专利名称：含有不同原材料的金属板层的蜂窝状物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种其中有流体可流过的孔道的催化反应器蜂窝状物，特别是一种汽车内燃机废气用催化反应器的蜂窝状物，它由交替排列的、基本上平滑的金属板层和结构化的金属板层、特别是波纹化的金属板层组成，其中至少一金属板层含有比其他层更厚的原材料。
这类金属板层蜂窝状物例如从WO 89/07488中已知。在该蜂窝状物中，平滑板和波纹板彼此交替重叠在一起和缠绕在一起。少数金属板层比其他的要厚些。较厚的金属板层用来提高重叠物的强度，特别是当重叠物插入套管时。但是，在重叠物中制备逐个有不同厚度的金属板层会使生产费用增加。
在蜂窝状物的某些应用中，没有必要为提高强度制备各个较厚的金属板层。为了降低蜂窝状物的质量和花费，使金属板层尽可能薄也有很大好处。但是，这一目的与提高蜂窝状物强度和长期耐腐蚀性的目的相矛盾。
本发明的目的是公开一种有足够强度和尽量少质量的蜂窝状物，该蜂窝状物至少在除极端条件以外的条件下还有适当的耐腐蚀性。
用权利要求1所限定的蜂窝状物可达到本发明的目的。这种蜂窝状物的有益特性在附后的权利要求中公开。
本发明的蜂窝状物由交替排列的、基本上平滑的金属板层和结构化的金属板层构成。结构化的金属板层优选是波纹状的。由于基本上平滑的金属板层和结构化的金属板层的交替排列的结果，形成流体可流过的孔道。该蜂窝状物特别适合作为汽车内燃机废气的催化反应器。在这种情况下，蜂窝状物的蜂窝壁有催化涂层，它要经受发动机废气流作用。
这样的蜂窝状物的生产方法和性能的详细研究表明，基本上平滑的金属板层和波纹化的金属板层有不同的任务，在制造中以及为了蜂窝状物以后的性能，必须满足不同的要求。因此，对于两类金属板层如直到现在通常做的那样使用相同的原材料并不是绝对正确的，实际上，基本上平滑的板不再需要冷成型，所以在制造中可比结构板有更大的硬度。为了适当完成不同的任务，不同类型金属板层有不同宽度和/或厚度也是可能的。
结构化的金属板层至少比基本上平滑的金属板层薄0.005mm。基本上平滑的金属板层的厚度优选约0.04-0.06mm，特别优选约0.05mm。结构化的金属板层的厚度优选为0.025-0.045mm，特别优选约0.04mm。使厚度差保持在0.01mm是优选的。
通常，蜂窝状物的所有金属板层都有某一相同的厚度，通常约为0.05mm。为了降低蜂窝状物的质量，在本发明中，所有结构化的金属板层的厚度都减小。因为结构化的金属板层的总的拉伸长度比基本上平滑的金属板层的长度要大得多，这一点就使材料大幅度节省，因此也使费用大幅度节省。而且，因为结构物的强度主要由基本上平滑的金属板层决定，所以强度下降不明显，并在允许的范围内，特别是在轴向。
对于制造过程中板的性能来说，如果只结构板(而不是基本上平滑的板)进行适度退火，那么是特别经济的和有利的。首先，对于一些金属板层来说，这可节省制造费用和能源费用。其次，退火的板更容易制成波形，而平滑板确保当最后的蜂窝状物插入套管时有必要的稳定性。用更厚的平滑金属板层或这两种选择的组合自然也可有类似的效果。
基本平滑的金属板层和结构化的金属板层的数目近似相等是优选的。换句话说，结构化的金属板层和基本上平滑的金属板层彼此交替排列。
如果与主结构物横向设置的结构化的金属板层有如EPB10454712中公开的另一类结构物，则本发明是特别有利的。这另一结构物比主结构物有小得多的波幅，以使流体湍流流过蜂窝状物，以便改进流体与蜂窝状物壁的接触。为了生产某一宽度的金属板以得到这类横向结构物，原材料必须有较大的宽度。对于其结构化的金属板层有横向结构、而基本上平滑的金属板层没有横向结构的蜂窝状物来说，平滑金属板层和波纹化的金属板层所以必须使用不同宽度的原材料，以致使用另外的、不同厚度的宽度不会带来任何外加的相应花费。薄的板也易于横向结构化和波纹化，而较厚的平滑金属板层确保了蜂窝状物的强度。
金属板层彼此缠绕排列也是优选的。这一措施可增加蜂窝状物的强度，而不同时增加材料的消耗。金属板层彼此按S型缠绕是特别优选的。这样得到的蜂窝状物特别适合装入圆形或椭圆形套管中。
作为这一排列方法的替代方式，金属板层可重叠排列。这一方法的优点是蜂窝状物插入套管的生产过程特别简单。
特别优选的是，基本上平滑的金属板层有比结构化的金属板层低得多的结构波幅。这类基本上平滑的金属板层的结构物有基本上与结构化的金属板层的结构物相同的取向。这就使蜂窝状物的弹性提高，以及由于结构物较小的波幅，基本上保留了材料经济性方面和强度方面的好处。结构物优选为波纹化结构物，其周期性可与结构金属板层的周期性适应。
结合附图，从以下示例性实施方案的描述，本发明另外一些优点、特性和应用将变得十分清楚。
附
图1表示本发明的蜂窝状物的截面详图。
在该图中，示出金属板层2、3的重叠物1的截面详图。重叠物1包括基本上平滑的金属板层2和波纹化金属板层3，它们交替排列在另一个的上面。由于这一排列的结果，流体可流过的孔道4在平滑金属板层2和波纹化金属板层3之间产生。流动方向基本上与图面成直角。在本发明优选的实施方案中，所有平滑金属板层2的厚度约为0.05mm，而所有波纹化金属板层3的厚度约为0.04mm。
波纹板3拉长的总长度约为平滑板2的总长度的两倍。如果波纹化金属板层3的厚度减小约20％。则整个蜂窝状物的减重约为13％。蜂窝状物的催化活性表面积，即蜂窝状物壁的总表面积基本上保持不变。在最有利的情况下，结构体积甚至进一步减小，而催化活性表面积仍相同。通过平滑金属板层2稍弱波纹化，可提高蜂窝状物的弹性，而在材料方面可能的经济性只稍有下降。
根据本发明结构板厚度降低的蜂窝状物、特别是与这些板的横向结构物组合时，特别适合于不出现极端腐蚀物的这样一些应用。这样的条件例如在美国的催化转化器中出现，由于在那里汽车的速度受限制。
权利要求
1.一种其中有流体可流过的孔道(4)的催化反应器的蜂窝状物，特别是汽车内燃机废气用催化反应器的蜂窝状物，它由交替排列的基本上平滑的金属板层(2)和结构化的、特别是波纹化的金属板层(3)组成，其中至少一金属板层有比其他层厚的原材料，其特征在于，所有的平滑金属板层由彼此相同的原材料生产，而所有的结构化的金属板层(3)由彼此相同的原材料生产，而平滑的金属板层(2)和结构化的金属板层(3)由彼此不同厚度和/或不同性能的原材料生产。
2.根据权利要求1的蜂窝状物，其特征在于，所有平滑的金属板层(2)的厚度为0.04mm-0.06mm，优选0.05mm，而所有结构化的金属板层(3)的厚度为0.025mm-0.045mm，优选0.04mm；以及所有的结构化的金属板层(3)都比平滑的金属板层(2)薄至少0.005mm，优选薄0.01mm。
3.根据权利要求1或2的蜂窝状物，其特征在于，平滑板(2)比结构化板(3)的材料更硬。
4.根据权利要求1、2或3的蜂窝状物，其特征在于，结构化板(3)被适度退火，而平滑板(2)不退火。
5.根据前述权利要求中任一项的蜂窝状物，其特征在于，与结构物横向放置的结构化的金属板层(3)有另外的微结构物。
6.根据前述权利要求中任一项的蜂窝状物，其特征在于，结构化的金属板层(3)和平滑金属板层(2)的数目接近相等。
7.根据前述权利要求中任一项的蜂窝状物，其特征在于，金属板层(2、3)彼此缠绕，以便适应套管内截面的圆形截面，蜂窝状物将装入该套管中。
8.根据权利要求7的蜂窝状物，其特征在于，金属板层(2、3)彼此以S型缠绕。
9.根据前述权利要求中任一项的蜂窝状物，其特征在于，金属板层(2、3)排列成重叠物(1)。
10.根据前述的权利要求中任一项的蜂窝状物，其特征在于，至少一些平滑金属板层(2)有比结构化的金属板层(3)波幅小得多的波纹。
全文摘要
一种其中有流体可流过的孔道的催化反应器的蜂窝状物，特别是汽车内燃机废气用催化反应器的蜂窝状物，它由交替排列的基本上平滑的金属板层和结构化的、特别是波纹化的金属板层组成，其中至少一金属板层有比其他层厚的原材料，其中所有平滑金属板层由彼此相同的原材料生产，而所有结构化金属板层由彼此相同的原材料生产，以及平滑金属板层和结构金属板层由彼此不同厚度和/或不同性能的原材料生产。
文档编号B32B3/12GK1149841SQ95193188
公开日1997年5月14日 申请日期1995年3月31日 优先权日1994年5月27日
发明者L·威里斯 申请人:发射技术有限公司