(57)【要約】【課題】本発明は、金属基体を備えた種類の触媒反応器の改良に関する。【解決手段】本発明は、基体（１）を貫通して軸方向に延在する通気通路（４）を形成する平らな金属ストリップ（２）と波形の金属ストリップ（３）とを互い違いに巻き付けることによって形成された基体（１）を備えた種類の触媒反応器の改良に関する。基体（１）を取り囲む外筒（６）は板から形成され、この板の厚みは、上記平らな金属ストリップ（２）と波形の金属ストリップ（３）の厚みに等しいかまたは数倍大きくする。【選択図】図３
2008132497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体（１）を貫通して軸方向に延在する通気通路（４）を形成するように平らな金属ストリップ（２）と波形の金属ストリップ（３）とを交互に重ね合わせて螺旋状に巻き付けて形成した薄い金属シートの前記基体（１）と、前記基体（１）を包囲する外筒ストリップ（６）とを含む種類の触媒反応器であって、
平らな金属ストリップ（２）と波形の金属ストリップ（３）とが０．１ｍｍ以下の厚みを有し、金属シートの外筒ストリップ（６）が基体（１）の外周面を包囲しかつ接触し、且つ前記外筒ストリップ（６）が、前記平らな金属ストリップ（２）及び前記波形の金属ストリップ（３）の厚みに等しいかまたは数倍大きい厚みを有する触媒反応器において、
外筒ストリップ（６）の一方の接合部と、溝（７）が形成されている平らな前記金属ストリップ（２）の外周面、及び外筒ストリップ（６）の他方の接合部と、前記溝（７）のそれぞれの一つ一つに突出する尾根状隆起部（８）を有する平らな前記金属ストリップ（２）の外周面が、外筒ストリップ（６）と基体（１）との間の接触、及び基体（１）と外筒ストリップ（６）との間の相対的に対抗する軸方向の動き、を規定し、且つ
圧延加工によって突出させた少なくとも一つの部分（９）が前記外筒ストリップ（６）に形成され、前記部分（９）が前記外筒ストリップ（６）の表面から外に向かって突出する環状の突出部を形成して、前記触媒反応器が加熱及び冷却された結果として前記基体（１）と前記外筒ストリップ（６）との間に発生する軸方向の力も減少させるようにした、
ことを特徴とする触媒反応器。
【請求項２】
前記外筒ストリップ（６）が、０.１〜０.５ｍｍの範囲の厚みを有することを特徴とする請求項１記載の触媒反応器。
【請求項３】
前記外筒ストリップ（６）の各端面で、前記外筒ストリップ（６）が基体の延長部分に外方から突出するカラー（１２）を備え、前記外筒ストリップが、前記カラー（１２）によって、前記触媒反応器を取り囲む缶と呼ばれるケーシング（１１）に接触させて配置される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の触媒反応器。
【請求項４】
前記カラー（１２）が、前記基体（１）から外方向にわずかに円錐状に広げられることを特徴とする請求項３に記載の触媒反応器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属基体を備えた種類の触媒反応器の改良に関する。一般的に、これらのストリップは、排気ガスの通気と触媒精製のために基体を貫通して軸方向に延在する通路を形成するように、平らな薄い金属ストリップと波形の薄い金属ストリップ（厚さが０．０５〜０．１ｍｍ）とを互い違いに積層して軸の回りに巻き付ける
【背景技術】
【０００２】
所望の触媒精製を達成するために、通常は酸化アルミニウム及び貴金属（例えば、ロジウム、白金、パラジウムのような）からなるコーティング（即ち薄め塗膜）を金属ストリップ上に被覆する。
【０００３】
このように巻き付けられた基体は、外周を取り囲む金属外筒を備える。先行技術のこの外筒は１〜１．５ｍｍの板厚であり、それは金属ストリップより１０〜３０倍の厚みである。この外筒の厚みをかなり大きくする理由は、一方では外筒を基体にもう一方では外筒周囲のケーシング（缶、canning ）に溶接またはろう付けによって外筒を取り付け可能にする必要があるためである。
【０００４】
このような構造の触媒反応器が遭遇する一つの課題は、それらの強度不足である。熱ガス（１０００℃以上）が通路を通って流れる場合、この薄い金属ストリップ壁が急激に加熱され、その結果基体は軸方向と半径方向とに膨張する。一方外周の外筒はこのガス流れに直接さらされない。それに加えて、外筒はかなり厚くて大きな容積が加熱されるので、かなりゆっくりとした速度で温められて膨張するようになる。その結果、最外層の基体の薄い層と外筒との間の領域に、かなりの圧縮力が発生することによって、外筒が基体外側の波形の変形ポテンシャルの原因となり、上記薄い層内の通路に重大な破壊を伴う。
【０００５】
基体が冷却された場合、逆の課題が発生する。既に説明したように、ガス流れに直接接触しないかなり厚い外筒より、薄い通路壁は非常に早い速度で冷却される。結果として、基体は外筒よりもかなり早く収縮するようになる。この情況において、個々の金属ストリップが互いに結合されている場合、基体と外筒との収縮程度の違いの結果として、かなりの張力が、これらの層の間で半径方向に発生する。
【０００６】
コーティングが結合剤だけの基体においては、一般的に外筒に最も近接する二つの層に、結合強度を越えて割れが発生し間隙を形成する。約１００ｍｍの直径の基体においては、１ｍｍの間隙が形成され得る。
【０００７】
層をろう付けによって互いに結合した種類の基体においてはかなりの張力が発生する。特に、基体の最外層と外筒との間で張力は、ろう付け結合部が崩壊の危険に達する大きさに成り得る。触媒反応器の強度はこれらの課題によって深刻な影響がもたらされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
外筒と基体との間の膨張差が、収縮と引張りとの力との発生の主な理由である。本発明の目的は、基体の動きに対してさらに適切であり、すなわち基体を有害な力学的な圧縮力または引張り応力にさらされることから防止できる外筒を備える触媒反応器を提供することである。この外筒を特徴とする構成は、添付された請求の範囲に示される。外筒の厚さは、金属ストリップの厚みと同じ寸法にするか、または、金属ストリップ波形に働きうる圧縮応力、或いはろう付けまたは溶接した結合部に働きうる引張り応力が、この構造強度を超過しない程度の薄い厚みとする。金属ストリップの厚みが始に述べた範囲内すなわち０．５〜０．１ｍｍであるならば、外筒は０．１〜０．５ｍｍの範囲の厚さが適切である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
関連する技術分野で使用された先行技術の外筒と比較して非常に厚みを減少した外筒によって達成された第２の効果は、その容積がかなり減量されたことである。大きさを小さくした一つの結果は、外筒が先行技術の外筒より早く加熱冷却されることである。外筒と基体との間の温度の相違は大きくないので、したがって、外筒と基体の最外層との間の膨張と収縮との双方の差異がない。さらに、このことが小さな圧縮応力と引張り応力とをもたらす。基体の最外層と外筒との間の収縮の差異の減少は、外筒の素早い冷却のために、割れを減少または無くして、これらの部品間に間隙を形成することを減少する。その結果がかなり改良された強度／耐久性を備えた触媒反応器である。
【００１０】
上述のように、薄い外筒は二つの効果を生み出す。膨張と収縮との差異が減少され、外筒誘起圧縮が、改良されたしなやかさ(ductility) のために消失する。双方の効果は同じ方向に作用して触媒反応器の耐久性を増加する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明にしたがう薄い外筒は、添付された図面を参照した次の詳細な説明に示されるように、他の幾つかの価値ある利点を備える。
【００１２】
図１及び図２は、平らな金属ストリップと波形の平らな金属ストリップとを互い違いに積層して螺旋状に巻き付けた横断面図であり、それぞれ開放及び閉じた位置での基体を囲む外筒を示す。
【００１３】
図３は、ケーシンいわゆる缶（canning）によって部分的に囲まれた側面から見た触媒反応器の図である。
【００１４】
横断面で図１に示された基体は先行技術の構造の例であり、それは平らな金属ストリップ２と波形の金属ストリップ３とを互い違いに螺旋状に巻き付け、すなわち基体１を貫通する通気通路４を形成する。これらの金属ストリップ２及び３が、巻き付ける前に、まず酸化され続いて触媒コーティング（即ち薄め塗膜）が金属ストリップ上に被覆され、触媒コーティングはそれ自体が最適反応器効率を確実にするために有利でありが、欠点は、いったん金属ストリップ２、３の巻き付け完了させて、溶接またはろう付けによって互いにストリップを接合できるようにするために、平らな金属ストリップ２の最外層部分２ａ上の、並びに波形の金属ストリップ３近隣部分上の触媒コーティングをこすり取る必要がある。さらに、また酸化した層を研削除去する。従来の厚さの外筒を基体１の回りに加圧成形モールドにより添付することに続いて、外筒が基体に溶接またはろう付けされ、すなわち、ストリップ部分を露出させる。
【００１５】
この方法の欠点は、一方ではかなり複雑であり且つ時間の浪費であり、他方で高価なコーティング材料を取り除く必要があることである。
【００１６】
本発明の教示にしたがう薄い外筒の登場によって、上記の方法が簡単になった。コーティングを被覆した基体１の巻き付け後、金属ストリップ２、３が、図示していないステープルによって端部部分２ａで互いにステープル止めされ、金属ストリップがバラバらになることを防止する。基体１は、巻き付け作業が行われた機械から取り外すことができので、薄い外筒６が優れた嵌め合い具合で基体１の外周に添付され、さらに外筒６が長さ方向の接合部に沿って互いに溶接される。
【００１７】
明らかに、この方法はより便利で早くてその結果従来の方法より廉価である。さらに、次に述べられるように、薄い外筒６によって提供されるその他の利点を活用することができる。
【００１８】
圧延加工によって平らなストリップ２に形成されたチャネルに、タブを嵌め込むことによって、波形のストリップ３に形成されたタブが互いのストリップを保持するために使用され、その状態で平らな金属ストリップ２と波形の金属ストリップとを互い違いに形成する場合、基体１は図３に示される外見を有し、すなわち外周の押し跡または溝７をその外周表面に出現する。この場合、外筒６は薄いために、鋭い刃形状で尾根状隆起部(ridge) ８がその中に容易に形成される。尾根状隆起部が基体１の外周表面に形成された溝７に嵌め込まれる。要求にしたがい溝と尾根状隆起部との間の結合剤が外筒６を基体１に固定し、要求に応じて、その後、例えば、溶接、ろう付け、リベット、及びその他の方法によって外筒を個々に締結する必要なく、この結合剤で達成される。
【００１９】
さらに、図３に示されるように、外筒６は圧延加工によって成形される幾つかの部分９を同じように出現し、その部分が公知の方法でそれ自体で外筒６の外周に延在する環状突出物９を形成する。先行技術の外筒においては、これらの環状の突出部が触媒反応器の外筒６と外側ケーシング１１（缶）との間の間隙または隙間１０を形成するのにだけに役立ち、ケーシング１１への熱伝達を減少する。
【００２０】
本発明のその上の特徴としては、これらの環状突出部９を薄い外筒６に用いることができ、触媒反応器が加熱冷却されるときに基体１と外筒６の間に発生する軸方向歪みを最小化する目的で外筒６の弾力性を改良する。
【００２１】
外筒６が曝され且つケーシング１１の剛性によって発生する半径方向の力を最小にするために、外筒６は、各端面に、基体１から外方へ突出するカラー１２を、基体の延長部に適切に備える。カラー１２が、仕上げられた触媒反応器をケーシング１１に溶接する作業を促進する。装着する前に、カラー１２は、基体１から離れる方向に広がるわずかに円錐状の形状、反応器がケーシングに嵌め込むようにケーシング１１の内側面に対してカラー１２の満足な突き合わせを確実にする形状、溶接作業をさらに促進する特性、を与えることができる。
【００２２】
触媒反応器の両側でカラー１２を介してケーシング１１への触媒反応器の取り付け方はさらに利点を備え、その利点はケーシング１１のわずかな変形としての振動及び他の動きが柔軟なカラー１２を介して減少または減衰され、それによって基体に全部が伝播しないことである。結果として、この取り付け方が反応器の強度／耐久性を増加させることに寄与する。
【００２３】
上記のように、本発明にしたがう薄い壁で囲まれた外筒６は、種々の方法で強度／耐久性を増加させる手段となる。外筒６によって作られた基体１の柔軟な包囲体は、触媒反応器材料に割れの形成を生じる基体１の変形の危険性が最小化し、すなわち、触媒反応器の使用寿命を増加させる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明に従う分配装置を用いノートのパックを形成するため、番号付けしたノートシートを処理する装置の概略平面図を示す。
【図２】図２は、本発明に従う分配装置を用いノートのパックを形成するため、番号付けしたノートシートを処理する装置の概略平面図を示す。
【図３】図３は、ケーシンいわゆる缶（canning)によって部分的に囲まれた側面から見た触媒反応器の図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    基体
２    金属ストリップ
２ａ    金属ストリップの最外層部分
３    金属ストリップ
４    通気通路
６    外筒
７    溝
８    尾根状隆起部
９    環状突起物
１０    隙間
１１    外側ケーシング
１２    カラー
【図１】
2008132497.tif 000003
【図２】
2008132497.tif 000004
【図３】
2008132497.tif 000005