[发明专利]具有至少部分是陶瓷的蜂窝结构和用于测量传感器的容纳部的蜂窝体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明的主题是带有至少部分是陶瓷并且流体可流通的蜂窝结构的蜂窝体，该蜂窝结构具有空腔并装在一套管内。这种蜂窝体优选用在汽车排气系统中，特别是作为催化剂基体或过滤体。其次，本发明还包括制造相应蜂窝体的方法。

背景技术

蜂窝体常常设计成带有金属或陶瓷的蜂窝结构。这些蜂窝体用在车辆例如汽车的排气系统内，特别是还用作催化剂基体或过滤体。全世界有许多国家规定了汽车废汽规定成分的极限值。通常仅通过对内燃机废气进行催化处理来遵守这些极限值。对于一定的废气成分要求越来越高的转化率只能通过向废气提供更大的表面积来实现，因此为了不必制造太大的蜂窝体，蜂窝体倾向于做得具有非常高的单元密度，亦即它们具有很大数量的空腔或单位横截面积空腔数。但这意味着必须使围成空腔的壁与具有较小单元密度的蜂窝体相比薄得多。同时，为了遵守法律规定的极限值，许多排气系统需要发动机控制的调节装置，它强制要求通过排气系统内的测量传感器测量废气成分。例如，常常在排气系统中安装λ-探针，以得到关于空气/燃料比的信息。

但是，特别是在陶瓷蜂窝结构的情况下，在蜂窝结构内安装λ-探针或一般测量传感器削弱了蜂窝结构，因为必须在部分区域内设置用于使测量传感器嵌入其中的凹部。但是，特别是在套管与蜂窝结构力锁合和/或形锁合地连接时，这种对蜂窝结构的初始削弱通常会由于蜂窝结构已经存在的削弱而引起进一步的损坏。由于当蜂窝体运行时，排气系统内不断地出现加热和冷却过程，从而造成蜂窝体内的剧烈的温度梯度和/或瞬变，这将由于由此造成的从外部由套管作用在蜂窝结构上的力的变化而导致对蜂窝结构的缓慢的继续损坏。

发明内容

本发明的目的是至少减小上述现有技术中的问题，并特别推荐一种蜂窝体及其制造方法，其中套管和蜂窝结构连接成使得尽管蜂窝结构内形成有用于测量传感器的凹部，该蜂窝结构仍能可靠地保持在套管内，并且另一方面避免蜂窝结构的缓慢损坏。

按照本发明，这些目的通过具有独立权利要求的特征的蜂窝体和方法实现。从属权利要求示出本发明的有利改进形式。

本发明的蜂窝体特别用在机动车辆的排气系统中。本发明的蜂窝体包括套管内的至少部分是陶瓷并且流体可流通的蜂窝结构，该蜂窝结构具有空腔。该蜂窝体在纵向方向上具有至少两个轴向分区，其中该蜂窝结构在至少一个轴向固定区内与套管连接，并且至少一个轴向测量传感器区设计成带有用于将至少一个测量传感器容纳在蜂窝结构内的凹部。

特别地，在本发明的蜂窝体中，蜂窝结构仅在固定区内与套管连接。此外，优选在测量传感器区内套管和蜂窝结构之间不直接连接。在这种情况下，机动车辆应理解为特别是汽车例如客车或货车、两轮摩托车、四轮驱动汽车、船舶和/或飞机。在本发明的意义上，至少部分是陶瓷的蜂窝结构也可具有金属部分，例如接合在陶瓷壁内的金属加强件或导向件。蜂窝结构优选通过挤出制造。蜂窝结构可具有流体例如废气不能透过的壁，从而在这种情况下使得空腔例如通道对于流体可流通。但是至少一部分壁也可以由多孔材料特别是多孔陶瓷构成。蜂窝结构的至少部分空腔也可以是封闭的。本发明的蜂窝体特别适合于用作催化剂基体或过滤体，并且还特别优选用作柴油机颗粒过滤器。

套管优选具有测量传感器可穿过的孔。该孔的尺寸优选基本等于蜂窝结构的凹部的尺寸。此外，可以有利地形成用于测量传感器与蜂窝体的连接尤其是气密连接的结构，特别是与测量传感器上的螺纹连接的螺纹。

在本发明的蜂窝体中，可将测量传感器装在蜂窝结构的凹部中，其中该凹部虽然削弱了蜂窝结构，但不会导致蜂窝结构的不断损坏，因为在固定区内形成相应的固定。特别地，在固定区内套管和蜂窝结构之间可以形成力锁合、形锁合和/或材料锁合的连接。此外，按照本发明，可在套管和蜂窝结构之间形成特别也可产生连接的中间元件。该中间元件例如可以是膨胀垫。膨胀垫特别由各种陶瓷纤维和矿物质的混合物组成，它们可适当地与纸纤维结合以更好地处理。作为矿物成分例如向膨胀垫内加入蛭石颗粒。这里它是硅酸盐层，它在温度较高时通过可逆地释放水而膨胀以改变膨胀垫的厚度。这特别是在工作温度升高时用来将蜂窝结构主动夹紧在套管内。因此，在套管和蜂窝结构力锁合和/或形锁合连接的情况下，即使在诸如催化剂基体工作温度的较高温度下也能保持该连接。本发明的蜂窝体在较长的时间段内允许高的工作可靠性，而蜂窝体不损坏，因为优选仅在固定区内施加用于形成套管和蜂窝结构之间的连接的保持力。

按照本发明蜂窝体的一种优良结构，蜂窝体包括轴向密封区，在该区内蜂窝结构和套管之间形成有密封元件。