[发明专利]有支承段的蜂窝体结构

说明书

本发明涉及一种主要用作汽车排气净化的催化剂载体的蜂窝体结构。

蜂窝体结构有一外壳，其中装有蜂窝体，蜂窝体沿其周向有不同的径向强度，以及在外壳与蜂窝体之间设有补偿层，这些蜂窝体结构由实用新型G7401002是已知的。

这种蜂窝体有许多用隔板彼此隔开的通道。这些通道有正方形、矩形或其他多边形的截面。在US-PS 3853485中介绍了不同的截面形状。

基于通道几何形状的设计和通道在蜂窝体横截面内的布局，这种蜂窝体沿周边分布地有不同的径向强度。蜂窝体的这些不同的强度还影响蜂窝体的断裂特性和弹性特性。由WO 94/15712已知一种蜂窝体，它有更高的弹性，其中尤其是沿不同方向的弹性特性没有区别。按WO 94/15712的建议，蜂窝体至少在一个外部区有隔板，它们布置和成形为在通过蜂窝体的横截面内它们不构成任何沿径向刚性的结构和/或不构成沿周向延伸的刚性的支承结构。

这样一种用陶瓷和/或金属材料制成的蜂窝体的优点在于，当受到从外壳沿径向作用在蜂窝体上的力时它不容易破坏，因为它沿其周向有均匀的径向强度。

采用WO 94/15712解决了蜂窝体受到从外壳沿径向均匀地作用在蜂窝体上的力而损坏的基本问题。

以此为出发点，本发明的目的是提供一种蜂窝体结构，其中，即使催化剂载体沿其周向有不同的径向强度特性，也仍能避免受从外壳沿径向作用的力时被破坏。

按本发明通过具有权利要求1特征的蜂窝体结构达到此目的。可单个或互相组合采用的有利的发展和设计是从属权利要求的内容。

本发明的基本思想是，蜂窝体沿周向不同的径向强度特性，通过适当地设计布置在蜂窝体与外壳之间的补偿层，可利用来稳定地固定在外壳内。设在外壳与蜂窝体之间的补偿层沿蜂窝体的周向至少有两个支承段，它们沿径向在蜂窝体上施加的力，比在支承段之外的其余周边区内施加在蜂窝体上的力大。补偿层的这些支承段设计在蜂窝体径向强度较大的区域内。从外壳作用在蜂窝体上的力基本上在支承段的区域内吸收，并引入蜂窝体刚性较大的结构内。位于补偿层每两个相邻支承段之间的其余周边区只在蜂窝体内引入较小的力或不引入力。通过在外壳内部设计补偿层，蜂窝体在横截面内似乎支承在至少两个点上或两个区域内。

采用按本发明的蜂窝体结构的设计，保证在制造这种蜂窝体结构的过程中，也就是说在外壳内装入时不会造成蜂窝体的破坏。这种设计的另一个优点是，在蜂窝体结构工作时由于热膨胀产生的力主要由支承段并因而沿蜂窝体最稳定的方向承受。

蜂窝体可以是金属和/或陶瓷体。通道截面可以有比较简单的几何形状，它们导致构成蜂窝体与方向有关的径向强度。典型地，本发明特别适用于尤其有正方形通道截面的壁厚非常薄的挤压的陶瓷蜂窝体，其中最好固持在四个支承段内，它们分别将力沿通道壁的方向作用在蜂窝体上。

蜂窝体不同的强度可通过恰当选择补偿层本身的特性来校正。在这里，一种补偿层的设计是优选的，即，其中支承段相对于补偿层的其他段有更大的单位面积重量。尤其是，支承段相对于其他段有更大的密度。采用补偿层的这种设计可获得支承段与其余周边区不同的变形特性。通过支承段至少部分由至少一个垫层构成，可以使支承段达到更高的强度。

在这里，垫层可例如有一种夹层结构，由此，从外壳沿径向朝蜂窝体方向的力由此垫层承受。

作为替换形式或附加地，此垫层可用一种与补偿层其他段的材料相比有更高强度的材料制成。在这里优选使用一种金属材料。当蜂窝体应是一种可电加热的蜂窝体时，此垫层还可以作为用于电连接的接触部位。

布置在蜂窝体与外壳之间的补偿层最好至少部分设计为席垫状的，由此还可实现蜂窝体与外壳之间隔热。补偿层最好至少包含一个陶瓷纤维制的席，在这种情况下优选使用所谓的膨化席，由于其晶体结构它们可通过吸水膨胀充填空腔。

还可采取下列措施校正蜂窝体沿周向不同的径向强度，即令支承段由补偿层的至少两个最好三个盘旋层构成。在这种情况下补偿层设计为一体，盘旋层通过补偿层的彼此折叠构成。这为简单和经济地实施本发明提供了可能性。