CN106014559A - 催化器单元和废气催化器 - Google Patents

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Abstract

用于废气催化器的催化器单元，尤其是用于船舶柴油内燃机的SCR废气催化器的SCR催化器单元，催化器单元具有多个催化器模块，每个催化器模块具有陶瓷催化器本体和金属壳体，陶瓷催化器本体容纳在金属壳体中并被金属壳体围住。催化器模块以第一端部定位在支承格栅上，在催化器模块的对置的第二端部上定位一托架。催化器模块夹紧在支承格栅与托架之间，托架具有多个托架撑杆，托架撑杆在第一端部上作用在废气催化器的壳体结构上并在对置的第二端部上与压紧机构撑杆共同作用。托架撑杆在它们的第二端部上通过沿托架撑杆的轴向方向延伸的连接器件与压紧机构撑杆以如下方式连接：由于所述连接所述托架撑杆以它们的第一端部压向壳体结构的结构元件。

Description

催化器单元和废气催化器
技术领域
本发明涉及一种催化器单元，该催化器单元具有多个催化器模块，其中每个催化器模块具有被废气流过的陶瓷催化器本体和用于陶瓷催化器本体的金属壳体，其中相应的陶瓷催化器本体容纳在相应的金属壳体中并被该金属壳体分区段地围住。此外，本发明还涉及一种废气催化器。
背景技术
用于废气催化器的催化器单元具有多个催化器模块。每个催化器模块具有一被废气流过的陶瓷催化器本体和一在横截面方面为矩形的金属壳体，该壳体用于陶瓷催化器本体，其中，所述壳体也被称作罐。相应的催化器模块的壳体容纳相应的催化器本体并分区段地围住所述催化器本体，即在露出所述催化器本体的被流过的端部的情况下围住，其中，被流过的端部提供了入流端部并且另一被流过的端部提供了相应的催化器本体的出流端部。
在由实践已知的催化器单元中，阵列式地以多个行和列的形式布置这些催化器模块，其中，直接相邻的催化器模块在它们的在横截面方面为矩形的金属壳体的区域中尤其通过焊接来固定连接。当要在催化器单元中更换催化器模块时，这些焊接连接就必须例如通过弯曲松开，由此可能损坏相邻的催化器模块。因此，相邻催化器模块的连接通过焊接来进行是不利的。
因此对用于催化器的催化器单元存在需要，借助于所述催化器单元可以较为简单地更换催化器模块。
发明内容
由此出发，本发明的目的是提供一种用于废气催化器的新型催化器单元和一种具有这种催化器单元的废气催化器。该目的通过下述催化器单元来实现：所述催化器单元具有多个催化器模块，其中，每个催化器模块具有被废气流过的陶瓷催化器本体和用于所述陶瓷催化器本体的金属壳体，其中，相应的陶瓷催化器本体容纳在相应的金属壳体中并被该金属壳体分区段地围住。根据本发明，催化器模块以被流过的第一端部定位在一支承格栅上，其中，在催化器模块的相对置的被流过的第二端部上定位一托架（Gegenhalter）。这些催化器模块夹紧在支承格栅与托架之间。托架具有多个彼此平行延伸的托架撑杆（Gegenhalterstreben），这些托架撑杆在第一端部上作用在废气催化器的一壳体结构上并在相对置的第二端部上与垂直于所述托架撑杆延伸的压紧机构撑杆（Niederhalterstreben）共同作用。这些托架撑杆在它们的第二端部上通过沿托架撑杆的轴向方向延伸的连接器件以如下方式与压紧机构撑杆连接：由于所述连接所述托架撑杆以它们的第一端部压向壳体结构的结构元件。本发明在对于相邻的催化器模块没有损坏危险的情况下允许催化器单元的催化器模块没问题地、简单地更换并允许将催化器模块可靠地夹紧在支承格栅与托架之间。
按照一种有利的改进方案，托架撑杆以它们的第一端部压向所述壳体结构的结构元件的倾斜轮廓，即以如下方式进行：在此情况下所述托架撑杆在它们的第一端部的区域中施加夹紧力到所述催化器模块上。由此可以特别有利地将所述催化器模块夹紧在支承格栅与托架之间。
按照另一种有利的改进方案，为了将催化器模块夹紧在支承格栅与托架之间，可以通过压紧机构撑杆在这些托架撑杆的第二端部的区域中施加力到所有的托架撑杆上。由此可以特别有利地将所述催化器模块夹紧在支承格栅与托架之间。
优选地能够通过下压件来将夹紧力施加到压紧机构撑杆上，这些下压件一方面作用在压紧机构撑杆上并且另一方面作用在废气催化器的壳体结构上。由此可以特别有利地将所述催化器模块夹紧在支承格栅与托架之间。
按照另一种有利的改进方案，弹簧元件使压紧机构撑杆弹性地支撑在废气催化器的壳体结构上并且/或者使托架撑杆弹性地支撑在催化器模块和/或压紧机构撑杆上。所述弹性支撑有利于补偿温度造成的膨胀。
根据本发明的废气催化器具有多个上述类型的催化器单元。
附图说明
本发明的优选改进方案由从属权利要求和下面的描述中获得。根据附图详细阐释本发明的实施例，而不会对其进行限制。在此：
图1示出了用于废气催化器的根据本发明的催化器单元的立体图；
图2示出了图1的催化器单元的横截面图；
图3示出了没有托架的图1的催化器单元；
图4示出了图1的催化器单元的托架；
图5示出了图1的细节V；以及
图6示出了图1的细节VI。
具体实施方式
本发明涉及用于内燃机的废气催化器的催化器单元以及废气催化器，其中所述内燃机用于船舶或海运用途。特别地，根据本发明的催化器单元构造为用于船舶柴油内燃机的SCR废气催化器的SCR催化器单元。图1至图6示出了催化器单元的优选实施例的不同视图和细节。
根据本发明的催化器单元10具有多个催化器模块11，其中，所述催化器模块11阵列式地以列和行的形式直接并排地定位。每个催化器模块11具有金属壳体12，该金属壳体容纳未示出的陶瓷催化器本体。这些金属壳体12在所示的实施例中具有矩形横截面，其中，这些壳体12在外部分区段地围住矩形的催化器本体。也称作罐的所述壳体12在构成相应的催化器模块11的入流端部和出流端部的情况下在相对置的端部上能使所述催化器本体露出。
所述催化器单元10具有支承格栅13。这些催化器模块11在被流过的第一端部的区域中站立在支承格栅13上。在催化器模块11的相对置的被流过的第二端部上定位一托架14，其中，所述催化器模块11夹紧在支承格栅13与托架14之间。
如最好地能在图1中获悉的那样，所述支承格栅13具有多个彼此平行延伸的第一支承杆（Auflagestrebe）15a和多个同样彼此平行且垂直于第一支承杆15a延伸的第二支承杆15b，在这些支承杆上定位所述催化器模块11。
在支承格栅13的这些直接彼此平行延伸的支承杆15a或15b上定位直接相邻的催化器模块11，在这些支承杆之间分别布置一密封元件16（见图6），该密封元件阻止在直接相邻的催化器模块11的壳体12之间贯穿废气流动。因此，在图6中示出了在两个直接相邻的催化器模块11的壳体12之间的间隙17，其中，所述密封元件16阻止穿过该间隙17的废气流动并因此确保了全部废气流动流过催化器模块11的催化器本体。在图6中能看到的密封元件16定位在U形地成型的型材载体18上，该型材载体在图6中定位在支承格栅13的直接彼此平行延伸的支承杆15b之间。
如能够从图6获悉的那样，催化器模块11的壳体12在它们的被流过的第一端部上具有弯曲或卷边的支承脚19，这些支承脚支撑在密封元件16上或站立在该密封元件上。如果罐的壁厚在端部上足够大，那么可以省去卷起部。为此，壁厚必须处于2mm和20mm之间。在支承杆15a、15b与催化器模块11的被流过的第一端部之间，在图6中构造有间隙20，但是该间隙优选在催化器模块11夹紧在支承格栅13与托架14之间后消失。
如能够从图6获悉的那样，支承格栅13的个别的支承杆15a、15b与每个催化器模块11共同作用。在限定在直接相邻的支承杆15a或15b之间的自由空间——在所述自由空间内定位了密封元件16——中，催化器模块11以它们的支承脚19嵌入。利用这种方式和方法，彼此平行延伸的支承杆15a、15b提供了对催化器模块11的尺寸公差的个别的公差补偿，从而使得相邻的催化器模块11的个别的公差不相加。由此可以将根据本发明的催化器单元10特别有利地集成到废气催化器的壳体结构中。
如已经实施的那样，催化器模块11夹紧在支承格栅13与托架14之间。托架14具有多个彼此平行延伸的托架撑杆21。托架撑杆21中的每个以第一端部22作用在废气催化器的壳体结构27a上，在相对置的第二端部23上，垂直于托架撑杆延伸的压紧机构撑杆24与托架撑杆21共同作用。
为了将催化器模块11夹紧在支承格栅13与托架14之间能够通过压紧机构撑杆24而将夹紧力施加到托架撑杆21上。通过该夹紧力将托架撑杆23压向催化器模块11的壳体12进而最终将催化器模块11压向支承格栅13，由此使催化器模块11夹紧在支承格栅13与托架14之间。
托架撑杆21沿着催化器模块11的两个直接并排定位的行或列延伸，这些托架撑杆支撑在这些直接相邻的行或列的催化器模块11上。仅仅外部的托架撑杆21仅支撑在一个唯一的行或列的催化器模块11上。
通过压紧机构撑杆24施加到托架14的托架撑杆21上的夹紧力在所示的实施例中通过两个下压件26来提供，这些下压件作用在压紧机构撑杆24的相对置的端部上。相应的下压件26以第一端部作用在压紧机构撑杆24上并以第二端部作用在催化器壳体的壳体结构27b上，其中，通过与下压件26共同作用的螺母28可以调整壳体结构27b与压紧机构撑杆24之间的间距进而可以调整夹紧力。
托架撑杆21在它们的第二端部23上通过沿托架撑杆21的轴向方向延伸的连接器件25以如下方式与压紧机构撑杆24连接：由于所述连接，托架撑杆21以它们的第一端部22压向壳体结构27a的结构元件29。如最佳地能够在图5中获悉的那样，连接器件25不仅延伸穿过相应的托架撑杆21的第二端部23上的凸缘区段30，而且延伸穿过关于托架撑杆21共同的压紧机构撑杆24，即沿托架撑杆21的轴向方向或纵向方向。通过优选通过连接螺栓来实现的连接，将沿托架撑杆21的轴向方向或纵向方向起作用的力施加到托架撑杆21上，由此所述托架撑杆21以它们的第一端部22压向壳体结构27a的结构元件29的倾斜轮廓31。在此情况下，于是所述托架撑杆21在它们的第一端部22的区域内施加另一夹紧力到催化器模块11上。
为了将催化器模块11夹紧在支承格栅13与托架14之间所需的夹紧力因此一方面通过压紧机构撑杆24和托架撑杆21的第二端部23而施加到催化器模块11的壳体12上，并且另一方面通过连接器件25和壳体结构27a的结构元件29与托架撑杆21的相互作用通过托架撑杆21的第一端部22而施加到催化器模块11的壳体12上。
按照本发明的一种有利的改进方案规定：托架14弹性地支撑在壳体结构27b上，即通过弹簧元件32来支撑，这些弹簧元件在下压件26的区域中支撑在压紧机构撑杆24与壳体结构27b之间。
同样地，催化器单元10可以通过未示出的弹簧元件来弹性地支撑，该未示出的弹簧元件作用在支承格栅13与废气催化器的催化器壳体的壳体结构27c之间。
此外可以设置未示出的弹簧元件，该弹簧元件使托架撑杆21相对于催化器模块11的壳体12和/或压紧机构撑杆24和/或壳体结构29弹性支撑。
通过这样的弹簧元件可以在催化器单元10的几何形状方面补偿由于温度周期造成的改变。附加地可以弹性地、尤其通过使用弹簧钢设计所述托架。
根据本发明的催化器单元10因此包括多个催化器模块11，这些催化器模块阵列式地布置在直接并排定位的列和行中。这些催化器模块11以它们的在横截面方面为矩形的壳体12通过第一端部支撑在静态的支承格栅13上。在催化器模块11的相对置的侧上布置托架14，该托架包括多个能运动的托架撑杆21和压紧机构撑杆24。这些催化器模块11夹紧在静态的支承格栅13与能运动的托架14之间。
每个托架撑杆21以第一端部22作用在废气催化器的壳体的壳体结构27a上，共同的压紧机构撑杆24作用在托架撑杆21的相对置的第二端部23上，以便最终将所述催化器模块11夹紧在支承格栅13与托架14之间。在此，第一夹紧力可以通过下压件26施加到压紧机构撑杆24上并通过压紧机构撑杆24施加到托架撑杆21的第二端部23上。第二夹紧力通过连接器件25和壳体结构27a的结构元件29的倾斜轮廓31的相互作用来施加在托架撑杆21的第一端部22上。
壳体结构27a的结构元件29的轮廓31以如下方式倾斜，即，托架撑杆21的第一端部22越强地压向所述催化器模块11的壳体12，则托架撑杆21的第一端部22沿它们的轴向方向或纵向方向由于连接器件25的拉动而越强地压向壳体结构27a或壳体结构27a的结构元件29，即压向结构元件29的轮廓31。
催化器单元10的热膨胀优选通过弹簧元件来补偿，这些弹簧元件作用在支承格栅13上和/或压紧机构撑杆24上和/或托架撑杆21上。用于提供热膨胀补偿的一种替换方案在于：由弹性材料、尤其由弹簧钢来制造托架撑杆21以及优选地所述托架14的压紧机构撑杆24。由此可以直接由托架14来防止和补偿可能出现的热膨胀。
可以在废气催化器的一壳体中使用多个这类催化器单元10。
附图标记列表
10 催化器单元
11 催化器模块
12 壳体
13 支承格栅
14 托架
15a 支承杆
15b 支承杆
16 密封元件
17 间隙
18 型材载体
19 支承脚
20 间隙
21 托架撑杆
22 端部
23 端部
24 压紧机构撑杆
25 连接器件
26 下压件
27a 壳体结构
27b 壳体结构
27c 壳体结构
28 螺母
29 结构元件
30 凸缘区段
31 轮廓
32 弹簧元件。

Claims (9)

1.用于废气催化器的催化器单元（10）、尤其是用于内燃机的SCR废气催化器的SCR催化器单元，所述催化器单元具有多个催化器模块（11），其中，每个催化器模块（11）都具有被废气流过的陶瓷催化器本体和用于所述陶瓷催化器本体的金属壳体（12），其中，相应的陶瓷催化器本体容纳在相应的金属壳体（12）中并被该金属壳体分区段地围住，其特征在于，所述催化器模块（11）以被流过的第一端部定位在支承格栅（13）上，在所述催化器模块（11）的相对置的被流过的第二端部上定位了一托架（14），其中，所述催化器模块（11）夹紧在支承格栅（13）与托架（14）之间，所述托架（14）具有多个彼此平行延伸的托架撑杆（21），这些托架撑杆在第一端部（22）上作用在废气催化器的壳体结构（27a）上并在相对置的第二端部（23）上与垂直于所述托架撑杆（21）而延伸的压紧机构撑杆（24）共同作用，其中，所述托架撑杆（21）在它们的第二端部（23）上通过沿所述托架撑杆（21）的轴向方向延伸的连接器件（25）与所述压紧机构撑杆（24）以如下方式连接：由于所述连接所述托架撑杆（21）以它们的第一端部（22）压向所述壳体结构（27a）的结构元件（29）。
2.根据权利要求1所述的催化器单元，其特征在于，所述托架撑杆（21）以它们的第一端部（22）压向所述壳体结构（27a）的结构元件（29）的倾斜轮廓（31），即以如下方式来进行：在此情况下所述托架撑杆（21）在它们的第一端部（22）的区域中施加夹紧力到所述催化器模块（11）上。
3.根据权利要求1或2所述的催化器单元，其特征在于，为了将所述催化器模块（11）夹紧在所述支承格栅（13）与所述托架（14）之间能够通过所述压紧机构撑杆（24）在所述托架撑杆的第二端部（23）的区域中将力施加到所有的托架撑杆（21）上。
4.根据权利要求3所述的催化器单元，其特征在于，通过下压件（26）能够将夹紧力施加到所述压紧机构撑杆（24）上，所述下压件一方面作用在所述压紧机构撑杆（24）上并且另一方面作用在所述废气催化器的壳体结构（27）上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的催化器单元，其特征在于，弹簧元件（32）使所述压紧机构撑杆（24）弹性支撑在所述废气催化器的壳体结构（27）上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的催化器单元，其特征在于，弹簧元件使所述托架撑杆（21）弹性支撑在所述催化器模块（11）上和/或所述压紧机构撑杆（24）上和/或所述结构元件（29）上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的催化器单元，其特征在于，所述结构元件（29）弹性地相对于所述壳体结构（27）被支承。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的催化器单元，其特征在于，所述托架（21）弹性地、优选由弹簧钢构成。
9.废气催化器，该废气催化器具有多个根据权利要求1至8中任一项所述的催化器单元（10）。
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