EP1317607B1 - Wabenkörper mit verkürztem, geschlitztem innenmantelrohr - Google Patents

Wabenkörper mit verkürztem, geschlitztem innenmantelrohr Download PDF

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EP1317607B1
EP1317607B1 EP01969678A EP01969678A EP1317607B1 EP 1317607 B1 EP1317607 B1 EP 1317607B1 EP 01969678 A EP01969678 A EP 01969678A EP 01969678 A EP01969678 A EP 01969678A EP 1317607 B1 EP1317607 B1 EP 1317607B1
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EP
European Patent Office
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honeycomb body
housing
casing tube
internal casing
tube
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EP01969678A
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Rolf BRÜCK
Jörg-Roman KONIECZNY
Katrin Schaper
Wolfgang Maus
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Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
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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.
  • a honeycomb body are used in particular in automotive engineering to clean an internal combustion engine generated exhaust gas used.
  • Such a holder is known for example from US 4,948,353 and from US 5,079,210. Also from a similar holder is known from JP 8-294 632.
  • the honeycomb body is made of smooth and corrugated sheets and is surrounded by a cylindrical jacket.
  • the coat has its circumference distributed slots, which emanate from an end face of the jacket.
  • the honeycomb body with the jacket is aligned so that the slots during the cleaning process of the exhaust gas facing away from the exhaust gas inlet side are.
  • the honeycomb body is connected to the jacket only in the area of the slots.
  • honeycomb body in particular radially shrinks near its end faces. You can do this in the connection area Tensions occur between the honeycomb body and the jacket, the one make permanent connection of the honeycomb body to the jacket difficult.
  • Honeycomb body made of very thin sheets for example thinner than 0.03 mm or even as 0.025 mm, assume a barrel-like shape, with the middle Area retains its original diameter, but the end faces have a smaller diameter Have diameter.
  • honeycomb bodies according to the features of the claim 1 solved Further advantageous details of the holder according to the invention Honeycomb bodies are described in the dependent claims.
  • a honeycomb body is in one by means of an inner jacket tube Housing held, in particular a housing of an exhaust system of an internal combustion engine, the inner jacket tube axially one of two edges has limited overall length, which is significantly smaller than the axial length of the Honeycomb body, with the inner jacket tube approximately axially centered around the Honeycomb body arranged and with this in at least one axial section technically connected, in particular soldered.
  • the inner jacket tube is in a portion within the axial section in which it is inside with the honeycomb body (1) is connected, or directly adjacent to this also on the outside or fixed in the housing (2), the not with the housing (2), but after Areas of the inner jacket tube connected to the inside of the honeycomb body (1) (7) are designed as radially elastic spring elements (18).
  • the invention Bracket is characterized in that the spring elements of the deformation of the honeycomb body without tearing away, 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 Example near the end faces) are not hindered in their movement. additionally a heat-insulating gap is formed around these areas, in particular the heating behavior of the honeycomb body is positively influenced, since the one introduced on the face side Thermal energy in these areas not to a surrounding of the honeycomb body Inner jacket pipe can be derived.
  • the spring elements can preferably be formed by slots and in the circumferential direction be limited, which, depending on their dimensions, is almost a can adjust any elasticity.
  • honeycomb bodies made of very thin sheets in exhaust systems from Motor vehicles have surprisingly been shown in tests that this considerable not only on the gas inlet side, but also on the gas outlet side Subject to deformation loads. While heating a the honeycomb body is primarily caused by an exhaust gas via the exhaust gas inlet side, the honeycomb body cools down simultaneously from both ends. this leads to to an increased radial shrinkage of the honeycomb body near the end faces towards other areas.
  • the inner jacket tube forms in connection with the slits out segments that behave similar to spiral springs. The means that these spiral springs, when they are in contact with the honeycomb body, the thermal expansion or shrinkage of the honeycomb body can follow at least radially. This can cause thermal stresses between honeycomb body and inner jacket tube can be significantly reduced. thats why a formation of spring elements on both sides very advantageous.
  • the entire honeycomb body is with a holder arranged approximately symmetrically to a central plane. So the inner jacket tube constructed essentially symmetrically, which in particular the assembly such a bracket is simplified. In addition, this corresponds to symmetrical arrangement of the substantially symmetrical deformation of the Honeycomb body during cooling.
  • the slots have at least one end region, one slot width and one Slot length and at least partially limit a spring element of the inner jacket tube such that the spring element is at least radially deflectable. This ensures a reduction in the thermally induced voltages, which due to a different thermal expansion behavior of the inner jacket tube and honeycomb bodies can arise. It is particularly advantageous that the slot width is at least 1 mm, preferably at least 2 mm is. This ensures that the spring elements are even stronger Do not adversely affect internal deformation.
  • the Slot width over the slot length can be from an end area increasing towards the slot.
  • the slots can extend at least partially in the circumferential direction of the inner jacket tube. This means that the slots are not exclusively straight are, but have, for example, a corrugated or sinusoidal shape can.
  • the slots in the at least one End area have a recess.
  • the recesses are designed so that the formation of notches in the end region of the slots is prevented.
  • Spring elements each have at least one transverse slot.
  • the cross slot runs thereby essentially parallel to the edge of the inner casing tube.
  • the cross slots serve to set a certain bending stiffness of the spring element. A larger number and / or a greater length result in Cross slots in a spring element, which results in a lower bending stiffness radial deflection already occurs due to lower forces.
  • the transverse slots in at least one end section to be rounded with a notch due to high dynamic stress is avoided.
  • the honeycomb body has sheet metal layers on, which are structured so that these can flow through for an exhaust gas exhibit.
  • the honeycomb body has in particular at least one channel density of 800 cpsi ("cells per square inch").
  • the sheet layers are with sheets executed, the sheet thickness preferably less than 0.03 mm, in particular less than 0.025 mm.
  • Such a honeycomb body is suitable due to its surface area, which is very large in relation to the volume, is very good as a carrier body for a catalytically active coating. This ensures that a catalytic active surface flowing past exhaust gas Is provided, which means the implementation of pollutants in the exhaust gas is particularly effective.
  • the small sheet thicknesses preferably less than 0.025 mm, have a very low surface-specific heat capacity. This has As a result, the honeycomb body quickly reaches a temperature after a cold start achieved which for a catalytic conversion of the pollutants in the exhaust gas is needed.
  • connection of the inner casing tube to the housing can be done in different ways Way done, which is explained in more detail with reference to the drawing. Important is that the inner jacket tube can not come loose, the connection between Housing and inner jacket tube, however, not the elasticity of the inner jacket tube outside of the area in which the connection to the housing takes place.
  • 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 is coaxial in the housing 1 and an inner jacket tube 7 arranged.
  • the inner jacket tube 7 essentially has axial 5 slots 6 and has a total length 9, which of two Edges 8 is axially limited.
  • the central axis 5 indicates that the honeycomb body in the generally rotationally symmetrical or with an oval or elliptical cross section are designed.
  • the inner jacket tube 7 is on its outside in at least one compared to its total length 9 axially smaller section 10 (hatched) directly or indirectly connected to the housing 2.
  • the honeycomb body 1 has one axial honeycomb body length 11, which is limited by the end faces 29.
  • the honeycomb body 1 is in the connection area 19 (dotted) with the inside of the Inner jacket tube 7 connected. Not with the housing 2, but with the honeycomb body 1 connected areas of the inner jacket tube 7 are as radially elastic Spring elements 18 designed. This allows an almost unimpeded expansion or shrinkage of the honeycomb body 1 during alternating thermal loads.
  • the spring elements 18 are delimited by slots 6, which are preferably are 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 that ultimately result in a barrel-like Form leads in which the middle area changes little.
  • the slots 6 are arranged outside the central plane 14 and extend in this embodiment up to the edges 8 of the inner casing tube 7th
  • Figure 2 shows schematically the structure of an internal combustion engine 4 an exhaust system 3.
  • the exhaust gas generated in the internal combustion engine 4 is passed through the exhaust system into the environment.
  • the exhaust system 3 components for cleaning the exhaust gas are arranged.
  • Figure 2 shows an example of a honeycomb body through an inner jacket tube 7 is held with slots 6 in the housing 2.
  • Figures 3 to 8 show different mounting options between the inner jacket tube 7 and housing 2. There are very different mounting options applicable, which have in common that they have the elasticity of the inner jacket tube 7 not significantly impair in the off-center area.
  • Fig. 3 shows a positive connection, in which via an intermediate piece 13 Inner jacket tube 7 is held in a bead 12 of the housing 2. To avoid a swelling mat 20 or a material such as Mica be introduced as an intermediate layer.
  • Fig. 4 shows another type of positive connection, which at the same time radial sliding seat 12, 13 forms the radial, but no axial displacements allows.
  • a swelling mat 20 or mica can be used as an intermediate layer be used.
  • 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 an intermediate layer 12 to provide mica or the like. a bracket without an intermediate layer 20 is however possible.
  • Fig. 6 shows a holder, in which the inner casing tube 7 via a Rohrahnntiches Intermediate piece 13 is suspended on the housing 2
  • This intermediate piece 13 can be soldered or welded on. It can also be different from axial Slits separate segments (not shown) exist, which is an additional one The elasticity of the attachment causes.
  • Fig. 7 shows an embodiment similar to Fig. 6, but with the inner jacket tube 7 is deformed in an S-shaped cross section, so that it is also an intermediate piece 13 forms which is attached to the housing 2.
  • FIG. 8 shows a schematic side view with a longitudinally sectioned housing 2 particularly preferred embodiment of the invention.
  • the inner jacket tube 7 provided with axial slots 6, which are approximately symmetrical to a center arranged annular intermediate piece 13 lie.
  • these slots go not quite up to the edges 8 of the inner jacket tube 7. This can be at Production process because of the smooth edges 8 easier to handle than one to slotted inner jacket tube at the edges.
  • the connection area 19 (dotted) between inner jacket tube 7 and honeycomb body 1 ends at about half the length of the Slots 6, so that elastic spring elements 18 even when not continuous Slots 6 arise.
  • the annular intermediate piece 13 can also be so stiff be made that at thermal tensions between honeycomb body 1 and Housing 2 essentially evades the housing 2 slightly.
  • Figure 9 shows schematically a cross section through a honeycomb body 1 and Inner jacket tube 7, the cross section through a region of the inner jacket tube 7 is arranged which has no slots 6.
  • the honeycomb body 1 has Sheet metal layers 25, which are structured so that an exhaust gas can flow through them Form channels 26.
  • the channels are here by stacking corrugated and smooth Sheets formed.
  • the honeycomb body 1 is then swallowed or Winches of the sheet layers 25 produced.
  • the honeycomb body preferably has one Impact density of at least 800 cpsi.
  • the sheets 25 have a sheet thickness 28, which is preferably less than 0.025 mm.
  • the holder of a honeycomb body according to the invention is guaranteed in a housing permanent fixation of the honeycomb body, especially in an exhaust system an internal combustion engine.
  • the temperature differences that occur and pressure fluctuations can by the bracket according to the invention can be compensated for by the radial expansion or shrinkage of the honeycomb body are not so hampered 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

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halterung eines Wabenkörpers in einem Gehäuse, insbesondere in einem Gehäuse einer Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Wabenkörper werden insbesondere im Automobilbau zur Reinigung eines von einer Verbrennungskraftmaschine erzeugten Abgases eingesetzt.
Eine solche Halterung ist beispielsweise aus der US 4,948,353 und aus der US 5,079,210 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 zylinderförmigen 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 Wabenkörper aus sehr dünnen Blechen, beispielsweise dünner als 0,03 mm oder sogar als 0,025 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 sicherstellt.
Diese Aufgabe wird durch einen Wabenkörper 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 stimseitig eingebrachte Wärmeenergie an diesen Bereichen nicht an ein den Wabenkörper umgebendes Innenmantelrohr abgeleitet werden kann.
Die Federelemente können bevorzugt durch Schlitze gebildet und in Umfangsrichtung 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 suchen Wabenkörpers durch ein Abgas primär über die Abgaseintrillseite 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 Innenmantelrohr bildet dabei in Verbindung mit den Schlitzen Segmente aus, die sich ähnlich wie Biegefedern verhalten. Das bedeutet, daß diese Biegefedern, wenn sie mit dem Wabenkörper in Kontakt sind, der thermisch bedingten Expansion beziehungsweise Schrumpfung des Wabenkörpers 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.
Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung ist der ganze Wabenkörper mit Halterung etwa symmetrisch zu einer Mittelebene angeordnet. Somit ist das Innenmantelrohr 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 zunehmen. Auf diese Weise kann die Biegefestigkeit des Federelementes in Abhängigkeit der thermischen 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, die 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 Wabenkörper und ihrer Halterung in einem Gehäuse werden anhand 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 Abgasanlage,
Fig. 3 bis 8
Ausführungsform der Befestigung des Innenmantelrohres in einem Gehäuse in schematischer Darstellung,
Fig. 9
eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Wabenkörper und ein Innenmantelrohr.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers 1 in einem Gehäuse 2 einer Abgasanlage 3 (nicht dargestellt) einer Verbrennungskraftmaschine 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 18 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 rohrähntiches 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 Innenmantelrohres 7 angeordnet ist der keine Schlitze 6 aufweist. Der Wabenkörper 1 weist Blechlagen 25 auf, die so strukturiert sind, daß diese für ein Abgas durchströmbare 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 Blechdicke 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 Temperaturdifferenzen und Druckschwankungen 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
1
Wabenkörper
2
Gehäuse
3
Abgasanlage
4
Verbrennungskraftmaschine
5
Achse
6
Schlitz
7
Innenmantelrohr
8
Rand
9
Gesamtlänge (des Innenmantelrohres)
10
Teilbereich (schraffiert)
11
Wabenkörperlänge
12
Sicke (Formschluß)
13
Verbindungsstück
14
Querschnittsebene
15
Endbereich
16
Schlitzbreite
17
Schlitzlänge
18
Federelement
19
Anbindungsbereich (punktiert)
20
Quellmatte/Glimmer
21
Aussparung
22
Querschlitz
25
Blechlage
26
Kanal
27
Blech
28
Blechdicke
29
Stirnseite

Claims (14)

  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 Innenmantelrohr (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 Wabenkörper (1) verbunden ist, oder direkt angrenzend an diesen auch außen an oder in dem Gehäuse (2) befestigt ist, 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.
  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) auf weisen.
  10. Wabenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wabenkörper (1) Blechlagen (25) aufweist, die so strukturiert 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 Innenraantelrohr (7) durch mindestens eine Schweißverbindung mit dem Gehäuse (2) verbunden ist.
  12. Wabenkörper 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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