DE102007005754A1

DE102007005754A1 - Rohrförmiges Mantelblech, Abgasreinigungsmodul mit einem rohrförmigen Mantelblech sowie Verfahren zur Herstellung eines halterbaren rohrförmigen Mantelblechs

Info

Publication number: DE102007005754A1
Application number: DE102007005754A
Authority: DE
Inventors: Frank Piritz; Jörg Sprute
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2008-08-07
Also published as: WO2008095625A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein rohrförmiges Mantelblech, in dessen Innenbereich (21) ein von Abgas durchströmbarer Abgasbehandlungskörper (12) angeordnet werden kann oder angeordnet ist. Es wird vorgeschlagen, dass das Mantelblech (20) einteilig mit einem Trägerelement (26) zur Halterung des Mantelbleches (20) versehen ist, welches axial stromab oder stromauf versetzt zu dem Bereich, in dem der Abgasbehandlungskörper (12) vorgesehen ist, angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Abgasreinigungsmodul mit einem rohrförmigen Mantelblech (20) sowie ein Verfahren zur Herstellung eines halterbaren rohrförmigen Mantelblechs (20).

Description

Die Erfindung betrifft ein rohrförmiges Mantelblech, ein Abgasreinigungsmodul mit einem rohrförmigen Mantelblech sowie ein Verfahren zur Herstellung eines halterbaren rohrförmigen Mantelblechs nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Eine Abgasreinigungsvorrichtung kann modular aufgebaut sein und weist im Allgemeinen eine Abgaszufuhreinheit, eine abgasdurchlässige Abgasreinigungseinheit und einen Abgasaustrittsbereich auf. Durch die Abgaszufuhreinheit gelangt Abgas, beispielsweise unter Druck aus einem Abgasturbolader, in die Abgasreinigungseinheit, in der schädliche Abgaskomponenten konvertiert werden. Beispielsweise wird CO zu CO₂ oxidiert. Die Abgasreinigungseinheit umfasst üblicherweise einen Abgasbehandlungskörper, beispielsweise einen 3-Wege-Katalysator, oder einen Oxidationskatalysator für einen Dieselmotor. Der Abgasbehandlungskörper ist üblicherweise von einem rohrförmigen Mantelblech mit einer Gehäusewand umschlossen. Der Katalysatormantel umschließt dabei lediglich die reaktive Oberfläche und wird dann eingeschweißt. Nachteilig dabei ist der mehrteilige Aufbau.
Aus der EP 0 683 851 B1 ist ein metallischer Wabenkörper, insbesondere ein Katalysator-Trägerkörper für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor bekannt. Der vorgeschlagene Wabenkörper ist dabei in mindestens einem inneren und einem äußeren Mantelrohr angeordnet und gehaltert. Eine Verbindung dieser Bauteile erfolgt beispielsweise über Hartlöten oder eine Schweißverbindung. Zur Festlegung der Position vor dem Fügen des inneren Mantelrohrs mit dem äußeren Mantelrohr wird vorgeschlagen, dass das innere Mantelrohr einen Ringwulst aufweist, wobei zwei Teilstücke des äußeren Mantelrohrs bis zu diesem Ringwulst geschoben werden können. Dabei entsteht eine Sicke, die einen störenden Einfluss auf das Anströmungsverhalten der Abgasreinigungseinheit haben kann. Außerdem kann es vorkommen, dass sich einzelne Bauteile beim Verschweißen verformen. Nachteilig ist außerdem der relative große Raumbedarf bei solchen mehrteiligen Bauteilen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasreinigungsmodul mit einem rohrförmigen Mantelblech mit geringem Raumbedarf zu ermöglichen. Darüber hinaus soll ein verbessertes rohrförmiges Mantelblech sowie ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung eines halterbaren rohrförmigen Mantelblechs vorgeschlagen werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung sowie den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
Bei einem erfindungsgemäßen rohrförmigen Mantelblech, in dessen Innenbereich ein von Abgas durchströmbarer Abgasbehandlungskörper angeordnet werden kann oder angeordnet ist, ist das Mantelblech einteilig mit einem Trägerelement zur Halterung des Mantelbleches versehen, welches axial stromab oder stromauf versetzt zu dem Bereich, in dem der Abgasbehandlungskörper vorgesehen ist, angeordnet ist. Es können auch mehrere Trägerelemente vorgesehen sein, die entsprechend jeweils axial stromauf und stromab versetzt angeordnet sind. Ein erfindungsgemäßes Abgasreinigungsmodul weist ein solches rohrförmiges Mantelblech auf. Dabei ist jeweils von besonders großem Vorteil, dass das Mantelblech und das Trägerelement einteilig ausgebildet sind, was die Montage erheblich erleichtert und die Produktionskosten senkt, weil keine Anbindungsbereiche mehr vorgesehen sind. Außerdem kann die Anzahl von Schweißverbindungen reduziert werden, wodurch auch die Gefahr eines möglichen Verformens oder Verbiegens von Bauteilen, wie es bei bisherigen Schweißarbeiten vorgekommen ist, entschärft oder zumindest reduziert wird. Insgesamt können somit vorteilhafterweise Schweißgruppen vereinfacht werden und mögliche Fehlerquellen, beispielsweise eine infolge von undichten Schweißverbindungen mangelnde Dichtigkeit der Bauteile, minimiert werden.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist das Trägerelement als Kontur ausgebildet. Dreidimensionale Konturen, beispielsweise Freiform-Trägerblechkonturen oder trichterförmige Konturen, können somit zweckmäßigerweise einfach am Mantelblech angeformt werden. Somit sind kleinere Bauräume der umgebenden Bauteile leichter realisierbar, was sich bei dem ohnehin nur knapp zur Verfügung stehenden Bauraum günstig auswirkt.
Bevorzugt ist die Kontur eine umlaufende, vorzugsweise geschlossene Kontur. Das Trägerblech kann trichterförmig ausgebildet sein, um günstigerweise einen größeren Durchmesser des Abgasbehandlungskörpers an einen kleineren Durchmesser einer Abgaszu- oder -abfuhrleitung anzupassen. Das Trägerblech ist somit günstigerweise für einen Einbau des Abgasreinigungsmoduls in den Innenraum eines Gehäuses einer Abgasreinigungsvorrichtung angepasst, wobei dem Innenraum Abgas zuführbar ist. Das Trägerblech kann somit eine Kontur aufweisen, die an den Innenbereich des Gehäuses angepasst ist.
Das Abgasreinigungsmodul kann günstigerweise am vollen Umfang von zugeführtem Abgas umspült werden, bevor es über einen freien Querschnitt auf der Oberseite des rohrförmigen Mantelblechs in den Abgasnachbehandlungskörper einströmt. Besonders bevorzugt weist das Mantelblech eine strömungsoptimierte Außen-Oberfläche auf, was sich günstig auf das Umspülen bzw. das Umströmen des Umfangs des Mantelblechs auswirkt.
Der Abgasbehandlungskörper kann als Katalysator oder als Partikelfilter ausgebildet sein, und das Trägerelement kann ein Freiform-Trägerblech sein. Eine reaktive Oberfläche des Katalysators kann von dem umschließenden Mantelblech zusammengehalten werden.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines halterbaren rohrförmigen Mantelblechs, in dessen Innenbereich ein von Abgas durchströmbarer Abgasbehandlungskörper angeordnet werden kann, wird zunächst ein rohrförmiges Mantelblech mit einen im Wesentlichen linear verlaufenden Mantelblechabschnitt bereitgestellt. Dann erfolgt ein Umformen des Mantelblechs zur Bildung eines angeformten Trägerelements zur Halterung des Mantelblechs axial stromab oder stromauf versetzt zu dem Bereich, in dem der Abgasbehandlungskörper vorgesehen ist.
Bevorzugt wird eine Kontur des Trägerelements als umlaufende, vorzugsweise geschlossene Kontur ausgebildet, die an den Innenraum eines umgebenden Gehäuses angepasst ist. Derartige Konturen können durch Umformen gebildet werden, beispielsweise durch Blechumformen, insbesondere Freiformblechumformen. Das Mantelblech kann mit einer strömungsoptimierten Außen-Oberfläche versehen werden. Im Innenbereich des Mantelblechs kann ein Abgasbehandlungskörper, insbesondere ein Katalysator oder ein Partikelfilter, angeordnet sein.
Bei der vorgeschlagenen Lösung ist insbesondere die einteilige Ausführung des Mantelblechs und der umlaufenden Kontur vorteilhaft, die aufgrund des nur eingeschränkt zur Verfügung stehenden Bauraums sehr filigran ausgeführt werden kann. Aufgrund dieser einteiligen Ausbildung können günstigerweise Schweißnähte vermieden werden. Dadurch, dass somit Schweißarbeiten eingespart werden können, gestaltet sich insgesamt die gesamte Produktion einfacher. Außerdem können Fehlerquellen vermieden werden. Dies führt vorteilhafterweise insgesamt zu einer Kostenreduzierung. Auch kann ein möglicherweise nachteiliger Einfluss von mehrteiligen Bauteilen auf die Strömung unterbunden werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination, die der Fachmann zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen wird.
Dabei zeigen:
1a eine schematische vertikale Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Mantelblechs;
1b eine perspektivische Außenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Abgasreinigungsmoduls; und
2 das Abgasreinigungsmodul gemäß 1 in einer vertikalen Schnittdarstellung.
1a zeigt eine vertikale Schnittdarstellung eines Mantelblechs 20 mit einem Trägerelement 26 zur Halterung des Mantelbleches 20. Im Innenbereich 21 ist ein Abgasbehandlungskörper 12 angeordnet. Das Trägerelement 26 ist axial stromab versetzt zu dem Bereich, in dem der Abgasbehandlungskörper 12 vorgesehen ist, angeordnet. Es ist auch alternativ oder zusätzlich eine stromauf versetzte Anordnung des Trägerelements 26 möglich.
1b zeigt eine perspektivische Außenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Abgasreinigungsvorrichtung 10, in 2 ist eine vertikale Schnittdarstellung der Abgasreinigungsvorrichtung 10 dargestellt. Die Abgasreinigungsvorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 13, in dessen Innenbereich 11 ein Abgasreinigungsmodul 22 mit einem Abgasbehandlungskörper 12 integriert ist. Das Gehäuse 13 ist vorzugsweise rohrförmig mit einem runden oder ovalen Querschnitt ausgebildet. Das Gehäuse 13 ist gasdicht, vorzugsweise für einen Druck bis zu 1 bar ausgelegt. Mit Hilfe von Sensoren 19 können verschiedene Parameter wie Strömungsgeschwindigkeit, Temperatur und dgl., erfasst werden. Der Abgasbehandlungskörper 12 ist ein Katalysator oder dergleichen 23 beispielsweise mit einem stromab angeordneten Partikelfilter 24. Der Partikelfilter 24 ist bevorzugt so angeordnet, dass er optimal von dem aus dem Katalysator 23 austretenden Abgasstrom angeströmt wird.
Die Abgasreinigungsvorrichtung 10 weist ein Abgaszufuhrrohr 15, den Abgasbehandlungskörper 12 und einen Abgasableitungsbereich 17 auf. Der Abgasbehandlungskörper 12 weist eine Eintrittsfläche 14 auf, die vom zugeführten Abgas angeströmt wird. Der Abgasbehandlungskörper 12 steht zumindest teilweise frei im Innenraum 11 des Gehäuses 13 und wird zumindest teilweise von Abgas umspült, wobei eine Umspülungsrichtung in 2 mit Pfeilen 25 gekennzeichnet ist. Das Mantelblech 20 ist bevorzugt mit einer strömungsoptimierten Außen-Oberfläche versehen. In dem Innenraum 11 des Gehäuses 13 wird durch nachströmendes Abgas ein Staudruck erzeugt, der durch Abzug des Abgases durch den Abgasbehandlungskörper 12 abgebaut wird.
Das Abgasreinigungsmodul 22 umfasst ein rohrförmiges Mantelblech 20, in dessen Innenbereich 21 eine reaktive Oberfläche eines von Abgas durchströmbaren Abgasbehandlungskörpers 12 angeordnet werden kann oder angeordnet ist. Das Mantelblech 20 ist einteilig mit einem Trägerelement 26 zur Halterung des Mantelbleches 20 versehen. Das Trägerelement 26 ist axial stromab versetzt zu dem Bereich, in dem der Abgasbehandlungskörper 12 vorgesehen ist, angeordnet.
Das Trägerelement 26 ist als umlaufende, vorzugsweise geschlossene Kontur ausgebildet und trichterförmig ausgebildet. Bevorzugt ist das Trägerelement 26 ein Freiform-Trägerblech.

10: Abgasreinigungsvorrichtung
11: Innenraum
12: Abgasbehandlungskörper
13: Gehäuse
14: Eintrittsfläche
15: Abgaszufuhrrohr
17: Abgasableitungsbereich
18: Mantelfläche
19: Sensoren
20: Mantelblech
21: Innenbereich
22: Abgasreinigungsmodul
23: Katalysator
24: Partikelfilter
25: Umspülrichtung
26: Trägerelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0683851 B1 [0003]

Claims

Rohrförmiges Mantelblech, in dessen Innenbereich (21) ein von Abgas durchströmbarer Abgasbehandlungskörper (12) angeordnet werden kann oder angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelblech (20) einteilig mit zumindest einem Trägerelement (26) zur Halterung des Mantelbleches (20) versehen ist, welches axial stromab und/oder stromauf versetzt zu dem Bereich, in dem der Abgasbehandlungskörper (12) vorgesehen ist, angeordnet ist.
Rohrförmiges Mantelblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (26) als Kontur ausgebildet ist.
Rohrförmiges Mantelblech nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur eine umlaufende, vorzugsweise geschlossene Kontur, ist.
Rohrförmiges Mantelblech nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (26) trichterförmig ausgebildet ist.
Rohrförmiges Mantelblech nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelblech (20) eine strömungsoptimierte Außen-Oberfläche hat.
Rohrförmiges Mantelblech nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasbehandlungskörper (12) ein Katalysator oder ein Partikelfilter ist.
Rohrförmiges Mantelblech nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (26) ein Freiform-Trägerblech ist.
Abgasreinigungsmodul mit einem rohrförmigen Mantelblech (20), in dessen Innenbereich (21) ein von Abgas durchströmbarer Abgasbehandlungskörper (12) angeordnet werden kann oder angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelblech (20) einteilig mit einem Trägerelement (26) zur Halterung des Mantelbleches (20) versehen ist, welches axial stromab oder stromauf versetzt zu dem Bereich, in dem sich der Abgasbehandlungskörper (12) erstreckt, angeordnet ist.
Abgasreinigungsmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (26) angepasst ist zum Einbau des Abgasreinigungsmoduls (22) in einen Innenraum (11) eines Gehäuses (13) einer Abgasreinigungsvorrichtung (10), dem Abgas zuführbar ist.
Abgasreinigungsmodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasreinigungsmodul (22) von zugeführtem Abgas umspülbar ist.
Abgasreinigungsmodul nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (26) eine Kontur aufweist, die an den Innenraum (11) des Gehäuses (13) angepasst ist.
Verfahren zur Herstellung eines halterbaren rohrförmigen Mantelblechs (20), in dessen Innenbereich (21) ein von Abgas durchströmbarer Abgasbehandlungskörper (12) angeordnet werden kann, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines rohrförmigen Mantelblechs (20) mit einen im Wesentlichen linear verlaufenden Mantelblechabschnitt; – Umformen des Mantelblechs (20) zur Bildung eines angeformten Trägerelements (26) zur Halterung des Mantelblechs (20) axial stromab oder stromauf versetzt zu dem Bereich, in dem der Abgasbehandlungskörper (12) vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontur des Trägerelements (26) als umlaufende, vorzugsweise geschlossene Kontur ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelblech (20) mit einer strömungsoptimierten Außen-Oberfläche versehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen ein Blechumformen, insbesondere Freiformblechumformen, umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Abgasreinigungsmoduls mittels eines der Verfahren nach Ansprüchen 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenbereich (21) des Mantelblechs (20) ein Abgasbehandlungskörper (12) angeordnet wird.