專利名稱：擴張金屬過濾器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及擴張金屬板，其具有大小可變的開口、可變的開口間距，或者兩者兼而有之，這樣，當板在自身上滾卷時，開口較不會對準和嵌套，本發(fā)明還涉及制造這種板的方法、用該板制成的過濾器，以及制造過濾器的方法。
背景技術：
A.擴張金屬板擴張金屬板具有各種用途，從消防用的墊子到汽車氣囊充氣器用的過濾器等。它們能以各種方式進行制造。例如，擴張金屬板能以如下方法來制造取一塊金屬板，在板上沖孔而形成多個狹縫，垂直于該狹縫的方向曳拉該板而拉長狹縫，從而在板上形成開口。制造擴張金屬板的另一常用方法是穿孔和冷加工形成開口，因為開口最后形狀的緣故，它們經(jīng)常被稱之為“菱形”。有孔的板的最后長度長于原來的長度，于是板被擴張并且形成的開口也被擴張。因此，盡管具體細節(jié)根據(jù)具體工藝過程會有變化，但擴張金屬板通常使用沖頭中的一排齒或凸起在板中形成沖孔來進行制造。板面向沖頭的一側(cè)圍繞沖孔將會具有下陷， 而板的相反側(cè)圍繞該沖孔會有對應的凸起部分、毛刺。當板堆疊、盤卷、卷繞或按其它方式以重疊關系放置時，沖孔的有規(guī)則分布則允許沖孔嵌套起來，而毛刺的存在可將該結構鎖在嵌套構造中。附在各個沖孔上的毛刺還形成摩擦力增加的區(qū)域，使得擴張金屬板不容易滑動，尤其在圍繞類似的板進行盤卷或圍繞時，擴張金屬板不易滑動。B.汽車氣囊充氣器用的過濾器汽車氣囊充氣器用的過濾器需要滿足多個要求準則。這樣的過濾器用來捕捉氣囊爆破填料點燃時所產(chǎn)生的大量碎片。碎片會損壞氣囊，且如果碎片從氣囊中釋放出來的話， 則碎片可傷害配置有氣囊的汽車中的乘客。此外，碎片通常對人有化學的傷害。為了控制碎片，汽車氣囊充氣器用的過濾器需要有高效的過濾功能。然而，過濾器還必須使爆破產(chǎn)生的氣體快速地到達并充滿該氣囊。也就是，過濾器不能產(chǎn)生過高水平的背壓。此外，過濾器還需要滿足那些互相沖突的準則，即，在強烈爆破當中在低背壓下有效過濾。除了這些準則之外，過濾器還用作為擴散器，以使進入氣囊的膨脹氣體達到更加均勻的流動，并作為散熱器，以助于降低氣體的溫度，使得氣體不會損傷氣囊或被氣囊保護的人
員O除了這些考慮之外，成本始終是大規(guī)模生產(chǎn)的問題，尤其是用于汽車領域內(nèi)。因此，人們還在繼續(xù)和不斷地努力以生產(chǎn)出低成本且高效率的用于氣囊充氣器的過濾器。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一方面，公開了一種管形過濾器，其包括擴張金屬板，該擴張金屬板具有多排布置的開口，以在金屬板滾繞在其自身上、滾繞成管子并進行焊接而固定管狀定向時減少嵌套，其中(a)擴張金屬板由具有一定寬度和軸線的較大金屬板形成；(b)擴張金屬板具有由較大金屬板形成的長邊和已經(jīng)切割成該較大板一部分的短邊；(c)在較大金屬板內(nèi)形成狹縫并沿軸線方向伸展狹縫來形成開口 ；以及(d)使各排開口之間的間距、開口的大小或各排開口之間的間距及開口的大小兩者變化，以在擴張金屬板滾繞在其自身上時減少嵌套(例如，根據(jù)由卷繞起的過濾器內(nèi)擴張金屬板給定部分所定義的周緣來改變各排開口之間的間距，使得徑向相鄰的開口不會嵌套)。根據(jù)第二方面，公開了一種制造過濾器的方法，該方法包括(a)提供具有一定寬度和軸線的金屬板；(b)在金屬板內(nèi)形成狹縫，并沿金屬板軸線方向伸展開狹縫，以形成多排開口 ；(c)從步驟(b)中形成的金屬板中切下較小的金屬板；(d)使步驟(C)中形成的較小板塊滾繞在其自身上，以形成管子；以及(e)采用焊接方法固定步驟(d)中的管子；其中，在步驟(b)中，多排開口布置成在較小金屬板滾繞在其自身上而形成管子時減少嵌套(例如，改變兩排開口之間的間距、開口的大小，或兩排開口之間的間距及開口的大小兩者，以在較小金屬板滾繞在其自身上而形成管子時減少嵌套)。根據(jù)第三方面，公開了一種管形過濾器，其包括滾繞在其自身上而形成多層管的擴張金屬板，其中，擴張金屬板包括多個開口，且包括至少一部分沒有開口的部分，該部分在過濾器內(nèi)形成氣體的周向流動。根據(jù)第四方面，公開了一種管形過濾器，其包括滾繞在其自身上而形成多層管的擴張金屬板，該多層管具有基本上圓柱形外表面，其中，擴張金屬板包括多個開口，而基本上呈圓柱形的外表面包括周向槽。根據(jù)第五方面，公開了一種管形過濾器，其包括滾繞在其自身上而形成多層管的擴張金屬板，該多層管具有中心孔、基本上呈圓柱形的外表面，以及在中心孔和基本上呈圓柱形的外表面之間延伸的大致平的端部，其中，擴張金屬板包括多個開口，而基本上呈圓柱形的外表面和大致平的端部之間相交而形成的角部則用點加載工藝進行倒圓。根據(jù)第六方面，公開了一種管形過濾器，其包括滾繞在其自身上而形成多層管的擴張金屬板，其中，擴張金屬板包括多個開口，且擴張金屬板在至少某些開口之間的表面形成有紋理，以減小氣體在該表面上的層流。
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根據(jù)第七方面，公開了一種管形過濾器，其包括滾繞在其自身上而形成多層管的擴張金屬板，其中，擴張金屬板包括多個開口，擴張金屬板包括第一金屬，第一金屬的至少一個表面涂覆有第二金屬，第二金屬的熱導率比第一金屬的熱導率至少大25%。根據(jù)第八方面，公開了一種包括多排開口的擴張金屬板，其中，相鄰排之間的間距不是恒定不變的，且該金屬板是耐腐蝕的。根據(jù)第九方面，公開了一種包括多排開口的擴張金屬板，其中，相鄰排之間的間距不是恒定不變的，且在金屬板擴張之前該金屬板電鍍有另一種金屬，該電鍍采用催化劑。本發(fā)明其它的特征和優(yōu)點在下面的詳細描述中予以闡述，這些特征和優(yōu)點部分地容易被本技術領域內(nèi)的技術人員通過詳細描述得以明了，或通過對這里所述的本發(fā)明的實踐得以認識。應該理解到，前面的一般性描述和下面的詳細描述僅是示范本發(fā)明，并意圖提供用于理解本發(fā)明所主張的特性和特征的綜述或框架。納入諸附圖以提供對本發(fā)明的進一步理解，附圖納入到說明書內(nèi)并構成本說明書的一部分。應該理解到，說明書和附圖中公開的本發(fā)明的各個方面和特征可用于任何的和所有的組合中。例如，第三至第七方面可用于采用如下擴張金屬板的過濾器中這種擴張金屬板并不具有在單一板中變化的間距和/或開口，例如，這些方面可用于通過將各個擴張金屬板焊接在一起而構造起來的過濾器，其中至少某些各個金屬板在間距和/或開口尺寸上彼此不相同。


圖1示出制造擴張金屬板以及由該金屬板制成的過濾器的實施例的示意圖。圖2示出根據(jù)本發(fā)明實施例的過濾器的端視圖。圖3A示出一部分上有開口而另一部分上沒有開口的板，圖:3B和3C示出通過滾繞圖3A中的板形成的管子
圖4A示出具有兩個沖孔帶的卷起來的擴張金屬板，而圖4B示出帶有纏繞金屬絲的圖4A所示物件。圖5示出根據(jù)本發(fā)明某些方面構造的擴張金屬板的照片。圖6示出可采用本發(fā)明所公開的擴張金屬板過濾器的氣囊充氣器外殼的照片。圖7示出圖6所示外殼的內(nèi)部腔室在充氣器爆破之后情形的照片。圖8示出圖6所示外殼的內(nèi)部腔室和過濾器表面在充氣器爆破之后情形的照片。圖9示出具有間距和/或大小沿著條帶長度變化的多個開口的擴張金屬帶的代表性特征的示意圖。該圖未按比例繪制，實際使用部分的數(shù)值可大于或小于圖中所示的數(shù)值。圖IOA示出具有間距和/或大小沿著條帶長度變化的多個開口的擴張金屬帶的代表性特征的示意圖。圖IOA未按比例繪制，不顯示圖IOB和IOD中所示的所有部分。圖IOB示出用來產(chǎn)生氣體蜿蜒路徑的過濾器的示意橫截面圖。圖IOC示出圖IOB所示過濾器在圓圈C內(nèi)部分的放大橫截面圖。圖IOD示出位于正交于圖IOB所示平面的平面內(nèi)的圖IOB所示過濾器的橫截面圖。圖IlA示出適于在金屬條帶內(nèi)形成成對槽的設備的示意橫截面圖。
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圖IlB示出圖IlA所示設備在圓圈B內(nèi)部分的放大橫截面圖。圖12A示出過濾器和過濾器具有斜切角部的過濾器外殼一部分的示意橫截面圖。圖12B示出圖12A所示過濾器和外殼在圓圈B內(nèi)部分的放大橫截面圖。圖13A示出過濾器和過濾器具有倒角的過濾器外殼一部分的示意橫截面圖。圖13B示出圖13A所示過濾器和外殼在圓圈B內(nèi)部分的放大橫截面圖。圖14A和14B分別是示意的俯視圖和側(cè)視圖，示出使用點加載工藝在過濾器上形成倒角。圖15示出在形成具有紋理表面的金屬帶中所使用輥子表面的照片。圖中所用的附圖標記對應如下3 槽5擴張金屬板7擴張金屬板的可變部分9擴張金屬板的未沖孔部分13管形過濾器15氣囊充氣器外殼17氣囊充氣器外殼的孔19氣囊充氣器外殼的倒角21過濾器捕捉到的渣23氣囊充氣器外殼的點火端口25過濾器的大致圓柱形外表面27過濾器的倒角29過濾器的斜切角部31過濾器的大致平的端部33點加載輥子35點加載輥子的槽37紋理圖形39陽輥子41陰輥子43導向器45 凸出47 凹陷101金屬帶或板的滾繞103 壓機105 沖頭107齒或鉆頭109拉幅機111照相機113計算機控制器115監(jiān)視器
121輥子
123切割刀
125擴張金屬板
127擴張金屬板
129焊機
131圓柱
133焊機
135焊接的絲網(wǎng)圓柱
137陰模具
139心軸
201擴張金屬板
203擴張金屬板
205焊縫
207織物
209金屬屏
211焊縫
301擴張金屬板
303擴張金屬板的沖孔部分
305擴張金屬板的未沖孔區(qū)域
307纏繞金屬絲的區(qū)域
309金屬絲纏繞
具體實施例方式A.擴張金屬過濾器和制造如此過濾器的方法以下討論主要是關于汽車(車輛)氣囊的充氣器(也稱之為“煙火式氣囊充氣器”、“渣過濾器”或“冷卻劑”)的過濾器，應該理解到，但本文所公開的方法和裝置也適用于其它類型的過濾器，諸如用于油、空氣和其它液體和氣體的過濾器，包括用于這些應用的可清潔過濾器。因為汽車氣囊的充氣器在行內(nèi)是公知的，所以省略各種細節(jié)以不模糊對示例實施例的描述。如上所討論的，在某些方面，本發(fā)明涉及(i)由可變間距和/或可變開口的擴張金屬板制成的過濾器，以及(ii)制造如此過濾器的方法。金屬板在相鄰排的開口之間可具有不同的間距，并且可例如通過改變金屬板饋送通過制造設備的速率、穿孔速率和/或伸展量來制造板。尤其是，在一個實施例中，本發(fā)明提供擴張金屬板，該板具有多排開口，其中， 相鄰排之間的間距不是恒定的。在一個方面，本發(fā)明提供一種擴張金屬板，其中，一排沖孔相對于板長度以及相對于至少另一排沖孔垂直地變位。在另一方面，提供擴張金屬板，該板已經(jīng)被弄平，以消除由沖孔過程造成的凸出(和下陷)并生產(chǎn)出具有較光滑側(cè)面的板。對于許多種應用來說，如此的整平并不需要，但結合例如開口尺寸的標定，則這樣的整平就可以是很有用的。就生產(chǎn)方法來說，在又一實施例中，本發(fā)明提供制造具有可變間距的沖孔的板的方法，該方法通過使沖孔工具垂直于板的移動方向(縱向)變位而實現(xiàn)。當然，除了傳統(tǒng)的變位以外，該種變位用在制造擴張金屬板產(chǎn)品中，其中給定排中的沖孔位于前排沖孔的中點處。在另一實施例中，本發(fā)明提供制造擴張金屬板的方法，該方法通過(a)沿著板長度通過幾個離散的步驟饋送一定長度的金屬板，(b)沖孔而形成一排孔以生產(chǎn)穿孔板，以及 (C)縱向地延伸穿孔板，致使沖孔伸長成為開口并形成擴張金屬板，其中，饋送導致各排沖孔之間的間距可變。本發(fā)明還提供汽車氣囊充氣器過濾器，該過濾器包括具有多排開口的擴張金屬板，該板卷繞成圓柱，并用焊接方法進行固定，相鄰排開口之間的間距可在不同相鄰排之間變化。通過使用相鄰排開口之間具有不同間隔的可變間距的擴張金屬板，可減少金屬過濾器內(nèi)的嵌套。通過改變金屬板饋送通過設備的速率、穿孔速率、伸展量和/或可選地弄平該板的平整量來制造此種過濾器。嵌套還可通過橫向地變位沖頭、在多種沖頭中使用不同的沖頭大小或這這些技術的組合而減小。過濾器可以是纏繞的金屬絲以提高其強度。參見圖1，根據(jù)本發(fā)明某些方面的擴張金屬板的制造開始于金屬帶或金屬板的滾筒101 (例如，該滾筒約為9英寸寬，且該滾筒可切至6英寸用于制造乘客氣囊的過濾器，切至約1. 5英寸用于駕駛員的氣囊，但根據(jù)設備的情況可使用任何的寬度)。對于氣囊充氣器用的過濾器，可采用諸如SS304、309、310、409、410或430那樣的不銹鋼。C1006至C1008 的碳鋼通常對于各種應用是較佳的。此外，正如下面討論的，對于某些應用來說，涂敷諸如錫之類熱導率較高的第二金屬的碳鋼會是有利的。根據(jù)使用擴張金屬板的環(huán)境，可使用適用于呈板形式的其它金屬成分。就在沖壓操作中，板首先饋送到壓機103，具有多個齒或鉆頭107的沖頭105移動到板中，于是，齒對板沖孔，然后，移去沖頭。較佳的是彼此相同的鉆頭幾何形狀較佳地使得狹縫形成在板內(nèi)。根據(jù)鉆頭的幾何形狀，該鉆頭的穿透深度將確定所形成狹縫的長度；穿透越深則狹縫越長，因此，在伸展之后，最后的結構可以更加敞開。對于氣囊充氣器的過濾器來說，根據(jù)氣囊制造商用于板的敞開區(qū)域的技術規(guī)格書、板的多孔性或其它過濾器所需的參數(shù)來制造開口。該板較佳地通過伺服電機(未示出)或其它可精密地控制板的縱向前進機構來推進。板的前進較佳地是離散的步驟，這樣，當穿孔時板是靜止的。盡管不作為首選的方案， 但帶有齒的輥子可用于連續(xù)移動的板中。壓機中形成的沖孔板然后被饋送到拉幅機109，其中，差動輥子沿著軸向方向 (即，沿著移動方向)伸展該沖孔板，于是，狹縫被打開成為菱形孔。(當然，可采用六角形的鉆頭來制造六角形開口，或可采用其它的鉆頭幾何形，但狹縫形成為菱形是最普通的形狀。)盡管在要形成精細圖形時可作為分離的操作來執(zhí)行開槽和伸展操作，但通過用同樣的齒作同樣的運動來執(zhí)行開槽和伸展操作來生產(chǎn)擴張金屬板通常是較佳的。在該操作期間，材料掛出在弄平的底部刀片上，而傾斜的上部齒或鉆頭使板開槽，然后繼續(xù)深入到板中。板下彎，該與齒相關的彎曲所形成的角度致使帶進行伸展運動。因此，該帶通過齒穿透的深度或多或少地伸展開來。以此方式達到的伸展量通常在20-25%的范圍內(nèi)，并可高達 37%左右。與開槽-和-伸展方法相比，一步法產(chǎn)生的沖孔(開口)，其形狀更像三角形而不是菱形。就象分離的開槽和伸展方法那樣，一步法通過以下方式形成開口 (i)在金屬板內(nèi)形成狹縫，以及(ii)沿金屬板縱向軸線方向伸展狹縫，但在一步中完成，而不是兩步。視頻控制系統(tǒng)包括照相機111以及可選的監(jiān)視器115，該照相機與運行軟件的計算機控制器113相連，該視頻控制系統(tǒng)檢查諸孔或敞開區(qū)域，并可得知(諸參數(shù)輸入到控制器內(nèi)之后)諸沖孔是否在規(guī)格書規(guī)定之內(nèi)。盡管未予示出，但照相機較佳地可移動地安裝在軌道上，并在該板前進時橫向于該板。照相機較佳地抓拍到全部的孔排(橫向于移動方向)，更為較佳地是抓拍到其視野內(nèi)的幾排鄰近的排。軟件檢查開口的尺寸和/或形狀(幾何形)，以確定各個開口或敞開區(qū)域(實際的或估計的或計算的)是否在規(guī)格書規(guī)定之內(nèi)。 第二照相機可放置在沖頭和拉幅機之間，其具有相同的硬件和軟件，來確定最初的穿孔是否在規(guī)格書的規(guī)定之內(nèi)。用于確定產(chǎn)品是否在規(guī)格書規(guī)定之內(nèi)的計算，通?；谕ㄟ^由沖頭形成開口所傳送的光線。(合適的軟件可從位于馬里蘭州銀泉的Media Cybernetics公司以IMAGE PRO商標購得。)盡管顯示為單一的沖頭，但也可使用多個沖頭來提供不同的沖孔間距、幾何形和/ 或深度。例如，兩個沖頭可以任何要求的次序循環(huán)任何次數(shù)的行程或循環(huán)(例如，第一沖頭與第二沖頭交替，或穿孔兩次，或穿孔一半，或兩個進行交替，如此等等)。較佳地，至少一個壓機橫向地前后變位，以使該壓機形成的相鄰排彼此偏離。(正如這里所采用的，一“排” 沖孔較佳地橫向于板的長度，但也可讓壓機相對于板的縱向方向傾斜。)視頻控制系統(tǒng)對擴張金屬板產(chǎn)品執(zhí)行光學檢查，并確定產(chǎn)品是否在規(guī)格書規(guī)定之內(nèi)。為了改變進展、返回或變化技術規(guī)格書的過程，通過調(diào)整伺服電機(經(jīng)由計算機控制器)改變板的前進，以改變沖孔的縱向間距?；蛘?，調(diào)整拉幅機來增加或減小沖孔板被拉伸的量。還可兩者都被調(diào)整，以在板卷曲時進一步避免鄰近層的嵌套和/或徑向鄰近開口的對準。一種提供可變間距的方法是逐漸地改變板的前進速度。例如，排之間的間距可逐漸地增大，然后，返回到原始值(例如，對于500密爾的初始間距來說，增加1密爾至15密爾，然后返回到初始間距，就像鋸齒波形；或該變化可以是正弦的或像三角形波形；或不規(guī)則的波形)。通過讓間距可變，嵌套的可能性就可大大地降低。另一種提供可變間距的方法是，讓間距按照卷起來的過濾器內(nèi)給定的板部分所限定的圓周進行變化，使得徑向鄰近的開口不嵌套。通過逐漸地改變擴張金屬板上對應于兩個徑向鄰近的周向?qū)拥膮^(qū)域之間的間距，可使該方法與間距可變方法相組合，例如，該變化可在兩至五個壓機循環(huán)中實現(xiàn)。這樣， 可避免兩個間距之間的過渡區(qū)域的過度拉伸。對于大部分過渡區(qū)域，過度拉伸不是問題，因此，不需要間距的逐漸變化。擴張金屬板可用一個或一對輥子121進行平整。板不需要任何很大程度的壓縮， 較佳地，不壓縮到平整會趨于閉合諸開口的程度。視頻控制系統(tǒng)照相機(或第二或第三照相機)可在平整步驟之后放置，在此情形中，應該認識到，調(diào)整平整的程度和所引起的開口閉合是可調(diào)整而達到要求敞開區(qū)域的附加參數(shù)。弄平毛刺可達到兩個目的。毛刺呈現(xiàn)出高摩擦接觸的區(qū)域；如果進行滾繞或卷繞，則弄平的擴張金屬板可更加容易地在其自身上滑動。由于接觸面積增加，平整產(chǎn)生的增加表面面積便允許增加焊接電流和提高焊接強度。除了這些益處之外，如上所述，平整使得開口大小合適。平整本身基本上并不有益于抗嵌套， 因此對大部分應用來說，為避免不必要的成本，該附加的處理步驟將不被采用。
在制造用于汽車氣囊充氣器的過濾器中，一種過濾器幾何形是具有多孔壁的圓柱形。為了制出此種裝置，并繼續(xù)參見圖1，平整的擴張金屬板切割成各個塊125，它們可重疊于可具有不同的敞開區(qū)域的另一(平整的)擴張金屬板127進行放置，并通過焊機129(較佳地用電焊)彼此進行附連。然后，連接起來的復合板滾繞成一圓柱131，用焊機133將網(wǎng)邊緣固定于圓柱。為了形成合適的ID和0D(內(nèi)直徑和外直徑)，焊接的網(wǎng)圓柱135放置到可選地具有可移動內(nèi)壁的陰模具137內(nèi)，并將可選地可擴張心軸139插入到圓柱的中心孔內(nèi)。 通過組合心軸(可選地進行膨脹)和模具(可選地進行收縮)將圓柱冷成形為理想的徑向幾何形和尺寸，由此實現(xiàn)最終過濾器所要求的ID和0D。因為該方法包括各個件的大的焊接量，所以，平整可以是有益的，如上所討論的，這是由于在將擴張金屬板的兩個平整后的物件焊接在一起時，可實現(xiàn)比兩個非平整物件更強的焊接。物件焊接方法的另一種選項是，使用恒定的間距，并在物件焊接在一起之前將選定的物件(例如，每隔一個物件、每隔兩個物件等等)簡單地轉(zhuǎn)過90°。此外，因為該方法涉及大量的焊接，所以平整可以是有利的。在制造這些由多層包裹的平整擴張金屬板形成的過濾器中，沒有觀察到?jīng)_孔的嵌套。減少嵌套和消除毛刺能使更多過濾器層保持于給定的徑向距離。因此，如果設計需要規(guī)定的0D，則可提供較大的OD ；同樣地，規(guī)定的ID將會導致較小的0D，因此裝置總體上較小。嵌套還是有害的，這是由于板對準中由于徑向相鄰開口的嵌套而產(chǎn)生的移位雖不會使過濾器端部(圓柱的頂和/或底)尺寸達不到規(guī)格書的規(guī)定，但卻在相鄰過濾器層之間提供敞開的通道。即使相鄰層內(nèi)的開口幾乎是對準的，但毛刺的缺失就消除了開口對準的趨勢(一個開口毛刺落入到相鄰開口內(nèi))，因此，降低過濾能力。平整板的焊接強度是板未平整時強度的兩倍。點焊通常通過機器是自動進行的， 其中，焊接電流由焊工調(diào)節(jié)。設定固定的電流會在非平整的擴張金屬板焊接時導致不一致性，這是因為毛刺區(qū)域不均勻，對于每個焊接，焊接電流流過的接觸表面面積會變化。當擴張金屬板被弄平時，就有較大的表面面積，于是可采用較大的焊接電流。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，使用于焊接平整的擴張金屬板的焊接電流加倍，會產(chǎn)生比帶有毛刺的板的焊接強度兩倍以上的焊接強度，并導致更加一致的焊接強度。上述過濾器由滾卷成圓柱形的兩個擴張金屬板制成。在滾卷過程中，可添加一個或多個中間層，使得過濾器具有多個重復層或各位于不同的徑向距離處的不同中間層。例如，圖2示出滾卷的圓柱形過濾器的端部(或橫截面)，其中，第一平整的擴張金屬板201通過焊縫205連接于第二平整的擴張金屬板203，滾卷從該第一塊板開始。在滾卷的預定位置或滾卷量處，織物207插入到層之間，在從預定位置徑向向外的某一位置處，金屬屏209插入到金屬板各層之間。金屬板的最外層通過焊縫211附連到其自身上。由此形成的過濾器具有不同材料的多個過濾層。圖3A示出擴張金屬板301，該板具有已經(jīng)沖孔、擴張并設置在尚未沖孔區(qū)域305之間的部分303。當在實心(未沖孔的)區(qū)域后面重新開始穿孔時，最好逐漸地開始，使起初的幾個沖頭較佳地不對板沖孔，以避免沖頭具有在實心區(qū)域位于待要沖孔區(qū)域下游時將板切割成兩塊的趨勢。該板具有由原來板形成的長邊緣L以及已經(jīng)從較大板中作為一部分而切割下的短邊緣S (諸如圖1中所示)。某些氣囊設計要求擴張氣體(不管是爆破還是壓縮的氣體，或者兩者的組合)沿特定的方向引導。例如，簾子型的氣囊會要求沿著直線引導氣體?；蛘?，安裝有氣囊組件的區(qū)域可僅具有適用于與氣囊流體連通的一部分。圖3A中的板可使用連接短邊的線作為其軸線而卷起來。在此情形中，長邊將被重疊和焊接以形成具有如圖:3B所示幾何形的過濾器，其中，過濾器的端部未被沖孔，而僅有中心部分被沖孔?；蛘撸墒褂眠B接長邊的線作為其軸線將板卷起來，這導致如圖3C所示的幾何形。盡管板301 顯示為具有單一沖孔的部分，但也可做成被未沖孔部分分開的多個沖孔部分(通過不在這些區(qū)域上穿孔)，以形成如圖3B所示的過濾器，但具有如圖4A所示被未沖孔區(qū)域分開的兩個沖孔帶，與所示的單一沖孔帶相對照。鑒于上述實例，顯然，各個部分可被沖孔或留下不沖孔，切割和滾繞該板來提供僅在預定區(qū)域處具有沖孔的管形過濾器，以便按照要求引導氣體流動。開口的型式由沖頭上鉆頭的布置和作為板線性移動函數(shù)的穿孔速度確定。避免嵌套可用本基本設計的各種改型來實現(xiàn)。如上所述，可使用具有不同鉆頭布置的多個沖頭 (例如，側(cè)向地偏離于其它的沖頭)。穿孔速度可變化以提供相鄰開口之間增大的距離(間距)，然后，如上所述地循環(huán)返回。例如，可調(diào)整板移動速度，使得間距從原先穿孔排以一個密爾的增大率增大，直到分開距離達到15密爾為止，然后將該過程反過來(每次減小1密爾)，或再從頭開始。給定特殊過濾器的技術規(guī)格書，則間距可根據(jù)由卷起的過濾器中板的給定部分所定義的圓周進行變化，使得徑向相鄰的開口不會嵌套。防止嵌套的還有另一方法是，通過使一個或多個沖頭橫向地變位，使得每排側(cè)向地偏離前面的排。就其它的方法來說，沖頭能以固定量前后地變位布置，或可單向以預定的量布置，直到達到要求的偏差為止，然后再返回。例如，使用給定排中的中心-對-中心的距離(針對開口)，則下一排可在下一沖頭上橫向地變位30%，在以下的沖頭上又附加30%等等，進行預定的次數(shù)，然后，變位回到原先的位置。若依據(jù)過濾器規(guī)格書已知過濾器內(nèi)板任何部分的位置，則可直接進行計算，以確定開口需要如何進行變化來避免徑向相鄰開口的嵌套。可使用這些技術中的任何一個或其組合來減少嵌套的可能性，包括下面將要描述的技術。還有另一減少嵌套的方法是改變開口的大小。較佳地，通過改變穿孔深度，例如， 改變沖頭每一次、兩次或要求的穿孔次數(shù)的停止位置，可改變?nèi)魏闻艃?nèi)的開口大小。當兩個或更多個沖頭被采用時，各個沖頭可設定不同的穿孔深度，和/或可具有不同于另一沖頭的尺寸的鉆頭，和/或具有不同幾何形的鉆頭。本發(fā)明的擴張金屬物件可與金屬絲纏繞相組合。例如，將按要求沖孔的板卷繞到心軸上，使得諸端頭相鄰接，然后，按照要求的型式將金屬絲纏繞到該沖孔基底的周圍。纏繞可加強實心(未沖孔)區(qū)域，提供斜切的端部，和/或部分地蓋住沖孔。金屬絲的纏繞不再需要焊接板的邊緣。圖4B示出具有纏繞有金屬絲的三個分開區(qū)域307的圖4A所示裝置。 金屬絲提高了裝置對抗充氣的爆破力的強度。圖中示出一端，其中，纏繞309提供了斜切端 (或接近于斜切端)的幾何形。金屬絲纏繞的沖孔板可進行燒結或釬焊，以固定金屬絲的纏繞。當纏繞在現(xiàn)存的沖孔上時，可使用該纏繞來進一步增大或定制有效的開口空間(即，產(chǎn)生的壓降)以達到要求的程度。盡管上述實施例的描述特別參照了用于氣囊組件的過濾器，但對于如此的物件還有其他的用途，例如，電極和取代編織氣囊過濾器中所用的荷蘭編織(Dutch weave) 0當開頭使用較薄板時，較小的孔是可能的，從而生產(chǎn)出“微型”擴張金屬板。某些現(xiàn)有技術的沖孔金屬板過濾器使用陶瓷紙的夾層來添加過濾作用。相反，微型擴張金屬板(薄到足可認為是箔，厚度小于10密爾)可代替陶瓷紙來使用。在大多數(shù)情形中，本發(fā)明生產(chǎn)出的物件將用于過濾。B.應用在上述發(fā)明的典型應用中，擴張金屬板在其自身上卷繞而形成具有多層的結構， 例如，多層介于三層和二十層之間。第一個360度纏繞(第一層)可用點焊方法與連續(xù)彼此纏繞的其余層固定，以達到要求的外直徑。最外層然后可用點焊固定?；趶姸鹊哪康?， 點焊可添加到過濾器的一個或多個內(nèi)部周向?qū)?。然而，為達到氣囊過濾器所需的強度水平， 通常并不需要如此添加的點焊。圖5示出以此方式構造的氣囊充氣器過濾器13。圖6示出具有內(nèi)部腔室的充氣器外殼15的實例，過濾器13插入在腔室中。所示外殼用于駕駛盤的氣囊并因此總地具有“薄烤餅”的形狀，其適于安裝在駕駛柱上。用于其它類型氣囊(例如，簾式氣囊)的外殼具有一定程度上不同的構造，因此，對于這樣的氣囊，過濾器13的構造可不同。盡管結構可能不同，但使用的基本非嵌套結構卻是相同的。如圖6所示，外殼15包括多個孔17，這些孔17使得由充氣器爆破填料產(chǎn)生的氣體逸出外殼，并對固定在外殼外面周圍的氣囊充氣。典型的爆破填料是基于硝酸銨，并產(chǎn)生大量的顆粒碎片，行內(nèi)稱其為“渣”。圖7和8示出填料被引爆之后捕獲在過濾器13內(nèi)直徑上的渣殘余21。該圖中的附圖標記23顯示外殼點火器的端口，其用于引爆主爆破填料，而該主爆破填料在引爆之前位于過濾器13內(nèi)直徑之內(nèi)。仔細審視圖7和8可以對過濾器13必須操作的條件給出一些感覺。將這些圖與圖5進行比較，圖5顯示的是引爆之前的過濾器， 顯示出使用過程中過濾器所面對的極端壓力和熱條件。在構造過濾器13時，沿著擴張金屬板長度的開口或間距或它們兩者通常在每個周向纏繞上發(fā)生變化，且展開的圖形顯示，隨著過濾器在該圓周上纏繞而增加部分的長度、 在擴張金屬板的每個添加層處增大。圖9示意地示出代表類型的圖形，該圖形可沿著擴張金屬板5的長度使用，這里附圖標記7代表擴張金屬板的一部分，該部分具有選定用來減少嵌套的間距和/或開口尺寸，附圖標記9代表非沖孔的部分(參見下面的討論)。除了考慮嵌套之外，還可根據(jù)要求的氣體流動特性來選擇孔的大小。因此，過濾器的最內(nèi)層可用較大的開口，其后可用細小些但不堵塞的開口，其后再用較大的開口，以在過濾器外表面處達到擴散的效果。當然，根據(jù)應用特點可采用其它的組合。圖9中的長度L1、L2和L3 (以及該圖和圖IOA中所示的其它部分的長度)一般不相同，以考慮到與半徑增大相關的周向長度的增加。應該指出的是，該圖和圖IOA中的部分的長度未按比例繪制，但僅是說明用來減小周向纏繞嵌套的結構類型。此外，實際過濾器中使用的部分數(shù)量可比這些圖中所示的數(shù)量大或者小。使用可變間距和/或開口尺寸，可獲得各種益處。例如，使用精細的間距和/或細小開口，就可優(yōu)化顆粒滯留和總體特性。更一般的說，通過減少/消除嵌套現(xiàn)象，就可大大地改進一致性，包括流過過濾器流量的標準偏差的顯著減小，而這對于氣囊系統(tǒng)制造商來說非常重要。C.蜿蜒曲折的路徑圖10示出非沖孔部分9的使用，以形成氣體流過過濾器的蜿蜒路徑。沖孔圖形中的這些非沖孔部分或條帶導致在組裝的過濾器中形成曲折形的路徑。如此的路徑對于滯留由氣囊爆破填料產(chǎn)生的顆粒是理想的。具體來說，每次氣體被迫改變方向時，其速度分布改變，這造成氣體流中夾帶的顆粒濾除并變得滯留在過濾器內(nèi)。氣囊充氣器的過濾器主要用途之一是捕獲爆破填料產(chǎn)生的顆粒，因此，提高過濾器顆粒捕獲能力對于氣囊系統(tǒng)制造商來說十分重要。非沖孔部分9產(chǎn)生此種方向變化，這是因為氣體不能通過這些部分，但必須沿著這些部分前進，直到氣體到達其必須再次轉(zhuǎn)彎以找出流出過濾器的路徑的該部分邊緣為止。非沖孔部分因此對通過過濾器氣體的單純徑向流動起作屏障的作用。該曲折形顯示在圖10中，其中，圖IOC是過濾器13在圖IOB圓圈C內(nèi)的部分的放大圖。圖IOC中的箭頭代表流過過濾器的氣體流。顯然，該氣體流動路徑非常復雜，其有許多個方向改變，這有助于從氣體流中除去顆粒。在圖10中，非沖孔部分9延伸通過擴張金屬板5的全部寬度。如果需要的話，非沖孔部分可僅部分地延伸通過板的寬度，例如，在一個邊緣處、兩個邊緣處、邊緣之間的一個或多個部位處，或上述情形的組合處可存在有沖孔區(qū)域。對于某些應用來說，如此較復雜的圖形可有助于平衡對于顆粒滯留的需求和流動背壓的需求。然而展開的話，使用非沖孔部分致使氣體流在過濾器本體內(nèi)包括至少一定程度的周向流動。由非沖孔部分產(chǎn)生的周向流動在距離之上會大于沖孔之間的平均間距，例如大于5倍以上。在某些實施例中，例如圖IOB和IOD所示的實施例，從過濾器內(nèi)直徑至其外直徑的基本上所有可能的流動路徑在大于沖孔之間平均距離的一定距離之上、既包括徑向流動又包括至少某些周向流動。應該指出的是，過濾器不是每一層都需要有非沖孔的部分。相反，某些層可主要顯現(xiàn)徑向的流動，例如，前面幾層和最后幾層，而其它層可以是徑向流動和大致周向流動的組合，例如，中間層。D.周向槽如圖6所示，外殼15包括多個孔17，由氣囊爆破填料產(chǎn)生的氣體通過這些孔17流出外殼。通常，這些孔位于單個橫向平面內(nèi)，但在某些情形中，采用位于兩個橫向平面中的兩排孔。如圖6-8所示，不管是在一個橫向平面內(nèi)還是在多個橫向平面內(nèi)的孔通常都相對于接納過濾器13的外殼內(nèi)部腔室不對稱地定位。因為諸孔17是氣囊爆破填料產(chǎn)生的氣體僅有的出口，所以，重要的是，孔17在氣囊展開過程中應保持敞開。在實踐中，過濾器13特別是過濾器的外圍會由于在過濾器內(nèi)直徑內(nèi)發(fā)生的爆破而擴張。如此的擴張可減小和/或封鎖過濾器和外殼之間環(huán)形的徑向集管空間，包括孔17附近的空間，由此，造成燃燒壓力升高。通過一系列實驗，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，過濾器外表面內(nèi)形成的槽基本上在爆破期間保持其形狀，而過濾器的其余部分尺寸在變大。這些實驗包括極端條件下的實驗，即，使用最多爆破填料和250 °F過濾器溫度的實驗。選擇250 °F的過濾器溫度是因為，該溫度代表將汽車停在太陽底下很長一段時間而可能出現(xiàn)的最高溫度。由于，諸如形成過濾器13所用金屬的物理特性隨著溫度升高而下降，所以要在溫度提高的條件下進行實驗?；谶@些實驗，可以得出結論，由于引爆過程中產(chǎn)生的壓力造成的過濾器變形使得孔17利用率減小的問題可通過以下措施予以克服(i)在過濾器大致的外圓柱形表面上包括周向槽3，以及(ii)確保在組裝的外殼內(nèi)周向槽與孔17的周向環(huán)對準。如上所述，孔17通常與接納過濾器的腔室的中間平面偏離。因此，如果過濾器只有一個槽，或過濾器以錯誤方向插入內(nèi)腔，則孔17的利用率變得受損害。為了處理這種可能性，在過濾器13的外表面內(nèi)形成兩個槽3，使其中一個槽在過濾器插入外殼內(nèi)時、不管過濾器的定向如何都可與外殼的孔對準。還如以上所述，某些外殼具有一排以上的孔。在此種情形中，多對槽3形成在過濾器13的外表面內(nèi)，其中一個槽在過濾器插入外殼內(nèi)時、不管過濾器的定向如何都可與每排的孔對準。例如，如果外殼具有兩排靠近的孔，那么，過濾器會有組織成兩組的四個槽，使每組槽之間的間距小于組與組之間的間距。槽3可具有各種構造并可以各種方式來形成。一般來說，槽應足夠?qū)?，這樣，即使所有的公差(即，累積公差或堆疊公差)統(tǒng)統(tǒng)出現(xiàn)在一個方向上，槽仍覆蓋孔。在實踐中， 發(fā)現(xiàn)具有弧形橫截面的槽比具有V形橫截面的槽能抗更高的壓力。此外，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在將板滾繞在其自身上以形成過濾器之前而在擴張金屬板上形成槽，這比滾繞已經(jīng)完成之后在過濾器外表面上形成的槽更能抵抗引爆壓力。除了使用槽之外，還可通過增加用來形成過濾器的金屬的拉升強度來減小過濾器的擴張。拉升強度的提高增大了過濾器的環(huán)向強度，因此，使得過濾器外圍的增長變得最小。圖11示出一種設備，該設備能用來在擴張金屬板卷繞成過濾器時在板內(nèi)形成槽 3。如圖所示，第一輥子41包括凹陷47，而第二輥子39包括凸出45。擴張金屬板通過帶有導向器43的輥子之間，該導向器用來阻止板作側(cè)向運動。導向器43還維持諸輥子之間的對準，例如，可允許輥子39沿橫向方向浮動，而導向器43用來限制住輥子并使其與輥子 41對準?；蛘?，具有槽結構的單一壓力輥在纏繞過程中可采用氣動、液壓方式或伺服電機壓迫在過濾器的表面上，由此迫使槽形狀成形到過濾器中。作為另一替代方案，在過濾器完全纏繞和焊接之后，一定輪廓的帶槽輥子可在轉(zhuǎn)動時壓迫到過濾器大致圓柱形面上以形成槽。然而，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，后一種方法較之于在纏繞過程中槽形成在擴張金屬板內(nèi)的方法具有較低的抵抗與引爆相關力的能力。E.倒角實驗還已經(jīng)得出結論，對過濾器的角部施加倒圓半徑，可在充氣器外殼內(nèi)提供比尖角或斜切角更佳的過濾器密封，這里，較佳的密封意味著，當在過濾器中心孔內(nèi)點燃充氣器填料時，該密封減小從外殼釋放出火焰的最大長度。正如行內(nèi)所公知的，如此的火焰長度可在引爆過程中對氣囊使用高速攝影來確定。如圖6、12和13所示，充氣器外殼通常具有倒角(參見圖中的附圖標記19)。圖 12示出具有斜切角部四的過濾器13與倒角19的配合，而圖13示出具有倒圓角27的過濾器的配合情形。在實驗進行之前，曾預期斜切角部會比倒圓角來得更好，這是由于預期與斜切角部相關的點接觸通過點加載會產(chǎn)生角部變形，由此當外殼組裝起來且迫使過濾器進入壁時、然后通過爆破填料產(chǎn)生壓力而在過濾器和外殼壁之間產(chǎn)生傳統(tǒng)的密封。然而，在實踐中，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，倒圓角遠優(yōu)于斜切角部。因此，從圖12的斜切角部變換到圖13的倒圓角，可在充氣器填料在過濾器中心孔內(nèi)被點燃時使從外殼中釋放出的火焰最大長度減小25%以上。斜切角部優(yōu)于方形角部但不如倒圓角那樣好。與方形角部相比， 倒圓角使從外殼中釋放出的火焰最大長度產(chǎn)生顯著大于25%的減小，例如，大于50%的減小。倒圓角還在顆粒滯留方面優(yōu)于斜切角部和方形角部。一般來說，過濾器角部的平均半徑應在外殼的平均內(nèi)半徑的士 10%內(nèi)，較佳地在士5%內(nèi)。此外，角部的倒圓需要使用點加載工藝來進行。尤其是，因為各個過濾器層的結構強度低，所以機加工半徑就不合適。打磨方法也不可行，因為打磨殘余物有金屬的和有機的，它們將沉積到過濾器結構內(nèi)，且難于(不是不可能)除去。當氣囊爆破填料被引爆時， 這些打磨殘余物將被釋放，因此出現(xiàn)未被過濾器捕獲的碎片。為了在沖制或成形導向器中在單一行程內(nèi)形成半徑是不實用的，這是由于過濾器的柱強度不足以支持與如此操作相關的很大的力。點加載工藝克服了這些其它應用中的諸多問題。此種工藝使角部致密而不會去除金屬，因此避免了打磨中相關的碎屑問題。在任何給定時間，該工藝僅將大的力施加到過濾器邊緣周緣的小區(qū)域上，因此，避免了與過濾器強度特征相關的問題。點加載可用各種方式來進行。例如，如在軌道鉚機中，一個或多個旋轉(zhuǎn)軸在其工作面上具有合適的半徑，這樣的軸可施加到過濾器角部上的各點上，并沿著角部的周緣移動而產(chǎn)生倒圓角?；蛘?，可使用圖14所示類型的裝置。在該系統(tǒng)中，如圖14B中弧形箭頭所示，輥子33和過濾器13都轉(zhuǎn)動。具體來說，過濾器13以相對高速被驅(qū)動，而輥子33與過濾器相接觸，由于其與過濾器摩擦嚙合，輥子沿與過濾器相反方向轉(zhuǎn)動。過濾器13配合在輥子33的孔35內(nèi)，正如圖14B中清楚地所示， 孔和過濾器僅沿著它們相遇的單一線發(fā)生接觸。因此，施加在過濾器和輥子33之間而使它們嚙合的力，僅在該接觸線的相對端處施加到過濾器的兩個角部上，即，過濾器角部由于點加載而變形?？?5的角部半徑匹配外殼的半徑，精度在士 10%內(nèi)(較佳地，士5%)，因此， 如圖1 所示，點加載的結果是要在過濾器大致圓柱形外表面25和其大致平的端部31之間形成過濾器角部27，該角部27密切地匹配外殼角部19的內(nèi)半徑。F.紋理化如上所討論的，氣囊充氣器的過濾器的用途之一是捕捉引爆充氣器的爆破填料所產(chǎn)生的碎片(顆粒)。還如上所討論的，當流過過濾器的氣體經(jīng)受方向改變時，顆粒趨于被過濾器捕捉。層流是其中氣體改變方向的氣流的對立面。為了使此種氣流的發(fā)生幾率為最小，組成過濾器的擴張金屬板的表面可進行紋理化。如此的紋理化可在板沖孔(擴張)之前或之后在金屬板上進行，而采用預紋理化是更為典型的方法。通過對金屬表面的紋理化，相當平的刨機表面轉(zhuǎn)換為一系列上千個山峰和山谷， 因此使板表面面積向上增加20%。在熱氣體大量通過的邊界上具有此種附加的表面面積， 這增加了過濾器的過濾效率。除了改善過濾，紋理化的表面對過濾器增大了熱傳遞。如上所討論的，在由氣囊爆破填料產(chǎn)生的氣體到達氣囊之前，冷卻該氣體是氣囊過濾器的功能之一。盡管不希望被任何特定的操作理論限制，但可以相信，增大過濾效率和加大對爆破氣體的冷卻，都是由于在紋理化的表面處產(chǎn)生了高雷諾數(shù)的湍流。如此的湍流是由趨于產(chǎn)生隨機渦流、漩渦和其它流動波動的內(nèi)力所控制。這些隨機渦流、漩渦和流動波動使得氣體與過濾器表面的接觸時間更長，由此，在過濾器上沉淀更多顆粒，并與過濾器互換更多的熱能。就捕捉顆粒來說，還可相信，紋理化表面上垂直于氣體流動方向的峰和谷有利于移去更多的顆粒，尤其是，有利于除去細小的顆粒。這些峰和谷提供了從氣體流中強烈地捕捉和除去顆粒的機構。
因為氣體與構成過濾器的金屬條帶的兩側(cè)接觸，所以，紋理化較佳地位于條帶的兩側(cè)上，但如果需要的話也可采用一側(cè)上的紋理化。紋理化可用行內(nèi)公知的各種方法實施。 較為有效的方法之一是讓條帶通過輥子表面內(nèi)刻有圖形的壓花輥子。輥子上的圖形可用行內(nèi)公知的多種方法來形成，包括手工、激光蝕刻、EDM、滾銑，或上述方法的組合。作為對壓花輥子使用的替代方案，可使用激光、酸刻、滾花、噴砂(例如，利用離心式噴砂機)或上述方式的組合來對條帶表面直接進行紋理化。不管怎樣形成，紋理化表面的線性特征密度D總在15-500特征/英寸范圍內(nèi)，且特征幅值不大于0. 5/D。圖15是其上形成有紋理圖形37的壓花輥表面的照片，該輥子可用來對生產(chǎn)氣囊過濾器的金屬條帶作紋理化處理。該圖中的美國便士顯示了可使用圖形類型的比例。如該圖所示，全部圖形是一西洋跳棋盤，每個方塊中的槽垂直于鄰近方塊的槽。當傳遞到金屬條帶上時，該類型的圖形顯著地降低氣體通過條帶表面時呈現(xiàn)出層流的能力。該圖形甚至在波動的流動路徑下、仍能夠從氣體流中攫取顆粒。G.涂敷的金屬(例如，電鍍金屬)如上所討論的，在氣囊充氣器系統(tǒng)中，除了捕捉顆粒之外，過濾器還用來冷卻從煙火配置中的膨脹熱氣體。過濾器的冷卻能力對于充氣器的性能具有巨大的影響。擴張金屬條帶包括第一金屬，該第一金屬具有至少一個涂敷第二種金屬的表面， 且第二種金屬的熱導率大于第一種金屬的熱導率，例如，至少大25 %，通過從一個或多個此種擴張金屬條帶形成過濾器可實現(xiàn)從膨脹氣體到過濾器的附加的熱傳遞，該熱傳遞超過單獨由第一金屬提供的熱傳遞。如本文中所使用的，詞語“金屬”包括純金屬和金屬合金。在使用過程中，熱能通過對流傳遞到過濾器。因為充氣器爆破的全部過程只花約 20毫秒，提供給對流傳遞的時間非常短。因此，在過濾器和熱氣體之間的邊界處有一個高導熱的外層是極其有利的。因為熱傳導率較高，即使如電鍍形成那樣的第二金屬薄層也會既提高對過濾器的局部傳熱又增強過濾器全部本體內(nèi)的熱分布。各種金屬可用于第一和第二金屬。例如，第一金屬可以是碳鋼，第二金屬可以是錫或錫合金。軟鋼的熱傳導率在 ^W/mK至 38W/mK范圍內(nèi)，而純錫的熱傳導率為 64W/ mK。如上所述，在對汽車工業(yè)制造批量生產(chǎn)的物件時，過載考慮是很費錢的。因為其在罐頭工業(yè)中使用，鍍錫碳鋼板容易得到。盡管鍍錫板比不鍍的材料稍貴一些，但使用鍍錫的擴張金屬板而增加的熱效率使得過濾器全部質(zhì)量得以減少，而這可遠勝于對鍍錫碳鋼板成本略微增加的補償。除了以上的考慮，有時在過濾器使用之前還需要防護過濾器受到腐蝕，在過濾器安裝之后，此種防腐蝕可保持許多年。在煙火充氣器中存在兩個過濾器位置。在第一個位置，過濾器位于帶有推進劑的與外界隔絕的密封腔室內(nèi)。在第二個位置，過濾器位于與外界隔絕的密封腔室外，因此暴露在大氣中，其會生銹或變得腐蝕不堪。過去，對付腐蝕問題一直是采用不銹鋼來構造過濾器，或在完工的過濾器上進行熱發(fā)藍操作，就像在槍炮上發(fā)藍那樣。如此的發(fā)藍在過濾器金屬表面上形成氧化物，其可阻止生銹。說到用擴張金屬板制成的過濾器，鍍錫碳鋼板的優(yōu)點是材料的自然耐腐蝕性。盡管在大多數(shù)情形中，鋼板會在擴張操作發(fā)生之前進行電鍍，由此，留下一定程度上未加保護的打穿的和擴張孔，但鋼的大部分仍覆蓋有錫鍍層。此外，實驗研究業(yè)已表明，沖孔工具在擴張操作過程中將某些錫鍍層拉入到開口內(nèi)，盡管開口未顯現(xiàn)與板表面相同的耐腐蝕性，
17但在開口中仍有提高的保護性能。H.催化涂層在其它實施例中，這里所公開的物件可用催化劑成分涂覆，因此起作催化劑的載體(基底)。如用作為催化劑的載體，則板最好用309或310不銹鋼或耐腐蝕合金制成，就如包括鉻和可選地還包括鋁的合金。例如，在類似于徑向流過濾器的結構中，對于手持或小型裝置，例如，割草機、吹葉機或鏈鋸，涂覆的基底可用作為催化的轉(zhuǎn)換物?；蛘撸蹇勺龀墒诛L琴折裥(即，打褶和翻折)，那里相鄰的翻折具有不同的開口型式，迫使氣體蜿蜒曲折地流動并接觸到如此涂覆裝置的許多表面區(qū)域。傳統(tǒng)的SCR催化劑是鈦-釩成分，其沖洗-涂覆到用于火電廠的基底上，或用于燃料部分氧化和其它再成形操作的二氧化鈰催化劑(US 7271127)?；蛘?，物件可具有沖洗-涂層，該涂層在涂敷催化劑成分之前增加表面面積，例如，用于催化轉(zhuǎn)換物的硅石和/或氧化鋁，然后，它們順序地涂敷通常具有鉬、鈀和 /或銠的催化成分。對擴張金屬板使用偏離孔以使物件可用于氣囊過濾器中而可獲得同樣的蜿蜒形狀，這使類似物件可用于任何過濾器和催化劑應用中，這些應用中小區(qū)域內(nèi)需要有擴張的流動路徑。如此的裝置除了廢氣催化轉(zhuǎn)換器以外、還可用作排氣過濾器，那里通過加熱可使過濾器再生(諸如柴油顆粒過濾器)。以上描述意在進行說明而不是限制。熟讀本說明書的技術人員會明白到還有各種變化、修改和添加，它們都在如權利要求書所定義的本發(fā)明的范圍和精神之內(nèi)。例如，過濾器包括至少一個具有沿著其長度的可變沖孔型式的擴張金屬條帶 (即，間距和/或開口大小可變)，盡管這樣的過濾器是較佳地(例如，因為它們在氣囊填充中有較高的一致性和低水平的形成非圓度)，但本發(fā)明的各種方面也可用于通過將各件擴張金屬板焊接在一起而生產(chǎn)的過濾器，且各件擴張金屬板具有在各件金屬板的整個長度上均勻的不同沖孔型式。特別地且不加限制地，本發(fā)明的蜿蜒路徑、周向槽、倒圓角、紋理化， 以及涂敷金屬等諸方面可接合該后一種用以制造擴張金屬板的方法使用，下面闡述的涉及本發(fā)明這些方面的權利要求書，旨在涵蓋這兩種制造擴張金屬板的過濾器的方法以及目前已知的或其后將要發(fā)展的其它方法。
權利要求
1.一種管形過濾器，包括擴張金屬板，所述擴張金屬板滾繞在其自身上而形成多層管子，其中，所述擴張金屬板包括多個開口，并包括至少一個沒有開口的部分，所述部分在所述過濾器內(nèi)形成氣體的周向流動。
2.如權利要求1所述的管形過濾器，其特征在于，所述過濾器具有內(nèi)直徑和外直徑，從所述內(nèi)直徑到所述外直徑的基本上所有可能的流動路徑、在大于所述開口之間平均距離的一個距離之上既包括徑向流動又包括至少某些周向流動。
3.一種管形過濾器，包括擴張金屬板，所述金屬板滾繞在其自身上而形成具有大致圓柱形外表面的多層管子，其中，所述擴張金屬板包括多個開口，而所述大致圓柱形的外表面包括周向槽。
4.如權利要求3所述的管形過濾器，其特征在于，所述外表面包括兩個周向槽。
5.如權利要求3所述的管形過濾器，其特征在于，所述槽具有弧形的橫截面。
6.如權利要求3所述的管形過濾器，其特征在于，在所述擴張金屬板滾繞于其自身上之前，所述槽形成在所述擴張金屬板內(nèi)。
7.一種組件，包括(a)用于氣囊充氣器的外殼，所述外殼具有接納管形過濾器的腔室和讓氣體流出所述腔室的周向環(huán)孔；以及(b)位于所述腔室內(nèi)的如權利要求3所述的管形過濾器；其中，所述管形過濾器的周向槽與所述外殼的周向環(huán)孔對準。
8.一種組件，包括(a)用于氣囊充氣器的外殼，所述外殼具有接納管形過濾器的腔室和讓氣體流出腔室的周向環(huán)孔，所述周向環(huán)孔偏離所述腔室的中間平面；以及(a)位于所述腔室內(nèi)的如權利要求4所述的管形過濾器；其中，所述管形過濾器中僅一個周向槽與外殼的周向環(huán)孔對準。
9.一種管形過濾器，包括擴張金屬板，所述擴張金屬板滾繞在其自身上而形成多層管子，所述管子具有中心孔、大致圓柱形的外表面以及在所述中心孔和所述大致圓柱形外表面之間延伸的基本上平的端部，其中，所述擴張金屬板包括多個開口，且在所述大致圓柱形的外表面和所述大致平的端部之間相交形成的角部用點加載工藝進行了倒圓。
10.一種組件，包括(a)用于氣囊充氣器的外殼，所述外殼包括具有內(nèi)壁的腔室，所述內(nèi)壁包括大致圓柱形的側(cè)壁部分和端壁部分，其中，所述大致圓柱形的側(cè)壁部分和所述端壁部分之間相交形成的角部被倒圓；以及(b)位于所述腔室內(nèi)的如權利要求9所述的管形過濾器；其中，所述管形過濾器的倒圓角與所述腔室的倒圓角相匹配，與所述角部未經(jīng)倒圓的過濾器相比，當充氣器填料在所述過濾器的中心孔內(nèi)被點燃時，從所述外殼釋放出的火焰最大長度減小至少25%。
11.如權利要求10所述的組件，其特征在于，與所述角部未經(jīng)倒圓的過濾器相比，當所述充氣器填料在所述過濾器的中心孔內(nèi)被點燃時，從所述外殼釋放出的火焰最大長度減小至少50%。
12.如權利要求10所述的組件，其特征在于，所述過濾器的倒圓角的平均半徑在所述外殼腔室的倒圓角的平均半徑的士 10%內(nèi)。
13.一種管形過濾器，包括擴張金屬板，所述擴張金屬板滾繞在其自身上而形成多層管子，其中，所述擴張金屬板包括多個開口，擴張金屬板至少某些開口之間的表面進行紋理處理，以減小氣體在所述表面上的層流。
14.如權利要求13所述的管形過濾器，其特征在于，所述紋理具有線性特征密度D，且所述線性特征密度D在15特征/英寸至500特征/英寸的范圍內(nèi)。
15.如權利要求14所述的管形過濾器，其特征在于，特征幅值小于或等于0.5/D。
16.一種管形過濾器，包括擴張金屬板，所述擴張金屬板滾繞在其自身上而形成多層管子，其中，所述擴張金屬板包括多個開口，所述擴張金屬板包括第一種金屬，所述第一金屬的至少一個表面涂敷有第二種金屬，且所述第二種金屬的熱導率至少比所述第一種金屬的熱導率大25%。
17.如權利要求16所述的管形過濾器，其特征在于，所述第一種金屬是碳鋼，而所述第二種金屬是錫。
18.如權利要求17所述的管形過濾器，其特征在于，所述錫涂敷在所述碳鋼上。
19.一種擴張金屬板，包括多排開口，其中，相鄰排之間的間距不是恒定的，且所述金屬板是耐腐蝕的。
20.如權利要求19所述的金屬板，其特征在于，所述金屬板成形為理想的幾何形，然后進行清洗-涂敷。
21.如權利要求20所述的金屬板，其特征在于，所述清洗-涂敷是催化劑方式的。
22.—種擴張金屬板，包括多排開口，其中，相鄰排之間的間距不是恒定的，其中，a)所述金屬板在擴張之前電鍍有另一種金屬，以及b)所述電鍍是催化劑方式的。
23.如權利要求22所述的金屬板，其特征在于，所述電鍍操作在基材金屬上給予改進的熱導率。
24.如權利要求22所述的金屬板，其特征在于，所述電鍍操作在基材金屬上給予附加的耐腐蝕性能。
全文摘要
擴張金屬板用于制造管形過濾器。擴張金屬板具有多排開口，開口布置成當該擴張金屬板滾繞在其自身上時減少嵌套現(xiàn)象。尤其是，孔排之間的間距、開口的大小，或孔排之間的間距和開口的大小這兩者可變化，以在擴張金屬板滾繞在其自身上時減少嵌套現(xiàn)象。過濾器可包括外部周向槽、通過點加載過程形成的倒圓角、開口之間的紋理化表面，和/或由擴張金屬板的非沖孔區(qū)域形成的蜿蜒內(nèi)部路徑。擴張金屬板可由碳鋼組成，該碳鋼用熱傳導率較高的例如錫那樣的材料涂覆。尤其是，過濾器可用于汽車氣囊充氣器，用以捕捉碎渣和吸收充氣器爆破填料所產(chǎn)生的熱量。
文檔編號B01D39/12GK102355932SQ201080012915
公開日2012年2月15日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權日2009年3月19日
發(fā)明者G·格林伍德, M·姆卡蒂, R·普弗費勒, S·J·麥克肯齊 申請人:Acs工業(yè)股份有限公司