垫材料的尺寸确定的制作方法

专利名称：垫材料的尺寸确定的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种组装包括外构件、整体基材和垫材料的催化转化 器的方法。具体而言，本发明涉及一种确定在位于外管内的构件中至 少其一上施加期望压强所需的外构件的尺寸的方法。
背景技术：
美国专利No.6，484，397公开了 一种组装用于内燃发动机中的催化 转化器的方法。所公开的组装催化转化器的方法包括四个步骤。第一 步骤包括提供具有与陶瓷基材的形状大致匹配的预定形状的金属外 壳。第二步骤需要将弹性支撑垫材料插入金属外壳中，从而形成环形 垫层。第三步骤涉及压缩环形塾层以实现初始间隙体积密度(gap bulk density )。在第四步猓，可将环形垫层从压缩状态释放。在垫层 达到期望的最终间隙体积密度前，可在垫层围绕金属外壳时将基材的 一部分插入垫层中。在基材已被插入位于金属外壳内的垫层中后，可 完全释放垫层使得垫层压靠基材并达到最终的预定间隙体积密度。
美国专利No.6,769，281公开了一种生产柱形构件容器的方法和装 置。所公开的方法详述了构造成用以将柱形构件保持在圆筒形壳体中 的容器的生产。在最终组装中，可将吸震构件巻绕在柱形构件周围。
在美国专利No. 6，769，281中公开的方法包括至少五个步骤。第一步 骤涉及压缩巻绕在柱形构件周围的吸震构件的至少一部分。压缩步骤可
通过沿着柱形构件的纵向轴线的方向在径向上移动推动构件来实现。第 二步骤包括测量推动构件施加到吸震构件的压强。当压强等于预定目标 压强时可测量和记录柱形构件的轴线与推动构件的端部之间的距离。测 量到的距离代表目标半径，并且测量和记录目标半径为该方法的第三步 骤。该方法的第四步骤包括将柱形构件和吸震构件宽木>地插入壳体中。 在所公开的方法的最终步骤中，壳体的直径沿壳体的纵向轴线减小直到壳体的内径等于目标半径为止。 一旦壳体的直径尺寸减小到目标半径的尺寸，壳体就以预定目标压强将柱形构件和吸震构件两者保持在相对固定的位置。
美国专利No.6，954,988被转让给本发明的受让人，并且公开了一种用于制造催化转化器的方法和装置。在此通过引用将美国专利No.6,954,988的公开内容全文纳入本文中。该专利所教导的方法涉及包括在内部压缩整体基材的外管构件的催化转化器的组装。所公开的催化转化器还可包括巻绕在整体基材周围的垫材料，使得在最终组装过程中垫材料定位在外管与B基材之间。另夕卜，该专利公开了可包括定位在外管构件内的多个整体基材构件和热屏蔽件的催化转化器。所一^开的组装催化转化器的方法包括这样的步骤，即压缩垫材料和整体基材以测量和确定可在转化器的组装期间施加到垫材料和整体基材的组合件上的力的特性。可4吏用压缩钳、压缩辊子和/或旋压装置来使外管收缩以压缩垫材料。外管的收缩和垫材料的压缩可发生在单个步骤或多个步骤中。
美国专利No.7,174,635公开了一种用于生产柱形构件容器的方法。所^^开的方法包括至少七个步骤。该方法的第一步骤涉及将吸震构件巻绕在柱形构件周围，并且第二步骤需要支撑构件支撑圆筒形壳体的至少一端。在第三步骤中，支撑构件可位于包括内锥形部分的圆筒形导引构件内。接下来的步骤要求将吸震构件和柱形构件插入壳体中，并且可将各构件穿过锥形部分插入壳体中。 一旦插入后，推动构件就可压在柱形构件上以沿圆筒形壳体的纵向轴线移动柱形构件。在第六步骤中，支撑构件和收缩机构可相对彼此移动。最后，在所公开的方法的最终步骤期间，可利用收缩机构来减小圆筒形壳体的一部分的直径。

发明内容
本发明涉及一种制造包括外管、整体基材和垫材料的催化转化器的方法。垫材料可相对于整体基材呈环绕关系地定位。该方法的一个实施方式可包括以下步骤确立代表垫材料的特性的曲线；计量M基材和垫材料的组M以确立压缩特性；将糾基材和垫材料的组^fr插入
外管中；确定在组合件上施加期望压强所需的外管的直径；以及4吏外管收缩到大约为该直径。在一些实施方式中，该方法的计量步骤可包括以下步骤压缩组合件直到达到计量期望压强值为止；确定组合件的外边界在期望压强值的位移；将组M从压缩状态释放；重新压缩组合件直到达到组合件的外边界的位移为止；测量施加在组^ff上的压强；以及将组^ff从压缩状态释放。
在本发明的一些实施方式中，计量期望压强的值可处于期望压强的约30%到95%的范围内。在本发明的一些实施方式中，计量期望压强的值可处于期望压强的约30%到80%的范围内。
在本发明的一些实施方式中，测量施加在组合件上的压强的步骤还可包括监测施加在组合件上的压强直到实现大致固定的压强值为止的步骤。在本发明的一些实施方式中，监测施加在组合件上的压强直到实现大致固定的压强值为止的步骤还可包括以下步骤用压强值填充有限大小的矩阵直到该矩阵被填满为止，然后用最新值替换最旧值直到最新值大致等于最旧值为止。
在本发明的一些实施方式中，测量施加在组合件上的压强可发生在重新压缩步骤后的大约十五秒钟时。
在本发明的一些实施方式中，可利用线性回归来确定在组合件上施加期望压强所需的外管直径。
此外，在本发明的一些实施方式中，确立步骤可包括压缩环绕一构件的^性塾材料的至少一部分以获得第一组力数据的步骤。在本发明的一些实施方式中，该构件可以是毛胚。在本发明的一些实施方式中，该构件可以是代表性整体基材。在本发明的一些实施方式中，压缩步骤包括使至少一个接触衬垫以预定位移前移到垫材料中并在预定时间过去后收集压强值；使上述至少一个接触衬垫以预定位移前移到垫材料中并在经过预定时间后收集第二压强值。该预定时间可大约等于十五秒钟。在本发明的一些实施方式中，确立步骤可包括压缩环绕一构件的多种垫材料的至少一部分以获得多个力数据。该多种垫材料的厚度可以不同。在本发明的一些实施方式中，可利用上述多个力数据来绘制曲线。在本发明的一些实施方式中，该方法还可包括压缩代表性组合件的至少第二部分以获得第二组力数据的步骤。此外，垫材料可至少部分由膨胀
性材料形成。
9本发明的一个实施方式包括制造催化转化器的方法，该催化转化器包括具有直径的管以及包括整体基材和垫材料的组合件。该方法可包括
以下步骤压缩包括环绕一构件的代表性垫材料的多个代表性组合件以获得体现代表性组合件的特性的一组数据；基于该组数据构成曲线；计量组合件以获得体现组合件的特性的一组数据；将组合件插入管中；以及减小管的尺寸以确保组合件与管之间的接触形成的摩擦基本上防止组合件相对于管的移动；其中基于曲线和体现组合件的特性的该组数据减小管的尺寸。
本发明的一些实施方式包括制造多个催化转化器的方法，每个催化转化器都包括管构件以及包括垫材料和整体基材的组合件。该方法可包括以下步骤压缩多个代表性样本的至少一部分以获得垫材料的第一组特性数据；压缩第一组M的至少一部分以获得第二组特性数据；将第一组*插入第一管中；确定管施加在第一组合件上的目标压强；基于第一组特性数据和第二组特性数据计算用于第一管在第一组合件上施加目标压强时的期望尺寸；使第一管的至少一部分收缩到用于第一管的期望尺寸；压缩第二组合件的至少一部分以获得第二组数据；将第二组合件插入第二管中；计算用于第二管在第二组合fr上施加目标压强时的期望尺寸，所述计算基于第一组特性数据和第三组特性数据；以及使第二管的至少一部分收缩到用于第二管的期望尺寸。
具体而言，本发明涉及一种确定在位于外管内的构件中至少其一上施加期望压强所需的外构件的尺寸的方法。


通过参考以下结合附图对本发明的各个实施方式的描述，本发明的上述及其他的特征和优点以及获得这些特征和优点的方式将变得更加清楚，在附图中
图l示出催化转化器的一个示例的剖面图2是示出本发明的一个实施方式的方框图3示出可用于实施本发明的实施方式的计量装置的实施方式；
图4是示出图示测试数据的一个示例的曲线;
10图5示出代表图4所示的数据的单条曲线的示例；
图6示出可用于实施本发明的实施方式的填料装置的剖面图；以
及
图7a至图7d示出本发明的一个实施方式中使外管构件收缩的收缩装置的剖面图。
全部几个视图中对应的参考标号表示对应的零件。文中所列范例以各种形式示出本发明的实施方式，且此类范例不应解释为以任何方式限制本发明的范围。
具体实施例方式
首先参照图l,催化转化器的示例总体上以标号2表示。催化转化器2的所示实施方式包括外管构件4、以标号6表示的砖状组合件以及一对端部密封件，每个端部密封件均以标号8表示。砖状组合件6包括整体基材10和垫材料12。催化转化器2的所示实施方式还包括一对热屏蔽构件，每个热屏蔽构件均以标号14表示，位于形成气隙18的颈缩段16中。
整体基材10可由用于本领域的任何合适合适的材料制成。垫材料12可由任何合适的材料如不锈钢网型材料或不可燃纤维型材料形成。 一般而言，垫材料12可以是至少可部分压缩的材料。
应当注意的是，在组装好的催化转化器2中，外管构件4通常抵靠砖状组合件6施加压强。具体而言，外管构件4的内表面在垫材料12上施加压强，垫材料12转而在整体基材10上施加压强。外管构件4施加在垫材料12上的压强产生的摩擦力有助于将砖状组合件6相对于外管构件4保持在相对固定的位置。在外管构件4相对砖状组合件6将尺寸定得过大的情况下，外管构件4的内表面与砖状组合件6之间存在的压强过小。当外管构件4与砖状组合件6之间存在的压强过小时，垫材料12与外管构件4之间产生的摩擦力可能不足以防止砖状组合件6相对于外管构件4移动。反之，当外管构件4相对于砖状组合件6将尺寸定得过小时，可能在砖状组合件6上施加过大的压强。过压可能导致整体基材10断裂或过度压缩垫材料12。传统上，已利用间隙体积密度(GBD )作为外管构件4施加在垫材料12上的压强的指标。GBD代表垫材料12在外管构件4内的简单体积重量描述。可通过将垫材料12的基本重量除以分隔外管构件4的内表面和整体基材10的平均距离计算出GBD。通过将垫材料12的重量除以垫材料12的面积计算出基本重量。虽然传统上已利用GBD作为用以估算防止砖状组M 6相对于外管构件4移动所需的压强的M，但是GBD与限制#基材10的关系有限。
图2是示出组装代表本发明的一个实施方式的催化转化器的方法的示例性步骤的流程图。在所示的方法的实施方式中，该方法包括以下步骤至少计量垫材料的代表性样本，以标号110表示；在曲线图上绘制数据以获得代表性压强曲线，以标号112表示；计量待用于催化转化器中的砖状组合件，以标号114表示；利用算法计算偏移以确定最终直径，以标号116表示；将砖状组M插入外管构件中，以标号118表示；以及使外管构件收缩以实现期望直径，以标号120表示。
计量在图2中以方框IIO举例说明的代表性样本的步骤通常包括使用任何合适的计量站如图3所示且总体上以标号200表示的计量站压缩至少一个代表性垫材料样本。在所示的实施方式中，计量站200包括多个计量构件，每个计量构件均以标号210表示。计量构件210确立总体上以212表示的接纳区域。每个计量构件210都能够沿大致直线路径朝着和离开接纳区域212的以标号214表示的中心移动。每个计量构件210都可包括构造成用以测量构件210在位于接纳区域212内的砖状组M上施加的压强的传感器(未示出)。在计量站200的一些实施方式中，可利用位于计量构件210外部的传感器来测量计量构件210施加的压强。计量站200还可包括构造成用以控制计量构件210相对于中心214的移动的控制器216。控制器216还可包括能够记录构件210在相对于中心214的多个位置施加的压强的任何合适的机构。控制器216可以是能够执行所述功能的任何合适的机构，例如计算机。应当注意的是，在计量装置200的一些实施方式中，可将控制器216的功能分配^:何数目的部件。例如，可利用第一计算机来控制和记录构件210相对于中心214的位置，并且可利用第二计算机来测量和记录构件210施加的压强。
参照图3 ，以下描述代表上述计量装置200在计量包括整体基材10和垫材料12的砖状组合件6过程中的示例性用法。为使计量装置200精确计量砖状组合件6，必须将砖状组合件6定位在接纳区域212内。 一般而言，砖状组合件6可定位成使得砖状组合件6的纵向轴线7与接 纳区域212的中心214对齐并延伸穿过接纳区域212的中心214。当计 量装置200的上述实施方式用于测试基材时，控制器216可将计量构件 210向接纳区域212的中心214移动预定距离使得计量构件210开始压 缩砖状组合件6。 一旦计量构件210已行进预定距离，控制器216就可 测量和记录构件210施加的压强。计量装置200也可构造成用以识别构 件210与所计量的砖状组合件6之间的第 一接触，并将第 一接触位置设 为砖状组合件6的外边界。这样，计量装置200可确定在构件210压缩 组合件6时构件210相对于砖状组合件6的位移。另夕卜，在构件沿着中 心214的方向行进并且压缩砖状组合件6时，控制器216可记录构件210 在不连续的位置处施加在砖状组合件6上的压强。
装置200也可构造成用以将构件210从砖状组合件6的外边界移向 接纳区域212的中心214直到构件210开始抵靠砖状组合件6施加预定 压强为止。 一旦达到预定压强，控制器216就可记录构件210相对于砖 状组* 6的外边界的初始位置的位置，该位置4戈表垫材料12的外边 界在给定压强下的位移。
为了执行如图2的流程图中所列的本发明的本实施方式的计量步骤 110，可利用计量站200或任何其他合适类型的计量站来计量垫材料12 的样本。为了继续进行计量步骤IIO，可将垫材料12的样本巻绕在代表 M基材的毛胚周围。可采用类似于如上所述的方式将垫材料12和砖 状组合件6放置在接纳区域212内。一旦组合件正确定位在接纳区域212 内，控制器216就可将构件210引向接纳区域212的中心214。当构件 210在预定位置移向接纳区域212的中心时，构件210可暂停预定时间 段或停留时间。 一旦已经过去预定停留时间，控制器216就记录构件210 的位移和所施加的压强。在记录位移和压强后，控制器216可^吏构件210
再前移一彭巨离。在构件210前移预定距离后，构件210可再次暂停停 留时间。 一旦已经过去停留时间，控制器216就可再次记录压强和构件 的位移。可连续重复该过程直到达到最终压强为止。 一般而言，最终压 强可大于催化转化器中的期望最终保持的压强。在达到最g持的压强 并记录停留时间过后的位移和压强后，控制器216可使计量构件210远 离代表性砖状组合件6而退回，直到可从接纳区域212取下组合件6为 止。
13可用毛胚和垫材料样本的各种组合多次重复上述过程。在随后的测 试过程中所用的毛胚和垫材料的尺寸可以与之前测试的样本不同。例 如，可在该初始计量过程期间测试的垫材料的样本的厚度和重量可以与 首先测试的塾材料不同。此外，垫材料的厚度和重量可与对于在催化转 化器的生产期间可从供应商接收的垫材料的希望厚度和希望重量的范
围(spectrum)交叉。
同样，用以在预计量测试中代表整体基材的毛胚的尺寸在该测试期 间也可改变。例如，毛胚的直径可从整体基材的最小希望值改变为M 基材的最大希望值。
此夕卜，可在此预计量步骤中测试垫材料和4^的多个组*。另夕卜， 垫材料和毛胚的尺寸确定可混杂。例如，具有较重的重量的较厚的垫材 料的组合件可与具有处于范围下端的直径的毛胚联接。代表性样本的其 他实施方式可包括具有较小重量的较薄的垫材料，该垫材料与具有处于 范围较大端的直径的毛胚结合。完成各种代表性垫材料和毛胚组*的 计量，就完成了现描述的示例性方法的第一步骤。
根据图2的方框112， 一旦已计量各种代表性样本，就可将控制器 对每个样本记录的数据绘制在类似于图4所示的曲线图上。在该曲线图 中，将对每个样本测量的压强值绘制在曲线图的y轴上，并且将在计量 步骤期间记录的位移值绘制在曲线图的x轴上。 一般而言，位移越大， 测量到的压强就越大。 一旦所有测量到的数据都已被绘制在压强相对位 移的曲线图上，就可以采取任何合适的方式将数据合并为代表性数据曲 线，并且如图5所示绘出。例如，可将绘制在图4的压强相对位移曲线 上的集合数据平均以获得代表性曲线。
还应当注意的是，可对所测试的代表性组合件测量和记录任何数目 的数据点。此夕卜，测试点可处于用于代表性组M的^T合适的范围内。 例如，在本发明的一些实施方式中，发明人预期所测试的代表性组M 的压强范围正好开始于最终目标压强下方并且持续到超过目标压强为 止。另外，在本发明的一些实施方式中，发明人J5期可测量在至少五个 不同位移处的压强。应当注意的是，在本发明的一些实施方式中， 一般 而言，所测量的数据量越大，找到代表性曲线所需的时间就越多。
在本发明的该示例中， 一旦已根据步骤112获得用于图5中垫材料的代表性爭>弛压强曲线，就将待用于催化转化器中的垫材料和^基材
的组*放置在计量装置中并进行测量，如图2中以标号U4表示的方 框所示。为了计量垫材料和整体基材，首先以类似于上述的方式将用于 催化转化器的砖状组合件放置在计量装置200中。本领域的技术人员应 当理解，用于最终催化转化器的制iUM^会限定由制造商将允许分配在 整体基材上而不会拒斥最终组件的最大压强。相应地，对于一些制造商 而言，在计量期间不可超过该值。
一旦垫材料和整体基材的组合件已被放置在计量装置内，就可将计 量构件移向砖状组合件以接触砖状组合件，并且控制器将继续将计量构 件引向组合件的中心。计量构件将继续朝着接纳区域的中心直到计量构 件开始在砖状组合件上施加预定压强值为止。在本发明的一些实施方式 中，预定压强值可基于可施加在垫材料和R基材的组合件上的最大压 强。例如，在该实施方式中，计量构件将继续移向接纳区域的控制器直 到达到大致等于组合件的最大压强的80%的压强为止。应当注意的是， 如文中所用的最大压强是指期望抵靠完全组装好的催化转化器中的砖 状组合件施加的最大压强。在所述的实施方式中， 一旦计量构件实现大 约等于最大值的80。/。的压强值，控制器就可记录计量构件的位移。在本 发明的一些实施方式中，在转化器的最终组件中预定压强值可处于最大 值的约30%-80%的范围内。在另一些其他实施方式中，预定压强值可 处于最大值的约30%-90%的范围内。在本发明的又一些其他实施方式 中，预定压强值可处于最大值的约30%-95%的范围内。此外，在本发 明的一些实施方式中，预定压强值可高达最大值的98%或99%。
本领域的技术人员可以理解，塾材料将在初始压缩后开始;^弛。因 此，如果计量构件保持在固定的位移处，则计量构件施加的压强将随着 垫材料的松弛而在该点处逐渐下降。相应地，随着垫材料松弛，控制器 将使计量构件移向接纳区域的中心以保持垫材料上的压强大约等于期 望压强。此时，控制器可继续监测计量构件的位移。 一旦计量构件的位 移在过了预定时间段后变得相对恒定，控制器就可记录测量到的位移。 应当注意的是，该预定时间段可以是任意合适的时间，例如15秒钟。 在本发明的一些实施方式中，应当注意的是，只要达到预定压强值就可 在不允许经过停留时间或者通过更短的停留时间如一秒钟的情况下来 测量位移。控制器可以任何合适的方式确定压强何时稳定。例如，在一些实施 方式中，控制器可仅将一组预定的位移值记录在有限大小矩阵中。 一旦 矩阵已被填满，那么在增加新位移值到矩阵时就可去除最旧值。相应地， 当第 一位移值和最终位移值大致相等时，计量构件稳定并且控制器可记 录最终位移值。还可记录在最终位移处的精确压强值。
在记录最终位移和施加在组合件上的压强值后，计量构件当时可远 离砖状组合件而后退。在本发明的一些实施方式中，计量构件可移动离 开砖状组M的中心直到大致为零值的压强施加在砖状组*上为止。 在本发明的一些实施方式中，计量构件可远离砖状组合件而后退，直到 各构件不再接触砖状组合件为止。
一旦计量构件从砖状组合件向后退，计量构件就可重新压缩砖状组 合件。在本发明的一些实施方式中，可通过将计量构件移动到在初始压 缩步骤中确定的最近测量到的位移位置来实现重新压缩。在重新压缩期 间， 一旦计量构件到达期望位置，控制器就将记录在该重新压缩期间所 施加的初始压强值。该压强值可与在初始压缩期间测量到的压强值不 同。
在对砖状组合件的重新压缩继续时，控制器可以以之前确定的位移 值将计量构件保持在大致固定的位置，并且控制器可继续记录计量构件 施加在整体基材上的压强。通常，当各构件首次到达前一位移时，峰值 压强施加在垫材料上。峰值压强值会被记录，然后计量构件施加在砖状 组合件上的压强通常将随着垫材料松弛而下降。可通过在有限大小矩阵 中记录下降压强值来确定垫材料最终稳定时的压强。 一旦矩阵已被填满 数据，新的压强值就将取代最旧值。只要矩阵中的最旧值大致等于矩阵 中的最新值，就已实现基本上稳定的压强。 一旦已确t基本上稳定的压 强，就可记录实际位移和稳定的压强，并且计量构件可脱离砖状组合件。 应当注意的是，在一些实施方式中，计量构件可被保持在相对固定的位 置处持续预定时间段，然后可记录压强。 一旦已记录最终压强值，就可 使计量构件远离砖状组合件而后退，从而完成压缩和重新压缩步骤。
应当注意的是，在本发明的一些实施方式中，在重新压缩步骤期间， 一旦计量构件到达预定位移位置，就可持续测量压强预定停留时间。一 旦已经过了预定停留时间，就可记录在此时的压降并完成重新压缩步 骤。另外，应当注意的是，在本发明的一些实施方式中，在重新压缩步骤中所选择的位移可较大，或换言之，砖状组合件可被压缩到比在初始 压缩步骤中确定的直径更小的直径。可由于与砖状组合件的重新压缩相 关联的未确定的压降而可以选择比先前测量到的位移更大的位移值。
图2的方框116表示示例性实施方式的下一步骤。在此步骤中，结 合图5所示的代表性曲线在计量砖状组合件6的过程中得到的数据可用 来推导外管构件4的目标直径。具体而言，用于所计量的砖状组M6 的数据可用来计算可应用于代表性曲线的偏移。
一般而言，偏移代表考虑了垫材料在重新压缩后的弹性损失的校正 系数。只要垫材料被压缩、从压缩状态释放并被重新压缩，垫就会损失 部分弹性。相应地，在初始测量后初始计量数据不再精确。与重新压缩 相关联的压强损失可取决于许多因素，例如所用的垫材料的类型、垫材 料的厚度、垫材料的制造商、计量期间施加在垫材料上的峰值压强以及 垫材料是否为膨胀性材料。
相应地，考虑重新压缩后与垫材料相关联的压强下降而计算出偏 移。可采用任何合适的方式确定偏移。例如，可利用线性回归来基于之 前获得的数据确定用于偏移的方程。在本发明的一些实施方式中，可利 用任何其他合适的方法来推导出代表偏移的方程。例如，可利用在垫材 料的松弛期间记录的数据来推导出代表偏移的指数方程。
在利用线性回归来推导出偏移或A的情况下，可利用直线方程 y-mx+b来计算偏移。在上述方程中，y代表归因于垫材料的重新压缩 的压强下降，并且m代^J纤率。可^L据由代表性垫材料和毛胚组^ft 样本的测试得到的代表性压强曲线的可应用部分估算斜率。字母b代表 y截距，并且通常可将y截距估算为0，因为零位移使得没有压强施加 在垫材料上。已知y、 m和b的值，可对x求解以上方程，x代表关于 在组装好的催化转化器中实现期望压强所需的线性位移的调节的估算。
一旦已对所计量的垫材料和整体基材的砖状组合件计算出偏移，就
可计算出将期望的最终压强施加在之前步骤中计量的砖状组合件上所 需的外管构件的最终直径。除一般的松弛压强曲线外，还可使用以上计 算出的偏移来确定外管构件的最终直径。具体而言，可才艮据代表性压强 曲线确定实现期望压强所需的位移值并通过以上计算出的偏移值抵消 位移值以确定外管构件的期望直径，从而在砖状组合件和组装好的催化转化器上施加期望压强。
一旦已通过计量装置计量垫材料和M基材的组合件，并且已确定 外管构件的期望尺寸，就可将砖状组合件插入未成形的外管中。在本发 明的一些实施方式中，可预压缩外管构件以确保外管构件至少将最小摩 擦力施加到组合件上，以确保在催化转化器的组装过程期间组*保持 在外管构件内。在本发明的一些实施方式中，砖状组*可宽松地插入 外管构件中。不论外管构件是否已被预压缩，都可以以任何合适的方式 将砖状组合件插入外管构件中。应当注意的是，组M插入管构件中的 速度可取决于施加在外管构件上的预收缩量。另外，应当注意的是，外 管构件首先作用在垫材料和整体基材的组合件上的压强将随着垫材料 松私而稍微下降。
图6示出总体上以标号300表示的插入装置，其构造成用以将砖状 组合件6插入外管构件4中。在所示的实施方式中，装置300包括构造 成用以定位外管构件4的U形装载段302 。装置300还包括釭筒机构304。 缸筒机构304可包括用于本领域的^合适的缸筒，例如气压或液压缸 筒。在所示的实施方式中，缸筒机构304包括釭筒部306，该缸筒部306 包括杆部段308和推进器段310。推进器段310大致与邻接诸如漏斗之 类的锥形构件314的开口 312对齐。在所示的实施方式中，缸架316支 撑缸筒机构304。
在操作中，可将包括垫材料10和整体基材12的砖状组合件6安放 成邻近推进器段310。在启动缸筒部分306后，推进器段310将沿着开 口 312的方向移动。推进器段310将接触砖状组合件6并推动砖状组合 件6通过开口312。在所示的实施方式中，紧接着穿越开口 312之后， 砖状组* 6移动到锥形构件314中。在砖状组合件6穿过锥形构件314 时，砖状组*6被轻>^缩。在离开锥形构件314后，砖状组M6 被推进器段310推到外管构件4中。一M状组合件6在外管构件4中 定位在期望位置，就可从外管构件4抽出推进器段310。 一般而言，外 管构件4与砖状组合件6之间存在足够的摩擦力，以在抽出推进器段310 时将砖状组合件6保持在相对固定的位置。
才艮据图2的方框120，外管材料4此时可收缩，从而减小外管4的 直径。在一些实施方式中，外管构件4可整体减小直径。在其他实施方 式中，只有外管构件4的保持砖状组合件6的部分可减小直径。应当注意的是，外管构件的直径可以以任何合适的方式减小，例如借助于收缩 器装置或旋压装置，包括转让给本发明的受让人并且通过引用全文而结
合于本文中的美国专利申请序号10/845,282中所描述的各个装置。在本 发明的该实施方式中，外管构件的直径可收缩到取决于之前计算出的偏 移的计算值，所述偏移根据用于外管构件中的砖状组合件的计量尺寸和 代表性爭>弛压强曲线确定。
图7a至图7d示出总体上以标号400表示的收缩器装置的多个剖面 图。收缩器400包括底板402 ，该底板402包括大致延伸通过其中心的 孔404。总体上各以标号406表示的多个压缩机构附连到底板402的上 表面。每个压缩^J406都可包括一对竖壁408。每个竖壁408都可包 括大致延伸通过所述中心的孔。此外，压缩:tM^406还可包括具有圆形 截面的轴向支撑件410。每个轴向支撑件410都可将尺寸设置成使得支 撑件410可定位在竖直壁408的孔内。在所示的实施方式中，多个安装 螺钉412可将竖壁408固定到底板402的顶面。
仍参照图7a至图7d，压缩机构406还可包括延伸通过轴向支撑件 410中的孔并1压缩构件414的附加安装螺钉413。该实施方式所示 的压缩构件414的总体形状为部分圆形，包括弓形表面416在其间延伸 的两条直边。应当注意的是，在所示的实施方式中，弓形表面包括设计 成与外管构件4的外表面相符的弓形轮廓。然而，在可选实施方式中， 弓形部分416可包括平面形轮廓。安装螺钉413可延伸到压缩构件414 中并且可将压缩构件414固定到轴向支撑件410。此外，图7a中压缩构 件414的位置为未加载的压缩构件的标准位置。在装置的该实施方式中， 压缩构件414的重量i殳置为4吏得只要压缩构件414未装载，压缩构件414 就返回到此位置。
下面仍参照图7a至图7d来描述收缩器400在使外管构件4收缩的 过程中的操作。如图7a所示，压缩构件414在弓形表面416向上定向 的情况下从所示的未加栽位置开始。
图7b示出利用收缩器400压缩外管构件4的步骤。在所示的步骤 中，将管4从其中弓形表面416面对的方向装载到收缩器400中。应当 注意的是，通过孔404的中心隔开压缩构件414的距离应小于外管4的 预压缩外径。如图7c所示，液压或机电柱塞420可驱动管4通过收缩器400。外 管构件4行进通过收缩器400的接纳区域404致使压缩构件414绕着轴 向支撑件410转动。另外，压缩构件414的弓形表面416接触外管4的 外表面。隔开弓形表面416的距离应约等于之前计算出的外管4的直径。 外管构件4穿过构件414压缩了外管构件4并减小了外管构件4的外径。 另外，应当注意的是，在任何给定时间，压缩构件414各自接触外管构 件4的仅一部分。因此，使外管构件4收缩所需的力比如果要同时沿外 管构件4整体长度压缩外管构件4的整个表面所需的力更小。在一些实 施方式中，收缩器400可设计成在任何一个给定时间使外管构件4间沿 外管构件4的整个长度收缩。
图7d示出完全穿过收缩器400后的外管4。应当注意的是，外管4 的外径小于管4变形前的外径。另外，应当注意的是，在所示的收缩器 400的实施方式中，外管4的长度被限制在弓形表面416的长度。
应当注意的是，可结合或取代收缩器400利用任何合适的装置来使 外管构件4收缩。例如，可以以合适的方式利用旋转机构来减小外管构 件4的直径。
一旦外管构件4的直径已被减小尺寸以抵靠缩小的外管构件4而压 缩砖状组M 6的垫材料12从而将砖状组合件6保持在固定的位置， 就可以以任何合适的方式缩小外管构件4的端部30、 32。在图1所示的 催化转化器的实施方式中，可将热屏蔽构件14插入外管构件4的任意 一端30、 32上的开口中。外管构件4的端部30、 32然后可以以任何合 适的方式缩小，例如借助于旋压装置，以形成直径减小的管端30、 32。 外管构件4的端部30、 32的直径减小允许外管构件4将热屏蔽构件14 保持在相对固定的位置。
一J^催化转化器2的端部30、 32的直径已缩小，就已完成催化转 化器2的组装。在随后的催化转化器的组装中，无需重复整个上述方法。 取而代之的是，组装过程可开始于要用于随后的催化转化器2的组装中 的包括M基材10和垫材料12的砖状组合件6的计量。当确定随后的 催化转化器2的外管构件4的期望最终直径时，之前获得的代表性样本 的数据曲线可用于计算外管构件4的最终直径。
基于说明的目的，以下代表计算偏移的简化示例。在以下示例中，
20图5的曲线代表在计量样本前确定的代表性曲线。应当注意的是，关于 图5所示的代表性曲线，用于所测量的数据点的最佳拟合曲线为 y=30.581e°'9556x，其中"x"为位移并且"y"为压强。相应地，曲线的 导数方程为y，=30.581e°'9556x。在以下简化示例中，在最终转化器组件中 期望在垫材料和整体基材的组^fr上施加的压强约等于70psi。
在该示例中，目标计量压强为最终压强的约卯％或63psi。因此， 以上述方式，可首先压缩要用于最终转化器组件中的砖状组合件直到计 量站在砖状组合件上施加63psi的压强为止。 一旦达到63psi压强，计 量站就将记录位移并且然后从砖状组合件抽出计量构件。在该示例中， 当在砖状组合件上施加63psi的压强值时计量站测量到0.73mm的位移 值。一_§^砖状组^抽出衬垫，砖状组M就可被再次压缩到0.73mm 的位移并且在预定停留时间后测量计量构件施加的压强的变化。在该示 例中，在大致固定的直径处砖状组合件施加的压强从停留时间改变约 5psi。
具备以上确定的信息，就可以以任何合适的方式计算出偏移。在该 示例中，用线性方程Ay=m *Ax+b计算出偏移，其中Ay代表计量的砖 状组合件在经过停留时间的压强变化，m代表代表性曲线在测试点的斜 率，并且Ax代表偏移。应当注意的是，b代表y截距，其通常为O。相 应地，显然Ax-Ay/m，或者偏移等于压强变化除以斜率。在此情况下， 代表性曲线在63psi测试点的斜率为63。这可通过求解用于在试驺r压强 下的位移的曲线方程、求解方程的微分并且然后使用计算出的位移来获 得曲线在计算出的位移处的斜率来确定。相应地，在该示例中可通过除 法Ay/m或5/63 (等于0.079)来计算Ax或偏移。
如上所述，用于该示例的目标压强为70psi。才艮据图5中的4戈表性 曲线，0.867mm的位移应实现期望的70psi值。该值应被以上计算出的 0.079的Ax抵消，以考虑由于所计量的组合件的重新压缩的压强损失。 因此，用于所计量的组合件的目标位移为0.946mm。相应地，外管构件 4的尺寸应当减小以确保砖状组合件4的外径约等于最终组件中的 0.946mm。
本领域的技术人员可以理解的是，可以以任何合适的方式改变以上 过程的步骤。例如，在砖状组* 6插入外管构件4之前，外管构件4 的尺寸可用收缩器400、旋转机构或任何其他合适的装置确定。 一旦已正确设定外管构件4的直径，就可将砖状组合件6插入外管构件4中。 在本发明的其他实施方式中，外管构件4的期望直径可使得外管构件4 的直径可必须增大而不能减小。相应地，本领域的技术人员可以理解的 是，可利用扩张器来扩大外管构件4的直径。 一旦扩张器已将外管构件 4的直径扩大到期望尺寸，就可以以常规方式将砖状组合件6插入扩大 的外管构件4中。
虽然已将本发明描述为具有示例性设计，但是可在此公开内容的精 神和范围内进一步修改本发明。因此本申请旨在利用其总体原理涵盖本 发明的任何变型、用途和改装。此外，本申请旨在涵盖由本发明所属领 域的/>^或习惯实践得到的与4^>开内容偏离的内容。
权利要求
1.一种制造催化转化器(2)的方法，所述催化转化器(2)包括外管构件(4)、整体基材(6)和垫材料(12)，其中所述垫材料与所述整体基材成环绕关系地定位；所述方法包括以下步骤计量所述整体基材和所述垫材料的组合件以确立一组压缩特性，以及压缩所述管以压缩所述管内的所述整体基材和所述垫材料的组合件，其特征在于以下步骤计量所述整体基材和所述垫材料的组合件到预定最大计量力或压强并且测量所述整体基材和所述垫材料的组合件的挠度；重新计量所述整体基材和所述垫材料的组合件到相同的挠度；测量在重新计量时压强或力状态的变化；至少部分基于原始挠度和那些变化的状态计算用于所述整体基材和所述垫材料的组合件的新的总挠度；以及在所述管内靠着所述整体基材将所述垫材料压缩到所述新的总挠度。
2. 如权利要求1所述的制造催化转化器的方法，其特征在于以下步 骤基于M确立代表包括力/压强曲线的垫材料的特性的曲线；基于所 述曲线和所述一组压缩特性确定在所述组合件上施加目标力/压强所需 的外管的目标挠度；计算##所述变化的状态所需的偏移挠度；以及确 定所述外管的直径尺寸4吏得所述直径以大致等于新的总挠度的量偏离； 其中所述新的总挠度大致等于所述目标挠度加所述偏移。
3. 如权利要求1或2所述的制造催化转化器的方法，其特征在于， 所述预定最大计量压强的值处于期望压强的约30%到99%的范围内。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的制造催化转化器的方法，其特 征在于，所述预定最大计量压强的值处于期望压强的约30%到98%的 范围内。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的制造催化转化器的方法，其特 征在于，所述预定最大计量压强的值处于期望压强的约30%到95%的 范围内。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的制造催化转化器的方法，其特征在于，所述预定最大计量压强的值处于期望压强的约30%到90%的 范围内。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的制造催化转化器的方法，其特 征在于，所述预定最大计量压强的值处于期望压强的约30%到80%的 范围内。
8. 如权利要求1至7中任一项所述的制造催化转化器的方法，其特 征在于，测量施加在所述组合件上的压强的步骤还包括监测施加在所述 组合件上的压强直到实现大致固定的压强值为止的步骤。
9. 如权利要求8所述的制造催化转化器的方法，其特征在于，所述骤还包括以下步骤用压强值填充有限大小的矩阵直到所述矩阵被填满 为止，并且然后用最新值替换最旧值直到所述最新值大致等于所述最旧 值为止。
10. 如权利要求1至9中任一项所述的制造催化转化器的方法，其 特征在于，测量施加在所述组合件上的压强的步骤发生在重新压缩步骤 之后的大约十五秒钟时。
11. 如权利要求2至10中任一项所述的制造催化转化器的方法，其 特征在于，在确定所述偏移的过程中利用线性回归.
12. 如权利要求2至11中任一项所述的制造催化转化器的方法，其 特征在于，在所述重新计量步骤中测量压强变化，所述压强变化约等于 所述预定最大压强值与在重新计量时测量到的施加在所述组合件上的 压强之间的差值，并且可通过将所述压强变化除以斜率来确定所述偏 移，其中在所述曲线上所述预定最大压强值的点处测量所述斜率。
13. 如权利要求2至11中任一项所述的制造催化转化器的方法，其 特征在于，根据方程y-3(K581e"，x的导数确定所述偏移，其中"x"为 位移并且"y"为压强。
14. 如权利要求2至13中任一项所述的制造催化转化器的方法，其 特征在于，所述确立步骤包括压缩环绕一构件的代表性垫材料的至少一 部分以获得第一组力数据的步骤。
15. 如权利要求14所述的制造催化转化器的方法，其特征在于，所 述构件为毛胚。
16. 如权利要求14所述的制造催化转化器的方法，其特征在于，所 述构件为代表性整体基材。
17. 如权利要求2至16中任一项所述的制造催化转化器的方法，其 特征在于，所述压缩步骤包括使至少一个接触衬垫以预定位移前移到 所述垫材料中并在经过预定时间后收集压强值；使所述至少一个接触衬 垫以预定位移前移到所述垫材料中并在经过所述预定时间后收集第二 压强值。
18. 如权利要求17所述的制造催化转化器的方法，其特征在于，所 述预定时间大约等于十五秒钟。
19. 如权利要求2至18中任一项所述的制造催化转化器的方法，其 特征在于，所述确立步骤包括压缩环绕至少一个构件的多种垫材料的至 少一部分以获得多个力数据的步骤。
20. 如权利要求19所述的制造催化转化器的方法，其特征在于，所 述多种垫材料的厚度不同。
21. 如权利要求19所述的制造催化转化器的方法，其特征在于，所 述多种垫材料的重量不同。
22. 如权利要求17至21中任一项所述的制造催化转化器的方法， 其特征在于，所述多个力数据用来绘制所述曲线。
23. 如权利要求2至22中任一项所述的制造催化转化器的方法，其 特征在于，所述方法还包括压缩所述代表性组合件的至少第二部分以获 得第二组力数据的步骤。
24. 如权利要求2至23中任一项所述的制造催化转化器的方法，其 特征在于，所述尺寸确定步骤包括使所述外管收缩。
25. 如权利要求2至24中任一项所述的制造催化转化器的方法，其 特征在于，所述尺寸确定步骤包括使所述外管扩张。
26. —种制造催化转化器(2)的方法，所述催化转化器(2)包括 具有直径的管(4)以及包括n基材(6)和垫材料(12)的组*， 所述方法包括以下步骤压缩包括环绕至少一个构件的至少一种代表性 垫材料的多个代表性组合件以获得体现所述代表性组合件的特性的一组数据；压缩所iiia合件以获得体现所iiia合件的特性的笫一组数据；其特征在于以下步猓重新压缩所述组合件以获得体现所iiia合件特性的第二组数据；将 所述组M插入到所述管中；基于体现所述代表性组合件的特性的所述 一组数据确立曲线并且基于所述曲线以及体现所述组合件的特性的所 述第 一组和第二组数据确定所述管的尺寸。
27. 如权利要求26所述的制造催化转化器的方法，其特征在于，所 述方法还包括基于体现所述代表性组合件的所述一組数据构成曲线的 步骤。
28. 如权利要求26或27所述的制造催化转化器的方法，其特征在 于，利用线性回归确定所述管的尺寸。
29. 如权利要求26或27所述的制造催化转化器的方法，其特征在 于，利用二次回归确定所述管的尺寸。
30. 如权利要求26至29中任一项所述的制造催化转化器的方法， 其特征在于，所述压缩步骤包括使接触村垫从所述垫材料的边界以预定距离前移以及测量在经过预定时间后抵靠所述接触衬垫施加的力并将 所述接触衬垫移动到所述边界。
31. 如权利要求26至30中任一项所述的制造催化转化器的方法， 其特征在于，所述曲线具有斜率，体现所a合件的特性的所述第一组 数据包括第一压强值并且体现所述组合件的特性的所述第二组数据包 括第二压强值，所述第一压强值与所述第二压强值之间的差值代表压强 差，并且所述压强差除以所述斜率代表用于确定所述管的尺寸的偏移。
32. 如权利要求26至31中任一项所述的制造催化转化器的方法， 其特征在于，所述组合件至少部分由膨胀性材料形成。
33. 如权利要求26至32中任一项所述的制造催化转化器的方法， 其特征在于，所述代表性组合件至少部分由膨胀性材料形成。
34. 如权利要求26至33中任一项所述的制造催化转化器的方法， 其特征在于，所述管的所^A寸确定包括使所述管收缩。
35. 如权利要求26至34中任一项所述的制造催化转化器的方法， 其特;ML于，所述管的所述尺寸确定包括4吏所述管扩张。
36. —种用于制造催化转化器的装置，其特征在于如权利要求l至 35中任一项所述的方法步骤。
37. 如权利要求36所述的用于制造催化转化器的装置，其特征在 于，借助于计量站(200)完成初始计量和重新计量。
38. 如权利要求37所述的用于制造催化转化器的装置，其特征在 于，所述计量站(200)包括多个计量构件(210)。
全文摘要
本发明涉及一种制造催化转化器(2)的方法，该催化转化器(2)包括具有直径的管(4)和包括整体基材(6)及垫材料(12)的组合件。压缩整体基材(6)和垫材料(12)的多个代表性组合件以获得体现所述代表性组合件的特性的一组数据。压缩整体基材和垫材料的组合件以获得体现该组合件的特性的第一组数据。重新压缩该组合件以获得体现该组合件的第二组数据；将该组合件插入所述管内；并且基于曲线和体现所述组合件的特性的第一组和第二组数据确定所述管的尺寸。
文档编号F01N3/28GK101657617SQ200880010247
公开日2010年2月24日 申请日期2008年4月24日 优先权日2007年4月25日
发明者大卫·梅菲尔德 申请人:赫斯工程股份有限公司