DE102007034832A1

DE102007034832A1 - Wickelelement für einen Keramikwabenkörper eines Katalysators

Info

Publication number: DE102007034832A1
Application number: DE200710034832
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Dr.-Ing. Pott; Stefan Dr. Büchner; Thomas Richter
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2027-07-27
Also published as: DE102007034832B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein flexibles Wickelelement 1, insbesondere Lagerungsmatte, für einen Keramikwabenkörper eines Katalysators, das in einem Funktionszustand entlang einer Umfangbahn 2 um den Keramikwabenkörper gewickelt ist, wobei das Wickelelement 1 eine definierte Länge und zwei zum Ausgleich der herstellungsbedingten Toleranzen des Keramikwabenkörpers in Richtung der Umfangbahn 2 relativ zueinander verschiebbare Endbereiche 3, 4 aufweist. Hierbei gilt es, unter Beibehaltung des Toleranzausgleichs ein Eindringen von Abgasmassenströmen in das Wickelelement 1 zu reduzieren und/oder eine Überbrückung des Keramikwabenkörpers zu vermeiden. Dazu weist das Wickelelement 1 Stoßkanten 5, 6 auf, welche einen zu der Umfangbahn 2 stumpfen Winkel aufweisen und im Funktionszustand berührend aneinanderliegen, wobei im Funktionszustand die Endbereiche 3, 4 abhängig vom Umfang des Keramikwabenkörpers senkrecht zur Umfangbahn 2 relativ zueinander versetzt positionierbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein flexibles Wickelelement, insbesondere Lagerungsmatte, für einen Keramikwabenkörper eines Katalysators, das in einem Funktionszustand entlang einer Umfangbahn um den Keramikwabenkörper gewickelt ist, wobei das Wickelelement eine definierte Länge und zwei zum Ausgleich der herstellungsbedingten Toleranzen des Keramikwabenkörpers in Richtung der Umfangbahn relativ zueinander verschiebbare Endbereiche aufweist.
Ein Wickelelement der genannten Art ist als Trägermatte aus der EP 1 548 244 B1 bekannt. Die in der Druckschrift beschriebene Trägermatte weist einen Vorsprung und eine Aussparung auf, die zum Ausgleich von Toleranzen des Umfangs des Keramikträgers ineinander greifen.
Aus wirtschaftlichen und logistischen Gründen werden bei der Herstellung von Keramikwabenkörpern für Katalysatoren Wickelelemente verwendet, die abhängig vom Sollumfang des Keramikwabenkörpers in einer definierten einheitlichen Länge eingesetzt werden. Der Keramikwabenkörper unterliegt bei seiner Herstellung Schwindprozessen und ist daher toleranzbehaftet. Für die weitere Verarbeitung werden Keramikwabenkörper verwendet, deren Umfang nach dem Brennvorgang innerhalb einer definierten Bandbreite von einem Sollumfang abweicht.
Um zu verhindern, dass das Abgas den Keramikwabenkörper umströmt, wird üblicherweise ein Wickelelement in einer im Folgenden näher beschriebenen Ausführung eingesetzt. Dabei sind die Wickelelemente so zugeschnitten, dass ihre Grundlänge kürzer ist als der geringste tolerierte Umfang des Keramikwabenkörpers. Somit entsteht üblicherweise nach dem Umwickeln des Keramikwabenkörpers mit dem Wickelelement ein senkrecht zur Umfangbahn verlaufender Spalt, der von einem Vorsprung unterbrochen wird. Die Länge des Vorsprungs ist so ausgelegt, dass dieser auch bei einem Keramikwabenkörper mit maximalem Umfang in eine Aussparung eingreift. Die Abdichtung gegen einen Durchlass von Abgasen direkt aus dem Verbrennungsraum übernehmen die aneinander anliegenden und in Richtung der Umfangbahn orientierten Flanken des Vorsprungs und der Aussparung.
Im Betrieb des Katalysators dringen in den planmäßigen Spalt Abgasmassenströme ein. Beeinflusst von hohen Temperaturen, Temperaturschwankungen und der chemischen Aggressivität der Abgase entsteht ein Materialverlust an der Lagermatte, was langfristig zur Beschädigung und/oder zum Verschleiß des Katalysators führt.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Wickelelement für einen Keramikwabenkörper eines Katalysators der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass unter Beibehaltung des Toleranzausgleichs ein Eindringen von Abgasmassenströmen in das Wickelelement reduziert und/oder eine Überbrückung des Keramikwabenkörpers vermieden wird.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Wickelelement gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also ein Wickelelement für einen Keramikwabenkörper eines Katalysators vorgesehen, bei dem das Wickelelement Stoßkanten aufweist, welche einen zu der Umfangbahn stumpfen Winkel aufweisen und im Funktionszustand berührend aneinander liegen, wobei im Funktionszustand die Endbereiche abhängig vom Umfang des Keramikwabenkörpers senkrecht zur Umfangbahn relativ zueinander versetzt positionierbar sind. Hierdurch ist es möglich, dass das Wickelelement zum Ausgleich der Toleranzen des Keramikwabenkörpers im Funktionszustand sowohl in Richtung der Umfangbahn als auch quer zur Umfangbahn ausweichen kann.
Eine über die Umfangbahn durchgehende Stoßkante ist beim Umwickeln eines annähernd zylindrischen Körpers unvermeidlich, besonders vorteilhaft für den Einsatz, insbesondere in einer aggressiven Atmosphäre, ist, dass das Wickelelement im Funktionszustand im Bereich der Stoßkanten spaltfrei um den Keramikwabenkörper gewickelt ist. Hierdurch ist es möglich, ein Eindringen von aggressiven Gasen in das Wickelelement zu minimieren, da die den Gasen ausgesetzte Kontaktfläche verringert wird.
Um das Maß des Ausweichens der Endbereiche möglichst zu minimieren, ist es vorteilhaft, dass das Wickelelement einen Einschnitt aufweist, der im Funktionszustand zu einem keilförmigen Spalt aufgeweitet ist. Hierdurch ist es möglich, dass nur ein Teil des Wickelelements in erfindungsgemäßer Art ausgeführt ist. In Kombination mit aus dem Stand der Technik bekannten Toleranzausgleichen ist es so möglich, nur eine Seite des Wickelkörpers, vorzugsweise die der Strömung der aggressiven Gase zugewandten Seite, erfindungsgemäß auszuführen.
Ebenso vorteilhaft ist, dass durch den Einschnitt ein Teil des Wickelelements, ein Vorsatzstreifen, teilweise von dem Wickelelement getrennt ist und/oder der Einschnitt im Funktionszustand bei einem Keramikwabenkörper mit maximalem Umfang geschlossen ist. Hierdurch ist es möglich, dass abhängig vom Umfang des Keramikwickelkörpers nur der Vorsatzstreifen quer zur Umfangbahn ausweicht, wobei ein Ausweichen bei einem Keramikwabenkörper mit maximalem Umfang nicht notwendig ist, wodurch Material eingespart wird.
Der Toleranzausgleich wird üblicherweise durch einen spaltbildenden Versatz der Endbereiche realisiert. Günstiger ist es, dass die Stoßkante einen zu dem Einschnitt stumpfen Winkel aufweist. Hierdurch ist es möglich, dass das Wickelelement mit einheitlicher Länge zum Umwickeln toleranzbehafteter Keramikwabenkörper eingesetzt werden kann, ohne dass als Toleranzausgleich ein planmäßiger Spalt quer zur Umfangbahn im Funktionszustand vorhanden ist.
Ausgehend vom maximalen Umfang des Keramikwabenkörpers ist es günstig, dass bei einem flach ausgebreiteten Wickelelement der Abstand der einen Stoßkante zu der anderen Stoßkante eines Wickelelements größer oder gleich dem maximalen Umfang des Keramikwabenkörpers ist. Hierdurch ist es möglich, dass bei der toleranzausgleichenden Anpassung des Wickelelements für kleinere Umfänge des Keramikwabenkörpers ein durchgehender Spalt entlang der Stoßkante vermeidbar ist.
Für die Kombination des erfindungsgemäßen Toleranzausgleichs mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Toleranzausgleich ist es vorteilbehaftet, dass der Vorsatzstreifen eine Auskragung gegenüber einer Stirnkante des Wickelelements aufweist, die größer als die maximale Breite eines im Funktionszustand von den Stirnkanten eingeschlossenen Spalts ist. Hierdurch ist es möglich, dass ein Eindringen von aggressiven Gasen im Bereich des Vorsatzstreifens entlang der Stoßkanten in das Wickelelement unabhängig vom Umfang des Keramikwabenkörpers möglich ist.
Für zylindrische Keramikwabenkörper ist es günstig, dass die Stoßkanten zueinander parallel sind. Hierdurch ist es möglich, dass die Stoßkanten über die Tiefe des Keramikwabenkörpers geschlossen aneinander positionierbar sind.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt in
1 eine Draufsicht eines Schnittmusters eines. Wickelelements der Ausführungsvariante A;
2 einen Ausschnitt des Wickelelements der Ausführungsvariante A im Funktionszustand an einem Keramikwabenkörper mit minimalem Umfang;
3 einen Ausschnitt des Wickelelements der Ausführungsvariante A im Funktionszustand an einem Keramikwabenkörper mit maximalem Umfang;
4 einen Ausschnitt des Wickelelements der Ausführungsvariante B im Funktionszustand;
5 eine Draufsicht des Schnittmusters des Wickelelements der Ausführungsvariante B;
6 einen Ausschnitt des Wickelelements der Ausführungsvariante C im Funktionszustand;
7 eine Draufsicht des Schnittmusters des Wickelelements der Ausführungsvariante C;
8 Ausschnitte des Wickelelements unterschiedlicher Ausführungsvarianten im Funktionszustand;
1 zeigt eine Draufsicht eines Schnittmusters eines Wickelelements 1. Zum Ausgleich der Umfangtoleranzen des Keramikwabenkörpers weist das Wickelelement 1 einen Vorsprung 13 und eine Aussparung 14 auf, wobei in einem Funktionszustand der Vorsprung 13 in der Aussparung 14 und die Flanken 15 einander berührend positioniert sind. Im Funktionszustand ist das Wickelelement 1 entlang einer Umfangbahn 2 um den Keramikwabenkörper gewickelt, wobei die parallelen Stirnkanten 10 der Endbereiche 3, 4 zueinander orientiert positioniert sind und den in 2 und 3 gezeigten Spalt 11 einschließen. Mittels des Vorsatzstreifens 8, der von dem Wickelelement 1 durch einen Einschnitt 7 abgetrennt ist, wird ein Eindringen von Gasen in den in 2 und 3 dargestellten Spalt 11 verhindert. Der Vorsatzstreifen weist im Endbereich 3 eine Stoßkante 5 auf, die in einem stumpfen Winkel zu der Umfangbahn 2 ausgestaltet ist. Parallel zu der Stoßkante 5 weist das Wickelelement 1 im Endbereich 4 eine weitere Stoßkante 6 auf.
2 zeigt einen Ausschnitt des Wickelelements 1 im Funktionszustand an einem Keramikwabenkörper mit minimalem Umfang, wobei die Endbereiche 3, 4 zueinander positioniert sind. Der geringe Umfang des Keramikwabenkörpers führt bei dem Wickelelement 1 in Einheitslänge zu einem auf ein minimales Spaltmaß reduzierten Spalt 11. Gleichzeitig liegt die Stoßkante 5 an der Stoßkante 6 an, wobei der Vorsatzstreifen 8 senkrecht zur Umfangbahn 2 ausgewichen ist. Dieses Ausweichen des Vorsatzstreifens 8 ist möglich, da der Vorsatzstreifen 8 von dem Wickelelement 1 durch den Einschnitt 7 getrennt ist, welcher zu einem keilförmigen Spalt 12 aufgeweitet ist.
3 zeigt einen Ausschnitt des Wickelelements 1 im Funktionszustand an einem Keramikwabenkörper mit maximalem Umfang, wobei die Endbereiche 3, 4 wie in 2 zueinander positioniert sind. Der große Umfang des Keramikwabenkörpers führt bei dem Wickelelement 1 zu einem auf ein maximales Spaltmaß aufgeweiteten Spalt 11. Gleichzeitig liegt die Stoßkante 5 an der Stoßkante 6 an. Der Vorsatzstreifen 8 weicht bei einem Keramikwabenkörper mit maximalem Umfang nicht aus, wodurch der Einschnitt 7, durch den der Vorsatzstreifen 8 von dem Wickelelement 1 getrennt ist, geschlossen ist. Als Toleranzausgleich ist der Vorsprung 13 in der Aussparung 14 derart positioniert, dass die Flanken 15 einander berühren und der Spalt 11 zwischen den Stirnkanten 10 planmäßig ausgebildet ist.
Die 4 und 5 zeigen ein erfindungsgemäßes Wickelelement 1, wobei die Endbereiche 3, 4 des Wickelelements 1 zum Ausgleich der Toleranzen des Keramikwabenelements gegeneinander senkrecht zur Umfangsbahn 2 ausweichen. Das Ausweichen des Wickelelements 1 wird ermöglicht durch den Einschnitt 7, der zu einem keilförmigen Spalt 12 aufgeweitet ist. Die Stoßkanten 5, 6 des Wickelelements 1 liegen geschlossen aneinander an, wodurch ein Eindringen aggressiver Gase in das Wickelelement 1 weitestgehend reduziert ist.
Die 6 und 7 zeigen ein erfindungsgemäßes Wickelelement 1 in seiner elementaren Form mit einem Funktionsausgleich, bei dem das Wickelelement 1 Stoßkanten 5, 6 aufweist, welche einen zu der Umfangbahn 2 stumpfen Winkel aufweisen und im Funktionszustand berührend aneinander liegen, wobei im Funktionszustand die Endbereiche 3, 4 abhängig vom Umfang des Keramikwabenkörpers senkrecht zur Umfangbahn 2 relativ zueinander versetzt positionierbar sind. Der relative Versatz der Endbereiche 3, 4 wird durch die Pfeile 16 verdeutlicht. Die Stoßkanten 5, 6 liegen, wie in vorangestellten Figurenbeschreibungen erläutert, geschlossen aneinander an.
8 zeigt unterschiedliche Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Wickelelements.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1548244 B1 [0002]

Claims

Flexibles Wickelelement (1), insbesondere Lagerungsmatte, für einen Keramikwabenkörper eines Katalysators, das in einem Funktionszustand entlang einer Umfangbahn (2) um den Keramikwabenkörper gewickelt ist, wobei das Wickelelement (1) eine definierte Länge und zwei zum Ausgleich der herstellungsbedingten Toleranzen des Keramikwabenkörpers in Richtung der Umfangbahn (2) relativ zueinander verschiebbare Endbereiche (3, 4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Wickelelement (1) Stoßkanten (5, 6) aufweist, welche einen zu der Umfangbahn (2) stumpfen Winkel aufweisen und im Funktionszustand berührend aneinander liegen, wobei im Funktionszustand die Endbereiche (3, 4) abhängig vom Umfang des Keramikwabenkörpers senkrecht zur Umfangbahn (2) relativ zueinander versetzt positionierbar sind.
Wickelelement (1) für einen Keramikwabenkörper eines Katalysators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wickelelement (1) im Funktionszustand im Bereich der Stoßkanten (5, 6) spaltfrei um den Keramikwabenkörper gewickelt ist.
Wickelelement (1) für einen Keramikwabenkörper eines Katalysators nach zumindest einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wickelelement (1) einen Einschnitt (7) aufweist, der im Funktionszustand zu einem keilförmigen Spalt (12) aufgeweitet ist.
Wickelelement (1) für einen Keramikwabenkörper eines Katalysators nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschnitt (7) im Funktionszustand bei einem Keramikwabenkörper mit maximalem Umfang geschlossen ist.
Wickelelement (1) für einen Keramikwabenkörper eines Katalysators nach zumindest einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Einschnitt (7) ein Teil des Wickelelements (1), ein Vorsatzstreifen (8), teilweise von dem Wickelelement (1) getrennt ist.
Wickelelement (1) für einen Keramikwabenkörper eines Katalysators nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßkante (5) einen zu dem Einschnitt (7) stumpfen Winkel aufweist.
Wickelelement (1) für einen Keramikwabenkörper eines Katalysators nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet; dass bei einem flach ausgebreiteten Wickelelement (1) der Abstand der einen Stoßkante (5) zu der anderen Stoßkante (6) eines Wickelelements (1) größer oder gleich dem maximalen Umfang des Keramikwabenkörpers ist.
Wickelelement (1) für einen Keramikwabenkörper eines Katalysators nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsatzstreifen (8) eine Auskragung (9) gegenüber einer Stirnkante (10) des Wickelelements (1) aufweist, die größer als die maximale Breite eines im Funktionszustand von den Stirnkanten (10) eingeschlossenen Spalts (11) ist.
Wickelelement (1) für einen Keramikwabenkörper eines Katalysators nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßkanten (5, 6) zueinander parallel sind.