DE4215986A1

DE4215986A1 - Vorrichtung zur katalytischen Abgasreinigung

Info

Publication number: DE4215986A1
Application number: DE4215986A
Authority: DE
Inventors: Juergen Ing Grad Bayer; Bohumil Humpolik
Original assignee: Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Current assignee: Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Priority date: 1992-05-14
Filing date: 1992-05-14
Publication date: 1993-11-18
Also published as: CN1035894C; KR100219389B1; CN1080976A; KR940005313A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum katalytischen Entgiften von Abgasen, insbesondere für Kfz-Motoren, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der EP-A 245 737 ist bekannt, Metallträgerkörper aus glatten und gewellten Blechen herzustellen, deren Enden glatt auslaufen, wobei diese glatten Endabschnitte etwa mittig zwischen den angrenzenden Blechen verlaufen und mit ihren äußeren Enden mit einem umgebenden Mantel verlötet sind. Nachteilig ist bei einem solchen Metallträger, daß lediglich sehr schmale Bereiche der Bleche mit dem Mantel ver bunden sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung die Lötverbindung zwischen Mantel und Wabenkörper zu verstärken.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Metallträger gemäß Anspruch 1 vorge schlagen, welcher aus mehreren Lagen gewellter oder gewellter und glatter Bleche besteht, die derart verschlungen sind, daß die Enden der Bleche die Innenfläche eines umgebenden Mantels berühren, bei spielsweise gemäß EP-A 245 736 oder gemäß DE-C 40 16 276. Die ge wellten Bleche weisen erfindungsgemäß an ihren Enden glatte Ab schnitte auf, die durch das Verschlingen aufeinander zu liegen kom men, so daß im Randbereich des Metallträgerkörpers eine äußere Schicht einander überlappender Bleche ausgebildet ist. Zwischen den aufeinanderliegenden Endabschnitten verbleiben kapillare Lotspalte, die nach innen verlaufen. In axialer Richtung bilden sich zwischen den am Mantel anstoßenden Enden der Bleche, den darunterliegenden glatten Endabschnitten und dem Mantel Lotkanäle aus, die mit den ka pillaren Lotspalten verbunden sind. Während des Lötvorganges gelangt Lot in die Lotkanäle und wird durch die Kapillarwirkung in die Lotspalte gesaugt. Am Umfang des Metallträgers bildet sich somit eine Lotschicht aus, in die die Endabschnitte der Bleche eingebettet sind.

Die Länge der glatten Endabschnitte ist gemäß Anspruch 3 von der Am plitude der gewellten Bleche abhängig, sie beträgt das 8- bis 12fa che, vorzugsweise das 10fache der Amplitude, wobei dieses Maß an die geometrischen Gegebenheiten angepaßt werden kann. So wird bei Katalysatorformen, die von der runden Form abweichende Querschnitte aufweisen, die Verteilung der Enden der Bleche auf dem Umfang nicht gleichmäßig sein, so daß es notwendig ist, die glatten Endabschnitte entsprechend zu verlängern.

Eine weitere Ausgestaltung des Metallträgerkörpers sieht vor, daß die gewellten Bleche keine glatten Endabschnitte besitzen und kürzer sind als die glatten Bleche, so daß nach einem Verschlingen der Ble che lediglich die Enden der glatten Bleche am umhüllenden Mantel an liegen und mit diesem verbunden werden. Die gewellten Bleche werden durch Reibschluß zwischen den glatten Blechen gehalten und gegebe nenfalls durch ein stirnseitiges Verlöten mit diesen verbunden. Die Länge der überstehenden Abschnitte der Glattbänder beträgt etwa das 8- bis 12fache der Amplitude der gewellten Bänder.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft gemäß Anspruch 4 bis Anspruch 8 ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung zur ka talytischen Abgasreinigung. Dieses beinhaltet eine mechanische Fer tigung und einen Lötprozeß. Während der mechanischen Fertigung wer den gewellte oder gewellte und glatte Metallfolien aufeinander ge stapelt und anschließend zu einer vorbestimmten Form verschlungen. Nun muß dieser vorgefertigte Metallträgerkörper in einen Mantel ein gesetzt und belotet werden. Die Belotung erfolgt hierbei durch eine handelsübliche Lotfolie, deren Dicke vorzugsweise 0,025 mm bis 0,15 mm betragen sollte. Sie muß in geeigneter Weise mit dem Metall trägerkörper und dem Mantel in Kontakt gebracht werden. Die ein fachste Art der Belotung ist das stirnseitige Auflegen einer Lotfo lie. Dabei wird die Lotfolie nach dem Zusammenfügen von Metallträ gerkörper und Mantel auf eine oder beide Stirnseiten des Trägerkör pers aufgelegt und dort gegebenenfalls fixiert, z. B. durch Anpunk ten. Da sich die Gase, die sich während des Lötvorganges im Metall trägerkörper befinden oder bilden, durch die Erwärmung ausdehnen, ist es vorteilhaft, eine perforierte Lotfolie zu verwenden, so daß eventuell vorhandene Gase aus dem Inneren des Metallträgerkörpers entweichen können. Durch die Dicke der Lotfolie kann in gewissen Grenzen die Eindringtiefe des Lots in axialer Richtung beeinflußt werden, da durch Kapillarkräfte das Lot in die Spalte zwischen den Blechen hineingesaugt wird.

Eine weitere Möglichkeit der Belotung ist das Umhüllen des vorgefer tigten Metallträgerkörpers mit Lotfolie, wobei der gesamte Umfang des Metallträgerkörpers von Lotfolie bedeckt wird, und das gleich zeitige Einbringen von Metallträgerkörper und Lotfolie in den Man tel. Die somit zwischen Metallträgerkörper und Mantel liegende Lot folie wird beim Löten verflüssigt, so daß sich der Metallträgerkör per etwas ausdehnen und an die Innenfläche des Mantels anlegen kann. Das dadurch verdrängte Lot fließt in die Lotkanäle und in die kapil laren Lotspalte, wodurch eine gute fügetechnische Verbindung herge stellt wird. Bei dieser Art des Einbringens der Lotfolie kann der Metallträgerkörper entweder über die gesamte Länge oder lediglich in einem oder mehreren schmalen Bereichen, z. B. in der Mitte des Me tallträgerkörpers mit einer sogenannten Bauchbinde, mit Lotfolie um hüllt werden.

In einer weiteren Variante wird der Metallträgerkörper topfförmig mit einer Lotfolie umhüllt. Hierbei wird die Lotfolie auf die Stirn seite des Metallträgerkörpers aufgelegt, überstehende Teile der Lot folie werden an den Umfang des Metallträgerkörpers angelegt und ge gebenenfalls dort befestigt. Nun wird der belotete Metallträgerkör per in den Mantel eingesetzt, so daß die Lotfolie auf der Stirnseite und auf Teilen des Umfangs zwischen Metallträgerkörper und Mantel verbleibt. Das Verlöten des so beloteten Metallträgers erweist sich als besonders vorteilhaft, weil die einzelnen Blechlagen durch die umfangseitige Belotung sehr gut mit dem Mantel und durch die stirn seitige Belotung auch untereinander fest verbunden sind. Die topf förmige Lotfolie kann sowohl an nur einem Ende als auch an beiden Enden aufgebracht werden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Ausschnitt aus einem Metallträgerkörper mit Mantel,

Fig. 2 Stapel von gewellten und glatten Blechen mit glatten Endabschnitten,

Fig. 3 schematische Darstellungen der Metallträgerkörper im Mantel mit eingelegten Lotfolien.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Metallträ ger. Hierbei sind glatte und gewellte Bleche 3, 4, die mit glatten Endabschnitten 5, 5′ versehen sind, aufeinandergestapelt und gleich sinnig zu einem Metallträgerkörper 1 verschlungen. Der Metallträger körper 1 ist in den Mantel 2 eingesetzt. Die Endkanten 6 der glatten Endabschnitte 5, 5′, der glatten und gewellten Bleche 3, 4 liegen an der Innenfläche des Mantels 2 an. Zwischen den Endkanten 6, den glatten Endabschnitten 5, 5′, der darunter liegenden Blechlagen 3, 4 und dem Mantel 2 sind Lotkanäle 7 ausgebildet, die in axialer Rich tung am Umfang des Metallträgerkörpers 1 angeordnet sind und durch gehend über die gesamte Länge des Metallträgerkörpers 1 verlaufen. An die Lotkanäle 7 schließen sich kapillare Lotspalte 8 an, die zwi schen den aufeinanderliegenden glatten Endabschnitten 5, 5′ nach in nen verlaufen. Während des Lötvorganges werden die Lotkanäle 7 und die Lotspalte 8 ganz oder teilweise mit Lot gefüllt, wodurch die En den der Bleche 3, 4 untereinander und mit dem Mantel 2 fest verbun den werden.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Stapels von glatten und gewellten Blechen 3, 4. Hierbei ist die Gesamtlänge l_ges die Summe der Längen l_A und l_B, wobei die Länge l_B den Anteil der glat ten Endabschnitte 5, 5′ an der Gesamtlänge darstellt. Die Länge l_B ist abhängig von der Amplitude x der gewellten Bleche 4, es gilt an nähernd:

l_A = 10 x.

In Fig. 3 wird schematisch die unterschiedliche Anordnung der Lotfo lie 10 zwischen dem Metallträgerkörper 1 und dem Mantel 2 vor dem Verlöten dargestellt. So wird in Fig. 3a die Lotfolie 10 auf die Stirnseiten 11 des Metallträgerkörpers 1 aufgelegt. Sie berührt den Mantel 2 lediglich mit ihren Schnittkanten.

Fig. 3b zeigt einen Metallträgerkörper 1, dessen Umfang 12 voll ständig von einer Lotfolie 10 umhüllt ist, so daß diese zwischen dem Metallträgerkörper 1 und dem Mantel 2 angeordnet ist.

In Fig. 3c liegt die Lotfolie 10 ebenfalls zwischen dem Metallträgerkörper 1 und dem Mantel 2. Hierbei ist die Lotfolie 10 in form einer Bauchbinde 13 lediglich im mittleren Bereich des Me tallträgerkörpers 1 auf dessen Umfang angeordnet, so daß nach dem Verlöten auch nur dieser Bereich mit dem Mantel fügetechnisch ver bunden ist. Somit können sich die Enden des Metallträgerkörpers 1 bei thermischer Belastung in axialer Richtung ausdehnen.

Die Fig. 3d und 3e zeigen eine Anordnung der Lotfolie 10 in Topfform 14. Hierbei ist die Lotfolie 10 stirnseitig auf den Metall trägerkörper aufgebracht, wobei ein seitlich überstehender Anteil der Lotfolie 10 am Umfang des Metallträgerkörpers 1 anliegt. Je nach Anforderung kann der Rand der topfförmigen Lotfolie 14 kleinere oder größere Bereiche des Umfangs des Metallträgerkörpers 1 bedecken. Fig. 3d zeigt die Anordnung von zwei "flachen" topfförmigen Lotfo lien 14, jeweils eine an jeder Stirnseite des Metallträgerkörpers 1; Fig. 3e zeigt die Anordnung einer einzigen topfförmigen Lotfolie 14, wobei hier der Rand einen größeren Teil des Umfanges des Metall trägerkörpers 1 bedeckt.

Claims

1. Vorrichtung zum katalytischen Entgiften von Abgasen, vorzugs weise für Kfz-Motoren, mit einem Metallträgerkörper, bestehend aus mehreren Lagen gewellter oder glatter und gewellter Ble che, und einem Mantel, der den Metallträgerkörper umschließt, wobei die einzelnen Lagen mit ihren äußeren Enden am Umfang verteilt an der Innenfläche des Mantels anliegen, dadurch ge kennzeichnet, daß die Bleche (3, 4) glatte Endabschnitte (5, 5′) aufweisen, die einander überlappen und mit ihren Endkanten (6) die Innenfläche des Mantels (2) berühren und somit in Axi alrichtung verlaufende Lotkanäle (7) bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den Lotkanälen (7) nach innen verlaufende kapillare Lotspalte (8) zwischen den Endabschnitten (5, 5′) abgehen.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Länge (l_B) der glatten Endabschnitte (5, 5′) das 8- bis 12fache, vorzugsweise das 10fache der Amplitude (x) der gewellten Bleche (4) beträgt.

4. Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung nach einem der An sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot zum Ver löten der Bleche (3, 4) mit dem Mantel (2) in Form einer Lot folie (10) aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lotfolie (10) auf die Stirnseite (11) des Metallträgerkörpers (1) aufgebracht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lotfolie (10) auf den Umfang (12) des Me tallträgerkörpers (1) aufgebracht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lotfolie (10) in Form einer Bauchbinde (13) auf den Metallträgerkörper (1) aufgebracht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lotfolie (10) in Topfform (14) auf dem Me tallträgerkörper (1) aufgebracht wird.