CN1373693A - 用于制造具有波纹的波纹板的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
为了制造具有波纹(9)的波纹板(8),特别是用于催化剂载体的波纹板,推荐一种方法,其中,具有给定的厚度(D)的板(6)被送过两个啮合轧辊(2,3)之间,板的厚度小于0.06mm。轧辊各自有一由成型段(11)形成的轮廓(10)。成型段(11)的两个相对的侧面(17,18)之间的侧隙(F)大于板(6)的厚度(D),该板在啮合的轧辊(2,3)之间被送过。
Description
本发明涉及用于制造具有波纹的波纹板的方法和装置，该板有小于0.06mm，最好小于0.04mm的厚度。
这种波纹板专门用于形成一金属蜂窝体。该蜂窝体可用于催化转换器以作为催化剂载体，特别是作为用于机动车辆的排气设备的催化转换器，这类蜂窝体，特别是在其可以用电加热时，也可以用作转化器(Reformer)。已经知道，有各种不同的蜂窝体构形。例如可参阅EP 045737B1的公开内容。
已经知道有各种用于制造具有波纹的波纹板的方法。通过WO98/18557，推荐一种方法，其中，将一种(表面凹凸)结构送入一带形金属板中。该结构的高度此时大于标定的结构高度。以后，进行校准步骤，此时，在金属板的结构上作用一个力，以使在校准步骤以后，结构的高度对应于标定的结构高度。
为了形成与波纹有关的结构，按照WO98/18557建议，将金属板送过两个啮合的波纹轧辊。
通过WO98/09745还知道另一种用于制造具有波纹的波纹板的方法，该波纹板有微观结构。
按照此方法，首先在无波纹的金属板中做出微观结构。以后，将该金属板送入一对彼此啮合的金属轧辊中，该金属轧辊有相对于微观结构沿纵向布置以接纳微观结构的构造部分。当金属板在波纹轧辊之间通过时，实现金属板的波纹的形成，而不会将微观结构压平。
已经发现，具有波纹的波纹板有自行卷起的倾向。波纹板的自行卷起的倾向尤其与板的厚度有关，板越薄，越容易有自行卷起的倾向。考虑到作为用于催化转换器的催化剂载体，特别是用于机动车辆的排气设备的催化转换器的蜂窝体，希望波纹板有尽可能小的厚度。这有这样的优点，即减少了这种蜂窝体的比热容，以使蜂窝体可以较快地达到其工作温度。特别是在一可用电加热的蜂窝体中，蜂窝体的减小的比热容有优点。这种趋势与金属板是从一卷材展开并送过啮合的波纹轧辊的，还是将一平直而光滑的金属板送过波纹轧辊之间无关。通过在波纹板上的做出一微观结构，就可以做到减少或防止波纹板的卷起。
在波纹板成形过程之后，将波纹板分割成有一定长度的板条时，波纹板的自行卷起的倾向特别麻烦。各个板条可以有不同的弯曲。各个板条还可以按螺旋形卷起，此时，卷成螺旋形的板条可采取不同的构形。特别是，卷成螺旋形的板条可以变化。
如果将板条堆成一叠，则板条的弯曲形状使堆垛的操作变得困难。
特别考虑到弯曲程度或弯曲方向或卷起方向，用已知的措施不可能复现板条的弯曲或卷起性能。
由此出发，本发明以这样的目的为基础，即提供一种方法和一种装置，通过它们可以生产出一种波纹板，该板没有或只有很少的卷起倾向。本发明的另一目的为提出一种方法和一种装置，通过它们可以调节波纹板的有目的的卷起倾向。
这些目的可以通过按照本发明的具有权利要求1或权利要求2的特征的方法，或通过具有权利要求9或权利要求14的特征的装置来达到，该方法或装置的有益的改进和构形为从属权利要求的主题。
已经确定，当波纹板送过两个啮合的轧辊之间，而该轧辊具有通过成型段形成的轮廓，而且成型段的两个相对的侧面之间的侧隙大于板的厚度时，就可以做出具有厚度D，特别是具有少于0.06mm，最好小于0.04mm的厚度的波纹板。这种波纹板没有或只有很小的卷起倾向。按照本发明的方法可以使板上的拉力和压力的减少降低。还可以做以减少摩擦。
如果将这种波纹板分割成有给定长度的板条，并将各个板条上下堆成一叠，则各个板条基本平行地放置。在板条中，这种倾向也减少，因为板条的两端抬起。由此可以提供一个更容易并且更简单操作的板垛。由这种板垛可以做出一蜂窝体。
在考察一轧辊的成型段时，此成型段在相对的轧辊的两个成型段之间啮合。一个轧辊的在另一轧辊的两个成型段之间啮合的成型段的两侧的侧隙最好如此设计，以使在相邻的成型段的侧面之间，侧隙大于板的厚度。于是，即使只在一侧相对于成型段设置侧隙时，也能得到本发明的方法的优点。
按照另一个发明思想，推荐一种用于制造具有波纹板的方法，其中，将有一厚度的板送过两个啮合的波纹轧辊，该轧辊各自有通过成型段形成的轮廓，此时，成形板的两个波纹轧辊至少一个成型段至少一部分要如此构形，以便成型段有一头部和一从头部至根部延伸的身部，其中，身部有两个彼此相对的侧面，和至少一个侧面基本平行于成型段的中线延伸。还可以通过这样一种方法做到，所做出的板条基本上没有绕一个横过板的纵向延伸的轴线拱起或卷起的倾向。
具有波纹的波纹板的制造最好如此进行，即波纹通过成型段变形，该成型段在横截面中有一基本为圆形的头部和一从头部至根部延伸的身部，此时，身部有一基本不变的宽度。通过该方法的这一有益的改进，可以进一步使波纹板的卷起的倾向为最少。
至少一个波纹轧辊被驱动。如果只有一个波纹轧辊被驱动，则另一轧辊将被板牵引带动。这可以使板受到不均匀的应力。在很薄的板中，特别是在具有小于50μm的厚度的金属箔中，产生这样的危险，即在轧辊的牵引带动的驱动中，金属箔受到损伤。还可以造成波纹轮廓的不均匀的构形。因此建议，两个波纹轧辊都被驱动。每个轧辊可以有自己的驱动装置，该驱动装置可以通过相应的控制措施做到波纹轧辊的同步运动。但是，为了简化工艺过程，建议只有一个波纹轧辊通过驱动单元来驱动，此时，两个波纹轧辊在运动学上彼此连接。这种连接可例如通过相应的齿轮传动装置或接合***来进行。
对于波纹的不同应用目的，可能需要做出具有不同波高的波纹板。因此建议，将波纹轧辊的纵向轴线的间距做成可以调节的。
通过波纹轧辊的纵向轴线的间距的可调节性也可以影响波纹的构形。可以肯定，通过改变波纹轧辊的纵向轴线的间距，可以将波纹的构形从一基本为正弦形的波纹改变为一个锯齿形的波纹。通过改变波纹轧辊的纵向轴线的间距，还可以得到这样的可能性，即得到波纹板的绕一基本横过板的纵向轴线延伸的轴线的有目的的和可复(再)现的拱起。还可以做到，通过波纹轧辊的纵向轴线的间距的相应调节来影响波纹板的卷起倾向。
按照又一种有利的思想，建议将板无润滑剂地送过波纹轧辊之间。由此，可以避免波纹板的费钱的清结。这种清洁在钎焊蜂窝体时可能是必需的。
按照本发明的另一种设计，波纹轧辊产生具有预先给定的波长和波高的波纹板，此时，波长与波高之比小于2.5，最好小于1.5。特别是对于非常薄的板，按照本发明的方法可以做到相对于波长有非常大的波高，这是因为，在变形时，由于有侧隙，在板中只受到非常少的拉伸力与压力。
按照又一个发明思想，推荐一个用两个啮合的波纹轧辊制造一具有波纹板的装置，在轧辊之间可送过一具有一厚度D、特别是具有小于0.06mm、最好小于0.04mm的厚度D的用于催化剂载体的板，此时，每个波纹轧辊有一轮廓，该轮廓由成型段形成，并在成型段的两个相对的侧面之间的侧隙大于板的厚度。通过这种装置可以做到，产品即波纹板没有或只有很小的绕一基本横过波纹板的纵向轴线延伸的轴线弯曲或卷起的倾向。
按照又一个发明思想，推荐一种用两个啮合的波纹轧辊制造一种具有波纹的波纹板的装置，在轧辊之间可送过一具有一厚度D，特别是具有小于0.06mm、最好小于0.04mm的厚度D的用于催化剂载体的板，此时，成形板的两个波纹轧辊的至少一个的成型段的至少一部分要如此设计，即使成型段有一头部和一从头部至根部延伸的身部，其中，身部有两个相对的侧面，并且至少一个侧面基本平行于成型段的中线延伸。
每个轧辊最好有一由成型段形成的轮廓，此时，其中成型段在横截面中有基本为圆形的头部和一从头部呈根部延伸的身部，该身部有一基本不变的宽度。
按照装置的一个有盖的构形，成型段要如此构形，使得可以做出一具有一波长和一波高的波纹板，此时，波长与波高之比小于2.5。最好是该比值小于1.5，特别是小于1。对此，将成型段做成非常细高的是特别有利的，特别是具有相应的成型段的高度与宽度比。薄板在变形时的应力可由于侧隙而如此之小，以使制造这样的薄板时基本没有绕横过板的纵向轴线延伸的轴线拱起或卷起的倾向。由此恰好可在很薄的板中避免能导致材料疲劳或材料变脆的附加弯曲过程。
此外，建议用按照本发明的装置制造用于催化剂载体的波纹板，此时，催化剂载体包括一管状外壳和一蜂窝体，向蜂窝体至少有一部分波纹板，该波纹板有许多可使流体流过的通道，其中，波纹板有一小于2.5最好小于1.5的波长与波高之比。这种金属蜂窝体大多数有多个具有平滑的板与波纹板的板层，这些平滑的板与波纹板彼此缠绕或绞起。在这种蜂窝体中，可用按照本发明的装置制造的波纹板由于给出的波长与波高之比减少板层数目。由此，可以例如减少催化剂载体的重量(由于平滑的板的数目较少)、压力损耗(由于在流过废气时，在节点板区的流动条件的改变)以及可能还有所施加的催化活性涂层量。此外，由于具有陡的侧面的狭通道形状，这种蜂窝体有较高的刚度，特别是在靠近管形外壳的边缘区。
本发明的其它优点和细节将根据在图中示出的实施例予以说明。附图中：
图1示意地示出用于制造具有波纹的波纹板的装置的实施形式。
图2放大地示出波纹轧辊的轮廓。
图3示意并放大地示出两个波纹轧辊的啮合区。
图4示出两个波纹轧辊的啮合区，具有位于啮合区中的板。
图5示出一催化剂载体，它具有按照本发明制造的波纹板，以及
图6示出波纹板的详图。
图1示意地示出用于制造波纹板8的装置1。装置包含两个啮合的波纹轧辊2、3。波纹轧辊2、3的轴线4、5彼此平行地延伸。纵向轴线4、5的间距彼此用A表示。
一带形板6在波纹轧辊2、3之间运行，该板从一卷材7上展开。板6有一厚度D。当板6在波纹轧辊2、3之间走过时，就会在板6上压出波纹9。波纹板8可备作进一步的加工。波纹板8的波纹9有波高H。
为了更清楚起见，在图1中在图上去掉用于波纹轧辊2、3的驱动单元。波纹轧辊最好彼此在运动学上连接。特别是，波纹轧辊2、3之一通过一个驱动单元驱动，该驱动单元例如可以是一个电动机。
图2放大并示意地示出一波纹轧辊3。波纹轧辊2也以相应的方式设计。
波纹轧辊3有一轮廓10。该轮廓10通过许多在轧辊的圆周上的并且以一间距彼此隔开安置的成型段11形成。在相邻的成型段11之间各自形成一空隙12。每个成型段有一基本为圆形的头部13。一个身部14从头部13至根部15延伸。该身部14有一基本不变的宽度B。身部14和空隙根部16之间的过渡在根部区做成圆角。
每个身部14有两个相对的侧面18、20。在所示实施例中，两个侧面基本平行于成型段的一个中线21延伸。这不一定是必需的。成型段11的一部分可如此构形，以使成型段11有一头部11和一从头部13主根部15延伸的身部14，此时，侧面18或20基本平行于成型段11的中线21延伸。波纹轧辊2、3可以有几何形状不同的轮廓。波纹轧辊的旋转运动最好是同步的。
在图2中所示的轮廓10由一头部13形成，该头部在横截面中做成半圆形。身部14的宽度B此时对应于头部13的半圆的直径。
图3示出啮合的波纹轧辊2、3的啮合区。波纹轧辊2、3的轮廓10的构形在所示的实施例中是相同的。
从图3可看出，波纹轧辊2、3的轮廓10要如此设计，以使两个相对的侧面17、18之间的侧隙F的尺寸要如此的确定，即成型段的各个侧面不会彼此滚过。侧隙F可通过改变波纹轧辊2、3的纵向轴线4、5的间距A来改变。
如同在图4中所示，侧隙F最好大于板6的厚度。图4示出在图3所示的啮合区，其中有一厚度为D的板6。
图4示意地示出，板6并不在侧面17、18之间受挤压。波纹9的形或基本通过弯曲过程与拉拔过程来进行。
图5示意地示出一催化剂载体24的俯视图，该载体具有按照本发明制造的波纹板8。催化剂载体24有一管形外壳25，它包围许多板层28，该板层如此构造，以使它形成用于可流过废气的通道27。板层28包括平滑的板29和波纹板8。
图6示出波纹板8的详图，该板具有厚度D以及一波长22和一波高23。所示的波长22与波高23之比差不多相当于2。
参考标号表1装置 2，3波纹轧辊4，5纵向轴线 6板7卷材 8波纹板9波纹 10轮廓11成形段 12空隙13头部 14身部15根部 16空隙根部17，18，19，20侧面 21中心线22波长 23波高24催化剂载体 25管形外壳26蜂窝体 27通道28板层 29平滑的板D厚度
Claims (17)
1.用于制造具有波纹(9)的波纹板(8)的方法，其中，一用于催化剂载体的板(6)被送过两个啮合的波纹轧辊(2、3)之间，该板有一小于0.06mm，最好小于0.04mm的厚度(D)，该轧辊各自有一个由成型段(11)形成的轮廓(10)，并且成型段(11)的两个相对的侧面(17、18)之间的侧隙(F)大于板(6)的厚度(D)。
2.特别是按权利要求1所述的用于制造具有波纹(9)的波纹板(8)的方法，其中，有一厚度(D)的板(6)被送过两个啮合的波纹轧辊(2、3)之间，该轧辊各自有一个由成型段(11)形成的轮廓(10)，其中，成型板(6)的两个波纹轧辊(2、3)的至少一个的成型段(11)的至少一部分要如此构形，以使成型段(11)有一头部(13)和一从头部(13)至根部(15)延伸的身部(14)，此时，身部(14)有两个彼此相对的侧面(17、19；18、20)，和至少一个侧面(17、19；18、20)基本平行于成型段(11)的中线(21)延伸。
3.如权利要求1或2的方法，其中，两个波纹轧辊(2、3)都被驱动。
4.如权利要求3的方法，其中，一个波纹轧辊(2、3)通过一驱动单元驱动，其中，两个波纹轧辊压运动学上彼此连接。
5.如权利要求1至4的任一项的方法，其中，波纹轧辊(2、3)的纵向轴线(4、5)的间距(A)可以调节。
6.如权利要求1至5的任一项的方法，其中，成型段(11)的两个相对的侧面(17、18)之间的侧隙(F)可以调节。
7.如权利要求1至6的任一项的方法，其中，板(6)基本无润滑剂地在波纹轧辊(2、3)之间被送过。
8.如权利要求1至7的任一项的方法，其中，波纹轧辊(2、3)产生一具有一个波长(22)和一个波高(23)的波纹板(8)，此时，波长(22)与波高(23)之比小于2.5，最好小于1.5。
9.用于用两个啮合的波纹轧辊(2、3)制造具有波纹(9)的波纹板(8)的装置，在轧辊之间可送过用于一个催化剂载体的板(6)，该板有一小于0.06mm最好小于0.04mm的厚度(D)，其特征为，每个波纹轧辊(2、3)有一轮廓(10)，该轮廓通过成型段(11)形成，并且成型段(11)的两个相对的侧面(17、18)之间的侧隙(F)大于板(6)的厚度(D)。
10.如权利要求9的装置，其特征为，两个波纹轧辊(2、3)都可以被驱动。
11.如权利要求10的装置，其特征为，一个波纹轧辊(2、3)可以通过一驱动单元被驱动，此时，两个波纹轧辊在运动学上彼此连接。
12.如权利要求9、10或11的装置，其特征为，波纹轧辊(2、3)的纵向轴线(4、5)之间的间距(A)可以调节。
13.如权利要求9至12的任一项的装置，其特征为，成型段(11)的两个相对的侧面(17、18)之间的侧隙(F)可以调节。
14.用于用两个啮合的波纹轧辊(2、3)制造具有波纹(9)的波纹板(8)的装置，特别是如权利要求9至13的装置，在该轧辊之间可送过用于催化剂载体的板(6)，该板有一小于0.06mm最好小于0.04mm的厚度(D)，其特征为，成形板(6)的两个波纹轧辊(2，3)的至少一个的成型段(11)的至少一部分要如此设计，以使成型段(11)有一头部(13)和一从头部(15)延伸的身部(14)，其中，身部(14)有两个相反的侧面(17，19，18，20)，和至少一个侧面(17，19，18，20)基本平行于成型段(11)的中线(21)延伸。
15.如权利要求14的装置，其特征为，成型段(11)有一横截面基本为圆形的头部(13)和一从头部(13)至根部(15)延伸的身部(14)，该身部有基本不变的宽度(B)。
16.如权利要求9至15之任一项的装置，其中，成型段(11)要如此设计，以使可以制造一具有一波长(22)和波高(23)的波纹板(8)，此时，波长(22)与波高(23)之比小于2.5，最好小于1.5。
17.如权利要求9至16之一所述的装置用于制造用于催化剂载体(24)的波纹板(8)，其中，催化剂载体(24)包含一管形外壳(25)和一蜂窝体(26)，而蜂窝体(26)至少局部有波纹板(8)，该波纹板有许多可用于流体通过的通道(27)，其中，波纹板(8)有一小于2.5的特别是小于1.5的波长(22)与波高(23)之比。
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