WO2012035150A2 - Verfahren zum ummanteln eines körpers einer abgasanlage - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for encasing a body of an exhaust system with a housing, wherein the body has an outer circumferential surface with a circumference and the housing is formed from at least one one-piece metal strip having a width and a length.
  • Such bodies are used for filtering diesel exhaust gas or for the catalytic purification of exhaust gases of internal combustion engines and have a monolithic sintered body.
  • the housing allows a connection to the exhaust system of the internal combustion engine.
  • the storage and fixation of the monolithic body in the housing is problematic because the porous ceramic substance has only a limited mechanical strength. It is therefore not possible to exercise to achieve a secure and firm storage of the body on these larger clamping forces.
  • Another difficulty of storage arises from the need to compensate for the occurring during manufacture, relatively large cross-sectional tolerances of the body as well as occurring due to different thermal expansion coefficients ⁇ coefficient of body material and metal housing thermal expansion differences.
  • This winding is then stretched so that it tightly surrounds the body in the required manner.
  • the so stretched in its final form winding forms a housing or generally a housing shell of the catalyst housing and is stapled for fixing at individual points by means of spot welding.
  • the inlet and outlet funnels which are aligned according to the requirements for attachment to an exhaust pipe, are fitted on the front side. The fastening of the inlet and outlet funnels takes place in each case by means of a welded circular seam along the edges of the housing jacket.
  • Catalyst housing the outer edge of the coil or housing shell is connected by a weld with the underlying part of the coil or housing shell, d. H. the overlap is tightly welded.
  • WO 9914119 A2
  • a device for closing a housing in which circumferentially around the housing spacers are arranged with a special surface such that they adapt to the surface of the housing.
  • the spacers are received by a circularly arranged mat, which is closed in the circumferential direction around the housing.
  • a housing is formed by bending of sheet metal members which are joined by mush seam welding in ⁇ axualer direction.
  • JP 08284656 A a housing is described consisting of two superimposed metal strips which overlap each partially in the circumferential direction.
  • Object of the present invention is to provide a method in which a metal strip of the housing can be wound in one operation around the body and at the same time an adjustment of the inner diameter of the housing to the size of the body during the process and without measurement of the body is made possible.
  • the problem is solved by a winding method in which the body in a by a band-shaped, in At least one conveying direction drivable conveying element formed loop is inserted, wherein the conveying element rests with a wrap angle of at least 270 degrees on the outer circumferential surface. Thereafter, the metal strip is inserted with a first edge first in a conveying direction between the body and the conveying element. Subsequently, the sheet metal strip is at least drawn by the movement of the conveying element in a conveying direction in a gap between the body and the conveying element and wound simultaneously with the retracted portion of the metal strip around the body. The conveying element is driven until the body is encased at least twice by the sheet metal strip.
  • the multiple sheathing of the body is carried out with a metal strip continuously in one step and the radial pressure required by the housing in the direction perpendicular to the lateral surface of the body during the process of ümwickelns is made.
  • Sheathed at least twice means that at least two full 360 degree plies of sheet metal are placed around the body and the body is completely sheathed with metal at least twice.
  • depending on the sheet thickness up to six layers of sheet metal may be provided.
  • the pressure of the housing is adjusted to the body solely by the voltage of the continuously moving conveyor element, the tolerances of the body caused by the production must not be taken into account because the conveyor element at different sized bodies causes the same radial pressure through the housing due to the same voltage.
  • the degree of relative movement is dependent on the number of layers of the sheet metal strip and the respective wrap angle.
  • the length dimension of the metal strip surrounding the body is from 2.2 to 6, 6 times the size of the circumference of the body. This makes it possible to vary the rigidity of the housing and to use different sheet thicknesses. With the number of layers, the sheet thickness can be reduced.
  • the body is formed at least from a sintered body and at least one arranged around the sintered body bearing mat, wherein the bearing mat is compacted by rotating the body in the conveying element before supplying the metal strip to an adjustable degree. It is essential in this winding method that the necessary for safe storage adjustment of the pressure from the housing to the body in terms of both the dimensional tolerances of the sintered body and in relation to the tolerances of the thickness of the bearing mat is possible without first measuring the tolerances to have to make. Accordingly, it is possible to coat bodies which do not have a completely round cross-section. These include sintered bodies with an oval or rounded cross-section.
  • mufflers can be produced, in which the body's inner life a muffler, which is covered with a metal strip, which represents the housing.
  • the conveying element is driven via an electric motor or a hand crank indirectly via one or two drive shafts. By the drive and the necessary for the winding process voltage of the conveying element is generated.
  • the radial pressure of the conveying element can be kept constant or varied in a direction at right angles to the lateral surface during at least part of the process via the torque generated at the drive shafts.
  • the degree of variation of the tension of the conveyor element depends on the property and surface condition of the conveyor
  • Sheet metal for the sheet metal strip dependent. Due to the continuous rolling of the body in the continuously moving conveyor element, a highly accurate adjustment of the radial pressure is possible.
  • the pressure is preferably set by controlled motors, over which the conveying element is rolled up or moved or.
  • edge region of the metal strip in the axial direction to the axis of rotation is physically on the body and wound while wrapping the body at the same time on a diameter-adjustable expanding mandrel or on a spacer with a non-variable diameter. This ensures that the diameter of the housing is kept sufficiently constant even in the edge region.
  • the metal strip at least partially with a Slip and / or adhesive and / or sealant is coated.
  • a lubricant it is possible to adjust the radial pressure of the housing easier, because due to the improved sliding properties between the layers of the metal strip, the voltage of the conveyor element can be reduced.
  • a sealant corrosion is prevented in the first place between the layers, because no corrosive agent can penetrate between the layers.
  • an adhesive the strength of the housing can be improved because the individual layers are fixed to each other.
  • an agent is used which fulfills all three properties. Such an agent is lubricious during the winding process and cures at a later time while maintaining its sealing property.
  • the second edge of the sheet metal strip which forms the end of the sheet metal strip, is at least partially connected to the portion of the sheet metal strip which is already wrapped around the body.
  • the housing is closed and the voltage of the housing fixed to complete the process.
  • a winding device for wrapping a body of an exhaust system with a metal strip as a housing of advantage, the at least two parallel juxtaposed side parts and a plurality of orthogonal to the side parts and rotatably mounted in the side parts axes and shafts having.
  • the side parts and the shafts and shafts form a machine housing.
  • the width of the machine housing is at least equal to the width of the Metal strip.
  • a belt-shaped conveying element is provided, which is mounted on the axles and shafts and can be driven in at least one of the conveying directions via at least one drive device of the winding device provided on the shafts.
  • the conveying element forms the core of the winding process.
  • two deflecting elements arranged parallel to the axes are provided, which form a gap running parallel to the axes and over which the conveying element is mounted.
  • the gap forms the feed opening for the sheet metal strip.
  • a winding space defined by the axes and provided between the side parts is formed below the gap.
  • the band-shaped conveying element projects in each case on both sides of the gap over both deflecting elements into the winding space and forms a loop in the winding space, in which a body to be wound can be inserted.
  • the conveying element is closed endless or open and at least two shafts and at least two shafts are provided around which the conveying element rotates, wherein at least one shaft can be driven directly or indirectly via the drive device.
  • the shaft formed as a drive shaft can be driven from outside the two side parts by a manual tool or a motor.
  • the winding device has a tensioning device and the tension of the conveying element via the tensioning device can be set directly or indirectly and by the voltage of the radial pressure of the conveying element in a right angle to the lateral surface of the body can be varied or kept constant.
  • the radial pressure exerted by the conveying element is decisive for the winding tension of the sheet metal strip or for the final diameter of the housing, which is formed by the closed sheet metal strip.
  • the open conveying element has two ends, wherein the respective end wound on each of the waves and the respective shaft is driven by a respective controlled motor.
  • both shafts are at least partially driven and braked at different speeds and / or different torques, in order to avoid a separate tensioning device.
  • the gap forming the gap between the two deflecting elements for inserting and removing the body can be varied.
  • the distance between at least two axes and / or shafts arranged opposite one another with respect to the gap is also variable for insertion and removal of the body.
  • the wrap angle of the conveyor element can be maximized to the body, whereby a precise pressure adjustment for the sheath is possible.
  • the gap width of the gap for winding the body in a range between 2 mm and 30 mm can be varied. By a very small gap width of the wrap angle is increased, but it is also possible to increase the gap depending on the sheet thickness and bending property of the metal strip.
  • the respective side part is formed in two parts and each forms two housing parts and the two housing parts relative to each other for varying the distance shifted or pivoted in at least one direction and can be fixed to each other via a respective stop.
  • the fixation is used to hold the tension in the conveyor element during the winding process, so that the two housing parts are not pushed apart by the voltage.
  • an adjustable in diameter diameter expanding mandrel or a spacer is provided with a non-variable diameter, which is arranged coaxially to the body and on which the edge region of the metal strip can be wound. This ensures that the diameter of the housing is kept sufficiently constant even in the edge region.
  • guide elements for the conveying element are provided on at least two axes or on at least two shafts, which form a stop for the conveying element in the axial direction. In the directions perpendicular to the axis of rotation of the Sheet metal strip and the body and the conveyor element are adjusted to each other. By the guide elements, the position of the conveying element in the axial direction is constant.
  • the invention likewise relates to a component for an exhaust system comprising a body having a cross-section which is round or oval or rounded in relation to a flow direction and a circumference and a housing surrounding the body with a round or oval or rounded cross-section.
  • the housing is formed from at least one one-piece sheet metal strip.
  • the length of the metal strip in the circumferential direction around the body is 2.2 to 6, 6 times the circumference of the body and the housing is formed of a plurality of layers of the metal strip wound around the body.
  • the metal strip has a thickness between 0.2 and 0.3 mm.
  • a sliding and / or adhesive and / or sealing compound is provided between the individual layers of the metal strip.
  • the individual layers of the sheet metal strip can slide past one another due to their sliding properties in a still liquid or pasty state.
  • This sliding is achieved by the voltage applied by the conveyor element, which in turn generates a specific diameter of the housing.
  • a continuous sliding of the individual layers is achieved by the mass proportional to the tension of the conveyor element.
  • the mass also corrosion in the gap between the individual layers can be avoided because the mass seals the gap.
  • the dried mass influences the elasticity of the housing. Just when very thin-walled sheet is used, the necessary elasticity, but also the necessary stability of the housing can be generated by the mass.
  • the housing is thus a multilayer component consisting of the metal strip and the mass.
  • the edge at the end of the metal strip is at least partially connected to a part of the sheet metal strip, which is wound around the body.
  • the sheath is thereby fixed and the gap between the top and the second portion of the sheet metal strip closed.
  • the body is formed of a sintered body and a bearing mat disposed around the sintered body.
  • the sintered bodies are used as converters, filters or catalysts.
  • this type of housing is also applicable to mufflers, in which the body is formed from sheet metal parts such as pipes and walls and has neither a sintered body nor a bearing mat.
  • Figure 1 is a schematic view of a metal strip
  • Figure 2 is a perspective view of a round
  • FIG. 3 is a perspective view of one
  • Figure 4 is a schematic diagram of a portion of an exhaust system with a device of FIG. 3;
  • Figure 5 is a perspective view of a wound
  • Figure 6 is a side view of a body in front of the
  • Figure 7 is a side view of a body during the
  • Figure 8 is a side view of a winding device with a closed conveyor element
  • Figure 9 is a perspective view of a
  • FIG. 10 shows a view of a winding device according to FIG. 9 with two shafts driven by motors and an open conveying element
  • Figure 11 is an interior view of a winding device with a guide plate and a stop
  • Figure 12 is a view of a winding device from above with a feed for the sheet metal strip and stops for the conveyor element;
  • Figure 13 is a cross-sectional view of an expanding mandrel with the housing and the conveying element according to the sectional view of FIG. 14;
  • Figure 14 is a sectional view of a wrapped body in a loop formed by the conveyor element.
  • a body 10 [FIG. 2] an exhaust system 1 [Fig. 4] wrapped with a metal strip 20 such that the wound sheet metal strip 20 forms a housing 2.
  • a metal strip 20 is shown with a thickness of 0.2 mm and two edges 21, 22, which is used for the process.
  • the two longitudinal sides of the sheet-metal strip 20 have an edge region 26 which, depending on the ratio of the length 14 of the sintered body 11 to the width 24 of the sheet-metal strip 20, can project beyond the sintered body 11 laterally after winding.
  • the width 24 of the metal strip 20 is 25% greater than the length 14 of the sintered body 11th
  • the length 25 of the metal strip 20 is approximately four times the value of the circumference of the body 10, consisting of the sintered body 11 and a bearing mat 12.
  • the extent of the circumference corresponds, as usual, the product of a diameter 15 and the circle number Pi.
  • the diameter 15 varies depending on the density of a bearing mat 12 and the diameter of a sintered body 11.
  • the sintered body 11 is shown, which is sheathed according to FIGS. 3 and 4 with a bearing mat 12.
  • the sintered body 11 preferably has a channel structure in which the exhaust gas is catalytically treated and / or filtered.
  • the body 10 consisting of the sintered body 11 encased with the bearing mat 12 is produced by the method according to the invention with a winding device 5 sheathed with the metal strip 20 as shown in FIG. 8 to 10.
  • the metal strip 20 is wound several times around the body 10 with the edge 21, so that a plurality of layers 23 [FIG. 5] are formed.
  • the bearing mat 12 is compressed by the winding of the sheet metal strip 20, so that the sintered body 11 is fixed. Depending on the tension of the metal strip 20, the bearing mat 12 is more or less compressed.
  • the body 10 is formed as a converter, is integrated into a part of an exhaust system 1.
  • the metal strip 20 wound around the body 11 forms the housing 2 for the body 11 or for the converter.
  • the wound sheet metal strip 20 is connected to the two end faces of the housing 2 via connecting pieces 18 to exhaust pipes 19. These form part of the exhaust system 1.
  • Fig. 5 is a perspective view of a wound sheet metal strip 20 is shown.
  • a wound sheet metal strip 20 By winding in this embodiment, depending on the circumferential position between three and five layers 23 are formed. Depending on the winding density, a larger or a smaller gap 40 is formed between the layers, into which a sliding or adhesive or sealing agent can be introduced in a later process.
  • FIG. 6 shows a side view of the body 10 before the winding process.
  • the sheet-metal strip 20 is introduced into the gap 4 between the conveying element 3 and the body 10 and lies tangentially with the edge 21 or underside on the circumferential surface of the bearing mat 12 of the sintered body 11.
  • the peripheral surface of the bearing mat 12 simultaneously forms the lateral surface 16 of the body 10.
  • the conveying element 3 is shown at a distance from the body 10, although there is no spacing during winding.
  • the body 10 is wrapped several times with the sheet metal strip 20.
  • winding devices 5 for wrapping a body 10 of an exhaust system 1 with a metal strip 20 are shown.
  • the winding devices 5 basically have two side parts 50, 51 arranged parallel to one another and a plurality of axes and shafts arranged at right angles to the side parts 50, 51 and rotatably mounted in the side parts 50, 51.
  • a shaft is rotatably driven in contrast to an axis.
  • an endless belt-shaped conveying element 3 which is movable in at least one conveying direction 33 is mounted on the axes 511-516, 562 and the shaft 520.
  • the two side parts 50, 51 are arranged at a parallel distance AS to each other, which is greater than the width of the conveyor element 3 or the width 24 of the Sheet metal strip 20.
  • the distance AS corresponds to at least the length 14 of the body 10, which is shown in Fig. 2.
  • the band-shaped conveying element 3 is deflected by each of the axes 511-516 and simultaneously driven by the shaft 520.
  • the shaft 520 is assigned a manual drive device 52, which drives the conveying element 3 in a conveying direction 33 of the winding device 5.
  • the drive device 52 comprises a toothed drive wheel 522 arranged on the drive shaft 520 for a toothed belt 523.
  • the toothed belt 523 connects the drive wheel 522 to a toothed wheel 524 which is arranged on a drive intermediate shaft 521.
  • the drive torque for the drive shaft 520 as shown in FIG. 9 is introduced by a lever 500.
  • the two gears 522, 524 have different diameters, so that the
  • the toothed belt 523 is tensioned via a roller 504, which is arranged on a parallel to the drive shaft 520 displaceable and mounted in a slot 506 auxiliary axis 503.
  • a clamping device 56 is provided for clamping the conveying element 3.
  • the tension of the conveying element 3 is effected by the auxiliary axis 562, on which the conveying element 3 is deflected.
  • the auxiliary axis 562 is slidably mounted in a slot 507 and adjustable via a traction means 564 in the horizontal direction in the slot 507.
  • the traction means 564 is positively or frictionally guided around a tensioning shaft 560 and moved by the tensioning shaft 560 in the slot 507 in the pulling direction.
  • the deflecting means 564 which is deflected by the tensioning shaft 560, is prestressed in the pulling direction in front of the tensioning shaft 560 via a weight 565 suspended freely on the traction means 564.
  • the traction means 564 is deflected by two deflection axes 563, 569 arranged in the direction of the conveying element 3 one behind the other and between the tensioning shaft 560 and the weight 565.
  • the tensioning shaft 560 is connected via a toothed belt 523 with an intermediate shaft 561.
  • a gear 566 is arranged on the tensioning shaft 560 and a gear 567 is arranged on the intermediate shaft 561.
  • the toothed belt 523 is adjustable via an adjusting mechanism 568, which is arranged between the two side parts 50, 51.
  • an open conveying element 3 is provided, the ends of which are wound onto a respective one of the two drive shafts 520, 620.
  • the two drive shafts 520, 620 are each driven by an electric motor 60, 61, which is positioned on the side part 50 on the shaft head and regulated by a respective control unit 610, 621.
  • a respective control unit 610, 621 Depending on the control of the two electric motors 60, 61 is the for the Winding process necessary voltage of the conveying element 3 or the radial pressure on the body 10 is generated.
  • both side parts 50, 51 are divided in the horizontal direction and in each case a pair of side parts 50, 51 forms a front housing part A and a rear housing part B.
  • the two housing parts A, B can be pushed apart in the horizontal direction R, so that the body 10 in the Loop 30 between the two housing parts A, B can be inserted.
  • the two housing parts A, B are pushed together again and fixed together in the direction R.
  • stops 508, 518 are provided, via which the housing parts A, B abut one another in a direction R.
  • the housing parts A, B have a defined distance 510.
  • the tensioned conveying element 3 is as shown in Fig. 8 exemplified on the peripheral surface of the body 10 at. Between the body 10 and the conveying element 3, the sheet metal strip 20 is inserted. Depending on the exemplary embodiment, the conveying element 3 is driven in one or both conveying directions 32, 33 and the sheet-metal strip 20 is drawn in continuously.
  • the indentation of the sheet metal strip 20 and the shaping of the sheet metal strip 20 by the conveying element 3 is more precise and easier when a wrap angle u of the conveying element 3 around the body 10 is as large as possible.
  • the wrap angle u is determined by the arrangement of two Baffle elements 530, 531 are enlarged, which are arranged parallel to the axes 511-516.
  • the deflecting elements 530, 531 form two opposite, over the entire width of the conveying element 3 arranged sliding edges over which the conveying element 3 slides or is deflected.
  • the deflection elements 530, 531 are adjustable relative to the side parts 50, 51 in the horizontal direction to change the wrap angle u, and form a gap 54 with a gap width 540 over which the conveyor element 3 projects into a winding space 55.
  • the shafts and axles are partially supported by bearings 59 in the side members 50,51.
  • Fig. 11 one of two opposite guide plates 110 is shown.
  • the guide plates 110 position the body 10 in the direction of the rotation axis 100 within the winding space 55.
  • a stop 111 for the body 10 is provided below the guide plate 110.
  • a feed 9 is shown, via which the metal strip 20 is inserted into the winding device 5. Duch the feeder 9, the metal strip 20 is aligned and tested for the last time for tolerances.
  • guide elements 8 are provided on the two axes 512, 513, via which the conveying element 3 runs immediately before and after the winding space 55, via which the conveying element 3 is guided in the axial direction.
  • the sheet metal strip 20 is wider and the housing 2 is longer than the body 10.
  • the edge region 26 of the sheet metal strip 20 projects beyond the edge of the body 10.
  • an expanding mandrel 70 is shown, which can be adapted in its diameter 71 to the nominal diameter 15 of the body.
  • the expanding mandrel 70 is arranged coaxially with the body 10 as shown in FIG. 14 and rotates with the body 10 during the winding process.
  • the expanding mandrel 70 is wound around the edge region 26 of the sheet-metal strip 20 and thus prevents the housing 2 from falling in the edge region 26.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ummanteln eines Körpers 10 einer Abgasanlage 1 mit einem Gehäuse 2, wobei der Körper 10 eine äußere Mantelfläche 16 mit einem Umfang aufweist und das Gehäuse 2 aus zumindest einem einteiligen Blechstreifen 20 mit einer Breite 24 und einer Länge 25 gebildet ist. Der Blechstreifen 20 wird in einem Arbeitsgang um den Körper 10 gewickelt und kann an den Durchmesser 15 des Körpers 10 angepasst werden. Durch ein Wickelverfahren wird der Körper 10 in eine durch ein bandförmiges, in einer Förderrichtung 33 antreibbares Förderelement 3 gebildete Schlinge 30 eingelegt, wobei das Förderelement 3 mit einem Umschlingungswinkel u von zumindest 270 Grad an der äußeren Mantelfläche 16 anliegt. Daraufhin wird der Blechstreifen 20 mit einer ersten Kante 21 voran in einer Förderrichtung 33 zwischen den Körper 10 und das Förderelement 3 eingeführt. Folgend wird der Blechstreifen 20 durch die Bewegung des Förderelements 3 in einer Förderrichtung 33 in den Spalt 4 zwischen dem Körper 10 und dem Förderelement 3 eingezogen und mit dem eingezogenen Teilbereich des Blechstreifens 20 gleichzeitig um den Körper 10 gebogen. Das Förderelement 3 wird so lange angetrieben, bis der Körper 10 mindestens zweimal von dem Blechstreifen 20 ummantelt ist.

Description

Verfahren zum Ummanteln eines Körpers einer Abgasanlage
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ummanteln eines Körpers einer Abgasanlage mit einem Gehäuse, wobei der Körper eine äußere Mantelfläche mit einem Umfang aufweist und das Gehäuse aus zumindest einem einteiligen Blechstreifen mit einer Breite und einer Länge gebildet ist.
Solche Körper dienen zum Filtern von Diesel-Abgas oder zur katalytischen Reinigung von Abgasen von Brennkraftmaschinen und weisen einen monolithischen Sinterkörper auf. Das Gehäuse ermöglicht einen Anschluss an das Abgassystem der Brennkraftmaschine. Die Lagerung und Fixierung des monolithischen Körpers im Gehäuse ist problematisch, weil die poröse keramische Substanz nur eine begrenzte mechanische Festigkeit aufweist. Es ist daher nicht möglich, zur Erzielung einer sicheren und festen Lagerung des Körpers auf diesen größere Einspannkräfte auszuüben.
Eine weitere Schwierigkeit der Lagerung ergibt sich aus der Notwendigkeit, die bei der Fertigung auftretenden, verhältnismäßig großen Querschnittstoleranzen des Körpers sowie die infolge unterschiedlicher Wärmedehnungs¬ koeffizienten von Körpermaterial und Metallgehäuse auftretenden Wärmedehnungsdifferenzen zu kompensieren.
Auf dem speziellen Gebiet der Abgaskatalysatortechnik für Automobile gibt es prinzipiell drei Grundbauformen von Katalysatoren, nämlich Rohrkatalysatoren, Gehäusekata¬ lysatoren und Wickelkatalysatoren. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Wickelkatalysatoren. In der DE 102 57 651 AI wird ein Wickelverfahren für einen Katalysatorkörper beschrieben, bei dem zunächst eine Blechplatte oder ein Blechstreifen vorgeformt werden. Dieser, nachfolgend allgemein als Platine bezeichnete Blechstreifen, wird zu einem Zylinder gebogen, sodass sich zwei seiner entgegengesetzten Endbereiche überlappen. Nachdem ein mit einem katalytisch wirksamen Material beschichteter Monolith in insbesondere keramischer Bauform mit einer Lagermatte umwickelt wurde, wird die Kombination aus Monolith mit Lagermatte, hier als Körper bezeichnet, in den Wickel des Gehäusemantels eingeschoben. Dieser Wickel wird dann gespannt, sodass er den Körper in erforderlicher Weise fest umgibt. Der so in seine Endform gespannte Wickel bildet ein Gehäuse oder allgemein einen Gehäusemantel des Katalysatorgehäuses und wird zur Fixierung an einzelnen Stellen mittels Punktschweißung geheftet. Stirnseitig werden Ein- und Ausgangstrichter angebracht, die entsprechend den Anforderungen zur Befestigung an ein Auspuffrohr ausgerichtet sind. Das Befestigen der Ein- und Ausgangstrichter erfolgt jeweils mittels einer Schweißrundnaht längs der Ränder des Gehäusemantels. Zur Erzielung einer optimalen Abdichtung des
Katalysatorgehäuses wird der außenliegende Rand des Wickels oder Gehäusemantels mittels einer Schweißnaht mit dem darunterliegenden Teil des Wickels oder Gehäusemantels verbunden, d. h. die Überlappung wird dicht verschweißt.
In der DE 10 2006 026 814 AI wird ein Gehäuse beschrieben, bei dem auf die beiden eingangs- und ausgangsseitigen Stirnbleche ein Blech als Gehäusemantel " aufgewickelt wird. Das lange, dünne Blech wird in mehreren Lagen auf die Stirnbleche gewickelt und anschließend mit diesen verbunden. Das dünne Blech lässt sich leicht wickeln. Die mehreren Lagen bewirken eine hervorragende akustische Dämpfung, sodass derartige Gehäuse praktisch keinen Körperschall mehr abstrahlen. Außerdem wirken die mehreren Lagen gleichsam als Labyrinthdichtung, sodass eine einfache Fixierung des äußeren Blechendes, beispielsweise durch wenige Schweißpunkte, völlig genügt.
In der WO 9914119 (A2) wird eine Vorrichtung zum Schließen eines Gehäuses beschrieben, bei der in Umfangsrichtung um das Gehäuse Abstandhalter mit einer speziellen Oberfläche derart angeordet sind, dass sie sich an die Oberfläche des gehäuses anpassen. Dabei werden die Abstandhalter durch eine kreisförmig angeordnete Matte aufgenommen, die in Umfangsrichtung um das Gehäuse geschlossen wird.
Nach der DE 601 07 267 T2 wird ein Gehäuse durch Biegen von Blechelementen geformt, welche durch Rollennaht¬ schweißen in axualer Richtung zusammengefügt werden.
In der JP 08284656 A ist ein Gehäuse bestehend aus zwei übereinander angeordneten Blechstreifen beschrieben, die sich jeweils in Umfangsrichtung teilweise überlappen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem ein Blechstreifen des Gehäuses in einem Arbeitsgang um den Körper gewickelt werden kann und gleichzeitig eine Anpassung des Innendurchmessers des Gehäuses an die Größe des Körpers während des Verfahrens und ohne Vermessung des Körpers ermöglicht wird.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Wickelverfahren, bei dem der Körper in eine durch ein bandförmiges, in zumindest einer Förderrichtung antreibbares Förderelement gebildete Schlinge eingelegt wird, wobei das Förderelement mit einem Umschlingungswinkel von zumindest 270 Grad an der äußeren Mantelfläche anliegt. Daraufhin wird der Blechstreifen mit einer ersten Kante voran in einer Förderrichtung zwischen den Körper und das Förderelement eingeführt. Folgend wird der Blechstreifen zumindest durch die Bewegung des Förderelements in einer Förderrichtung in einen Spalt zwischen dem Körper und dem Förderelement eingezogen und mit dem eingezogenen Teilbereich des Blechstreifens gleichzeitig um den Körper gewickelt. Das Förderelement wird so lange angetrieben, bis der Körper mindestens zweimal von dem Blechstreifen ummantelt ist.
Durch das Verfahren wird erreicht, dass die mehrfache Ummantelung des Körpers mit einem Blechstreifen kontinuierlich in einem Arbeitsschritt erfolgt und der von dem Gehäuse notwendige radiale Druck in rechtwinkliger Richtung auf die Mantelfläche des Körpers während des Prozesses des ümwickelns hergestellt wird. Mindestens zweimal ummantelt bedeutet, dass um den Körper herum mindestens zwei vollständige 360 Grad Lagen Blech angeordnet sind und der Körper mindestens zweimal vollständig mit Blech ummantelt ist. In weiteren Ausführungsformen können je nach Blechstärke bis zu sechs Lagen Blech vorgesehen sein.
Da bei diesem Verfahren der Druck des Gehäuses auf den Körper allein durch die Spannung des kontinuierlich bewegten Förderelements eingestellt wird, müssen die durch die Herstellung bedingten Toleranzen des Körpers nicht berücksichtigt werden, da das Förderelement bei unterschiedlich großen Körpern aufgrund gleicher Spannung den gleichen radialen Druck durch das Gehäuse bewirkt.
Aufgrund der kontinuierlichen Bewegung des Förderelements ist eine Relativbewegung der einzelnen Lagen des Blechstreifens möglich. Das Maß der Relativbewegung ist abhängig von der Anzahl der Lagen des Blechstreifens und des jeweiligen Umschlingungswinkels .
Bevorzugt beträgt das Längenmaß des Blechstreifens, der den Körper umgibt, dem 2,2- bis 6, 6-fachen Maß des Umfangs des Körpers. Hierdurch ist es möglich, die Steifigkeit des Gehäuses zu variieren und verschiedene Blechstärken einzusetzen. Mit der Anzahl der Lagen kann die Blechstärke reduziert werden.
Vorteilhaft ist es bei diesem Verfahren, dass der Körper zumindest aus einem Sinterkörper und zumindest einer um den Sinterkörper angeordneten Lagermatte gebildet ist, wobei die Lagermatte durch Drehen des Körpers im Förderelement vor der Zuführung des Blechstreifens auf ein einstellbares Maß verdichtet wird. Wesentlich ist es bei diesem Wickelverfahren, dass die für eine sichere Lagerung notwendige Einstellung des Drucks vom Gehäuse auf den Körper sowohl in Bezug auf die Maßtoleranzen des Sinterkörpers als auch in Bezug auf die Toleranzen der Dicke der Lagermatte möglich ist, ohne im Vorfeld Messungen der Toleranzen vornehmen zu müssen. Entsprechend ist es möglich, Körper zu ummanteln, die keinen vollständig runden Querschnitt aufweisen. Hierzu gehören Sinterkörper mit einem ovalen oder abgerundeten Querschnitt .
Mit diesem Verfahren können aber auch Schalldämpfer hergestellt werden, bei denen der Körper das Innenleben eines Schalldämpfers darstellt, welches mit einem Blechstreifen ummantelt wird, der das Gehäuse darstellt.
Grundsätzlich ist es vorgesehen, dass das Förderelement über einen Elektromotor oder eine Handkurbel mittelbar über eine oder zwei Antriebswellen angetrieben wird. Durch den Antrieb wird auch die für den Wickelprozess notwendige Spannung des Förderelements erzeugt.
Ferner ist von Vorteil, dass der radiale Druck des Förderelements in rechtwinkliger Richtung zur Mantelfläche während zumindest eines Teils des Verfahrens über das an den Antriebswellen erzeugte Drehmoment konstant gehalten oder variiert werden kann. Das Maß der Variation der Spannung des Förderelements ist von der Eigenschaft und Oberflächenbeschaffenheit des
Blechmaterials für den Blechstreifen abhängig. Durch das kontinuierliche Rollen des Körpers in dem kontinuierlich bewegten Förderelement ist eine äußerst genaue Einstellung des radialen Drucks möglich. Der Druck wird bevorzugt durch geregelte Motoren eingestellt, über die das Förderelement auf- und abgerollt oder bewegt wird.
Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass der Randbereich des Blechstreifens in axialer Richtung zur Rotationsachse sitlich am Körper übersteht und beim Umwickeln des Körpers gleichzeitig auf einen in seinem Durchmesser verstellbaren Spreizdorn oder auf einen Abstandhalter mit einem nicht variablen Durchmesser aufgewickelt wird. Dadurch wird erreicht, dass der Durchmesser des Gehäuses auch im Randbereich ausreichend konstant gehalten wird.
Von weiterer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass der Blechstreifen zumindest teilweise mit einer Gleit- und/oder Klebe- und/oder Dichtmasse beschichtet ist. Durch den Einsatz eines Gleitmittels ist es möglich, den radialen Druck des Gehäuses leichter einzustellen, weil aufgrund der verbesserten Gleiteigenschaften zwischen den Lagen des Blechstreifens die Spannung des Förderelements reduziert werden kann. Mit Hilfe einer Dichtmasse wird in erster Linie Korrosion zwischen den Lagen verhindert, weil keine korrosiven Mittel zwischen die Lagen eindringen können. Mit Hilfe einer Klebemasse kann die Festigkeit des Gehäuses verbessert werden, weil die einzelnen Lagen zueinander fixiert werden. Bevorzugt wird ein Mittel eingesetzt, das alle drei Eigenschaften erfüllt. Ein solches Mittel ist während des Wickelprozesses gleitfähig und härtet zu einem späteren Zeitpunkt aus, wobei es seine Dichteigenschaft beibehält.
Nach dem Umwickeln des Körpers wird die zweite Kante des Blechstreifens, die das Ende des Blechstreifens bildet, zumindest teilweise mit dem Teilbereich des Blechstreifens verbunden, der schon um den Körper gewickelt ist. Hierdurch wird zum Abschluss des Verfahrens das Gehäuse geschlossen und die Spannung des Gehäuses fixiert.
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung des Verfahrens ist eine Wickelvorrichtung zum Ummanteln eines Körpers einer Abgasanlage mit einem Blechstreifen als Gehäuse von Vorteil, die zumindest zwei parallel nebeneinander angeordnete Seitenteile und mehrere rechtwinklig zu den Seitenteilen angeordnete und in den Seitenteilen drehbar gelagerte Achsen und Wellen aufweist. Hierbei bilden die Seitenteile und die Achsen und Wellen ein Maschinengehäuse. Die Breite des Maschinengehäuses entspricht mindestens der Breite des Blechstreifens. Zudem ist ein bandförmiges Förderelement vorgesehen, das auf den Achsen und Wellen gelagert und in zumindest einer der Förderrichtungen über zumindest eine an den Wellen vorgesehene Antriebsvorrichtung der Wickelvorrichtung antreibbar ist. Das Förderelement bildet den Kern des Wickelverfahrens. Zwischen den Seitenteilen sind zwei parallel zu den Achsen angeordnete Umlenkelemente vorgesehen, die einen parallel zu den Achsen verlaufenden Spalt bilden und über die das Förderelement gelagert ist. Der Spalt bildet die Zufuhröffnung für den Blechstreifen. Somit wird unterhalb des Spaltes ein durch die Achsen begrenzter und zwischen den Seitenteilen vorgesehener Wickelraum gebildet. Dabei ragt das bandförmige Förderelement jeweils beidseitig des Spaltes über beide Umlenkelemente in den Wickelraum hinein und bildet im Wickelraum eine Schlinge, in die ein zu wickelnder Körper eingelegt werden kann.
Vorteilhaft ist es ferner, dass das Förderelement geschlossen endlos oder offen ist und mindestens zwei Achsen und mindestens zwei Wellen vorgesehen sind, um die das Förderelement umläuft, wobei mindestens eine Welle mittel- oder unmittelbar über die Antriebsvorrichtung angetrieben werden kann. Die als Antriebswelle ausgebildete Welle ist von außerhalb der beiden Seitenteile durch ein manuelles Werkzeug oder einen Motor antreibbar .
Außerdem ist es vorteilhaft, dass die Wickelvorrichtung eine Spannvorrichtung aufweist und die Spannung des Förderelements über die Spannvorrichtung mittel- oder unmittelbar eingestellt werden kann und durch die Spannung der radiale Druck des Förderelements in rechtwinkliger Richtung auf die Mantelfläche des Körpers variiert oder konstant gehalten werden kann. Der durch das Förderelement ausgeübte radiale Druck ist maßgeblich für die Wickelspannung des Blechstreifens beziehungsweise für den letztendlichen Durchmesser des Gehäuses, das durch den geschlossenen Blechstreifen gebildet wird. Als Spannvorrichtungen sind auch Antriebsmotoren der Wellen vorgesehen, auf denen das Förderelement mit seinem jeweiligen Ende aufgewickelt ist.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung für eine Serienfertigung ist vorteilhaft, dass das offene Förderelement zwei Enden aufweist, wobei das jeweilige Ende auf jeweils eine der Wellen aufgewickelt und die jeweilige Welle durch jeweils einen geregelten Motor angetrieben ist. Zum Spannen des Förderelements werden beide Wellen zumindest teilweise mit unterschiedlicher Drehzahl und/oder unterschiedlichem Drehmoment angetrieben und gebremst, um eine separate Spanneinrichtung zu vermeiden.
Grundsätzlich ist es von Vorteil, dass zumindest der den Spalt bildende Abstand zwischen den beiden Umlenkelementen zum Einlegen und Herausnehmen des Körpers variiert werden kann. Bevorzugt ist dabei auch der Abstand zumindest von zwei mit Bezug zum Spalt gegenüberliegend angeordneten Achsen und/oder Wellen zum Einlegen und Herausnehmen des Körpers variabel. Dadurch, dass der Abstand nach dem Einlegen des Körpers wieder reduziert werden kann, wird erreicht, dass der Umschlingungswinkel des Förderelements um den Körper maximiert werden kann, wodurch eine präzise Druckeinstellung für die Ummantelung möglich ist. Vorteilhaft ist es dabei auch, dass die Spaltbreite des Spalts zum Wickeln des Körpers in einem Bereich zwischen 2 mm und 30 mm variiert werden kann. Durch eine sehr geringe Spaltbreite wird der Umschlingungswinkel vergrößert, jedoch ist es auch möglich, den Spalt je nach Blechstärke und Biegeeigenschaft des Blechstreifens zu vergrößern .
Dadurch wird die Lagerung der Achsen und Wellen vereinfacht, da die Lager der einzelnen Achsen und Wellen nicht unmittelbar zum Einlegen und Herausnehmen des Körpers verstellt werden müssen.
Schließlich ist es von Vorteil, dass das jeweilige Seitenteil zweiteilig ausgebildet ist und jeweils zwei Gehäuseteile bildet und die beiden Gehäuseteile zum Variieren des Abstands relativ zueinander in zumindest einer Richtung verschoben oder verschwenkt sowie über jeweils einen Anschlag zueinander fixiert werden können. Die Fixierung dient dazu, die Spannung im Förderelement während des Wickelprozesses zu halten, damit die beiden Gehäuseteile nicht durch die Spannung auseinander geschoben werden.
Zudem ist es vorteilhaft, dass ein in seinem Durchmesser verstellbarer Spreizdorn oder ein Abstandhalter mit einem nicht variablen Durchmesser vorgesehen ist, der koaxial zum Körper angeordnet ist und auf den der Randbereich des Blechstreifens aufgewickelt werden kann. Dadurch wird erreicht, dass der Durchmesser des Gehäuses auch im Randbereich ausreichend konstant gehalten wird.
Auch ist von Vorteil, dass auf zumindest zwei Achsen oder auf zumindest zwei Wellen Führungselemente für das Förderelement vorgesehen sind, die in axialer Richtung einen Anschlag für das Förderelement bilden. In den Richtungen rechtwinklig zur Rotationsachse müssen der Blechstreifen und der Körper sowie das Förderelement zueinander justiert werden. Durch die Führungselemente ist die Position des Förderelements in axialer Richtung konstant .
Gegenstand der Erfindung ist ebenso ein Bauteil für eine Abgasanlage bestehend aus einem Körper mit einem in Bezug zu einer Strömungsrichtung runden oder ovalen oder abgerundeten Querschnitt und einem Umfang sowie einem den Körper umgebenden Gehäuse mit einem runden oder ovalen oder abgerundeten Querschnitt. Das Gehäuse ist aus mindestens einem einteiligen Blechstreifen gebildet. Die Länge des Blechstreifens in Umfangsrichtung um den Körper entspricht dem 2,2- bis 6, 6-fachen Maß des Umfangs des Körpers und das Gehäuse ist aus mehreren um den Körper gewickelten Lagen des Blechstreifens gebildet. Hierzu ist es vorteilhaft, dass der Blechstreifen eine Dicke zwischen 0,2 und 0,3 mm aufweist.
Zudem ist es vorteilhaft, dass zwischen den einzelnen Lagen des Blechstreifens eine Gleit- und/oder Klebe- und/oder Dichtmasse vorgesehen ist. Durch eine solche Masse können aufgrund ihrer Gleiteigenschaften in einem noch liquiden oder pastösen Zustand die einzelnen Lagen des Blechstreifens aneinander vorbeigleiten. Dieses Gleiten wird durch die vom Förderelement aufgebrachte Spannung erreicht, durch die wiederum ein bestimmter Durchmesser des Gehäuses erzeugt wird. Je besser die Gleiteigenschaften sind, desto weniger Spannung ist für die präzise Einstellung des Durchmessers notwendig. Ferner wird durch die Masse ein proportional zur Spannung des Förderelements kontinuierliches Gleiten der einzelnen Lagen erreicht. Durch die Masse kann auch Korrosion im Spalt zwischen den einzelnen Lagen vermieden werden, da die Masse den Spalt abdichtet. Zudem nimmt die getrocknete Masse je nach Elastizität Einfluss auf die Elastizität des Gehäuses. Gerade dann, wenn sehr dünnwandiges Blech eingesetzt wird, kann durch die Masse die notwendige Elastizität, aber auch die notwendige Stabilität des Gehäuses erzeugt werden. Das Gehäuse ist somit ein mehrschichtiges Bauteil bestehend aus dem Blechstreifen und der Masse.
Zum Schließen des Gehäuses beziehungsweise des Blechstreifenwickels wird die Kante am Ende des Blechstreifens zumindest teilweise mit einem Teil des Blechstreifens verbunden, der um den Körper gewickelt ist. Die Ummantelung wird dadurch fixiert und der Spalt zwischen dem obersten und dem zweiten Teilbereich des Blechstreifens geschlossen.
Bevorzugt ist der Körper aus einem Sinterkörper und einer um den Sinterkörper angeordneten Lagermatte gebildet. Die Sinterkörper werden als Konverter, Filter oder Katalysator eingesetzt. Jedoch ist diese Art von Gehäuse auch für Schalldämpfer einsetzbar, bei denen der Körper aus Blechteilen wie Rohren und Wänden gebildet ist und weder einen Sinterkörper noch eine Lagermatte aufweist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Ansicht eines Blechstreifens;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines runden
Sinterkörpers ; Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines um einen
Sinterkörper mit einer Lagermatte gewickelten Blechstreifens;
Figur 4 eine Prinzipskizze eines Teils einer Abgasanlage mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 3;
Figur 5 eine perspektivische Ansicht eines gewickelten
BlechStreifens;
Figur 6 eine Seitenansicht eines Körpers vor dem
Wickelprozess ;
Figur 7 eine Seitenansicht eines Körpers während des
Wickelprozesses;
Figur 8 eine Seitenansicht einer Wickelvorrichtung mit einem geschlossenen Förderelement;
Figur 9 eine perspektivische Ansicht einer
Wickelvorrichtung gemäß Fig. 8
Figur 10 eine Ansicht einer Wickelvorrichtung nach Fig. 9 mit zwei durch Motoren angetriebenen Wellen und einem offenen Förderelement
Figur 11 eine Innenansicht einer Wickelvorrichtung mit einem Führungsblech und einem Anschlag;
Figur 12 eine Ansicht einer Wickelvorrichtung von oben mit einer Zuführung für den Blechstreifen und Anschlägen für das Förderelement;
Figur 13 eine Querschnittdarstellung eines Spreizdorns mit dem Gehäuse und dem Förderelement gemäß Schnittdarstellung nach Fig. 14; Figur 14 eine Schnittdarstellung eines umwickelten Körpers in einer durch das Förderelement gebildeten Schlinge .
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Körper 10 [Fig. 2] einer Abgasanlage 1 [Fig. 4] mit einem Blechstreifen 20 derart umwickelt, dass der gewickelte Blechstreifen 20 ein Gehäuse 2 bildet. In Fig. 1 ist ein Blechstreifen 20 mit einer Stärke von 0,2 mm und zwei Kanten 21, 22 dargestellt, der für das Verfahren eingesetzt wird. Die beiden Längsseiten des Blechstreifens 20 weisen einen Randbereich 26 auf, der je nach dem Verhältnis der Länge 14 des Sinterkörpers 11 zur Breite 24 des Blechstreifens 20 nach dem Wickeln seitlich über den Sinterkörper 11 hinaus überstehen kann. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Breite 24 des Blechstreifens 20 25% größer als die Länge 14 des Sinterkörpers 11.
Die Länge 25 des Blechstreifens 20 beträgt ca. den vierfachen Wert des Umfangs des Körpers 10, bestehend aus dem Sinterkörper 11 und einer Lagermatte 12. Das Maß des Umfangs entspricht wie gewöhnlich dem Produkt aus einem Durchmesser 15 und der Kreiszahl Pi. Der Durchmesser 15 variiert je nach Dichte einer Lagermatte 12 und dem Durchmesser eines Sinterkörpers 11.
In Fig. 2 ist der Sinterkörper 11 dargestellt, der gemäß Fig. 3 und 4 mit einer Lagermatte 12 ummantelt ist. Der Sinterkörper 11 weist bevorzugt eine Kanalstruktur auf, in der das Abgas katalytisch behandelt und/oder gefiltert wird. Der Körper 10 bestehend aus dem mit der Lagermatte 12 ummantelten Sinterkörper 11 wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Wickelvorrichtung 5 gemäß Fig. 8 bis 10 mit dem Blechstreifen 20 ummantelt. Dabei wird der Blechstreifen 20 mit der Kante 21 voran mehrfach um den Körper 10 gewickelt, sodass mehrere Lagen 23 [Fig 5] entstehen. Die Lagermatte 12 wird durch das Aufwickeln des Blechstreifens 20 komprimiert, sodass der Sinterkörper 11 fixiert wird. Je nach Spannung des Blechstreifens 20 wird die Lagermatte 12 mehr oder weniger komprimiert.
In Fig. 4 ist ein Anwendungsbeispiel dargestellt, bei dem der Körper 10 als Konverter ausgebildet, in einen Teil einer Abgasanlage 1 integriert ist. Der um den Körper 11 gewickelte Blechstreifen 20 bildet das Gehäuse 2 für den Körper 11 beziehungsweise für den Konverter. Der gewickelte Blechstreifen 20 ist an den beiden Stirnseiten des Gehäuses 2 über Stutzen 18 an Abgasrohre 19 angeschlossen. Diese bilden einen Teil der Abgasanlage 1.
In Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines gewickelten Blechstreifens 20 dargestellt. Durch das Wickeln werden in diesem Ausführungsbeispiel je nach circumferentieller Position zwischen drei und fünf Lagen 23 gebildet. Zwischen den Lagen ist je nach Wickeldichte ein größerer oder ein kleinerer Spalt 40 gebildet, in den in einem späteren Prozeß ein Gleit- oder Klebe- oder Dichtmittel eingebracht werden kann.
In Fig. 6 ist eine Seitenansicht des Körpers 10 vor dem Wickelprozess dargestellt. Der Blechstreifen 20 ist in den Spalt 4 zwischen dem Förderelement 3 und den Körper 10 eingebracht und liegt mit der Kante 21 beziehungsweise Unterseite voran tangential an der Umfangsfläche der Lagermatte 12 des Sinterkörpers 11 an. Die Umfangsfläche der Lagermatte 12 bildet gleichzeitig die Mantelfläche 16 des Körpers 10. Mit der Oberseite liegt der Blechstreifen 20 am Förderelement 3 an. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist das Förderelement 3 beabstandet zum Körper 10 dargestellt, obwohl beim Wickeln kein Abstand besteht .
Wie in der Seitenansicht nach Fig. 7 dargestellt, ist der Körper 10 mehrfach mit dem Blechstreifen 20 umwickelt. Durch die Lagermatte 12 wird der Sinterkörper 11 in dem durch den Blechstreifen 20 gebildeten Gehäuse 2 in axialer und in radialer Richtung, individuell angepasst an die jeweiligen Maßtoleranz des Sinterkörpers 11, gelagert und fixiert.
In den Fig. 8 bis 10 sind bevorzugte Ausführungsbeispiele von Wickelvorrichtungen 5 zum Ummanteln eines Körpers 10 einer Abgasanlage 1 mit einem Blechstreifen 20 dargestellt. Die Wickelvorrichtungen 5 weisen grundsätzlich zwei parallel nebeneinander angeordnete Seitenteile 50, 51 und mehrere rechtwinklig zu den Seitenteilen 50, 51 angeordnete und in den Seitenteilen 50, 51 drehbar gelagerte Achsen und Wellen auf. Im Sinne der Erfindung wird eine Welle im Gegensatz zu einer Achse drehbar angetrieben.
Von der in Fig. 8 dargestellten Wickelvorrichtungen 5 sind nur das hintere Seitenteil 51 und die Achsen 511- 516, 562, 563, 569 sowie die Wellen 520, 521, 560, 561 sowie weitere noch näher beschriebene Teile im Schnitt dargestellt .
Gemäß den Ausführungsbeispielen nach Fig. 8 und 9 ist auf den Achsen 511-516, 562 und der Welle 520 ein endloses, in zumindest einer Förderrichtung 33 bewegbares, bandförmiges Förderelement 3 gelagert. Durch mehrere parallel zu den Achsen 511-516, 562 und rechtwinklig zu den beiden Seitenteilen 50, 51 angeordnete Streben 58 sind die beiden Seitenteile 50, 51 in einem parallelen Abstand AS zueinander angeordnet, der größer ist als die Breite des Förderelements 3 oder die Breite 24 des Blechstreifens 20. Der Abstand AS entspricht mindestens der Länge 14 des Körpers 10, der in Fig. 2 dargestellt ist. Durch die Streben 58 und die Achsen 511-516 wird ein Maschinengehäuse 57 gebildet, in dem der Wickelprozess stattfindet .
Das bandförmige Förderelement 3 wird durch jede der Achsen 511-516 umgelenkt und gleichzeitig von der Welle 520 angetrieben. Hierzu ist der Welle 520 eine manuelle Antriebsvorrichtung 52 zugeordnet, die das Förderelement 3 in einer Förderrichtung 33 der Wickelvorrichtung 5 antreibt. Die Antriebsvorrichtung 52 umfasst ein auf der Antriebswelle 520 angeordnetes gezahntes Antriebsrad 522 für einen Zahnriemen 523. Der Zahnriemen 523 verbindet das Antriebsrad 522 mit einem Zahnrad 524, das auf einer Antriebszwischenwelle 521 angeordnet ist. An der Antriebszwischenwelle 521 wird das Antriebsmoment für die Antriebswelle 520 gemäß Fig. 9 durch einen Hebel 500 eingeleitet. Die beiden Zahnräder 522, 524 weisen unterschiedliche Durchmesser auf, sodass das
Antriebsmoment in Richtung Antriebswelle 520 untersetzt ist. Der Zahnriemen 523 wird über eine Rolle 504 gespannt, die auf einer parallel zu der Antriebswelle 520 verschiebbaren und in einem Langloch 506 gelagerten Hilfsachse 503 angeordnet ist. Die Verschiebung der Hilfsachse 503 mit der Rolle 504 im Langloch 506 erfolgt über einen Verstellmechanismus 525, der zwischen den beiden Seitenteilen 50, 51 angeordnet ist. Zum Spannen des Förderelements 3 ist eine Spannvorrichtung 56 vorgesehen. Die Spannung des Förderelements 3 wird durch die Hilfsachse 562 bewirkt, auf der das Förderelement 3 umgelenkt wird. Hierzu ist die Hilfsachse 562 in einem Langloch 507 verschiebbar gelagert und über ein Zugmittel 564 in horizontaler Richtung im Langloch 507 verstellbar.
Das Zugmittel 564 wird form- oder reibschlüssig um eine Spannwelle 560 geführt und von der Spannwelle 560 im Langloch 507 in Zugrichtung bewegt. Das von der Spannwelle 560 umgelenkte Zugmittel 564 wird in Zugrichtung vor der Spannwelle 560 über ein frei am Zugmittel 564 hängendes Gewicht 565 vorgespannt. Hierzu wird das Zugmittel 564 über zwei in Richtung des Förderelements 3 hintereinander und zwischen der Spannwelle 560 und dem Gewicht 565 angeordnete Umlenkachsen 563, 569 umgelenkt.
Die Spannwelle 560 ist über einen Zahnriemen 523 mit einer Zwischenwelle 561 verbunden. Hierzu ist auf der Spannwelle 560 ein Zahnrad 566 und auf der Zwischenwelle 561 ein Zahnrad 567 angeordnet. Der Zahnriemen 523 ist über einen Verstellmechanismus 568, der zwischen den beiden Seitenteilen 50, 51 angeordnet ist, verstellbar.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 ist ein offenes Förderelement 3 vorgesehen, dessen Enden auf je eine der beiden Antriebswellen 520, 620 aufgewickelt ist. Die beiden Antriebswellen 520, 620 werden durch je einen Elektromotor 60, 61 angetrieben, der an dem Seitenteil 50 auf dem Wellenkopf positioniert und über jeweils ein Steuergerät 610, 621 geregelt ist. Je nach Steuerung der beiden Elektromotoren 60, 61 wird die für den Wickelprozeß notwendige Spannung des Förderelements 3 beziehungsweise der radiale Druck auf den Körper 10 erzeugt .
Für den Wickelprozess wird der Körper 10 in eine durch das Förderelement 3 gebildete Schlinge 30 eingelegt. Hierzu sind beide Seitenteile 50, 51 in horizontaler Richtung geteilt und jeweils ein Paar Seitenteile 50, 51 bildet ein vorderes Gehäuseteil A beziehungsweise ein hinteres Gehäuseteil B. Die beiden Gehäuseteile A, B können in horizontaler Richtung R auseinandergeschoben werden, sodass der Körper 10 in die Schlinge 30 zwischen den beiden Gehäuseteilen A, B eingelegt werden kann. Nach dem Einlegen des Körpers 10 werden die beiden Gehäuseteile A, B wieder zusammengeschoben und in Richtung R miteinander fixiert. Hierzu sind gemäß Fig. 10 an den Gehäuseteilen A, B Anschläge 508, 518 vorgesehen, über die die Gehäuseteile A, B in einer Richtung R aneinander anliegen. Dabei weisen die Gehäuseteile A, B einen definierten Abstand 510 auf.
Das gespannte Förderelement 3 liegt wie in Fig. 8 beispielhaft dargestellt an der Umfangsfläche des Körpers 10 an. Zwischen dem Körper 10 und dem Förderelement 3 wird der Blechstreifen 20 eingeführt. Das Förderelement 3 wird je nach Ausführungsbeispiel in einer oder in beiden Förderrichtungen 32, 33 angetrieben und der Blechstreifen 20 kontinuierlich eingezogen.
Der Einzug des Blechstreifens 20 und die Formgebung des Blechstreifens 20 durch das Förderelement 3 wird präziser und einfacher, wenn ein Umschlingungswinkel u des Förderelements 3 um den Körper 10 möglichst groß ist. Der Umschlingungswinkel u wird durch die Anordnung von zwei Umlenkelementen 530, 531 vergrößert, die parallel zu den Achsen 511-516 angeordnet sind. Die Umlenkelemente 530, 531 bilden zwei gegenüberliegende, über die gesamte Breite des Förderelements 3 angeordnete Gleitkanten, über die das Förderelement 3 gleitet bzw. abgelenkt wird. Die Umlenkelemente 530, 531 sind zur Änderung des Umschlingungswinkels u relativ zu den Seitenteilen 50, 51 in horizontaler Richtung verstellbar und bilden einen Spalt 54 mit einer Spaltbreite 540, über den das Förderelement 3 in einen Wickelraum 55 ragt.
Die Wellen und Achsen sind teilweise über Lager 59 in den Seitenteilen 50, 51 gelagert.
In Fig. 11 ist ein von zwei gegenüberliegenden Führungsblechen 110 dargestellt. Die Führungsbleche 110 positionieren den Körper 10 in Richtung der Rotationsachse 100 innerhalb des Wickelraums 55. Unterhalb des Führungsblechs 110 ist ein Anschlag 111 für den Körper 10 vorgesehen.
In Fig. 12 ist eine Zuführung 9 dargestellt, über die der Blechstreifen 20 in die Wickelvorrichtung 5 eingeführt wird. Duch die Zuführung 9 wird der Blechstreifen 20 ausgerichtet und letztmalig auf Toleranzen geprüft. Zudem sind auf den beiden Achsen 512, 513, über die das Förderelement 3 unmittelbar vor und nach dem Wickelraum 55 läuft Führungselemente 8 vorgesehen, über die das Förderelement 3 in axialer Richtung geführt wird.
Wie in Fig. 4 dargestellt, ist der Blechstreifen 20 breiter beziehungsweise das Gehäuse 2 länger als der Körper 10. Der Randbereich 26 des Blechstreifens 20 steht über die Kante des Körpers 10 über. Beim Wickelprozess ist zu gewährleisten, dass der Innendurchmesser des Gehäuses 2 über die gesamte Länge konstant ist. In Fig. 13 und 14 ist ein Spreizdorn 70 dargestellt, der in seinem Durchmesser 71 an den Solldurchmesser 15 des Körpers angepasst werden kann. Der Spreizdorn 70 ist gemäß Fig. 14 koaxial zum Körper 10 angeordnet und dreht sich während des Wickelprozesses mit dem Körper 10 mit. Auf dem Spreizdorn 70 wird wie im Schnittverlauf I-II nach Fig. 14 gemäß Fig. 13 dargestellt, der Randbereich 26 des Blechstreifens 20 aufgewickelt und somit verhindert, dass das Gehäuse 2 im Randbereich 26 einfällt .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ummanteln eines Körpers (10) einer
Abgasanlage (1) mit einem Gehäuse (2), wobei der Körper (10) eine um seine Rotationsachse (100) angeordnete äußere Mantelfläche (16) mit einem Umfang aufweist und das Gehäuse (2) aus zumindest einem einteiligen Blechstreifen (20) mit einer Breite (24) und einer Länge (25) gebildet wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) der Körper (10) wird in eine durch ein
bandförmiges, in zumindest einer
Förderrichtung (33) antreibbares Förderelement (3) gebildete Schlinge (30) eingelegt, wobei das
Förderelement (3) mit einem Umschlingungswinkel u von zumindest 270 Grad an der äußeren
Mantelfläche (16) anliegt, b) der Blechstreifen (20) wird mit einer ersten Kante (21) voran in einer Förderrichtung (33) zwischen den Körper (10) und das Förderelement (3)
eingeführt , c) der Blechstreifen (20) wird zumindest durch die Bewegung des Förderelements (3) in einer
Förderrichtung (33) in einen Spalt (4) zwischen dem Körper (10) und dem Förderelement (3)
eingezogen und mit dem eingezogenen Teilbereich des Blechstreifens (20) gleichzeitig um den Körper (10) gewickelt, d) das Förderelement (3) wird so lange angetrieben, bis der Körper (10) mindestens zweimal von dem Blechstreifen (20) ummantelt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (10)
zumindest aus einem Sinterkörper (11) und zumindest einer um den Sinterkörper (11) angeordneten
Lagermatte (12) gebildet ist, wobei die Lagermatte (12) durch Drehen des Körpers im Förderelement (3) vor der Zuführung des Blechstreifens (20) auf ein einstellbares Maß verdichtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Förderelement (3) über einen Elektromotor oder eine Handkurbel
mittelbar über eine oder zwei Antriebswellen
(520,620) angetrieben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Druck des Förderelements (3) in rechtwinkliger Richtung zur Mantelfläche (16) auf den Körper (10) während
zumindest eines Teils des Verfahrens über das an den Antriebswellen (520,620) erzeugte Drehmoment konstant gehalten oder variiert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich (26) des Blechstreifens (20) in axialer Richtung zur
Rotationsachse (100) über den Körper (10) übersteht und beim Umwickeln des Körpers (10) gleichzeitig auf einen in seinem Durchmesser (71) verstellbaren
Spreizdorn (70) oder auf einen Abstandhalter mit einem nicht variablen Durchmesser aufgewickelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstreifen (20) zumindest teilweise mit einer Gleit- und/oder Klebe- und/oder Dichtmasse beschichtet wird.
7. Wickelvorrichtung (5) zum Ummanteln eines Körpers (10) einer Abgasanlage (1) mit einem Blechstreifen (20) als Gehäuse (2), mit a) zumindest zwei parallel nebeneinander angeordneten Seitenteilen (50, 51) und mehreren rechtwinklig zu den Seitenteilen (50, 51) angeordneten und in den Seitenteilen (50, 51) drehbar gelagerten Achsen
(511-516) und Wellen (520, 560, 620), wobei die Seitenteile (50, 51) und die Achsen (511-516) und die Wellen (520, 560, 620) ein Maschinengehäuse
(57) bilden, b) einem auf den Achsen (511-516) und Wellen (520, 560, 620) gelagerten und in zumindest einer der Förderrichtungen (32, 33) über zumindest eine an den Wellen (520,620) vorgesehene
Antriebsvorrichtung (52, 60, 61) der
Wickelvorrichtung (5) antreibbaren bandförmigen Förderelement (3), c) zwei zwischen den Seitenteilen (50, 51) parallel zu den Achsen (511-516) angeordneten
Umlenkelementen (530, 531), die einen parallel zu den Achsen (511-516) verlaufenden Spalt (54) bilden und über die das Förderelement (3) gleitend gelagert ist, d) einem unterhalb des Spaltes (54) durch die Achsen (515, 516) begrenzten und zwischen den
Seitenteilen (50, 51) vorgesehenen Wickelraum (55) , e) wobei das bandförmige Förderelement (3) jeweils beidseitig des Spaltes (54) über beide
Umlenkelemente (530, 531) in den Wickelraum (55) hineinragt und im Wickelraum (55) eine Schlinge (30) bildet, in die ein zu wickelnder Körper (10) eingelegt werden kann.
8. Wickelvorrichtung (5) nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass das Förderelement (3)
geschlossen endlos oder offen ist und mindestens zwei Achsen (512, 513) und mindestens zwei Wellen (520, 560) vorgesehen sind, um die das Förderelement (3) umläuft, wobei mindestens die Welle (520) mittel- oder unmittelbar über die Antriebsvorrichtung (52, 60, 61) angetrieben werden kann.
9. Wickelvorrichtung (5) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelvorrichtung (5) eine Spannvorrichtung (56, 60, 61) aufweist und die
Spannung des Förderelements (3) über die
Spannvorrichtung (56, 60, 61) mittel- oder
unmittelbar eingestellt werden kann und durch die Spannung der radiale Druck des Förderelements (3) in rechtwinkliger Richtung auf die Mantelfläche (16) des Körpers (10) variiert oder konstant gehalten werden kann .
10. Wickelvorrichtung (5) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das offene Förderelement (3) zwei Enden aufweist, wobei das jeweilige Ende auf jeweils eine der Wellen (520, 560) aufgewickelt und die jeweilige Welle (520, 560) durch jeweils einen geregelten Motor (60, 61) angetrieben ist.
11. Wickelvorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 7 bis
10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der den Spalt (54) bildende Abstand (510) zwischen den beiden Umlenkelementen (530, 531) zum Einlegen und
Herausnehmen des Körpers (10) variiert werden kann.
12. Wickelvorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 7 bis
11, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige
Seitenteil (50, 51) zweiteilig ausgebildet ist und jeweils zwei Gehäuseteile (A, B) bildet und die beiden Gehäuseteile (A, B) zum Variieren des Abstands (510) relativ zueinander in zumindest einer Richtung R verschoben oder verschwenkt sowie über jeweils einen Anschlag (508, 518) am Seitenteil (50, 51) zueinander fixiert werden können.
13. Wickelvorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 7 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass ein in seinem
Durchmesser (71) verstellbarer Spreizdorn (70) oder ein Abstandhalter mit einem nicht variablen
Durchmesser vorgesehen ist, der koaxial zum Körper (10) angeordnet ist und auf den der Randbereich (26) des Blechstreifens (20) aufgewickelt werden kann. Bauteil für eine Abgasanlage (1) bestehend aus a) einem Körper (10) mit einem in Bezug zu einer
Strömungsrichtung runden oder ovalen oder
abgerundeten Querschnitt und einem Umfang und b) einem den Körper (10) umgebenden Gehäuse (2) mit einem runden oder ovalen oder abgerundeten
Querschnitt, wobei das Gehäuse (2) mindestens aus einem einteiligen Blechstreifen (20) gebildet ist, c) wobei die Länge (25) des Blechstreifens (20) in Umfangsrichtung um den Körper (10) dem 2,2- bis 6, 6-fachen Maß des Umfangs des Körpers (10) entspricht und das Gehäuse (2) aus mehreren um den Körper (10) gewickelten Lagen (23) des
Blechstreifens (20) gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass d) der Blechstreifen (20) eine Dicke zwischen 0,2 mm und 0,3 mm aufweist.
Bauteil nach Anspruch 14 zumindest teilweise
hergestellt nach einem Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 6 und/oder mit einer Wickelvorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 7 bis 14.
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