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Die Erfindung betrifft ein Katalysatormodul für den Einsatz in einer Abgasreinigungsanlage einer stationären Verbrennungsanlage, eine Aufnahmeeinheit für ein solches Katalysatormodul sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Katalysatormoduls.
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Unter stationärer Verbrennungsanlage wird jegliche Anlage zur Verbrennung von kohlenwasserstoffbasierenden Brennstoffen verstanden. Beispielsweise handelt es sich um Kohle- oder Öl (Petroleum)- befeuerte Anlagen oder Gasturbinen. Stationäre Verbrennungsanlagen umfassen auch Marine-Anwendungen, beispielsweise Verbrennungsanlagen wie Dieselmotoren, wie sie für große Container- oder Kreuzfahrtschiffe eingesetzt werden. Die stationären Verbrennungsanlagen werden üblicherweise kontinuierlich unter einer gleichen, stationären Last betrieben.
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Stationäre Verbrennungsanlagen weisen regelmäßig eine Abgasreinigungsanlage auf, welche mit Katalysatormodulen bestückt ist. Die Katalysatormodule werden dabei in einem Abgaskanal der Abgasreinigungsanlage eingebaut und werden im Betrieb von dem zu reinigenden Abgas durchströmt. Der Abgaskanal weist dabei typischerweise eine Querschnittsfläche von zumindest mehreren Quadratmetern, oft auch von mehreren zehn Quadratmetern auf. Häufig zeigt der Abgaskanal eine rechteckförmige Querschnittsfläche mit einer Kantenlänge jeweils von mehreren Metern, beispielsweise von 10m × 10m. Die gesamte Querschnittsfläche des Abgaskanals ist dabei durch ein oder auch mehrere nebeneinander angeordnete Katalysatormodule überdeckt, sodass das zu reinigende Abgas vollständig durch die Katalysatormodule strömt. Innerhalb des Abgaskanals sind üblicherweise mehrere Katalysatormodule, beispielsweise zwei bis fünf, nebeneinander in Reihen und Spalten in einem Stützgerüst angeordnet. Die Katalysatormodule selbst weisen typischerweise einen rechteckförmigen Querschnitt mit einer Kantenlänge von jeweils mehreren Metern auf.
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In Strömungsrichtung des Abgases sind darüber hinaus oftmals die Katalysatormodule in mehreren Ebenen hintereinander angeordnet. Auch in Strömungsrichtung weist eine aus Katalysatormodulen aufgebaute Katalysatoreinrichtung eine Erstreckung von mehreren Metern, insbesondere mehrere zehn Meter, beispielsweise von 25m auf.
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Die Katalysatormodule umfassen jeweils aus einem Stapelrahmen aufgebaut, in den mehrere Aufnahmeeinheiten eingesetzt sind, welche wiederum mit mehreren Katalysatoren bestückt sind. Die einzelnen Katalysatoren werden dabei in Strömungsrichtung des Abgases durchströmt. Bei diesen handelt es sich beispielsweise um Plattenkatalysatoren, im vorliegenden interessierenden Fall vorzugsweise jedoch um sogenannte Wabenkatalysatoren. Bei diesen Wabenkatalysatoren handelt es sich um monolithische Bauteile aus einem keramischen Werkstoff, welcher mit einer Vielzahl von Strömungskanälen in Strömungsrichtung durchsetzt ist. Im Betrieb und im eingebauten Zustand werden die Strömungskanäle von dem zu reinigenden Abgas durchströmt. Dieser monolithische Körper weist eine katalytische Aktivität im Hinblick auf die Abgasreinigung auf. Wahlweise ist der monolithische Träger mit einer katalytisch aktiven Beschichtung versehen oder das Trägermaterial selbst ist katalytisch aktiv. Bei diesen Wabenkatalysatoren handelt es sich dabei insbesondere um extrudierte Wabenkatalysatoren. Ein jeweiliger Katalysator weist typischerweise eine rechteckförmige und insbesondere quadratische Querschnittsfläche mit einer Kantenlänge von etwa 10cm bis 30cm auf.
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Bei den Aufnahmeeinheiten handelt es sich bei einer ersten Variante um sogenannte Elementkästen, in denen die einzelnen Katalysatoren matrixförmig aneinander angrenzend einliegen. Dabei sind vorzugsweise zwischen den einzelnen Katalysatoren üblicherweise vliesartige Dichtelemente angeordnet, die Leckageströme durch die Grenzebene zwischen benachbarten Katalysatoren oder zwischen den Katalysatoren und der Elementkasten verhindern sollen. In einem jeweiligen Elementkasten sind dabei typischerweise zwei bis zehn Katalysatoren mit jeweils rechteckförmiger und insbesondere quadratischer Querschnittsfläche üblicherweise in mehreren Lagen übereinander oder nebeneinander angeordnet.
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Die Elementkästen selbst sind innerhalb des Stapelrahmens ebenfalls matrixförmig angeordnet. Die Anzahl der Elementkästen richtet sich dabei nach der Größe des Katalysatormoduls. Die Elementkästen sind üblicherweise aus Blechteile aufgebaut, welche zu Versteifungszwecken randseitig an gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils etwa 90°-Umkantungen aufweisen. Diese sind daher im Betrieb senkrecht zu der Strömungsrichtung des zu reinigenden Abgases orientiert und bilden somit unerwünschte Strömungswiderstandsflächen.
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Neben den Elementkästen, die typischerweise mehrreihig in einem Stapelrahmen angeordnet werden, sind die Aufnahmeeinheiten gemäß einer zweiten Variante als sogenannte Verpack- und Lagereinheiten ausgebildet, welche jeweils ebenfalls mit Katalysatoren bestückt sind, im Vergleich zu Elementkästen sind diese größer und innerhalb eines Katalysatormoduls typischerweise nur einreihig angeordnet sind. Zwischen den Katalysatoren sind üblicherweise wiederum vliesartige Dicht- und Ausgleichselemente angeordnet.
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Die Katalysatormodule werden mit Hilfe der Stapelrahmen in der Abgasreinigungsanlage aneinander befestigt. Die Katalysatormodule werden dabei üblicherweise beispielsweise beim Hersteller der Katalysatoren als Baueinheiten vorgefertigt und als solche eingebaut. Die Katalysatormodule müssen dabei während des Betriebs sowohl mechanischen als auch thermischen Belastungen Stand halten. Die Abgastemperatur in derartigen stationären Anlagen liegt typischerweise im Bereich von beispielsweise 400° bis 500°. Im Hinblick auf eine möglichst effektive Reinigung des Abgases sind Leckageströme möglichst zu vermeiden, sodass also das gesamte Abgas an katalytisch aktiven Flächen vorbei strömt. Im Hinblick auf eine Minimierung von Strömungsdruckverlusten ist auch wünschenswert, dass ein möglichst großer Anteil der Querschnittsfläche des Abgaskanals ausgenutzt ist.
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Bei den Stapelrahmen nach dem Stand der Technik handelt es sich um verschweißte Stahlprofile, in die die einzelnen Aufnahmeeinheiten, also beispielsweise die Elementkästen oder auch die Verpack- und Lagereinheiten eingesetzt werden. Um eine sichere mechanische Befestigung zu erreichen werden dabei die Elementkästen jeweils mit dem Stapelrahmen sowie auch untereinander verschweißt. Um den Stapelrahmen bestücken zu können, weist dieser ein gewisses Übermaß auf. Der verbleibende Spalt wird mit einem streifenförmigen Dichtelement abgedichtet. Hierbei besteht allerdings das Problem, dass aufgrund von unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten diese streifenförmigen Dichtelemente sich im Betrieb lösen können, sodass Leckageströme entstehen. Dieses Problem betrifft auch die zwischen den einzelnen Katalysatoren eingelegten Dicht- und Ausgleichselemente. Insgesamt besteht daher bei herkömmlichen Einheiten die Gefahr, dass im Laufe der Betriebszeit Leckageströme entstehen.
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Bei Ausgestaltungen mit Verpack- und Lagereinheiten, bei denen beispielsweise pro Katalysatormodul jeweils drei derartige Einheiten aneinander gereiht sind, werden diese heutzutage in einer extra dafür angefertigten, aufwändigen Press- und Schweißvorrichtung miteinander sowie mit dem Stapelrahmen verschweißt. Beim Bestücken einer jeweiligen Verpack- und Lagereinheit mit Katalysatoren werden diese zunächst in einen offenen Rahmen der Einheit eingesetzt, danach durch Aufpressen eines Deckels der Verpack- und Lagereinheit gegeneinander vorgespannt und anschließend werden der Deckel mit den Seitenteilen der Verpack- und Lagereinheit verschweißt. Diese Verpack- und Lagereineiten werden dann wiederum in den Stapelrahmen eingeschlichtet und mit diesem verschweißt. Auch hier muss wiederum eine Abdichtung erfolgen. Aufgrund dieses komplexen Herstellungsverfahrens ist eine aufwendige Schweißvorrichtung erforderlich, die typischerweise auch jeweils auf die Größe eines jeweiligen Katalysatormoduls abgestimmt ist. Dadurch sind insgesamt die Herstellungskosten vergleichsweise hoch.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Herstellung derartiger Katalysatormodule zu ermöglichen, die insbesondere zugleich dauerhaft gute Strömungseigenschaften und eine verbesserte Reinigungseffizienz durch geringere Leckageströme zeigen.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch einen Katalysatormodul für den Einsatz in einer Abgasreinigungsanlage einer großtechnischen Verbrennungsanlage. Das Katalysatormodul ist daher ausgelegt und konzipiert für solche zuvor beschriebenen Abgasreinigungsanlagen von stationären Verbrennungsanlagen, insbesondere von Kraftwerken zur Energieerzeugung. Im Hinblick auf die grundsätzliche Anordnung sowie im Hinblick auf den grundsätzliche Aufbau und die Größenverhältnisse derartiger Katalysatormodule wird auf die vorhergehenden Ausführungen verwiesen.
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Das Katalysatormodul umfasst einen Stapelrahmen mit einem Bodenteil und einem Deckelteil sowie zwei Seitenteilen. Der Stapelrahmen erstreckt sich dabei in einer Längsrichtung sowie in einer Querrichtung und weist zwei in einer Strömungsrichtung gegenüberliegende Stirnflächen auf, die von dem Bodenteil, dem Deckelteil sowie den zwei Seitenteilen umrandet sind. Die Stirnflächen werden dabei von der Längsrichtung und der Querrichtung aufgespannt und sind senkrecht zur Strömungsrichtung eines Abgases orientiert, wenn sie in einem Abgaskanal der Abgasreinigungsanlage eingebaut sind. In diesen Stapelrahmen ist zumindest eine, vorzugsweise sind mehrere Aufnahmeeinheiten eingesetzt, die jeweils eine umlaufende Seitenwandung aufweisen und die jeweils zu den Stirnflächen hin offen sind. Jede der Aufnahmeeinheiten ist dabei mit mehreren Katalysatoren, insbesondere Wabenkatalysatoren bestückt.
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Bei den Katalysatoren handelt es sich bevorzugt um monolithische Wabenkatalysatoren bestehend aus einem keramischen Trägermaterial, welches mit einer Vielzahl von einzelnen Strömungskanälen durchsetzt ist. Das Trägermaterial ist dabei wahlweise mit einer katalytisch aktiven Schicht versehen oder ist selbst katalytisch aktiv. Unter Katalysator wird allgemein eine Einheit mit einer für die gewünschte Abgasreinigung katalytischen Aktivität verstanden. Neben (extrudierten) Wabenkatalysatoren können beispielsweise auch Plattenkatalysatoren eingesetzt werden. Die Katalysatoren in einem Katalysatormodul sind vorzugsweise, jedoch nicht zwingend identisch zueinander ausgebildet. In Strömungsrichtung können dabei auch mehrere Katalysator-Teileinheiten, also beispielsweise mehrere monolithische Wabenkörper nacheinander eingesetzt sein. Diese in Strömungsrichtung aneinandergereihten Teileinheiten bilden dann den einen Katalysator. Bei Bedarf sind die Teileinheiten unterschiedlich im Hinblick auf ihre katalytische Wirkung ausgebildet. Bevorzugt sind sie identisch ausgebildet.
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Der Stapelrahmen weist weiterhin eine umlaufende Wandung auf, die aus einzelnen Seitenrahmenteilen zusammengesetzt ist, welche miteinander über zumindest ein, vorzugsweise mehrere mechanische Verbindungselemente miteinander verbunden, insbesondere verschraubt sind. Vorzugsweise sind dabei die Seitenrahmenteile nicht miteinander verschweißt. Ihre Verbindung erfolgt daher vorzugsweise ausschließlich über die mechanischen Verbindungselemente insbesondere über die Verschraubungen. Weiterhin ist zwischen zumindest einem Seitenrahmenteil und einer angrenzenden Aufnahmeeinheit zumindest ein Dichtelement eingepresst und zwar aufgrund eines Verspannens des einen Seitenrahmenteils bei dessen Schraubmontage. Bei der Herstellung wird daher das zumindest eine Dichtelement zunächst auf eine der randseitigen Aufnahmeeinheiten aufgelegt, bevor das angrenzende Seitenrahmenteil mit den weiteren Seitenrahmenteilen verschraubt wird. Hierbei wird das Dichtelement zwischen dem Seitenrahmenteil und der zumindest einen Aufnahmeeinheit mit Hilfe des mechanischen Verbindungselements verpresst. Die Presskraft wird dabei von dem mechanischen Verbindungselement aufgebracht. Insgesamt werden hierdurch die Aufnahmeeinheiten in dem Stapelrahmen eingeklemmt.
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Bei den mechanischen Verbindungselementen handelt es sich vorzugsweise um Schraubelemente, beispielsweise Schrauben mit Muttern, Gewindebolzen etc.
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Durch diese Maßnahme ist der besondere Vorteil erzielt, dass das Dichtelement durch das Verschrauben der Seitenrahmenteile fest zwischen zumindest einem Seitenrahmenteil und der zumindest einen Aufnahmeeinheit eingepresst ist, also aufgrund seiner elastischen Eigenschaften komprimiert wird. Dadurch werden selbst bei thermisch bedingten unterschiedlichen Ausdehnungen der einzelnen Komponenten Variationen in dem Abstand zwischen den Seitenrahmenteilen und den Aufnahmeeinheiten ausgeglichen. Bei Temperaturänderung beispielsweise zwischen Montage und Betrieb oder auch beim Hochfahren der Verbrennungsanlage ist dadurch ein Herausfallen des Dichtelements und damit das Auftreten von Leckageströmen zuverlässig vermieden ist.
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Unter elastisches Dichtelement wird zunächst allgemein jedes Element verstanden, welches eine Elastizität aufweist und eine Abdichtung zwischen der jeweiligen Aufnahmeeinheit und dem jeweiligen Seitenrahmenteil dauerhaft auch bei den hohen Betriebstemperaturen von mehreren hundert Grad Celsius und insbesondere auch bei Temperaturänderungen beispielsweise beim An- oder Abfahren der Anlage gewährleistet. Unter elastisch wird hierbei allgemein verstanden, dass eine Verformung des Dichtelements, beispielsweise eine Veränderung der Dicke um mehr als 10% beispielsweise um 10% bis 30% unter Beibehaltung einer (elastischen) Rückstellkraft möglich ist, so dass also das Einpasselement vorzugsweise jedoch nicht zwingende alleine durch die elastische Rückstellkraft zwischen der Wandung des Aufnahmeschachts und dem Seitenrahmenteil gehalten ist. Grundsätzlich können Dichtelemente auch zwischen jede der Aufnahmeeinheiten sowie zwischen jeder der Aufnahmeeinheiten und einem Seitenrahmenteil eingelegt werden.
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Durch die verschraubbare Ausgestaltung entfällt zugleich die Notwendigkeit einer Press- und Schweißeinrichtung. Dadurch können daher die einzelnen Katalysatormodule beispielsweise hinsichtlich ihrer Größe flexibel an den jeweiligen Anwendungsfall, also die konkrete Einbausituation in einer Anlage, problemlos angepasst werden. Damit werden insgesamt die Herstellungskosten gering gehalten. Auch ist durch die Ausgestaltung mit dem Verschrauben der Seitenrahmenteile ein Zusammenbau unmittelbar vor Ort auf der Baustelle vereinfacht. Bisher wurden die Katalysatormodule in einer Produktionsstätte vorgefertigt und als vorgefertigte Einheiten zur Baustelle beziehungsweise zum Einsatzort verfahren. Bei diesem Transport sind auch spezielle Maßnahmen erforderlich, um ein Herausfallen der Dichtelemente oder auch eine sonstige Beschädigung der einzelnen in der Regel zerbrechlichen Keramik-Katalysatoren zu vermeiden.
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Im Hinblick auf eine möglichst einfache und kostengünstige Herstellung des Stapelrahmens sind dessen Seitenrahmenteile bevorzugt zumindest teilweise aus umgekanteten Blechteilen ausgebildet. Zur Ausbildung der Seitenrahmenteile sind vorzugsweise aus zunächst ebenen Blechen durch Umbiegen von Randteilen beispielsweise U-förmige Profile ausgebildet, die durch ein weiteres Blechelement zu einem geschlossenen Mehrkantprofil ausgebildet sind. Hierdurch ist eine ausreichend hohe Stabilität bei vergleichsweise geringem Materialaufwand erzielt. In Kombination mit der verschraubbaren Ausgestaltung führt diese auch dazu, dass die einzelnen Seitenrahmenteile als Einzelelemente platzsparend transportiert werden können. Das jeweilige Seitenrahmenteil ist dabei durch ein langgestrecktes, ebenes Element gebildet.
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Zweckdienlicherweise sind dabei die Seitenrahmenteile jeweils als ein Hohlprofil ausgebildet aus zwei miteinander verbundenen Blechteilen. Zumindest eines dieser Blechteile ist dabei umgekantet und bildet beispielsweise ein U-Profil aus, auf das dann das zweite Blechteil quasi als Deckel aufgesetzt wird. Zur Verbindung dieser beiden Blechteile greifen diese insbesondere über Laschen und Schlitze formschlüssig ineinander, sodass eine hohe mechanische Stabilität erreicht ist.
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In bevorzugter Ausgestaltung weisen zumindest einige, vorzugsweise alle Seitenrahmenteile Haltelaschen auf, zwischen denen eine jeweilige Aufnahmeeinheit in Strömungsrichtung formschlüssig gehalten ist. Durch diese Maßnahme ist eine zusätzliche mechanische Sicherung der Aufnahmeeinheiten innerhalb des Seitenrahmenteils erreicht. Zweckdienlicherweise wird auf ein Verschweißen der Aufnahmeeinheiten mit den Seitenrahmenteilen verzichtet und diese werden ausschließlich über die Haltelaschen formschlüssig gehalten. Über die Haltelaschen erfolgt daher eine Fixierung der Aufnahmeeinheiten in Strömungsrichtung. Die Haltelaschen sind dabei in Strömungsrichtung betrachtet vorzugsweise beidseitig der Aufnahmeeinheiten angeordnet.
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Zweckdienlicherweise ist eines der Seitenrahmenteile als Deckelteil ausgebildet und weist außenseitig zumindest einen randseitig angeordneten Dichtsteg auf, welcher bevorzugt durch eine Umkantung des Seitenrahmenteils gebildet ist. Dieser Dichtsteg dient zum Verschließen einer Trennebene zwischen zwei benachbarten Katalysatormodulen im eingebauten Zustand. Vorzugsweise ist das Deckelteil insgesamt U-förmig umgekantet, sodass an den Längskanten des Deckelteils beidseitig ein derartiger Dichtsteg als Umkantung ausgebildet ist. In Strömungsrichtung betrachtet wird zwischen diesen Dichtstegen ein benachbartes Katalysatormodul mit einem Bodenelement aufgenommen.
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Bei den Aufnahmeeinheiten handelt es sich vorzugsweise um sogenannte Elementkästen, wie sie eingangs geschrieben wurden. Insoweit wird auf die einleitenden Ausführungen zum grundsätzlichen Aufbau sowie der grundsätzlichen Anordnung derartiger Elementkästen innerhalb des Stapelrahmens verwiesen. Innerhalb des Stapelrahmens sind mehrere Elementkästen eine nxm-Martix bildend aneinander angrenzend in mehreren Reihen und Spalten eingesetzt. Die Elementkästen sind daher in n Reihen übereinander und in m Spalten nebeneinander angeordnet. Jeder der Elementkästen weist dabei einen freien Innenraum auf, in den zumindest ein Katalysator, vorzugsweise jedoch mehrere aneinander angrenzende Katalysatoren eingesetzt sind. Unter freier Innenraum wird dabei verstanden, dass die Elementkästen keine zusätzlichen inneren Trennwände aufweisen. Die Elementkästen sind daher durch eine umlaufende Wandung aus Seitenwänden gebildet und zu den gegenüberliegenden Stirnflächen des Stapelrahmens offen. Die Wandung besteht dabei insbesondere aus ein oder mehreren miteinander verbundenen Blechen. Zwischen den Katalysatoren sind dabei üblicherweise Dicht-Elemente eingesetzt.
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Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die einzelnen Katalysatoren nunmehr nur noch geringeren Einpresskräften bei dem Zusammenbau des Stapelrahmens ausgesetzt sind. Die Katalysatoren brauchen daher – im Vergleich zu bisherigen Lösungen – nur noch mit einer geringeren mechanischen Steifigkeit ausgebildet zu sein. Dies wirkt sich günstig auf die Strömungseigenschaften des Katalysators, insbesondere Wabenkatalysators aus, so dass auch hierdurch eine verbesserte Reinigungseffizienz erreicht ist.
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Durch die Verwendung der Dichtelemente ist zugleich auch ein Mittel gegeben, welches den Katalysator gegen Kräfte isoliert, die durch Temperaturänderungen während eines Aufheizens und dem Kontakt mit den ihn umgebenden Wänden hervorgerufen werden oder gegen Vibrationen oder Stöße, die im normalen Betrieb auftreten können und auf den Katalysator einwirken. Dies ermöglicht die Verwendung von Katalysatoren, die in ihrer Struktur schwächer als solche sind, die gegenwärtig im Einsatz sind. Gleichzeitig sind damit Vorteile wie reduzierter Gegendruck usw. verbunden, da sie wegen den isolierenden Eigenschaften eben nicht die Festigkeit aufweisen müssen, wie sie herkömmliche Katalysatoren aufweisen.
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In zweckdienlicher Ausgestaltung sind die Elementkästen aneinander über Steckverbindungen insbesondere ohne weitere Schweißbefestigung formschlüssig aneinander gehalten. Die Elementkästen verfügen also über komplementäre Steckverbindungselemente, so dass sie über ein einfaches in- oder aneinanderstecken gehalten sind. Durch diese spezielle Ausgestaltung der Elementkästen als aneinander steckbare Bauteile wird daher ein weitgehender oder vollständiger schweißloser Zusammenbau des Katalysatormoduls unterstützt. Die einzelnen Elementkästen werden lediglich über die Steckverbindungen aneinander formschlüssig gehalten und damit aneinander fixiert. Insbesondere in Verbindung mit dem verschraubbaren Stapelrahmen ergibt sich hierdurch eine einfache Montage. Insbesondere wird der Stapelrahmen zunächst nur teilweise zusammengebaut, insbesondere wird zunächst nur das Bodenteil mit einem oder beiden Seitenrahmenteilen aufgebaut, so dass ein offener, L- oder U-förmiger Stapelrahmen gebildet ist, der dann sukzessive mit den Elementkästen bestückt wird, bevor er dann mit dem Deckelteil verschlossen wird.
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Zur Ausbildung der Steckverbindungen sind an den Seitenwänden jeweils zumindest ein Steckelement sowie eine Stecköffnung ausgebildet. Diesen sind insbesondere als eine vorzugsweise aufgebogene Stecklasche sowie als Steckschlitz ausgebildet.
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In zweckdienlicher Weiterbildung sind nicht nur die Elementkästen untereinander, sondern auch am Stapelrahmen formschlüssig gehalten und insbesondere ohne weitere Schweißbefestigung. Hierzu greift beispielweise eine jeweilige Stecklasche in eine entsprechende Aufnahme im Stapelrahmen ein, welcher also in seinen Seitenrahmenteilen vorzugsweise entsprechende Aufnahmen aufweist. Alternativ oder ergänzend werden die Elementkästen durch die bereits erwähnten aufgebogenen Haltelaschen am jeweiligen Seitenrahmenteil gehalten.
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Insgesamt ist durch dieses Konzept ein schweißloser Aufbau der einzelnen Elementkästen innerhalb des Stapelrahmens nach Art eines Clip- oder Stecksystems reicht, wodurch der Herstellungsaufwand insgesamt gering gehalten ist.
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Dieses grundlegende Konzept der miteinander formschlüssig nach Art eines Clip- oder Stecksystem verbundenen Elementkästen ist grundsätzlich auch unabhängig von der verschraubbaren Ausgestaltung des Stapelrahmens mit dem eingepressten Dichtelement ermöglicht und wird als ein eigenständiges erfinderisches Konzept angesehen. Die Einreichung einer Teilanmeldung hierauf bleibt vorbehalten.
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Im Hinblick auf eine verbesserte Durchströmung der einzelnen Katalysatoren weisen die Seitenwände der Elementkästen randseitig an einer Stirnflächen einen umgekanteten Bereich auf, welcher schräg zur Strömungsrichtung orientiert ist, und zwar derart, dass der umgekantete Bereich jeweils von der äußeren Begrenzung des Elementkastens nach innen zum Katalysator ansteigt. Diese umgekanteten Bereiche sind vorzugsweise auf der Anströmseite und insbesondere an beiden gegenüberliegenden Stirnflächen ausgebildet. Hierdurch wird eine günstige Strömungsführung ohne Stauflächen erreicht, wie dies bei bekannten Elementkasten der Fall ist, bei denen üblicherweise an den Stirnflächen 90°-Umkantungen ausgebildet sind. Dies ist insbesondere auf der eine Eintrittsseite für das Abgas bildenden Stirnfläche von besonderem Vorteil. Auch auf der gegenüberliegenden, eine Ausströmseite bildenden Stirnfläche ist dies im Hinblick auf eine möglichst turbulentfreie Strömung von Vorteil.
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An den umgekanteten Bereich schließt sich bevorzugt noch ein Vertikalabschnitt an, der winklig zum umgekanteten Bereich orientiert ist. Eine jeweilige Stirnkante ist daher zumindest bereichsweise zumindest zweifach umgebogen Hierdurch wird die mechanische Steifigkeit erhöht. Ergänzend ist dabei in bevorzugter Ausgestaltung der Vertikalabschnitt in zumindest einem Teilbereich in die Seitenwand ein- oder hindurchgeführt. Er stützt sich daher insbesondere in der Seitenwand ab, was ebenfalls zu einer verbesserten Steifigkeit führt. Vorzugsweise ist der Vertikalabschnitt durch die Seitenwand hindurchgeführt und übersteht diese insbesondere zur Ausbildung der Stecklasche. Eine jeweilige Stecklasche ist daher eine Fortführung des umgekanteten Bereichs.
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Die Aufgabe bezüglich der Aufnahmeeinheit wird gemäß der Erfindung weiterhin gelöst durch eine Aufnahmeeinheit, die als Elementkasten mit einem freien Innenraum ausgebildet ist, wobei der Elementkasten an seinen Seitenwänden jeweils zumindest ein Steckelement, insbesondere eine Stecklasche sowie eine Stecköffnung, insbesondere einen Steckschlitz ausbildet, sodass über Stecklaschen und Steckschlitze aneinander angrenzende Elementkästen nach Art eines Stecksystems aneinander gehalten sind.
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Weiterhin wird die auf das Verfahren bezogene Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst, durch ein Verfahren zum Herstellen eines Katalysatormoduls, bei dem zum Einen die Aufnahmeeinheit, insbesondere Elementkasten, mit den einzelnen Katalysatoren, insbesondere Wabenkatalysatoren, bestückt wird. Der Stapelrahmen wird zunächst nur teilweise zusammen gebaut und in diesen nur teilweise zusammen gebauten Stapelrahmen werden die einzelnen Aufnahmeeinheiten sukzessive eingesetzt. Unter teilweise zusammengebaut wird hierbei verstanden, dass zunächst der Stapelrahmen an zumindest einer Seite offen ist, so dass die Aufnahmeeinheiten über diese offene Seite eingesetzt werden können.
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Auf die letzte Lage der Aufnahmeeinheiten wird dann ein insbesondere mattenförmiges Dichtelement, insbesondere eine Vliesmatte aufgelegt. Anschließend wird der Stapelrahmen unter Verpressung des Dichtelements geschlossen. Das Dichtelement wird hierbei zwischen einem Seitenrahmenteil des Stapelrahmens und zumindest einer der Aufnahmeeinheiten eingepresst. Das Dichtelement liegt dabei allgemein vorzugsweise vollflächig auf den Aufnahmeeinheiten auf.
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Bei dem Dichtelement handelt es sich im Wesentlichen um ein flaches, platten- oder streifenförmig und insgesamt quaderförmige Element, das flächenhaft mit vorzugsweise rechteckförmiger Grundfläche ausgebildet und zwischen den Aufnahmeeinheiten und dem jeweiligen Seitenrahmenteil eingebracht ist.
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Alternativ zu den hier beschriebenen Elementkästen kann es sich bei den Aufnahmeeinheiten auch um anders gestaltete Aufnahmeeinheiten handeln. Die Verwendung der hier beschriebenen Elementkästen ist nicht zwingend erforderlich.
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Vorzugsweise wird dabei der Stapelrahmen zunächst L-förmig aufgebaut, das Dichtelement wird anschließend auf die äußerste Lage der Aufnahmeeinheiten L-förmig aufgelegt, bevor dann der Stapelrahmen unter Verpressung des Dichtelements geschlossen wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen
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1 eine perspektivische Darstellung eines teilweise bestückten Katalysatormoduls,
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2 eine perspektivische Darstellung eines zusammengebauten Stapelrahmens,
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3 ein erstes Seitenrahmenteil des Stapelrahmens in einer Explosionsdarstellung,
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4 ein zweites Seitenrahmenteil ebenfalls in einer Explosionsdarstellung,
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5 eine vergrößerte Darstellung des mit einem rechteckigen Rahmen in 1 gekennzeichneten Teilbereichs,
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6 eine perspektivische Ansicht eines Elementkastens,
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7 eine Stirnansicht auf den Elementkasten gemäß 6,
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8 eine Schnittansicht durch den Elementkasten der 6 entlang der Schnittlinie A-A in 7,
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9 eine vergrößerte Darstellung des mit einem Kreis in 8 gekennzeichneten Eckbereichs sowie
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10 eine perspektivische Darstellung mehrerer Elementkästen zur Illustration des Zusammenbaus der Elementkästen nach Art eines Stecksystems.
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In den Figuren sind gleichwirkende Teile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Das in 1 dargestellte Katalysatormodul 2 umfasst einen umlaufenden Stapelrahmen 4, in dessen Innenraum eine Vielzahl von Elementkästen 6 passgenau eingesetzt ist. Die Elementkästen 6 bilden eine Gitterstruktur oder Matrixstruktur aus. Jeder Elementkasten 6 hat eine Aufnahme, welche durch einen freien Innenraum 8 des jeweiligen Elementkastens 6 gebildet ist. Innerhalb des Stapelrahmens 4 sind dabei üblicherweise mehrere Reihen sowie mehrere Spalten an Elementkästen 6 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel bilden die Elementkästen 6 eine 12×5-Matrix.
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In jedem der Elementekästen 6 liegen jeweils mehrere vorzugsweise als monolithische Wabenkatalysatoren ausgebildete Katalysatoren 10 ein, die den Innenraum 8 vollständig ausfüllen. In 1 ist lediglich ein Elementkasten 6 mit Katalysatoren 10 belegt. Alternativ ist nur ein Katalysator 10 pro Elementkasten 6 eingesetzt.
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Das gesamte Katalysatormodul 2 erstreckt sich in Längsrichtung 12 sowie in Querrichtung 14 und weist zwei gegenüberliegende offene Stirnflächen 16 auf, die in einer Strömungsrichtung 18 voneinander um die Länge eines jeweiligen Katalysators 10 voneinander beabstandet sind. Die Stirnflächen 16 bilden eine An- bzw. Einströmseite sowie eine Ausströmseite für ein zu reinigendes Abgas, welches das Katalysatormodul 2 im eingebauten Zustand in Strömungsrichtung 18 durchströmt.
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Bei den einzelnen Katalysatoren 10 handelt es sich vorzugsweise um extrudierte, quaderförmige Wabenkatalysatoren mit einer Vielzahl von sich in Strömungsrichtung 18 erstreckenden Strömungskanälen. Die Katalysatoren 10 weisen bevorzugt eine rechteckige, insbesondere quadratische Querschnitts- und Anströmfläche auf, die eine Kantenlänge von 10cm bis 30cm aufweist. Im Ausführungsbeispiel sind vier in einer 2×2-Matrix angeordnete Katalysatoren 10 in einem jeweiligen Elementkasten 6 angeordnet. Die Elementkästen 6 sind daher ebenfalls quaderförmig ausgebildet. Abweichend von der dargestellten quadratischen Grundfläche können sie auch mit einer rechteckigen Grundfläche ausgebildet sein. Ihre Kantenlängen liegen typischerweise im Bereich zwischen 0,4m bis 1m. Die Länge des Katalysators 10 in Strömungsrichtung 18 liegt typischerweise im Bereich von einigen 10 cm, beispielsweise im Bereich von 15cm bis 60cm. Die Breite des Katalysatormoduls in Strömungsrichtung 18 entspricht zumindest in etwa der Länge der Katalysatoren 10.
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Die Gesamtlänge des Katalysatormoduls 2 in Längsrichtung 12 sowie auch in Querrichtung 12 liegt typischerweise im Bereich von einigen Metern. Mehrere Katalysatormodule 2 sind üblicherweise in Reihen und Spalten in einem Abgaskanal mit Hilfe eines Stützgerüsts. Eine derartige Lage an Katalysatormodulen 2 erstreckt sich in Längsrichtung 12 sowie in Querrichtung 14 jeweils beispielsweise über 10m bis 20m. In Strömungsrichtung 18 folgen dann üblicherweise mehrere derartiger Lagen bestehend aus mehreren Katalysatormodulen 2.
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Der Stapelrahmen 4 weist insgesamt eine umlaufende Wandung bestehend aus vier Seitenrahmenteilen, nämlich zwei Seitenteile 20, ein Bodenteil 22 sowie ein Deckelteil 24 (vgl. 2). Die vier Seitenrahmenteile 20, 22, 24 sind über Schraubverbindungen beispielsweise mit Hilfe von Schrauben 26 und ggf. Schraubenmuttern miteinander verbunden. An den Seitenrahmenteilen 20 sind dabei beispielsweise die Schraubmuttern fixiert, beispielsweise angeschweißt, in die dann die Schrauben 26 eingeschraubt werden. Alternativ können auch fixierte Schraubbolzen vorgesehen sein, auf die dann Muttern aufgesetzt werden. Auf eine Schweißverbindung zwischen diesen Teilen ist verzichtet. Zur Erhöhung der Steifigkeit weist der Stapelrahmen 4 ergänzend Streben 28 auf, die ebenfalls über Schrauben 26 an den Seitenteilen 20 beziehungsweise am Bodenteil 22 und dort bevorzugt jeweils an einem Randteil 29 randseitig befestigt sind. An jeder Stirnfläche 16 sind dabei zwei etwa V-förmig angeordnete Streben 28 angeschraubt.
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In 2 ist an dem rechten Seitenteil 20 noch ein Dichtelement 30 dargestellt, welches im Ausführungsbeispiel nach Art eines mattenförmigen Vlieses beispielsweise aus Glasfasern ausgebildet ist. Im montierten Endzustand wie er in 1 dargestellt ist (bis auf die fehlende vollständige Bestückung mit Katalysatoren 10) ist dieses Dichtelement 30 zwischen der äußersten Lage der Elementkästen 6 und dem rechten Seitenteil 20 sowie dem Deckelteil 24 eingepresst. Bevorzugt ist dabei jeweils ein Teil-Dichtelement einmal zum Seitenteil 20 hin und einmal zum Deckelteil 24 hin eingelegt. Die beiden Teil-Dichtelemente ergänzen sich zum Dichtelement 30. Das Dichtelement 30 ist also auch entlang des Deckelteils 24 geführt und auch an dieser Längsseite zwischen der äußeren Lage der Elementkästen 6 und dem Deckelteil 24 eingepresst. Bei dem Dichtelement 30 handelt es sich insbesondere um ein flächiges, streifenförmiges Element mit einer Breite von beispielsweise einigen Zentimetern. Seine Breite kann auch zumindest etwa der Länge der Elementkästen 6 in Strömungsrichtung 18 entsprechen. Seine Dicke liegt beispielsweise im Bereich von einem oder einigen Zentimetern. Zwischen benachbarten Elementkästen 6 können ebenfalls Dichtelemente eingefügt sein.
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Sowohl die Seitenteile 20 als auch das Bodenteil 22 sind im Ausführungsbeispiel Hohlprofile aus miteinander verbundenen Blechteilen ausgebildet, wie dies insbesondere in 3 und 4 dargestellt ist. Die Blechteile können dabei miteinander verschweißt sein. Sowohl die Seitenteile 40 als auch das Bodenteil 42 weisen ein U-förmiges Teil, vorzugsweise Blechteil 32a und ein ebenes Teil, vorzugsweise Blechteil 32b auf, die miteinander beispielsweise durch Schweißen verbunden sind An den Stirnseiten ist das Hohlprofil durch Blenden 34 oder Endkappen verschlossen. Bei den Seitenteilen 20 ist an den Blenden 34 jeweils ein Haken, insbesondere Ringhaken 36 befestigt. Die Ringhaken 36 dienen beispielsweise zum Anheben oder zur Handhabung des gesamten Katalysatormoduls 2 beispielsweise mit Hilfe eines Krans. Entlang des U-förmigen Blechteils 32a ist weiterhin zumindest eine insbesondere als Mehrkantrohr ausgebildete Leiste 38 befestigt, insbesondere angeschweißt. Über diese ist ein hier nicht dargestelltes Dichtelement gehalten, welches im eingebauten Zustand eine Abdichtung des Stapelrahmens 4 zu einem Stützgerüst im Abgaskanal der Abgasreinigungsanlage.
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Die Wangen des U-förmigen Blechteils 32a sind endseitig zinnenförmig und bilden abstehende Haltelaschen 40 aus. Die Haltelaschen 40 sind dabei in einem vorgegebenen Rastermaß angeordnet, welches insbesondere der Breite eines jeweiligen Elementkastens 6 in Längsrichtung 12 entspricht oder ein Vielfaches hiervon ist. Wie insbesondere aus der 1 hervorgeht, sind die Haltelaschen 40 dabei derart angeordnet, dass sie jeweils eine Stoßstelle zwischen zwei benachbarten Elementkästen 6 überdecken. In Strömungsrichtung 18 liegen die Haltelaschen 40 exakt einander gegenüber und sind um die Länge eines jeweiligen Elementkastens 6 voneinander beabstandet, sodass dieser in Strömungsrichtung 18 zwischen zwei einander zugeordneten Haltelaschen 40 gehalten ist.
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Entsprechend zu den Haltelaschen 40 sind ebenfalls im gleichen Rastermaß in dem ebenen Blechteil 32b Schlitze 42 beispielsweise durch Laserschneiden eingebracht, durch die die Haltelaschen 40 hindurchtreten. Die beiden Blechteile 32a, b sind daher quasi miteinander verzahnt und sind ergänzend vorzugsweise miteinander verschweißt. Zur (Schraub-)Befestigung der einzelnen Seitenrahmenteile 20 bis 24 aneinander können ergänzend Halteelemente 44 wie beispielsweise Winkel oder dergleichen angeordnet sein (vergleiche hierzu 1, 2). ). Alternativ oder Ergänzend sind beispielsweise an den Seitenrahmenteilen 20 Schraubmuttern fixiert, insbesondre an den stirnseitigen Blenden 34. Das Deckelteil 24 liegt auf den Seitenrahmenteilen 40 auf.
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Die ebenen Blechteile 32b überstehen die Seitenwangen des U-förmigen Blechteils 32a in Strömungsrichtung 18 beidseitig jeweils um einen Randstreifen. An diesem Randstreifen erfolgt beispielsweise die Befestigung der Streben 28.
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Das Deckelteil 24 ist im Unterschied zu den Seitenteilen 20 sowie dem Bodenteil 22 als ein einfaches, U-förmig abgekantetes Blech ausgebildet, wobei die abstehenden Wangen nach außen, also von den Elementkästen 6 abgewandt orientiert sind. Diese abstehenden Wangen bilden Dichtstege 46 aus. Beim Aneinanderreihen mehrerer Katalysatormodule 2 in Querrichtung 14 nimmt das Deckelteil 24 des einen Katalysatormoduls 2 das Bodenteil 22 des benachbarten Katalysatormoduls 2 zwischen den beiden Dichtstegen 46 auf, sodass eine Trennebene zwischen den beiden Katalysatormodulen 2 abgedichtet ist.
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Der Stapelrahmen 4 ist insgesamt durch Stahlbauteile, insbesondere flächige Blechteile gebildet, wobei die einzelnen Bauteile eine Wandstärke von beispielsweise mm bis 10mm aufweisen. Auch die Seitenwände 50 der Elementkästen 6 sind aus Stahlblech beispielsweise mit einer Wandstärke zwischen 3mm und 10mm gebildet.
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Der Aufbau eines jeweiligen Elementkastens 6 ergibt sich insbesondere aus den 6 bis 10 sowie ergänzend auch aus 5. Der jeweilige Elementkasten 6 weist eine durch Seitenwände 50 gebildete umlaufende Seitenwandung auf, die den freien Innenraum 8 begrenzt. Innerhalb dieses freien Inneraums 8 sind keine weiteren Trennwände oder Streben oder dergleichen angeordnet. Die einzelnen Katalysatoren 10 liegen aneinander angrenzend in diesem freien Innenraum 8 ein, wie sich insbesondere aus den 6 und 8 ergibt. Dabei sind zwischen zueinander benachbarte Katalysatoren 10 Dichtstreifen 52 eingelegt. Im Ausführungsbeispiel verlaufen diese daher sowohl horizontal als auch vertikal und insgesamt etwa kreuzförmig. Bei diesen handelt es sich beispielsweise ebenso wie bei den Dichtelementen 30 um Matten aus einem Vliesstoff. Sie dienen zum Einen zum mechanischen Schutz der einzelnen Katalysatoren 10 als auch zum Abdichten eines Spaltes zwischen den Katalysatoren 10 untereinander sowie gegebenenfalls zwischen den Katalysatoren 10 und den Seitenwänden 50. Die Dichtstreifen 52 sowie vorzugsweise auch die Dichtelemente 30 bestehen dabei insbesondere aus einem speziellen Vlies, welches einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher mit dem des Materials (Blech) der Elementkästen 6 vergleichbar ist. Es besteht aus einem vliesartigen Trägermaterial mit einem darin eingebrachten Material mit dem gewünschten thermischen Expansionskoeffizienten. Ein solches Material ist beispielsweise ein sogenannter Vermiculit. Bei Temperaturveränderungen, beispielsweise bei einer Inbetriebnahme der Abgasreinigungsanlage über die Dichtelemente 30 daher über den gesamten Temperaturbereich eine Presskraft auf, so dass sie nicht aus dem Elementkasten 6 herausfallen.
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Wie aus den 5 bis 10 hervorgeht, sind an jeder Seitenwand 50 im Ausführungsbeispiel Stecklaschen 54 sowie Steckschlitze 56 ausgebildet. Die Stecklaschen 54 sind dabei als aus der Seitenwand 50 ausgebogene Teilbereiche ausgebildet. Die Steckschlitze 56 werden ausgeschnitten, beispielsweise durch Laserschneiden. Im Ausführungsbeispiel sind die Stecklaschen 54 sowie die Steckschlitze 56 jeweils in Strömungsrichtung 18 betrachtet an den gegenüberliegenden Randseiten einer jeweiligen Seitenwand 50 ausgebildet. An jeder Randseite ist dabei im Ausführungsbeispiel genau eine Stecklasche 54 sowie ein Steckschlitz 56 ausgebildet. Bei einander benachbarten Seitenwänden 50 sind im Ausführungsbeispiel an den Ecken jeweils entweder Stecklaschen 54 oder Steckschlitze 56 benachbart. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass bei einer Betrachtung in Strömungsrichtung 18, wie es beispielsweise in 8 dargestellt ist, die Stecklaschen 54 sowie die Steckschlitze 56 an gegenüberliegenden Seitenwänden 50 jeweils einander diagonal gegenüberliegen. Hierdurch ist quasi eine Ober- und eine Unterseite sowie eine linke sowie rechte Seite des Elementkastens 6 definiert.
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Einander benachbarte Elementkästen 6 werden in montagefreundlicher Weise einfach durch Aneinanderreihen beziehungsweise Aufeinandersetzen in den Stapelrahmen 4 eingesetzt. Dadurch greifen die Stecklaschen 54 jeweils in die Steckschlitze 56, sodass die Elementkästen 6 formschlüssig miteinander verbunden sind, wobei der Formschluss in Strömungsrichtung 18 wirkt. Die einzelnen Elementkästen 6 bilden daher ein Stecksystem und lassen sich einfach ineinander einstecken. Durch diese Steckverbindungen sind die Elementkästen 6 untereinander mechanisch sicher fixiert. Eine weitere Befestigung der Elementkästen 6 untereinander erfolgt nicht, insbesondere ist kein Schweißen vorgesehen.
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An den – in Strömungsrichtung 18 betrachtet – gegenüberliegenden Stirnseiten der Seitenwände 50 weisen diese jeweils einen umgekanteten Bereich 58 auf. Dies dient zur Versteifung des gesamten Elementkastens 6, Der umgekantete Bereich 58 erstreckt sich über die gesamte Seitenlänge einer jeweiligen Seitenwand 50. Wie insbesondere aus der 9 oder auch der 5 zu entnehmen ist, ist dieser umgekantete Bereich 58 als ein Schrägabschnitt ausgebildet, welcher schräg bezüglich der Strömungsrichtung 18 orientiert ist. Der umgekantete Bereich 58 steigt dabei beispielsweise unter einem Winkel von 30° bis 45° von der Außenseite zum freien Innenraum 8 hin an.
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Ergänzend schließt sich an den umgekanteten Bereich 58 noch ein Vertikalabschnitt an, welcher die Stecklasche 54 bildet und durch die Seitenwand 50 hindurchtritt. Diese Situation ergibt sich insbesondere auch aus der 5.
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Der Zusammenbau des Katalysatormoduls 2 ist vorzugsweise wie folgt:
Zunächst werden die Seitenrahmenteile 20, 22, 24 bereitgestellt und soweit erforderlich zur Ausbildung der Hohlprofile zusammengebaut. Anschließend wird zunächst lediglich das linke Seitenteil 20 sowie das Bodenteil 22 zur Ausbildung eines L-förmigen Teilrahmens miteinander verschraubt. Alternativ kann auch ein U-förmiger Teilrahmen bereitgestellt werden. In diesen L-Rahmen werden sukzessive die zuvor mit den Katalysatoren 10 bestückten Elementkästen 6 eingesetzt. Diese werden dabei vorzugsweise ausschließlich durch die Haltelaschen 40 zum Stapelrahmen 4 hin und untereinander vorzugsweise ausschließlich über die Steckverbindungen gehalten. Nach dem Bestücken der Elementkästen 6 wird zunächst das rechte Seitenteil 20 am L-Rahmen befestigt, wobei hierbei das Dichtelement 30 zwischen der äußersten Lage der Elementkästen 6 und dem rechten Seitenteil 20 gepresst wird. Das Dichtelement, insbesondere ein Teil-Dichtelement wird hierbei zunächst an dem Seitenteil 20 mechanisch und insbesondere durch Kleben fixiert, bevor das Seitenteil 20 dann angeschraubt wird. In gleicher Weise wird danach das Deckelteil 24 unter Verpressung des Dichtelements 30 befestigt. Das Dichtelement 30 wird also durch das Verschrauben gegen die oberste Lage der Elementkästen 6 verpresst. Am Ende werden schließlich noch die Streben 28 angebracht. Durch diesen Herstellvorgang sind daher die einzelnen Elementkästen 6 sicher und zuverlässig zwischen den Seitenrahmenteilen 20, 22, 24 eingeklemmt. Da das Dichtelement 30 bei der Montage eingeklemmt wird, wird dieses über seine gesamte Fläche elastisch komprimiert und ist zuverlässig eingeklemmt.
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Durch den hier beschriebenen Aufbau sowie das spezielle Verfahren zum Zusammenbau des Katalysatormoduls werden insbesondere folgende Vorteile erzielt:
- – Beim Befüllen des Stapelrahmens 4 mit den Elementkästen 6 ist keine komplexe Verpressvorrichtung sowie Schweißanlage erforderlich. Durch die Einlage des Dichtelements 30 ist eine leckagefreie Abdichtung und Montage ermöglicht.
- – Eine horizontale Abdichtung in Querrichtung 14 erfolgt in einfacher Weise durch die U-förmig abgekanteten Deckelteile 24.
- – Aufgrund des Wegfalls der Schweißverbindungen zwischen den Elementkästen 6 untereinander sowie zwischen diesen und dem Stapelrahmen 4 ergibt sich eine erhebliche Zeitersparnis bei der Montage. Dies führt auch zu erheblichen Kosteneinsparungen insbesondere auch durch den Wegfall der erforderlichen Schweiß- und Verpressvorrichtung.
- – Weiterhin ist durch das hier beschriebene modulare Konzept mit den verschraubten Seitenrahmenteilen 20, 22, 24 auch ein Versand des Katalysatormoduls 2 in Einzelteilen möglich. Hierdurch lässt sich das Transportvolumen reduzieren. Auch ist hierdurch ein sicherer Transport ermöglicht, da eine sichere Verpackung der Einzelkomponenten möglich ist.
- – durch die Verwendung der Elementkästen 6, insbesondre auch in Kombination mit Dichtelementen 30 ist zugleich auch ein Mittel gegeben, welches die Katalysatoren 10 gegen Kräfte isoliert, die durch Temperaturänderungen während eines Aufheizens und dem Kontakt mit anderen Teilen des Katalysatormoduls 2 hervorgerufen werden oder gegen Vibrationen oder Stöße, die im normalen Betrieb auftreten können und auf die Katalysatoren 10 einwirken. Das Katalysatormodul 2 ermöglicht die Verwendung von Katalysatoren 10, die in ihrer Struktur schwächer als solche sind, die gegenwärtig im Einsatz sind. Gleichzeitig sind damit Vorteile wie reduzierter Gegendruck usw. verbunden, da die Katalysatoren wegen den isolierenden Eigenschaften eben nicht die Festigkeit aufweisen müssen, wie sie herkömmliche Katalysatoren aufweisen.
- – Schließlich ergibt sich auch eine verbesserte Strömungsführung insbesondere aufgrund der schräg gestellten umgekanteten Bereiche 58.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Katalysatormodul
- 4
- Stapelrahmen
- 6
- Elementkasten
- 8
- freier Innenraum
- 10
- Katalysator
- 12
- Längsrichtung
- 14
- Querrichtung
- 16
- Stirnflächen
- 18
- Strömungsrichtung
- 20
- Seitenteil
- 22
- Bodenteil
- 24
- Deckelteil
- 26
- Schraubverbindung
- 28
- Strebe
- 29
- Randteil
- 30
- Dichtelement
- 32a
- U-förmiges Blechteil
- 32b
- ebenes Blechteil
- 34
- Blende
- 36
- Ringhaken
- 38
- Leiste
- 40
- Haltelasche
- 42
- Schlitz
- 44
- Halteelement
- 46
- Dichtsteg
- 50
- Seitenwand
- 52
- Dichtstreifen
- 54
- Stecklasche
- 56
- Steckschlitz
- 58
- umgekanteter Bereich
