墊材料的尺寸確定的製作方法

2023-05-23 18:28:31 2

專利名稱：墊材料的尺寸確定的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種組裝包括外構件、整體基材和墊材料的催化轉化 器的方法。具體而言，本發明涉及一種確定在位於外管內的構件中至 少其一上施加期望壓強所需的外構件的尺寸的方法。
背景技術：
美國專利No.6，484，397公開了 一種組裝用於內燃發動機中的催化 轉化器的方法。所公開的組裝催化轉化器的方法包括四個步驟。第一 步驟包括提供具有與陶瓷基材的形狀大致匹配的預定形狀的金屬外 殼。第二步驟需要將彈性支撐墊材料插入金屬外殼中，從而形成環形 墊層。第三步驟涉及壓縮環形塾層以實現初始間隙體積密度(gap bulk density )。在第四步猓，可將環形墊層從壓縮狀態釋放。在墊層 達到期望的最終間隙體積密度前，可在墊層圍繞金屬外殼時將基材的 一部分插入墊層中。在基材已被插入位於金屬外殼內的墊層中後，可 完全釋放墊層使得墊層壓靠基材並達到最終的預定間隙體積密度。
美國專利No.6,769，281公開了一種生產柱形構件容器的方法和裝 置。所公開的方法詳述了構造成用以將柱形構件保持在圓筒形殼體中 的容器的生產。在最終組裝中，可將吸震構件巻繞在柱形構件周圍。
在美國專利No. 6，769，281中公開的方法包括至少五個步驟。第一步 驟涉及壓縮巻繞在柱形構件周圍的吸震構件的至少一部分。壓縮步驟可
通過沿著柱形構件的縱向軸線的方向在徑向上移動推動構件來實現。第 二步驟包括測量推動構件施加到吸震構件的壓強。當壓強等於預定目標 壓強時可測量和記錄柱形構件的軸線與推動構件的端部之間的距離。測 量到的距離代表目標半徑，並且測量和記錄目標半徑為該方法的第三步 驟。該方法的第四步驟包括將柱形構件和吸震構件寬木>地插入殼體中。 在所公開的方法的最終步驟中，殼體的直徑沿殼體的縱向軸線減小直到殼體的內徑等於目標半徑為止。 一旦殼體的直徑尺寸減小到目標半徑的尺寸，殼體就以預定目標壓強將柱形構件和吸震構件兩者保持在相對固定的位置。
美國專利No.6，954,988被轉讓給本發明的受讓人，並且公開了一種用於製造催化轉化器的方法和裝置。在此通過引用將美國專利No.6,954,988的公開內容全文納入本文中。該專利所教導的方法涉及包括在內部壓縮整體基材的外管構件的催化轉化器的組裝。所公開的催化轉化器還可包括巻繞在整體基材周圍的墊材料，使得在最終組裝過程中墊材料定位在外管與B基材之間。另夕卜，該專利公開了可包括定位在外管構件內的多個整體基材構件和熱屏蔽件的催化轉化器。所一^開的組裝催化轉化器的方法包括這樣的步驟，即壓縮墊材料和整體基材以測量和確定可在轉化器的組裝期間施加到墊材料和整體基材的組合件上的力的特性。可4吏用壓縮鉗、壓縮輥子和/或旋壓裝置來使外管收縮以壓縮墊材料。外管的收縮和墊材料的壓縮可發生在單個步驟或多個步驟中。
美國專利No.7,174,635公開了一種用於生產柱形構件容器的方法。所^^開的方法包括至少七個步驟。該方法的第一步驟涉及將吸震構件巻繞在柱形構件周圍，並且第二步驟需要支撐構件支撐圓筒形殼體的至少一端。在第三步驟中，支撐構件可位於包括內錐形部分的圓筒形導引構件內。接下來的步驟要求將吸震構件和柱形構件插入殼體中，並且可將各構件穿過錐形部分插入殼體中。 一旦插入後，推動構件就可壓在柱形構件上以沿圓筒形殼體的縱向軸線移動柱形構件。在第六步驟中，支撐構件和收縮機構可相對彼此移動。最後，在所公開的方法的最終步驟期間，可利用收縮機構來減小圓筒形殼體的一部分的直徑。

發明內容
本發明涉及一種製造包括外管、整體基材和墊材料的催化轉化器的方法。墊材料可相對於整體基材呈環繞關係地定位。該方法的一個實施方式可包括以下步驟確立代表墊材料的特性的曲線；計量M基材和墊材料的組M以確立壓縮特性；將糾基材和墊材料的組^fr插入
外管中；確定在組合件上施加期望壓強所需的外管的直徑；以及4吏外管收縮到大約為該直徑。在一些實施方式中，該方法的計量步驟可包括以下步驟壓縮組合件直到達到計量期望壓強值為止；確定組合件的外邊界在期望壓強值的位移；將組M從壓縮狀態釋放；重新壓縮組合件直到達到組合件的外邊界的位移為止；測量施加在組^ff上的壓強；以及將組^ff從壓縮狀態釋放。
在本發明的一些實施方式中，計量期望壓強的值可處於期望壓強的約30%到95%的範圍內。在本發明的一些實施方式中，計量期望壓強的值可處於期望壓強的約30%到80%的範圍內。
在本發明的一些實施方式中，測量施加在組合件上的壓強的步驟還可包括監測施加在組合件上的壓強直到實現大致固定的壓強值為止的步驟。在本發明的一些實施方式中，監測施加在組合件上的壓強直到實現大致固定的壓強值為止的步驟還可包括以下步驟用壓強值填充有限大小的矩陣直到該矩陣被填滿為止，然後用最新值替換最舊值直到最新值大致等於最舊值為止。
在本發明的一些實施方式中，測量施加在組合件上的壓強可發生在重新壓縮步驟後的大約十五秒鐘時。
在本發明的一些實施方式中，可利用線性回歸來確定在組合件上施加期望壓強所需的外管直徑。
此外，在本發明的一些實施方式中，確立步驟可包括壓縮環繞一構件的^性塾材料的至少一部分以獲得第一組力數據的步驟。在本發明的一些實施方式中，該構件可以是毛胚。在本發明的一些實施方式中，該構件可以是代表性整體基材。在本發明的一些實施方式中，壓縮步驟包括使至少一個接觸襯墊以預定位移前移到墊材料中並在預定時間過去後收集壓強值；使上述至少一個接觸襯墊以預定位移前移到墊材料中並在經過預定時間後收集第二壓強值。該預定時間可大約等於十五秒鐘。在本發明的一些實施方式中，確立步驟可包括壓縮環繞一構件的多種墊材料的至少一部分以獲得多個力數據。該多種墊材料的厚度可以不同。在本發明的一些實施方式中，可利用上述多個力數據來繪製曲線。在本發明的一些實施方式中，該方法還可包括壓縮代表性組合件的至少第二部分以獲得第二組力數據的步驟。此外，墊材料可至少部分由膨脹
性材料形成。
9本發明的一個實施方式包括製造催化轉化器的方法，該催化轉化器包括具有直徑的管以及包括整體基材和墊材料的組合件。該方法可包括
以下步驟壓縮包括環繞一構件的代表性墊材料的多個代表性組合件以獲得體現代表性組合件的特性的一組數據；基於該組數據構成曲線；計量組合件以獲得體現組合件的特性的一組數據；將組合件插入管中；以及減小管的尺寸以確保組合件與管之間的接觸形成的摩擦基本上防止組合件相對於管的移動；其中基於曲線和體現組合件的特性的該組數據減小管的尺寸。
本發明的一些實施方式包括製造多個催化轉化器的方法，每個催化轉化器都包括管構件以及包括墊材料和整體基材的組合件。該方法可包括以下步驟壓縮多個代表性樣本的至少一部分以獲得墊材料的第一組特性數據；壓縮第一組M的至少一部分以獲得第二組特性數據；將第一組*插入第一管中；確定管施加在第一組合件上的目標壓強；基於第一組特性數據和第二組特性數據計算用於第一管在第一組合件上施加目標壓強時的期望尺寸；使第一管的至少一部分收縮到用於第一管的期望尺寸；壓縮第二組合件的至少一部分以獲得第二組數據；將第二組合件插入第二管中；計算用於第二管在第二組合fr上施加目標壓強時的期望尺寸，所述計算基於第一組特性數據和第三組特性數據；以及使第二管的至少一部分收縮到用於第二管的期望尺寸。
具體而言，本發明涉及一種確定在位於外管內的構件中至少其一上施加期望壓強所需的外構件的尺寸的方法。


通過參考以下結合附圖對本發明的各個實施方式的描述，本發明的上述及其他的特徵和優點以及獲得這些特徵和優點的方式將變得更加清楚，在附圖中
圖l示出催化轉化器的一個示例的剖面圖2是示出本發明的一個實施方式的方框圖3示出可用於實施本發明的實施方式的計量裝置的實施方式；
圖4是示出圖示測試數據的一個示例的曲線;
10圖5示出代表圖4所示的數據的單條曲線的示例；
圖6示出可用於實施本發明的實施方式的填料裝置的剖面圖；以
及
圖7a至圖7d示出本發明的一個實施方式中使外管構件收縮的收縮裝置的剖面圖。
全部幾個視圖中對應的參考標號表示對應的零件。文中所列範例以各種形式示出本發明的實施方式，且此類範例不應解釋為以任何方式限制本發明的範圍。
具體實施例方式
首先參照圖l,催化轉化器的示例總體上以標號2表示。催化轉化器2的所示實施方式包括外管構件4、以標號6表示的磚狀組合件以及一對端部密封件，每個端部密封件均以標號8表示。磚狀組合件6包括整體基材10和墊材料12。催化轉化器2的所示實施方式還包括一對熱屏蔽構件，每個熱屏蔽構件均以標號14表示，位於形成氣隙18的頸縮段16中。
整體基材10可由用於本領域的任何合適合適的材料製成。墊材料12可由任何合適的材料如不鏽鋼網型材料或不可燃纖維型材料形成。 一般而言，墊材料12可以是至少可部分壓縮的材料。
應當注意的是，在組裝好的催化轉化器2中，外管構件4通常抵靠磚狀組合件6施加壓強。具體而言，外管構件4的內表面在墊材料12上施加壓強，墊材料12轉而在整體基材10上施加壓強。外管構件4施加在墊材料12上的壓強產生的摩擦力有助於將磚狀組合件6相對於外管構件4保持在相對固定的位置。在外管構件4相對磚狀組合件6將尺寸定得過大的情況下，外管構件4的內表面與磚狀組合件6之間存在的壓強過小。當外管構件4與磚狀組合件6之間存在的壓強過小時，墊材料12與外管構件4之間產生的摩擦力可能不足以防止磚狀組合件6相對於外管構件4移動。反之，當外管構件4相對於磚狀組合件6將尺寸定得過小時，可能在磚狀組合件6上施加過大的壓強。過壓可能導致整體基材10斷裂或過度壓縮墊材料12。傳統上，已利用間隙體積密度(GBD )作為外管構件4施加在墊材料12上的壓強的指標。GBD代表墊材料12在外管構件4內的簡單體積重量描述。可通過將墊材料12的基本重量除以分隔外管構件4的內表面和整體基材10的平均距離計算出GBD。通過將墊材料12的重量除以墊材料12的面積計算出基本重量。雖然傳統上已利用GBD作為用以估算防止磚狀組M 6相對於外管構件4移動所需的壓強的M，但是GBD與限制#基材10的關係有限。
圖2是示出組裝代表本發明的一個實施方式的催化轉化器的方法的示例性步驟的流程圖。在所示的方法的實施方式中，該方法包括以下步驟至少計量墊材料的代表性樣本，以標號110表示；在曲線圖上繪製數據以獲得代表性壓強曲線，以標號112表示；計量待用於催化轉化器中的磚狀組合件，以標號114表示；利用算法計算偏移以確定最終直徑，以標號116表示；將磚狀組M插入外管構件中，以標號118表示；以及使外管構件收縮以實現期望直徑，以標號120表示。
計量在圖2中以方框IIO舉例說明的代表性樣本的步驟通常包括使用任何合適的計量站如圖3所示且總體上以標號200表示的計量站壓縮至少一個代表性墊材料樣本。在所示的實施方式中，計量站200包括多個計量構件，每個計量構件均以標號210表示。計量構件210確立總體上以212表示的接納區域。每個計量構件210都能夠沿大致直線路徑朝著和離開接納區域212的以標號214表示的中心移動。每個計量構件210都可包括構造成用以測量構件210在位於接納區域212內的磚狀組M上施加的壓強的傳感器(未示出)。在計量站200的一些實施方式中，可利用位於計量構件210外部的傳感器來測量計量構件210施加的壓強。計量站200還可包括構造成用以控制計量構件210相對於中心214的移動的控制器216。控制器216還可包括能夠記錄構件210在相對於中心214的多個位置施加的壓強的任何合適的機構。控制器216可以是能夠執行所述功能的任何合適的機構，例如計算機。應當注意的是，在計量裝置200的一些實施方式中，可將控制器216的功能分配^:何數目的部件。例如，可利用第一計算機來控制和記錄構件210相對於中心214的位置，並且可利用第二計算機來測量和記錄構件210施加的壓強。
參照圖3 ，以下描述代表上述計量裝置200在計量包括整體基材10和墊材料12的磚狀組合件6過程中的示例性用法。為使計量裝置200精確計量磚狀組合件6，必須將磚狀組合件6定位在接納區域212內。 一般而言，磚狀組合件6可定位成使得磚狀組合件6的縱向軸線7與接 納區域212的中心214對齊並延伸穿過接納區域212的中心214。當計 量裝置200的上述實施方式用於測試基材時，控制器216可將計量構件 210向接納區域212的中心214移動預定距離使得計量構件210開始壓 縮磚狀組合件6。 一旦計量構件210已行進預定距離，控制器216就可 測量和記錄構件210施加的壓強。計量裝置200也可構造成用以識別構 件210與所計量的磚狀組合件6之間的第 一接觸，並將第 一接觸位置設 為磚狀組合件6的外邊界。這樣，計量裝置200可確定在構件210壓縮 組合件6時構件210相對於磚狀組合件6的位移。另夕卜，在構件沿著中 心214的方向行進並且壓縮磚狀組合件6時，控制器216可記錄構件210 在不連續的位置處施加在磚狀組合件6上的壓強。
裝置200也可構造成用以將構件210從磚狀組合件6的外邊界移向 接納區域212的中心214直到構件210開始抵靠磚狀組合件6施加預定 壓強為止。 一旦達到預定壓強，控制器216就可記錄構件210相對於磚 狀組* 6的外邊界的初始位置的位置，該位置4戈表墊材料12的外邊 界在給定壓強下的位移。
為了執行如圖2的流程圖中所列的本發明的本實施方式的計量步驟 110，可利用計量站200或任何其他合適類型的計量站來計量墊材料12 的樣本。為了繼續進行計量步驟IIO，可將墊材料12的樣本巻繞在代表 M基材的毛胚周圍。可採用類似於如上所述的方式將墊材料12和磚 狀組合件6放置在接納區域212內。一旦組合件正確定位在接納區域212 內，控制器216就可將構件210引向接納區域212的中心214。當構件 210在預定位置移向接納區域212的中心時，構件210可暫停預定時間 段或停留時間。 一旦已經過去預定停留時間，控制器216就記錄構件210 的位移和所施加的壓強。在記錄位移和壓強後，控制器216可^吏構件210
再前移一彭巨離。在構件210前移預定距離後，構件210可再次暫停停 留時間。 一旦已經過去停留時間，控制器216就可再次記錄壓強和構件 的位移。可連續重複該過程直到達到最終壓強為止。 一般而言，最終壓 強可大於催化轉化器中的期望最終保持的壓強。在達到最g持的壓強 並記錄停留時間過後的位移和壓強後，控制器216可使計量構件210遠 離代表性磚狀組合件6而退回，直到可從接納區域212取下組合件6為 止。
13可用毛胚和墊材料樣本的各種組合多次重複上述過程。在隨後的測 試過程中所用的毛胚和墊材料的尺寸可以與之前測試的樣本不同。例 如，可在該初始計量過程期間測試的墊材料的樣本的厚度和重量可以與 首先測試的塾材料不同。此外，墊材料的厚度和重量可與對於在催化轉 化器的生產期間可從供應商接收的墊材料的希望厚度和希望重量的範
圍(spectrum)交叉。
同樣，用以在預計量測試中代表整體基材的毛胚的尺寸在該測試期 間也可改變。例如，毛胚的直徑可從整體基材的最小希望值改變為M 基材的最大希望值。
此夕卜，可在此預計量步驟中測試墊材料和4^的多個組*。另夕卜， 墊材料和毛胚的尺寸確定可混雜。例如，具有較重的重量的較厚的墊材 料的組合件可與具有處於範圍下端的直徑的毛胚聯接。代表性樣本的其 他實施方式可包括具有較小重量的較薄的墊材料，該墊材料與具有處於 範圍較大端的直徑的毛胚結合。完成各種代表性墊材料和毛胚組*的 計量，就完成了現描述的示例性方法的第一步驟。
根據圖2的方框112， 一旦已計量各種代表性樣本，就可將控制器 對每個樣本記錄的數據繪製在類似於圖4所示的曲線圖上。在該曲線圖 中，將對每個樣本測量的壓強值繪製在曲線圖的y軸上，並且將在計量 步驟期間記錄的位移值繪製在曲線圖的x軸上。 一般而言，位移越大， 測量到的壓強就越大。 一旦所有測量到的數據都已被繪製在壓強相對位 移的曲線圖上，就可以採取任何合適的方式將數據合併為代表性數據曲 線，並且如圖5所示繪出。例如，可將繪製在圖4的壓強相對位移曲線 上的集合數據平均以獲得代表性曲線。
還應當注意的是，可對所測試的代表性組合件測量和記錄任何數目 的數據點。此夕卜，測試點可處於用於代表性組M的^T合適的範圍內。 例如，在本發明的一些實施方式中，發明人預期所測試的代表性組M 的壓強範圍正好開始於最終目標壓強下方並且持續到超過目標壓強為 止。另外，在本發明的一些實施方式中，發明人J5期可測量在至少五個 不同位移處的壓強。應當注意的是，在本發明的一些實施方式中， 一般 而言，所測量的數據量越大，找到代表性曲線所需的時間就越多。
在本發明的該示例中， 一旦已根據步驟112獲得用於圖5中墊材料的代表性爭>弛壓強曲線，就將待用於催化轉化器中的墊材料和^基材
的組*放置在計量裝置中並進行測量，如圖2中以標號U4表示的方 框所示。為了計量墊材料和整體基材，首先以類似於上述的方式將用於 催化轉化器的磚狀組合件放置在計量裝置200中。本領域的技術人員應 當理解，用於最終催化轉化器的制iUM^會限定由製造商將允許分配在 整體基材上而不會拒斥最終組件的最大壓強。相應地，對於一些製造商 而言，在計量期間不可超過該值。
一旦墊材料和整體基材的組合件已被放置在計量裝置內，就可將計 量構件移向磚狀組合件以接觸磚狀組合件，並且控制器將繼續將計量構 件引向組合件的中心。計量構件將繼續朝著接納區域的中心直到計量構 件開始在磚狀組合件上施加預定壓強值為止。在本發明的一些實施方式 中，預定壓強值可基於可施加在墊材料和R基材的組合件上的最大壓 強。例如，在該實施方式中，計量構件將繼續移向接納區域的控制器直 到達到大致等於組合件的最大壓強的80%的壓強為止。應當注意的是， 如文中所用的最大壓強是指期望抵靠完全組裝好的催化轉化器中的磚 狀組合件施加的最大壓強。在所述的實施方式中， 一旦計量構件實現大 約等於最大值的80。/。的壓強值，控制器就可記錄計量構件的位移。在本 發明的一些實施方式中，在轉化器的最終組件中預定壓強值可處於最大 值的約30%-80%的範圍內。在另一些其他實施方式中，預定壓強值可 處於最大值的約30%-90%的範圍內。在本發明的又一些其他實施方式 中，預定壓強值可處於最大值的約30%-95%的範圍內。此外，在本發 明的一些實施方式中，預定壓強值可高達最大值的98%或99%。
本領域的技術人員可以理解，塾材料將在初始壓縮後開始;^弛。因 此，如果計量構件保持在固定的位移處，則計量構件施加的壓強將隨著 墊材料的鬆弛而在該點處逐漸下降。相應地，隨著墊材料鬆弛，控制器 將使計量構件移向接納區域的中心以保持墊材料上的壓強大約等於期 望壓強。此時，控制器可繼續監測計量構件的位移。 一旦計量構件的位 移在過了預定時間段後變得相對恆定，控制器就可記錄測量到的位移。 應當注意的是，該預定時間段可以是任意合適的時間，例如15秒鐘。 在本發明的一些實施方式中，應當注意的是，只要達到預定壓強值就可 在不允許經過停留時間或者通過更短的停留時間如一秒鐘的情況下來 測量位移。控制器可以任何合適的方式確定壓強何時穩定。例如，在一些實施 方式中，控制器可僅將一組預定的位移值記錄在有限大小矩陣中。 一旦 矩陣已被填滿，那麼在增加新位移值到矩陣時就可去除最舊值。相應地， 當第 一位移值和最終位移值大致相等時，計量構件穩定並且控制器可記 錄最終位移值。還可記錄在最終位移處的精確壓強值。
在記錄最終位移和施加在組合件上的壓強值後，計量構件當時可遠 離磚狀組合件而後退。在本發明的一些實施方式中，計量構件可移動離 開磚狀組M的中心直到大致為零值的壓強施加在磚狀組*上為止。 在本發明的一些實施方式中，計量構件可遠離磚狀組合件而後退，直到 各構件不再接觸磚狀組合件為止。
一旦計量構件從磚狀組合件向後退，計量構件就可重新壓縮磚狀組 合件。在本發明的一些實施方式中，可通過將計量構件移動到在初始壓 縮步驟中確定的最近測量到的位移位置來實現重新壓縮。在重新壓縮期 間， 一旦計量構件到達期望位置，控制器就將記錄在該重新壓縮期間所 施加的初始壓強值。該壓強值可與在初始壓縮期間測量到的壓強值不 同。
在對磚狀組合件的重新壓縮繼續時，控制器可以以之前確定的位移 值將計量構件保持在大致固定的位置，並且控制器可繼續記錄計量構件 施加在整體基材上的壓強。通常，當各構件首次到達前一位移時，峰值 壓強施加在墊材料上。峰值壓強值會被記錄，然後計量構件施加在磚狀 組合件上的壓強通常將隨著墊材料鬆弛而下降。可通過在有限大小矩陣 中記錄下降壓強值來確定墊材料最終穩定時的壓強。 一旦矩陣已被填滿 數據，新的壓強值就將取代最舊值。只要矩陣中的最舊值大致等於矩陣 中的最新值，就已實現基本上穩定的壓強。 一旦已確t基本上穩定的壓 強，就可記錄實際位移和穩定的壓強，並且計量構件可脫離磚狀組合件。 應當注意的是，在一些實施方式中，計量構件可被保持在相對固定的位 置處持續預定時間段，然後可記錄壓強。 一旦已記錄最終壓強值，就可 使計量構件遠離磚狀組合件而後退，從而完成壓縮和重新壓縮步驟。
應當注意的是，在本發明的一些實施方式中，在重新壓縮步驟期間， 一旦計量構件到達預定位移位置，就可持續測量壓強預定停留時間。一 旦已經過了預定停留時間，就可記錄在此時的壓降並完成重新壓縮步 驟。另外，應當注意的是，在本發明的一些實施方式中，在重新壓縮步驟中所選擇的位移可較大，或換言之，磚狀組合件可被壓縮到比在初始 壓縮步驟中確定的直徑更小的直徑。可由於與磚狀組合件的重新壓縮相 關聯的未確定的壓降而可以選擇比先前測量到的位移更大的位移值。
圖2的方框116表示示例性實施方式的下一步驟。在此步驟中，結 合圖5所示的代表性曲線在計量磚狀組合件6的過程中得到的數據可用 來推導外管構件4的目標直徑。具體而言，用於所計量的磚狀組M6 的數據可用來計算可應用於代表性曲線的偏移。
一般而言，偏移代表考慮了墊材料在重新壓縮後的彈性損失的校正 係數。只要墊材料被壓縮、從壓縮狀態釋放並被重新壓縮，墊就會損失 部分彈性。相應地，在初始測量後初始計量數據不再精確。與重新壓縮 相關聯的壓強損失可取決於許多因素，例如所用的墊材料的類型、墊材 料的厚度、墊材料的製造商、計量期間施加在墊材料上的峰值壓強以及 墊材料是否為膨脹性材料。
相應地，考慮重新壓縮後與墊材料相關聯的壓強下降而計算出偏 移。可採用任何合適的方式確定偏移。例如，可利用線性回歸來基於之 前獲得的數據確定用於偏移的方程。在本發明的一些實施方式中，可利 用任何其他合適的方法來推導出代表偏移的方程。例如，可利用在墊材 料的鬆弛期間記錄的數據來推導出代表偏移的指數方程。
在利用線性回歸來推導出偏移或A的情況下，可利用直線方程 y-mx+b來計算偏移。在上述方程中，y代表歸因於墊材料的重新壓縮 的壓強下降，並且m代^J纖率。可^L據由代表性墊材料和毛胚組^ft 樣本的測試得到的代表性壓強曲線的可應用部分估算斜率。字母b代表 y截距，並且通常可將y截距估算為0，因為零位移使得沒有壓強施加 在墊材料上。已知y、 m和b的值，可對x求解以上方程，x代表關於 在組裝好的催化轉化器中實現期望壓強所需的線性位移的調節的估算。
一旦已對所計量的墊材料和整體基材的磚狀組合件計算出偏移，就
可計算出將期望的最終壓強施加在之前步驟中計量的磚狀組合件上所 需的外管構件的最終直徑。除一般的鬆弛壓強曲線外，還可使用以上計 算出的偏移來確定外管構件的最終直徑。具體而言，可才艮據代表性壓強 曲線確定實現期望壓強所需的位移值並通過以上計算出的偏移值抵消 位移值以確定外管構件的期望直徑，從而在磚狀組合件和組裝好的催化轉化器上施加期望壓強。
一旦已通過計量裝置計量墊材料和M基材的組合件，並且已確定 外管構件的期望尺寸，就可將磚狀組合件插入未成形的外管中。在本發 明的一些實施方式中，可預壓縮外管構件以確保外管構件至少將最小摩 擦力施加到組合件上，以確保在催化轉化器的組裝過程期間組*保持 在外管構件內。在本發明的一些實施方式中，磚狀組*可寬鬆地插入 外管構件中。不論外管構件是否已被預壓縮，都可以以任何合適的方式 將磚狀組合件插入外管構件中。應當注意的是，組M插入管構件中的 速度可取決於施加在外管構件上的預收縮量。另外，應當注意的是，外 管構件首先作用在墊材料和整體基材的組合件上的壓強將隨著墊材料 松私而稍微下降。
圖6示出總體上以標號300表示的插入裝置，其構造成用以將磚狀 組合件6插入外管構件4中。在所示的實施方式中，裝置300包括構造 成用以定位外管構件4的U形裝載段302 。裝置300還包括釭筒機構304。 缸筒機構304可包括用於本領域的^合適的缸筒，例如氣壓或液壓缸 筒。在所示的實施方式中，缸筒機構304包括釭筒部306，該缸筒部306 包括杆部段308和推進器段310。推進器段310大致與鄰接諸如漏鬥之 類的錐形構件314的開口 312對齊。在所示的實施方式中，缸架316支 撐缸筒機構304。
在操作中，可將包括墊材料10和整體基材12的磚狀組合件6安放 成鄰近推進器段310。在啟動缸筒部分306後，推進器段310將沿著開 口 312的方向移動。推進器段310將接觸磚狀組合件6並推動磚狀組合 件6通過開口312。在所示的實施方式中，緊接著穿越開口 312之後， 磚狀組* 6移動到錐形構件314中。在磚狀組合件6穿過錐形構件314 時，磚狀組*6被輕>^縮。在離開錐形構件314後，磚狀組M6 被推進器段310推到外管構件4中。一M狀組合件6在外管構件4中 定位在期望位置，就可從外管構件4抽出推進器段310。 一般而言，外 管構件4與磚狀組合件6之間存在足夠的摩擦力，以在抽出推進器段310 時將磚狀組合件6保持在相對固定的位置。
才艮據圖2的方框120，外管材料4此時可收縮，從而減小外管4的 直徑。在一些實施方式中，外管構件4可整體減小直徑。在其他實施方 式中，只有外管構件4的保持磚狀組合件6的部分可減小直徑。應當注意的是，外管構件的直徑可以以任何合適的方式減小，例如藉助於收縮 器裝置或旋壓裝置，包括轉讓給本發明的受讓人並且通過引用全文而結
合於本文中的美國專利申請序號10/845,282中所描述的各個裝置。在本 發明的該實施方式中，外管構件的直徑可收縮到取決於之前計算出的偏 移的計算值，所述偏移根據用於外管構件中的磚狀組合件的計量尺寸和 代表性爭>弛壓強曲線確定。
圖7a至圖7d示出總體上以標號400表示的收縮器裝置的多個剖面 圖。收縮器400包括底板402 ，該底板402包括大致延伸通過其中心的 孔404。總體上各以標號406表示的多個壓縮機構附連到底板402的上 表面。每個壓縮^J406都可包括一對豎壁408。每個豎壁408都可包 括大致延伸通過所述中心的孔。此外，壓縮:tM^406還可包括具有圓形 截面的軸向支撐件410。每個軸向支撐件410都可將尺寸設置成使得支 撐件410可定位在豎直壁408的孔內。在所示的實施方式中，多個安裝 螺釘412可將豎壁408固定到底板402的頂面。
仍參照圖7a至圖7d，壓縮機構406還可包括延伸通過軸向支撐件 410中的孔並1壓縮構件414的附加安裝螺釘413。該實施方式所示 的壓縮構件414的總體形狀為部分圓形，包括弓形表面416在其間延伸 的兩條直邊。應當注意的是，在所示的實施方式中，弓形表面包括設計 成與外管構件4的外表面相符的弓形輪廓。然而，在可選實施方式中， 弓形部分416可包括平面形輪廓。安裝螺釘413可延伸到壓縮構件414 中並且可將壓縮構件414固定到軸向支撐件410。此外，圖7a中壓縮構 件414的位置為未加載的壓縮構件的標準位置。在裝置的該實施方式中， 壓縮構件414的重量i殳置為4吏得只要壓縮構件414未裝載，壓縮構件414 就返回到此位置。
下面仍參照圖7a至圖7d來描述收縮器400在使外管構件4收縮的 過程中的操作。如圖7a所示，壓縮構件414在弓形表面416向上定向 的情況下從所示的未加栽位置開始。
圖7b示出利用收縮器400壓縮外管構件4的步驟。在所示的步驟 中，將管4從其中弓形表面416面對的方向裝載到收縮器400中。應當 注意的是，通過孔404的中心隔開壓縮構件414的距離應小於外管4的 預壓縮外徑。如圖7c所示，液壓或機電柱塞420可驅動管4通過收縮器400。外 管構件4行進通過收縮器400的接納區域404致使壓縮構件414繞著軸 向支撐件410轉動。另外，壓縮構件414的弓形表面416接觸外管4的 外表面。隔開弓形表面416的距離應約等於之前計算出的外管4的直徑。 外管構件4穿過構件414壓縮了外管構件4並減小了外管構件4的外徑。 另外，應當注意的是，在任何給定時間，壓縮構件414各自接觸外管構 件4的僅一部分。因此，使外管構件4收縮所需的力比如果要同時沿外 管構件4整體長度壓縮外管構件4的整個表面所需的力更小。在一些實 施方式中，收縮器400可設計成在任何一個給定時間使外管構件4間沿 外管構件4的整個長度收縮。
圖7d示出完全穿過收縮器400後的外管4。應當注意的是，外管4 的外徑小於管4變形前的外徑。另外，應當注意的是，在所示的收縮器 400的實施方式中，外管4的長度被限制在弓形表面416的長度。
應當注意的是，可結合或取代收縮器400利用任何合適的裝置來使 外管構件4收縮。例如，可以以合適的方式利用旋轉機構來減小外管構 件4的直徑。
一旦外管構件4的直徑已被減小尺寸以抵靠縮小的外管構件4而壓 縮磚狀組M 6的墊材料12從而將磚狀組合件6保持在固定的位置， 就可以以任何合適的方式縮小外管構件4的端部30、 32。在圖1所示的 催化轉化器的實施方式中，可將熱屏蔽構件14插入外管構件4的任意 一端30、 32上的開口中。外管構件4的端部30、 32然後可以以任何合 適的方式縮小，例如藉助於旋壓裝置，以形成直徑減小的管端30、 32。 外管構件4的端部30、 32的直徑減小允許外管構件4將熱屏蔽構件14 保持在相對固定的位置。
一J^催化轉化器2的端部30、 32的直徑已縮小，就已完成催化轉 化器2的組裝。在隨後的催化轉化器的組裝中，無需重複整個上述方法。 取而代之的是，組裝過程可開始於要用於隨後的催化轉化器2的組裝中 的包括M基材10和墊材料12的磚狀組合件6的計量。當確定隨後的 催化轉化器2的外管構件4的期望最終直徑時，之前獲得的代表性樣本 的數據曲線可用於計算外管構件4的最終直徑。
基於說明的目的，以下代表計算偏移的簡化示例。在以下示例中，
20圖5的曲線代表在計量樣本前確定的代表性曲線。應當注意的是，關於 圖5所示的代表性曲線，用於所測量的數據點的最佳擬合曲線為 y=30.581e°'9556x，其中"x"為位移並且"y"為壓強。相應地，曲線的 導數方程為y，=30.581e°'9556x。在以下簡化示例中，在最終轉化器組件中 期望在墊材料和整體基材的組^fr上施加的壓強約等於70psi。
在該示例中，目標計量壓強為最終壓強的約卯％或63psi。因此， 以上述方式，可首先壓縮要用於最終轉化器組件中的磚狀組合件直到計 量站在磚狀組合件上施加63psi的壓強為止。 一旦達到63psi壓強，計 量站就將記錄位移並且然後從磚狀組合件抽出計量構件。在該示例中， 當在磚狀組合件上施加63psi的壓強值時計量站測量到0.73mm的位移 值。一_§^磚狀組^抽出襯墊，磚狀組M就可被再次壓縮到0.73mm 的位移並且在預定停留時間後測量計量構件施加的壓強的變化。在該示 例中，在大致固定的直徑處磚狀組合件施加的壓強從停留時間改變約 5psi。
具備以上確定的信息，就可以以任何合適的方式計算出偏移。在該 示例中，用線性方程Ay=m *Ax+b計算出偏移，其中Ay代表計量的磚 狀組合件在經過停留時間的壓強變化，m代表代表性曲線在測試點的斜 率，並且Ax代表偏移。應當注意的是，b代表y截距，其通常為O。相 應地，顯然Ax-Ay/m，或者偏移等於壓強變化除以斜率。在此情況下， 代表性曲線在63psi測試點的斜率為63。這可通過求解用於在試騶r壓強 下的位移的曲線方程、求解方程的微分並且然後使用計算出的位移來獲 得曲線在計算出的位移處的斜率來確定。相應地，在該示例中可通過除 法Ay/m或5/63 (等於0.079)來計算Ax或偏移。
如上所述，用於該示例的目標壓強為70psi。才艮據圖5中的4戈表性 曲線，0.867mm的位移應實現期望的70psi值。該值應被以上計算出的 0.079的Ax抵消，以考慮由於所計量的組合件的重新壓縮的壓強損失。 因此，用於所計量的組合件的目標位移為0.946mm。相應地，外管構件 4的尺寸應當減小以確保磚狀組合件4的外徑約等於最終組件中的 0.946mm。
本領域的技術人員可以理解的是，可以以任何合適的方式改變以上 過程的步驟。例如，在磚狀組* 6插入外管構件4之前，外管構件4 的尺寸可用收縮器400、旋轉機構或任何其他合適的裝置確定。 一旦已正確設定外管構件4的直徑，就可將磚狀組合件6插入外管構件4中。 在本發明的其他實施方式中，外管構件4的期望直徑可使得外管構件4 的直徑可必須增大而不能減小。相應地，本領域的技術人員可以理解的 是，可利用擴張器來擴大外管構件4的直徑。 一旦擴張器已將外管構件 4的直徑擴大到期望尺寸，就可以以常規方式將磚狀組合件6插入擴大 的外管構件4中。
雖然已將本發明描述為具有示例性設計，但是可在此公開內容的精 神和範圍內進一步修改本發明。因此本申請旨在利用其總體原理涵蓋本 發明的任何變型、用途和改裝。此外，本申請旨在涵蓋由本發明所屬領 域的/>^或習慣實踐得到的與4^>開內容偏離的內容。
權利要求
1.一種製造催化轉化器(2)的方法，所述催化轉化器(2)包括外管構件(4)、整體基材(6)和墊材料(12)，其中所述墊材料與所述整體基材成環繞關係地定位；所述方法包括以下步驟計量所述整體基材和所述墊材料的組合件以確立一組壓縮特性，以及壓縮所述管以壓縮所述管內的所述整體基材和所述墊材料的組合件，其特徵在於以下步驟計量所述整體基材和所述墊材料的組合件到預定最大計量力或壓強並且測量所述整體基材和所述墊材料的組合件的撓度；重新計量所述整體基材和所述墊材料的組合件到相同的撓度；測量在重新計量時壓強或力狀態的變化；至少部分基於原始撓度和那些變化的狀態計算用於所述整體基材和所述墊材料的組合件的新的總撓度；以及在所述管內靠著所述整體基材將所述墊材料壓縮到所述新的總撓度。
2. 如權利要求1所述的製造催化轉化器的方法，其特徵在於以下步 驟基於M確立代表包括力/壓強曲線的墊材料的特性的曲線；基於所 述曲線和所述一組壓縮特性確定在所述組合件上施加目標力/壓強所需 的外管的目標撓度；計算##所述變化的狀態所需的偏移撓度；以及確 定所述外管的直徑尺寸4吏得所述直徑以大致等於新的總撓度的量偏離； 其中所述新的總撓度大致等於所述目標撓度加所述偏移。
3. 如權利要求1或2所述的製造催化轉化器的方法，其特徵在於， 所述預定最大計量壓強的值處於期望壓強的約30%到99%的範圍內。
4. 如權利要求1至3中任一項所述的製造催化轉化器的方法，其特 徵在於，所述預定最大計量壓強的值處於期望壓強的約30%到98%的 範圍內。
5. 如權利要求1至4中任一項所述的製造催化轉化器的方法，其特 徵在於，所述預定最大計量壓強的值處於期望壓強的約30%到95%的 範圍內。
6. 如權利要求1至5中任一項所述的製造催化轉化器的方法，其特徵在於，所述預定最大計量壓強的值處於期望壓強的約30%到90%的 範圍內。
7. 如權利要求1至6中任一項所述的製造催化轉化器的方法，其特 徵在於，所述預定最大計量壓強的值處於期望壓強的約30%到80%的 範圍內。
8. 如權利要求1至7中任一項所述的製造催化轉化器的方法，其特 徵在於，測量施加在所述組合件上的壓強的步驟還包括監測施加在所述 組合件上的壓強直到實現大致固定的壓強值為止的步驟。
9. 如權利要求8所述的製造催化轉化器的方法，其特徵在於，所述驟還包括以下步驟用壓強值填充有限大小的矩陣直到所述矩陣被填滿 為止，並且然後用最新值替換最舊值直到所述最新值大致等於所述最舊 值為止。
10. 如權利要求1至9中任一項所述的製造催化轉化器的方法，其 特徵在於，測量施加在所述組合件上的壓強的步驟發生在重新壓縮步驟 之後的大約十五秒鐘時。
11. 如權利要求2至10中任一項所述的製造催化轉化器的方法，其 特徵在於，在確定所述偏移的過程中利用線性回歸.
12. 如權利要求2至11中任一項所述的製造催化轉化器的方法，其 特徵在於，在所述重新計量步驟中測量壓強變化，所述壓強變化約等於 所述預定最大壓強值與在重新計量時測量到的施加在所述組合件上的 壓強之間的差值，並且可通過將所述壓強變化除以斜率來確定所述偏 移，其中在所述曲線上所述預定最大壓強值的點處測量所述斜率。
13. 如權利要求2至11中任一項所述的製造催化轉化器的方法，其 特徵在於，根據方程y-3(K581e"，x的導數確定所述偏移，其中"x"為 位移並且"y"為壓強。
14. 如權利要求2至13中任一項所述的製造催化轉化器的方法，其 特徵在於，所述確立步驟包括壓縮環繞一構件的代表性墊材料的至少一 部分以獲得第一組力數據的步驟。
15. 如權利要求14所述的製造催化轉化器的方法，其特徵在於，所 述構件為毛胚。
16. 如權利要求14所述的製造催化轉化器的方法，其特徵在於，所 述構件為代表性整體基材。
17. 如權利要求2至16中任一項所述的製造催化轉化器的方法，其 特徵在於，所述壓縮步驟包括使至少一個接觸襯墊以預定位移前移到 所述墊材料中並在經過預定時間後收集壓強值；使所述至少一個接觸襯 墊以預定位移前移到所述墊材料中並在經過所述預定時間後收集第二 壓強值。
18. 如權利要求17所述的製造催化轉化器的方法，其特徵在於，所 述預定時間大約等於十五秒鐘。
19. 如權利要求2至18中任一項所述的製造催化轉化器的方法，其 特徵在於，所述確立步驟包括壓縮環繞至少一個構件的多種墊材料的至 少一部分以獲得多個力數據的步驟。
20. 如權利要求19所述的製造催化轉化器的方法，其特徵在於，所 述多種墊材料的厚度不同。
21. 如權利要求19所述的製造催化轉化器的方法，其特徵在於，所 述多種墊材料的重量不同。
22. 如權利要求17至21中任一項所述的製造催化轉化器的方法， 其特徵在於，所述多個力數據用來繪製所述曲線。
23. 如權利要求2至22中任一項所述的製造催化轉化器的方法，其 特徵在於，所述方法還包括壓縮所述代表性組合件的至少第二部分以獲 得第二組力數據的步驟。
24. 如權利要求2至23中任一項所述的製造催化轉化器的方法，其 特徵在於，所述尺寸確定步驟包括使所述外管收縮。
25. 如權利要求2至24中任一項所述的製造催化轉化器的方法，其 特徵在於，所述尺寸確定步驟包括使所述外管擴張。
26. —種製造催化轉化器(2)的方法，所述催化轉化器(2)包括 具有直徑的管(4)以及包括n基材(6)和墊材料(12)的組*， 所述方法包括以下步驟壓縮包括環繞至少一個構件的至少一種代表性 墊材料的多個代表性組合件以獲得體現所述代表性組合件的特性的一組數據；壓縮所iiia合件以獲得體現所iiia合件的特性的笫一組數據；其特徵在於以下步猓重新壓縮所述組合件以獲得體現所iiia合件特性的第二組數據；將 所述組M插入到所述管中；基於體現所述代表性組合件的特性的所述 一組數據確立曲線並且基於所述曲線以及體現所述組合件的特性的所 述第 一組和第二組數據確定所述管的尺寸。
27. 如權利要求26所述的製造催化轉化器的方法，其特徵在於，所 述方法還包括基於體現所述代表性組合件的所述一組數據構成曲線的 步驟。
28. 如權利要求26或27所述的製造催化轉化器的方法，其特徵在 於，利用線性回歸確定所述管的尺寸。
29. 如權利要求26或27所述的製造催化轉化器的方法，其特徵在 於，利用二次回歸確定所述管的尺寸。
30. 如權利要求26至29中任一項所述的製造催化轉化器的方法， 其特徵在於，所述壓縮步驟包括使接觸村墊從所述墊材料的邊界以預定距離前移以及測量在經過預定時間後抵靠所述接觸襯墊施加的力並將 所述接觸襯墊移動到所述邊界。
31. 如權利要求26至30中任一項所述的製造催化轉化器的方法， 其特徵在於，所述曲線具有斜率，體現所a合件的特性的所述第一組 數據包括第一壓強值並且體現所述組合件的特性的所述第二組數據包 括第二壓強值，所述第一壓強值與所述第二壓強值之間的差值代表壓強 差，並且所述壓強差除以所述斜率代表用於確定所述管的尺寸的偏移。
32. 如權利要求26至31中任一項所述的製造催化轉化器的方法， 其特徵在於，所述組合件至少部分由膨脹性材料形成。
33. 如權利要求26至32中任一項所述的製造催化轉化器的方法， 其特徵在於，所述代表性組合件至少部分由膨脹性材料形成。
34. 如權利要求26至33中任一項所述的製造催化轉化器的方法， 其特徵在於，所述管的所^A寸確定包括使所述管收縮。
35. 如權利要求26至34中任一項所述的製造催化轉化器的方法， 其特;ML於，所述管的所述尺寸確定包括4吏所述管擴張。
36. —種用於製造催化轉化器的裝置，其特徵在於如權利要求l至 35中任一項所述的方法步驟。
37. 如權利要求36所述的用於製造催化轉化器的裝置，其特徵在 於，藉助於計量站(200)完成初始計量和重新計量。
38. 如權利要求37所述的用於製造催化轉化器的裝置，其特徵在 於，所述計量站(200)包括多個計量構件(210)。
全文摘要
本發明涉及一種製造催化轉化器(2)的方法，該催化轉化器(2)包括具有直徑的管(4)和包括整體基材(6)及墊材料(12)的組合件。壓縮整體基材(6)和墊材料(12)的多個代表性組合件以獲得體現所述代表性組合件的特性的一組數據。壓縮整體基材和墊材料的組合件以獲得體現該組合件的特性的第一組數據。重新壓縮該組合件以獲得體現該組合件的第二組數據；將該組合件插入所述管內；並且基於曲線和體現所述組合件的特性的第一組和第二組數據確定所述管的尺寸。
文檔編號F01N3/28GK101657617SQ200880010247
公開日2010年2月24日 申請日期2008年4月24日 優先權日2007年4月25日
發明者大衛·梅菲爾德 申請人:赫斯工程股份有限公司