DE19505030A1 - Process to produce catalytic converters for internal combustion engines - Google Patents

Process to produce catalytic converters for internal combustion engines

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Abstract

Process to produce exhaust gas catalytic converters for internal combustion engines comprises a tubular casing (1) with inlet and outlet cones (2,3), a catalytically active body (4) and a compressible supporting mat (5) between the body (4) and the casing (1). The supporting mat (5) is a multi-layer fleece of ceramic fibers and is soaked in a liq. before being compressed to a minimal thickness. After assembly of the supporting mat (5) and the converter body (4), the liq. is driven out. Also claimed is a process as above where the mat (5) is packed into a flat air-tight foil bag (6). The bag (6) is evacuated and destroyed after assembly of the mat and converter body.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen von Vorrichtungen zum katalytischen Reinigen der Abgase von Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to methods for producing Devices for the catalytic purification of the exhaust gases from Internal combustion engines according to the preamble of claim 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.Exhaust gas catalysts according to the prior art for Motor vehicles usually have a housing that is made of two deep-drawn sheet metal shells is assembled. First, the catalytically active body, usually a Ceramic block with honeycomb channels, with one compressible and expandable storage mat wrapped. This package is then placed in the lower metal tray. Then the upper sheet metal shell is put on and with moved together by a hydraulic press. Finally both sheet metal shells are welded gas-tight.

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.However, this manufacturing method has some not insignificant ones Disadvantage. When the sheet metal shells are deep-drawn, the result is relative a lot of sheet metal waste, especially in the area of the cones. The Sheet thickness must be after the point with the maximum Depression ratio can be calculated so that on the rest Usually there is an oversizing with the Consequence that weight and price are high. The material quality must go to the place with the highest thermal load be selected so that in many areas too high Sheet quality is present, which also increases the price drives. The main disadvantage of the conventional Manufacturing method can be seen in the fact that none Possibility to check whether the package is out Kat body and bearing mat in position to the lower and upper sheet metal shell is oriented. Is the oval Kat body even twisted a few degrees occur when moving together high pressure peaks on one side of the two housing shells, which very often lead to breakage of the Kat body. Is committee  expensive. After the housing has been welded closed, there is none Possibility to fix this.

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.Attempts have also been made to remove the catalyst housing to manufacture prefabricated pipes. In this case Package of Kat body and bearing mat in the housing be inserted. An attempt has already been made to do this with the help of a funnel. In doing so, however because of the friction of the bearing mat on the funnel and Housing wall requires high pushing forces, which often leads to a Shifting or even destruction of the bearing mat leads.

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.The present invention is based on the object Process for producing catalytic converters with tubular housing specify, which allow the Package made of Kat body and bearing mat with only slight forces insert into the housing.

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.A first method to solve this problem can, is characterized by the features of claim 1. A second method that solves this problem can, is characterized by the features of claim 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.Common to both methods is the use of a multi-layer fleece made of ceramic fibers as a storage mat, the Thickness can be reduced by up to 90% without the Break ceramic fibers. In the compressed state it has Package of catalytic converter body and bearing mat such an undersize, that there is practically no force in the tubular housing can be inserted. After lifting the Compression forces then clamp the bearing mat onto the catalyst body firmly in the housing. This is due to the radial Force direction of the Kat body in the housing automatically centered.

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.The first method according to the invention is based on the fact that the  Bearing mat is soaked with a liquid that it allows to reduce the thickness of the storage mat and it to manipulate in this state too.

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.According to a preferred embodiment of the invention the liquid is ordinary water. The damp storage mat can easily around the Kat body be wrapped around. The when welding the cones to the The heat generated in the tube housing ensures evaporation of the Water. At the same time, the water cools the Welding point with the result that the welding resulting structural changes are minimized.

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.The liquid is preferably cooled to such an extent that it solidifies, in the case of water to ice. The froze Liquid allows an even greater reduction in the Thickness of the bed mat.

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.According to an alternative to this is called a liquid Adhesive used to hold the compressed storage mat. This adhesive will reappear in the tube housing after assembly destroyed, usually by heat.

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. According to the second method according to the invention, the Thickness reduction with the help of a flat foil pouch reached, which is closed after inserting the bearing mat and is evacuated. Should that be due to the atmospheric Force applied to the required Thickness reduction is not sufficient, even external ones Pressure forces are applied. The evacuated foil pouch is wrapped around the Kat body as is known and the resulting package in the tube housing inserted. After inserting the foil bag destroyed, for example due to the effects of heat during Welding the input and output cones, whereupon the The bearing mat expands and the Kat body is fixed in the housing.  

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.Should the gap between the storage mat or foil bag and Housing can be very tight, the foil pouch itself can be made Made of slide film or, if necessary, an additional Sliding film, d. H. a slide with a small one Coefficient of friction against the material of the housing, be used to facilitate assembly in the housing.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.Based on the drawing, the invention in the form of a Embodiment will be explained in more detail.

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.An exhaust gas catalytic converter can be seen, consisting of a tubular housing 1 and a welded-on inlet cone 2 . The output cone 3, for example, has not yet been welded on. The cross section of the housing 1 can be circular, elliptical or irregular.

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.The input and output cone 2 , 3 can, for example, consist of a high-temperature-resistant sheet metal, while the tubular housing 1 can consist of a less temperature-resistant and / or thinner material.

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.A catalytically active body 4 , for example a ceramic honeycomb body, can be seen in the interior of the tubular housing 1 . This is wrapped with a bearing mat 5 made of a multi-layer ceramic fiber fleece. This bearing mat 5 fixes the Kat body 5 resiliently in the housing 1 , insulates the housing 1 from the hot Kat body 4 and compensates for the thermal expansion differences between the Kat body 4 and the housing 1 .

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.The storage mat 5 is located in a flat, airtight foil bag 6 . This was evacuated to reduce the thickness of the bearing mat 5 . It is possible to reduce the thickness of ceramic nonwovens by up to 90% without breaking the ceramic fibers. The foil bag 6 filled and evacuated with the bearing mat 5 is wrapped around the cat body 4 . This package has a sufficient undersize compared to the inside diameter of the housing 1 and can therefore be inserted comfortably into the housing 1 . If necessary, the film bag can be made from a sliding film.

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.After assembly, the film bag 6 is destroyed. This takes place, for example, when the output cone 3 is welded onto the housing 1 and / or when the exhaust gas catalytic converter is started up for the first time.

Claims (9)

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.
1. A method for producing devices for the catalytic purification of the exhaust gases of internal combustion engines, comprising a tubular housing ( 1 ) with an inlet and outlet cone ( 2 , 3 ), a catalytically active body ( 4 ) and a compressible bearing mat ( 5 ) between the catalytic converter. Body ( 4 ) and housing ( 1 ), characterized by the features:
  • a multi-layer fleece made of ceramic fibers is used as the bearing mat ( 5 ),
  • - The bearing mat ( 5 ) is soaked with a liquid,
  • - The impregnated bearing mat ( 5 ) is compressed to a minimum thickness,
  • - The liquid is expelled after mounting the bearing mat ( 5 ) and the cat body ( 4 ).
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal:
  • - als Flüssigkeit wird Wasser verwendet.
2. The method according to claim 1, characterized by the feature:
  • - Water is used as the liquid.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal:
  • - die getränkte und komprimierte Lagermatte (5) wird bis zur Erstarrung abgekühlt.
3. The method according to claim 1 or 2, characterized by the feature:
  • - The soaked and compressed bearing mat ( 5 ) is cooled until it solidifies.
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.
4. The method according to claim 1, characterized by the features:
  • an adhesive is used as the liquid,
  • - The adhesive is destroyed by heat after mounting the bearing mat ( 5 ) and the cat body ( 4 ).
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.
5. A method for producing devices for the catalytic purification of the exhaust gases of internal combustion engines, comprising a tubular housing ( 1 ) with an inlet and outlet cone ( 2 , 3 ), a catalytically active body ( 4 ) and a compressible bearing mat ( 5 ) between the catalytic converter. Body ( 4 ) and housing ( 1 ), characterized by the features:
  • a multi-layer fleece made of ceramic fibers is used as the bearing mat ( 5 ),
  • - The storage mat ( 5 ) is packed in an airtight, flat foil bag ( 6 ),
  • - the foil bag ( 6 ) is evacuated,
  • - The foil bag ( 6 ) is destroyed after mounting the bearing mat ( 5 ) and the cat body ( 4 ).
6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch das Merkmal:
  • - der Folienbeutel (6) wird beim Evakuieren zusätzlich unter Überdruck gesetzt.
6. The method according to claim 5, characterized by the feature:
  • - The foil bag ( 6 ) is additionally pressurized during evacuation.
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.
7. The method according to claim 5 or 6, characterized by the feature:
  • - Kat body ( 4 ) and bearing mat ( 5 ) are introduced into the housing ( 1 ) under excess pressure.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch das Merkmal:
  • - der Folienbeutel (6) besteht aus Gleitfolie.
8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized by the feature:
  • - The foil bag ( 6 ) consists of sliding foil.
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.
9. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized by the feature:
  • - Kat body ( 4 ) and bearing mat ( 5 ) or foil bag ( 6 ) are additionally wrapped with a slide film.
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