DE19821942A1 - Fertigungsverfahren für eine Katalysatoranordnung mit einer konischen gewickelten Metallträgermatrix - Google Patents
Fertigungsverfahren für eine Katalysatoranordnung mit einer konischen gewickelten MetallträgermatrixInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Fertigungsverfahren für eine Katalysatoranordnung mit einer konischen gewickelten Metallträgermatrix, die in einen entsprechend konischen kegelstumpfförmigen Mantel über dessen querschnittsgrößere offene Stirnseite eingesetzt wird und in diesem an dessen Innenwand anliegend gehalten ist. Erfindungsgemäß wird der Mantel vor dem Einsetzen der Metallträgermatrix auf der querschnittsgrößeren Stirnseite mit einer den freien Einsetzquerschnitt gegenüber der Stirnseiten-Fläche zumindest geringfügig reduzierenden Ausbildung versehen, und danach die unter Vorspannung auf einen dem Einsetzquerschnitt entsprechenden reduzierten größten Durchmesser gewickelte Metallträgermatrix in den Mantel eingesetzt. Bevorzugt wird die den freien Einsetzquerschnitt zumindest geringfügig reduzierende Ausbildung durch Umformen des Endbereiches des gegenüber der Metallträgermatrix verlängerten Mantels erzeugt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Fertigungsverfahren für eine Katalysatoranordnung
mit einer konischen gewickelten Metallträgermatrix, die in einen entspre
chend konischen kegelstumpfförmigen Mantel über dessen offene Stirnseite
eingesetzt wird und in diesem an dessen Innenwand an liegend gehalten ist.
Zum technischen Umfeld wird beispielshalber auf die DE 41 11 264 A1 ver
wiesen.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Fertigungsverfahren für
eine Katalysatoranordnung, die in Abgasanlagen von Brennkraftmaschinen
zum Einsatz kommt. Dabei sind neben den keramischen Trägerkörpern für
die katalytische Schicht, die vom Abgas der Brennkraftmaschine durchströmt
werden, auch die sog. Metallmatrix-Trägerkörper bekannt, die jeweils in ein
geeignetes Katalysatorgehäuse, durch welches die Brennkraftmaschinen-
Abgase geführt werden, eingesetzt werden. Diese Katalysatorgehäuse wei
sen üblicherweise sog. Einlauftrichter und Auslauftrichter auf, die unter strö
mungsdynamischen Gesichtspunkten konisch gestaltet sind. Beispielsweise
in diese Einlauftrichter kann nun ebenfalls eine katalytisch beschichtete Me
tallträgermatrix, die der Gestaltung des Einlauftrichters entsprechend konisch
geformt ist, eingesetzt werden, daneben sind jedoch nach weitere Anwen
dungsfälle für konisch geformte Metallmatrix-Trägerkörper für die katalyti
sche Schicht möglich.
Dem Fachmann bekannt ist ferner der grundsätzliche Aufbau eines Metall
matrix-Trägerkörpers, wie er auch in der vorliegenden Erfindung zur Anwen
dung kommt. Demnach ist eine äußerst dünne Metallfolie zu dieser sog.
Metallträgermatrix aufgewickelt, wobei die Wickelachse der Matrix-
Längsachse mit der Durchströmungsrichtung der zu behandelnden Gase,
d. h. insbesondere der Brennkraftmaschinen-Abgase, zusammenfällt. Diese
gewickelte und bei der vorliegenden Erfindung konisch geformte Metallträ
germatrix wird danach in einen entsprechend geformten Mantel über dessen
querschnittsgrößere offene Stirnseite eingesetzt und danach mit dem Mantel
verbunden bzw. in diesem gehalten, so daß diese Katalysatoranordnung,
bestehend aus Metallträgermatrix und Mantel anschließend in das Kataly
satorgehäuse eingelegt und in diesem auf geeignete Weise gehalten werden
kann.
Die Verbindung zwischen dem Mantel der konischen Katalysatoranordnung
und der an dessen Innenwand anliegenden Metallträgermatrix erfolgt dabei
zumeist durch Löten, wobei es jedoch erforderlich ist, vor dem Verlöten die
Metallträgermatrix im Mantel gegen Herausfallen zu sichern. Da das Verlöten
in einem Lötofen erfolgt, ist es nämlich erforderlich, die Metallträgermatrix
bezüglich des Mantels vorab nach dem Einsetzen lagegenau zu fixieren.
Hierzu kommt derzeit eine spezielle Vorrichtung zum Einsatz, die nach dem
Lötvorgang wieder entfernt werden muß, was ein aufwendiges Handling zur
Folge hat. In diesem Zusammenhang sei noch kurz darauf hingewiesen, daß
selbstverständlich auch eine andere, dem Löten vergleichbare Verbin
dungstechnik zwischen der Metallträgermatrix und dem Mantel zum Einsatz
kommen kann, so wie dies auch bereits in der oben genannten
DE 41 11 264 A1 durch den Begriff einer "erhärtenden Verbindungsschicht" beschrie
ben ist.
Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik hat sich die vorliegen
de Erfindung die Aufgabe gestellt, einen demgegenüber vereinfachten Ver
fahrensablauf bzw. ein vereinfachtes Fertigungsverfahren aufzuzeigen.
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel vor
dem Einsetzen der Metallträgermatrix auf der querschnittsgrößeren Stirn
seite mit einer den freien Einsetzquerschnitt gegenüber der Stirnseiten-
Fläche zumindest geringfügig reduzierenden Ausbildung versehen wird, und
daß danach die unter Vorspannung auf einen dem Einsetzquerschnitt ent
sprechenden reduzierten größten Querschnitt gewickelte Metallträgermatrix
in den Mantel eingesetzt wird. Bevorzugt wird dabei die den freien Ein
setzquerschnitt zumindest geringfügig reduzierende Ausbildung durch Um
formen des Endbereiches des gegenüber der Metallträgermatrix verlänger
ten Mantels erzeugt.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die beigefügte Prinzipskizze
verwiesen, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer nach dem erfin
dungsgemäßen Fertigungsverfahren hergestellten Katalysatoranordnung
zeigt, die im Einlauftrichter eines Katalysatorgehäuses, welches für die Ab
gasanlage einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist, eingebaut ist.
Mit der Bezugsziffer 1 ist dieses besagte, lediglich teilweise dargestellte Ka
talysatorgehäuse bezeichnet, durch welches in Richtung seiner Längsachse
2 das zu behandelnde Brennkraftmaschinen-Abgas geführt wird. Innerhalb
dieses Katalysatorgehäuses 1 ist eine lediglich bruchstückhaft dargestellte
zylinderförmige und katalytisch beschichtete Metallträgermatrix 3 angeord
net, ferner befindet sich im Bereich des sog. Einlauftrichters 4 des Katalysa
torgehäuses 1 noch eine konisch geformte Metallträgermatrix 5. Jede Me
tallträgermatrix 3, 5 ist dabei gewickelt und wie üblich von einem Mantel 6
umgeben. Dabei bildet die jeweilige Metallträgermatrix 3 bzw. 5 zusammen
mit dem zugehörigen Mantel 6 jeweils eine sog. Katalysatoranordnung, für
welche hier keine separate Bezugsziffer verwendet wird. Jede der gezeigten
Katalysatoranordnungen ist dabei in das Katalysatorgehäuse 1 eingelegt und
in diesem auf nicht gezeigte geeignete Weise gehalten.
Wie bereits erwähnt, betrifft die vorliegende Erfindung das Fertigungsverfah
ren für die konisch geformte, in den Einlauftrichter 4 eingelegte Katalysa
toranordnung, die aus der konisch geformten bzw. konisch gewickelten Me
tallträgermatrix 5 sowie dem zugehörigen kegelstumpfförmigen Mantel 6
besteht. Letzterer ist in durchgezogenen Linien in seinem Endzustand dar
gestellt, in welchem diese Katalysatoranordnung dann in das Katalysatorge
häuse 1 eingesetzt werden kann; ferner ist in teilweise strichlierten Linien
noch der Ausgangszustand des Mantels 6 gezeigt.
Wie ersichtlich läuft im Ausgangszustand des konischen bzw. kegel
stumpfförmigen Mantels 6 dessen Endbereich 6' der konischen Formgebung
folgend weiter, während im Endzustand dieser Endbereich 6' nach innen hin,
d. h. zur Längsachse 2 hin, umgebogen ist. Dabei ist der Mantel 6 im Aus
gangszustand inclusive seines Endbereiches 6' in Richtung der Längsachse
2 betrachtet länger als die Metallträgermatrix 5, während im Endzustand des
Mantels 6 dessen um den umgeformten Endbereich 6' reduzierte Länge im
wesentlichen derjenigen der Metallträgermatrix 5 entspricht.
Es ist klar erkennbar, daß die konisch gewickelte Metallträgermatrix 5 nur
von der querschnittsgrößeren Stirnseite 7 her in den entsprechend koni
schen kegelstumpfförmigen Mantel 6 eingesetzt werden kann. Dabei liegt im
Ausgangszustand des Mantels 6, d. h. wenn dessen Endbereich 6' noch nicht
wie gezeigt zur Längsachse 2 hin umgebogen ist, ein (theoretischer) freier
Einsetzquerschnitt für die Metallträgermatrix 5 vor, der mit der Bezugsziffer
8' bezeichnet ist. Zwar wäre nun die Metallträgermatrix über diesen theoreti
schen (theoretisch) freien Einsetzquerschnitt 8' auf einfache Weise in den
Mantel 6 einführbar, jedoch kann danach die Metallträgermatrix 5 entgegen
der Einsetzrichtung auch wieder aus dem Mantel 6 herausfallen, bevor die
eingangs bereits erwähnte Verbindung zwischen dem Mantel 6 und der Me
tallträgermatrix 5 - beispielsweise durch Verlöten - erfolgt.
Um dies zu verhindern, ist vorgesehen, daß die konisch gewickelte Metall
trägermatrix 5 bereits vor dem Verlöten mit dem Mantel 6 lagegenau in die
sem gehalten wird, und zwar durch eine den (theoretischen) Einsetzquer
schnitt 8' zumindest geringfügig reduzierende Ausbildung des Mantels 6.
Durch diese Ausbildung wird somit der (theoretische) Einsetzquerschnitt 8'
gegenüber der Fläche der Stirnseite 7 auf einen kleineren (tatsächlichen)
freien Einsetzquerschnitt 8 reduziert. Da es jedoch fertigungstechnisch
schwer möglich ist, den Mantel 6 nach dem Einsetzen der Metallträgermatrix
5 mit einer den freien Einsetzquerschnitt 8 reduzierenden Ausbildung zu ver
sehen, wird diese sog. Ausbildung bereits vor dem Einsetzen der Metallträ
germatrix 5 vorgenommen, d. h. der kegelstumpfförmige Mantel 6 wird im
Bereich seiner Stirnseite 7 bereits vor dem Einsetzen der Metallträgermatrix
5 mit der den freien Einsetzquerschnitt 8 gegenüber der Stirnseiten-Fläche
zumindest geringfügig reduzierenden Ausbildung versehen.
Nachdem der Mantel 6 somit wie in durchgezogenen Linien dargestellt vor
liegt, kann danach die Metallträgermatrix 5 eingesetzt werden, wozu jedoch
besondere Maßnahmen vorzusehen sind, da - wie ersichtlich - der größte
Querschnitt 9 der Metallträgermatrix 5 größer ist als der nunmehr reduzierte
freie Einsetzquerschnitt 8, wenn - wie üblich - die in den Mantel 6 einge
setzte Metallträgermatrix 5 an dessen Innenwand anliegen soll. Diese ge
nannte Maßnahme besteht darin, daß die Metallträgermatrix 5 zunächst un
ter Vorspannung auf einen dem reduzierten freien Einsetzquerschnitt 8 ent
sprechenden reduzierten größten Querschnitt 9' gewickelt wird. In diesem
Zustand kann die Metallträgermatrix 5 ähnlich einer Spiralfeder unter Vor
spannung stehend über den reduzierten freien Einsetzquerschnitt 8 in den
Mantel 6 eingesetzt werden.
Nach vollständigem Einsetzen der Metallträgermatrix 5 in den Mantel 6 er
folgt ein selbsttätiges Entspannen unter Einfluß der besagten Vorspannung.
Dabei legt sich die Metallträgermatrix 5 mit ihrer Außenseite vollständig an
die Innenwand des Mantels 6 an und wird hierbei durch den umgeformten
Endbereich 6' desselben gegen ein Herausfallen gehalten bzw. am Heraus
fallen gehindert. In diesem Zustand kann diese Katalysatoranordnung, be
stehend aus dem Mantel 6 sowie der darin festgehaltenen Metallträgermatrix
5 somit in den Lötofen gebracht werden, wo die gewünschte (stoff
schlüssige) Verbindung zwischen dem Mantel 6 und der Metallträgermatrix 5
hergestellt wird.
Grundsätzlich sind verschiedene Möglichkeiten denkbar, mit Hilfe derer der
reduzierte freie Einsetzquerschnitt 8 erzeugt wird, d. h. es bestehen ver
schiedene Möglichkeiten, mit Hilfe derer der Mantel 6 mit der den Ein
setzquerschnitt 8 gegenüber der Fläche der Stirnseite 7 zumindest geringfü
gig reduzierenden Ausbildung versehen werden kann. Besonders einfach ist
jedoch die gezeigte Variante, bei welcher diese den freien Einsetzquerschnitt
8 zumindest geringfügig reduzierende Ausbildung durch Umformen des
Endbereiches 6' des gegenüber der Metallträgermatrix 5 verlängerten Man
tels 6 erzeugt wird.
Das Umformen dieses Endbereiches 6', der im nicht umgeformten Aus
gangszustand um ein Maß x über die Länge l der Metallträgermatrix 5 hin
ausragt - d. h. der Mantel 6 ist um das Maß x gegenüber der Länge l der
Metallträgermatrix 5 verlängert -, kann auf verschiedene Weise erfolgen.
Möglich ist hierzu ein Umformen durch Bördeln, Rollen, Kalibrieren, sowie
andere gängige Verfahren. Wesentlich ist stets, daß vor dem Einsetzen der
Metallträgermatrix 5 der Mantel 6 auf seiner querschnittsgrößeren Stirnseite
7 mit einer den freien Einsetzquerschnitt 8 gegenüber der Stirnseiten-Fläche
zumindest geringfügig reduzierenden Ausbildung versehen wird, und daß
danach die unter Vorspannung auf einen dem Einsetzquerschnitt 8 entspre
chenden reduzierten größten Querschnitt 9' gewickelte Metallträgermatrix 5
in den Mantel 6 eingesetzt wird. Dabei wird vorteilhafterweise durch diese
den freien Einsetzquerschnitt 8 zumindest geringfügig reduzierende Ausbil
dung die Metallträgermatrix 5 auch dann im Mantel 6 gehalten, wenn die
später herzustellende formschlüssige Verbindung zwischen der Metallträ
germatrix 5 sowie dem Mantel 6 fehlerbehaftet ist, wobei abschließend noch
darauf hingewiesen sei, daß eine Vielzahl von Details, insbesondere kon
struktiver Art durchaus abweichend vom beschriebenen Ausführungsbeispiel
gestaltet sein können, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
1
Katalysatorgehäuse
2
Längsachse
3
zylindrisch geformte Metallträgermatrix
4
Einlauftrichter
5
konisch geformte/gewickelte Metallträgermatrix
6
Mantel
6
' Endbereich von
6
7
querschnittsgrößere Stirnseite von
6
8
(tatsächlicher) freier Einsetzquerschnitt
8
' (theoretischer) Einsetzquerschnitt bei noch nicht umgeformtem
6
'
9
größter Querschnitt von
5
9
' reduzierter größter Querschnitt von
5
l Länge der Metallträgermatrix
5
x Maß, um welches nicht umgeformter
6
' über l bzw.
5
hinausragt
Claims (2)
1. Fertigungsverfahren für eine Katalysatoranordnung mit einer koni
schen gewickelten Metallträgermatrix (5), die in einen entsprechend
konischen kegelstumpfförmigen Mantel (6) über dessen querschnitts
größere offene Stirnseite (7) eingesetzt wird und in diesem an dessen
Innenwand an liegend gehalten ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (6) vor dem Einsetzen der
Metallträgermatrix (5) an der querschnittsgrößeren Stirnseite (7) mit
einer den freien Einsetzquerschnitt (8) gegenüber der Stirnseiten-
Fläche zumindest geringfügig reduzierenden Ausbildung versehen
wird, und daß danach die unter Vorspannung auf einen dem Ein
setzquerschnitt (8) entsprechenden reduzierten größten Querschnitt
(9') gewickelte Metallträgermatrix (5) in den Außenmantel (6) einge
setzt wird.
2. Fertigungsverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die den freien Einsetzquerschnitt (8)
zumindest geringfügig reduzierende Ausbildung durch Umformen des
Endbereiches (6') des gegenüber der Metallträgermatrix (5) verlän
gerten Mantels (6) erzeugt wird.
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---|---|---|---|
DE19821942A DE19821942A1 (de) | 1998-05-16 | 1998-05-16 | Fertigungsverfahren für eine Katalysatoranordnung mit einer konischen gewickelten Metallträgermatrix |
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ID=7867953
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DE19821942A Withdrawn DE19821942A1 (de) | 1998-05-16 | 1998-05-16 | Fertigungsverfahren für eine Katalysatoranordnung mit einer konischen gewickelten Metallträgermatrix |
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DE (1) | DE19821942A1 (de) |
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