專利名稱：帶雙套裝置的催化轉(zhuǎn)化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶外套的催化轉(zhuǎn)化器，具體涉及汽車用的帶外套的催化轉(zhuǎn)化器，這種催化轉(zhuǎn)化器包括至少一個金屬制的、廢氣可通過的、蜂窩狀催化劑載體及一個支撐該載體的套管。
已知有很多種形式的金屬催化劑載體，例如歐洲專利A-0 245 737描述的那種。這些催化劑載體可用薄鋼板制成或用粉末冶金方法制造?？刂朴山蛔儫嶝?fù)荷在這種裝置中造成的機械應(yīng)力對這種載體的耐用度具有特別重要的意義。這可以通過構(gòu)形或通過一種特別形式的外套來實現(xiàn)。歐洲專利A-0 212 243描述了一種催化劑載體用的支撐裝置，通過該支撐裝置使催化劑載體能夠不受應(yīng)力地縱向伸展。這種裝置只有一個套管，該套管帶間距地同心地圍繞住催化劑載體。
在許多結(jié)構(gòu)形式的催化劑載體中，例如也在歐洲專利A-0 245 737描述的催化劑載體中，仍然不能摒棄用一個套管直接套住蜂窩體本體并支撐著蜂窩體的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的在于為催化轉(zhuǎn)化器提供一種外套，這種外套結(jié)構(gòu)簡單、造價也較低廉，并且在用于容積大于1立升的大型催化劑載體時仍能經(jīng)得住交變熱負(fù)荷。
達到上述目的的解決方案在于，一個基于穩(wěn)定性的考慮而設(shè)置的內(nèi)套管被一個外套管大致同心地圍繞住。兩個套管之間的距離最好約為1至5毫米。內(nèi)套管在一端上與外套管的端部固定連接，最好是以環(huán)形焊道焊接在一起。內(nèi)套管的另一端可自由伸入外套管內(nèi)并可在溫度升高時不受阻擋地伸展。這種外套結(jié)構(gòu)有如下的重要優(yōu)點首先，由于內(nèi)套管毋須承受內(nèi)部壓力，因此內(nèi)套管可以做得比一般的套管薄得多，例如只有0.1-1毫米厚。由此，并由于外加的外套管起隔熱的作用，內(nèi)套管跟催化劑載體在一起熱起來比較快，所達到的總體溫度比不帶外套的情況為高。這就降低了催化劑載體內(nèi)部的熱應(yīng)力。此外，內(nèi)套管沒有暴露在外界影響之下，如濺水的影響，因此在材料選用時毋須考慮這些因素，例如可以選用最適合做這種內(nèi)套管的鐵素體材料。再者，由于內(nèi)套管不再執(zhí)行任何密封功能，因此也不需要由密蔽的金屬薄板構(gòu)成?？刹捎枚嗫捉饘俦“?，既能大大地減輕重量，又可節(jié)約大量材料。開孔的型式、形狀及大小可在很寬的范圍內(nèi)變化，但最好能采用開孔大小約為1厘米、開孔面積約為50％的金屬薄板。
在本發(fā)明的實施例中，在內(nèi)套管超出一定的軸向長度的情況下，將內(nèi)套管附加支承在一個滑配接合座內(nèi)是很有效的。由此就抑制了振動并避免了振動性斷裂。
這樣的一種滑配接合座可以例如通過在外套上的環(huán)形的或間斷的內(nèi)凹槽來形成。環(huán)形內(nèi)凹槽同時提高外套的穩(wěn)定性及抑制其發(fā)出的噪聲，這在各種不同的應(yīng)用場合下將會是有優(yōu)點的。
在本發(fā)明的實施例中，外套管承受了裝置的總體結(jié)構(gòu)的密封職能、固定到汽車的排氣裝置上的職能和保護整個裝置使其不受外部影響的職能，而內(nèi)套管只用于保持催化劑載體本體的形狀穩(wěn)定和支撐催化劑載體本體。外套管最好能夠用奧氏體材料制成。
如果在一個外套管內(nèi)容納兩個催化劑載體，則上述外套裝置特別有利。由于各種原因它是有意義的，例如高功率等級汽車用的主催化轉(zhuǎn)化器的情況，對例如一個外徑為10到15厘米的約3立升的給定容積，不裝設(shè)一個單體的催化劑載體而設(shè)置兩個或多個沿軸向相繼設(shè)置的催化劑載體段是有利的。一方面，這樣的催化劑載體段易于制造，另一方面，在這樣的催化劑載體段之間的中間空間會形成廢氣旋流并從而提高了轉(zhuǎn)化率。采用具有不同軸向長度的、配置有不同通道數(shù)量與/或不同的起催化作用的涂層的催化劑載體段也是很有效的。在本發(fā)明的實施例中還提供了一個好的結(jié)構(gòu)，在一個外套管內(nèi)設(shè)置兩個催化劑載體段。兩個催化劑載體段的內(nèi)套管以其相應(yīng)的一端固定連接到外套管的相應(yīng)外端上，最好是焊接。兩個內(nèi)套管的可縱向自由伸展的內(nèi)端最好能相對互相插套，第一內(nèi)套管相應(yīng)縮小，或相應(yīng)擴大第二個內(nèi)套管。這樣就形成了一個滑配接合座。隨著裝置升溫，相互插套愈來愈深，因此在任何工況下均能可靠地支撐著兩個催化劑載體。還可以通過例如內(nèi)凹槽作為在內(nèi)、外套管之間的另外方案的或輔助的滑配接合座。
用上述的雙套裝置還能夠簡單地把整個催化轉(zhuǎn)化器裝置裝到排氣裝置上，例如可把常規(guī)的連接件套到伸出的內(nèi)套筒的端頭上并與外套焊接起來。
附圖以部分地示意的形式示出了本發(fā)明的實施例。


圖1是由兩個帶雙外套裝置的催化劑段構(gòu)成的催化轉(zhuǎn)化器裝置；圖2是圖1的催化轉(zhuǎn)化器裝置的一個派生型，帶有另一種端部結(jié)構(gòu)并在外套管上附加了一個用以支承內(nèi)部裝置的內(nèi)凹槽；圖3是圖1的催化轉(zhuǎn)化器裝置的另一個派生型，外套由兩部分構(gòu)成以適應(yīng)軸向長度較大的催化轉(zhuǎn)化器裝置；圖4是本發(fā)明在單體式催化轉(zhuǎn)化器中的應(yīng)用。
圖1借助一個大容積催化轉(zhuǎn)化器來示范本發(fā)明的原理，催化轉(zhuǎn)化器由兩個催化劑載體1、2組成。去掉其中一個催化劑載體并相應(yīng)縮短外套管8的長度就得出了本發(fā)明在單體式催化轉(zhuǎn)化器中應(yīng)用的基本結(jié)構(gòu)(見圖4)。這也相應(yīng)適用于圖2和圖3。
在圖1中，催化轉(zhuǎn)化器裝置具有第一金屬蜂窩體1和第二金屬蜂窩體2，這兩個蜂窩體分別被第一內(nèi)套管3和第二內(nèi)套管4包圍著。兩個內(nèi)套管3、4的兩端均突出金屬蜂窩體1、2本體之外。其中，第一內(nèi)套管3的內(nèi)端突出端有一個縮頸6，該縮頸插進第二內(nèi)套管4的內(nèi)端項圈7的內(nèi)部并在該處與后者一起構(gòu)成一個滑配接合座5。在兩個蜂窩體1、2之間是一個中空的混合腔14，廢氣在通過第一個金屬蜂窩體1后可在這里再一次充分混合。第一內(nèi)套管3的外端部有一環(huán)形外凸緣13，第二內(nèi)套管4的外端部也有一環(huán)形外凸緣12。外套管8推過這兩個外凸緣12、13而套在催化劑載體組合上并以環(huán)形焊道10、11固定在外凸緣12、13上。兩個內(nèi)套管3、4的外端均突出外套管8一些，使圖中用虛線表示的連接件15可以容易地一直推入到外套管的止位上。因此，催化轉(zhuǎn)化器裝置可以毫無問題地連接到汽車的排氣裝置上，在一些情況下，焊道10、11甚至可用來同時把連接件15、內(nèi)套管3、4和外套管8連接在一起。這里要補充說明的是，圖1不是按比例的，而只是用來解說本發(fā)明的裝置的原理性結(jié)構(gòu)。特別須指出的是，內(nèi)套管3、4可能比外套管8薄得多。此外，混合腔14的軸向長度比圖中所示的要短得多。重要的是，縮頸6的長度要讓套在其上的項圈7在兩個內(nèi)套管3、4受熱膨脹時有足夠的活動余地。蜂窩體1、2可能有不同的軸向長度和不同的每單位截面的通道數(shù)量。
如圖2和圖3所示，有不同的連接內(nèi)、外套的結(jié)構(gòu)和不同的裝置端部結(jié)構(gòu)。此外，可以一個蜂窩體或兩個蜂窩體都靠外套的內(nèi)凹槽支承住。圖2示出了兩個帶內(nèi)套管23、24的金屬蜂窩體21和22，這兩個內(nèi)套管跟圖1所示的一樣通過一個縮頸26和一個外伸的項圈27相對套插并形成一個滑配接合座25。在這個實施例中，外套28上有一個環(huán)形內(nèi)凹槽20，其槽深相當(dāng)于內(nèi)套裝置和外套裝置之間的距離29。在軸向長度較大的催化轉(zhuǎn)化器裝置中，一個這樣的內(nèi)凹槽20能夠防止蜂窩體21、22出現(xiàn)振動，同時又不限制蜂窩體的軸向運動自由度。降低了發(fā)出的噪聲是其附帶的優(yōu)點。
圖3示出了一種催化轉(zhuǎn)化器裝置，其外套管由兩部分38a、38b組成，這兩部份在38c處相互連接在一起。該連接部位38c可以是一個環(huán)形對接焊道，兩個部分38a和38b也可相對套插，然后連接在一起。帶有內(nèi)套管33、34的金屬蜂窩體裝置31、32的布置跟圖1和圖2中的相同。在這種結(jié)構(gòu)中，外套管有兩個環(huán)形內(nèi)凹槽30a、30b用于支承兩個內(nèi)套管33和34。兩個內(nèi)套管33和34的項圈36和37也是相對滑動，形成滑配接合座35。此外，圖3還示出了雙套裝置端部區(qū)設(shè)計的兩種不同結(jié)構(gòu)。在左端，連接件43套到第一內(nèi)套管33的突出端42上，可一直套入至碰到外套管38a的縮頸端。在右端，第二內(nèi)套管34不突出外套管38b之外。連接件41可套到外套管38b的縮頸端40上并與其相連。有利的是，這樣就可以沒有焊道來損傷催化轉(zhuǎn)化器的外層。裝置端部的結(jié)構(gòu)還可能有其它的變型，但這個結(jié)構(gòu)總的來說應(yīng)這樣選用，使外套管和連接件完全地并緊密地包圍住內(nèi)套管。
為完整起見，圖4示出了本發(fā)明的單體結(jié)構(gòu)催化轉(zhuǎn)化器的實施例。一個金屬蜂窩體51以其內(nèi)套管53的一端與一個外套管58固定連接，兩個套管之間存在一個間隔59。內(nèi)套管53的另一端由外套管58上的一個環(huán)形內(nèi)凹槽50支承著并形成一個滑配接合座55，使帶著內(nèi)套管53的催化劑載體51相對于外套管58可縱向自由伸展。
上述帶有雙套裝置的催化轉(zhuǎn)化器適用于轎車的主催化轉(zhuǎn)化器，特別適用于熱工作負(fù)荷高的、功率等級高的大容積轎車。
權(quán)利要求
1.一種帶外套的催化轉(zhuǎn)化器，特別是汽車用的帶外套的催化轉(zhuǎn)化器包括至少一個金屬制的、廢氣可通過的、蜂窩狀的第一催化劑載體(1，21，31)及一個支承著該載體的第一內(nèi)套管(3，23，33)，其特征在于，a)有一個帶間距地、大致同心地圍繞住第一內(nèi)套管(3，23，33)的外套管(8，28，38a、38b、38c)；b)第一內(nèi)套管(3，23，33)和外套管(8，28，38)在一端(11、13)上相互固定連接；c)第一內(nèi)套管(3，23，33)可縱向自由伸展地設(shè)置在外套管(8，28，38a、38b、38c)內(nèi)。
2.按權(quán)利要求1的帶外套的催化轉(zhuǎn)化器，其特征在于，可縱向自由伸展的內(nèi)套管(3，23，33)受到滑配接合座(5，30a)的附加支承。
3.按權(quán)利要求1或2的帶外套的催化轉(zhuǎn)化器，其特征在于，滑配接合座通過外套管(38a)上的環(huán)形的或間斷的內(nèi)凹槽(30a)形成。
4.按權(quán)利要求1、2或3的帶外套的催化轉(zhuǎn)化器，其特征在于，外套管(8，28，38a、38b、38c)構(gòu)成整個裝置的支承和外保護裝置以及內(nèi)部壓力的受力體，而該至少有一個的內(nèi)套管(3，23，33)只構(gòu)成催化劑載體(1，21，31)的安全支承。
5.按以上權(quán)利要求中之一項的帶外套的催化轉(zhuǎn)化器，其特征在于，外套管(8，28，38a、38b、38c)用奧氏體材料制成。
6.按以上權(quán)利要求中之一項的帶外套的催化轉(zhuǎn)化器，其特征在于，至少有一個的內(nèi)套管(3，23，33)用鐵素體材料制成。
7.按以上權(quán)利要求中之一項的帶外套的催化轉(zhuǎn)化器，其特征在于，該至少一個的內(nèi)套管(3，23，33)至少在部分區(qū)域-最好端部區(qū)域(6、11，26，36、42)除外-是多孔的。
8.按以上權(quán)利要求中之一項的帶外套的催化轉(zhuǎn)化器，其特征在于，a)有一個第二催化劑載體(2，22，32)帶著支承著該載體的第二內(nèi)套管(4，24，34)大致同心地放置在外套管(8，28，38a、38b、38c)內(nèi)；b)第一內(nèi)套管(3，23，33)的一個端部和外套管(8，28，38)的一個端部固定連接，c)第二內(nèi)套管(4，24，34)的一個端部和外套管(8，28，38a、38b、38c)的另一個端部固定連接；d)第一內(nèi)套管(3，23，33)和第二內(nèi)套管(4，24，34)的另外一個端部(6、7，26、27，36、37)通過相互之間的滑配接合座(5，25，35)與/或外套管(28，38a、38b)內(nèi)面的滑配接合座(20，30a、30b)支承著。
9.按權(quán)利要求8的帶外套的催化轉(zhuǎn)化器，其特征在于，第二內(nèi)套管也由鐵素體的與/或多孔的金屬薄板制成。
10.按權(quán)利要求8或9的帶外套的催化轉(zhuǎn)化器，其特征在于，兩個催化劑載體(1、2，21、22，31、32)具有不同的軸向長度與/或不同的單位截面的通道數(shù)量。
11.按權(quán)利要求8、9或10的帶外套的催化轉(zhuǎn)化器，其特征在于，在兩個催化劑載體(1、2，21、22，31、32)之間有一個讓廢氣旋流和補償縱向伸長的中間空間(14)，其軸向長度最好在約1至3厘米之間。
12.按權(quán)利要求8、9、10或11的帶外套的催化轉(zhuǎn)化器，其特征在于，兩個內(nèi)套管(3、4，23、24，33、34)的縱向可自由伸展的端部(6、7，26、27，36、37)通過滑配接合座(5，25，35)相互支承，最好是第一內(nèi)套管(3，23，33)的端部(6，26，36)具有一個縮頸(6)，在冷狀態(tài)下伸入第二內(nèi)套管(4、24、34)內(nèi)部幾個毫米。
13.按以上權(quán)利要求中之一項的帶外套的催化轉(zhuǎn)化器，其特征在于，連接件(15，41，43)可套裝在裝置總體的端部上并與外套管(8，28，38)連接，最好用對焊的方法，相應(yīng)用一道環(huán)形焊道就足以把連接件(15)、外套管(8)和內(nèi)套管(3)連接在一起。
全文摘要
一種催化轉(zhuǎn)化器的雙套裝置，特別是用汽油發(fā)動機的并且是高工作負(fù)荷的轎車的主催化轉(zhuǎn)化器的雙套裝置。最好是將兩個帶內(nèi)套管的金屬蜂窩體放置在一個外套管內(nèi)，內(nèi)套管只在一端上固定連接到外套上，而其在內(nèi)面的一端縱向可動并在滑配接合座上相向相對滑動。雙套裝置通過其間的空間起隔熱作用。在蜂窩體與內(nèi)套管之間的徑向熱應(yīng)力因而降低了，同時軸向熱膨脹由于存在滑配接合座而不會引起應(yīng)力。
文檔編號F01N3/28GK1041705SQ89107900
公開日1990年5月2日 申請日期1989年10月11日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月11日
發(fā)明者沃爾夫?qū)っ? 賴納·沙勒, 路德維?！ろf里斯 申請人:埃米特放射技術(shù)股份有限公司