DE69718436T2

DE69718436T2 - Trägerkörper für abgaskatalysatoren.

Info

Publication number: DE69718436T2
Application number: DE69718436T
Authority: DE
Inventors: Tetsuro Horiike; Kimiyoshi Nishizawa; Hideaki Takahashi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1997-05-28
Publication date: 2003-06-05
Anticipated expiration: 2017-05-29
Also published as: CN1118329C; TW352344B; MY118401A; WO1997045200A1; KR100231746B1; CN1194596A; EP0858367B1; KR19990028532A; DE69718436D1; EP0858367A1; US6475446B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Trägerkörper für Abgaskatalysatoren, die die Merkmale des Oberbegriffabschnittes von Anspruch 1 haben. Solch ein Trägerkörper ist aus der US- A- 5, 278, 125 bekannt.
Metallträgerkörper dieses Typs sind typischerweise aus Metall hergestellt und enthalten gewickelte, übereinandergestapelte oder anderweitig geschichtete Schichten aus hochtemperatur-, korrosionsgeschütztem Blech, das typischerweise eine Mehrzahl von Kanälen oder Durchgängen bildet, durch die Abgas fließen kann. Solche Trägerkörper werden z. B. in einem Abgassystem von Motorfahrzeugen verwendet. Diese Trägerkörper sind mehreren wechselnden thermischen Beanspruchungen ausgesetzt, die die Lebensdauer derselben begrenzen.
Es sind verschiedene Lösungen vorgeschlagen worden, um die Elastizität solcher Trägerkörper zu erhöhen und um die Druck- und Zugkräfte zu steuern. Die japanische veröffentlichte, ungeprüfte Anmeldung JP- A- 62- 83044, die der deutschen veröffentlichten, ungeprüfte Anmeldung DE- A- 3534904 entspricht, zeigt einen Katalysatorträgerkörper, der aus alternierenden Schichten von zwei verschiedenen Blechen zusammengesetzt ist, die aus einem ersten Blech mit Doppelwellungen und einem zweiten Blech ohne eine Wellung bestehen. In dem Trägerkörper dieses Typs ist die Anzahl der Kontaktpunkte zwischen den zwei Metallplatten erhöht, um dadurch die erforderliche Elastizität zu schaffen. Die japanische veröffentlichte, nichtweiterverfolgte Anmeldung JP- A- 6- 269683 zeigt einen Katalysatorträgerkörper, in dem zwei verschiedene Bleche, die alternierende Schichten bilden, jeweils ein erstes Blech mit einer einfachen Wellung und ein zweites Blech ohne eine Wellung sind. Nach diesem bekannten Trägerkörper ist zumindest eines der ersten oder zweiten Bleche in eine Mehrzahl von Segmenten geteilt, die in beabstandeter Beziehung angeordnet sind. In diesem Trägerkörper können die Ausschnitte oder Öffnungen oder Räume zwischen den Segmenten die Druck- und Zugkräfte steuern.
Es sind Trägerkörper bekannt, die aus alternierenden Schichten aus zwei unterschiedlich gewellten Schichten gewickelt sind. Ein Beispiel ist in der US- A- 4, 845, 073, herausgegeben am 4. Juli 1989, von Cyron beschrieben. In diesem bekannten Trägerkörper haben die Metallplatten Innen- und Außenoberflächen und die Kontaktpunkte sind auf der Innenoberfläche des ersten Bleches und auf der Außenoberfläche des zweiten Bleches angeordnet. Während des Wickelns sind die nach innen orientierten Durchgänge mit den nach innen orientierten Durchgängen des zweiten Bleches synchronisiert.
Die EP- A- 0389750 beschreibt eine Konstruktion, in der Bleche (zumindest eines von ihnen ist gewellt) so zusammen platziert sind, um an Punkten derart in Kontakt zu sein, dass Durchgänge gebildet sind, die dem Gas gestatten, in ihnen entlang zu strömen, und die geeignet sind Träger für die Katalysatoren zu schaffen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen Trägerkörper für den Abgaskatalysator zu schaffen, der mit ausreichend hoher struktureller Steifigkeit eine reduzierte Masse, um erwärmt zu werden, sowie einen vergrößerten, effektiven, dem Abgas ausgesetzten Oberflächenbereich hat.
Das Ziel wird nach der Erfindung durch den Gegenstand von Anspruch 1 erreicht.
Das zweite Blech kann vorzugsweise von dem ersten gewellten Blech unterschiedlich gewellt sein, und wobei die unterschiedlich gewellten ersten und zweiten Bleche Periodizitäten haben, die ihnen gestatten, in jedem der stromaufseitigen oder stromabseitigen Bereiche miteinander synchronisiert zu sein.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erstreckt sich nur eines der unterschiedlich gewellten ersten und zweiten Bleche in den Zwischenbereich.
Nach noch einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat das erste Blech eine erste Wellung mit einer erster Periodizität und einer ersten Amplitude, und das zweite Blech hat eine zweite Wellung mit einer zweiten Periodizität und einer zweiten Amplitude. Die erste Periodizität ist zu der zweiten Periodizität im wesentlichen gleich und die zweite Amplitude ist geringer als die erste Amplitude. Nur eines der ersten und zweiten Bleche erstreckt sich in den Zwischenbereich.
Nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat das erste Blech in jedem der stromaufseitigen oder stromabseitigen Bereiche eine erste Wellung mit einer ersten Periodizität und einer ersten Amplitude, wobei in dem Zwischenbereich das erste Blech eine zweite Wellung mit einer zweiten Periodizität und einer zweiten Amplitude hat, die geringer als die erste Amplitude ist.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung ausführlich mittels eines Beispieles und in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
Fig. 1 eine Längsdarstellung einer katalytischen Abgasnachbehandlungsanlage, teilweise ausgebrochen, zeigt, um einen Längsabschnitt desselben zu zeigen;
Fig. 2 ein Abschnitt durch die Linie 2-2 in Fig. 1 ist, der einen Abschnitt eines ersten Ausführungsbeispieles eines Trägerkörpers nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ein Abschnitt durch die Linie 3-3 in Fig. 1 ist, der einen weiteren Abschnitt des ersten Ausführungsbeispieles nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 eine vergrößerte fragmentarische Ansicht von Fig. 2 ist;
Fig. 5 eine vergrößerte fragmentarische Ansicht von Fig. 3 ist;
Fig. 6 eine fragmentarische Schemadarstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles eines Trägerkörpers nach der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 7 ein Abschnitt durch die Linie 7-7 der Fig. 6 ist;
Fig. 8 ein Abschnitt durch die Linie 8-8 der Fig. 6 ist;
Fig. 9 ein Abschnitt durch die Linie 9-9 der Fig. 6 ist;
Fig. 10 ein Abschnitt durch die Linie 10-10 der Fig. 6 ist;
Fig. 11 ein Abschnitt durch die Linie 11-11 der Fig. 6 ist;
Fig. 12 eine fragmentarische, perspektivische Darstellung eines Abschnittes des Trägerkörpers ist;
Fig. 13 eine fragmentarische, perspektivische Darstellung eines weiteren Abschnittes des Trägerkörpers ist;
Fig. 14 eine ähnliche Ansicht von Fig. 6 ist, die ein drittes Ausführungsbeispiel eines Trägerkörpers nach der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 15 ein Abschnitt durch die Linie 15-15 der Fig. 14 ist;
Fig. 16 ein Abschnitt durch die Linie 16-16 der Fig. 14 ist;
Fig. 17 ein Abschnitt durch die Linie 17-17 der Fig. 14 ist;
Fig. 18 ein Abschnitt durch die Linie 18-18 der Fig. 14 ist;
Fig. 19 ein Abschnitt durch die Linie 19-19 der Fig. 14 ist.

Die beste Art, um die Erfindung auszuführen

Bezug nehmend auf die Zeichnungen und insbesondere auf die Fig. 1, wird Abgas in die Richtung eines Pfeiles 10 zu einer Abgasnachbehandlungsanlage 12 zugeführt. Die Abgasnachbehandlungsanlage 12 hat ein schalenförmiges Gehäuse 14. Das Gehäuse 14 hat ein Längsende dessen und einen Einlaß 16 und an dem gegenüberliegenden Ende desselben einen Auslaß 18. Ein Trägerkörper 20 für eine Abgasnachbehandlungsanlage hat eine Stütze 22 und ist in dem Gehäuse 14 montiert. Der Trägerkörper 20 kann unterteilt sein und besteht aus drei Bereichen, nämlich, einem stromaufseitigen Bereich 30, einem stromabseitigen Bereich 32 und zwischen dem stromaufseitigen und einem stromabseitigen Bereich 30 und 32 aus einem Zwischenbereich 34.
Fig. 2 zeigt einen Abgaskanal 36 in dem stromaufseitigen Bereich 30 und Fig. 4 ist eine fragmentarische Ansicht desselben. Der stromabseitige Bereich 32 ist in der Konstruktion zu dem stromaufseitigen Bereich 30 identisch.
Fig. 3 zeigt die Auslaßkanäle 38 in dem Zwischenbereich 34 und Fig. 5 ist eine vergrößerte fragmentarische Darstellung desselben. In jedem der stromaufseitigen und stromabseitigen Bereiche enthält der Trägerkörper gestapelte alternierende Schichten aus zwei unterschiedlich gewellten Blechen, nämlich, ein erstes Blech 40 und ein zweites Blech 42. In dem Zwischenbereich 34 enthält der Trägerkörper 20 beabstandete Schichten einer der zwei unterschiedlich gewellten Bleche 40 und 42.
Die zwei gewellten Bleche 40 und 42 haben eine Periodizität, die ihnen gestattet, miteinander synchronisiert zu sein, wenn sie gestapelt werden. Das Ergebnis ist eine sehr gleichmäßige Verteilung der Kontaktpunkte, die Formen haben, die sich zueinander anpassen, und zwischen den zwei Blechen 40 und 42 eine identische Krümmungsrichtung haben.
Beim Betrachten in Fig. 4 hat das erste Blech 40 die oberen und unteren Oberflächen 44 und 46, und das zweite Blech 42 hat die oberen und unteren Oberflächen 48 und 50. Die Kontaktpunkte können in eine erste und in eine zweite Gruppe unterteilt werden. Die Kontaktpunkte sind auf der unteren Oberfläche 46 des ersten Bleches 40 und auf der oberen Oberfläche 48 des zweiten Bleches 42 angeordnet. Mit anderen Worten, die stromabseitig orientierten Durchgänge der Wellungen des ersten Bleches 40 sind mit den stromabseitig orientierten Durchgängen der Wellung des zweiten Bleches 42 während des Stapelns der Bleche 40 und 42, eins nach dem anderen, synchronisiert. Die Kontaktpunkte der zweiten Gruppe sind auf der oberen Oberfläche 44 des ersten Bleches 40 und auf der unteren Oberfläche des zweiten Bleches 42 angeordnet. Mit anderen Worten, die stromaufseitig orientierten Wellenberge - der Wellung des ersten Bleches 40 sind mit den stromaufseitig orientierten Wellenberge der Wellung des zweiten Bleches 42 während des Stapelns der Bleche 40 und 42, eins nach dem anderen, synchronisiert.
In diesem Beispiel erstreckt sich das erste Blech 40 über die gesamten Längen in der Längsrichtung des Trägerkörpers 20 des stromaufseitigen Bereiches 30, des Zwischenbereiches 34 und des stromabseitigen Bereiches 32. Das zweite Blech 42 erstreckt sich über die gesamte Länge des stromaufseitigen Bereiches 30 und nur über den stromabwärtigen Bereich 32. Mit anderen Worten, das zweite Blech 42 erstreckt sich nicht durch den Zwischenbereich 34, wie aus den Fig. 3 und 5 gesehen.
Die Wellung des ersten Bleches 40 hat eine Periodizität P1 und eine Amplitude A1, während die Wellung des zweiten Bleches 42 eine Periodizität P2 und eine Amplitude A2 hat. P2 ist im wesentlichen dieselbe wie P1 und A2 ist ausreichend kleiner als A1, um die Krümmung des ersten Bleches 40 an den Kontaktpunkten, die etwas größer als die Krümmung des zweiten Bleches 42 an den Kontaktpunkten sein soll, zu veranlassen.
Vorzugsweise ist P1 = P2, A1 = nP1 und A1 = mA2, wo: n von 0,2 bis 0,3 reicht und m von 2,4 bis 6 reicht.
In diesem Beispiel sind die Wellungen im wesentlichen sinusförmig. Die Wellenform ist eine Sinuswellenform. Das erste Blech 40 hat die Wellenhöhe 2A1 (zweimal die Wellenamplitude A1) von 1,2 mm und die Wellenlänge P1, die von 2,0 mm bis 3,0 mm reicht. Das zweite Blech 42 hat die Wellenhöhe 2A2 (zweimal die Wellenamplitude A2), die von 0,2 mm bis 0,5 mm reicht und die Wellenlänge P2, die im wesentlichen zu P1 gleich ist.
Infolge der Tatsache, dass P1 im wesentlich zu P2 gleich ist, sind die Wellenberge und Durchgänge der gestapelten Schichten des ersten Bleches über die gesamte Länge des Zwischenbereiches 34 in Längsrichtung ausgerichtet. In dem Zwischenbereich 34 sind die Querschnitte der Durchgänge 38, die besonders eng oder weit sind, nicht erzeugt. Dies ist während des anschließenden Überziehens des Trägerkörpers 20 mit dem katalytischen Material vorteilhaft. Dies kommt daher, weil die kleinen Spalten, die zugestopft werden, nicht erzeugt werden.
Somit hat in dem Zwischenbereich 34 das erste Blech 40 ausreichend breite, effektive Oberflächenbereiche, d. h., den Oberflächenbereich der katalytischen Überzugsschicht, die mit dem Abgas in Berührung kommen kann. Dies kann beim katalytischen Überziehen den Abfall minimieren.
Außerdem wird es gewährleistet, dass die Abgase ausreichend mit dem katalytischen Überzug in Berührung kommen, was zu einer erhöhten Umwandlungseffektivität des Katalysators führt.
Während eines Kaltstartes ist der Katalysator der Abgasnachbehandlungsanlage 12 unter seiner Inbetriebnahmetemperatur und muß durch die Abgase des Motors auf seine Arbeitstemperatur gebracht werden. Je kleiner die Masse des Katalysators ist, die erwärmt werden soll, desto schneller wird er seine Inbetriebnahmetemperatur erreichen. In dem Zwischenbereich 34 des Trägerkörpers 20 wird das zweite Blech 42 nicht verwendet, was eine Verminderung in der Masse, die erwärmt werden soll, verursacht. Dies führt zu einer Zeitverkürzung, die für den Katalysator erforderlich ist, um seine Inbetriebnahmetemperatur zu erreichen.
In dem Zwischenbereich 34 des Trägerkörpers 20 können die gestapelten Schichtendes ersten Bleches 40 komprimiert werden, ohne irgendwelche örtliche enge Spalten zu erzeugen, die wegen der Wellenberge verstopft werden könnten und die und Durchgänge werden in der Längsrichtung des Trägerkörpers 20 ausgerichtet gehalten. Dies ist bei der Vergrößerung des effektiven Oberflächenbereichs des katalytischen Überzuges, der dem Abgas ausgesetzt wird, vorteilhaft.
Bezugnehmend auf Fig. 4 kann der Abstand H zwischen den benachbarten Schichten des ersten Bleches 40 durch Verwendung von Schichten des zweiten Bleches 42, mit vergrößerter Amplitude A2, verengt werden.
In dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das zweite Blech 42 in dem Zwischenbereich 34 entfernt worden. Alternativ kann das erste Blech 40 in dem Zwischenbereich 34 des Trägerkörpers 20 entfernt werden.
Nach dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Trägerkörper 20 aus gestapelten Schichten von zwei verschiedenen oder unterschiedlich gewellten Blechen 40 und 42 zusammengesetzt worden. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in einem Trägerkörper ausgeführt werden, die gewickelte Schichten der unterschiedlich gewellten Bleche 40 und 42 enthält.
In dem ersten Ausführungsbeispiel des Trägerkörpers 20 gibt es, infolge des Entfernens des zweiten Bleches 42, keine Berührungspunkte zwischen den ersten und dem zweiten Blechen 40 und 42 in dem Zwischenbereich 34.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel, was nachstehend beschrieben werden soll, wird ein doppeltgewelltes Blech als das erste Blech verwendet. Das doppeltgewellte Blech enthält zusätzlich zu einer ersten Wellung eine zweite Wellung mit einer Amplitude, die kleiner als die Amplitude der ersten Wellung ist. In jedem der stromaufseitigen und der stromabseitigen Bereiche des Trägerkörpers kommt die erste Wellung mit den Schichten des zweiten Bleches in Berührung. In dem Zwischenbereich ist die zweite Wellung in beabstandeter Beziehung mit dem zweiten Blech angeordnet. Mit anderen Worten, es gibt in dem Zwischenbereich keine Berührungspunkte.
Bezug nehmend auf die Fig. 6 bis 13 wird das zweite Ausführungsbeispiel des Trägerkörpers 60 beschrieben.
Fig. 6 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Teilplan des Trägerkörpers 60, in dem ein Pfeil 10 die Richtung des zu dem Trägerkörper 60 zugeführten Abgases von einer Brennkraftmaschine zeigt. Der Trägerkörper 60 kann unterteilt werden und besteht aus fünf Bereichen, nämlich einem stromaufseitigen Bereich 62, einem ersten Übergangsbereich 64, einem Zwischenbereich 66, einem zweiten Übergangsbereich 68 und einem stromabseitigen Bereich 70. Fig. 7 zeigt die Abgaskanäle 72 in dem stromaufseitigen Bereich 62. Fig. 8 zeigt die Abgaskanäle 74 in dem ersten Übergangsbereich 64. Fig. 9 zeigt die Auslasskanäle 76 in dem Zwischenbereich 66. Fig. 10 zeigt die Auslasskanäle 78 in dem zweiten Übergangsbereich 68. Fig. 11 zeigt die Auslasskanäle 80 in dem stromabseitigen Bereich 70.
In jeder dieser Bereiche 62, 64, 66, 68 und 70 enthält der Trägerkörper 60 gestapelte, alternierende Schichten eines ersten Bleches 82 und eines zweiten Bleches 84. In diesem Beispiel hat das erste Blech Doppelwellungen und das zweite Blech 84 ist ein glattes, flaches Blech. Alternativ kann das zweite Blech 84 eine sinusförmige Wellenform haben. Als von dem ersten Ausführungsbeispiel unterschiedlich erstreckt sich das zweite Blech 84 über die gesamten Längen des ersten Übergangsbereiches 64, des Zwischenbereiches 64, des Zwischenbereiches 66 und des zweiten Übergangsbereiches 68.
Bei Betrachtung in den Fig. 7 bis 11 hat das erste Blech 82 obere und untere Oberflächen 86 und 88 und das zweite Blech 84 hat obere und untere Oberflächen 90 und 92. Das erste und das zweite Blech 82 und 84 sind eins nach dem anderen gestapelt. Das Ergebnis ist eine gleichmäßige Verteilung einer großen Anzahl der Berührungspunkte in jeder der stromaufseitigen und stromabseitigen Richtung 62 und 64 (siehe die Fig. 7 und 11). Dies ergibt eine gleichmäßige Verteilung der verminderten Anzahl der Berührungspunkte in jedem des ersten und zweiten Übergangsbereiches 64 und 70 (siehe die Fig. 8 und 10). Die Berührungspunkte können in eine erste Gruppe und in eine zweite Gruppe eingeteilt werden. Die Berührungspunkte der ersten Gruppe sind auf der unteren Oberfläche 88 des ersten Bleches 82 und auf der oberen Oberfläche 90 des zweiten Bleches 84 angeordnet. Mit anderen Worten, die stromabseitig orientierten Durchgänge eines ersten Durchganges der Doppelwellungen des ersten Bleches 82 werden während des Stapelns der Bleche 82 und 84, eins nach dem anderen, mit der oberen Oberfläche 90 des zweiten Bleches 84 in Berührung gebracht. Die Berührungspunkte der zweiten Gruppe sind auf der oberen Oberfläche 86 des ersten Bleches 82 und auf der unteren Oberfläche 92 des zweiten Bleches 84 angeordnet. Mit anderen Worten, die aufwärts orientierten Wellenberge der ersten einen Wellung 94 des ersten Bleches 82 werden während des Stapelns der Bleche 82 und 84 mit der unteren Oberfläche 92 des zweiten Bleches 84 in Berührung gebracht.
Das erste Blech 82 hat zusätzlich zu der ersten Wellung 94 eine zweite Wellung 96. Die erste Wellung 94 hat eine Periodizität P3 und eine Amplitude A4. A4 ist kleiner als A3 und P4 wird durch die Formel ausgedrückt:
P4 = P3 · (1/N)
wo: N ≥ 2 (N ist eine ganze Zahl).
In diesem Beispiel besitzt N ist 2 und somit P4 = P3 · (1/2). Da in diesem Beispiel die Wellungen 94 und 96 im wesentlichen sinusförmig sind und die Wellenform eine sinusförmige Welle ist, haben zwei kleine Wellen der zweiten Wellung 96 eine große Welle der ersten Wellung 94 ersetzt.
Zurückkehrend auf Fig. 6 erstreckt sich die erste Wellung 94 durch jeden der schraffierten Bereiche der Abschnitte, während die zweite Wellung 96 sich durch jeden der Aussparungsabschnitte erstreckt. In den Fig. 8, 9 und 10 veranschaulichen die gestrichelten Linien die erste Wellung 94, die sich durch den stromaufseitigen Bereich 62 erstreckt.
In dem ersten, in Fig. 8 gezeigten Übergangsbereich 64, haben zwei kleine Wellen der zweiten Wellung 96 jede andere Welle der großen Wellen der ersten Wellung 94 ersetzt. In dem in Fig. 9 gezeigten Zwischenbereich 66 haben zwei kleine Wellen der zweiten Wellung 96 die anderen großen Wellen der ersten Wellung 94 ersetzt. In dem zweiten, in Fig. 10 gezeigten Übergangsbereich 68, ist jede andere Welle der großen Wellen der ersten Wellung 94, die durch die zwei kleinen Wellen der zweiten Wellung 96 in dem Übergangsbereich 64 ersetzt worden ist, wieder eingesetzt, wie in Fig. 12 gezeigt. In dem in Fig. 11 gezeigten stromabseitigen Bereich 70, sind alle der großen Wellen der ersten Wellung 94 wieder eingesetzt.
Entlang der Grenze zwischen dem stromaufseitigen und dem ersten Übergangsbereich 62 und 64, die jede andere Welle der großen Wellen der ersten Wellung 94 abschneidet, wird von einem Punkt c zu einem Punkt gestattet, zwei kleine Wellen der zweiten Wellung 96, wie in Fig. 12 gezeigt, gebildet zu werden. Entlang der Grenze zwischen dem ersten Übergangsbereich und den Zwischenbereich 64 und 66, die jede der verbleibenden Wellen der ersten Wellung 94 abschneidet, wird von einem Punkt d zu einem Punkt e gestattet, zwei kleine Wellen der zweiten Wellung 96, wie in Fig. 13 gezeigt, gebildet zu werden.
In einer ähnlichen Weise sind die kleinen Wellen der zweiten Wellung 96 in dem zweiten Übergangsbereich 70 gebildet.
In dem Trägerkörper 60 haben die kleinen Wellen der zweiten Wellung 96 die meisten der großen Wellen der ersten Wellung 94 in dem ersten Übergangsbereich 64, dem Zwischenbereich 66 und dem zweiten Übergangsbereich 68 ersetzt. Das Ergebnis ist eine beträchtliche Verminderung in der Anzahl der Berührungspunkte zwischen dem ersten und dem zweiten Blech 82 und 84. Dies ist während des anschließenden Überziehens des Trägerkörpers 60 mit dem katalytischen Material vorteilhaft.
In dem stromaufseitigen und dem stromabseitigen Bereich 62 und 70 ist das doppeltgewellte Blech 82 fest mit den benachbarten zwei Schichten des zweiten Bleches 84 befestigt. Dies ist für das Blech 82 effektiv, um seine ursprünglich entworfene Form beizubehalten. Das führt zu einer erhöhten Festigkeit des Trägerkörpers 60, was es möglich macht seine Lebensdauer zu verlängern.
Wie vorher erläutert, wird jede Welle der großen Wellen der ersten Wellung 94 in zwei kleine Wellen der zweiten Wellung 96 an der Grenze zwischen dem zweiten Übergangsbereich 68 umgewandelt. Dies führt zu einer erhöhten Zusammenfügung zwischen der ersten Wellung 94 und der zweiten Wellung 96.
Die Beziehung enthält so P4 = P3 · (1/N), wo: N eine ganze Zahl und nicht geringer als 2 ist. Dies ist beim Bilden der kleinen Wellen der zweiten Wellung 96 in jedem des ersten und zweiten Übergangsbereiches 64 und 68 vorteilhaft. Dies kommt daher, weil die großen Wellen der ersten Wellung 94 und die kleinen Wellen der zweiten Wellung 96 glatt überbrückend und kontinuierlich sind. Als ein Ergebnis ist die Produktivität sowie die strukturelle Festigkeit erhöht.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel des Trägerkörpers 60 ist der Zwischenbereich 66, wo nur die kleinen Wellen der zweiten Wellung 96 zwischen den benachbarten zwei Schichten 84 vorhanden sind, zwischen dem stromaufseitigen und dem stromabseitigen Bereich 62 und 70 angeordnet. Mit anderen Worten, der von den großen Wellen dominierte Bereich 62, der von den kleinen Wellen dominierte Bereich 66 und der von den großen Wellen dominierte Bereich 70 sind in einer Richtung des Abgases angeordnet, das durch den Trägerkörper 60 durchgeht. Diese Anordnung kann in der Richtung des Abgases zyklisch wiederholt werden. Diese zyklische Anordnung ist vorteilhaft, um die Diffusion des Abgases, das durch den Trägerkörper durchgeht, zu erhöhen. Dies führt zu einer erhöhten Umwandlungseffektivität des Katalysators. Diese Anordnung sieht eine erhöhte Verteilung der Berührungspunkte in der Richtung des Abgases und somit über die Länge und Breite des Trägerkörpers vor, was somit eine erhöhte strukturelle Festigkeit des Trägerkörpers schafft.
Bezug nehmend auf die Fig. 14 bis 19 wird das dritte Ausführungsbeispiel eines Trägerkörpers 60A beschrieben.
Der Trägerkörper 60A ist im wesentlichen derselbe, wie der eben im zweiten Ausführungsbeispiel beschriebene Trägerkörper 60. Er ist jedoch dadurch unterschiedlich, dass die großen Wellen der ersten Wellung 94 in dem stromabseitigen Bereich 70A phasenverschoben zu den großen Wellen der ersten Wellung 94 in dem stromaufseitigen Bereich 62 sind. In dem zweiten Übergangsbereich 68A (siehe Fig. 18) des Trägerkörpers 60A haben zwei kleine Wellen der zweiten Wellung 96 jede andere Welle der großen Wellen in dem stromabseitigen Bereich 70A (siehe Fig. 19) ersetzt.
Diese Phasenverschiebung sieht weiter eine erhöhte Diffusion des Abgases, das durch den Trägerkörper 60A durchgeht, vor. Als ein Ergebnis wird die Umwandlungseffektivität des Katalysators weiter erhöht.

Claims

1. Trägerkörper für Abgaskatalysatoren, mit:

Schichten aus ersten und zweiten Blechen, die Durchgänge bestimmen, durch die Gas strömt;

wobei die Schichten, die voneinander beabstandet sind, einen stromaufseitigen Bereich und einen stromabseitigen Bereich in Bezug auf die Richtung, in die das Gas strömt, haben;

wobei die Schichten einen Zwischenbereich, angeordnet zwischen den stromaufseitigen und stromabseitigen Bereichen, haben;

wobei das erste Blech so gewellt ist, dass es mit dem zweiten Blech in jedem der stromaufseitigen und stromabseitigen Bereiche in Kontakt gebracht wird;

dadurch gekennzeichnet, dass das erste Blech in dem Zwischenbereich mit dem zweiten Blech nicht in Kontakt ist.

2. Trägerkörper nach Anspruch 1, wobei das zweite Blech (42) unterschiedlich von dem ersten gewellten Blech (40) gewellt ist, und wobei die unterschiedlich gewellten ersten und zweiten Bleche (40, 42) eine Periodizität haben, die ihnen gestattet, miteinander in jedem der stromaufseitigen und stromabseitigen Bereiche (30, 32) synchronisiert zu sein.

3. Trägerkörper nach Anspruch 2, wobei nur eines der unterschiedlich gewellten ersten oder zweiten Bleche (40, 42) sich in den Trägerbereich (34) ausdehnt.

4. Trägerkörper nach Anspruch 1, wobei das erste Blech (40) eine erste Wellung mit einer ersten Periodizität und einer ersten Amplitude hat, und das zweite Blech (42) eine zweite Wellung mit einer zweiten Periodizität und einer zweiten Amplitude hat;

wobei die erste Periodizität im wesentlichen zu der zweiten Periodizität gleich ist und die zweite Amplitude geringer als die erste Amplitude ist; und

wobei nur eines des ersten oder des zweiten Bleches (40; 42) sich in den Zwischenbereich (34) erstreckt.

5. Trägerkörper nach Anspruch 4, wobei die stromaufseitigen und stromabseitigen Bereiche (30, 32) ein und ein gegenüberliegendes Ende enthalten, zwischen denen sich jeweils die Schichten erstrecken.

6. Trägerkörper nach Anspruch 4, wobei in jedem der stromaufseitigen und stromabseitigen Bereiche (30, 32) die benachbarten zwei Schichten des gewellten ersten Bleches (40) voneinander durch eine Schicht aus dem zweiten Blech (42) beabstandet sind; und wobei die zweite Amplitude den Abstand zwischen den benachbarten zwei Schichten des ersten Bleches (40) bestimmt.

7. Trägerkörper nach Anspruch 1, wobei die benachbarten zwei Schichten des zweiten Bleches (42) mit den benachbarten zwei Schichten des ersten Bleches (40) in Eingriff sind, zum Positionieren zwischen den benachbarten beiden Schichten des ersten Bleches (40).

8. Trägerkörper nach Anspruch 4, wobei

P1 = P2;

A1 = nP1; und

A1 = mA2

wobei n von 0,2 bis 0,3 reicht,

m von 2, 4 bis 6 reicht,

P1 die erste Periodizität ist,

P2 die zweite Periodizität ist,

A1 die erste Amplitude ist, und

A2 die zweite Amplitude ist.

9. Trägerkörper nach einem der Ansprüche 1-8, wobei sich in den Zwischenbereich (34) nur erste Bleche (40) in paralleler Beziehung erstrecken, um einen gemeinsamen Durchgang zwischen den benachbarten beiden ersten Blechen (40) zu bilden, wobei die Querschnittsprofile der gemeinsamen Durchgänge in dem Zwischenbereich (34) im wesentlichen gleichmäßig sind, und jeder der gemeinsamen Durchgänge in Verbindung mit einer Mehrzahl von parallelen Durchgängen ist, die zwischen den benachbarten beiden ersten Bleche (40) jedes der stromaufseitigen und stromabseitigen Bereiche (68, 70, 70A) gebildet sind.

10. Trägerkörper nach Anspruch 1, wobei, in jedem der stromaufseitigen und stromabseitigen Bereiche (62, 70, 70A), das erste Blech (82) eine erste Wellung mit einer ersten Amplitude hat; und wobei, in dem Zwischenbereich (66), das erste Blech (82) eine zweite Wellung mit einer zweiten Amplitude hat, die geringer als die erste Amplitude ist.

11. Trägerkörper nach Anspruch 10, wobei die erste Wellung eine erste Periodizität hat und die zweite Wellung eine zweite Periodizität hat.

12. Trägerkörper nach Anspruch 10 oder 11, wobei, in dem Zwischenbereich (66), die zweite Wellung sich über den gesamten Bereich des ersten Bleches (82) erstreckt.

13. Trägerkörper nach Anspruch 10 oder 11, wobei der stromaufseitige Bereich (62), der Zwischenbereich (66) und der stromabseitige Bereich (70, 70A) in dieser Reihenfolge zyklisch angeordnet sind.

14. Trägerkörper nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Schichten einen ersten Übergangsbereich (64) haben, zwischen dem stromaufseitigen Bereich (62) und dem Zwischenbereich (66) und einen zweiten Übergangsbereich (68) haben, zwischen dem Zwischenbereich (66) und dem stromabseitigen Bereich (70, 70A).

15. Trägerkörper nach Anspruch 14, wobei, in jedem der ersten und zweiten Übergangsbereiche (64, 68), die erste Wellung und die zweite Wellung koexistieren.

16. Trägerkörper nach Anspruch 14, wobei, in jedem der ersten und zweiten Übergangsbereiche (64, 68), die erste und die zweite Wellung alternierend in der Richtung, senkrecht zu der Richtung, in der das Gas strömt, erscheinen.

17. Trägerkörper nach Anspruch 11, wobei

P4 = P3 · (1/N) ist,

wobei: N ≥ 2 und eine ganze Zahl ist,

P3 die erste Periodizität ist, und

P4 die zweite Periodizität ist.

18. Trägerkörper nach Anspruch 10 oder 11, wobei die erste Wellung in dem stromabseitigen Bereich (70, 70A) phasenverschoben zu jener in dem stromaufseitigen Bereich (62) ist.

19. Trägerkörper nach Anspruch 15, wobei das zweite Blech (84) ein im wesentlichen glattes, flaches Blech ist, wobei das erste Blech (82) mit dem zweiten Blech (84) an ersten Berührungspunkten in jedem der stromaufseitigen und stromabseitigen Bereiche im Eingriff ist, und wobei das erste Blech (82) mit dem zweiten Blech (84) an zweiten Berührungspunkten, die in der Anzahl weniger sind, als die ersten Berührungspunkte sind, im Eingriff ist.