EP1317607A1 - Wabenkörper mit verkürztem, geschlitztem innenmantelrohr - Google Patents

Wabenkörper mit verkürztem, geschlitztem innenmantelrohr

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EP1317607A1
EP1317607A1 EP01969678A EP01969678A EP1317607A1 EP 1317607 A1 EP1317607 A1 EP 1317607A1 EP 01969678 A EP01969678 A EP 01969678A EP 01969678 A EP01969678 A EP 01969678A EP 1317607 A1 EP1317607 A1 EP 1317607A1
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EP
European Patent Office
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honeycomb body
housing
body according
tube
inner casing
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EP01969678A
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Rolf BRÜCK
Jörg-Roman KONIECZNY
Katrin Schaper
Wolfgang Maus
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Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
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    • F01N3/2875—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration by using elastic means, e.g. spring leaves, for retaining catalyst body in the housing

Definitions

  • the invention relates to a holder of a honeycomb body in a housing, in particular in a housing of an exhaust system of an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
  • honeycomb bodies are used in particular in automobile construction for cleaning an exhaust gas generated by an internal combustion engine.
  • Such a holder is known for example from US 4,948,353.
  • a similar holder is also known from JP 8-294 632.
  • the cylindrical honeycomb body described there is made of smooth and corrugated metal sheets and is surrounded by a zinder-shaped jacket.
  • the jacket has slots distributed over its circumference, which extend from an end face of the jacket.
  • the honeycomb body with the jacket is oriented so that the slots face away from the exhaust gas inlet side during the cleaning process of the exhaust gas.
  • the honeycomb body is connected to the jacket only in the area of the slots.
  • the jacket On the opposite side, that is, the exhaust gas inlet side, the jacket is connected to a cylindrical, coaxially external housing.
  • honeycomb bodies made of very thin sheet metal for example thinner than 0.03 mm or even larger than 0.25 mm, take on a barrel-like shape, the middle area retaining its original diameter, but the end faces having a smaller diameter.
  • honeycomb body in accordance with the features of claim 1. Further advantageous details of supported honeycomb bodies according to the invention are described in the dependent claims.
  • a honeycomb body is held in a housing by means of an inner jacket tube, in particular a housing of an exhaust system of an internal combustion engine, the inner jacket tube having an overall length axially delimited by two edges, which is substantially smaller than the axial length of the honeycomb body, furthermore the inner jacket tube approximately axially in the middle is arranged around the honeycomb body and connected to it in at least one axial section, in particular soldered.
  • the inner jacket tube is fastened in a partial area within the axial section, in which it is connected on the inside to the honeycomb body (1), or directly adjacent to it on the outside on or in the housing (2), the non-housing (2) regions of the inner casing tube (7) connected inwards to the honeycomb body (1) are designed as radially elastic spring elements (18).
  • the holder according to the invention is characterized in that the spring elements can follow the deformation of the honeycomb body without tearing loose, and at the same time the connection of the inner jacket tube to the housing takes place in the area in which the diameter of the honeycomb body changes only slightly.
  • a shorter length of the inner jacket tube compared to the honeycomb body has the advantage that particularly strongly shrinking areas of the honeycomb body (such as near the end faces) are not hindered in their movement.
  • a heat-insulating gap is formed around these areas, which in particular the heating behavior of the honeycomb body is positively influenced, since the thermal energy introduced at the end in these areas cannot be dissipated to an inner jacket tube surrounding the honeycomb body.
  • the spring elements can preferably be formed by slots and limited in the circumferential direction, which means that, depending on their dimensioning, almost any elasticity can be set.
  • honeycomb bodies made of very thin metal sheets in exhaust systems of motor vehicles it has surprisingly been found in tests that they are subject to considerable loads due to deformation not only on the gas inlet side but also on the gas outlet side. While such a honeycomb body is primarily heated by an exhaust gas via the exhaust gas tube, the honeycomb body cools down from both ends at the same time. This leads to an increased radial shrinkage of the honeycomb body near the end faces compared to other areas.
  • the Irmen casing tube forms segments in connection with the slots, which behave similarly to spiral springs. This means that these spiral springs, when they are in contact with the honeycomb body, can at least radially follow the thermal expansion or shrinkage of the honeycomb body. In this way, thermal stresses between the honeycomb body and the inner jacket tube can be significantly reduced. Therefore, the formation of spring elements on both sides is very advantageous.
  • the entire honeycomb body with holder is arranged approximately symmetrically to a central plane.
  • the Irmenmantelrohr is thus constructed essentially symmetrically, which in particular simplifies the assembly of such a holder.
  • such a symmetrical arrangement corresponds to the essentially symmetrical deformation of the honeycomb body during cooling.
  • the slots have at least one end region, a slot width and a slot length and at least partially limit a spring element of the inner jacket tube in such a way that the spring element can be deflected at least radially. This ensures a reduction in the thermally induced stresses which can arise due to the different thermal expansion behavior of the inner jacket tube and the honeycomb body.
  • the slot width is at least 1 mm, preferably at least 2 mm. This ensures that the spring elements do not interfere with each other even with greater deformation inwards.
  • the slot width varies over the slot length.
  • the slot width can start from an end region in the direction of the slot.
  • the bending strength of the spring element can be set precisely as a function of the thermal loads on the holder.
  • the slots can also extend at least partially in the circumferential direction of the inner jacket tube. This means that the slots are not exclusively straight, but can, for example, have a corrugated or sinusoidal shape.
  • the slots have a recess in the at least one end region.
  • the recesses are designed so that the formation of notches in the end region of the slots is prevented.
  • At least some spring elements each have at least one transverse slot.
  • the transverse slot runs essentially parallel to the edge of the inner casing tube.
  • the transverse slots serve to set a certain bending stiffness of the spring element.
  • a larger number and / or a greater length of transverse slots in a spring element result in a lower bending stiffness, as a result of which radial deflection takes place due to lower forces.
  • the honeycomb body has sheet metal layers which are structured such that they have channels through which an exhaust gas can flow.
  • the honeycomb body has in particular at least a channel density of 800 cpsi (“cells per square inch”).
  • the sheet metal layers are made from sheets that have a sheet thickness preferably less than 0.03 mm, in particular less than 0.025 mm.
  • Such a honeycomb body is suitable due to its very large surface area in relation to the volume, it is very good as a carrier body for a catalytically active coating, thereby ensuring that a catalytically active surface flowing past is provided with sufficient catalytically active surface, whereby the conversion of pollutants in the exhaust gas is particularly effective , preferably less than 0.025 mm, have a very low surface-specific heat capacity, which means that after a cold start the honeycomb body very quickly reaches a temperature which is required for a catalytic conversion of the pollutants in the exhaust gas.
  • connection of the inner casing tube to the housing can be done in various ways, which will be explained in more detail with reference to the drawing. It is important that the inner jacket tube cannot come loose, but the connection between the housing and the inner jacket tube does not affect the elasticity of the inner jacket tube outside the partial area in which the connection to the housing takes place.
  • FIG. 1 schematically shows an embodiment of a honeycomb body according to the invention in a schematic side view with a longitudinally cut housing
  • Fig. 9 is a schematic representation of a cross section through a honeycomb body and an inner jacket tube.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a honeycomb body 1 according to the invention, in a housing 2 of an exhaust system 3 (not shown) of an internal combustion engine 4 (not shown).
  • the honeycomb body 1 and an inner jacket tube 7 are arranged coaxially in the housing.
  • the inner jacket tube 7 has essentially axial 5 slots 6 and has a total length 9 which is axially delimited by two edges 8.
  • the central axis 5 indicates that the honeycomb body is generally rotationally symmetrical or has an oval or elliptical cross section.
  • the inner casing tube 7 is directly or indirectly connected to the housing 2 on its outside in at least one partial region 10 (hatched) that is axially smaller than its total length 9.
  • the honeycomb body 1 has an axial honeycomb body length 11 which is delimited by the end faces 29.
  • the honeycomb body 1 is connected in the connection area 19 (dotted) to the inside of the inner casing tube 7.
  • the areas of the inner casing tube 7 which are not connected to the housing 2 but are connected to the honeycomb body 1 are designed as radially elastic spring elements 18. This allows an almost unhindered expansion or shrinkage of the honeycomb body 1 during alternating thermal loads.
  • the spring elements 1.8 are delimited by slots 6, which are preferably arranged symmetrically to a central plane 14 of the inner casing tube 7. This supports the essentially symmetrical shrinkage of the Honeycomb body 1 under operating conditions, which ultimately leads to a barrel-like shape in which the central area changes only slightly.
  • the slots 6 are arranged here outside the central plane 14 and, in this exemplary embodiment, extend up to the edges 8 of the inner jacket tube
  • FIG. 2 schematically shows the structure of an internal combustion engine 4 with an exhaust system 3.
  • the exhaust gas generated in the internal combustion engine 4 is passed on to the surroundings by the exhaust system.
  • Components for cleaning the exhaust gas are arranged in the housing 2 of the exhaust system 3.
  • Figure 2 shows an example of a honeycomb body which is held by an inner casing tube 7 with slots 6 in the housing 2.
  • Figures 3 to 8 show different attachment options between the inner casing tube 7 and the housing 2.
  • very different attachment options can be used, which have in common that they do not significantly affect the elasticity of the inner casing tube 7 in the off-center area.
  • Fig. 3 shows a positive connection, in which the inner jacket tube 7 is held in a bead 12 of the housing 2 via an intermediate piece 13.
  • a swelling mat 20 or a material such as mica can preferably be introduced as an intermediate layer.
  • Fig. 4 shows another type of positive connection, which simultaneously forms a radial sliding seat 12, 13, which allows radial, but no axial displacements.
  • a swelling mat 20 or mica can be used as an intermediate layer.
  • Fig. 5 shows a particularly simple and preferred embodiment, in which the inner jacket tube 7 directly in a correspondingly shaped outer bead 12 of the housing 2 is held, again with the possibility of providing an intermediate layer 12 made of mica or the like, but a holder without an intermediate layer 20 is possible.
  • Fig. 6 shows a holder in which the inner jacket tube 7 is suspended on the housing 2 via a tube-like intermediate piece 13.
  • This intermediate piece 13 can be soldered or welded on. It can also consist of different segments (not shown) separated by axial slots, which brings about an additional elasticity of the fastening.
  • Fig. 7 shows an embodiment similar to Fig. 6, but with the inner jacket tube 7 being deformed in an S-shaped cross section, so that it simultaneously forms an intermediate piece 13 which is fastened to the housing 2.
  • FIG. 8 shows a particularly preferred embodiment of the invention in a schematic side view with a longitudinally sectioned housing 2.
  • the inner jacket tube 7 is provided with axial slots 6, which are approximately symmetrical to a centrally located annular intermediate piece 13. However, these slots do not go all the way to the edges 8 of the inner jacket tube 7. This is easier to handle in the production process because of the smooth edges 8 than an inner jacket tube slotted to the edges.
  • the connection area 19 (dotted) between the inner casing tube 7 and the honeycomb body 1 ends approximately at half the length of the slots 6, so that elastic spring elements 18 are formed even when the slots 6 are not continuous.
  • the annular intermediate piece 13 can also be made so stiff that, in the event of thermal tensions between the honeycomb body 1 and the housing 2, the housing 2 essentially deviates slightly.
  • Figure 9 shows schematically a cross section through a honeycomb body 1 and
  • Inner jacket tube 7 the cross section being arranged through a region of the inner jacket tube 7 which has no slots 6.
  • the honeycomb body 1 has
  • Sheet metal layers 25, which are structured so that they can flow through for an exhaust gas re channels 26 form.
  • the channels here are formed by stacking corrugated and smooth sheets.
  • the honeycomb body 1 is then produced by engaging or winding the sheet layers 25.
  • the honeycomb body preferably has a bang density of at least 800 cpsi.
  • the sheets 25 have a sheet thickness 28, which is preferably less than 0.025 mm.
  • the holding of a honeycomb body according to the invention in a housing ensures permanent fixation of the honeycomb body, in particular in an exhaust system of an internal combustion engine.
  • the temperature differences and pressure fluctuations that occur can be compensated for by the holder according to the invention in that the radial expansion or shrinkage of the honeycomb body is not hindered in such a way that life-limiting tensions arise between the housing and the honeycomb body.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wabenkörper (1) gehaltert mittels eines Innenmantelrohres (7) in einem Gehäuse (2), insbesondere einem Gehäuse (2) einer Abgasanlage (3) einer Verbrennungskraftmaschine (4), wobei das Innenmantelrohr (7) eine von zwei Rändern (8) axial (5) begrenzte Gesamtlänge (9) hat, die wesentlich kleiner ist als die axiale Länge (11) des Wabenkörpers, wobei weiter das Innenmantelrohr (7) etwa axial mittig um den Wabenkörper (1) angeordnet und mit diesem in mindestens einem axialen Anbindungsbereich (19) fügetechnisch verbunden, insbesondere verlötet, ist. Erfindungsgemäss ist das Innenmantelrohr (7) in einem Teilbereich (10) innerhalb des axialen Anbindungsbereiches (19), in dem es innen mit dem Wabenkörper (1) verbunden ist, oder direkt angrenzend an diesen auch aussen an oder in dem Gehäuse (2) befestigt, wobei die nicht mit dem Gehäuse (2), aber nach innen mit dem Wabenkörper (1) verbundenen Bereiche des Innenmantelrohres (7) als radial elastische Federelemente (18) ausgestaltet sind. So entsteht eine nachgiebige Halterung, die sich an Verformungen des Wabenkörpers anpasst, ohne abzureissen, was insbesondere bei Wabenkörpern aus sehr dünnen Blechlagen, insbesondere dünner als 0,03 mm, vorteilhaft ist.

Description

Wabenkörper mit verkürztem, geschlitztem Innenmantelrohr
Die Erfindung bezieht sich auf eine Halterung eines Wabenkörpers in einem Ge- häuse, insbesondere in einem Gehäuse einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Wabenkorper werden insbesondere im Automobilbau zur Reinigung eines von einer Verbrennungskraftmaschine erzeugten Abgases eingesetzt. ■
Eine solche Halterung ist beispielsweise aus der US 4,948,353 bekannt. Auch aus der JP 8-294 632 ist eine ähnliche Halterung bekannt. Der dort beschriebene zylindrische Wabenkörper ist aus glatten und gewellten Blechen aufgebaut und ist von einem z3dinderformigen Mantel umgeben. Der Mantel weist über seinen Umfang verteilte Schlitze auf, welche von einer Stirnfläche des Mantels ausgehen. Der Wabenkörper mit dem Mantel ist dabei so ausgerichtet, daß die Schlitze während des Reinigungsprozesses des Abgases der Abgaseintrittsseite abgewandt sind. Der Wabenkörper ist mit dem Mantel lediglich im Bereich der Schlitze verbunden. Auf der gegenüberliegenden Seite, also der Abgaseintrittsseite, ist der Mantel mit einem zylindrischen, koaxial außen liegenden Gehäuse verbunden.
Untersuchungen bezogen auf das Verhalten eines derartigen Wabenkörpers unter thermischen Wechselbelastungen haben gezeigt, daß der Wabenkörper insbesondere nahe seinen Stirnseiten radial schrumpft. Dabei können im Verbindungsbereich zwischen dem Wabenkörper und dem Mantel Spannungen auftreten, die eine dauerhafte Anbindung des Wabenkörpers an den Mantel erschweren. Besonders Wabenkorper aus sehr dünnen Blechen, beispielsweise dünner als 0,03 mm oder sogar als 0,Θ25 mm, nehmen eine tonnenähnliche Form an, wobei der mittlere Bereich seinen ursprünglichen Durchmesser behält, die Stirnseiten aber einen geringeren Durchmesser aufweisen. Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halterung eines Wabenkörpers in einem Gehäuse anzugeben, die insbesondere an das beschriebene Verhalten des Wabenkörpers bei sich ändernden Temperaturen angepaßt ist und somit eine dauerhafte Fixierung des Wabenkörpers im Gehäuse si- cherstellt.
Diese Aufgabe wird durch einen Wabenkorper gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Einzelheiten von erfindungsgemäßen gehalterten Wabenkörpern sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß ist ein Wabenkörper mittels eines Innenmantelrohres in einem Gehäuse gehaltert, insbesondere einem Gehäuse einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Innenmantelrohr eine von zwei Rändern axial begrenzte Gesamtlänge hat, die wesentlich kleiner ist als die axiale Länge des Wabenkörpers, wobei weiter das Innenmantelrohr etwa axial mittig um den Wabenkörper angeordnet und mit diesem in mindestens einem axialen Abschnitt fügetechnisch verbunden, insbesondere verlötet, ist. Das Innenmantelrohr ist in einem Teilbereich innerhalb des axialen Abschnitts, in dem es innen mit dem Wabenkörper (1) verbunden ist, oder direkt angrenzend an diesen auch außen an oder in dem Gehäuse (2) befestigt, wobei die nicht mit dem Gehäuse (2), aber nach innen mit dem Wabenkörper (1) verbundenen Bereiche des Innenmantelrohres (7) als radial elastische Federelemente (18) ausgestaltet sind. Die erfindungsgemäße Halterung zeichnet sich dadurch aus, daß die Federelemente der Verformung des Wabenkörpers folgen können, ohne loszureißen, und gleichzeitig die Verbindung des Innenmantelrohres zum Gehäuse in dem Bereich erfolgt, in dem der Durchmesser des Wabenkörpers sich nur wenig ändert.
Eine kürzere Länge des innenmantelrohres gegenüber dem Wabenkörper hat den Vorteil, daß besonders stark schrumpfende Bereiche des Wabenkörpers (wie zum Beispiel nahe den Stirnseiten) nicht in ihrer Bewegung behindert werden. Zusätzlich ist um diese Bereiche ein wärmeisolierender Spalt gebildet, die insbesondere das Aufheizverhalten des Wabenkörpers positiv beeinflußt, da die stirnseitig eingebrachte Wärmeenergie an diesen Bereichen nicht an ein den Wabenkorper umgebendes Innenmantelrohr abgeleitet werden kann.
Die Federelemente können bevorzugt durch Schlitze gebildet und in Umfangs- richtung begrenzt sein, wodurch sich je nach deren Dimensionierung eine fast beliebige Elastizität einstellen läßt.
Insbesondere bei Wabenkörpern aus sehr dünnen Blechen in Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen hat sich überraschenderweise bei Versuchen gezeigt, daß diese nicht nur auf der Gaseintrittsseite, sondern auch auf der Gasaustrittsseite erheblichen Belastunge durch Verformung unterliegen. Während die Erwärmung eines solchen Wabenkυrpers durch ein Abgas primär über die AbgaseiüüϊLlsseiLe erfolgt, kühlt der Wabenkörper gleichzeitig von beiden Stirnseiten her ab. Dies führt zu einer erhöhten radialen Schrumpfung des Wabenkörpers nahe den Stirnseiten gegenüber anderen Bereichen. Das Irmenmantelrohr bildet dabei in Verbindung mit den Schlitzen Segmente aus, die sich ähnlich wie Biegefedern verhalten. Das bedeutet, daß diese Biegefedern, wenn sie mit dem Wabenkorper in Kontakt sind, der thermisch bedingten Expansion beziehungsweise Schrumpfung des Waben- körpers zumindest radial folgen können. Derart können thermische Spannungen zwischen Wabenkörper und Innenmantelrohr deutlich reduziert werden. Daher ist eine Ausbildung von Federelementen zu beiden Seiten hin sehr vorteilhaft.
Gemä noch einer weiteren Ausgestaltung ist der ganze Wabenkörper mit Halterung etwa symmetrisch zu einer Mittelebene angeordnet. Somit ist das Irmenmantelrohr im wesentlichen symmetrisch aufgebaut, wodurch insbesondere die Montage einer solchen Halterung vereinfacht wird. Zusätzlich entspricht eine solche symmetrische Anordnung der im wesentlichen symmetrischen Verformung des Wabenkörpers während der Abkühlung. Die Schlitze weisen mindestens einen Endbereich, eine Schlitzbreite und eine Schlitzlänge auf und begrenzen zumindest teilweise ein Federelement des Innenmantelrohres derart, daß das Federelement zumindest radial auslenkbar ist. Dies gewährleistet eine Reduzierung der thermisch induzierten Spannungen, welche aufgrund eines unterschiedlichen thermischen Ausdehnungsverhaltens von Innenmantelrohr und Wabenkörper entstehen können. Dabei ist es besonders vorteilhaft, daß die Schlitzbreite mindestens 1 mm vorzugsweise mindestens 2 mm beträgt. Dadurch ist gewährleistet, daß die Federelemente sich auch bei stärkerer Verformung nach innen nicht gegenseitig beeinträchtigen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Halterung variiert die Schlitzbreite über die Schlitzlänge. So kann die Schlitzbreite beispielsweise von einem Endbereich ausgehend in Richtung des Schlitzes zuüelunen. Auf diese Weise kann die Biegefestigkeit des Federelementes in Abhängigkeit der thermi- sehen Belastungen der Halterung exakt eingestellt werden. Die Schlitze können sich auch zumindest teilweise in Umfangsrichtung des Innenmantelrohres erstrecken. Damit ist gemeint, daß die Schlitze nicht ausschließlich gerade ausgeführt sind, sondern beispielsweise eine gewellte oder sinusförmige Ausprägung aufweisen können.
Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, daß die Schlitze in dem mindestens einen Endbereich eine Aussparung aufweisen. Die Aussparungen sind dabei so ausgeführt, daß die Ausbildung von Kerben im Endbereich der Schlitze verhindert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Halterung weisen zumindest einige Federelemente jeweils mindestens einen Querschlitz auf. Der Querschlitz verläuft dabei im wesentlichen parallel zu dem Rand des Innenmantelrohres. Die Querschlitze dienen der Einstellung einer bestimmten Biegesteifigkeit des Federelementes. Dabei bewirken eine größere Anzahl und/oder eine größere Länge von Querschlitzen in einem Federelement eine niedrigere Biegesteifigkeit, wodurch eine radiale Auslenkung bereits aufgrund niedrigerer Kräfte erfolgt. Hierbei ist es ebenfalls besonders vorteilhaft, die Querschlitze in wenigstens einem Endabschnitt mit einer Rundung zu versehen, wodurch eine Kerbenbildung aufgrund hoher dynamischer Beanspruchung vermieden wird.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Halterung weist der Wabenkörper Blechlagen auf, diQ so strukturiert sind, daß diese für ein Abgas durchströmbare Kanäle aufweisen. Der Wabenkörper weist dabei insbesondere wenigstens eine Kanaldichte von 800 cpsi („cells per Square inch")- Die Blechlagen sind mit Blechen ausgeführt, die eine Blechdicke vorzugsweise kleiner 0,03 mm, insbesondere kleiner als 0,025 mm, haben. Ein derartiger Wabenkörper eignet sich aufgrund seiner im Verhältnis zum Volumen sehr großen Oberfläche sehr gut als Trägerkörper für eine katalytisch aktive Beschichtung. Dadurch ist sichergestellt, daß einem vorbeiströmenden Abgas ausreichend katalytisch aktive Oberfläche zur Verfügung gestellt wird, wodurch die Umsetzung von Schadstoffen im Abgas besonders effektiv ist. Die geringen Blechdicken, vorzugsweise kleiner 0,025 mm, verfügen über eine sehr geringe oberflächenspezifische Wärmekapazität. Dies hat zur Folge, daß der Wabenkörper nach einem Kaltstart sehr schnell eine Temperatur erreicht, welche für eine katalytische Umsetzung der Schadstoffe im Abgas benötigt wird.
Die Verbindung des Innenmantelrohres mit dem Gehäuse kann auf verschiedene Weise erfolgen, was anhand der Zeichnung noch näher erläutert wird. Wichtig ist dabei, daß das Innenmantelrohr sich nicht lösen kann, die Verbindung zwischen Gehäuse und Innenmantelrohr jedoch nicht die Elastizität des Innenmantelrohres außerhalb des Teilbereiches, in dem die Verbindung zum Gehäuse erfolgt, beeinträchtigt.
Weitere Einzelheiten und besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Wabenkorper und ihrer Halterung in einem Gehäuse werden an- hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers in schematischer Seitenansicht mit längsgeschnittenem Gehäuse,
Fig. 2 schematisch den Aufbau einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Ab- gasanlage,
Fig. 3 bis 8 Ausführungsform der Befestigung des Innenmantelrohres in einem Gehäuse in schematischer Darstellung,
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Wabenkorper und ein Innenmantelrohr.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einc3 crfmdungsgemäßen Wabenkϋrpers 1 , in einem Gehäuse 2 einer Abgasanlage 3 (nicht dargestellt) einer Verbrennungs- kraftmaschine 4 (nicht dargestellt). Koaxial in dem Gehäuse sind der Wabenkörper 1 und ein Innenmantelrohr 7 angeordnet. Das Innenmantelrohr 7 weist im wesentlichen axiale 5 Schlitze 6 auf und hat eine Gesamtlänge 9, welche von zwei Rändern 8 axial begrenzt ist. Die Mittelachse 5 deutet an, das Wabenkörper im allgemeinen rotationssymmetrisch oder mit ovalem bzw. elliptischen Querschnitt gestaltet sind. Das Innenmantelrohr 7 ist an seiner Außenseite in wenigstens einem gegenüber seiner Gesamtlänge 9 axial kleineren Teilbereich 10 (schraffiert) direkt oder indirekt mit dem Gehäuse 2 verbunden. Der Wabenkörper 1 hat eine axiale Wabenkörperlänge 11, die von den Stirnseiten 29 begrenzt wird. Der Wabenkörper 1 ist in dem Anbindungsbereich 19 (punktiert) mit der Innenseite des Innenmantelrohrs 7 verbunden. Die nicht mit dem Gehäuse 2, aber mit dem Wabenkörper 1 verbundenen Bereiche des Innenmantelrohres 7 sind als radial elastische Federelemente 18 ausgestaltet. Dies erlaubt eine fast ungehinderte Expansion oder Schrumpfung des Wabenkörpers 1 während thermischer Wechselbelastungen. Die Federelemente 1.8 sind durch Schlitze 6 begrenzt, die vorzugsweise symmetrisch zu einer Mittelebene 14 des Innenmantelrohres 7 angeordnet sind. Dies unterstützt die im wesentlichen symmetrisch ablaufende Schrumpfung des Wabenkörpers 1 unter Betriebsbedingungen, die letzlich zu einer tonnenartigen Form führt, bei der der mittlere Bereich sich nur wenig verändert.
Die Schlitze 6 sind hier außerhalb der Mittelebene 14 angeordnet und erstrecken sich bei diesem Ausführungsbeispiel bis zu den Rändern 8 des Innenmantelrohres
7.
Figur 2 zeigt schematisch den Aufbau einer Verbrennungskraftmaschine 4 mit einer Abgasanlage 3. Das in der Verbrennungskraftmaschine 4 erzeugte Abgas wird durch die Abgasanlage in die Umgebung weitergeleitet. In dem Gehäuse 2 der Abgasanlage 3 sind Komponenten zur Reinigung des Abgases angeordnet. Figur 2 zeigt hier beispielhaft einen Wabenkörper, der durch ein Innenmantelrohr 7 mit Schlitzen 6 in dem Gehäuse 2 gehaltert ist.
Figuren 3 bis 8 zeigen verschiedene Befestigungsmöglichkeiten zwischen Innenmantelrohr 7 und Gehäuse 2. Dabei sind sehr verschiedene Befestigungsmöglichkeiten anwendbar, die gemeinsam haben, daß sie die Elastizität des Innenmantelrohres 7 im außermittigen Bereich nicht wesentlich beeinträchtigen.
Fig. 3 zeigt eine Formschlußverbindung, bei der über ein Zwischenstück 13 das Innenmantelrohr 7 in einer Sicke 12 des Gehäuses 2 gehaltert ist. Zur Vermeidung von Schwingungen kann bevorzugt eine Quellmatte 20 oder ein Material wie Glimmer als Zwischenschicht eingebracht sein.
Fig. 4 zeigt eine andere Art der Formschlußverbindung, die gleichzeitig einen radialen Schiebesitz 12, 13 bildet, der radiale, aber keine axialen Verschiebungen zuläßt. Wiederum kann eine Quellmatte 20 oder Glimmer als Zwischenschicht verwendet werden.
Fig. 5 zeigt eine besonders einfach aufgebaute und bevorzugte Ausführungsform, bei der das Innenmantelrohr 7 direkt in einer entsprechend geformten Außensicke 12 des Gehäuses 2 gehaltert ist, wiederum mit der Möglichkeit, eine Zwischenschicht 12 aus Glimmer oder dergleichen vorzusehen, eine Halterung ohne Zwischenschicht 20 ist jedoch möglich.
Fig. 6 zeigt eine Halterung, bei der das Innenmantelrohr 7 über ein rohrähnliches Zwischenstück 13 am Gehäuse 2 aufgehängt ist. Dieses Zwischenstück 13 kann angelötet oder angeschweißt sein. Es kann auch aus verschiedenen durch axiale Schlitze getrennten Segmenten (nicht dargestellt) bestehen, was eine zusätzliche Elastizität der Befestigung bewirkt.
Fig. 7 zeigt eine ähnliche Ausführung wie Fig. 6, wobei jedoch das Innenmantelrohr 7 im Querschnitt S-förmig verformt ist, so daß es gleichzeitig ein Zwischenstück 13 bildet, welches am Gehäuse 2 befestigt ist.
Fig. 8 zeigt in schematischer Seitenansicht bei längsgeschnittenem Gehäuse 2 eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Dabei ist das Innenmantelrohr 7 mit axiallen Schlitzen 6 versehen, die etwa symmetrisch zu einem mittig angeordneten ringförmigen Zwischenstück 13 liegen. Diese Schlitze gehen jedoch nicht ganz bis zu den Rändern 8 des Innenmantelrohres 7. Dieses läßt sich beim Produktionsprozeß wegen der glatten Ränder 8 leichter handhaben als ein bis zu den Rändern geschlitztes Innenmantelrohr. Der Anbindungsbereich 19 (punktiert) zwischen Innenmantelrohr 7 und Wabenkörper 1 endet etwa bei halber Länge der Schlitze 6, so daß elastische Federelemente 18 auch bei nicht durchgehenden Schlitzen 6 entstehen. Das ringförmige Zwischenstück 13 kann außerdem so steif gemacht werden, daß bei thermischen Spannungen zwischen Wabenkörper 1 und Gehäuse 2 im wesentlichen das Gehäuse 2 geringfügig ausweicht.
Figur 9 zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Wabenkörper 1 und ein
Innenmantelrohr 7, wobei der Querschnitt durch einen Bereich des Innenmantel- rohres 7 angeordnet ist der keine Schlitze 6 aufweist. Der Wabenkörper 1 weist
Blechlagen 25 auf, die so strukturiert sind, daß diese für ein Abgas durchströmba- re Kanäle 26 bilden. Die Kanäle sind hier durch Stapeln von gewellten und glatten Blechen gebildet. Der Wabenkörper 1 wird anschließend durch Verschlingen oder Winden der Blechlagen 25 hergestellt. Vorzugsweise weist der Wabenkörper eine Knalldichte von mindesten 800 cpsi auf. Die Bleche 25 haben dabei eine Blechdi- cke 28, die vorzugsweise kleiner 0,025 mm beträgt.
Die erfindungsgemäße Halterung eines Wabenkörpers in einem Gehäuse gewährleistet eine dauerhafte Fixierung des Wabenkörpers insbesondere in einem Abgassystem einer Verbrennungskraftmaschine. Die dabei auftretenden Temperaturdif- ferenzen und Druckschwahkungen können durch die erfindungsgemäße Halterung kompensiert werden, indem die radiale Ausdehnung beziehungsweise Schrumpfung des Wabenkörpers nicht derart behindert werden, daß lebensdauerbegrenzende Spannungen zwischen dem Gehäuse und dem Wabenkörper entstehen.
Bezugszeichenliste
Wabenkörper
Gehäuse
Abgasanlage
Verbrennungskrafrmaschine
Achse
Schlitz
Innenmantelrohr
Rand
Gesamtlänge (des Innenmantelrohres)
Teilbereich (schraffiert)
Wabenkörp erlange
Sicke (Formschluß)
Verbindungsstück
Querschnittsebene
Endbereich
Schlitzbreite
Schlitzlänge
Federelement
Anbindungsbereich (punktiert)
Quellmatte/Glimmer
Aussparung
Querschlitz
Blechlage
Kanal
Blech
Blechdicke
Stirnseite

Claims

Patentansprüche
1. Wabenkörper (1) gehaltert mittels eines Innenmantelrohres (7) in einem Gehäuse (2), insbesondere einem Gehäuse (2) einer Abgasanlage (3) einer Verbrennungskraftmaschine (4), wobei das Innenmantelrohr (7) eine von zwei Rändern (8) axial (5) begrenzte Gesamtlänge (9) hat, die wesentlich kleiner ist als die axiale Länge (11) des Wabenkörpers, wobei weiter das Innenmantel- röhr (7) etwa axial mittig um den Wabenkörper (1) angeordnet und mit diesem in mindestens einem axialen Anbindungsbereich (19) fügetechnisch verbunden, insbesondere verlötet, ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenmantelrohr (7) in einem Teilbereich (10) innerhalb des axialen Anbindungsbereiches (19), in dem es innen mit dem Wabenkorper (1) verbunden ist, oder direkt an- grenzend an diesen auch außen an oder in dem Gehäuse (2) befestigt ist, wobei die nicht mit dem Gehäuse (2), aber nach innen mit dem Wabenkorper (1) verbundenen Bereiche des Innenmantelrohres (7) als radial elastische Federelemente (18) ausgestaltet sind.
2. Wabenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (18) in Umfangsrichtung durch etwa axial verlaufende Schlitze (6) in dem Innenmantelrohr (7) begrenzt sind.
3. Wabenkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schlitze (6) nach beiden Seiten etwa axial von dem Teilbereich (10) aus erstrecken.
4. Wabenkörper nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wabenkörper mit Innenmantelrohr (7) und Gehäuse (2) etwa symmetrisch bezüglich einer durch seine Mitte verlaufende Querschnittsebene (14) aufgebaut ist.
5. Wabenkörper nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schlitze (6) bis zu den Rändern (8) des Innenmantelrohres (7) erstrecken.
6. Wabenkörper nach Anspruch 2, 3 , 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzbreite (16) mindestens 1 mm, vorzugsweise mindestens 2 mm beträgt.
7. Wabenkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzbreite (16) über die Schlitzlänge (17) variiert.
8. Wabenkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlitz (6) an mindestens einem Endbereich (15) eine Aussparung (21) aufweist.
9. Wabenkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige Schlitze (6) jeweils mindestens einen Querschlitz (22) aufweisen.
10. Wabenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wabenkörper (1) Blechlagen (25) aufweist, die so struktu- riert sind, daß diese für ein Abgas durchströmbare Kanäle (26) aufweisen, wobei dieser insbesondere eine Kanaldichte von wenigstens 800 cpsi aufweist und die Blechlagen (25) mit Blechen (27) mit einer Blechdicke (28) vorzugsweise kleiner 0,03 mm ausgeführt sind, insbesondere kleiner 0,025 mm.
11. Wabenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenmantelrohr (7) durch mindestens eine Schweißverbindung mit dem Gehäuse (2) verbunden ist.
12. Wabenkorper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenmantelrohr (7) durch eine Formschlußverbindung (12, 13) in dem Gehäuse (2) gehaltert ist.
13. Wabenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenmantelrohr (7) mittels eines in Umfangsrichtung umlaufenden ringförmigen Kragens (13) an dem Gehäuse (2) befestigt ist, insbesondere in einer radial nachgiebigen Weise, vorzugsweise in einem radialen Schiebesitz
(12, 13).
14. Wabenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, das das Innenmantelrohr (7) im Längsschnitt etwa S-förmig gefaltet ist.
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