Каталитический нейтрализатор с носителями катализатора, а также устройство и способ изготовления носителя катализатора

 

Изобретение относится к системам выпуска отработавших газов (ОГ) транспортных средств. Нейтрализатор имеет кожух и по меньшей мере два носителя катализатора, которые расположены в основном последовательно и каждый из которых имеет проходящие в осевом направлении каналы с первой средней площадью поперечного сечения, при этом первый носитель имеет по меньшей мере два или более сквозных отверстий, которые проходят параллельно указанным осевым каналам и которые по сравнению с указанной первой площадью поперечного сечения имеют большую вторую площадь поперечного сечения. Кроме того, в заявке описаны также устройство и способ изготовления первого носителя каталитического нейтрализатора по меньшей мере из одного пакета, состоящего из множества слоев по меньшей мере частично структурированных или профилированных металлических листов, при этом такое устройство имеет поворачиваемое вокруг центральной оси, воздействующее на каждый пакет вильчатое скручивающее приспособление, которое практически полностью окружено формой. Изобретение позволяет создать нейтрализатор, под установку которого на транспортном средстве требуется мало места и который обладает оптимальными аэродинамическими свойствами, а также увеличить срок службы используемого в нем носителя. 3 с. и 15 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к каталитическому нейтрализатору для систем выпуска отработавших газов (ОГ) транспортных средств, имеющему по меньшей мере два носителя катализатора, а также к устройству и способу изготовления прежде всего носителя катализатора, используемого в таком каталитическом нейтрализаторе.

Для каталитического превращения различных компонентов ОГ двигателя внутреннего сгорания (ДВС) используют, как известно, каталитический нейтрализатор, на носитель которого наносят по меньшей мере одно каталитически активное вещество. Подобные носители катализатора изготавливают, например, из структурированных или профилированных металлических листов, которые набирают в пакет и/или скручивают в рулон с получением в результате металлического сотового элемента с осевыми проточными каналами для прохождения потока ОГ. После изготовления носитель помещают в кожух, который является частью системы выпуска ОГ.

Известно, что для изготовления так называемых "пусковых" катализаторов (катализаторов системы нейтрализации ОГ, предназначенных для каталитического превращения ОГ в режиме пуска и прогрева двигателя), т.е. каталитических нейтрализаторов, устанавливаемых близко к ДВС и поэтому быстро прогревающихся после пуска ДВС до рабочей температуры, используют носители, состоящие из спирально скрученных попеременно чередующихся слоев гладких и гофрированных металлических листов. Для минимизации потери давления потока ОГ при их прохождении сквозь носитель в центральной зоне последнего стремятся по возможности исключить наличие витков спирально скрученных листов с целью обеспечить беспрепятственное прохождение сквозь эту зону части ОГ. Подобный подход вполне приемлем по той причине, что обычно помимо "пусковых" катализаторов предусматривают и другие меры по снижению токсичности ОГ, например за счет установки за таким "пусковым" катализатором других носителей.

При этом из-за установки "пусковых" катализаторов близко к ДВС и возникающей вследствие этого проблемы, обусловленной ограниченным монтажным пространством под установку таких катализаторов, достаточно сложно обеспечить компактное и оптимальное с точки зрения аэродинамических условий размещение каталитических нейтрализаторов. Помимо этого необходимо учитывать и возможность повреждения носителей в таких каталитических нейтрализаторах, обусловленного непосредственным набеганием потока ОГ на их переднюю сторону, главным образом под действием на каталитический нейтрализатор из-за его близкого расположения к ДВС высоких температур, которые при длительной работе ДВС преобладают в потоке ОГ, что может послужить причиной снижения каталитической активности катализатора и, как следствие, уменьшения степени превращения вредных веществ.

Из предварительно не опубликованной заявки DE 19755703.1 известна конструкция каталитического нейтрализатора с носителями, позволяющая устанавливать такой каталитический нейтрализатор вблизи ДВС, при этом наличие отбортованного края у кожуха, в который заключен носитель, допускает его установку между головкой блока цилиндров и выпускным коллектором ДВС. Однако с учетом выбранного места установки такого каталитического нейтрализатора непосредственно за ним в принципе невозможно, что в целом и не предусмотрено его конструкцией, установить еще один носитель, который обеспечивал бы нейтрализацию ОГ при длительной работе ДВС.

Из описания к полезной модели DE-GM 8631017.8 известен носитель, прежде всего для его применения в используемом в качестве "пускового" катализатора каталитическом нейтрализаторе, в центральной зоне которого отсутствуют витки металлических листов и при изготовлении которого спирально скручивают попеременно чередующиеся слои гладких и гофрированных металлических листов, при этом внутренний слой, ограничивающий центральную зону, в которой отсутствуют витки металлических листов, по технологическим причинам должен быть образован гофрированным листом. Несмотря на то, что подобный носитель в принципе пригоден для его использования в качестве "пускового" катализатора в сочетании еще с одним носителем, тем не менее при установке такого "пускового" катализатора вблизи ДВС возникает обусловленная наличием у него центрального отверстия проблема, связанная с возможным повреждением установленного за ним носителя в результате непосредственного набегания потока ОГ на центральную часть этого последующего носителя через указанное центральное отверстие, в котором отсутствуют витки спирально скрученных листов. Именно из-за расположения по центру зоны, в которой отсутствуют витки спирально скрученных листов, та часть потока ОГ, которая из-за профиля этого потока в каталитическом нейтрализаторе имеет наибольшую скорость и наибольшую температуру, набегала бы непосредственно на переднюю сторону последующего носителя при его наличии. В результате, как указано выше, при длительной работе ДВС, т.е. при длительном воздействии высоких температур, которыми характеризуется поток ОГ, последующий носитель, если бы он был предусмотрен в подобном каталитическом нейтрализаторе, быстро вышел бы из строя.

Из уровня техники известны также устройства и способы, пригодные для изготовления носителя каталитического нейтрализатора из скрученных или свернутых в рулон слоев металлических листов. Из заявки WO 97/00725, например, известно одно из таких устройств для изготовления носителя каталитического нейтрализатора по меньшей мере из одного пакета, состоящего из множества слоев по меньшей мере частично структурированных или профилированных металлических листов, которые образуют множество каналов для прохождения текучей среды, при этом такое устройство имеет поворачиваемое вокруг центральной оси, воздействующее на каждый пакет вильчатое скручивающее приспособление, которое практически полностью окружено формой, внутренний контур которой соответствует внешнему контуру изготавливаемого носителя. Скручивающее приспособление имеет при этом по меньшей мере две намоточные оправки, вводимые во взаимодействие с указанным (-и) пакетом (-ами). При проворачивании скручивающего приспособления относительно формы пакеты скручиваются в сотовый элемент, который заполняет собой практически весь объем формы. Однако в предложенном в заявке WO 97/00725 устройстве, соответственно описанном в ней способе не предусмотрено образование по меньшей мере одной зоны без спирально скрученных листов, которая с учетом рассмотренных выше аэродинамических условий была бы необходима для встраивания в каталитический нейтрализатор изготовленного таким способом носителя в качестве "пускового" катализатора.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать такой каталитический нейтрализатор для систем выпуска ОГ транспортных средств, под установку которого требовалось бы мало места и который далее при его установке близко к двигателю обладал бы оптимальными с точки зрения аэродинамики свойствами и обеспечивал бы максимально возможный срок службы используемого в нем носителя, а также была положена задача разработать соответствующие устройство и способ, которые обеспечивали бы прежде всего возможность простого и экономичного изготовления соответствующих носителей, используемых в каталитическом нейтрализаторе.

Указанные задачи решаются согласно изобретению с помощью каталитического нейтрализатора для систем выпуска ОГ согласно п.1 формулы изобретения, соответственно с помощью устройства и способа изготовления носителя такого каталитического нейтрализатора согласно п.11 и п.18 формулы.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения представлены в соответствующих зависимых пунктах формулы.

Предлагаемый в изобретении каталитический нейтрализатор для систем выпуска ОГ транспортных средств имеет кожух и по меньшей мере два носителя катализатора, которые расположены в основном последовательно и каждый из которых имеет проходящие в осевом направлении каналы. Эти носители помещены в указанный кожух. Согласно изобретению первый носитель имеет осевые каналы с первой средней площадью поперечного сечения и по меньшей мере два или более сквозных отверстий, которые проходят параллельно указанным осевым каналам и которые по сравнению с указанной первой площадью поперечного сечения имеют существенно большую вторую площадь поперечного сечения. Сами носители предпочтительно изготовлены из металла и покрыты каталитически активным материалом. Однако их можно изготавливать и непосредственно из каталитически активного материала. Форма кожуха и заключенных в него носителей в значительной мере определяется габаритами пространства под установку такого каталитического нейтрализатора.

Преимущество каталитического нейтрализатора предлагаемой в изобретении конструкции по меньшей мере с двумя носителями, которые расположены в основном последовательно один за другим, состоит прежде всего в его компактности с одновременным созданием хороших аэродинамических условий. Помимо этого предусмотренные согласно изобретению в первом носителе каталитического нейтрализатора по меньшей мере два или же в большем количестве сквозных отверстия обеспечивают беспрепятственное прохождение сквозь них части потока ОГ. Обеспечить подобное беспрепятственное прохождение части потока ОГ целесообразно прежде всего при выполнении первого носителя в качестве "пускового" катализатора. Помимо этого в выполненном в качестве "пускового" катализатора первом носителе нет необходимости оставлять свободной, не заполненной витками металлических листов центральную зону относительно больших размеров. Благодаря этому согласно изобретению удается обеспечить более равномерное набегание потока непосредственно на переднюю сторону второго носителя и тем самым снизить агрессивное воздействие прямого потока ОГ на второй носитель. Лишь подобная мера позволяет компактно разместить второй носитель практически непосредственно за первым носителем, выполненным, в частности, в виде "пускового" катализатора, поскольку благодаря указанному выше изменению условий истечения потока, достигаемому с помощью по меньшей мере двух сквозных отверстий в первом носителе, поток горячих ОГ, непосредственно набегающий на переднюю сторону второго носителя, при длительной работе оказывает менее агрессивное воздействие на эту переднюю сторону, чем при непосредственном набегании на нее через центральное сквозное отверстие больших размеров.

С аэродинамической точки зрения особенно предпочтительно, чтобы вторые площади поперечного сечения сквозных отверстий в первом носителе в каждом случае в 5-20 раз, предпочтительно в 10-15 раз превышали первые площади поперечного сечения осевых каналов, проходящих через носитель, соответственно носители каталитического нейтрализатора. Благодаря этому обеспечивается наиболее эффективное прохождение потока ОГ через сквозные отверстия, прежде всего при длительной работе ДВС.

Согласно наиболее предпочтительному варианту выполнения предлагаемого в изобретении каталитического нейтрализатора каждое из сквозных отверстий первого носителя имеет проходящие через геометрический центр их поперечных сечений продольные оси, которые не совпадают с продольной осью первого носителя, проходящей через геометрический центр его поперечного сечения.

Благодаря подобному наиболее предпочтительному эксцентричному расположению сквозных отверстий скорость, с которой поток ОГ проходит через эти сквозные отверстия, меньше скорости, которую этот поток имел бы при его прохождении через одно единственное центральное сквозное отверстие, как это известно из уровня техники. Связано это с тем, что в трубах ламинарный поток имеет параболический профиль скоростей, зависящий от радиуса трубы. В первом приближении эта основополагающая модель применима также к потокам ОГ, движущимся по существу в трубчатом каталитическом нейтрализаторе. Предлагаемое в изобретении эксцентричное расположение сквозных отверстий позволяет уменьшить скорость движущегося непосредственно через эти сквозные отверстия потока горячих ОГ и благодаря этому при длительной работе ДВС снизить опасность повреждения второго носителя, расположенного за первым носителем.

Таким образом, согласно изобретению создается возможность установить по меньшей мере первый носитель вблизи двигателя, при этом наиболее предпочтительно располагать этот первый носитель на концевом участке выпускного коллектора ДВС. Тем самым первый носитель может наиболее эффективно выполнять предусмотренную для него функцию "пускового" катализатора, прежде всего в период пуска холодного двигателя транспортного средства.

Для придания предлагаемому в изобретении каталитическому нейтрализатору особо высокой компактности его носители располагают непосредственно один за другим, при этом расстояние между ними зависит от имеющегося монтажного пространства и предпочтительно составляет от 0,5 до 10 см. Наиболее предпочтительно, чтобы этот расстояние составляло от 2 до 5 см.

В качестве кожуха по меньшей мере для двух носителей предлагаемого в изобретении каталитического нейтрализатора предпочтительно использовать кожух, разделенный на несколько секций, которые связаны между собой трубчатыми вставками, при этом каждый носитель расположен в одной из указанных секций кожуха. При этом соединять секции кожуха между собой, соответственно с трубчатыми вставками можно различными методами, например привинчиванием, сваркой или же для этой цели можно использовать разъемное соединение за счет выполнения на концевых участках каждой из секций и вставок фланцев, стягиваемых винтами, болтами или зажимами, соединяемых заклиниванием одного в другом и т.п. Кроме того, кожух можно также устанавливать в виде цельной детали в выпускной трубопровод транспортных средств и крепить описанным выше образом. Поперечные сечения отдельных секций кожуха, а также соединяющих их трубчатых вставок можно согласовывать с конкретными пространственными условиями их монтажа, однако более предпочтительно наличие у всех секций кожуха и/или вставок одинакового поперечного сечения. При этом второй носитель, как очевидно, может иметь и большее поперечное сечение в сравнении с первым носителем.

Согласно другому предпочтительному варианту выполнения предлагаемого в изобретении каталитического нейтрализатора предлагается выполнять кожух только с одной секцией, в которой расположены носители. Благодаря этому обеспечивается придание кожуху особо высокой компактности.

Для повышения жесткости и прочности каталитического нейтрализатора, а также для создания оптимальных условий истечения потока в том числе и при возможном воздействии механических нагрузок, которые могут возникнуть, например, при монтаже носителя, каждое из сквозных отверстий первого носителя предпочтительно имеет утолщенную стенку, которая образована прежде всего множеством слоев прилегающих один к другому металлических листов.

Особенно предпочтительно, чтобы по меньшей мере первый носитель представлял собой сотовый элемент с проходящими в осевом направлении каналами, образованный в основном слоями S-образно скрученных или скрученных по эвольвенте металлических листов.

Устройство для изготовления предлагаемого в изобретении носителя катализатора, прежде всего первого носителя каталитического нейтрализатора по п. 1, позволяет изготавливать подобный носитель по меньшей мере из одного пакета, состоящего из множества слоев по меньшей мере частично структурированных или профилированных металлических листов, которые образуют множество каналов для прохождения текучей среды. При этом такое устройство имеет поворачиваемое вокруг центральной оси, воздействующее на каждый пакет вильчатое скручивающее приспособление, которое практически полностью окружено формой, внутренний контур которой соответствует внешнему контуру изготавливаемого носителя, и которое имеет держатель для рабочих намоточных оправок, вводимых во взаимодействие с указанным (-и) пакетом (-ами) и приводимых в движение для развальцовки скрученных пакетов, прежде всего для образования сквозных отверстий в носителе.

Выполнение намоточных оправок скручивающего приспособления подвижными позволяет простым и тем самым экономичным путем изготавливать носители катализатора, прежде всего первые носители каталитического нейтрализатора по п.1, которые предпочтительно образованы в основном S-образно скрученными или скрученными по эвольвенте слоями металлических листов, а также выполнять в них вышеописанные сквозные отверстия.

Согласно одному из предпочтительных вариантов выполнения устройства каждая из рабочих намоточных оправок имеет последовательно расположенные в осевом направлении первый участок с минимально возможным поперечным сечением и второй участок с большим поперечным сечением, а также конический переходный участок, при этом осевая протяженность первого участка, а также второго участка в каждом случае по меньшей мере соответствует осевой протяженности носителя, а поперечное сечение второго участка в основном соответствует требуемому поперечному сечению соответствующего сквозного отверстия.

Кроме того, в этом предпочтительном варианте выполнения устройства изготовления носителя рабочие намоточные оправки выполнены с возможностью осевого перемещения относительно пакетов, из которых за счет их скручивания в рулон изготавливают носитель. При этом в такое движение можно приводить совместно все рабочие намоточные оправки или индивидуально каждую рабочую намоточную оправку. При этом в скручивающее движение относительно формы все рабочие намоточные оправки приводятся одновременно и совместно.

Поскольку согласно предпочтительному варианту рабочие намоточные оправки выполнены таким образом, чтобы их простым движением в осевом направлении можно было вводить во взаимодействие с пакетами и развальцовывать скрученные пакеты в радиальном направлении, создается возможность выполнения рабочих намоточных оправок сравнительно простой механической конструкции, благодаря чему прежде всего обеспечивается экономичное изготовление предлагаемого в изобретении устройства, а тем самым в конечном итоге и носителя каталитического нейтрализатора. Кроме того, развальцовка осуществляется коническим переходным участком между первым и вторым участками каждой из рабочих намоточных оправок, что позволяет получать в носителе симметричные сквозные отверстия, тем более что требуемое поперечное сечение каждого из этих сквозных отверстий определяется в основном формой поперечного сечения второго участка соответствующей рабочей намоточной оправки.

В непосредственно рассмотренном выше предпочтительном варианте выполнения устройства изготовления носителя наиболее предпочтительным является наличие у такого устройства опорной плиты, служащей для восприятия осевого усилия, прикладываемого к пакету со стороны рабочих намоточных оправок, и имеющей в зоне каждой из указанных рабочих намоточных оправок отверстия, сквозь которые проходят эти оправки при развальцовке скрученных пакетов.

В другом предпочтительном варианте выполнения устройства для изготовления носителя каждая из рабочих намоточных оправок выполнена с возможностью перемещения перпендикулярно своей продольной оси при сохранении своей осевой ориентации относительно пакетов. При этом наиболее предпочтительно, чтобы максимальная амплитуда при совершении рабочими намоточными оправками подобного движения соответствовала требуемому диаметру поперечного сечения соответствующего сквозного отверстия. В этом втором предпочтительном варианте выполнения рабочие намоточные оправки также служат как для взаимодействия со скручиваемыми пакетами, соответственно скручиваемым пакетом, так и для развальцовки с целью формирования в полученном после скручивания носителе соответствующих сквозных отверстий.

Указанное выше движение рабочих намоточных оправок согласно второму предпочтительному варианту выполнения устройства изготовления носителя может представлять собой круговое движение каждой из них с непрерывно увеличивающимся радиусом до максимальной амплитуды, которая соответствует требуемому диаметру поперечного сечения соответствующего сквозного отверстия.

В соответствии с рассмотренным выше вторым предпочтительным вариантом выполнения устройства каждую из рабочих намоточных оправок предпочтительно приводить в движение индивидуально, однако их можно приводить в движение и вместе, для чего в соответствующее движение необходимо приводить все скручивающее приспособление.

Преимущество второго предпочтительного варианта выполнения устройства изготовления носителя состоит в его малой габаритной высоте.

В обоих рассмотренных выше предпочтительных вариантах выполнения устройства изготовления носителя наиболее предпочтительно предусмотреть возможность проворачивания формы и скручивающего приспособления друг относительно друга. Кроме того, форму можно выполнить составной с несколькими профильными сегментами, шарнирно поворачиваемыми для их смыкания и размыкания с помощью соответствующих механизмов.

В изобретении предлагается также способ изготовления носителя катализатора, прежде всего первого носителя каталитического нейтрализатора по п.1, из множества по меньшей мере частично структурированных или профилированных металлических листов. В соответствии с этим способом сначала множество по меньшей мере частично структурированных или профилированных металлических листов набирают по меньшей мере в один пакет. Затем каждый пакет помещают в форму, внутренний контур которой в основном соответствует внешней форме изготавливаемого носителя. При этом каждый пакет удерживается расположенным в центральной зоне формы скручивающим приспособлением. После этого поворотом скручивающего приспособления относительно формы все пакеты скручивают с получением носителя, который заполняет весь объем формы. Согласно изобретению рабочие намоточные оправки скручивающего приспособления приводят в такое движение, при котором происходит развальцовка скрученных пакетов, в результате которой в носителях получают прежде всего сквозные отверстия. Характер этого совершаемого рабочими намоточными оправками движения уже был рассмотрен выше.

Описанная технология позволяет отказаться от приведения намоточных оправок и других элементов в сложное движение. Этот способ прост в осуществлении и связан с какими-либо технологическими проблемами.

Каждый пакет предпочтительно сфальцовывать по соответствующей линии сгиба, при этом предпочтительно, чтобы в зоне каждой линии сгиба находилось по рабочей намоточной оправке.

Согласно еще одному предпочтительному варианту пакет или пакеты помещают в открытую форму по меньшей мере с двумя профильными сегментами и по достижении заданной степени скручивания пакетов форму закрывают путем поворота профильных сегментов в направлении, противоположном направлению вращения скручивающего приспособления. При этом пакет нет необходимости полностью скручивать вокруг него самого. Процесс закрытия формы, т.е. смыкания ее профильных сегментов, можно начинать уже в тот момент, когда длина еще не скрученного участка пакета будет меньше или равна измеренной в окружном направлении длине профильного сегмента. Если процесс закрытия формы начать именно в этот момент, то каждый профильный сегмент будет способствовать скручиванию пакета, поскольку смыкающиеся профильные сегменты будут прижимать к оси еще не скрученные участки пакетов.

Другие преимущества и отличительные особенности предлагаемого в изобретении каталитического нейтрализатора, а также предлагаемого в изобретении способа рассмотрены ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано: на фиг.1 - продольный разрез предпочтительного варианта выполнения предлагаемого в изобретении каталитического нейтрализатора, на фиг. 2 - изображение в сечении первого носителя согласно предпочтительному варианту выполнения предлагаемого в изобретении каталитического нейтрализатора, на фиг.3 - вид сбоку первого предпочтительного варианта выполнения предлагаемого в изобретении устройства изготовления носителя катализатора и на фиг. 4 - второй предпочтительный вариант выполнения предлагаемого в изобретении устройства изготовления носителя.

На фиг.1 в продольном разрезе показан предпочтительный вариант выполнения предлагаемого в изобретении каталитического нейтрализатора. При этом такой каталитический нейтрализатор имеет общий кожух 1, в котором размещены два носителя 2, 3. Первый 2 и второй 3 носители имеют проходящие сквозь них в осевом направлении каналы 4 и образуют сотовый элемент, при этом носители 2, 3 покрыты каталитически активным материалом (не показан). Первый носитель 2 выполнен в виде устанавливаемого вблизи ДВС "пускового" катализатора. Он имеет два сквозных отверстия 5, проходящих параллельно осевым каналам 4. Площадь поперечного сечения каждого из этих сквозных отверстий примерно в 16 раз больше площади поперечного сечения осевых каналов. Каждое сквозное отверстие 5 первого носителя 2 имеет утолщенную стенку 9, которая образована множеством прилегающих один к другому металлических листов одинаковой структуры, т.е. с одинаковым профилированием. Через геометрический центр поперечного сечения каждого из сквозных отверстий 5 проходят их продольные оси 6, которые не совпадают с продольной осью 7 первого носителя, проходящей через геометрический центр его поперечного сечения. Эта продольная ось 7 одновременно является и продольной осью второго носителя 3, проходящей через геометрический центр его поперечного сечения. Для согласования с диаметром выпускной трубы остальной части системы выпуска ОГ концевые участки кожуха 1 имеют меньший диаметр по сравнению с диаметром самого этого кожуха 1.

Наружные диаметры носителей 2, 3 по существу соответствуют внутреннему диаметру трубчатого кожуха 1, и благодаря этому носители надежно зафиксированы в последнем. Расстояние между первым 2 и вторым 3 носителями составляет несколько сантиметров. Благодаря эксцентричному расположению сквозных отверстий 5 в первом носителе скорость потоков ОГ, проходящих сквозь каждое из этих сквозных отверстий 5, ниже той скорости, которую имел бы поток ОГ, если бы он проходил сквозь центральное отверстие. Благодаря этому снижается также опасность повреждения второго носителя в зоне прямого набегания потока ОГ на его переднюю сторону. Описанные выше сотовые элементы предпочтительно изготовлены по меньшей мере из частично структурированных или профилированных металлических листов, соединенных между собой и с кожухом пайкой.

На фиг. 2 первый носитель 2 каталитического нейтрализатора, предпочтительный вариант выполнения которого показан на фиг.1, изображен в поперечном сечении.

Этот первый носитель 2 расположен в кожухе 1. Кожух 1 имеет в основном трубчатую форму. Носитель 2 состоит из множества слоев в основном S-образно скрученных металлических листов, которые образуют сотовый элемент с осевыми каналами 4. Каждое сквозное отверстие 5 первого носителя 2 имеет утолщенную стенку 9, которая образована, в частности, множеством слоев прилегающих один к другому металлических листов 8. Продольные оси 6 каждого из сквозных отверстий, проходящие через геометрические центры их поперечных сечений, не совпадают с продольной осью 7 первого носителя 2, проходящей через геометрический центр его поперечного сечения. При этом носитель 2 может иметь и иную конфигурацию, соответственно конструкцию и состоять, в частности, из слоев скрученных по эвольвенте металлических листов, а также может иметь несколько сквозных отверстий 5.

На фиг. 3 показан первый предпочтительный вариант выполнения предлагаемого в изобретении устройства для изготовления носителя каталитического нейтрализатора.

Это устройство имеет форму 11 с круговым наружным фланцем, которая не показанными на чертеже крепежными средствами, например болтами или винтами, разъемно соединена с опорной плитой 16. В этой опорной плите 16 имеются отверстия 17, сквозь которые проходят намоточные оправки 12 скручивающего приспособления 10. Площадь поперечного сечения каждого из этих отверстий 17 примерно соответствует площади поперечного сечения второго участка 14 каждой из рабочих намоточных оправок 12. Высота формы 11 в основном соответствует осевой протяженности первого носителя 2, который скручивается в устройстве в рулон из помещенных в форму 11 пакетов металлических листов, соответственно из одного такого пакета за счет проворачивания скручивающего приспособления 10 относительно формы 11 вокруг оси симметрии этого устройства (не показана). При этом не имеет значения, приводится ли в движение форма 11 относительно скручивающего приспособления 10 или наоборот.

Рабочие намоточные оправки 12 могут приводится в движение параллельно оси вращения устройства индивидуально или же совместно. Направление их перемещения соответствует осевому направлению первого носителя 2. При этом, в частности, после скручивания в рулон первого носителя из пакетов, соответственно пакета металлических листов первыми участками 13 каждой из рабочих намоточных оправок 12 последние перемещают в осевом направлении вниз, что сопровождается развальцовкой указанного первого носителя коническими переходными участками 15 каждой из этих рабочих намоточных оправок. В верхней части формы 11 при определенных условиях может быть предусмотрен упор, который после развальцовки препятствует извлечению из формы носителя отводимыми (вверх) рабочими намоточными оправками 12 вследствие их возможного перекоса.

На фиг. 4 показан второй предпочтительный вариант выполнения предлагаемого в изобретении устройства для изготовления носителя каталитического нейтрализатора.

Это устройство, выполненное по второму предпочтительному варианту, в основном соответствует устройству по фиг.3. Однако в этом случае в опорной плите 16 нет необходимости предусматривать отверстия, поскольку рабочие намоточные оправки 12 практически не прикладывают к носителю никаких осевых усилий. В показанном на фиг.4 устройстве развальцовка скрученного в рулон носителя осуществляется за счет перемещения рабочих намоточных оправок 12 перпендикулярно их соответствующим продольным осям. При этом на фиг.4 стрелками обозначены две плоскости движения. Очевидно, однако, что подобное движение происходит по всем азимутальным угловым направлениям. При этом, в частности, каждая из намоточных оправок 12 может совершать круговое движение вокруг своей продольной оси с постоянно увеличивающимся радиусом. Максимальная амплитуда или максимальный радиус подобного кругового движения соответствует при этом требуемому диаметру поперечного сечения изготавливаемого сквозного отверстия 5 в носителе каталитического нейтрализатора. Такая максимальная амплитуда кругового движения каждой из обеих показанных на чертеже рабочих намоточных оправок 12 обозначена на фиг.4 прерывистыми линиями.

В обоих рассмотренных выше вариантах выполнения устройства, показанных на фиг. 3 и фиг.4, рабочие намоточные оправки 12 имеют в основном круглое поперечное сечение, однако в принципе они могут иметь в сечении и любую иную форму, в частности каплевидную.

Формула изобретения

1. Каталитический нейтрализатор для систем выпуска отработавших газов (ОГ) транспортных средств, имеющий кожух (1) и по меньшей мере два носителя (2, 3) катализатора, которые расположены в основном последовательно и каждый из которых имеет проходящие в осевом направлении каналы (4), при этом первый носитель (2) имеет по меньшей мере два или более расположенных эксцентрично сквозных отверстий (5), которые проходят параллельно указанным осевым каналам (4), имеющим в основном заданную первую среднюю площадь поперечного сечения, и которые по сравнению с указанной первой площадью поперечного сечения имеют большую вторую площадь поперечного сечения, причем каналы (4) расположены также в центральной зоне набегания потока ОГ, расположенной между этими сквозными отверстиями (5).

2. Каталитический нейтрализатор по п.1, отличающийся тем, что вторые площади поперечного сечения в каждом случае в 5-20 раз, предпочтительно в 10-15 раз больше первых площадей поперечного сечения.

3. Каталитический нейтрализатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что каждое из сквозных отверстий (5) имеет проходящие через геометрический центр их поперечных сечений продольные оси (6), которые не совпадают с продольной осью (7) первого носителя (2), проходящей через геометрический центр его поперечного сечения.

4. Каталитический нейтрализатор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что носители (2, 3) расположены непосредственно один за другим, прежде всего на расстоянии от 0,5 до 10 см, предпочтительно от 2 до 5 см.

5. Каталитический нейтрализатор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что кожух (1) разделен на несколько секций, которые связаны между собой трубчатыми вставками, при этом каждый носитель (2, 3) расположен в одной из указанных секций кожуха.

6. Каталитический нейтрализатор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что кожух (1) имеет только одну секцию, в которой расположены носители (2, 3).

7. Каталитический нейтрализатор по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что по меньшей мере первый носитель (2) представляет собой сотовый элемент с проходящими в осевом направлении каналами (4), образованный в основном слоями S-образно скрученных или скрученных по эвольвенте металлических листов (8).

8. Каталитический нейтрализатор по п.7, отличающийся тем, что каждое из сквозных отверстий (5) первого носителя (2) имеет утолщенную стенку (9), которая образована прежде всего множеством слоев прилегающих один к другому металлических листов (8).

9. Устройство для изготовления носителя катализатора, прежде всего первого носителя (2) каталитического нейтрализатора по п.1, по меньшей мере из одного пакета, состоящего из множества слоев по меньшей мере частично структурированных или профилированных металлических листов (8), которые образуют множество каналов (4) для прохождения текучей среды, при этом такое устройство имеет поворачиваемое вокруг центральной оси, воздействующее на каждый пакет вильчатое скручивающее приспособление (10), которое практически полностью окружено формой (11), внутренний контур которой соответствует внешнему контуру изготавливаемого носителя (2), и которое имеет держатель для рабочих намоточных оправок (12), вводимых во взаимодействие с указанными пакетом или пакетами и приводимых в движение для развальцовки скрученных пакетов, прежде всего для образования сквозных отверстий (5) в носителе (2).

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что каждая из рабочих намоточных оправок (12) имеет последовательно расположенные в осевом направлении первый участок (13) с минимально возможным поперечным сечением и второй участок (14) с большим поперечным сечением, а также конический переходный участок (15), при этом осевая протяженность первого участка (13), а также второго участка (14) в каждом случае по меньшей мере соответствует осевой протяженности носителя (2), а поперечное сечение второго участка (14) в основном соответствует требуемому поперечному сечению соответствующего сквозного отверстия (5).

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что рабочие намоточные оправки (12) выполнены с возможностью осевого перемещения относительно пакетов.

12. Устройство по любому из пп.9-11, отличающееся наличием опорной плиты (16), служащей для восприятия осевого усилия, прикладываемого к пакету со стороны рабочих намоточных оправок (12), и имеющей в зоне каждой из указанных рабочих намоточных оправок (12) отверстия (17), сквозь которые проходят эти оправки (12).

13. Устройство по п.9, отличающееся тем, что каждая из рабочих намоточных оправок (12) выполнена с возможностью перемещения перпендикулярно своей продольной оси при сохранении своей осевой ориентации относительно пакетов.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что максимальная амплитуда перемещения рабочих намоточных оправок (12) соответствует требуемому диаметру поперечного сечения соответствующего сквозного отверстия (5).

15. Устройство по любому из пп.9-14, отличающееся тем, что форма (11) и скручивающее приспособление (10) выполнены с возможностью проворачивания друг относительно друга.

16. Способ изготовления носителя катализатора, прежде всего первого носителя (2) каталитического нейтрализатора по п.1, из множества по меньшей мере частично структурированных или профилированных металлических листов (8), заключающийся в том, что множество по меньшей мере частично структурированных или профилированных металлических листов (8) набирают по меньшей мере в один пакет, каждый пакет помещают в форму (11), внутренний контур которой в основном соответствует внешней форме изготавливаемого носителя (2), при этом каждый пакет удерживается расположенным в центральной зоне формы (11) скручивающим приспособлением (10), поворотом скручивающего приспособления (10) относительно формы (11) все пакеты скручивают с получением носителя (2), который заполняет весь объем формы (11), и рабочие намоточные оправки (12) скручивающего приспособления (10) приводят в такое движение, при котором происходит развальцовка скрученных пакетов, в результате которой в носителях (2) получают прежде всего сквозные отверстия (5).

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что каждый пакет сфальцовывают по соответствующей линии сгиба, при этом в зоне каждой линии сгиба предпочтительно находится по рабочей намоточной оправке (12).

18. Способ по п.16 или 17, отличающийся тем, что пакет или пакеты помещают в открытую форму (11) по меньшей мере с двумя профильными сегментами и по достижении заданной степени скручивания пакетов форму (11) закрывают путем поворота профильных сегментов в направлении, противоположном направлению вращения скручивающего приспособления (10).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4