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WO1996012876A1 - Katalysator-trägerkörper mit einer innenisolierung - Google Patents

Katalysator-trägerkörper mit einer innenisolierung Download PDF

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WO1996012876A1
WO1996012876A1 PCT/EP1995/004027 EP9504027W WO9612876A1 WO 1996012876 A1 WO1996012876 A1 WO 1996012876A1 EP 9504027 W EP9504027 W EP 9504027W WO 9612876 A1 WO9612876 A1 WO 9612876A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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channels
catalyst carrier
carrier body
exhaust gas
plastic deformation
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP1995/004027
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Maus
Rolf BRÜCK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH filed Critical Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Priority to JP51361896A priority Critical patent/JP3801633B2/ja
Priority to EP95936484A priority patent/EP0789807B1/de
Priority to DE59502127T priority patent/DE59502127D1/de
Priority to RU97108131A priority patent/RU2136910C1/ru
Publication of WO1996012876A1 publication Critical patent/WO1996012876A1/de
Priority to US08/843,804 priority patent/US6274099B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
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    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
    • F01N3/2842—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration specially adapted for monolithic supports, e.g. of honeycomb type
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    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
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    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2807—Metal other than sintered metal
    • F01N3/281—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N2450/02—Fitting monolithic blocks into the housing
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    • F01N2450/20—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements by mechanical joints, e.g. by deforming housing, tube, baffle plate or parts thereof

Definitions

  • the invention relates to a device for the catalytic conversion of exhaust gases in an exhaust gas system, in particular in an exhaust gas system of internal combustion engines, with a catalyst carrier body which has a plurality of channels through which an exhaust gas can flow and to a method for producing it such a device.
  • the catalytic converter In order to achieve the most complete possible conversion of the hydrocarbons contained in a combustion engine and the carbon monoxide, the catalytic converter must have a minimum temperature at which the catalytic conversion of the components of the exhaust gas can take place. In general, one speaks of a so-called light-off temperature.
  • the catalyst is heated by the hot exhaust gas in the cold start phase. It is also known to at least partially heat the catalyst carrier body electrically. So that the emission of pollutants during the cold start phase is as low as possible and for mechanical reasons, it has therefore been proposed to design the catalyst carrier body with an internal insulation in order to reduce the heat loss to the housing and the environment.
  • an apparatus for the catalytic conversion of exhaust gases in an exhaust system in particular in an exhaust system of internal combustion engines, is known, the one in has a housing arranged metallic catalyst carrier body.
  • the carrier body has a plurality of channels through which an exhaust gas can flow.
  • the internal insulation of the catalyst carrier body is to be achieved in that a radially inwardly facing collar is arranged in front of the catalyst carrier body, the collar height of which is 3-15% of the catalyst diameter. is at least 1 mm. This collar creates a swirl zone in the exhaust gas flow, through which direct exposure of an outer annular area to the hot exhaust gas is avoided.
  • a device for the catalytic conversion of exhaust gases in an exhaust gas system is known from DE G 87 12 267.7 U1.
  • the device comprises a catalyst carrier body which has a multiplicity of flow channels for an exhaust gas and which is inserted in a sleeve-shaped housing.
  • the housing is thermally insulated from the catalyst carrier body.
  • the insulation is achieved in that the catalyst carrier body is arranged between end rings which seal at least the outer layer of the metallic matrix body and thus the outer flow channels in this matrix. This results in a closed, non-exhaust gas-flowed air gap in the outer region of the catalyst carrier body, which serves for thermal insulation.
  • the present invention is based on the object of further developing the known devices for the catalytic conversion of exhaust gases in such a way that the production of a catalyst carrier body with internal insulation is simplified. Furthermore, a method for producing such a device for the catalytic conversion of exhaust gases is to be provided. This object is achieved by a device with the features of claim 1. Advantageous further developments are the subject of the subclaims.
  • an air gap closed in the outer region of the catalyst carrier body is not brought about by additional rings or the like, but rather by the fact that the free flow cross section of the channels is partially, ie. H. is closed in at least one axial section, in the flow direction of the exhaust gas, by plastic deformation of the channel walls.
  • This simplifies the manufacture of the device since now no collar or end ring has to be introduced into the housing.
  • the catalyst carrier body consists of several wound sheet metal layers, the plastic deformation can take place during winding. This simplifies the manufacturing process of wound catalysts, since the winding process and the plastic deformation can take place simultaneously.
  • the channels in the region of the exhaust gas inlet are preferably closed.
  • the plastic deformation of the channels advantageously takes place before the application of a catalytically active layer to the catalyst carrier body.
  • the coating and (washcoat) is usually applied by means of a suspension flowing through the catalyst carrier body.
  • the catalyst carrier body can be arranged so that the suspension flows into the channels closed on one side.
  • the washcoat then fills the channels. It forms thermal insulation. If the catalyst carrier body is arranged in such a way that the closed channels lie in the entry region of the suspension into the catalyst carrier body, the channels cannot be filled with the suspension. This improves the insulation, since the thermal conductivity of the catalyst carrier layer, which would fill the channel completely is better than that of the atmosphere contained in the channels.
  • the channels in the exhaust gas inlet and exhaust gas outlet area are advantageously closed. If the plastic deformation does not completely close individual channels, this is compensated for by the subsequent coating, which closes the small gaps.
  • the channels in the catalyst carrier body are formed in layers one above the other, it is advantageous to close the channels by plastic deformation in up to five layers, preferably two. This achieves an advantageous compromise between the necessary catalytically active surface and the thermal insulation, without the external dimensions of the catalyst carrier body having to be significantly increased.
  • a method according to the invention for producing a device for the catalytic conversion of exhaust gases in an exhaust gas system is specified by the features of claim 5.
  • Advantageous developments of the method are the subject of dependent claims 6 to 17.
  • the method it is proposed to partially close the free flow cross section of the channels in the flow direction of the exhaust gas by plastically deforming the channels in an outer ring in the region of the catalyst carrier body.
  • the plastic deformation can take place in that the catalyst carrier body is pushed into a die.
  • the outer region of the carrier body is deformed, as a result of which the channels are closed.
  • the insertion die can be provided with a conical or an annular wall.
  • the plastic deformation of the channel walls can also take place in that a force is exerted on an outer ring area by means of a stamp, which leads to the plastic deformation of the channel walls.
  • the stamp can be ring-shaped or with a wall that runs obliquely from the inside to the outside. If the stamp is provided with a wall running obliquely from the inside to the outside, the free flow cross sections of the channels are closed by bending the channel walls. In the case of an annular stamp, the channel walls are squeezed.
  • Catalyst carrier bodies which consist of a large number of alternating structured and preferably smooth sheet metal layers. Such metallic catalyst carrier bodies are surrounded by a jacket tube. It is therefore proposed to carry out the plastic deformation of the casing tube and the channels in an outer ring area of the catalyst carrier body, such that the free flow cross section of the channels is partially closed in the flow direction of the exhaust gas.
  • the plastic deformation of the casing tube and the channels can take place in that at least one inwardly directed circumferential bead is formed in the casing tube.
  • the bead can also be used to connect the catalyst carrier body to a housing.
  • the plastic deformation is advantageously carried out by free molding.
  • the plastic deformation is preferably carried out by rolling or kneading.
  • FIG. 1 schematically shows a catalyst carrier body and a matrix
  • FIG. 2 shows a second form of a die
  • FIG. 3 schematically shows a carrier body which was pushed into a die according to FIG. 2,
  • Figure 4 shows a catalyst carrier body and a stamp in
  • FIG. 5 shows a second exemplary embodiment of a stamp
  • FIG. 6 shows a plastically deformed carrier body, corresponding to FIG. 4,
  • FIG. 7 shows a plastically deformed carrier body by deformation with a stamp according to FIG. 5 and
  • FIG. 8 shows a Crowgro ⁇ er in partial section.
  • the catalyst carrier body 1 has a plurality of channels 2 through which an exhaust gas can flow.
  • the channels 2 are formed by an alternating arrangement of structured sheet metal layers 12 and smooth sheet metal layers 13.
  • Each channel has a free flow cross section 4 which is delimited by the channel walls 11.
  • the channel walls are formed by the sheet metal layers 12, 13.
  • the catalyst carrier body 1 z. B. held by means of clamping jaws, not shown, and pushed into the die 7 accordingly.
  • the honeycomb body 1 is pushed into the die by means of a tool 14.
  • An annular wall 8 is formed in the die 7.
  • the width of the ring corresponds to the width of the channels to be closed in the honeycomb body 1.
  • a wall 15 adjoins the wall 8, the inner contour of which corresponds to the outer contour of the catalyst carrier body 1.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a die 7.
  • the die 7 has a wall 8 which is conical.
  • FIG. 3 shows a honeycomb body 1 which has been pushed into a corresponding die 7 according to FIG. 2.
  • the channels 2 are closed in the annular region 3.
  • the edge area of the carrier body 1 is correspondingly slanted.
  • stamp 9 or 9 ' can be moved back and forth and has an annular shoulder 16.
  • FIGS. 6 and 7 show carrier bodies 1, a carrier body being shown in section in FIG. 6, in which the channels 2 in the outer ring area have been closed by means of the stamp 9.
  • FIG. 7 shows a carrier body in which a stamp 9 'according to FIG. 5 was used.
  • the production of the device for the catalytic conversion of exhaust gases in an exhaust system, in particular in an exhaust system for internal combustion engines, with a catalyst carrier body 1 surrounding a jacket tube 10 and having a multiplicity of channels 2 can be produced in that the plastic Deformation of the casing tube 10 and the channels 2 takes place in an outer ring area 3, so that the free flow cross section 4 of the channels 2 is partially closed in the flow direction of the exhaust gas.
  • the plastic deformation can take place by means of a tool 17.
  • the tool 17 has a disk 18 which can be rotated about an axis 19 and which has an essentially triangular cross section at its outer edge region.
  • the disc 18 is pressed with a force against the catalyst carrier body 1 and the jacket 10, so that there is a plastic deformation of the jacket tube 10 and the channel walls.
  • a circumferential bead 20 directed toward the carrier body 1 is produced.
  • the tool 17 can rotate around the catalyst carrier body 1. It is also possible to arrange the tool 17 in a stationary manner and to let the catalyst carrier body 1 rotate about its axis.
  • the formation of the bead 20 can take place in stages, for which purpose the tool 17 is appropriately fed.

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Abstract

Zur katalytischen Umsetzung von Abgasen in einem Abgassystem, insbesondere in einem Abgassystem von Verbrennungskraftmaschinen wird eine Vorrichtung mit einem Katalysator-Trägerkörper (1) vorgeschlagen, der eine Vielzahl von Abgas durchströmbarer Kanäle (2) aufweist. Der freie Strömungsquerschnitt (4) der Kanäle (2) ist teilweise in Strömungsrichtung des Abgases durch plastische Verformung der Kanalwände (11) verschlossen, und zwar in einem äußeren Ringbereich (3) des Katalysator-Trägerkörpers (1). Die plastische Verformung kann z.B. mittels eines Werkzeuges (17) erfolgen. Das Werkzeug (17) weist hierzu eine um eine Achse (19) verdrehbare Scheibe (18) auf. Die Scheibe (18) wird mit einer Kraft gegen den Katalysator-Trägerkörper (1) und den Mantel (10) gedrückt, so daß eine plastische Verformung des Mantelrohres (10) und der Kanalwände (11) erfolgt. Es wird eine umlaufende zum Trägerkörper (1) gerichtete Sicke (20) erzeugt. Andere Techniken zur plastischen Verformung sind möglich. Die auf diese Wiese verschlossenen äußeren Kanäle (2) bilden eine Wärmeisolierung gegenüber dem Mantelrohr (10), wodurch sich der Katalysator-Trägerkörper (1) in der Kaltstartphase schneller erwärmt.

Description

BESCHREIBUNG
Katalysator-Trägerkörper mit einer Innenisolierung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur katalytischen Umset¬ zung von Abgasen in einem Abgassystem, insbesondere in einem Ab¬ gassystem von Verbrennungskraftmaschinen, mit einem Katalysator-Träger- körper, der eine Vielzahl von einem Abgas durchströmbarer Kanäle aufweist und auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrich¬ tung.
Um eine möglichst vollständige Umsetzung der in einer Verbrennuπgs- kraftmaschine enthaltenen Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmono.xvdes zu erreichen, muß der Katalysator eine Mindesttemperatur haben, bei der die katalytische Umsetzung der Komponenten des Abgases stattfinden kann. Im allgemeinen spricht man von einer sogenannten Anspringtempe¬ ratur. Der Katalysator wird in der Kaltstartphase durch das heiße Abgas aufgeheizt. Es ist auch bekannt, den Katalysator-Trägerkörper wenigstens teilweise elektrisch zu beheizen. Damit der Schadstoffausstoß während der Kaltstartphase möglichst gering ist und aus mechanischen Gründen, ist daher vorgeschlagen worden, den Katalysator-Trägerkörper mit einer Innenisolierung auszubilden, um den Wärmeverlust an das Gehäuse und die Umgebung zu verringern.
Durch die DE 36 02 134 AI ist eine Vorrichtung zur katalytischen Umsetzung von Abgasen in einem Abgassystem, insbesondere in einem Abgassystem von Verbrennungskraftmaschinen, bekannt, die einen in einem Gehäuse angeordneten metallischen Katalysator-Trägerköφer aufweist. Der Trägerköφer weist eine Vielzahl von einem Abgas durch¬ strömbarer Kanäle auf. Die Innenisolierung des Katalysator-Trägerköφers ist gemäß dem Vorschlag der DE 36 02 134 AI dadurch zu verwirkli- chen, daß vor dem Katalysator-Trägerköφer ein radial nach innen wei¬ sender Bund angeordnet ist, dessen Bundhöhe 3-15% des Katalysator- Durchmessers, mindestens aber 1 mm beträgt. Durch diesen Bund wird im Abgasstrom eine Wirbelzone geschaffen, durch die eine direkte Beauf¬ schlagung eines äußeren ringförmigen Bereichs mit dem heißen Abgas vermieden wird.
Durch das DE G 87 12 267.7 Ul ist eine Vorrichtung zur katalytischen Umsetzung von Abgasen in einem Abgassystem bekannt. Die Vorrichtung umfaßt einen Katalysator-Trägerköφer, der eine Vielzahl von Strömungs- kanälen für ein Abgas aufweist und der in einem hülsenförmigen Gehäu¬ se eingesetzt ist. Das Gehäuse ist gegenüber dem Katalysator-Trägerkör¬ per thermisch isoliert. Die Isolierung wird dadurch erreicht, daß der Katalysator-Trägerköφer zwischen Stirnringen angeordnet ist, die minde¬ stens die äußere Lage des metallische Matrixköφers und damit die äußeren Strömungskanäle in dieser Matrix verschließen. Hierdurch ent¬ steht im Außenbereich des Katalysator-Trägerköφers ein abgeschlossener, nicht von Abgas durchströmter, Luftspalt, der zur Wärmeisolierung dient.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Vorrichtungen zur katalytischen Umsetzung von Abgasen so weiterzubil¬ den, daß die Herstellung eines Katalysator-Trägerköφers mit einer Innenisolierung vereinfacht wird. Ferner soll ein Verfahren zur Herstel¬ lung einer solchen Vorrichtung zur katalytischen Umsetzung von Abgasen bereitgestellt werden. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen zur katalytischen Umse¬ tzung von Abgasen wird ein im Außenbereich des Katalysator-Trägerkör¬ pers abgeschlossener Luftspalt nicht durch zusätzliche Ringe oder des¬ gleichen bewirkt, sondern dadurch, daß der freie Strömungsquerschnitt der Kanäle teilweise, d. h. in mindestens einem axialen Teilbereich, in Strömungsrichtung des Abgases durch plastische Verformung der Kanal¬ wände verschlossen wird. Hierdurch vereinfacht sich die Herstellung der Vorrichtung, da nunmehr kein Bund oder Stirnring in das Gehäuse eingebracht werden muß. Besteht der Katalysator-Trägerköφer aus meh¬ reren gewickelten Blechlagen, so kann die plastische Verformung bereits beim Wickeln erfolgen. Dies vereinfacht das Herstellungsverfahren gewik- kelter Katalysatoren, da der Wickelvorgang und die plastische Verfor¬ mung gleichzeitig erfolgen können.
Vorzugsweise werden die Kanäle im Bereich des Abgaseintritts verschlos- sen. Die plastische Verformung der Kanäle erfolgt vorteilhafterweise vor der Aufbringung einer katalytischen wirksamen Schicht auf den Katalysa¬ tor-Trägerköφer. Die Beschichtund (Washcoat) wird meist mittels einer den Katalysator-Trägerköφer durchfließenden Suspension aufgebracht. Der Katalysator-Trägerköφer kann so angeordnet werden, daß die Suspension in die einseitig verschlossenen Kanäle reinfließt. Der Washcoat füllt dann die Kanäle aus. Er bildet eine thermische Isolierung. Ordnet man den Katalysator-Trägerköφer so an, daß die verschlossenen Kanäle im Ein¬ trittsbereich der Suspension in den Katalysator-Trägerköφer liegen, so können die Kanäle nicht mit der Suspension gefüllt werden. Dies verbes- sert die Isolation, da die Wärmeleitfähigkeit der Katalysator-Trägerschicht, die den Kanal vollständig ausfüllen würde besser ist als die der in den Kanälen enthaltenen Atmosphäre. Vorteilhafterweise sind die Kanäle im Abgaseintritts- und Abgasaustrittsbereich verschlossen. Sollte die plastische Verformung einzelne Kanäle nicht vollständig verschließen, so wird dies durch die nachträgliche Beschichtung, die kleine Spalte verschließt, ausgeglichen.
Bei einer Vorrichtung, bei der die Kanäle im Katalysator-Trägerköφer lagenweise übereinander ausgebildet sind, ist es von Vorteil, in bis fünf Lagen der Kanäle durch plastische Verformung zu schließen, vorzugsweise zwei. Hierdurch wird ein vorteilhafter Kompromiß zwischen der notwendi¬ gen katalytisch aktiven Oberfläche und der Wärmeisolierung erzielt, ohne daß der Katalysator-Trägerköφer in seinen äußeren Abmessungen wesent¬ lich vergrößert werden muß.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur katalytischen Umsetzung von Abgasen in einem Abgassystem wird durch die Merkmale des Anspruchs 5 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 6 bis 17.
Gemäß dem Verfahren wird vorgeschlagen durch plastische Verformung der Kanäle in einem äußeren Ring im Bereich des Katalysator-Trägerkör¬ pers den freien Strömungsquerschnitt der Kanäle teilweise in Strömungs¬ richtung des Abgases zu verschließen. Die plastische Verformung kann dadurch erfolgen, daß der Katalysator-Trägerköφer in eine Matrize eingestoßen wird. Beim Einstoßen des Katalysator-Trägerköφers wird der äußere Bereich des Trägerköφers deformiert, wodurch die Kanäle ver¬ schlossen werden. Die Einstoßmatrize kann mit einer konischen oder einer ringförmigen Wandung versehen sein. Statt den Katalysator-Trägerköφer in eine Matrize einzustoßen, kann die plastische Verformung der Kanalwände auch dadurch erfolgen, daß mittels eines Stempels auf einen äußeren Ringbereich eine Kraft ausge¬ übt wird, die zu der plastischen Verformung der Kanalwände führt. Der Stempel kann dabei ringförmig oder mit einer schräg von innen nach außen verlaufenden Wand ausgebildet sein. Ist der Stempel mit einer schräg von innen nach außen verlaufenden Wand versehen, so werden die freien Strömungsquerschnitte der Kanäle durch Biegen der Kanalwän¬ de geschlossen. Bei einem ringförmigen Stempel werden die Kanalwände gequetscht.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Gedanken wird vorgeschlagen, während der plastischen Verformung den Katalysator-Trägerköφer an seinem der Krafteinleitung entgegengesetzem Ende gegenzuhalten. Dies hat den Vorteil, daß die einzelnen Lagen des Katalysator-Trägerköφers gegeneinander nicht verschoben werden.
Es sind Katalysator-Trägerköφer bekannt, die aus einer Vielzahl von sich abwechselnden strukturierten und vorzugsweise glatten Blechlagen beste- hen. Solche metallischen Katalysator-Trägerköφer werden von einem Mantelrohr umgeben. Es wird daher vorgeschlagen, die plastische Ver¬ formung des Mantelrohres und der Kanäle in einem äußeren Ringbereich des Katalysator-Trägerköφers durchzuführen, derart daß der freie Strö¬ mungsquerschnitt der Kanäle teilweise in Strömungsrichtung des Abgases verschlossen wird. Die plastische Verformung des Mantelrohres und der Kanäle kann dadurch erfolgen, daß in dem Mantelrohr wenigstens eine nach innen gerichtete umlaufende Sicke ausgebildet wird. Die Sicke kann auch zur Verbindung des Katalysator-Trägerköφers mit einem Gehäuse genutzt werden. Die plastische Verformung erfolgt vorteilhafterweise durch Freiformen. Vorzugsweise wird die plastische Verformung durch Walzen oder Kneten durchgeführt.
Weitere Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, ohne daß eine Beschränkung auf diese Ausführungsbeispiele vorgenommen wird. Hierbei zeigt:
Figur 1 schematisch einen Katalysator-Trägerköφer und eine Matri- ze,
Figur 2 zeigt eine zweite Form einer Matrize,
Figur 3 zeigt schematisch einen Trägerköφer, welcher in eine Ma¬ trize nach Figur 2 eingestoßen wurde,
Figur 4 zeigt einen Katalysator-Trägerköφer und einen Stempel im
Schnitt,
Figur 5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Stempels,
Figur 6 zeigt einen plastisch deformierten Trägerköφer, entspre¬ chend Figur 4,
Figur 7 einen plastisch deformierten Trägerköφer durch Deforma¬ tion mit einem Stempel nach Figur 5 und
Figur 8 einen Trägerköφer im Teilschnitt. Der Katalysator-Trägerköφer 1 weist eine Vielzahl von einem Abgas durchströmbarer Kanäle 2 auf. Die Kanäle 2 werden durch abwechselnde Anordnung von strukturierten Blechlagen 12 und glatten Blechlagen 13 gebildet. Jeder Kanal weist einen freien Strömungsquerschnitt 4 auf, der durch die Kanalwände 11 begrenzt wird. Die Kanalwände werden durch die Blechlagen 12, 13 gebildet. Zur plastischen Verformung in einem äußeren ringförmigen Bereich 3 des Katalysator-Trägerköφers 1 wird dieser, wie aus der Figur 1 ersichtlich, in eine Matrize 7 eingestoßen. Hierzu kann der Katalysator-Trägerköφer 1 z. B. mittels nicht dargestell- ter Spannbacken gehalten und entsprechend in die Matrize 7 eingestoßen werden. In der Darstellung nach Figur 1 wird der Wabenköφer 1 mittels eines Werkzeuges 14 in die Matrize eingestoßen. In der Matrize 7 ist eine ringförmige Wandung 8 ausgebildet. Die Breite des Rings entspricht der Breite der zu verschließenden Kanäle im Wabenköφer 1. An die Wandung 8 schließt sich ein Mantel 15 an, dessen innere Kontur mit der Außenkontur des Katalysator-Trägerköφers 1 entspricht.
In der Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Matrize 7 dargestellt. Die Matrize 7 hat eine Wandung 8, die konisch ausgebildet ist.
In der Figur 3 ist ein Wabenköφer 1 dargestellt, die in eine entspre¬ chende Matrize 7 nach Figur 2 eingestoßen wurde. In dem ringförmigen Bereich 3 sind die Kanäle 2 verschlossen. Der Randbereich des Träger- köφers 1 ist entsprechend schräg ausgebildet.
Statt den Trägerköφer 1 in die Matrize 7 einzustoßen, wird vorgeschla¬ gen, die plastische Verformung der Kanäle 2 mittels eines Stempels 9 bzw. 9' zu verschließen. Der Stempel 9 bzw. 9' ist hin und her bewegbar und weist einen ringförmigen Absatz 16 auf. Der Stempel 9' unterscheidet sich vom Stempel 9 dadurch, daß dieser eine schräg von innen nach außen verlaufende Wand 21 aufweist.
In den Figuren 6 und 7 sind Trägerköφer 1 dargestellt, wobei in der Figur 6 ein Trägerköφer im Schnitt dargestellt ist, bei dem im äußeren Ringbereich die Kanäle 2 mittels des Stempels 9 verschlossen worden sind. In der Figur 7 ist ein Trägerköφer dargestellt, bei dem ein Stem¬ pel 9' nach Figur 5 verwendet wurde.
Die Herstellung der Vorrichtung zur katalytischen Umsetzung von Abgasen in einem Abgassystem, insbesondere in einem Abgassystem für Verbrennungskraftmaschinen, mit einem von einem Mantelrohr 10 umge- benden Katalysator-Trägerköφer 1, der eine Vielzahl von Kanälen 2 aufweist, kann dadurch hergestellt werden, daß die plastische Verformung des Mantelrohres 10 und der Kanäle 2 in einem äußeren Ringbereich 3 erfolgt, so daß der freie Strömungsquerschnitt 4 der Kanäle 2 teilweise in Strömungsrichtung des Abgases verschlossenn wird. Die plastische Verformung kann mittels eines Werkzeuges 17 erfolgen. Das Werkzeug 17 weist eine um eine Achse 19 verdrehbare Scheibe 18 auf, die an ihrem äußeren Randbereich im wesentlichen einen dreieckförmigen Querschnitt aufweist. Die Scheibe 18 wird mit einer Kraft gegen den Katalysator-Trägerköφer 1 und den Mantel 10 gedrückt, so daß eine plastische Verformung des Mantelrohres 10 und der Kanalwandungen erfolgt. Es wird eine umlaufende zum Trägerköφer 1 gerichtete Sicke 20 erzeugt. Das Werkzeug 17 kann um den Katalysator-Trägerköφer 1 rotieren. Es ist auch möglich, daß Werkzeug 17 stationär anzuordnen und den Kataly¬ sator-Trägerköφer 1 um seine Achse rotieren zu lassen.
Die Ausbildung der Sicke 20 kann stufenweise erfolgen, wozu das Werk¬ zeug 17 entsprechend zugestellt wird.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Katalysator-Trägerköφer
2 Kanäle
3 Ringbereich
4 Strömungsquerschnitt
5 Eintritt
6 Austritt
7 Matrize
8 Wandung
9,9' Stempel
10 Mantelrohr
11 Kanalwand
12,13 Blechlage
14 Werkzeug
15 Mantel
16 Ring
17 Werkzeug
18 Scheibe
19 Achse
20 Sicke
21 Wand

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur katalytischen Umsetzung von Abgasen in einem Abgassystem, insbesondere in einem Abgassystem von Verbren¬ nungskraftmaschinen, mit einem Katalysator-Trägerköφer (1), der eine Vielzahl von einem Abgas durchströmbarer Kanäle (2) auf¬ weist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem äußeren ringförmigen Bereich (3) des Katalysator-Trägerköφers (1) der freie Strömungs- querschnitt (4) der Kanäle (2) zumindest in einem Teilbereich in
Strömungsrichtung des Abgases durch plastische Verformung der Kanalwände (11) verschlossen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (2) im Bereich des Abgaseintritts (5) verschlossen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (2) zusätzlich im Bereich des Abgasaustritts (6) verschlos¬ sen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Kanäle (2) lagenweise übereinander ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in bis zu fünf Lagen, vorzugsweise zwei Lagen der Kanäle (2) plastisch verformt sind.
5. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur katalytischen
Umsetzung von Abgasen in einem Abgassystem, insbesondere in einem Abgassystem von Verbrennungskraftmaschinen, mit einem
Katalysator-Trägerköφer (1), der eine Vielzahl von einem Abgas durchströmbarer Kanäle (2) aufweist, gekennzeichnet durch plasti- sehe Verformung der Kanäle (2) in einem äußeren ringförmigen Bereich (3) des Katalysator-Trägerköφers (1), so daß der freie Strömungsquerschnitt (4) der Kanäle (2) zumindest in einem Teilbereich in Strömungsrichtung des Abgases verschlossen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Katalysator-Trägerköφer (1) zur Verformung der Kanäle (2) in eine Matrize (7) eingesto¬ ßen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator-Trägerköφer (1) in eine Matrize (7) mit einer konisch ausgebildeten Wandung (8) eingestoßen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator-Trägerköφer (1) in eine Matrize (7) mit einer ringför¬ migen Wandung (8) eingestoßen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung der Kanäle (2) durch einen Stempel (9,9') erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung durch einen ringförmigen Stempel (9) erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Stempel (9') eine schräg von innen nach außen ver¬ laufende Wand (21) aufweist.
12. Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 5 bis 11, da¬ durch gekennzeichnet, daß während der plastischen Verformung der Katalysator-Trägerköφer (1) gegengehalten wird.
13. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur katalytischen Umsetzung von Abgasen in einem Abgassystem, insbesondere in einem Abgassystem von Verbrennungskraftmaschinen, mit einem von einem Mantelrohr (10) umgebenen Katalysator-Trägerköφer (1), der eine Vielzahl von einem Abgas durchströmbarer Kanäle
(2) aufweist, gekennzeichnet durch plastische Verformung des Mantelrohres (10) und der Kanäle (2) in einem äußeren ringförmi¬ gen Bereich (3) des Katalysator-Trägerkörpers (1), derart daß der freie Strömungsquerschnitt (4) der Kanäle (2) zumindest in einem Teilbereich in Strömungsrichtung des Abgases verschlossen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Mantelrohr (10) wenigstens eine zum Trägerköφer (1) gerichtete, umlaufende Sicke (20) ausgebildet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die plastische Verformung durch Freiformen erfolgt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die plastisch Verformung durch Walzen erfolgt.
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die plastische Verformung durch Kneten erfolgt.
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