DE1045175B

DE1045175B - Vorrichtung zur katalytischen Oxydation giftiger und schaedlicher Abgase von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1045175B
Application number: DEO4641A
Authority: DE
Inventors: Eugene Jules Houdry
Original assignee: Oxy Catalyst Inc
Current assignee: Oxy Catalyst Inc
Priority date: 1952-11-03
Filing date: 1955-12-30
Publication date: 1958-11-27

Description

DEUTSCHES

Die Anwendung katalytischer Oxydation als Mittel zur Reinigung der Abgase einer Verbrennungskraftmaschine ist bekannt. Es sind schon viele Vorschläge gemacht worden, wie man dies bewerkstelligen könnte. Jedoch haben sich bisher die meisten nicht bewährt. Dies liegt an den vielen Schwierigkeiten bei der Beschaffung eines geeigneten Katalysatortyps für die Oxydation und bei der Unterbringung des Katalysators in einem Behälter von angemessener Größe, wobei zu berücksichtigen ist, daß ein zu starker Rückdruck auf die Maschine zu vermeiden ist, ferner an der Notwendigkeit, eine zuverlässige Berührung zwi-.schen den Abgasen und dem Katalysator sicherzustellen, und an anderen beachtenswerten Faktoren.

Wird der Katalysator in Gestalt von Teilchen, etwa in Formkörpern von etwa 3,2 oder 1,6 mm Durchmesser, verwendet, so wird die Ausbildung eines geeigneten Behälters zur Aufnahme der Katalysatorteilchen ein besonders schwieriges Problem. Zur Vermeidung eines zu großen Druckabfalles muß der Katalysator eine verhältnismäßig dünne Schicht bilden, und zwar derart, daß jedes Vorbeistreichen an dem Katalysator verhindert wird. Es muß Rücksicht auf die beschränkten Raumverhältnisse genommen werden. Das Gehäuse für den katalytischen Abgasreiniger sollte vorzugsweise ungefähr die Größe und Gestalt eines gewöhnlichen Auspufftopfes einer Verbrennungskraftmaschine haben. Praktisch soll der Abgasreiniger den Auspufftopf ersetzen mit der doppelten Aufgabe der Geräuschbeseitigung und der Abgasreinigung.

Wegen der dauernden mechanischen Stöße, denen der Abgasreiniger beim Gebrauch auf der Straße ausgesetzt ist, muß er in der Konstruktion naturgemäß fest gebaut sein. Es ist besonders wichtig, daß der Katalysatorbehälter zuverlässig in dem Abgasreinigergehäuse befestigt ist, so daß er sich nicht verzieht oder bei schweren Arbeitsbedingungen seine Gestalt verliert. In jedem Fall muß eine Verbiegung des Katalysatorbehälters ausgeschlossen sein, denn dies würde zur Beschädigung oder Verlust der Katalysatorteilchen und zum Entweichen der Abgase an dem Katalysator vorbei führen.

Eine starre Befestigung des Behälters für den Katalysator innerhalb des Gehäuses wird durch die großen Temperaturschwankungen erschwert, die zu verschiedenen Zeiten an den verschiedenen Stellen des Abgasreinigers auftreten. Da Wärme im Katalysator frei wird, ist der in der Nähe des Katalysators gelegene Teil des Reinigers gewöhnlich den höchsten Temperaturen ausgesetzt. Das äußere Gehäuse, das gewöhnlich aus Metallblech hergestellt ist, ist im allgemeinen der kühlste Teil der Vorrichtung. Es ist vorzugsweise so konstruiert, daß es die Reaktions-

Vorrichtung zur katalytischen Oxydation giftiger und schädlicher Abgase

von Brennkraftmaschinen

Anmelder:

Oxy-Catalyst_r Inc.,

Wayne, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. Dr.-Ing. R. Poschenrieder,
Patentanwalt, München 8, Lucile-Grahn-Str. 38

Eugene Jules Houdry, Ardmore, Pa. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

wärme an die umgebende Atmosphäre wirkungsvoll ableitet. Wenn der Abgasreiniger in seiner Form länglich ist, wie dies gewöhnlich der Fall ist, bilden sich starke Temperaturunterschiede längs des Behälters aus, wobei das Auslaßende eine höhere Temperatur hat als das Einlaßende.

Wegen dieser dauernd unregelmäßig wechselnden hohen Temperaturunterschiede werden in verschiedenen Teilen des Reinigers dauernd unregelmäßige und ständig wechselnde Spannungen erzeugt, verursacht durch die verschiedenartige Ausdehnung und Zusammenziehung der einzelnen Teile. Diese Spannungen neigen dazu, die Gesamtstruktur aus der Form zu bringen und eine Verlagerung und Formveränderung des Katalysatorbehälters herbeizuführen.

Alle bisher bekanntgewordenen Konstruktionen auf dem einschlägigen Fachgebiet weisen den Nachteil auf, daß sie sich den weitgehenden Temperaturunterschieden im Betrieb nicht anpassen. Die thermischen Dimensionsveränderungen ihrer starr verbundenen Bauteile führen deshalb erfahrungsgemäß über kurz oder lang zu Materialverwerfungen, zu Lockerungen der Verbindungen, soweit sie sich, weil von Anfang an lösbar, lockern lassen, und schließlich zu Rissen an unnachgiebigen Verbindungsstellen. Um sich ein Bild von den auftretenden Temperaturdifferenzen und den damit verbundenen Ausdehnungen und Schrumpfungen des Materials zu machen, sei daran erinnert, daß beispielsweise das Gehäuse einer solchen Vorrichtung außen dauernd der Kühlwirkung des Fahrwindes ausgesetzt ist, während im Inneren Temperaturen herr-

SOJ 6&0/3OO

sehen, die sich in dauernder Fluktuation je nach Betrieb (Leerlauf, Beschleunigungen, Dauerlauf unter wechselnder Belastung, Verzögerung usw.) und den meist unaufhörlich wechselnden Betriebsverhältnissen in Grenzen von etwa 370 bis 760° C bewegen.

Wenn man dabei noch an die Erschütterungen und Stöße denkt, denen die Vorrichtung von innen (Druck- und Sogimpulse des Motors) und außen (Straßenbeschaffenheit, Federung) unterworfen ist, so ergibt sich klar die Problemstellung, die Vorrichtung mechanisch starr und thermisch unstarr auszubilden.

Die erfindungsgemäße Konstruktion löst diese Aufgabe, indem sie sowohl das Katalysatorbett in voneinander unabhängig auf thermische Einflüsse reagierende Abschnitte teilt als auch besonders dem Träger des Katalysatorbetts die Möglichkeit zu Dimensionsveränderungen während des Betriebes gibt, ohne daß diese Bewegungen angrenzenden Bauteilen mitgeteilt werden und ohne daß die Konstruktion als Ganzes in ihrer Widerstandsfähigkeit gegen äußere Erschütterungen unter dieser inneren Nachgiebigkeit leidet. Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß das Katalysatorbett in dem Gehäuse von einer oder mehreren starren Längsstützen gehalten und mit ihnen fest verbunden ist, die ihrerseits in einer am Gehäuse befestigten Aufhängung in Längsrichtung des Gehäuses gleitbar gelagert sind.

Auf Grund dieser Konstruktion ist eine derartige Vorrichtung geschaffen, bei der ein fester Halt für den Katalysatorbehälter gewährleistet ist, die ferner mechanisch genügend stabil ist, um den beim Gebrauch auf der Straße auftretenden mechanischen Erschütterungen zu widerstehen, und die so konstruiert ist, daß sie sich unter dem Einfluß der verschiedenartigen Ausdehnung und Zusammenziehung ihrer einzelnen Teile nicht verziehen kann.

Weitere Einzelheiten und besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie deren Eigenschaften werden aus der folgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen ersichtlich. In den Zeichnungen ist

Fig. 1 ein Querschnitt eines erfindungsgemäß konstruierten Abgasreinigers mit einigen Teilen in bildhafter Darstellung, entlang der Linie 1-1 von Fig. 2;

Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie 2-2 von Fig.l;

Fig. 3 ist ein Aufriß einer gelochten Platte und eines Teiles einer anderen, die in dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Gerät verwendet wird;

Fig. 4 ist ein Längsschnitt einer anderen Ausführungsform der Erfindung, entlang der Linie 4-4 von Fig. 5;

Fig. 5 ist ein Querschnitt durch die Vorrichtung der Fig. 4, entlang der Linie 5-5;

Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung der Anordnung des Katalysatorträgers, wie er in der in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform verwendet wird;

Fig. 7 zeigt eine andere Konstruktion des Katalysatorträgers, wie er in der Ausführungsform der Fig. 4 und 5 verwendet wird;

Fig. 8 zeigt die Art, in der der Katalysatorträger, wie er in Fig. 7 gezeigt ist, von dem Gehäuse gehalten wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 bedeutet die .Bezugsziffer 1 im allgemeinen ein Gehäuse. In der gezeigten Ausführungsform besteht das Gehäuse aus einem langgestreckten Zylinder 2, der an beiden Enden offen ist. An jedem Ende ist ein nach innen gerichteter Flansch 3 vorgesehen, der mit dem Zylinder verschraubt oder verschweißt oder mit ihm aus einem Stück hergestellt sein kann. Das Gehäuse wird durch Endplatten 4 und 5 vervollständigt, die mit Bolzen 6 an den Flanschen 3 befestigt sind. Eine hitzebeständige Dichtung 7 wird zwischen die Endplatten und ihre Flansche gelegt.

Innerhalb des Gehäuses sind starre Träger 8 und 9 vorhanden, die sich längs des Gehäuses parallel im Abstand voneinander erstrecken. Die Träger 8 und 9

ίο werden von dem Zylinderteil 2 des Gehäuses 1 durch eine Anzahl von Streifen 10 getragen. Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Streifen 10 paarweise angeordnet, wobei jedes Paar einen Träger umfaßt. Die Streifen 10 sind gewöhnlich L-förmig im Profil, wobei ein Teil 10 α starr durch Schweißen oder Bolzen oder andere geeignete Mittel an dem zylindrischen Teil 2 des Gehäuses befestigt ist. Der andere Teil 10 b umfaßt den Träger eng anliegend. Sein Ende ist in Richtung auf den anderen Streifen des Paares bei 10 c nach innen gebogen. Diese nach innen gebogenen Teile greifen in Einkerbungen 11 ein, die in den Trägern 8 und 9 vorgesehen sind. Ein Niet oder Bolzen 12 geht durch die Streifen 10 und einen im Träger vorgesehenen Schlitz 13 und dient dazu, die Streifen 10 in

^Z5 enger Berührung mit den Trägern zu halten. Bei der Anbringung des Befestigungsmittels 12 ist sorgfältig darauf zu achten, daß die Streifen 10 in enge Berührung mit dem Träger zusammengezogen werden, daß aber trotzdem genügend Platz bleibt, um eine unabhängige Längsbewegung des Trägers im Verhältnis zu den Streifen während der Ausdehnung und Zusammenziehung der Träger zu gewährleisten. Es ibt zu beachten, daß die Einkerbungen 11 eine etwas größere Breite haben als die Streifen 10, so daß die nach innen gebogenen Teile 10 c nicht diese unabhängige Bewegung beeinträchtigen. Demselben Zwecke dienen die Schlitze 13 in den Trägern (vgl. Fig. 1) zur Anbringung der Befestigungsmittel 12.

Auf den sich gegenüberliegenden Flächen der Träger 8 und 9 sind durchlöcherte Katalysatorträger 14 mit Schrauben oder Nieten 15 befestigt, wie am besten aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist. Die Katalysatorträger 14 erstrecken sich im wesentlichen über die ganze Länge und Breite des Gehäuses und lassen zwischen sich einen Raum zur Aufnahme einer Schicht Katalysatorteilchen 16. Wie am besten in Fig. 2 zu sehen, laufen die Seitenkanten 17 der Katalysatorträger dicht an den Wänden des zylindrischen Teils des Gehäuses entlang, um zu verhindern, daß Katalysatorteilchen zwischen diesen Seitenkanten und dem Gehäuse hindurchfallen können. Auf diese Weise bildet das Gehäuse selbst die Seitenwände des Katalysatorenbehälters. Es ist darauf zu achten, daß keine enge Berührung zwischen den Seitenkanten der Katalysatorträger und dem Gehäuse zugelassen wird, so daß sich die Katalysatorträger unabhängig vom Gehäuse ausdehnen und zusammenziehen können.

Es ist zu beachten, daß die durchlöcherten Katalysatorträger in Abschnitte derart aufgeteilt sind, daß sich jeder Abschnitt mit dem Träger unabhängig von den anderen ausdehnen und zusammenziehen kann. Die Träger 8 und 9 sind mit Kerben 18 und die Katalysatorträger 14 mit Endflanschen 19 versehen, die mit den Kerben 18, wie gezeigt, zusammenpassen. Die Flansche 19 sind so in die Kerbe eingepaßt, daß sie zu den Wänden der Kerbe und zueinander, wie gezeigt, einen Abstand lassen.

Um den Raum für den Katalysator an jedem Ende des Gehäuses abzuschließen, sind U-förmige Teile 20 vorgesehen, die durchgehend an den Endplatten 4

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bzw. 5 z.B. durch Sohweißen befestigt sind. Die U-för- beträchtlich höher ist als beim schnelleren Lauf der

trügen Teile 20, die sich quer durch die Breite des Maschine, muß das Gewichtsverhältnis von Luft und

Gehäuses erstrecken, passen zwischen die geraden Abgasen so reguliert werden, daß beim Langsamlauf

Endteile der Platten an jedem Ende des Gehäuses und der Maschine das Gewichtsverhältnis der Luft zu den

greifen gleitend in sie ein. Infolge des gleitenden Ein- 5 Abgasen verhältnismäßig hoch ist (meist vorzugs-

griffes der Platten und der U-förmigen Teile 20 kön- weise in der Größenordnung von 80 bis 100 Gewichts-

nen sich die Platten bei der Ausdehnung und Zusam- prozent an Luft in bezug auf die Abgase) und so,

menziehung frei und ungehindert im Verhältnis zu daß das Verhältnis der Luft zu den Abgasen sich

den Teilen 20 bewegen. fortlaufend verringert, wenn die Geschwindigkeit der

Die Katalysatorträger 14 können beliebig kon- io Maschine sich fortlaufend erhöht. Vorzugsweise soll struiert sein. Bei der dargestellten Ausführungsform bei voller Belastung die den Abgasen zugemischte sind sie aus Metallblech hergestellt und über ihrer Luft den Betrag von 30 Gewichtsprozent nicht überganzen Fläche mit einer Anzahl von in dichtem Ab- steigen. Wird dies nicht einreguliert, so ist nicht gestand voneinander angeordneten Löchern 21 versehen. nügend Luft zur vollständigen Oxydation der ver-Um sie starr zu machen, sind die Katalysatorträger 15 brennbaren Bestandteile beim Leerlauf oder !ang-14 mit einer oder mehreren Versteifungsrippen 22 samen Gang der Maschine vorhanden, oder bei höheversehen, die man leicht durch Einpressen in die ren Geschwindigkeiten wird die Kühlwirkung der Katalysatorträger bilden kann. Sie erstrecken sich überschüssigen Luft die Temperatur des Katalysators quer über die Katalysatorträger. Zur Erzielung einer bis unter seine Aktivierungstemperatur herabsetzen, weiteren Versteifung werden Versteifungsstangen 23 20 Die selbsttätige Regulierung des Gewichtsverhältmit Schrauben oder Nieten 24 entlang jeder Seite der nisses zwischen Luft und den Abgasen kann sehr Katalysatorträger angebracht. Im Bedarfsfalle kön- leicht dadurch herbeigeführt werden, daß die Weite nen die Versteifungsstangen 23 durch Versteifungs- des Lufteinlaß rohres 32 genormt und dann die Weite rippen ähnlich den Rippen 22 ersetzt werden, die in des Auslaßrohres 34 einreguliert wird. Unter sonst die Katalysatorträger eingepreßt sind. Mit Hilfe die- 25 gleichen Bedingungen wird, je kleiner das Auslaßser Versteifungen und infolge einer Versteifungswir- rohr 34 ist, sich das Gewichtsverhältnis von Luft zu kung durch die Flansche 19 können die Katalysator- den Abgasen fortschreitend verringern, wenn sich die träger 14 als verhältnismäßig starre und selbsttra- Geschwindigkeit der Maschine erhöht. Dies beruht gende Kontruktionselemente ausgebildet werden. Sie darauf, daß sich bei der Verkleinerung der Auslaßwerden vorzugsweise aus rostfreiem Stahlblech her- 30 öffnung der Rückdruck im System verhältnismäßig gestellt. stärker erhöht, wenn die Maschine schneller läuft

Wie ersichtlich, teilen die Katalysatorträger 14 das (d. h. bei hohen Gasgeschwindigkeiten), als dies bei Innere des Gehäuses in zwei Kammern A und B ab, geringeren Geschwindigkeiten der Maschine der Fall die durch eine verhältnismäßig dünne Katalysator- ist. Eine Erhöhung des Rückdrucks verringert natürschicht voneinander getrennt sind. Die untere Kam- 35 lieh den Druckunterschied zwischen der niederen mer A besitzt eine Einlaßöffnung 25, an die ein Rohr Druckzone des Ansaugerrohres und der Atmosphäre. 26 durch Bolzen 27 an die Endplatte 4 angeflanscht Das hat zur Folge, daß eine geringere Menge Luft anist. Das Rohr 26 hat einen in bekannter Weise sich gesaugt und infolgedessen ein geringerer Betrag an verjüngenden und einen sich erweiternden Teil (in Luft den Abgasen zugeführt wird,
den Zeichnungen von rechts nach links gesehen). Der 40 Die Mischung von Luft und Abgasen strömt in die sich erweiternde Teil ist mit einem Flansch 28 daran untere Kammer A und verteilt sich in ihr über ihre befestigt. An den Flansch 28 ist ein Rohr 29 mit dem ganze Länge. Die Gase strömen durch die durch-Flansch 30 durch Bolzen befestigt. Durch den Flansch löcherten Katalysatorträger 14 und durch die zwi-30 hindurchragend, ist das Rohr 29 mit einem Düsen- sehen ihnen vorhandene verhältnismäßig dünne Katateil 31 versehen, der in den sich erweiternden Teil des 45 lysatorenschicht nach oben. Bei Berührung mit den Rohres 26 gegen die Stelle gerichtet ist, wo seine sich Katalysatorteilchen 16 verbinden sich die oxydierverjüngenden und sich erweiternden Teile eine Eng- baren Bestandteile der Abgase mit dem Sauerstoff der stelle bilden. Der sich erweiternde Teil des Rohres 26 Luft und werden verbrannt. Das Kohlenmonoxyd ist mit einem Lufteinlaßrohr 32 versehen, auf dem ein wird in Kohlendioxyd umgewandelt, und die Kohlen-Luftfilter 33 sitzt. Wenn das Rohr 29 mit dem Aus- 50 Wasserstoffe werden in Kohlendioxyd und Wasser puffrohr einer Verbrennungskraftmaschine verbunden verwandelt. Diese unschädlichen Bestandteile strömen ist, arbeitet die dargestellte Vorrichtung in bekannter zusammen mit den nicht oxydierbaren Bestandteilen Weise nach dem Prinzip eines Venturirohres als Luft- der Gase, wie Stickstoff und überschüssiger Saueransaugevorrichtung. Die aus der Atmosphäre durch stoff, in die obere Kammer B und verlassen den Abdas Einlaßrohr 32 in das Rohr 26 unter der Wirkung 55 gasreiniger durch das Rohr 34 in die Atmosphäre,
der Auspuffgase eingesaugte Luft gelangt durch die Das Gehäuse bewirkt die Ableitung der bei der Düse 31 in das Gehäuse 1. katalytischen Oxydation entstehenden Wärme durch

Wie aus den Zeichnungen zu ersehen, steht die Leitung und Strahlung. Durch geeignete Konstruk-

obere Kammer mit dem Auslaßrohr 34 in Verbindung. tion des Gehäuses kann man schon zum größten Teil

Während des Betriebes strömen die Abgase der 60 eine Einregulierung der Temperatur in der Katalysa-

Verbrennungskraftmaschine, deren oxydierbare Be- torschicht aufrechterhalten.

standteile in unschädliche inerte Gase umgewandelt Im Betriebe ergeben sich in den verschiedenen Teiwerden sollen, durch das Rohr 29, die Düse 31 und len des Abgasreinigers große Temperaturunterschiede, das Rohr 26 in die untere Kammer des Abgasreini- Beim normalen Betrieb kann z. B. die Katalysatorgers. Wie oben dargelegt, wird gleichzeitig durch das 65 schicht eine Temperatur von 593° C aufweisen, wäh-Einlaßrohr 32 atmosphärische Luft in den Abgasstrom rend die Temperatur an der Außenhaut des Gehäuses eingesaugt. Sie mischt sich mit diesen Gasen und von 121 bis 399° C schwanken kann. Die Durchströmt in die untere Kammer A. Da bei Leerlauf oder Schnittstemperatur am Einlaßende des Reinigers ist geringer Geschwindigkeit der Maschine der Prozent- gewöhnlich niedriger als die Durchschnittstemperatur satz an verbrennbaren Bestandteilen in den Abgasen 70 am Auslaß. Die Durchschnittstemperatur in der unte-

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ren Kammer A des Gehäuses wird wiederum gewöhn- tels 200 zusammenpaßt. Ein U-förmiges VerschluS-lich niedriger sein als die Durchschnittstemperatur glied 700 sitzt auf den aufeinanderliegenden Flanin der oberen Kammer B. Diese nicht einheitlichen sehen 600 und 600 α und hält sie im wesentlichen luft-Temperaturbedingungen sind ständigen Schwankun- dicht zusammen. Das Verschlußglied 700 ist geteilt gen unterworfen infolge des dauernden Wechsels der 5 und wird mit Schraube 800 und Mutter 900 die durch Einlaßtemperatur und der Zusammensetzung der Ab- Lochösen 101 am Ende des Verschlußgliedes hindurchgase. Daher unterliegen viele Teile der Vorrichtung gehen, zusammengehalten. Wie in Fig. 4 links gezeigt, in unterschiedlichem Ausmaße der Ausdehnung und ist die Endplatte 400 fest an den Mantel 200 durch Zusammenziehung, und dies in verschiedenem Rhyth- Punktschweißstellen 110 geschweißt. Die Endplatte mus mit anderen Teilen. Zum Beispiel kann die Tem- i° 400 besitzt einen Flanschrand 120, mit dem sie über peratur an einem Ende der Träger 8 und 9 ansteigen den Mantel 200 greift.

und eine Ausdehnung hervorrufen, während gleich- Im Inneren des Mantels 200 sind zwei sich gegenzeitig das andere Ende abgekühlt wird und sich daher überliegende Lochplatten 130 und 140 montiert, die zusammenzieht. Es herrscht ein ständiger Wechsel in sich innerhalb des Mantels axial im wesentlichen weiten Grenzen und im Rhythmus der Ausdehnung 15 über dessen ganze Länge erstrecken. Diese Platten und Zusammenziehung zwischen den Trägern 8 und 9 sind einander zugekehrt montiert und bilden zwischen und dem Gehäuse, von dem sie getragen werden. Bei sich einen Raum 150 (Fig. 6) um eine Schicht von der Anordnung entsprechend der Erfindung ist der Katalysatorformkörpern aufzunehmen. Wie deutlich Katalysatorbehälter starr im Gehäuse befestigt, und in Fig. 5 und 6 gezeigt, ist jede Platte in zwei in er kann harten und dauernden mechanischen Stößen 20 gleicher Ebene nebeneinanderliegende, gleich große ohne Deformierung oder Verschiebung widerstehen. Abteilungen 140 a, 140 b und 130 a, 130 b eingeteilt. Gleichzeitig werden die starren Stützelemente, d. h. Im wesentlichen in der Mitte des Gehäuses befindet die ausgedehnten Träger von dem Gehäuse derart sich ein darin in Längsrichtung verlaufendes Teil 160 gehalten, daß sie sich im wesentlichen unabhängig in Gestalt eines langgestreckten Trägers von beträchtvom Gehäuse ausdehnen und zusammenziehen können. 25 licher Breite. Der Träger 160., wie in Fig. 4 bis 6 Wenn sich ein Teil des Trägers oder der gesamte gezeigt ist, dient als Stütze für die Platten 130 und Träger anders als das Gehäuse, das ihn hält, ausdeh- 140 und als Wärmeableiter. In der Ausführungsform nen oder zusammenziehen sollte, so ergibt sich eine der Fig. 4 bis 6 hat dieser Träger einen rechteckigen relative Bewegung zwischen dem Träger und den Querschnitt und erstreckt sich in den Zwischenraum tragenden Streifen, wobei die nach innen gebogenen 30 der nebeneinanderliegenden Plattenabschnitte 140 a, Teile 10c der Streifen als Führung bei der relativen 140 & und 130 a, 130 b. Jeder Plattenabschnitt ist mit Längsbewegung dienen. Weiterhin kann sich jeder Flanschen versehen, die durch die Bezugszeichen 140 c, Teil der Gesamtfläche der Lochplatten, die den Kata- 140 d, 130 c, 130 rf bezeichnet sind. Sie grenzen an den lysator trägt, zusammen mit dem Träger frei und Träger 160 an und sind an ihn angeschweißt. Wie unabhängig von den anderen ausdehnen und zusam- 35 aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich, teilt der Träger 160 menziehen. Wenn sich also das eine Ende der Stütz- den Zwischenraum 150 in zwei nebeneinanderliegende träger schneller als das andere Ende ausdehnen oder Abteilungen. Löcher 170 stellen die Verbindung zwi zusammenziehen sollte^ entsteht so gut wie keine sehen diesen Abteilungen für Zwecke her, die weiter Spannung in dem verhältnismäßig kleinen Plattenab- unten beschrieben werden.

schnitt, der an diesem Teil des Trägers befestigt ist- 4° Zwischenwände 180, wie in Fig. 4 und 6 gezeigt.

Bei der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungs- gehen quer durch den Zwischenraum 150 und teilen

form können die Katalysatorteilchen in den Kataly- diesen Raum in Achsenrichtung des Gehäuses weiter-

satorraum bequem eingeführt werden, wenn man die hin in begrenzte Abschnitte ab.

hintere Schlußplatte S₃ an der der U-förmige Teil 20 Die Platten 130, 140 werden entlang ihren _an die

befestigt ist, entfernt. So wird der Raum zwischen den 45 innere Oberfläche des Gehäuses 100 grenzenden Längs-

Katalysatorträgern 14 an dem einen Ende zur Ein- und Querrändern durch Führungen gehalten, die aus

füllung oder Entfernung des Katalysators geöffnet. den in den Fig. S und 6 gezeigten Zwischenstücken

Bei dieser Anordnung läßt sich die Entfernung des 190 gebildet werden. Diese Zwischenstücke 190 kön-

Katalysators, nachdem die ursprüngliche Füllung nen aus gewöhnlichem Blech gebogen werden und ha-

nicht mehr aktiv ist, leicht und schnell ausführen. 5° ben einen Steg 190α mit beiderseits S-förmigen Dop-

Fig. 4 bis 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel pelflanschen 190b und 190c. Die Flansche 190b und

der Erfindung, bei dem ein einziger Träger verwen- 190 c lassen entlang jeder Seite des Teiles 190 genü-

det wird, dessen Breite mindestens so groß ist wie die genden Zwischenraum, um darin die Enden der Plat-

DJcke der Katalysatorschicht. ten aufzunehmen, wie dies deutlich in Fig. 5 und 6

Wie ersichtlich, besteht die Ausführungsform aus 55 gezeigt ist. Die Glieder 190 sind an der inneren Ober-

einem im allgemeinen länglichen Gehäuse 100, d. h. fläche des Mantels 200 entlang seinem abgeflachten

einem Mantel 200, der an seinen Enden durch End- Teil und an den Endplatten 300 und 400 in gleicher

platten 300 und 400 abgeschlossen ist. Wie in Fig. 5 Höhe befestigt. Auf diese Weise bilden die Teile 190

ersichtlich, hat der Mantel 200 einen im allgemeinen endlose Führungen, die sich rund um das Innere des

elliptischen Querschnitt, wobei die sich gegenüber- 60 Gehäuses 100 erstrecken. Wie in Fig. 6 gezeigt, sind

liegenden Oberflächen der größeren Ellipsenachse ab- diese Teile 190 eingekerbt, wie bei 201, um die Enden

geflacht sind und parallel zueinander laufen. Das in des Trägers 160 aufzunehmen, die sich natürlich sonst

Fig. 5 gezeigte Gehäuse kann man aus Gründen der nicht bis in die Führungslinien erstrecken können,

vereinfachten Herstellung aus zwei Teilen bauen, die Im Bedarfsfalle kann man die Teile 190 am Mantel

an ihren aufeinanderliegenden Rändern zusammen- 63 200 weglassen und nur an den Endplatten 300 und 400

geschweißt werden, wie in Fig. 5 bei 500 gezeigt. Die anordnen. Die Platten 130 und 140 können auch mit

Endplatte 300, die in Fig. 4 rechts gezeigt ist, ist als Hilfe von eingepreßten Rippen versteift werden, um

abnehmbarer Flanschdeckel ausgebildet, dessen um jede Neigung der Platten, sich unter den Bedingungen

den ganzen Umfang laufender Flansch 600 a mit starker Beanspruchung und Temperatur durchzubie-

einem entsprechenden Flansch 600 am Ende des Man- 70 gen, auf ein Mindestmaß zurückzuführen.

ίο

Aus den Fig. 5 und 6 ist ersichtlich, daß die Teile 160 und die Platten 130 und 140 tatsächlich eine einzige, von den Führungen getragene Einheit bilden. Bei dieser Art von Konstruktion lassen sich die Bestandteile der Vorrichtung leicht zusammensetzen und auseinandernehmen und gestatten daher, wie oben beschrieben, eine schnelle Einfüllung der katalytischen Formkörper. Zur Zusammensetzung der Einzelteile der Vorrichtung braucht man nur die mit der Stützwand verbundenen Platten in die Führungen einzu-

zu übertragen. Die bei der Oxydation frei werdende Wärme wird natürlich in der Katalysatorschicht im Raum 150 entwickelt. Ein Teil dieser Wärme wird durch die Gase in die Kammer B gebracht und a.ls fühlbare Wärme in die Atmosphäre geleitet. Andererseits dient ein Teil dieser Wärme dazu, die Temperatur in den mittleren Teilen des Trägers 160 und der Platten zu erhöhen, die dadurch während des Betriebes besonders heiß werden.

Die Mittelteile des Trägers 160 sind besonders hohen Temperaturen ausgesetzt, denn sie sind von den Katalysatorteilchen umgeben, die Temperaturen in

setzen und die Endplatte 300 auf dem offenen Ende des Mantels zu befestigen.

Die Art der Abstützung durch Führungen ermöglicht es diesem einheitlichen Ganzen, sich unabhängig

vom Gehäuse auszudehnen und zusammenzuziehen, 15 zu, einen Teil der in der Katalysatorschicht frei ge weil die Ränder der Platten sich bis in die Führungen wordenen Wärme auf die Gase, die durch die Karnhinein, jedoch nicht bis an das Ende der Führungen,
wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, erstrecken. Eine ToIe-

der Größenordnung von 649 bis 982° C erreichen. Die Teile 160 a und 160 & des Trägers 160 dienen da-

ranz in der Größenordnung von 3,175 bis 1,587 mm

mern A und B strömen, durch Weiterleitung und Abstrahlung zu übertragen. So werden die ankommenden Abgase, die in die obere Kammer A durch den

genügt, um es der aus den Platten und der Stützwand 20 Einlaß 210 eintreten, bei der Berührung mit dem Teil

bestehenden Einheit zu gestatten, sich ohne Span- 160 a des Trägers 160 durch die aus den inneren Tei-

nungen auszudehnen und zusammenzuziehen. len des Katalysatorraumes abgeleitete Wärme erhitzt.

Wie in Fig. 4 gezeigt, teilen die Platten 130 und Diese Wärmeübertragung aus dem Katalysatorraum

140 das Innere des Gehäuses 100 in zwei gleich große über den Träger 160 auf die ankommenden Abgase

Kammern, eine obere Kammer^ und eine untere 25 ist besonders erwünscht, weil, wie oben angegeben, Kammer B. Jede dieser Kammern erstreckt sich über
die gesamte Länge der Platten und findet auf der ganzen Länge innerhalb des Gehäuses kein Hindernis.

Ein Abgaseinlaß 210, der sich an der Endplatte 400

die katalytische Oxydation der Abgase nur bei erhöhten Temperaturen stattfindet. Deshalb ist es erwünscht, daß die ankommenden, noch nicht oxydierten Abgase eine verhältnismäßig erhöhte Temperatur ha-

befmdet, führt in die Kammer A, während ein Abgas- 30 ben, wenn sie in die Katalysatorschicht eintreten, auslaß 220 mit der Kammer B in Verbindung steht. In den Fig. 7 und 8 ist eine weitere Ausführungs-

Bei dieser Anordnung können die Abgase in die eine form dargestellt. Der Träger ist in Form von zwei der Kammern eingeführt werden, durch den Kata- U-Eisen 401 ausgebildet. Diese U-Eisen sind mit ihren lysatorraum in die andere Kammer und durch den Stegen einander zugekehrt und halten zwischen ihnen Auslaß strömen. Der Einlaß 210 ist ebenfalls nach 35 die wärmeübertragende Trägerplatte 410. Dieser Teil der Art eines Venturirohres ausgebildet, um den Ab- 410 hat einen rechteckigen Querschnitt und erstrecke gasen Frischluft beizumischen, damit eine möglichst sich in die Kammern oberhalb der Horizontalplatten vollständige katalytische Oxydation gesichert ist. Der hinein. Die U-Eisen 401 sind an die Seiten des Teiles Raum 150 wird mit den katalytischen Formkörpern 410 angeschweißt, z. B. durch Punktschweißung 420. gefüllt. Diese Formkörper können in den Zwischen- 40 Bei dieser Ausführung sind die Horizontalplatten 430 raum 150 durch Beschickungsöffnungen 230 einge- und 440 an den Flanschen 401 α der U-Eisen 401 beführt werden, die sich im Gehäuse 100 befinden. Diese
Beschickungsöffnungen werden mit entfernbaren Stopfen 240 verschlossen, so daß man nur die Stopfen 240
herauszunehmen braucht, wenn eine Neubeschickung 45 U-Eisen 401 gehalten. Die Platten ruhen auf den des Katalysatorraumes notwendig geworden ist. Durch Flanschen der Träger. Sie sind darauf, wie mit dem die Öffnungen 170 werden die durch die Öffnung 230 Bezugszeichen 450 gezeigt, und auch an dem Teil 410 eingeführten Formkörper auf beide Seiten des Teiles angeschweißt, wie bei 460 angegeben. Es ist zu be- 160 verteilt. merken, daß bei der Ausführungsform der Fig. 7

Bei der beschriebenen Vorrichtung trägt der Trä- 50 und 8 die Kanten der Platten in der in den Fig. 5 ger 160 die Platten 130 und 140 genau in deren Mitte, und 6 gezeigten Weise durch Führungen, beispiels- und zwar an der Stelle, wo die Belastung am größten " . .. _ .

ist. So ergibt sich eine Konstruktion, die verhältnismäßig einfach herzustellen und zusammenzusetzen

ist. Weiterhin wird die aus Platten und Träger be- 55 sprechen die Teile 160 der Fig. 4 und 6 in jeder Be stehende Einheit 130, 140 und 160 von den Führungen ziehung den Teilen 410 und 401 der Fig. 7, obwohl derart gehalten, daß eine Beanspruchung durch starke
thermische Spannungen vermieden wird. Die Platten
können sich natürlich nach Länge und Breite unter

festigt. Die U-Eisen erstrecken sich über die ganze Länge des in Fig. 7 nicht gezeigten Gehäuses. Jede Platte 430 und 440 wird daher in der Mitte von dem

weise durch die Führungen 190, gehalten werden. Aus Gründen der Klarheit sind die Teile 190 jedoch in diesen Figuren nicht eingezeichnet. Natürlich entin Fig. 7 mit Hilfe der an den Trägern 401 befindlichen Flansche 401 α für die Platten eine etwas zentralere Abstützung gewählt ist. Bei der in Fig.

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dem Einfluß starker Temperaturschwankungen aus- 60 gezeigten Ausführungsform empfiehlt es sich, eine dehnen. Diese Ausdehnung kann durch die Führungen Stütze für den Träger unmittelbar auf den Endplatten 190 α und 190 & ausgeglichen werden, weil keine starre des Gehäuses zu verwenden. Fig. 8 zeigt eine solche Verbindung zwischen den Führungen und den Plat- Stütze in Form von Konsolen, die mit dem Bezugsien besteht und weil genügende Toleranzen geschaffen zeichen 450 versehen und an den Endplatten des Gesind, um eine für alle Teile spannungsfreie Ausdeh- 65 häuses 460 befestigt sind.

nung zu ermöglichen. Mit Hilfe der Konsole für die Träger, wie in Fig. 7

Die Teile 160 a und 160 b des Trägers 160, die in und 8 gezeigt, kann man, um die Konstruktion zu den oberen Raum A bzw. den unteren Raum B hinein- vereinfachen, auf die Führungen für die Kanten der ragen, haben die zusätzliche Aufgabe, die Wärme auf Platten verzichten, besonders wenn die Auspufftöpfe die durch die Kammern A und B strömenden Gase 7° verhältnismäßig klein sind. Der Träger 401 würde

809· 680/300

bei einer solchen Ausbildung in der Lage sein, den ganzen für die Platten 430 und 440 erforderlichen Hält zu schaffen. Die Art der Abstützung der Enden der in Fig. 8 gezeigten Träger 401 erlaubt diesem Teil, sich unabhängig von dem Gehäuse unter dem Einfluß starker Wärmeschwankungen und Temperaturunterschiede auszudehnen und zusammenzuziehen.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur katalytischen Oxydation giftiger und schädlicher Abgase von Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem Gehäuse und einem darin befindlichen Katalysatorbett, dadurch gekennzeidhnet, daß der Katalysatorträger (14) im Gehäuse (1) von einer oder mehreren starren Längsstützen (8, 9) gehalten und mit ihnen fest verbunden ist, die ihrerseits in einer am Gehäuse befestigten Aufhängung (10) in Längsrichtung des Gehäuses gleitbar (12,13) gelagert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (8,9) mit horizontalen Langlöchern (13) versehen und quer dazu in der Aufhängung (10) Bolzen oder Niete (12) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Katalysatorbett tragenden Stützen L-förmig ausgebildet (Fig. 6) und in am Gehäuse befestigten, längs und/oder quer laufenden Blechkonsolen (190) gleitbar gelagert sind (Fig. 5 und 6).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit Löchern (170) versehene starre Längsstütze (410) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Lochbleche (430., 440) an der

ίο Längsstütze (410) beiderseits in horizontaler Ebene und gleichem Höhenabstand voneinander befestigt (460) sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herausnahme der Einbauten das Gehäuse einen Endverschluß (5) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorträger in mehrere Teile aufgeteilt ist, die getrennt und thermisch unabhängig voneinander in ihrer Ausdehnung beeinflußbar (18) an einer Längsstütze befestigt sind.

In Betradht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 630414, 631 368,
644 734, 675 355;

österreichische Patentschrift Nr. 57 426.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen