DE2216644A1 - Elastische halterung fuer keramische monolithische katalysatorkoerper - Google Patents

Description

KALI - CHEMIE Hannover, den 28. 3. 1972

Aktiengesellschaft - Z 3-PA Dr.Scho/wa

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Elastische Halterung für keramische monolithische Katalysatorkörper

Gegenstand der Erfindung ist eine elastische Halterung für keramische monolithische Körper, die als Katalysatorträger vornehmlich in Vorrichtungen zur Entgiftung von Abgasen eingesetzt werden.

Die Verwendung von keramischen Katalysatorträgem mit 'bienenwabenähnlicher Struktur zur Reinigung von Abgasen, insbesondere von Autoabgasen, ist bekannt. Diese Wabenkörper kombinieren zwei Vorteile. Einerseits besitzen sie eine große Oberfläche pro Volumeneinheit, andererseits ist der Strömungswiderstand gering. Eine gewisse Schwierigkeit für ihre Verwendung in Vorrichtungen zur Entgiftung von Autoabgasen besteht in ihrer elastischen Lagerung. Durch die beim Fahren auftretenden Stöße und Vibrationen werden die Wabenkörper mechanisch stark "beansprucht, so daß es schließlich zu einer Zerstörung des Katalysatorträgers kommen kann.

Es sind daher bereits elastische Halterungen für solciie Wabenkörper vorgeschlagen worden. So wird in der US-Patentsehrift 3 441 382 eine Katalysatorpatrone beschrieben, die aus einem keramischen monolithischen Katalysatorelement besteht, das in

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einem Metallgehäuse untergebracht ist, wobei sich zwischen dem Katalysator und dem Gehäuse eine V/ärmeisoliermasse, wie z. B. feuerfeste Ziegel, geschmolzenes κ'-Aluminiumoxid usw., befindet. Mittels einer Metallfeder, die verstellbar ist, wird auf die Isoliermasse ein Druck ausgeübt, so daß der Katalysatorkörper in seiner Stellung festgehalten wird. Eine solche Halterung hat sich jedoch als nicht elastisch genug erwiesen. Der auf den Katalysatorkörper ausgeübte Druck ist zu groß und nicht gleichmäßig genug verteilt, um eine allmähliche mechanische Zerstöruns des Wabenkörpers zu verhindern.

Eine andere Vorrichtung zur katalytischen Reinigung von Autoabgasen ist in der DAS 1 476 507 beschrieben. In dieser Vorrichtung ist der monolithische Katalysatorkörper in einem zylindrischen Gehäuse zwischen zwei mit dem Gehäuse gasdicht verbundenen Ringflanschen untergebracht. In dem Ringspalt zwischen Gehäuse und Katalysatorkörper ist ein federndes gewelltes Teil, beispielsweise ein gewellter Maschendraht, angeordnet, das den Katalysatorkörper eng umgibt.

Bei der Prüfung durch die Kraftfahrzeug-Industrie mit schnelllaufenden Ottomotoren hat sich jedoch herausgestellt, daß die gewellten Metallgeflechteinlagen der hohen thermischen und mechanischen Beanspruchung nicht standhalten, auch wenn das Metallgeflecht aus hochhitzebeständigem Stahl besteht. Der im Metallgeflecht eingebettete Keramikkörper fängt an zu wandern, wenn die Einspannwirkung durch das Drahtgeflecht verloren geht. Durch die hohe Schwingungsbeanspruchung erfolgt dann rasch die Zerstörung des keramischen Körpers.

Die erfindungsgemäße elastische Halterung für keramische monolithische Katalysatorkörper vermeidet diese Nachteile. Sie besteht aus einem starren Metallgehäuse 1 nach Fig. 1, das gleichzeitig Außenwand einer Abgasleitung ist, und das an den beiden Enden in achsialer Richtung außenliegende umlaufende Taschen 5

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besitzt, in denen umlaufende federnde Wellkompensatoren 2 geführt werden. Diese Wellkcmpensatoren liegen auf der einen Seite am Boden- der Kammern 5 an und sind auf der anderen Seite mit einem konischen Flansch 3 fest verbunden oder liegen auf diesem auf. Dieser konische Flansch umfasst innen zwei oder mehr konzentrisch angeordnete und der Form des Katalysatorkörpers 7 angepasste Schalen 4. Die Schalen haben konische Enden 4a, die in den Innenkonus des Kegelflansches 3 passen. 4 kann auch aus einer einzigen zylindrischen Schale mit konischen Enden und einem Längsschlitz bestehen. Die Schalen 4 können entweder direkt dem Katalysatorkörper aufliegen oder auf einer Zwischenlage 6 aus einem hitzebeständigem Dichtungsmaterial, ζ. Β. einer keramischen Watte, liegen. Die Kompensatoren 2 wirken neben ihrer Funktion als elastische Halter für den Katalysatorkörper als Gasabschluß, so daß die heißen Abgase nicht über die Kammern 5 durch den Spalt zwischen Gehäuse 1 und Körper 7 strömen. Lediglich durch die Zwischenräume 4b zwischen den Schalen, die die"Höhe der Schalendicke haben, kann noch etwas Gas strömen. Damit auch diese Gasmenge nicht voll in den Ringspalt zwischen 1 und 4 gelangen kann, können die Schalen 4 mit überlappenden Laschen 4c versehen sein. Über eine den Kompensatoren 2 aufgebrachte Vorspannung werden die Schalen 4 auf den Umfang des Körpers 7 gepresst und halten diesen während des Betriebes in seiner Position. Außerdem vermindern die Kompensatoren· die hohen Beschleunigungskräfte, die auf den Monolithen wirken und von den Motorschwingungen verursacht werden.

Figur 3 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei wird die eigentliche Gasabdichtung von einem besonders weichen Wellkompensator 2, die federnde Aufhängung zum Schutz gegen die mechanischen Stöße im wesentlichen von in den Kammern liegenden Schraubenfedern vorgenommen. Schraubenfeder 8 und Kompensator liegen auf der einen Seite im Boden der Kammer

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an und werden auf der anderen Seite von einem gemeinsamen Flansch 3 geführt, der in einen konischen umlaufenden Kragen 5a ausläuft. Dieser konische Kragen 3a umfast die Schalen 4 an deren konischen Enden.

Die Erfindung wird im einzelnen durch die Abbildungen 1 bis 3 erläutert:

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Figur 2 zeigt einen Querschnitt nach der Linie A-A in Fig. 1.

Figur 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine alternative Ausführung der Vorrichtung.

In Fig. 1 bedeuten 1 das starre Metallgehäuse, 2 die rohrförmigen Wellkompensatoren, 3 die konischen Flansche, 4 die an ihren konischen Enden 4a von den konischen Flanschen 3 umfassten Schalen, 5 die in achsialer Richtung des Gehäuses 1 nach außen gezogenen umlaufenden Kammern zur Aufnahme der Viellkompensatoren 2, 7 den Katalysatorkörper und 6 das zwischen den Schalen 4 und dem Körper 7 liegende hitzebeständige Dichtungsmaterial, z. B. keramische Watte.

In Fig. 2 bedeuten 4b die zwischen den Schalen 4 vorhandenen Spalte und 4c die Laschen zur Überlappung dieser Spalte.

In Fig. 3 bedeuten 1 das starre Außengehäuse, 2 rohrförmig umlaufende, sehr weiche Wellkompensatoren, 8 die in der Tasche 5 liegende Schraubenfeder, 3 den Zwischenflansch mit dem umlaufenden konischen Kragen 3a, 4 die Schalen, die den Körper 7 am Umfang einspannen, mit den konischen Enden 4a.

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Claims (5)

22166U Patentansprüche

1. Elastische Halterung für monolithische Katalysatorkörper, insbesondere für Abgasentgiftungs-Vorrichtungen, bestehend aus einem starren Metallgehäuse 1, das gleichzeitig Außenwand einer Abgasleitung ist, und das an den Enden des zylindrischen Teils in achsialer Richtung herausgezogene umlaufende Kammern 5 hat, in denen federnde Wellkompensatoren 2 geführt sind, die über konische Plansche 3 zwei oder mehr an den Katalysatorkörper 7 angepasste Schalen 4 mit konischen Enden 4a den Katalysatorkörper 7 am Umfang einspannen und führen.

2. Elastische Halterung nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Schalen 4 und dem ICatalysatorkörper 7 ein Dichtungsmaterial 6, z. B. eine keramische Watte, befindet.

3. Elastische Halterung nach den Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen 4 durch nur eine zylindrische Schale mit konischen Enden und einem durchlaufenden Schlitz ersetzt ist, wobei die konischen Enden mehrmals geschlitzt sein können.

4. Elastische Halterung nach den Ansprüchen 1 - 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte 4b zwischen den Schalen. 4 mit Laschen 4c überlappt werden.

5. Elastische Halterung nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß besonders weiche Wellkompensatoren 2 nach Fig. 3 im wesentlichen zur Gasabdichtung dienen, während die mechanischen Kräfte im wesentlichen von ebenfalls in den Kammern 5 liegenden Schraubenfedern 8 über Zwischenflansche 3 und deren konische Kragen 3a, die die Schalen 4 an ihren konischen Enden 4a umspannen, aufgenommen werden.

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