DE2716903A1

DE2716903A1 - Verfahren zur halterung eines keramischen traegerkoerpers

Info

Publication number: DE2716903A1
Application number: DE19772716903
Authority: DE
Inventors: Joachim Ing Grad Neumann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1977-04-16
Filing date: 1977-04-16
Publication date: 1978-10-19

Description

Verfahren zur Halterung eines
keramischen Trägerkörpers Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Halterung eines mit einer Katalysatormasse versehenen, keramischen Trägerkörpers in einem in einer Abgasleitung einer Brennkraftmaschine eingeschalteten metallischen Gehäuse mittels einer zwischen dem Gehäuse und dem Mantel des Trägerkörpers angeordneten, bei Hitzeeinwirkung aufblähbaren keramischen Zwischenlage.
Zum Zwecke der katalytischen Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugmotoren, ist es bereits bekannt, einen mit einer Katalysatormasse versehenen, keramischen Monolith-Trägerkörper in den Abgasstrom der Brennkraftmaschine einzubringen. Dies erfolgt dabei in der Weise, daß der keramische Trägerkörper in einem in die Abgasleitung eingeschalteten metallischen Gehäuse mittels einer temperaturbeständigen, die Wärmedehnungsdifferenzen sowie die Fertigungstoleranzen ausgleichenden Zwischenlage gelagert wird. Als Zwischenlage ist dabei bereits die Verwendung eines unter Hitzeeinwirkung aufblähbaren keramischen Materials vorgeschlagen worden. Diese wird bei dem Zusammenbau des Konverters in den Zwischenraum zwischen dem Mantel des Trägerkörpers und dem metallischen Gehäuse eingebracht und durch Temperatureinwirkung zum Aufschäumen gebracht, wodurch der Zwischenraum vollständig ausgefüllt und ein Druck auf den Mantel des Trägerkörpers aufgebracht wird. Dieser Druck soll dazu ausreichen, den keramischen Trägerkörper sowohl in radialer als auch in axialer Richtung sicher festzuhalten (DT-OS 23 61 126 und DT-OS 24 41 633).
Nun hat sich jedoch gezeigt, daß beim Betrieb eines mit einem derartigen Konverter ausgestatteten Kraftfahrzeugs die auf den Konverter ausgeübten Beschleunigungskräfte so groß sind, daß sie zusammen mit den auf den Trägerkörper ausgeübten thermischen Belastungen zu einer schnellen Zerstörung des Trägerkörpers und damit zu einem Ausfall der katalytischen Reinigungsanlage der Brennkraftmaschine führen können.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, das eingangs genannte bekannte Verfahren zur Halterung eines keramischen Trägerkörpers unter Verwendung einer bei Hitzeeinwirkung aufblähbaren keramischen Zwischenlage derart weiterzubilden, daß der Konverter eine höhere Sicherheit und Standfestigkeit auch bei größeren, am Fahrzeug auftretenden Beschleunigungen aufweist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß die Zwischenlage vor dem Aufblähen beim Zusammenbau derart mechanisch zusammengepreßt wird, daß sie auf den Mantel des Trägerkörpers einen Druck ausübt. Dadurch, daß gemäß der Erfindung noch vor dem Aufblähen der keramischen Zwischenlage eine radiale Vorspannung auf diese aufgebracht wird, wird eine wesentliche Verbesserung des Festsitzes des Trägerkörpers in dem metallischen Gehäuse sowie seiner Lebensdauer auch bei extremen Belastungen erreicht. Durch die beim Zusammenbau aufgebrachte Vorspannung der keramischen Zwischenlage wird zunächst schon ein ausreichend fester Sitz des Trägerkörpers in dem metallischen Gehäuse erreicht, die ausreicht, um diese aus Gehäuse und Trägerkörper bestehende Konvertereinheit in die Abgase tung der Brennkraftmaschine einzubauen, ohne daß zuvor die zum Aufblähen der keramischen Zwischenlage erforderliche Hitzeeinwirkung aufgebracht wird. Das Aufblähen der Zwischenlage erfolgt vielmehr gemäß der Erfindung beim ersten Betrieb des Konverters in dem Fahrzeug durch die durch den Konverter hindurchströmenden heißen Abgase. Dabei wird die Blähwirkung voll zur Vergrößerung der Vorspannung der keramischen Zwischenlage wirksam, da infolge der vorausgegangenen mechanischen Zusammenpressung Hohlräume und Fertigungstoleranzen nicht mehr auszufüllen sind. Die auf diese Weise erreichte starke Vorspannung der keramischen Zwischenlage bewirkt eine gute und standfeste Halterung des Trägerkörpers sowohl in radialer als auch in axialer Richtung, so daß stirnseitige Begrenzungsringe oder Gehäuseschultern beiderseits des Trägerkörpers nicht mehr erforderlich sind. Ein Ausspülen der Zwischenlage im Bereich der relativ ungeschützten Stirnseiten durch die durch den Konverter strömenden Abgase tritt ebenfalls nicht mehr auf, da die Zwischenlage sehr stark radial vorgespannt und damit verdichtet ist und zudem die radiale Spaltbreite relativ gering bleibt.
Zweckmäßig ist es dabei, wenn die Zwischenlage vor dem Aufblähen derart zusammengepreßt wird, daß sie auf den Mantel des Trägerkörpers einen Druck von 20 bis 100, vorzugsweise 50 bis 80 N/cm² ausübt. Durch diese starke Vorspannung, die durch die Blähwirkung der keramischen Zwischenlage im Betrieb des Kraftfahrzeugs noch wesentlich erhöht wird, wird zugleich erreicht, daß gefährliche Längsrisse an dem monolithischen Trägerkörper, für die als Entstehungsursache am Trägerkörper auftretende äußere Tangential-Zugspannungen gefunden wurden, die wiederum durch eine über den Monolithenquerschnitt ungleichmäßige, thermische Beaufschlagung, insbesondere während des Aufheizvorganges, erzeugt werden, weitgehend vermieden werden.
Die von der Erfindung vorgesehene Vorspannung kann zweckmäßigerweise dadurch aufgebracht werden, daß das metallische Gehäuse gemäß einem bekannten Herstellungsverfahren zunächst in der Form eines zylindrischen Blechmantels aus einem vorgerollten Rechteck-Blech gebildet wird, das mit einer solchen Kraft in Umfangsrichtung um den mit der keramischen Zwischenlage umgebenen Trägerkörper gewickelt wird, daß in dem Mantel des Trägerkörpers der vorgesehene radiale Einspanndruck erzeugt wird.
Dabei hat es sich als günstig erwiesen, wenn während dieses Wickelvorganges des Gehäuses zur Verdichtung der keramischen Zwischenlage ein Rütteln erfolgt.

Claims

ANSPRÜCHE CD Verfahren zur Halterung eines mit einer Katalysatormasse versehenen, keramischen Trägerkörpers in einem in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine eingeschalteten metallischen Gehäuse mittels einer zwischen dem Gehäuse und dem Mantel des Trägerkörpers angeordneten, bei Hitzeeinwirkung aufblähbaren keramischen Zwischenlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage vor dem Aufblähen beim Zusammenbau derart mechanisch zusammengepreßt wird, daß sie auf den Mantel des Trägerkörpers einen Druck ausübt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage vor dem Aufblähen derart zusammengepreßt wird, daß sie auf den Mantel des Trägerkörpers einen Druck von 20 bis 100 N/cm², vorzugsweise 50 bis 80 N/cm², ausübt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitzeeinwirkung zum Aufblähen der Zwischenlage beim ersten Betrieb des mit einem derart gehaltenen Trägerkörper ausgerüsteten Fahrzeugs durch die durch den Trägerkörper strömenden heißen Abgase erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorgerolltes Rechteckblech mit-einer solchen Kraft um den mit der aufblähbaren, keramischen Zwischenlage umgebenen Trägerkörper gewickelt wird, daß in dem Mantel des Trägerkörpers ein Druck von 20 bis 100 N/cm2, vorzugsweise 50 bis 80 N/cm2, erzeugt wird.