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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ummanteln eines Körpers einer Abgasanlage mit einem Gehäuse, wobei der Körper eine äußere Mantelfläche mit einem Umfang aufweist und das Gehäuse aus zumindest einem einteiligen Blechstreifen mit einer Breite und einer Länge gebildet ist.
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Solche Körper dienen zum Filtern von Diesel-Abgas oder zur katalytischen Reinigung von Abgasen von Brennkraftmaschinen und weisen einen monolithischen Sinterkörper auf. Das Gehäuse ermöglicht einen Anschluss an das Abgassystem der Brennkraftmaschine. Die Lagerung und Fixierung des monolithischen Körpers im Gehäuse ist problematisch, weil die poröse keramische Substanz nur eine begrenzte mechanische Festigkeit aufweist. Es ist daher nicht möglich, zur Erzielung einer sicheren und festen Lagerung des Körpers auf diesen größere Einspannkräfte auszuüben.
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Eine weitere Schwierigkeit der Lagerung ergibt sich aus der Notwendigkeit, die bei der Fertigung auftretenden, verhältnismäßig großen Querschnittstoleranzen des Körpers sowie die infolge unterschiedlicher Wärmedehnungskoeffizienten von Körpermaterial und Metallgehäuse auftretenden Wärmedehnungsdifferenzen zu kompensieren.
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Auf dem speziellen Gebiet der Abgaskatalysatortechnik für Automobile gibt es prinzipiell drei Grundbauformen von Katalysatoren, nämlich Rohrkatalysatoren, Gehäusekatalysatoren und Wickelkatalysatoren. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wickelkatalysatoren.
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In der
DE 102 57 651 A1 wird ein Wickelverfahren für einen Katalysatorkörper beschrieben, bei dem zunächst eine Blechplatte oder ein Blechstreifen vorgeformt werden. Dieser, nachfolgend allgemein als Platine bezeichnete Blechstreifen, wird zu einem Zylinder gebogen, sodass sich zwei seiner entgegengesetzten Endbereiche überlappen. Nachdem ein mit einem katalytisch wirksamen Material beschichteter Monolith in insbesondere keramischer Bauform mit einer Lagermatte umwickelt wurde, wird die Kombination aus Monolith mit Lagermatte, hier als Körper bezeichnet, in den Wickel des Gehäusemantels eingeschoben. Dieser Wickel wird dann gespannt, sodass er den Körper in erforderlicher Weise fest umgibt. Der so in seine Endform gespannte Wickel bildet ein Gehäuse oder allgemein einen Gehäusemantel des Katalysatorgehäuses und wird zur Fixierung an einzelnen Stellen mittels Punktschweißung geheftet. Stirnseitig werden Ein- und Ausgangstrichter angebracht, die entsprechend den Anforderungen zur Befestigung an ein Auspuffrohr ausgerichtet sind. Das Befestigen der Ein- und Ausgangstrichter erfolgt jeweils mittels einer Schweißrundnaht längs der Ränder des Gehäusemantels. Zur Erzielung einer optimalen Abdichtung des Katalysatorgehäuses wird der außenliegende Rand des Wickels oder Gehäusemantels mittels einer Schweißnaht mit dem darunterliegenden Teil des Wickels oder Gehäusemantels verbunden, d. h. die Überlappung wird dicht verschweißt.
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In der
DE 10 2006 026 814 A1 wird ein Gehäuse beschrieben, bei dem auf die beiden eingangs- und ausgangsseitigen Stirnbleche ein Blech als Gehäusemantel aufgewickelt wird. Das lange, dünne Blech wird in mehreren Lagen auf die Stirnbleche gewickelt und anschließend mit diesen verbunden. Das dünne Blech lässt sich leicht wickeln. Die mehreren Lagen bewirken eine hervorragende akustische Dämpfung, sodass derartige Gehäuse praktisch keinen Körperschall mehr abstrahlen. Außerdem wirken die mehreren Lagen gleichsam als Labyrinthdichtung, sodass eine einfache Fixierung des äußeren Blechendes, beispielsweise durch wenige Schweißpunkte, völlig genügt.
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In der
WO 9914119 A2 wird eine Vorrichtung zum Schließen eines aus einer Blechplatine gebildeten Gehäuses um einen Körper beschrieben, bei der in Umfangsrichtung um das Gehäuse Abstandhalter mit einer speziellen Oberfläche derart angeordet sind, dass sie sich an die Oberfläche der Platine anpassen. Dabei werden die Abstandhalter durch eine kreisförmig angeordnete Gurteinheit aufgenommen, die in Umfangsrichtung um die Platine geschlossen wird, wobei die Endstücke der Platine überlappen. Die Art, Form und Kontur der Abstandhalter dienen dazu, die Gurteinheit in Übereinstimmung der Größe und Form auf bestimmte Abgas-Prozessor-Körper zu spannen.
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Nach der
DE 601 07 267 T2 wird ein als Gehäuse ausgebildeter Hohlkörper durch Biegen von Blechelementen geformt, welche durch Rollennahtschweißen in axialer Richtung zusammengefügt werden. Das Blechelement, das teilweise in Blechdicke oder Werkstoff unterschiedlich ist, wird durch Zusammenfügen einer Vielzahl von Blechen gebildet.
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In der
JP 08284656 A ist ein Gehäuse für einen Schalldämpfer bestehend aus zwei bis vier aneinander angeordneten Blechstreifen beschrieben, die sich jeweils in Umfangsrichtung teilweise überlappen. Dabei werden die Blechstreifen beim Biegen abschnittweise aneinander geschweißt und weisen eine Länge zwischen einer halben und einer ganzen Gehäuseumdrehung auf. Das Gehäuse wird nach dem Herstellen bestückt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem ein Blechstreifen des Gehäuses in einem Arbeitsgang um den Körper gewickelt werden kann und gleichzeitig eine Anpassung des Innendurchmessers des Gehäuses an die Größe des Körpers während des Verfahrens und ohne Vermessung des Körpers ermöglicht wird.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Wickelverfahren, bei dem der Körper in eine durch ein bandförmiges, in zumindest einer Förderrichtung antreibbares Förderelement gebildete Schlinge eingelegt wird, wobei das Förderelement mit einem Umschlingungswinkel von zumindest 270 Grad an der äußeren Mantelfläche anliegt. Daraufhin wird der Blechstreifen mit einer ersten Kante voran in einer Förderrichtung zwischen den Körper und das Förderelement eingeführt. Folgend wird der Blechstreifen zumindest durch die Bewegung des Förderelements in einer Förderrichtung in einen Spalt zwischen dem Körper und dem Förderelement eingezogen und mit dem eingezogenen Teilbereich des Blechstreifens gleichzeitig um den Körper gewickelt. Das Förderelement wird so lange angetrieben, bis der Körper mindestens zweimal von dem Blechstreifen ummantelt ist.
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Durch das Verfahren wird erreicht, dass die mehrfache Ummantelung des Körpers mit einem Blechstreifen kontinuierlich in einem Arbeitsschritt erfolgt und der von dem Gehäuse notwendige radiale Druck in rechtwinkliger Richtung auf die Mantelfläche des Körpers während des Prozesses des Umwickelns hergestellt wird. Da bei diesem Verfahren der Druck des Gehäuses auf den Körper allein durch die Spannung des kontinuierlich bewegten Förderelements eingestellt wird, müssen die durch die Herstellung bedingten Toleranzen des Körpers nicht berücksichtigt werden, da das Förderelement bei unterschiedlich großen Körpern aufgrund gleicher Spannung den gleichen radialen Druck durch das Gehäuse bewirkt.
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Aufgrund der kontinuierlichen Bewegung des Förderelements ist eine Relativbewegung der einzelnen Lagen des Blechstreifens möglich. Das Maß der Relativbewegung ist abhängig von der Anzahl der Lagen des Blechstreifens und des jeweiligen Umschlingungswinkels.
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Bevorzugt beträgt das Längenmaß des Blechstreifens, der den Körper umgibt, dem 2,2- bis 6,6-fachen Maß des Umfangs des Körpers. Hierdurch ist es möglich, die Steifigkeit des Gehäuses zu variieren und verschiedene Blechstärken einzusetzen. Mit der Anzahl der Lagen kann die Blechstärke reduziert werden.
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Vorteilhaft ist es bei diesem Verfahren, dass der Körper zumindest aus einem Sinterkörper und zumindest einer um den Sinterkörper angeordneten Lagermatte gebildet ist, wobei die Lagermatte durch Drehen des Körpers im Förderelement vor der Zuführung des Blechstreifens auf ein einstellbares Maß verdichtet wird. Wesentlich ist es bei diesem Wickelverfahren, dass die für eine sichere Lagerung notwendige Einstellung des Drucks vom Gehäuse auf den Körper sowohl in Bezug auf die Maßtoleranzen des Sinterkörpers als auch in Bezug auf die Toleranzen der Dicke der Lagermatte möglich ist, ohne im Vorfeld Messungen der Toleranzen vornehmen zu müssen. Entsprechend ist es möglich, Körper zu ummanteln, die keinen vollständig runden Querschnitt aufweisen. Hierzu gehören Sinterkörper mit einem ovalen oder abgerundeten Querschnitt.
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Mit diesem Verfahren können aber auch Schalldämpfer hergestellt werden, bei denen der Körper das Innenleben eines Schalldämpfers darstellt, welches mit einem Blechstreifen ummantelt wird, der das Gehäuse darstellt.
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Grundsätzlich ist es vorgesehen, dass das Förderelement über einen Elektromotor oder eine Handkurbel mittelbar über eine oder zwei Antriebswellen angetrieben wird. Durch den Antrieb wird auch die für den Wickelprozess notwendige Spannung des Förderelements erzeugt.
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Ferner ist von Vorteil, dass der radiale Druck des Förderelements in rechtwinkliger Richtung zur Mantelfläche während zumindest eines Teils des Verfahrens über das an den Antriebswellen erzeugte Drehmoment konstant gehalten oder variiert werden kann. Das Maß der Variation der Spannung des Förderelements ist von der Eigenschaft und Oberflächenbeschaffenheit des Blechmaterials für den Blechstreifen abhängig. Durch das kontinuierliche Rollen des Körpers in dem kontinuierlich bewegten Förderelement ist eine äußerst genaue Einstellung des radialen Drucks möglich. Der Druck wird bevorzugt durch geregelte Motoren eingestellt, über die das Förderelement auf- und abgerollt oder bewegt wird.
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Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass der Randbereich des Blechstreifens in axialer Richtung zur Rotationsachse sitlich am Körper übersteht und beim Umwickeln des Körpers gleichzeitig auf einen in seinem Durchmesser verstellbaren Spreizdorn oder auf einen Abstandhalter mit einem nicht variablen Durchmesser aufgewickelt wird. Dadurch wird erreicht, dass der Durchmesser des Gehäuses auch im Randbereich ausreichend konstant gehalten wird.
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Von weiterer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass der Blechstreifen zumindest teilweise mit einer Gleit- und/oder Klebe- und/oder Dichtmasse beschichtet ist. Durch den Einsatz eines Gleitmittels ist es möglich, den radialen Druck des Gehäuses leichter einzustellen, weil aufgrund der verbesserten Gleiteigenschaften zwischen den Lagen des Blechstreifens die Spannung des Förderelements reduziert werden kann. Mit Hilfe einer Dichtmasse wird in erster Linie Korrosion zwischen den Lagen verhindert, weil keine korrosiven Mittel zwischen die Lagen eindringen können. Mit Hilfe einer Klebemasse kann die Festigkeit des Gehäuses verbessert werden, weil die einzelnen Lagen zueinander fixiert werden. Bevorzugt wird ein Mittel eingesetzt, das alle drei Eigenschaften erfüllt. Ein solches Mittel ist während des Wickelprozesses gleitfähig und härtet zu einem späteren Zeitpunkt aus, wobei es seine Dichteigenschaft beibehält.
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Nach dem Umwickeln des Körpers wird die zweite Kante des Blechstreifens, die das Ende des Blechstreifens bildet, zumindest teilweise mit dem Teilbereich des Blechstreifens verbunden, der schon um den Körper gewickelt ist. Hierdurch wird zum Abschluss des Verfahrens das Gehäuse geschlossen und die Spannung des Gehäuses fixiert.
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Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung des Verfahrens ist eine Wickelvorrichtung zum Ummanteln eines Körpers einer Abgasanlage mit einem Blechstreifen als Gehäuse von Vorteil, die zumindest zwei parallel nebeneinander angeordnete Seitenteile und mehrere rechtwinklig zu den Seitenteilen angeordnete und in den Seitenteilen drehbar gelagerte Achsen und Wellen aufweist. Hierbei bilden die Seitenteile und die Achsen und Wellen ein Maschinengehäuse. Die Breite des Maschinengehäuses entspricht mindestens der Breite des Blechstreifens. Zudem ist ein bandförmiges Förderelement vorgesehen, das auf den Achsen und Wellen gelagert und in zumindest einer der Förderrichtungen über zumindest eine an den Wellen vorgesehene Antriebsvorrichtung der Wickelvorrichtung antreibbar ist. Das Förderelement bildet den Kern des Wickelverfahrens. Zwischen den Seitenteilen sind zwei parallel zu den Achsen angeordnete Umlenkelemente vorgesehen, die einen parallel zu den Achsen verlaufenden Spalt bilden und über, die das Förderelement gelagert ist. Der Spalt bildet die Zufuhröffnung für den Blechstreifen. Somit wird unterhalb des Spaltes ein durch die Achsen begrenzter und zwischen den Seitenteilen vorgesehener Wickelraum gebildet. Dabei ragt das bandförmige Förderelement jeweils beidseitig des Spaltes über beide Umlenkelemente in den Wickelraum hinein und bildet im Wickelraum eine Schlinge, in die ein zu wickelnder Körper eingelegt werden kann.
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Vorteilhaft ist es ferner, dass das Förderelement geschlossen endlos oder offen ist und mindestens zwei Achsen und mindestens zwei Wellen vorgesehen sind, um die das Förderelement umläuft, wobei mindestens eine Welle mittel- oder unmittelbar über die Antriebsvorrichtung angetrieben werden kann. Die als Antriebswelle ausgebildete Welle ist von außerhalb der beiden Seitenteile durch ein manuelles Werkzeug oder einen Motor antreibbar.
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Außerdem ist es vorteilhaft, dass die Wickelvorrichtung eine Spannvorrichtung aufweist und die Spannung des Förderelements über die Spannvorrichtung mittel- oder unmittelbar eingestellt werden kann und durch die Spannung der radiale Druck des Förderelements in rechtwinkliger Richtung auf die Mantelfläche des Körpers variiert oder konstant gehalten werden kann. Der durch das Förderelement ausgeübte radiale Druck ist maßgeblich für die Wickelspannung des Blechstreifens beziehungsweise für den letztendlichen Durchmesser des Gehäuses, das durch den geschlossenen Blechstreifen gebildet wird. Als Spannvorrichtungen sind auch Antriebsmotoren der Wellen vorgesehen, auf denen das Förderelement mit seinem jeweiligen Ende aufgewickelt ist.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung für eine Serienfertigung ist vorteilhaft, dass das offene Förderelement zwei Enden aufweist, wobei das jeweilige Ende auf jeweils eine der Wellen aufgewickelt und die jeweilige Welle durch jeweils einen geregelten Motor angetrieben ist. Zum Spannen des Förderelements werden beide Wellen zumindest teilweise mit unterschiedlicher Drehzahl und/oder unterschiedlichem Drehmoment angetrieben und gebremst, um eine separate Spanneinrichtung zu vermeiden.
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Grundsätzlich ist es von Vorteil, dass zumindest der den Spalt bildende Abstand zwischen den beiden Umlenkelementen zum Einlegen und Herausnehmen des Körpers variiert werden kann. Bevorzugt ist dabei auch der Abstand zumindest von zwei mit Bezug zum Spalt gegenüberliegend angeordneten Achsen und/oder Wellen zum Einlegen und Herausnehmen des Körpers variabel. Dadurch, dass der Abstand nach dem Einlegen des Körpers wieder reduziert werden kann, wird erreicht, dass der Umschlingungswinkel des Förderelements um den Körper maximiert werden kann, wodurch eine präzise Druckeinstellung für die Ummantelung möglich ist. Vorteilhaft ist es dabei auch, dass die Spaltbreite des Spalts zum Wickeln des Körpers in einem Bereich zwischen 2 mm und 30 mm variiert werden kann. Durch eine sehr geringe Spaltbreite wird der Umschlingungswinkel vergrößert, jedoch ist es auch möglich, den Spalt je nach Blechstärke und Biegeeigenschaft des Blechstreifens zu vergrößern.
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Dadurch wird die Lagerung der Achsen und Wellen vereinfacht, da die Lager der einzelnen Achsen und Wellen nicht unmittelbar zum Einlegen und Herausnehmen des Körpers verstellt werden müssen.
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Schließlich ist es von Vorteil, dass das jeweilige Seitenteil zweiteilig ausgebildet ist und jeweils zwei Gehäuseteile bildet und die beiden Gehäuseteile zum Variieren des Abstands relativ zueinander in zumindest einer Richtung verschoben oder verschwenkt sowie über jeweils einen Anschlag zueinander fixiert werden können.
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Die Fixierung dient dazu, die Spannung im Förderelement während des Wickelprozesses zu halten, damit die beiden Gehäuseteile nicht durch die Spannung auseinander geschoben werden.
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Zudem ist es vorteilhaft, dass ein in seinem Durchmesser verstellbarer Spreizdorn oder ein Abstandhalter mit einem nicht variablen Durchmesser vorgesehen ist, der koaxial zum Körper angeordnet ist und auf den der Randbereich des Blechstreifens aufgewickelt werden kann. Dadurch wird erreicht, dass der Durchmesser des Gehäuses auch im Randbereich ausreichend konstant gehalten wird.
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Auch ist von Vorteil, dass auf zumindest zwei Achsen oder auf zumindest zwei Wellen Führungselemente für das Förderelement vorgesehen sind, die in axialer Richtung einen Anschlag für das Förderelement bilden. In den Richtungen rechtwinklig zur Rotationsachse müssen der Blechstreifen und der Körper sowie das Förderelement zueinander justiert werden. Durch die Führungselemente ist die Position des Förderelements in axialer Richtung konstant.
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Gegenstand der Erfindung ist ebenso ein Bauteil für eine Abgasanlage bestehend aus einem Körper mit einem in Bezug zu einer Strömungsrichtung runden oder ovalen oder abgerundeten Querschnitt und einem Umfang sowie einem den Körper umgebenden Gehäuse mit einem runden oder ovalen oder abgerundeten Querschnitt. Das Gehäuse ist aus mindestens einem einteiligen Blechstreifen gebildet. Die Länge des Blechstreifens in Umfangsrichtung um den Körper entspricht dem 2,2- bis 6,6-fachen Maß des Umfangs des Körpers und das Gehäuse ist aus mehreren um den Körper gewickelten Lagen des Blechstreifens gebildet.
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Hierzu ist es vorteilhaft, dass der Blechstreifen eine Dicke zwischen 0,2 und 0,3 mm aufweist.
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Zudem ist es vorteilhaft, dass zwischen den einzelnen Lagen des Blechstreifens eine Gleit- und/oder Klebe- und/oder Dichtmasse vorgesehen ist. Durch eine solche Masse können aufgrund ihrer Gleiteigenschaften in einem noch liquiden oder pastösen Zustand die einzelnen Lagen des Blechstreifens aneinander vorbeigleiten. Dieses Gleiten wird durch die vom Förderelement aufgebrachte Spannung erreicht, durch die wiederum ein bestimmter Durchmesser des Gehäuses erzeugt wird. Je besser die Gleiteigenschaften sind, desto weniger Spannung ist für die präzise Einstellung des Durchmessers notwendig. Ferner wird durch die Masse ein proportional zur Spannung des Förderelements kontinuierliches Gleiten der einzelnen Lagen erreicht.
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Durch die Masse kann auch Korrosion im Spalt zwischen den einzelnen Lagen vermieden werden, da die Masse den Spalt abdichtet. Zudem nimmt die getrocknete Masse je nach Elastizität Einfluss auf die Elastizität des Gehäuses. Gerade dann, wenn sehr dünnwandiges Blech eingesetzt wird, kann durch die Masse die notwendige Elastizität, aber auch die notwendige Stabilität des Gehäuses erzeugt werden. Das Gehäuse ist somit ein mehrschichtiges Bauteil bestehend aus dem Blechstreifen und der Masse.
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Zum Schließen des Gehäuses beziehungsweise des Blechstreifenwickels wird die Kante am Ende des Blechstreifens zumindest teilweise mit einem Teil des Blechstreifens verbunden, der um den Körper gewickelt ist. Die Ummantelung wird dadurch fixiert und der Spalt zwischen dem obersten und dem zweiten Teilbereich des Blechstreifens geschlossen.
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Bevorzugt ist der Körper aus einem Sinterkörper und einer um den Sinterkörper angeordneten Lagermatte gebildet. Die Sinterkörper werden als Konverter, Filter oder Katalysator eingesetzt. Jedoch ist diese Art von Gehäuse auch für Schalldämpfer einsetzbar, bei denen der Körper aus Blechteilen wie Rohren und Wänden gebildet ist und weder einen Sinterkörper noch eine Lagermatte aufweist.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:
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1 eine schematische Ansicht eines Blechstreifens;
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2 eine perspektivische Ansicht eines runden Sinterkörpers;
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3 eine perspektivische Ansicht eines um einen Sinterkörper mit einer Lagermatte gewickelten Blechstreifens;
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4 eine Prinzipskizze eines Teils einer Abgasanlage mit einer Vorrichtung gemäß 3;
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5 eine perspektivische Ansicht eines gewickelten Blechstreifens;
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6 eine Seitenansicht eines Körpers vor dem Wickelprozess;
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7 eine Seitenansicht eines Körpers während des Wickelprozesses;
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8 eine Seitenansicht einer Wickelvorrichtung mit einem geschlossenen Förderelement;
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9 eine perspektivische Ansicht einer Wickelvorrichtung gemäß 8
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10 eine Ansicht einer Wickelvorrichtung nach 9 mit zwei durch Motoren angetriebenen Wellen und einem offenen Förderelement
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11 eine Innenansicht einer Wickelvorrichtung mit einem Führungsblech und einem Anschlag;
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12 eine Ansicht einer Wickelvorrichtung von oben mit einer Zuführung für den Blechstreifen und Anschlägen für das Förderelement;
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13 eine Querschnittdarstellung eines Spreizdorns mit dem Gehäuse und dem Förderelement gemäß Schnittdarstellung nach 14;
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14 eine Schnittdarstellung eines umwickelten Körpers in einer durch das Förderelement gebildeten Schlinge.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Körper 10 [2] einer Abgasanlage 1 [4] mit einem Blechstreifen 20 derart umwickelt, dass der gewickelte Blechstreifen 20 ein Gehäuse 2 bildet. In 1 ist ein Blechstreifen 20 mit einer Stärke von 0,2 mm und zwei Kanten 21, 22 dargestellt, der für das Verfahren eingesetzt wird. Die beiden Längsseiten des Blechstreifens 20 weisen einen Randbereich 26 auf, der je nach dem Verhältnis der Länge 14 des Sinterkörpers 11 zur Breite 24 des Blechstreifens 20 nach dem Wickeln seitlich über den Sinterkörper 11 hinaus überstehen kann. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Breite 24 des Blechstreifens 20 25% größer als die Länge 14 des Sinterkörpers 11.
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Die Länge 25 des Blechstreifens 20 beträgt ca. den vierfachen Wert des Umfangs des Körpers 10, bestehend aus dem Sinterkörper 11 und einer Lagermatte 12. Das Maß des Umfangs entspricht wie gewöhnlich dem Produkt aus einem Durchmesser 15 und der Kreiszahl Pi. Der Durchmesser 15 variiert je nach Dichte einer Lagermatte 12 und dem Durchmesser eines Sinterkörpers 11.
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In 2 ist der Sinterkörper 11 dargestellt, der gemäß 3 und 4 mit einer Lagermatte 12 ummantelt ist. Der Sinterkörper 11 weist bevorzugt eine Kanalstruktur auf, in der das Abgas katalytisch behandelt und/oder gefiltert wird. Der Körper 10 bestehend aus dem mit der Lagermatte 12 ummantelten Sinterkörper 11 wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Wickelvorrichtung 5 gemäß 8 bis 10 mit dem Blechstreifen 20 ummantelt. Dabei wird der Blechstreifen 20 mit der Kante 21 voran mehrfach um den Körper 10 gewickelt, sodass mehrere Lagen 23 [5] entstehen. Die Lagermatte 12 wird durch das Aufwickeln des Blechstreifens 20 komprimiert, sodass der Sinterkörper 11 fixiert wird. Je nach Spannung des Blechstreifens 20 wird die Lagermatte 12 mehr oder weniger komprimiert.
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In 4 ist ein Anwendungsbeispiel dargestellt, bei dem der Körper 10 als Konverter ausgebildet, in einen Teil einer Abgasanlage 1 integriert ist. Der um den Körper 11 gewickelte Blechstreifen 20 bildet das Gehäuse 2 für den Körper 11 beziehungsweise für den Konverter. Der gewickelte Blechstreifen 20 ist an den beiden Stirnseiten des Gehäuses 2 über Stutzen 18 an Abgasrohre 19 angeschlossen. Diese bilden einen Teil der Abgasanlage 1.
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In 5 ist eine perspektivische Ansicht eines gewickelten Blechstreifens 20 dargestellt. Durch das Wickeln werden in diesem Ausführungsbeispiel je nach circumferentieller Position zwischen drei und fünf Lagen 23 gebildet. Zwischen den Lagen ist je nach Wickeldichte ein größerer oder ein kleinerer Spalt 40 gebildet, in den in einem späteren Prozeß ein Gleit- oder Klebe- oder Dichtmittel eingebracht werden kann.
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In 6 ist eine Seitenansicht des Körpers 10 vor dem Wickelprozess dargestellt. Der Blechstreifen 20 ist in den Spalt 4 zwischen dem Förderelement 3 und den Körper 10 eingebracht und liegt mit der Kante 21 beziehungsweise Unterseite voran tangential an der Umfangsfläche der Lagermatte 12 des Sinterkörpers 11 an. Die Umfangsfläche der Lagermatte 12 bildet gleichzeitig die Mantelfläche 16 des Körpers 10. Mit der Oberseite liegt der Blechstreifen 20 am Förderelement 3 an. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist das Förderelement 3 beabstandet zum Körper 10 dargestellt, obwohl beim Wickeln kein Abstand besteht.
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Wie in der Seitenansicht nach 7 dargestellt, ist der Körper 10 mehrfach mit dem Blechstreifen 20 umwickelt. Durch die Lagermatte 12 wird der Sinterkörper 11 in dem durch den Blechstreifen 20 gebildeten Gehäuse 2 in axialer und in radialer Richtung, individuell angepasst an die jeweiligen Maßtoleranz des Sinterkörpers 11, gelagert und fixiert.
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In den 8 bis 10 sind bevorzugte Ausführungsbeispiele von Wickelvorrichtungen 5 zum Ummanteln eines Körpers 10 einer Abgasanlage 1 mit einem Blechstreifen 20 dargestellt. Die Wickelvorrichtungen 5 weisen grundsätzlich zwei parallel nebeneinander angeordnete Seitenteile 50, 51 und mehrere rechtwinklig zu den Seitenteilen 50, 51 angeordnete und in den Seitenteilen 50, 51 drehbar gelagerte Achsen und Wellen auf. Im Sinne der Erfindung wird eine Welle im Gegensatz zu einer Achse drehbar angetrieben.
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Von der in 8 dargestellten Wickelvorrichtungen 5 sind nur das hintere Seitenteil 51 und die Achsen 511–516, 562, 563, 569 sowie die Wellen 520, 521, 560, 561 sowie weitere noch näher beschriebene Teile im Schnitt dargestellt.
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Gemäß den Ausführungsbeispielen nach 8 und 9 ist auf den Achsen 511–516, 562 und der Welle 520 ein endloses, in zumindest einer Förderrichtung 33 bewegbares, bandförmiges Förderelement 3 gelagert. Durch mehrere parallel zu den Achsen 511–516, 562 und rechtwinklig zu den beiden Seitenteilen 50, 51 angeordnete Streben 58 sind die beiden Seitenteile 50, 51 in einem parallelen Abstand AS zueinander angeordnet, der größer ist als die Breite des Förderelements 3 oder die Breite 24 des Blechstreifens 20. Der Abstand AS entspricht mindestens der Länge 14 des Körpers 10, der in 2 dargestellt ist. Durch die Streben 58 und die Achsen 511–516 wird ein Maschinengehäuse 57 gebildet, in dem der Wickelprozess stattfindet.
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Das bandförmige Förderelement 3 wird durch jede der Achsen 511–516 umgelenkt und gleichzeitig von der Welle 520 angetrieben. Hierzu ist der Welle 520 eine manuelle Antriebsvorrichtung 52 zugeordnet, die das Förderelement 3 in einer Förderrichtung 33 der Wickelvorrichtung 5 antreibt. Die Antriebsvorrichtung 52 umfasst ein auf der Antriebswelle 520 angeordnetes gezahntes Antriebsrad 522 für einen Zahnriemen 523. Der Zahnriemen 523 verbindet das Antriebsrad 522 mit einem Zahnrad 524, das auf einer Antriebszwischenwelle 521 angeordnet ist. An der Antriebszwischenwelle 521 wird das Antriebsmoment für die Antriebswelle 520 gemäß 9 durch einen Hebel 500 eingeleitet. Die beiden Zahnräder 522, 524 weisen unterschiedliche Durchmesser auf, sodass das Antriebsmoment in Richtung Antriebswelle 520 untersetzt ist. Der Zahnriemen 523 wird über eine Rolle 504 gespannt, die auf einer parallel zu der Antriebswelle 520 verschiebbaren und in einem Langloch 506 gelagerten Hilfsachse 503 angeordnet ist. Die Verschiebung der Hilfsachse 503 mit der Rolle 504 im Langloch 506 erfolgt über einen Verstellmechanismus 525, der zwischen den beiden Seitenteilen 50, 51 angeordnet ist.
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Zum Spannen des Förderelements 3 ist eine Spannvorrichtung 56 vorgesehen. Die Spannung des Förderelements 3 wird durch die Hilfsachse 562 bewirkt, auf der das Förderelement 3 umgelenkt wird. Hierzu ist die Hilfsachse 562 in einem Langloch 507 verschiebbar gelagert und über ein Zugmittel 564 in horizontaler Richtung im Langloch 507 verstellbar.
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Das Zugmittel 564 wird form- oder reibschlüssig um eine Spannwelle 560 geführt und von der Spannwelle 560 im Langloch 507 in Zugrichtung bewegt. Das von der Spannwelle 560 umgelenkte Zugmittel 564 wird in Zugrichtung vor der Spannwelle 560 über ein frei am Zugmittel 564 hängendes Gewicht 565 vorgespannt. Hierzu wird das Zugmittel 564 über zwei in Richtung des Förderelements 3 hintereinander und zwischen der Spannwelle 560 und dem Gewicht 565 angeordnete Umlenkachsen 563, 569 umgelenkt.
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Die Spannwelle 560 ist über einen Zahnriemen 523 mit einer Zwischenwelle 561 verbunden. Hierzu ist auf der Spannwelle 560 ein Zahnrad 566 und auf der Zwischenwelle 561 ein Zahnrad 567 angeordnet. Der Zahnriemen 523 ist über einen Verstellmechanismus 568, der zwischen den beiden Seitenteilen 50, 51 angeordnet ist, verstellbar.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß 10 ist ein offenes Förderelement 3 vorgesehen, dessen Enden auf je eine der beiden Antriebswellen 520, 620 aufgewickelt ist. Die beiden Antriebswellen 520, 620 werden durch je einen Elektromotor 60, 61 angetrieben, der an dem Seitenteil 50 auf dem Wellenkopf positioniert und über jeweils ein Steuergerät 610, 621 geregelt ist. Je nach Steuerung der beiden Elektromotoren 60, 61 wird die für den Wickelprozeß notwendige Spannung des Förderelements 3 beziehungsweise der radiale Druck auf den Körper 10 erzeugt.
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Für den Wickelprozess wird der Körper 10 in eine durch das Förderelement 3 gebildete Schlinge 30 eingelegt. Hierzu sind beide Seitenteile 50, 51 in horizontaler Richtung geteilt und jeweils ein Paar Seitenteile 50, 51 bildet ein vorderes Gehäuseteil A beziehungsweise ein hinteres Gehäuseteil B. Die beiden Gehäuseteile A, B können in horizontaler Richtung R auseinandergeschoben werden, sodass der Körper 10 in die Schlinge 30 zwischen den beiden Gehäuseteilen A, B eingelegt werden kann. Nach dem Einlegen des Körpers 10 werden die beiden Gehäuseteile A, B wieder zusammengeschoben und in Richtung R miteinander fixiert. Hierzu sind gemäß 10 an den Gehäuseteilen A, B Anschläge 508, 518 vorgesehen, über die die Gehäuseteile A, B in einer Richtung R aneinander anliegen. Dabei weisen die Gehäuseteile A, B einen definierten Abstand 510 auf.
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Das gespannte Förderelement 3 liegt wie in 8 beispielhaft dargestellt an der Umfangsfläche des Körpers 10 an. Zwischen dem Körper 10 und dem Förderelement 3 wird der Blechstreifen 20 eingeführt. Das Förderelement 3 wird je nach Ausführungsbeispiel in einer oder in beiden Förderrichtungen 32, 33 angetrieben und der Blechstreifen 20 kontinuierlich eingezogen.
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Der Einzug des Blechstreifens 20 und die Formgebung des Blechstreifens 20 durch das Förderelement 3 wird präziser und einfacher, wenn ein Umschlingungswinkel u des Förderelements 3 um den Körper 10 möglichst groß ist. Der Umschlingungswinkel u wird durch die Anordnung von zwei Umlenkelementen 530, 531 vergrößert, die parallel zu den Achsen 511–516 angeordnet sind. Die Umlenkelemente 530, 531 bilden zwei gegenüberliegende, über die gesamte Breite des Förderelements 3 angeordnete Gleitkanten, über die das Förderelement 3 gleitet bzw. abgelenkt wird. Die Umlenkelemente 530, 531 sind zur Änderung des Umschlingungswinkels u relativ zu den Seitenteilen 50, 51 in horizontaler Richtung verstellbar und bilden einen Spalt 54 mit einer Spaltbreite 540, über den das Förderelement 3 in einen Wickelraum 55 ragt.
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Die Wellen und Achsen sind teilweise über Lager 59 in den Seitenteilen 50, 51 gelagert.
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In 11 ist ein von zwei gegenüberliegenden Führungsblechen 110 dargestellt. Die Führungsbleche 110 positionieren den Körper 10 in Richtung der Rotationsachse 100 innerhalb des Wickelraums 55. Unterhalb des Führungsblechs 110 ist ein Anschlag 111 für den Körper 10 vorgesehen.
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In 12 ist eine Zuführung 9 dargestellt, über die der Blechstreifen 20 in die Wickelvorrichtung 5 eingeführt wird. Duch die Zuführung 9 wird der Blechstreifen 20 ausgerichtet und letztmalig auf Toleranzen geprüft. Zudem sind auf den beiden Achsen 512, 513, über die das Förderelement 3 unmittelbar vor und nach dem Wickelraum 55 läuft Führungselemente 8 vorgesehen, über die das Förderelement 3 in axialer Richtung geführt wird.
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Wie in 4 dargestellt, ist der Blechstreifen 20 breiter beziehungsweise das Gehäuse 2 länger als der Körper 10. Der Randbereich 26 des Blechstreifens 20 steht über die Kante des Körpers 10 über. Beim Wickelprozess ist zu gewährleisten, dass der Innendurchmesser des Gehäuses 2 über die gesamte Länge konstant ist. In 13 und 14 ist ein Spreizdorn 70 dargestellt, der in seinem Durchmesser 71 an den Solldurchmesser 15 des Körpers angepasst werden kann. Der Spreizdorn 70 ist gemäß 14 koaxial zum Körper 10 angeordnet und dreht sich während des Wickelprozesses mit dem Körper 10 mit. Auf dem Spreizdorn 70 wird wie im Schnittverlauf I–II nach 14 gemäß 13 dargestellt, der Randbereich 26 des Blechstreifens 20 aufgewickelt und somit verhindert, dass das Gehäuse 2 im Randbereich 26 einfällt.
