CN106574538A - 催化器单元，用于生产其以及废气催化转化器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于废气催化的催化器单元(10)，包括由废气流动通过的陶瓷催化器本体(12)和金属壳体(13)，当在垂直于其通流方向(11)上看，该金属壳体(13)在至少一些区段上包封催化器本体(12)，其中，当在垂直于该催化器本体(12)的通流方向上看，至少一个轴承垫(15)位于催化器本体(12)与壳体(13)之间，并且其中，催化器本体(12)垂直于其通流方向在中间布置该或每个轴承垫(15)的情况下经由压合座力配合地保持在壳体(13)中，即以该方式使得当在催化器本体(12)的通流方向上来看时，在壳体与催化器本体之间的压配合仅在限定的轴向位置上形成，壳体(13)在限定的轴向位置上具有用于在一些区段上减少壳体(13)的内横截面(17)的槽状凹入部(16)，并且在壳体(13)与催化器本体(12)之间的压配合仅在槽状凹入部(16)的区域内形成。

Description

催化器单元，用于生产其以及废气催化转化器的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于废气催化转化器的催化器单元。此外，本发明涉及一种废气催化转化器和一种用于生产用于废气催化转化器的催化器单元的方法。
背景技术
用于大型发动机，例如用于固定操作地大型柴油发动机或者船舶的柴油发动机的废气催化转换器典型地包含多个催化器单元，其中，每个催化器单元包含废气流动通过的陶瓷催化器本体和金属壳体，从垂直于其的该通流方向上看，金属壳体至少在一些部分中包围该催化器本体。催化器单元的陶瓷催化器本体也描述为蜂巢，并且催化器单元的壳体也描述为罐桶。
用于催化器单元的陶瓷催化器本体由于生产原因，具有在多个毫米的范围内的公差。然而金属壳体须具有限定的外横截面或限定的外轮廓，以便确保催化器单元至内燃机的废气系统的其它组件的最优连接，例如两条传导废气的管线或两个反应器壳体。出于该原因，至少一个轴承垫位于催化器本体与壳体之间以用于公差补偿，其然后在催化器本体的通流方向上看，在分别的催化器单元的催化器本体与壳体之间在催化器本体的整个轴向伸延上延伸。
由于催化器本体的公差在其通流方向上看且相应地在其轴向方向上可变化，因此如果适当的话，须沿催化器本体的轴向方向，在催化器本体与壳体之间布置多个轴承垫或不同厚度的轴承垫。这导致催化器单元的高生产投入和因此的高生产成本。
由实践同样已知的是，为了在催化器单元的催化器本体与催化器单元的壳体之间的公差补偿，在中间布置至少一个轴承垫的情况下，将该壳体与该催化器本体按压，即在壳体或催化器单元的整个轴向伸延上按压。在此，该催化器单元所带来的问题是，即其壳体不再具有限定的外横截面，使得将催化器单元连接至内燃机的废气系统的其它组件产生困难。特别是当废气催化转化器包含多个这样相继而置的催化器单元时，特别是在反应器壳体中，厘米范围内的几何偏差可以总的致使需要随后进一步精细的调整工作以用于将该废气催化转化器连接至内燃机的废气系统的其它组件。这也导致高的组装成本或生产成本。
发明内容
由此出发，本发明所基于的目的是创造新型的用于废气催化转化器的催化器单元、具有这种催化器单元的废气催化转化器和用于生产这种催化器单元的方法。
该目的通过根据权利要求1的催化器单元来解决。
根据本发明，在中间布置该或每个轴承垫的情况下，该催化器本体垂直于其通流方向以力配合的方式经由压配合保持在该壳体中，即以这种方式使得在催化器本体的通流方向上看，在该壳体与催化器本体之间的压配合仅在限定的轴向位置中形成，其中，在该限定的轴向位置中的壳体包含槽状凹部，以用于减小壳体在一些区段中的内横截面，并且其中，在壳体与催化器本体之间的压配合仅在槽状凹部的区域中形成。
通过本发明，首次提出在中间布置至少一个轴承垫的情况下经由压配合以力配合的方式将由于生产而具有公差的催化器单元的催化器本体如此保持在壳体中，使得该压配合在该催化器本体的通流方向上看仅在限定的轴向位置中形成。为此，壳体包含槽状凹部用于在限定的轴向位置中在一些区段中减小壳体的内横截面，其中，在壳体和催化器本体之间的压配合仅在这些槽状凹部的区域中形成。在槽状凹部之间，在该催化器本体的通流方向上看，壳体具有限定的外横截面，因此，可无问题地将催化器单元或包含至少一个催化器单元的废气催化转化器连接至内燃机的废气系统的其它组件。
由此，特别在当为包含多个在通流方向相继平行布置的催化器单元的大型发动机提供废气催化转化器时，废气催化转化器至大型发动机的废气系统的其它组件的简单连接是可能的。
根据有利的进一步的改进方案，在催化器本体的通流方向看，仅在壳体的槽状凹部的区域中，至少一个轴承垫位于催化器本体与壳体之间。特别是当该或每个轴承垫仅位于在催化器本体与壳体之间的壳体的槽状凹部的区域中时，与现有技术相比，可显著减少这种轴承垫的使用。因此，可减少催化器单元的生产成本。
根据另一有利的进一步的改进方案，在催化器本体的通流方向上看，在第一槽状凹部的下游和邻近的槽状凹部的上游，将间隙引入壳体中。因此，可使用少的材料来生产带有低重量的催化器单元，且因此降低成本。
在权利要求5中限定了根据本发明的废气催化转化器，并且在权利要求6中限定了根据本发明的生产用于废气催化转化器的催化器单元的方法。
附图说明
本发明优选的进一步的改进方案由从属权利要求和以下描述中获得。通过附图更详细地说明本发明的示例性实施方案，但不受限于此。其中：
图1显示了穿过根据本发明的用于废气催化转化器的催化器单元的高度示意性横截面；以及
图2显示了根据本发明的用于废气催化转化器的催化器单元的高度示意性透视图。
具体实施方式
本发明涉及用于内燃机的废气催化转化器的催化器单元，特别是固定运行大型柴油发动机或船用柴油发动机。
图1显示了穿过根据本发明的用于废气催化转化器的催化器单元10的高度示意性的横截面，其中，催化器单元10包含废气在通流方向11上流动经过的陶瓷催化器本体12和金属壳体13，其在垂直于催化器本体12的通流方向11上看，至少在一些区段中在外侧包围催化器本体12。陶瓷催化器本体12也被称为蜂巢，而金属壳体13也被描述为罐桶。在图1中，以高度示意性和夸张的方式示出了陶瓷催化器本体12具有外轮廓或外横截面14，其由于生产而包含在其通流方向11上看可变的公差。
关于其通流方向垂直地看，在中间布置至少一个轴承垫15的情况下，催化器本体12以力配合的方式通过压配合保持在壳体13中，即以这种方式使得在催化器本体12的通流方向上看，在壳体13与催化器本体12之间的压配合仅在催化器本体12或壳体13的限定的轴向位置中形成。出于此目的，壳体13在限定的轴向位置中包含槽状凹部16，通过其可在一些区段中减小壳体13的内轮廓或内横截面17。在壳体13与催化器本体12之间的压配合仅在这些槽状凹部16的区域中形成，其中，在催化器本体12的通流方向11上看，该或每个轴承垫15仅位于在催化器本体12与壳体13之间的这些槽状凹部16的区域中。
在根据本发明的催化器单元10的构造中，可提供催化器单元10，其壳体13在位于在槽状凹部16之间的所有轴向位置中，特别是在流动入口侧面端部18的区域中和在流动出口侧面端部19的区域中具有精确限定并且实际上不具有公差的外轮廓或外横截面20。
特别是当多个这样的催化器单元10相继位于废气催化转化器中时，废气催化转化器还具有限定的、精确调整地并且实际上无公差的外横截面或相应的外轮廓。因此，可随后无问题地将废气催化转化器连接至内燃机的废气系统的其它组件。
根据本发明，包含带有精确限定的外轮廓或精确限定的外横截面20的壳体13的催化器单元10的陶瓷催化器本体12的受公差影响的外轮廓14相应地得到补偿，使得在限定的轴向位置中的壳体13包含槽状凹部16，其仅在限定的轴向位置中改变壳体13的内横截面17且因此也改变的其外横截面，以便于在仅在这些轴向位置中中间布置轴承垫15的情况下通过金属壳体13中的压配合将陶瓷催化器本体12固定并因此保持在这些限定的轴向位置中。
特别是在流动入口侧面端部18和流动出口侧面端部19的区域中以及壳体13的在槽状凹部16外侧的所有其它轴向位置中，该壳体具有实际上无公差的限定的外横截面20。
图2显示了催化器单元10的进一步的改进方案的透视图，其中，根据图2，在催化器本体12的通流方向11上看，在第一槽状凹部16的下游与邻近的槽状凹部16的上游之间，将间隙21引入壳体13中。间隙21可以是任何尺寸的圆形间隙或角间隙。通过这些间隙21可减小催化剂单元10的重量。此外，因为催化器单元在金属壳体13的区域中需要更少的材料从而可更成本有效地生产催化器单元10。
为了生产根据本发明的催化器单元10，最初提供了陶瓷催化器本体12、金属壳体13和至少一个轴承垫15。继此，陶瓷催化器本体12与该或每个轴承垫15一起布置在金属壳体13中，并且在壳体13与催化器本体12之间的压配合在限定的轴向位置中形成。
对于该步骤的方法可以使带有槽状凹部16的壳体13被提供在限定的轴向位置中，其中，在槽状凹部16的区域中的壳体13的内横截面17已经小于催化器本体13的外横截面，该催化器本体13由在那些轴向位置中的该或每个轴承垫15包围，在该轴向位置中在壳体13与催化器本体12之间将形成压配合。在将催化器本体12和该或每个轴承垫15布置在壳体13中期间，在槽状凹部16的区域中然后在壳体13与催化器本体12之间自动形成压配合。
特别在当催化器本体12还有壳体13在截面中都成形为矩形时(如图1和图2中所示)，用于生产催化器单元10的步骤是适合的。
在这种情况下，然后可提供最初在纵向壁上开口的壳体13，以便随后将催化器本体12与该或每个轴承垫15一起布置在壳体13中，并且于是其壁位于打开的纵向壳体13的区域中，并且以固定的方式例如焊接将其与壳体13的其它壁连接。通过接合壳体13，然后在槽状凹部16的限定的轴向位置中自动获得在壳体13与催化器本体12之间的压配合。
然而，只有当将要提供带有横截面为圆形的陶瓷催化器本体以及横截面为圆形的金属催化器本体的催化器单元时，才能使用上述步骤。
在这种情况下，那么可行的是，例如由两个半壳组装横截面为圆形的管状壳体13，其已包含槽状凹部，其中，催化器本体12最初被放置到壳体13的第一半壳中，以便随后将第二半壳安装并且将其以固定的方式连接至先前被插入催化器本体12的第一半壳中，例如通过焊接。
在此，在壳体13与催化器本体12之间的压配合然后也在壳体13的槽状凹部16的限定的轴向位置中自动形成。
根据本发明的第二变型方案，催化器单元10可以提供成，在限定的轴向位置中提供带有槽状凹部16的壳体13，其中，壳体13在槽状凹部16的区域中的内横截面17甚至大于由在那些轴向的位置中的该或每个轴承垫15包围的催化器本体12的外横截面，在那些轴向的位置中，压配合将在壳体13与催化器本体12之间形成。在催化器本体12与该或每个轴承垫15一起布置在壳体13中之后，在壳体13与催化器本体12之间形成压配合的情况下，壳体13然后在槽状凹部的区域中的一些区段内被压缩，即仅在槽状凹部16的区域中，使得在槽状凹部16之间，壳体13的限定的外轮廓或限定的外横截面20保持不变。
在该步骤的情况中，在其中将形成压配合与壳体13的槽状凹部16的那些轴向的位置中优选地测量催化器本体12，以便于由此预先准确地确定尺寸，通过其，在布置催化器本体12之后，槽状凹部16将通过力作用连同在壳体13中的该或每个轴承垫15一起被压缩。
根据另一变型方案，催化器单元10可以提供成，最初提供不带有槽状凹部的壳体。这样的壳体13的内横截面17于是大于由该或每个轴承垫15包围的催化器本体12的外横截面。在将催化器本体12以及该或每个轴承垫15布置在壳体13中之后，在壳体13与催化器本体12之间形成压配合的情况下，在形成槽状凹部16的情况下，在一些区段中的壳体13在槽状凹部16的区域中被压缩。
在该变型方案中，需要更大的力来压缩壳体，因为槽状凹部16仍须在壳体13的限定的轴向位置中形成。在这种情况下，特别需要在流动入口侧面端部18和流动出口侧面端部19的区域中支撑壳体13，以便防止在槽状凹部16的外侧的壳体13的限定的外轮廓或限定的外横截面20变形。
因此，本发明的目的是在包含陶瓷催化器本体12和金属壳体13的催化器单元10上将金属壳体13在一些区段中经由槽状凹部16缩回，以便由此提供壳体13与催化器本体12在凹部16的区域中的按压。在这些槽状凹部16的外侧，壳体13的限定的外横截面20保持不变。于是，可无问题地将催化器单元10集成在废气催化转化器中并且将废气催化转化器连接至内燃机的废气系统的其它组件。因为如下事实，即在壳体13与催化器本体12之间的压配合仅在槽状凹部16的区域中形成，在通流方向或轴向方向上持续看到的轴承垫15可被省略。相应地，轴承垫15仅在催化器本体12与金属壳体13之间形成压配合的区域中包围催化器本体12。此外，在轴向方向上看，可将呈孔和/或槽形式的间隙引入壳体13中，因此可进一步减少用于金属壳体13并且最终用于催化器单元的重量和材料成本。
壳体13的出口和/或入口可以通过形变，特别是按压或加宽而关于外部尺寸被校准到限定的尺寸。
附图标记清单
10 催化器单元
11 通流方向
12 催化器本体
13 壳体
14 外横截面
15 轴承垫
16 凹部
17 内横截面
18 面端部
19 面端部
20 外横截面
21 间隙。

Claims (11)

1.一种用于废气催化转化器的催化器单元(10)，具有废气流动通过的陶瓷催化器本体(12)，并且具有金属壳体(13)，在垂直于所述催化器本体(12)的通流方向(11)上看，其至少在一些区段中包围所述催化器本体(12)，其中，在垂直于所述催化器本体(12)的通流方向(11)上看，至少一个轴承垫(15)位于所述催化器本体(12)与所述壳体(13)之间，其特征在于：所述催化器本体(12)垂直于其通流方向在中间布置所述或每个轴承垫(15)的情况下经由压配合以力配合的方式保持在所述壳体(13)中，即以这样的方式使得在所述催化器本体(12)的通流方向(11)上看，在所述壳体与所述催化器本体之间的所述压配合仅在限定的轴向位置中形成，其中，所述壳体(13)在所述限定的轴向位置中包含槽状凹部(16)以用于在一些区段中减小所述壳体(13)的内横截面(17)，并且其中，在所述壳体(13)与所述催化器本体(12)之间的所述压配合仅在所述槽状凹部(16)的区域中形成。
2.根据权利要求1所述的催化器单元，其特征在于：在所述催化器本体(12)的通流方向(11)上看，仅在所述壳体(13)的槽状凹部(16)的区域中，至少一个轴承垫(15)位于所述催化器本体(12)与所述壳体(13)之间。
3.根据权利要求1或2所述的催化器单元，其特征在于：在所述催化器本体(12)的通流方向(11)上看，所述壳体(13)在所述槽状凹部(16)之间具有限定的外横截面(20)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的催化器单元，其特征在于：在所述催化器本体(12)的通流方向(11)上看，间隙(21)在第一所述槽状凹部(16)的下游与邻近的槽状凹部(16)的上游被引入至所述壳体中。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的催化器单元，其特征在于：轴承垫(15)仅插入在所述槽状凹部(16)的区域中。
6.一种带有多个根据权利要求1至5中任一项所述的催化器单元(10)的废气催化转化器。
7.一种用于生产根据权利要求1至4中任一项所述的催化器单元的方法，带有至少以下步骤：
a) 提供陶瓷催化器本体；
b) 提供金属壳体；
c) 提供至少一个轴承垫；
d) 在所述壳体与所述催化器本体之间形成所述压配合的情况下将所述陶瓷催化器本体和所述或每个轴承垫布置在所述金属壳体中。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：提供带有在其限定的轴向位置中的槽状凹部的壳体，其中，在所述槽状凹部的区域中的所述壳体的内横截面小于由在如下轴向位置中的所述或每个轴承垫包围的所述催化器本体的外横截面，在所述轴向位置中在所述壳体与所述催化器本体之间将形成所述压配合，使得当所述催化器本体和所述或每个轴承垫布置在所述壳体中时，在所述壳体与所述催化器本体之间的所述压配合自动形成。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：提供带有在其限定的轴向位置中的槽状凹部的壳体，其中，所述壳体在所述槽状凹部的区域中的内横截面大于由在如下轴向位置中的所述或每个轴承垫包围的所述催化器本体的外横截面，在所述轴向位置中在所述壳体与所述催化器本体之间将形成所述压配合，其中，在将所述催化器本体和所述或每个轴承垫布置在所述壳体中之后，在所述壳体和所述催化器本体之间形成压配合的情况下，所述壳体在所述槽状凹部的区域中在一些区段中被压缩并且因此塑性变形。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：提供不带有槽状凹部的壳体，其中，所述壳体的内横截面大于由所述或每个轴承垫包围的所述催化器本体的外横截面，其中，在将所述催化器本体和所述或每个轴承垫布置在所述壳体中之后，在形成所述槽状凹部和形成在所述壳体与所述催化器本体之间的压配合的情况下，所述壳体在一些区段中被压缩。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其特征在于：所述壳体在所述入口和出口区域中的外部尺寸通过形变，特别是通过按压或加宽来被校准到限定的尺寸。
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