DE19532407A1

DE19532407A1 - Katalytischer Konverter mit einer Unterstützungsmatte

Info

Publication number: DE19532407A1
Application number: DE19532407A
Authority: DE
Inventors: Steven Zettel
Original assignee: ACS Industries Inc
Current assignee: ACS Industries Inc
Priority date: 1994-07-14
Filing date: 1995-09-01
Publication date: 1997-03-06
Also published as: US5449500A

Description

Die Erfindung bezieht sich generell auf katalytische Vorrichtungen und insbesondere auf einen katalytischen Konverter mit einer Unterstützungsmatte für einen katalytischen Bau stein mit einem Abdeckstreifen zum Schutz der Vorderkante der Unterstützungsmatte.

In einem katalytischen Konverter oder Katalysator sichern und positionieren Unterstüt zungsmatten einen katalytischen Baustein (Brick) innerhalb einer Kammer des Katalysa torgehäuses. Die Unterstützungsmatte besteht aus einem intumeszenten Material, bei spielsweise einem Material, wie es unter der Marke "Interam" durch 3M aus Minneapolis, Minnesota, USA, verkauft wird, und welches so beschaffen ist, daß es den Raum inner halb der Kammer zwischen dem Baustein und der Innenwand des Gehäuses ausfüllt. Ein Problem mit den bisherigen Unterstützungsmatten liegt darin, daß die Vorderkante dieser Matten (das ist diejenige Kante der Matte benachbart zum Gehäuseeingang) einem außerordentlichem Verschleiß ausgesetzt ist, der von dem Strom des heißen Gases verursacht wird, welches über die Vorderkante der Matte strömt. Der Verschleiß der Vorderkante schreitet ziemlich rapide fort, bis die Unterstützungsmatte beim Unter stützen des Bausteines innerhalb des Gehäuses versagt. Ohne ordentliche Unter stützung kann der Baustein erhebliche Zerstörungen innerhalb des Gehäuses verur sachen und dadurch wiederum dazu führen, daß der katalytische Konverter das Durch führen seiner Funktion einstellt (also das Reinigen des von dem Motor des Automobils produzierten Gases).

Hitzebeständige Körbe, separat von der Unterstützungsmatte und über die Vorderkante des Bausteines gefügt, sorgen für etwas Schutz für die Vorderkante der Unter stützungsmatte. Allerdings neigen diese Körbe zu Versagen und führen zu Beschädi gungen der Unterstützungsmatte.

Unter den verschiedenen Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist das Vorsehen einer Unterstützungsmatte für einen katalytischen Baustein mit einem Abdeckstreifen, der auf der Vorderkante angeordnet ist, welche außerordentlichem Verschleiß ausgesetzt ist, der von dem Strom des heißen Gases über die Matte herrührt; das Vorsehen eines solchen Abdeckstreifens, welcher resistent ist gegen die von der Unterstützungsmatte und dem Baustein auf den Abdeckstreifen ausgeübten Druckkräfte; das Vorsehen eines Abdeck streifens, der nicht auseinander fällt, wenn er heißem Gas ausgesetzt wird; das Vor sehen eines solchen Abdeckstreifens, welcher im wesentlichen heißes Gas an dem Kontaktieren der Unterstützungsmatte hindern soll, und das Vorsehen eines solchen Abdeckstreifens, welcher leichter herzustellen und an die Unterstützungsmatte anzubrin gen ist und kosteneffizient hergestellt werden kann.

Im wesentlichen ist die Erfindung auf eine katalytische Umwandlungsvorrichtung jenes Types gerichtet, die ein Gehäuse mit einer Kammer aufweist, einen Eingang zum Auf nehmen von Gas und einen Ausgang für austretendes Gas. Die Vorrichtung besitzt außerdem einen katalytischen Baustein, der innerhalb der Kammer zum Reinigen von Gas angeordnet ist, welches die Kammer durch einen Eingang betritt und eine Unter stützungsmatte, welche zwischen dem Gehäuse und dem katalytischen Baustein ange ordnet ist, um den katalytischen Baustein bezüglich des Gehäuses zu unterstützen. Die Unterstützungsmatte besitzt eine Vorderkante, welche benachbart zum Eingang des Gehäuses angeordnet ist. Die Verbesserung schließt außerdem einen Abdeckstreifen ein, welcher die Vorderkante der Unterstützungsmatte zum Schutz der Vorderkante vor außerordentlichem Verschleiß schützt, der von dem Fließen von heißem Gasen über die Vorderkante der Matte herrührt.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung deutlich, die im weiteren folgt unter Bezugnahme auf die beigefügten darstellenden Zeichnungen. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer katalytischen Konvertervorrichtung mit weggebrochenen Abschnitten, die einen Abdeckstreifen (barrier strip) für eine Unterstützungsmatte eines katalytischen Bausteines gemäß der vorliegenden Erfindung freigibt;

Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2-2 aus Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Querschnitt des Abdeckstreifens, wie er an der Unterstützungsmatte befestigt ist;

Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung von ersten und zweiten Schichten von gewebten Drähten, die einen Körper des Abdeckstreifens bilden;

Fig. 5 ist eine vergrößerte Darstellung des Abdeckstreifens;

Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung des Abdeckstreifens und der Unterstützungsmatte;

Fig. 7 ist eine explodierte, perspektivische Darstellung des Abdeckstreifens und der Unterstützungsmatte.

Korrespondierende Bezugszeichen bezeichnen korrespondierende Teile über mehrere Darstellungen in den Zeichnungen:

Detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, und zwar insbesondere auf die Fig. 1 und 2, ist generell mit 11 eine katalytische Umwandlungsvorrichtung für ein Automobil (nicht dargestellt) bezeichnet. Die Vorrichtung 11 besitzt ein längliches Gehäuse 13, das aus einem Blechmaterial hergestellt ist. Das insgesamt mit 13 gekennzeichnete Gehäuse besitzt obere und bodenseitige Wandungen 15 und 17, die an ihren jeweiligen Umfän gen in geeigneter Weise miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Schweißen oder Schrauben. Die oberen und bodenseitigen Wandungen 15 und 17 bilden eine innere Kammer 19. Ein Eingang 21 an einer Seite des Gehäuses 13 erlaubt es, heißem von einer (nicht dargestellten) Maschine des Automobils produziertem Gas in die Kammer 19 einzutreten; ein Ausgang 23 am anderen Ende des Gehäuses entläßt heißes Gas aus der Kammer.

Katalytische Bausteine, jeweils mit 25 bezeichnet, sind innerhalb der Kammer 19 zum Reinigen des heißen Gases angeordnet, das die Kammer betritt. Jeder Baustein 25 wird in der Kammer 19 gesichert und positioniert durch eine Unterstützungsmatte 27, die innerhalb der Kammer zwischen den Wandungen 15 und 17 des Gehäuses 13 und dem Baustein angeordnet ist. Jede Unterstützungsmatte 17 sichert einen entsprechenden Baustein 25 innerhalb der Kammer 19 des Gehäuses 13 und verhindert die longitudinale und seitliche Bewegung des Bausteins innerhalb der Kammer. Unterstützungsmatten 27 werden aus einem Intumeszent hergestellt (das ist beispielsweise Material, das unter dem Markenzeichen "Interam" durch 3M aus Minneapolis, Minnesota, USA vertrieben wird), welches anschwillt, wenn es heißem Gas ausgesetzt wird, so daß der Raum zwischen den Wandung 15 und 17 des Gehäuses 13 und dem Äußeren des Bausteines 25 ausgefüllt wird. Jede Unterstützungsmatte 27 besitzt eine Vorderkante 29, die be nachbart zum Eingang 21 des Gehäuses 13 liegt. Ohne irgendwelchen Schutz wäre die Vorderkante 29 der Unterstützungsmatte 27 außerordentlichem Verschleiß und Be lastung aufgrund des Stromes an heißem Gas ausgesetzt, der über die Vorderkante der Unterstützungsmatte strömt. Dieser Verschleiß der Unterstützungsmatte 27 kann dazu führen, daß diese beim Unterstützen des Bausteins 25 versagt, in welchem Falle dies das Ersetzen des katalytischen Konverters erfordert.

Um die Vorderkante 29 der Unterstützungsmatte 27 vor diesem außerordentlichem Ver schleiß zu schützen, ist ein insgesamt mit 31 bezeichneter Abdeckstreifen daran be festigt. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 weist der Abdeckstreifen 31 einen Körper 33 aus Drahtgeflecht auf, welcher aus hitzebeständigem Material wie beispielsweise SAE 309 besteht. Es ist natürlich klar, daß der Körper 33 des Abdeckstreifens 31 auch aus hitze beständigem Material besteht, das nicht SAE 309 ist; allerdings wurde dieses Material im Hinblick auf seine Verhaltensweisen unter Druck und bei hohen Temperaturen ausge wählt. Wie in Fig. 4 illustriert ist, besitzt der Drahtgeflechtkörper 33 des Abdeckstreifens 31 eine erste Schicht 33A mit einer Vielzahl von verwebten Drähten, welche auf einer zweiten Schicht 33B aus verwebten Drähten aufliegt. Die erste Schicht 33A von verweb ten Drähten schließt runde Drähte ein, die zweite Schicht 33B an gewebten Drähten besitzt abgeflachte Drähte. Die runden Drähte der ersten Schicht 33A besitzen einen Durchmesser von ungefähr 115 µm (entsprechend 0,0045 Zoll) und die abgeflachten Drähte der zweiten Schicht 33B (welche aus runden Drähten mit einem Durchmesser von etwa 115 µm entsprechend 0,0045 Zoll hergestellt sind) sind abgeflacht auf eine Dicke von ungefähr 25 µm (entsprechend 0,001 Zoll). Der Körper 33 des Abdeck streifens 31 ist umschlossen durch eine äußeres Geflecht 35 bestehend aus Draht mit 115 µm (entsprechend 0,0045 Zoll) Durchmesser, siehe Fig. 3.

Der Körper 33 des Abdeckstreifens 31 wird durch Walzen der ersten und zweiten Schichten 33A und 33B in konzentrische Röhren (nicht dargestellt) und das Auffügen des äußeren Geflechtes 35 über diese Röhren geformt. Eine Kalendriermaschine (nicht dargestellt) formt dann den Körper 33 und das äußere Geflecht 35 um einen relativ flachen Abschnitt 37 und einen gerundeten Abschnitt 39. Der flache Abschnitt 37 ist wie in Fig. 3 dargestellt leicht angeschrägt oder spitz zulaufend. Nach dem Bilden des Ab deckstreifens 31 wird dieser mit ungefähr 1100°C (entsprechend 2000°F) hitzebehan delt, um das Drahtgeflecht zu tempern oder zu glühen. Dieses Hitzebehandlungsver fahren bildet außerdem Kohlenstoffablagerungen 41 (Fig. 5) auf dem Drahtgeflecht, welches als ein Eckbarrierenstreifen dienen kann, um heißes Gas am Kontaktieren der Unterstützungsmatte 27 zu hindern.

Wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, ist der flache Abschnitt 37 des Körpers 33 des Abdeckstreifens 31 an dem bodenseitigen Rand 43 der Unterstützungsmatte 27 mittels Klebstoffen (nicht dargestellt) befestigt und der runde Abschnitt 39 erstreckt sich nach vorne über das breitere Ende des abgeschrägten flachen Abschnittes 37, um die Vorder kante 29 der Unterstützungsmatte zu schützen. Die Unterstützungsmatte 27 und der Ab deckstreifen 31 sind dann in üblicher Weise über den Baustein 25 formangepaßt. Jeder Baustein 25 ist auf der bodenseitigen Wandung 17 des Gehäuses 13 angeordnet und in nerhalb der Kammer 19 des Gehäuses eingeschlossen durch Befestigen der oberen Wandung 15 an der bodenseitigen Wandung 17 (beispielsweise durch Schweißen).

Während der Benutzung strömt das heiße, vom Motor des Automobils produzierte Gas durch den Eingang 21 und in die Kammer 19. Das heiße Gas expandiert die Unterstüt zungsmatte, um den Baustein 25 innerhalb der Kammer zu sichern. Das heiße Gas schmilzt den Klebstoff zwischen dem Abdeckstreifen 31 und der Unterstützungsmatte 27, allerdings wird der Abdeckstreifen an seinem Platz gehalten durch die Druckkräfte, die durch die Unterstützungsmatte generiert werden. Die Einschrägung des flachen Ab schnittes 37 ermöglicht es dem Abdeckstreifen 31 fest an der Unterstützungsmatte 27 gesichert zu werden (das bedeutet, in einer Position der Art, daß der Abdeckstreifen mit der Unterstützungsmatte integral ist). Der abgeschrägte flache Abschnitt 37 veranlaßt außerdem den abgerundeten Abschnitt 39 leicht zu schwenken über seine Verbindung mit dem flachen Abschnitt in Uhrzeigerrichtung (gesehen in Fig. 2), um die Vorderkante 29 der Unterstützungsmatte zu schützen. Daher, wie dargestellt, verhindert der Abdeck streifen 31 das heiße Gas am Berühren oder Kontaktieren der Vorderkante der Unter stützungsmatte 27 und vom Eindringen in den Raum zwischen der Unterstützungsmatte und dem Gehäuse 13, wodurch die Unterstützungsmatte 27 gegen außerordentlichen Verschleiß der Vorderkante 29 geschützt wird.

Man kann sich vorstellen, daß der Abdeckstreifen 31 auch in anderen Anwendungen ver wendet werden kann, in denen es erforderlich ist, die Vorderkante von textilem Material vor außerordentlichem Verschleiß zu schützen, der durch heißes Gas verursacht wird, welches über das Material strömt.

Kurzgefaßt sieht die Vorrichtung also wie folgt aus: Ein katalytischer Konverter besitzt ein Gehäuse 13 mit einer Kammer 19, einem Eingang 21 für eintretendes Gas und einem Ausgang 23 für austretendes Gas. Die Vorrichtung weist außerdem einen katalytischen Baustein 25 auf, der innerhalb der Kammer 19 angeordnet ist und zum Reinigen vom Gas vorgesehen ist. Eine Unterstützungsmatte 27 ist zwischen dem Ge häuse 13 und dem Baustein zum Unterstützen des Bausteins 25 in Bezug auf das Ge häuse angeordnet. Die Unterstützungsmatte 27 besitzt eine Vorderkante 29, welche be nachbart zum Eingang des Gehäuses angeordnet ist. Außerdem ist ein Abdeckstrei fen 31 vorgesehen, der an der Vorderkante 29 der Unterstützungsmatte 27 befestigt ist und die Vorderkante 29 vor erheblichem Verschleiß schützt, welcher aus dem Strömen von Gas über die Vorderkante 29 der Matte 27 herrührt.

Während wie vorstehend dargestellt und beschrieben eine bestimmte Ausführungsform der Erfindung mit spezifischer Struktur behandelt ist, ist es den Fachleuten klar, das ver schiedene Modifikationen und andersartige Anordnungen der Teile getroffen werden können, ohne sich vom Gedanken und Umfang der zugrunde liegenden erfinderischen Konzepte zu trennen und das die Erfindung nicht auf die spezielle hier dargestellte und beschriebene Form beschränkt ist.

Bezugszeichenliste

11 katalytische Umwandlungsvorrichtung
13 längliches Gehäuse
15 obere Wandung
17 bodenseitige Wandung
19 innere Kammer
21 Eingang
23 Ausgang
25 katalytische Bausteine
27 Unterstützungsmatte
29 Vorderkante
31 Abdeckstreifen
33 Körper von dem Abdeckstreifen (31) aus Drahtgeflecht
33A erste Schicht
33B zweite Schicht
35 äußeres Geflecht
37 relativ flacher Abschnitt
39 gerundeter Abschnitt
41 Kohlenstoffablagerungen
43 bodenseitiger Rand

Claims

1. Katalytischer Konverter mit einem Gehäuse mit einer Kammer, einem Eingang für eintretendes Gas und einem Ausgang für austretendes Gas, einem katalytischen Baustein in der Kammer zum Reinigen von Gas, das die Kammer über den Eingang betritt und einer Unterstützungsmatte, die zwischen dem Gehäuse und dem kata lytischen Baustein angeordnet ist, um den katalytischen Baustein bezüglich des Gehäuses zu unterstützen, wobei die Unterstützungsmatte eine Vorderkante besitzt, die benachbart zum Eingang des Gehäuses angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abdeckstreifen (31) vorgesehen ist, welcher an der Vorderkante (29) der Unterstützungsmatte (27) zum Schützen der Vorderkante vor Verschleiß befestigt ist, der von dem Strömen von Gas über die Vorderkante der Matte (27) resultiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckstreifen (31) ein Drahtgeflecht aufweist und einen angeschrägten Abschnitt (37) besitzt, welcher an dem bodenseitigen Rand (43) der Unterstützungs matte (27) befestigt ist und einen im wesentlichen abgerundeten Abschnitt aufweist, welcher sich nach vorne von dem breiteren Ende des abgeschrägten Abschnittes erstreckt, welcher die Vorderkante der Unterstützungsmatte schützt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschrägte Abschnitt den gerundeten Abschnitt dazu veranlaßt, leicht um die Verbindung zu dem abgeschrägten Abschnitt zu schwenken, wenn er von der Unterstützungsmatte unter Druck gesetzt wird, so daß er gegen die Vorderkante der Unterstützungsmatte drückt, um die Vorderkante der Unterstützungsmatte zu schützen.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckstreifen hitzebeständiges Material aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtgeflecht eine erste Schicht aufweist, welche eine Vielzahl von gewebten Drähten besitzt und eine zweite Schicht ebenfalls aus einer Vielzahl von gewebten Drähten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht abgerundete Drähte aufweist und die zweite Schicht abgeflachte Drähte.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtgeflecht Kohlenstoffablagerungen aufweist, welche im wesentlichen das heiße Gas vom Kontaktieren der Unterstützungsmatte abhalten.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der flache Abschnitt des Abdeckstreifens integral mit der Unterstützungsmatte ist.