DE4201426C2 - Abgasreinigungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasreinigungsvorrich­ tung mit einem zweischaligen Gehäuse, wobei die Innenschale zumindest abschnittsweise über eine elastische Lagermatte, insb. Mineralfasermatte, in der Außenschale gelagert ist, insbesondere eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem aus zwei Halbschalen bestehenden Außengehäuse, in welchem über eine elastische Lagermatte, insb. eine sog. Quellmatte, we­ nigstens ein wabenförmig strukturierter Trägerkörper sowie ein- und ausgangsseitige innere Abschirmtrichter sowie ggf. Abschirmringe zwischen aufeinanderfolgenden Trägerkörpern ge­ lagert sind und das Innengehäuse, insb. die Abschirmtrichter und -ringe, aus einer engmaschigen und in sich schiebeelasti­ schen Drahtgewebematte gebildet ist, die schräg zu den einan­ der unter 90°-Winkeln kreuzenden Schuß- und Kettfäden ge­ schnitten ist und durch zueinander parallele Sicken versteift ist.

Bei Abgasvorrichtungen mit zweischaligem Gehäuse besteht grundsätzlich das Problem eines Ausgleichs der thermischen Ausdehnungsunterschiede zwischen der inneren Schale und der äußeren Schale, die wegen der thermischen Abschirmung durch die Mineralfasermatte im Betrieb beträchtliche Temperaturun­ terschiede aufweist. Üblicherweise geht man zum Abfangen der thermischen Ausdehnungsunterschiede davon aus, daß man wenig­ stens auf irgend einer Seite einen Schiebesitz einbaut. Dabei ergibt sich die mißliche Situation, daß man zwei unterschied­ liche thermische Ausdehnungsunterschiede berücksichtigen muß, und zwar einmal radiale Dehnungsunterschiede zwischen Innen­ schale und Außenschale und zum anderen axiale Dehnungsunter­ schiede zwischen dem inneren Auskleidungstrichter und bei­ spielsweise dem daran anstoßenden meist keramischen Träger­ körper. Selbst wenn man durch eine Segmentaufteilung auch diese radialen Dehnungsunterschiede aufzufangen versucht, so hat es sich in der Praxis gezeigt, daß die überlappenden Be­ reiche, in denen die Dehnungsverschiebung stattfinden sollte, bei den hohen Betriebstemperaturen häufig so stark aneinander haften, daß in Wirklichkeit ein funktionierender Schiebesitz gar nicht zustande kommt und somit Auskleidungstrichter und sonstige Abstandsringe richtiggehende Falten werfen, was zu erheblichen Spannungen und einer großen Bruchgefahr der Kera­ mikmonolithe führt. Aber auch bei Abgasvorrichtungen ohne eingebaute mineralische Trägerkörper, wie beispielsweise bei isolierten Doppelschalenkrümmern, ist das Problem des Abfan­ gens der Dehnungsunterschiede der gasführenden inneren Krüm­ merschalen gegenüber den tragenden äußeren Krümmerschalen in gleicher Weise relevant.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist bereits eine Abgas­ reinigungsvorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschla­ gen worden, bei der die Abschirmtrichter und Abschirmringe aus einer engmaschigen und in sich schiebeelastischen Draht­ gewebematte gebildet sind, wodurch sich gleich eine Reihe von besonderen Problemen lösen läßt. Zum einen läßt sich eine solche Drahtgewebematte - geeignet sind dabei bevorzugt Ma­ schengewebe mit einer Maschenweite < 0,5 mm - sehr einfach in Preß- oder Tiefziehformen verarbeiten, so daß auch sehr kom­ plizierte Schalengebilde gefertigt werden können. Zum anderen sind derartige Abschirmteile aus einer Drahtgewebematte sowohl in Längsrichtung als auch radial und in Querrichtung mit einer sehr großen Elastizität versehen, so daß die ein­ gangs angesprochenen Dehnungsunterschiede sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung bequem im Drahtgewebe abgefangen werden können.

Im Betrieb hat es sich gezeigt, daß derartige Innenschalen, insb. aber auch die Abschirmringe zwischen aufeinanderfolgen­ den Trägerkörpern, häufig eine zu geringe Standzeit aufwei­ sen. Durch umfangreiche Untersuchungen konnte dabei festge­ stellt werden, daß diese verkürzte Standzeit durch die unver­ meidliche Versprödung des Materials einerseits, verbunden mit Schwingungen der Drahtgewebematte aufgrund der Abgaspulsa­ tion, hervorgerufen wird, wobei diese Schwingungen auch dann auftreten, wenn die Drahtgewebematte zur Versteifung eigens versickt ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abgas­ reinigungsvorrichtung der eingangs genannten Art so auszuge­ stalten, daß bei gleichbleibender Elastizität der Drahtgewe­ bematte zur Bruchgefahr führende Schwingungen vermieden oder stark verringert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Sicken parallel entweder zu den Schußfäden oder den Kett­ fäden verlaufen.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß durch die vom bisherigen Versicken abweichende Orientierung der Sicken entweder sehr viele Kettfäden oder sehr viele Schußfä­ den aus der Neutralebene gebracht werden, wodurch sich eine erhebliche Verbesserung der Stabilität der Drahtgewebematte ergibt. Bei aus erfindungsgemäßen Drahtgewebematten ausgebil­ deten Abschirmringen zur Überbrückung des Spalts zwischen aufeinanderfolgenden Monolithen mit nichtkreisrundem Quer­ schnitt soll dabei in Ausgestaltung der Erfindung der Winkel, unter dem die Matte schräg zu den Schuß- und Kettfäden ge­ schnitten ist, entsprechend dem kleinsten vorkommenden Krüm­ mungsradius gewählt werden und nicht beispielsweise 45° Grad betragen, wie es beim Umschlingen von rohrförmigen Trägerkör­ pern zweckmäßig ist. Ist der Schnittwinkel kleiner als 45°, so kann man engere Radien spannungsfrei umschlingen.

Durch die Mikroversickung erzeugt man im Drahtgewebe eine Vielzahl von Dreiecksprofilen. Legt man nun das versickte Drahtgewebe parallel zu den Monolithstirnflächen um diese, so erfolgt eine Durchbiegung der im Drahtgewebe vorhandenen Dreiecksprofile. Mit kleiner werdenden Monolithradien nimmt diese Profildurchbiegung zu und damit auch die Spannungen im Gewebe beim parallelen Umlegen um die Monolithe. Durch Ver­ kleinerung des Schnittwinkels und Versickungswinkels wird bei gleichen Monolithradien die Gewebespannung verringert (45° höchste Spannung, 0° ohne Spannung). Schwache Durch­ biegungen der Dreiecksprofile führen nicht zu Spannungen, da diese durch die Gewebeelastizität aufgefangen werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er­ geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh­ rungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Abgasreinigungsvorrich­ tung mit mehreren beabstandeten Katalysatoren und ei­ nem Innenabschirmtrichter und Abschirmringe umfassen­ den Innengehäuse,

Fig. 2 einen Längsschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Aufsicht auf eine Drahtgewebematte, aus der schräg zu den Schuß- und Kettfäden ein Streifen zur Bildung des Abschirmrings zwischen zwei beabstandeten Monolithen ausgeschnitten wird,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des bereits ver­ sickten Streifens, der als Abschirmring um die Monoli­ thenenden gelegt wird, und

Fig. 5 einen vergrößerten Querschnitt durch eine Sicke.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Abgasreinigungsvor­ richtung umfaßt in an sich bekannter Weise ein zweischaliges Außengehäuse 1, dessen beide Halbschalen Ia und Ib an ihren in der Trennebene verlaufenden Flanschen 2 und 3 miteinander verschweißt sind. Im Außengehäuse 1 sind im gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel zwei wabenförmig strukturierte keramische Trä­ gerkörper 4 und 4′ mit Hilfe einer über die gesamte Länge der Abgasreinigungsvorrichtung durchgehenden Mineralfasermatte 5 gelagert, die in der Mitte voneinander beabstandet sind. Der den Eingangskonus 6 und den nicht gezeigten Ausgangskonus überdeckende, an sich bekannte innere Abschirmtrichter 7 be­ steht aus einer Drahtgewebematte, die sowohl auf der Ein­ gangsseite im Anschlußstutzen befestigt ist - was im vorlie­ genden Fall durch eine Verklemmung erreicht ist - , als auch auf der gegenüberliegenden Seite fixiert gehaltert ist. In gleicher Weise ist auch der Abschirmring 10 für den Spalt 11 zwischen den benachbarten Trägerkörpern 4 und 4′ aus einer Drahtgewebematte hergestellt und auf die Trägerkörperenden aufgespannt. Der Streifen zur Bildung des Rings 10 ist aus einer in Fig. 3 gezeigten Drahtgewebematte mit einander senk­ recht kreuzenden Schußfäden 12 und Kettfäden 13 schräg zu den Schuß- und Kettfäden ausgeschnitten und mit eingeprägten Sic­ ken 14 versehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel (vergl. insb. Fig. 5) parallel zu den Schußfäden 12 verlau­ fen. Alternativ könnte auch vorgesehen sein, daß die Sicken 14 parallel zu den Kettfäden 13 verlaufen. Durch diese Art der Versickung erreicht man, daß extrem viele Schußfäden aus der neutralen, gestrichelt eingezeichneten Ebene in Fig. 5 herausverlagert sind, wodurch die Biegesteifigkeit erheblich vergrößert wird.

Claims (1)

1. Abgasreinigungsvorrichtung mit einem zweischaligen Gehäuse, wobei die Innenschale zumindest abschnittsweise über eine elastische Lagermatte, insb. Mineralfasermatte, in der Außen­ schale gelagert ist, insbesondere eine Abgasreinigungsvor­ richtung mit einem aus zwei Halbschalen bestehenden Außenge­ häuse, in welchem über eine elastische Lagermatte, insb. eine sog. Quellmatte, wenigstens ein wabenförmig strukturierter Trägerkörper sowie ein- und ausgangsseitige innere Abschirm­ trichter sowie ggf. Abschirmringe zwischen aufeinanderfolgen­ den Trägerkörpern gelagert sind und das Innengehäuse, insbe­ sondere die Abschirmtrichter und -ringe, aus einer engmaschi­ gen und in sich schiebeelastischen Drahtgewebematte gebildet ist, die schräg zu den einander unter 90°-Winkeln kreuzenden Schuß- und Kettfäden geschnitten ist und durch zueinander parallele Sicken versteift ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken (14) parallel zu den Schußfäden (12) oder den Kettfäden (13) verlaufen.