50 pm/Fe-20Cr-5Al_

Pd-lataus_ 200 g/ft3_ 200 g/ft3_

Rakenteen kuvaus Laser-hitsatut folioparit rul- Laser-hitsatut folioparit rul lattu epäkeskeisesti ja kiin- lattu keskeisesti ja kiinnitetty riitetty kuoreen sektorilta kuoreen kauttaaltaan (360°) _(200°). Liittymissektori 180°__

Keksinnön mukaisen katalysaattorin C ja vertailukatalysaattorin D termisen väsymisen ja korkean taajuuden väsymisen kestävyyttä testattiin täysin samoilla testeillä 5 kuin on kuvattu esimerkissä 1. Nämä testit osoittivat seuraavaa:

Vertailukatalysaattori D, jossa kennot olivat joustavia foliopareista tehtyjä rakenteita, tarkastettiin, kun testiä oli ajetettu 40 tuntia, jolloin molemmat kennot olivat edelleen ehjiä. Katalysaattorista poistettiin etukartiot ja kennojen otsapinnan jäykkyyttä tunnusteltaessa voitiin havaita lievää löystymistä, mikä johtui siitä, että radi-10 aalisuuntainen kennon laajeneminen kohti viileämpää vaippaa oli aiheuttanut puristusjännitystä ja rakenteeseen lievää muodonmuutosta. Tämä muodonmuutos oli tasaisesti jakautunut eri folioparien välillä ja tuntui siten lievänä rakenteen löystymi-" senä. Tällainen muutos kennon etureunan jäykkyydessä lisää pitkällä aikavälillä ris kiä korkean taajuuden väsymisvauriolle. 1 2 3 4 5 6

Keksinnön mukainen katalysaattori C tarkastettiin, kun testisykliä oli ajettu 40 tun 2 tia. Tällöin voitiin todeta, että katalysaattorikennot olivat edelleen ehjiä ja etukartion 3 poistamisen jälkeen havaittiin, että lämpölaajenemisliike oli kohdistunut halutulle 4 alueelle vaippaan kiinnittämättömään sektoriin, koska tunnusteltaessa kennon otsa- 5 pintaa se oli oleellisesti tiukempi verrattuna rakenteeseen D. Epäkeskeisesti rullatul- 6 la kennolla, jossa folioiden päät oli kiinnitetty rajattuun sektoriin, pystyttiin kohdistamaan lämpöliike siten, että kennon sisäistä löystymistä ei tapahtunut, ja parantamaan sekä termisen väsymisen kestävyyttä että lisäämään jäykkyyttä korkean taajuuden väsymisen suhteen.

Claims (13)

104202

1. Katalysator omfattande en bikakestruktur (1, 9, 15, 21) och en mantel (22) som omger densamma, vilken bikakestruktur omfattar en struktur bildad av ett knippe (2, 10, 16) av metallfolier, av vilka metallfolier ätminstone en del är profilerade och vilken bikakestruktur uppvisar ett flertal genomströmningskanaler för gas, känne- 20 tecknad av att de fristäende ändama av metallfoliema i förhallande tili bikakestruk- '»< turens centrum är fördelade osymmetriskt över en del (Sj) av bikakestrukturens pe-riferi, varvid en del (Fj, F4) av bikakestrukturens periferi är fri frän fristäende me-tallfolieändar, och att bikakestrukturen är antingen direkt eller via ett mellanskikt fästad vid nämnda mantel över ett omräde (Lj, L2, L3, L4) omfattande ätminstone 25 en del av nämnda fristäende ändar. : 2. Katalysator enligt patentkrav 1, kännetecknad av att bikakestrukturen har bil- dats genom att böja ett metallfolieknippes ändar inbördes i motsatt riktning.

1. Katalysaattori, joka käsittää kennon (1, 9, 15, 21) ja sitä ympäröivän vaipan (22), joka kenno käsittää metallifolioiden nipusta (2, 10, 16) muodostetun rakenteen, joista metallifolioista ainakin osa on profiloituja ja jossa kennorakenteessa on 5 lukuisia läpivirtauskanavia kaasua varten, tunnettu siitä, että metallifolioiden irralliset päät ovat jakautuneet kennon kehän osalle (Sj) epäsymmetrisesti kennon keskiön suhteen, jolloin osa (Fj, F4) kennon kehästä on vapaa metallifolioiden irrallisista päistä, ja että kenno on kiinnitetty joko suoraan tai välikerroksen välityksellä mainittuun vaippaan alueelta (L j, L2, L3, L4), joka käsittää ainakin osan mainituista irral-10 lisistä päistä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen katalysaattori, tunnettu siitä, että kennora-kenne on muodostettu taivuttamalla metallifolionipun päät keskenään vastakkaisiin suuntiin.

3. Katalysator enligt patentkrav 1, kännetecknad av att bikakestrukturen har bil-dats genom att spiraliskt rulla ett metallfolieknippe (2, 10, 16) vars tjocklek ökar i 30 rullningsriktningen. 104202

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen katalysaattori, tunnettu siitä, että kennora-15 kenne on muodostettu spiraalisesti rullaamalla metallifolionippu (2, 10, 16), jonka paksuus kasvaa rullaussuunnassa.

4. Katalysator enligt nägot av föregäende patentkraven, kännetecknad av att metallfoliemas fristäende ändar är fördelade över en del (Si) av bikakestrukturens periferi, vilken del utgör 25-90 % av periferins längd.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen katalysaattori, tunnettu siitä, että metallifolioiden irralliset päät ovat jakautuneet kennon kehän osalle (Sj), joka muodostaa 25-90 % kehän pituudesta.

5. Katalysator enligt nägot av föregäende patentkraven, kännetecknad av att 5 metallfolieknippet (2) omfattar flera foliepar (5, 6, 7, 8), vilka enskilda foliepar om- fattar en väsentligen siat eller svagt korrugerad folie (4) och en korrugerad folie (3).

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen katalysaattori, tunnettu siitä, että metallifolionippu (2) käsittää useita foliopareja (5, 6, 7, 8), jotka yksittäiset . . folioparit käsittävät olennaisesti sileän tai lievästi iypytetyn folion (4) ja rypytetyn folion (3).

6. Katalysator enligt patentkrav 5, kännetecknad av att den väsentligen släta eller svagt korrugerade folien och den korrugerade folien i ett enskilt foliepar är fasta-de vid varandra medelst svetsning.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen katalysaattori, tunnettu siitä, että yksittäisen 25 folioparin olennaisesti sileä tai lievästi rypytetty folio ja rypytetty folio ovat kiinnitetyt toisiinsa hitsaamalla.

7. Katalysator enligt patentkrav 5 eller 6, kännetecknad av att metallfolieknippet omfattar 2-15 foliepar.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen katalysaattori, tunnettu siitä, että metallifolionippu käsittää 2-15 folioparia. 1 Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen katalysaattori, tunnettu siitä, 30 että kennon ja vaipan välillä on kennon aksiaalisuunnassa kennon koko pituudelta tai sen osalta kiinnitysalue (Lj, Lj, L3, L4), joka käsittää mainitun kehän osan (Sj), jossa folioiden irralliset päät ovat, ja kennon kehäsuunnassa kiinnittämätön alue, 104202 joka käsittää ainakin osan mainitusta kehän osasta (F F4), joka on vapaa folioiden irrallisista päistä.

8. Katalysator enligt nägot av föregäende patentkraven, kännetecknad av att det mellan bikakestrukturen och mäntein i bikakestrukturens axial riktning finns ett fast-omräde (Lj, L2, L3, L4) som sträcker sig över hela bikakestrukturens längd eller 15 över en del därav, vilket fästomräde omfattar nämnda del (Sj) av periferin där de fristäende ändama av foliema är belägna, och i bikakestrukturens perifeririktning ett ofästat omräde som omfattar ätminstone en del av nämnda del (F 1, F4) av periferin som är fri firän fristäende folieändar.

9. Katalysator enligt nägot av föregäende patentkraven, kännetecknad av att det 20 mellan bikakestrukturen och mäntein finns en lödförbindning eller svetsförbindning. .. 10. Katalysator enligt nägot av föregäende patentkraven, kännetecknad av att mantelns tvärsnitt är cirkelformigt, semi-ovalt eller ovalt.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen katalysaattori, tunnettu siitä, että kennon ja vaipan välillä on juotosliitos tai hitsausliitos.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen katalysaattori, tunnettu siitä, että vaipalla on ympyränmuotoinen, semi-ovaali tai ovaali poikkileikkaus.

11. Katalysator enligt nägot av föregäende patentkraven, kännetecknad av att bikakestrukturen ytterligare omfattar en eller flera förstärkningsfolier med en tjocklek 25 överstigande de övriga foliemas tjocklek.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen katalysaattori, tunnettu siitä, että kennorakenne lisäksi käsittää yhden tai useamman vahvikefolion, jonka/joiden paksuus on suurempi kuin muiden folioiden paksuus.

12. Katalysator enligt patentkrav 11, kännetecknad av att förstärkningsfoliens längd är större än de övriga foliemas längd, varvid förstärkningsfolien bildar nämnda mellanskikt mellan bikakestrukturens periferi eller en del därav och mäntein. 1

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen katalysaattori, tunnettu siitä, että vahvike folion pituus on suurempi kuin muiden folioiden pituudet, jolloin vahvikefolio muodostaa mainitun välikerroksen kennon kehän tai sen osan ja vaipan välillä.

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen katalysaattori, tunnettu siitä, että kennon keskiö ei ole yhteneväinen vaipan symmetria-akselin kanssa.

15 Patentkrav

13. Katalysator enligt nägot av föregäende patentkraven, kännetecknad av att bi kakestrukturens centrum icke sammanfaller med mantelns symmetriaxel.