DE102005023168B4

DE102005023168B4 - Abgasreinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102005023168B4
Application number: DE200510023168
Authority: DE
Inventors: Andrea Dr. Kaimann; Waldemar Hajok
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2025-05-20
Also published as: FR2885954A1; DE102005023168A1; FR2885954B1

Abstract

Verfahren zur Montage einer Abgasreinigungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere in Form eines Dieselpartikelfilters und/oder Katalysators mit einem Gehäuse (10), bestehend aus zwei Gehäusehalbschalen (1, 2), die zur Erhöhung der Steifigkeit quer zur Längsachse Sicken (3) oder Rippen (3) mit einem veränderlichem Querschnitt aufweisen, in einem Montagewerkzeug dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusehalbschalen (1, 2) in dem Montage werkzeug um den Monolithen mit der Matte und dem Drahtgestrick gelegt werden, wobei während des Zufahrens des Montage werkzeugs die Gehäusehalbschalen (1,2) durch die Sicken (3) oder Rippen (3) in die jeweils geforderte Position des Montage werkzeuges gebracht werden.

Description

Beschrieben wird ein Verfahren zur Montage einer Abgasreinigungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere in Form eines Dieselpartikelfilters und/oder Katalysators bestehend aus zwei Gehäusehalbschalen.
Katalysatoren und Dieselpartikelfilter sind zwei Arten von Abgasreinigungsvorrichtungen. Diese Abgasreinigungsvorrichtungen enthalten üblicherweise eine innerhalb eines Metallgehäuses befestigte monolithische Struktur, wobei zwischen der monolithischen Struktur und den Wänden des Gehäuses eine Lagerungsmatte angeordnet ist. Um Katalysatoren und Dieselpartikelfilter mit Monolithen zu fertigen ist es notwendig den Monolithen im Gehäuse gegen mechanische Beanspruchung zu schützen. Dies geschieht im Allgemeinen durch sogenannte Lagerungsmatten, gegebenenfalls in Kombination mit Drahtgestricken. Lagerungsmatten entkoppeln den Monolithen gegen das metallische Gehäuse und sorgen für die langfristige Positionierung des Monolithen im Gehäuse.
Die Schalenbauweise des Gehäuses der Abgasreinigungsvorrichtungen wird in der Regel aus einem Monolithen, einer Matte, gegebenenfalls Drahtgestricken und zwei Halbschalen hergestellt. Dieses System wird im sogenannten Canningverfahren montiert: Das Canningverfahren, also das Einpacken des Monolithen in einem Halbschalengehäuse, erfolgt mittels einer Ummantelung aus einem Drahtgestrick und/oder einer Matte. Die Ummantelung des Monolithen dient zum Schutz vor Beschädigung und zur Positionierung innerhalb der Gehäusehalbschalen. In die Gehäusehalbschalen wird der Monolith mit Matte und/oder Drahtgestricken eingelegt. Zur Aufnahme der radialen als auch der axialen Lagerkräfte, zum Ausgleich der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Gehäuses und des Monolithen sowie zum Erreichen einer ausreichenden Abdichtung zwischen der Außenseite des Monolithen und dem Gehäuse ist der Monolith mit einer Ummantelung aus einem Drahtgestrickgewebe, einer Matte oder dergleichen versehen. Der Monolith wird in die Gehäusehalbschale eingelegt und die andere Gehäusehalbschale aufgelegt. Beide Gehäusehalbschalen werden mit hydraulischen Pressen zusammengepresst und an ihren Berührungsflächen gasdicht verschweißt.

In der DE 44 39 685 A1 werden zur erhöhten Steifigkeit des Gehäusemantels Außensicken vorgesehen. Eine höhere Festigkeit eines Behälters bei gleichem Materialbedarf durch Rippen mit einem veränderlichen Querschnitt offenbart die DE 197 33 589 A1 .

Die JP 07-180 544 A zeigt ein Gehäuse für eine Abgasreinigungsvorrichtung insbesondere in Form eines Katalysators, bestehend aus zwei Gehäusehalbschalen, die quer zur Längsachse Rippen aufweisen.

Die DE 80 19 814 U1 beschreibt ein Katalysatorgehäuse mit vorgepressten Sicken. Darüber hinaus sind in der Mantelfläche des Katalysatorblockes vorgefertigte Rillen angeordnet. Die Sicken im Gehäuse und die Rillen im Katalysatorblock dienen so durch die ausfüllende keramische Masse neben ihrer Aufgabe der Abdichtung auch noch zur zusätzlichen Halterung für die Gesamtvorrichtung im Gehäuse. Die Schalenform bereitet durch die festgelegte Geometrie jedoch häufig Schwierigkeiten in der Prozesssicherheit.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine selbstkontrollierte Zentrierungsfunktion der Gehäusehalbschalen im Canningprozess zu schaffen. Die Gehäusehalbschalen werden erfindungsgemäß mit Sicken oder Rippen mit veränderlichem Querschnitt versehen. Der Querschnitt der Sicken oder Rippen wird den jeweiligen Anforderungen an das Gehäuse angepasst, wobei der Querschnitt der Sicke oder Rippe in seiner Geometrie ungleichmäßig verläuft, um die Position in der Negativform des Montage- bzw. Canningwerkzeuges zu gewährleisten. Die Negativform des Canningwerkzeuges muss den Sicken oder Rippen exakt entsprechen. Durch die jeweilig entsprechenden Negativformen werden die Gehäusehalbschalen während des Schließvorgangs automatisch im Canningwerkzeug in die richtige Position verfahren. Durch die Erfindung wird somit ein Gehäuse für eine Abgasreinigungsvorrichtung geschaffen, dessen optimierte Gehäusegeometrie zu einer größeren Prozesssicherheit führt, weil die Gehäusehalbschalen automatisch die optimale Ausrichtung innerhalb des Canningwerkzeuges einnehmen.

Im Ergebnis wird dadurch die Gefahr, dass sich die Gehäusehalbschalen während des Schließvorganges im Canningprozess verschieben, reduziert. Das vorliegende Montageverfahren ist auch bei nicht kreisförmigen Monolith-Querschnitten anwendbar. Das Gesamtsystem kann somit in ovalen, elliptischen oder ähnlichen Formen hergestellt werden, wobei das Verfahren zur Montage einer Abgasreinigungsvorrichtung in Halbschalenbauweise, bestehend aus dem System Monolith, Matte, Drahtgestrick und Gehäuse, eine prozesssichere Fertigung des Gesamtsystems unabhängig von der Querschnittsform darstellt. Das Gesamtsystem kann im Querschnitt seiner Form von der idealen Kreisform abweichen oder den kreisrunden Querschnitt aufweisen.

Zudem können die erfindungsgemäßen Gehäusehalbschalen zu einer Wanddickenreduzierung beitragen, da die Quersicken oder Rippen zu einer höheren Steifigkeit führen. Die Gehäusehalbschalen werden oben und unten bzw. jeweils seitlich positioniert.

In der Regel werden die Gehäusehalbschalen mindestens nahezu in ihre Endform vorgeformt, bevor ihre Randbereiche in ihre Verbindungslage gebracht und miteinander verbunden, insbesondere verschweißt werden. Soll ein ovaler, elliptischer oder ähnlicher Querschnitt hergestellt werden, so werden die Halbschalen mindestens in etwa in U-Form vorgebogen.

Zur besseren Positionierung der Gehäusehalbschalen im Canningwerkzeug werden die Sicken oder Rippen mit einem sich verändernden Querschnitt versehen, so dass eine selbstkontrollierte Zentrierung der jeweiligen Halbschale im Canningwerkzeug während des Schließvorgangs resultiert.

Neben der Versteifungsfunktion der Quersicken oder Rippen wird hier insbesondere die selbstkontrollierte Zentrierungsfunktion, resultierend aus der sich über ihren Verlauf verändernden Querschnittsgeometrie der Sicken oder Rippen, in den jeweiligen Werkzeughälften während des Canningprozesses hervorgehoben. Die Werkzeughälften weisen die entsprechende Negativform der Gehäusehalbschalen und damit einhergehend der jeweiligen Sicken oder Rippen auf, so dass sich die Gehäusehalbschalen während des Schließvorgangs automatisch in die richtige Position bewegen und somit die Prozesssicherheit gewährleistet ist.

Die beiden zusammengesetzten Gehäusehalbschalen weisen vor und nach einem Verschweißen keine nennenswerten inneren Spannungen auf, die eine Rückstellkraft auslösen und die Lagerspaltgenauigkeit beeinträchtigen könnten.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Abgasreinigungsgehäuse (1, 2) in perspektivischer Ansicht von oben mit Quersicken (3)
2 einen radialen Querschnitt des Abgasreinigungsgehäuses (1, 2)
3 einen axialen Längsschnitt A-A des Abgasreinigungsgehäuses (1, 2)
4 einen axialen Längsschnitt B-B des Abgasreinigungsgehäuses (1, 2)
5 eine Gehäusehalbschale (2) mit alternativer Ausführungsform der Quersicken (3) in perspektivischer Ansicht
6 eine Gehäusehalbschale (1) mit weiterer alternativer Ausführungsform der Quersicken (3) in perspektivischer Ansicht Anhand der 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gehäuses (10) einer Abgasreinigungsvorrichtung erläutert. Die Gehäusehalbschalen (1, 2) sind dicht im Überlappungsbereich (4) miteinander verbunden. Der Überlappungsbereich (4) wird entlang der Längsachse des Gehäuses (10) geschweißt. Jede der beiden Gehäusehalbschalen (1, 2) besitzt versteifend, sowie während des Canningprozesses zentrierend wirkende Sicken (3) quer zur Längsachse, wie hier dargestellt auf der Ober- (1) und Unterschale (2) des Gehäuses (10).
Den Querschnitt des Gehäuses (10), beispielhaft als elliptische Ausführungsform dargestellt, zeigt die 2.
Der axiale Schnitt A-A der 3 zeigt eine Ausführungsform der Gehäusehalbschalen (1, 2) mit Quersicken (3) und dem Überlappungsbereich (4) der beiden Gehäusehalbschalen (1, 2). Die Überlappungsbereiche (4) der Gehäusehalbschalen (1, 2) sind schweißtechnisch miteinander verbunden. Die Überlappung (4) der zu verbindenden Randbereiche lassen größere Toleranzen des Monolithen und der Gehäusehalbschalen (1, 2) ohne jeglichen Aufwand zu.
Die 4 mit dem axialen Längsschnitt B-B, zeigt die Quersicken (3) der Gehäusehalbschalen (1, 2) zueinander. In der Draufsicht wird eine Ausführungsform der sich über ihren Verlauf verändernden Querschnittsgeometrie der Sicken (3) dargestellt. Neben der Versteifungsfunktion der Quersicken (3) wird durch der sich aus über ihren Verlauf verändernden Querschnittsgeometrie der Sicken (3) eine selbstkontrollierte Zentrierungsfunktion der Gehäusehalbschalen (1, 2) während des Canningprozesses hervorgerufen. Das Canningwerkzeug weist entsprechende Negativformen der jeweiligen Sicken (3) der Gehäusehalbschale (1, 2) auf.
Dadurch bewegen sich die Gehäusehalbschalen (1, 2) während des Schließvorgangs automatisch in die richtige Position.
Weitere mögliche Ausführungsformen der Quersicken (3) zur selbstkontrollierten Positionierung im Canningwerkzeug zeigen die Gehäusehalbschalen (1, 2) der 5 und 6.

Claims

Verfahren zur Montage einer Abgasreinigungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere in Form eines Dieselpartikelfilters und/oder Katalysators mit einem Gehäuse (10), bestehend aus zwei Gehäusehalbschalen (1, 2), die zur Erhöhung der Steifigkeit quer zur Längsachse Sicken (3) oder Rippen (3) mit einem veränderlichem Querschnitt aufweisen, in einem Montagewerkzeug dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusehalbschalen (1, 2) in dem Montage werkzeug um den Monolithen mit der Matte und dem Drahtgestrick gelegt werden, wobei während des Zufahrens des Montage werkzeugs die Gehäusehalbschalen (1,2) durch die Sicken (3) oder Rippen (3) in die jeweils geforderte Position des Montage werkzeuges gebracht werden.