DE19946633A1

DE19946633A1 - Anchoring component holding catalyst in exhaust channel, comprises sheet metal casing accommodating catalyst and making interference fit with channel walls

Info

Publication number: DE19946633A1
Application number: DE19946633A
Authority: DE
Inventors: Werner Engeler; Olaf Bechmann; Dieter Neyer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2001-04-05
Anticipated expiration: 2019-09-30
Also published as: DE19946633B4

Abstract

The component is a casing (10) accommodating the catalyst (12) and making an interference fit against the walls of the channel. An Independent claim is included for a corresponding method of anchoring a catalyst in an exhaust system. The catalyst is accommodated in the casing, making an interference fit. The casing is then welded to the walls of the exhaust channel. Preferred Features: The casing is notched on the catalyst side, to form spikes or barbs (14). Its walls (16) are formed from sheet metal. Sheet thickness is 0.05-5 mm, especially 0.1-2 mm. In the method, the notches or spikes are formed by stamping them in, to make the connection with the catalyst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Arretierelement für einen Katalysator in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine und ein Verfahren zum Arretieren von Katalysatoren in dem Abgaskanal.The invention relates to a locking element for a catalyst in an exhaust duct Internal combustion engine and a method for locking catalysts in the Exhaust duct.

Zur Reinigung eines Abgases der Verbrennungskraftmaschine ist es bekannt, in dem Abgaskanal Katalysatoren anzuordnen. Diese ermöglichen es, beispielsweise gasförmige Schadstoffe, wie Kohlenmonoxid, Stickoxid oder unverbrannte Kohlenwasserstoffe, in weniger umweltrelevante Produkte umzusetzen.For cleaning an exhaust gas of the internal combustion engine, it is known in which Exhaust duct to arrange catalysts. These allow, for example, gaseous ones Pollutants such as carbon monoxide, nitrogen oxide or unburned hydrocarbons implement less environmentally relevant products.

Eine Position der Katalysatoren in dem Abgaskanal wird durch bestimmte Arretierelemente vorgegeben. Diese Arretierelemente müssen einerseits den hohen Temperaturen, die während eines Betriebes der Verbrennungskraftmaschine auftreten, widerstehen können und andererseits aus Gründen der Platzersparnis ein möglichst geringes Volumen aufweisen. Als Arretierelemente werden häufig sogenannte Blähmatten genutzt. Der Katalysator wird dazu in seiner Längserstreckung von der Blähmatte umhüllt und in den Abgaskanal gesteckt. Die Blähmatte besteht dabei aus einer Mineralfaser mit Glimmerzusatz, die infolge eines erstmaligen Erhitzens ihr Volumen ausdehnt und dieses dann auch nach dem Abkühlen beibehält. Hieraus resultiert dann letztendlich die Haltekraft, die den Katalysator in dem vorgesehenen Bereich des Abgaskanals positioniert. Nachteilig hierbei ist allerdings, daß die Blähmatte als eine mindestens 5 mm dicke Schicht auf den Katalysator aufgebracht werden muß, um eine ausreichende Haltekraft zu entwickeln. Dies führt zu einem erheblichen Volumenverlust im Abgaskanal. Weiterhin ist eine Stabilität der verwendeten Mineralfasern nicht in jedem Fall gewährleistet, da sehr hohe Temperaturen und wechselnd oxidative und reduktive Atmosphären eine Zersetzung der Mineralfaser beschleunigen können. Außerdem können die verwendeten Materialien durch mechanische Beanspruchung im Betrieb zerstört werden. Darüber hinaus hat es sich gezeigt, daß das erstmalige Erhitzen der Blähmatten herstellungstechnisch relativ aufwendig ist. So muß der Abgaskanal mit dem Katalysator in einem Ofen getempert werden, danach auskühlen und kann erst dann mit den anderen Komponenten der Abgasanlage des Kraftfahrzeuges ver bunden werden.A position of the catalysts in the exhaust duct is determined by certain locking elements given. On the one hand, these locking elements have to withstand the high temperatures occur during operation of the internal combustion engine, can withstand and on the other hand, the smallest possible volume for reasons of space saving exhibit. So-called inflatable mats are often used as locking elements. The For this purpose, the catalyst is enveloped in its longitudinal extent by the inflatable mat and in the Exhaust duct inserted. The inflatable mat consists of a mineral fiber Mica additive that expands its volume as a result of an initial heating and this then even after cooling. This ultimately results in the holding force, which positions the catalyst in the intended area of the exhaust duct. Disadvantageous here, however, is that the inflatable mat as an at least 5 mm thick layer on the Catalyst must be applied to develop a sufficient holding force. This leads to a considerable loss of volume in the exhaust duct. Furthermore, the stability of the Mineral fibers used are not guaranteed in every case, since very high temperatures and alternating oxidative and reductive atmospheres a decomposition of the mineral fiber can accelerate. In addition, the materials used can be mechanical Stress during operation. In addition, it has been shown that the the first time heating the inflatable mats is relatively expensive to manufacture. So the Exhaust duct with the catalyst are tempered in an oven, then cool and can only then ver with the other components of the exhaust system of the motor vehicle be bound.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Arretierelement und ein Verfahren zum Arretieren von Katalysatoren zur Verfügung zu stellen, mittels denen ein platzsparender Einbau des Katalysators in dem Abgaskanal ermöglicht wird. Das Arretierelement soll dabei möglichst korrosionsbeständig sein, und der Einbau soll mit möglichst geringem Aufwand erfolgen können.The invention has for its object a locking element and a method for Locking catalysts to make available, by means of which a space-saving Installation of the catalyst in the exhaust duct is made possible. The locking element should be as corrosion-resistant as possible, and installation should be as easy as possible can be done.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Arretierelement für den Katalysator mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen und das Verfahren zum Arretieren von Katalysatoren mit den im Anspruch 5 genannten Merkmaien gelöst. Dadurch, daß das Arretierelement eine, den Katalysator aufnehmende Hülse ist, die mit den Wandungen des Abgaskanales kraftschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt ist, ist es in einfacher Weise möglich, die Position des Katalysators im Abgaskanal festzulegen. Zum Arretieren wird der Ka talysator in die Hülse aufgenommen und mit dieser kraftschlüssig verbunden. Anschließend wird die Hülse mit dem Abgaskanal insbesondere verschweißt. Auf diese Weise kann auf das Tempern - wie es bei herkömmlichen Verfahren üblich ist - verzichtet werden.According to the invention, this object is achieved by the locking element for the catalyst with the features mentioned in claim 1 and the method for locking catalysts solved with the Merkmaien mentioned in claim 5. The fact that the locking element is a, the catalyst receiving sleeve, which with the walls of the exhaust duct non-positively connected, in particular welded, it is possible in a simple manner determine the position of the catalytic converter in the exhaust duct. The Ka Talysator received in the sleeve and connected to this non-positively. Subsequently the sleeve is especially welded to the exhaust duct. That way you can annealing - as is customary in conventional processes - can be dispensed with.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Hülse katalysatorseitig zumindest bereichsweise Einkerbungen auf die nach innen gerichteten Dornen oder Widerhaken ausbilden. Die Einkerbungen werden durch Einstanzen in die Wandungen der Hülse erzeugt und ermöglichen einen sicheren Halt des Katalysators in der Hülse.In a preferred embodiment of the invention, the sleeve has a catalyst side indentations, at least in some areas, on the inwardly directed thorns or Form barbs. The notches are made by punching into the walls of the Sleeve creates and allow a secure hold of the catalyst in the sleeve.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Hülse aus einem Metallblech zu formen. Eine Dicke des Metallblechs liegt dabei bevorzugt in einem Bereich von 0,05 mm bis 5 mm, insbesondere von 0,1 mm bis 2 mm. Die verringerten Wanddicken gegenüber dem Einsatz von Blähmatten ermöglichen eine Platzeinsparung bei volumenkritischem Einbau.It has proven to be particularly advantageous to form the sleeve from a metal sheet. A thickness of the metal sheet is preferably in a range from 0.05 mm to 5 mm, in particular from 0.1 mm to 2 mm. The reduced wall thickness compared to the application of inflatable mats enable space to be saved with volume-critical installation.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred refinements of the invention result from the others in the Characteristics mentioned subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention is described below in exemplary embodiments based on the associated Drawings explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Seitenansicht einer Hülse mit Katalysator; Figure 1 is a side perspective view of a sleeve with catalyst.

Fig. 2 und 3 eine Schnittansicht durch zwei alterna tive Ausführungsformen der Hülse im Bereich einer Einkerbung und Fig. 2 and 3 a sectional view through two alterna tive embodiments of the sleeve in the region of a notch and

Fig. 4 und 5 zwei weitere Ausführungsbeispiele der Hülse gemäß Fig. 1. FIGS. 4 and 5 show two further embodiments of the sleeve of FIG. 1.

Die Fig. 1 zeigt eine Hülse 10, in die ein Katalysator 12 eingebracht ist. Der Katalysator 12 besteht üblicherweise aus einem inerten Träger, auf dem die katalytisch aktiven Komponenten aufgebracht sind. Der Aufbau und die Funktionsweise derartiger Katalysato ren 12 ist bekannt und soll daher im Rahmen dieser Beschreibung nicht näher erläutert werden. Fig. 1 shows a sleeve 10 in which a catalyst 12 is introduced. The catalyst 12 usually consists of an inert support on which the catalytically active components are applied. The structure and mode of operation of such catalysts 12 is known and is therefore not to be explained in more detail in the context of this description.

Zum Arretieren des Katalysators 12 in einem hier nicht dargestellten Abgaskanal muß der Katalysator 12 zunächst in die Hülse 10 eingeführt werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der Katalysator 12 in Längserstreckung vollständig von der Hülse 10 ummantelt. Die Hülse 10 besteht dabei aus einem Metallblech, das eine Dicke von 0,05 mm bis 5 mm, insbesondere von 0,1 mm bis 2 mm, besitzt. Nach dem Einsetzen des Katalysators 12 werden durch geeignete Stanzwerkzeuge Einkerbungen 14 in die Hülse 10 eingebracht. Die Einkerbungen 14 unterstützten die Halterung des Katalysators 12. Die Anzahl und Lage der Einkerbungen 14 ist beliebig. Zu beachten bleibt lediglich, daß mit einer steigenden Anzahl von Einkerbungen 14 die Haltekraft der Hülse 10 für den Katalysator 12 erhöht wird.To lock the catalytic converter 12 in an exhaust gas duct, not shown here, the catalytic converter 12 must first be inserted into the sleeve 10 . According to the exemplary embodiment in FIG. 1, the catalytic converter 12 is completely covered by the sleeve 10 in the longitudinal direction. The sleeve 10 consists of a metal sheet which has a thickness of 0.05 mm to 5 mm, in particular 0.1 mm to 2 mm. After the catalyst 12 has been inserted, notches 14 are made in the sleeve 10 by means of suitable punching tools. The notches 14 support the mounting of the catalyst 12 . The number and position of the notches 14 is arbitrary. It should only be noted that the holding force of the sleeve 10 for the catalytic converter 12 is increased with an increasing number of notches 14 .

Der Bereich der Einkerbungen 14 ist in den Fig. 4 und 5 in einer Schnittansicht vergrößert dargestellt. So zeigt die Fig. 4 eine Einkerbung 14, bei der die Wandung 16 der Hülse 10 vollständig durchbrochen wird. Hierdurch ragt katalysatorseitig ein Dorn 18 radial ins Innere der Hülse 10. Der Dorn 18 liegt dabei an dem Katalysator 12 an, so daß dieser fixiert ist.The area of the notches 14 is shown enlarged in a sectional view in FIGS. 4 and 5. Thus, the Fig. 4 shows a notch 14 in which the wall 16 of the sleeve is completely broken through 10th As a result, a mandrel 18 protrudes radially into the interior of the sleeve 10 on the catalyst side. The mandrel 18 lies against the catalyst 12 so that it is fixed.

Eine alternative Ausführungsform der Einkerbung 14 zeigt die Fig. 5. Die Wandung 16 wird hierbei nicht durchbrochen, sondern lediglich in Richtung Katalysator 12 ausgeformt. Auf diese Weise bildet sich ein Widerhaken 20, der in gleicher Weise wie der Dorn 18 eine kraftschlüssige Verbindung von Hülse 10 und Katalysator 12 ermöglicht. An alternative embodiment of the notch 14 is shown in FIG. 5. The wall 16 is not broken through here, but rather is formed only in the direction of the catalytic converter 12 . In this way, a barb 20 is formed which , in the same way as the mandrel 18, enables a non-positive connection between the sleeve 10 and the catalytic converter 12 .

In den Fig. 2 und 3 sind zwei alternative Ausführungsformen der Hülse 10 dargestellt. Gemäß der Fig. 2 ist die Hülse 10 zweigeteilt in einen ersten und zweiten ringförmigen Bereich 22, 24, die jeweils an den Enden des Katalysators 12 angeordnet sind. Diese hantelförmige Ausgestaltung erlaubt es, den Materialaufwand für die Hülse 10 weiter zu reduzieren. Selbstverständlich kann eine Breite der Bereiche 22, 24 beliebig festgelegt werden. Wichtig ist lediglich, daß ein Verschweißen der Hülse 10 in dem Abgaskanal noch möglich ist.In FIGS. 2 and 3 show two alternative embodiments of the sleeve 10 are shown. According to FIG. 2, the sleeve 10 is bisected into a first and second annular portions 22, 24 which are arranged at the ends of the catalyst 12, respectively. This dumbbell-shaped design makes it possible to further reduce the material expenditure for the sleeve 10 . Of course, a width of the areas 22 , 24 can be set as desired. It is only important that welding of the sleeve 10 in the exhaust duct is still possible.

Auch die Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Hülse 10. Die Hülse 10 weist dabei in Längserstreckung einen Umfang der Hülse verjüngende Abschnitte 26 auf. Die Einkerbungen 14 sind koaxial in einem Bereich 28, der aus einem verstärkten Metallblech besteht, eingebracht, so daß eine hohe Formstabilität gegeben ist. Auch hier läßt sich in den Bereichen 26 Material einsparen, so daß eine Gewichtsreduktion möglich ist.Also, Fig. 3 shows an alternative embodiment of the sleeve 10. The sleeve 10 has a circumference of the sleeve tapering sections 26 in the longitudinal direction. The notches 14 are made coaxially in an area 28 , which consists of a reinforced metal sheet, so that there is a high degree of dimensional stability. Here, too, material can be saved in the regions 26 , so that a weight reduction is possible.

Claims

1. Locking element for a catalyst in an exhaust gas duct of an internal combustion engine, characterized in that the locking element is a catalyst ( 12 ) receiving sleeve ( 10 ) which is non-positively connected to the walls of the exhaust gas duct.

2. Locking element according to claim 1, characterized in that the sleeve ( 10 ) on the catalyst side has at least partially notches ( 14 ) which form thorns or barbs.

3. Locking element according to claims 1 or 2, characterized in that the walls ( 16 ) of the sleeve ( 10 ) are formed from sheet metal.

4. locking element according to claim 3, characterized in that the metal sheet has a thickness of 0.05 mm to 5 mm, in particular 0.1 mm to 2 mm.

5. A method for locking catalysts in an exhaust duct of internal combustion engines, characterized in that the catalyst ( 12 ) is received in a sleeve ( 10 ) and non-positively connected thereto and then the sleeve ( 10 ) is welded to the walls of the exhaust duct.

6. The method according to claim 5, characterized in that the sleeve ( 10 ) with the catalyst ( 12 ) by punching notches ( 14 ) into the walls ( 16 ) of the sleeve ( 10 ) which form thorns or barbs on the catalyst side, non-positively connected becomes.

7. Locking element according to claims 5 or 6, characterized in that the walls ( 16 ) of the sleeve ( 10 ) are formed from sheet metal.

8. The method according to claim 7, characterized in that the walls ( 16 ) of the sleeve ( 10 ) have a thickness of 0.05 to 5 mm, in particular from 0.1 to 2 mm.