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Gegenstand der Erfindung ist eine
Abgasnachbehandlungseinheit mit einer Wabenstruktur und Anschlussmitteln.
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Bei weltweit steigenden Zulassungszahlen von
Automobilen sind in einer Vielzahl von Ländern zur Verringerung der
Luftverschmutzung durch Automobile gesetzliche Abgasgrenzwerte eingeführt worden,
die die Zusammensetzung des durch die Automobile emittierte Abgas
erfüllen
muss. Die hierzu nötige
Verringerung der Emission von schädlichen Bestandteilen erfolgt
durch den Einsatz von Edelmetallkatalysatoren, die gute Umsetzungsraten
bei relativ niedrigen Umsetzungstemperaturen zu ermöglichen. Eine
effektive Umsetzung beruht ferner auf einer möglichst großen Reaktionsoberfläche, die
bereitgestellt werden muss. Hierbei hat es sich im Automobilbau
weitestgehend durchgesetzt, Wabenkörper als Katalysator-Trägerkörper einzusetzen.
Wabenkörper weisen
eine Vielzahl von für
ein Fluid beströmbaren oder
durchströmbaren
Hohlräumen
wie zum Beispiel Kanäle
auf und lassen sich als keramischer Monolith oder als metallische
Struktur ausbilden.
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Man unterscheidet vor allem zwei
typische Bauformen für
metallische Wabenkörper.
Eine frühe Bauform,
für die
die
DE 29 02 779 A1 typische
Beispiele zeigt, ist die spiralige Bauform, bei der im wesentlichen
eine glatte und eine gewellte Blechlage aufeinandergelegt und spiralförmig aufgewickelt
werden. Bei einer anderen Bauform wird der Wabenkörper aus
einer Vielzahl von abwechselnd angeordneten glatten und gewellten
oder unterschiedlich gewellten Blechlagen aufgebaut, wobei die Blechlagen zunächst einen
oder mehrere Stapel bilden, die mit einander verschlungen werden.
Dabei kommen die Enden aller Blechlagen außen zu liegen und können mit
einem Gehäuse
oder Mantelrohr verbunden werden, wodurch zahlreiche Verbindungen
entstehen, die die Haltbarkeit des Wabenkörpers erhöhen. Typische Beispiele dieser
Bauformen sind in der
EP
0 245 737 B1 oder der WO 90/03220 beschrieben. Auch seit
langem bekannt ist es, die Blechlagen mit zusätzlichen Strukturen auszustatten,
um die Strömung
zu beeinflussen und/oder eine Quervermischung zwischen den einzelnen
Strömungskanälen zu erreichen.
Typische Beispiele für
solche Ausgestaltungen sind die WO 91/01178, die WO 91/01807 und
die WO 90/08249. Schließlich
gibt es auch Wabenkörper
in konischer Bauform, gegebenenfalls auch mit weiteren zusätzlichen
Strukturen zur Strömungsbeeinflussung.
Ein solcher Wabenkörper
ist beispielsweise in der WO 97/49905 beschrieben. Darüber hinaus
ist es auch bekannt, in einem Wabenkörper eine Aussparung für einen
Sensor freizulassen, insbesondere zur Unterbringung einer Lambdasonde.
Ein Beispiel dafür
ist in der
DE 88 16
154 U1 beschrieben.
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Solche Wabenkörper werden oftmals in einem
Abgasstrang eingesetzt, wobei sie zwei Stirnflächen aufweisen und das Abgas
durch die eine Stirnfläche
in den Wabenkörper
hinein- und durch die andere Stirnfläche aus dem Wabenkörper hinausströmt. Steht
zum Einbau des Wabenkörpers
nur sehr wenig Platz zur Verfügung,
soll aber gleichzeitig ein motornaher Einbau erfolgen, so ist es
zweckmässig,
einen Wabenkörper
zu verwenden, bei dem das Abgas durch eine einzige Stirnfläche sowohl
in den Wabenkörper
hinein- als auch aus diesem herausströmt. Hierbei sind also innerhalb
des Wabenkörpers
zwei getrennte Strömungsbereiche
ausgebildet. Ein Wabenkörper
mit zwei konzentrischen Strömungsbereichen
zum Einsatz in mehrsträngigen
Abgassystemen, bei denen die Bereiche gleichsinnig, also in der
gleichen Strömungsrichtung
wechselweise von Abgas durchströmt
werden, ist beispielsweise aus der
US
6,156,278 bekannt. Diese Strömungsbereiche sind durch ein
zwischen den Bereichen liegendes Rohr getrennt. Ein solcher Wabenkörper ist
sehr aufwendig herzustellen, zudem verschlechtert das zusätzliche
Rohr die thermischen Eigenschaften des Wabenkörpers wie das Aufheiz- und
das Wärmeabstrahlverhalten.
Aus der
EP 0 835 366
B1 wiederum ist es bekannt, einen Wabenkörper mit
mindestens einer ebenen stirnseitig nahezu dichtend angeordneten
Trennwand zu versehen und so einen Wabenkörper mit zwei Teilbereichen
mit halbkreisförmigem Querschnitt
zum Einsatz in mehrsträngigen
Abgassystemen zur Verfügung
zu stellen.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine einfach herzustellende Abgasnachbehandlungseinheit
anzugeben, die preiswert herzustellen ist und eine gute Dauerhaltbarkeit
unter thermischen Wechselbelastungen aufweist, aber dennoch unter
ungünstigen
Raumverhältnissen
platzsparend angeordnet werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch
eine Abgasnachbehandlungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Eine erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungseinheit
weist eine erste, im wesentlichen homogen strukturierte Stirnfläche, eine
zweite Stirnfläche und
eine sich zwischen der ersten und der zweiten Stirnfläche erstreckende
für Abgas
durchströmbare Wabenstruktur
in einem Mantelrohr auf. An die erste Stirnfläche sind Anschlussmittel zumindest
nahezu dichtend angeschlossen, durch die das Abgas in einen inneren
Hinströmbereich
der Wabenstruktur einströmen
kann, wobei es nach Umlenkung hinter der zweiten Stirnfläche durch
einen äußeren Rückströmbereich
außerhalb
der Anschlussmittel zurückströmen kann.
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Eine solche Abgasnachbehandlungseinheit kann
vorteilhafterweise bei kleinen zur Verfügung stehenden Räumen eingesetzt
werden. Durch die erste Stirnfläche strömt sowohl
das zu behandelnde Abgas in die Wabenstruktur hinein, als auch hinaus. Die
Anschlussmittel sind so ausgebildet, dass der Hinströmbereich
innerhalb des Rückströmbereichs konzentrisch
oder exzentrisch angeordnet ist. Eine homogene Struktur der ersten
Stirnfläche
bedeutet insbesondere, dass im wesentlichen regelmäßige Einströmungsöffnungen
als Zugang zu den Hohlräumen
der Wabenstruktur ausgebildet sind, aber keine zusätzlichen
verstärkten
Trennwände
die Wabenstruktur durchziehen.
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Bei einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinheit
kann eine im wesentlichen standardisierte Wabenstruktur zum Einsatz
kommen, insbesondere kann auf die Ausbildung eines den Hin- und den
Rückströmbereich
trennenden Innenrohres verzichtet werden, was eine kostengünstige und
einfache Herstellung der Abgasnachbehandlungseinheit ermöglicht.
Hin- und Rückströmbereich
werden durch Wände
der Hohlräume
der Wabenstruktur voneinander getrennt, wie durch die Anschlussmittel
vorgegeben. Einen zumindest nahezu dichtenden Anschluss der Anschlussmittel
an die erste Stirnfläche der
Wabenstruktur erreicht man dadurch, dass beispielsweise die erste
Stirnfläche
einen Schlitz aufweist, dessen räumliche
Ausdehnung entsprechend der räumlichen
Ausdehnung der Anschlussmittel gewählt wird. Durch das Hineinragen
der Anschlussmittel in den Schlitz in Form einer Labyrinth-Dichtung
in der Stirnfläche
der Wabenstruktur wird in vorteilhafter Weise die Dichtung der Trennwand
zum Wabenkörper
auch bei thermischen Wechselbelastungen erhöht, ohne dass die Wabenstruktur
bei Relativdehnungen des Anschlussmittels beschädigt werden kann.
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Kleinere Undichtigkeiten, die beispielsweise darauf
beruhen können,
dass das Anschlussmittel eine Hohlraumwand in einem Winkel schneidet,
also Abgas in kleinen Mengen in den eigentlichen Rückströmbereich
statt in den Hinströmbereich
strömt, sind
aufgrund der Druck- und Strömungsverhältnisse in
der Wabenstruktur unerheblich.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Abgasnachbehandlungseinheit weist die erste Stirnfläche einen
Schlitz auf, in den die Anschlussmittel nahezu dichtend hineinragen,
vorzugsweise unter Ausbildung eines Schiebesitzes.
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Die Ausbildung eines Schiebesitzes
ermöglicht
eine Ausgestaltung der Abgasnachbehandlungseinheit, bei der ein
unterschiedliches thermisches Ausdehnungsverhalten der Komponenten,
insbesondere der Wabenstruktur, nicht zu einer Schädigung der
Abgasnachbehandlungseinheit führt.
Durch die Schiebesitzausbildung werden einerseits von der Wabenstruktur
keine Kräfte
auf die Anschlussmittel und andererseits keine Kräfte vom
Anschlussmittel in die Wabenstruktur eingeleitet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung der Abgasnachbehandlungseinheit sind die Anschlussmittel
als sich konisch erweiterndes Rohr ausgebildet.
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Die Ausbildung der Anschlussmittel
als sich konisch erweiterndes Rohr ermöglicht in einfacher Weise den
Aufbau einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinheit.
Hierbei werden die Anschlussmittel zentral durch Ableitmittel hindurch
geführt.
Die Ableitmittel dienen der Ableitung des durch den Rückströmbereich
strömenden
Abgases und können
im Querschnitt im wesentlichen kalottenförmig ausgebildet sein, wobei
die Ableitmittel an einer Stelle das Ableiten des Abgases aus der
Abgasnachbehandlungseinheit ermöglichen
müssen,
beispielsweise durch Ausbildung eines Flansches zum Anschluss eines
Rohres oder ähnliches.
Hierbei tritt das sich konisch erweiternde Rohr durch das kalottenförmige Ableitmittel,
wobei auch hier bevorzugt gewährleistet
ist, dass eine thermische Bewegung des sich konisch erweiternden
Rohres und/oder des kalottenförmigen
Ableitmittels nicht zu einer Schädigung
des jeweils anderen Bauteils führt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung der Abgasnachbehandlungseinheit ist die Wabenstruktur
aus keramischem Material aufgebaut. Ebenso möglich ist jedoch auch der Aufbau
aus metallischem Material. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang,
dass die Wabenstruktur durch Aufwickeln mindestens einer Blechlage,
die mindestens teilweise strukturiert ist oder mehrerer Blechlagen,
von denen zumindest ein Teil zumindest teilweise strukturiert ist,
aufgebaut ist, oder dass die Wabenstruktur durch Stapeln und miteinander
Verschlingen mehrerer Blechlagen, von denen zumindest ein Teil zumindest
teilweise strukturiert ist, aufgebaut ist.
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So ist der Aubbau spiralförmiger Wabenstrukturen
möglich,
ferner auch der Aufbau von Wabenkörpern durch das Verschlingen
mehrerer Stapel beispielsweise in S-Form oder auch das gleichsinnige
Verschlingen dreier Blechstapel. Der Aufbau aus strukturierten Blechlagen
mit einer Strukturwiederhollänge,
die beispielsweise bei gewellten Blechlagen der Wellenlänge entspricht,
und im wesentlichen glatten Blechlagen führt zur Bildung von Kanälen oder
auch Hohlräumen
zwischen den Strukturen und den glatten Blechlagen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften
Ausbildung der Abgasnachbehandlungseinheit sind zumindest in einem
Teil der Blechlagen in den Bereichen, die die Wände der Hohlräume des
Hinströmbereichs und/oder
des Rückströmbereichs
bilden, Löcher
ausgebildet, deren Ausdehnung größer ist
als die Strukturwiederhollänge
der zumindest teilweise strukturierten Blechlagen.
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Hierbei können die Löcher sowohl in den im wesentlichen
glatten, als auch in den strukturierten Blechlagen ausgebildet sein.
Hierdurch können
sich Hohlräume
bilden, die zu einer Verwirbelung des Abgases führen, was in vorteilhafter
Weise zu einer verbesserten Umsetzungsrate führt. Zudem verringert die Ausbildung
von Löchern
die Herstellungskosten der Wabenstruktur.
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Auch weitere Maßnahmen zur Veränderung des
Strömungsverhaltens
sind möglich,
wie beispielsweise die Ausbildung von Umstülpungen und/oder Strömungsleitflächen, wobei
Umstülpungen in
den Blechlagen nur in den Bereichen ausgebildet werden, die die
Wände der
Hohlräume
des Hin- und/oder des Rückströmbereichs
bilden. Weiterhin ist die Ausbildung von Mikrostrukturen, die eine
wesentlich kleinere Amplitude aufweisen als die strukturierten Blechlagen,
sowohl auf den strukturierten, als auch auf den im wesentlichen
glatten Blechlagen möglich.
Die Mikrostrukturen sind bevorzugt senkrecht zur Längsachse
der Wabenstruktur ausgebildet und dienen der Vermeidung oder Verringerung
von laminaren Randströmungen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung der Abgasnachbehandlungseinheit sind zumindest ein
Teil der Blechlagen in den Bereichen, die die Wände der Hohlräume des
Hinströmbereichs und/oder
des Rückströmbereichs
bilden, aus einem zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbaren Material
ausgebildet.
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Dies gestattet in vorteilhafter Weise
den Aufbau eines offenen Partikelfilters. Ein Partikelfilter wird dann
als offen bezeichnet, wenn er grundsätzlich von Partikeln vollständig durchlaufen
werden kann, und zwar auch von Partikeln, die erheblich größer als
die eigentlich auszufilternden Partikel sind. Dadurch kann ein solcher
Filter selbst bei einer Agglomeration von Partikeln während des
Betriebes nicht verstopfen. Ein geeignetes Verfahren zur Messung
der Offenheit eines Partikelfilters ist beispielsweise die Prüfung, bis
zu welchem Durchmesser kugelförmige Partikel
noch durch einen solchen Filter rieseln können. Bei vorliegenden Anwendungsfällen ist
ein Filter insbesondere dann offen, wenn Kugeln von größer oder
gleich 0,1mm Durchmesser noch hindurchrieseln können, vorzugsweise Kugeln mit
einem Durchmesser oberhalb von 0,2mm.
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Beim Durchströmen dieses Materials kommt es
zu einem Anlagern der Partikel in der Wand, wobei die Durchströmung der
Wand durch die Ausbildung von Druckunterschieden vor und hinter
der Wand begünstigt
wird. Diese Druckunterschiede werden durch die Ausbildung von Umstülpungen
und/oder Strömungsleitflächen in
den nicht aus einem zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbaren Material ausgebildeten
Blechlagen hervorgerufen und/oder verzögert, wobei die Umstülpungen
und/oder Strömungsleitflächen nur
in den Bereichen der Blechlage ausgebildet werden, die später die
Wände der
Hohlräume
im Hin- und/oder im Rückströmbereich
bilden. Die Ausbildung einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinheit
als Partikelfilter ermöglicht in
vorteilhafter Weise den Aufbau von platzsparenden Partikelfiltern.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanlage
sind hinter der zweiten Stirnfläche der
Wabenstruktur Strömungsinvertierungsmittel
angeordnet, die die Strömungsrichtung
des aus dem Hinströmbereich
strömenden
Abgases so invertieren, dass dieses in den Rückströmbereich einströmt. Besonders
bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, dass die Strömungsinvertierungsmittel
im wesentlichen halbschalenförmig
ausgebildet sind, insbesondere als Halbkugel mit einer Eindellung
in der Mitte.
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Die Verwendung von halbschalenförmigen Strömungsinvertierungsmitteln
ist vorteilhaft, da diese einfach und kostengünstig ausgebildet werden können.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinheit
sind an der ersten Stirnfläche
Ableitmittel ausgebildet, die das durch den Rückströmbereich strömende Abgas
und durch die erste Stirnfläche
außerhalb
der Anschlussmittel austretende Abgas wegführen. Die Ableitmittel sind
bevorzugt gasdicht mit dem Mantelrohr verbunden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung der Abgasnachbehandlungseinheit sind die Ableitmittel
als im wesentlichen kalottenförmiger Sammelraum,
von dem Abströmmittel
abzweigen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung der Abgasnachbehandlungseinheit treten die Anschlussmittel
(7) durch den kalottenförmigen Sammelraum
(18) hindurch.
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Ableitmittel mit einem im wesentlichen
kalottenförmigem
Sammelraum und Abströmmitteln
und durch kalottenförmigen
Sammelraum durchtretende Anschlussmittel ermöglichen den Aufbau einer einfachen
und unter thermischen Wechselbelastungen haltbaren Abgasnachbehandlungseinheit,
die eine große
Dauerhaltbarkeit aufweist.
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Die Erfindung soll im folgenden anhand
der Zeichnung beschrieben werden, wobei die Erfindung nicht auf
die dort gezeigten Ausführungsformen
beschränkt
ist. Es zeigen:
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1 schematisch
einen Längsschnitt
durch eine erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungseinheit;
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2 eine
stirnseitige Ansicht einer Wabenstruktur einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinheit;
und
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3 schematisch
eine Blechlage zum Aufbau einer Wabenstruktur nach 2.
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1 zeigt
schematisch einen Längsschnitt durch
eine Abgasnachbehandlungseinheit 1, die eine Wabenstruktur 2 in
einem Mantelrohr 3 aufweist. Die Wabenstruktur 2 weist
eine erste Stirnfläche 4 und eine
zweite Stirnfläche 5 auf,
zwischen denen sich für ein
Fluid durchströmbare
Hohlräume
erstrecken, die bevor zugt Kanäle
darstellen können.
Ein zu behandelnder Abgasstrom 6 strömt durch Anschlussmittel 7,
die in Form eines sich konisch erweiternden Rohres ausgebildet sind,
in die Wabenstruktur 2 ein. Die Anschlussmittel 7 sind
nahezu dichtend mit der ersten Stirnfläche 4 verbunden, indem
diese einen Schlitz aufweist, in den die Anschlussmittel 7 stirnseitig
eingreifen. Bevorzugt ist dieser Anschluss in Form eines nahezu
dichtenden Schiebesitzes ausgeführt. Dazu
kann in den Schlitz auch ein kurzes Rohrstück eingesetzt sein, welches
dann mit dem Anschlussmittel 7 einen Schiebesitz bildet.
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Durch die Anströmung der ersten Stirnfläche 4 durch
die Anschlussmittel 7 bildet sich ein Hinströmbereich 8 und
ein Rückströmbereich 9 aus.
Der Hinströmbereich 8 liegt
im Inneren des Rückströmbereichs 9.
Im Hinströmbereich 8 strömt das Abgas
im wesentlichen in der Hinströmrichtung 10,
während
es im Rückströmbereich 9 im
wesentlichen entgegengesetzt in Rückströmrichtung 11 strömt. Der
Hinströmbereich 8 und
der Rückströmbereich 9 sind
durch keinerlei besondere bauliche Maßnahmen voneinander getrennt,
insbesondere liegt kein Zwischenrohr vor, das den Hinströmbereich 8 vom
Rückströmbereich 9 trennt.
Die Trennung 12 zwischen Hinströmbereich 8 und Rückströmbereich 9 besteht
aus den Wänden der
für ein
Fluid durchströmbaren
Hohlräume,
die im Bereich hinter den Anschlussmitteln 7 liegen. Folglich
stellt die Trennung 12 zwischen dem Hinströmbereich 8 und
dem Rückströmbereich 9 kein
eigenes Bauteil dar, sondern ist im oben genannten Sinne zu verstehen.
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Da im wesentlichen keinerlei besondere Maßnahmen
zur Trennung des Hinströmbereichs 8 vom
Rückströmbereich 9 zu
treffen sind, kann als Wabenstruktur 2 eine übliche Wabenstruktur
aus Keramik oder metallischen Blechlagen verwendet werden, die gegebenenfalls
nur mit einem Schlitz in der ersten Stirnfläche 4 versehen werden
muss.
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Das durch den Hinströmbereich 8 strömende Abgas
verlässt
die Wabenstruktur 2 durch die zweite Stirnfläche 5 und
strömt
in das Strömungsinvertierungsmittel 13.
Dieses kann halbschalenförmig
ausgebildet sein und weist im vorliegenden Fall eine Eindellung 14 und
zwei Erhöhungen 15 auf.
Die Eindellung 14 ist zentral vor dem Bereich der zweiten
Stirnfläche 5 ausgebildet,
aus dem das durch den Hinströmbereich 8 strömende Abgas
aus der zweiten Stirnfläche 5 austritt.
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Durch die Form des Strömungsinvertierungsmittels 13 erfolgt
eine Invertierung 16 der Strömungsrichtung des Abgases,
das daraufhin durch die zweite Stirnfläche 5 in Rückströmrichtung 11 in
den Rückströmbereich 9 strömt. Das
Strömungsinvertierungsmittel 13 ist
gasdicht mit dem Mantelrohr 3 verbunden, beispielsweise
durch Schweißen
oder Löten,
um ungewollte Abgasverluste zu vermeiden.
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Nachdem das Abgas die gesamte Länge der Wabenstruktur 2 durchströmt hat,
verlässt
das Abgas die Wabenstruktur 2 durch die erste Stirnfläche 2 außerhalb
des Anschlussmittels 7 und tritt in die Ableitmittel 17 ein.
Diese bestehen aus einem Sammelraum 18 und von diesem abzweigende
Abströmmittel 19.
Die Abströmmittel 19 können als
Flansch oder auch als Rohr ausgebildet sein. Ein behandelter Abgasstrom 22 verlässt die
Abgasnachbehandlungseinheit 1 durch die Abströmmittel 19.
Auch die Ableitmittel 17 sind dichtend mit dem Mantelrohr 3 verbunden, um
ungewollte Abgasemissionen zu vermeiden.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist der Sammelraum 18 kalottenförmig ausgebildet. Die Abströmmittel 19 sind
als Rohr ausgebildet, das an die Kalotte angesetzt ist. Die Anschlussmittel 7 treten durch
den kalottenförmigen
Sammelraum 18 hindurch. Möglich ist auch die Ausbildung
des Sammelraums 18 als Halbkugel.
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2 zeigt
eine stirnseitige Ansicht eines Wabenkörpers 21 einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungseinheit 1.
Der Wabenkörper 21 besteht
aus einer Wabenstruktur 2, die in einem Mantelrohr 3 befestigt
ist. Die Wabenstruktur 2 ist aus im wesentlichen glatten
Blechlagen 22 und strukturierten Blechlagen 23 aufgebaut,
die Kanäle 24 bilden, die
für ein
Fluid durchströmbar
sind. Die erste Stirnfläche 4 weist
einen Schlitz 25 auf, in den die Anschlussmittel 7 eingreifen.
Der Schlitz 25 ist also in Lage, Form, Dicke und Ausdehnung
an die Anschlussmittel 7 angepasst. Schlitz 25 und
Anschlussmittel 7 sind so ausgebildet, dass ein zumindest
nahezu dichtender Anschluss der Anschlussmittel 7 an die
erste Stirnfläche 4 der
Wabenstruktur 2 erfolgt.
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Die in 2 gezeigte
Wabenstruktur 2 wurde durch gleichsinniges Verwinden dreier
Stapel von Blechlagen 22, 23 ausgebildet. Die
einzelnen Stapel werden durch das abwechselnde Stapeln von im wesentlichen
glatten Blechlagen 22 und strukturierten Blechlagen 23 gebildet.
Jeder Stapel wird um einen zentralen Punkt 26 gefalten,
dann werden die drei Stapel zusammengesetzt und gleichsinnig verwunden.
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Sollen nun in den Hohlräumen des
Hinströmbereichs 8 und/oder
des Rückströmbereichs 9 Löcher 27 ausgebildet
werden, deren Abmessungen größer sind
als die Strukturwiederhollänge
der Strukturen der strukturierten Blechlagen 23, so erfolgt
der Aufbau der Wabenstruktur 2 aus Blechlagen 22, 23, wie
sie beispielhaft in 3 gezeigt
sind. 3 zeigt eine Blechlage
mit Löchern 27,
wobei die Blechlage eine im wesentlichen glatte Blechlage 22 ist.
Die Bildung einer strukturierten Blechlage 23 mit Löchern 27 ist
analog möglich.
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Die Blechlage 22 ist in
Querrichtung 28 der Wabenstruktur 2 in fünf Bereiche
unterteilt. Die Unterteilung in genau fünf Teilbereiche beruht darauf, das
vorliegend sowohl im Hinströmbereich 8,
als auch im Rückströmbereich 9 Löcher 27 ausgebildet werden
sollen. Blechlagen 22 mit einer anderen Anzahl Bereichen
sind möglich
und erfindungsgemäß.
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Bei der Bildung des Stapels wird
die Blechlage 22 um die Faltachse 29 gefalten.
Der innere Bereich 30 bildet nach Herstellung der Wabenstruktur 2 einen
Teil der Wände
der Hohlräume
des Hinströmbereichs 8,
während
die Zwischenbereiche 31 hinter den Anschlussmitteln 7 liegen
und somit der Trennung des Hinströmbereichs 8 vom Rückströmbereich 9 dienen.
Deshalb weist der innere Bereich 30 Löcher 27 auf, während die
Zwischenbereiche 31 keine Löcher aufweisen.
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Die Zwischenbereiche 31 sind
unterschiedlich groß ausgebildet,
um die relative Lage der Blechlage 22 in der Wabenstruktur 2 zu
berücksichtigen. Für die Ausdehnung
der Zwischenbereiche 31 ist es entscheidend, in welchem
Winkel die Blechlage 22 den hinter den Anschlussmitteln 7 liegenden
Bereich schneidet. Hier sind verschiedene Winkel möglich, wie
sich 2 entnehmen lässt. Je
flacher dieser Schnittwinkel ist, desto größer muss die Ausdehnung des
entsprechenden Zwischenbereichs 31 sein, um eine wirkungsvolle
Trennung des Hinströmbereichs 8 vom
Rückströmbereich 9 zu
gewährleisten.
Bei sehr steilen Winkeln ist also eine kleine Ausdehnung des Zwischenbereichs 31 möglich. Je
nach Lage der Blechlage 22 zu den Anschlussmitteln 7 ist
es zudem möglich,
dass die Zentren der Zwischenbereiche 31 einen jeweils
unterschiedlichen Abstand von der Faltachse 29 aufweisen.
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Die sich an die Zwischenbereiche 31 anschließenden Außenbereiche 32 weisen
wiederum Löcher 27 auf,
da diese Bereiche nach Herstellung der Wabenstruktur 2 die
Wände der
Hohlräume
des Rückströmbereichs 9 bilden.
Die Randbereiche 33 weisen keine Löcher auf, um eine haltbare
Anbindung beispielsweise mittels Löten oder Schweißen an das
Mantelrohr 3 zu ermöglichen.
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Die Löcher 27 können jegliche
Form und Ausdehnung haben, so lange gewährleistet ist, dass die Ausdehnung
der Löcher 27 größer ist
als die Strukturwiederhollänge
der Strukturen der strukturierten Blechlagen 23. Auf diese
Weise werden kommunizierende Hohlräume geschaffen, durch die das Abgas
strömen
kann. Es ist zweckmässig,
an den in Längsrichtung 34 der
Wabenstruktur 2 liegenden Kanten der Blechlage 22 keine
Löcher 27 auszubilden,
um ein Flattern und Einreißen
der Blechlage 22 zu verhindern.
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Bei anderen Bauformen der Wabenstruktur 2 müssen die
Blechlagen 22, 23 entsprechend mit Löchern 27 versehen
werden, um zu gewährleisten, dass
nur die Wände
der Hohlräume
des Hinströmbereichs 8 und
des Rückströmbereichs 9 Löcher 27 aufweisen,
diese Bereiche aber wirkungsvoll voneinander getrennt sind.
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Der Aufbau einer Blechlage 22, 23 mit
Teilbereichen aus einem Material, das zumindest teilweise für ein Fluid
durchströmbar
ist, erfolgt analog, indem Bereiche 30, 32, die
in 3 mit ausgebildeten
Löchern 27 gezeigt
sind, aus einem solchen Material ausgebildet sind. Das hier zu Figur 43 ausgeführte gilt
entsprechend für
Blechlagen 22, 23, die zumindest teilweise aus
einem Material, das zumindest teilweise für ein Fluid durchströmbar ist.
Ein solches Material stellt beispielsweise metallisches Fasermaterial dar.
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Eine erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungseinheit 1 ermöglicht in
vorteilhafter Weise eine Abgasnachbehandlung 1 auch bei
nur wenig Einbauplatz. Besonders gut kann dadurch ein im Bereich
eines Turboladers seitlich vorhandene Sackraum genutzt werden. Eine
erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungseinheit 1 ist
preiswert herstellbar und zuverlässig
unter thermischen Wechselbelastungen, so dass eine gute Dauerhaltbarkeit
erreicht wird.
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- 1
- Abgasnachbehandlungseinheit
- 2
- Wabenstruktur
- 3
- Mantelrohr
- 4
- erste
Stirnfläche
- 5
- zweite
Stirnfläche
- 6
- zu
behandelnder Abgasstrom
- 7
- Anschlussmittel
- 8
- Hinströmbereich
- 9
- Rückströmbereich
- 10
- Hinströmrichtung
- 11
- Rückströmrichtung
- 12
- Trennung
- 13
- Strömungsinvertierungsmittel
- 14
- Eindellung
- 15
- Erhöhung
- 16
- Invertierung
- 17
- Ableitungsmittel
- 18
- Sammelraum
- 19
- Abströmmittel
- 20
- behandelter
Abgasstrom
- 21
- Wabenkörper
- 22
- im
wesentlichen glatte Blechlage
- 23
- strukturierte
Blechlage
- 24
- Kanal
- 25
- Schlitz
- 26
- zentraler
Punkt
- 27
- Loch
- 28
- Querrichtung
der Wabenstruktur
- 29
- Faltachse
- 30
- innerer
Bereich
- 31
- Zwischenbereich
- 32
- Außenbereich
- 33
- Randbereich
- 34
- Längsrichtung
der Wabenstruktur