DE102004042078A1

DE102004042078A1 - Gehäuse für einen von Abgas durchströmten Körper sowie Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses für einen von Abgas durchströmten Körper

Info

Publication number: DE102004042078A1
Application number: DE102004042078A
Authority: DE
Inventors: Peter Kroner; Stephan Gross
Original assignee: Zeuna Starker GmbH and Co KG
Current assignee: Arvin Industries Deutschland GmbH
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2006-03-02

Abstract

Bei einem Gehäuse (10) für einen von Abgas durchströmten Körper (12), insbesondere für ein keramisches Substrat, ist vorgesehen, daß das Gehäuse aus mindestens drei Teilen (16, 18, 20) besteht, die jeweils, betrachtet in einem Querschnitt durch das Gehäuse, einen Biegungsbereich (22) und beiderseits davon einen Verbindungsbereich (24, 26) aufweisen, wobei jeder Verbindungsbereich (24, 26) eines Gehäuseteils (16, 18, 20) sich mit einem Verbindungsbereich (26, 24) des benachbarten Gehäuseteils (16, 18, 20) überlappt. Es ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für einen von Abgas durchströmten Körper, insbesondere für ein keramisches Substrat. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für einen von Abgas durchströmten Körper, insbesondere für ein Substrat für einen Dieselpartikelfilter oder Katalysator.
Das Gehäuse hat zum einen die Aufgabe, den Körper gasdicht zu umschließen. Zum anderen hat das Gehäuse die Aufgabe, den mechanischen Halt für den Körper zu gewährleisten. Zu diesem Zweck muß dieser möglichst gleichmäßig umschlossen werden. Wird der Körper nicht fest genug vom Gehäuse umschlossen, kann sich der Körper im Betrieb der Abgasanlage relativ zum Gehäuse bewegen. Dies führt langfristig dazu, daß der Körper am Gehäuse anschlägt, was zur Zerstörung des Körpers führt. Wenn der Körper vom Gehäuse zu eng umschlossen wird, kann es bereits bei der Herstellung zu lokalen Zerstörungen des Körpers führen. Die sich dabei vom Körper lösenden Partikel führen langfristig zu größeren Schäden am Körper, da der den Körper durchquerende Abgasstrom die Partikel mitzunehmen versucht.

Aus der DE 199 45 350 sind ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysatormantels sowie ein Katalysatormantel bekannt. Hierbei werden zwei Gehäuseteile bereitgestellt, deren einander zugeordnete Längsränder als Schiebesitze ausgebildet sind. Die beiden Gehäuseteile werden dann um das Katalysatorsubstrat herum zusammengesetzt und so weit zusammengepreßt, bis ein konstanter Lagerspalt im Bereich der Schiebesitze erhalten ist. Anschließend werden die beiden Gehäuseteile gefügt. Nachteilig bei dem bekannten Gehäuse ist, daß keinerlei Möglichkeit besteht, Herstellungstoleranzen auszugleichen. Zwischen dem Gehäuse und dem Katalysatorsubstrat ist üblicherweise eine Lagermatte angeordnet. Etwaige Toleranzen hinsichtlich der Dicke der Lagermatte können bei dem bekannten Verfahren nicht berücksichtigt werden, da beim Schließen des Gehäuses ein konstanter Lagerspalt eingestellt wird. Auch lassen sich etwaige Toleranzen hinsichtlich der Länge der Gehäuseteile nicht kompensieren.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Gehäuse sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gehäuses zu schaffen, mittels dem der Körper im Inneren des Gehäuses möglichst gleichmäßig eingespannt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Gehäuse für einen von Abgas durchströmten Körper vorgesehen, insbesondere für ein keramisches Substrat, wobei das Gehäuse aus mindestens drei Teilen besteht, die jeweils, betrachtet in einem Querschnitt durch das Gehäuse, einen Biegungsbereich und beiderseits davon einen Verbindungsbereich aufweisen, und wobei jeder Verbindungsbereich eines Gehäuseteils sich mit einem Verbindungsbereich des benachbarten Gehäuseteils überlappt. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Einspannung des Körpers im Inneren des Gehäuses dadurch verbessert werden kann, daß eine höhere Anzahl von einzelnen Gehäuseteilen verwendet wird. Insofern wendet sich die Erfindung von den üblichen Bestrebungen ab, ein Bauteil aus so wenig Einzelteilen wie möglich herzustellen. Insbesondere bei Körpern mit komplizierteren geometrischen Formen, beispielsweise Substraten mit einem etwa dreieckigen Querschnitt, ist es vorteilhaft, für jeden Außenbereich des Substrates, der eine hohe Krümmung aufweist, also im Querschnitt betrachtet für die „Ecken" des Substrates, ein eigenes Gehäuseteil vorzusehen. Dies ermöglicht, in den für die Einspannung besonders wichtigen Außenbereichen des Substrates jeweils die optimale Schließkraft einstellen zu können.

Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist erfindungsgemäß auch ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses für einen von Abgas durchströmten Körper vorgesehen, insbesondere für ein Substrat für einen Dieselpartikelfilter oder Katalysator, wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält: Zunächst werden mindestens drei Gehäuseteile um den Körper herum angeordnet, die jeweils, betrachtet in einem Querschnitt durch das Gehäuse, einen Biegungsbereich und beiderseits davon einen Verbindungsbereich aufweisen. Dann wird auf die Biegungsbereiche gedrückt, bis eine vorbestimmte Schließkraft erreicht ist. Schließlich werden die einander überlappenden Verbindungsbereiche fest miteinander verbunden. Indem die Schließkraft auf die Biegungsbereiche der Gehäuseteile aufgebracht wird, kann die sich ergebende Einspannung des Körpers im Inneren des Gehäuses sehr präzise gesteuert werden. Da die Außenfläche des Körpers bekannt ist, kann mit geringem Aufwand ein vorgegebener Schließdruck oder Einspanndruck zwischen dem Körper und dem Gehäuse eingestellt werden, so daß eine zwischen Gehäuse und Körper angeordnete Lagermatte mit dem notwendigen Druck beaufschlagt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:
1 schematisch einen Querschnitt durch ein Gehäuse; und
2 ein Gehäuseteil des in 1 gezeigten Gehäuses im abgewickelten Zustand.
In 1 ist schematisch ein Gehäuse 10 gezeigt, welches einen Körper 12 umgibt, der dafür vorgesehen ist, vom Abgas einer Verbrennungskraftmaschine durchströmt zu werden. Beim Körper 12 kann es sich insbesondere um einen Keramikkörper für einen Dieselpartikelfilter oder Katalysator handeln. Der Körper 12 ist von einer Matte 14 umgeben, die beispielsweise eine Quell- oder Lagermatte sein kann. Bei der gezeigten Ausführungsform hat der Körper 12 in der Querschnittsansicht von 1 einen etwa dreieckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken. Grundsätzlich sind auch andere Querschnittsformen möglich. Allgemein ausgedrückt kann der Körper 12 einen nahezu beliebigen polygonförmigen Querschnitt haben.
Das Gehäuse 10 besteht aus drei Gehäuseteilen 16, 18, 20, wobei bei einer anderen geometrischen Form des Körpers 12 auch mehr als drei Gehäuseteile verwendet werden können. Jedes Gehäuseteil besteht aus Blech mit einer Wandstärke im Bereich zwischen etwa 1,0 und 2,0 mm und ist an die Außenkontur des Körpers 12 angepaßt. Somit weist jedes Gehäuseteil einen Biegungsbereich 22 auf (siehe 2), in welchem der Verlauf des entsprechenden Gehäuseteils an die Außenkontur des Körpers 12 angepaßt ist. Grundsätzlich können die Gehäuseteile in Abhängigkeit von den Anforderungen auch mit anderen Wandstärken verwendet werden.
Beiderseits des Biegungsbereichs 22 ist jedes Gehäuseteil 16, 18, 20 mit einem Verbindungsbereich 24, 26 versehen, der sich mit dem Verbindungsbereich des jeweils benachbarten Gehäuseteils in einem Randbereich überlappt. Der Verbindungsbereich 24 ist dabei in Verlängerung des entsprechenden Gehäuseteils ausgeführt, so daß kein Absatz zum Biegungsbereich 22 hin erkennbar ist. Der entgegengesetzte Verbindungsbereich 26 ist dagegen um die Wandstärke des Gehäuseteils gegenüber der Erstreckungsebene des Gehäuseteils abgesetzt. Die Überlappung kann auch entgegen dem Uhrzeigersinn ausgeführt werden.
In 1 ist zu sehen, wie das Gehäuse zusammengesetzt wird. Die Gehäuseteile 16, 18, 20 werden um den mit der Matte 14 versehenen Körper 12 herum angeordnet, so daß sich die Verbindungsbereiche 24, 26 überlappen. Dann werden die drei Gehäuseteile 16, 18, 20 von außen mit einer Schließkraft F beaufschlagt. Die Schließkraft F wird im Bereich der maximalen Krümmung der Außenkontur des Körpers 12 in einer Richtung hin zum Krümmungsmittelpunkt bzw. geometrischen Schwerpunkt aufgebracht. Um eine gleichmäßige Krafteinleitung zu gewährleisten, sind Druckstücke 28 vorgesehen. Die Schließkraft F wird kraftgesteuert aufgebracht, bis der gewünschte Schließdruck zwischen den Gehäuseteilen 16, 18, 20 und der Matte 14 sowie dem Körper 12 erreicht ist. Der mit der Schließkraft erreichte Schließdruck liegt in der Größenordnung von 1 bis 15 bar, vorzugsweise 4 bis 8 bar. Dann werden die einander überlappenden Verbindungsbereiche 24, 26 der verschiedenen Gehäuseteile 16, 18, 20 miteinander verschweißt. Alternativ können die Verbindungsbereiche auch miteinander verlötet oder mechanisch auf andere Weise miteinander verbunden werden.
Ein besonderer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß die Schließkraft auf die Bereiche der Außenkontur des Körpers 12 aufgebracht werden, welche die stärkste Krümmung aufweisen. Dagegen liegen die Verbindungsbereiche zwischen den einzelnen Gehäuseteilen in Bereichen mit sehr geringer Krümmung der Außenkontur des Körpers. Da die Schließkraft in den stark gekrümmten Bereichen der Außenkontur des Körpers aufgebracht wird, läßt sie sich in diesen für das Einspannen des Körpers im Gehäuse sehr kritischen Abschnitten sehr genau kontrollieren.

10: Gehäuse
12: Körper
14: Matte
16: Gehäuseteil
18: Gehäuseteil
20: Gehäuseteil
22: Biegungsbereich
24: Verbindungsbereich
26: Verbindungsbereich
28: Druckstück

Claims

Gehäuse (10) für einen von Abgas durchströmten Körper (12), insbesondere für ein keramisches Substrat, wobei das Gehäuse aus mindestens drei Teilen (16, 18, 20) besteht, die jeweils, betrachtet in einem Querschnitt durch das Gehäuse, einen Biegungsbereich (22) und beiderseits davon einen Verbindungsbereich (24, 26) aufweisen, und wobei jeder Verbindungsbereich (24, 26) eines Gehäuseteils (16, 18, 20) sich mit einem Verbindungsbereich (26, 24) des benachbarten Gehäuseteils (16, 18, 20) überlappt.
Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden einander überlappenden Verbindungsbereichen der eine (26) gerade in das Gehäuseteil (16, 18, 20) übergeht und der andere (24) abgesetzt ist.
Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der abgesetzte Verbindungsbereich (26) um die Wandstärke des Gehäuseteils (16, 18, 20) abgesetzt ist.
Gehäuse nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gehäuseteil einen gerade übergehenden Verbindungsbereich (24) und einen abgesetzten Verbindungsbereich (26) aufweist.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (10) ein Körper (12) angeordnet ist, bestehend insbesondere aus einen keramischen Substrat, und daß zwischen dem Gehäuse (10) und dem Körper (12) eine Matte (14) angeordnet ist.
Gehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte (14) annähernd gleichmäßig zwischen dem Gehäuse (10) und dem Körper (12) eingespannt ist.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Gehäuseteile (16, 18, 20) im Bereich zwischen etwa 1,2 mm und etwa 1,5 mm liegt.
Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses (10) für einen von Abgas durchströmten Körper, insbesondere für einen Körper (12) für einen Dieselpartikelfilter oder Katalysator, wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält: – es werden mindestens drei Gehäuseteile (16, 18, 20) um den Körper (12) herum angeordnet, die jeweils, betrachtet in einem Querschnitt durch das Gehäuse (10), einen Biegungsbereich (22) und beiderseits davon einen Verbindungsbereich (24, 26) aufweisen; – es wird auf die Biegungsbereiche (22) gedrückt, bis eine vorbestimmte Schließkraft erreicht ist; – es werden die einander überlappenden Verbindungsbereiche (24, 26) miteinander fest verbunden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungsrichtung der auf die Biegungsbereiche (22) ausgeübten Schließkraft etwa durch den Krümmungsmittelpunkt bzw. geometrischen Schwerpunkt der Biegungsbereiche (22) verläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Körper (12) und den Gehäuseteilen (10) eine Matte (14) angeordnet wird und daß die Schließkraft so bestimmt wird, daß ein Schließdruck in der Größenordnung von 1 bis 15 bar erreicht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbereiche (24, 26) miteinander verschweißt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbereiche (24, 26) miteinander verlötet werden.