DE102005009749A1 - Housing for e.g. catalyser, has area having high wall thickness and flexural rigidity compared to other area, where former area has metal strip that is fastened to housing made of sheet metal - Google Patents

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Abstract

The housing has an area (20) having high wall thickness compared to the other area (22). The area (20) thus has high flexural rigidity compared to the other areas, where housing is made of sheet metal. The area (20) has small curvature and a cross section of the housing is in the form of a triangle with round corners, where the area (20) is arranged at sides of the housing. The area (20) has a metal strip fastened to the housing.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein Bauteil einer Abgasanlage, insbesondere für Katalysatoren oder Filter, wobei das Gehäuse aus Blech besteht.The The invention relates to a housing for a component an exhaust system, in particular for catalysts or filters, the case made of sheet metal.

Die Gehäuse für Katalysatoren oder Filter haben, im Querschnitt betrachtet, meist eine Kontur, die aus Strecken mit vergleichsweise geringer Krümmung und aus Strecken mit größerer Krümmung zusammengesetzt ist. Ein Beispiel ist ein Gehäuse mit einem elliptischen Querschnitt, der im Querschnitt betrachtet aus zwei Strecken mit vergleichsweise großer Krümmung (nämlich im Bereich der Hauptscheitel der Ellipse) und zwei Strecken mit vergleichsweise geringer Krümmung (nämlich im Bereich der Nebenscheitel) besteht, die einander abwechseln. Ein solches Gehäuse besteht üblicherweise aus einem Blechmantel, der um den Körper des Katalysators oder Filters gewickelt und verschlossen wird, sowie einem Einlaß- und einem Auslaßtrichter. Der Körper des Katalysators oder Filters besteht meist aus Keramik, weshalb er empfindlich gegen lokale mechanische Beanspruchung ist. Aus diesem Grunde ist zwischen dem Körper und dem Gehäuse meist eine Fasermatte angeordnet, die den Körper schützt.The casing for catalysts or filters, viewed in cross-section, usually have a contour that from stretches with comparatively little curvature and from stretches with composed of greater curvature is. An example is a housing with an elliptical cross section, viewed in cross section two stretches of comparatively large curvature (namely in the area of the main apex) the ellipse) and two sections with comparatively small curvature (namely in the Area of the minor vertices), which alternate with each other. One such housing usually exists from a metal jacket, which is around the body of the catalyst or Filters is wound and sealed, and an inlet and a Discharge spouts. Of the body The catalyst or filter is usually made of ceramic, which is why it is sensitive to local mechanical stress. For this reason is between the body and the housing mostly a fiber mat is arranged, which protects the body.

Für eine hohe Lebensdauer des Katalysators oder Filters ist es erforderlich, daß der Katalysatorkörper oder Filterkörper mit möglichst gleichmäßigem Druck innerhalb des Gehäuses aufgenommen ist. Eine gleichmäßige Einspannung des Körpers innerhalb des Gehäuses läßt sich über eine lange Betriebsdauer einigermaßen zuverlässig nur bei einem kreisförmigen Querschnitt des Körpers und des Gehäuses erhalten. Wenn dagegen der Körper einen komplexeren Querschnitt hat, beispielsweise elliptisch, oval, trioval (ähnlich einem Dreieck mit abgerundeten Spitzen und leicht gekrümmten Seiten) oder noch komplexer (beispielsweise kartoffelförmig), läßt sich der Körper mit den bekannten Gehäusen nicht oder nur sehr schwer gleichmäßig einspannen. Die Bereiche des Gehäuses, die mit einer geringeren Krümmung ausgeführt sind, also im Fall des obigen Beispiels eines elliptischen Gehäuses die Bereiche der Nebenscheitel, setzen dem Druck, der von der komprimierten Fasermatte nach außen ausgeübt wird, nur einen vergleichsweise geringen Widerstand entgegen. Selbst wenn das Gehäuse zum Zeitpunkt der Herstellung den gewünschten Druck auf die Fasermatte ausübt, kann nicht zuverlässig verhindert werden, daß das Gehäuse in den Bereichen geringer Krümmung auffedert, so daß die Fasermitte in diesen Bereichen nicht in dem notwendigen Maß zusammengedrückt wird. Dies führt dazu, daß das Abgas am Katalysator oder Filter vorbeiströmen kann, was langfristig zu einer Erosion der Fasermatte führt. In den Bereichen des Gehäuses, die eine starke Krümmung aufweisen, also im obigen Beispiel die Bereiche der Hauptscheitel, setzt das Gehäuse der Fasermatte einen vergleichsweise hohen Widerstand entgegen. Falls die Fasermatte oder der Körper mit ihren Abmessungen am oberen Bereich der fertigungstechnisch vorgesehenen Toleranz liegen, kann dies dazu führen, daß das Gehäuse einen übermäßig hohen Druck auf den Körper ausübt, da es in diesen Bereichen kaum nachgeben kann und ein Toleranzausgleich nicht möglich ist. Der Körper oder die Fasermatte können dadurch beschädigt werden.For a high Life of the catalyst or filter, it is necessary that the catalyst body or filter body with as possible even pressure inside the case is included. A uniform clamping of the body inside the case can be over a long service life reasonably reliable only with a circular Cross section of the body and the housing receive. If, on the other hand, the body has a more complex cross-section, for example elliptical, oval, trioval (similar a triangle with rounded tips and slightly curved sides) or even more complex (for example, potato-shaped), the body can be with the known housings not or only very hard to clamp evenly. The areas of the housing, those with a lower curvature accomplished are, so in the case of the above example of an elliptical housing the Areas of the minor vertex, put the pressure of the compressed Fiber mat to the outside is exercised, only a comparatively low resistance. Even if the housing at the time of manufacture the desired pressure on the fiber mat exerts can not be reliable be prevented that the casing in the areas of low curvature rebounded, so that the Fiber center is not compressed in these areas to the extent necessary. this leads to that the Exhaust gas can flow past the catalytic converter or filter, which in the long term too an erosion of the fiber mat leads. In the areas of the housing, the one big curvature in the example above, the areas of the main vertices, sets the case the fiber mat a comparatively high resistance. If the fiber mat or the body with their dimensions at the top of the manufacturing technology provided tolerance may cause the housing exerts an excessive pressure on the body, as it can hardly yield in these areas and a tolerance compensation not possible is. The body or the fiber mat can damaged by it become.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Gehäuse zu schaffen, welches einerseits gewährleistet, daß ein ausreichend hoher Druck auf die Fasermatte ausgeübt wird, andererseits jedoch gewährleistet, daß keine übermäßigen Belastungen auf den im Gehäuse aufgenommenen Körper ausgeübt werden.The The object of the invention is to provide a housing, which on the one hand guaranteed the existence sufficiently high pressure is exerted on the fiber mat, on the other hand, however guaranteed that no excessive loads on the inside of the case absorbed body exercised become.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Gehäuse der eingangs genannten Art vorgesehen, daß es Bereiche aufweist, in denen die Wandstärke gegenüber anderen Bereichen vergrößert ist, so daß auch die Biegesteifigkeit in diesen Bereichen gegenüber anderen Bereichen vergrößert ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Verwendung von Bereichen unterschiedlicher Biegesteifigkeit es ermöglicht, die Fasermatte und damit den Körper besonders gleichmäßig einzuspannen. Die Bereiche des Gehäuses, die eine vergleichsweise geringe Krümmung aufweisen, werden mit einer größeren Biegesteifigkeit ausgeführt als andere Bereiche, in denen die Krümmung größer ist. Bezogen auf das oben genannte Beispiel eines Gehäuses mit einem elliptischen Querschnitt bedeutet dies, daß das Gehäuse in den Bereichen der Nebenscheitel mit einer größeren Biegesteifigkeit ausgeführt ist als in den Bereichen der Hauptscheitel. Dieser Verlauf der Biegesteifigkeit des Gehäuses führt dazu, daß das Gehäuse in den Bereichen mit geringer Krümmung nicht so leicht von der komprimierten Fasermatte nach außen gedrückt werden kann, während es in den Bereichen, in denen es einer "Spitze" des Körpers gegenüberliegt, vergleichsweise nachgiebig ist.to solution This object is achieved according to the invention at a casing of the type mentioned above, that it has areas in those the wall thickness across from other areas is enlarged, so that too the flexural rigidity in these areas is increased over other areas. The Invention is based on the recognition that the use of areas different bending stiffness it allows the fiber mat and with it the body to clamp particularly evenly. The areas of the housing, which have a comparatively small curvature, are with a greater flexural rigidity accomplished than other areas where the curvature is greater. Related to the above called example of a housing with an elliptical cross-section, this means that the housing in the Areas of the minor vertices is designed with a greater bending stiffness as in the areas of the main crest. This course of bending stiffness of the housing leads to, that this casing in the areas with low curvature not so easily pushed outward by the compressed fiber mat can, while in the areas where it is opposite to a "tip" of the body, relatively yielding is.

Unter dem Begriff „vergrößerte Wandstärke" wird ein Bereich des Gehäuses verstanden, in welchem die Wandstärke größer ist als in anderen, benachbarten Bereichen. Unter dem Begriff „Bereich geringerer Krümmung" wird ein Bereich des Gehäuses verstanden, in welchem der Krümmungsradius größer ist als in anderen, benachbarten Bereichen. Umgekehrt weist ein „Bereich größerer Krümmung" einen Krümmungsradius auf, der kleiner ist als der Krümmungsradius in anderen, benachbarten Bereichen. In gleicher Weise wird unter dem Begriff „Bereich geringerer Biegesteifigkeit" ein Bereich des Gehäuses verstanden, in welchem die Biegesteifigkeit kleiner ist als in anderen, benachbarten „Bereichen größerer Biegesteifigkeit".The term "increased wall thickness" is understood to mean a region of the housing in which the wall thickness is greater than in other, adjacent regions. The term "region of lower curvature" is understood to mean a region of the housing in which the radius of curvature is greater than in other, neighboring areas. Conversely, an "area of greater curvature" has a radius of curvature that is smaller than the radius of curvature in other adjacent areas chen. In the same way, the term "area of lower bending stiffness" is understood to mean an area of the housing in which the bending stiffness is smaller than in other, adjacent "areas of greater bending stiffness".

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Bereiche erhöhter Wandstärke dadurch erhalten werden, daß das Gehäuse in einigen Bereichen doppellagig ausgeführt ist. Die doppellagigen Bereiche sind vorzugsweise gebildet durch einen separaten Blechstreifen, der am Gehäuse befestigt ist, beispielsweise durch Punktschweißen. Dies ermöglicht es, mit geringem Herstellungsaufwand lokal in den gewünschten Bereichen die gewünschte hohe Biegesteifigkeit zu erzielen.According to one preferred embodiment of Invention is provided that the Areas of increased Wall thickness be obtained that the casing is double-layered in some areas. The two-ply Areas are preferably formed by a separate sheet metal strip, the on the housing is fixed, for example by spot welding. This makes it possible Locally in desired with low production cost Areas the desired to achieve high bending stiffness.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.advantageous Embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:The Invention will be described below with reference to two embodiments, the in the attached Drawings are shown. In these show:

1 einen schematischen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gehäuse gemäß einer ersten Ausführungsform; 1 a schematic cross section through an inventive housing according to a first embodiment;

2 den abgewickelten Mantel des Gehäuses von 1; und 2 the unwound coat of the housing from 1 ; and

3 einen schematischen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gehäuse gemäß einer zweiten Ausführungsform. 3 a schematic cross section through an inventive housing according to a second embodiment.

In 1 ist im Querschnitt ein Gehäuse 10 gezeigt, in welchem ein Körper 12 aufgenommen ist. Beim Körper 12 kann es sich um einen Katalysator oder um einen Filter handeln, der senkrecht zur Zeichenebene von 1 von Abgas durchströmt wird. Zwischen dem Gehäuse 10 und dem Körper 12 ist eine Fasermatte 14 angeordnet, die zwischen dem Gehäuse 10 und dem Körper 12 gleichmäßig komprimiert ist, so daß sie unter einer Vorspannung steht.In 1 is a housing in cross section 10 shown in which a body 12 is included. By the body 12 it may be a catalyst or a filter perpendicular to the plane of 1 is flowed through by exhaust gas. Between the case 10 and the body 12 is a fiber mat 14 arranged between the housing 10 and the body 12 is evenly compressed so that it is under a bias.

Das Gehäuse 10 weist einen Mantel 16 aus Blech auf (siehe auch 2), der um den Körper 12 und die Fasermatte 14 herumgewickelt und durch eine Schweißnaht 18 verschlossen ist. An den Rändern 19 des Mantels ist ein (nicht dargestellter) Einlaß- bzw. Auslaßtrichter angebracht, so daß das Gehäuse geschlossen ist.The housing 10 has a coat 16 made of sheet metal (see also 2 ), which is around the body 12 and the fiber mat 14 wrapped around and through a weld 18 is closed. At the edges 19 of the shell is mounted (not shown) inlet and outlet funnel, so that the housing is closed.

Da in dem in 1 gezeigten Beispiel der Körper 12 einen "triovalen" Querschnitt hat, hat auch das Gehäuse 10 einen triovalen Querschnitt, ähnelt also einem Dreieck mit abgerundeten Spitzen und gekrümmten Seiten. Der Mantel 16 weist also drei Bereiche 20 mit geringerer Krümmung und drei Bereiche 22 mit größerer Krümmung auf, die abwechselnd angeordnet sind. In den Bereichen 20 geringerer Krümmung ist jeweils ein Blechstreifen 24 angebracht, der mit dem Mantel 16 durch mehrere Schweißpunkte 26 verbunden ist, so daß ein Bereich größerer Wandstärke erhalten ist; in den Bereichen 22 weist der Mantel eine „normale" und damit gegenüber den Bereichen 20 geringere Wandstärke auf. Wie in 2 zu sehen ist, erstrecken sich die Blechstreifen 24 nicht über die gesamte Länge des Mantels 16, sondern enden im Abstand von den Rändern 19. Dadurch beeinträchtigen sie die Befestigung der Einlaß- und Auslaßtrichter nicht. Die Blechstreifen sind insbesondere in den Bereichen des Mantels 16 erforderlich, die an der Fasermatte 14 anliegen.As in the in 1 shown example of the body 12 has a "triovalen" cross section, also has the housing 10 a trioval cross section, resembles a triangle with rounded tips and curved sides. The coat 16 has three areas 20 with less curvature and three areas 22 with greater curvature, which are arranged alternately. In the fields of 20 lesser curvature is in each case a metal strip 24 attached, with the coat 16 through several welds 26 is connected, so that a region of greater wall thickness is obtained; in the fields of 22 The coat has a "normal" and therefore opposite the areas 20 lower wall thickness. As in 2 can be seen, the metal strips extend 24 not over the entire length of the coat 16 but end at a distance from the edges 19 , As a result, they do not affect the attachment of the inlet and outlet funnels. The metal strips are particularly in the areas of the shell 16 required at the fiber mat 14 issue.

Aufgrund der Blechstreifen 24 ist das Gehäuse 10 in den Bereichen 20 geringerer Krümmung doppellagig ausgeführt. Dadurch weist das Gehäuse 10 in den Bereichen 20 größerer Wandstärke eine größere Biegesteifigkeit auf als in den Bereichen 22 geringerer Wandstärke. Somit können die Bereiche 20 auf die Fasermatte 14 einen größeren Druck ausüben, so daß die Fasermatte unter der gewünschten Vorspannung gehalten wird. Dagegen sind die Bereiche 22 vergleichsweise nachgiebig, so daß sie sich gut an die Kontur des Körpers 12 anpassen, ohne diesen mechanisch übermäßig stark zu beanspruchen.Due to the metal strips 24 is the case 10 in the fields of 20 lower curvature double-layered executed. This shows the case 10 in the fields of 20 greater wall thickness on a greater flexural rigidity than in the areas 22 lower wall thickness. Thus, the areas 20 on the fiber mat 14 exert a greater pressure, so that the fiber mat is kept under the desired bias. On the other hand are the areas 22 comparatively yielding, so that it adapts well to the contour of the body 12 adjust without putting too much mechanical strain on it.

Die Wandstärke des Mantels 16 wird geringer gewählt als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Gehäusen, um in den Bereichen 22 von einer geringeren Biegesteifigkeit profitieren zu können. Für den Mantel 16 kann Blech mit einer Dicke von etwa 1 mm verwendet werden. Für die Blechstreifen 24 kann Blech mit einer Dicke von etwa 0,5 mm verwendet werden.The wall thickness of the jacket 16 is chosen to be lower than in the known from the prior art housings in the areas 22 to benefit from a lower flexural rigidity. For the coat 16 Sheet metal with a thickness of about 1 mm can be used. For the metal strips 24 sheet metal with a thickness of about 0.5 mm can be used.

In 3 ist schematisch eine Ausführungsform gezeigt, bei der das Gehäuse einen ovalen Querschnitt hat. In den einander diametral gegenüberliegenden Bereichen 20 größerer Wandstärke ist jeweils ein Blechstreifen 24 angebracht. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform sind die Blechstreifen im Inneren des Gehäuses angeordnet.In 3 is schematically shown an embodiment in which the housing has an oval cross-section. In the diametrically opposite areas 20 larger wall thickness is each a metal strip 24 appropriate. In contrast to the first embodiment, the metal strips are arranged in the interior of the housing.

Gemäß nicht dargestellter weiterer Ausführungsformen kann das Gehäuse auch einen elliptischen Querschnitt oder einen sogenannten Kartoffel-Querschnitt haben, also einen Querschnitt, der gebildet ist durch eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden, unterschiedlichen Krümmungen, so daß sich ein unregelmäßiger Körper ergibt, dessen Außenkurve jedoch keine Wendepunkte aufweist.Not according to illustrated further embodiments can the case also an elliptical cross section or a so-called potato cross-section have, so a cross section, which is formed by a variety of successive, different curvatures, so that a irregular body, its outer curve however, has no turning points.

1010
Gehäusecasing
1212
Körperbody
1414
Fasermattefiber mat
1616
Mantelcoat
1818
SchweißnahtWeld
1919
Randedge
2020
Bereich größerer WandstärkeArea larger wall thickness
2222
Bereich geringerer WandstärkeArea lower wall thickness
2424
Blechstreifenmetal strip
2626
SchweißpunktWeldingSpot

Claims (16)

Gehäuse (10) für ein Bauteil einer Abgasanlage, insbesondere für Katalysatoren oder Filter, wobei das Gehäuse (10) aus Blech besteht, dadurch gekennzeichnet, daß es Bereiche (20) aufweist, in denen die Wandstärke gegenüber anderen Bereichen (22) vergrößert ist, so daß auch die Biegesteifigkeit in diesen Bereichen (20) gegenüber anderen Bereichen (22) vergrößert ist.Casing ( 10 ) for a component of an exhaust system, in particular for catalysts or filters, wherein the housing ( 10 ) is made of sheet metal, characterized in that it has areas ( 20 ), in which the wall thickness in relation to other areas ( 22 ), so that the bending stiffness in these areas ( 20 ) compared to other areas ( 22 ) is enlarged. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) Bereiche (20) aufweist, in denen die Krümmung geringer ist als in anderen Bereichen (22), und daß die Bereiche (20) größerer Wandstärke zusammenfallen mit Bereichen (20) geringerer Krümmung.Housing according to claim 1, characterized in that the housing ( 10 ) Areas ( 20 ), in which the curvature is smaller than in other areas ( 22 ), and that the areas ( 20 ) greater wall thickness coincide with areas ( 20 ) lower curvature. Gehäuse nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen ovalen oder elliptischen Querschnitt hat und daß die Bereiche (20) größerer Wandstärke mit den Nebenscheiteln des Gehäuses zusammenfallen.Housing according to claim 1 or claim 2, characterized in that the housing has an oval or elliptical cross section and that the areas ( 20 ) greater wall thickness coincide with the side apexes of the housing. Gehäuse nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Querschnitt in der Form eines Dreiecks mit runden Ecken und leicht gekrümmten Seiten hat und daß die Bereiche (20) größerer Wandstärke an den Seiten angeordnet sind.Housing according to claim 1 or claim 2, characterized in that the housing has a cross-section in the shape of a triangle with rounded corners and slightly curved sides and that the areas ( 20 ) of greater wall thickness are arranged on the sides. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse in den Bereichen (20) größerer Wandstärke doppellagig ausgeführt ist.Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the housing in the areas ( 20 ) larger wall thickness is executed double-layered. Gehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (20) größerer Wandstärke einen separaten Blechstreifen (24) aufweisen, der am Gehäuse (10) befestigt ist.Housing according to claim 5, characterized in that the areas ( 20 ) greater wall thickness a separate sheet metal strip ( 24 ), which on the housing ( 10 ) is attached. Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen (24) auf der Innenseite des Gehäuses (10) angebracht ist.Housing according to Claim 6, characterized in that the metal strip ( 24 ) on the inside of the housing ( 10 ) is attached. Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen (24) auf der Außenseite des Gehäuses (10) angebracht ist.Housing according to Claim 6, characterized in that the metal strip ( 24 ) on the outside of the housing ( 10 ) is attached. Gehäuse nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen (24) mit dem Gehäuse (10) verschweißt ist.Housing according to one of Claims 6 to 8, characterized in that the metal strip ( 24 ) with the housing ( 10 ) is welded. Gehäuse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen (24) punktgeschweißt (26) ist.Housing according to Claim 9, characterized in that the metal strip ( 24 ) spot-welded ( 26 ). Gehäuse nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen (24) mit dem Gehäuse (10) verklebt ist.Housing according to one of Claims 6 to 8, characterized in that the metal strip ( 24 ) with the housing ( 10 ) is glued. Gehäuse nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen (24) mit dem Gehäuse (10) vertoxt ist.Housing according to one of Claims 6 to 8, characterized in that the metal strip ( 24 ) with the housing ( 10 ) is vertoxt. Gehäuse nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen (24) sich nur über einen Teil der Länge des Gehäuses erstreckt.Housing according to one of claims 6 to 12, characterized in that the metal strip ( 24 ) extends only over part of the length of the housing. Gehäuse nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen (24) eine Dicke von 0,5 mm hat.Housing according to one of Claims 6 to 13, characterized in that the metal strip ( 24 ) has a thickness of 0.5 mm. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) eine Wandstärke von 1,0 mm hat.Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 10 ) has a wall thickness of 1.0 mm. Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Gehäuses (10) ein Keramikkörper (12) angeordnet ist.Housing according to one of the preceding claims, characterized in that inside the housing ( 10 ) a ceramic body ( 12 ) is arranged.
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