DE-112009005066-B4 - Vorrichtung, System und Verfahren für die Isolierung eines Bauelements zur Abgasnachbehandlung

Abstract

Bauelement (10) zur Abgasnachbehandlung, mit einem Gehäuse (26), das einen inneren Hohlraum (56) begrenzt, durch welchen Auspuffgase passieren können, das Gehäuse (26) bestehend aus einem inneren Körper (34), einem äußeren Körper (32) sowie einem zwischen dem inneren Körper (34) und dem äußeren Körper (32) begrenzten Raum (66), und einem im Raum (66) positionierten Isolierpaket (100), wobei das Isolierpaket (100) aus in einem biegsamen Gewebe (104) eingekapseltem Isoliermittel (102) sowie einem zumindest teilweise biegesteifen Element (110), dessen Steifigkeit größer ist als die Steifigkeit des Isoliermittels (102) und des biegsamen Gewebes (104), besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest teilweise biegesteife Element (110) sich über einen erheblichen Teil der Breite (W) des Isolierpakets (100) erstreckt und dadurch eine Biegung, Krümmung oder Komprimierung des Isolierpakets (100) in Breitenrichtung im Wesentlichen verhindert, so dass das Isolierpaket (100) allgemein entlang seiner Länge (L) biegsam, entlang seiner Breite (W) jedoch im Wesentlichen biegesteif ist, und dass das zumindest teilweise biegesteife Element (110) an einer äußeren Oberfläche des biegsamen Gewebes (104) befestigt ist.

Inventors

• Aashish Wadke
• Scott Lubenow
• Chris Cremeens
• Jason Drost
• Daniel W. Woods

Assignees

• CUMMINS FILTRATION IP, INC.

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20091203

Priority Date

20081203

Claims (20)

1. Bauelement (10) zur Abgasnachbehandlung, mit einem Gehäuse (26), das einen inneren Hohlraum (56) begrenzt, durch welchen Auspuffgase passieren können, das Gehäuse (26) bestehend aus einem inneren Körper (34), einem äußeren Körper (32) sowie einem zwischen dem inneren Körper (34) und dem äußeren Körper (32) begrenzten Raum (66), und einem im Raum (66) positionierten Isolierpaket (100), wobei das Isolierpaket (100) aus in einem biegsamen Gewebe (104) eingekapseltem Isoliermittel (102) sowie einem zumindest teilweise biegesteifen Element (110), dessen Steifigkeit größer ist als die Steifigkeit des Isoliermittels (102) und des biegsamen Gewebes (104), besteht, dadurch gekennzeichnet , dass das zumindest teilweise biegesteife Element (110) sich über einen erheblichen Teil der Breite (W) des Isolierpakets (100) erstreckt und dadurch eine Biegung, Krümmung oder Komprimierung des Isolierpakets (100) in Breitenrichtung im Wesentlichen verhindert, so dass das Isolierpaket (100) allgemein entlang seiner Länge (L) biegsam, entlang seiner Breite (W) jedoch im Wesentlichen biegesteif ist, und dass das zumindest teilweise biegesteife Element (110) an einer äußeren Oberfläche des biegsamen Gewebes (104) befestigt ist.
2. Bauelement (10) zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 1 , wobei das Gehäuse im Wesentlichen zylinderförmig ist, wobei die Länge (L) sich im Wesentlichen im rechten Winkel zur Achse (48) des Gehäuses (26) erstreckt und wobei die Steifigkeit des zumindest teilweise biegesteifen Elements (110), des Isoliermittels (102) und des biegsamen Gewebes (104) eine im Wesentlichen parallel zur Achse (48) des Gehäuses (26) liegende axiale Steifigkeit bilden.
3. Bauelement (10) zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das zumindest teilweise biegesteife Element (110) eine Platte aufweist.
4. Bauelement (10) zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass sich das zumindest teilweise biegesteife Element (110) seitlich von einer ersten Seite des Isolierpakets (100) zu einer zweiten Seite des Isolierpakets (100) erstreckt.
5. Bauelement (10) zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der äußere Körper (32) das Isolierpaket (100) gegen den inneren Körper (34) in einer im Wesentlichen im rechten Winkel zur Achse (48) des Bauelements (10) liegenden Richtung komprimiert.
6. Bauelement (10) zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das Isolierpaket (100) mit dem inneren Körper (34) und dem äußeren Körper (32) eine Abdichtung bildet, um das Passieren von Auspuffgasen zwischen dem Isolierpaket (100) und dem inneren Körper (34) sowie dem äußeren Körper (32) zu verhindern.
7. Bauelement (10) zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der innere Körper (34) in den äußeren Körper (32) eingeführt ist.
8. Bauelement (10) zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet , dass der innere Körper (34) eine allgemein zylindrische Form besitzt und aus einer Innenwand (52) und zwei mit Abstand zueinander angeordneten Seitenwänden (62, 64) besteht, die sich von der Innenwand (52) radial nach außen erstrecken.
9. Bauelement (10) zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet , dass der Raum zwischen dem äußeren Körper (32), der inneren Wand (52) und den zwei Seitenwänden (62, 64) des inneren Körpers (34) begrenzt ist, dass ein Spalt zwischen mindestens einer der zwei Seitenwände (62, 64) des inneren Körpers (34) und dem äußeren Körper (32) ausgebildet ist und dass das biegsame Gewebe (104) des Isolierpakets (100) mit den den Spalt passierenden heißen Auspuffgasen in Kontakt ist.
10. Bauelement (10) zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das zumindest teilweise biegesteife Element (110) so ausgelegt ist, dass es während des Betriebs des Bauelements (10) verbrennt.
11. Bauelement (10) zur Abgasnachbehandlung, mit einem äußeren Körper (32), einem im Abstand zum äußeren Körper (32) angeordneten inneren Körper (34), einer zwischen dem äußeren Körper (32) und dem inneren Körper (34) begrenzten Kammer (66), und einem in der Kammer (66) positionierten Isolierpaket (100), wobei das Isolierpaket (100) aus einem in einem biegsamen Gewebe (104) verkapseltem Isoliermittel (102) besteht, dadurch gekennzeichnet , dass das Isolierpaket (100) ferner ein biegesteifes Element (110) aufweist, das sich über einen erheblichen Teil der Breite (W) des Isolierpakets (100) erstreckt und dadurch eine Biegung Krümmung oder Komprimierung des Isolierpakets (100) in Breitenrichtung im Wesentlichen verhindert, so dass das Isolierpaket (100) allgemein entlang seiner Länge (L) biegsam, entlang seiner Breite (W) jedoch im Wesentlichen biegesteif ist, und dass der äußere Körper (32) zur Komprimierung des Isolierpakets (100) gegen den inneren Körper (34) auf das Isolierpaket (100) eine Druckkraft ausübt.
12. Bauelement (10) zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet , dass das Isolierpaket (100) unter der Druckkraft verformbar ist, um eine Abdichtung zwischen dem äußeren Körper (32) und dem inneren Körper (34) herzustellen.
13. Bauelement (10) zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 12 , dadurch gekennzeichnet , dass die Druckkraft eine im rechten Winkel auf die zentrale Achse (48) des Bauelements (10) wirkende radiale Druckkraft ist und das biegesteife Element (110) eine die Steifigkeit des Isolierpakets (100) und des biegsamen Gewebes (104) übersteigende axiale Steifigkeit aufweist.
14. Bauelement (10) zur Abgasnachbehandlung nach Anspruch 12 , dadurch gekennzeichnet , dass die Druckkraft eine im rechten Winkel auf die zentrale Achse (48) des Bauelements (10) wirkende radiale Druckkraft ist und das Isoliermittel (102) eine die radiale Steifigkeit übersteigende axiale Steifigkeit aufweist.
15. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (10) zur Abgasnachbehandlung, mit den Merkmalen: Beistellen eines ersten Körpers (34), umfassend eine erste innere Oberfläche (54), die einen ersten inneren Hohlraum (56) definiert, und eine erste äußere Oberfläche (52), Beistellen eines zweiten Körpers (32), umfassend eine zweite innere Oberfläche (38), die einen zweiten inneren Hohlraum (40) definiert, und eine zweite äußere Oberfläche (36), Positionieren eines Isolierpakets (100) um den ersten Körper (34) entlang der ersten äußeren Oberfläche (52), das Isolierpaket (100) aufweisend ein mit einem Gewebe (104) umhülltes Isoliermittel (102), und ferner aufweisend ein axial biegesteifes Element (110), das sich über einen erheblichen Teil der Breite (W) des Isolierpakets (100) erstreckt und dadurch eine Biegung, Krümmung oder Komprimierung des Isolierpakets (100) in Breitenrichtung (W) im Wesentlichen verhindert, so dass das Isolierpaket (100) allgemein entlang seiner Länge (L) biegsam, entlang seiner Breite (W) jedoch im Wesentlichen biegesteif ist, Einführen des ersten Körpers (34) in den zweiten inneren Hohlraum (40) des zweiten Körpers (32) dergestalt, dass das Isolierpaket (100) zwischen der ersten äußeren Oberfläche (52) und der zweiten inneren Oberfläche (38) positioniert wird, und Komprimieren des Isolierpakets (100) mit dem zweiten Körper (32), während der erste Körper (34) in den zweiten inneren Hohlraum (40) des zweiten Körpers (32) eingeführt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15 , dadurch gekennzeichnet , dass der erste Körper (34) und der zweite Körper (32) generell zylinderförmig sind, wobei die Komprimierung des Isolierpakets (100) eine radial nach innen ausgeführte Komprimierung des Isolierpakets (100) umfasst.
17. Verfahren nach Anspruch 16 , dadurch gekennzeichnet , dass das Einführen des ersten Körpers (34) in den zweiten inneren Hohlraum (40) des zweiten Körpers (32) das Einführen des ersten Körpers (34) in den zweiten inneren Hohlraum (40) des zweiten Körpers (32) in einer im Wesentlichen axialen Richtung umfasst.
18. Verfahren nach Anspruch 16 , dadurch gekennzeichnet , dass das Verfahren ferner umfasst ein Widerstehen gegen die axiale Komprimierung des Isolierpakets (100) während der erste Körper (34) in den zweiten inneren Hohlraum (40) des zweiten Körpers (32) eingeführt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18 , dadurch gekennzeichnet , dass der Widerstand gegen die axiale Komprimierung durch das mit dem Isolierpaket (100) gekoppelte biegesteife Element (110) ermöglicht wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 , dadurch gekennzeichnet , dass das Isoliermittel (102) des Isolierpakets (100) axial biegesteif ist und dass der Widerstand gegen die axiale Komprimierung durch die axiale Steifigkeit des Isoliermittels (102) ermöglicht wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET Diese Erfindung betrifft Abgassysteme für Verbrennungsmotoren, genauer gesagt, die Isolierung für Bauelemente von Abgasnachbehandlungssystemen. HINTERGRUND DER ERFINDUNG Abgasnachbehandlungssysteme nehmen von einem Verbrennungsmotor erzeugte Auspuffgase auf und unterziehen sie einer Nachbehandlung. Typische Abgasnachbehandlungssysteme bestehen aus beliebigen unterschiedlichen Bauelementen, die für die Senkung des Niveaus der im Auspuff vorhandenen schädlichen Abgasemissionen konfiguriert sind. So enthalten beispielsweise einige Abgasnachbehandlungssysteme dieselbetriebener Verbrennungsmotoren einen Feinstaubfilter, einen Diesel-Oxydationskatalysator sowie einen Katalysator für selektive katalytische Reduktion (SCR). Bevor sie an die Umwelt ausgestoßen werden, passieren die heißen Auspuffgase des Motors jedes dieser Bauelemente. Die Bauelemente zur Abgasnachbehandlung bestehen aus einem Gehäuse, das einen inneren Hohlraum begrenzt, in welchem ein Filter oder Katalysator zur Abgasnachbehandlung eingebaut ist. Wenn die heißen Auspuffgase den inneren Hohlraum durchlaufen, kann die Hitze der Auspuffgase die Oberflächentemperatur der Wände des Gehäuses ansteigen lassen. Wegen der mit hohen Oberflächentemperaturen verbundenen potenziellen Sicherheitsrisiken wurden Sicherheitsvorschriften erlassen, in denen Höchstgrenzen für die Temperatur der äußeren Oberflächen der Gehäuse festgelegt sind. Zur Befolgung der Sicherheitsvorschriften wurde versucht, die Temperatur der äußeren Oberflächen von Bauelementen zur Abgasnachbehandlung zu senken. In einem konventionellen Abgasnachbehandlungssystem ist eine Isolierschicht um die äußere Oberfläche von Bauelementgehäusen gewickelt. In einem weiteren konventionellen Abgasnachbehandlungssystem ist eine Isolierschicht in einem durch eine äußere Wand und eine innere Wand der Bauelementgehäuse begrenzten Raum angebracht. Diese Methode ist insbesondere dann nützlich, wenn die äußere Oberfläche des Bauelements für die Befestigung des Bauelements am Fahrzeug benutzt wird und daher nicht durch Isolierung abgedeckt werden kann. Der Hohlraum ist eine vollständig umschlossene Kammer, die den heißen Auspuffgasen auf ihrem Weg durch das Bauelement nicht direkt ausgesetzt ist. Darüber hinaus sind die äußere Wand und die innere Wand der Bauelementgehäuse nicht so konfiguriert, dass sie die Isolierschicht zusammendrücken. Die DE 38 20 981 A1 offenbart eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem in einem metallischen Gehäuse angeordneten Reinigungsaggregat, wobei zwischen der Innenwand des Gehäuses und der Außenfläche des Reinigungsaggregats wenigstens eine elastische Matte zur Lagerung und Isolation des Reinigungsaggregats angeordnet ist und die Matte von einer Hülle aus hoch hitzebeständigem Material ganz oder teilweise derart umgeben ist, dass im wesentlichen kein Mattenaustrag zu den Zu- und Abführstutzen gelangt. Die US 2006 0 067 860 A1 offenbart eine doppelwandige Konstruktion für eine Motorabgasleitung, wobei eine Abstandshalterstruktur einen isolierenden ringförmigen Spalt zwischen einer inneren und einer äußeren Leitung definiert und mit der inneren oder äußeren Leitung eine Einheit bilden kann. Die US 2007 0 166 495 A1 offenbart eine langgestreckte textile Schutzhülle zum Schutz langgestreckter Teile sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Gewebesubstrats dafür, welches eine Vielzahl von fadenförmigen Elementen aufweist, die entweder gewebt, gestrickt oder miteinander verflochten sind. Die DE 22 13 540 A offenbart einen Katalysatorkörper zur Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen aus einem gasdurchströmbaren Katalysatorträger großer Oberfläche, auf welcher das die katalytischen Reaktionen bewirkende Katalysatormaterial aufgebracht ist. Sie offenbart ferner eine Schutzhülle mindestens auf der zur Strömungsrichtung parallelen Umfangsfläche des Katalysatorkörpers. Die Schutzhülle ist zusammengesetzt ist aus unbrennbaren, wärmeisolierenden Mineralfasern, einer Armierung aus hoch wärmefesten Stahlteilen sowie einem hitzebeständigen Bindemittel, in welchem die beiden erstgenannten Bestandteile eingebettet sind. Als Stahlteile zur Armierung kommen lose langgestreckte Stahlstücke oder Stahlspäne infrage. DARSTELLUNG Die vorliegende Erfindung wurde als Reaktion auf den gegenwärtigen Stand der Technik und insbesondere als Reaktion auf Probleme und Bedürfnisse des Stands der Technik entwickelt, die mit den derzeit erhältlichen Isolierungen für Bauelemente von Abgasnachbehandlungssystemen bisher noch nicht vollständig gelöst werden konnten. Aus diesem Grund wurde die vorliegende Erfindung entwickelt, um eine Vorrichtung, ein System und eine Methode für die Isolierung von Bauelementen zur Abgasnachbehandlung zu schaffen, die zumindest einige der nachfolgenden Unzulänglichkeiten oder sonstigen Mängel von Isolierungsmethoden nach dem bisherigen Stand der Technik beheben. Eine um die Außenseite von Bauelementen der Abgasnachbehandlung den bekannten Methoden entsprechend gewu