专利名称：用于汽车排气处理的特别是大型蜂窝体的制造技术
技术领域：
本发明涉及一种蜂窝体，该蜂窝体包括一壳体和多个具有曲线形轮廓 和预定长度的层，其中，每个所述层包括至少一个至少局部形成构造的金 属箔，从而形成大量具有通道横截面的通道。本发明还提出了一种制造蜂 窝体的方法和蜂窝体的一种具体应用。这种类型的蜂窝体特别用于汽车领 域中的排气处理。
背景技术：
这种类型的金属蜂窝体优选用金属箔构成，并在汽车内燃机的排气系 统中用作催化活性剂、吸附剂、氧化剂、还原剂和/或其他涂层的支承体。
在这些应用中，由于存在极大的热应力和动态应力，确保^r属箔之间以 及金属箔与壳体之间的持久的连接相当重要。金属箔通常通过接合技术、 特别是通过烧结、钎焊和/或焊接彼此相连和与壳体相连。为此，在相邻的 金属箔之间和在金属箔与壳体之间在所希望的连接部位上必须存在足够的 接触部位，这些接触部位可用作连接的基部。
为确保金属箔与壳体的牢固连接，EP 0245737Bl披露，通过将波紋 金属板层相对于平整金属板层缩短一预定距离便能够确保金属板层的端部 接触并紧贴管状壳套。这种紧贴由于不同的接触角而使更容易实现到管状 壳套的可靠连接。
WO 2005/033484公开了 一种用于制造具有层间长度差异的金属蜂窝 体的方法，其中，将多个平整金属箔和至少局部形成构造的金属箔布置在 一壳体中，所迷平整金属箔具有第一长度，形成构造的金属箔具有第二长 度，第一长度和第二长度之差根据预应力进行选择。在这种类型的蜂窝体
的传统制造中，如果将形成构造的金属箔在相当大的预应力作用下压入壳
体，则形成构造的金属箔将发生形变；鉴于这一事实，WO 2005/033484 所提出的制造方法仍然是为了确保金属箔的端部一致贴靠。
但是，特别是在其中的金属箔未螺线形巻绕而只是分层放置的蜂窝体 的构造中，在制造过程中会出现较大形变的区域和通过接合技术的连接形 成较差的区域。这例如可归因于非对称的金属箔的巻绕形式。但是，特别 是考虑到批量生产，存在由于蜂窝体具有通道横截面或多或少不同程度地 形变的区域而使构造不均匀的危险。这例如还会影响流过这种类型的蜂窝 体的排气的流动特性，从而在某些情况下可能需要根据排气的流型调整蜂 窝体。
此外，特别是在制造例如用于固定应用或用于载货车的大型蜂窝体时 还会产生其它问题。特别地，已经证明，很难过程可靠地控制对大批金属 箔和在巻绕过程中产生的力的处理。随着直径的增加，巻绕过程中非对称 性的影响以及/或者巻绕所需的力也明显变大。如果不能将金属箔巻绕或巻 曲成与壳体内部区域的轮廓大体一致的形体，则必须施加大的作用力以迫 使该形体进入壳体中；在某些情况下，由于壳体具有越来越薄的壁，因此， 壳体本身甚至会发生形变，这将导致与排气系统相结合时发生问题。
发明内容
基于此，本发明的目的在于减少或解决结合现有技术提出的问题。本 发明特别是意在说明一种蜂窝体，其区别特征在于，通道横截面的构造特 别一致，特别是在各金属箔之间或在金属箔与壳体之间实现有规定的连接 点。另外，本发明还意在说明制造这种类型的蜂窝体的方法，利用该方法 特别是能够利用小的作用力过程可靠地制造出大型的蜂窝体。优选地，本 发明还意在说明如何改造装置以适应于巻绕这种大型蜂窝体，以允许质量 不变的蜂窝体的平稳的批量生产。最后，本发明还意在说明这种类型的蜂 窝体的应用。
这些目的通过具有权利要求1所述的特征的蜂窝体和具有权利要求6
所述的特征的制造蜂窝体的方法实现。特别优选的构造在从属权利要求中 给出。应注意到，在权利要求中单独列出的特征可按工艺上有意义的任意 方式相互组合，以实现本发明的其它构造。
根据本发明的蜂窝体包括一壳体和多个具有曲线形轮廓和预定长度的 层，每个所述层包括至少一个至少局部形成构造的金属箔，从而形成大量 具有通道横截面的通道，其中，所述层中的大多数设计成具有彼此不同的 长度。
所述"层"设计成至少形成一系列通道。这例如可以通过堆叠形成构 造的金属箔来实现一一将一块平整的金属箔与一块形成构造的金属箔堆 叠，或者将两块平整的金属箔和设在两平整金属箔之间的形成构造的金属 箔堆叠。形成在层的整个长度上的金属箔的构造优选大体与正弦波类似， 但是，也可以具有之字形和/或矩形构造。由于金属箔彼此贴靠、并由于提 供了所述构造而形成通道，这些通道通常由至少两块金属箔界定。从而限
定了通道的通道横截面。该通道横截面特别具有半圆形、钟形、矩形、￡1 形或类似的构造。通道横截面的构造优选在整个层上是相同的。
金属箔优选由耐高温、耐腐蚀的材料制成。铝含量和铬含量高的钢材 特别适合于此。金属箔优选设计成厚度范围小于0.15mm、特别是在0.02mm 至0.12mm。原则上，金属箔也可设计成带有开孔、孔隙或叠置于构造部 上的微型构造(导流面、凸起等)。
这里提出将所述层中的大多数设计成具有彼此不同的长度。这首先意 味着蜂窝体由至少两层形成。蜂窝体优选包括数量多于5、 10甚至20的多 层。可将这些层布置成多个组，然后进行巻曲，这样，各组中的所有层都 具有不同于其它组的轮廓。也可以将所有的层相互堆叠并形成蜂窝结构， 以致所有的层都产生出大体相同的轮廓。这里可以形成不同的巻绕类型或 层的轮廓形状，特别是螺线形、S形、V形或W形。例如可同时考虑壳体 的构造选择巻绕类型；原则上可采用任何壳体横截面，特别是圓形、椭圆 形、多边形、三角形等壳体横截面。所有这些巻绕类型的共同特征在于， 所述层布置成具有曲线形轮廓，优选所述层完全是曲线形的、即不具有任
何平面部段。但是，轮廓的曲率则无关紧要；例如，可以存在不同的曲率 半径、凹入和/或凸出部段、弯转部位、鞍形部位等。
这种曲线形轮廓以及有时壳体的横截面形状会导致所述层发生不同程 度的形变，使得在巻绕、相互缠绕和/或巻曲完成后，这些层形成与壳体横 截面不一致的外部轮廓一一在层的长度相同的情况下。因此，迄今为止， 制造过程设置成使所述层具有可靠地填满整个壳体横截面的长度，层的突 出部段在压入壳体中时发生形变。
本发明提出将各层的层长选择成层的端部在装入壳体之前形成与壳体 横截面大体一致的轮廓，从而第一次偏离了所述方式。在该情况下，可以 考虑很多不同的壳体横截面，鉴于这样的事实，所述层中的至少大多数设 计成具有彼此不同的层长。特别优选将所有设置在蜂窝体中的层的长度设 计成具有不同的长度。迄今为止尚未考虑过这种概念，因为可以预料到， 在处理不同的层及相对于彼此定位这些层时会遇到很大的困难。
但是，已经发现，特别是在例如直径大于150mm、甚至大于200mm 的大型蜂窝体的情况下(它们除用在固定应用中还特别用于载货车中)， 能够过程可靠地和用较小的作用力将金属箔结合到壳体中，以至于金属箔 的构造几乎不发生形变，从而形成非常匀质的蜂窝结构。除改善了经过这 种类型的蜂窝体的排气的流动特性外，特别地，这还会使各金属箔之间以 及金属箔与壳体之间确定地接触，从而能通过接合技术以位置确定的方式 过程可靠地形成连接。这又使得能够有针对性地和持久地调节金属箔相对 于彼此以及金属箔与壳体之间的热膨胀性能；所述热膨胀性能特别是对于 大型蜂窝体而言非常重要。
按照蜂窝体的另一种结构，通道的至少95%的通道横截面是相同的。 极其特别优选地，所有通道横截面的至少98%是相同的；特别优选其中完 全仅通过金属箔界定的所有通道都具有相同的通道横截面的这种结构。这 特别是由于不同的层的长度而得以实现，将层的长度选择成层的端部只是 在壳体上终止而无显著形变，在这种情况下，可以无需形成构造的金属箔 的平整的端部部段以确保金属箔紧贴在壳体上，但是，必须确保与壳体接
触。这里应明确指出，即使存在常见的加工误差，通道横截面仍可^皮看作 是"相同的"。
另外提出金属箔中的大多数设计成具有彼此不同的长度。这特别是指， 即使在同 一层中的金属箔也可设计成具有彼此不同的长度。在这种情况下， 层的长度由一层中的金属箔的长度的平均值得到。由于所述层具有在小于10mm、特别是小于5mm的范围内的高度，在蜂窝体的这种构造中，即使 在相邻金属箔的弯曲性能略微不同时也能实现适配。
在某些应用中，使壳体具有至少一个曲线形壳体部段和使至少部分所 述层终止于该至少一个曲线形壳体部段上是有利的。这特别是指，所述层 抵靠所述曲线形壳体部段，但是，并不主要地紧贴某壳体部段(例如大于 10mm或6mm)。迄今为止所用的使层的端部紧贴壳体的方法需要耗费更 多的材料，并造成外侧通道的更剧烈的形变。由于提供了不同的层长，即 使在壳体具有曲线形构造时，也可以使层直接终止在壳体上。
此外，如果所述层形成与壳体的接触点，那么，至少部分接触点到相 邻接触点的距离设计成不相等是有利的。相邻接触点之间的距离的不均匀 构造主要受到层的巻绕类型和轮廓形状的影响。接触点的这种构造特别造 成均匀的径向预应力，并减小了边缘区域中的通道的形变。
最后，本发明还提出了一种蜂窝体，其中，金属箔彼此之间以及金属 箔与壳体之间形成接触部位，这些接触部位共同确定了总接触区域，总接 触区域中的至多50%的形成接合连接。优选采用其中至多仅30。/。、甚至至 多仅10%的总接触区域形成接合连接的构造。
特别是在彼此大致平行地延伸的直线形通道的构造中，在各金属箔之 间以及金属箔与壳体之间形成大量近乎线性的接触部位。从根本上来讲， 这些线性接触部位能够用于通过接合技术形成上述部件之间的连接，这些 接触部位的总体在这里称为"总接触区域，，。例如，如果接触部位为大致 线性的形式，那么，所得到的总接触区域便是线性接触部位之和，从而最 终可以确定总长度。另外，还应指出，各金属箔之间的接触部位占主要部 分，金属箔与壳体的接触部位所占的比例例如在小于10%的范围内、特别是为约5%。
现在这里提出，在总接触区域中至多50%实际形成接合连接，总接触 区域的其余部分不用于连接，相反，部件之间的松动接触允许滑移和不同 的热膨胀性能。所述接合连接优选形成为通过钎焊过程产生的焊接连接。 蜂窝体的接合连接的布置可在考虑热应力和蜂窝体所用材料的情况下根据 需要进行选择。特别地，接合连接可沿蜂窝体的径向、轴向和所希望的任 何其它方向以位置确定的方式相互独立地设置。例如，在蜂窝体的整个横 截面上，优选所有的接触部位仅在开头几毫米(例如6、 8或10mm)在端
侧连结，为此，在制造过程中，优选在各层之间以;^/或者在层与壳体之间
放置焊片。这样，根据蜂窝体的尺寸，甚至可以使少于30。/。的总接触区域 真正形成接合连接。也可利用印刷方法(Druckverfahren)(按滴施用， 例如已知的按需喷射、泡式喷射、连续喷射)将焊料精确涂覆在所希望的 接触部位。在该情况下，特别是利用这种方法，甚至可以使少于10%的总 接触区域形成接合连接。
本发明另一方面提出了一种制造蜂窝体的方法，该方法至少包括以下 步骤
a )成形多个具有预定长度的层，这些层分别包括至少一块至少局部形 成构造的金属箔，从而形成大量具有通道横截面的通道，并且，所述层的 大多数设计成具有彼此不同的长度；
b) 将多个层中的至少一些相互堆叠，以形成至少一个堆
c) 使所述至少一个堆变形，以使所述层产生曲线形轮廓；
d) 将所述至少一个堆设置在壳体中。 该方法特别适合于制造如上所述的根据本发明的蜂窝体。 关于步骤a)，应指出，层的成形可特别包括切割金属箔、使金属箔
形成构造、将金属箔相互堆叠、将金属箔相互对准、金属箔的临时连接(例 如用粘结剂或粘附剂)和其它操作。特别地，通过步骤a)形成至少一组 彼此相邻地布置的通道，优选地，每个通道一部分由形成构造的金属箔界 定， 一部分由平整的金属箔界定。
其次，才艮据步骤b)，将至少一些已成形的层相互堆叠。优选地，堆
的数量始终在1至6的范围内选择。
然后，根据步骤c)，使所述堆变形。这例如也可以分多个阶段进行， 例如，首先使每个堆变形、特别是弯曲或弯转，然后将这些堆相对于彼此 定位并一起^L巻曲、相互缠绕、弯曲或按类似的方式变形。在步骤c)完 成后，优选使堆或堆所包含的层在其整个长度上形成具有曲线形轮廓，特 别是存在具有不同的曲率半径的区域。
最后，根据步骤d),将所述堆设置在壳体中。在将堆设置在壳体中 之前和/或之后，可以在蜂窝体中和/或在蜂窝体上涂覆附加物，所述附加物 特别包括用于形成接合连接的物质(这里例如是粘合剂、粘结剂、防粘结 剂(例如蜡、油)、焊料等)。
另外，建议实施步骤b)时将堆的多个层相对于彼此错开布置。这意 味着，例如相邻的层不仅设计成具有不同的长度，而且相对于彼此错开布 置、即不形成共同的端部平面。而错开的样式和类型取决于壳体的构型和 金属箔的构造。在某些情况下，将即使位于同一层的金属箔彼此错开布置 可能也是有利的。
至少在步骤a)或b)中将多个层磁力固定也是有利的。由于层的长度 不同，以及/或者由于各层之间彼此错开，对堆或层的操作成为问题。这里 提出，利用至少一个磁体将层或金属箔或堆相对于彼此保持在确定的位置 上。这使得即使不用粘结剂也能够输送和/或储存层或堆，在该情况下，为 此所使用的操作设备可同时用于不同的层和/或蜂窝体。可利用磁力夹钳、 磁力支架等固定所述层。
已经说明，步骤c)可至少分成两个阶段进行，其中，进行下述操作 中的至少一种是有利的
-弯转(Umklappen)所述至少一个堆；
-将多个堆相对于彼此对准；
-将多个堆相互缠绕；
-利用第一工具使所述至少一个堆变形到第一尺度，利用至少一个第二工具使该至少一个堆进一步变形。
在最终具有大于150mm、特别是大于200mm的直径的蜂窝体的情况 下，实施上述操作特别有利。在两个阶段的巻绕过程中，可以实现通道只 略^f:形变以l或者仅使用较小的作用力的特别柔和的制造。
下面将对螺线形巻绕并通过多个具有不同长度的层(尽管不一定)形 成的蜂窝体加以说明。对于这种情况，以下过程可能是有利的
-成形包括至少一块至少局部形成构造的金属箔的层，从而形成大量通
道；
-利用夹持单元将所述层固定在端部区域中；
-旋转夹持单元，使层自身围绕夹持单元布置，并形成直径逐渐增大的 蜂窝体；
隱确定蜂窝体已达第一尺度；
國启动包括至少一个第二工具的单元，或导向单元、或驱动单元； -继续将所述堆铺放在蜂窝体的已经存在的圆周面上，直至达到所希望 的直径。
在这种情况下，特别参考结合图11的补充说明。可根据夹持单元的转 角和/或直接在蜂窝体上确定到达第 一尺度。
按照本方法其它有利的方面，通过步骤c)形成具有一直径的圆柱形 蜂窝结构，该蜂窝结构在装在壳体之前和之后具有最多5%的直径变化。 直径的变化优选在小于2%的范围内(例如相当于直径偏差小于3mm)。 这表明了通过根据本发明的方法所能形成的具有预定外部轮廓的蜂窝结构 的精度，以使外部轮廓非常接近于壳体横截面。使蜂窝结构的轮廓如此接 近于壳体横截面，以至于所有的^i缘区域(在非圆形壳体中)都能被一致 地填充，同时避免了在边缘区域的通道发生形变。但是，应确保层的端部 与壳体可靠地接触，以例如通过接合技术形成连接。
按照本方法的其它方面，在步骤e)中使蜂窝体在其周边上形变。换 句话说，在将堆设置在壳体中后，另外对蜂窝体进行进一步的、微小的塑 性变形，即所谓的"精整，，。为此，例如向壳体的周边均匀地施加沿径向向内的压力，从而将壳体精整成所希望的直径或预定的圆度或其它的形状 精度。同时，还可进行层或金属箔的内部"去应力"或"卸载，，，从而同 样确保层的端部与壳体的可靠接触。
另外提出，在步骤f)中，至少在金属箔之间或至少在金属箔与壳体之 间产生有限区域的接合连接，所述区域在蜂窝体的不同平面上形成不同。 优选既在各金属箔之间又在金属箔与壳体之间产生接合连接。
"有限区域的连接"特别是指，蜂窝体具有接合连接的区域和不接合 连接的区域，以补偿不同的热膨胀性能。所述区域可以是蜂窝体的大面积 部分或大体积部分，例如是星形区或朝向壳体的外围区，但是，所述区域
也可局限于一定数量的通道，例如少于IO个彼此相邻布置的通道。也可沿
通道方向存在有限区域的接合连接，从而在通道的整个长度上，形成通道 的金属箔不总是彼此相连。同样，优选采用其中总接触区域中例如最多
10%、特別地只有最多5%具有接合连接的蜂窝体结构。在不同的平面中 形成不同的接合连接。所述平面既可以认为是沿通道方向，也可以认为是 垂直于通道。原则上，还可以存在其中不设置接合连接的平面。
上述根据本发明的蜂窝体、或者通过根据本发明所述的方法制造出的 蜂窝体优选与汽车排气系统结合使用。极其和特别优选地，本发明提出用 于载货车的排气系统中，在该情况中，蜂窝体具有大于150mm的直径。
下面借助于附图详细说明本发明及其技术背景。附图还示出本发明的 特别优选的示例性实施例，但是，本发明并不局限于此。此外应该指出， 这些图是示意性的，因此，总体上不适合于表示尺寸关系。在附图中，
图1示出制造用于蜂窝体的层的实施例；
图2示出层的输送；
图3示出具有多个层的堆；
图4示出位于壳体中的具有巻绕的层的蜂窝体；
图5示出表示堆的层长的图表；
图6图示出层与壳体的接触点；
图7图示出在已知的蜂窝体制造方法中存在的技术问题;
图8示出蜂窝体制造方法的实施例的透视图9示出蜂窝体的细部；
图10图示出蜂窝体中具有接合连接的区域；
图ll示出用于蜂窝体的两步巻绕的装置；以及
图12示出带有蜂窝体的排气系统。
具体实施例方式
图1至4表示一种制造蜂窝体的方法，其中，图l表示层的成形，图 2表示将层输送到堆，然后根据图3形成所述堆，最后图4表示具有曲线 形轮廓的两个堆在壳体中的布置。
图l所示的装置包括一平整带输送装置26，其中，平整金属箔例如巻 绕在一巻轴上。平整带输送装置26 —方面将平整金属箔6输送给一波紋带 设备27,在该波紋带设备中，将平整金属箔6制成形成构造的金属箔6(例 如通过波紋轧制)。在所示示例中，为了形成层3，将一块形成构造的金 属箔6和一块平整的金属箔6相互组合，平整带输送装置26通过输送带 28输送平整金属箔6，该输送带28设计成带有用于固定平整金属箔6的磁 体29。两块金属箔6相互重叠布置，并一起输送给切断装置47，该切断装 置47利用无端金属箔6形成具有所希望的长度的层3。
如图2和3所示，利用夹钳30将如此形成的、包括一完全形成构造的 金属箔6和一完全平整的金属箔6的层3设置成堆15;同样，所述夹钳30 优选具有用于将所述层3磁力固定在适当位置的机构。现在借助于夹钳30 将多个层3 (至少一些具有相互不同的长度5)逐块相互堆叠，另外，使彼 此相邻地定位的层3之间具有偏移31。在所示的实施例中，可将7个层组 合以形成堆15。
现在，首先单独绕转两个堆15，从而将层3的两个端部定位在同一侧。 然后，使两个堆15相互缠绕，并装入图4所示的壳体2中，以形成希望的
蜂窝体l。用这种方法，蜂窝体l包括壳体2和通过层3形成的蜂窝结构 19，层3在蜂窝结构中设置成具有曲线形轮廓4。层3的端部直接抵靠在 壳体2的周边21上，周边21特别包括曲线形壳体部段9。层3在壳体部 段2区域中的接触点10优选适于通过接合技术建立层3和壳体2之间的连 接。为了表示蜂窝结构19,图4还部分地示出了具有通道7的结构。
图5表示蜂窝体1的层3的不同长度5的示例性实施例，如图4所示， 该蜂窝体构造成具有S形的层3的轮廓4。纵坐标绘制出层3的长度5，横 坐标绘制出堆15的层3的数量。由图可见，没有哪个层3具有与自身长度 5相同的两个相邻的层3，特别地，相邻的层3都不具有与特定层3相同的 长度5。还可以看出，在堆15中，层3的最大长度5和最小长度5之差可 能大于20mm、 50mm、甚至100mm。现在如果将图5所示的堆15巻曲成 S形，则在壳体2上形成接触点10,如图6所示。这里应注意到，接触点 10不是彼此距离11不变地形成，而是;f皮此距离11变化地形成。
图7举例表示在已知的制造方法中出现的成形误差。在图7左侧的图 中采用包括多个设计成长度一致的层3的堆15。在巻绕操作完成后，得到 的却是具有椭圆形轮廓的蜂窝结构19。如果希望将该蜂窝结构19装入一 圆柱形壳体2中，那么必须向突出的变形区域32作用特殊力，从而使形成 在该区域的通道发生变形。通过根据本发明的方法和根据本发明的蜂窝体 避免该问题。
图8表示用于具有预定长度5的层3的生产线的实施例，每个所述层 包括至少一块至少局部形成构造的金属箔6。这里利用波紋带设备27产生 波紋带34,该波紋带34与利用输送带28沿前进方向37输送的平整带33 一起同时输送到切断装置47。切断装置47同时从波紋带34和平整带33 制备出层3，这些层随后被放入中间栈槽35中。利用夹钳30将切下的层3 从中间栈槽35转移到堆置栈槽36中，所述夹钳30可沿不同的方向运动， 还可在适当时旋转；所述转移可实施成相对于相邻的层3具有所希望的对 准，例如具有一定的偏移量。最后，可以利用夹钳30将如此形成的堆15 转移到另一加工工位，其中，夹钳30优选设计成带有用于磁力固定层3
的才几构。
图9表示包括大量设置在壳体2中的层3的蜂窝体1的细部。每个所 述层3通过一块平整的金属箔6和一块形成波紋的金属箔6构成，从而形 成具有预定通道横截面8的通道7。完全由金属箔6形成的所有通道7的 通道横截面8大体相同。
从图9中还可看出，存在包括连接部14的区域。在所示的蜂窝体1 的实施例中，所有形成波紋的金属箔6设计成在与壳体2的接触部位12 具有连接14,该连接14为钎焊连接。尽管图9未示出平整金属箔6与壳 体2的接触部位12的连接14，但是，这些接触部位可至少在有些情况下 设计成具有类似的连接14。在蜂窝结构19内部，在金属箔6之间的接触 部位12上还设有有限区域连接14。可以看到，不同的层3设计成具有不 同数量的连接14，这些连接可按一定间距或变化间距设置。通过接合技术 区域性地形成连接14使得蜂窝体1能够在波动的热应力下比较自由地膨胀 和收缩——无论沿通道延伸的方向还是沿层3的延伸方向，无论是相对于 蜂窝体l的轴向还是径向。
图10中表示接合连接14的稍大一些的区域范围。在端面48区中，所 示蜂窝体i具有包括连接14的第一区域22，该区域22设置成大体位于壳 体2附近，并在子区中沿径向向内拓宽。4旦是，该端面区22并不沿轴线 49方向在蜂窝体1的整个深度上延伸，而是仅仅在部分深度上延伸。另夕卜， 在蜂窝体l内区中形成其它的具有连接14的区域22。在图10中示出有两 个垂直于轴线49的平面23，区域22不同地形成在蜂窝体1的所示平面23 中。
图11示出用于将至少一个层3螺线形巻绕以形成蜂窝体1的装置。层 3被从贮层室41引导至芯轴44，该芯轴44将层3的一端固定。芯轴44 是第一工具16的一部分，该工具使得芯轴44可以围绕其自身的轴线旋转 43。在巻绕过程的第一阶段，贮层室41处于固定位置，只通过芯轴44的 旋转43形成蜂窝体1。当达到预定尺度17、例如在50mm范围内的尺度 17时，开启第二工具18,以便继续制造蜂窝体l,直至蜂窝体达到所希望
的最终直径20。
图11表示了另外两个第二工具18,它们可单独使用或组合使用、独 立作用或用于协助第一工具16。上述第二工具18包括冲头39,该冲头例 如通过往复直线运动(Hubbeweung) 40与蜂窝结构19的一个端面48接 合或贴合。该第二工具18优选设计成具有驱动装置38，以使冲头39可与 芯轴44同步旋转。按照这种方法，旋转蜂窝结构19所需的力在多个驱动 装置38间进行分配，或者分布在蜂窝结构19的更大面积的端面48上，从 而即使当尺度17变大时也能确保层3围绕已经形成的蜂窝结构19均勻地 设置。沖头39还可设置成芯轴44的底座的一部分，或者设置在芯轴44 的周向区域中。另外，冲头39也可设计成具有多个凹部，这些凹部例如接 合在已经形成的蜂窝结构19的通道7中。此外，在力传递空间较大时，还 可采用等效的手私工具，如其他销钉、磁力板件等。
另外，还可以利用贮层室41本身形成第二工具18。在该情况中，贝i 层室41可相对于所形成的蜂窝结构19改变其位置，特别地可以围绕蜂窝 结构巡回运动，此时，到芯轴44的半径可以改变。从而可以描述一路径 42，其中，贮层室41 (类似于螺旋形)距离渐增地围绕蜂窝结构19运行， vMv而铺;改层3。该第二工具18也可设计成具有驱动装置38,以实施路径 42和/或实现贮层室41自身的旋转。
笫一工具16和第二工具18优选以相互协调的受控的方式工作。此外 可以设置用于确定当前尺度17、沖头39的定位和/或第二工具18相对于第 一工具16产生的相对运动的机构。
图12示出这里所述的蜂窝体1的优选的应用。图中示出了一辆载货车 形式的汽车25,其具有设计成柴油发动机45的内燃机。将发动机45产生 的排气沿流动方向46经由排气系统24送入多个功能不同的蜂窝体1，之 后，经净化的排气最终^皮排入大气中。在这种汽车25中^f吏用特别是直径大 于150mm的蜂窝体1。本文所述的蜂窝体1及其制造方法特别适于这种蜂 窝体l。
附图标记
l蜂窝体2壳体
3层4轮廓
5长度6金属箔
7通道8通道横截面
9壳体部段IO接触点
11距离12接触部位
13总接触区域14连接
15堆16第一工具
17尺度18第二工具
19蜂窝结构20直径
21周边22区域
23平面24排气系统
25汽车26平整带输送装置
27波玟带设备28输送带
29磁体30夹钳
31偏移量32变形区i戈
33平整带34波紋带
35中间栈槽36堆置栈槽
37前进方向38驱动装置
39冲头40往复直线运动
41贝i层室42路径
43旋转44芯轴
45发动机46流动方向
47切断装置48端面
49轴线
权利要求
1.蜂窝体(1)，包括一壳体(2)和多个具有曲线形轮廓(4)及预定长度(5)的层(3)，每个所述层包括至少一块至少局部形成构造的金属箔(6)，从而形成大量具有通道横截面(8)的通道(7)，其中，所述层(3)中的大多数设计成具有彼此不同的长度(5)。
2. 按权利要求1所述的蜂窝体(1)，其特征在于，至少95%的所述 通道(7)的通道横截面(8)相同。
3. 按权利要求1或2所述的蜂窝体(1)，其特征在于，所述金属箔 (6)中的大多数设计成具有彼此不同的长度(5)。
4. 按上述权利要求之任一项所述的蜂窝体(1)，其特征在于，所述 层(3 )形成与壳体(2 )的接触点(10 )，其中，对于至少一些接触点(10 )， 到相邻接触点(10)的距离(11)设计成不相等。
5. 按上述权利要求之任一项所述的蜂窝体(1)，其特征在于，所述 金属箔(6)彼此之间和与壳体(2)之间形成接触部位(12)，这些接触 部位共同确定了总接触区域(13)，至多50%的总接触区域(13)形成接 合连接(14 )。
6. 用于制造蜂窝体(1)的方法，至少包括以下步骤a)成形多个具有预定长度(5)的层(3)，每个所述层包括至少一块 至少局部形成构造的金属箔(6),从而形成大量具有通道横截面(8)的 通道(7 )，并且，所述层(3 )中的大多数设计成具有彼此不同的长度(5 );b )将多个层(3 )中的至少一部分相互堆叠，以形成至少一个堆(15 );c) 使所述至少一个堆(15)变形，以使所述层(3)产生曲线形轮廓 (4);d) 将所述至少一个堆设置在壳体(2)中。
7. 按权利要求6所述的方法，其特征在于，实施步骤b )使得堆(15 ) 的多个层(3)彼此错开布置。
8. 按权利要求6或7所述的方法，其特征在于，至少在步骤a)或b)中磁力固定所述多个层(3)。
9. 按权利要求6至8之任一项所述的方法，其特征在于，步骤c)至 少分两个阶段进行。
10. 按权利要求9所述的方法，其特征在于，进行如下操作中的至少 一种-弯转所述至少一个堆(15); -将多个堆(15)向对于彼此对准； -将多个堆(15)相互缠绕；-利用第一工具(16)使所述至少一个堆(15)变形到第一尺度(17)， 利用至少一个第二工具(18)使该至少一个堆(15)进一步变形。
11. 按权利要求6至10之任一项所述的方法，其特征在于，通过步 骤c)形成具有直径(20)的圆柱形蜂窝结构(19)，在将所述蜂窝结构(19)设置在壳体(2)中之前和之后，该蜂窝结构(19)具有至多5%的 直径(20)的改变。
12. 按权利要求6至11之任一项所述的方法，其特征在于，实施步 骤e)使蜂窝体(1)在其周边(21)上发生形变。
13. 按权利要求6至12之任一项所述的方法，其特征在于，实施步 骤f)，至少在金属箔(6)之间或至少在金属箔(6)与壳体(2)之间产 生有限区域的接合连接，所述区域(22)在蜂窝体(1)的不同平面(23) 中设计成不同。
14. 按权利要求1至5之任一项所述的蜂窝体、或按照按权利要求6 至13之任一项所述的方法制造的蜂窝体(1)的应用于汽车(25)排气系 统(24 )中。
全文摘要
本发明涉及一种蜂窝体(1)，其包括壳体(2)和多个具有曲线形轮廓(4)及预定长度(5)的层(3)，每个所述层包括至少一块至少局部形成构造的金属箔(6)，从而形成大量具有通道横截面(8)的通道(7)，其中，所述层(3)中的大多数设计成具有彼此不同的长度(5)。本发明还提出了一种用来制造蜂窝体的方法和蜂窝体的应用。
文档编号B01J35/04GK101198405SQ200680021585
公开日2008年6月11日 申请日期2006年6月9日 优先权日2005年6月17日
发明者J·霍格森 申请人:排放技术有限公司