EP1074703A1 - Verfahren zur Herstellung eines Katalysators, insbesondere Vorfertigung eines Katalysatormantels bzw. -rohrs in Modulbauweise sowie hiernach gefertigtes Rohr - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Katalysators, insbesondere Vorfertigung eines Katalysatormantels bzw. -rohrs in Modulbauweise sowie hiernach gefertigtes Rohr Download PDF

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EP1074703A1
EP1074703A1 EP00116381A EP00116381A EP1074703A1 EP 1074703 A1 EP1074703 A1 EP 1074703A1 EP 00116381 A EP00116381 A EP 00116381A EP 00116381 A EP00116381 A EP 00116381A EP 1074703 A1 EP1074703 A1 EP 1074703A1
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Gerhard Ruffing
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J Eberspaecher GmbH and Co KG
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    • 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
    • F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
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    • 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
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    • F01N2470/00—Structure or shape of exhaust gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/06—Tubes being formed by assembly of stamped or otherwise deformed sheet-metal

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a Catalyst, in particular a center piece of a motor vehicle catalytic converter in modular design, by insertion at least one monolith and a surrounding bearing jacket in a manufactured tube, which in cross section essentially has the monolith profile plus allowance for the bearing jacket, an adjustment of the tube housing dimension to one constant bearing gap to the monolith.
  • the invention relates also a pipe manufactured according to this.
  • the aforementioned one-piece tube is preferably in winding technology made with a longitudinal weld.
  • the prefabricated welded tube is then axially the monolith Swell mat inserted.
  • a bearing gap realized in this way Inclusion of the swelling mat between the monolith and the housing or
  • the jacket or tube has a constant cross section only to a limited extent and only allows bearing gaps of limited accuracy.
  • the object of the invention is to create an aforementioned Process for the preparation of a catalyst, in particular a pipe center piece of a motor vehicle catalytic converter in modular design, after which a particularly simple structurally simple pipe with narrow bearing gap tolerances is.
  • the essence of the invention is that the oval in cross section or polygonal tube made from two preferably identical tubular molded parts prefabricated and the pipe fittings after insertion of the monolith together with the bearing jacket to form a closed round oval or polygonal tube assembled and then after Adjustment of the constant bearing gap longitudinally welded on both sides become.
  • each molded pipe part with a offset longitudinal edge is prefabricated, which is a movable Recording for the not offset longitudinal edge of the other pipe molding.
  • Each molded pipe part can be manufactured separately using winding technology or be bent.
  • the area of overlap of the longitudinal edges is in particular as Fit fit, which before welding the Longitudinal edges is a sliding seat through which the bearing gap between the monolith and the jacket or tube can.
  • the two assembled pipe fittings have and no significant internal stresses after welding that trigger a restoring force and the bearing gap accuracy could affect.
  • bearing gaps in the range of Realize 3.8 ⁇ 0.6mm.
  • the invention is suitable for all preferably axially symmetrical Modular cat bodies, in which a depending on the monolith size adjustable source mat gap is required, however also for non-axisymmetric, preferably in cross section polygonal modular cat body.
  • a process for producing a catalyst in particular a centerpiece of a motor vehicle catalytic converter in modular design, by introducing at least one Monoliths and a surrounding bearing jacket in one Tube, which in cross section essentially the monolith profile plus allowance for the bearing jacket, where an adjustment of the tube housing dimension to a constant Storage gap to the monolith takes place, the adjustment of one Tube 1 with a round, oval or polygonal tube cross section through two pre-made identical or different Pipe fittings 2, 3 causes that with respect to each other have a double sliding seat before welding.
  • the pipe fittings 2, 3 are after introducing the monolith together with the bearing jacket to form a closed round, oval or polygon tube 1 assembled and then after adjustment of the constant bearing gap, longitudinally welded on both sides.
  • the double sliding seat is set up in that each Pipe molding 2 or 3 with a stepped longitudinal edge 4 or 5 is prefabricated, which is a movable recording for the non-offset longitudinal edge 6 or 7 of the other Pipe molding forms.
  • Each pipe fitting 2 or 3 can be wound separately are manufactured or bent.
  • FIG. 1 a (not shown in detail) Motor vehicle catalytic converter in modular design with a jacket or Pipe and absorbed monolith and bearing jacket, in particular Swelling mat, a cross-sectionally oval tube 1, which composed of two identical pipe fittings 2, 3 and has two longitudinal edges welded together, whereby each molded pipe part 2 or 3 a radially outward offset Has longitudinal edge 4 or 5, the composite Condition of the two pipe fittings, the longitudinal edge not offset 6 or 7 of the other pipe molding overlaps.
  • the area of overlap of the longitudinal edges is a snug fit formed before welding the longitudinal edges together is the above-mentioned sliding seat, through which the bearing gap between the monolith and the jacket or tube 1 can be adjusted so that there is a bearing gap of 3.8 ⁇ 0.6mm results.
  • the two pipe fittings 2 and 3 of the oval shown Pipe 1 have flat jacket surface sections of different lengths open and form dividing lines in the assembled state at different heights.
  • the two dividing lines can also be the same Height can be arranged, as is the case for example with a round one pipe according to the invention (not illustrated) likewise with the double sliding seat in the parting plane.
  • Tube 1 includes two identical pipe fittings 2, 3, are the Pipes 1 according to Figures 2, 3 and 4 from different Pipe fittings 2, 3 assembled and otherwise with the same offset longitudinal edges as shown in Figure 1 and longitudinally welded in the same way. Again there are overlap areas set up at the longitudinal edges that before welding are basically sliding seats, even if the longitudinal edges are at least partially slightly curved. Also according to these variants, the source mat column can be horizontal as in a vertical direction with the aforementioned Accuracy can be set.
  • Figure 2 shows in particular a so-called triangular cat Cross section
  • Figure 3 shows a catalyst in drop form
  • Figure 4 shows a catalyst in potato form.
  • the invention should not be confused with the so-called Half-shell technology, i.e. Manufacture of a closed pipe from two half-shells with radial longitudinal rims in the parting plane, which may still have been turned over. Such radial longitudinal rims just do not allow that double sliding seat according to the invention before welding. A fine adjustment of the bearing gap takes place at the known half-shell technology does not take place. The scope of the pipe is already defined before welding. A change of the pipe diameter can then at most Calibration are accomplished, one compared to the invention much more complex adjustment process.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Katalysators, insbesondere eines Mittelstückes eines Kraftfahrzeug-Katalysators in Modulbauweise, durch Einbringen zumindest eines Monoliths und eines umgebenden Lagermantels in ein gefertigtes Rohr, welches im Querschnitt im wesentlichen das Monolithprofil plus Aufmaß für den Lagermantel aufweist, wobei eine Anpassung des Rohrgehäusemaßes auf einen konstanten Lagerspalt zum Monolith erfolgt, wird vorgeschlagen, ein im Querschnitt rundes, ovales oder polygones Rohr (1) aus zwei vorzugsweise identischen Rohrformteilen (2, 3) vorzufertigen, wobei die Rohrformteile (2, 3) nach Einbringen des Monoliths nebst Lagermantel zu einem geschlossenen runden, ovalen oder polygonen Rohr (1) zusammengesetzt und dann nach Einstellung des konstanten Lagerspalts beidseits längsverschweißt werden. Jedes Rohrformteil (2 bzw. 3) weist insbesondere einen abgesetzten Längsrand (4 bzw. 5) auf, welcher eine verschiebliche Aufnahme für den nicht abgesetzten Längsrand (6 bzw. 7) des anderen Rohrformteils bildet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators, insbesondere eines Mittelstückes eines Kraftfahrzeug-Katalysators in Modulbauweise, durch Einbringen zumindest eines Monoliths und eines umgebenden Lagermantels in ein gefertigtes Rohr, welches im Querschnitt im wesentlichen das Monolithprofil plus Aufmaß für den Lagermantel aufweist, wobei eine Anpassung des Rohrgehäusemaßes auf einen konstanten Lagerspalt zum Monolith erfolgt. Die Erfindung betrifft ferner ein hiernach gefertigtes Rohr.
Es hat sich gezeigt, daß das Einbetten von hoch empfindlichen Monolithen mit umgebender Quellmatte in vorgefertigten Rohren für einen optimalen Sitz im Betrieb eines Katalysators problematisch ist aufgrund der vorgefertigten Monolithe, welche naturgemäß Form- und Maßabweichungen enthalten können. So kann bei größeren Fertigungstoleranzen ein zu strenger, aber auch ein zu loser Sitz des Monoliths nebst Quellmatte im Rohrgehäuse bei Betrieb eines Katalysators entstehen. Beides ist unerwünscht. Ein zu strenger Sitz kann zu einem Bruch des hoch empfindlichen Monoliths bei der Montage oder bei Schlägen auf das Teil (z. B. bei einem Aufsetzen am Fahrzeug) führen, insbesondere dann, wenn es ein Dünnwandprodukt aus Keramik ist. Ein zu loser Sitz ist gleichbedeutend mit einer schlechten Lagerung und führt u. a. zu einem Verschieben und Zerschlagen des Monoliths unter Betriebsbelastungen (Vibrationen, Abgaspulsation) im Stahlmantel sowie zu einem aggressiven, nicht hinzunehmenden Körperschallverhalten (Anschlagen des losen Körpers an Metall).
Um vorgenanntem Problem zu begegnen, ist es aus DE 44 33 974 C1 bei einem eingangs genannten Verfahren bekannt, eine Anpassung des Rohrgehäusemaßes auf einen konstanten Lagerspalt durch Aufkalibrieren bzw. Aufweiten eines vorgefertigten Rohres vorzunehmen, welches einstückig mit einem kleineren Querschnitt hergestellt ist.
Das vorgenannte einstückige Rohr wird vorzugsweise in Wickeltechnik mit einer Längsschweißnaht hergestellt. In das vorgefertigte verschweißte Rohr wird dann axial der Monolith samt Quellmatte eingeschoben. Ein so realisierter Lagerspalt zur Aufnahme der Quellmatte zwischen Monolith und Gehäuse bzw. Mantel oder Rohr besitzt nur bedingt einen konstanten Querschnitt und gestattet nur Lagerspalte begrenzter Genauigkeit.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines eingangs genannten Verfahrens zur Herstellung eines Katalysators, insbesondere eines Rohr-Mittelstückes eines Kraftfahrzeug-Katalysators in Modulbauweise, wonach besonders einfach ein baulich einfaches Rohr mit engen Lagerspalttoleranzen realisierbar ist.
Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Mittel.
Vorteilhaft weitergebildet wird der Erfindungsgegenstand durch die Merkmale der Ansprüche 2 bis 6.
Wesen der Erfindung ist, daß das im Querschnitt runde, ovale oder polygone Rohr aus zwei vorzugsweise identischen Rohrformteilen vorgefertigt und die Rohrformteile nach Einbringen des Monoliths nebst Lagermantel zu einem geschlossenen runden, ovalen oder polygonen Rohr zusammengesetzt und dann nach Einstellung des konstanten Lagerspalts beidseits längsverschweißt werden.
Insbesondere ist vorgesehen, daß jedes Rohrformteil mit einem abgesetzten Längsrand vorgefertigt wird, welcher eine verschiebliche Aufnahme für den nicht abgesetzten Längsrand des anderen Rohrformteils bildet.
Jedes Rohrformteil kann separat in Wickeltechnik hergestellt bzw. gebogen werden.
Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigter Kraftfahrzeug-Katalysator in Modulbauweise mit Mantel bzw. Rohr und auf genommenem Monolith nebst Lagermantel, insbesondere Quellmatte, kennzeichnet sich dadurch, daß der Mantel bzw. das Rohr im Querschnitt rund, oval oder polygon und aus zwei vorzugsweise identischen Rohrformteilen zusammengesetzt ist und zwei zusammengeschweißte Längsränder besitzt, wobei jedes Rohrformteil einen radial nach außen abgesetzten Längsrand besitzt, der im zusammengesetzten Zustand der beiden Rohrformteile den nicht abgesetzten Längsrand des anderen Rohrformteils überlappt.
Der Überlappungsbereich der Längsränder ist insbesondere als Paßsitz ausgebildet, der vor einem Zusammenschweißen der Längsränder ein Schiebesitz ist, durch den der Lagerspalt zwischen Monolith und Mantel bzw. Rohr feineingestellt werden kann.
Insbesondere durch den beidseitigen Schiebesitz läßt sich die Lagerspaltgenauigkeit gegenüber dem bekannten Ein-Naht-Wickelverfahren, bei welchem elastische Rückstellkräfte hinderlich sind, deutlich erhöhen, ohne Herstellungseinbußen in Kauf nehmen zu müssen. Es wird erfindungsgemäß der zweifache Schiebsitz beider Rohrformteile ausgenutzt, d. h. es werden die beiden zusammengesetzten Rohrformteile, in denen sich bereits der Monolith nebst Lagermatte befindet, feinverschoben bzw. feineingestellt, bevor die beiden Schweißnähte rechts und links längs der Rohrtrennlinien gesetzt werden. Die beiden zusammengesetzten Rohrformteile weisen vor und nach einem Verschweißen keine nennenswerten inneren Spannungen auf, die eine Rückstellkraft auslösen und die Lagerspaltgenauigkeit beeinträchtigen könnten.
Erfindungsgemäß lassen sich Lagerspalte im Bereich von 3,8 ± 0,6mm realisieren.
Durch die Erfindung lassen sich verschiedene Quellmattenspalte in horizontaler und in vertikaler Richtung sehr gut einstellen. Die Herstellkosten der Schalenteile sind gering. Die Erfindung eignet sich für alle vorzugsweise achssymmetrischen Modulkatkörper, bei denen ein in Abhängigkeit von dem Monolithenmaß einstellbarer Quellmattenspalt gefordert wird, aber auch für nicht achssymmetrische, im Querschnitt vorzugsweise polygone Modulkatkörper.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben; es zeigen
Fig. 1
ein vorgefertigtes Rohr mit ovalem Querschnitt, wobei das Rohr aus zwei identischen Rohrformteilen zusammengesetzt ist, und
Fig. 2, 3 und 4
vorgefertigte Rohre in anderer Ausführungsform, wobei das Rohr jeweils aus zwei unterschiedlichen Rohrformteilen zusammengesetzt ist.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Katalysators, insbesondere eines Mittelstückes eines Kraftfahrzeug-Katalysators in Modulbauweise, durch Einbringen zumindest eines Monoliths und eines umgebenden Lagermantels in ein gefertigtes Rohr, welches im Querschnitt im wesentlichen das Monolithprofil plus Aufmaß für den Lagermantel aufweist, wobei eine Anpassung des Rohrgehäusemaßes auf einen konstanten Lagerspalt zum Monolith erfolgt, wird die Anpassung eines Rohrs 1 mit einem runden, ovalen oder polygonen Rohrquerschnitt durch zwei vorgefertigte identische oder unterschiedliche Rohrformteile 2, 3 bewirkt, die bezüglich zueinander vor einem Verschweißen einen doppelten Schiebesitz aufweisen.
Die Rohrformteile 2, 3 werden nach Einbringen des Monoliths nebst Lagermantel zu einem geschlossenen runden, ovalen oder polygonen Rohr 1 zusammengesetzt und dann nach Einstellung des konstanten Lagerspalts beidseits längsverschweißt.
Der doppelte Schiebesitz wird dadurch eingerichtet, daß jedes Rohrformteil 2 bzw. 3 mit einem abgesetzten Längsrand 4 bzw. 5 vorgefertigt wird, welcher eine verschiebliche Aufnahme für den nicht abgesetzten Längsrand 6 bzw. 7 des anderen Rohrformteils bildet.
Jedes Rohrformteil 2 bzw. 3 kann separat in Wickeltechnik hergestellt bzw. gebogen werden.
Gemäß Figur 1 weist ein (im einzelnen nicht dargestellter) Kraftfahrzeug-Katalysator in Modulbauweise mit Mantel bzw. Rohr und aufgenommenem Monolith nebst Lagermantel, insbesondere Quellmatte, ein im Querschnitt ovales Rohr 1 auf, welches aus zwei identischen Rohrformteilen 2, 3 zusammengesetzt ist und zwei zusammengeschweißte Längsränder besitzt, wobei jedes Rohrformteil 2 bzw. 3 einen radial nach außen abgesetzten Längsrand 4 bzw. 5 besitzt, der im zusammengesetzten Zustand der beiden Rohrformteile den nicht abgesetzten Längsrand 6 bzw. 7 des anderen Rohrformteils überlappt.
Der Überlappungsbereich der Längsränder ist als Paßsitz ausgebildet, der vor einem Zusammenschweißen der Längsränder der vorstehend angesprochene Schiebesitz ist, durch den der Lagerspalt zwischen Monolith und Mantel bzw. Rohr 1 feineingestellt werden kann, so daß sich ein Lagerspalt von 3,8 ± 0,6mm ergibt.
Die beiden Rohrformteile 2 und 3 des dargestellte ovalen Rohrs 1 weisen unterschiedlich lange ebene Mantelflächenabschnitte auf und bilden im zusammengesetzten Zustand Trennlinien in unterschiedlicher Höhe.
Alternativ können die beiden Trennlinien auch in gleicher Höhe angeordnet sein, wie dies zum Beispiel bei einem runden erfindungsgemäßen (nicht veranschaulichten) Rohr ebenfalls mit doppeltem Schiebesitz in der Trennebene der Fall ist.
Während im vorgenannten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 das Rohr 1 zwei identische Rohrformteile 2, 3 umfaßt, sind die Rohre 1 nach den Figuren 2, 3 und 4 aus unterschiedlichen Rohrformteilen 2, 3 zusammengesetzt und ansonsten mit gleichen abgesetzten Längsrändern wie nach Figur 1 versehen und in gleicher Weise längsverschweißt. Auch hier werden Überlappungsbereiche bei den Längsrändern eingerichtet, die vor einem Verschweißen im Grundsatz Schiebesitze sind, auch wenn die Längsränder zumindest teilweise leicht gebogen sind. Auch nach diesen Varianten können die Quellmattenspalte in horizontaler wie in verikaler Richtung mit der vorgenannten Genauigkeit eingestellt werden.
Figur 2 zeigt im besonderen einen sogenannten Dreieckskat im Querschnitt, Figur 3 einen Katalysator in Tropfenform, und Figur 4 einen Katalysator in Kartoffelform.
Die Erfindung ist nicht zu verwechseln mit der sogenannten Halbschalentechnik, d.h. Fertigung eines geschlossenen Rohres aus zwei Halbschalen mit radialen Längsborden in der Trennebene, welche gegebenenfalls noch umgeschlagen sein können. Derartige radiale Längsborde ermöglichen gerade nicht den erfindungsgemäßen doppelten Schiebesitz vor einem Verschweißen. Eine Feineinstellung des Lagerspaltes findet bei der bekannten Halbschalentechnik nicht statt. Der Umfang des Rohres ist bereits vor einem Verschweißen festgelegt. Eine Veränderung des Rohrdurchmessers kann dann allenfalls durch Kalibrieren bewerkstelligt werden, einem gegenüber der Erfindung deutlich aufwendigerem Anpassungsverfahren.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators, insbesondere eines Mittelstückes eines Kraftfahrzeug-Katalysators in Modulbauweise, durch Einbringen zumindest eines Monoliths und eines umgebenden Lagermantels in ein gefertigtes Rohr, welches im Querschnitt im wesentlichen das Monolithprofil plus Aufmaß für den Lagermantel aufweist, wobei eine Anpassung des Rohrgehäusemaßes auf einen konstanten Lagerspalt zum Monolith erfolgt,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das im Querschnitt runde, ovale oder polygone Rohr (1) aus zwei vorzugsweise identischen Rohrformteilen (2, 3) vorgefertigt und die Rohrformteile (2, 3) nach Einbringen des Monoliths nebst Lagermantel zu einem geschlossenen runden, ovalen oder polygonen Rohr (1) zusammengesetzt und dann nach Einstellung des konstanten Lagerspalts beidseits längsverschweißt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß jedes Rohrformteil (2 bzw. 3) mit einem abgesetzten Längsrand (4 bzw. 5) vorgefertigt wird, welcher eine verschiebliche Aufnahme für den nicht abgesetzten Längsrand (6 bzw. 7) des anderen Rohrformteils bildet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß jedes Rohrformteil (2 bzw. 3) separat in Wickeltechnik hergestellt bzw. gebogen wird.
  4. Kraftfahrzeug-Katalysator in Modulbauweise mit Mantel bzw. Rohr und aufgenommenem Monolith nebst Lagermantel, insbesondere Quellmatte, gefertigt nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Mantel bzw. das Rohr (1) im Querschnitt rund oder oval und aus zwei identischen Rohrformteilen (2, 3) zusammengesetzt ist und zwei zusammengeschweißte Längsränder besitzt, wobei jedes Rohrformteil (2 bzw. 3) einen radial nach außen abgesetzten Längsrand (4 bzw. 5) besitzt, der im zusammengesetzten Zustand der beiden Rohrformteile den nicht abgesetzten Längsrand (6 bzw. 7) des anderen Rohrformteils überlappt.
  5. Kraftfahrzeug-Katalysator nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Überlappungsbereich der Längsränder als Paßsitz ausgebildet ist, der vor einem Zusammenschweißen der Längsränder ein Schiebesitz ist, durch den der Lagerspalt zwischen Monolith und Mantel bzw. Rohr (1) feineingestellt werden kann.
  6. Kraftfahrzeug-Katalysator nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der einstellbare (Mindest-)Lagerspalt im Bereich von 3,8 ± 0,6mm liegt.
EP00116381A 1999-08-04 2000-07-28 Verfahren zur Herstellung eines Katalysators, insbesondere Vorfertigung eines Katalysatormantels bzw. -rohrs in Modulbauweise sowie hiernach gefertigtes Rohr Withdrawn EP1074703A1 (de)

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