DE2259817A1

DE2259817A1 - Katalysator zur katalytischen reinigung von abgasen

Info

Publication number: DE2259817A1
Application number: DE19722259817
Authority: DE
Inventors: Joachim Neumann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1972-12-07
Filing date: 1972-12-07
Publication date: 1974-06-12
Also published as: DE2259817C2

Description

Katalysator zur katalytischen Reinigung von Abgasen Die Erfindung bezieht sich auf einen Katalysator zur katalytischen Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen, bei dem ein mit einer Katalysatormasse versehener monolithischer Trägerkörper in einem Gehäuse dadurch elastisch gehalten ist, daß in einem Zwischenraum zwischen dem Trägerkörper und dem Gehäuse eine den Trägerkörper umgebende, unter radialer Vor spannung stehende Ummantelung aus einem hoch temperaturbeständigen, elastischen Material angeordnet ist, nach Patent Nr. ... ... (Patentanmeldung P 22 48 442.0.
Die gemäß dem Vorschlag des Hauptpatentes vorgesehene,unter radialer Vorspannung stehende Ummantelung aus einem hoch temperaturbeständigen, elastischen Material dient der Schaffung einer sicheren elastischen Halterung für den aus einer porösen, keramischen Substanz bestehenden empfindlichen Trägerkörper eines Katalysators, die zum einen den hohen mechanischen und thermischen Belastungen in einer Abgasreinigungsanlage, beispielsweise von Kraftfahrzeugen, standhalten und die zum anderen einfach und preisgünstig in ihrer Ausfuehrung sein soll. Dabei kann diese Ummantelung aus einer oder mehreren Lagen einer aus einem keramischen Fasermaterial, insbesondere aus einem Tonerde-Silikat- Faser-Material, bestehenden Matte aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform des Hauptpatentes sind am Au-Benumfang der Ummantelung sich axial erstreckende Gleitsegmente vorgesehen, mittels derer der ummantelte Trägerkörper unter radialer Zusammenpressung der Ummantelung in axialer Richtung in das Gehäuse einbringbar ist.
Die vorliegende Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung nach dem Hauptpatent zu schaffen, die sich durch eine schnelle und einfache Fertigung ohne die Heranziehung zusätzlicher Teile auszeichnet.
Dic Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß das Gehäuse in der Foam eines zylindrischen Blechmantels aus einem vorgerollten Rechteckblech gebildet ist, das unter Vorspannung in Umfangsrichtung um den mit der Ummantelung umgebenen Trägerkörper gewickelt ist.
Hierbei wird also im Gegensatz zu der Ausführungsform nach dem Hauptpatent nicht der ummantelte Trägerkörper in ein fertiges KatalysatQrgehäuse eingebracht, sonderr es wird das aus einem zylindrischen Blechmantel bestehende Gehäuse zusammen mit dem elastisch gehaltenen Trägerkörper in einer Spannvorrichtung aus einem vorgerollten Rechteckblech gefertigt, wobei es unmittelbar um den ummantelten Trägerkörper gewickelt wird. Dabei entfallen zusätzliche Gleitsegmente sowie die in dem Hauptpatent vorgesehenen Einführeinrichtungen.
Um zu verhindern, daß während des Wickelvorganges das aus der keramischen Fasermatte bestehende Ummantelungsmaterial zwischen den beiden in Umfangsrichtung liegenden Enden des das Gehäuse bildenden Rechteckbleches herausgequetscht wird, sollen diese Enden des Rechteckbleches in gespanntem Zustand weit überlappen und dann aneinander befestigt sein.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung soll vorgesehen sein, daß an den stirnseitigen Enden des zylinderförmigen Blechmantels konische Übergangsstücke eingesetzt sind, die radial nach innen gerichtete, die Ummantelung abdeckende Kragen aufweisen. Diese Kragen schirmen die Ummantelung gegen die heißen, strömenden Verbrennungsgase ab, so daß ein Herausbröckeln des bei direktem Kontakt mit dem heißen strömenden Gas spröde werdenden keramischen Fasermaterials vermieden wird.
Weitere Vorteile und die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung enthalten, die das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Katalysator und - Fig. 2 einen Querschnitt durch den Katalysator gemäß den Schnittlinien II-II nach Figur 1.
In der Zeichnung ist ein fertiger Katalysator gezeichnet, der einen in einem Gehäuse 2 mit Hilfe einer elastischen, 3 hoch temperaturfe sten Ummantelung/elastisch aufgehängten rägedXrper 1 åufweist. Der Trägerkörper zeigt in bekannter Weise in axialer Richtung verlaufende, durchgehende Kanäle und besitzt an seiner Oberfläche eine katalytisch wirksame Schicht, die die chemische Umsetzung der schädlichen Gasbestandteile bewirkt.
Da der Durchtritt des Abgases durch den Katalysatorkörper 1 mit einem Druckverlust verbunden ist, der zu einer Verminderung des thermodynamischen Wirkungsgrades der Verbrennungskraftmaschine führt, ist die Querschnittsfläche des Katalysators in dem Bestreben, diesen Druckverlust möglichst gering zu halten, wesentlich größer gewählt als die Querschnittsfläche der das Abgas zu- und abführenden, hier nicht gezeigten Rohrleitungen. Der Übergang von den Rohrleitungen zu dem den Katalysatorkörper 1 aufnehmenden Gehäuse 2 wird daher an der Zu- und Abströmseite des in Richtung des Pfeiles 12 strömenden Abgases durch konische Übergangsstücke 8 und 10 gebildet. Flansche 9 und 11 ermöglichen die Einschaltung des Katalysators in eine Abgasfthrungsleitung einer Brennkraftmaschine.
Das Gehäuse 2 besteht nun aus einem zylinderförmigen Blechmantel 15, der aus einem Rechteckblech gewickelt ist. Die Fertigung des Gehäuses 2 erfolgt nun nicht getrennt sondern in der Weise, daß der mit der kompressiblen, hoch temperaturbeständigen Keramik-Fasermatte 3 umgebene Katalysatorkörper 1 in das vorgerollte, offene Rechteckblech eingelegt wird und daß anschließend das Rechteckblech durch Zusammen ziehen seiner Enden 17 in einer Spannvorrichtung um den mit der Ummantelung 3 versehenen Trägerkörper 1 gewickelt wird.
Dabei wird die keramische Fasermatte der Ummantelung 3 komprimiert, so daß sie nunmehr den Katalysatorkörper 1 sicher und elastisch nachgiebig hält. Die beiden Enden 17 des Rechteckbleches werden bei dieser Fertigung so weit zusammengezogen, daß sie, wie aus der Figur 2 hervorgeht, weit überlappen und so ein Herausquetschen der Fasermatte während des Spannvorganges weitgehend verhindern. Nach einer Befeßtigung der beiden Enden 17 des Rechteckbleches aneinander, beispielsweise durch eine Verschweißung, werden an den Stirnseiten des so entstandenen zylindrischen Blechmantels 15 die konischen Übergangsstücke 8 und 10 eingesetzt und ebenfalls durch Verschweißung befestigt. Die Übergangsstücke 8 und 10 weisen radial nach innen vorspringende Kragen 16 auf, die die Frontflächen der Ummantelung 3 abdecken. Dies verhindert weitgehend, daß die heißen durch das Katalysatorgehäuse 2 strömenden Verbrennungsabgase direkt auf die Ummantelung 3 treffen und dort eine Verhärtung und Versprödung des Fasermaterials verursachen, das wiederum zu einem Herausbröckeln der Ummantelung führen könnte.
Wie Versuche ergeben haben, ist die vorgeschlagene elastische Halterung des Katalysatorkörpers mit Hilfe der erfindungsgemäßen Tonerde-Silikat-Faser-Matten in der Lage, den besonders in einer Abgasreinigungsanlage für Kraftfahrzeuge auftretenden hohen thermischen und mechanischen Belastungen mit hoher Lebensdauer standzuhalten. Die von der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Ausbildung des Gehäuses ermöglicht zudem eine einfache, schnelle und wenig aufwendige Fertigung, bei der ohne die Gefahr der Beschädigung des empfindlichen Katalysatorkörpers in einem Arbeitsgang der dasb Gehäuse bildende zylindrische Blechmantel mit dem -darin elastisch aufgehängten Katalysatorkörper hergestellt wird. Außerdem ermöglicht die Erfindung eine ziemlich genaue Einhaltung einer vorgegebenen Vorspannung für die kompressible- Fasermatte, was wegen des verhältnismäßig weiten Toleranzfeldes des Durchmessers der monolithischen Urägerkörper von großer Bedeutung ist.
Anstelle der in der Zeichnung gezeigten Ausführung mit radial nach innen vorspringenden Kragen 16 an beiden Übergangsstücken 8 und 10 könnte ein Katalysator auch in der Weise ausgeführt sein, daß nur ein derartiger Kragen 16 an einem Ende des zylindrischen Blechmantels, und zwar vorzugsweise an dem einströmseitigen Übergangsstück 10, oder aber gar kein Kragen vorgesehen ist. Weiter ist es auch möglich, das Katalysatorgehäuse etwa analog der in dem Hauptpatent gezeigten Ausführung auszubilden, bei der ein oder beide Übergangsstücke radial nach außen gerichtete Kragen aufweisen, deren radial äußere Umfangskanten dann an dem Blechmantel befestigt sind.

Claims

A N S P R 8 C H E

1. Katalysator zur katalytischen Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen, bei dem ein mit einer Katalysatormasse versehener monolithischer T-ägerkörper in einem Gehäuse dadurch elastisch gehalten ist, daß einem Zwischenraum zwischen dem Trägerkörper und dem Gehäuse eine den Trägerkörper umgebende, unter radialer Vorspannung stehende Ummantelung aus einem hoch temperaturbeständigen, elastischen Material angeordnet ist, nach Patent Nr. ... ... (Patentanmeldung P 22 48 442.0), dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) in der Form eines zylindrischen BLechmantels (15) aus einem vorgerollten Rechteckblech gebildet ist, das unter Vorspannung in Umfangsrichtung um den mit der Ummantelung (3) umgebenen Trägerkörper (1) gewickelt ist.

2. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung liegenden Enden (17) des Rechteckbleches sich weit überlappend aneinander befestigt sind.

3. Katalysator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den stirnseitigen Enden des zylinderförmigen Blechmantels (15) konische tibergangsstücke (8, 10) eingesetzt sind, die radial nach innen oder nach außen gerichtete, die Ummantelung (3) abdekkende Kragen (16) aufweisen.

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