DE19505030A1

DE19505030A1 - Verfahren zum Herstellen von Abgaskatalysatoren

Info

Publication number: DE19505030A1
Application number: DE1995105030
Authority: DE
Inventors: Harald Bressler; Christian Kroeger; Peter Thomas
Original assignee: Heinrich Gillet GmbH
Current assignee: Tenneco GmbH
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 1996-08-22

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen von Vorrichtungen zum katalytischen Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Abgaskatalysatoren nach dem Stand der Technik für Kraftfahrzeuge besitzen üblicherweise ein Gehäuse, das aus zwei tiefgezogenen Blechschalen zusammengesetzt ist. Zunächst wird der katalytisch aktive Körper, meist ein Keramikblock mit wabenartigen Kanälen, mit einer komprimierbaren und expandierbaren Lagermatte umwickelt. Dieses Paket wird dann in die untere Blechschale gelegt. Anschließend wird die obere Blechschale aufgesetzt und mit einer hydraulischen Presse zusammengefahren. Abschließend werden beide Blechschalen gasdicht verschweißt.

Diese Fertigungsmethode hat jedoch einige nicht unerhebliche Nachteile. Beim Tiefziehen der Blechschalen entsteht relativ viel Blechabfall, insbesondere im Bereich der Konen. Die Blechstärke muß nach der Stelle mit dem maximalen Tiefungsverhältnis berechnet werden, so daß an den übrigen Stellen meist eine Überdimensionierung vorliegt mit der Folge, daß Gewicht und Preis hoch sind. Die Materialqualität muß nach der Stelle mit der höchsten thermischen Belastung ausgewählt werden, so daß in vielen Bereichen eine zu hohe Blechqualität vorliegt, was den Preis ebenfalls in die Höhe treibt. Der Hauptnachteil der herkömmlichen Fertigungsmethode ist jedoch darin zu sehen, daß keine Möglichkeit besteht zu kontrollieren, ob das Paket aus Kat-Körper und Lagermatte positionsgenau zur unteren und oberen Blechschale orientiert ist. Ist der ovale Kat-Körper auch nur wenige Grad verdreht, treten beim Zusammenfahren der beiden Gehäuseschalen einseitig hohe Druckspitzen auf, die sehr oft zum Bruch des Kat-Körpers führen. Ausschuß ist teuer. Nach Zuschweißen des Gehäuses besteht keine Möglichkeit, dies zu reparieren.

Es wurde auch schon versucht, die Katalysatorgehäuse aus vorgefertigten Rohren herzustellen. In diesem Fall muß das Paket aus Kat-Körper und Lagermatte in das Gehäuse eingeschoben werden. Es wurde schon versucht, dies mit Hilfe eines Trichters zu bewerkstelligen. Dabei werden jedoch wegen der Reibung der Lagermatte an der Trichter- und Gehäusewand hohe Schiebekräfte benötigt, was häufig zu einer Verschiebung oder gar Zerstörung der Lagermatte führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren zum Herstellen von Abgaskatalysatoren mit rohrförmigem Gehäuse anzugeben, welche es erlauben, das Paket aus Kat-Körper und Lagermatte mit nur geringen Kräften in das Gehäuse einzusetzen.

Ein erstes Verfahren, mit dem diese Aufgabe gelöst werden kann, ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Anspruchs 1. Ein zweites Verfahren, mit dem diese Aufgabe gelöst werden kann, ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Anspruchs 5.

Beiden Verfahren gemeinsam ist die Verwendung eines mehrlagigen Vlieses aus Keramikfasern als Lagermatte, dessen Dicke sich um bis zu 90% reduzieren läßt, ohne daß die Keramikfasern brechen. Im komprimierten Zustand hat das Paket aus Kat-Körper und Lagermatte ein solches Untermaß, daß es praktisch ohne Kraft in das rohrförmige Gehäuse eingeschoben werden kann. Nach Aufhebung der Kompressionskräfte klemmt die Lagermatte dann den Kat-Körper im Gehäuse fest. Dabei wird aufgrund der radialen Kraftrichtung der Kat-Körper im Gehäuse selbsttätig zentriert.

Das erste erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, daß die Lagermatte mit einer Flüssigkeit getränkt wird, die es ermöglicht, die Dicke der Lagermatte zu reduzieren und sie in diesem Zustand auch zu manipulieren.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei der Flüssigkeit um gewöhnliches Wasser. Die feuchte Lagermatte kann problemlos um den Kat-Körper herumgewickelt werden. Die beim Anschweißen der Konen an das Rohrgehäuse entstehende Wärme sorgt für eine Verdunstung des Wassers. Gleichzeitig sorgt das Wasser für eine Kühlung der Schweißstelle mit der Folge, daß die beim Schweißen entstehenden Gefügeänderungen minimiert werden.

Vorzugsweise wird die Flüssigkeit so weit abgekühlt, daß sie erstarrt, im Falle von Wasser zu Eis. Die erstarrte Flüssigkeit ermöglicht eine noch stärkere Reduzierung der Dicke der Lagermatte.

Gemäß einer Alternative hierzu wird als Flüssigkeit ein Klebstoff verwendet, der die komprimierte Lagermatte hält. Dieser Klebstoff wird nach der Montage im Rohrgehäuse wieder zerstört, üblicherweise durch Hitze.

Gemäß dem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren wird die Dickenreduzierung mit Hilfe eines flachen Folienbeutels erreicht, der nach dem Einlegen der Lagermatte verschlossen und evakuiert wird. Sollte die durch den atmosphärischen Druck ausgeübte Kraft für die erforderliche Dickenreduzierung noch nicht ausreichen, können auch äußere Druckkräfte aufgebracht werden. Der evakuierte Folienbeutel wird wie an sich bekannt um den Kat-Körper herumgewickelt und das so entstandene Paket in das Rohrgehäuse eingeschoben. Nach dem Einsetzen wird der Folienbeutel zerstört, beispielsweise infolge der Hitzeeinwirkung beim Anschweißen der Eingangs- und Ausgangskonen, worauf die Lagermatte expandiert und den Kat-Körper im Gehäuse fixiert.

Sollte der Spalt zwischen Lagermatte bzw. Folienbeutel und Gehäuse sehr knapp sein, kann der Folienbeutel selbst aus Gleitfolie hergestellt oder gegebenenfalls eine zusätzliche Gleitfolie, d. h. eine Folie mit einem kleinen Reibkoeffizienten gegenüber dem Material des Gehäuses, verwendet werden, um die Montage im Gehäuse zu erleichtern.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Man erkennt einen Abgaskatalysator, bestehend aus einem rohrförmigen Gehäuse 1 und einem angeschweißten Eingangskonus 2. Der Ausgangskonus 3 beispielsweise ist noch nicht angeschweißt. Der Querschnitt des Gehäuses 1 kann kreisförmig, elliptisch oder auch unregelmäßig sein.

Eingangs- und Ausgangskonus 2, 3 können beispielsweise aus einem hochtemperaturfesten Blech, das rohrförmige Gehäuse 1 dagegen aus einem weniger temperaturbeständigen und/oder dünneren Material bestehen.

Im Inneren des rohrförmigen Gehäuses 1 erkennt man einen katalytisch aktiven Körper 4, beispielsweise einen keramischen Wabenkörper. Dieser ist umwickelt mit einer Lagermatte 5 aus einem mehrlagigen Keramikfaservlies. Diese Lagermatte 5 fixiert den Kat-Körper 5 federnd im Gehäuse 1, isoliert das Gehäuse 1 gegenüber dem heißen Kat-Körper 4 und gleicht die thermischen Ausdehnungsdifferenzen zwischen Kat-Körper 4 und Gehäuse 1 aus.

Die Lagermatte 5 befindet sich in einem flachen, luftdichten Folienbeutel 6. Dieser wurde evakuiert, um die Dicke der Lagermatte 5 zu reduzieren. Es ist möglich, die Dicke von keramischen Faservliesen um bis zu 90% zu reduzieren, ohne daß die Keramikfasern brechen. Der mit der Lagermatte 5 gefüllte und evakuierte Folienbeutel 6 ist um den Kat-Körper 4 herumgewickelt. Dieses Paket hat gegenüber dem Innendurchmesser des Gehäuses 1 ein ausreichendes Untermaß und kann somit bequem in das Gehäuse 1 eingeführt werden. Gegebenenfalls kann der Folienbeutel aus einer Gleitfolie hergestellt werden.

Nach der Montage wird der Folienbeutel 6 zerstört. Dies geschieht beispielsweise beim Anschweißen des Ausgangskonus 3 an das Gehäuse 1 und/oder bei der ersten Inbetriebnahme des Abgaskatalysators.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Vorrichtungen zum katalytischen Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren, umfassend ein rohrförmiges Gehäuse (1) mit Eingangs- und Ausgangskonus (2, 3), einen katalytisch aktiven Körper (4) und eine komprimierbare Lagermatte (5) zwischen Kat-Körper (4) und Gehäuse (1), gekennzeichnet durch die Merkmale:

- als Lagermatte (5) wird ein mehrlagiges Vlies aus Keramikfasern verwendet,
- die Lagermatte (5) wird mit einer Flüssigkeit getränkt,
- die getränkte Lagermatte (5) wird auf minimale Dicke komprimiert,
- die Flüssigkeit wird nach der Montage von Lagermatte (5) und Kat-Körper (4) ausgetrieben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal:

- als Flüssigkeit wird Wasser verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal:

- die getränkte und komprimierte Lagermatte (5) wird bis zur Erstarrung abgekühlt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale:

- als Flüssigkeit wird ein Klebstoff verwendet,
- der Klebstoff wird nach der Montage von Lagermatte (5) und Kat-Körper (4) durch Hitze zerstört.

5. Verfahren zum Herstellen von Vorrichtungen zum katalytischen Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren, umfassend ein rohrförmiges Gehäuse (1) mit Eingangs- und Ausgangskonus (2, 3), einen katalytisch aktiven Körper (4) und eine komprimierbare Lagermatte (5) zwischen Kat-Körper (4) und Gehäuse (1), gekennzeichnet durch die Merkmale:

- als Lagermatte (5) wird ein mehrlagiges Vlies aus Keramikfasern verwendet,
- die Lagermatte (5) wird in einen luftdichten, flachen Folienbeutel (6) gepackt,
- der Folienbeutel (6) wird evakuiert,
- der Folienbeutel (6) wird nach der Montage von Lagermatte (5) und Kat-Körper (4) zerstört.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch das Merkmal:

- der Folienbeutel (6) wird beim Evakuieren zusätzlich unter Überdruck gesetzt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch das Merkmal:

- Kat-Körper (4) und Lagermatte (5) werden unter Überdruck in das Gehäuse (1) eingeführt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch das Merkmal:

- der Folienbeutel (6) besteht aus Gleitfolie.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch das Merkmal:

- Kat-Körper (4) und Lagermatte (5) bzw. Folienbeutel (6) werden zusätzlich mit einer Gleitfolie umwickelt.