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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist ein Wabenkörper mit einer für ein Fluid
durchströmbaren
Wabenstruktur, welcher in einem Doppelmantelrohr aufgenommen ist.
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Wabenkörper weisen
für einen
Fluid zumindest beströmbare,
im Regelfall sogar durchströmbare,
Hohlräume
auf. Wabenkörper
werden als Katalysatorträgerkörper zur
Aufbereitung von Abgasen eingesetzt. Hierunter fallen die Abgase
insbesondere von Verbrennungskraftmaschinen, die beispielsweise
in Fahrzeugen (z. B.
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Automobile,
motorbetriebene Zweiräder, Boote,
Flugzeuge, Quads, Trikes und ähnliches)
oder auch im stationären
Bereich beispielsweise im Abgassystem von Generator oder auch in
Kraftwerken. Diese Wabenkörper
umfassen Wabenstrukturen, die in Mantelrohren gehalten werden. Wabenstruktur können auch
als Partikelfilter in offener oder geschlossener Bauweise (insbesondere
Dieselpartikelfilter mit wechselweise verschlossenen Kanälen) ausgebildet
sein.
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Die
Mantelrohre müssen
regelmäßig zwei Funktionen
erfüllen.
Zum einen sollen sie gewährleisten,
dass das gesamte Abgas die Wabenstruktur durchströmt und andererseits
müssen
sie den Wabenkörper
bzw. die Wabenstruktur vor mechanischen Schädigungen von außen schützen. Diese
können auf
verschiedenste Arten erfolgen, beispielsweise durch Steinschlag,
wenn der Wabenkörper
in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Weiterhin ist es auch möglich, dass
beispielsweise ein abrutschendes Werkzeug bei der Wartung zu einer
Schädigung
des Wabenkörpers
fuhrt.
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Auf
der anderen Seite besteht das Bedürfnis, bei der Herstellung
insbesondere von Mantelrohren Material einzusparen. Beim Einsatz
in mobilen Systemen ist es weiterhin vorteilhaft, wenn solche Mantelrohre
möglichst
leicht sind. Gleichzeitig soll aber die Gasdichtheit und die mechanische
Stabilität
nicht unter der Verringerung des Gewichtes des Mantelrohres leiden.
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Von
daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde ein
Wabenkorper mit einem Mantelrohr anzugeben, welches einerseits gewährleistet,
dass möglichst
dass gesamte Abgas durch die Wabenstruktur strömt und welches andererseits den
Wabenkörper
zuverlässig
vor mechanischen Schädigungen
schützt
und gleichzeitig möglichst leicht
ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch einen Wabenkörper
mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
Der erfindungsgemäße Wabenkörper umfasst
eine für
ein Fluid durchströmbare Wabenstruktur
in einem in einer radialen Richtung im wesentlichen gasundurchlässigen Mantelrohr
umfassend zumindest ein inneres Mantelrohr und zumindest ein äußeres Mantelrohr.
Erfindungsgemäß weist zumindest
das äußere Mantelrohr
zumindest in einem Teilbereich Aussparungen auf.
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Unter
einer Aussparung wird hier insbesondere ein Bereich verstanden,
in dem die Materialstärke
des Mantelrohrs reduziert ist. Insbesondere stellt auch eine Öffnung oder
eine Durchbrechung in radialer Richtung eine Aussparung im Sinne
der vorliegenden Erfindung dar. In vorteilhafter Weise ist es erfindungsgemäß möglich, dass
innere Mantelrohr im wesentlichen gasundurchlässig aus einem möglichst dünnen Material
zu erstellen, während
das äußere Mantelrohr
aus einem dickeren Material ausgebildet ist. So kann ein Mantelrohr
erstellt werden, welches sowohl gasundurchlässig ist, als auch mechanische Stabilität gewährleistet
und gleichzeitig relativ leicht ist. Dies ist gleichfalls möglich, indem
sowohl das innere Mantelrohr als auch das äußere Mantelrohr Aussparungen
aufweisen. So kann das Gewicht jedes Mantelrohres reduziert werden.
Hier ist es insbesondere vorteilhaft, wenn sich Aussparungen im
inneren Mantelrohr nicht mit Aussparun gen im äußeren Mantelrohr überlappen,
sondern an einem durchgehenden Bereich ohne Aussparungen im jeweils anderem
Mantelrohr anliegen. So ist auch hier einerseits eine möglichst
große
Gasdichtheit gewährleistet,
während
andererseits eine mechanische Stabilität bei relativ geringem Gewicht
gegeben ist. Insbesondere werden die Mantelrohre aus hochtemperaturkorrusionsfestem
Material wie beispielsweise Edelstahl hergestellt. Die Wabenstruktur
umfasst bevorzugt für
ein Fluid wie beispielsweise Abgas durchströmbare Kanäle. Eine solche Wabenstruktur
kann aus keramischem Material hergestellt sein, beispielsweise als
Extrudat. Gleichzeitig ist es auch möglich, die Wabenstruktur aus
Lagen aufzubauen, in dem beispielsweise eine zumindest teilweise
strukturierte und eine im wesentlichen glatte Lage miteinander aufgewickelt
werden, so dass die zumindest teilweise strukturierte Lage in Anlage
an die glatte Lage Kanäle
bilden. Diese Lagen können
sowohl metallische Lagen als auch keramische Lagen umfassen. Insbesondere
ist unter einer Lage im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Blechlage
oder eine Faserlage zu verstehen. Die Wabenstruktur kann ein üblicher
Katalysatorträgerkörper sein,
jedoch ist es alternativ oder auch zusätzlich möglich, dass der Wabenkörper als
Partikelfilter oder auch als geschlossene Partikelfalle dient. Bei
einer geschlossenen Partikelfalle liegen üblicherweise wechselseitig
verschlossene Kanäle
vor, so dass das Abgas in einen Kanal einströmt, aber nicht durch diesen
den Wabenkörper
wieder verlassen kann, sondern durch eine Kanalwandung in einen
benachbarten Kanal durchtritt, so dass in der porösen Kanalwandung
die im Abgas enthaltenen Rußpartikel
aufgefangen werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wabenkörpers umfasst die Wabenstruktur
mindestens eine zumindest teilweise strukturierte metallische Lage.
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Hierbei
kann der Wabenkörper
beispielsweise spiralförmig
aufgewickelt sein, wobei insbesondere eine einzige zumindest teilweise
strukturierte metallische Lage oder eine zumindest teilweise strukturierte
Lage mit einer im wesentlichen glatten Lage gemeinsam aufgewickelt
wird. Gleichzeitig können
aber auch Stapel aus zumindest teilweise strukturierten Folien und
gegebenenfalls im wesentlichen glatten Lagen erstellt werden und
einer oder mehrerer dieser Stapel gleich- oder gegensinnig verwunden
werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wabenkörpers weist
das innere Mantelrohr eine erste Materialstärke und das äußere Mantelrohr
eine zweite Materialstärke
auf, wobei der Quotient der ersten Materialstärke und der zweiten Materialstärke kleiner
als 1 ist.
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Insbesondere
dann, wenn nur das innere Mantelrohr ohne Aussparungen ausgebildet
ist, ist so eine erhebliche Gewichtsersparnis zu erzielen, da die
Gasdichtheit durch das ohne Aussparungen ausgebildete innere Mantelrohr
aus einem Blech einer kleineren Materialstärke ausgebildet ist als das
Blech aus dem das äußere Mantelrohr
ausgebildet ist. Insbesondere ist der Quotient der Materialstärken bevorzugt
kleiner als 0,5, besonders bevorzugt sogar kleiner als 0,3 oder
sogar als 0,2. Das erste und/oder zweite Material ist bevorzugt
hochtemperaturkorrosionsfest. Insbesondere kommt hier Edelstahl
zum Einsatz.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wabenkörpers sind das
innere Mantelrohr und das äußere Mantelrohr
zumindest in Verbindungsbereichen miteinander verbunden. Unter einer
Verbindung wird vorliegend insbesondere eine stoff-kraft- und/oder
formschlüssige Verbindung
verstanden. Bevorzugt ist hierbei eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere
eine Schweiß-
und/oder Lötverbindung.
Unter Löten
wird hier insbesondere ein Hartlötprozess
verstanden, der bei hohen Temperaturen unter Vakuum erfolgt. Bei Schweißprozessen
haben sich insbesondere Punkt-, Laser und/oder Widerstandsschweißverfahren
wie das Rollnahtschweißen
als vorteilhaft erwiesen. Mit all diesen Verbindungsverfahren ist
es möglich,
Verbindungen zwischen dem inneren und äußeren Mantelrohr in vorbestimmten
Teilbereichen auszubilden.
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Beim
Einsatz eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers in
einem Abgassystem eines Automobils ist die Wabenstruktur und damit
auch das Mantelrohr hohen thermischen Gradienten und/oder Transienten ausgesetzt,
die eine starke Belastung für
das ganze System darstellen. Um diesen Belastungen standzuhalten,
ist es vorteilhaft, Wabenstruktur und/oder Mantelrohr in sich oder
miteinander in bestimmten Bereichen zu verbinden und in anderen
Bereichen eine Verbindung nicht vorzusehen oder sogar zu unterbinden.
Solche Systeme können
in thermischen Wechselbelastungen oft besser standhalten als durchgängig verbundene
Systeme. Durch die Ausbildung von Verbindungen insbesondere nur
in vorbestimmten Teilbereichen kann somit ein Mantelrohr bereitgestellt
werden, welches an die thermischen Wechselbelastungen beim Einsatz
im Abgassystem eines Fahrzeugs oder auch einer stationären Anlage angepasst
ist. Insbesondere bei mobilen Anwendungen werden die Komponenten
des Abgassystems regelmäßig aufgeheizt
und wieder abgekühlt.
Die Temperatur Gradienten und Transienten sind dabei erheblich.
Von daher ist ein Wabenkörper
und auch ein Mantelrohr welches gut geeignet ist, die thermischen Ausdehnungsunterschiede
der einzelnen Komponenten aufzufangen, vorteilhaft. Ein solches
kann gemäß der vorliegenden
Erfindung bereitgestellt werden, indem nur entsprechende Teilbereiche
des inneren und des äußeren Mantelrohres
miteinander verbunden werden. Durch eine solche Verbindung kann bereits
während
der Herstellung des Mantelrohrs das thermische Verhalten während späterer Wechselbelastungen
berücksichtigt
oder sogar eingestellt werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wabenkörpers ist ein
Verbindungsbereich umlaufend im Bereich einer Stirnseite des Wabenkörpers ausgebildet.
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Im
Bereich einer Stirnseite bedeutet hier insbesondere direkt an der
Stirnseite des Wabenkörpers oder
auch im Bereich der sich an eine Stirnseite anschließenden 10%
oder sogar 20 % der Länge
des Wabenkörpers.
Ein umlaufender Verbindungsbereich gewährleistet eine gewisse Dichtfunktion,
so dass eine Bypassströmung
des Abgases zwischen dem inneren und dem äußeren Mantelrohr vorteilhaft
vermieden wird.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wabenkörpers weist
das innere und/oder das äußere Mantelrohr mindestens
einen Teilbereich mit mindestens einer Ausprägung auf.
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Unter
einer Ausprägung
wird hier ein Teilbereich mit einem geänderten Durchmesser oder Radius
im Vergleich zu den anderen Teilbereichen des Mantelrohres verstanden.
Hierbei kann die Materialstärke
des Mantelrohrs im Bereich der Ausprägung sich auch von der Materialstärke des übrigen Mantelrohres
unterscheiden. Ein solcher Teilbereich mit einer Ausprägung kann
sowohl im inneren Mantelrohr als auch im äußeren Mantelrohr ausgebildet
sein. Diese Ausprägungen
erfüllen
verschiedene Funktionen. Zum einen versteifen sie das Material aus
dem das jeweilige Mantelrohr ausgebildet ist, so dass bei gleicher
Dicke ein Mantelrohr mit Ausprägungen
gegenüber
einem Mantelrohr ohne Ausprägungen
einen deutlichen Stabilitätsvorteil
aufweist. Zum anderen können
diese Ausprägungen
vorteilhafter Weise Zusatzfunktionen erfüllen. Dies ist zum einen die
Bildung eines Luftspaltes zwischen dem inneren und dem äußeren Mantelrohr,
welcher der thermischen Isolation dienen kann und zum anderen auch
der Ausbildung von wohl definierten Verbindungsbereichen. Zwischen
den Mantelrohren weist z. B. das äußere Mantelroh nach innen gerichtete
Ausprägungen auf,
so ist eine Verbindung der beiden Mantelrohre im Bereich dieser
Ausprägung
besonders einfacher Weise beispielsweise durch Punktschweißen möglich. Andererseits
erlaubt ein vom jeweils anderen Mantelrohr weg ausgeprägter Bereich,
der somit einen Luftspalt bildet, die Aufnahme von Lot, so dass hier
die Ausprägungen
als eine Art Lotreservoir dienen können, welches gewährleistet
dass die beiden Mantelrohre nur in bestimmten Teilbereichen mit
einander verbunden werden. Wird kein Lot in einen solchen Spalt
eingebracht, so kann die Ausprägung
gerade die Anbindung des inneren und äußeren Mantelrohres verhindern,
da in diesem Spalt die Kapillarkräfte, die ein Verteilen des
Lotes bei Verflüssigung bewirken,
wirksam unterbunden werden.
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Gemäße einer
vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wabenkörpers ist mindestens ein Verbindungsbereich
durch einen Teilbereich mit einer Ausprägung im inneren oder äußeren Mantelrohr
ausgebildet.
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Hierbei
kann wie oben dargelegt die Ausprägung einerseits als Lotreservoir
dienen und andererseits grundsätzlich
als eine Möglichkeit,
den Verbindungsbereich zwischen innerem und äußerem Mantelrohr wohldefiniert
auszubilden so dass die Verbindung in anderen Teilbereichen mit
Ausnahme der Ausprägungen
unterbunden wird. Die Ausbildung wohldefinierter Verbindungsbereiche
erlaubt es aber, Mantelrohre zur Verfügung zu stellen, deren thermisches
Ausdehnungsverhalten einerseits genau vorherbestimmbar ist und das
andererseits auch an den jeweiligen Einsatz angepasst werden kann.
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Die
Erfindung soll im folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden,
ohne dass die Erfindung auf die dort gezeigten Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist. Es zeigen:
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1 schematisch
ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Mantelrohres;
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2 schematisch
ein Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Wabenkörpers;
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3 schematisch
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Mantelrohres;
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4 schematisch
eine Darstellung der Möglichkeit
aus einem einzigen Mantelrohr Mantelrohre verschiedener Durchmesser
zu erstellen;
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5 schematisch
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Mantelrohres;
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6 schematisch
das Ausführungsbeispiel des
Mantelrohres aus 5 in einer perspektivischen
Ansicht;
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7 schematisch
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Mantelrohres; und
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8 schematisch
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers im
Querschnitt.
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1 zeigt
ein Mantelrohr 1 umfassend ein inneres Mantelrohr 2 und
ein äußeres Mantelrohr 3 für einen
Wabenkörper.
Dieses Mantelrohr 1 umgibt eine – nicht gezeigte – für ein Fluid
durchströmbare Wabenstruktur.
Das Mantelrohr 1 ist in einer radialen Richtung 4,
die senkrecht zu einer axialen Richtung 5 ist, im wesentlichen
gasundurchlässig.
Somit kann ein Gas in axialer Richtung 5 durch das Mantelrohr 1 strömen, während eine
Gasströmung
in radialer Richtung 4 im wesentlichen vermeiden wird.
Der besseren Übersichtlichkeit
halber wurde in 1 eine Darstellung gewählt, in
der das innere Mantelrohr 2 nicht ganz in das äußere Mantelrohr 3 eingeschoben ist.
Im fertigen Wabenkörper
können
die Mantel rohre 2, 3 vollständig überlappen. Insbesondere ist
es vorteilhaft, wenn die Mantelrohe 2, 3 zumindest
in dem axialen Teilbereich überlappen,
in dem die Wabenstruktur ausgebildet ist.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist das innere Mantelrohr 2 im wesentlichen gasundurchlässig. Es
ist insbesondere aus einer durchgehenden, keine Aussparungen aufweisenden
Metallfolie ausgebildet. Das äußere Mantelrohr 3 weist
hingegen Aussparungen 6 auf.
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind inneres 2 und äußeres Mantelrohr 3 miteinander
verbunden. Insbesondere liegt beispielsweise eine kraft-, form- und/oder stoffschlüssige Verbindung
zwischen den Mantelrohren 2, 3 vor. Besonders
vorteilhaft ist die Ausbildung eines Verbindungsbereiches 7,
in dem eine insbesondere stoffschlüssige Verbindung zwischen den
beiden Mantelrohren 2, 3 vorliegt. Beispielsweise
ist es möglich,
im Verbindungsbereich 7 eine Lötverbindung auszubilden, insbesondere
eine Hochtemperaturvakuumverlötung
(Hartlötung).
Insbesondere ist der Verbindungsbereicht 7 im Bereich einer
Stirnseite 8 des Wabenkörpers,
des inneren 2 und/oder des äußeren Mantelrohres ausgebildet.
Hierbei kann der Verbindungsbereich 7 eine Dichtfunktion übernehmen,
so dass ein Strömen
eines Gases zwischen den beiden Mantelrohren und dann sukzessive
durch die Aussparungen 6 im äußeren Mantelrohr 3 nach
Außen
vermieden wird. Die Verbindung kann im Verbindungsbereich 7 durch
Löten und/oder
Schweißen,
oder eine andere Verbindungstechnik erfolgen. Insbesondere ist es
von Vorteil, eine Verbindung durch Widerstandsschweißverfahren
wie beispielsweise durch Rollnahtschweißen auszubilden.
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Der
Aufbau des Mantelrohres 1 aus einem inneren 2 und
einem äußeren Mantelrohr 3 erlaubt
in vorteilhafter Weise die Ausbildung von zwar im wesentlichen gasundurchlässigen,
aber gleichzeitig relativ leichten Mantelrohren 1. Hierbei bewirkt
das ohne Aussparungen ausgebildete innere Mantelrohr 2 einen
gasdichten Abschluss der Wabenstruktur in radiale Richtung 4,
während
das äußere Mantelrohr 3 das
innere Mantelrohr 2 und die Wabenstruktur vor mechanischen
Schädigungen
von Außen
schützt.
So ist es insbesondere möglich,
dass innere Mantelrohr 2 mit einer relativ dünnen Materialstärke auszubilden,
während
das äußere Mantelrohr 3 dicker
ist, so dass hier mechanische Schädigungen durch Einwirkungen
von Außen
wie beispielsweise durch Steinschlag oder auch durch ein abrutschendes
Werkzeug oder ähnliches
wirkungsvoll vermieden werden. So kann das Gewicht des Mantelrohres 1 im
Vergleich zu einem einlagigen ungelochten Mantelrohr mit gleichen
mechanischen Eigenschaften und gleichen Eigenschaften in Bezug auf
die Gasdichte wirkungsvoll verringert werden. Insbesondere ist es
somit erstmals gelungen, die Funktion der Gasdichtigkeit eines Mantelrohres 1 und
des mechanischen Schutzes eines Mantelrohres 1 funktional
zu trennen und so innere 2 und äußere Mantelrohre 3 vorzusehen,
die speziell auf diese Teilfunktion hin abgestimmt ausgebildet werden.
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Im
Ausführungsbeispiel
1 ist die Form der Aussparungen 6 rechteckig angegeben.
Genauso gut können
jedoch runde, ovale oder polygonale Aussparungen vorgesehen sein.
Die Aussparungen 6 sind insbesondere Öffnungen oder auch Durchbrechungen.
Ebenso ist es möglich,
dass eine Aussparung einen Bereich einer reduzierten Materialdicke darstellt.
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Es
ist auch möglich,
dass die Aussparungen deutlich kleiner oder auch größer ausgeführt sind, oder
das Teilbereiche ohne Aussparungen zwischen anderen Teilbereichen
mit Aussparungen 6 ausgebildet sind.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers 9.
Der erfindungsgemäße Wabenkörper 9 umfasst
eine Wabenstruktur 10, die für ein Fluid durchströmbare Kanäl 11 aufweist.
Diese Kanäle 11 werden
im vorliegen den Ausführungsbeispiel
durch im wesentlichen glatte metallische Lagen 12 und zumindest
teilweise strukturierte metallischen Lagen 13 gebildet.
Anders ausgebildete Wabenstrukturen 10 wie beispielsweise aus
keramischem Material extrudierte Monolithe sind ebenfalls möglich und
erfindungsgemäß. Bei Ausbildung
der Wabenstruktur 10 aus Lagen 12, 13 ist
die Erfindung nicht nur auf die hier gezeigt spiralförmige Aufwicklung
einer im wesentlichen glatten Lage 12 und einer zumindest
teilweise strukturierten Lage 13 beschränkt. Beispielsweise ist es
auch möglich,
mehrere Stapel aus im wesentlichen glatten Lagen 12 und
zumindest teilweise strukturierten Lagen 13 zu bilden und
einen oder mehrere dieser Stapel gleich oder gegensinnig zu verwinden.
Im wesentlichen glatt bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die
im wesentlichen Glattlage 12 Strukturen aufweisen kann,
deren Amplitude deutlich kleiner ist als die Strukturen der zumindest
teilweise strukturieren Lage 13.
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Der
Wabenkörper 9 weist
ein Mantelrohr 1 auf, welches ein inneres Mantelrohr 2 und
ein äußeres Mantelrohr 3 umfasst.
Erfindungsgemäß weist das äußere Mantelrohr 3 Aussparungen 6 auf,
die beispielhaft eingezeichnet sind. Das hier gezeigte Ausführungsbeispiel
zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass zwischen den Mantelrohren 2, 3 ein
Hohlraum 14 besteht, wobei das innere Mantelrohr 2 und das äußere Mantelrohr 3 durch
Abstandshalter 15 getrennt und in Verbindungsbereichen 16 fügetechnisch
miteinander verbunden sind.
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3 zeigt
schematisch ein Mantelrohr 1 umfassend ein inneres Mantelrohr 2 und
ein äußeres Mantelrohr 3.
Die Mantelrohre 2, 3 sind bei diesem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung so ausgestaltet, dass ein möglichst
geringer Abstand zwischen dem inneren Mantelrohr 2 und
dem äußeren Mantelrohr 3 besteht.
Das äußere Mantelrohr weist
Aussparungen 6 auf, die durchgezogen eingezeichnet sind.
Das innere Mantelrohr 2 weist Aussparungen 17 auf,
die gestrichelt eingezeichnet sind. Das innere Mantelrohr 2 ist
gegen das äußere Mantelrohr 3 in einem
solchen Winkel angeordnet, dass die Aussparungen 6 und
die Aussparungen 17 einander nicht überlappen. Somit liegt jeder
Aussparung 6, 17 in einem der Mantelrohre 2, 3 ein
Bereich ohne Aussparung im anderen Mantelrohr 2, 3 gegenüber. Wird
das innere Mantelrohr 2 nun mit dem äußeren Mantelrohr 3 verbunden,
insbesondere fügetechnisch
verbunden, so entsteht ein Mantelrohr 1, welches in einer
radialen Richtung 4 im wesentlichen gasundurchlässig ist.
Gleichzeitig ist das Mantelrohr 1 im Vergleich zu konventionellen
Mantelrohren deutlich leichter ausgebildet.
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4 zeigt
schematisch ein inneres 2 oder äußeres Mantelrohr 3 in
zwei verschiedenen Zuständen.
Bei der Herstellung von Wabenkörpern
ist es oft erforderlich Wabenkörper – und damit
auch Mantelrohre – von
unterschiedlichen Durchmessern herzustellen. Die vorliegende Erfindung
erlaubt es auch, Mantelrohre 1 anzugeben, die in ihrem
Durchmesser in Bereichen variabel sind und die trotzdem im wesentlichen
gasdurchlässig
und mechanisch stabil sind. Hierbei wird zunächst ein Mantelrohr 18,
welches in einem Mantelrohr 1 ein inneres 2 oder
ein äußeres Mantelrohr 3 sein
kann, in einem ersten Zustand hergestellt, welches Aussparungen 19 einer ersten
Form aufweist. Durch Verformen des Mantelrohrs 18 im ersten
Zustand in Richtung 20 wird das Mantelrohr 18 im
ersten Zustand in ein Mantelrohr 21 in zweitem Zustand überführt. Das
Mantelrohr 21 im zweiten Zustand weist Aussparungen 22 einer
zweiten Form auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurden ovale
Aussparungen 19 einer ersten Form in im wesentlichen runde
Aussparungen 22 einer zweiten Form überführt. Auch jegliche andere Formänderung
durch Überführung eines
Mantelrohrs 18 im ersten Zustand in ein Mantelrohr 21 im
zweiten Zustand ist möglich
und erfindungemäß. Insbesondere
können
so Mantelrohre 18, 20 unterschiedlicher Durchmesser
hergestellt werden. Somit kann in vorteilhafter Weise die Vorratshaltung
und die Werkzeuggestaltung in einem Betrieb zur Herstellung von
Wabenkörpern
verringert werden, da so mittels weniger Grundformen von Mantelrohren 18 im
ersten Zustand relativ viele Man telrohr 21 im zweiten Zustand
hergestellt werden können.
Es versteht sich, dass sowohl innere Mantelrohre 2 als
auch äußere Mantelrohe 3 entsprechend
hergestellt werden können.
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5 zeigt
schematisch einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wabenköpers 9.
Dieser Wabenkörper 9 umfasst
ein inneres Mantelrohr 2 und ein äußeres Mantelrohr 3,
die in Verbindungsbereichen 16 miteinander verbunden sind.
Das innere Mantelrohr 2 weist Aussparungen 6 auf.
Das äußere Mantelrohr
weist Ausprägungen 23 auf.
Unter einer Ausprägung
versteht man einen Bereich eines Mantelrohres 2, 3 in dem
der Radius des Mantelrohres 2, 3 verändert ist, also
kleiner als in den benachbarten Bereichen des Martelrohres 2, 3 ist
oder größer als
in diesen Bereichen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel haben die Ausprägungen 23 einen
größeren Durchmesser oder
einen größeren Radius
als die übrigen
Bereiche des äußeren Mantelrohres 3.
Die Ausgestaltung eines Mantelrohres 1 mit einem inneren
Mantelrohr 2 und einem äußeren Mantelrohr 3 wobei
das innere 2 oder das äußere Mantelrohr 3 Ausprägungen 23 aufweist,
ist auch unabhängig
von der Ausbildung von Aussparungen 6 im inneren 2 und/oder
dem äußeren Mantelrohr 3 möglich. Die
Ausprägungen 23 verbessern
zum einen die thermische Isolation des Wabenkörpers im Bereich der Ausprägungen 23 und
verringern somit die Wärmeabgabe
des Wabenkörpers nach
außen.
Andererseits führen
solche Ausprägungen
jedoch auch zu einer Versteifung der Folie, aus denen das jeweilige
Mantelrohr 2, 3 ausgebildet ist. Somit können bei
geeigneter Ausführung
der Ausprägungen 23 innere 2 und/oder äußere Mantelrohre 3 ausgebildet
werden, die die gleiche mechanische Stabilität wie ein entsprechendes Mantelrohr 2, 3 aus dickerem
Material ohne Ausprägungen 23 aufweist. Folglich
können
auch mit doppelten Mantelrohren 1 aus einem inneren 2 und
einem äußeren Mantelrohr 3 mit
entsprechenden Ausprägungen 23 Mantelrohre 1 hergestellt
werden, die bei gleicher Stabilität ein geringeres Gewicht aufweisen
wie entsprechenden konventionelle Mantelrohre 1.
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6 zeigt
ein entsprechend ausgebildetes Mantelrohr 1. Das innere
Mantelrohr 2 kann im vorliegenden Ausführungsbeispiel Aussparungen 6 aufweisen
oder durchgehend ohne Aussparungen ausgebildet sein. Das äußere Mantelrohr 3 weist
Ausprägungen 23 auf.
Diese Ausprägungen 23 sind
nach außen
aufgewölbt
und versteifen das äußere Mantelrohr 3.
Gleichzeitig können
die Ausprägungen 23 als Lotreservoir
dienen, wobei zumindest in einem Teil der Ausprägungen 23 Lot eingebracht
wird, welches dann bei Ineinanderschieben des inneren 2 und
des äußeren Mantelrohres 3 zu
einer wohldefinierten Anbindung der beiden Mantelrohre 2, 3 aneinander führt. So
ist es möglich,
doppelwandige Mantelrohre 1 herzustellen, die in definierten
Teilbereichen miteinander verbunden sind. So kann insbesondere das thermische
Ausdehnungsverhalten des Mantelrohres 1 sehr genau vorherbestimmt
und gelenkt werden. So können
Wabenkörper
erstellt werden, deren Mantelrohre 1 auf das jeweilige
Einsatzgebiet genau abgestimmt sind und die eine bessere Dauerhaltbarkeit aufweisen
als entsprechende konventionelle Produkte.
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7.
zeigt schematisch ein ähnliches
Bespiel eines Mantelrohres 1. Im vorliegenden Beispiel weist
das äußere Mantelrohr 3 Ausprägungen 23 auf, die
fassringartig ausgebildet sind. Die Ausprägungen 23 erfüllen im
wesentlichen dieselben Funktionen wie die oben zu 6 beschriebenen
noppenartigen Ausprägungen.
Bei Ausbildung von fassringartigen Ausprägungen 23 oder auch
noppenartigen Ausprägungen 23,
die sich vom äußeren Mantelrohr
aus nach innen erstrecken, ist es möglich, das thermische Isolationsverhalten
des Mantelrohres 1 zu verbessern, in dem der Luftspalt
den Teilbereichen ohne Ausprägungen 23 zur
Isolation genutzt wird. Dies vermindert die Wärmeabstrahlung des Wabenkörpers 9 nach
außen
und beschleunigt das Erreichen der Anspringtemperatur (Light off
Temperatur) beim Einsatz im Abgassystem eines Kraftfahrzeugs oder einer
stationären
Verbrennungskraftmaschine beim Kaltstart.
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8 zeigt
schematisch einen erfindungsgemäßen Wabenkörper 9 im
Querschnitt. Dieser Wabenkörper 9 weist
eine Wabenstruktur 10 mit Kanälen 11, die der Übersichtlichkeit
halber nur in einem Teil des Querschnitts der Wabenstruktur 10 eingezeichnet
sind, auf, die als keramisches Extrudat ausgeführt ist. Die Wabenstruktur 10 ist
in einem Mantelrohr 1 gehalten, welches ein inneres Mantelrohr 2 einer
ersten Materialstärke 24 und
ein äußeres Mantelrohr 3 einer
zweiten Materialstärke 25 umfasst.
Der Quotient der ersten Materialstärke 24 und der zweiten
Materialstärke 25 ist
kleiner als 1, insbesondere sogar kleiner als 0,5 oder sogar kleiner
als 0,2.
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Das äußere Mantelrohr 3 weist
mehrere Aussparungen 6 auf. Diese sind asymmetrisch über das äußere Mantelrohr 3 verteilt
und weisen unterschiedliche Formen auf. Neben durchgehenden Öffnungen mit
im Schnitt paralleler Berandung sind Bereiche einer verminderten
Materialstärke
mit recht- oder dreieckigem Querschnitt gezeigt. Auch andere Formen von
Aussparungen 6 oder Öffnungen
sind möglich. Die
asymmetrische Verteilung der Aussparungen 6 über das äußere Mantelrohr 3 kann
beispielsweise darin bestehen, dass in einem Bereich des äußeren Mantelrohrs 3,
welcher im Betrieb einem erhöhten
Risiko beispielsweise durch Steinschlag ausgesetzt ist, weniger
Aussparungen 6 aufweist als ein Bereich mit einem verminderten
Risiko. So könnte
beispielsweise die Unterseite eines Wabenkörpers 9 weniger Aussparungen 6 im äußeren Mantelrohr 3 aufweisen als
die Öberseite
des Wabenkörpers 9.
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Ein
erfindungsgemäßer Wabenkörper 9 weist
ein Mantelrohr 1 auf, welches im Vergleich zu üblichen
Mantelrohren gewichtsreduziert ist, aber dennoch die gleiche mechanische
Stabilität
und Gasdichte aufweist. Insbesondere können Mantelrohre 1 ausgebildet
werden, deren thermisches Ausdehnungsverhalten an den späteren Einsatz
angepasst ist.
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- 1
- Mantelrohr
- 2
- inneres
Mantelrohr
- 3
- äußeres Mantelrohr
- 4
- radiale
Richtung
- 5
- axiale
Richtung
- 6
- Aussparung
- 7
- Verbindungsbereich
- 8
- Stirnseite
- 9
- Wabenkörper
- 10
- Wabenstruktur
- 11
- Kanal
- 12
- im
wesentlichen glatte Lage
- 13
- zumindest
teilweise strukturierte Lage
- 14
- Hohlraum
- 15
- Abstandshalter
- 16
- Verbindungsbereicht
- 17
- Aussparung
- 18
- Mantelrohr
im ersten Zustand
- 19
- Aussparung
einer ersten Form
- 20
- Dichtung
- 21
- Mantelrohr
im zweiten Zustand
- 22
- Aussparungen
einer zweiten Form
- 23
- Ausprägung
- 24
- erste
Materialstärke
- 25
- zweite
Materialstärke