CN111005791B - 废气催化转化器 - Google Patents

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Abstract

一种废气催化转化器(10)，具有：废气催化转化器壳体(11)，多个催化剂模块(14)，支撑格栅（15）和反向支撑件（17），以及多个压紧件(18)。在每个反向支撑支架(16)的区域中，压紧件(18)各自作用在相应反向支撑支架(16)的彼此相反定位的端部上，所述压紧件利用第一部分(20)压靠在相应反向支撑支架(16)上，所述压紧件利用第二部分（21）突出到相应反向支撑支架(16)的凹部(22)中，并且所述压紧件利用第三部分(23)延伸穿过废气催化转化器壳体(11)的壳体结构(19)，壳体结构横向于相应反向支撑支架（16）延伸。相应压紧件(18)包括弹簧元件(25)，其一方面自身支撑在相应压紧件(18)的第一部分(20)上，并且另一方面支撑在相应壳体结构(19)上。

Description

废气催化转化器
技术领域
本发明涉及废气催化转化器。
背景技术
从DE 10 2015 004 006 A1和DE 10 2015 219 827 A1可知用于船舶的柴油内燃机和固定式柴油内燃机的废气催化转化器，特别是SCR废气催化转化器。
因此，DE 10 2015 004 006 A1公开了一种废气催化转化器，其具有废气催化转化器壳体和接纳在废气催化转化器壳体中的多个催化剂模块，其中催化剂模块形成一个或多个废气催化转化器单元。每个催化剂模块包括由废气流过的催化剂主体以及壳体，其中相应的催化剂主体被接纳在相应的壳体中，并且部分地被壳体包围。此外，废气催化转化器包括支撑格栅和反向支撑件，反向支撑件包括多个彼此平行延伸的反向支撑支架。催化剂模块被夹持在支撑格栅与反向支撑件的反向支撑支架之间，即以这样的方式，催化剂模块以第一流通端抵靠支撑格栅和以第二流通端抵靠反向支撑件放置。此外，废气催化转化器包括多个压紧件。压紧件自身支撑在废气催化转化器的壳体结构上，通过该压紧件，反向支撑支架可以压靠在催化剂模块的第二流通端上。压紧件自身利用第一端支撑在壳体结构上，并且利用第二端支撑在压紧支架上，其中压紧支架将反向支撑支架压靠在催化剂模块的第二流通端上。
需要一种废气催化转化器，其一方面易于组装和拆卸，并且另一方面，即使在操作条件下，即使经历温度循环，也可以在催化剂模块上施加限定的均匀的力。
发明内容
从这一点出发，本发明基于创建新型废气催化转化器的目的。这个目的通过根据本发明的废气催化转化器来解决。废气催化转化器具有：废气催化转化器壳体；接纳在废气催化转化器壳体中的多个催化剂模块，其中每个催化剂模块包括由废气流过的催化剂主体和用于催化剂主体的壳体，相应催化剂主体接纳在相应壳体中并部分地被壳体包围；
支撑格栅和反向支撑件，所述反向支撑件包括多个反向支撑支架，多个反向支撑支架彼此平行地延伸，其中所述催化剂模块被夹持在支撑格栅与反向支撑件之间，使得催化剂模块利用第一流通端抵靠支撑格栅并且利用相反定位的第二流通端抵靠反向支撑件放置；多个压紧件，其作用在废气催化转化器壳体的壳体结构上，并将反向支撑件的反向支撑支架压靠在催化剂模块的第二流通端上。
根据本发明，在每个反向支撑支架区域中，压紧件各自作用在相应反向支撑支架的相反端上，该压紧件利用第一部分压靠在相应反向支撑支架上，该压紧件利用第二部分突出到相应反向支撑支架的凹部中，并且该压紧件利用第三部分延伸穿过废气催化转化器壳体的壳体结构，该壳体结构横向于相应反向支撑支架延伸。
相应压紧件包括弹簧元件，该弹簧元件一方面自身支撑在相应压紧件的第一部分上，并且另一方面支撑在废气催化转化器壳体的相应壳体结构上。相应弹簧元件的弹簧力将第一部分压靠在相应反向支撑支架上，并将第二部分压入相应反向支撑支架的凹部中。
这种废气催化转化器可以容易地组装和拆卸。此外，即当经历热温度循环时，利用这种废气催化转化器，可以将限定的均匀的力施加在催化剂模块上。
根据本发明的废气催化转化器的有利的进一步发展，相应压紧件利用第三部分完全穿过废气催化转化器壳体的相应壳体结构延伸，在每种情况下相应壳体结构横向于相应反向支撑支架延伸，并且相应压紧件利用第四部分相对于壳体结构在废气催化转化器壳体的壳体结构的背离反向支撑支架的一侧上突出。通过在相应压紧件的第四部分上施加大于弹簧元件的弹簧力并且与该弹簧力相反定向的力，相应压紧件的第一部分可以从相应反向支撑支架上提起，并且相应压紧件的第二部分可以从相应反向支撑支架的凹部中移出。这些细节用于废气催化转化器的容易的组装和拆卸。此外，这些细节用于在催化剂模块上施加限定的均匀的力。
根据本发明的废气催化转化器的另一有利的进一步发展，弹簧行程限制器被布置在相应压紧件的第一部分上，即布置在背离相应反向支撑支架并面向废气催化转化器壳体的相应壳体结构的一侧上，其限制了逆着弹簧元件的弹簧力定向的弹簧行程。通过这种方式，可以防止在废气催化转化器的组装和拆卸过程中弹簧元件被损坏。
根据本发明的废气催化转化器的进一步有利的进一步发展，相应反向支撑支架的相应凹部大于第二部分，相应压紧件的第二部分突出到该凹部中，使得相应压紧件的第二部分在反向支撑支架的纵向方向上有游隙地突出到相应凹部中。通过这种方式，可以补偿反向支撑支架的热诱导的纵向伸长。
优选地，压紧件的弹簧元件的尺寸设定为使得当在废气催化转化器的操作过程中，废气催化转化器壳体和催化剂模块被加热到操作温度时，弹簧元件在催化剂模块上施加每个催化剂模块50 N至200 N的数量级的弹簧力，特别是每个催化剂模块75 N至150 N的数量级的弹簧力。压紧件的尺寸设定为使得特别是当废气催化转化器停止操作并且废气催化转化器壳体和催化剂模块已经冷却到环境温度时，为了释放相应压紧件所必须施加的力比相应弹簧元件的弹簧力大至少25%，优选大至少50%。弹簧元件和压紧件的这种尺寸设定一方面允许废气催化转化器的简单组装和拆卸，并且另一方面，即使在经历温度循环时，也可以在催化剂模块上施加限定的力，以防止催化剂模块的无意释放。
附图说明
本发明的优选进一步发展从以下描述中获得。通过附图更详细地解释了本发明的示例性实施例，但不限于此。附图示出了：
图1是根据本发明的废气催化转化器的示意性侧视图；
图2是根据本发明的废气催化转化器的示意性平面图；
图3是处于第一状态的图1和图2的废气催化转化器的细节；
图4是图1和图2的废气催化转化器的压紧件本身；
图5是处于第二状态的图3的细节。
具体实施方式
本发明涉及一种用于船舶或海上应用的内燃机的废气催化转化器。
特别地，根据本发明的废气催化转化器被设计为船舶的柴油内燃机的SCR废气催化转化器。
根据本发明的废气催化转化器10包括废气催化转化器壳体11。在所示的示例性实施例中，废气催化转化器壳体11包括多个侧壁12和底壁13。
此外，废气催化转化器10还包括接纳在废气催化转化器壳体11中的多个催化剂模块14。催化剂模块14中的每一个包括优选为金属的壳体和陶瓷催化剂主体，其中相应催化剂模块14的相应催化剂主体接纳在相应壳体中并且部分地被该壳体包围。为了简单表示，相应催化剂模块14的催化剂主体和壳体没有单独示出，但是催化剂模块14以示意方式示出为一个单元。
废气催化转化器10包括支撑格栅15，在所示的示例性实施例中，支撑格栅15形成废气催化转化器壳体11的底壁13，并且反向支撑件17包括多个彼此平行延伸的反向支撑支架16。催化剂模块14被夹持在支撑格栅13与反向支撑件17之间，即以这样的方式，催化剂模块14利用第一流通端放置于支撑格栅15上，并利用相反定位的第二流通端抵靠反向支撑件17、即反向支撑支架16放置。
在所示的示例性实施例中，催化剂模块14具有矩形截面的长方体轮廓。位于废气催化转化器壳体11中的催化剂模块14以多行和多列的方式布置，即以阵列的方式，彼此相邻并且彼此叠置。反向支撑件17的反向支撑支架16沿着催化剂模块14的边缘在催化剂模块14的阵列的行的方向上或列的方向上延伸，其中特别是当反向支撑支架16例如在催化剂模块14的行的方向上延伸时，反向支撑支架16中的至少一些、即中间的反向支撑支架16重叠地在催化剂模块14相邻行的催化剂模块14的边缘上延伸。
废气催化转化器10包括多个压紧件18。通过将自身支撑在废气催化转化器壳体11的壳体结构19上的压紧件18，反向支撑件17的反向支撑支架16可以压靠在催化剂模块14的第二端上。在反向支撑件17的每个反向支撑支架16的区域中，压紧件18各自作用在相应反向支撑支架16的彼此相反定位的端部上。每个压紧件18包括压靠在相应反向支撑支架16上的第一部分20。在第一部分20面向相应反向支撑支架16的一侧上，压紧件18的第二部分21相对于第一部分20突出，第二部分21突出到相应反向支撑支架16的凹部22中。此外，相应压紧件18包括延伸穿过废气催化转化器壳体11的相应壳体结构19的第三部分23，其中相应壳体结构19横向于相应反向支撑支架16延伸。相应反向支撑件18的此第三部分23完全延伸穿过废气催化转化器壳体11的相应壳体结构19，该壳体结构19横向于相应反向支撑支架16延伸，并且第四部分24相对于废气催化转化器壳体11的壳体结构19，在壳体结构16背离反向支撑支架16的一侧上突出。
在所示的示例性实施例中，具有部分20、21、23和24的压紧件18是带有螺母的螺纹螺钉，其中螺母提供压紧件18的第一部分20，其中螺纹螺钉的无螺纹柄部提供压紧件18的第三部分23，其中螺钉头提供压紧件18的第四部分24，并且其中螺钉柄部相对于螺母突出的螺纹部分的区域提供压紧件18的第二部分21。
此外，相应压紧件18包括形成为压缩弹簧的弹簧元件25。相应的弹簧元件25一方面自身支撑在相应压紧件18的第一部分20上，即在第一部分20背离相应反向支撑支架16的一侧上，并且另一方面弹簧元件25自身支撑在废气催化转化器壳体11的相应壳体结构19上，即在相应壳体结构19面向压紧件18的第一部分的一侧上。相应壳体结构19被设计成相应反向支撑支架16的横梁。相应压紧件18的弹簧元件25提供弹簧力，该弹簧力将压紧件18的第一部分20压靠在反向支撑件17的相应反向支撑支架16上，并且从而将相应压紧件18的第二部分21压入相应反向支撑件16的相对应凹部22中。
通过在相应压紧件18的第四部分24上施加力，该力大于相应压紧件18的弹簧元件25的弹簧力并且与弹簧力相反定向，相应压紧件18的第一部分20可以从相应反向支撑支架16上提起，并且相应压紧件18的第二部分21可以移出相应反向支撑支架16的凹部22，从而然后可以容易地组装和拆卸个别催化剂模块14。
图5以高度示意性的方式示出了相对应的工具26，其作用在相应压紧件16的第四部分24上，以便在相应压紧件18上施加抵消弹簧元件25的弹簧力的力。
如已经解释的，相应压紧件18的第二部分21接合在相应反向支撑支架的相对应凹部22中。反向支撑支架16的此凹部22的尺寸设定成使得其大于第二部分21，从而相应地，第二部分21在反向支撑支架16的纵向方向上有游隙地突出到相应的凹部22中，其结果是，在操作期间，特别是反向支撑支架16的热诱导的纵向变化可以得到补偿。
弹簧行程限制器27在背离相应反向支撑支架16并面向壳体结构19的一侧上布置在相应压紧件18的第一部分20上。特别是当在图5中抵消弹簧元件25的弹簧力的力经由工具26施加在相应压紧件18上时，弹簧行程限制器27限制弹簧元件25逆着弹簧元件25的弹簧力定向的弹簧行程，以便从而避免损坏弹簧元件25。
在所示的示例性实施例中，弹簧行程限制器27形成为具有至少一个突出部29的圆盘28，其中圆盘28横向于弹簧元件25的弹簧行程延伸，并且该突出部或每个突出部29在弹簧元件25的弹簧行程方向上延伸。突出部29可以围绕盘28的边缘例如圆柱形或套筒状地延伸。
在图3和图5中，弹簧行程元件25在每种情况下都由尺寸Y表示。该尺寸Y对应于相应压紧件18的第一部分20与壳体结构19之间的当前距离，相应压紧件18以其第三部分23延伸穿过该距离。尺寸X表示催化剂模块14的第一流通端与相应反向支撑支架16背离催化剂模块14的一侧之间的距离。
在操作过程中，废气催化转化器10的壳体11以及催化剂模块14受到热诱导的伸长或尺寸变化。压紧件18优选地设定尺寸，特别是相应压紧件18的第二部分21的长度，使得当废气催化转化器停止操作并且废气催化转化器壳体11和催化剂模块14已经冷却到环境温度时，必须经由工具26施加的用于释放相应压紧件18的力比相应弹簧元件25的弹簧力大至少25%，优选地大至少50%，该弹簧元件将相应的第二部分21压入相应凹部22中。压紧件18的弹簧元件25优选地设定尺寸，使得特别是当在废气催化转化器操作期间废气催化转化器壳体11和催化剂模块14各自被加热到操作温度时，所有压紧件18的弹簧元件25以其整体地对催化剂模块14施加每个催化剂模块14为50 N至200 N的数量级的弹簧力，特别是每个催化剂模块14为75 N至150 N的数量级的弹簧力。通过这种方式，一方面，特别是当催化剂模块14和废气催化转化器壳体11已经冷却到环境温度时，可以进行催化剂模块14的简单组装和拆卸，而另一方面，在操作期间，即当废气催化转化器壳体11和催化剂模块14被加热到操作温度时，催化剂模块14可以被牢固地夹持在支撑格栅15与反向支撑件17之间。
附图标记列表
10 废气催化转化器
11 废气催化转化器壳体
12 侧壁
13 底壁
14 催化剂模块
15 支撑格栅
16 反向支撑支架
17 反向支撑件
18 压紧件
19 壳体结构
20 第一部分
21 第二部分
22 凹部
23 第三部分
24 第四部分
25 弹簧元件
26 工具
27 弹簧行程限制器
28 圆盘
29 突出部。

Claims (12)

1.一种废气催化转化器(10)，具有：
废气催化转化器壳体(11)，
接纳在所述废气催化转化器壳体(11)中的多个催化剂模块(14)，其中每个催化剂模块(14)包括由废气流过的催化剂主体和用于所述催化剂主体的壳体，其中相应催化剂主体接纳在相应壳体中并部分地被壳体包围，
支撑格栅（15）和反向支撑件（17），所述反向支撑件（17）包括多个反向支撑支架（16），多个反向支撑支架（16）彼此平行地延伸，其中所述催化剂模块(14)被夹持在所述支撑格栅(15)与所述反向支撑件(17)之间，使得所述催化剂模块（14）利用第一流通端抵靠所述支撑格栅(15)并且利用相反定位的第二流通端抵靠所述反向支撑件(17)放置，
多个压紧件(18)，其作用在所述废气催化转化器壳体(11)的壳体结构(19)上，并将所述反向支撑件(17)的所述反向支撑支架(16)压靠在所述催化剂模块(14)的第二流通端上，其特征在于，
在每个反向支撑支架(16)的区域中，压紧件(18)各自作用在相应反向支撑支架(16)的相反定位的端部上，所述压紧件利用第一部分(20)压靠在相应反向支撑支架(16)上，所述压紧件利用第二部分（21）突出到相应反向支撑支架(16)的凹部(22)中，并且所述压紧件利用第三部分(23)延伸穿过所述废气催化转化器壳体(11)的壳体结构(19)，所述壳体结构(19)横向于相应反向支撑支架（16）延伸，
相应压紧件(18)包括弹簧元件(25)，所述弹簧元件一方面自身支撑在相应压紧件(18)的第一部分(20)上，并且另一方面支撑在所述废气催化转化器壳体(11)的相应壳体结构(19)上。
2.根据权利要求1所述的废气催化转化器，其特征在于，相应压紧件(18)利用第三部分(23)完全延伸穿过所述废气催化转化器壳体(11)的相应壳体结构(19)，所述壳体结构横向于相应反向支撑支架(16)延伸，并且利用第四部分(24)相对于所述壳体结构（19）在所述废气催化转化器壳体(11)的壳体结构(19) 的背离所述反向支撑支架(16)的一侧上突出。
3.根据权利要求1所述的废气催化转化器，其特征在于，相应弹簧元件(25)的弹簧力将第一部分(20)压靠在相应反向支撑支架(16)上，并将第二部分(21)压入相应反向支撑支架(16)的凹部(22)中。
4.根据权利要求2所述的废气催化转化器，其特征在于，通过在相应压紧件(18)的第四部分(24)上施加大于弹簧元件(25)的弹簧力并与所述弹簧力反向的力，相应压紧件(18)的第一部分(20)能够从相应反向支撑支架(16)上提起，并且相应压紧件(18)的第二部分(21)能够从相应反向支撑支架(16)的凹部(22)中移出。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的废气催化转化器，其特征在于，相应反向支撑支架(16)的相应凹部(22)大于第二部分(21)，相应压紧件(18)的第二部分(21)突出到相应凹部(22)中，使得第二部分(21)在反向支撑支架(16)的纵向方向上具有游隙地突出到相应凹部(22)内。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的废气催化转化器，其特征在于，在相应压紧件(18)的第一部分(20)上，即在第一部分(20)背离相应反向支撑支架(16)并面向所述废气催化转化器壳体(11)的相应壳体结构(19)的一侧上，布置有弹簧行程限制器(27)，所述弹簧行程限制器限制逆着所述弹簧元件(25)的弹簧力定向的弹簧行程。
7.根据权利要求6所述的废气催化转化器，其特征在于，所述弹簧行程限制器(27)形成为具有至少一个突出部(29)的圆盘(28)，其中所述圆盘(28)横向于所述弹簧行程延伸并且所述突出部(29)在所述弹簧行程的方向上。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的废气催化转化器，其特征在于，所述压紧件(18)的弹簧元件(25)的尺寸设定成使得当所述废气催化转化器壳体(11)和所述催化剂模块(14)被加热到操作温度时，所述弹簧元件(25)在所述催化剂模块(14)上施加弹簧力，所述弹簧力为每个催化剂模块50 N至200 N的数量级。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的废气催化转化器，其特征在于，所述压紧件(18)的弹簧元件(25)的尺寸设定成使得当所述废气催化转化器壳体(11)和所述催化剂模块(14)被加热到操作温度时，所述弹簧元件(25)在所述催化剂模块(14)上施加弹簧力，所述弹簧力为每个催化剂模块75 N至150 N的数量级。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的废气催化转化器，其特征在于，压紧件(18)的尺寸设定成使得当所述废气催化转化器壳体(11)和所述催化剂模块(14)已经冷却到环境温度时，为了释放相应压紧件(18)所必须施加的力比相应弹簧元件(25)的弹簧力大至少25%。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的废气催化转化器，其特征在于，压紧件(18)的尺寸设定成使得当所述废气催化转化器壳体(11)和所述催化剂模块(14)已经冷却到环境温度时，为了释放相应压紧件(18)所必须施加的力比相应弹簧元件(25)的弹簧力大至少50%。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的废气催化转化器，其特征在于废气催化转化器是船舶的柴油内燃机的废气催化转化器。
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