DE102008033795A1 - Wabenkörper, insbesondere Katalysatorkörper für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Wabenkörper, insbesondere Katalysatorkörper für Kraftfahrzeuge Download PDF

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Abstract

Wabenkörper aus lagenweise angeordneten, zumindest in Teilbereichen wellenähnlich strukturierten Blechlagen (1), die die Wände einer Vielzahl von für ein Fluid durchströmbaren Kanälen (2) bilden, wobei aus der wellenähnlichen Struktur (17) der Blechlage (1) eine Vielzahl von Mikrostrukturen (7) herausragt, die Öffnungen (8, 9, 13) und Strömungsleitflächen (12) bilden, die so gerichtet sind, dass sie Teilströme des Fluids entlang den Blechlagen (1) in benachbarte Kanäle (4) und/oder von innen nach außen und/oder umgekehrt leiten, wobei die Mikrostrukturen (7) hinsichtlich zumindest ihrer Verteilung (20), ihres Abstandes (21) oder ihrer Orientierung (22) unregelmäßig aus der wellenähnlichen Struktur (17) der Blechlage (1) herausragen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wabenkörper, insbesondere Katalysatorkörper für Kraftfahrzeuge, aus lageweise angeordneten, zumindest in Teilbereichen wellenähnlich strukturierten Blechlagen, die die Wände einer Vielzahl von für ein Fluid durchströmbaren Kanälen bilden, wobei aus der wellenähnlichen Struktur der Bleche eine Vielzahl von Mikrostrukturen herausragt, die Öffnungen und Strömungsleitflächen bilden, die so gerichtet sind, dass die Teilströme des Fluids entlang den Blechlagen von innen nach außen und/oder umgekehrt leiten.
  • Bei der Abgasbehandlung von mobilen Verbrennungskraftmaschinen, wie z. B. Otto- und Dieselmotoren, ist es bekannt, Komponenten bzw. Strukturen in der Abgasleitung anzuordnen, die eine relativ große Oberfläche bereit stellen. Diese Komponenten werden üblicherweise mit einer absorbierenden, katalytisch aktiven und/oder ähnlichen Beschichtung versehen, wobei aufgrund der großen Oberfläche der Komponenten ein inniger Kontakt mit dem vorbeiströmenden Abgas realisiert wird. Solche Komponenten sind beispielsweise Filterelemente zum Herausfiltern von im Abgas enthaltenen Partikeln, Adsorber zum zumindest zeitlich begrenzten Speichern von im Abgas enthaltenen Schadstoffen (z. B. NOx), katalytische Konverter (z. B. 3-Wege-Katalysatoren, Oxidationskatalysatoren, Reduktionskatalysatoren etc.), Diffusoren zur Strömungsbeeinflussung bzw. Verwirbelung des hindurchströmenden Abgases, oder auch Heizelemente, die gerade nach dem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine das Abgas auf eine vorgegebene Temperatur erwärmen.
  • Im Hinblick auf die Einsatzbedingungen im Abgassystem eines Automobils haben sich grundsätzlich folgende Trägersubstrate bewährt: keramische Wabenkörper, extrudierte Wabenkörper und Wabenkörper aus Metallfolien. Aufgrund der Tatsa che, dass diese Trägersubstrate an ihre Funktionen stets anzupassen sind, sind hochtemperaturfeste und korrosionsbeständige Blechfolien besonders gut geeignet, als Ausgangsmaterial zu dienen.
  • Es ist bekannt Wabenkörper, mit einer Mehrzahl von zumindest teilweise strukturierten Blechfolien herzustellen, die anschließend in ein Gehäuse eingebracht werden und somit einen Trägerkörper bilden, der sich mit einer oder mehreren der oben genannten Beschichtungen versehen lässt. Die zumindest teilweise strukturierten Blechfolien werden dabei so angeordnet, dass im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Kanäle gebildet sind. Um dies zu gewährleisten, ist beispielsweise ein Teil der Blechfolien mit einer Primärstruktur bzw. Oberflächenstruktur versehen, welche sich unter anderem durch eine regelmäßige, sich wiederholende Struktur auszeichnet, insbesondere eine Art Sinus-Wellung, eine Sägezahn-Struktur, eine Rechteck-Wellung, eine Dreieck-Wellung, eine Omega-Wellung oder dergleichen. Diese mit einer Primärstruktur versehenen Blechfolien werden dann (gegebenenfalls abwechselnd mit glatten Zwischenlagen) aufeinander gestapelt, miteinander verbunden und in ein Gehäuse eingefügt. Auf diese Weise ist ein Wabenkörper gebildet, der im Wesentlichen zueinander parallele Kanäle aufweist.
  • Weiter ist bekannt, eine zweite kleinere Mikrostruktur in derartige Blechfolien einzubringen, die insbesondere verhindern soll, dass sich unmittelbar nach Eintritt des Abgases in den Wabenkörper eine laminare Strömung ausbildet, die einen Gasaustausch von im Zentrum eines solchen Kanals liegenden Bereichen des Teilabgasstroms zu den z. B. katalytisch aktiven Kanalwandbereichen behindert. Diese Sekundärstruktur bzw. Mikrostruktur stellt demnach Anströmflächen bereit, die eine Art Verwirbelung der Teilabgasströme im Inneren eines solchen Kanals zur Folge haben. Dies führt zu einer intensiven Mischung der Teilabgasströme selbst, so dass ein inniger Kontakt der im Abgas enthaltenen Schadstoffe mit der Kanalwand gewährleistet ist. Weiterhin ist es möglich, durch derartige Sekundärstrukturen Strömungspassagen quer zum Kanal zu bilden, die einen Gasaustausch von Teilabgasströmen in benachbarten Kanälen ermöglicht. Aus diesem Grund sind Sekundär- oder Mikrostrukturen bekannt, die beispielsweise Leitflächen, Mikrostrukturen, Noppen, Vorsprünge, Flügel, Laschen, Löcher oder ähnliches umfassen. Insofern ergibt sich eine deutlich erhöhte Variationsvielfalt bei der Herstellung solcher metallischer Wabenkörper gegenüber solchen aus keramischem Material, da hier eine solch komplexe Kanalwand nicht bzw. nur mit besonders hohem technischen Aufwand realisiert werden kann.
  • Gleichwohl besteht der Wunsch, hier weitere Verbesserungen bei der Strömungsführung, der Vermeidung von so genannten „hot spots” und/oder der katalytisch motivierten Umwandlung sowie Ablagerung von Bestandteilen im Abgas zu erreichen.
  • Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik angesprochenen Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere einen Wabenkörper, insbesondere Katalysatorkörper für Kraftfahrzeuge, anzugeben, in dem laminare Grenzschichten wirkungsvoll aufgelöst werden, sich nicht wieder neu bilden und der eine gleichmäßige Strömungsverteilung und -geschwindigkeit über den Querschnitt zu erreichen gestattet, ohne dass sich erneut eine strukturierte, ungestörte Strömung über die Länge des Wabenkörpers aufbaut.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch einen Wabenkörper mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen einzeln angeführten Merkmale können beliebig miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, erläutert ebenfalls besonders bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Der erfindungsgemäße Wabenkörper, insbesondere Katalysatorkörper für Kraftfahrzeuge, aus lageweise angeordneten, zumindest in Teilbereichen wellenähnlich strukturierten Blechlagen, die die Wände einer Vielzahl von für ein Fluid durchströmbaren Kanälen bilden, wobei aus der wellenähnlichen Oberflächenstruktur der Bleche eine Vielzahl von Mikrostrukturen herausragt, die Öffnungen und Strömungsleitflächen bilden. Diese Mikrostrukturen sind so gerichtet, dass die Teilströme des Fluids entlang den Blechlagen in benachbarten Kanälen und/oder von innen und außen und/oder umgekehrt leiten, umfasst also Mikrostrukturen, die hinsichtlich ihrer Verteilung, ihres Abstandes, ihrer Orientierung unregelmäßig aus der wellenähnlichen Oberflächenstruktur der Bleche herausragen und sich gegebenenfalls in ihrer Art und Form unregelmäßig unterscheiden.
  • Unter dem Begriff „Mikrostrukturen” sind insbesondere auch Ausstülpungen, Umfalzungen, Aufbiegungen oder dergleichen zu verstehen, die in der Regel in bzw. auf den Blechlagen lokal begrenzt sind. Die Mikrostrukturen können beispielsweise Noppen, Flügel, Kanten oder ähnliche Formen bilden. Die Mikrostrukturen dienen der Beeinflussung der an der Oberfläche der Blechlagen in den Kanälen entlang geführten Fluidströmung, so dass Verwirbelungs- bzw. Beruhigungszonen entstehen, in denen eine Art turbulente Strömung oder eine reduzierte Strömungsgeschwindigkeit bezüglich des Fluids erzeugt wird.
  • „Verteilung” meint insbesondere die gemittelte Anzahl der Mikrostrukturen bezogen auf eine Referenzfläche der Blechlage. Der „Abstand” der Mikrostrukturen wird insbesondere im Kanal in Kanalverlaufs- und/oder Strömungsrichtung des Abgases bestimmt. Mit „Orientierung” der Mikrostrukturen wird angesprochen, dass die Mikrostrukturen nicht-symmetrisch geformt und/oder (zur Struktur) an geordnet sind, wobei diese Lage variiert wird. Mit „Art” der Mikrostrukturen sind die Grundformen angesprochen (Anzahl der Flächen, Schlitze, Öffnungen, Kanten, ...) und die „Form” bezieht sich insbesondere auf die geometrischen Abmaße.
  • Zwischen jeder wellenähnlich strukturierten Blechlage kann eine glatte Blechlage angeordnet sein, an der die Wellenberge und Wellentälern der wellenähnlich strukturierten Blechlage beispielsweise durch Löten befestigt sind.
  • Auch diese glatten Blechlagen können mit unregelmäßig angeordneten Mikrostrukturen versehen sein, so dass ein Fluidaustausch nicht nur zwischen den Kanälen einer wellenähnlich strukturierten Blechlage sondern auch zwischen den Kanälen der lagenweise angeordneten, wellenähnlich strukturierten Blechlagen stattfindet. Alternativ und/oder kumulativ können auch Löcher vorgesehen sein.
  • In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Mikrostrukturen aus quer zur Kanalrichtung angeordneten Schlitzen und dazwischen eingedrückten Leitflächen bildenden Einstülpungen bestehen, wobei die Einstülpungen mit den wellenähnlichen Strukturen der Blechlagen unterschiedlich große Öffnungen bilden können. Dabei sind entweder jeweils zwei große Öffnungen und zwei kleine Öffnungen benachbarter Einstülpungen einander zugewandt oder jeweils eine große Öffnung und eine kleine Öffnung benachbarte Einstülpungen einander zugewandt.
  • Die Zuordnung der großen und kleinen Öffnungen ist über die Länge der Kanäle dabei unregelmäßig und zufällig, so dass sich keine gleichmäßigen Strömungen ausbilden können.
  • Grundsätzlich ist auch möglich, dass ein Teil der Mikrostrukturen sich über die Struktur hinweg erstrecken, also zum Beispiel über mindestens einen Wellenberg hinweg.
  • Zusätzlich können die Einstülpungen unter einem kleine Winkel bezogen auf die Kanäle verlaufend angeordnet sein, wobei die Winkel gleichgerichtet oder entgegengesetzt gerichtet in unregelmäßiger Abfolge vorgesehen sein können. Auch dies trägt dazu bei, dass sich erneut eine strukturierte, ungestörte Strömung über die Länge des Wabenkörpers aufbaut.
  • Bei einer anderen Ausführungsform der Mikrostrukturen ist vorgesehen, dass sie aus quer zur Kanalrichtung und sich daran anschließend in Kanalrichtung angeordneten Schlitzen sowie ein- oder ausgebogenen, Leitflächen bildenden Lappen bestehen. Diese Ausführungsform lässt sich in unregelmäßiger Abfolge und Anordnung mit durch Einstülpungen gebildeten Mikrostrukturen kombinieren.
  • Um eine zusätzliche Inhomogenität der Fluidströmung über die Länge des Wabenkörpers hervorzurufen, können die wellenähnlichen Strukturen der Blechlagen in Kanalrichtung ein- oder mehrfach abgewinkelt, insbesondere zickzackförmig oder wellenförmig verlaufend abgewinkelt sein.
  • Diese Mikrostrukturen ragen erfindungsgemäß, wie bereits erwähnt, hinsichtlich ihrer Verteilung, ihres Abstandes, ihrer Orientierung unregelmäßig aus der wellenähnlichen Oberflächenstruktur der Bleche heraus und können sich auch in ihrer Art und Form unregelmäßig unterscheiden. Damit ist gemeint, dass die vorstehend definierten Mikrostrukturen untereinander kombinierbar sind. Das heißt mit anderen Worten, dass sie auf der wellenähnlichen Struktur hinsichtlich ihrer Art und Form unregelmäßig angeordnet sind und zusätzlich hinsichtlich ihrer Verteilung, ihres Abstandes, ihrer Orientierung unregelmäßig aus der wellenähnlichen Oberflächenstruktur der Bleche herausragen.
  • Im Gegensatz zu der Verteilung, des Abstandes, der Orientierung der bekannten Mikrostrukturen, die gleichmäßig und symmetrisch aus der wellenähnlichen Oberflächenstruktur der Bleche herausragen und hinsichtlich ihrer Art und Form immer gleichartig in der wellenähnlichen Oberflächenstruktur ausgebildet sind, wird hier eine unregelmäßige, das heißt insbesondere stark variierende oder sogar zufällige, Verteilung, Orientierung und des Abstandes gewählt. Sie unterscheiden sich gegebenenfalls auch hinsichtlich ihrer Art und Form in unregelmäßiger Weise, das heißt, sie sind hinsichtlich ihrer Art und Form unregelmäßig und beliebig kombiniert. Ganz besonders bevorzugt ist, dass zumindest 3 verschiedene Mikrostrukturen bei einer Blechlage vorgesehen sind, insbesondere zumindest 5 verschiedene. Diese mehreren Arten/Formen von Mikrostrukturen sind nun bevorzugt auch wenigstens hinsichtlich ihrer Verteilung, Orientierung und ihres Abstandes stark variierend vorgesehen, wobei z. B. höchstens zwei oder einer der vorhergehenden Parameter bezogen auf eine Blechfolie konstant ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich in den Kanälen der Blechlagen keine laminaren Grenzschichten aufbauen können, die die angestrebte Wirkung des Wabenkörpers, insbesondere die Katalysatorwirkung beeinträchtigen könnten. Vielmehr wird die Strömungsverteilung und -geschwindigkeit über den Querschnitt des Wabenkörpers in unregelmäßiger Weise immer wieder gestört, so dass sich keine strukturierte, ungestörte Strömung aufbauen kann.
  • Hierdurch wird (auch in Verbindung mit einer geringen Dicke der verwendeten Bleche) erreicht, dass eine Umsetzung der im Abgas enthaltenen Schadstoffe nahezu unverzüglich nach dem Start des Motors erfolgt. Dies geschieht mit einer besonders hohen Effektivität, da dünne Blechlagen eine sehr geringe oberflächenspezifische Wärmekapazität aufweisen, so dass dem vorbeiströmenden Abgas relativ wenig Wärme entzogen wird bzw. die Blechlagen selbst relativ schnell eine Temperaturerhöhung erfahren. Das ist deshalb wichtig, weil die im Abgassystem eingesetzten katalytisch aktiven Beschichtungen erst ab einer bestimmten Anspringtemperatur mit der Umsetzung der Schadstoffe beginnen, die etwa bei Temperaturen von 230°C bis 270°C liegt. Mit dem Ziel, bereits nach wenigen Sekunden die Schadstoffe mit einer mindestens 98%igen Effektivität umzusetzen, werden Blechlagen eingesetzt, die eine Foliendicke beispielsweise kleiner 60 μm oder sogar kleiner 40 μm haben.
  • Die Blechlagen weisen die wellenähnliche Struktur auf. Hiermit ist gemeint, dass die Blechlagen selbst nicht eben sind, sondern eine übergeordnete Struktur aufweisen. Bekanntermaßen sind Bleche, die als Trägerkörper für katalytisch aktives Material im Abgassystem von Automobilen eingesetzt werden, mit einer Oberflächenstruktur versehen, die eine Vielzahl von Kanälen bildet, wenn diese Bleche mit anderen Blechen zu einem Trägerkörper zusammengesetzt sind. Üblicherweise sind diese Oberflächenstrukturen wellenartig oder auch zickzackförmig ausgeführt. Bei den Wellenformen haben sich beispielsweise eine Art sinusförmige Wellung oder eine omegaförmige Wellung besonders bewährt. Diese Oberflächenstrukturen erstrecken sich in der Regel über die gesamte Länge des Wabenkörpers. Die Oberflächenstruktur dient dazu, für ein Fluid durchströmbare Kanäle in einer axialen Richtung des Trägerkörpers zu bilden, während die Mikrostruktur eine Beeinflussung der Strömung im Inneren dieser durch die Oberflächenstruktur gebildeten Kanäle bewirken soll. Je nach Form des Kanals kann sich die Mikrostruktur von einer beliebigen Stelle aus in den Innenbereich hinein erstrecken, also sowohl von einer Grundfläche sowie von den Seitenflächen oder auch von einem Deckbereich.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders be vorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung zeigen, auf diese jedoch nicht beschränkt ist. In der Zeichnung zeigt schematisch:
  • 1: eine perspektivische Vorderansicht eines Wabenkörpers,
  • 2: eine Detailansicht einer ersten Ausführungsform von Mikrostrukturen in einer wellenähnlich strukturierten Blechlage,
  • 3: eine zweite Ausführungsform einer Mikrostrukturanordnung in einer wellenähnlich strukturierten Blechlage,
  • 4: eine dritte Ausführungsform einer Mikrostrukturanordnung in einer wellenähnlich strukturierten Blechlage,
  • 5: eine vierte Ausführungsform einer Mikrostruktur in einer wellenähnlich strukturierten Blechlage,
  • 6: eine fünfte Ausführungsform einer Mikrostrukturanordnung in einer wellenähnlich strukturierten Blechlage,
  • 7: eine sechste Ausführungsform einer Mikrostruktur in einer wellenähnlich strukturierten Blechlage,
  • 8: eine siebte Ausführungsform einer Mikrostrukturanordnung in einer wellenähnlich strukturierten Blechlage, und
  • 9: eine perspektivische Darstellung zweier Blechlagen mit Mikrostrukturen.
  • Gemäß 1 besteht der erfindungsgemäße Wabenkörper 14 aus wellenähnlich strukturierten, Kanäle 4 bildenden strukturierten Blechlagen 1, die durch glatte Blechlagen 3 voneinander getrennt sind. Die Wellentäler und Wellenberge der wellenähnlich strukturierten Blechlagen 1 sind punktweise oder über die ganze Länge des Wabenkörpers 14 mit den glatten Blechlagen 3, beispielsweise durch Löt- und/oder Diffusionsverbindungen, verbunden. Der Wabenkörper 14 aus den wellenähnlich strukturierten Blechlagen 1, mit den Kanälen 2 und den glatten Blechlagen 3 ist in einem Gehäuse 15 angeordnet und kann einen Katalysatorkörper für Kraftfahrzeuge darstellen, wenn die Oberflächen der Blechlagen 1, 2 mit einem geeigneten Katalysator beschichtet sind. Die Kanäle 4 erstrecken sich dabei bevorzugt von einer Stirnseite 16 des Wabenkörpers 14 bis hin zur anderen Stirnseite.
  • Die wellenähnlich strukturierten Blechlagen 1 bilden die Wände einer Vielzahl von für ein Fluid durchströmbare Kanäle 4, wobei aus der wellenähnlichen Oberflächenstruktur der Blechlagen 1 eine Vielzahl von Mikrostrukturen 7 herausragt, die in den nachfolgenden Figuren schematisch dargestellt sind und die Öffnungen 8, 9, 13 und Strömungsleitflächen 12 bilden, die so gerichtet sind, dass die Teilströme des Fluids entlang den Blechlagen 1, 2 in benachbarte Kanäle 4 und/oder von innen nach außen und/oder umgekehrt leiten, wobei die Mikrostrukturen 7 hinsichtlich ihrer Verteilung, ihres Abstandes, ihrer Orientierung unregelmäßig aus der wellenähnlichen Oberflächenstruktur der Blechlagen 1 herausragen und sich in ihrer Art und Form unregelmäßig unterscheiden.
  • In den 2 bis 10 ist von der wellenähnlich strukturierten Blechlage 1 nur jeweils ein Wellenberg 19 dargestellt, in die quer zur Kanalrichtung 26 angeordnete Schlitze 5, 6 eingebracht sind. Dazwischen sind Strömungsleitflächen 12 bildende Einstülpungen vorgesehen, die unterschiedlich große Öffnungen 8, 9 bilden.
  • Aus der 2 ergibt sich eine wellenähnlich strukturierten Blechlagen 1 erkennen, wobei die darin gebildeten Kanäle 4 abgewinkelt verlaufen, wobei diese Umlenkung 18, wie dargestellt, in einem stumpfen Winkel versehen, mit einem Bogen ausgeführt, zickzackförmig gestaltet oder wellenförmig verlaufen kann. Die Mikrostruktur 7 ist hierbei zentrisch zum Verlauf des Wellenberges 19 der Struktur 17 eingebracht und Sie erstreckt sich etwa bis zu 60% der Tiefe de Struktur 17, so dass z. B. deren zum Wellenberg parallel verlaufende Kanten auf der Hälfte der Strukturhöhe positioniert sind. Damit liegen die Mikrostruktur 7 parallel und die sie begrenzenden ersten Schlitze 5 und zweiten Schlitze 6 sowie Öffnungen 8 senkrecht zur Strömungsrichtung des Abgases. Damit ist ein geringer Strömungswiderstand erreicht.
  • In 3 ist eine weitere Ausführungsform der Mikrostrukturen 7 in der Blechlage 1 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform weist ein Wellenberg 19 eine in Kanalrichtung verlaufende erste Kante 10 und eine davon ausgehend, schräg zur Kanalrichtung verlaufende zweite Kante 11 auf, wodurch es möglich, Strömungsleitflächen 12 bildende Lappen nach innen oder außen aus dem Blech 1 herauszubiegen. Bevorzugt ist eine Orientierung der Strömungsleitflächen 12 in verschiedene Richtungen, so dass also z. B. in Strömungsrichtung des Abgases gesehen die zweite Kante 11 der Strömungsleitflächen 12 vorangeht oder nachläuft.
  • Die in der 4 dargestellte Abwandlung der Mikrostruktur 7 aus 3 unterscheidet sich beispielsweise durch den Grad der Umbiegung der Strömungsleitflächen 12, darin, dass die zweite Kante 11 nun senkrecht zur Kanalrichtung verläuft und die erste Kante 10 nicht mittig zum Wellenberg 19 angeordnet ist.
  • Gemäß 5 sind Mikrostrukturen 7 in etwa zentrisch zum Wellenberg 19 angeordnet, wobei jeweils eine große erste Öffnung 8 und eine kleine zweite Öff nung 9 benachbarter Einstülpungen einander zugewandt. Mit anderen Worten hat die Mikrostruktur 7 einen in etwa trapezförmigen Querschnitt, wobei bei benachbarten Mikrostrukturen eine gleichartig ausgerichtet Anordnung vorgesehen ist.
  • Dies ist in der Variante nach 6 nicht der Fall, denn hier sind jeweils zwei große Öffnungen 8 und zwei kleine Öffnungen 9 benachbarter Einstülpungen einander zugewandt (entgegengesetzt ausgerichtete Anordnung).
  • Die 7 und 8 zeigen nun Ausgestaltungen von Mikrostrukturen, die zur Kanalrichtung 26 mit einem Winkel 25 angeordnet haben und demnach eine erkennbare Orientierung 22 aufweisen. In der Variante nach 7 erstrecken sich die Mikrostrukturen 7 in einer zueinander parallelen Weise über den Wellenberg 19 hinweg. Dies ist in 8 anderes, hier wird eine spiegelbildliche Orientierung 22 benachbarter Mikrostrukturen 7 (sogar mit unterschiedlichen ersten und zweiten Öffnungen 6, 5) gezeigt.
  • Selbstverständlich kann die Ausführungsform gemäß 4 auch die Ausführungsform gemäß 2 und 3 umfassen.
  • Alle in den 2 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiele lassen sich erfindungsgemäß hinsichtlich ihrer Verteilung, ihres Abstandes, ihrer Orientierung unregelmäßig auf der wellenähnlichen Struktur der strukturierten Blechlagen 1 und auch der glatten Blechlagen 3 verteilen, wobei sie sich in ihrer Art und Form zusätzlich noch unregelmäßig unterscheiden, wie es in 9 angedeutet ist. Die verschiedenen Mikrostrukturen 7 sind im Hinblick auf die Kanalrichtung 26 und/oder die Strömungsrichtung 24 des Abgases stark variierend ausgeführt, so dass zum Beispiel ein Teilgasstrom beim Durchströmen des Wabenkörpers 14 zumindest hinsichtlich Verteilung, Abstand, Orientierung, Art und/oder Form fünf oder sogar acht verschiedene Mikrostrukturen 7 passiert.
  • Die Verteilung 20 meint insbesondere die gemittelte Anzahl der Mikrostrukturen 7 bezogen auf eine Referenzfläche 23 der Blechlage 1, 3. Der Abstand 21 der Mikrostrukturen 7 wird insbesondere im Kanal 4 in Kanalrichtung 26 und/oder Strömungsrichtung 24 des Abgases bestimmt.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, es sind vielmehr zahlreiche Abwandlungen der Erfindung im Rahmen der Patentansprüche möglich. Insbesondere sind sehr viele Abwandlungen der Mikrostrukturen und der wellenähnlich strukturierten Blechlagen möglich, die alle miteinander kombinierbar sind, wobei die Mikrostrukturen hinsichtlich ihrer Verteilung, ihres Abstandes, ihrer Orientierung unregelmäßig aus der wellenähnlichen Oberflächenstruktur der Blechlagen herausragen und sich in ihrer Art und Form unregelmäßig unterscheiden.
  • Selbstverständlich können die Blechlagen auch mit anderen Materialien verarbeitet werden, insbesondere mit metallischen Vliesen oder dergleichen. Folglich kann der Wabenkörper auch einen Partikelabscheider, einen Adsorber, einen Heizer oder ein anderes Bauteil einer Abgasreinigungsanlage einer mobilen Verbrennungskraftmaschine darstellen.
  • 1
    strukturierte Blechlage
    2
    Kanäle
    3
    glatte Blechlage
    4
    Gehäuse
    5
    erster Schlitz
    6
    zweiter Schlitz
    7
    Mikrostruktur
    8
    erste Öffnung
    9
    zweite Öffnung
    10
    erste Kante
    11
    zweite Kante
    12
    Strömungsleitfläche
    13
    Durchgang
    14
    Wabenkörper
    15
    Gehäuse
    16
    Stirnseite
    17
    Struktur
    18
    Umlenkung
    19
    Wellenberg
    20
    Verteilung
    21
    Abstand
    22
    Orientierung
    23
    Referenzfläche
    24
    Strömungsrichtung
    25
    Winkel
    26
    Kanalrichtung

Claims (10)

  1. Wabenkörper aus lagenweise angeordneten, zumindest in Teilbereichen wellenähnlich strukturierten Blechlagen (1), die die Wände einer Vielzahl von für ein Fluid durchströmbaren Kanälen (2) bilden, wobei aus der wellenähnlichen Struktur (17) der Blechlage (1) eine Vielzahl von Mikrostrukturen (7) herausragt, die Öffnungen (8, 9, 13) und Strömungsleitflächen (12) bilden, die so gerichtet sind, dass sie Teilströme des Fluids entlang den Blechlagen (1) in benachbarte Kanäle (4) und/oder von innen nach außen und/oder umgekehrt leiten, wobei die Mikrostrukturen (7) hinsichtlich zumindest ihrer Verteilung (20), ihres Abstandes (21) oder ihrer Orientierung (22) unregelmäßig aus der wellenähnlichen Struktur (17) der Blechlage (1) herausragen.
  2. Wabenkörper nach Patentanspruch 1, wobei sich zumindest ein Teil der Mikrostrukturen (7, 8, 9, 12, 13) in ihrer Art und/oder Form unregelmäßig unterscheiden.
  3. Wabenkörper nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei zwischen jeder wellenähnlich strukturierten Blechlage (1) eine glatte Blechlage (3) angeordnet ist.
  4. Wabenkörper nach Patentanspruch 3, wobei die glatten Blechlagen (3) ebenfalls mit unregelmäßig angeordneten Mikrostrukturen (7, 8, 9, 12, 13) versehen sind.
  5. Wabenkörper nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei zumindest ein Teil der Mikrostrukturen (7) aus quer zur Kanalrichtung angeordneten Schlitzen (5, 6) und dazwischen eingedrückten Strömungsleitflächen (12) bildenden Einstülpungen bestehen, die unterschiedliche große Öffnungen (8, 9) aufweisen.
  6. Wabenkörper nach Patentanspruch 5, wobei jeweils zwei große Öffnungen (8) und zwei kleine Öffnungen (9) benachbarte Einstülpungen einander zugewandt sind.
  7. Wabenkörper nach Patentanspruch 5, wobei jeweils eine große Öffnung (8) und eine kleine Öffnung (9) benachbarte Einstülpungen einander zugewandt sind.
  8. Wabenkörper nach einem der Patentansprüche 5 bis 7, wobei die Einstülpungen unter einem kleinen Winkel (25) bezogen auf die Kanäle (2) verlaufend angeordnet sind.
  9. Wabenkörper nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei zumindest ein Teil der Mikrostrukturen (7) aus quer zur Kanalrichtung (26) und in Kanalrichtung (26) angeordneten Schlitze (10, 11) und ein- und/oder ausgebogenen Strömungsleitflächen (12) bildenden Lappen bestehen.
  10. Wabenkörper nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die wellenähnlichen Strukturen (17) der Blechlagen (1) in Kanalrichtung (26) abgewinkelt sind.
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DE102020215264A1 (de) 2020-12-03 2022-06-09 Vitesco Technologies GmbH Katalysator zur Abgasnachbehandlung
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