專利名稱：金屬薄板夾層纏繞制成的金屬蜂窩格柵及其制造工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種蜂窩格柵，尤其是一種凈化器的蜂窩格柵，它由至少是部分呈結構的金屬板制成。該結構金屬板具有一些可供液體流通的通道。
從德國出版的第2321378號未決專利申請中可知由金屬帶材制成的蜂窩格柵。這種格柵是由帶著折線的金屬帶材經折疊后裝入一種圓筒形的套管中制成的。所述金屬帶材被布置成圍繞一個中心。指向帶材中心的部分和指向外側的部分都形成了圓形物。金屬帶材本身沒有波紋，所以總的來看，在所述的蜂窩格柵內，只形成大截面的一些流體通道。所述金屬薄板被涂上凈化器材料。不能被利用參加凈化過程的孔隙仍然留在金屬凈化器的內部。
從歐洲第EP245737(對應于美國專利號4832998和4923109)的專利申請中可知可用幾層特制的金屬薄板夾層制成蜂窩格柵，將波紋板和平板交替疊成一堆格柵架后，再將格柵架繞著兩個固定點相互盤繞即可制成一種蜂窩格柵，其中金屬薄板夾層被擰成近似S字形的形狀，這就是所謂的S形凈化器。
從德國出版的第3341868號(對應于美國專利號4647435)未決專利申請中可知可用被折疊成Z字形的金屬帶材制成蜂窩格柵，所用的帶材在打折處有預先縫制的折線。
過去的蜂窩格柵有不少的缺點，例如在德國第2321378號專利申請中，其凈化作用的表面積太小;而在汽車工業中，則需要一種體積小但具有更大凈化作用的面積，在EP245737號專利申請中，格柵用特別的金屬板制成，但是這種方法未過關，因金屬板很薄且很光滑，加工時容易貼合在一起，所以生產時要特別注意這個問題。而德國第334 1868號專利申請能克服這種缺陷，但制成的蜂窩格柵剛度很大，不能保證承受熱應力，況且該工藝中折疊成Z字形的過程勞動量太大。
在專利號為EP0245736的歐洲專利申請中介紹了一種蜂窩格柵，在這種蜂窩格柵的外部，其特制的金屬薄板夾層被盤成漸開線的形狀，使蜂窩格柵的結構均勻且在熱應力作用下強度高。在國際出版物WO90/03220號(對應于美國專利5105539、5135794和5139844)上也介紹了這種良好的生產蜂窩格柵的工藝方法，用三層或更多的至少部分承力的薄板，經盤纏制成蜂窩格柵。
這種結構具有許多優點，尤其是交變的熱應力分布均勻。但需要特別指出的缺點是制造時須將多層薄板切割成適當的長度后疊成格柵架，還有所述的單層特制金屬薄板夾層的長度也不夠足以在其中敷設加熱蜂窩格柵所需長度的導電體或在整個橫截面上敷上典型的測量元件。
國際出版物WO 91/14855號中介紹了一種具有至少一個體內導電體的蜂窩格柵，當所述導電體敷設成簡單的直線形狀時，導電體只具有有限的長度。
本發明的目的是提供一種金屬薄板夾層纏繞制成的金屬蜂窩格柵及其生產工藝，以改善上面所述的各種缺陷并提供一種具有大面積的有效凈化作用面積，且其生產只需用不多的金屬薄板，通過簡單的生產步驟即可制成能承受交變熱應力的蜂窩格柵。
本發明另一個目的是提供一種蜂窩格柵，特別是用在排氣凈化器中的凈化蜂窩格柵，以凈化汽車發動機排出的廢氣，這種蜂窩格柵只需用幾層金屬薄板，構造均勻，且能在至少一層金屬薄板夾層上敷設至少一根長的導電體或者使其中的一層金屬薄板夾層本身成為一層大的被絕緣的導電體。
根據前面所述的和其它目的可提供一種金屬蜂窩格柵，它包括具有一個內圓區和一個外圓區的一個套管，套管內心的金屬薄板夾層至少部分是承力的。這些金屬薄板夾層將在內、外圓區之間相互盤纏交替地向前，向后伸展成曲線形。這些金屬薄板夾層形成回路，在外圓區至少有三根轉向線。所述的金屬薄板夾層是繞上述三根轉向線盤纏的。
換言之，本發明的目的是提供一種由金屬薄板夾層制成的金屬蜂窩格柵，這些金屬薄板夾層至少部分承力相互纏繞并交替地向前、向后伸展成曲線形;在套管附近的外圓區和中心部分的內圓區之間盤纏繞成近似的漸開線形狀，并形成回路。其中蜂窩格柵在靠近套管的外圓區和在中心附近的內圓區內具有至少三根轉向線，所述金屬薄板夾層將纏繞三根轉向線。
根據本發明的附加特征，所述套管的中心成為蜂窩格柵的縱軸，因而所述的軸線平行于縱軸，而金屬薄板夾層被彎成漸開線形狀。
根據本發明另一特征所述的金屬薄板夾層是由一層到五層金屬帶材成形的，至少部分具有一種波紋式結構，所述轉向線分布在兩個或更多的同心圓上。
根據本發明的其它特征，蜂窩格柵具有一個確定的橫截面形狀，而根據蜂窩格柵橫截面形狀，在套管內轉向線的排列分布是不規則的，通過一定的方法簡單地設計內轉向線的排列分布，可獲得不同外形的蜂窩格柵。
根據本發明另外的特征，那些回路被布置在內圓區之內。而金屬薄板夾層填滿內圓區或在蜂窩格柵內部仍保留一定外形的空隙，在空隙中沒有金屬薄板夾層的回路。在所述的內部空隙中可有也可無剛性的中心結構、如管道的支承。
根據本發明另外的特征，至少其中的一些金屬薄板夾層是具有縱向邊緣的金屬波紋帶材。它具有波谷和波峰，其波紋紋路的走向與金屬帶材縱向邊緣的法線成2°到10°的斜角，當這種波紋板相互重疊時，(它們的縱向邊緣仍保持平行)波谷和波峰的紋路相交并夾成兩部于上述的波紋斜角。
根據本發明另外的特征，蜂窩格柵包含一層帶有結構內導電體的金屬薄板夾層。該導電體和附近的金屬薄板夾層相互絕緣，該導電體是加熱蜂窩格柵的導電件或測量傳感元件。
根據本發明另外的特征，所述金屬薄板夾層是由至少部分帶波紋的金屬帶材和光滑帶材制成的，它們都沿縱軸伸展，這些夾層將被折疊而在頂點形成回路。在頂點上、在金屬帶材的橫向邊緣沖出兩個相對的切口，使切口之間形成一個狹窄的帶腰，而頂點之間成為帶段，帶段相對于相鄰帶段繞其縱軸被扭轉180°。
本發明還具有如下特征具有由金屬薄板夾層堆成的S字形格柵架，是單獨由波紋板或平板組成，或者由波紋板和平板組合折疊成Z字形。
根據上述特征，本發明給出了生產一種至少具有部分承力金屬薄板夾層的金屬蜂窩格柵的生產工藝，它包括下述步驟a.成形一種其內、外壁至少由一層金屬帶材卷成的多層空心筒，該空心筒至少部分承力;
b.在所述多層空心筒內部劃分一個內圓區和一個外圓區;
c.在最少三根轉向線上，從外部向內加壓使所述的多層空心筒變形。所述三根轉向線分布在空心筒的圓周上，在內、外圓區分別成形相應個數的內、外轉向線，這樣所述的至少一層金屬帶材在內、外轉向線之間伸展成回路;
d.按一定的盤纏方向，相對于內轉向線將已變形的多層夾層結構扭轉壓實。
正如在后面將結合圖例進行的說明所示這種蜂窩格柵可輕易地用一種空心筒來制造。將空心筒壓成星形后再將星形頂點相互盤繞。所述的空心筒由繞成螺旋形的承力金屬薄板組成，其外半徑為R，內半徑為r。空心筒的橫截面積，即金屬薄板的結構橫截面積為π(R-r)，它幾乎等于將由所述的空心筒制成的蜂窩格柵的橫截面面積。在最簡單的情況下，空心筒由單股螺旋形的一個平板和一個波紋金屬板組成，但也可由多股螺旋形的平板和波紋板交替排列組成，也可以用不同結構的承力薄板交替排列，例如具有斜波紋的波紋板來制造。在現有技術中已知幾種不同的結構形式。所述的空心筒可輕易地通過將金屬薄板夾層在圓筒上纏繞而成。
所述的空心筒不是在壓扁后再纏繞，而是如歐洲第332891B1號專利申請中所說的是在三根轉向線上由外向內將空心筒壓成星形，然后將星形的頂點繞其中心、沿同一方向盤纏以形成所需的填滿承力金屬薄板夾層的橫截面形狀。這樣，特制的金屬薄板夾層就被壓成漸開線的形狀。但是和過去不同的是所述的金屬薄板夾層是裝進套筒內，故在外側無邊緣。露在外面的，只是呈曲線的金屬薄板背面。
在兩個方向的曲度都一樣的轉向線，在里面和在外面的個數最好不少于4。在一些情況下，尤其是在蜂窩格柵具有一個空心內圓區時，轉向線的數目甚至更大。空心筒內、外半徑的半徑差(R-r)，轉向線的個數及其沿空心筒圓周的分布情況將決定橫截面的形狀即空心內圓區的尺寸。
原則上，所述的空心筒有幾種制造方案一般需要用一層到五層的金屬帶材，其中部分具有波紋狀的結構。“部分”是指其中的一層或其中的幾層具有這種結構，例如可用一半長度為平板，另一半長度為波紋板的單層金屬折疊在一起來制成空心筒。還有的方案是用一層平板和一層波紋板或多層的上述帶材來制成的，在過去已知的技術中，所有的金屬薄板結構和子結構都可以用。所述的空心筒最好用3層到7層金屬薄板夾層每層用一到五條金屬帶材纏繞制成。
本發明所述的蜂窩格柵尤其很適用于敷設與蜂窩格柵相絕緣的導電體，所述的導電體是準備作為一種導熱件和/或作為一種測量傳感器。若要生產一種能測量整個蜂窩格柵截面積的溫度傳感器，則使用比較長的導電體是重要的。對于敷設用來加熱蜂窩格柵的導熱體，情況也是一樣的，本發明所述的蜂窩格柵優于那些具有一些特制金屬薄板的蜂窩格柵，即可輕易地將一根很長的導體，例如導線敷設在所述蜂窩格柵的金屬薄板夾層內，尤其是波紋形的金屬薄板夾層內。眾所周知，可將一根導電體敷設在導管內，然后在兩層金屬薄板夾層之間卷起來。也可用其它的方法將導電體敷設在金屬薄板夾層內，例如將導電體敷設在波紋板的縫隙中，還有在國際出版物WO 93/05284號介紹的可通過窗口將導電體轉入到容納蜂窩格柵的套管中。
一般來說，本發明所述的蜂窩格柵是被套在一個套管中，在外轉向線附近金屬薄板夾層的最外層和套管有線接觸，為了固定在套管中的蜂窩格柵，可將金屬薄板夾層的最外層和套管釬焊在一起，至少在接觸線附近焊在一起。
起碼在局部金屬板夾層之間最好也焊在一起，這種釬焊點最好選在蜂窩格柵的兩個端面上。蜂窩格柵的兩端是作為液體進、出格柵的端面。
用金屬薄板夾層制造蜂窩格柵的過程如下a.具有幾層金屬薄板夾層(最好是3層到10層)的空心筒是由1到10層(最好是3到5層)的金屬帶材(3，4)卷成的，這些帶材至少是部分承力的。這樣卷成的空心筒可能是單層，也可能是多層;
b.從內部支承的空心筒，在至少三根轉向線的地方從外向內施壓使之變形。從而使對應數目的轉向線分別分布在內，外圓區內;
c.扭轉內、外轉向線以壓實變形后所形成的星形結構。從下文解釋圖例說明中可知這種生產方法即快又簡便，只有幾個步驟即可。而且通過選定空心筒的尺寸和不一定要均勻分布在空心筒圓周上轉向線個數可制出各種和過去已知的種類相似的不同式樣，從圖例中可看到這些轉向線還可無規則地分布在多個同心圓周上，以制造特殊形狀的蜂窩格柵。
例如，可在至少4條轉向線處，從外向里施壓，使空心筒變形。為了獲得非圓形的橫截面形狀，可將所述的轉向線非等距地排列在圓周上。
在這種生產過程中，用兩層相互緊密接觸的金屬薄板夾層去組合至少一個金屬帶材是毫無問題的。在兩層金屬薄板夾層之間至少可敷設一個被絕緣的導電體而根本不需改變任何生產過程。通過這個方法就可將一根很長的導電體均勻地敷設在蜂窩格柵的圓周上，作為一種測試探頭或傳感器或者作為導熱體。
從已公開的現有技術中知道，本發明的重要優點之一是能輕易地制造具有空心的內部中心區的蜂窩格柵，這種蜂窩格柵甚至不需用中心管道支承。
蜂窩格柵最好用一種薄的金屬波紋帶材制造。其材料厚度大約在0.02毫米到0.1毫米范圍內。波紋帶材交替地從中心伸向套管，又從套管伸回中心。每層波紋帶材相互靠在一起，形成了一種具有多條縱向通道的螺旋形或漸開線形的結構，金屬帶材輻射狀的內回路連同頂點均在中心內。事實上它們填滿了中心。在中心內，回路的分布不需要對稱。輻射狀的外回路被盤纏圍繞著輻射狀的內回路亦即中心，以獲得如前所述的螺旋線形狀。回路的外側通過連接技術或外形鎖定方式和容納回路的套管相連接。
在回路形式中，由于波紋板本身相互重疊，因此要特別注意使兩層波紋板之間的波紋不要相互嵌入，更確切地說，要保證形成供液體流過的通道暢通。這個問題可通過波紋帶材的特殊波紋形狀來解決。例如德國第3347086號未決專利申請所介紹的方法。但是，也可通過壓制相對于縱軸有斜角的波紋。實踐證明使波紋紋路相對波紋帶材周邊的法線夾成約2°到10°的斜角非常有效。當所述波紋帶材被折疊形成回路或Z字形時，則波紋紋路相交叉形成兩倍于已知紋路斜角的角度，從而避免了波紋帶材的波紋相互嵌入的現象。
還可以在兩層波紋板之間墊上平板隔離帶來防止兩層波紋板之間疊加時相互嵌入的現象。一般使波紋帶材夾在兩層所述的平板隔離帶之間。若所述的波紋板和平板隔離帶交替重疊，則折疊成回路或字形后，里面的平板隔離帶將重疊在隔離帶本身上，使波紋板始終夾在該兩層平板隔離帶之間。可選用相當薄的隔離帶材料厚度例如選用0.02毫米厚度的材料。
在另一實施例中，多層波紋板和平板帶組成蜂窩格柵，即將每層波紋板夾在兩層平板帶之間，使平板帶和波紋板始終交替排列。但最外層必須是平帶，否則折疊成回路或Z字形時波紋板的波紋會碰在一起。這樣將多層的平板帶和波紋帶交替排列，就可填滿相當大的蜂窩格柵橫截面面積，而不需增加回路個數或纏繞圈數。
隔離折疊成回路的波紋板還可以通過在兩層波紋帶之間塞進特制的平帶。這樣，就可從中心和邊緣在波紋帶之間塞進金屬平板，使金屬平板排列成近似星形。指向外側的平帶和輻射狀的外回路一齊纏繞著中心，并用連接工藝如釬焊或外形鎖定的方式和套筒固定起來。
為了避免兩層波紋帶材相互嵌入在一起，可在上述兩層波紋帶之間塞進一層平帶。為此可將一層平帶和一層波紋帶疊在一起。在回路的頂點，將上述兩種帶材的兩個邊緣同時沖出切口，只留下帶材中間狹窄的帶腰，然后將上述兩個帶腰之間疊在一起的平帶和波紋帶繞其縱軸，相對于鄰近的帶段扭轉180°。這樣，當被折疊成回路或Z形時(其寬度等于Z字形的格柵架)就始終會形成一層平帶和一層波紋帶交替排列的情況。
如上所述，蜂窩格柵的制造是通過纏繞至少一層金屬波紋帶制成一個單層或多層的空心筒開始的。所述的波紋帶被繞在以內徑1分布的纏繞芯棒上。纏繞的圈數取決于稍后所要形成的回路厚度，而回路厚度又取決于蜂窩格柵所需的直徑大小。所述纏繞芯棒的個數則必須和制成蜂窩格柵所需的回路個數相等，從而當回路繞中心相互纏繞時，所述的波紋帶將填滿蜂窩格柵的內部。
加工過程的第二步是將纏繞的芯棒之間的波紋帶壓向格柵的中心。為此，要用壓縮芯棒從波紋帶所圍成的圓周外面向內施壓，使波紋帶在壓縮芯棒的作用下被壓向中心。在壓縮過程中纏繞芯棒會發生彈性變形，使波紋帶不致過份張緊。壓縮前所述波紋帶繞成圓形，而壓縮后即繞成玫瑰花形。此時的纏繞芯棒則分布成具有較小直徑D2的圓周。
加工的下一步是抽去纏繞芯棒。然后使輻射狀的外拐點纏繞著輻射狀的內拐點。在纏繞過程中，所述波紋帶被壓向鄰近的波紋帶層形成外徑為D3的螺旋形蜂窩格柵;而壓縮芯棒成為拐點的定位器，使拐點固定在中心區內。將制成的蜂窩格柵塞入套筒中，用連接工藝或外形鎖定的方式固定。
對這種生產方式，還可以作些更改，即當波紋帶纏繞芯棒時，可另外塞入兩層平薄板。當所述的波紋帶經調整的紋路不能消除相重疊的波紋帶相互嵌入時，例如當紋路是正弦形時，上述措施是必須的。
根據汽車工業的要求，經常需要使用非圓形的蜂窩格柵。經常使用的橢圓形或馬鞍形的金屬凈化器，其中心不是一個點或圓，而是一根直線。將輻射狀的內拐點排列成直線時，即可制出橢圓形的金屬凈化器。排列成直線的內拐點大約連接著橢圓形的兩個焦點，通過這個方法可輕易地制造其它各種不同形狀的蜂窩格柵。若需要不同的幾何形狀，只需適當排列其中心，例如將中心線設計成曲線形即可。
用過去的方法不能制造各種不同幾何形狀例如骨頭形的蜂窩格柵。為了制造這種形狀的蜂窩格柵，可使所述的回路長度不等長，這樣就會輕易地改變蜂窩格柵的外形。
若在套管中將堆好的波紋薄板和平板排列成S字形，則還可獲得其它形狀的蜂窩格柵。這種實施例也可通過單層平板/或波紋帶獲得。將金屬帶排列成一堆Z字形后再繞兩個定點纏繞即可獲得上述S字形的蜂窩格柵。
作為本設計特征的其它外形在所附的權利要求中有所敘述。
有關纏繞金屬薄板夾層以制造金屬蜂窩格柵的實施例在本文中已被敘述和用圖例說明，但它并不只限于所述的細節描述，這是因為雖然還可以有各種不同的外形和結構形式出現，但其設計思想并未超出本發明及其權利要求所述的范圍。
若結合所附的圖例，則可更好地理解本發明所述的制造工藝過程、發明目的和特點。
圖1 所示的是本發明所述的有關第一實施例的蜂窩格柵橫截面圖。
圖2 所示的是用來制造圖1 中所示的蜂窩格柵所用的一種空心筒的橫截面示意圖。
圖3 所示的是圖2 中的空心筒被壓縮變形成為星形的局部視圖。
圖4 所示的是和圖2 相似的具有一種轉向線分布情況，用來制造第二實施例即橢圓形蜂窩格柵的空心筒。
圖5 所示的是具有同心圓分布的轉向線的實施例。
圖6 所示的是具有不規則分布的轉向線的實施例。
圖7 所示的是具有空心的內中心區的蜂窩格柵圖。
圖8 所示的是具有不規則橫截面形狀的蜂窩格柵圖。
圖9 所示的是本發明所述的敷設體內導電體的金屬波紋層板的立體圖。
圖10所示的是圓形蜂窩格柵的橫截面示意圖。
圖11所示的是橢圓形蜂窩格柵的橫截面示意圖。
圖12所示的是纏繞前具有不等長回路的蜂窩格柵示意圖。
圖13所示的是纏繞后具有不等長回路的蜂窩格柵示意圖。
圖14所示的是具有斜波紋紋路的波紋帶相互重疊的示意圖。
圖15所示的是被折疊成格柵架的橫截面圖。
圖16所示的是蜂窩格柵架繞兩個固定點纏繞而成的蜂窩格柵。
圖17所示的是具有被扭轉的金屬帶材段所制成的蜂窩格柵示意圖。
圖18所示的是具有帶腰的金屬帶材的詳圖。
圖19a所示的是波紋帶纏繞成圓形的示意圖。
圖19b所示的是被壓縮成玫瑰花形的波紋帶。
圖19c所示的是被扭轉成螺旋形的蜂窩格柵。
圖20所示的是平板和波紋板被纏繞成圓形的情況。
圖21所示的是被壓縮成玫瑰花形的波紋帶，其中夾有平隔板。
首先參看圖1，從圖中所示的截面示意圖可看到本發明所述的蜂窩格柵的結構。本圖所舉的是圓形橫截面，所述的蜂窩格柵是由金屬平板3和金屬波紋板4交替排列在套管1中所組成，所示的波紋是簡單的具有圓弧形的波谷和波峰的正弦形波紋，但是本發明所述的波紋形式有好幾種。三條或更多的內部轉向線;2a，2b，2c……位于一個內圓區5內;而相等數目的外部轉向線7a，7b，7c……位于一個外圓區內，該外圓區是定義在用虛線畫的圓6和套管1之間的區域，所述的金屬薄板夾層3，4纏繞這些轉向線。每一夾層的曲率方向交替變化，并在各自的兩根轉向線之間伸展為某種曲線，一般為近似于漸開線。最外層的金屬層板和套管1的接觸線，至少在部分區域要用釬焊連接。為防止具有相似結構的層板重疊時相互嵌入，在壓縮變形過程中的纏繞階段可塞進附加的中間板10。
要指出的是大多數橫截面視圖也同時表示蜂窩格柵的端面。在最佳的實施例中，金屬層板3和4至少在他們的局部接觸線上，在端面附近用釬焊連接起來。
圖2 示出了本發明制造蜂窩格柵所用的空心筒的橫截面示意圖。在這實施例中，所述的空心筒由一層平板3和一層波紋板4組成。它們被纏繞成螺旋形。這個空心筒具有一個外半徑R和內半徑r。上述內、外半徑都是從蜂窩格柵縱軸上的中心量取的。可使空心筒變形成為星形結構。在某些情況下，為了使變形均勻，可在空心筒的轉向線7a，7b，7c，7d上從里面給予支承，在這種變形情況下，轉向線2a，2b，2c，2d被壓進內圓區5內，而轉向線7a，7b，7c，7d則在開始形成星形的“頂點”。這一壓縮變形過程的中間狀態如圖3所示。箭頭8的指向是轉向線2a，2b，2c，2d向內位移的方向。若將星形的“頂點”沿箭頭9的指向被壓實，即將外轉向線7a，7b，7c，7d相對于內轉向線2a，2b，2c，2d以同一方向扭轉使之壓實，則即可獲得所需形狀的蜂窩格柵。
圖4 所示的是用來成形橢圓形蜂窩格柵的轉向線7a，7b，7c，7d和2a，2b，2c，2d的初始排列情況，其中的轉向線7a，7b，7c，7d在空心筒的內圓上不是均勻分布而是按長方形頂點的位置分布的(在圖2中則是按正方形頂點位置分布的)，因而經壓縮變形及其后的壓實后即可制出橢圓形截面的蜂窩格柵。
圖5 所示的實施例，主要是應用在那些在外側和套管1需要有更多連接點和那些與外部層板需要有更陡接觸角度的蜂窩格柵上，通過附加的轉向點11a，11b，11c和12a，12b…即可在外部從空心筒獲得所需的結構。
圖6 所示的是當存在著較多的外轉向線13a，13b，13c……和內轉向線14a，14b，14c……與15a，15b，15c……時可消除太大的不必要的間隙，為此，其中的一些內轉向線14a，14b，14c被布置在比其余的內轉向線15a，15b，15c……所在的圓更小的圓周上。
圖7 所示的是正好相反的情況，即圖中所示的是具有一個由管道17所確定的內部空心中心區，所有的內轉向線16a，16b，16c……被布置在內圓區5內的同一圓周上。
圖8 所示的是本發明所述的具有不規則橫截面形狀的蜂窩格柵，在此所述的轉向線18a，18b，18c，18d在內部是不規則分布的，當被扭轉壓實時就相應地形成不規則橫截面的蜂窩格柵。
圖9 所示的是如何將導電體43，用絕緣體45與金屬板3和4絕緣分隔起來，并敷設在一層夾層板內的情況。所述的夾層板是由波紋板3和4組成的。板3和板4的一面或兩面上有一鼓包46，所述的導電體43、電引線、探頭、加熱器等就敷設在上述鼓包中。所述的波紋板在端面上可用釬焊焊縫44連接在一起。
若將導電體置入雙層夾層板內，其過程和圖9所示的置入單層夾層板內的情況一樣，沒有任何變化。
圖10所示的是一種圓形蜂窩格柵式的另一種實施例。這里所述的層板3和4是相互以回路形成重疊在一起。該回路被布置在一個與格柵的中心11同心的內圓區5內，這些層板繞中心11纏繞，在纏繞過程中，輻射狀的內拐點21完全填滿了中心11，輻射狀的外拐點22的外則和包容他們的套管1通過金屬連接工藝(即釬焊)或外形鎖定的方式連接起來。在這里需要指出的是，所謂外形鎖定方式是通過相連接的兩個零件本身的外形特點來實現連接的方式，和壓力式的鎖緊方式要靠外力來鎖緊的情況不一樣。這種蜂窩格柵的結構形式近似于螺旋形。螺旋形的起點約在中心11處，螺旋線之間的間距相等。這是由于層板3和4的卷幅決定了各螺旋線的間距。
圖11示出了橢圓形的蜂窩格柵，這里的層板3和4以回路的形式相互疊在一起，且將輻射狀的內拐點拉成直線似的中心11。中心11位于蜂窩格柵的中央，且包容了橢圓焦點的連線11′。內拐點21完全填滿了中心11，輻射狀的外拐點22纏繞著所述中心11。而層板3和4側相互疊在一起。同樣的，所述蜂窩格柵的結構也是螺旋形的。拐點21和22的個數取決于所述蜂窩格柵被填滿面積的大小，在本例中有23個內拐點21纏繞著壓縮芯棒31并壓向中心11，內拐點21或壓縮芯棒31的個數可按需增減，外拐點22連同層板3和4的波紋和包容它們的套管1靠在一起，并用連接工藝或外形鎖定的方式連接。
圖12所示的是在纏繞前有不等長回路的蜂窩格柵。這里的層板3和4繞著纏繞芯棒32，然后被壓縮芯棒31以不同的行程拉緊而產生不等長的回路。壓縮芯棒31被排列成直線形的中心11。而在本例中，所述的壓縮芯棒31未到達中心11。抽出纏繞芯棒后，則外拐點22以U箭頭的指向纏繞著中心11。
圖13示出了由圖12中所示的、布置成回路的層板3和4所形成的“骨頭形”蜂窩格柵。這里的中心11是直線型，它包圍著兩個扭扣形端部中心的連線。所述的蜂窩格柵被塞進套筒1并用連接工藝或外形鎖定方式連接。
圖14所示的是具有斜波紋紋路的波紋帶材4的情況。所示的波紋紋路41不和帶材4的邊緣39的法線40重合，而是形成α角。將所述的波紋帶材4在拐點21和22處折疊后，兩層波紋帶材4就重疊在一起，這時上層層板的波紋紋路就和它下層層板的紋路走向相反。在這種情況下，波紋帶層板的上層紋路41和下層紋路41′就交叉成22的銳角。
圖15所示的是折疊Z字形的波紋帶層板4堆成格柵架50的情況。所述的格柵架被限定在兩個固定點51之間，格柵架的兩端按纏繞方向纏繞著固定點51并形成近似S字形的蜂窩格柵。
圖16所示的是根據圖15所示的格柵架纏繞而成的蜂窩格柵。
圖17所示的是生產蜂窩格柵的設備。將一層波紋帶4和一層平板3輸進所述的設備中，通過沖剪機60在帶材3和4的兩邊緣39上沖出兩個切口。沖出切口后，帶材3和4沿其縱軸只靠狹窄的帶腰相連如圖18所示。然后使帶材段61′(即兩個切口帶腰65之間的帶段)繞帶材段61的縱軸扭轉180°。在這過程中，腰帶65被扭成麻花形，然后被輸進折疊機構。將相互扭反的帶材段61和61′堆成格柵架。所述的帶腰65位于回路的頂點66。這樣，所堆成的格柵架就由平板和波紋板交替重疊在一起。
圖19a-19c所示了蜂窩格柵的其它實施例。所述的波紋帶4被輸進具有纏繞芯棒32的纏繞機并卷成一個空心筒。其內徑D1的大小取決于上述纏繞芯棒32的排列情況。下一步是將壓縮芯棒31靠在空心筒上、纏繞芯棒之間，并向內壓向蜂窩格柵的中心11。通過圓20的壓縮使所述空心筒變形成為玫瑰花形。所述的纏繞芯棒32也被壓向中心11，其結果所述玫瑰花形的外徑D2小于空心筒的內徑D1。然后將位于輻射狀外拐點22的纏繞芯棒32抽掉，而留下處在輻射狀內拐點21的壓縮芯棒31。在隨后的纏繞過程中，將內拐點21固定在中心11上。纏繞后，也從內拐點21抽掉壓縮芯棒31。因此最后制成的蜂窩格柵只是由繞成螺旋形的波紋帶材4組成。蜂窩格柵的外徑D3小于玫瑰花形的外徑D2。
圖20所示的是制造另一種蜂窩格柵的實施例將一層波紋帶4和兩層平板帶3同時卷成一個空心筒。所述的紋帶4被夾在兩層平板帶3之間。因此卷成的空心筒其內、外表面都是由平板帶組成。其生產過程與上述圖19b和19c的情況相似。
圖21所示的是已被壓縮成玫瑰花形的波紋帶材4。在所述兩層波紋帶材4之間的間隙中插入一層平板70。平板70在一面從纏繞芯棒32伸向中心11;在另一面又從壓縮芯棒31向外伸展。其結果每層波紋帶4被平板70隔開。抽掉纏繞芯棒31后，將外拐點沿纏繞方向U纏繞中心11。在過去的實施例中，也有將波紋帶和平板的排列相互調換，即帶材4為平板面插入的帶材70為波紋板。
在進行大批量生產的汽車工業中，本發明特別適用于制造金屬凈化器。由于蜂窩格柵的結構是對稱的且具有近似螺旋形的夾層走向，因此這種蜂窩格柵特別能承受交變的熱應力和危險的機械應力。
權利要求
1.一種蜂窩格柵，其特征在于它包括一個套管，該套管的內部被劃分為內圓區和外圓區，在所述的套管內安置了部分承力的金屬薄板夾層，所述的夾層相互盤纏，在所述的內圓區和外圓區之間交替地向前向后伸展成曲線形，所述的金屬薄板夾層形成一些回路，在所述的外圓區有至少三根轉向線。
2.如權利要求1所述的蜂窩格柵，其特征在于所述套管的中心構成一個縱軸，所述的軸向線則平行于該縱軸，而上述金屬薄板夾層則彎曲成近似漸開線的形狀。
3.如權利要求1所述的蜂窩格柵，其特征在于在所述的內圓區內有至少三根轉向線。
4.如權利要求3所述的蜂窩格柵，其特征在于在內、外圓區內的至少三根轉向線是在所述內、外圓區內的至少四根轉向線。
5.如權利要求3所述的蜂窩格柵，其特征在于所述的內圓區內有一個空心的中心區。
6.如權利要求1所述的蜂窩格柵，其特征在于所述的金屬薄板夾層是由一至五層的金屬帶材組成，該帶材具有至少部分的波紋狀結構。
7.如權利要求3所述的蜂窩格柵，其特征在于所述的軸向線分布排列在兩個或更多的同心圓上。
8.如權利要求1所述的蜂窩格柵，其特征在于所述的蜂窩格柵具有一定的橫截面形狀，根據蜂窩格柵的橫截面形狀，所述的轉向線不規則地分布在上述套管內。
9.如權利要求3所述的蜂窩格柵，其特征在于所述的蜂窩格柵具有一定的橫截面形狀，根據蜂窩格柵的橫截面形狀，所述轉向線不規則地分布在上述套管內。
10.如權利要求1所述的蜂窩格柵，其特征在于所述的套管是一根外殼管道，金屬薄板夾層的最外層以線接觸和所述套管相接觸，所述最外層的金屬薄板夾層和所述套管至少是在局部的接觸線上釬焊在一起。
11.如權利要求1所述的蜂窩格柵，其特征在于所述的金屬薄板夾層相互接觸，至少在相互接觸的局部地方，相接觸的金屬薄板夾層被釬焊相互連接。
12.如權利要求1所述的蜂窩格柵，其特征在于在所述金屬薄板夾層的兩個端面上，將這些金屬薄板層用釬焊連接。
13.如權利要求1所述的蜂窩格柵，其特征在于;一些拐點分部在上述內圓區內，而所述的金屬薄板夾層也填滿在所述的內圓區內。
14.如權利要求1所述的蜂窩格柵，其特征在于至少其中的一些金屬薄板夾層是由具有縱向邊緣的金屬波紋帶材組成的，所述的波紋帶材具有波谷和波峰，其紋路的走向和上述帶材縱向邊緣的法線成2°至10°的夾角。
15.如權利要求1所述的蜂窩格柵，其特征在于在相鄰的兩層金屬波紋帶之間塞入平板金屬帶以防止蜂窩格柵的兩層波紋帶相互嵌入。
16.如權利要求1所述的蜂窩格柵，其特征在于在相鄰的兩層平板金屬帶之間塞入金屬波紋帶以防止蜂窩格柵的兩層波紋帶相互嵌入。
17.如權利要求1所述的蜂窩格柵，其特征在于包含敷設有體內導電體的夾層，該導電體體和鄰近的金屬薄板夾層相互絕緣，所述的導電體至少是導熱體和測量傳感器。
18.如權利要求17所述的蜂窩格柵，其特征在于所述敷設有體內導電體的上述夾層是具有兩層金屬帶材的波紋板夾層，所述導電體就敷設在所述帶材之間。
19.如權利要求18所述的蜂窩格柵，其特征在于所述的導電體被卷在所述的帶材之間。
20.如權利要求1所述的蜂窩格柵，其特征在于所述的金屬薄板夾層是由一層金屬波紋帶材及兩層金屬平板組成，所述的波紋帶材被夾在所述的兩層平板之間。
21.如權利要求1所述的蜂窩格柵，其特征在于所述的金屬薄板夾層是由多層的金屬波紋帶材和金屬平板組成，所述的波紋帶材被夾在所述的平板之間。
22.如權利要求1所述的蜂窩格柵，其特征在于至少其中的一些夾層是由金屬波紋帶材和包括插入所述金屬波紋帶材之間的特別金屬薄板所組成。
23.如權利要求1所述的蜂窩格柵，其特征在于所述夾層是由沿縱軸伸展的至少部分波紋板的金屬帶材和平板金屬帶材所組成。所述夾層被折疊而相互重疊并在拐點形成頂點。在所述金屬帶材的頂點上沿橫向邊緣沖切出相對的切口而形成狹窄的帶腰，在所述頂點之間形成了帶材后，該帶材段繞其縱軸相對于鄰近的帶材段扭轉180°。
24.一種蜂窩格柵，其特征在于它包含被堆成S字形的金屬薄板夾層堆，所述夾層堆是由金屬帶材經折疊并堆成E字形的。
25.如權利要求24所述的蜂窩格柵，其特征在于所述的金屬帶材是平板金屬帶材。
26.如權利要求24所述的蜂窩格柵，其特征在于所述的金屬帶材是波紋金屬帶材。
27.如權利要求24所述的蜂窩格柵，其特征在于所述的金屬帶材是平板金屬帶材和波紋金屬帶材。
28.采用至少部分承力的金屬薄板夾層來制造蜂窩格柵的一種工藝，其特征在于它包括a)制造一種多層空心筒，其內外表面至少由單層金屬帶材組成并至少是部分承力結構;b)在所述的多層空心筒內，劃定一個內圓區和一個外圓區;c)在分布排列于所述多層空心筒圓周的至少三根線上，從外向內施壓使多層空心筒產生變形，并形成對應的在內圓區內的內轉向線和在外圓區內的外轉向線，從而至少一層金屬帶材在內、外轉向線之間伸展形成拐點;d)沿給定方向將上述拐點相對于內轉向線旋轉并壓實上述已變形的多層結構。
29.如權利要求28所述的制造工藝，其特征在于成形步驟包括制造具有三到十層金屬薄板夾層的多層空心筒的過程。
30.如權利要求28所述的制造工藝，其特征在于;成形步驟包括制造具有一到十層金屬帶材的多層空心筒的過程。
31.如權利要求30所述的制造工藝，其特征在于成形步驟包括制造三到五層金屬帶材的多層空心筒。
32.如權利要求28所述的制造工藝，其特征在于變形步驟包括使所述空心筒變形成為星形或玫瑰花形的結構。
33.如權利要求28所述的制造工藝，其特征在于變形步驟包括在至少四根轉向線上從外向內施壓使空心筒變形。
34.如權利要求33所述的制造工藝，其特征在于包括在所述的空心筒圓周上以不等間距來布置轉向線。
35.如權利要求28所述的制造工藝，其特征在于包括在所述的空心筒內劃定空心的內中心區。在變形階段，使所述的空心筒向內只變形到所述的空心內中心區。
36.如權利要求28所述的制造工藝，其特征在于;包括用兩層相接觸的金屬帶材來制造至少一層金屬帶材的過程，在兩層相鄰的金屬薄板夾層之間敷設至少一個導電體，并使導電體和金屬薄板夾層相互絕緣。
37.如權利要求28所述的制造工藝，其特征在于制造過程包括同時輸進和纏繞相互重疊的一層金屬平板、一層金屬波紋帶和另一層金屬平板的步驟。
38.如權利要求28所述的制造工藝，其特征在于變形步驟包括對空心筒向中心區施壓和將中心區拉成近似直線形狀，以獲得具有非圓形橫截面的蜂窩格柵。
39.如權利要求28所述的制造工藝，其特征在于包括為獲得給定橫截面形狀的蜂窩格柵而形成不等長的回路。
全文摘要
一種蜂窩格柵，包括一個套管，該套管的內部被劃分為內圓區和外圓區，在所述的套管內安置了部分承力的金屬薄板夾層，所述的夾層相互盤纏，在所述的內圓區和外圓區之間交替地向前向后伸展成曲線形，所述的金屬薄板夾層形成一些回路，在所述的外圓區有至少三根軸向線，而金屬薄板夾層則纏繞上述的至少三根轉向線。本發明還公開了制造上述蜂窩格柵的方法。
文檔編號F01N3/28GK1086001SQ9310893
公開日1994年4月27日 申請日期1993年7月14日 優先權日1992年7月14日
發明者W·毛斯, H·施瓦斯, R·布呂克, B·亨波力克 申請人:埃米特放射技術股份有限公司