DE2213539B2 - Vorrichtung zur katalytischen Reinigung der Auspuffgase von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

nen gerichteten Flanschen des Gehäuses gelagert ist. Für die erfindungsgemäße Lehre ist wesentlich,

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (deut- 60 daß der oder die Ringe zwischen Schutzmantel und sehe Auslegeschrift 1476 507) ist der Katalysator- Gehäuseinnenwand zusammengepreßt sind, also unkörper von einer porenschließenden Schicht aus ter Spannung stehen. Der Katalysatorkörper wird daeinem faserartigen Aluminiumsilikat, welches wie ein durch zusätzlich zu seiner formschlüssigen Lagerung verhärtender Kitt wirkt, umgeben. Die Schicht soll auch noch reibschlüssig gehalten,
die Außenfläche des Katalysatorkörpers abdichten 65 Für zahlreiche Anwendungsfälle, bei denen nicht und als Schutzüberzug dienen. Gelagert ist der be- mit extremen Erschütterungsfällen zu rechnen ist, gekannte Katalysatorkörper in einem Gehäuse, an des- nügt es, statt einem durchgehenden rohrförmig aussen Innenfläche er über ein federndes, gewelltes Teil gedehnten Ring mehrere Ringe mit Abstand vonein-

ander anzuordnen. Damit die Ringe nicht verrutschen können, ist es vorteilhaft, sie teilweise in Rillen des Schutzmantels und/oder der Gehäusewand aufzunehmen.

Zur sürnseitigen Abstützung des Katalysatorkörpers schlägt die Erfindung vor, daß in den die stirnseitigen Kanten des Katalysatorkörpers überdeckenden Ringbereichen die den Ring bildende Faserschicht ein oder mehrfach umgebogen ist. Im Bereich der stirnseitigen Umbiegung ist das Gehäuse derart verengt, daß der Ring auch in Durchströmungsrichtung des Katalysatorkörpers zusammengepreßt ist. Die stirnseitig an den Katalysatorkörper anschließenden verengten Gehäuseteile können entweder an den den Katalysatorkörper umfassenden Gehäusehälften einteilig angeformt sein oder dicht mit den Gehäusehälften verbundene Deckel bzw. Endkammerwände

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen 5 bis 7 zu entnehmen. Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch die Gesamtvorrichtung in einer zur Durchströmungsrichtung parallelen

Ebene,

F i g. 2 einen Teilschnitt quer zur Strömungsriciitung als Schnitt II-II der F i g. 1,

F i g. 3 bis 5 je einen Teilschnitt in Strömungsrichtung durch verschiedene gegenüber F i g. 1 abgewandelte Ausführungsformen.

Das zylindrische Gehäuse 1 besteht bevorzugt aus einem Nickel-Chrom-legierten Stahl mit austenitischem Gefüge, der bis zu 115O⁰C hitze- und zunderbeständig ist. Es wird in Richtung des Pfeils P von den Motorabgasen mit den luftverunreinigenden Bestandteilen, wie Kohlenwasserstoff oder Kohlenmonoxyd, gegebenenfalls nach vorheriger Zumischung von Luft mit hoher Geschwindigkeit durchströmt.

Das Abgas sucht sich dabei den Weg durch die im Katalysatorkörper 2 vorhandenen feinen Strömungskanäle 3, die jeweils eine große Oberfläche aufweisen. Für den Katalysatorkörper kommen unterschiedliche Werkstoffe in Frage, je nachdem, ob es sich um einen Oxydations- oder einen Reduktionskatalysator handelt. Der Katalysatorträger besteht aus einem feuerfesten keramischen Werkstoff, beispielsweise aus Magnesiumsilikat, Aluminiumoxyd, Zirkon od. dgl. Er bildet eine poröse, zusammenhängende, die Strömungskanäle enthaltende, skelettartige Struktur. Auf der Struktur ist, beispielsweise durch Aufdampfen, eine dünne Auflage aus dem Material mit der katalytischen Wirkung aufgebracht. Um den sehr stoßempfindlichen Katalysatorkörper aus porösen, spröden keramischen Werkstoffen stoßsicher zu lagern, ist dieser mit einem Schutzmantel 4 umgeben.

Als Werkstoff für den Schutzmantel ist ein hitzebeständiger Zement oder eine Kittmasse geeignet. Für das Drahtgestrick des Schutzmantels wird bevorzugt ein Draht verwendet, welcher als Legierungsbestandteile Chrom, Aluminium und/oder Kobalt enthält. Dieser Schutzmantel 4 versteift den Katalysatorkörper und schützt ihn vor örtlicher Druckeinwirkung. Der Schutzmantel 4 ist an seinem Umfang von einer weichen Mineralfaserschicht in Form von Ringen eingehüllt, welche zwischen der Wand 6 des Gehäusesl und dem Schutzmantel 4 zusammengepreßt sind. Die Ringe bestehen vorzugsweise aus flaumigen, chemisch stabilen unbrennbaren Mineralfasern, im wesentlichen aus Aluminiumoxyd und Süiciumdioxyd.

ίο Gemäß F i g. 1 ist die den Ring 5 bildende weiche Faserschicht bei 7 und 8 stirnseitig so vorgezogen, daß sie Erschütterungen, die zu Stoßkräften etwa in Richtung des Pfeils P führen, dämpfen bzw. schlukken, vom empfindlichen Katalysatorkörper also fernhalten werden.

Diese Umbiegungen Stützen sich einerseits auf dem Schutzmantel 4 und andererseits an der im Kantenbereich des Katalysatorkörpers eingezogenen Gehäusewand ab.

Aus F i g. 2 ist erkennbar, daß das Gehäuse 1 zweigeteilt ist, nämlich in eine obere Schale 9 und eine untere Schale 10. An den Flanschen 11 und 12 sind die Schalen z. B. durch Punktschweißen dicht miteinander verbunden. Der Außenumfang des Katalysatorkörpers 2 mit dem Schutzmantel 4 ist, bezogen auf den Innenumfang des Gehäuses 1 mit den Gehäuseschalen 9 und 10, so bemessen, daß beim Verbinden der Gehäuseschalen der Ring S unter Verdichtung zusammengepreßt wird.

Fig. 3 zeigt in einem Teilschnitt gemäß Fig. 1 eine abgewandelte Ausführungsform. Hier weist das Gehäuse 1 nach innen vorspringende Vertiefungen oder Rillen 13 auf. Der Ring 5 ist stirnseitig zunächst nach innen umgebogen und dann wieder nach außen zurückgebogen. Die Faserschicht wird auch stirnseitig eng von der Gehäusewand 6 umfaßt, so daß es im Bereich der stirnseitigen Umbiegung der den Ring 5 bildenden Faserschicht zu deren Verdichtung in der Durchströmungsrichtung des Katalysatorkörpers kommt. Der verengte Bereich 14 der Gehäusewand 6 ist gemäß F i g. 3 einteilig mit dem Gehäuse 1 verbunden.

Im in F i g. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Gehäusewand 6 im Bereich der Stirnseiten 15,16 des Katalysatorkörpers 2 nicht radial eingezogen, sondern setzt sich bei 17 und 18 geradlinig fort. Die axiale Halterung des Katalysatorkörpers 2 bzw. des Schutzmantels 4 wird durch die Flansche 19, 20 bewirkt, die gasdicht mit der Gehäusewand 6 verbunden sind. Es sind mehrere Ringe 21, 22, 23 vorgesehen, die in entsprechende Vertiefungen bzw. Erhöhungen des Schutzmantels bzw. der Gehäusewand eingreifen, um sie axial zu fixieren. Die beiden randnahen Ringe 21 und 23 bilden mit ihren stirnseitig 55 umgebogenen Teilen einen beidseitige.i gasdichten Verschluß des Ringspalts 25.

F i g. 5 zeigt einen Katalysatorkörper 2, der gegenüber dem Gehäuse 1 lediglich über zwei Ringe 26 um die beiden Endkanten des zylindrischen Katalysator-60 körpers abgestützt ist. Im Schutzmantel 4 ist eine Metallarmierung 27, z. B. in Form eines Drahtnetzes, eingebettet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 aus Maschendraht an seinem gesamten Umfang abPatentansprüche: gestützt ist; in Durchströmungsrichtung ist er durch ringförmige Gehäuseflansche, welche jeweils stirnsei-

1. Vorrichtung zur katalytischen Reinigung der tig im Bereich der Umlaufkanten des Katalysatorkör-Auspuffgase von Brennkraftmaschinen, bei wel- 5 pers anliegen, gehalten. Insgesamt ist die Art der Lacher der gegebenenfalls an seinem Umfang von gerung des bekannten Katalysatorkörpers ziemlich einem festen Schutzmantel umgebene Katalysa- hart; dies gilt in besonderem Maß hinsichtlich in torkörper über einen oder mehrere am Außenum- Durchströmungsrichtung verlaufender Stöße. Diese fang des Schutzmantels anliegende Ringe aus bekannte Art der Lagerung ist für die Anwendung in nachgiebigem, nicht brennbarem Werkstoff gas- io Personenkraftwagen oder überall dort, wo starke gasdicht in einem metallenen Gehäuse zwischen dynamische oder durch äußere Einwirkung verurnach innen gerichteten Flanschen des Gehäuses sachte Stöße auftreten, ungeeignet. Sie kann eine ragelagert ist, dadurch gekennzeichnet, sehe Zerstörung des iro. allgemeinen aus sehr sprödaß jeder Ring (5; 21, 22, 23; 26) aus gasdicht den, leicht brüchigen Werkstoffen bestehenden Kataim Ringspalt zwischen Schutzmantel (4) und Ge- 15 lysatorkörpers, nicht verhindern. Außerdem läßt sich häuseinnenwand zusammengepreßten Mineralfa- nach dem bekannten Vorschlag eine wirksame Absern besteht und daß der Ring (5) bzw. die äuße- dichtung des den Katalysatorkörper umgebenden ren Ringe (21, 23; 26) die stirnseitigen Kanten Ringspalts nicht erreichen.

des Katalysatorkörpers (2) übergreifen Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den

(Fig. 1,2,3 bzw.4;5). ao Katalysatorkörper so zu lagern, daß Stöße quer zur

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit mehreren Durchströmungsrichtung weicher als mit dem be-Ringen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe kannten Maschendraht und auch Stöße in Durchströ-(21, 22, 23 bzw. 26) mit Abstand voneinander mungsrichtung abgefangen werden, so daß der empangeordnet sind. findliche Katalysatorkörper eine durch Stoßeinwir-

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- 35 kung nicht begrenzte Lebensdauer erhält, und ferner, kennzeichnet, daß die Ringe (21, 22, 23; 26) teil- eine sichere Abdichtung des Ringraums zwischen weise in Umfangsrillen des Schutzmantels und/ Katalysatorkörper und Gehäusewand zu erzielen,
oder der Gehäusewand (6) aufgenommen sind. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge-

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- löst, daß jeder Ring auch gasdicht im Ringspalt zwidurch gekennzeichnet, daß in den die stirnseiti- 30 sehen Schutzmantel und Gehäuseinnenwand zusamgen Kanten des Katalysatorkörpers (2) überdek- mengepreßten Mineralfasern besteht und daß der kenden Ringbereichen die den Ring bildende oder die Ringe die stirnseitigen Kanten des Katalysa-Faserschicht ein oder mehrfach umgebogen ist. torkörpers übergreifen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 Durch die deutsche Patentschrift 1416 515 und bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (21, 35 die deutsche Auslegeschrift 1 475 505 sind Einlagen 22, 23; 26) die Form von Dichtungsschnüren, ge- aus Mineralfasern nur zum Dämpfen von quer zur flochtenen Dichtungsringen, Kordeln od. dgl. auf- Durchströmrichtung ankommenden Stoßen bekanntweisen, geworden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- Durch die erfindungsgemäße Kombination wird kennzeichnet, daß die Ringe (21, 22, 23; 26) vor- 40 eine besonders weiche Einbettung des empfindlichen gepreßt sind. Katalysatorkörpers erreicht. Die Ringe aus einer

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- nachgiebigen gasdichten Schicht aus Mineralfasern kennzeichnet, daß die Ringe am Umfang von enthalten keine oder nur unwesentliche Bindemitteleinem engmaschigen Drahtnetz eingehüllt sind. beimengungen, so daß die Fasern stets ihren wei-

45 chen, daunenartigen Charakter beibehalten. Diese Art der Lagerung eignet sich besonders gut für Motoren

mit niedriger Motorfrequenz, also geringer Zylinderzahl. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht ein

,.,,, j^ . Abfangen von Stoßen aus allen Richtungen dadurch,

50 daß die Ringe den Katalysatorkörper auch stirnseitig

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kataly- im Bereich seiner stirnseitigen Kanten einfassen, tischen Reinigung der Auspuffgase von Brennkraft- Dem den stoßempfindlichen Katalysatorkörper ummaschinen, bei welcher der gegebenenfalls an seinem gebenden Fasermantel aus einem oder mehreren Rin-Umfang von einem, festen Schutzmantel umgebene gen kommt dabei die Funktion einer Lagerschale zu, Katalysatorkörper Wfci"einen "oder" mehrere' am 55 welche den-Katalysatorkörper zu seiner Abstützung Außenumfang des Schutzmantels anliegende Ringe und Versteifung umgibt und welche auf den Katalyaus nachgiebigem, nicht brennbarem Werkstoff gas- satorkörper einwirkende Druckkräfte aufnimmt bzw. dicht in einem metallenen Gehäuse zwischen nach in- verteilt.