DE2220921B1 - Vorrichtung zur katalytischen reinigung der auspuffgase von brennkraftmaschinen - Google Patents

Vorrichtung zur katalytischen reinigung der auspuffgase von brennkraftmaschinen

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Description

  • Es ist vorteilhaft, die Zahl der Zwischenringe möglichst klein zu halten und nach Möglichkeit nur einen Zwischenring in der Mitte zwischen den Stirnseiten des Katalysatorkörpers anzuordnen. Die Dämpfungswirkung kann dabei noch dadurch erhöht werden, daß die Innenwand und/oder die Außenwand im Bereich des Zwischenrings unterbrochen ist und sich überlappende. gegen den Zwischenring drückende miteinander verbundene Enden Aufweist.
  • Zur Verbesserung des Halts der Ringe. Endringe bzw. Zwischenringe schlägt die Erfindung vor. daß einer oder mehrere Ringe. Endrige bzw Zwischenringe formschlüssig mit der Innenwand und oder der Außenwand und'oder der Umfangsfläche des Katalysatorkörpers zusammenwirkend angeordnet sind.
  • Bei Verwendung von steifen Gehäuse"änden. z. B. dickwandigen Beichwänden. ist es zur Forderung der Dämpfungswirkung vorteilhaft. daß die innenwand parallel zur Durchströmungsrichtung des Katalysator-Körpers verlaufende Schlitze aufweist.
  • Selbstverständlich müssen die verschiedenen Ringe bzw. Packungen gasdicht ausgebildet sein. damit die gesamte Abfasmengeden Katalysatorkörperdurchströmt.
  • Im Rahmen der Erfindung ist es möglich. Außerwand und'oder Innenwand des Gehäuses des Katalysatorkörpers jeweils in einei- bestimmten Ebene geteilt auszubilden und die Gehäusehölften in der jeweiligen Teilfuge miteinander zu verbinden. Dabei ist wesentsieb. daß die genannten Gehäusehälften so dimensioniert sind. daß naci ihre; Verbindung die xerschiedenen Ringe unter radialer Spannung stehen. -obe zur radialer Spannung auch noch eine axiale Spannungkonponente durch ensprechende Einwirkung axialergehäusekräfte hinzutreten kann.
  • Ein Ausföhrungsbeispiel der Erfindung ist in zwei Schnitten In der Zeichnung dargestellt Es zeigt Fig. 1 einen axialen Halbschiiitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung.
  • Fig. 2 einen Querschnitt gem. il-ll der Fig. i.
  • Gemäß den Fig. 1 und 2 wird der Katalysatorkörper 1 in Richtung des Pfeils P von den zu entgiftenden Abgasen durchstromt. Der Katalysatorkörper besteht au einem brüchigen. feuer es keramischen Werkstoff, beispielsweise aus Magnesiumsilikat. Aluminiumoxid od. dgl. Seine Empfindlichkeit gegen Stöße wird noch dadurch erhöht. daß 11 ihm eine ielzahl kleiner Strömungskanäle ausgebildet ist. 3 daß er eine skelettartige Struktur aufweist. Je nachdem, ob es sich um einen Oxydations- oder einen Reduktionskatalysator handelt. hat die Struktur einen Überzug aus einen; für die zu erzielende katalytische Wirkung geeignetem Werkstoff. Für einen Oxydationskatalysator kommen beispielsweise feuerfeste Metalloxide oder Metalle wie Platin, Rhodium od. dgl. in Frage.
  • Zu seinem Schutz und um ihn überhaupt ohne Bruchgefahr fassen ztr können. ist der Katalysatorkörper 1 von einem Schutzmantel 2 umgeben. z. B. aus einem hitzebeständigen Zement oder einer Kittmasse, die im wesentlichen aus flaumigen, chemisch stabilen unbrenllbarel, Mineralfasern. Im wesentlichen aus Aluminiumoxid und Siliziumoxid mit Bindemittelzusatz, besteht.
  • Der Schutzmantel 2 ist an seinen Enden an seinem gesamten Umfang von Ringen 3a. 3h eingefaßt. Diese Ringe bestehen ebenso wie die Endringe 4a, 4h und der Zwischenrlng 5. welche jeweils zwischen der Außenwand 6 und der Innenwand 7 des Gehäuses angeordnet sind. aus elastisch-nachgiebigen, hitzebeständigen Mineralfasern. in den Ringen sind die Mineralfasern bevorzugt so stark verdichtet, daß sie eine bestimmte Preßform annehmen. Die Ringe erhalten dadurch eine hohe Elastizität. die auch bei hohen Temperaturen dauerhaft aufrecht erhalten wird. Die Ringe 3a, 3b. 4a. 4b, 5 können von einem Drahtnetz umgeben oder mit einem Drahtgeflecht armiert sein. bevorzugt unter Verwendung eines Drahtes. welcher als Legierung-bestandteile Chrom. Aluminium und oder Kobalt enthält Die Gehäusewände selbst bestehen bevorzugt aus ei';c!T1 Nickel-Chrom-legierten Stahl mit austenitischer Gefüge, der bis zu 1150°C hitze- und zunderbeständig ist.
  • Zur Vereifachung der Montage sind die Gehäusewände 6 und 7 jeweils zweiteilig ausgebildet. wobei die inneren Enden der Teile sich im Bereich des Zwischenrings 5 bei 8 bzw. 9 überlappen und durch Punktschweißen miteinander verbunden sind.
  • Schwingungen der Gehäuseteile, welche beispielsweise im Bereich des Zwischnrings auftreten. pflanzen sich mit abnehmender Amplitude in der Außenwand 6 weiter bis zu den Endringen 4a. 4k. in der Innenwand 7 bis zu den Ringen 3a. 36. Damit werden beim Auftreten voll Stößen Dämpfungsstrecken von jeweils mindestens der Halben Länge des Katalysatorkörpers erzielt, bis die verbleibende Restschwingung über die Ringe 3a. 3k in den Schutzmantel 2 im Bereich seiner Endrippen 10a, 10b eingeleitete wird. Die Endrippen 10a, 10b greifen in die Ringe 3am 3b formschlässig ein.
  • In Fig. 7 wurde zugunsten der Klarheit der Darsiellung auf eine Senraffur der geschnittenen Teile sowie des Zwischenrigs 5 verzichtet.

Claims (6)

  1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur katalytischen Reinigung der Auspuffgase von Brennkraftmaschinen, bei welcher der Katalysatorkörper über Ringe aus nachgiebigelastischem, nicht brennbarem Werkstoff gasdicht in einem metallenen Gehäuse stirnseitig und am Umfang gelagert ist, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß das Gehäuse doppelwandig ausgebildet ist, und zwar mit einer von einer Außenwand (6) einen radialen Abstand aufweisenden koaxialen Innenwand (7), welche mittels der Ringe (3a, 3b) gegenüber den stirnseitigen Enden (bei 10a, 10b) des Katalysatorkörpers (1) abgestützt ist, während die Außenwand (6) mindestens gegenüber den außerhalb der genannten Abstützung befindlichen Enden der Innenwand (7) mittels Endringen (4a, 4b) aus dem genannten Werkstoff abgestützt ist, wobei sämtliche Ringe durch die gewählten Abmessungen mindestens unter radialer Spannung stehen.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Innenwand (9) und Außenwand (6) noch an wenigstens einer weiteren Stelle zwischen den Stirnseiten des Katalysatorkörpers (1) gegeneinander mittels eines Zwischenrings (5) abgestützt sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (5) in der Mitte zwischen den Stirnseiten des Katalysatorkörpers (1) angeordnet ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (7) im Bereich des Zwischenrings (5) unterbrochen ist und sich überlappende, gegen den Zwischenring drückende, gegebenenfalls miteinander verbundene Enden (bei 8) aufweist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere Ringe (3a, 3b) Endringe (4a, 4b) bzw. Zwischenringe (5) formschlüssig mit der Innenwand (7) und/oder der Außenwand (6) und/oder der Umfangsfläche des Katalysatorkörpers (1) zusammenwirkend angeordnet sind.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (7) parallel zur Durchströmungsrichtung (P) des Katalysatorkörpers (1) verlaufende Schlitze aufweist.
    Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur katalytischen Reinigung der Auspuffgase von Brennkraftmaschinen, bei welcher der Katalysatorkörper über Ringe aus nachgiebig-elastischem, nicht brennbarem Werkstoff gasdicht in einem metallenen Gehäuse stirnseitig und am Umfang gelagert ist.
    Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (deutsche Auslegeschrift 1 476 507) ist der eine äußere Schutzhülle aus faserigem Aluminiumsilikat aufweisende Katalysatorkiirper an der inneren Oberfläche der Gehäuscwand über ein federndes gewelltes Teil an seinem gesamten Umfang abgestützt; in Durchströmungsrichtung ist er durch nach innen weisende ringförmige Gehäuseflansche stirnseitig gehalten.
    Diese Art der Lagerung des bekannten Katalysatorkörpers ist insgesamt ziemlich hart; dies gilt insbesondere hinsichtlich in Durchströmungsrichtung verlaufender Stöße. Eine Anwendung der bekannten Lagerung des Katalysatorkörpers in Auspuffanlagen an Personenkraftwagen, oder überall dort, wo starke gasdynamische oder durch äußere Einwirkung verursachte Stöße auftreten, kann rasch zu einer Zerstörung des Katalysatorkörpers führen, da geeignete Katalysatoren aus sehr spröden, leicht brüchigen Werkstoffen bestehen.
    Nach einem älteren Vorschlag sind ein oder mehrere Ringe aus Mineralfasern zwischen Katalysatorkörper und Gehäuseinnenwand eingepreßt, die eine gute stoßdämpfende Wirkung gewährleisten.
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Katalysatorkörper so im Inneren eines Gehäuses zu lagern, daß er auch extremen Stoßbeanspruchungen auf Dauer widerstehen kann.
    Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Gehäuse doppelwandig ausgebildet ist, und zwar mit einer von einer Außenwand einen radialen Abstand aufweisenden Innenwand, welche mittels der Ringe gegenüber den stirnseitigen Enden des Katalysatorkörpers abgestützt ist, während die Außenwand mindestens gegenüber den außerhalb der genannten Abstützung befindlichen Enden der Innenwand mittels Endringen aus dem genannten Werlestoff abgestützt ist, wobei sämtliche Ringe durch die gewählten Abmessungen mindestens unter radialer Spannung stehen.
    Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, auftretende Stöße jeweils über möglichst lange und gedämpfte Wege zwischen den Gehäusewänden und dem Katalysatorkörper zu übertragen. Erfindungsgemäß soll nicht nur eine direkte Abstützung zwischen Katalysatorkörper und Gehäusewand, wie sie z. B. mit den Flanschen bei der bekannten Vorrichtung vorgesehen ist, vermieden werden; es soll darüber hinaus auch noch vermieden werden, Stöße zwischen Gehäusewand und Katalysatorkörper auf direktem Weg über geeignete Dämpfungselemente zu übertragen, etwa wie das beim älteren Vorschlag vorgesehen ist. Nach dem Vorschlag der Erfindung wirken vielmehr solche Dämpfungselementezusammen mit Teilen der Innenwand odei dei Außenwand des Gehäuses. Bei der Einleitung von Stößen werden die Schwingungen durch die elastische Verformung der Wände abgebaut, derart, daß in den Abstützstellen der Innenwand gegenüber dem Katalysatorkörper die Schwingungsamplituden nur mehr sehr gering sind.
    Zur besseren Lagesicherung der Innenwand gegenüber der Außenwand schlägt die Erfindung vor, daß Innenwand und Außenwand noch an wenigstens einer weiteren Stelle zwischen den Stirnseiten des Katalysatorkörpers gegeneinander mittels eines Zwischenrings abgestützt sind. Durch einen solchen Zwischenring wird die Länge der wirksamen Dämpfungsstrecke zwischen den Ringen bzw. Endringen nicht verkürzt.
    Bei besonders langen Katalysatorgehäusen wird man bevorzugt mehrere Zwischenringe anbringen.
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