DE2201997C3

DE2201997C3 - Vorrichtung zur katalytischen Umwandlung von Auspuffgasen

Info

Publication number: DE2201997C3
Application number: DE19722201997
Authority: DE
Inventors: Richard Frederick Little; George Edward Scheitlin
Original assignee: Arvin Industries Inc
Current assignee: Meritor Inc
Priority date: 1971-05-10
Filing date: 1972-01-17
Publication date: 1980-01-10
Also published as: GB1328718A; FR2137420B1; CA962462A; DE2201997A1; DE2201997B2; FR2137420A1; AU3176871A; JPS5344611B1; AU454503B2

Description

Die Erfindung bezieht s^:ch auf ine Vorrichtung zur katalytischen Umwandlung von Auspuffgasen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der (JS-PS 31 49 925 bekannt. Hier ist die Umwandlungskammer 6ber ihre Endkappen mit ihren stirnseitig von der Umwandlungskammer abragenden, einseitig abgesetzten Umfangskragen fest mit dem Mantel der Vorrichtung verbunden. Da aber bei katalytischen Umwandlungen von Auspuffgasen exotherme chemische Reaktionen stattfinden, werden hohe Temperaturen in der Vorrichtung erzeugt, die zu ungleichen thermischen Dehnungen der Einbauten der Vorrichtung und deren Mantel führen, weil die Bauteile unterschiedliche Betriebstemperaturen annehmen und unterschiedliche Abmessungen und unterschiedliche Gestalt haben, so daß auch das Dehnungsverhalten unterschiedlich ist. Andererseits ist es für eine Vorrichtung der vorliegenden Art mit schräg durch den Mantel verlaufenden Umwandlungskammer wesentlich, für die Anschlüsse der Umwandlungskammer am Mantel jegliche Undichtigkeiten zu vermeiden, so daß jede Umgehungsmöglichkeit für das Gas beseitigt ist und das Gas ausschließlich quer durch die Umwandiungskammer Itrömt. Für Maßnahmen zur Aufnahme von Wärmedehnungen an diesen Anschlüssen muß daher gewährleistet lein, daß dadurch die Dichtigkeit der Verbindung der Umwandlungskammer mit dem Mantel nicht beeinträchtigt ist,

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, bei einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art die schräg durch den Mantel verlaufende Umwandlungskammer derart an dem Mantel anzuschließen, daß Wärmedehnungen der Umwandiungskammer aufgenommen Werden und gleichwohl ihr dichter Anschluß an den Mantel stets gewährleistet bleibt.

Dies wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 erreicht.

Durch die gleitende Abstützung der Umwandlungskammer wenigstens an ihrem einen Ende werden die thermischen Längenänderungen aufgenommen. Da dies erfindungsgemäß mit Hilfe von zwei im wesentlichen identisch ausgebildeten Endkappen erfolgt, sind unterschiedliche Wärmedehnungen der an der Glei./erbin-

IQ dung beteiligten Teile vermieden, so daß auch auf unterschiedliches Wärmeausdehnungsverhalten infolge unterschiedlicher Form der Bauteile zurückzuführende Undichtigkeiten vermieden sind.

Die gleitende Abstützung einer rohrförmigen Kammer an wenigstens einem Kammerende ist an sich bekannt (DE-OS 15 76 755). Hierbei handelt es sich jedoch um einen Abgasschalldämpfer, bei welchem die Kammer als zentral durch den Mantel laufendes Rohr ausgebildet ist, welches somit an den koaxial dazu verlaufenden Gaseinlaß- und Gasauslaßstutzen gleitend abgestützt sein kann. Außerdem tritt bei diesem bekannten Abgasschalldämpfer das Problem des gasdichten Anschlusses einer schräg durch den Mantel verlaufenden Umwandlungskammer bei gleichwohl gleitendem Anschluß wenigstens eines Endes der Umwandlungskammer am Mantel nicht auf.

In einer bevorzugton Ausgestaltung der Erfindung ist im Raum zwischen der Verschluß-Endkappe und der Stütz-Endkappe eine kompressible Isolierung angeordnet. Eine solche kompressible thermische Isolierung trägt zusätzlich dazu bei, Gasleckströme durch die Gleitverbindung zwischen den Endkappen zu verhindern.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, welche aus der Zeichnung ersichtlich ist. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt entlang der Mittelachse der Vorrichtung zur katalytischen Umwandlung von Auspuffgasen,

■to Fig. 2 einen horizontalen Schnitt entlang der Linie 2-2 in F ig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 in F i g. 1 und

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 1.

Wie in der Zeichnung dargestellt, weist die Vorrichtung zur katalytischen Umwandlung von Auspuffgasen einen länglichen Doppelmantel aus einem Außenmantel 12 und einem Innenmantel 10 auf, die in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet sind und zwischen denen eine thermische Isolierung 15 eingeschlossen ist. Die Enden der Mäntel 10 und 12 berühren einander und sind über zwei Verschlußkappen 20, ζ. Β. mittels einer gebräuchlichen Rändelborte 18, fest miteinander verbunden, wodurch die entgegengesetzten Stirnenden des Doppelmantels verschlossen sind.

In dem lnnenman!e! sind mit geringem Abstand von den Verschlußkappen 20 zwei Abweisplatten 22 angebracht, die eine Öffnung 24 mit flanschartigem

bO Umfangsrand aufweisen, welche axial fluchtend mit einer Öffnung 26 mit flanschartigem Umfangsrand in den Verschlußkappen 20 ausgebildet ist. In den Öffnungen 24 und 26 ist am einen Ende des UmWaridlers ein Gaseinlaßstutzen 28 und am gegenüberliegenden Ende ein Gasauslaßstutzen 30 gelagert. Der Gaseinlaßstutzen 28 Und der Gasauslaßstutzen 30 enden an der Innenseite der Abweisplällen 22>
In einem bestimmten Abstand von den Abweisplatten

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22 ist eine Umwandlungskammer 33 angeordnet, die zum Aufnehmen des katalytischen Materials für die Entgiftung der Auspuffgase dient, die den Umwandler von dem Gaseinlaßstutzen 28 zum Gasauslaßstutzen 30 durchströmen.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weist die Umwandlungskammer 33 eine obere Längswand 37 und eine untere Längswand 38 auf, die mittels zweier nicht perforierter Seitenwände 39 miteinander verbunden sind. Die Längswände 37 und 38 weisen jeweils in Längsrichtung angeordnete Reihen von öffnungen 40 für das Durchströmen der Auspuffgase auf. Das vordere, dem Gaseinlaßstutzen 28 benachbarte Ende der Umwandlungskammer ist mit einer nicht perforierten Endkappe 42 aus einer Stirnwand 44 und einer nach außen abragenden Umfangsflächß 45 verschlossen. Das gegenüberliegende Ende der Umwandlungskammer ist durch eine Verschluß-Endkappe 46 verschlossen, welche eine nicht perforierte Stirnwand 47 und eine davon nach hinten abragende flanschartige Umfangsfläche 48 aufweist.

Die Umwandlungskammer 33 erstreckt sich 'wischen den Abweisplatten 22 schräg durch den Mantelinnenraum. Die perforierten Längswände 37 und 38 der Umwandlungskammer 33 können eine kongruente Form haben, bei welcher der dem Gasauslaßstutzen 30 benacnbarte Rand der Längswand 37 einen dem oberen Teil des Innenmantels 10 entsprechend bogenförmigen Querschnitt hat, der sich in Richtung des anderen, dem Gaseinlaßstutzen 28 benachbarten Endes bis zur Geraden abflacht. Umgekehrt hat der dem Gaseinlaßstutzen 28 benachbarte Rand der anderen perforierten Längswand 38 einen bogenförmigen Querschnitt, der in Richtung des auslaßseitigen Randes sich bis zur Geraden abflacht.

Das vordere Ende der Umwandlungskammer 33 ist über die Endkappe 42 fest mit dem Innenmantel 10 verbunden. An diesem vorderen Ende ragt die von der Stirnwand 44 abstehende Umfangsfläche 45 mit einem einseitig abgesetzten Umfangskragen 50 an den Seiten und dem Boden der Umwandlungskammer über die Vorderkante der Umwandlungskammer hinaus. Der einseitig abgesetzte Umfangskragen 50 ist derart gekrümmt, daß er an den angrenzenden Teilen des Innenmantels 10 anliegt. Er ist mit diesen fest verbunden, io daß e^;n Gasstrom entl& ig der Seitenwände 39 der Umwandlungskammer durch den vorstehenden, gebogenen Umfangskragen 50 der Endkappe 42 verhindert ist.

Das hintere, dem GasjMslaßslutzen 30 benachbarte Ende der Umwandlungskammer ist mit dem Mantel gleitend verschiebbar verbunden, um ein Ausdehnen und Zusammenziehen der Umwandlungskammer gegenüber dem Mantel zu ermöglichen. Hierzu ist die Umwandlungskammer an dem Innenmaniel über eine Stütz-Endkappe 45 gleitend abgestützt, die eine Stirnwand 56 aufweist, welche in eine nach hinten abstehende flanschartige Umfangsfläche 57 übergeht, deren Form dem Querschnitt des hinteren Endes der Umwandlungskammer 33 entspricht. Die Umfangsfläche 57 liegt in geringem Abstand von den benachbarten Teilen des Innenmantels 10. Entlang den beiden Seitenteilen und dem oberen Teil geht die Umfangsfläche 57 in einen einseitig nach außen abgesetzten Umfangskragen 60 über, der an dem Innenmantel 10 anliegt und mit ihm fest verbunden ist. Die flanschartige

ίο Umfangsfläche 48 der Verschluß-Endkappe 46 steht von der Umwandlungskammer 33 nach hinten ab und geht ebenfalls in einen abgesetzten Umfangskragen 62 über, mit welchem die Verschluß-Endkappe 46 gleitend verschiebbar auf der flanschartigen Umfangsfläche 57 der Stütz-Endkappe 55 abgestützt ist, so daß das hintere Ende der Umwandlungskammer 33 verschiebbar mit der Stütz-Endkappe 55 verbunden ist

Die Umwandlungskammer 33 ist mit der Stütz-Endkappe 55 so verbunden, daß die Stirnwand 47 der Verschluß-Endkappe 46 einen bestimmen Abstand von der Stirnwand 56 der Stütz-Endkappe 55 hat. Um die Leckströme von Gas durch den zwischen uer Stütz-Endkappe 55 und der Verschluß-Endkappe 46 entstehenden Zwischenraum zu verringern, ist der Raum zwischen den Stirnwänden 47 und 56 mit einer kompressiblen thermiscnen Isolierung 65 gefüiit. Eine thermische Isolierung 66 kann auch in den Zwischenräumen zwischen den Seitenwänden 39 der Umwandlungskammer 33 und den benachbarten Teilen des Innenmantels 10 vorhanden sein.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Umwandlungskammer 33 außerdem auf einer Anzahl von in Längsrichtung zunehmend höher werdenden V-förmigen Verstrebungen 68, die seitlich einen bestimmten Abstand voneinander haben, gelagert Die Verstrebungen 68 sind zwischen der unteren Längswand 38 der Umwandlungskammer und dem unteren Teil des Innenmantels 10 angebracht Die Umwandlungskammer 33 ist zwischen zwei benachbarten Reihen von Durchtrittsöffnungen 40 der Längswand 38 verschiebbar auf den Scheiteln der Verstrebungen abgestützt. In den Wandteilen 70 der Verstrebungen 68 ist eine Anzahl von öffnungen 72 ausgebildet, um eine gleichmäßige Verteilung des aus der Umwjndlungskammer austretenden Gasstroms zu erreichen.

Gemäß Fig. 3 sind an den Seitenkanten der Umwandlungskammer 33 schräg nach außen abstehende Falze 73 ausgebildet, die verschiebbar in nach innen offenen Längssicken 75 geführt sind, die sich über die gesamte Länge des Innenmantels 10 erstrecken.

Wenngleich der Umwandler mit einem Mantel mit der Querschnittsform einer Ellipse gezeigt ist. kann de! Mantel auch eine andere Querschnittsform haben. Die Falze 7J und die Längssicken 75 können auch

>") weggelassen werden, wobei dann die Seitenwände 39 der Umwandlungskammer gleitend an dem Innenmantel 10 abgestützt sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur katalytischen Umwandlung von Auspuffgasen für deren Entgiftung mit einem länglichen Mantel, der an seinen Enden durch Verschlußkappen verschlossen ist, an welchen Gaseinlaß- und Gasauslaßstutzen in den Mantelinnenraum münden, und mit einer sich schräg durch den Mantelinnenraum erstreckenden Umwandlungskammer, die mit zwei gegenüberliegenden perforierten Längswänden an deren Längsrändern, und über nicht perforierte Endkappen an deren von der Umwandlungskammer stirnseitig abragenden, einseitig abgesetzten Umfangskragen gasdicht am Mantel angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkappe an wenigstens einem Kammerende in Form einer Stütz-Endkappe (55) und einer im wesentlichen gleich ausgebildeten Verschluß-Endkappe (46) ausgeführt ist, wobei die Verschluß-Fndkappe mit ihrem von der Umwand-Iungskammer (33) stirnseitig abragenden Umfangskragen (62) an der an den abgesetzten Umfangskragen (60) angrenzenden Umfangsfläche (57) der Stütz-Endkappe (55) gleitend abgestützt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Raum zwischen der Verschluß- Endkappe (46) und der Stütz-Lndkappe (55) eine kompressible Isolierung (65) angeordnet ist.