(19) |
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(11) |
EP 0 929 738 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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23.05.2001 Patentblatt 2001/21 |
(22) |
Anmeldetag: 17.09.1997 |
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(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/EP9705/098 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 9815/724 (16.04.1998 Gazette 1998/15) |
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(54) |
WABENKÖRPER MIT WÄRMEISOLIERUNG, VORZUGSWEISE FÜR EINEN ABGASKATALYSATOR
HONEYCOMBED BODY WITH HEAT INSULATION, PREFERABLY FOR AN EXHAUST GAS CATALYZER
CORPS ALVEOLE A ISOLATION THERMIQUE, DE PREFERENCE POUR POT CATALYTIQUE
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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DE ES FR GB IT |
(30) |
Priorität: |
04.10.1996 DE 19641049
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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21.07.1999 Patentblatt 1999/29 |
(73) |
Patentinhaber: Emitec Gesellschaft für Emissionstechnologie mbH |
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53797 Lohmar (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- BRÜCK, Rolf
D-51429 Bergisch Gladbach (DE)
- HIRTH, Peter
D-53797 Lohmar (DE)
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(74) |
Vertreter: Kahlhöfer, Hermann, Dipl.-Phys. et al |
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Patentanwälte
Kahlhöfer Neumann Heilein
Postfach 10 33 63 40024 Düsseldorf 40024 Düsseldorf (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A- 0 229 352 DE-A- 3 833 675 US-A- 5 419 876
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WO-A-90/08249 US-A- 4 022 019
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wabenkörper mit einer Vielzahl von Waben
gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1. Ein derartiger Wabenkörper
ist aus der EP-A-0 229 352 bekannt.
[0002] Eine auf die Wände der Waben aufgebrachte Beschichtung aus katalytischem Material
ermöglicht eine Umsetzung von Abgasen aus Verbrennungskraftmaschinen.
[0003] In der WO 90/08249 und in der WO 96/09892 werden Wabenkörper mit Makrostrukturen
beschrieben, die die Wabenform bestimmen. Die Wabenkörper weisen zusätzlich Mikrostrukturen
auf, die die Strömung von durch die Waben strömendem Abgas beeinflussen.
[0004] Die Wabenwände bestehen beispielsweise aus Metall. Eine Möglichkeit der Herstellung
von Wabenkörpern mit solchen Wabenwänden beinhaltet Verlöten. Geeignete Arten von
Verlötungen sind beispielsweise aus der WO 89/07488 bekannt.
[0005] Aus der EP 0 229 352 ist bekannt, einen Wärmestrahlungsschutz zu verwenden. Der Wärmestrahlungsschutz
besteht aus einer oder mehreren Blechlagen, die außerhalb eines Mantelrohrs angeordnet
sind. Dabei werden dieselben Blechlagen verwendet, die auch die Wabenstruktur innerhalb
des Mantelrohres bilden.
[0006] Insbesondere beim Automobilbau werden immer höhere Anforderungen an die Eigenschaften
eines Abgaskatalysators gestellt. Im Zuge immer strengerer Abgasnormen muß vor allem
das Kaltstart- und Wiederstartverhalten ständig verbessert werden. Beim Wiederstart
eines Motors nach einer Standzeit kommt es darauf an, daß der Wabenkörper des Katalysators
noch eine möglichst hohe Temperatur besitzt. Die WO 96/07021 beschreibt einen katalytischen
Reaktor zur Umsetzung von Abgasen, der sowohl innerhalb als auch außerhalb eines Mantels
eine thermische Isolierung aufweist. Als Beispiele für solche Isolierungen werden
ein Luftspalt und eine Isoliermatte genannt.
[0007] Bei dem genannten Stand der Technik wird die Isolierwirkung durch Luft bzw. durch
ein festes Isoliermaterial erreicht. Ruhende Luft besitzt zwar eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit
als bekannte feste Isoliermaterialien, sie behindert jedoch den Wärmetransport durch
Strahlung nur äußerst geringfügig. Mehrere Blechlagen, wie sie in der WO 96/07021
vorgeschlagen worden sind, vermindern die Wärmestrahlung dagegen erheblich. Jedoch
bilden die Blechlagen durch ihre Berührstellen Wärmebrücken mit der Folge, daß wiederum
ein erheblicher Wärmetransport durch Wärmeleitung auftreten kann.
[0008] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wabenkörper so weiterzubilden,
daß er nur geringe Wärmeverluste an die Umgebung hat.
[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Wabenkörper mit den Merkmalen gelöst,
die in Anspruch 1 angegeben sind. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der
abhängigen Ansprüche.
[0010] Der erfindungsgemäße Wabenkörper zeichnet sich dadurch aus, daß er eine Wärmeisolierung
mit einer Mehrzahl von gestapelten und/oder gewickelten Isolierblechlagen aufweist,
die sich untereinander durch in den Isolierblechlagen ausgebildete Mikrostrukturen
abstützen, so daß zwischen den Isolierblechlagen Zwischenräume bestehen. Die Mikrostrukturen
haben ungefähr eine Höhe von 15 µm bis 250 µm. Sie sind damit wesentlich niedriger
als die aus der EP 0 229 352 bekannten Strukturen zur Bildung von von Abgas durchströmbaren
wabenartigen Kanälen. Mikrostrukturen dieser Höhe sind aus der WO 96/09892 bekannt,
in der sie für die Durchmischung laminar strömenden Abgases in den wabenartigen Kanälen
vorgeschlagen worden sind. Bei einem erfindungsgemäßen Wabenkörper werden die Eigenschaften
solcher Mikrostrukturen aber in ganz anderer Weise genutzt. Wegen ihrer geringen Höhe
ist es möglich, eine Vielzahl von Isolierblechlagen auf geringem Raum übereinander
zu stapeln, wodurch der Wärmetransport aufgrund von Wärmestrahlung durch den Stapel
hindurch erheblich reduziert wird. Da die Reduzierung in guter Näherung allein von
der Anzahl der Isolierblechlagen abhängt, kann gegenüber dem Stand der Technik Platz
gespart werden oder eine höhere Isolierwirkung erzielt werden.
[0011] Die größere Stapeldichte hat aber noch einen anderen Vorteil. Durch geeignete Ausbildung
der Mikrostrukturen, z.B. so, daß diese schmale scharfkantige Höhenrücken aufweisen,
läßt sich die Berührfläche zwischen jeweils zwei Isolierblechlagen erheblich verkleinern.
Somit kann auch der Wärmetransport aufgrund von Wärmeleitung deutlich reduziert werden.
[0012] Insbesondere um den Wabenkörper mit seiner Vielzahl von Waben wirksam vor Wärmeverlusten
zu schützen, ist es günstig, wenn die Isolierblechlagen die Waben möglichst geschlossen
umgeben. Bei Wabenkörpern für den Einsatz als Abgaskatalysatorträgerkörper sind natürlich
Öffnungen für den Eintritt bzw. Austritt von Abgas freizuhalten. Die erfindungsgemäße
Art einer Wärmeisolierung wird in besonderer Ausgestaltung aber auch zum Schutz wärmeempfindlicher
Gegenstände in der Umgebung eines Wabenkörpers eingesetzt. Hierbei umgibt die Wärmeisolierung
die Waben nur teilweise, so daß eine Wärmeisolierwirkung in, von den Waben aus gesehen,
begrenzten Raumwinkelbereichen erzielt wird.
[0013] In einer bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers sind die
Isolierblechlagen der Wärmeisolierung zumindest teilweise untereinander fügetechnisch
verbunden, vorzugsweise verlötet. Ein Vorteil ist die damit erreichbare mechanische
Stabilität der Wärmeisolierung.
[0014] In einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Waben metallische Wabenwände auf.
Bei Ausgestaltungsvarianten, bei denen auch an die Waben angrenzende Isolierblechlagen
metallisch sind, können Lötverbindungen der Waben untereinander und von Waben mit
Isolierblechlagen gleichzeitig in demselben Verlötungsprozeß hergestellt werden.
[0015] Alternativ werden aber auch andere Materialien, beispielsweise keramische, für die
Wabenwände verwendet, oder auch verschiedene Materialien kombiniert. Eine besondere
Ausgestaltung wird erreicht, indem an einer Grünkeramik mit einer Vielzahl von Waben
Isolierblechlagen angebracht werden und anschließend die Keramik gebrannt wird. Bei
einer Variante davon halten die Isolierblechlagen an der Grünkeramik aufgrund ihrer
Mikrostrukturen fest, da diese in die Grünkeramik eingedrückt werden.
[0016] Im Fall metallischer Wabenwände werden hohe Anforderungen an ihre Korrosionsbeständigkeit
gestellt. Ein erfindungsgemäßer Wabenkörper, der in geeigneter Weise mit katalytisch
wirkendem Material ausgestattet ist, eignet sich zur Umwandlung von Abgasen einer
Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Otto-Motors. Die Abgastemperatur solcher
Motoren liegt typischerweise über 800 °C. Ein Wabenkörper für diesen Einsatzzweck
muß Korrosionsvorgängen bei diesen Temperaturen über Tausende von Betriebsstunden
hinweg standhalten. An die Wärmeisolierung sind dagegen nicht dieselben Anforderungen
zu stellen. Die Wärmeisolierung ist nicht so hohen Temperaturen wie die Wabenwände
ausgesetzt. Bei guter Isolierwirkung erreichen höchstens den Wabenwänden benachbarte
Isolierblechlagen ähnlich hohe Temperaturen. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung eines
erfindungsgemäßen Wabenkörpers kommt die Wärmeisolierung auch nicht in Kontakt mit
korrosiven Gasen, insbesondere in einer Ausführungsform, bei der die Wärmeisolierung
gegen jeglichen Gaseintritt in die Zwischenräume abgeschlossen ist.
[0017] In einer weiteren Ausgestaltung weist ein Wabenkörper ein Mantelrohr auf, in dessen
Rohrinnern Waben liegen. Eine solche Ausgestaltung ist aus Gründen der mechanischen
Stabilität, aber auch aus herstellungstechnischen Gründen vorteilhaft. Von einem solchen
Wabenkörper gibt es verschiedene Ausgestaltungsvarianten. Bei einer liegt eine oben
beschriebene Wärmeisolierung ebenfalls im Rohrinnern. Bei anderen Varianten liegt,
stattdessen oder zusätzlich, eine solche Wärmeisolierung außerhalb des Mantelrohrs.
Dabei bietet beispielsweise eine besonders dick ausgeführte äußerste Isolierblechlage
oder ein zweites, äußeres Mantelrohr Schutz gegen mechanische Beschädigung. Bei Varianten
mit metallischen Mantelrohren sind Verbindungen zwischen Wärmeisolierung und den Mantelrohren
vorteilhafterweise zumindest teilweise verlötet.
[0018] Die Isolierblechlagen der Wärmeisolierung sind in einer anderen Ausgestaltung Teile
eines durchgehenden Blechbandes, das spiralig gewickelt ist. Bei einer speziellen
Variante weist die Wärmeisolierung genau zwei Blechbänder auf, wobei in mindestens
einem die Mikrostrukturen ausgebildet sind. Die beiden Blechbänder sind in einer spiraligen
Wicklung miteinander verschlungen. Eine solche Wicklung läßt sich beispielsweise dadurch
herstellen, daß die beiden Blechbänder zunächst aufeinander gelegt werden, an einem
Ende dann aneinander und/oder an einem anderen Teil des Wabenkörpers, z.B. an einem
Mantelrohr, befestigt und anschließend gewickelt werden. Bei weiteren Varianten werden
mehr als zwei Blechbänder verwendet. Spiralige Wicklungen sind unter anderem deswegen
vorteilhaft, weil sie besonders leicht herzustellen sind. Es können aber auch ringförmige,
in sich geschlossene Isolierblechlagen verwendet werden. Für spezielle Zwecke sind,
unter Beibehaltung des Aufbauprinzips, auch völlig andere Formen der Wärmeisolierung
möglich. Um einzelne empfindliche Gegenstände außerhalb des Wabenkörpers vor Wärmestrahlung
zu schützen, wird beispielsweise an einem begrenzten Teil der Oberfläche des Wabenkörpers
ein Stapel von leicht gebogenen Isolierblechlagen angeordnet.
[0019] In einer weiteren Ausführungsform sind die Waben mindestens teilweise beheizbar.
Aufgrund der Wärmeisolierung kann der heizbare Bereich ohne wesentliche Wärmeverluste
zügig auf eine gewünschte Betriebstemperatur gebracht werden. Die Wärmeisolierung
hilft die Energiequelle zu schonen, z.B. eine Batterie eines Kraftfahrzeuges.
[0020] In verschiedenen Ausgestaltungen weist die Wärmeisolierung Stirnseiten auf, an denen
Ränder von einer Mehrzahl der Isolierblechlagen liegen. Wird eine Stirnseite eines
solchen Wabenkörpers beispielsweise von Luft angeströmt, dann kann eine unerwünschte
Kühlwirkung durch einen Luftstrom durch die Zwischenräume hindurch auftreten. In einer
günstigen Weiterbildung sind die Isolierblechlagen daher in der Nähe der Stirnseite
oder der Stirnseiten mindestens teilweise untereinander verbunden, so daß ein Luftstrom,
oder ein anderer Gasstrom, zwischen den Zwischenräumen und der Umgebung der Wärmeisolierung
behindert oder blockiert ist. Zum Beispiel sind die Isolierblechlagen in der Nähe
der Stirnseite untereinander verlötet, sind sie an der Stirnseite mit einer Füllmasse
versehen oder es ist ein zusätzliches Abschlußstück an der Stirnseite angebracht.
[0021] Die Effizienz einer Wärmeisolierung wird dadurch gesteigert, daß die Zwischenräume
zwischen den Isolierblechlagen alle oder teilweise luftabgeschlossen und evakuiert
sind. Außer der Abnahme der Gesamtwärmeleitfähigkeit wird somit auch ein Eindringen
unter Umständen korrosiver Gase in die Wärmeisolierung verhindert.
[0022] Die Wärmestrahlung innerhalb der Wärmeisolierung und/oder die Wärmeabstrahlung von
dem Wabenkörper nach außen wird weiter reduziert, indem mindestens ein Teil der Isolierblechlagen
der Wärmeisolierung, insbesondere mindestens eine äußere Isolierblechlage, mit einer
Oberfläche ausgestattet sind, die einen Emissionsgrad kleiner als 0,1 besitzt. Bei
einer Ausführungsform bestehen diese Isolierblechlagen durchgehend aus einem Material
mit den gewünschten Emissionseigenschaften, bei einer anderen Ausführungsform liegt
an der Oberfläche eine Materialschicht, die aus einem anderen Material besteht, als
der überwiegende Teil der Isolierblechlage sonst. Die Schicht kann beispielsweise
aufgedampft worden sein.
[0023] Weitere Vorteile von erfindungsgemäßen Wabenkörpern werden anhand der Zeichnung erklärt.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die dort aufgeführten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen:
- Figur 1
- einen zylindrischen Wabenkörper mit einer gewickelten Wärmeisolierung in perspektivischer
Darstellung,
- Figur 2
- einen Schnitt durch einen Wabenkörper mit zwei Mantelrohren,
- Figur 3
- einen Wabenkörper mit einer Wärmeisolierung aus einem Blechband,
- Figur 4
- einen Wabenkörper mit einer Wärmeisolierung aus zwei Blechbändern,
- Figur 5
- ein Stück einer Isolierblechlage mit Mikrostruktur und mit einer Anti-Emissionsschicht,
- Figur 6
- eine Isolierblechlage mit parallelen Mikrostrukturen, die sich nach beiden Seiten
der Isolierblechlage erheben,
- Figur 7
- eine Isolierblechlage mit gekreuzten Mikrostrukturen,
- Figur 8
- eine Isolierblechlage mit Mikrostrukturen parallel zu einer stirnseitigen Kante,
- Figur 9
- einen Teilschnitt durch einen Wabenkörper mit einer Wärmeisolierung, die aus Isolierblechlagen
mit und ohne Mikrostrukturen besteht, und
- Figur 10
- einen Teilschnitt durch einen Wabenkörper mit einer Wärmeisolierung, die zweiseitig
mikrostrukturierte Isolierblechlagen aufweist.
[0024] In Figur 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform 1 eines erfindungsgemäßen Wabenkörpers
dargestellt. Der Kern besteht aus einer Vielzahl von Waben 2, die durch gewickelte,
glatte und gewellte Blechlagen gebildet werden. Die Waben bilden die Stirnseiten 10
verbindende Kanäle. Der Kern wird von einem zylindrischen Mantelrohr 6 umfaßt, der
wiederum von der Wärmeisolierung 43 umfaßt wird. Die Wärmeisolierung 43 weist in der
Ausführungsform Isolierblechlagen auf, von denen eine 4 glatt und eine andere 34 zweiseitig
mikrostrukturiert 5 ist. Figur 1 zeigt eine Momentaufnahme zu einem Zeitpunkt, kurz
bevor die beiden Isolierblechlagen 4 und 34 vollständig um den Kern herumgewickelt
werden.
[0025] Figur 2 zeigt einen Wabenkörper mit einem Kern wie in Figur 1, der von einem inneren
Mantelrohr 6 umfaßt wird. Die sich außen an das innere Mantelrohr 6 anschließende
Wärmeisolierung 3 weist im Verhältnis zum Durchmesser des Kerns eine wesentlich größere
Dicke auf als die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform. Die Wärmeisolierung 3 wird
von einem zweiten, äußeren Mantelrohr 6 umfaßt.
[0026] In Figur 3 ist eine spezieller Aufbau einer Wärmeisolierung 23 erkennbar. Die Isolierblechlagen
24 sind Teile eines durchgehenden spiralig gewickelten Blechbandes 11 mit Mikrostrukturen
5, die sich an der inneren Seite des Blechbandes 11 erheben. Das Blechband 11 ist
an seinem Anfang 8 mit dem Mantelrohr 6 verbunden. An seinem Ende 9 ist es an einem
anderen Abschnitt von sich selbst befestigt.
[0027] Einen anderen möglichen Aufbau einer Wärmeisolierung zeigt Figur 4. Der Aufbau ähnelt
dem in Figur 1, jedoch verlaufen hier die Mikrostrukturen 5 des Blechbandes 11 in
einer Richtung ungefähr parallel zu den Kanälen, während sie in dem Beispiel von Figur
1 etwa quer dazu verlaufen. Die Wärmeisolierung 33 besteht, im Gegensatz zur Wärmeisolierung
23 in Figur 3, aus zwei Blechbändern 11; 12, von denen eines 12 glatt ist, d.h. keine
Mikrostrukturen 5 aufweist.
[0028] Anhand von Figur 5 lassen sich zwei Details einer Isolierblechlage 14 erklären. Die
Isolierblechlage 14 weist an ihrer Mikrostruktur 5 etwa dieselbe Dicke auf wie sonst
auch. Eine solche Mikrostruktur entsteht beispielsweise durch Prägen oder Biegen der
Isolierblechlage 14. Eine andere Möglichkeit der Erzeugung von Mikrostrukturen besteht
in dem Aufbringen von zusätzlichem Material auf eine Isolierblechlage. Die Isolierblechlage
14 ist schichtartig aufgebaut. Die dünnere Anti-Emissionsschicht 15 bildet eine durchgehende
Oberfläche auf einer Seite der Isolierblechlage 14. Sie wird von dem Basismaterial
16 getragen. Eine Anti-Emissionsschicht 15 kann z.B. galvanisch auf das Basismaterial
16 aufgebracht werden.
[0029] Figur 6 zeigt eine Isolierblechlage 34, bei der die Mikrostrukturen 5 eine Schar
von einander parallelen linienartig verlaufenden Höhenrücken aufweisen. Die Höhenrücken
erheben sich abwechselnd nach beiden Seiten der Isolierblechlage 34. Die Mikrostrukturen
5 stoßen senkrecht an der stirnseitigen Kante 10 der Isolierblechlage 34 an.
[0030] Durch Kombination einer solchen Isolierblechlage 34 mit Isolierblechlagen gleicher
Art läßt sich ein besonders vorteilhafter Aufbau einer Wärmeisolierung 3 erreichen.
Dabei werden die Isolierblechlagen mit in zueinander gekreuzten Richtungen verlaufenden
Höhenrücken übereinander gestapelt. Die gekreuzt zueinander verlaufenden Höhenrücken
berühren sich nur an annähernd punktartigen Berührstellen im doppelten Abstand der
parallelen Mikrostrukturen 5. Berührstellen einer Isolierblechlage 34 zu einem unteren
und einem oberen Stapelnachbarn liegen im Abstand der parallelen Mikrostrukturen 5.
Für die Abstände paralleler Mikrostrukturen sind Werte zwischen 1 mm und 20 mm günstig,
wobei Werte zwischen 5 mm und 15 mm bevorzugt werden. Wärme, die in einer Generalrichtung
senkrecht zu den Isolierblechlagen 34 geleitet wird, durchläuft daher erhebliche Umwege.
Aufgrund dieser Umwege und aufgrund der punktartigen Berührstellen wird eine besonders
hohe Wärmeisolierwirkung erzielt.
[0031] Die in Figur 7 gezeigte Ausführungsform einer Isolierblechlage 44 mit Mikrostrukturen
5 ist wegen der in zueinander gekreuzten Richtungen verlaufenden Höhenrücken mechanisch
besonders stabil. Sie läßt sich, abhängig vom gewünschten Biegeradius, u.U. nur in
bestimmten Richtungen biegen und um einen Wabenkörperkern wickeln. Da die Höhenrücken
sich nach genau einer Seite der Isolierblechlage 44 erheben, wird die Isolierblechlage
44 auf der anderen Seite vorteilhafterweise mit Isolierblechlagen 14; 24; 34; 44 kombiniert,
die ebenfalls Mikrostrukturen aufweisen. Die Kombination mit Isolierblechlagen ohne
Mikrostrukturen würde auf einer Seite zu einem unerwünscht großflächigen Kontakt führen.
Günstig ist insbesondere die Kombination mit Isolierblechlagen 14; 24; 34, deren Gesamtbild
der Mikrostrukturen sich hinsichtlich der Form, des Kreuzungswinkels und/oder des
Abstandes der Mikrostrukturen sich von dem Gesamtbild der Isolierblechlage 44 unterscheidet.
Auf diese Weise kann verhindert werden, daß Mikrostrukturen einer Isolierblechlage
in die Mikrostrukturen einer anderen Isolierblechlage formschlüssig eingreifen können.
Figur 8 zeigt eine Isolierblechlage mit Mikrostrukturen 5, die für eine günstige Kombination
mit der in Figur 7 gezeigten Isolierblechlage geeignet ist.
[0032] In den Figuren 9 und 10 sind in einem Teilschnitt jeweils Stücke eines Wabenkörperkernes
und einer Wärmeisolierung 43; 53 dargestellt. Der Übergang vom Kern auf die Wärmeisolierung
43; 53 erfolgt über eine Isolierblechlage 4 ohne Mikrostrukturen (Figur 9) bzw. über
eine Isolierblechlage 34 mit Mikrostrukturen (Figur 10). Die Isolierblechlagen 4;
34 bilden jeweils einen Stapel, jedoch mit einer unterschiedlichen Stapelfolge. In
Figur 10 sind alle Isolierblechlagen 34 zweiseitig mikrostrukturiert. In Figur 9 haben
die Isolierblechlagen 34 mit den Mikrostrukturen wenigstens eine Isolierblechlage
4 ohne Mikrostrukturen als nächsten Folgenachbarn.
[0033] Die in Figur 1 gezeigte zylindrische Raumform, bzw. die in weiteren Figuren gezeigten
kreisförmigen Querschnitte sind keineswegs die einzigen Möglichkeiten für die Form
eines erfindungsgemäßen Wabenkörper. Beispiele für andere Formen sind eine konische
Raumform, bzw. ein polygonaler Querschnitt. Eine Wärmeisolierung 3; 23; 33; 43; 53
mit mikrostrukturierten Isolierblechlagen läßt sich auch anders als in den Figuren
gezeigt relativ zu Waben 2 anordnen. Sie kann beispielsweise die Waben 2 nur halbseitig
umfassen, oder es können auch noch außerhalb von ihr Waben 2 liegen.
Bezugszeichenliste
[0034]
- 1
- Wabenkörper
- 2
- Waben
- 3
- Wärmeisolierung
- 4
- glatte Isolierblechlage
- 5
- Mikrostruktur
- 6
- Mantelrohr
- 7
- Isolierblechlage als Beschädigungsschutz
- 8
- Blechbandanfang
- 9
- Blechbandende
- 10
- Stirnseite
- 11
- Blechband mit Mikrostruktur
- 12
- Blechband ohne Mikrostruktur
- 14
- Isolierblechlage mit Anti-Emissionsschicht
- 15
- Anti-Emissionsschicht
- 16
- Basismaterial
- 23
- Wärmeisolierung aus einem Blechband
- 24
- einseitig mikrostrukturierte Isolierblechlage
- 33
- Wärmeisolierung aus zwei Blechbändern
- 34
- zweiseitig mikrostrukturierte Isolierblechlage
- 43
- Wärmeisolierung mit mikrostrukturierten und glatten Blechlagen
- 44
- Isolierblechlage mit einseitigen gekreuzten Mikrostrukturen
- 53
- Wärmeisolierung aus mikrostrukturierten Blechlagen
1. Wabenkörper mit einer Vielzahl von Waben und mit einer Wärmeisolierung (3; 23; 33;
43; 53) aus einer Mehrzahl von gestapelten und/oder gewickelten Isolierblechlagen
(4; 7; 14; 24; 34; 44) dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierblechlagen (4; 7; 14;
24; 34; 44) sich untereinander durch in den Isolierblechlagen (14; 24; 34; 44) ausgebildete
Mikrostrukturen (5) abstützen, so daß zwischen den Isolierblechlagen (4; 7; 14; 24;
34; 44) Zwischenräume bestehen, wobei die Mikrostrukturen (5) eine Höhe von 15 µm
bis 250 µm haben.
2. Wabenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeisolierung (3; 23;
33; 43; 53) die Waben (2) nur teilweise umgibt.
3. Wabenkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Konverter zur
katalytischen Umwandlung von Abgasen ist, insbesondere von Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen,
insbesondere von Otto-Motoren.
4. Wabenkörper nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierblechlagen
(4; 7; 14; 24; 34; 44) zumindest teilweise untereinander fügetechnisch verbunden,
vorzugsweise verlötet, sind.
5. Wabenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Waben
(2) metallische Wabenwände aufweisen, die durch gewickelte, glatte und gewellte Blechlagen
gebildet werden.
6. Wabenkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Wabenwände
zumindest teilweise untereinander fügetechnisch verbunden, vorzugsweise verlötet,
sind.
7. Wabenkörper nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der metallischen
Wabenwände und das Material der Isolierblechlagen (4; 7; 14; 24; 34; 44) sich unterscheiden,
wobei insbesondere das erstere korrosionsbeständig bei Temperaturen über 800 °C und
das letztere weniger korrosionsbeständig ist.
8. Wabenkörper nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil
der Wabenwände mit mindestens einer der Isolierblechlagen (4; 14; 24; 34; 44) fügetechnisch
verbunden, vorzugsweise verlötet, ist.
9. Wabenkörper nach einem Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Mantelrohr
(6) aufweist, in dessen Rohrinnern die Waben (2) liegen.
10. Wabenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Mantelrohr
(6) aufweist und daß die Wärmeisolierung (3; 23; 33; 43; 53) außerhalb des Mantelrohrs
(6) liegt.
11. Wabenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die äußerste
Isolierblechlage (7) dicker als die innerhalb von ihr liegenden Isolierblechlagen
(4; 14; 24; 34; 44) ist.
12. Wabenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Mantelrohr
(6) aufweist, in dessen Rohrinnern die Wärmeisolierung (3; 23; 33; 43; 53) liegt.
1. A honeycomb body comprising a plurality of honeycombs and a thermal insulation (3;
23; 33; 43; 53) comprising a plurality of stacked and/or wound insulating sheet layers
(4; 7; 14; 24; 34; 44) characterised in that the insulating sheet layers (4; 7; 14;
24; 34; 44) are in mutually supporting relationship by virtue of microstructures (5)
provided in the insulating sheet layers (14; 24; 34; 44) so that intermediate spaces
exist between the insulating sheet layers (4; 7; 14; 24; 34; 44), wherein the microstructures
(5) are of a height of from 15 µm to 250 µm.
2. A honeycomb body according to claim 1 characterised in that the thermal insulation
(3; 23; 33; 43; 53) only partially surrounds the honeycombs (2).
3. A honeycomb body according to claim 1 or claim 2 characterised in that it is a converter
for the catalytic conversion of exhaust gases, in particular exhaust gases from internal
combustion engines, in particular Otto-cycle engines.
4. A honeycomb body according to claim 1, claim 2 or claim 3 characterised in that the
insulating sheet layers (4; 7; 14; 24; 34; 44) are at least partially connected together
by a procedure involving intimate joining of materials, preferably brazed.
5. A honeycomb body according to one of claims 1 to 4 characterised in that the honeycombs
(2) have metal honeycomb walls which are formed by wound, smooth and corrugated sheet
layers.
6. A honeycomb body according to claim 5 characterised in that the metal honeycomb walls
are at least partially connected together by a procedure involving intimate joining
of materials, preferably brazed.
7. A honeycomb body according to claim 5 or claim 6 characterised in that the material
of the metal honeycomb walls and the material of the insulating sheet layers (4; 7;
14; 24; 34; 44) differ from each other, wherein in particular the former is resistant
to corrosion at temperatures over 800°C and the latter is less resistant to corrosion.
8. A honeycomb body according to one of claims 5 to 7 characterised in that a part of
the honeycomb walls is connected to at least one of the insulating sheet layers (4;
14; 24; 34; 44) by a procedure involving intimate joining of the materials, preferably
brazing.
9. A honeycomb body according to one of claims 1 to 8 characterised in that it has a
tubular casing (6), in the tubular interior of which are disposed the honeycombs (2).
10. A honeycomb body according to one of claims 1 to 7 characterised in that it has a
tubular casing (6) and that the thermal insulation (3; 23; 33; 43; 53) lies outside
the tubular casing (6).
11. A honeycomb body according to one of claims 1 to 10 characterised in that the outermost
insulating sheet layer (7) is thicker than the insulating sheet layers (4; 14; 24;
34; 44) which are disposed within same.
12. A honeycomb body according to one of claims 1 to 9 characterised in that it has a
tubular casing (6), in the tubular interior of which the thermal insulation (3; 23;
33; 43; 53) is disposed.
1. Corps alvéolaire avec une pluralité d'alvéoles et avec une isolation thermique (3
; 23 ; 33 ; 43 ; 53) d'une multiplicité de couches de tôles isolantes (4 ; 7 ; 14
; 24 ; 34 ; 44) empilées et/ou enroulées, caractérisé en ce que les couches de tôles
isolantes (4 ; 7 ; 14 ; 24 ; 34 ; 44) se supportent entre elles par des microstructures
(5) réalisées dans les couches de tôles isolantes (14 ; 24 ; 34 ; 44), afin qu'il
y ait des interstices entre les couches de tôles isolantes (4 ; 7 ; 14 ; 24 ; 34 ;
44), les microstructures (5) ayant une hauteur de 15 µm à 250 µm.
2. Corps alvéolaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'isolation thermique
(3 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53) n'entoure les alvéoles (2) que partiellement.
3. Corps alvéolaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est un convertisseur
pour la transformation catalytique de gaz d'échappement, notamment de gaz d'échappement
de machines à combustion interne, notamment de moteurs à allumage par étincelle.
4. Corps alvéolaire selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les couches
de tôles isolantes (4 ; 7 ; 14 ; 24 ; 34 ; 44) sont au moins partiellement reliées
entre elle par technique de jointoiement, de préférence brasées.
5. Corps alvéolaire selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les alvéoles
(2) présentent des parois métalliques d'alvéoles qui sont formées par des couches
de tôles enroulées, lisses ou ondulées.
6. Corps alvéolaire selon la revendication 5, caractérisé en ce que les parois métalliques
d'alvéoles sont au moins partiellement reliées entre elles par technique de jointoiement,
de préférence brasées.
7. Corps alvéolaire selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le matériau
des parois métalliques d'alvéoles et le matériau des couches de tôles isolantes (4
; 7 ; 14 ; 24 ; 34 ; 44) diffèrent, le premier notamment étant résistant à la corrosion
à des températures au-dessus de 800°C et le dernier étant moins résistant à la corrosion.
8. Corps alvéolaire selon l'une des revendication 5 à 7, caractérisé en ce qu'une partie
des parois d'alvéoles est reliée par technique de jointoiement, de préférence par
brasage, avec au moins une des couches de tôles isolantes (4 ; 7 ; 14 ; 24 ; 34 ;
44).
9. Corps alvéolaire selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il présente
un tube d'enveloppe (6) à l'intérieur duquel se trouvent les alvéoles (2).
10. Corps alvéolaire selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il présente
un tube d'enveloppe (6) et que l'isolation thermique (3 ; 23 ; 33 ; 43 ; 53) se trouve
à l'extérieur du tube d'enveloppe (6).
11. Corps alvéolaire selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la couche
de tôle isolante d'extrémité (7) est plus épaisse que les couches de tôles isolantes
(4 ; 14 ; 24 ; 34 ; 44) se trouvant à l'intérieur de celle-ci.
12. Corps alvéolaire selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il présente
un tube d'enveloppe (6) à l'intérieur duquel se trouve l'isolation thermique.