金属蜂窝结构的结构及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种具有多个基本上相互平行布置的通道（２）的蜂窝结构（１）的方法，包括至少部分地形成结构的薄板（４、５）的层（３）和壳体（６），其特征在于，所述层（３）包括一定数量（Ｎ）个至少部分形成结构的薄板（５）和一定数量（Ｎ＋１）个平滑薄板（４），其中数量Ｎ＝１、２或３，并设有两个外部的平滑薄板（４）。按本发明专利技术的蜂窝结构（１）特别是用于汽车内燃机的废气系统中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有多个基本上相互平行设置的通道的蜂窝结构，所述蜂窝结构包括至少局部形成结构的薄板的至少一个层和一个壳体。此外本专利技术还涉及一种用于制造这种蜂窝结构的方法。这种蜂窝结构优选用作用于对汽车内燃机的废气进行处理的部件。
技术介绍
在移动设备的内燃机(例如汽油发动机或柴油发动机)的废气装置中的废气净化部件在机动车辆、割草机、电锯、摩托车等中通常有这样的任务，即转化或者(至少在一定时间段上)存储包含在废气中的有害物质。作为这种废气部件已知催化转化器、过滤器、吸附器或分离器。这里蜂窝结构提供非常大的表面，所述表面可与流过的或穿流过的废气发生接触。由此获得的与废气的紧密接触使得废气净化部件具有高效率。原则上已知由陶瓷或金属制成的这种蜂窝结构。为了制造这种蜂窝体，本领域的技术人员已知大量不同的制造方法，特别是挤出法或者还有利用接合技术连接部分部件，如薄板、纤维层、栅格结构等。由于这种废气净化部件始终要与内燃机(例如种类或构型上)的要求相匹配这一事实，希望可以用简单的制造方法制造这种蜂窝结构的大量不同的变型。这里在过去已经证明，可以以明显较高的变型多样性实现由至少局部形成结构的板层构成的金属蜂窝体，而不必对制造方法进行过度复杂的改进。对于这种金属蜂窝结构已知多种不同的结构可能性以及制造方法。首先区分两种常见的结构形式。一种由DE2902779示出的早期的结构形式是螺旋形的结构形式，在所述结构形式中，基本上是一个光滑的板层和一个形成波纹的板层相互叠置并螺旋形地卷绕。在另一种结构形式中，蜂窝体由多个交替布置的光滑板层与形成波纹的或不同地形成波纹的板层构成，其中所述板层首先形成一个或多个堆叠，所述堆叠相互缠绕。这里所有板层的端部都位于外部，并且可与壳体或套管相连，由此形成多个连接部，所述连接部可提高蜂窝体的耐久性。在EP0245737B1或WO90/03220中说明了这种结构形式的典型示例。长期以来还已知，所述板层配设有附加的结构，以控制流动和/或实现单个流通道之间的横向混合。这种结构的典型示例为WO 91/01178，WO91/01807和WO 90/08249。最后，还存在圆锥形的结构形式的蜂窝体，必要时也具有用于控制流动的其它附加结构。这种蜂窝体在例如WO 97/49905中有说明。此外还已知，在蜂窝体中留出一个用于传感器、特别是用于安装λ传感器的凹口。其示例在DE 88 16 154 U1中说明。为了制造这种蜂窝结构，特别还可参考以下公开文献WO98/34725、WO 97/06358、WO 97/00135。对于所引用的公开文献，通常将形成结构和平滑的板层交替地堆叠，接下来将其这样地卷绕和/或缠绕，以使其具有基本上对应于所述板层接下来要装入的壳体的形状的构型。在一些情况下，将形成结构和平滑的板层布置成堆叠或层，其中分别设有相同数量的平滑和形成结构的板层。此时，这样相互贴合的板层在两侧分别形成废气可流通的通道。特别是在利用较短的板层形成的蜂窝结构中，在形成利用接合技术的连接时可能出现问题。例如如果所述蜂窝结构具有小于30mm的最大尺寸(这里不对板层进行螺旋形的卷绕)，可能会出现形成结构的板层与其本身或与其它形成结构的板层的接触区域。特别是当所述层按S形或类似形式缠绕时会出现这个问题。这会导致所述结构相互作用，并从而使通道至少局部地出现故障。由此提高了在后面对蜂窝结构进行涂覆时堵塞通道或至少产生不同的涂层厚度的危险。这会造成例如蜂窝结构的流动阻力至少在部分区域升高。由此会导致不同的温度负荷、低的转化率以及在一些情况下连接在前面的内燃机的功率的下降。此外还存在这样的危险，即会形成对于施用用于形成利用接合技术的连接的附加材料—例如钎焊料—无法到达的局部段。所述以后没有连接或没有完全连接的局部区域会由于在废气系统中存在的极高的热和动态负荷而造成构件的破坏。
技术实现思路
由此出发，本专利技术的目的是，消除已知蜂窝结构的问题，特别是前面所述的问题。这特别是这样一个目的，即提供一种蜂窝结构，所述蜂窝结构的结构简单并且可以以较少的制造技术上的花费制造。这里均匀地形成废气可流通的通道、相邻的板层彼此之间以及与壳体可靠的连接也很重要。还应提供这样一种方法，从而可以工艺上可靠地进行特别是具有小长度或者说尺寸的蜂窝结构的制造。上述目的通过一种具有根据权利要求1的特征的蜂窝结构和一种具有根据权利要求8的特征的制造方法来实现。有利的设计方案分别在各从属权利要求中说明。这里要指出，这里单独说明的特征也可以按任意的相互组合形成有利的实施形式。即本专利技术涉及一种具有多个基本上相互平行布置的通道的蜂窝结构，所述蜂窝结构包括至少部分地形成结构的薄板的层和壳体。所述蜂窝结构的特征在于，所述层包括数量(N)个至少部分形成结构的薄板和数量(N+1)个平滑薄板，其中数量N＝1、2或3，并设有两个外部的平滑薄板。换句话说，特别是指所述一个层形成一种夹层结构，其中两个外部薄板是平滑的。“平滑的”薄板特别应理解为这样的薄板，所述薄板不具有波纹、压痕、折皱等。但这并不意味着，平滑薄板具有确定的(例如特别低)的表面粗糙度，或者没有按S形或类似方式卷绕。在两个外部的平滑的薄板之间布置有至少一个至少局部“形成结构”薄板。原则上也可以在所述两个外部平滑薄板之间布置多个薄板，并形成层，其中至少一个所述附加的薄板至少局部形成结构。但例如也可以设想，在所述两个外部平滑薄板之间设置一个包括多个交替布置的平滑和形成结构的薄板的堆叠。此外可以设想，一个薄板例如只是一部分形成结构，但同样还可具有平滑段。由此布置在内部的(平滑的和)形成结构的薄板在两侧(即在大面积的表面上)至少局部地形成通道壁。与此不同，这样对所述至少一个层进行布置以形成蜂窝结构，即所述外部的平滑薄板只朝向一侧，即朝向布置在内侧的至少局部形成结构的薄板形成通道。所述外部的平滑薄板向外至少局部地贴合在其本身上，或贴合在相邻的外部平滑薄板上，或贴合在壳体上。这里所述外部的平滑薄板这样地相互贴合，从而不会形成废气可流通的通道。通过设置两个外部的平滑薄板可确保，避免彼此相邻布置的形成结构的薄板的段直接接触。这可以使蜂窝结构在结构上的缺陷部位减少，从而可确保通道在蜂窝结构横截面上的均匀分布。所述外部的平滑薄板的直接贴合还使得在对蜂窝结构进行热处理时，例如作为钎焊工艺的一部分，可在所述平滑薄板之间形成利用接合技术的连接部。这种连接部在其初始阶段处主要是扩散过程，所述扩散过程会导致局部的扩散焊接部。从而可确保所述层彼此之间或者彼此相邻布置的外部平滑薄板的耐久的连接。由此还可以避免“伸缩”现象，在发生这种现象时，相邻的层由于在废气系统中出现的负荷彼此相对滑移。根据彼此相邻布置的所述外部平滑薄板彼此压合的压力或者在热处理之前装入壳体所用的压力的不同，这种扩散连接可以在整个接触面上形成。对于(特别是考虑到这种蜂窝体的热膨胀性能)应该防止形成完全的连接的情况，可以在(平滑的或形成结构的)薄板上设置一种特别可抑制扩散连接形成的物质。为此例如一种专门的涂层是特别合适的，如氧化钛、氧化铝等。但这种钝化层不仅可以布置在所述外部平滑薄板之间，也可以布置在所述平滑薄板与壳体之间。根据所述蜂窝结构的一种有利的实施形式，所述层这样卷绕和/或本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有多个基本上相互平行布置的通道（２）的蜂窝结构（１），包括至少部分地形成结构的薄板（４、５）的层（３）和壳体（６），其特征在于，所述层（３）包括一定数量（Ｎ）个至少部分形成结构的薄板（５）和一定数量（Ｎ＋１）个平滑薄板（４），其中数量Ｎ＝１、２或３，并设有两个外部的平滑薄板（４）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M福伊特，J彼得斯，F库尔斯，L维尔斯，
申请(专利权)人：排放技术有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]