专利名称：具有内部保温的催化剂载体主体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种装置，用于在一个排气系统中尤其是内燃机排气系统中排出废气的催化转化，该装置具有一个催化剂载体主体，该催化剂载体主体装备许多可以让排出废气流过的通道，并且本发明涉及一种用于制造这种装置的方法。
为使内燃机中所含的碳氢化合物和一氧化碳得到尽可能完全的转化，催化转化器必须处于一个能对排出废气中各组分进行催化转化的最低温度。一般将该温度说成所谓的起动温度。该催化剂在冷的初始相期间被热的排出废气加热。人们还知道至少部分通电加热催化剂载体主体。为了在冷的初始相期间使污染物的输出尽可能低，及由于机械原因，业已提出将催化剂载体主体制成具有内部保温作用，以减少热量损耗到外罩或进入周围环境。
从DE36 02 134A1中，人们已知道一种用于排气系统中尤其是内燃机排气系统中排出废气的催化转化装置，该装置装备了一个安装在外罩内的金属制催化剂载体主体。该催化剂载体主体装备许多可以让排出废气流过的通道。按照DE 36 02 134的建议产生催化剂载体主体的内部保温，其中在催化剂载体主体的前面安装了一个沿径向向内的面环，所述面环的高度为该催化转化器直径的3-15％，但至少为1mm。利用该环在排出废气中产生一个涡流区，并利用该环避免排出的热废气与外面的环形区直接接触。
从DE G 87 12 267.7 U1中，人们知道一种用于排气系统中排出废气催化转化的装置。该装置包括一个催化剂载体主体，该催化剂载体主体装备许多用于排出废气的气流通道，该主体被装入套筒状外罩中。该外罩与催化剂载体主体绝热。因为催化剂载体主体安装在两个端环之间，所以得到保温，这些端环至少封闭住金属基体主体的外层，因而封闭住这种金属基体的外气流通道。这样，在催化剂载体主体的外区中，有一个封闭的空气间隙，该空气间隙不让排出的废气流过，而起着保温的作用。
本发明的目的是进一步研究改进用于排出废气催化转化的已知装置，这样使具有内部保温的催化剂载体主体的制造过程简化。另外，还提供了用于制造这种排出废气催化转化用装置的方法。
这一目的用具有按权利要求1所述特点的一种装置得以解决。相关权利要求的有关内容是有利的进一步发展。
与已知的用于排出废气催化转化的装置相反，在催化剂载体主体外部区域中封闭的空气间隙不是通过附加的环或类似物产生，而代之以将其中通道的自由流动截面部分地(也就是说在至少一个轴向部分中)利用通道壁沿排出废气流动方向的塑性变形来封闭。这样就简化了该装置的制造过程，因为不必再将一个套环或端环装入外罩中。如果该催化剂载体主体包括一些卷绕起来的金属片层，则在卷绕期间就可很容易地完成塑性变形。这样就简化了用于卷绕的催化转化器的制造方法，因为卷绕操作和塑性变形可以同时进行。
最好是在废气入口区封闭通道。在将一催化活性层加到催化剂载体主体上之前完成通道的塑性变形是有利的。通常利用流过催化剂载体主体的悬浮体来施加涂层(淡涂涂层)。可以这样安排催化剂载体主体，使得悬浮体流入在一侧封闭的那些通道。然后使淡涂涂层充满通道。它形成一种隔热作用。如果这样安排催化剂载体主体，使封闭的通道处于悬浮体进入催化剂主体的区域内，则通道不能用悬浮体充满。这就改善了保温作用，因为完全充满通道的催化剂载体层的热导率比通道中气体的热导率要好。在排出废气的入口和出口区封闭通道很有利。如果塑性变形不能完全封闭各个通道，则可用随后的封闭小空隙的涂层来补偿这点。
若用一种装置，其中催化剂载体主体中的通道构成一个通道位于另一个通道顶部上的层状，则有利的是封闭最多五层通道，最好是两层。这样，就得到一个在必须具有催化活性表面和必须隔热两者之间的有利的折衷方案，而不必显著增大催化剂载体主体的外部尺寸。
权利要求5的特点提供了按照本发明来制造用于排气系统中排出废气催化转化的装置的方法。该方法的有利的进一步发展是相关权利要求6-17的有关内容。
关于该方法，曾提出利用催化剂载体主体区中外环内的通道的塑性变形来沿排出废气流动方向部分封闭通道的自由流动截面。将催化剂载体主体在模具中压缩，就可以完成塑性变形。当催化转化器载体主体被压缩时，使载体主体的外部区域变形，由此通道被封闭。该压缩模具可以装有一个圆锥形或环形的壁。
不在模具中压缩催化剂载体主体，而是用一个冲模对外环形区施加力，也可完成通道壁的塑性变形，该冲模造成通道壁的塑性变形。在这种情况下该冲模可以是环形的，或者做成一个壁从里向外倾斜的形状。如果该冲模装备一个从里向外倾斜的壁，则通过通道壁的弯曲可以封闭通道的自由流动截面。若用一环形冲模则通道壁被压扁。
按照另一个有利的观念，曾提出在塑性变形期间，利用与施加力处相对的一端限制催化剂载体主体。其优点是催化转化器载体主体的各个层之间不会相互取代。
众所周知，各种催化转化器载体主体都包括许多交替配置的、并且最好是平滑的金属片层。这种金属制催化转化器载体主体被一个套管包围。因此提出这样在催化转化器载体主体的外面环形区进行套管和通道的塑性变形，以使通道的自由流动截面沿排出废气的流动方向被部分封闭。在套管中做成至少一个方向朝里的圆周卷边的形状，由此可以完成套管和通道的塑性变形。该卷边还可用于将催化剂载体主体连接到一个外罩上。
利用自由成形可以很方便地完成塑性变形。最好是利用滚压或加工来进行塑性变形。
下面将参照一些实施例来说明本发明内容的其它特点和优点，对这些实施例没有任何限制。为此在附图中示出
图1为一个催化剂载体主体和一个模具的示意图；图2示出一个模具的第二种形状；图3简略地示出一个载体主体，该载体主体在按照图2的模具中受到压缩；
图4示出一个催化剂载体主体和一种冲模的截面图；图5示出一个冲模的第二实施例；图6示出按照图4的一个己塑性变形的载体主体；图7示出一种通过用按照图5的冲模变形的己塑性变形的载体主体；及图8示出一个载体主体的部分截面。
催化转化器载体主体1装备许多可以让排出废气流过的通道2。这些通道2是通过将结构金属片12和金属片13的平滑层二者交替排列而构成的。每个通道都有一个自由流动的横截面4，该横截面4由通道壁11限定。该通道壁利用多层金属片12、13形成。为了在催化转化器载体主体1的外面环形区3中进行塑性变形，将所述载体主体在图1所示的模具7中压缩。为此，催化剂载体主体1可以例如用图1中未示出的冲模固定住，并相应地压入模具7中。在按照图1的例子中，利用一个工具14将该蜂窝状的主体1在模具中压缩。在模具7中形成环形的壁8。该环的宽度相当于蜂窝状主体1中待封闭的通道的宽度。一个外套15其内轮廓相当于催化剂载体主体的外轮廓，该外套15被连结到壁8上。
图2示出一个模具7的第二实施例。该模具7具有一个圆锥形结构的壁8。
图3示出一个蜂窝状的主体1，它在相应的按照图2所示的模具7中受到压缩。通道2在环形区3中被封闭。该载体主体的边缘区相应地构成一个角度。
建议不用在模具7中压缩载体主体1，而是利用冲模9或9’通过塑性变形来封闭通道2。该冲模9或9’可以前后移动，并装设一个环形突出部16。
冲模9’与冲模9不同之处在于，它装有一个从里向外倾斜的壁21。
载体主体1在图6和7中示出，其中在图6中以截面形式示出一个载体主体，在主体中，通道2已经在外面的环形区中用冲模9封闭。图7示出一个载体主体，此处采用按照图5的一个冲模9’。
制造来用于排气系统中尤其是内燃机排气系统中排出废气的催化转化装置具有一个被一套管10环绕的催化剂载体主体1，该载体主体1装备许多通道2，可将该装置制成在外面的环形区2中完成套管10和通道2的塑性变形，以便通道2的自由流动截面4沿排出废气的流动方向部分封闭。利用一个工具17可以进行塑性变形。该工具17装备一个圆盘18，该圆盘18在其外部边缘区具有一个基本上三角形的截面，它可围绕轴19转动。用力将圆盘18紧压住催化剂载体主体1和套管10，以便产生套管10和通道壁的塑性变形。相对于载体主体1产生一个圆周状卷边20。
工具17可以围绕催化剂载体主体1转动。也能以静止方式设置工具17而让催化剂载体主体1围绕其轴线转动。
卷边20的构形可以成阶梯式，在这种情况下工具17相应地前进。
图中标号明细表1催化剂载体主体2通道3环形区4流动截面5入口6出口7模具8壁9，9’冲模10套管11通道壁12、13金属片层14工具15外套16环17工具18圆盘19轴20卷边21壁
权利要求
1.用于在排气系统中尤其是内燃机排气系统中排出废气的催化转化装置，具有一个催化剂载体主体(1)，该催化剂载体主体(1)装备许多可以让排出废气流过的通道(2)，其特征在于，在该催化剂载体主体(1)的外部环形区(3)中，沿排出废气的流动方向，利用通道壁(11)的塑性变形至少部分封闭通道(2)的自由流动截面(4)。
2.按照权利要求1的装置，其特征在于，通道(2)在排出废气的入口(5)的区域中被封闭。
3.按照权利要求2的装置，其特征在于，通道(2)在排出废气的出口(6)的区域中被额外封闭。
4.按照权利要求1、2或3的装置，其中通道(2)做成一个通道在另一个通道顶上的层状，其特征在于，最多成五层，最好成两层，该通道(2)被塑性变形。
5.制造一种用于在排气系统中尤其是内燃机排气系统中排气废气的催化转化装置用的方法，该装置具有一个催化剂载体主体(1)，该催化剂载体主体(1)装备许多可以让排出废气流过的通道(2)，其特征在于，在该催化剂载体主体(1)的外部环形区(3)中，通道(2)进行塑性变形，以便该通道(2)的自由流动截面(4)沿排出废气的流动方向至少部分被封闭。
6.按照权利要求5的方法，其特征在于，该催化剂载体主体(1)在模具(7)中受到压缩，以用于使通道(2)变形。
7.按照权利要求6的方法，其特征在于，该催化剂载体主体(1)在一个具有圆锥形壁(8)的模具(7)中受到压缩。
8.按照权利要求6的方法，其特征在于，该催化剂载体主体(1)在一个具有环形壁(8)的模具(7)中受到压缩。
9.按照权利要求5的方法，其特征在于，利用一个冲模(9，9’)完成通道(2)的变形。
10.按照权利要求9的方法，其特征在于，利用一个环形冲模(9)完成变形。
11.按照权利要求10的方法，其特征在于，该环形冲模(9’)装有一个从里向外倾斜的壁(21)。
12.按照权利要求5-11中一项或多项的方法，其特征在于，在塑性变形期间，该催化剂载体主体(1)受到限制。
13.制造一种用于在排气系统中尤其是内燃机排气系统中排出废气的催化转化装置用的方法，该装置具有一个被套管(10)包围的催化剂载体主体(1)，该载体主体装备许多可以让排出废气流过的通道(2)，其特征在于，在该催化剂载体主体(1)的外部环形区(3)中进行套管(10)和通道(2)的塑性变形，以便通道(2)的自由流动截面(4)沿排出废气的流动方向至少部分被封闭。
14.按照权利要求13的方法，其特征在于，在套管(10)中至少做成一个朝向载体主体的圆周形卷边(20)的形状。
15.按照权利要求13或14的方法，其特征在于，通过自由成形完成塑性变形。
16.按照权利要求15的方法，其特征在于，通过滚压完成塑性变形。
17.按照权利要求15的方法，其特征在于，通过加工完成塑性变形。
全文摘要
对排气系统中尤其是内燃机排气系统中排出废气的催化转化提出的装置，该装置具有一个催化剂载体主体(1)，后者装备许多可以让排出废气流过的通道(2)。通道(2)的自由流动截面(4)沿排出废气的流动方向利用通道壁(11)的塑性变形而至少部分封闭，这处在催化剂载体主体(1)的外部环形区(3)中。该塑性变形可以例如用一个工具(17)完成。为此，该工具(17)装备一个可以绕着轴(19)转动的圆盘(18)。该圆盘(18)用力紧压住催化剂载体主体(1)和套管(10)，以便使套管(10)和通道壁(11)产生塑性变形。制造一个朝向载体主体(1)的圆周形卷边(20)。用于塑性变形的其它技术是可能的。用这种方法所封闭的外面通道形成一个相对于套管(10)的隔热作用，因而该催化剂载体主体(1)在冷的初始相中更迅速地被加热。
文档编号F01N3/28GK1161727SQ95195785
公开日1997年10月8日 申请日期1995年10月12日 优先权日1994年10月21日
发明者沃尔夫冈·毛斯, 罗尔夫·布吕克 申请人:发射技术有限公司