DE19932255A1

DE19932255A1 - Lagerungsmatte für die Lagerung eines Abgaskatalysators

Info

Publication number: DE19932255A1
Application number: DE1999132255
Authority: DE
Inventors: Claus Schierz; Bernhard Kohlsdorf
Original assignee: Asglawo Stoffe Zum Daemme GmbH
Current assignee: ASGLAWO TECHNOFIBRE GMBH, 09627 HILBERSDORF, DE
Priority date: 1999-07-10
Filing date: 1999-07-10
Publication date: 2001-01-11

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 Stapelfaservorgarn 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 Stapelfaservorgarn aus temperaturbeständigen Fasern 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 Transportvorrichtung 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 kera mischen Trägerkörpers eines Abgaskatalysators angeordnet und dichtet den Ringspalt zwischen keramischem Trägerkörper und dem aus einem metallischen Werkstoff bestehenden Kata lysatorgehäuse. Sie soll eine sichere, erschütterungsfreie Lagerung des keramischen Trägerkörpers ermöglichen und muß eine Änderung der abzudichtenden Ringspaltenbreite aus gleichen, wenn das metallische Katalysatorgehäuse sich bei der durch die Verbrennungsabgase vorgegebenen Betriebs temperatur ausdehnt. Die Lagerungsmatte bildet ferner eine Wärmedämmschicht an der Innenwandung des Katalysator gehäuses und reduziert die nach außen übertragenen Schall geräusche 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 Stapelfaservorgarn bestehen sowie durch die Steppnähte unter Zugspannung im Flächen gebilde fixiert sind und
die Steppnähte mit einem Nähfaden ausgeführt sind, dessen Temperaturbeständigkeit kleiner ist als die Betriebstemperatur der Lagerungsmatte.

Erfindungsgemäß sind die aus einem Stapelfaservorgarn bestehenden 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 Stapelfaservorgarn gespeicherte Ver formungsenergie freigesetzt wird. Die freigesetzte Ver formungsenergie ist erheblich und ermöglicht eine beacht liche 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 Fäden besteht, ist die Gefahr einer Erosion bzw. eines Abriebs unter der Wirkung der strömenden Verbrennungsabgase gering. Das Stapelfaservorgarn besteht vorzugsweise aus Fasern mit hohem SiO₂ und/oder Al₂O₃-Gehalt. Andere hochtemperatur beständige Stapelfaservorgarne aus organischen oder anorganischen Materialien sollen jedoch nicht aus geschlossen 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 Kantenschutz und tragen zu einer weiteren Verbesserung der Ausblassicherheit 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) Stapelfaservorgarn aus temperaturbeständigen Fasern 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 Stapelfaservorgarn aus anorganischen Fasern 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 Stapelfaservorgarn bestehen sowie durch die Steppnähte unter Zugspannung im Flächengebilde fixiert sind und daß die Steppnähte mit einem Nähfaden ausgeführt sind, dessen Temperaturbeständigkeit kleiner ist als die Betriebstemperatur der Lagerungsmatte. Das Stapelfaser vorgarn besteht vorzugsweise aus Fasern mit hohem SiO₂ und/oder Al₂O₃-Gehalt. Geeignet sind auch Fasern aus Textilglas. 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 Verformungs energie des Stapelfaservorgarns freigesetzt, 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 Stapelfaservorgarn bestehen sowie durch die Steppnähte unter Zugspannung im Flächen gebilde fixiert sind und
die Steppnähte mit einem Nähfaden ausgeführt sind, dessen Temperaturbständigkeit kleiner ist als die Betriebstemperatur der Lagerungsmatte.

2. Lagerungsmatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stapelfaservorgarn aus Fasern mit hohem SiO₂ und/oder Al₂O₃-Gehalt 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
Stapelfaservorgarn aus temperaturbeständigen Fasern 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.