Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere zur Abgasbehandlung mobiler Verbrennungskraftmaschinen, die ein zumindest in einem Teilbereich gekrümmtes Mantelrohr mit einem Innenquerschnitt umfasst. Im Inneren dieses Mantelrohres ist mindestens ein Strömungsbeeinflusser angeordnet, der sich zumindest in einem axialen Abschnitt des Mantelrohrs über den gesamten Innenquerschnitt erstreckt und eine Vielzahl von Öffnungen hat, in die ein Fluid zumindest ein- bzw. ausströmen kann. Weiter wird ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung vorgeschlagen. Derartige Vorrichtungen werden insbesondere als Katalysator-Trägerkörper in Abgassystemen eines Fahrzeuges mit Verbrennungskraftmaschine eingesetzt.

Unter Strömungsbeeinflusser wird in diesem Zusammenhang zunächst einmal jedes Gebilde verstanden, welches in die Strömungswege von Fluiden bzw. Abgasen eingebracht wird, um das Fluid zu führen, zu leiten und/oder zu verwirbeln. In der Abgastechnik werden hierzu unterschiedliche Strukturen bzw. Gebilde eingesetzt: z. B. Gestricke, Gewirre, Leitschaufeln, Gewebe,. Siebe, Wabenstrukturen, Rohrbündel etc. Solche Strömungsbeeinflusser werden häufig auch dazu eingesetzt, eine möglichst große Oberfläche bereitzustellen, die mit dem vorbeiströmenden Fluid in Kontakt kommt. Im Hinblick auf die Abgasbehandlung erfolgt dies mit dem Ziel, durch einen auf dieser Oberfläche angebrachten Katalysator eine möglichst vollständige Umsetzung von im Abgas enthaltenen Schadstoffen herbeizuführen.

Diese als Katalysator-Trägerkörper ausgebildeten Strömungsbeeinflusser werden im Automobilbau üblicherweise mit einer Trägerschicht (insbesondere Washcoat) versehen, welche sich durch eine sehr große Oberfläche auszeichnet und üblicherweise mit mindestens einem katalytisch aktiven Material (z. B. Platin, Palladium, Rodium, etc.) imprägniert ist. Beim Kontakt des Abgases mit diesen katalytisch aktiven Materialien erfolgt eine Reduzierung der im Abgas enthaltenen Schadstoffe, wie Kohlenmonoxid, ungesättigte Kohlenwasserstoffe, Stickstoffmonoxid usw. Um bereits eine relativ große Oberfläche für die Trägerschicht bereitzustellen, werden die Katalysator-Trägerkörper üblicherweise als Wabenkörper ausgeführt, die eine Vielzahl für ein Fluid (insbesondere Abgas) durchströmbare Kanäle aufweist. Hierbei sind keramische, extrudierte und metallische Wabenkörper bekannt. Die Wabenkörper werden im allgemeinen in ein Gehäuse eingebracht, welches wiederum direkt in die Abgasleitung beispielsweise eines Pkws integriert wird. In einer solchen mobilen Abgasanlage ist der Katalysator-Trägerkörper hohen thermischen und dynamischen Belastungen ausgesetzt.

Die thermischen Belastungen resultieren beispielsweise einerseits aus der Temperatur des Abgases selbst, wobei diese zunimmt, wenn der Katalysator-Trägerkörper näher an der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Außerdem führt auch die chemische, katalytische Umsetzung zu einer Temperaturerhöhung des Katalysator-Trägerkörpers, da diese im allgemeinen exotherm abläuft, so dass unter Umständen Temperaturen erreicht werden, die deutlich höher als die Abgastemperatur selbst sind (bis 1300° C). Die wesentlichen Faktoren im Hinblick auf die dynamischen Belastungen resultieren aus dem Verbrennungsprozess sowie externen Schwingungsanregungen. Da der Verbrennungsprozess in der Verbrennungskraftmaschine intermittierend erfolgt, setzen sich die daraus resultierenden Druckstöße periodisch durch das Abgassystem fort. Externe Schwingungsanregung erfolgt beispielsweise aufgrund von Fahrbahn-Unebenheiten, über welche sich das Automobil bewegt.

Wegen dieser hohen thermischen und dynamischen Belastungen ist eine dauerhafte Verbindung des Strömungsbeeinflussers mit seinem Mantelrohr bzw. Gehäuse von besonderem Interesse. Die Dauerhaltbarkeit einer solchen Verbindung wird wesentlich durch die Art der Verbindung (Schweißen, Löten, usw.), deren Ausgestaltung (über die gesamte Umfangsfläche, punktuell, streifenweise,..) und die Anlagefläche (Größe, Ebenheit, usw.) des Strömungsbeeinflussers am Gehäuse bestimmt. Ein weiteres Kriterium ist aber auch die Masse des Strömungsbeeinflussers, da er einerseits aufgrund der Druckstöße beschleunigt wird und andererseits wegen seiner Wärmekapazität unterschiedlich stark expandiert. Aus diesem Grund ist man im Automobilbau dazu übergegangen, großvolumige Strömungsbeeinflusser bzw. Katalysator-Trägerkörper im Unterboden eines Pkws anzuordnen, da in diesem Bereich bereits eine deutliche Abkühlung des vom Motor stammenden Abgases erfolgte, und die Druckstöße wegen der vielen Wendungen der Abgasleitung abgeschwächt wurden. Zudem ist am Unterboden ausreichend Platz zur Anordnung von großvolumigen Komponenten zur Abgasbehandlung verfügbar.

Weiterhin ist beispielsweise aus der WO 99/11911 oder der US 6,397,588 bekannt, in der Nähe des Motors kleinvolumige Strömungsbeeinflusser einzusetzen, die beispielsweise unmittelbar am Motorauslass angeordnet sind. Als Katalysator-Trägerkörper erreichen diese Strömungsbeeinflusser deutlich früher eine hohe Temperatur, so dass die Anspringtemperatur des Katalysators, ab der dieser mit der Umsetzung von im Abgas enthaltenen Schadstoffen beginnt, frühzeitig erreicht wird. Aufgrund der beengten Platzverhältnisse im Motorraum eines Pkws ist die Unterbringung eines solchen „Start-Katalysator-Trägerkörpers" relativ schwierig und kostenaufwendig.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung, insbesondere zur Abgasbehandlung mobiler Verbrennungskraflmaschinen, umfassend ein Mantelrohr und mindestens einen Strömungsbeeinflusser anzugeben, welche preisgünstig herstellbar, effektiv und vielseitig einsetzbar sowie an bestehende Umgebungsbedingungen einfach anpassbar ist, und die sich durch eine dauerhafte Verbindung von Mantelrohr und Strömungsbeeinflusser auszeichnet. Weiter soll ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung angegeben werden.

Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen beschrieben. Dabei sei darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigten Merkmale miteinander sowie mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche kombiniert werden können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere zur Abgasbehandlung mobiler Verbrennungskraftmaschinen, umfasst ein zumindest in einem Teilbereich gekrümmtes Mantelrohr mit einem Innenquerschnitt und mindestens einen Strömungsbeeinflusser, welcher sich zumindest in einem axialen Abschnitt des Mantelrohrs über den gesamten Innenquerschnitt erstreckt und eine Vielzahl von Öffnungen hat, in die ein Fluid einströmen kann. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der mindestens eine Strömungsbeeinflusser und das Mantelrohr metallisch sind, und der axiale Abschnitt und der gekrümmte Teilbereich des Mantelrohres in Richtung einer Achse einen Überlappungsbereich bilden.

Bezüglich des Mantelrohrs sein angemerkt, dass dieses als separates Bauteil ausgeführt sein kann, es ist aber auch möglich, dass das Mantelrohr z. B. Teil einer Abgasleitung selbst ist. Das Mantelrohr kann über seine gesamte Länge einfach, mehrfach, und/oder in unterschiedliche Richtungen gekrümmt bzw. gebogen sein, es kann aber auch geradlinige Teil- oder Endstücke aufweisen. Unter einem Innenquerschnitt ist die vom Mantelrohr eingeschlossene Fläche senkrecht zur Achse des Mantelrohrs gemeint, wobei diese verschiedene Formen aufweisen kann (oval, kreisförmig, polygonal, etc.).

Der mindestens eine Strömungsbeeinflusser erstreckt sich in dem axialen Abschnitt über den gesamten Innenquerschnitt des Mantelrohrs. Das bedeutet, dass der mindestens eine Strömungsbeeinflusser bevorzugt über den gesamten Umfang mit der Mantelinnenfläche des Mantelrohres in Kontakt ist, und selbst im Inneren nicht als Hohlkörper ausgeführt ist. Mit „Hohlkörper" ist in diesem Zusammenhang ein Körper gemeint, dessen größter zusammenhängender Hohlraum im Inneren ein größeres Volumen hat als das am Mantelrohr anliegende Volumen des Strömungsbeeinflussers. Stellt man sich also einen solchen Innenquerschnitt mit einem erfindungsgemäßen Strömungsbeeinflusser im Inneren des axialen Abschnittes vor, so ist die größte zusammenhängende Freifläche (Fläche in der kein Material des Strömungsbeeinflussers angesiedelt ist) kleiner als die restliche Fläche des Innenquerschnitts. Der Strömungsbeeinflusser hat die Aufgabe, das an- bzw. abströmende Fluid/Abgas zu führen bzw. zu verwirbeln. Nahe den Stirnseiten dienen die Öffnungen bevorzugt dazu, den Fluidstrom in eine Vielzahl von Teilfluidströmen aufzuteilen, bzw. Kanten zur Verwirbelung bereitzustellen.

Sowohl der mindestens eine Strömungsbeeinflusser als auch das Mantekohr sind metallisch. Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass der eine Strömungsbeeinflusser unter das Mantelrohr aus einem hochtemperaturfesten, korrosionsbeständigen, insbesondere chrom- und/oder aluminiumhaltigen Stahl ausgeführt sind.

Ein erfindungswesentliches Merkmal ist darin zu sehen, dass der axiale Abschnitt und der gekrümmte Teilbereich in Richtung einer Achse einen Überlappungsbereich bilden. Das heißt mit anderen Worten, dass sich der Strömungsbeeinflusser zumindest teilweise in den gekrümmten Teilbereich hinein erstreckt, insbesondere mit dem Mantelrohr gemeinsam gebogen ist. Da lässt sich beispielsweise daran erkennen, dass der Strömungsbeeinflusser sowohl in geraden als auch in gekrümmten Teilbereichen des Mantelrohres, vorzugsweise über den gesamten Innenquerschnitt, an der Mantelinnenfläche des Mantelrohres anliegt.

In Bezug auf Abgassysteme mobiler Verbrennungskraftmaschinen wird hier erstmalig die Möglichkeit aufgezeigt, metallische Strömungsbeeinflusser auch in stark gewundene bzw. gebogene Abgasleitungen zu integrieren. Durch das gemeinsame Biegen werden unter anderem Klemmkräfte erzeugt, die ein dauerhafte Fixierung des Strömungsbeeinflussers im Inneren des Mantelrohrs sicherstellen. Setzt man solche Strömungsbeeinflusser beispielsweise als Katalysator-Trägerkörper in den motornahen Abgasleitungen ein, so lassen sich unter Umständen über eine beachtliche Länge Temperaturverläufe erzielen, die ein besonders gutes Kaltstartverhalten der Abgasanlage zur Folge haben. Zudem kann auf diese Weise ein Großteil der Abgasleitungen nun zur Umwandlung von im Abgas enthaltenen Schadstoffen genutzt werden. Die Abgasbehandlungskomponenten im Unterboden des Pkws können deutlich kleiner ausgeführt werden, so dass hier aufgrund der reduzierten Masse auch eine Erhöhung der Lebensdauer dieser Komponenten festgestellt wird. Um diesen Effekt umfassend ausschöpfen zu können wird vorgeschlagen, dass sich der Überlappungsbereich mindestens über 5 cm, insbesondere 10 cm und bevorzugt 15 cm erstreckt. Dabei weist der Strömungsbeeinflusser bevorzugt ein Volumen von mindestens 0,3 Liter, vorzugsweise mindestens 0,8 Liter und bevorzugt mindestens 1,5 Liter. Unter Volumen ist dabei der Raum zu verstehen, welcher zwischen den Stirnseiten des Strömungsbeeinflussers und dem Mantelrohr eingeschlossen ist (also das Material des Strömungsbeeinflussers mit den gebildeten Hohlräumen, Kanälen, Öffnungen etc.).

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung hat der mindestens eine Strömungsbeeinflusser eine Mehrzahl von Komponenten, welche ihm einen geordneten Ausbau geben, insbesondere eine Art Wabenstruktur. Unter Komponenten sind in diesem Zusammenhang unterschiedliche Materialformen subsumiert, insbesondere Fasern, Folien, Lagen, Gitter, Matten. Diese Komponenten bilden im Gegensatz zum chaotischen Ausbau bei einem Gewirr oder dergleichen, vorliegend einen geordneten Ausbau, wie z. B. ein Gewebe, eine Gitterstruktur, ein Gitter oder auch eine Wabenstruktur. Dieser geordnete Ausbau ist insbesondere bei einer stirnseitigen Ansicht eines solchen Strömungsbeeinflussers zu erkennen. Der geordnete Ausbau hat u.a. zur Folge, dass das anströmende Fluid in im wesentlichen gleichgroße Teilfluidströme unterteilt wird. Dabei ist selbstverständlich, dass sich dieser geordneten Aufbau unter Umständen nur über eine relativ kurze Tiefe in das Innere des Strömungsbeeinflussers hinein erstrecken kann, weil ursprünglich zunächst diese Struktur hergestellt wurde, dann aber gemeinsam mit dem Mantelrohr verformt wurde. Diese plastischen Verformungen haben lokal bzw. regional zumindest teilweise eine Zerstörung bzw. Veränderung des geordneten Ausbaus zur Folge. Dennoch hat der geordnete Ausbau zur Folge, dass der Strömungsbeeinflusser in sich stabil ausgeführt ist und somit auch über einen langen Zeitraum den dynamischen Belastungen im Abgassystem eines Automobils standhält.

In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, dass der mindestens eine Strömungsbeeinflusser aus einer Mehrzahl von Blechlagen aufgebaut ist, die in Richtung der Achse eine Vielzahl für das Fluid durchströmbare Kanäle bilden. Wie bereits oben erläutert, können sich diese Kanäle teilweise auch im Inneren des Strömungsbeeinflussers verschließen und/oder wieder öffnen. Die Kanäle reichen dabei ausgehend von einer Stirnseite des Strömungsbeeinflussers zumindest so tief in das Innere, wie der Betrag der Dicke der Blechlagen ist, bevorzugt aber mindestens 1 cm, insbesondere 2 cm und vorzugsweise sogar 5 cm in Richtung der Achse. Die Kanäle erstrecken sich zumindest nahe dieser Stirnseite im wesentlichen senkrecht zur Stirnfläche und/oder parallel zur Achse.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Blechlagen im wesentlichen glatt und/oder strukturiert sind. Bevorzugt werden Anordnungen von Blechlagen, bei denen sich glatte und gewellte Blechlagen abwechseln. Diese Stapel von Blechlagen werden schließend miteinander gewunden und/oder verschlungen, so dass beliebige Körperformen gebildet werden können (Zylinder, Polygon, etc.). Die Struktur der Blechlagen ist bevorzugt so gewählt, dass letztendlich eine Kanaldichte erzielt wird, die im Bereich von 100 bis 500 cpsi (cells per square inch) liegt.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Blechlagen zumindest teilweise mit einer Mehrzahl von Durchbrüchen versehen sind, die für das Fluid durchströmbar sind. Die Durchbrüche weisen bevorzugt eine Ausdehnung in Richtung der Blechlagen auf, die größer als eine Länge der Strukturen der strukturierten Blechlagen ist. Diese Durchbrüche können als Schlitze, Löcher oder sonstige (bevorzugt abgerundete) Konturen gebildet sein. Sie bieten die Möglichkeit, dass die gebildeten Teilfluidströme in benachbarte Kanäle ausweichen können, beispielsweise wenn ein solcher Kanal infolge der Deformierung des Strömungsbeeinflussers mit dem Mantelrohr verschlossen wurde. Um möglichst viele benachbarte Kanäle miteinander zu verbinden, ist die maximale Ausdehnung der Durchbrüche so groß zu wählen, dass sie sich über die Länge mehrerer (z.B. zwei, drei oder fünf) Strukturen erstrecken. Die Länge der Strukturen wird durch den Abstand zweier benachbarter, bleichartiger Extrempunkte (z. B. zwei benachbarte Hochpunkte bzw. zwei benachbarte Tiefpunkte) bestimmt. Diese Hochpunkte bzw. Tiefpunkte der Struktur sind bei stirnseitiger Ansicht auf den mit Blechlagen gebildeten Strömungsbeeinflusser zu erkennen. Diese Extrema erstrecken sich dabei bevorzugt entlang bzw. parallel zur Achse.

Weiter wird vorgeschlagen, dass der mindestens eine Strömungsbeeinflusser zumindest teilweise aus Streckmetall ist. Unter Streckmetall ist insbesondere ein metallisches Maschenwerk mit festen Knotenpunkten zu verstehen, dass beispielsweise aus Stahlblech gezogen wird. Dazu wird der Werkstoff bevorzugt in einer Querrichtung eingeschnitten und sogleich in der Länge gestreckt. Dieses Material eignet sich besonders gut zum gemeinsamen Umformen von Mantekohr und dem Strömungsbeeinflusser. Unter Umständen ist es auch vorteilhaft, dass der mindestens eine Strömungsbeeinflusser zumindest teilweise aus einem Fasermaterial ist, bevorzugt einem gesinterten Metallfasermaterial. Dieses Fasermaterial ist ebenso wie das Streckmetall sehr robust, biegsam und formbar. Zudem lassen sich damit definiert Klemmkräfte zwischen dem Strömungsbeeinflusser und dem Mantelrohr erzeugen, die einen dauerhafte Anbindung des Strömungsbeeinflussers an das Mantelrohr zumindest unterstützen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der mindestens eine Strömungsbeeinflusser in einer Ebene, welche einen Krümmungsradius des gekrümmten Teilbereichs umfasst, unterschiedliche Erstreckungen parallel zur Achse des Mantelrohres hat. Das bedeutet, dass die radial auswärts gelegene Mantellinie des Strömungsbeeinflussers länger ist, als die radial innen liegende. Dies hat seinen Ursprung darin, dass beim Biegen von Mantelrohr und Strömungsbeeinflusser die radial außen liegenden Bereiche gestreckt und die innen liegenden Bereiche gestaucht (bzw. nicht gestreckt) werden. Umfasst der mindestens eine Strömungsbeeinflusser nun Komponenten aus Streckmetall, so lässt sich dass beispielsweise daran erkennen, dass die Höhe des Streckmetalls im radial außen liegenden Bereich geringer ist als im innen liegenden Bereich.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung, insbesondere zur Abgasbehandlung mobiler Verbrennungskraftmaschinen, vorgeschlagen, welches zumindest die folgenden Schritte umfasst:

• – Ausbilden des mindestens einen Strömungsbeeinflussers mit einer Vielzahl von Öffnungen, in die ein Fluid zumindest einströmen kann;
• – Zumindest teilweises Einbringen des mindestens einen Strömungsbeeinflussers in ein im wesentlichen grades Mantelrohr mit einem Innenquerschnitt, so dass sich der mindestens eine Strömungsbeeinflusser in einem axialen Abschnitt des Mantelrohres über den gesamten Innenquerschnitt erstreckt; und
• – Gemeinsames Biegen von Mantelrohr und dem mindestens einen Strömungsbeeinflusser, so dass der axiale Abschnitt und der gekrümmte Teilbereich des Mantelrohres in Richtung einer Achse einen Überlappungsbereich bilden.

Auf diese Weise ist eine Vorrichtung umfassend einen zumindest in einem Teilbereich gekrümmtes Mantelrohr und mindestens einen Strömungsbeeinflusser in dessen Inneren gebildet.

Als Halbmaterial wird demnach ein gerades Mantelrohr gewählt, wobei dies nicht vollständig gerade sein muss, sondern vielmehr zumindest in dem Abschnitt, in dem letztendlich der mindestens eine Strömungsbeeinflusser eingesetzt wird, gerade ist. Es ist auch möglich, dass das Mantelrohr nahe einer Stirnseite bzw. nahe beiden Stirnseiten deutlich über die Stirnseiten des mindestens einen Strömungsbeeinflussers hinausragt, beispielsweise um mehrere Zentimeter (insbesondere 3 cm, bevorzugt 10 cm). Andererseits ist es aber auch möglich, dass das Mantelrohr relativ genau mit den Stirnseiten des Strömungsbeeinflussers abschließt.

Nach dem ein (u.U. auch zwei oder mehrere) Strömungsbeeinflusser an bestimmten Stellen im Mantelrohr positioniert ist, kann dieser gegebenenfalls noch mit einem Klebemittel am Mantelrohr fixiert werden, bevor mit dem Umformprozess begonnen wird. Dabei sei darauf hingewiesen, dass hier unter Umständen auch mehrere Teilbereiche des Mantelrohres gebogen werden können, z.B. auch in unterschiedliche Richtungen. Dabei ist ggf. in jedem dieser gekrümmten Teilbereiche jeweils ein Strömungsbeeinflusser angeordnet, und/oder ein Strömungsbeeinflusser erstreckt sich über mehrere solche Biegungen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass der mindestens eine Strömungsbeeinflusser aus zumindest einer Blechlage hergestellt wird, die bevorzugt teilweise strukturiert und/oder mit Durchbrüchen versehen ist. Ganz besonders bevorzugt ist die Herstellung eines solchen Strömungsbeeinflussers aus einer einzelnen, mit einer Wellung versehenen Blechlage, die spiralig zu einer zylindrischen Form gewickelt ist. Dabei werden parallel zur Achse des Strömungsbeeinflussers eine Vielzahl von Kanäle gebildet, die durch Durchbrüche miteinander verbunden sind, so dass ein Fluid von einem solchen Kanal zu einem benachbarten wechseln kann. Ganz bevorzugt sind solche Strömungsbeeinflusser zumindest teilweise aus Streckmetall und/oder einem Fasermaterial herzustellen. Dies hat zur Folge, dass der Strömungsbeeinflusser plastisch gut umgeformt werden kann, ohne dass es sich Teilbereiche abspalten, abplatzen, brechen, einreißen oder dergleichen. Solche Risse bzw. Zerstörungen des Materials hätten beim Einsatz im Abgassystem zur Folge, dass Teile der Strömungsbeeinflusser abgetrennt und infolge der zum Teil erheblichen Druckstöße hin zu nachgeschalteten Abgasreinigungskomponenten mitgerissen werden. Dort würden Beschädigungen auftreten, welche die Lebensdauer einer solchen Abgasanlage deutlich beeinträchtigen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass der mindestens eine Strömungsbeeinflusser nach dem Biegen mit dem Mantelrohr fügetechnisch verbunden wird, insbesondere verlötet oder verschweißt. Hinsichtlich des Verschweißens sei angemerkt, dass in diesem Fall der Strömungsbeeinflusser von außen mit dem Mantelrohr fügetechnisch verbunden wird. Wird der mindestens eine Strömungsbeeinflusser mit dem Mantelrohr verlötet, dann wird dieser bevorzugt vor dem Einbringen in das Mantelrohr, danach oder sogar erst nach dem Biegen mit einem Lotmaterial versehen. Erfolgt die Anbringung des Lotmaterials bereits vor dem Einbringen des mindestens einen Strömungsbeeinflussers in das Mantelrohr, so sind vorzugsweise Lotbänder bzw. Lotstreifen zu verwenden, die zwischen den Komponenten des Strömungsbeeinflussers, insbesondere den Blechlagen, sowie an dessen Umfang angebracht bzw. positioniert werden. Gemeinsam mit diesen Lotbändern bzw. Lotstreifen wird der Strömungsbeeinflusser nun in das Mantelrohr eingebracht und gebogen. Für den Fall, dass das Mantelrohr und der Strömungsbeeinflusser gemeinsam mit Lotmaterial versehen werden, ist bevorzugt pulverförmiges Lotmaterial zu verwenden. Hierbei wird an dem Strömungsbeeinflusser (z. B. zwischen den Blechlagen bzw. am Umfang der Blechlagen) und/oder an der Innenseite des Mantelrohres ein Klebemittel aufgetragen, an dem die Lotkörner haften bleiben, wenn sie beispielsweise durch den Strömungsbeeinflusser bzw. das Mantelrohr hindurchgeblasen werden. Dabei ist sichergestellt, dass sich Lotkörner tatsächlich nur in den Bereichen ansiedeln, in denen eine fügetechnische Verbindung ausgeführt werden soll.

Weiter wird vorgeschlagen, dass der mindestens eine Strömungsbeeinflusser nach dem Verbinden mit einer katalytisch aktiven Beschichtung versehen wird. Hierbei ist in Bezug auf die Verwendung eines solchen Strömungsbeeinflussers als Katalysator-Trägerkörper im Abgassystem mobiler Verbrennungskraftmaschinen einen Washcoat-Beschichtung zu nennen. Diese ist insbesondere erst dann aufzutragen, wenn Verbindungen bereits erstellt wurden.

Weiterhin wird noch eine Verwendung einer oben genannten Vorrichtung vorgeschlagen, und zwar als Katalysator-Trägerkörper, insbesondere im Abgassystem eines Fahrzeuges mit Verbrennungskraftmaschine.

Weitere Vorteile der Erfindung werden mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Dabei sei darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen, auf die die Erfindung nicht begrenzt ist.

Es zeigen:

1 Schematisch und perspektivisch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

2 schematisch ein Kraftfahrzeug mit einer Abgasanlage,

3 eine Ausgestaltung einer Blechlage zur Herstellung eines Strömungsbeeinflussers,

4 schematisch und perspektivisch ein Detail einer weiteren Ausgestaltung eines Strömungsbeeinflussers in Explosionsdarstellung, und

5 schematisch den Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

1 zeigt schematisch und perspektivisch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Diese Vorrichtung 1 ist hier Teil einer Vorrichtung zur Abgasbehandlung mobiler Verbrennungskraftmaschinen. Die Vorrichtung 1 umfasst ein zumindest in einem Teilbereich 2 gekrümmtes Mantelrohr 3 mit einem Innenquerschnitt 4 (gestrichelt dargestellt). An den gekrümmten Teilbereich 2 schließen sich zwei im wesentlichen gradlinig verlaufende Teilbereiche an. Das Mantelrohr 2 ist im wesentlichen zylindrisch und hat einen kreisrunden Innenquerschnitt 4.

Im Inneren des Mantelrohres 3 ist ein Strömungsbeeinflusser 5 angeordnet, welcher sich zumindest in einem axialen Abschnitt 6 des Mantelrohres 3 über den gesamten Innenquerschnitt 4 erstreckt und eine Vielzahl von Öffnungen 7 hat, in die ein Abgas zumindest einströmen kann. Der Strömungsbeeinflusser 5 und das Mantelrohr 3 sind metallisch und der axiale Abschnitt 6 und der gekrümmte Teilbereich 2 bilden in Richtung einer Achse 8 einen Überlappungsbereich 9. In der dargestellten Ausführungsform ist ein Teil des Strömungsbeeinflussers 5 außerhalb des gekrümmten Teilbereichs 2 angeordnet, während sich der andere Teil in diesen hineinerstreckt. Der Strömungsbeeinflusser ist so gestaltet, dass sich sowohl seine Stirnseiten 25 als auch der dazwischen liegende Bereich über den gesamten Innenquerschnitt 4 des Mantelrohres 3 erstreckt. An den Stirnseiten 25 lässt sich eine Wabenstruktur 10 mit einer Vielzahl von Öffnungen 7 erkennen, so dass ein Abgasstrom in Strömungsrichtung 24 durch eine Vielzahl von Kanälen 12 geführt wird. Die Kanäle 12 sind beispielsweise mit Blechlagen (nicht dargestellt) gebildet, die eine Vielzahl von Durchbrüchen 13 aufweisen, damit das Abgas in benachbarte Kanäle 12 beim Durchströmen wechseln kann. Zudem sind die Kanäle 12 bzw. die sie bildenden Blechlagen mit einer katalytisch aktiven Beschichtung 18 versehen.

In dieser Darstellung lässt sich erkennen, dass der Strömungsbeeinflusser 5 in einem radial außen liegenden Bereich gedehnt und einem radial innen liegenden Bereich gestaucht bzw. weniger gedehnt wurde. Mit anderen Worten hat der Strömungsbeeinflusser 5 in einer Ebene 22, welche einen Krümmungsradius 23 des gekrümmten Teilbereichs 2 umfasst, unterschiedliche Erstreckungen 21 parallel zur Achse 8 des Mantelrohres 3. Dabei sei darauf hingewiesen, dass die Achse 3 hier eine Zentrumsachse darstellt, die also im zentralen Bereich des gebogenen Mantelrohres 3 verläuft und somit selbst eine Krümmung aufweist. Die Ebene 22 ist hier mit der Zeichnungsebene bzw. einer parallelen Ebene durch die Achse 8 gleichzusetzen.

2 zeigt schematisch die bevorzugte Verwendung einer solchen Vorrichtung, als Katalysator-Trägerkörper im Abgassystem eines Fahrzeugs 19 mit Verbrennungskraftmaschine 20. Im Hinblick auf die Verbrennungskraftmaschine 20 sei angemerkt, dass es sich hierbei sowohl um Ottomotoren als auch beispielsweise um Dieselmotoren handeln kann. Ausgehend von der Verbrennungskraftmaschine 20 wird das Abgas durch einen sogenannten Krümmer 28 zur Abgasleitung 31 geführt. In 2 sind Strömungsbeeinflusser 5 in je einem Auslasskanal des Krümmers 28 dargestellt. Dabei ist es auch möglich, dass mehrere Strömungsbeeinflusser 5 in Strömungsrichtung 24 des Abgases hintereinander angeordnet sind. Nachdem das Abgas durch die dargestellten Strömungsbeeinflusser 5 hindurchgeströmt ist, erfolgt die Umwandlung von im Abgas enthaltenen Schadstoffen mittels nachgeschalteter Komponenten, wie beispielsweise einem Partikelfilter 27, einem Adsorber 29 und einem katalytischen Konverter 30.

3 zeigt in zwei Ansichten eine Ausgestaltung einer Blechlage 11 zur Herstellung eines Strömungsbeeinflussers 5. Die Blechlage 11 ist aus Streckmetall gebildet, wobei die Blechlage 11 eine Vielzahl von Durchbrüchen 13 mit einer maximalen Ausdehnung 14 hat. Die Blechlage 11 hat eine Dicke 26, die kleiner als 3 mm beträgt, insbesondere kleiner 2 mm. Im Hinblick auf die Durchbrüche 13 sei erwähnt, dass die maximale Ausdehnung 14 in Richtung der Blechlagen 11 größer ist als eine Länge 16 der Strukturen 15 der strukturierten Blechlagen 11. Wie aus der 3 zu erkennen ist, wird die Länge 16 anhand zweier gleichartiger, benachbarter Extrempunkte der Struktur 15 bestimmt. Ebenfalls lässt sich aus der 3 die Höhe 34 der Blechlage 11 erkennen. Beim Strecken bzw. Biegen des Materials wird regelmäßig die Höhe 34 teilweise verändert. Betrachtet man beispielsweise die Blechlage 11 wie dargestellt in einem Strömungsbeeinflusser 5 wie in 1 gezeigt, so sind die radial außen angeordneten Blechlagen 11 mit einer geringeren Höhe 34 versehen, als die radial innen liegenden .

4 zeigt eine andere Ausgestaltung eines Strömungsbeeinflussers 5 im Detail. Hier wird der Strömungsbeeinflusser 5 durch abwechselnd angeordneten glatten und strukturierten Lagen gebildet. Die glatten Lagen sind als Fasermatte 32 ausgeführt, zwischen denen eine Blechlage 11 angeordnet ist, die eine Struktur 15 aufweist. Die Struktur 15 gewährleistet, dass für ein Abgas in einer Strömungsrichtung 24 durchströmbare Kanäle gebildet sind. Die Blechlage 11 weist zusätzlich zur Struktur 15 noch Durchbrüche 13 und Leitflächen 33 auf, die eine Vermischung von Gasteilströmen gewährleisten. Grundsätzlich ist auch möglich, dass die strukturierte Lage ebenfalls aus Fasermaterial, insbesondere gesintertem Metallfasermaterial, hergestellt ist.

5 zeigt schematisch eine Ausgestaltung eines Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. In einem ersten Schritt wird der mindestens eine Strömungsbeeinflusser 5 mit einer Vielzahl von Öffungen 7 (nicht dargestellt) hergestellt, so dass dieser für ein Fluid bzw. ein Abgas durchströmbar ist. Dieser Strömungsbeeinflusser 5 wird nun zumindest teilweise in ein im wesentlichen gerades Mantelrohr 3 eingebracht. Nachdem der Strömungsbeeinflusser im Inneren des Mantelrohres 3 fixiert bzw. positioniert ist, erfolgt ein gemeinsames Biegen von Mantelrohr 3 und dem mindestens einem Strömungsbeeinflusser 5, so dass beide Komponenten eine plastische Verformung erfahren (Schritt 2). In einem dritten Schritt werden der Strömungsbeeinflusser 5 bzw. die Innenseiten des Mantelrohres 3 mit einem Lotmaterial 17 versehen, welches sich in den Teilbereichen anlagert, in denen eine Verbindung zwischen Strömungsbeeinflusser und Mantelrohr einerseits bzw. den Komponenten des Strömungsbeeinflussers 5 selbst erzeugt werden soll. Anschließend erfolgt in einem weiteren Schritt die Ausbildung der fügetechnischen Verbindungen, die hier im Rahmen eines Hochtemperatur-Vakuumlötprozess in einem Ofen 35 hergestellt werden. Anschließend ist es noch möglich, die so hergestellte Vorrichtung als Vorbereitung für ihren Einsatz in Abgasanlagen mobiler Verbrennungskraftmaschinen mit einer katalytisch aktiven Beschichtung zu versehen (nicht dargestellt).

Die hier vorgeschlagene Vorrichtung sowie das Verfahren zu deren Herstellung ist besonders einfach, preiswert und vielseitig einsetzbar.