DE19951941C1

DE19951941C1 - Wabenkörper mit mehrlagigem Mantel

Info

Publication number: DE19951941C1
Application number: DE19951941A
Authority: DE
Inventors: Rolf Brueck
Original assignee: Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Current assignee: Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2001-07-19
Anticipated expiration: 2019-10-29
Also published as: EP1224384A1; JP2003513190A; DE50009667D1; US20020146360A1; WO2001031175A1; EP1224384B1; AU7922000A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wabenkörper (1), insbesondere Katalysatorträgerkörper, umfassend einen Trägermatrixmantel (2) für eine aus zumindest teilweise strukturierten Blechfolien geschichteten und/oder gewickelten bzw. gefalteten Trägermatrix (3) mit einer Vielzahl von für ein Fluid durchströmbare im wesentlichen zu einer zentralen Längsachse parallelen Kanäle (7), welcher sich dadurch auszeichnet, daß der Trägermatrixmantel (2) aus mindestens zwei einzelnen, glatten, zueinander konzentrisch angeordneten Lagen (8, 9, 10), vorzugsweise von im wesentlichen gleicher Dicke, aufgebaut ist, wobei wenigstens zwei Lagen (8, 9) unmittelbar aneinander liegen. DOLLAR A Neben seiner Eignung, thermisch bedingte Dehnungen viel besser ausgleichen zu können, zeichnet sich der erfindungsgemäße Wabenkörper (1) aufgrund der vorteilhaften mehrlagigen Bauweise seines Trägermatrixmantels (2) insbesondere durch seine schwingungs- und schalldämpfenden Eigenschaften aus.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wabenkörper, insbesondere Katalysatorträgerkörper, aus zumindest teilweise strukturierten Blechfolien geschichteten und/oder gewic kelten bzw. gefalteten Trägermatrix mit einer Vielzahl von für ein Fluid durch strömbaren im wesentlichen zu einer zentralen Längsachse parallelen Kanälen, wo bei der Wabenkörper einen mehrlagigen Mantel aufweist.

Mechanische Schwingungen einer in einem Mantel angeordneten Trägermatrix eines Wabenkörpers können durch unterschiedliche Anregungsmechanismen ent stehen. Beispielsweise können bei einem als Katalysatorträgerkörper dienendem Wabenkörper, welcher im Abgassystem eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, transversale Schwingungen des Trägermatrixmantels durch pulsierendes Abgas oder andere Vibrationen verursacht werden. Insbesondere kann beim Auftreten von Resonanzschwingungen eine zwischen dem Trägermatrixmantel und der Träger matrix vorhandene Verbindung beschädigt oder zerstört werden. Daher ist ver sucht worden, die Verbindung zwischen dem Trägermatrixmantel und der Träger matrix so zu gestalten, daß im Einsatz des Katalysatorträgerkörpers, bei welchem dieser den zuvor erwähnten Schwingungen ausgesetzt ist, die Verbindungen zwi schen dem Mantel und der Trägermatrix beispielsweise durch Versteifung des Mantels möglichst dauerhaft sind. Aber auch solche versteiften, aus einer Schicht hergestellten Trägermatrixmäntel klingen beim Anschlag wie eine Glocke und wei sen daher neben schlechten schwingungsdämpfenden Eigenschaften eine relativ hohe Schallabstrahlung auf.

Des weiteren weisen dicke Trägermatrixmäntel erhebliche Nachteile bei der Anbin dung dünner Blechfolien der Trägermatrix auf, wobei die Entwicklung zu immer dünneren Folien geht. So muß, will man eine haltbare, insbesondere fügetechni sche, Verbindung zwischen der Trägermatrix und dem Gehäuse erreichen, insbe sondere die Schweißtiefe beispielsweise eines Elektronen- bzw. Laserstrahls sehr genau eingestellt werden, da sonst die äußeren Blechfolien der Trägermatrix beim Schweißen zerschnitten werden können oder nicht richtig anbinden, so daß die Schweißverbindung zwischen Gehäuse und Trägermatrix auf Dauer instabil wird.

Zur Lösung des zuletzt genannten Problems ist beispielsweise aus der EP 0 509 207 A1 ein Wabenkörper bestehend aus mehreren übereinander gestapelten und verschlungenen Lagen gewellter und/oder glatter Bleche bekannt, die glatte, einan der überlappende Endabschnitte aufweisen. Die einander überlappenden Endab schnitte bilden am Umfang der Trägermatrix eine äußere Schicht, welche so ge wählt ist, daß sie größer ist als die Wandstärke des sie umgebenden Mantels, und daher mit dem Mantel problemlos verbunden, insbesondere verschweißt, werden kann. Diesem Vorteil einer einfachen und dauerhaften Verschweißung des Mantel bzw. Mantelrohres mit der so ausgebildeten Trägermatrix steht jedoch neben der schon erwähnten Schwingungs- und Schallproblematik der Nachteil gegenüber, daß sich Trägermatrix und der diese umgebende Mantel nicht um einen unter schiedlichen Betrag gegeneinander, insbesondere axial, thermisch bedingt dehnen können, wodurch bei Betrieb des Wabenkörpers Spannungen auftreten, die zu sei ner vorzeitigen Zerstörung führen können.

Ein die eingangs erwähnten Schwingungen etwas besser aufnehmender Trägerma trixmantel eines Wabenkörper ist beispielsweise aus der DE 28 56 030 A1 bekannt, demgemäß eine Trägermatrix mit einem geschlitzten, offenen Hohlzylindermantel umgeben wird, der aus einem ebenen zugeschnittenen Blechstück durch Aufrollen hergestellt wird. In diesen geschlitzten offenen Hohlzylindermantel wird dann die Trägermatrix unter Spiel eingeführt und anschließend zwischen zwei Werkzeuge gelegt und zusammengedrückt, so daß sich im Bereich des Schlitzes eine Überlap pung oder je nach Bemessung und Ausbildung des Mantels ein Stumpfstoß ergibt, welcher verschweißt wird.

Aus der US 5,190,732 ist des weiteren eine Wabenkörperanordnung bekannt, bei der die Trägermatrix von einem Mantel umgeben ist, welcher seinerseits in einem separaten, konzentrisch angeordneten Mantelrohr im wesentlichen von diesem be abstandet, d. h. beispielsweise luftspaltisoliert, angeordnet ist.

Schließlich sei noch auf beispielsweise aus der WO 97/11934 bekannte mehr schichtige Trägermatrixmäntel aus plattiertem Stahlblech hingewiesen, welches auf der einen Seite eines eine mittlere Schicht bildenden Grundwerkstoffes aus einem ersten Edelstahl versehenen ist und auf der anderen Seite mit einer Auflage aus einem zweiten, von dem ersten Edelstahl verschiedenen Edelstahl. Dabei betragen die Schichtdicken der Auflagen in der Regel nur etwa 10% der Gesamtblechdicke. Auch wenn plattierte Stahlbleche insbesondere an heißgas- und naßkorrosionsbe dingte Einsatzbedingungen anpaßbar sind, weisen sie keine guten schwingungs- und/oder schalldämpfenden Eigenschaften auf, und die Schichten können sich auch nicht unterschiedlich axial ausdehnen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wabenkörper mit einem ver besserten, insbesondere gute schwingungs- und schalldämpfende Eigenschaften aufweisenden, Trägermatrixmantel anzugeben. Darüber hinaus sollen die Bauteile des Wabenkörpers sich um unterschiedliche Beträge gegeneinander, insbesondere längsaxial, dehnen können, ohne daß eine einfache und dauerhafte Anbindung der Trägermatrix am Mantel darunter leidet. Ferner soll der Wabenkörper einen Trä germatrixmantel aufweisen, der eine vereinfachte Anbindung der Trägermatrix am Mantel erlaubt.

Erfindungsgemäß wird diese Zielsetzung durch einen Wabenkörper mit einem Trä germatrixmantel gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen, die einzeln oder in Kombination miteinan der eingesetzt werden können, sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß aus einer Schicht hergestellte Trä germatrixmäntel eines Wabenkörpers, insbesondere Katalysatorträgerkörper, für eine aus zumindest teilweise strukturierten Blechfolien geschichtete und/oder ge wickelte bzw. gefaltete Trägermatrix mit einer Vielzahl von für ein Fluid durch strömbaren im wesentlichen zu einer zentralen Längsachse parallelen Kanälen, re lativ steif sind und weitgehend ungedämpft schwingen, was man beim Anschlag daran erkennt, daß sie wie eine Glocke klingen. Aus mindestens zwei, vorzugswei se drei oder mehr, einzelnen, glatten, zueinander konzentrisch angeordneten Lagen, vorzugsweise mit im wesentlichen gleicher Dicke, wovon wenigstens zwei Lagen unmittelbar aneinander liegen, hergestellte Trägermatrixmäntel dämpfen Schwin gungen und Schall viel stärker. Solche Mäntel lassen sich beispielsweise einfach durch Aufeinanderlegen oder Walzen mehrerer Schichten Stahl herstellen.

Erfindungsgemäß bevorzugt sind die Lagen des Trägermatrixmantels so unterein ander verbunden, daß sie sich um unterschiedliche Beträge gegeneinander, insbe sondere längsaxial, dehnen können. Dadurch werden in vorteilhafter Weise ther misch bedingte Spannungen vermieden und eine hohe Produktlebensdauer sicher gestellt.

Dabei sind bevorzugt die Blechfolien über ihre Enden ausschließlich an der inner sten Lage des Trägermatrixmantels in wenigstens einem, vorzugsweise benachbart der fluideintrittsseitigen Stirnseite des Wabenkörpers liegenden, Verbindungsab schnitt, insbesondere fügetechnisch, verbunden.

Kumulativ hierzu wird insbesondere zur Vermeidung eines Teleskopierens der Trägermatrix vorgeschlagen, die Enden der Blechfolien zusätzlich in einem be nachbart der fluidaustrittsseitigen Stirnseite des Wabenkörpers liegenden Verbin dungsabschnitt mit der innersten Lage zu verbinden.

Weist der Wabenkörper insgesamt nur eine geringe axiale Länge von beispielswei se weniger als 60 mm, vorzugsweise nur etwa 30 mm auf, können die Enden der Blechfolien auch über ihre gesamte axiale Länge mit der innersten Lage des Trä germatrixmantels verbunden werden, wodurch in vorteilhafter Weise deren Her stellung vereinfacht wird.

Erfindungsgemäß bevorzugt sind die Lagen des Trägermatrixmantels zumindest in Teilbereichen überwiegend fügetechnisch miteinander verbunden, insbesondere verschweißt, verlötet oder verklebt.

So können in einer ersten Ausgestaltung die innerste Lage des Trägermatrixman tels mit der nächst äußeren Lage des Trägermatrixmantels und/oder diese wieder um mit der nächst äußeren Lage des Trägermatrixmantels in einem bezüglich der Längsachse symmetrisch angeordneten, beispielsweise in Umfangsrichtung umlau fenden, vorzugsweise etwa im mittleren Bereich des Wabenkörpers liegenden, Verbindungsabschnitt verbunden sein.

Alternativ können die innerste Lage des Trägermatrixmantels mit der nächst äuße ren Lage des Trägermatrixmantels und/oder diese mit der nächst äußeren Lage des Trägermatrixmantels in einem oder mehreren bezüglich der Längsachse asymme trisch angeordneten, insbesondere in spiralförmig bzw. wendelförmig verlaufenden, Verbindungsabschnitt(en) verbunden sein. Symmetrische und asymmetrische Ver bindungsabschnitte oder ggf. auch nur Teilabschnitte hiervon können zwischen mehreren benachbarten Lagen auch einander abwechseln. Unter asymmetrischer Anordnung soll verstanden werden, daß an keiner Stelle einer beliebigen Ebene senkrecht zur Längsachse des Wabenkörpers Verbindungsabschnitte derselben asymmetrischen Verbindung angeordnet sind, welche bezüglich der Längsachse einander im wesentlichen um 180° versetzt gegenüberliegen. Durch diese asymme trische Anordnung des/der Verbindungsabschnitte, in welchen die Verbindung zwi schen Lagen des Trägermatrixmantels hergestellt ist, ist einerseits eine ausreichen de Verbindungsfestigkeit zwischen benachbarten Lagen hergestellt, insbesondere solange diese Verbindungen sich im wesentlichen an den Stellen befinden, an wel chen ansonsten die größten Schwingungsamplituden auftreten. Andererseits weist der Trägermatrixmantel eines solchen Wabenkörpers vorteilhaft eine ausreichend hohe Festigkeit auf, um thermische Belastungen, insbesondere infolge von Tem peraturunterschieden, aufnehmen zu können.

Zur Verbesserung der thermisch bedingten Axialdehnbarkeit wird vorgeschlagen, daß die zwischen den Lagen des Trägermatrixmantels angeordneten Verbindungs abschnitte von den Verbindungsabschnitten der Trägermatrix an die innerste Lage räumlich weitestmöglich auseinander liegen, d. h. voneinander getrennt sind.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Trägermatrixmantels sind mit Ausnahme der innersten Lage die Lagen miteinander formschlüssig, vorzugsweise mittels wenig stens jeweils einer Sicke, und die so verbundenen Lagen mit der innersten Lage fügetechnisch verbunden sind.

Auch können alle Lagen des Trägermatrixmantels formschlüssig, vorzugsweise mittels wenigstens jeweils einer Sicke, miteinander verbunden sein.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen zur Dämpfung von Schwingungen und Schall sehen vor, insbesondere zwischen den beiden äußersten Lagen des Trägermatrix mantels eine dünne, etwa 0,5 bis 0,8 mm dicke, Zwischenschicht, vorzugsweise aus keramischen Material, insbesondere eine Quellmatte, anzuordnen.

Alternativ hierzu kann insbesondere zwischen den beiden äußersten Lagen des Trägermatrixmantels ein im Axiallängsschnitt schlaufenförmig ausgebildeter Kom pensator angeordnet sein.

Besonders vorteilhaft sind Lagen mit einer kleineren Dicke als das 1,5-fache der Dicke der Blechfolien, insbesondere einer kleineren Dicke als das 1,25-fache der Dicke der Blechfolien, vorzugsweise einer etwa gleichen Dicke wie die Blechfoli en, so daß die Lagen des Trägermatrixmantels in vorteilhafter Weise in etwa eine gleiche temperaturbedingte Dehnungscharakteristik wie die Blechfolien der Trä germatrix aufweisen.

Ausgehend von heutigen Blechfoliendicken werden also Lagen mit einer Dicke kleiner/gleich 0,05 mm, insbesondere kleiner/gleich 0,04 mm, vorzugsweise kleiner /gleich 0,03 mm verwendet.

Zur vereinfachten Anbindung der Stirnseiten des Wabenkörper an einen Konus wird vorgeschlagen, die äußerste Lage axial geringfügig länger als die innen lie genden Lagen des Trägermatrixmantels auszubilden.

Alternativ hierzu wird ein Trägermatrixmantel eines Wabenkörpers mit gleich lang ausgebildeten Lagen vorgeschlagen, wobei wenigstens die äußerste Lage stirnseitig jeweils eine Anbindungssicke aufweist, wodurch die, vorzugsweise fügetechnische, Anbindung eines Konus in vorteilhafter Weise erleichtert ist.

Bevorzugt ist ein Konus welcher eine Wandstärke dergestalt aufweist, daß der aus Lagen aufgebaute Trägermatrixmantels stirnseitig abgedeckt ist.

Zur Erhöhung der Produktlebensdauer wird vorgeschlagen, daß die innerste Lage des Trägermatrixmantels aus einem heißgaskorrosionsstabilen Edelstahl besteht oder wenigstens entsprechend innenseitig beschichtet bzw. plattiert ist und/oder die äußerte Lage des Trägermatrixmantels aus einem naßkorrosionsbeständigen Edel stahl besteht oder wenigstens entsprechend außenseitig beschichtet bzw. plattiert ist. Auch kann berücksichtigt werden, daß die äußerste Lage nicht nur Naßkorro sion ausgesetzt ist, sondern auch mechanischen Beanspruchung durch Beaufschla gung mit Steinen oder Sand oder dergleichen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.

Darin zeigen:

Fig. 1 einen stark schematisiert dargestellten erfindungsgemäßen Waben körper, insb. Katalysatorträgerkörper, mit einem zweilagigen Trä germatrixmantel in der Stirnansicht;

Fig. 2 weitere Details des erfindungsgemäßen Wabenkörper nach Fig. 1;

Fig. 3 einen stark schematisiert dargestellten erfindungsgemäßen Waben körper mit einem dreilagigen Trägermatrixmantel in der Stirnan sicht;

Fig. 4 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Wabenkörpers nach Fig. 1 und 2 mit symmetrisch angebundenen Lagen;

Fig. 5 den erfindungsgemäßen Wabenkörper nach Fig. 1 und 2 in per spektivischer Darstellung mit asymmetrisch angebundenen Lagen;

Fig. 6 und 7 weitere in der Seitenansicht dargestellte alternative Ausführungs formen, die Lagen des Trägermatrixmantel untereinander anzubin den;

Fig. 8 einen eine Zwischenschicht umfassenden Trägermatrixmantel;

Fig. 9 einen Kompensator umfassenden Trägermatrixmantel; und

Fig. 10 und 11 einen Längsschnitt durch einen vierlagigen Trägermatrixmantel mit daran angeordneten Konus.

Fig. 1 zeigt stark schematisiert einen erfindungsgemäßen Wabenkörper 1, insbe sondere Katalysatorträgerkörper, umfassend einen Trägermatrixmantel 2 für eine aus zumindest teilweise strukturierten Blechfolien 4, 5 geschichteten und/oder ge wickelten bzw. gefalteten Trägermatrix 3 mit einer Vielzahl von für ein Fluid durchströmbare Kanäle 7. Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist der Trägermatrixmantel 2 aus zwei separaten, glatten, zueinander konzentrisch ange ordneten Lagen 8, 10 von im wesentlichen gleicher Dicke aufgebaut, welche un mittelbar aneinander liegen. Weitere Details des Wabenkörper 1 nach Fig. 1, insbe sondere eine bevorzugte S-förmige Anordnung der Blechfolien 4, 5, zeigt Fig. 2.

Der Trägermatrixmantel 2 kann auch aus drei Lagen 8, 9 10, so wie das in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, oder auch aus mehr als drei Lagen aufgebaut sein. Die Lagen 8, 9, 10 des Trägermatrixmantels 2 sind so untereinander verbunden, daß sie sich um unterschiedliche Beträge gegeneinander, insbesondere axial, dehnen kön nen. Dazu ist zunächst erforderlich, daß die Blechfolien 4, 5 über ihre Enden 11, 12 ausschließlich an der innersten Lage 8 des Trägermatrixmantels 2 in wenigstens einem, vorzugsweise benachbart der fluideintrittsseitigen Stirnseite 13 des Waben körpers 1 liegenden, Verbindungsabschnitt 15 verbunden sind, so wie das in Fig. 4 dargestellt ist.

Gleichfalls zeigt Fig. 4, daß insbesondere zur Vermeidung eines teleskopierens der Trägermatrix 3 die Enden 11, 12 der Blechfolien 4, 5 zusätzlich in einem benachbart der fluidaustrittsseitigen Stirnseite 14 des Wabenkörpers 1 liegenden Verbin dungsabschnitt 16 mit der innersten Lage 8 verbunden sind.

Weist der Wabenkörper 1 eine nur geringe axialen Länge (L) von beispielsweise nur L = 25 mm oder L = 35 mm auf, so können die Enden 11, 12 der Blechfolien 4, 5 auch über ihre gesamte axiale Länge (L) mit der innersten Lage 8 des Träger matrixmantels 2 verbunden werden (nicht dargestellt). Bevorzugt sind die La gen 8, 9, 10 des Trägermatrixmantels 2 überwiegend fügetechnisch miteinander verbunden, insbesondere verschweißt, verlötet oder verklebt.

In Fig. 4 ist auch gezeigt, daß die innerste Lage 8 des Trägermatrixmantels 2 mit der nächst äußeren, im Ausführungsbeispiel schon die äußerste Lage 10 des Trä germatrixmantels 2, in einem bezüglich der Längsachse 6 des Wabenkörpers 1 symmetrisch angeordneten, vorzugsweise etwa im mittleren Bereich des Waben körpers 1 liegenden, Verbindungsabschnittes 17 verbunden sind. Diese Verbin dungstechnik ist freilich auch für dreilagige oder mehrlagige Trägermatrixmäntel 2 anwendbar.

Eine alternative Anbindung der Lagen 8, 10 zeigt Fig. 5 in schematisierter per spektivischer Darstellung. Hier ist die innerste Lage 8 des Trägermatrixmantels 2 mit der benachbarten äußeren Lage 10 des Trägermatrixmantels 2 in einem oder mehreren bezüglich der Längsachse 6 asymmetrisch angeordneten Verbindungsab schnitt(en) 18 verbunden, welcher sich wendelförmig über die Axiallänge (L) des Wabenkörpers 1 erstreckt. Entgegen der zeichnerischen Darstellung kann eine sol che Anbindung auch nur bereichsweise, insbesondere über einen Teilwinkelbereich, erfolgen.

Insbesondere Fig. 4 zeigt, daß die zwischen den Lagen 8, 10 des Trägermatrix mantels 2 angeordneten Verbindungsabschnitte 17, 18 von den Verbindungsab schnitten 15, 16 der Trägermatrix 3 an die innerste Lage 8 räumlich weitmöglichst voneinander getrennt sind. Dies erlaubt in vorteilhafter Weise den Bauteilen des Wabenkörpers 1, sich um unterschiedliche Beträge gegeneinander, insbesondere längsaxial, dehnen zu können, ohne daß eine dauerhafte Anbindung der Trägerma trix am Mantel darunter leidet. Symmetrische und asymmetrische Verbindungsab schnitte können auch von Lage zu Lage verschieden sein. So weist ein Trägerma trixmantel, dessen innerste Lage mit den nächst äußeren Lage symmetrisch und alle anderen Lagenanbindungen, ggf. auch nur bereichsweise, asymmetrisch verbunden sind (nicht dargestellt) gleichermaßen eine gute schwingungs- und schalldämpfende Charakteristik wie thermisch bedingte Dehnungsfähigkeit auf.

Eine weitere Anbindungsalternative zeigt Fig. 6. Hier sind mit Ausnahme der inner sten Lage 8 die Lagen 9, 10 des Trägermatrixmantels 2 miteinander formschlüssig, vorzugsweise mittels wenigstens einer ineinander greifenden Sicke 19, beispiels weise wie dargestellt mittels eine Außensicke 19, und die so verbundenen Lagen 9, 10 mit der innersten Lage 8 fügetechnisch in benachbart der Sicke 19 angeordneten symmetrischen Verbindungsbereichen 17 verbunden. Eine bevorzugte Herstel lungsreihenfolge sieht zuerst eine sorgfältige Anbindung von Trägermatrix 3 und innerster Lage 8 vor, welche dann in die äußersten, vorzugsweise als einheitliches Zwischenprodukt vorgefertigten, Lagen 9 und 10 positioniert und fügetechnisch verbunden wird.

Natürlich können, wie in Fig. 7 dargestellt, auch alle Lagen 8, 9, 10 des Trägerma trixmantels 2 formschlüssig, vorzugsweise mittels wenigstens einer ineinander greifenden Sicke 19, miteinander verbunden sein, wobei die Trägermatrix 3 wie derum vorzugsweise über benachbart beider Stirnseiten 13, 14 angeordnete Ver bindungsabschnitte 15, 16 an der innersten Lage des mehrlagigen Trägermatrix mantels 2 fügetechnisch angebunden wird.

Alle lediglich exemplarisch aufgeführten Verbindungsprinzipen erlauben in vorteil hafter Weise den einzelnen Bauteilen des Wabenkörpers 1 sich entsprechend ihrer thermischen Beaufschlagung um unterschiedliche Beträge gegeneinander, insbe sondere längsaxial, dehnen zu können.

Fig. 8 zeigt einen Wabenkörper 1, bei dem insbesondere zwischen den beiden äu ßersten Lagen 9, 10 des Trägermatrixmantels 2 eine dünne, etwa 0,5 bis 0,8 mm dicke, Zwischenschicht 20, vorzugsweise aus keramischen Material, insbesondere eine Quellmatte, angeordnet ist, welche in vorteilhafter Weise insbesondere Reso nanzschwingungen aufnimmt und in vorteilhafter Weise insbesondere bei form schlüssigen Anbindungen für einen gewissen Preßsitz sorgt.

Fig. 9 zeigt einen Wabenkörper 1, bei dem insbesondere zwischen den beiden äu ßersten Lagen 9, 10 des Trägermatrixmantels 2 ein im Axiallängsschnitt schlau fenförmig ausgebildeter Kompensator 21 angeordnet ist, welcher gleichfalls insbe sondere Resonanzschwingungen aufnimmt. Insbesondere bei vielschichtig aufge bauten Trägermatrixmänteln können Kompensator- und Quellelemente auch ku mulativ Verwendung finden.

Die Lagen 8, 9, 10 des Trägermatrixmantels 2 weisen erfindungsgemäß bevorzugt eine kleinere Dicke als das 1,5-fache der Dicke der Blechfolien 4, 5, insbesondere eine kleinere Dicke als das 1,25-fache der Dicke der Blechfolien 4, 5, vorzugsweise eine gleiche Dicke wie die Blechfolien 4, 5. auf. Ausgehend von heutigen Blechfo lien sind die Lagen 8, 9, 10 des Trägermatrixmantels 2 also bevorzugt klei ner/gleich 0,5 mm, insbesondere kleiner/gleich 0,4 mm, vorzugsweise kleiner /gleich 0,3 mm dick sind. Die in den Fig. 1 bis 11 stark schematisch dargestellten Lagendicken entsprechen daher nicht den Gegebenheiten sondern dienen der besse ren Illustration. Der entscheidende Vorteil bei der Verwendung nahezu eben so dünner Blechfolien für die Trägermatrix 3 wie auch für dessen Mantel 2 liegt darin, daß diese einfacher füge- und/oder formschlüssig verbindbaren Bauteile 2, 3 eine gleiche Dehnungscharakteristik aufweisen, d. h. sich gleichermaßen dehnen, so daß die Verbindungsabschnitte 15, 16, 17, 18 kaum noch thermisch bedingten Span nungen ausgesetzt sind.

Der Trägermatrixmantel 2 nach dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 weist vier separate, glatte, zueinander konzentrisch angeordnete Lagen von im wesentlichen gleicher Dicke, welche unmittelbar aneinander liegen, auf, wobei die äußerste Lage 10 zur erleichterten Anbindung an einen Konus 23 axial geringfügig länger als die inneren Lage(n) 8, 9 des Trägermatrixmantels 2 ausgebildet ist.

Alternativ können, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist, alle Lagen des Trägerma trixmantels 2 auch gleich lang ausgebildet sein, wobei wenigstens die äußerste La ge 10 endseitig jeweils eine Anbindungssicke 22 zur erleichterten Anbindung an einen Konus 23 aufweist. Die Sicken 22 ließen sich auch so ausbilden (nicht darge stellt), daß zugleich die Trägermatrix 3 alternativ oder kumulativ zu einer füge technischen Anbindung formschlüssig gehaltert ist.

Der Konus 23 weist vorzugsweise eine Wandstärke dergestalt auf, daß der aus Lagen 8, 9, 10 aufgebaute Trägermatrixmantel 2 stirnseitig abgedeckt ist.

Werden die innerste Lage 8 des Trägermatrixmantels 2 bevorzugt aus einem heiß gaskorrosionsstabilen Edelstahl hergestellt oder wenigstens entsprechend innensei tig beschichtet bzw. plattiert und/oder die äußerte Lage 10 des Trägermatrixman tels 2 aus einem naßkorrosionsbeständigen Edelstahl hergestellt oder wenigstens entsprechend außenseitig beschichtet bzw. plattiert, so läßt sich die Produktlebens dauer eines Wabenkörpers 1 zusätzlich steigern.

Neben seiner hervorragenden Eignung, thermisch bedingte Dehnungen viel besser ausgleichen zu können, zeichnet sich der erfindungsgemäße Wabenkörper 1 auf grund der vorteilhaften mehrlagen Bauweise seines Trägermatrixmantels 2 insbe sondere durch seine schwingungs- und schalldämpfenden Eigenschaften aus.

Bezugszeichenliste

1

Wabenkörper

2

Trägermatrixmantel

3

Trägermatrix

4

glatte Blechfolie der Trägermatrix

3

5

strukturierte Blechfolie der Trägermatrix

3

6

zentrale Längsachse des Wabenkörpers

1

7

Kanäle

8

innerste Lage des Trägermatrixmantels

2

9

mittlere Lage des Trägermatrixmantels

2

10

äußerste Lage des Trägermatrixmantels

2

11

Ende der Blechfolien

4

,

5

12

Ende der Blechfolien

4

,

5

13

fluideintrittsseitige Stirnseite des Wabenkörpers

1

14

fluidaustrittsseitige Stirnseite des Wabenkörpers

1

15

fluideintrittsseitiger Verbindungsabschnitt innerste Lage

8

- Trägermatrix

3

16

fluidaustrittsseitiger Verbindungsabschnitt innerste Lage

8

-Trägermatrix

3

17

symmetrischer Verbindungsabschnitt zwischen den Lagen

8

,

9

,

10

18

asymmetrischer Verbindungsabschnitt zwischen den Lagen

8

,

9

,

10

19

Sicke

20

Zwischenschicht

21

Kompensator

22

Anbindungssicke
L Axiallänge des Wabenkörpers

1

bzw. der Blechfolien

4

,

5

Claims

1. Wabenkörper (1), insbesondere Katalysatorträgerkörper, umfassend einen Trägermatrixmantel (2) für eine aus zumindest teilweise strukturierten Blechfolien (4, 5) geschichtete und/oder gewickelte bzw. gefaltete Trä germatrix (3) mit einer Vielzahl von für ein Fluid durchströmbaren im we sentlichen zu einer zentralen Längsachse (6) parallelen Kanälen (7), da durch gekennzeichnet, daß der Trägermatrixmantel (2) aus mindestens zwei einzelnen, glatten, zueinander konzentrisch angeordneten Lagen (8, 9, 10) aufgebaut ist, wobei wenigstens zwei Lagen (8, 9) unmittelbar aneinander liegen.

2. Wabenkörper (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen (8, 9, 10) des Trägermatrixmantels (2) so untereinander verbunden sind, daß sie sich um unterschiedliche Beträge gegeneinander, insbesondere längsaxial, dehnen können.

3. Wabenkörper (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechfolien (4, 5) über ihre Enden (11, 12) ausschließlich an der innersten Lage (8) des Trägermatrixmantels (2) in wenigstens einem, vorzugsweise benachbart der fluideintrittsseitigen Stirnseite (13) des Wabenkörpers (1) liegenden, Verbindungsabschnitt (15) verbunden sind.

4. Wabenkörper (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß insbeson dere zur Vermeidung eines Teleskopierens der Trägermatrix (3) die Enden (11, 12) der Blechfolien (4, 5) zusätzlich in einem weiteren, vorzugsweise benachbart der fluidaustrittsseitigen Stirnseite (14) des Wabenkörpers (1) liegenden, Verbindungsabschnitt (16) mit der innersten Lage (8) verbunden sind.

5. Wabenkörper (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei Wabenkörpern (1) mit einer geringen axialen Länge (L), insbesondere einer Länge (L) von weniger als 60 mm, die Enden (11, 12) der Blechfolien (4, 5) über die gesamte axiale Länge (L) mit der innersten Lage (8) des Trägermatrixmantels (2) verbunden sind.

6. Wabenkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß die einzelnen Lagen (8, 9, 10) des Trägermatrixmantels (2) zumin dest in Teilbereichen fügetechnisch miteinander verbunden sind, insbeson dere verschweißt, verlötet oder verklebt.

7. Wabenkörper (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die inner ste Lage (8) des Trägermatrixmantels (2) mit der nächst äußeren Lage (9) des Trägermatrixmantels (2) und/oder diese (9) mit der nächst äußeren La ge (10) des Trägermatrixmantels (2) in einem bezüglich der Längsachse (6) symmetrisch angeordneten, vorzugsweise etwa im mittleren Bereich des Wabenkörpers (1) liegenden, Verbindungsabschnitt (17) verbunden sind.

8. Wabenkörper (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die innerste Lage (8) des Trägermatrixmantels (2) mit der nächst äußeren Lage (9) des Trägermatrixmantels (2) und/oder diese (9) mit der nächst äußeren Lage (10) des Trägermatrixmantels (2) in mindestens einem bezüglich der Längsachse (6) asymmetrisch angeordneten Verbindungsabschnitt (18) ver bunden ist.

9. Wabenkörper (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeich net, daß die zwischen den Lagen (8, 9, 10) des Trägermatrixmantels (2) an geordneten Verbindungsabschnitte (17, 18) von den Verbindungsabschnit ten (15, 16) der Trägermatrix (3) mit der innersten Lage (8) räumlich wei testmöglich voneinander getrennt sind.

10. Wabenkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich net, daß mit Ausnahme der innersten Lage (8) die Lagen (9, 10) des Trä germatrixmantels (2) miteinander formschlüssig, vorzugsweise mittels we nigstens jeweils einer Sicke (19), und die so verbundenen Lagen (9, 10) mit der innersten Lage (8) fügetechnisch verbunden sind.

11. Wabenkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß alle Lagen (8, 9; 10) des Trägermatrixmantels (2) formschlüssig, vorzugsweise mittels wenigstens jeweils einer Sicke (19), miteinander ver bunden sind.

12. Wabenkörper (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere zwischen den beiden äußersten Lagen (9, 10) des Trägerma trixmantels (2) eine dünne, etwa 0,5 bis 0,8 mm dicke, Zwischenschicht (20), vorzugsweise aus keramischen Material, insbesondere eine Quellmat te, angeordnet ist.

13. Wabenkörper (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere zwischen den beiden äußersten Lagen (9, 10) des Trägerma trixmantels (2) ein im Axiallängsschnitt schlaufenförmig ausgebildeter Kompensator (21) angeordnet ist.

14. Wabenkörper (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß zumindest die innerste der Lagen (8, 9, 10) des Trägerma trixmantels (2) eine kleinere Dicke als das 1,5-fache der Dicke der Blechfo lien (4, 5), insbesondere eine kleinere Dicke als das 1,25-fache der Dicke der Blechfolien (4, 5), vorzugsweise eine etwa gleiche Dicke wie die Blechfolien (4, 5), aufweisen.

15. Wabenkörper (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lagen (8, 9, 10) des Trägermatrixmantels (2) klei ner/gleich 0,05 mm, insbesondere kleiner/gleich 0,04 mm, vorzugsweise kleiner/gleich 0,03 mm dick sind.

16. Wabenkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn zeichnet, daß die äußerste Lage (10) axial geringfügig länger als die inne re(n) Lage(n) (8, 9) des Trägermatrixmantels (2) ausgebildet ist.

17. Wabenkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn zeichnet, daß die innerste (8) und äußere(n) Lage(n) (9, 10) des Trägerma trixmantels (2) gleich lang ausgebildet sind, wobei wenigstens die äußerste Lage (10) endseitig jeweils eine Anbindungssicke (22) aufweist.

18. Wabenkörper (1) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß an den stirnseitigen (13, 14) Enden der äußersten Lage (10) jeweils ein Ko nus (23), insbesondere fügetechnisch, angeordnet ist.

19. Wabenkörper (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Ko nus (23) eine solche Wandstärke dergestalt aufweist, daß der aus Lagen (8, 9, 10) aufgebaute Trägermatrixmantel (2) stirnseitig abgedeckt ist.

20. Wabenkörper (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die innerste Lage (8) des Trägermatrixmantels (2) aus einem heißgaskorrosionsstabilen Edelstahl besteht oder wenigstens entsprechend innenseitig beschichtet bzw. plattiert ist und/oder die äußerte Lage (10) des Trägermatrixmantels (2) aus einem naßkorrosionsbeständigen Edelstahl be steht oder wenigstens entsprechend außenseitig beschichtet bzw. plattiert ist.