RU2319844C2

RU2319844C2 - Metal cellular element made of at least partially perforated metal sheets

Info

Publication number: RU2319844C2
Application number: RU2005107413/06A
Authority: RU
Inventors: Вольфганг МАУС (DE); Вольфганг МАУС; Рольф БРЮКК (DE); Рольф БРЮКК; Петер ХИРТ (DE); Петер ХИРТ
Original assignee: Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх
Priority date: 2002-08-16
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2008-03-20
Also published as: RU2005107413A

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.

SUBSTANCE: invention can be used in exhaust systems of internal combustion engines. Proposed metal cellular element, axial length L, is made of metal sheets to which profiled structure is imparted to provide passing of fluid medium flow through cellular element, mainly, exhaust gas flow formed at operation of internal combustion engine, in direction S from input side of end face of cellular element to end face arranged from output side and which are provided, on at least separate sections, with great number of holes. Cellular element in partial volume T, whose axial extension is at least 55% of axial length L of cellular element and radial size is at least 20 mm, is provide with holes in all metal sheets at satisfaction of following conditions: area of each hole is from 1 to 120 sq. mm, are of surface of metal sheet in partial volume T is reduced by 10-80% owing to provision of holes, preferably by 35-60%, as compared with area of surface of nonperforated metal sheet and partial volume T terminates at distance R2, R3 from each end face of cellular element and that is why none of holes do not touch end face edges of metal sheets.

EFFECT: improved noise damping.

21 cl, 7 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к металлическому сотовому элементу, прежде всего к сотовому элементу для системы выпуска отработавших газов (ОГ), образующихся при работе двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Подобные сотовые элементы используются в качестве носителей каталитически активного материала и/или адсорбента, а также в иных аналогичных целях.The present invention relates to a metal honeycomb element, in particular to a honeycomb element for an exhaust system (exhaust) produced by the operation of an internal combustion engine (ICE). Such honeycomb elements are used as carriers of a catalytically active material and / or adsorbent, as well as for other similar purposes.

Металлические сотовые элементы, используемые прежде всего для нейтрализации ОГ автомобилей, должны удовлетворять самым разнообразным, иногда противоречивым требованиям, между которыми поэтому отчасти приходится искать компромиссы. Подобные сотовые элементы должны иметь максимально возможную площадь поверхности для протекания на ней необходимых каталитических реакций или адсорбционных процессов. Во многих случаях требуется наличие у сотового элемента малой теплоемкости, чтобы он мог быстро прогреваться до своей необходимой рабочей температуры, или же, наоборот, высокой теплоемкости, чтобы он мог более длительно сохранять свою рабочую температуру, но не прогревался слишком быстро до высоких температур. Подобная конструкция, как очевидно, в целом должна обладать достаточной механической устойчивостью, т.е. должна быть способна выдерживать воздействие пульсирующего потока газа и механических нагрузок, возникающих при движении транспортного средства. Материал, из которого изготавливаются подобные сотовые элементы, должен обладать стойкостью к высокотемпературной коррозии, но при этом должен допускать по меньшей мере возможность такой его обработки, которая позволяет простым и экономичным путем изготавливать из него сотовые элементы требуемой конструкции. Во многих случаях внутри сотового элемента необходимо также предусматривать профильные структуры для воздействия на проходящий через него поток, например для улучшения его контакта с поверхностью или для его перемешивания в поперечном направлении. Помимо этого соответствующий сотовый элемент должен быть рентабельным в изготовлении в условиях массового производства.Metal honeycomb cells, used primarily to neutralize automobile exhaust gas, must satisfy the most diverse, sometimes conflicting requirements, between which, therefore, partly have to find compromises. Such cellular elements must have the maximum possible surface area for the necessary catalytic reactions or adsorption processes to occur on it. In many cases, the cellular element requires a low heat capacity so that it can quickly warm up to its required operating temperature, or, conversely, a high heat capacity so that it can maintain its operating temperature for a longer time, but does not heat up too quickly to high temperatures. Such a design, as is obvious, as a whole should have sufficient mechanical stability, i.e. must be able to withstand the effects of a pulsating gas flow and mechanical stresses arising from the movement of the vehicle. The material from which such honeycomb elements are made must be resistant to high temperature corrosion, but at the same time it must be possible to process it in such a way that it makes it possible to make cellular elements of the required design from it in a simple and economical way. In many cases, inside the honeycomb element, it is also necessary to provide profile structures for influencing the flow passing through it, for example, to improve its contact with the surface or to mix it in the transverse direction. In addition, the corresponding honeycomb element must be cost-effective to manufacture in mass production.

Отдельные аспекты рассмотренных выше проблем подробно описаны в многочисленных публикациях, отражающих уровень техники в данной области.Certain aspects of the problems discussed above are described in detail in numerous publications reflecting the state of the art in this field.

Металлические сотовые элементы подразделяют главным образом на два конструктивных типа. К одному из них, который появился первым и примеры которого рассмотрены в DE 2902779 А1, относятся сотовые элементы спирального типа, при изготовлении которых в основном один гладкий и один гофрированный металлические листы накладывают друг на друга и затем совместно свертывают в рулон, который в сечении имеет спиральную форму. Сотовые элементы другого конструктивного типа изготавливают из множества попеременно чередуемых гладких и гофрированных или множества попеременно чередуемых гофрированных по-разному металлических листов, которые сначала набирают в один или несколько пакетов, которые затем совместно свертывают в рулон. При этом концы всех металлических листов располагаются диаметрально снаружи, и их можно соединить с корпусом или трубчатым кожухом с образованием многочисленных соединений, повышающих долговечность сотового элемента. Типичные примеры сотовых элементов этого конструктивного типа описаны в ЕР 0245737 В1 или WO 90/03220. Кроме того, уже давно известно снабжение металлических листов дополнительными профильными структурами для воздействия на проходящий через сотовый элемент поток текучей среды и/или для его перемешивания в поперечном направлении между отдельными проточными каналами. Типичные примеры сотовых элементов подобной конструкции описаны в WO 91/01178, WO 91/01807 и WO 90/08249. Помимо этого были также разработаны сотовые элементы конической формы, которые в некоторых случаях также снабжаются дополнительными профильными структурами для воздействия на проходящий через сотовый элемент поток текучей среды. Подобный сотовый элемент описан, например, в WO 97/49905. Известно далее выполнение в сотовом элементе выемки или полости под размещаемый в ней датчик, прежде всего кислородный датчик (называемый также лямбда-зондом). Пример такого сотового элемента описан в DE 8816154 U1.Metal honeycomb elements are mainly divided into two structural types. One of them, which appeared first and examples of which are discussed in DE 2902779 A1, includes spiral-type honeycomb elements, in the manufacture of which basically one smooth and one corrugated metal sheets are laid on top of each other and then co-rolled into a roll, which in cross section has spiral shape. Cellular elements of another structural type are made of a plurality of alternately alternating smooth and corrugated or a plurality of alternately alternating corrugated differently metal sheets, which are first stacked in one or more packages, which are then coiled into a roll. In this case, the ends of all metal sheets are located diametrically outside, and they can be connected to the casing or tubular casing with the formation of numerous compounds that increase the durability of the honeycomb element. Typical examples of honeycomb elements of this structural type are described in EP 0245737 B1 or WO 90/03220. In addition, it has long been known to supply metal sheets with additional profile structures for influencing the fluid flow passing through the honeycomb element and / or for mixing it in the transverse direction between the individual flow channels. Typical examples of honeycomb elements of a similar design are described in WO 91/01178, WO 91/01807 and WO 90/08249. In addition, conical shaped honeycomb elements have also been developed, which in some cases are also provided with additional profile structures to influence the fluid flow passing through the honeycomb element. A similar honeycomb element is described, for example, in WO 97/49905. It is further known to perform a recess or cavity in a honeycomb element for a sensor placed therein, especially an oxygen sensor (also called a lambda probe). An example of such a honeycomb element is described in DE 8816154 U1.

Кроме того, уже давно известно также использование для изготовления сотовых элементов снабженных прорезями металлических листов, в частности растянутых перфорированных листов и аналогичных листов с прорезями. Обзорную информацию о различных форме и расположении отверстий в металлических листах, используемых для изготовления из них носителей каталитических нейтрализаторов, можно найти в патенте US 5599509, включая упомянутые в нем публикации. Согласно этому патенту отверстия в металлических листах целенаправленно используются для снижения теплоемкости сотового элемента в его передней части относительно теплоемкости его задней части.In addition, it has long been known also to use for the manufacture of honeycomb cells provided with slots of metal sheets, in particular stretched perforated sheets and similar sheets with slots. Overview information about the various shape and location of the holes in the metal sheets used to make catalytic converter carriers therefrom can be found in US Pat. No. 5,599,509, including the publications mentioned therein. According to this patent, holes in the metal sheets are purposefully used to reduce the heat capacity of the honeycomb element in its front part relative to the heat capacity of its rear part.

Несмотря на большое разнообразие направлений, в которых согласно обширному уровню техники велись разработки сотовых элементов, в конечном итоге сформировалось небольшое количество общих направлений разработки сотовых элементов. В соответствии с одной из таких тенденций разработки направлены на постоянное уменьшение толщины листов фольги, цель которого состоит в обеспечении большой площади поверхности при малом расходе материала и малой теплоемкости сотового элемента. Очевидный недостаток этого направления состоит в том, что с уменьшением толщины листов фольги пропорционально возрастает их чувствительность к механическим нагрузкам и сокращается ресурс изготовленных из них сотовых элементов. Одновременно с этим возникло еще одно направление, которое ориентировано на постоянное увеличение плотности размещения каналов по сечению сотового элемента и которое отчасти обусловлено тенденцией к постоянному уменьшению толщины листов фольги. Для улучшения массообмена с поверхностями сотового элемента в них стали выполнять микропрофильные структуры для воздействия на проходящий через сотовый элемент поток текучей среды, прежде всего так называемые поперечные профильные структуры, или же внутри сотового элемента стали предусматривать потоконаправляющие поверхности или дополнительные передние кромки. Несмотря на известные преимущества, которые для перемешивания потока текучей среды в поперечном направлении обеспечивают отверстия в металлических листах, возможность систематического размещения сквозных отверстий, через которые свободно может проходить текучая среда, в преобладающей части объема каталитического нейтрализатора до настоящего времени практически не рассматривалась, поскольку это противоречит тенденции к постоянному увеличению площади поверхности в постоянно уменьшаемом объеме сотового элемента. Если прорези и/или потоконаправляющие поверхности и аналогичные профильные структуры не уменьшают площадь поверхности внутри сотового элемента, то многочисленные отверстия, как раз наоборот, значительно уменьшают площадь поверхности внутри сотового элемента и к тому же по меньшей мере при их выполнении путем удаления материала являются причиной увеличения расхода исходного материала без соответствующего увеличения площади поверхности внутри сотового элемента, что также противоречит указанной выше тенденции. Поэтому отверстия в металлических листах для изготовления сотового элемента предусматривали только в том случае, когда такие отверстия должны были выполнять строго определенную функцию в определенном месте сотового элемента, например обеспечивать перемешивание потока текучей среды в поперечном направлении или снижать теплоемкость отдельных частей сотового элемента относительно других его частей.Despite the great variety of directions in which, according to the vast level of technology, the development of cellular elements was carried out, a small number of general directions for the development of cellular elements were finally formed. In accordance with one of these development trends, they are aimed at constantly reducing the thickness of the foil sheets, the purpose of which is to provide a large surface area with low material consumption and low heat capacity of the honeycomb element. An obvious drawback of this direction is that with a decrease in the thickness of the foil sheets, their sensitivity to mechanical loads proportionally increases and the life of the cellular elements made from them decreases. At the same time, another direction arose that was oriented toward a constant increase in the density of the channels along the cross section of the honeycomb element and which was partly due to the tendency toward a constant decrease in the thickness of the foil sheets. To improve mass transfer with the surfaces of the honeycomb element, microprofile structures began to be implemented in them to affect the fluid flow passing through the honeycomb element, especially the so-called transverse profile structures, or flow guide surfaces or additional leading edges began to be provided inside the honeycomb element. Despite the well-known advantages that openings in metal sheets provide for transverse mixing of the fluid flow in the sheets, the possibility of systematic placement of through-holes through which fluid can flow freely in the predominant part of the catalytic converter volume has not been considered to date, since this contradicts the tendency to a constant increase in surface area in the constantly decreasing volume of the honeycomb element. If slots and / or flow guiding surfaces and similar profile structures do not reduce the surface area inside the honeycomb, then numerous openings, on the contrary, significantly reduce the surface area inside the honeycomb and, at the very least, when they are made by removing material, they cause an increase consumption of the source material without a corresponding increase in surface area inside the honeycomb element, which also contradicts the above trend. Therefore, the holes in the metal sheets for the manufacture of the honeycomb element were provided only if such holes had to perform a strictly defined function in a certain place of the honeycomb element, for example, to ensure mixing of the fluid flow in the transverse direction or reduce the heat capacity of individual parts of the honeycomb element relative to its other parts .

В отрыве от всех остальных факторов рассмотренный выше подход к конструированию металлического сотового элемента абсолютно верен, однако при этом нельзя не учитывать тот факт, что в последующем на металлический сотовый элемент наносится покрытие из материала, который во многих случаях содержит помимо прочих и дорогие благородные металлы в качестве каталитически активных компонентов. Поэтому увеличение площади поверхности внутри сотового элемента неизбежно влечет за собой и увеличение расхода дорогого материала для нанесения покрытия. По результатам проведенных испытаний неожиданно было установлено, что при определенном выборе таких параметров, как размер, распределение и плотность размещения множества отверстий в объеме сотового элемента, он при меньшей площади своей поверхности обеспечивает столь же высокую эффективность каталитического превращения, что и сотовый элемент без отверстий в металлических листах, из которых он изготовлен и на которые нанесено большее количество материала покрытия.Apart from all other factors, the above approach to the design of a metal honeycomb element is absolutely correct, however, one cannot but take into account the fact that subsequently a metal honeycomb element is coated with a material that in many cases contains expensive precious metals as catalytically active components. Therefore, an increase in the surface area inside the honeycomb element inevitably entails an increase in the consumption of expensive material for coating. According to the results of the tests, it was unexpectedly found that with a certain choice of parameters such as the size, distribution and density of the plurality of holes in the volume of the honeycomb element, it with a smaller surface area provides the same catalytic conversion efficiency as a honeycomb element without holes in metal sheets from which it is made and on which a greater amount of coating material is applied.

Исходя из вышеизложенного в основу настоящего изобретения была положена задача разработать металлический сотовый элемент, который при приемлемых количестве, размерах и распределении отверстий был бы наиболее пригоден для применения в качестве носителя покрытия, прежде всего при экономном расходовании материала покрытия.Based on the foregoing, the present invention was based on the task of developing a metal honeycomb element, which, with an acceptable number, size and distribution of holes, would be most suitable for use as a coating carrier, especially with economical use of coating material.

Указанная задача решается с помощью предлагаемого в изобретении металлического сотового элемента, отличительные признаки которого представлены в п.1 формулы изобретения. Такой сотовый элемент, имеющий осевую длину и выполненный из металлических листов, которым придана профильная структура, обеспечивающая возможность прохождения через сотовый элемент потока текучей среды, прежде всего потока отработавших газов, образующихся при работе двигателя внутреннего сгорания, в направлении от расположенного с входной стороны торца сотового элемента к его расположенному с выходной стороны торцу и которые по меньшей мере на отдельных участках имеют множество отверстий, отличается тем, что он в частичном объеме, осевая протяженность которого составляет по меньшей мере 55% от осевой длины сотового элемента, а радиальный размер составляет по меньшей мере 20 мм, имеет отверстия во всех металлических листах при соблюдении следующих условий:This problem is solved using the proposed in the invention a metal honeycomb element, the hallmarks of which are presented in claim 1 of the claims. Such a honeycomb element having an axial length and made of metal sheets, which is given a profile structure that allows the flow of fluid through the honeycomb element, primarily the exhaust gas flow generated by the operation of the internal combustion engine, in the direction from the end face of the honeycomb element to its end located on the output side and which at least in some areas have many holes, characterized in that it is in a partial volume, about evaya length which is at least 55% of the axial length of the honeycomb body, and a radial dimension of at least 20 mm and has openings in all the metal sheets under the following conditions:

- площадь каждого из отверстий составляет от 1 до 120 мм²,- the area of each of the holes is from 1 to 120 mm ² ,

- в частичным объеме площадь поверхности металлического листа из-за наличия отверстий уменьшена на 10-80%, предпочтительно на 35-60%, по сравнению с площадью поверхности неперфорированного металлического листа,- in a partial volume, the surface area of the metal sheet due to the presence of holes is reduced by 10-80%, preferably by 35-60%, compared with the surface area of the non-perforated metal sheet,

- частичный объем оканчивается на расстоянии от каждого торца сотового элемента, и поэтому ни одно отверстие не касается торцовых краев металлических листов или не пересекается с торцовыми краями металлических листов.- the partial volume ends at a distance from each end of the honeycomb element, and therefore no hole touches the end edges of the metal sheets or intersects with the end edges of the metal sheets.

По результатам проведенных испытаний было установлено, что предлагаемый в изобретении сотовый элемент с отверстиями в образующих его металлических листах благодаря улучшенному характеру прохождения потока внутри него и благодаря обусловленному этим улучшенному массообмену между проходящим через него потоком и своей поверхностью сопоставим по своей эффективности с сотовым элементом без отверстий в образующих его металлических листах, а при определенных условиях даже превосходит его даже несмотря на меньшее количество материала покрытия. Размеры отверстий в металлических листах подобраны с таким расчетом, чтобы, с одной стороны, при нанесении покрытия на сотовый элемент исключалось образование полностью закрывающей отверстия пленки из материала покрытия, а с другой стороны, исключалась возможность закупорки отверстий частицами, присутствующими в потоке очищаемой текучей среды. Иными словами, речь при этом идет не об отверстиях, аналогичных отверстиям в фильтре для улавливания твердых частиц, а об отверстиях, через которые свободно может проходить очищаемая текучая среда, прежде всего ОГ, образующиеся при работе ДВС. Исходя из технологических соображений, а также исходя из необходимости обеспечить высокую долговечность сотового элемента при последующей его эксплуатации важно исключить возможность "разлохмачивания" торцовых краев металлических листов в готовом сотовом элементе из-за наличия отверстий или их частей, в связи с чем отверстия должны располагаться на удалении от торцов сотового элемента.According to the results of tests, it was found that the inventive honeycomb element with holes in the metal sheets forming it, due to the improved nature of the flow inside it and due to this improved mass transfer between the flow passing through it and its surface, is comparable in its efficiency to a honeycomb element without holes in the metal sheets forming it, and under certain conditions even surpasses it even despite the smaller amount of material in rytiya. The dimensions of the holes in the metal sheets are selected so that, on the one hand, when coating the honeycomb element, the formation of a completely covering film hole from the coating material is excluded, and on the other hand, the possibility of clogging the holes with particles present in the stream of cleaned fluid is excluded. In other words, this is not about openings similar to the openings in the filter for trapping solid particles, but about openings through which the cleaned fluid, especially the exhaust gases generated during the operation of the internal combustion engine, can freely pass. Based on technological considerations, as well as on the basis of the need to ensure high durability of the honeycomb element during its subsequent operation, it is important to exclude the possibility of "razlohmachivaniya" the end edges of the metal sheets in the finished honeycomb element due to the presence of holes or parts thereof, in connection with which the holes should be located on away from the ends of the honeycomb element.

Наличие в образующих сотовый элемент металлических листах отверстий является, как уже говорилось выше, скорее преимуществом, чем недостатком, и поэтому частичный объем с отверстиями в металлических листах должен занимать более 60%, предпочтительно более 90%, от всего объема сотового элемента. Соблюдение этого условия позволяет добиться наибольшего положительного эффекта от наличия отверстий в металлических листах.The presence of holes in the honeycomb sheet metal elements, as mentioned above, is an advantage rather than a drawback, and therefore a partial volume with holes in the metal sheets should occupy more than 60%, preferably more than 90%, of the total volume of the honeycomb element. Compliance with this condition allows you to achieve the greatest positive effect from the presence of holes in the metal sheets.

Исходя из соображений механической прочности и аэродинамических соображений площадь каждого из отверстий предпочтительно ограничивать пределами от 5 до 60 мм². Отверстия, размеры которых имеют подобный порядок величин, просты в изготовлении, не создают помех нанесению покрытия и обеспечивают достижение указанных выше преимуществ, состоящих в интенсификации массообмена. Помимо этого отверстия, размеры которых имеют указанный порядок величин, обеспечивают эффективное перемешивание потока текучей среды в поперечном направлении, а также эффективный отвод тепла изнутри сотового элемента наружу не только за счет теплопроводности, но и за счет теплового излучения, при котором тепло свободно проходит через отверстия в далеко расположенные снаружи зоны. Очевидно, что чем больше суммарная площадь отверстий по сравнению с остальной суммарной площадью поверхности металлических листов, тем интенсивнее проявляются эти эффекты.Based on considerations of mechanical strength and aerodynamic considerations, the area of each of the holes is preferably limited to 5 to 60 mm ² . The holes, the sizes of which have a similar order of magnitude, are simple to manufacture, do not interfere with the coating and ensure the achievement of the above advantages, consisting in the intensification of mass transfer. In addition, the openings, the sizes of which have the indicated order of magnitude, provide efficient mixing of the fluid flow in the transverse direction, as well as efficient heat removal from the inside of the honeycomb element to the outside, not only due to thermal conductivity, but also due to thermal radiation, in which heat freely passes through the openings to far away areas. Obviously, the larger the total area of the holes compared to the rest of the total surface area of the metal sheets, the more intense these effects are.

В уровне техники применительно к сотовым элементам сравнимого назначения описаны отверстия в металлических листах, имеющие почти во всех случаях многогранные контуры. С механической точки зрения наличие у отверстий таких контуров является при воздействии циклических знакопеременных нагрузок недостатком из-за возможности зарождения в углах отверстий трещин и их дальнейшего распространения от углов отверстий. По этой причине согласно изобретению отверстия предпочтительно выполнять со скругленными контурами, при которых края отверстий не имеют углов, прежде всего острых. В наиболее предпочтительном варианте отверстия должны иметь круглую, овальную или эллиптическую форму, при этом у отверстий некруглой формы их наибольший размер в оптимальном варианте не должен более чем вдвое превышать их наименьший размер.In the prior art, with respect to honeycomb cells of comparable purpose, openings in metal sheets are described having, in almost all cases, polyhedral contours. From a mechanical point of view, the presence of such loops in the holes is a disadvantage under the influence of cyclic alternating loads due to the possibility of nucleation of cracks in the corners of the holes and their further propagation from the corners of the holes. For this reason, according to the invention, the holes are preferably made with rounded contours at which the edges of the holes do not have angles, especially sharp. In the most preferred embodiment, the holes should have a round, oval or elliptical shape, while the holes of non-circular shape, their largest size in the best case, should not more than double their smallest size.

Очевидно, что такие отверстия невозможно выполнить материалосберегающим методом, например просечно-вытяжным методом, а необходимо выполнять только путем удаления материала из сплошного металлического листа. Однако вырубленный или вырезанный материал можно использовать повторно для изготовления новых металлических листов.Obviously, such openings cannot be made using a material-saving method, for example, by the expanded metal method, but it is only necessary to remove the material from a solid metal sheet. However, cut or cut material can be reused for the manufacture of new metal sheets.

В зависимости от технологии изготовления металлического листа отверстия в нем предпочтительно выполнять уже в процессе его изготовления, что относится главным образом к материалам, получаемым методами гальванопластики. При изготовлении металлических листов по технологии, в соответствии с которой сначала изготавливают дешевый материал, а затем его облагораживают нанесением высококачественного покрытия, например из алюминия и/или хрома, отверстия рекомендуется выполнять перед таким облагораживанием другими материалами.Depending on the manufacturing technology of the metal sheet, the holes in it are preferable to carry out already in the process of its manufacture, which relates mainly to materials obtained by electroplating methods. In the manufacture of metal sheets by the technology according to which cheap material is first made, and then it is ennobled by applying a high-quality coating, for example, from aluminum and / or chromium, it is recommended to make holes before such enrichment with other materials.

Еще одно преимущество изобретения состоит в том, что теплоемкость сотового элемента, изготовленного из металлических листов с отверстиями, как очевидно, меньше теплоемкости сотового элемента, изготовленного из неперфорированных металлических листов. С учетом этого, с другой стороны, предлагаемые в изобретении сотовые элементы можно изготавливать из более толстых металлических листов без увеличения их теплоемкости по сравнению с сотовыми элементами, изготавливаемыми из неперфорированных металлических листов меньшей толщины. Согласно изобретению толщина металлических листов может составлять от 20 до 80 мкм, однако более предпочтительно использовать металлические листы толщиной от 40 до 60 мкм. Использование для изготовления сотового элемента металлических листов, толщина которых лежит в указанном предпочтительном интервале значений, позволяет повысить его механическую устойчивость, прежде всего на его торцах, и позволяет изготавливать сотовые элементы хорошо испытанными методами, которые лишь с трудом можно адаптировать или даже вообще невозможно адаптировать к изготовлению сотовых элементов из очень тонких листов фольги. Тем не менее теплоемкость получаемых сотовых элементов соответствует или меньше теплоемкости сотовых элементов, изготавливаемых из более тонких листов фольги без отверстий в них.Another advantage of the invention is that the heat capacity of the honeycomb element made of metal sheets with holes is obviously less than the heat capacity of the honeycomb element made of non-perforated metal sheets. With this in mind, on the other hand, the honeycomb elements of the invention can be made of thicker metal sheets without increasing their heat capacity compared to honeycomb elements made of non-perforated metal sheets of smaller thickness. According to the invention, the thickness of the metal sheets can be from 20 to 80 microns, however, it is more preferable to use metal sheets with a thickness of 40 to 60 microns. The use of metal sheets for the manufacture of a honeycomb element, the thickness of which lies in the indicated preferred range of values, makes it possible to increase its mechanical stability, especially at its ends, and makes it possible to manufacture cellular elements with well-tested methods that can only be adapted with difficulty or even impossible to adapt to making honeycomb elements from very thin sheets of foil. Nevertheless, the heat capacity of the obtained honeycomb elements corresponds to or less than the heat capacity of the honeycomb elements made of thinner sheets of foil without holes in them.

Для придания предлагаемому в изобретении сотовому элементу высокой механической устойчивости минимальный интервал между каждыми двумя отверстиями должен составлять 0,5 мм, а предпочтительно все интервалы между отверстиями должны быть примерно равны друг другу во избежание образования механически ослабленных мест. Листы фольги такого исполнения можно без каких-либо проблем подвергать гофрированию и использовать на остальных технологических стадиях процесса изготовления сотовых элементов путем спирального свертывания таких листов или их набора в пакет и сворачивания в рулон.In order to impart a high mechanical stability to the honeycomb according to the invention, the minimum interval between each two holes should be 0.5 mm, and preferably all the intervals between the holes should be approximately equal to each other in order to avoid the formation of mechanically weakened places. Foil sheets of this design can be corrugated without any problems and used at other technological stages of the manufacturing process of honeycomb elements by spiral folding of such sheets or their collection into a bag and rolling them into a roll.

В особенно предпочтительном варианте предлагаемый в изобретении сотовый элемент состоит аналогично большинству известных из уровня техники сотовых элементов из попеременно чередующихся гладких и гофрированных металлических листов или из попеременно чередующихся по-разному гофрированных металлических листов. При использовании металлических листов с подобной профильной структурой в изготовленном из них сотовом элементе образуются типичные проточные каналы.In a particularly preferred embodiment, the honeycomb according to the invention consists, like most honeycombs of the prior art, of alternately alternating smooth and corrugated metal sheets or of alternately alternating differently corrugated metal sheets. When using metal sheets with a similar profile structure, typical flow channels are formed in the honeycomb made from them.

Учитывая положительный эффект от наличия отверстий в металлических листах, из которых изготавливается сотовый элемент, для обеспечения высокой эффективности каталитического превращения компонентов текучей среды в каталитических нейтрализаторах или преобразователях, изготавливаемых в последующем из предлагаемых в изобретении сотовых элементов, проточные каналы в них необязательно должны располагаться со слишком высокой плотностью. Согласно изобретению плотность расположения каналов в предлагаемом в изобретении сотовом элементе в предпочтительном варианте составляет от 200 до 1000 каналов на кв.дюйм его поперечного сечения, предпочтительно от 400 до 800 каналов на кв.дюйм поперечного сечения.Given the positive effect of the openings in the metal sheets from which the honeycomb element is made, in order to ensure high efficiency of the catalytic conversion of fluid components in catalytic converters or converters made in the subsequent cell elements of the invention, the flow channels in them need not be too high density. According to the invention, the channel density in the honeycomb according to the invention is preferably from 200 to 1000 channels per square inch of cross-section, preferably from 400 to 800 channels per square inch of cross-section.

Предлагаемое в изобретении применение отверстий в металлических листах нисколько не ограничивает возможность снабжения металлических листов большинством известных в настоящее время дополнительных профильных структур для воздействия на поток текучей среды, упомянутых выше при описании уровня техники. Так, в частности, перфорированные металлические листы можно также снабжать прежде всего поперечными микропрофильными структурами, вывернутыми по типу воротника микропрофильными структурами и/или потоконаправляющими поверхностями. В целом же отверстия в металлических листах дополнительно усиливают действие подобных микропрофильных структур, поскольку такие отверстия выравнивают давление в проточных каналах при возможно возникающих в них перепадах давлений, дополнительно завихряют поток текучей среды и придают ему внутри сотового элемента более равномерный профиль.Proposed in the invention the use of holes in metal sheets does not in any way limit the possibility of supplying metal sheets with most of the currently known additional profile structures for influencing the fluid flow mentioned above in the description of the prior art. Thus, in particular, perforated metal sheets can also be provided primarily with transverse microprofile structures, inverted type of collar microprofile structures and / or flow guiding surfaces. In general, the openings in the metal sheets additionally enhance the effect of such microprofile structures, since such openings equalize the pressure in the flow channels with possible pressure differences, additionally swirl the fluid flow and give it a more uniform profile inside the honeycomb element.

Предлагаемое в изобретении выполнение сотового элемента позволяет достичь особых преимуществ и при предложенном в уровне техники применении размещаемого в предусматриваемой у сотового элемента полости датчика, прежде всего кислородного датчика. Поскольку измеряемое датчиком, прежде всего кислородным датчиком, значение должно с наибольшей достоверностью отражать фактический состав проходящей через сотовый элемент текучей среды, перемешивание потока текучей среды в поперечном направлении перед датчиком обладает особым преимуществом. С учетом этого предлагаемые в изобретении сотовые элементы наиболее пригодны для применения в тех случаях, когда в предусматриваемой у сотового элемента полости требуется размещать кислородный датчик.The implementation of the honeycomb element according to the invention makes it possible to achieve particular advantages with the use of the sensor cavity, which is provided in the cell element provided for in the prior art, of the oxygen sensor, as proposed in the prior art. Since the value measured by the sensor, primarily the oxygen sensor, should most accurately reflect the actual composition of the fluid passing through the cell element, mixing the fluid flow in the transverse direction over the sensor has a particular advantage. With this in mind, the cellular elements proposed in the invention are most suitable for use when an oxygen sensor is required in the cavity provided for in the cellular element.

С технологической точки зрения выполнение в сотовом элементе полости под датчик несколько усложняет процесс изготовления металлических листов, которые при последующей сборке должны образовывать полость под датчик. Однако широко используемые в настоящее время производственные установки с числовым программным управлением позволяют легко преодолеть подобные сложности. Одновременно с этим изготовление металлических листов на таких установках позволяет исключить выполнение отверстий вблизи ограничивающих подобную полость краевых участков металлических листов во избежание "разлохмачивания" краев листов и в этом месте. В наиболее предпочтительном варианте поэтому в окружающей полость под датчик зоне шириной в пределах от 1 до 5 мм отверстия отсутствуют.From a technological point of view, the implementation of a cavity under the sensor in the honeycomb element somewhat complicates the process of manufacturing metal sheets, which, upon subsequent assembly, should form a cavity under the sensor. However, currently widely used production facilities with numerical control make it easy to overcome such difficulties. At the same time, the manufacture of metal sheets in such plants makes it possible to exclude holes near the edge sections of the metal sheets bounding the cavity in order to prevent “breaking up” of the sheet edges at this point. In the most preferred embodiment, therefore, in the area surrounding the cavity under the sensor, a width in the range of 1 to 5 mm is missing.

Для увеличения ресурса сотового элемента образующие его отдельные металлические листы предпочтительно неразъемно соединяют между собой, обычно на торцах сотового элемента, для чего наиболее предпочтительно использовать пайку твердым припоем. Необходимость соединения металлических листов между собой является еще одной причиной, по которой отверстия не должны пересекать расположенные с торцов сотового элемента краевые участки металлических листов. С другой стороны, отверстия позволяют также целенаправленно предотвращать зачастую нежелательное по соображениям механической прочности проникновение нанесенного на торцы клея или нанесенного на них припоя вдоль линий контакта между металлическими листами внутрь сотового элемента. В этом случае отверстия прерывают капиллярный эффект, в связи с чем расположение отверстий с отступом от торцов сотового элемента может также целенаправленно использоваться для ограничения той зоны металлических листов, в которой они соединяются между собой пайкой.To increase the resource of the honeycomb element, the individual metal sheets forming it are preferably permanently connected to each other, usually at the ends of the honeycomb element, for which brazing is most preferable. The need to connect metal sheets to each other is another reason why holes should not intersect the edge sections of metal sheets located at the ends of the honeycomb element. On the other hand, the openings also make it possible to purposefully prevent the often undesirable, for reasons of mechanical strength, penetration of the adhesive applied to the ends of the adhesive or the solder deposited on them along the contact lines between the metal sheets inside the honeycomb element. In this case, the holes interrupt the capillary effect, in connection with which the location of the holes indented from the ends of the honeycomb element can also be purposefully used to limit the area of the metal sheets in which they are interconnected by soldering.

Сказанное равным образом относится и к соединению металлических листов с трубчатым кожухом. Из-за необходимости получения и в этом месте прочного и надежного соединения сотового элемента с трубчатым кожухом краевые участки металлических листов также целесообразно оставлять сплошными, без отверстий. В остальном же благодаря отверстиям в металлических листах припой и в этом случае не может слишком глубоко приникнуть в результате капиллярного эффекта внутрь сотового элемента, а остается именно в том месте, где его наличие необходимо для соединения металлических листов.The aforesaid applies equally to the connection of metal sheets with a tubular casing. Due to the need to obtain, at this place, a strong and reliable connection between the honeycomb element and the tubular casing, it is also advisable to leave the edge sections of metal sheets solid, without holes. Otherwise, thanks to the holes in the metal sheets, the solder, in this case, cannot penetrate too deeply as a result of the capillary effect into the honeycomb element, but remains exactly where it is needed to connect the metal sheets.

Объем сотового элемента в каталитических нейтрализаторах или преобразователях (складывающийся из объемов металлических листов, а также заключенных между ними, соответственно образованных ими каналов, отверстий, проходов и т.д.) зависит, например, от места установки каталитического нейтрализатора или преобразователя в выпускном тракте. При размещении каталитического нейтрализатора или преобразователя в подкапотном пространстве или непосредственно вблизи двигателя (на удалении не более 0,5 м от него) объем сотового элемента обычно меньше рабочего объема двигателя, например, меньше 50% от рабочего объема двигателя, прежде всего меньше 1 или 0,5 л. При размещении же каталитического нейтрализатора или преобразователя под днищем легкового автомобиля объем сотового элемента может также превышать рабочий объем двигателя и предпочтительно составляет от 1 до 5 л. Иными словами, при применении сотового элемента в иных областях, например в грузовых автомобилях, двухколесных транспортных средствах, газонокосилках, ручных машинах (секаторах, мотопилах и т.д.) или других аналогичных механизмах, его объем может отличаться от вышеуказанных значений и может быть при этом соответствующим образом согласован с рабочим объемом конкретного двигателя. То же самое аналогичным образом относится и к сотовым элементам, используемым в качестве теплообменников, смесителей потоков, абсорберов, улавливателей твердых частиц, сажевых фильтров, электронагревателей в системах выпуска ОГ. В этом случае объем сотового элемента также можно определять опытным путем проведением хорошо известных экспериментов.The volume of the honeycomb element in the catalytic converters or converters (consisting of the volumes of metal sheets, as well as the channels, holes, passages, etc. formed between them, respectively) depends, for example, on the installation site of the catalytic converter or converter in the exhaust path. When a catalytic converter or converter is placed in the engine compartment or directly near the engine (at a distance of no more than 0.5 m from it), the volume of the honeycomb element is usually less than the engine displacement, for example, less than 50% of the engine displacement, especially less than 1 or 0 , 5 l. When placing the catalytic converter or converter under the bottom of a passenger car, the volume of the honeycomb element can also exceed the working volume of the engine and is preferably from 1 to 5 liters. In other words, when using a cellular element in other areas, for example, in trucks, two-wheeled vehicles, lawn mowers, hand machines (secateurs, chainsaws, etc.) or other similar mechanisms, its volume may differ from the above values and may be this is appropriately aligned with the displacement of a particular engine. The same applies in the same way to honeycomb elements used as heat exchangers, flow mixers, absorbers, particulate traps, diesel particulate filters, electric heaters in exhaust systems. In this case, the volume of the honeycomb element can also be determined empirically by conducting well-known experiments.

При разработке, соответственно выборе схемы размещения отверстий в металлическом листе также необходимо исходить из назначения сотовых элементов. Поскольку в этом отношении обратиться к прежнему опыту по причине его отсутствия было невозможно, экспериментальным путем было установлено, что сотовый элемент, изготовленный из листов фольги с отверстиями, наибольший размер которых превышал ширину профильного элемента гофрированной профильной структуры металлического листа, прежде всего с отверстиями, у которых и их наименьшее расстояние между их диаметрально противоположными кромками контура все еще превышало ширину профильного элемента профильной структуры, неожиданно обеспечивал высокую эффективность перемешивания потока текучей среды, соответственно каталитического превращения при одновременном значительном снижении расхода каталитического материала. Указанные выше соотношения размеров предпочтительно должны соблюдаться при выполнении отверстий в по меньшей мере частично профилированных металлических листах, поскольку в этом случае отверстия полностью перекрывают расстояние между двумя соседними профильными элементами гофрированной или иным образом профилированной структуры металлического листа. В наиболее предпочтительном варианте все отверстия по меньшей мере в одном частичном объеме должны иметь размер, превышающий ширину профильного элемента профильной структуры металлического листа. Неожиданно высокие результаты позволяет получить сотовый элемент из листов фольги, размер каждого отверстия в которых по меньшей мере вдвое, предпочтительно вчетверо, прежде всего вшестеро, превышает ширину профильного элемента профильной структуры металлического листа.When developing, respectively, choosing the layout of the holes in the metal sheet, it is also necessary to proceed from the purpose of the honeycomb elements. Since in this respect it was impossible to turn to the previous experiment because of its absence, it was experimentally established that a honeycomb element made of foil sheets with holes, the largest size of which exceeded the width of the profile element of the corrugated profile structure of the metal sheet, primarily with holes, which and their smallest distance between their diametrically opposite edges of the contour still exceeded the width of the profile element of the profile structure, unexpectedly provided al high mixing efficiency of the fluid flow, respectively the catalytic conversion while significantly reducing the flow of catalytic material. The above size ratios should preferably be observed when making holes in at least partially profiled metal sheets, since in this case the holes completely cover the distance between two adjacent profile elements of the corrugated or otherwise profiled metal sheet structure. In the most preferred embodiment, all openings in at least one partial volume should have a size exceeding the width of the profile element of the profile structure of the metal sheet. Surprisingly high results make it possible to obtain a honeycomb element from foil sheets, the size of each hole in which is at least twice, preferably four times, especially six times greater than the width of the profile element of the profile structure of the metal sheet.

В другом предпочтительном варианте выполнения предлагаемого в изобретении сотового элемента по меньшей мере часть отверстий выполнена в виде удлиненных отверстий, наибольший размер каждого из которых совпадает с направлением его собственной главной оси и которые расположены таким образом, что сотовый элемент имеет зоны с различной жесткостью. Под удлиненным отверстием в данном контексте подразумевается прежде всего отверстие, контур которого имеет две расположенные диаметрально друг против друга скругленные, предпочтительно полукруглые, вершины, максимально удаленные друг от друга точки которых, соответственно точки перегиба которых определяют главную ось удлиненного отверстия, которое в предпочтительном варианте имеет на участке между этими вершинами проходящие параллельно друг другу кромки. Наибольший размер удлиненного отверстия в направлении его главной оси предпочтительно должен по меньшей мере вдвое превышать его размер, измеряемый перпендикулярно главной оси. При соблюдении этого условия между каждыми двумя соседними удлиненными отверстиями образуются перемычки. При этом такие удлиненные отверстия предлагается ориентировать их главными осями в окружном направлении, в радиальном направлении или в направлении средней оси сотового элемента, соответственно металлического листа или по меньшей мере в двух из этих направлений таким образом, чтобы сотовый элемент имел различную жесткость во множестве его зон. Под жесткостью при этом подразумевается способность отдельных зон сотового элемента сопротивляться деформации под действием внешних сил по меньшей мере в одном из вышеуказанных направлений. Сказанное, например, означает, что удлиненные отверстия в первой (прежде всего расположенной со стороны входа газа) зоне, а также при определенных условиях в третьей (расположенной прежде всего со стороны выхода газа) зоне расположены таким образом, что сотовый элемент обладает в этих зонах исключительно малой жесткостью, а во второй (расположенной прежде всего внутри) зоне обладает сравнительно высокой жесткостью. Рассмотрев, например, характеристики теплового расширения подобных сотовых элементов в системе выпуска ОГ автомобиля, можно обнаружить, что торцовые зоны сотового элемента расширяются, соответственно сжимаются под действием циклической знакопеременной термической нагрузки в гораздо большей степени, чем его средние зоны. Наличие же в сотовом элементе зон различной жесткости позволяет компенсировать, соответственно устранить подобные различия в величинах теплового расширения или же различия в прикладываемых к сотовому элементу нагрузках (например, из-за пульсации потока ОГ).In another preferred embodiment of the honeycomb element according to the invention, at least a part of the holes is made in the form of elongated holes, the largest of each of which coincides with the direction of its own main axis and which are arranged so that the honeycomb has zones with different stiffness. By an elongated hole in this context is meant primarily an opening whose contour has two diametrically opposed to each other rounded, preferably semicircular, vertices, the points of which are most distant from each other, respectively, the inflection points of which define the main axis of the elongated hole, which preferably has in the area between these peaks, the edges running parallel to each other. The largest dimension of the elongated hole in the direction of its main axis should preferably be at least twice its size, measured perpendicular to the main axis. Under this condition, jumpers are formed between every two adjacent elongated holes. Moreover, it is proposed to orient such elongated openings with their main axes in the circumferential direction, in the radial direction, or in the direction of the middle axis of the honeycomb element, respectively, of the metal sheet or in at least two of these directions so that the honeycomb element has different stiffness in many of its zones . In this case, rigidity is understood as the ability of individual zones of a cellular element to resist deformation under the action of external forces in at least one of the above directions. The foregoing, for example, means that the elongated holes in the first (primarily located on the gas inlet side) zone, and also under certain conditions, in the third (located primarily on the gas outlet side) zone are such that the honeycomb element has these zones extremely low rigidity, and in the second (located primarily inside) zone has a relatively high rigidity. Having examined, for example, the thermal expansion characteristics of such honeycomb elements in the exhaust system of an automobile, it can be found that the end zones of the honeycomb element expand, respectively, contract under the action of a cyclic alternating thermal load to a much greater extent than its middle zones. The presence of zones of different stiffness in the cellular element makes it possible to compensate, respectively eliminate such differences in the values of thermal expansion or differences in the loads applied to the cellular element (for example, due to pulsation of the exhaust gas flow).

При этом выполненные в виде удлиненных отверстий отверстия предпочтительно по меньшей мере частично смещать друг относительно друга в окружном направлении и/или в направлении радиуса и/или средней оси сотового элемента и/или разворачивать друг относительно друга их главными осями на некоторый угол. Сказанное означает, например, что:In this case, the holes made in the form of elongated holes are preferably at least partially offset relative to each other in the circumferential direction and / or in the direction of the radius and / or middle axis of the honeycomb element and / or rotated relative to each other by their main axes at a certain angle. The foregoing means, for example, that:

- отверстия расположены параллельными краевому участку металлического листа рядами, при этом отверстия в рядах (или группах рядов), расположенных последовательно в направлении, параллельном соединительному участку, смещены друг относительно друга по мере приближения к краевому участку или удаления от него (на одинаковую или переменную величину),- the holes are arranged parallel to the edge of the sheet metal sheet, while the holes in the rows (or groups of rows) arranged in series in the direction parallel to the connecting section are offset from each other as they approach or move away from the edge section (by the same or variable value ),

- отверстия расположены параллельными соединительному участку металлического листа рядами, при этом отверстия в рядах (или группах соседних рядов), расположенных последовательно в направлении, параллельном краевому участку, смещены друг относительно друга по мере приближения к соединительному участку или удаления от него (на одинаковую или переменную величину),- the holes are parallel to the connecting section of the metal sheet in rows, while the holes in the rows (or groups of adjacent rows) arranged in series in a direction parallel to the edge section are offset from each other as they approach or move away from the connecting section (by the same or variable value)

- отверстия ориентированы наклонно друг относительно друга, прежде всего своими главными осями, которые расположены не под прямым углом к краевым, соответственно соединительным участкам металлического листа,- the holes are oriented obliquely relative to each other, primarily by their main axes, which are not at right angles to the edge, respectively, connecting sections of the metal sheet,

- отверстия по меньшей мере на отдельных участках зон образуют своего рода решетчатую конструкцию,- openings in at least some parts of the zones form a kind of lattice structure,

- отверстия образуют между собой перемычки различной ширины и/или различной направленности относительно сотового элемента или- the holes form between themselves jumpers of different widths and / or different directions relative to the honeycomb element or

- отверстия расположены по схеме, представляющей собой комбинацию из рассмотренных выше схем их размещения, для придания сотовому элементу различной жесткости в направлении его осевой длины и/или в направлении по его радиусу и/или в его окружном направлении.- the holes are arranged according to a diagram representing a combination of the above arrangements for their placement, to give the honeycomb element different stiffness in the direction of its axial length and / or in the direction along its radius and / or in its circumferential direction.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления, которые, однако, не ограничивают объем изобретения, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:Below the invention is described in more detail on the example of some variants of its implementation, which, however, do not limit the scope of the invention, with reference to the accompanying drawings, which show:

на фиг.1 - металлический лист для изготовления предлагаемого в изобретении сотового элемента,figure 1 - metal sheet for the manufacture proposed in the invention of the honeycomb element,

на фиг.2 - вид в аксонометрии частично изображенного в разрезе предлагаемого в изобретении сотового элемента,figure 2 is a perspective view of a partially depicted sectional view of a honeycomb element according to the invention,

на фиг.3 - схематичный вид сбоку частично изображенного в разрезе каталитического нейтрализатора с предлагаемым в изобретении сотовым элементом и полостью под кислородный датчик,figure 3 is a schematic side view of a partially depicted in cross section of a catalytic converter with the proposed in the invention a honeycomb element and a cavity under the oxygen sensor,

на фиг.4 - схематичный вид в аксонометрии гофрированного металлического листа с отверстиями,figure 4 is a schematic perspective view of a corrugated metal sheet with holes,

на фиг.5 - схема, иллюстрирующая последовательность изготовления предлагаемого в изобретении сотового элемента,5 is a diagram illustrating a manufacturing sequence of a honeycomb element according to the invention,

на фиг.6 - вариант выполнения схематично изображенного металлического листа с удлиненными отверстиями и6 is an embodiment of a schematically depicted metal sheet with elongated holes and

на фиг.7 - схематичный вид сотового элемента с несколькими зонами различной жесткости.Fig.7 is a schematic view of a cellular element with several zones of different stiffness.

На фиг.1 показан металлический лист 1, который может быть гладким либо гофрированным и который используется для изготовления из него предлагаемого в изобретении сотового элемента 15. Этот металлический лист 1 имеет ширину L, которая в последующем соответствует осевой длине L изготавливаемого из него сотового элемента 15. Протяженность металлического листа 1 в другом направлении зависит от конструктивного типа изготавливаемого сотового элемента 15. В этом направлении металлический лист может иметь очень большой размер, если из него необходимо изготовить спирально свернутый сотовый элемент 15, или сравнительно малый размер, если из него и нескольких аналогичных металлических листов 1 сначала набирается пакет, который затем свертывается в рулон с получением сотового элемента 15. Толщина 26 металлического листа 1 может составлять от 20 до 80 мкм, предпочтительно от 40 до 60 мкм.Figure 1 shows a metal sheet 1, which can be smooth or corrugated and which is used to make the honeycomb element 15 according to the invention. This metal sheet 1 has a width L, which subsequently corresponds to the axial length L of the honeycomb element made of it 15 The length of the metal sheet 1 in the other direction depends on the design type of the honeycomb element being manufactured 15. In this direction, the metal sheet can have a very large size, if necessary o to produce a spirally folded honeycomb element 15, or a relatively small size, if a packet is first formed from it and several similar metal sheets 1, which is then rolled up into a honeycomb element 15. The thickness 26 of the metal sheet 1 can be from 20 to 80 μm, preferably from 40 to 60 microns.

Металлический лист 1 в отдельной его зоне (в данном случае на участке, обозначенном позицией 29) имеет большое количество отверстий 6, площадь 23 каждого из которых составляет от 1 до 120 мм². Предпочтительны отверстия 6 диаметром от 3 до 8 мм, более предпочтительно от 4 до 6 мм. Эти отверстия 6 по меньшей мере на отдельных участках расположены в правильном порядке, предпочтительно с равным шагом или интервалом D7 друг от друга. Однако порядок расположения отверстий можно также изменять по направлению от расположенного с входной стороны торца 12 сотового элемента к его расположенному с выходной стороны торцу 13, увеличивая при этом, например, плотность расположения отверстий, их диаметр и/или интервал D7 между ними. Эти параметры могут увеличиваться непрерывно либо дискретно (определенными приращениями). В некоторых случаях в зависимости от определенного назначения сотового элемента может также оказаться предпочтительным сначала увеличивать указанные параметры до максимальной величины в средней части металлического листа, а затем вновь уменьшать их в направлении расположенного с выходной стороны торца 13 сотового элемента. Отверстия 6 предпочтительно выполнять круглыми либо эллиптическими или овальными, ограничивая их наибольший размер (или диаметр) R6 величиной, равной 8 мм. Интервал D7 между отверстиями 6 должен выбираться с таким расчетом, чтобы площадь 24 поверхности металлического листа уменьшалась на 10-80%, предпочтительно 30-60%, от площади поверхности неперфорированного металлического листа.The metal sheet 1 in its separate zone (in this case, at the site indicated by 29) has a large number of holes 6, the area 23 of each of which is from 1 to 120 mm ² . Holes 6 with a diameter of 3 to 8 mm, more preferably 4 to 6 mm, are preferred. These openings 6, at least in separate sections, are arranged in the correct order, preferably with equal pitch or interval D7 from each other. However, the order of the holes can also be changed in the direction from the end element 12 located on the input side of the honeycomb to its end 13 located on the output side, while increasing, for example, the density of the holes, their diameter and / or the interval D7 between them. These parameters can increase continuously or discretely (in certain increments). In some cases, depending on the specific purpose of the honeycomb element, it may also be preferable to first increase these parameters to the maximum value in the middle part of the metal sheet, and then reduce them again in the direction of the honeycomb element located on the output side 13. The holes 6 are preferably made round or elliptical or oval, limiting their largest size (or diameter) R6 to 8 mm. The interval D7 between the openings 6 must be selected so that the surface area 24 of the metal sheet is reduced by 10-80%, preferably 30-60%, of the surface area of the non-perforated metal sheet.

Металлический лист 1 имеет обращенный к входной стороне краевой участок 2 без отверстий 6. Отверстия 6 предпочтительно не предусматривать и на обращенном к выходной стороне краевом участке 3 металлического листа. Отсутствие отверстий в указанных местах упрощает обработку металлического листа 1, обеспечивает возможность соединения металлических листов между собой на этих краевых участках и предотвращает при изготовлении сотового элемента 15 неравномерную деформацию ("разлохмачивание") расположенных с входной стороны торцов 12 сотового элемента или его расположенных с выходной стороны торцов 13. Обращенный к входной стороне краевой участок металлического листа имеет ширину R2 в пределах от 1 до 5 мм, а обращенный к выходной стороне краевой участок 3 металлического листа имеет ширину R3 в пределах от 1 до 5 мм. Металлический лист 1 имеет, кроме того, по меньшей мере один соединительный участк 4, на котором металлический лист 1 в последующем скрепляется с трубчатым кожухом 14. На этом соединительном участке 4 шириной R4 также предпочтительно не предусматривать отверстия 6. В конструкции тех сотовых элементов 15, в которых металлические листы 1 крепятся к трубчатому кожуху 14 обоими концами, на втором соединительном участке 5 шириной R5 также не должно иметься отверстий 6.The metal sheet 1 has an edge section 2 facing the input side without openings 6. Holes 6 are also preferably not provided on the edge section 3 of the metal sheet facing the output side. The absence of holes in these places simplifies the processing of the metal sheet 1, provides the ability to connect metal sheets to each other at these edge sections and prevents the uneven deformation ("loosening") of the ends of the honeycomb 12 located on the input side or located on the output side during the manufacture of the honeycomb element 15 end faces 13. The edge portion of the metal sheet facing the input side has a width R2 ranging from 1 to 5 mm, and the edge portion facing the output side is 3 m The metal sheet has a width of R3 ranging from 1 to 5 mm. The metal sheet 1 also has at least one connecting portion 4, on which the metal sheet 1 is subsequently fastened to the tubular casing 14. It is also preferable not to provide openings 6 in this connecting section 4 of width R4. In the construction of those honeycomb elements 15, in which the metal sheets 1 are attached to the tubular casing 14 at both ends, there should also be no holes 6 on the second connecting portion 5 of width R5.

В металлическом листе 1, который предназначен для изготовления из него сотового элемента 15 с полостью 7 под размещаемый в ней датчик 9, необходимо предусмотреть соответствующую полость 7. Согласно изобретению окружающий эту полость край 8 выполнен сплошным, без отверстий, что также упрощает обработку металлического листа 1 и обеспечивает получение полости 7 с ровными краями. Направление последующего потока текучей среды, которая может протекать через сотовый элемент 15, обозначено на чертежах стрелками S. Ширина В сплошного, не имеющего отверстий края 8 полости по всему ее периметру предпочтительно должна составлять по меньшей мере 1 мм.In the metal sheet 1, which is intended for the manufacture of a honeycomb element 15 with a cavity 7 for a sensor 9 placed therein, it is necessary to provide a corresponding cavity 7. According to the invention, the edge 8 surrounding this cavity is solid, without holes, which also simplifies the processing of the metal sheet 1 and provides a cavity 7 with smooth edges. The direction of the subsequent fluid flow, which can flow through the honeycomb element 15, is indicated in the drawings by arrows S. The width B of the continuous cavity having no openings 8 of the cavity around its entire perimeter should preferably be at least 1 mm.

На фиг.2 в аксонометрии показан предлагаемый в изобретении сотовый элемент 15 со схематичным изображением размера 22 частичного объема Т, занимаемого перфорированными частями металлических листов. В показанном на чертеже примере этот размер 22 отсчитывается от центра поперечного сечения сотового элемента, однако в другом возможном варианте частичный объем Т может иметь форму своего рода внутреннего, кольцевого полого цилиндра со стенкой любой толщины, которой в этом случае будет равняться размер 22, являющийся при этом соответствующим отрезком диаметра или радиуса поперечного сечения сотового элемента. В показанном на чертеже примере сотовый элемент 15 изготовлен из спирально свернутых гладкого 10 и гофрированного 11 металлических листов, которые на соединительном участке 4 соединены с трубчатым кожухом 14.Figure 2 is a perspective view showing the honeycomb element 15 according to the invention with a schematic representation of a size 22 of a partial volume T occupied by perforated parts of metal sheets. In the example shown in the drawing, this size 22 is counted from the center of the cross section of the honeycomb element, however, in another possible embodiment, the partial volume T may take the form of a kind of inner, annular hollow cylinder with a wall of any thickness, which in this case will be equal to size 22, which is this corresponding segment of the diameter or radius of the cross section of the honeycomb element. In the example shown in the drawing, the honeycomb element 15 is made of spirally rolled smooth 10 and corrugated 11 metal sheets, which are connected to the tubular casing 14 at the connecting portion 4.

На фиг.3 в виде сбоку с вырывом схематично показан каталитический нейтрализатор (преобразователь) 28 с полостью 7 под размещаемый в ней кислородный датчик 9. Поток ОГ может проходить через каталитический нейтрализатор 28 в направлении S от расположенного с входной стороны торца 12 до расположенного с выходной стороны торца 13. Со стороны расположенного с входной стороны торца 12 находится не имеющий отверстий краевой участок 2, а со стороны расположенного с выходной стороны торца находится не имеющий отверстий краевой участок 3. Между ними находится частичный объем Т, занимаемый перфорированными частями металлических листов и проходящий тем самым почти по всей осевой длине L сотового элемента 15. Сотовый элемент 15 имеет полость 7, которая либо выполнена в уже готовом сотовом элементе 15, либо образована полостями 7 в отдельных металлических листах 10, 11, выполненными в них в соответствующих местах еще до изготовления сотового элемента. В эту полость 7 можно ввести датчик 9, в частности кислородный датчик 9. Для получения полости 7 с ровными краями окружающий ее край 8 оставляют сплошным, не предусматривая на нем отверстий 6 в металлических листах 10, 11. Показанный на чертеже сотовый элемент 15 в сочетании с отверстиями 6 и полостью 7 под датчик 9 соответствует особо предпочтительному варианту его выполнения, поскольку отверстия 6, находящиеся по ходу потока ОГ перед датчиком 9, обеспечивают возможность перемешивания ОГ в сотовом элементе 15 в поперечном направлении, а измеряемое датчиком 9 значение благодаря этому с наибольшей достоверностью отражает фактический состав текучей среды во всем сотовом элементе 15.Figure 3 shows a schematic side view of a catalytic converter (converter) 28 with a cavity 7 under the oxygen sensor 9 located therein. The exhaust gas stream can pass through the catalytic converter 28 in the S direction from the end 12 located on the input side to the end located on the output side side of end face 13. On the side of end end 12 located on the input side there is a hole portion 2 not having openings, and on the side of the end located on the output side there is a hole portion not having openings 3. Between them is the partial volume T occupied by the perforated parts of the metal sheets and thereby extending along almost the entire axial length L of the honeycomb element 15. The honeycomb element 15 has a cavity 7, which is either made in the finished honeycomb element 15, or is formed by cavities 7 in separate metal sheets 10 , 11, made in them in appropriate places even before the manufacture of the honeycomb element. A sensor 9, in particular an oxygen sensor 9, can be introduced into this cavity 7. To obtain a cavity 7 with even edges, its surrounding edge 8 is left solid, without holes 6 in it in the metal sheets 10, 11. It is shown in the drawing a honeycomb element 15 in combination with openings 6 and a cavity 7 for the sensor 9 corresponds to a particularly preferred embodiment, since the openings 6, located along the exhaust gas flow in front of the sensor 9, allow the exhaust gas to be mixed in the honeycomb element 15 in the transverse direction, and the measured by the sensor 9, the value thereby most accurately reflects the actual composition of the fluid in the entire honeycomb element 15.

На фиг.4 в аксонометрии схематично показан гофрированный металлический лист 1 с отверстиями 6. Размеры гофрировки или профильной структуры металлического листа 1 можно описать, например, высотой Н и шириной А отдельных гофров, соответственно профильных элементов. Описанные выше преимущества, связанные прежде всего с перемешиванием потока ОГ в поперечном направлении, а также с экономичным изготовлением подобного сотового элемента 15, проявляются наиболее ярко в том случае, когда наибольший размер R6 отверстия 6 превышает ширину А профильного элемента профильной структуры металлического листа. В рассматриваемом варианте отверстия 6 имеют размер R6, соответственно диаметр, который примерно в три раза больше ширины А отдельного гофра синусоидальной гофрировки металлического листа 1. Отверстия 6 расположены при этом в правильном порядке, при котором в вершине каждого гофра или в углублении между каждыми двумя соседними гофрами по всей осевой длине участка 29, ограниченного неперфорированными краевыми участками R3, R2, R5 и R4 (на чертеже не показан) металлического листа 1 и образующего в сотовом элементе 15 указанный выше частичный объем Т, имеется по меньшей мере одно отверстие 6. В отношении доли, приходящейся на суммарную площадь отверстий 6 от площади 24 металлического листа, следует отметить, что отверстия уменьшают площадь 24 металлического листа прежде всего в пределах участка 29 на 30-60%, а в предпочтительном варианте уменьшают всю площадь 24 поверхности металлического листа (т.е. включая его неперфорированные края) на 20-40%.Figure 4 is a perspective view schematically showing a corrugated metal sheet 1 with holes 6. The dimensions of the corrugation or profile structure of the metal sheet 1 can be described, for example, by the height H and width A of the individual corrugations, respectively, of the profile elements. The advantages described above, associated primarily with the mixing of the exhaust gas flow in the transverse direction, as well as with the economical production of such a honeycomb element 15, are most pronounced when the largest dimension R6 of the opening 6 exceeds the width A of the profile element of the profile structure of the metal sheet. In this embodiment, the openings 6 have a size R6, respectively, a diameter that is approximately three times larger than the width A of the individual corrugation of the sinusoidal corrugation of the metal sheet 1. The holes 6 are arranged in the correct order, in which at the top of each corrugation or in the recess between each two adjacent corrugations along the entire axial length of the portion 29 bounded by the non-perforated edge portions R3, R2, R5 and R4 (not shown in the drawing) of the metal sheet 1 and forming the above partial volume T in the honeycomb element 15 , there is at least one hole 6. With respect to the proportion of the total area of the holes 6 of the area 24 of the metal sheet, it should be noted that the holes reduce the area 24 of the metal sheet primarily within the area 29 by 30-60%, and in the preferred variant reduce the entire surface area 24 of the surface of the metal sheet (i.e. including its non-perforated edges) by 20-40%.

Для размещения отверстий в пределах участка 29 с максимально возможной плотностью их предпочтительно располагать, как показано на фиг.4, с интервалом D7, который не должен быть больше нескольких значений ширины А профильного элемента профильной структуры металлического листа, прежде всего должен быть меньше 5, предпочтительно меньше 3, значений ширины А профильного элемента профильной структуры металлического листа 1. По соображениям сохранения механической устойчивости металлического листа в некоторых случаях при особых применениях сотового элемента 15 отверстия можно также располагать через интервалы D7, различающиеся между собой по величине в различных направлениях (например, в продольном и поперечном направлениях металлического листа), при этом в одном направлении предпочтительно соблюдать равные интервалы D7 между отверстиями 6.To place the holes within the region 29 with the highest possible density, it is preferable to arrange them, as shown in FIG. 4, with an interval D7, which should not be more than a few values of the width A of the profile element of the profile structure of the metal sheet, first of all it should be less than 5, preferably less than 3, the width A of the profile element of the profile structure of the metal sheet 1. For reasons of preserving the mechanical stability of the metal sheet in some cases with special applications of honeycombs The new hole element 15 can also be arranged at intervals D7, which differ in size in different directions (for example, in the longitudinal and transverse directions of the metal sheet), while in the same direction it is preferable to observe equal intervals D7 between the holes 6.

На чертеже показана также расположенная вблизи краевого участка R2 микропрофильная структура 27, высота которой существенно меньше высоты Н профильного элемента профильной структуры металлического листа. Назначение такой микропрофильной структуры может состоять, например, в том, чтобы ограничивать соединительный участок, поскольку таким путем между смежными слоями металлических листов 1 образуется небольшой зазор, который предотвращает в процессе пайки обусловленное капиллярными эффектами скапливание жидкого припоя на участке 29 и возможное образование на нем нежелательных соединений.The drawing also shows a microprofile structure 27 located near the edge portion R2, the height of which is substantially less than the height H of the profile element of the profile structure of the metal sheet. The purpose of such a microprofile structure may, for example, be to limit the connecting section, since in this way a small gap is formed between adjacent layers of metal sheets 1, which prevents the accumulation of liquid solder in section 29 and the possible formation of undesirable ones on it due to capillary effects compounds.

На фиг.5 схематично проиллюстрирован возможный, наиболее эффективный способ изготовления каталитического нейтрализатора. На первой стадии в металлическом листе 1 выполняют отверстия 6, которые в данном случае пробивают механически соответствующим дыропробивным устройством 16. На следующей стадии перфорированный металлический лист 1 подвергают профилированию, выполняя профильные структуры двумя зацепляющимися между собой фасонными инструментами 17 и получая в результате гофрированные металлические листы 11 с высотой Н и шириной А отдельных профильных элементов. Далее эти гофрированные, по меньшей мере частично перфорированные металлические листы 11 набирают в пакет вместе с гладкими (перфорированными или неперфорированными) металлическими листами 10 для последующего изготовления сотового элемента 15. Затем эти металлические листы 10, 11 совместно сворачивают в рулон и в таком виде помещают в трубчатый кожух 14. После набора металлических листов 10, 11 в пакет и/или их сворачивания в рулон особое значение при определенных условиях имеет расположение отверстий 6 в смежных металлических листах 10, 11 друг относительно друга. Одна из принципиальных возможностей выравнивания отверстий друг относительно друга состоит в их (почти полном) совмещении друг с другом. Соблюдение этого условия может оказаться предпочтительным, например, при необходимости избежать слишком высокой потери давления (которая может произойти при высокой турбулентности потока). Если же текучая среда набегает на вход сотового элемента 15 в основном равномерным потоком, то внутри сотового элемента 15 предпочтительно предусмотреть максимально возможное количество передних кромок, обеспечивающих завихрение потока. В последнем случае, таким образом, отверстия 6 в смежных слоях металлических листов 10, 11 целесообразно располагать со смещением друг относительно друга. Наряду с возможностью варьировать положение отверстий 6 друг относительно друга предпочтительно также варьировать различные параметры самих отверстий 6 еще при их совмещении друг с другом, соответственно наложении друг на друга. Так, например, в комбинации между собой можно варьировать интервалы D7 между самими отверстиями 6, их наибольший размер R6 или их контуры 25, а также их относительное положение в смежных слоях - металлических листах 10, 11.Figure 5 schematically illustrates a possible, most effective method of manufacturing a catalytic converter. In the first stage, holes 6 are made in the metal sheet 1, which in this case is punched mechanically with the corresponding punching device 16. In the next stage, the perforated metal sheet 1 is profiled, making profile structures with two shaped tools 17 interlocking with each other and, as a result, corrugated metal sheets 11 with a height H and a width A of individual profile elements. Next, these corrugated, at least partially perforated metal sheets 11 are stacked together with smooth (perforated or non-perforated) metal sheets 10 for the subsequent manufacture of the honeycomb element 15. Then these metal sheets 10, 11 are rolled up together and placed into such a roll the tubular casing 14. After the collection of metal sheets 10, 11 into a bag and / or their rolling into a roll, the location of the holes 6 in adjacent metal sheets 10, 11 is of particular importance under certain conditions in relative other. One of the fundamental possibilities for aligning the holes with respect to each other is their (almost complete) alignment with each other. Observance of this condition may be preferable, for example, if necessary, to avoid too high a pressure loss (which can occur with high flow turbulence). If the fluid rushes to the inlet of the honeycomb element 15 in a substantially uniform flow, then it is preferable to provide as many leading edges as possible inside the honeycomb element 15 to allow for swirling of the flow. In the latter case, thus, the holes 6 in adjacent layers of the metal sheets 10, 11, it is advisable to arrange with offset relative to each other. Along with the ability to vary the position of the holes 6 relative to each other, it is also preferable to vary the various parameters of the holes 6 themselves when they are combined with each other, respectively superimposed on each other. So, for example, in combination with each other, it is possible to vary the intervals D7 between the holes 6 themselves, their largest size R6 or their contours 25, as well as their relative position in adjacent layers - metal sheets 10, 11.

После нанесения припоя на металлические листы, прежде всего на их неперфорированные участки, соответственно краевые участки R1, R2, R3, R4 (эта стадия на чертеже не представлена), металлические листы соединяют между собой, а также с трубчатым кожухом 14 путем термической обработки в печи 18, прежде всего соединяют в ней пайкой твердым припоем в вакууме и/или в атмосфере защитного газа. В завершение на изготовленный таким путем носитель 19 для возможности его использования в конечном итоге в качестве каталитического нейтрализатора в системе выпуска ОГ автомобиля наносят каталитически активное покрытие 20.After applying solder to the metal sheets, primarily to their non-perforated sections, respectively, the edge sections R1, R2, R3, R4 (this step is not shown in the drawing), the metal sheets are connected to each other, as well as to the tubular casing 14 by heat treatment in an oven 18 are primarily connected therein by brazing in vacuum and / or in a protective gas atmosphere. Finally, a catalytically active coating 20 is applied to the carrier 19 made in this way so that it can ultimately be used as a catalytic converter in an automobile exhaust system.

Носитель 19 покрывают γ-оксидом алюминия, который образует покрытие с высокоразвитой поверхностью. Такая развитая поверхность, с одной стороны, обеспечивает достаточно большую площадь для фиксации катализатора (например, платины, родия и т.д.), а с другой стороны, служит для завихрения проходящего через каталитический нейтрализатор потока отработавших газов, обеспечивая особо интенсивный их контакт с катализатором. Подобное покрытие из γ-оксида алюминия обычно представляет собой смесь из алюмооксида переходного элемента и по меньшей мере одного промотирующего оксида, как, например, оксиды редкоземельных элементов, диоксид циркония, оксид никеля, оксид железа, оксид германия и оксид бария.The carrier 19 is coated with γ-alumina, which forms a coating with a highly developed surface. Such a developed surface, on the one hand, provides a sufficiently large area for fixing the catalyst (for example, platinum, rhodium, etc.), and on the other hand, serves to swirl the flow of exhaust gases passing through the catalytic converter, providing a particularly intense contact with a catalyst. Such a coating of γ-alumina is usually a mixture of transition element alumina and at least one promoting oxide, such as, for example, rare earth oxides, zirconia, nickel oxide, iron oxide, germanium oxide and barium oxide.

Способствующий катализу слой γ-оксида алюминия с высокоразвитой поверхностью наносят на носитель по известной технологии погружением сотового элемента 15, соответственно носителя 19 в жидкую дисперсию γ-оксида алюминия или набрызгиванием ее на сотовый элемент 15, соответственно носитель 19. Однако при нанесении дисперсии γ-оксида алюминия именно на перфорированные металлические листы 11 существует опасность образования сплошной, полностью перекрывающей отверстия 6 пленки из такой дисперсии. Вследствие этого в частичном объеме Т сотового элемента 15 плотность расположения отверстий стала бы меньше требуемой, из-за чего, с одной стороны, снизилась бы интенсивность поперечного перемешивания частичных потоков ОГ, на которые дробится общий поток ОГ при набегании на сотовую структуру с торца 12 сотового элемента 15, а с другой стороны, увеличился бы расход дисперсии γ-оксида алюминия. По этой причине покрытие из γ-оксида алюминия наносят в виброустановке 21, приводящей дисперсию γ-оксида алюминия и носитель 19 в относительное движение. Такое относительное движение может носить характер прежде всего непрерывных и/или периодических колебаний, импульсного воздействия (например, аналогичного удару молотком) или иных типов воздействия на носитель 19, которые можно также комбинировать между собой, прикладывая их в любой последовательности и/или в любых направлениях.A catalyzed layer of γ-alumina with a highly developed surface is applied to the carrier by the known technology by immersion of the honeycomb element 15, respectively, of the carrier 19 in a liquid dispersion of γ-alumina or by spraying it on the honeycomb element 15, respectively, of the carrier 19. However, when applying the dispersion of γ-oxide aluminum on perforated metal sheets 11 there is a danger of the formation of a continuous, completely overlapping hole 6 of the film from such a dispersion. As a result, in the partial volume T of the honeycomb element 15, the hole density would become less than required, due to which, on the one hand, the intensity of the transverse mixing of the partial exhaust gas flows, into which the total exhaust gas flow is fragmented when running onto the honeycomb structure from the end face 12 of the honeycomb, would decrease element 15, and on the other hand, the consumption of the dispersion of γ-alumina would increase. For this reason, the coating of γ-alumina is applied in a vibration unit 21, which brings the dispersion of γ-alumina and the carrier 19 in relative motion. Such relative motion may be primarily continuous and / or periodic oscillations, impulse effects (for example, similar to a hammer blow) or other types of effects on the carrier 19, which can also be combined with each other, applying them in any sequence and / or in any direction .

При воздействии непосредственно на дисперсию γ-оксида алюминия на нее наиболее предпочтительно воздействовать, например, с частотой, лежащей в ультразвуковом диапазоне. При этом на дисперсию можно воздействовать с частотой, лежащей в диапазоне от 20 кГц до 10 МГц. При опосредованном же воздействии на дисперсию γ-оксида алюминия, т.е., например, за счет сообщения вибрации носителю 19, его целесообразно приводить в вибрацию с частотой, лежащей в диапазоне частот слышимого звука, прежде всего воздействием на него с частотой от 20 Гц до 15 кГц, при которой обеспечивается снижение вязкости дисперсии γ-оксида алюминия на исключительно длительный период времени. В результате удается добиться равномерного распределения дисперсии. Помимо этого было установлено, что в завершение к носителю 19 и прежде всего после его извлечения из ванны с дисперсией γ-оксида алюминия наиболее целесообразно еще раз прикладывать импульсное воздействие, чтобы ни одно отверстие 6 гарантированно не осталось перекрыто пленкой из дисперсии γ-оксида алюминия.When acting directly on a γ-alumina dispersion, it is most preferable to act on it, for example, with a frequency lying in the ultrasonic range. In this case, the dispersion can be affected with a frequency lying in the range from 20 kHz to 10 MHz. When indirectly acting on the dispersion of γ-alumina, i.e., for example, due to the message of vibration to the carrier 19, it is advisable to bring it into vibration with a frequency lying in the frequency range of the audible sound, primarily by acting on it with a frequency of 20 Hz up to 15 kHz, which provides a decrease in the viscosity of the dispersion of γ-alumina for an exceptionally long period of time. As a result, it is possible to achieve a uniform dispersion distribution. In addition, it was found that at the end of the carrier 19, and especially after removing it from the bath with a dispersion of γ-alumina, it is most expedient to apply a pulsed action once again so that no hole 6 is guaranteed to remain covered by a film of a dispersion of γ-alumina.

После удаления избыточной дисперсии γ-оксида алюминия оставшееся в сотовом элементе покрытие из γ-оксида алюминия подвергают сушке и затем подвергают обжигу при температуре, обычно превышающей 450°С. Благодаря обжигу из покрытия удаляются летучие компоненты дисперсии γ-оксида алюминия, и остается термостойкий и способствующий катализу слой с высокоразвитой поверхностью. При необходимости этот процесс можно повторять многократно для получения слоя требуемой толщины.After removing the excess γ-alumina dispersion, the remaining γ-alumina coating remaining in the honeycomb cell is dried and then calcined at a temperature typically above 450 ° C. Due to firing, the volatile components of the γ-alumina dispersion are removed from the coating, and a heat-resistant and catalytic layer with a highly developed surface remains. If necessary, this process can be repeated many times to obtain a layer of the required thickness.

На фиг.6 схематично показан металлический лист 1 с отверстиями 6 удлиненной формы. В показанном на этом чертеже примере металлический лист 1 изображен вместе с его соединительными участками 4, 5 и краевыми участками 2, 3, при этом следует особо отметить, что отверстия 6 не должны располагаться по всей длине и/или ширине металлического листа 1. Металлический лист 1 условно разделен на четыре сектора (которые обозначены позициями I, II, III, IV). Выполненные удлиненными отверстия 6, наибольший размер R6 каждого из которых измеряется в направлении их собственной главной (большой) оси 30, расположены в секторах в различных положениях друг относительно друга. Выполненные удлиненными отверстия 6 по меньшей мере частично смещены друг относительно друга в окружном направлении 37 и/или в направлении радиуса 36 и/или в направлении средней оси 35 сотового элемента и/или развернуты друг относительно друга своими главными осями 30 на угол 31. В первом секторе главные оси 30 отверстий ориентированы в одном направлении и в соответствии с этим параллельны друг другу. Показанный на чертеже ряд отверстий 6 может постоянно повторяться в пределах одной зоны 32, 33, 34, однако в другом варианте можно также располагать ряды отверстий наклонно друг к другу и/или смещать отверстия 6 одного ряда относительно отверстий другого ряда. Во втором секторе удлиненные отверстия ориентированы в другом направлении по сравнению с отверстиями, расположенными в первом секторе, и размещены во втором секторе смещенными друг относительно друга рядами. Расположение удлиненных отверстий в третьем секторе отражает возможность комбинирования между собой рассмотренных выше схем их размещения.6 schematically shows a metal sheet 1 with holes 6 of an elongated shape. In the example shown in this drawing, the metal sheet 1 is shown together with its connecting sections 4, 5 and the edge sections 2, 3, it should be particularly noted that the holes 6 should not be located along the entire length and / or width of the metal sheet 1. Metal sheet 1 is conditionally divided into four sectors (which are indicated by the positions I, II, III, IV). The openings 6 made by elongated, the largest size R6 of each of which is measured in the direction of their own main (large) axis 30, are located in sectors in different positions relative to each other. The elongated holes 6 are at least partially offset relative to each other in the circumferential direction 37 and / or in the direction of the radius 36 and / or in the direction of the middle axis 35 of the honeycomb element and / or are rotated relative to each other with their main axes 30 at an angle of 31. In the first sector, the main axis 30 of the holes are oriented in the same direction and are accordingly parallel to each other. The row of holes 6 shown in the drawing can be constantly repeated within the same zone 32, 33, 34, however, in another embodiment, it is also possible to arrange the rows of holes obliquely to each other and / or shift the holes 6 of one row relative to the holes of another row. In the second sector, the elongated holes are oriented in a different direction compared to the holes located in the first sector, and are arranged in the second sector in rows offset from each other. The location of the elongated holes in the third sector reflects the possibility of combining among themselves the above schemes for their placement.

Расположение удлиненных отверстий в четвертом секторе позволяет придать ему сравнительно высокую жесткость и выполнить по типу решетчатой конструкции. При этом главные оси 30 каждых двух соседних отверстий 6 наклонены друг к другу под углом 31, составляющим предпочтительно от 30 до 60°. Подобную решетчатую конструкцию можно также получить, расположив рядами выполненные удлиненными отверстия 6 и ориентировав их главные оси 30 под углом к краевым участкам 2, 3, при этом в одном ряду все удлиненные отверстия должны быть ориентированы в одном и том же направлении, но смещены относительно отверстий соседнего, параллельного им ряда, в котором удлиненные отверстия ориентированы своими главными осями под другим углом к краевым участкам 2, 3. Удлиненные отверстия соседних рядов предпочтительно располагать таким образом, чтобы главные оси отверстий 6 одного ряда были ориентированы перпендикулярно главным осям удлиненных отверстий соседнего ряда и/или главные оси удлиненных отверстий одного ряда проходили через центр удлиненных отверстий соседнего ряда.The location of the elongated holes in the fourth sector allows you to give it a relatively high rigidity and perform the type of lattice design. Moreover, the main axis 30 of each two adjacent holes 6 are inclined to each other at an angle 31, which is preferably from 30 to 60 °. A similar lattice structure can also be obtained by arranging rows of elongated holes 6 and orienting their main axes 30 at an angle to the edge sections 2, 3, while in the same row all elongated holes should be oriented in the same direction, but offset relative to the holes adjacent, parallel to them row, in which the elongated holes are oriented by their main axes at a different angle to the edge sections 2, 3. The elongated holes of adjacent rows are preferably positioned so that the heads s axes of the holes 6 of one row were oriented perpendicular to the main axes of the oblong holes of the adjacent row and / or major axis of the elongated holes of one series of passes through the center of the adjacent row of elongated holes.

Различиями в рассмотренных выше схемах расположения отверстий 6 обусловлены различия в восприимчивости металлического листа 1 в отдельных секторах к внешней механической нагрузке. Так, например, первый сектор обладает сравнительно высокой жесткостью под воздействием нагрузки со стороны соединительных участков 5, 4, но в то же время обладает большей упругостью под воздействием нагрузки, прикладываемой в перпендикулярном указанному направлении. Прямо противоположными свойствами обладает сектор II. В соответствии с этим, варьируя ориентацию отверстий 6, можно регулировать жесткость сотового элемента 15 в отдельных его зонах 32, 33, 34. Сотовый элемент можно подразделять на такие зоны 32, 33, 34 в направлении его осевой длины L, в окружном направлении 37 или в направлении по радиусу 36. При необходимости сотовый элемент можно также подразделять не на три показанные на фиг.7 зоны, а на две или четыре и более зоны.The differences in the above arrangement of the openings 6 are due to differences in the susceptibility of the metal sheet 1 in individual sectors to external mechanical load. So, for example, the first sector has a relatively high stiffness under the influence of the load from the connecting sections 5, 4, but at the same time has greater elasticity under the influence of the load applied in the direction perpendicular to this direction. Sector II has exactly the opposite properties. Accordingly, by varying the orientation of the holes 6, it is possible to adjust the stiffness of the honeycomb element 15 in its individual zones 32, 33, 34. The honeycomb element can be divided into such zones 32, 33, 34 in the direction of its axial length L, in the circumferential direction 37 or in the direction of radius 36. If necessary, the cell element can also be subdivided not into the three zones shown in Fig. 7, but into two or four or more zones.

Применительно к большинству известных конструкций сотовых элементов предлагаемое в изобретении решение позволяет снизить расход материала покрытия при обеспечении высокой его эффективности обработки текучей среды и одновременно с этим позволяет целенаправленно регулировать свойства сотового элемента, такие как механическая стабильность, теплоемкость, теплопроводность и т.п., и согласовывать их с требованиями, обусловленными конкретными условиями его применения.In relation to most of the known designs of honeycomb elements, the solution proposed in the invention allows to reduce the consumption of the coating material while ensuring its high efficiency of processing the fluid, and at the same time allows to purposefully control the properties of the honeycomb element, such as mechanical stability, heat capacity, thermal conductivity, etc., and coordinate them with the requirements arising from the specific conditions of its use.

Claims

1. A metal honeycomb element (15) having an axial length (L) and made of metal sheets (1, 10, 11), which is given a profile structure that allows the flow of a fluid, primarily the exhaust stream, to pass through the honeycomb element (15) gases generated by the operation of the internal combustion engine in the direction (S) from the honeycomb element located on the input side of the end face (12) to its end face located on the output side (13) and which have at least portions of a plurality of holes (6), featuring The fact that it is in a partial volume (T), the axial length of which is at least 55% of the axial length (L) of the honeycomb element (15), and the radial size (22) is at least 20 mm, has openings (6 ) in all metal sheets (1, 10, 11) subject to the following conditions:

the area (23) of each of the holes (6) is from 1 to 120 mm ² ,

in a partial volume (T), the surface area (24) of the metal sheet due to the presence of holes (6) is reduced by 10-80%, preferably 35-60%, compared with the surface area of the non-perforated metal sheet,

the partial volume (T) ends at a distance (R2, R3) from each end (12, 13) of the honeycomb element, and therefore no hole (6) touches the end edges of the metal sheets or intersects with the end edges of the metal sheets.

2. The cell element (15) according to claim 1, characterized in that the area (23) of each of the holes (6) is from 5 to 60 mm ² .

3. The cell element (15) according to claim 1 or 2, characterized in that the partial volume (T) occupies more than 60%, preferably more than 90%, of the total volume (W) of the cell element.

4. The cell element (15) according to claim 1 or 2, characterized in that the holes (6) have rounded contours (25).

5. The cell element (15) according to claim 1 or 2, characterized in that the holes (6) have a round, oval or elliptical shape.

6. The cell element (15) according to claim 1 or 2, characterized in that the holes (6) are made by removing material from a continuous metal sheet (1).

7. The cell element (15) according to claim 1 or 2, characterized in that the holes (6) are already made in the manufacture of the metal sheet (1).

8. The cell element (15) according to claim 1 or 2, characterized in that the thickness (26) of the metal sheets (1, 10, 11) is from 20 to 80 μm, preferably from 40 to 60 μm.

9. The cell element (15) according to claim 1 or 2, characterized in that the minimum interval between each two holes (6) is 0.5 mm, preferably all intervals (D7) between the holes are approximately equal to each other.

10. The cell element (15) according to claim 1 or 2, characterized in that it consists of alternately alternating smooth (10) and corrugated (11) or of alternately alternating differently corrugated metal sheets.

11. The cell element (15) according to claim 1 or 2, characterized in that the density of the channels in it is from 200 to 1000 channels per square. inch, preferably from 400 to 800 channels per square. inch.

12. The cell element (15) according to claim 1 or 2, characterized in that the metal sheets (1, 10, 11) have additional microprofile structures (27) for influencing the flow, especially transverse microprofile structures and / or inverted type collar microprofile structures and / or flow guiding surfaces.

13. A cell element (15) according to claim 1 or 2, characterized in that it has a cavity (7) for a sensor placed therein, especially an oxygen sensor (9) located in a partial volume (T) or upstream him.

14. The cell element (15) according to claim 13, characterized in that on the edge sections (8) adjacent to the cavity (7), metal sheets (1, 10, 11) having a width (B) counted from the cavity (7) in ranges from 1 to 5 mm, no holes.

15. The honeycomb element (15) according to claim 1 or 2, characterized in that the metal sheets (1, 10, 11) at least in separate sections, especially in their non-perforated edge sections (2, 3), are one-piece, preferably brazing, interconnected at the ends (12, 13) of the honeycomb element.

16. A honeycomb element (15) according to claim 1 or 2, characterized in that it is placed in a tubular casing (14), inside of which metal sheets (preferably soldered with brazing alloy) are connected to it with its connecting sections (4, 5) ( 1, 10, 11), while the partial volume (T) does not touch the tubular casing (14), i.e. on the connecting sections (4, 5) of metal sheets (1, 10, 11) adjacent to the tubular casing (14), there are no openings (6).

17. The cell element (15) according to claim 1 or 2, characterized in that the largest size (R6) of the hole (6) is greater than the width (A) of the profile element of the profile structure of the metal sheet, especially each size (R6) of the hole is larger than the width ( A) a profile element of the profile structure of the metal sheet.

18. The cell element (15) according to claim 17, characterized in that all the holes (6) in at least one partial volume (T) have a size (R6) greater than the width (A) of the profile element of the profile structure of the metal sheet.

19. A cell element (15) according to claim 17, characterized in that the size (R6) of the hole (6) is at least twice, preferably four, especially six, greater than the width (A) of the profile element of the profile structure of the metal sheet.

20. The cell element (15) according to claim 1 or 2, characterized in that at least part of the holes (6) is made in the form of elongated holes, the largest size (R6) of each of which coincides with the direction of its own main axis (30) and which are arranged in such a way that the honeycomb element (15) has zones (32, 33, 34) with different stiffness.

21. The cell element (15) according to claim 20, characterized in that the holes (6) made in the form of elongated holes are at least partially offset relative to each other in the circumferential direction (37) and / or in the radius direction (36), and / or the middle axis (35) of the honeycomb element and / or are rotated relative to each other by their main axes (30) at a certain angle (31).