專利名稱：用于排氣系統(tǒng)的廢氣處理裝置和制造廢氣處理裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于排氣系統(tǒng)的廢氣處理裝置，所述排氣系統(tǒng)尤其是比如車輛的
內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
已知這樣的用于柴油機(jī)廢氣的顆粒過濾器，在所述顆粒過濾器中，含有顆粒的廢 氣流經(jīng)由多孔基質(zhì)制成的中空體，所述多孔基質(zhì)的孔隙尺寸被選擇為使得積碳顆粒沉積在 多孔基質(zhì)上。由泡沫金屬制成的片材是用于制造這些中空體的優(yōu)選基質(zhì)。當(dāng)組裝片材以形 成中空體時(shí)，重要之處在于防止在各單個(gè)節(jié)段之間形成任何氣體漏洞——載有顆粒的廢氣 會(huì)未經(jīng)過濾地流經(jīng)這些氣體漏洞，因?yàn)檫@將會(huì)與過濾器的功用相背。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種廢氣處理裝置，在所述廢氣處理裝置中，能夠以簡單的 方式避免在多孔基質(zhì)的片材邊緣之間形成任何間隙。
為此，在用于排氣系統(tǒng)的廢氣處理裝置中，包括殼體，所述殼體具有入口和出口 ；
以及至少一個(gè)中空體，所述中空體構(gòu)造成能夠透氣、并且布置在從所述入口至所述出口的
流動(dòng)路徑中。其中，所述中空體由至少一個(gè)基本元件形成，所述基本元件由多孔基質(zhì)制成，
每個(gè)基本元件包括至少兩個(gè)連接區(qū)域。并且，設(shè)置成使得同一或不同基本元件的兩個(gè)連接
區(qū)域均在連接的區(qū)域中搭接以形成所述中空體?；驹南噜彶糠值倪B接區(qū)域的搭接確
保了不會(huì)形成允許廢氣未經(jīng)過濾地穿過中空體的漏洞。該構(gòu)造以簡單的方式確保不會(huì)出現(xiàn)
泄漏，因?yàn)閮H僅需要將各單個(gè)基本元件的坯件的尺寸選擇為適當(dāng)大。這樣，一個(gè)單個(gè)(彎
曲)基本元件的連接區(qū)域以及相鄰的獨(dú)立基本元件的連接區(qū)域能夠連接。 對于多孔基質(zhì)而言，比如，可以采用泡沫金屬、金屬海綿、金屬中空球體結(jié)構(gòu)，或
者，概括說來，可以采用多孔金屬。在這些材料中，金屬形成了孔隙尺寸在幾微米至若干毫
米的范圍中的柵格結(jié)構(gòu)或蜂窩結(jié)構(gòu)，其中通常地，材料的80%或更多由空腔形成。這種類型
的泡沫金屬是比如通過使熔融金屬膨脹、對合適的金屬粉末進(jìn)行燒結(jié)或者通過對提供有合
適發(fā)泡劑的金屬粉末進(jìn)行加熱而制成。金屬海綿比如可以在由塑料材料制成的、并用金屬
粉末處理的前體泡沫體的基礎(chǔ)上在燒結(jié)工藝過程中制成。 作為替代方案，由比如碳化硅或陶瓷材料的纖維制成的非織造墊片也適合于用作 多孔基質(zhì)。 為了在各個(gè)連接區(qū)域之間形成連接，優(yōu)選地，連接區(qū)域被按壓并通過彼此接合的 基質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)而彼此連接，所述表面結(jié)構(gòu)比如表面區(qū)域中的松散纖維部分或開放孔隙的 邊緣。當(dāng)將兩個(gè)連接區(qū)域平放成一個(gè)位于另一個(gè)之上并彼此頂靠者按壓時(shí)，兩個(gè)連接區(qū)域 中的多孔基質(zhì)如同一種鉤環(huán)緊固件一樣地作用。 一個(gè)連接區(qū)域的表面結(jié)構(gòu)剌入相應(yīng)的另一 連接區(qū)域的表面，并且表面結(jié)構(gòu)被彼此卡止。由此，在沿著兩個(gè)連接區(qū)域的整個(gè)搭接的區(qū)域 上形成連接部，從而確保不會(huì)留有允許廢氣未經(jīng)過濾地穿過連接部的間隙。
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通過僅僅利用基質(zhì)的鉤環(huán)緊固件效果，可以僅僅通過彼此接合的一個(gè)或多個(gè)基本 元件的表面結(jié)構(gòu)而使連接區(qū)域彼此固定。尤其是，能夠通過選擇搭接區(qū)域的表面積來限定 緊固效果。 然而，可替代地，連接區(qū)域也可以通過夾緊或縫合或者通過任何其它合適的附接 方式而彼此固定。在這種情況下，仍然通過彼此搭接和接合的連接區(qū)域來實(shí)現(xiàn)泄漏的避免。 但是，連接區(qū)域的彼此固定通過進(jìn)一步的措施而得以加強(qiáng)，使得在操作期間連接區(qū)域不能 夠彼此拆離。 可以由多個(gè)基本元件制造中空體，所述基本元件通過按壓而在相鄰的連接區(qū)域彼 此連接。 基本元件的總長度優(yōu)選地被選擇為比中空體的周邊長，并且以螺旋形式將基本元 件巻起，使得中空體具有多層壁。 各單個(gè)基本元件可以具有不同的透氣性、密度和/或孔隙度。而且，它們的長度不 需要相同。 連接區(qū)域可以既形成在一個(gè)或多個(gè)基本元件的邊緣上又形成在基本元件的表面
上。后者在中空體具有螺旋巻繞的多層壁的情況下是有利的。優(yōu)選地，在這種情況下，位于
邊緣上的連接區(qū)域與位于表面上的連接區(qū)域按壓在一起以便使中空體閉合。 在優(yōu)選實(shí)施方式中，中空體包括被彎曲而形成錐體或截錐體的基本元件或基本元
件組。在這種情況下，將平坦的坯件巻起以形成錐體或截錐體。為了閉合，比如，同一基本
元件的連接區(qū)域彼此連接。使中空體閉合的另一種方式是，使位于邊緣上的連接區(qū)域與已
形成的中空體的表面上的連接區(qū)域連接。 可以制造比如兩個(gè)這種類型的中空體，并將所制成的錐體或截錐體反向地彼此裝 配，以便使殼體中氣體流經(jīng)的表面盡可能地大。 如果基本元件的厚度是大約1至10mm，且特別優(yōu)選地是1至3mm，那么基質(zhì)片材非 常適合于被巻起而形成中空體，不管材料的脆性如何。 采用這種厚度，用于使連接區(qū)域彼此緊固的按壓也會(huì)進(jìn)行得很好。 為了將整個(gè)中空體緊固在殼體內(nèi)部，可以采用與應(yīng)用于將基本元件彼此連接的技
術(shù)相同的技術(shù)。具體而言，能夠通過泡沫金屬的結(jié)構(gòu)與框架的表面的相互作用而將中空體
固定至布置在殼體中的框架。 本發(fā)明進(jìn)一步涉及制造廢氣處理裝置的方法，更具體而言，所述廢氣處理裝置具 有如上所述的特征，所述方法包括以下步驟-提供由多孔基質(zhì)制成的基本元件或一組基本元件，每個(gè)基本元件包括至少兩個(gè) 連接區(qū)域；-使一個(gè)或多個(gè)基本元件的待連接的兩個(gè)連接區(qū)域疊置；并且-將待連接的連接區(qū)域彼此按壓以形成中空體。 在按壓期間，兩個(gè)相應(yīng)的連接區(qū)域的基質(zhì)的邊緣能夠被彼此卡止。 優(yōu)選地，在將所形成的中空體彎曲成其期望形狀的同時(shí)執(zhí)行按壓。 如以上已更加詳細(xì)地說明，該程序使得廢氣凈化裝置的中空體的形成可以變得快
速、簡單且低成本。 這里，將該組基本元件的基本元件切割到應(yīng)有的尺寸，比如呈展開的錐狀包殼體或展開的截錐狀包殼體的形狀，并且將坯件巻起以形成錐體或截錐體，使得坯件的連接區(qū) 域搭接。將這些搭接的連接區(qū)域彼此按壓在一起。


從結(jié)合附圖的示例性實(shí)施方式的以下描述中，本發(fā)明進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而 易見，其中-圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的廢氣處理裝置的示意性剖視圖；-圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的廢氣處理裝置的基本元件的坯件的形式；-圖3示出了穿過根據(jù)本發(fā)明第一變型的廢氣處理裝置的中空體而剖取的剖面的
示意圖；-圖4示出了穿過根據(jù)本發(fā)明第二變型的廢氣處理裝置的中空體而剖取的示意性 剖面；-圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的廢氣處理裝置的中空體的示意性俯視圖；
-圖6示出了基本元件的示意圖；-圖7示意性地示出了具有不同連接區(qū)域變型的基本元件；以及 _圖8示出了圖3中的中空體的多層壁剖面的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中示出的用于排氣系統(tǒng)(比如柴油內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng))的廢氣處理裝置10具 有殼體12，所述殼體12具有入口 14和出口 16。殼體12由剛性金屬體形成。廢氣處理裝 置IO位于由圖1中的箭頭示出的廢氣流中。兩個(gè)可透氣的中空體18布置在從入口 14至 出口 16的流動(dòng)路徑中，使得廢氣在任何情況下均必須流過中空體18中的一個(gè)的至少一個(gè) 壁，以便穿過廢氣處理裝置10。 廢氣處理裝置10比如是顆粒過濾器，在所述顆粒過濾器中從廢氣中過濾出積碳 顆粒。 采用多孔基質(zhì)(在本實(shí)例中為由泡沫金屬片材)制成的坯件，由一個(gè)或多個(gè)基本 元件20、20'、20"形成每一個(gè)中空體18。術(shù)語"泡沫金屬"在專家圈中已被采納為指代所 有種類的多孔金屬的總括用語，而不管在物理方面的正確意義上是否真正地涉及到具有帶 著開放或封閉的孔隙的蜂窩結(jié)構(gòu)的泡沫，或者是否該材料不同地呈現(xiàn)出帶有網(wǎng)格的海綿結(jié) 構(gòu)。在該含義下，甚至由燒結(jié)微球體制成的結(jié)構(gòu)也稱作"泡沫金屬"。在本示例中，泡沫金屬 片材是由金屬海綿制成的片材。但是也可以利用其它類型的"泡沫金屬"。
泡沫金屬片材的厚度為從lmm至10mm，并且優(yōu)選地為從lmm至3mm。
在圖2所示的構(gòu)形中，基本元件20的形狀為展開的截錐狀包封體，其適于被巻起 以形成截錐體。坯件的夾角比如是30-45度?；驹?0的整個(gè)直邊各自形成連接區(qū)域 22，所述連接區(qū)域22在基本元件20的表面內(nèi)延伸幾厘米。在該條件下，這種細(xì)分屬于純粹 假想；連接區(qū)域22中基質(zhì)的組成與基本元件20的基質(zhì)的其余部分的組成沒有差別。
圖7示出了位于基本元件邊緣上的連接區(qū)域的構(gòu)形的不同變型，所述不同變型以 不同類型的虛線示出。在所示的呈截錐體展開形式的基本元件20中，連接區(qū)域22比如在 更長基部(短劃線)或更短基部(點(diǎn)線)的區(qū)域中伸延，或者在直邊的中部凸出(由兩條點(diǎn)劃線示出)。這些構(gòu)形中的每一種確保連接線不會(huì)與彎曲線重合，并且在一些部位導(dǎo)致了 與待連接的相應(yīng)邊緣區(qū)域的更大搭接。這阻止了中空體18在廢氣流中發(fā)生隆起。
基本元件20的基質(zhì)在一些區(qū)域中設(shè)置有涂層23，所述涂層23采用比如設(shè)置有催 化劑材料的所謂的載體涂料(washcoat)的形式。涂層23使基本元件20的邊緣區(qū)域留空， 特別是連接區(qū)域22以及中空體18的端部27處的、稍后用于緊固于殼體12的區(qū)域29。特 別地，區(qū)域29在廢氣處理中不起作用，從而催化劑材料可以不必施加于這些部位。也可以 在連接區(qū)域22中的僅僅一個(gè)或一些或全部設(shè)置涂層。 現(xiàn)在將基本元件20巻起以形成截錐體，從而連接區(qū)域22搭接，如圖3所示。在搭 接的連接區(qū)域22被放置成一個(gè)位于另一個(gè)之上之后或同時(shí)，沿著它們的整個(gè)長度和寬度 將它們彼此按壓，使得表面結(jié)構(gòu)_在該實(shí)例中為連接區(qū)域22的孔隙邊緣處的網(wǎng)體_剌入相 應(yīng)的另一連接區(qū)域22，并以鉤環(huán)緊固件的形式被卡止在另一連接區(qū)域22的表面結(jié)構(gòu)中。表 面結(jié)構(gòu)的這種連接發(fā)生在連接區(qū)域22的整個(gè)表面上，從而不會(huì)留有將會(huì)造成載有顆粒的 廢氣流泄露的開口或間隙。 當(dāng)然，兩個(gè)或更多的基本元件20、20'、20"也可以裝配在一起以形成中空體18。它 們可以比如以平坦或者稍微彎曲的片材的形式設(shè)置。相鄰基本元件的連接區(qū)域22僅僅需 要搭接并彼此按壓，以獲得根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造。 可以將多個(gè)基本元件20、20'、20"彼此裝配成直列狀，從而制成一組基本元件。中 空體18巻繞成使得其具有螺旋巻繞的多層壁，其中多個(gè)基質(zhì)層布置成一層位于另一層之 上(圖3和8)。各個(gè)連接區(qū)域22優(yōu)選地在一個(gè)位點(diǎn)處布置在彼此之上，但是它們也可以布 置成沿著中空體18的周邊相對于彼此偏離(見圖8)。 基本元件20、20'、20"可以具有不同的孔隙度，從而中空體18的壁中的各單層形 成不同的過濾效果。然而，對于所有基本元件20、20'、20"，孔隙度也可以選擇為相同。
可以選擇性地對各個(gè)基本元件20、20' 、20"進(jìn)行涂敷或者不進(jìn)行涂敷，其中也可以 如上所述地在一些區(qū)域中進(jìn)行涂覆。 最靠外基本元件20"的最后連接區(qū)域22與同一基本元件的、或鄰接的基本元件的 另一連接區(qū)域22按壓在一起，使得中空體18的外周不具有間隙或臺(tái)階。中空體18的內(nèi)側(cè) 也形成為不帶有間隙或臺(tái)階的平滑表面(也就是說，僅僅具有基質(zhì)固有的粗糙度)。
被連接的連接區(qū)域22可以通過另外的附接件26進(jìn)行額外地固定，所述另外的附 接件26可以由比如夾具或縫合線形成。金屬線優(yōu)選地用于所述縫合線。這在圖4和5中 示出。 現(xiàn)在為圖1所示的廢氣處理裝置10制造第二中空體18。為此，將第二基本元件20 或第二組基本元件20、20'、20"切割到應(yīng)有的尺寸，這一次采用的是展開的錐狀包殼體的形 式，所述包殼體被巻起以形成錐體，使得在直邊處連接區(qū)域22同樣地被放置在彼此之上從 而搭接，并且彼此被按壓在一起。然后，根據(jù)圖1中的圖示，將錐體插入截錐體，而后將中空 體18緊固在殼體12內(nèi)部。 出于緊固的目的，錐體的以及截錐體的兩端27分別緊固至布置在殼體12中的框 架24?？蚣?4優(yōu)選地由堅(jiān)固的金屬片材制成。中空體18可以以任何合適的方式緊固至框 架24。 一種可能的方案是，比如通過設(shè)置適當(dāng)粗糙的表面，而將框架24的表面設(shè)計(jì)成使得 中空體18的粗糙泡沫金屬能夠以類似于基本元件20的連接區(qū)域22的連接的方式被卡止
6在其中。 在將中空體18緊固至殼體12的過程之前或期間，將所述中空體18校準(zhǔn)到能緊固 至框架24的精確尺寸。 當(dāng)然，除了截錐體以外，也可以使用根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)來制造諸如筒體等其它合 適的形狀。具體而言，圖1中的外部中空體18可以是筒體。
權(quán)利要求
一種用于排氣系統(tǒng)的廢氣處理裝置，包括殼體(12)，所述殼體(12)包括入口(14)和出口(16)，以及至少一個(gè)中空體(18)，所述中空體(18)構(gòu)造成能夠透氣、并且布置在從所述入口(14)至所述出口(16)的流動(dòng)路徑中，并且，所述中空體(18)由至少一個(gè)基本元件(20，20’，20”)形成，所述基本元件(20，20’，20”)由多孔基質(zhì)制成，每個(gè)基本元件(20，20’，20”)包括至少兩個(gè)連接區(qū)域(22)，且同一或不同基本元件(20，20’，20”)的兩個(gè)連接區(qū)域(22)均在連接的區(qū)域中搭接以形成所述中空體(18)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述連接區(qū)域(22)被按壓、并且 通過彼此接合的相應(yīng)連接區(qū)域(22)的多孔基質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)而彼此連接。
3. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述多孔基質(zhì)是泡 沫金屬、金屬海綿、中空球體結(jié)構(gòu)、或者纖維墊。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述中空體包括螺 旋巻繞的多層壁。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述連接區(qū)域 (22)僅僅通過彼此接合的一個(gè)或多個(gè)所述基本元件(20， 20'，20")的多孔基質(zhì)的表面結(jié)構(gòu) 而彼此固定。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述連接區(qū)域 (22)通過夾緊或縫合而彼此固定。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述中空體(18)包 括被彎曲而形成筒體、錐體或截錐體的基本元件(20)或基本元件組(20，20'，20")。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述基本元件(20， 20'，20")的厚度是大約1至10mm。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的廢氣處理裝置，其特征在于，所述中空體(18)通 過所述多孔基質(zhì)的結(jié)構(gòu)與布置在所述殼體(12)中的框架(24)的表面的相互作用而固定至 所述框架(24)。
10. —種制造根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的廢氣處理裝置的方法，包括以下步驟 -提供由多孔基質(zhì)制成的至少一個(gè)基本元件(20，20'，20")，每個(gè)基本元件(20，20'，20")包括至少兩個(gè)連接區(qū)域(22);-使一個(gè)或多個(gè)基本元件(20，20'，20")的待連接的兩個(gè)連接區(qū)域(22)疊置；并且 -將待連接的所述連接區(qū)域(22)彼此進(jìn)行按壓以形成所述中空體(18)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在按壓期間，兩個(gè)相應(yīng)的連接區(qū)域(22) 的多孔基質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)被彼此卡止。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10和11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述連接區(qū)域(22)通過 夾緊或縫合而彼此固定。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一所述的方法，其特征在于，將基本元件(20， 20'，20") 或基本元件組(20)切割成應(yīng)有尺寸并呈展開的錐狀包殼體或展開的截錐狀包殼體的形 狀；將坯件巻起以形成錐體或截錐體，使得所述坯件的連接區(qū)域(22)搭接；并且 按壓搭接的連接區(qū)域(22)。
全文摘要
構(gòu)造成能夠透氣的至少一個(gè)中空體(18)沿從入口(14)至出口(16)的流動(dòng)方向布置在用于排氣系統(tǒng)的廢氣處理裝置中，所述廢氣處理裝置具有殼體(12)，所述殼體(12)包括所述入口(14)和所述出口(16)。所述中空體(18)由至少一個(gè)基本元件構(gòu)成，所述基本元件由多孔基質(zhì)制成，其中，每個(gè)基本元件具有至少兩個(gè)連接區(qū)域，并且為形成中空體(18)使同一或不同基本元件的兩個(gè)連接區(qū)域均在連接的區(qū)域中搭接。將待連接的連接區(qū)域按壓在一起以形成中空體(18)。
文檔編號(hào)F01N3/022GK101743387SQ200880024913
公開日2010年6月16日 申請日期2008年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月16日
發(fā)明者克里斯托弗·霍斯費(fèi)爾德, 斯特凡·哈肯貝格爾, 沃爾夫?qū)す?申請人:排放控制技術(shù)德國(奧格斯堡)有限公司