DE2303789B2 - Vorrichtung zur kalalytischen Reinigung der Auspuffgase von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur katalytischen Reinigung der Auspuffgase von Brennkraftmaichinen, mit einem in einem Gehäuse ,angeordneten, als Monolith mit axialen Durchgängen ausgebildeten zy-Indrischen Katalysatorkörper, dessen Umfangsfläche mittels einer nachgiebigen Umhüllung und dessen Stirnflächen im Bereich ihrer Umfangskanten durch nachgiebige Ringe am Gehäuse abgestützt sind.

Bei einer bekannten Vorrichtung (DT-AS 1 476 507) ist der Katalysatorkörper stirnseitig an radialen Umkiegungen der im Inneren eines zylindrischen Gehäuses befestigten Endkammerwände unmittelbar abgestützt. Diese Art der Abstützung ohne jegliche dämpfende Maßnahme führt in der Praxis rasch zur Zerstörung des Spröden Katalysatorkörpers, wenn die bekannte Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug eingebaut ist, wo sie den beim Fahren auftretenden Stoßen ausgesetzt ist.

Nach einem älteren Vorschlag (DT-OS 2 222 663) ist Vorgesehen, den Katalysatorkörper im Bereich seiner Stirnseitigen Kanten axial und radial durch nachgiebige, Stoßdämpfende Ringe gegenüber dem Gehäuse zu stützen. Zum Schutz der stirnseitigen Kanten des Katalysatorkörpers sind nach diesem Vorschlag steife Schutzringe vorgesehen, welche die stirnseitigen Kanten umgreifen.

An dem älteren Vorschlag ist nachteilig, daß neben den Dämpfungsringen zusätzliche Schutzringe erforderlich sind und daß die Elastizität der Dämpfungsringe infolge ihrer unvollkommenen Abstützung nur zu einem Teil für die Stoßdämpfung ausgenutzt werden kann.

Dem gegenüber besteht die Erfindungsaufgabe darin, die axiale Stoßbelastung des empfindlichen und teuren Katalysatorkörpers unter hohen kräftemäßigen und temperaturmäßigen Beanspruchungen auf ein erträgliches Maß zu dämpfen, dies unter Vermeidung der zum Stand der Technik und zu dem älteren Vorschlag angeiNBcii UC, der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken kommt es also für die Reduzierung der axialen Stoßbela'tung wesentlich darauf an, daß die Rnge allseitig unmittelbar und unter Vorspannung abgestützt sind Durch diese Art der Abstützung wird eine hohe Vorspannung der stoßdämpfenden Ringe überhaupt erst ermöglicht. Die hohe Vorspannung wiederum ist entscheidend für die stoßdämpfende Wirkung, da bei den in der Praxis vorkommenden hohen Temperaturen von bis zu 650⁰C sonst eine zu starke Abnahme der Elastizität zu befürchten wäre. Außerdem dient die Vorspannung dem Ausgleich der stark «mer-chied!«·. chen Wärmedehnungen zwischen Katalysatorkorper und Gehäuse. Infolge der Abstützung der Ringe an ihrem Ini.enumfang werden die empfindlichen Kanten des Katalysatorkörpers weitgehend geschont, so daß ein zusätzlicher Kantenschutz entfallen kann.

Die Ringe bestehen bevorzugt aus Geflecht. Gewirk oder einem sonstigen Bündel aus hitzebeständigem Draht welches vor dew Einbau vorgegMit und in axialer Richtung entsprechend zusammengedrückt wird, wobei hohe Druckkräfte zur Anwendung kommen.

Zur Halterung der Ringe an ihrem Innenumfang genügt es daß die Stützen durch die Umfangsfläche eines im Gehäu;einneren befestigten Stützrings, eines Gehäuseflansches oder eines erweiterten Endstücks des Auspuffrohrs gebildet sind.

Die Ausführungsform mit Stützring eignet sich besonders gut in Verbindung mit einem aus zwei Schalen hergestellten Katalysatorgehäuse, wobei die Deckelteile bereits an die Schalen angeformt sind.

In der folgenden Beschreibung siiJ mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigen

Fig.! und 2 jeweils einen axialen Längsschnitt durch einen Katalysator,

F i g. 3 und 4 jeweils einen teilweisen axialen Längsschnitt durch andere Ausführungsformen.

Gemäß F i g. 1 besteht das Gehäuse 1 aus einer oberen Schale 2 und einer unteren Schale 3. Im Inneren des Gehäuses ist der Katalysatorkorper 4 angeordnet. In radialer Richtung ist der Katalysatorkorper 4 mittels eines nachgiebigen Mantels 5 aus einem Drahtgeflecht gegenüber der Innenseite des Gehäuses 1 abgestützt und somit gegenüber in radialer Richtung wirkenden Stoßkräften geschützt gelagert. Das Drahtgeflecht ist am Umfang des Katalysatorkörpers 4 mittels einer Zementschicht 19 befestigt. Die dämpfende Lagerung des Katalysatorkörpers 4 gegenüber in axialer Richtung wirkenden Stoßen übernehmen die Ringe 6 und 7, welche zwischen dem Gehäuse 1 und den Stirnflächen 8 und 9 des Katalysatorkörpers, und zwar im Bereich ihrer jeweiligen Umfangskanten, eingespannt sind. Die Ringe 6 und 7, die bevorzugt aus einem Dahlgeflecht unter Verwendung eines hitzefesten Drahts, beispielsweise aus einer Stahllegierung mit Chrom-, Nickel-, Aluminium- und/oder Kobaltbestandteilen bestehen, sind bevorzugt unter Vorspannung angeordnet, um die Bewegung des Katalysatorkörpers auf ein Minimum zu begrenzen. Dadurch kann gleichzeitig die Beachtung genauer Passungen bei bei der Herstellung der Ringe

entfallen. Nach innen sind die Ringe 6 und 7 mittels der an der Innenseite der Gehsusewand angepunkteten Stützringe 10 und 11 gehalten.

Das Gehäuse besteht bevorzugt aus einem Mangan-Chrom-legierten Stahl mit ferritischem Gefüge, der bis zu 1150⁰C hitze- und zunderbeständig ist. Die Stützringe bestehen bevorzugt aus einem Nickel-Chrom-Mangan-legierten Stahl mit austenitischem Gefüge, der eine geringfügig größere Wärmeausdehnung ausweist als der Gehäusestahl. Dadurch wird bei Wärmedehnungen die Befestigung der Stützringe am Gehäuse nicht gefährdet und der Ring zusätzlich zusammengedrückt. Bei der Wahl der Drahtlegierung für den Mantel 5 und für die Ringe 6, 7 ist zu beachten, daß diese Teile ihre Nachgiebigkeit auch bei hohen Temperaturen nicht oder nur geringfügig verlieren dürfen. Eine Abdichtung des mit dem Mantel 5 ausgefüllten Ringspalts durch die Ringe 6, 7 ist nicht erforderlich, da die in die Ringzone um den Katalysatorkörper 4 einströmenden Abgasmengen vernachlässigbar gering sind D!.. -isdurchlässige Ausführung der Ringe 6, 7 aus einem Drahtgeflecht hat einer dichtenden Ausführung gegenüber sogar den Vorteil, daß dadurch eine gleichmäßigere Beaufschlagung des Katalysatorkörpers auch in dessen Außenzonen erzielt wird.

F i g. 2 zeigt eine Katalysator, dessen Längsschnitt mit der Ausführungsform gemäß F i g. 1 weitgehend übereinstimmt. Unterschiedlich ist lediglich die Ausbildung des Gehäuses 1. Dieses besteht im Fall der F i g. 2 aus zwei rohrförmigen, etwa in der Gehäusemitte senk- ic recht zur Zylinderachse geteilten Schalen 2a und 3a. Die beiden Schalen sind geringfügig überlappt und am Umfang miteinander verschweißt.

F i g. 3 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch eine andere Atisführungsform eines Katalysators, dessen Gehäuse 21 an einem oder beiden stirnseitigen Enden bei 22 mit einem Gehäuseflansch 20 für den Anschluß an eine Rohrmuffe oder an das Motorgehäuse verschweißt ist. Der gehäuseinnere Abschnitt des Gehäuseflansches 20 ersetzt den Stützring 11 gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen.

Bei dem in Fig.4 teilweise dargestellten Ausführungsbeispiel endet das Gehäuse 12 bereits auf der Höhe des innenumfangs des Rings 13, also am inneren Ende des radialen Gehäuseteils 14. Dort (bei 15) ist es dichtend mit dem die in Richtung des Pfeils Fabströmenden Gase aufnehmenden Anschlußrohrs 16 verschweißt. Das innere Ende 17 des Anschlußrohrs 16 dient als Stützring zur Halterung des Rings 13. Infolge der Zusammendrückung umgreift der Ring 13 den Katalysatorkörper 4 auch noch geringfügig an seinem Außenumfang (bei 18) im Bereich seiner stirnseitigen Kante. Die in F i g. 4 dargestellte i-orm des Rings kann aber auch in dem einzubauenden Ritig bereits vorgepreßt sein.

Im Rahmen der Erfindung sind unterschiedliche Querschnittsformen der Katalysatorkörper und damit der Ringe und des Gehäuses denkbar; bevorzugt kommt selbstverständlich der Kreisquerschnitt in Frage; eine vorteilhafte, flache Ausführungsform weis; ellipsenförmigen Querschnitt auf. In Anpassung an unterschiedliche Bauformen und Maße können die Ringe jeweils aus mehreren schmäleren Ringen zusammengesetzt sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   l_f Vorrichtung zur katalytischen Reinigung der Auspuffgase von Brennkraftmaschinen, mit einem in einem Gehäuse angeordneten, als Monolith mit axialen Durchgängen ausgebildeten zylindrischen Katalysatorkörper, dessen Umfangsfläche mittels einer nachgiebigen Umhüllung und dessen Stirnflächen im Bereich ihrer Umfangskanten durch nach- to giebige Ringe am Gehäuse abgestützt sind, d a durch gekennzeichnet, daß die Ringe (6, 7 bzw, 13) unmittelbar zwischen Katalysatorkörper (4) und Gehäuse (1 bzw. 12) axial und zwischen Gehäuse und an diesem befestigten Stützen (10, 11, 20 bzw. 17) radial unter Spannung abgestützt sind (Fig. 1,2,3 bzw. 4).
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (6, 7 bzw. 13) aus Geflecht, Gewirk oder eirem sonstigen Bündel aus hitzebeständigem Drahi bestehen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen durch die Umfangsfläche eines im Gehäuseinneren befestigten Stützrings (10,11), eines Gehäuseflansches (20) oder eines erweiterten Endstücks (17) des Auspuffrohrs (16) gebildet sind (F i g. 1 und 2; 3; 4).

   Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe an einer Vorrich ung der eingangs erwähnten Art dadurch gelost, daß die Ringe unmittelbar zwischen Katalysatorkorper und Gehäuse axial und zwischen Gehäuse und an diesem befestigten Stützen radial unter Spannung abge-