[发明专利]尤其用于汽车的催化排气净化装置及相关的补偿层

说明书

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的尤其用于汽车的催化排气净化装置和一种按权利要求9前序部分所述的相关的补偿层。

人们要求由于结构和／或催化有效的表面涂层的类型而有所不同的排气净化装置即用于柴油机驱动的汽车，其中主要涉及炭烟后燃，也用于汽油机排气消毒。在所有情况下的一个重要问题是将在排气净化装置中大量采用的易断裂的陶瓷蜂窝体持久、可靠和尤其阻尼冲击地支承在一金属外壳内，再加上与蜂窝体相比外壳在受高温时膨胀量要大得多这一事实使此问题更加突出。

当在外壳与蜂窝体之间的补偿层内采用所谓的膨胀垫时使排气净化装置有非常有利的特性，因为这样一来上述巨大的热膨胀差能非常有利地被吸收。膨胀垫有能力通过膨胀填充由于外壳与蜂窝体性质不同以及由于制造公差引起的空腔，并因而保证在长的工作期间可靠地支承。膨胀垫通常含有云母片，它们在如果其周围存在位置的情况下吸水并与此同时膨胀。

但这类如在这些情况下优选地采用的以铝-硅酸盐为基的垫子完全一样的膨胀垫的缺点在于，由于脉冲式的排气流它们很容易被剥蚀。

为防止剥蚀已提出了一系列方案建议，以便借助于这些建议化解由于脉冲式排气带来的问题。例如，为了使这种膨胀垫稳定化，已在DE8019813U1中建议，将一波纹状金属丝网层组合在膨胀垫内。为保护膨胀垫在蜂窝体端面处受剥蚀，应在蜂窝体端面设气密环，以覆盖由膨胀垫充填的间隙。

另一种防止剥蚀的方案采用金属的所谓屏蔽罩，它们设在陶瓷蜂窝体端面前由于温度使长度改变后造成的最小距离处。这种方案的一种有利的进一步发展规定，屏蔽罩用陶瓷材料制造，因此由于膨胀系数相同它以其端面直接贴靠在陶瓷的蜂窝体上。

按DE29709180U1已知一种支承垫，它有一个用“膨大(intumeszierend)”材料，亦即含有泡胀剂的材料制的层，为防止剥蚀，支承垫采用至少一种弹性、柔性、强度低或不膨大的物质组成的添加剂。

此外，由于排气设备中的蜂窝体工作时被加热到900℃或更高以及应保护设在排气净化装置附近的构件免受此高温的影响，还已知在外壳与蜂窝体之间设一隔热层。

这种隔热层可以是一个空气层，由于空气的热传导和热对流特性差，所以它对外壳隔离了在催化排气净化装置使用时在蜂窝体内产生的高温。

已知作为替换形式或除空气层隔热外附加地设一个用陶瓷材料制的隔热层。在这里同样由于所采用的陶瓷材料差的热传导和热对流特性而存在着外壳与蜂窝体之间的隔热。因为上面曾提及的用于固定蜂窝体的膨胀垫在很高的例如超过800℃的环境温度时将水排出并与此同时收缩，因而蜂窝体会在外壳内松动，故在某些高负荷排气净化装置中膨胀垫必须相对于蜂窝体隔热，对此已知蜂窝体首先设一所谓的隔热垫，亦即优选地用陶瓷材料制的隔热层，然后才用膨胀垫围绕。

当然仍存在保护膨胀垫免受脉冲式排气流剥蚀的问题，按上面已说明的先有技术看来只有借助于昂贵的覆盖装置和／或组合入增强或添加物才能足以保证这种保护。

因此本发明的目的是，在一种更为简单的结构中做到使膨胀垫即使在很高的环境温度下也能可靠屏蔽强烈脉冲的排气流。

此目的借助于按权利要求1的排气净化装置或按权利要求9的补偿层达到。在各从属权利要求中说明了有利的设计和进一步发展。

通过使隔热垫在蜂窝体的至少一个端面区有比其余内部区更厚的边界，与此同时与隔热垫内部区背对蜂窝体一侧相邻地按这样的方式设一膨胀垫，即，使隔热垫边界较厚的区域覆盖住膨胀垫有被剥蚀危险的边界面，从而以有利的方式使膨胀垫屏蔽强烈脉冲的排气并隔离热传导和热对流。

除了以有利的方式通过膨胀垫封闭外壳与蜂窝体之间可能在制造时留下的或在工作中形成的空腔外，膨胀垫在吸水时通过膨胀封闭其相邻的空腔。其结果是达到持久可靠地尤其是阻尼冲击地支承易断裂的陶瓷蜂窝体。

本发明的一项特别有利的进一步发展规定，边界较厚的区域可通过折叠隔热垫制成。

包括一个膨胀垫和一个隔热垫的补偿层的一项从制造技术看特别有利的设计在于，有较厚边界的隔热垫和膨胀垫设计为复合材料。此补偿层可沿周向例如围绕蜂窝体优选地至少卷绕一次，或在隔热要求更高时也可卷绕多次。作为替换形式，此设计为复合材料的补偿层可由与预制的圆柱形、椭圆形或其他轮廓形状的外壳相配的一些分段尤其半壳状分段组成。

下面借助于附图说明本发明其他特征、优点和设计。附图表示：

图1排气净化装置的一部分，其中局部剖切；以及

图2设计为由一个膨胀垫和一个隔热垫组成复合材料的补偿层。