DE2220921C2 - DEVICE FOR CATALYTIC CLEANING OF EXHAUST GASES FROM COMBUSTION MACHINES - Google Patents

DEVICE FOR CATALYTIC CLEANING OF EXHAUST GASES FROM COMBUSTION MACHINES

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DE2220921C2 DE19722220921 DE2220921A DE2220921C2 DE 2220921 C2 DE2220921 C2 DE 2220921C2 DE 19722220921 DE19722220921 DE 19722220921 DE 2220921 A DE2220921 A DE 2220921A DE 2220921 C2 DE2220921 C2 DE 2220921C2
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Description

Die Erfindung betiifft eine Vorrichtung zur kataiytischen 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.The invention relates to a device for catalytic Purification of the exhaust gases from internal combustion engines, in which the catalyst body Gas-tight in a metal housing via rings made of flexible, non-flammable material is mounted on the face and on the circumference.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (deutsche Auslegeschrift 1 476 507) ist der eine äußere Schutzhülle aus faserigem Aluminiumsilikat aufweisende Katalysatorkörper an der inneren Oberfläche der Gehäusewand über ein federndes gewelltes Teil an seinem gesamten Umfang abgestützt; in Durchströmungsrichtung ist er durch nach innen weisende ringförmige Gehäuseflansche stirnseitig gehalten.In a known device of this type (German Auslegeschrift 1 476 507) that is an outer protective cover Catalyst bodies made of fibrous aluminum silicate on the inner surface of the housing wall supported over a resilient corrugated part on its entire circumference; in the direction of flow it is held at the front by inwardly facing annular housing flanges.

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 geeigneteThis type of storage of the known catalyst body is pretty tough overall; this applies in particular to those running in the direction of flow Bumps. An application of the known storage of the catalyst body in exhaust systems on passenger cars, or wherever strong gas-dynamic or external influences Impacts occur can quickly lead to destruction of the catalyst body, as suitable

ίο Katalysatoren aus sehr spröden, leicht brüchigen Werkstoffen bestehen.ίο catalysts made from very brittle, easily fragile Materials.

Nach einem älteren Vorschlag sind ein oder mehrere Ringe aus Mineralfasern zwischen Katalysatorkörper und Gehäuseinnenwand eingepreßt, die eine gute stoßdämpfende Wirkung gewährleisten.According to an older proposal, one or more rings made of mineral fibers are between the catalyst bodies and housing inner wall pressed in, which ensure a good shock-absorbing effect.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Katalysatorkörper so im Inneren eines Gehäuses zu lagern, tiaß er auch extremen Stoßbeanspruchungen auf Dauer widerstehen kann.The invention is based on the object of keeping the catalyst body in the interior of a housing store, so that it can withstand extreme shock loads over the long term.

ao 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 desAccording to the invention, this object is achieved by that the housing is double-walled, with one of an outer wall a radial Spaced inner wall, which by means of the rings opposite the front ends of the

»5 Katalysatorkörpers abgestützt ist, während die Außenwand mindestens gegenüber den außerhalb der genannten Abstützung befindlichen Enden der Innenwand miUels Endringen aus dem genannten Werkstoff abgestützt ist, wobei sämtliche Ringe durch die gewählten Abmessungen mindestens unter radialer Spannung stehen.»5 catalyst body is supported while the outer wall at least opposite the ends of the inner wall located outside of said support miUels end rings made of the said material is supported, all rings by the selected dimensions are at least under radial tension.

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. \ermieden werden; es soll darüber hinaus auch noch vermieden werden, Stöße zwischen Gehäusewand und Katalysatorkörper auf direktem Weg übei geeignete Dämpfungselemente zu übertragen, etwa wie das beim älteren Vorschlag vorgesehen ist. Nach dem Vorschlag der Erfindung wirken vielmehr solche Dämpfungselemente zusammen mit Teilen der Innenwand odei dei Außenwand des Gehäuses. Bei der Einleitung von Stoßen 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.The invention is based on the idea of occurring shocks over as long as possible and attenuated To transmit paths between the housing walls and the catalyst body. According to the invention should not only provide a direct support between the catalyst body and the housing wall, as z. B. with the Flanging is provided in the known device. \ be avoided; it should also can still be avoided, bumps between the housing wall and the catalyst body in a direct way to transmit suitable damping elements, such as that provided for in the older proposal. After Rather, such damping elements act together with parts of the inner wall or the outer wall of the housing. When the impact is initiated, the vibrations are carried through the elastic deformation of the walls reduced so that in the support points of the inner wall opposite the oscillation amplitudes of the catalyst body are only very low.

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.For better securing the position of the inner wall opposite the outer wall, the invention proposes that the inner wall and outer wall still on at least one another point between the end faces of the catalyst body against each other by means of an intermediate ring are supported. The length of the effective damping path is determined by such an intermediate ring not shortened between the rings or end rings.

Bei besonders langen Katalysatorgehäusen wird man bevorzugt mehrere Zwischenringe anbringen.In the case of particularly long catalytic converter housings, a plurality of intermediate rings will preferably be attached.

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 überlap-It is advantageous to keep the number of intermediate rings as small as possible and only one if possible To arrange intermediate ring in the middle between the end faces of the catalyst body. The damping effect can be increased by the fact that the inner wall and / or the outer wall in the area of the intermediate ring is interrupted and overlap

pende, gegen den Zwischenring drückende miteinander verbundene Enden aufweist.pende, having interconnected ends pressing against the intermediate ring.

Zur Verbesserung des Halts der Ringe, Endringe bzw. Zwischenringe schlägt die Erfindung vor, daß einer oder mehrere Ringe, Endringe bzw. Zwischenringe formschlüssig mit der Innenwand und/oder der Außenwand und/oder der Umfangsfläche des Katalysatorkörpers zusammenwirkend angeordnet sind.To improve the hold of the rings, end rings or intermediate rings, the invention proposes that one or more rings, end rings or intermediate rings in a form-fitting manner with the inner wall and / or the Outer wall and / or the circumferential surface of the catalyst body are arranged interacting.

Bei Verwendung von steifen Gehäusewänden, z. B. d/ckwandigen Blechwänden, ist es zur förderung der Dämpfungswirkung vorteilhaft, daß die Innenwand parallel zur Durchströmungsrichtung des Katalysatorkörpers verlaufende Schlitze aufweist.When using rigid housing walls, e.g. B. thick-walled sheet metal walls, it is used to promote the Damping effect advantageous that the inner wall is parallel to the direction of flow through the catalyst body has running slots.

Selbstverständlich müssen die verschiedenen Ringe bzw. Packungen gasdicht ausgebildet sein, damit die gesamte Abgasmengeden Katalysatorkörper durchströmt.Of course, the various rings or packings must be made gas-tight so that the entire Exhaust gas flows through the catalyst body.

im Rahmen der Erfindung ist es möglich, Außenwand und/oder Innenwand des Gehäuses des Katalysatorkörpers jeweils in einer bestimmten Ebene geteilt auszubilden und die Gehäusehiüften in der jeweiligen Ter'fuge miteinander zu verbinden. Dabei ist wesentlieh, daß die genannten Gehäusehälften so dimensioniert sind, daß nach ihrer Verbindung die verschiedenen Ringe unter radialer Spannung stehen, wobei zur radialen Spannung auch noch eine axiale Spannungskomponente durch entsprechende Einwirkung axialer Gehäusekräfte hinzutreten kann.In the context of the invention it is possible to use the outer wall and / or inner wall of the housing of the catalyst body each split in a certain plane and the housing hips in the respective Ter'fuge to connect with each other. It is essential that that the said housing halves are dimensioned so that after their connection, the different Rings are under radial tension, with an axial tension component in addition to the radial tension can occur due to the corresponding action of axial housing forces.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in zwei Schnitten in der Zeichnung dargestellt. Es zeigtAn embodiment of the invention is shown in two sections in the drawing. It shows

Fig. 1 einen axialen Halbschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung,1 shows an axial half section through the device according to the invention,

Fig. 2 einen Querschnitt gem. H-II der Fig. 1.2 shows a cross section according to H-II of FIG.

Gemäß den Fig. 1 und 2 wird der Katalysatorkörper 1 in Richtung des Pfeils P von den zu entgiftenden Abgasen durchströmt. Der Katalysatorkörper 1 besteht aus einem brüchigen, feuerfesten keramischen Werkstoff, beispielsweise aus Magnesiumsilikat, Aluminiumoxid od. dgl. Seine Empfindlichkeit gegen Stöße wird noch dadurch erhöht, daß in ihm eine Vielzahl kleiner Strömungskanäle ausgebildet ist, so daß er eine skelettartige Struktur aufweist. Je nachdem, ob es sich um einen Oxydations- oder einen Reduktionskatalysator handelt, hat die Struktur einen Überzug aus einem für die zu erzielende katalytische Wirkung geeignetem Werkstoff. Füi einen Oxydationskatalysator kommen beispielsweise feuerfeste Metalloxide oder Metalle wie Platin, Rhodium od. dgl. in Frage.According to FIGS. 1 and 2, the catalytic converter body 1 is traversed in the direction of arrow P by the exhaust gases to be detoxified. The catalyst body 1 consists of a brittle, refractory ceramic material, for example of magnesium silicate, aluminum oxide or the like. Its sensitivity to impacts is further increased by the fact that a large number of small flow channels are formed in it, so that it has a skeletal structure. Depending on whether it is an oxidation or a reduction catalyst, the structure has a coating made of a material suitable for the catalytic effect to be achieved. For an oxidation catalyst, for example, refractory metal oxides or metals such as platinum, rhodium or the like come into consideration.

Zu seinem Schutz und um ihn überhaupt ohne Bruchgefahr fassen zu 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 unbrennbaren Mineralfasern, im wesentlichen aus Aluminiumoxid und Siliziumoxid mit Bindemittelzusatz, besteht.The catalyst body is for its protection and so that it can be grasped at all without the risk of breakage 1 surrounded by a protective jacket 2, e.g. B. from a heat-resistant cement or a putty, which essentially consist of fluffy, chemically stable incombustible mineral fibers, essentially consists of aluminum oxide and silicon oxide with an added binder.

Der Schutzmantel 2 ist an seinen Enden an seinem gesamten Umfang von Ringen 3a, 3b eingefaßt. Diese Ringe bestehen ebenso wie die Endringe 4a, 4b und der Zwischenring 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. DieThe protective jacket 2 is bordered at its ends on its entire circumference by rings 3a, 3b . These rings, like the end rings 4a, 4b and the intermediate ring 5, which are each arranged between the outer wall 6 and the inner wall 7 of the housing, consist of resilient, heat-resistant mineral fibers. In the rings, the mineral fibers are preferably compressed to such an extent that they assume a certain compression shape. This gives the rings a high level of elasticity, which is permanently maintained even at high temperatures. the

ao Ringe 3a, 3b, 4a, 4b, 5 können von einem Drahtnetz umgeben oder mit einem Drahtgeflecht armiert sein, bevorzugt unter Verwendung eines Drahtes, weicher als Legierungsbestandteile Chrom, Aluminium und/ oder Kobalt enthält.Ao rings 3a, 3b, 4a, 4b, 5 can be surrounded by a wire mesh or reinforced with a wire mesh, preferably using a wire that is softer than alloy components containing chromium, aluminum and / or cobalt.

Die Gehäusewände selbst -bestehen bevorzugt aus einem Nickel-Chrom-legienen Stahl mit austenitischem Gefüge, der bis zu 115O0C hitze- und zunderbeständig ist.The housing walls themselves consist preferably of a nickel-chromium alloy steel with an austenitic structure, which is heat and scaling-resistant up to 115O 0 C.

Zur Vereinfachung 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.To simplify assembly, the housing walls 6 and 7 are each made of two parts, the inner ends of the parts overlap in the area of the intermediate ring 5 at 8 or 9 and by spot welding are connected to each other.

Schwingungen der Gehäuseteile, welche beispielsweise im Bereich des Zwischenrings auftreten, pflanzen sich mit abnehmender Amplitude in der Außenwand 6 weiter bis zu den Endringen 4a, 4b, in der Innenwand 7 bis zu den Ringen 3a, 3b. Damit werden beim Auftreten von Stoßen Dämpfungsstrecken von jeweils mindestens der halben Länge des Katalysatorkörpers erzielt, bis die verbleibende Restschwingung über die Ringe 3a, 3b in den Schutzmantel 2 im Bereich seiner Endrippen 1Oi?, 1Oi eingeleitet wird. Die Endrippen 10α, 1OA greifen in die Ringe 3a, 3b formschlüssig ein.Vibrations of the housing parts, which occur, for example, in the area of the intermediate ring, plant themselves with decreasing amplitude in the outer wall 6 up to the end rings 4a, 4b, in the inner wall 7 up to the rings 3a, 3b. In this way, when impacts occur, damping distances of at least half the length of the catalyst body are achieved until the remaining residual oscillation is introduced via the rings 3a, 3b into the protective jacket 2 in the area of its end ribs 10i ?, 10i. The end ribs 10α, 1OA engage in the rings 3a, 3b in a form-fitting manner.

In Fig. 2 wurde zugunsten der Klarheit der Darstellung auf eine Schraffur der geschnittenen Teile sowie des Zwischenrings 5 verzichtet.In FIG. 2, for the sake of clarity of the illustration, hatching of the cut parts as well of the intermediate ring 5 is omitted.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 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, dadurch gekennzeichnet, 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, IQb) 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.1. Device for the catalytic cleaning of the exhaust gases from internal combustion engines, in which the catalyst body is mounted gas-tight on rings made of flexible, non-flammable material in a metal housing at the end and on the periphery, characterized in that the housing is double-walled, with one of an outer wall (6) having a radial spacing, coaxial inner wall (7) which is supported by means of the rings (3a, 3b) opposite the front ends (at 10a, IQb) of the catalyst body (1), while the outer wall (6) is at least opposite the ends of the inner wall (7) located outside of said support are supported by means of end rings (4a, 4b) made of said material, all rings being at least under radial tension due to the selected dimensions. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Innenwand (7) und Außenwand (6) noch an wenigstens einer weiteren Stelle zwischen den Stirnseiten des Katalysatorkörpers (1) gegeneinander mittels eines Zwischenrings (5) abgestützt sind.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the inner wall (7) and outer wall (6) at at least one other point between the end faces of the catalyst body (1) are supported against each other by means of an intermediate ring (5). 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (S) in der Mitte zwischen den Stirnseiten des Katalysatorkörpers (1) angeordnet ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the intermediate ring (S) in the Center between the end faces of the catalyst body (1) is arranged. 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.4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the inner wall (7) in the area of the intermediate ring (5) is interrupted and overlapping, pressing against the intermediate ring, optionally having interconnected ends (at 8). 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere Ringe (3a, 36) Endringe (4a, Ab) bzw. Zwischenringe (5) formschlüssig mit der Innenwand (7) und/oder der Außenwand (6) und/oder der Umfangsfläche des Katalysatorkörpers (1) zusammenwirkend angeordnet sind.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that one or more rings (3a, 36) end rings (4a, Ab) or intermediate rings (5) form-locking with the inner wall (7) and / or the outer wall (6 ) and / or the circumferential surface of the catalyst body (1) are arranged interacting. 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.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the inner wall (7) has slots extending parallel to the flow direction [P) of the catalyst body (1).
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