专利名称：具有旋转固紧保持的后处理元件的排气系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及排气系统，并且更具体地，本发明涉及诸如催化转化 器或排气滤清器的排气后处理元件的固紧方面的改进。
背景技术：
催化转化器元件和排气滤清器元件用于恶劣的环境中。排气系统 中的温度从环境温度到接近排气温度的升温之间循环变化。另外，由 发动机和正在运行的车辆或设备引起振动。考虑到这些温度和振动， 对将后处理元件充分地固紧在通常是排气系统中的金属薄板壳体内带 来了挑战。现有的后处理装置通常使用含蛭石的陶瓷纤维垫，它随着温度升 高而膨胀。该膨胀垫被径向地压靠在后处理元件上，以提供保持力， 防止后处理元件相对于金属薄板外壳轴向移动。该外壳又被端部凸缘 轴向地限制在消音器壳体内。在一些情况下，膨胀垫不能提供足够的 保持力，以防止后处理元件轴向移动。在现有技术的一项公知技术方 案中，通过在膨胀垫的端部的围绕后处理元件的金属网或钢丝绳，提 供了稳定器，且金属薄板外壳被径向向内扎在(dub)该膨胀垫上并且 超出后处理元件的轴向端，以将稳定器和垫子以及后处理元件限定并 轴向保持住。后一种扎在上面的设计与仅含膨胀垫的设计相比增强了 耐久性。2002年07月24日提交的共同拥有的待审美国专利申请 10/202,126号提出并解决了在上面提及的扎在上面的设计中发现并找 到原因的问题。业已发现，在扎在上面的设计中，由于排气系统的热 量和/或振动的原因，后处理元件仍将受到移动。这个问题的原因被确定为被扎入的金属薄板外壳本身由于排气系统的热量和/或振动而容 易展开，即径向向外移动，这又使稳定器和/或垫子和/或后处理元件产 生了上面提及的不希望的轴向移动。通过引入扎入-保持器，接合并保 持金属薄板外壳的扎入端，并且防止扎入端的径向向外变形(否则会 因为排气系统的热量或振动而产生向外变形)，上面提及的扎入端的 展开问题在防止其径向向外变形或展开的情况下而得以解决。发明内容本发明对上面提及的问题提供了另一种技术方案。
图1是根据本发明的排气系统的侧面剖视图。 图2是图1中2-2处所示部分的放大视图。 图3是示出了根据本发明的旋转-成形的透视图。 图4是一个替代性实施例的侧面剖视图。
具体实施方式
图1示出了一种排气系统10，其具有诸如催化转化器和/或排气滤 清器的排气后处理元件12，用于使废气在远侧相对的第一和第二轴向 端16和18之间沿着轴线14通过排气后处理元件12，如入口流动箭头 和出口流动箭头20和22处所示。热膨胀垫24，例如包含蛭石的陶瓷 纤维垫，围绕着排气后处理元件12，并且它具有远侧相对的第一和第 二轴向端26和28，这两个轴向端中至少一个，优选为两个，与排气后 处理元件12对应的端部16和18中的一个轴向间隔开各自的轴向间隙 30和32。优选均为金属网或金属丝或编织绳的稳定器34和36围绕排 气后处理元件12设置，并分别位于轴向间隙30和32中。优选为金属 薄板的壳体38围绕热膨胀垫24以及稳定器34和36，并且轴向延伸超 出排气后处理元件12的端部16和18中的至少一个，优选为两个。所 述壳体具有围绕相应稳定器34和36的稳定段40和42，见图1和图2。参照图2，壳体38具有第一直径D1的主要段44，其围绕垫子24 并沿着第一轴向方向(例如图2中的向左方向)从稳定段42轴向地延 伸。壳体具有第二直径D2的管道段46，其沿着第二轴向方向(例如 图2中的向右方向)从稳定段42轴向地延伸。所述第二轴向方向与所 述第一轴向方向相反。所述第二直径D2小于所述第一直径Dl。壳体 的入口端(图1中的左端)优选的是类似的，并具有管道段48，其直 径小于主要段44的所述第一直径D1并且在图1中从稳定段40轴向地 向左延伸。在本优选实施例中，主要段44和稳定段40、 42以及管道 段46、 48是单个整体部件。见图2，稳定段42具有与主要段44融合在一起的第一轴向端50、 与管道段46融合在一起的第二轴向端52，和跨越在稳定段42的第一 和第二轴向端50和52之间的旋转-减小直径部分54，并且该旋转-减小 直径部分54: a)在排气后处理元件12的端部18向内朝向排气后处理 元件12径向地偏压稳定器36;和b)图2中，在垫子24的端部28朝 向垫子24向左轴向地偏压稳定器36。在优选实施例中，在排气后处理 元件12的拐角53和壳体的稳定段42的轴向端52之间有一微小的间 隙51。网或绳36被夹紧在拐角53和壳体的稳定段42的轴向端52之 间的这个间隙51内，如网或绳36的夹紧部分55处所示。壳体38和 排气后处理元件12以及垫子24在轴向间隙32处形成横截面三角形的 腔体56。该三角形的腔体由下列边形成由壳体的稳定段42提供的第 一边；由排气后处理元件12提供的第二边，其在图2中从排气后处理 元件12的端部18向左轴向地延伸至垫子24的端部28;和由垫子24 的端部28提供的第三边，其在壳体的稳定段42的所述第一轴向端50 从排气后处理元件12径向向外延伸至壳体。见图1和2，壳体38具有第二旋转-减小直径部分58，该第二旋 转-减小直径部分58沿着管道段46横跨，并提供小于直径D2的直径 D3。在一个实施例中，第二旋转-减小直径部分58的直径沿着连续锥 体减小，当该连续锥体在图1和2中向右延伸时径向向内逐渐变细。壳体在入口侧的另一端可以同样地具有直径沿着连续锥体减小的旋转-减小直径部分60，当该连续锥体在图1中向左延伸时径向向内逐渐变 细。将要描述的旋转过程不仅为稳定部件34、 36提供所述的固紧保持 和径向及轴向偏压，而且还能够在58和60处提供长椎体，长锥体被 认为对流动分配的改进是有利的，尤其是对大直径排气后处理元件12。在图2所示的实施例中，壳体的管道段46具有从壳体的稳定段 42的轴向端52轴向向右延伸的、直径为D2的第一部分62，和从该第 一部分62轴向向右并径向向内延伸的第二部分64。第二部分64是第 二旋转-减小直径部分。第二旋转-减小直径部分64和第一旋转-减小直 径部分54通过两者之间的壳体的管道段46的第一部分62轴向间隔开， 该第一部分62具有所述直径D2。图3示出了用于制造上面描述的排气系统的优选方法。排气后处 理元件12和垫子24以及稳定器34和/或36在壳体的上述直径减小之 前被轴向填装入壳体38中。然后，将壳体装到套管66中，以用于在 其中进行旋转。当壳体旋转时，将辊压头(roller ram) 68沿着壳体轴 向并径向向内移动，以按照命令执行包括在旋转-减小直径部分42和旋 转-减小直径部分58处的上述旋转-减小。在图3中可将心轴70轴向向 右移动到一个位置，用以在旋转-减小时支撑入口和/或出口 。图4示出了又一个实施例，并且为了便于理解，图4使用了和前 面相同的附图标记。具有多个穿过其中的流动孔74的流动扩散板72 设置在入口管道段48中。壳体38在流动扩散板72处具有沿着管道段 48横跨的旋转-减小直径部分76，用以将流动扩散板在管道段中机械地 固定并锁紧到位。旋转-减小直径部分60在流动扩散板72的相对轴向 侧上从排气后处理元件12沿着管道段横跨。旋转-减小直径部分76轴 向间隔在旋转-减小直径部分40和60之间。旋转-减小直径部分76提 供小于直径D2的直径D2a。旋转-减小直径部分60提供小于直径D2a 的直径D3。在另一方面，除了上述的期望的保持特征之外，本排气系统还对 垫子24提供了期望的密封，阻止空气流动侵入并防止烟尘等污染。应当理解的是，在权利要求范围内的各种等同物、替代物和修改 都是可能的。
权利要求
1.一种排气系统，包括排气后处理元件，用于使废气轴向地通过其中的远侧相对的第一和第二轴向端；围绕着所述元件的垫子，该垫子具有远侧相对的第一和第二轴向端，所述垫子的所述端中的至少一个与所述元件的所述端中的对应的一个被轴向间隙轴向地间隔开；围绕着所述元件的稳定器，其位于所述轴向间隙中；围绕着所述垫子和所述稳定器的壳体，其轴向地延伸超出所述元件的所述一端，所述壳体具有围绕所述稳定器的稳定段、围绕所述垫子且沿着第一轴向方向从所述稳定段轴向地延伸、具有第一直径的主要段，以及沿着第二轴向方向从所述稳定段轴向地延伸、具有第二直径的管道段，所述第二轴向方向与所述第一轴向方向相反，所述第二直径小于所述第一直径。
2. 根据权利要求l所述的排气系统，其中所述主要段、稳定段以 及管道段是单个整体部件。
3. 根据权利要求2所述的排气系统，其中所述稳定段具有与所述 主要段融合在一起的第一轴向端、与所述管道段融合在一起的第二轴 向端，和横跨在所述稳定段的所述第一轴向端和第二轴向端之间的旋 转-减小直径部分，并且两者a)在所述排气后处理元件的所述一端处 向内朝向所述排气后处理元件径向地偏压所述稳定器；且b)在所述垫 子的所述一端处沿着所述第一轴向方向朝向所述垫子轴向地偏压所述禾急定器o
4. 根据权利要求3所述的排气系统，其中所述排气后处理元件是 催化转化器。
5. 根据权利要求3所述的排气系统，其中所述排气后处理元件是 排气滤清器。
6. 根据权利要求3所述的排气系统，其中所述垫子是热膨胀垫。
7. 根据权利要求3所述的排气系统，其中所述垫子是陶瓷纤维垫。
8. 根据权利要求3所述的排气系统，其中所述稳定器从下面一组 中选择金属网；金属绳；编织绳。
9. 根据权利要求3所述的排气系统，其中所述壳体是金属薄板。
10. 根据权利要求3所述的排气系统，其中所述壳体的所述稳定 段的所述第二轴向端与所述元件被间隙间隔开，其中所述稳定器被夹 紧在所述元件与所述壳体的所述稳定段的所述第二轴向端之间的所述 间隙内。
11. 根据权利要求3所述的排气系统，其中所述壳体和所述元件 以及所述垫子在所述轴向间隙处限定出截面三角形的腔体，所述三角 形腔体由下列三边限定由所述壳体的所述稳定段提供的第一边；由 所述元件提供的第二边，其沿着所述第一轴向方向从所述元件的所述 一端轴向地延伸至所述垫子的所述一端；和由所述垫子的所述一端提 供的第三边，其在所述壳体的所述稳定段的所述第一轴向端处从所述 元件径向向外延伸至所述壳体。
12. 根据权利要求ll所述的排气系统，其中所述稳定器位于所述 三角形腔体中。
13. 根据权利要求3所述的排气系统，其中所述壳体具有沿着所 述管道段横跨的第二旋转-减小直径部分，该第二旋转-减小直径部分提供小于所述第二直径的第三直径。
14. 根据权利要求13所述的排气系统，其中所述第二旋转-减小直 径部分沿着径向向内逐渐变细的连续锥体减小直径。
15. 根据权利要求3所述的排气系统，其中所述壳体的所述管道 段具有沿着所述第二轴向方向从所述壳体的所述稳定段的所述第二轴 向端轴向地延伸、具有所述第二直径的第一部分，和从所述第一部分 沿着所述第二轴向方向轴向地且径向向内地延伸的第二部分，所述第 二部分是第二旋转-减小直径部分，并且其中所述第二旋转-减小直径部 分和所述第一旋转-减小直径部分由位于两者之间的、具有所述第二直 径的所述壳体的所述管道段的所述第一部分轴向地间隔开。
16. 根据权利要求3所述的排气系统，包括位于所述管道段中的 流动扩散板，并且其中所述壳体在所述流动扩散板处具有沿着所述管 道段横跨的第二旋转-减小直径部分，以将所述流动扩散板在所述管道 段中机械地固定到位。
17. 根据权利要求16所述的排气系统，其中所述壳体具有在所述 流动扩散板的与所述元件的相反轴向侧沿着所述管道段横跨的第三旋 转-减小直径部分，所述第二旋转-减小直径部分轴向地间隔在所述第一 和第三旋转-减小直径部分之间，所述第二旋转-减小直径部分提供小于 所述第二直径的第三直径，所述第三旋转-减小直径部分提供小于所述 第三直径的第四直径。
18. —种用于制造排气系统的方法，包括提供沿着轴线轴向延 伸的壳体；将排气后处理元件和垫子以及稳定器插入所述壳体中，所 述排气后处理元件具有用于使废气轴向地通过其中的远侧相对的第一 和第二轴向端，所述垫子围绕着所述元件被安置并具有远侧相对的第 一和第二轴向端，所述垫子的所述端中的至少一个与所述元件的所述端中的对应的一个被轴向间隙轴向地间隔开，所述稳定器围绕着所述 元件被安置并位于所述间隙中，所述壳体轴向延伸超出所述元件的所 述一端；为所述壳体提供围绕着所述稳定器的稳定段，围绕着所述垫 子并沿着第一轴向方向从所述稳定段轴向地延伸、具有第一直径的主 要段，以及沿着第二轴向方向从所述稳定段轴向地延伸、具有第二直 径的管道段，所述第二轴向方向与所述第一轴向方向相反，所述第二 直径小于所述第一直径；使所述主要段、稳定段和管道段成为单个整 体部件，所述稳定段具有与所述主要段融合在一起的第一轴向端，和 与所述管道段融合在一起的第二轴向端；通过旋转-减小其一部分的直 径形成所述稳定段，以提供横跨在所述稳定段的所述第一和第二轴向 端之间的旋转-减小直径部分，并且该旋转-减小直径部分a)在所述元 件的所述一端向内朝向所述元件径向地偏压所述稳定器；且b)在所述 垫子的所述一端沿着所述第一轴向方向朝向所述垫子轴向地偏压所述稳、定器。
19. 根据权利要求18所述的方法，包括通过旋转-减小其直径形成 所述稳定段，使得所述壳体和所述元件以及所述垫子在所述轴向间隙处限定截面三角形的腔体，并且通过下列三边限定所述三角形腔体 由所述壳体的所述稳定段提供的第一边；由所述元件提供的第二边， 其沿着所述第一轴向方向从所述元件的所述一端轴向地延伸至所述垫 子的所述一端；和由所述垫子的所述一端提供的第三边，其在所述壳 体的所述稳定段的所述第一轴端处从所述元件径向向外延伸至所述壳 体。
20. 根据权利要求18所述的方法，包括在第二旋转-减小直径部分 处旋转-减小所述壳体，该第二旋转-减小直径部分沿着所述管道段横 跨，并提供小于所述第二直径的第三直径。
21. 根据权利要求18所述的方法，其中所述壳体的所述管道段具 有沿着所述第二轴向方向从所述壳体的所述稳定段的所述第二轴向端轴向地延伸、具有所述第二直径的第一部分，和从所述第一部分沿着 所述第二轴向方向轴向地延伸并径向向内延伸的第二部分，且该方法 包括沿着第二旋转-减小直径部分旋转-减小所述壳体，该第二旋转-减 小直径部分沿着所述管道段的所述第二部分与沿着所述稳定段的所述 第一旋转-减小直径部分轴向地间隔开，所述第二旋转-减小直径部分和 所述第一旋转-减小直径部分由两者之间的、具有所述第二直径的所述 壳体的所述管道段的所述第一部分轴向地间隔开。
22. 根据权利要求18所述的方法，包括在所述管道段中提供流动扩散板，并且在第二旋转-减小直径部分旋转-减小所述壳体，所述第 二旋转-减小直径部分在所述流动扩散板处沿着所述管道段横跨，以将 所述流动扩散板在所述管道段中机械地固定到位。
23. 根据权利要求22所述的方法，包括在第三旋转-减小直径部 分处旋转-减小所述壳体，所述第三旋转-减小直径部分在所述流动扩散 板的与所述元件的相反轴向侧沿着所述管道段横跨，所述第二旋转-减 小直径部分轴向地处在所述第一和第三旋转-减小直径部分之间，所述 第二旋转-减小直径部分提供小于所述第二直径的第三直径，所述第三 旋转-减小直径部分提供小于所述第三直径的第四直径。
全文摘要
一种旋转固紧保持系统，将热膨胀垫、稳定器和排气后处理元件接合并保持在排气系统中，并提供可靠的轴向和径向定位，且对热膨胀垫提供保护性密封。
文档编号B01D53/54GK101257962SQ200680008155
公开日2008年9月3日 申请日期2006年4月25日 优先权日2005年5月2日
发明者托马斯·O·罗伊, 斯蒂芬·P·齐贝尔 申请人:弗利特加尔公司