[发明专利]圆锥形蜂巢体

说明书

本发明涉及一种圆锥形蜂巢体，它具有一个轴心和一个管套，管套内装有一个包括至少一个以渐开线形式围绕轴心的叠层的构型，该叠层具有多块相互叠置的金属板，而多块板中还包括多块结构板。

本发明特别涉及用作催化剂载体的蜂巢体以便在一种流体流经蜂巢体时进行一种催化反应。这种应用特别适用于内燃机的排气系统，这种内燃机，例如，驱动一辆机动车，其中的流体就是内燃机排出的废气，在废气中借助于催化剂进行反应以便将污染性物质转化为无害物质。

欧洲专利公开说明书EP0245736B1中叙述了一种适于作催化剂载体用的金属蜂巢体，它具有以渐开线方式延伸并由平滑的和带波纹的板组成的叠层。另一种改进设计登载在对应于美国专利第4923109号和第4832998号的欧洲专利公开说明书EP0245737B1上。其内容描述的是通过将一个叠层的两端包封起来的方式形成蜂巢体，叠层是用多块平板和波纹板绕着一个轴心以S形相互交叠而成，这样就形成了两个相互缠绕的大致为渐开的结构。另一种带有以渐开方式对齐的叠层的蜂巢体装置登载在对应于美国专利第5135794号的PCT专利申请公开说明书WO90/03220上。在该说明书中，金属板的叠层(其中的一些是带有结构的而所有的叠层都是在一条弯折线上折拢的)绕着一根与弯折线平行对齐的轴心相互缠绕。在这三篇参考文献中描述的蜂巢体都特别适合于作为机动车辆排气系统中的催化剂载体用至于其详情可参考该文献。

为了使机动车辆排气系统中蜂巢体上的催化剂得到充分的效率，仅仅使蜂巢体的横截面与废气从内燃机流至蜂巢体或从蜂巢体流开的排气管的横截面相等往往是不够的。因此，为了相互调节废气管和蜂巢体的横截面，在机动车的排气系统的蜂巢体的前面需设置扩散器而在其后面设置混淆器。其详情可参考相当于美国专利第5150573号的欧洲专利申请公开说明书EP0386013B1；该参考文献也对载有催化剂的蜂巢体的稳定入流问题提供了详细说明。为了改进入流，一个其形状能配合扩散器或混淆器的形状，即圆锥形的流动导体可以插入蜂巢体前的扩散器和/或其后的混淆器。这种流动导体可以就是蜂巢体本身，也可以，例如，由波纹和切缝金属板的螺旋绕组制成。形成圆锥形蜂巢体的其它可能性还有一种由多个同类的圆锥形管状元件形成的组合件。主要充作流动导体的圆锥形蜂巢体本身也可以另外涂上一层具有催化效力的涂层，以便在具有一种催化剂的圆锥形蜂巢体之外，充作为“预催化剂”，但蜂巢体上的催化剂仍被认为担任催化转换的主要任务。由于流动导体含有的质量较圆锥形蜂巢体所含的要小得多，因此在起动时它热得比较快，而在它上面的催化剂也就能在一个特别短暂的时间发挥效力。

根据德国专利DE2313040C3(相当于美国专利第3907708号)，一个略呈圆锥形的蜂巢体可以通过压制一个圆筒形的结构而制成，它形成一层平扁和波纹状的金属板。

相当于美国专利第5157010号的PCT专利申请公开说明书WO90/08249；欧洲专利申请公开说明书EP0298943 A2；相当于共同待决的美国专利申请序号711564(1991年5月30日申请)和序号900836(1992年6月18日申请)的PCT专利申请公开说明书WO91/01178；大致相当于美国专利第5045403号和第5130208号的PCT专利申请公开说明书WO91/01807；以及欧洲专利申请公开说明书EP0136515B1都涉及到准备由其制成蜂巢体的金属板上微结构的形成。这种微结构的例子有凹槽、圆珠、隆起物，沟纹或者从金属板上突起的表面小块。它们一般都显著地较波纹为小，这种波纹业内人士都知道是在用于制造蜂巢体的“波纹”板上形成的。微结构起到各种各样的目的。如果蜂巢体被制成其中的微结构能相互咬合，则它们有助于改进蜂巢体的强度。除了这个作用外，微结构也可能起到影响流体流经蜂巢体的流动特性的作用。

德国专利申请公开说明书DE3903879A1公开一种金属蜂巢体，这种蜂巢体安置在一个激光器的闭合气路循环中，准备在操作激光器所需要的气体中进行某些催化反应，并且是能够电加热的。

可电加热的蜂巢体也可以用于机动车辆排气系统中。例如，从PCT专利申请公开说明书WO90/12951中可以获悉到制成一个可电加热蜂巢体的金属板上的微结构的另一种功能。微结构起到了为两块金属板提供形态锁定连接的作用，一块电绝缘的陶瓷或其它类似材料的中间层插入其间。形态锁定连接是根据两块元件本身的形状而将它们连接在一起，它有别于压力锁定连接，其是凭外力将两个元件锁定的。