DE19911247A1

DE19911247A1 - Lagerungsmatte für die Lagerung eines Abgaskatalysators

Info

Publication number: DE19911247A1
Application number: DE19911247A
Authority: DE
Inventors: Claus Schierz; Bernhard Kohlsdorf
Original assignee: Asglawo Stoffe Zum Daemme GmbH
Current assignee: Asglawo Stoffe Zum Daemme GmbH
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1999-03-13
Publication date: 2000-07-06
Anticipated expiration: 2019-03-14
Also published as: ZA200003577B; DE59902839D1; DE19911247C2

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Lagerungsmatte für die Lagerung eines Abgaskatalysators in Form eines bindemittelfreien, viellagigen Flächengebildes aus temperaturbeständigen Fäden, welches durch Steppnähte mechanisch verfestigt ist. Die Fäden bestehen aus einem Kräuselgarn aus Filamenten und sind durch die Steppnähte unter Zugspannung im Flächengebilde fixiert. Die Steppnähte sind mit einem Nähfaden ausgeführt, dessen Temperaturbeständigkeit kleiner ist als die Betriebstemperatur der Lagerungsmatte. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung der Matte, bei dem Kräuselgarn aus temperaturbeständigen Filamenten in mehreren Strängen von Rollen abgezogen und unter Zugspannung auf einer quer zur Abzugsrichtung bewegten Transporteinrichtung zu einem ebenen, viellagigen Flächengebilde abgelegt wird. Das mit der Transporteinrichtung weiterbewegte Flächengebilde wird mit Steppnähten mechanisch so verfestigt, daß die Fäden des Flächengebildes weiterhin unter Zugspannung stehen, wenn das Flächengebilde von der Transporteinrichtung gelöst wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerungsmatte für die Lagerung eines für die Reinigung von Kraftfahrzeugabgasen einge setzten Abgaskatalysators in einem metallischen Kataly satorgehäuse. Die Lagerungsmatte wird am Umfang des keramischen Trägerkörpers eines Abgaskatalysators ange ordnet und dichtet den Ringspalt zwischen keramischem Trägerkörper und dem aus einem metallischen Werkstoff be stehenden Katalysatorgehäuse. Sie soll eine sichere, er schütterungsfreie Lagerung des keramischen Trägerkörpers ermöglichen und muß eine Änderung der abzudichtenden Ring spaltenbreite ausgleichen, wenn das metallische Kataly satorgehäuse sich bei der durch die Verbrennungsabgase vorgegebenen Betriebstemperatur ausdehnt. Die Lagerungs matte bildet ferner eine Wärmedämmschicht an der Innen wandung des Katalysatorgehäuses und reduziert die nach außen übertragenen Schallgeräusche der strömenden Abgase.

Im Rahmen der bekannten Maßnahmen besteht die Lagerungs matte aus kurzen anorganischen Fasern, einem organischen Bindemittel sowie partikelförmigen Einlagerungen aus einem Blähmaterial, zum Beispiel Glimmer oder Vermiculit, welches unter der Einwirkung von Wärme expandiert und eine Volumen zunahme der Lagerungsmatte bei Betriebstemperatur bewirkt. Die im Bindemittel eingelagerten anorganischen Fasern be stehen aus keramischen Stapelfasern oder aus zerkleinerten SiO₂-Filamenten mit einer durchschnittlichen Länge von einigen Millimetern. (DE-U 93 11 571). Eine Lagerungsmatte mit kurzen anorganischen Fasern neigt zu Erosion und Ab rieb. Sowohl Fasern als auch partikelförmiges Blähmaterial werden mit den strömenden Verbrennungsabgasen ausgetragen, mit der Folge, daß die Abdichtung des Ringspaltes schlechter wird und sich die Erosion verstärkt. Bei Ver wendung eines Fasermaterials aus längeren Filamenten ist die Gefahr, daß Fasern ausgeblasen werden, zwar geringer, doch behindern Brückenbildung und Vernetzung der Filamente eine Expansion der Matte und kommt die Wirkung des Bläh materials nicht voll zum Tragen. Schließlich besteht das Problem, daß die Blähwirkung von Vermiculit und Glimmer erst bei hohen Temperaturen einsetzt. Für Abgaskataly satoren, die zur Reinigung von Verbrennungsabgasen aus Dieselmotoren eingesetzt werden, eignen sich die bekannten Lagerungsmatten nicht oder nur mit Einschränkung, da die auftretenden Abgastemperaturen für die Initierung einer Blähwirkung der Lagerungsmatte nicht ausreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerungs matte für Abgaskatalysatoren anzugeben, die ausblassicher ist und den Ringspalt zwischen Abgaskatalysator und Kataly satorgehäuse sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Ab gastemperaturen gut abdichtet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Lagerungsmatte in Form eines bindemittelfreien, viellagigen Flächengebildes aus temperaturbeständigen Fäden, welches durch Steppnähte mechanisch verfestigt ist, wobei die Fäden aus einem Kräuselgarn aus Filamenten be stehen sowie durch die Steppnähte unter Zugspannung im Flächengebilde fixiert sind und die Steppnähte mit einem Nähfaden ausgeführt sind, dessen Temperaturbeständigkeit kleiner ist als die Betriebstemperatur der Lagerungsmatte.

Verfahren zum Umformen von strukturlosen Filamentgarnen in gekräuselte, texturierte Garne mit textilem Erscheinungs bild sind bekannt. Die entstehenden Kräuselgarne sind voluminös und zeichnen sich durch eine hohe Elastizität aus. Erfindungsgemäß sind die aus einem Kräuselgarn be stehenden Fäden unter Zugspannung zu einem Flächengebilde abgelegt worden, welches eine für Lagermatten übliche Dicke aufweist. Durch Steppnähte sind die Fäden innerhalb des Flächengebildes fixiert, wobei die Zugspannung aufrechter halten wird. Der für die Steppnähte verwendete Nähfaden be steht aus einem Material, dessen Temperaturbeständigkeit kleiner ist als die Betriebstemperatur der Lagerungsmatte. Bei erstmaliger Erwärmung der in das Katalysatorgehäuse eingebauten Lagerungsmatte auf die durch die Verbrennungs abgase vorgegebene Betriebstemperatur werden die Steppnähte zerstört, wobei mit einer Zugentlastung der temperatur beständigen Fäden im Kräuselgarn gespeicherte Verformungs energie freigesetzt wird. Die freigesetzte Verformungs energie ist erheblich und ermöglichst eine beachtliche Volumenzunahme des Flächengebildes. Entsprechend groß ist die Dichtkraft der zwischen dem Katalysatorgehäuse und dem Abgaskatalysator eingebauten Lagerungsmatte, sobald die Steppnähte durch Erstmalige Erwärmung der Lagerungsmatte auf Betriebstemperatur zerstört worden sind. Die mit der Auflösung der Steppnähte einsetzende Volumenzunahme der er findungsgemäßen Lagerungsmatte ist temperaturunabhängig. Somit ist die erfindungsgemäße Lagerungsmatte bei Abgas katalysatoren, die mit verhältnismäßig geringen Temperaturen betrieben werden, ebenso einsetzbar, wie bei Abgaskatalysatoren für heiße Verbrennungsabgase, wie sie bei Ottomotoren üblich sind. Da die erfindungsgemäße Lagerungsmatte weder partikelförmige Blähstoffe noch Faser bruchstücke enthält sondern ausschließlich aus langen Filamentfäden besteht, ist die Gefahr einer Erosion bzw. eines Abriebs unter der Wirkung der strömenden Ver brennungsabgase gering.

Das Kräuselgarn besteht vorzugsweise aus SiO₂-Filamenten und/oder Filamenten aus Textilglas und/oder AL₂O₃ - haltigen anorganischen Filamenten. Andere hoch temperaturbeständige Kräuselgarne aus organischen oder an organischen Materialien sollen jedoch nicht ausgeschlossen sein. In weiterer Ausgestaltung lehrt die Erfindung, daß an Schnittkanten der Lagerungsmatte Nähte aus einem temperaturbeständigen Faden vorgesehen sind. Die aus einem temperaturbeständigen Fadenmaterial hergestellten Nähte an den Schnittkanten gewährleisten einen zusätzlichen Kanten schutz und tragen zu einer weiteren Verbesserung der Aus blassicherheit der erfindungsgemäßen Lagermatte bei.

Geeignet sind Fäden, die bei der Arbeitstemperatur der Lagerungsmatte noch eine ausreichende Zugfestigkeit be sitzen. In Frage kommen Fäden aus Textilglas, SiO₂, Metallen und dergleichen.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Her stellung der Lagerungsmatte mit folgenden Merkmalen:

a) Kräuselgarn aus temperaturbeständigen Filamenten wird in mehreren Strängen von Rollen abgezogen und unter Zugspannung auf einer quer zur Abzugsrichtung bewegten Transporteinrichtung zu einem ebenen, viellagigen Flächengebilde abgelegt.
b) Das mit der Transporteinrichtung weiterbewegte Flächengebilde wird mit Steppnähten mechanisch so verfestigt, daß die Fäden des Flächengebildes weiterhin unter Zugspannung stehen, wenn das Flächengebilde von der Transporteinrichtung gelöst wird.
c) Für die Steppnähte wird ein Nähfaden verwenden, dessen Temperaturbeständigkeit kleiner ist als die Betriebstemperatur der Lagerungsmatte.

In weiterer Ausgestaltung lehrt die Erfindung, daß aus der fortlaufenden und mit Steppnähten mechanisch verfestigten Bahn Matten ausgestanzt werden und vor oder nach dem Stanz vorgang im Bereich der Schnittkanten Nähte mit einem Faden aus einem temperaturfestem Material angebracht werden. Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Verfahrensschema zur Herstellung von Lagerungsmatten für Abgaskatalysatoren.

In einem ersten Verfahrensschritt des in der Figur darge stellten Herstellungsverfahrens wird Kräuselgarn aus anor ganischen Filamenten in mehreren Strängen 1 von Rollen 2 abgezogen und unter Zugspannung auf einer quer zur Abzugs richtung bewegten Transporteinrichtung 3 zu einem ebenen, viellagigen Flächengebilde 4 abgelegt. Bei der Ablage werden die Stränge 1 an randseitigen Ketten 5 der Transporteinrichtung 3 eingehakt. Hierdurch wird die Zug spannung in den Strängen 1 aufrechterhalten. Die Dicke des Flächengebildes richtet sich nach dem Anwendungsfall. Je nach Durchmesser und Gewicht des Katalysators, für den die Lagerungsmatte bestimmt ist, werden Lagerungsmatten von einigen Millimetern. Dicke bis einigen Zentimetern Dicke eingesetzt. Entsprechend wird die Dicke des Flächengebildes eingerichtet.

Die Transporteinrichtung 3 durchläuft eine Station 6, in der das Flächengebilde 4 mit Steppnähten 7 mechanisch so verfestigt wird, daß die Fäden des Flächengebildes weiter hin unter Zugspannung stehen, wenn das Flächengebilde 4 von der Transporteinrichtung 3 gelöst wird. Für die Steppnähte 7 wird ein Nähfaden verwendet, dessen Temperaturbe ständigkeit kleiner ist als die Betriebstemperatur der Lagerungsmatte.

In einem letzten Arbeitsschritt werden aus der fort laufenden, mit Steppnähten 7 mechanisch verfestigten Bahn Matten 8 ausgestanzt, wobei vor oder nach dem Stanzvorgang im Bereich der Schnittkanten Nähte 9 mit einem Faden aus temperaturfestem Material angebracht werden.

Es versteht sich, daß die mit Steppnähten mechanisch ver festigte Materialbahn auch zunächst zu einem endlosen Band aufgerollt werden kann und die Konfektionierung zu Matten durch Stanzvorgänge an anderer Stelle kundenseitig vorge nommen wird.

Mit dem in der Figur dargestellten Verfahren werden binde mittelfreie Lagerungsmatten für die Lagerung von Abgas katalysatoren hergestellt. Sie bestehen aus einem viel lagigen Flächengebilde aus anorganischen Fäden, welches durch Steppnähte mechanisch verfestigt ist. Für die zuvor bestehende Funktion der Lagerungsmatte ist wesentlich, daß die Fäden aus einem Kräuselgarn aus Filamenten bestehen sowie durch die Steppnähte unter Zugspannung im Flächenge bilde fixiert sind und daß die Steppnähte mit einem Näh faden ausgeführt sind, dessen Temperaturbeständigkeit kleiner ist als die Betriebstemperatur der Lagerungsmatte. Das Kräuselgarn besteht vorzugsweise aus SiO₂-Filamenten und/oder Filamenten aus Textilglas und/oder AL₂O₃ - haltigen Filamenten. Für die Steppnähte werden synthetische Nähfäden verwendet, die nicht hitzebeständig sind und bei der Erwärmung der Lagerungsmatte auf Arbeitstemperatur zerstört werden. Mit der Zerstörung der Nähfäden wird Verformungsenergie des Kräuselgarns freige setzt, wobei sich das Volumen der Lagerungsmatte vergrößert und die Dichtkraft der zwischen dem Katalysator und dem Katalysatorgehäuse Eingespannten Lagerungsmatte zunimmt.

Claims

1. Lagerungsmatte für die Lagerung eines für die Reinigung von Kraftfahrzeugabgasen eingesetzten Abgaskatalysators in einem metallischen Katalysatorgehäuse, gekenn zeichnet durch ein bindemittelfreies, viellagiges Flächengebilde aus temperaturbeständigen Fäden, welches durch Steppnähte mechanisch verfestigt ist, wobei
die Fäden aus einem Kräuselgarn aus Filamenten be stehen sowie durch die Steppnähte unter Zugspannung im Flächengebilde fixiert sind und
die Steppnähte mit einem Nähfaden ausgeführt sind, dessen Temperaturbeständigkeit kleiner ist als die Betriebstemperatur der Lagerungsmatte.

2. Lagerungsmatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kräuselgarn aus SiO₂-Filamenten und/oder Filamenten aus Textilglas und/oder AL₂O₃-haltigen anorganischen Filamenten besteht.

3. Lagerungsmatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß an Schnittkanten der Lagerungsmatte Nähte aus einem temperaturbeständigen Faden, zum Beispiel aus Textil glas, vorgesehen sind.

4. Verfahren zur Herstellung einer Lagerungsmatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
Kräuselgarn aus temperaturbeständigen Filamenten in mehreren Strängen (4) von Rollen (2) abgezogen und unter Zugspannung auf einer quer zur Abzugsrichtung bewegten Transporteinrichtung (3) zu einem ebenen, viellagigen Flächengebilde abgelegt wird,
das mit der Transporteinrichtung (3) weiterbewegte Flächengebilde (4) mit Steppnähten (7) mechanisch so verfestigt wird, daß die Fäden des Flächengebildes weiterhin unter Zugspannung stehen, wenn das Flächen gebilde (4) von der Transporteinrichtung (3) gelöst wird, und
für die Steppnähte (7) eine Nähfaden verwendet wird, dessen Temperaturbeständigkeit kleiner ist als die Betriebstemperatur der Lagerungsmatte.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei aus der fortlaufenden, mit Steppnähten (7) mechanisch verfestigten Bahn Matten (8) ausgestanzt werden und vor oder nach dem Stanzvorgang im Bereich der Schnittkanten Nähte (9) mit einem Faden aus temperaturfestem Material angebracht werden.