DE2259817C2 - Verfahren zur Herstellung einer Katalysatorvorrichtung und gemäß dem Verfahren hergestellte Katalysatorvorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Kaialysatorvorrichtung für die katalytische Reinigung der Abgase von Brennkraftma· schinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I sowie auf gemäß dem Verfahren hergestellte Katalysatorvorrichtungen.

Aus der veröffentlichten US-PS 36 92 497 kann der sachkundige Leser Verfahren zur Herstellung einer Katalysatorvoirichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entnehmen. Bei der Ausführung nach der IIS-PS 36 92 497 besteht das elastische Material aus einem Drahtgeflecht, das in den Zwischenraum zwischen dem fertigen zylindrischen Gehäuse und dem ebenfalls zylindrischen Trägerkörper in komplizierter Weise eingebracht, werden muß. um eine radiale Vorspannung auf den Trägerkörper aufzubringen. Ebenso wie bei der Ausführung nach der DE-AS 76 507 werden auch bei der in der genannten US-Patentschrift gezeigten Ausführung zur axialen Sicherung des Trägerkörpers zusätzlich noch radiale, mit dem Gehäuse verbundene Ringflansche vorgesehen, die an den Stirnseiten des Katalysatorkörpers anliegen.

Aus der DE-OS 14 76 505 ist es auch schon bekannt. für die elastische Ummantelung keramisches Fasermaterial zu verwenden, das zwischen dem Trägerkörper und dem Gehäuse durch von außen verspannbare Federn unter Vorspannung gesetzt wird.

Schließlich wird in der älteren Patentanmeldung P 22 48 442.0 vorgeschlagen, zur Halterung des Trägerkörpers in radialer und axialer Richtung allein eine unter radialer Vorspannung eingebaute Ummantelung aus keramischem Fasermaterial zu verwenden, wobei an dem Außenumfang der Ummantelung beispielsweise aus segmentförmigen Schalen gebildete Gleitzonen vorgesehen sind und zum Erzeugen der radialen Vorspannung ein Axialpreßsitz des Gehäuses auf der Ummantelung verwendet wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, bei Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine schnelle und einfache Fertigung ohne die Heranziehung zusätzlicher Teile zu erzielen und eine sichere Halterung des Katalysatorkörpers in dem Gehäuse zu gewährleisten.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Dadurch, daß zunächst das elastische Material um den Trägerkörper gelegt wird und anschließend zur Bildung des Gehäuses ein vorgerolltes Rechteckblech um den von der Ummantelung umgebenen Trägerkörper unter Zusammenpressung der Ummantelung gewickelt wird und die sich überlappenden Längskanten des Bleches miteinander verbunden werden, wird im Gegensatz zu den bisher bekannten Hcn>tciiverfahren von Kalaiysäiürvörrichtungen. bei denen die ummantelten Trägerkörper in ein fertiges Katalysatorgehäuse eingebracht werden, das Gehäuse erst beim Zusammenbau der gesamten Katalysatorvorrichtung hergestellt. Bei dieser Herstellung des Gehäuses durch Umwickeln des ummantelten Trägerkörpers mit einem vorgerollten Rechteckblech wird gleichzeitig auch die radiale Vorspannung auf die Ummantelung aufgebracht, wodurch dafür etwa erforderliche zusätzliche Bauteile entbehrlich werden.

Zweckmäßigerweise soll das elastische Material aus einer oder mehreren Lagen einer keramischen Fasermatte bestehen, die sich als besonders geeignet für die Halterung derartiger monolithischer Trägerkörper erwiesen hat.

Eine gemäß dem zuvor genannten Verfahren hergestellte Katalysatorvorrichtung für die katalytische Reinigung der Abgase vor. Brennkraftmaschinen zeichnet sich schließlich dadurch aus. daß an den stirnseitigen Enden des Gehäuses konische Übergangsstücke angesetzt sind, die radial nach innen oder nach außen gerichtete, die Ummantelung abdeckende Kragen aufweisen. Diese Kragen schirmen die Ummantelung gegen die heißen, den Trägerkörper beaufschlagenden Verbrennungsgase ab. so daß ein Herausbrökkeln des bei direktem Kontakt mit dem heißen, strömenden Gas spröde werdenden keramischen Fasermaterials vermieden wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird. Dabei zeigt

Fig. I einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Katalysatorvorrichtung und

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Katalysatorvorrichtung gemäß den Schnittlinien H-Il nach Fig. I.

In der Zeichnung ist eine fertige Katalysatorvorrichtung dargestellt, die einen in einem Gehäuse 2 mit Hilfe einer elastischen, hoch temper.Murfesten Ummantelung elastisch gelagerten zylindrischen Trägerkörper 1 aufweist, Der Trägerkörper weist in bekannter Weise in axialer Richtung verlaufende, durchgehende Kanäle auf. die an ihrer Oberfläche eine katalytisch wirksame Schicht besitzen, die die chemische Umsetzung der schädlichen Gasbestandteile bewirkt.

Da der Durchtritt des Abgases durch den Trägerkörper 1 mit einem Druckverlust verbunden ist, der zu einer Verminderung des thcrmodynamischcn Wirkungsgra-

des der Verbrennungskraftmaschine fuhrt, ist die Querschnittsfläche der Katas'ysatorvorrichtung in dem Bestreben, diesen Druckvcrlust möglichst gering zu halten, wesentlich größer gewählt als die Querschnittsfläche der das Abgas zu- und abführenden, hier nicht gezeigten Rohrleitungen. Der Obergang von den Rohrleitungen zu dem den Tierkörper 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 der Katalysatorvorrichtung in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine.

Das Gehäuse 2 besteht aus einem zyiinderförmigen Blechmantel, der aus einem Rcchteckblech (15) gewickelt ist. Die Fertigung des Gehäuses 2 erfolgt nun nicht getrennt sondern in der Weise, daß der mit der kompressiblen. hoch temperaturbeständigen Ummantelung 3 aus einer Keramik-Fasermatte umgebene Trägerkörper 1 in das vorgerollte, offene Rechteckblech eingelegt wird und daß anschließend das Rechteckblech durch Zusammenziehen seiner Fnden 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 Trägerkörper 1 sicher und elastisch nachgiebig hält. Die beiden Enden 17 des Rechteckbleches werden bei dieser Fertigung so weit zusammengezogen, daß sie, wie aus der Fig.2 hervorgeht, weit überlappen und so ein Herausquetschen der Fasermatte während des Spannvorganges weitgehend verhindern. Nach einer Befestigung der beiden Enden 17 des Rechteckbleches aneinander, beispielsweise durch eine Verschweißung, werden an den Stirnseiten des so entstandenen zylindrischen Blechmantels die konischen Übergangsstücke 8 und 10 angesetzt 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 Gehäuse 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 erfindungsgemäße elastische Halterung des Katalysatorkörpers mit Hilfe von keramischen Tonerde-Silikat-Faser-Matten in der Lage, den besonders in einer Abgasreinigungsanlage für Kraftfahrzeuge auftretenden hohen thermischen und mechanischen Belastungen mit hoher Lebensdauer standzuhalten. Das von der Erfindung vorgeschlagene !5 Herstellverfahren ermöglicht eine einfache, schnelle und wenig aufwendige Fertigung, bei der ohne Gefahr der Beschädigung des empfindlichen Trägerkörpers in einem Arbeitsgang der das Gehäuse bildende zylindrische Blechmantel mit dem darin elastisch aufgehängten Trägerkörper hergestellt wird. Außerdem ermöglicht die Erfindung eine ziemlich genaue Einhaltung einer vorgegebenen Vorspannung für ere kompressible Fasermatte, was wegen des verhältnismäßig weiten Toleranzfeldes des Durchmessers der monolithischen Trägerkörper von großer Bedeutung ist.

Anstelle aer in der Zeichnung gezeigten Ausführung mit radial nach innen vorspringenden Kragen 16 an beiden Übergangsstücken 8 und 10 könnte eine Katalysatorvorrichtung auch in der Weise ausgeführt sein, daß nur ein derartiger Kragen 56 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 Gehäuse so auszubilden, daß ein oder beide Übergangsstücke radial nach außen gerichtete Kragen aufweisen, deren radial äußerer Umfangskanten dann an dem Blechmantel, d. h. der Ummantelung 3, befestigt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Katalysatorvorrichtung für die katalytische Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen, bei der ein mit einer Katalysatormasse versehener monolithischer Trägerkörper in einem zylindrischen Gehäuse dadurch elastisch gehalten ist. daß in einem Zwischenraum zwischen dem Trägerkörper und dem Gehäuse eine den Trägerkörper umgebende, unter radialer Vorspannung stehende Ummantelung aus einem hochtemperaturbeständigen, elastischen Material angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das elastische Material (Ummantelung 3) um den Trägerkörper (1) gelegt ;5 wird, anschließend zur Bildung des Gehäuses (2) ein vorgerolltes Rechteckblech (15) um den von der Ummantelung umgebenen Trägerkörper unter Zusammenpressung der Ummantelung gewickelt wird und dann die sich überlappenden Längskanten (17) des Blech« miteinander verbunden werden.

2. Gemäß dem Verfahren nach Anspruch i hergestellte Katalysatorvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Material (3) aus einer oder mehreren Lagen einer keramischen Fasermatte besteht.

3. Gemäß dem Verfai ren nach Anspruch 1 hergestellte Katalysatorvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß an den stirnseitigen Enden des Gehäuses (2) konische Übergangsstücke (8, 10) angesetzt sind, die radial nach innen oder nach außen gerichtete, Jie Ummantelung (3) abdeckende Kragen (16) aufweisen.