EP0278455A2 - Gehäuse zur Aufnahme eines monolithischen Keramikkörpers - Google Patents

Gehäuse zur Aufnahme eines monolithischen Keramikkörpers Download PDF

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EP0278455A2
EP0278455A2 EP88101801A EP88101801A EP0278455A2 EP 0278455 A2 EP0278455 A2 EP 0278455A2 EP 88101801 A EP88101801 A EP 88101801A EP 88101801 A EP88101801 A EP 88101801A EP 0278455 A2 EP0278455 A2 EP 0278455A2
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shell
shells
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housing
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Herman Dr.-Ing. Weltens
Harald Dipl.-Ing. Bressler
Manfred Doll
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Gillet Paul GmbH
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PAUL GILLET GmbH
Gillet Paul GmbH
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
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    • F01N3/2853—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing
    • F01N3/2857—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing the mats or gaskets being at least partially made of intumescent material, e.g. unexpanded vermiculite
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01N2450/02—Fitting monolithic blocks into the housing
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    • F01N2450/00—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements
    • F01N2450/22—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements by welding or brazing

Definitions

  • the invention relates to a housing for receiving a monolithic ceramic body for cleaning exhaust gases, in particular internal combustion engines, which is welded together in a gas-tight manner from two half-shells consisting of deep-drawn sheet metal and in which the ceramic body is kept gas-tight with the interposition of a sheathing consisting of a wire mesh, an expansion mat or the like is.
  • Such a housing of an exhaust gas catalytic converter is known, for example, from DE-GM 80 19 814.
  • the half-shells consisting of deep-drawn sheet metal have one or two formations into which one or two ceramic bodies which carry the catalytic coating are inserted.
  • each ceramic body is provided with a sheathing made from a wire mesh, an expansion mat or the like . After inserting the coated ceramic body into its shape in one half-shell, the other half-shell is placed on; Both half-shells are pressed together with hydraulic presses and welded gas-tight on their contact surfaces.
  • the sheet metal parts of the housing can be manufactured with high precision, this does not apply to the ceramic body. These are delivered with tolerances in the order of up to millimeters.
  • the housing can now be dimensioned such that an adequate seal and holder between the ceramic and the housing is achieved even with the smallest possible ceramic body. Ceramic body with Excess, however, are then pressed too much and can break.
  • the dimensioning of the housing is based on the ceramic body with oversize, then insufficient pressing pressure for secure mounting and sealing is not achieved with ceramic bodies with undersize.
  • the sheathing is not compressed sufficiently tightly, so that too much exhaust gas flows past in the gap between the ceramic body and the housing, in particular when the half-shells expand due to the heating to the working temperature and the ceramic body is held even worse.
  • the present invention has for its object to develop the housing of the type mentioned in such a way that ceramic bodies with oversize or undersize are always optimally sealed and held in housings with any oversize or undersize.
  • edges of the half-shells are designed so that the half-shells can be inserted more or less deeply into one another.
  • the edges in the plug-in area are not profiled, ie essentially flat.
  • This simple form has the advantage that the two half-shells can be made symmetrical.
  • one edge of the one half-shell is not profiled and flat, while the corresponding edge of the other half-shell is bulged, with this edge preferably also having an approximately outward-facing flange.
  • This variant has the advantage that the bulged edge can overlap the straight edge and thus support symmetrically from the outside, with the same pressure conditions in the casing all around, that the flange acts as a joining aid when the shell parts are plugged together and that at the angle between the externally directed flange and the straight edge a tight weld can be attached particularly easily.
  • the edges of both half shells are bulged, the edge of one half shell overlapping the edge of the other half shell.
  • This variant has the advantage that excess parts of the casing can escape into this bulge when the two half-shells are pressed together.
  • Fig. 1 shows a cross section through an exhaust gas catalytic converter.
  • a housing 11 plugged together from two half-shells 11.1, 11.2 and tightly welded by means of a weld seam 4, in the interior of which a honeycomb-shaped ceramic body 3 is supported by means of a sheathing 2, for example made of a wire mesh, an expansion mat or the like.
  • the upper half-shell 11.2 of the housing 11 is equipped with a straight, flat edge 11.4, which is inserted into the bulged edge 11.3 of the lower half-shell 11.1.
  • the lower half-shell 11.1 or its edge 11.3 additionally has a flange 11.5 projecting approximately at right angles to the outside, as is customary in the case of the prior art. This flange 11.5 acts as a joining aid for the straight edge 11.4 of the upper half-shell 11.2.
  • the weld 4 can be carried out here particularly advantageously as a fillet weld.
  • Fig. 2 shows a further embodiment.
  • the edges 1.2, 1.4 of the two half-shells 1.1, 1.2 are bulged outwards, whereby the edge 1.3 of the upper half-shell 1.1, the edge 1.4 of the lower half-shell 1.2 overlaps symmetrically. In the overlap area, the edges 1.3, 1.4 are not profiled, but essentially flat.
  • the two half-shells 1.1, 1.2 can be inserted more or less deeply into one another by being pressed together with the optimum pressing pressure matched to the casing 2. Any excess parts of the casing 2 can escape into the bulge 5.
  • Fig. 3 shows an embodiment in which the edge 21.3 of lower half shell 21.1 of the housing 21 is bent back outwards.
  • the bulged edge 21.4 of the upper half-shell 21.2 extends over this edge 21.3. This creates a bulge 25.
  • the bent back edge 21.3 gives this embodiment a high degree of rigidity in the area of the weld seam 4.
  • a fillet weld can also be welded here.
  • FIG. 4 An embodiment formed from two identical half shells is shown in FIG. 4.
  • the edges 31.3, 31.4 of the upper and lower half shells 31.1, 31.2 are straight on one side and bulged on the other side. Due to the asymmetrical construction of the half-shells 31.1, 31.2 in the area of the weld 4, this embodiment cannot be used in all cases; However, the advantage of the present invention of always keeping the ceramic body 3 with the optimum pressing pressure in the housing 31, regardless of dimensional tolerances, is also achieved with this simple embodiment.

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Abstract

Keramikkörpers (3) zur Reinigung von Abgasen, insbesondere von Brennkraftmaschinen, besteht aus zwei aus tiefgezogenem Blech bestehenden Halbschalen, in denen der Keramikkörper (3) unter Zwischenlage einer aus einem Drahtstrickgewebe, einer Expansionsmatte oder dergleichen bestehenden Ummantelung (2) gasdicht gelagert ist. Die Ränder (11.3, 11.4, 11.5) der Halbschalen (11.1, 11.2) sind derart ausgebuchtet und mit einem nach außen zeigenden Flansch versehen, daß die Halbschalen (11.1, 11.2) mehr oder weniger tief ineinandersteckbar sind und daß eine gasdichte Schweißnaht (4) bequem angebracht werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Gehäuse zur Aufnahme eines monolithischen Keramikkörpers zur Reinigung von Abgasen, insbesondere von Brennkraftmaschinen, das aus zwei aus tiefgezogenem Blech bestehenden Halbschalen gasdicht zusammengeschweißt ist und in dem der Keramikkörper unter Zwischenlage einer aus einem Drahtstrickgewebe, einer Expansionsmatte oder dergleichen bestehenden Ummantelung gasdicht gehalten ist.
  • Ein derartiges Gehäuse eines Abgaskatalysators ist beispielsweise bekannt aus dem DE-GM 80 19 814. Die aus tiefgezogenem Blech bestehenden Halbschalen besitzen ein oder zwei Ausformungen, in die ein oder zwei Keramikkörper, die die katalytische Beschichtung tragen, eingelegt werden. Zur Aufnahme sowohl der radialen als auch der axialen Lagerkräfte, zum Ausgleich der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Metall und Keramik sowie zum Erreichen einer ausreichenden Abdichtung zwischen der Außenseite des Keramikkörpers und dem Gehäuse ist jeder Keramikkörper mit einer Ummantelung aus einem Drahtstrickgewebe, einer Expansionsmatte oder dergleichen versehen. Nach Einlegen des ummantelten Keramikkörpers in seine Ausformung in der einen Halbschale wird die andere Halbschale aufgelegt; beide Halbschalen werden mit hydraulischen Pressen zusammengepreßt und an ihren Berührungsflächen gasdicht verschweißt.
  • Während die Blechteile des Gehäuses mit hoher Präzision hergestellt werden können, gilt dies für die Keramikkörper nicht. Diese werden mit Toleranzen in der Größenordnung bis zu Millimetern ausgeliefert. Die Gehäuse können nun so dimensioniert werden, daß auch bei dem kleinstmöglichen Keramikkörper eine ausreichende Abdichtung und Halterung zwischen Keramik und Gehäuse erreicht wird. Keramikkörper mit Übermaß jedoch werden dann zu sehr gepreßt und können brechen.
  • Wird dagegen bei der Dimensionierung des Gehäuses auf die Keramikkörper mit Übermaß abgestellt, so wird bei Keramikkörpern mit Untermaß nicht genügend Preßdruck zur sicheren Halterung und Abdichtung erreicht. Die Ummantelung wird nicht ausreichend fest zusammengepreßt, so daß zu viel Abgas in dem Spalt zwischen Keramikkörper und Gehäuse vorbeiströmt, und zwar insbesondere dann, wenn sich aufgrund der Erhitzung auf die Arbeitstemperatur die Halbschalen ausdehnen und der Keramikkörper noch schlechter gehalten wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gehäuse der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß Keramikkörper mit Über- oder Untermaß in Gehäuse mit beliebigem Über- oder Untermaß immer optimal abgedichtet und gehalten werden.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Ränder der Halbschalen so ausgebildet sind, daß die Halbschalen mehr oder weniger tief ineinander steckbar sind.
  • Bei der erfindungsgemäßen Lösung bestimmt also im wesentlichen nicht mehr das Gehäuse, sondern der Keramikkörper die endgültigen Abmessungen. Dadurch ist es möglich geworden, daß der Keramikkörper bzw. die ihn umgebende Ummantelung immer dem gleichen optimalen Anpreßdruck ausgesetzt wird, so daß optimale Haltbarkeit und Dichtigkeit gewährleistet sind.
  • Gemäß einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung sind die Ränder im Steckbereich nicht profiliert, d. h. im wesentlichen flach. Diese einfache Form hat den Vorteil, daß die beiden Halbschalen symmetrisch ausgeführt sein können.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der eine Rand der einen Halbschale nicht profiliert und flach, der entsprechende Rand der anderen Halbschale dagegen ausgebuchtet, wobei vorzugsweise dieser Rand noch einen etwa rechtwinklig nach außen gerichteten Flansch aufweist. Diese Variante hat den Vorteil, daß der ausgebuchtete Rand den geraden Rand übergreifen und somit symmetrisch von außen stützen kann, wobei sich ringsum gleiche Druckverhältnisse in der Ummantelung einstellen, daß der Flansch als Fügehilfe beim Zusammenstecken der Schalenteile wirkt und daß in dem Winkel zwischen dem nach außen gerichteten Flansch und dem geraden Rand eine dichte Schweißnaht besonders einfach angebracht werden kann.
  • Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind die Ränder beider Halbschalen ausgebuchtet, wobei der Rand der einen Halbschale den Rand der anderen Halbschale übergreift. Diese Variante hat den Vorteil, daß etwa überschüssige Teile der Ummantelung beim Zusammenpressen der beiden Halbschalen in diese Ausbuchtung ausweichen können.
  • Gemäß einer wieder anderen Variante der Erfindung ist der Rand der einen Halbschale nach außen zurückgebogen; der Rand der anderen Halbschale ist ausgebuchtet und übergreift den Rand der ersten Halbschale. Diese Variante zeichnet sich durch eine besondere Stabilität im Bereich der Schweißnaht Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen jeweils im Querschnitt:
    • Fig. 1 eine erste Ausführungsform,
    • Fig. 2 eine zweite Ausführungsform,
    • Fig. 3 eine dritte Ausführungsform und
    • Fig. 4 eine vierte Ausführungsform der Erfindung.
  • Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Abgaskatalysator. Man erkennt ein aus zwei Halbschalen 11.1, 11.2 zusammengestecktes und mittels einer Schweißnaht 4 dicht verschweißtes Gehäuse 11, in dessen Innerem ein wabenförmiger Keramikkörper 3 mit Hilfe einer Ummantelung 2, beispielsweise aus einem Drahtstrickgewebe, einer Expansionsmatte oder dergleichen, gelagert ist. Die obere Halbschale 11.2 des Gehäuses 11 ist mit einem geraden, flachen Rand 11.4 ausgerüstet, der in den ausgebuchteten Rand 11.3 der unteren Halbschale 11.1 eingeführt ist. Die untere Halbschale 11.1 bzw. deren Rand 11.3 besitzt zusätzlich einen etwa rechtwinklig nach außen abstehenden Flansch 11.5, wie er bei den Gehäusen nach dem Stand der Technik üblich ist. Dieser Flansch 11.5 wirkt als Fügehilfe für den geraden Rand 11.4 der oberen Halbschale 11.2. Außerdem läßt sich hier die Schweißnaht 4 besonders günstig als Kehlnaht ausführen.
  • Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform. Die Ränder 1.2, 1.4 der beiden Halbschalen 1.1, 1.2 sind nach außen ausgebuchtet, wobei der Rand 1.3 der oberen Halbschale 1.1, den Rand 1.4 der unteren Halbschale 1.2 symmetrisch übergreift. Im Überlappungsbereich sind die Ränder 1.3, 1.4 nicht profiliert, sondern im wesentlichen flach. Dadurch können die beiden Halbschalen 1.1, 1.2 in Abhängigkeit von den Abmessungen des Keramikkörpers 3 mehr oder weniger tief ineinandergesteckt werden, indem sie mit dem auf die Ummantelung 2 abgestimmten optimalen Preßdruck zusammengepreßt werden. Etwa überschüssige Teile der Ummantelung 2 können in die Ausbuchtung 5 ausweichen.
  • Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Rand 21.3 der unteren Halbschale 21.1 des Gehäuses 21 nach außen zurückgebogen ist. Über diesen Rand 21.3 greift der ausgebuchtete Rand 21.4 der oberen Halbschale 21.2. Dabei entsteht wieder eine Ausbuchtung 25. Der zurückgebogene Rand 21.3 verleiht dieser Ausführungsform eine hohe Steifigkeit im Bereich der Schweißnaht 4. Auch hier kann eine Kehlnaht geschweißt werden.
  • Eine aus zwei identischen Halbschalen gebildete Ausführungsform zeigt Fig. 4. Hier sind die Ränder 31.3, 31.4 der oberen und der unteren Halbschale 31.1, 31.2 auf der einen Seite gerade ausgebildet, auf der anderen Seite ausgebuchtet. Aufgrund der unsymmetrischen Konstruktion der Halbschalen 31.1, 31.2 im Bereich der Schweißnaht 4 ist diese Ausführungsform zwar nicht in allen Fällen einsetzbar; der Vorteil der vorliegenden Erfindung, den Keramikkörper 3 unabhängig von Abmessungstoleranzen immer mit dem optimalen Preßdruck im Gehäuse 31 zu halten, wird jedoch auch mit dieser einfachen Ausführungsform erreicht.

Claims (6)

1. Gehäuse zur Aufnahme eines monolithischen Keramikkörpers zur Reinigung von Abgasen, insbesondere von Brennkraftmaschinen, das aus zwei aus tiefgezogenem Blech bestehenden Halbschalen gasdicht zusammengeschweißt ist und in dem der Keramikkörper unter Zwischenlage einer aus einem Drahtstrickgewebe, einer Expansionsmatte oder dergleichen bestehenden Ummantelung gasdicht gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (1.3, 1.4; 11.3, 11.4; 21.3, 21.4; 31.3, 31.4) der Halbschalen (1; 11; 21; 31) so ausgebildet sind, daß die Halbschalen (1; 11; 21; 31) mehr oder weniger tief ineinander steckbar sind.
2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (1.3 ... 31.4) im Steckbereich nicht gewölbt sind.
3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (11.4) der einen Halbschale (11.2) flach, der Rand (11.3) der anderen Halbschale (11.1) ausgebuchtet ist.
4. Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (11.3) der anderen Halbschale (11.1) einen etwa rechtwinklig nach außen gerichteten Flansch (11.5) aufweist.
5. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (1.3, 1.4) beider Halbschalen (1.1, 1.2) ausgebuchtet sind, wobei der Rand (1.3) der einen Halbschale (1.1) den Rand (1.4) der anderen Halbschale (1.2) übergreift.
6. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (21.3) der einen Halbschale (21.1) nach außen zurückgebogen ist und daß der Rand (21.4) der anderen Halbschale (21.2) ausgebuchtet ist und den Rand (21.3) der ersten Halbschale (21.1) übergreift.
EP88101801A 1987-02-10 1988-02-08 Gehäuse zur Aufnahme eines monolithischen Keramikkörpers Withdrawn EP0278455A3 (de)

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