DE2313166B2 - Vorrichtung zur halterung eines katalysator-monoliths - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Halterung eines Katalysator-Monoliths in einem rohrförmigen, von Abgasen durchströmten Katalysatorgehäuse.

Es sind Verfahren zur Einbettung von Keramikmonclithen zur Abgasreinigung in Edelstahl- oder StahlbehäS-ter bekannt, in denen der Keramikmonolith durch Drahtgewebe, durch Isolationsmaterial oder durch Keramikfüllstoffe so gehalten wird, daß axiale oder radiale Wärmedehnungen des Keramikmonoliths möglich sind. Die bekannieii Verfahren zur Aufhängung der Keramikmonolithe erfordern einen erheblichen Montageaufwand und weiterhin eine zusätzliche Abdichtung zwischen der Behältergehäusewand und dem Keramikmonolith.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Keramikkörper leicht montierbar in dem Gehäuse so aufzuhängen, daß der zwischen seiner Außenwandung und der Innenfläche der Gehäusewand verbleibende Raum durch im Zusammenhang mit der Montage zu treffenden Maßnahmen ohne weiteres abgedichtet ist und der Körper trotzdem in allen Richtungen Möglichkeiten zur Wärmedehnung hat. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß zur Halterung rohrförmige metallische Trägerkörper vorgesehen sind, die einerseits durch Aufsintern einer Sintermetallschicht ίο mit dem Katalysator-Monolith verbunden sind und andererseits mit dem Katalysatorgehäuse verschweißt sind. Die Erfindung beruht also auf einer Einspannung der zylindrischen Katalysatorkörper mit runder, ovaler, polygonaler oder elliptischer Grundfläche vermittels einer Metallabstützung, die einerseits auf den Keramikkörper aufgesintert und andererseits mit dem Katalysatorgehäuse verschweißt ist. Hierdurch wird der Temperaturübergang und damit werden auch die thermischen Spannungen zwischen Monolith und seiner Aufhängung verbessert.

Die Aufhängung des Katalysatorkörpers inmitten des Katalysatorgehäuses wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig so durchgeführt, daß wenigstens an der Anström- oder Abströmseite des Monoliths oder an den beiden genannten Seiten jeweils eine ringförmige Ausnehmung vorgesehen ist, die jeweils vom kragenförmigen Rand eines der Trägerkörper und von einer diesen Rand umfassenden ringförmigen Sinterschicht ausgefüllt ist. Die ringförmige Ausnehmung, die vom Innenrand eines der Trägerkörper und von der diesen Rand umfassenden ringförmigen Sinterschicht ausgefüllt ist, kann auch in einer keramischen Zwischenschicht vorgesehen sein, die auf die dem Katalysatorgehäuse zugekehrte zylinderförmige Mantelfläche des Monoliths aufgesintert ist. Diese Zwischenschicht wird hinsichtlich ihrer Porosität und Dicke auf den erwünschten Temperaturgradienten abgestimmt. Diese Zwischenschicht ist deshalb vorgesehen, um den Temperaturübergang und damit die thermischen Spannungen auch zwischen dem Monolith und dem Sintermetall zu verbessern. Diese Zwischenschicht ist nicht mit Kontaktstoffen, d.h. nicht mit der Katalysatormasse imprägniert und weist eine von dem Katalysatorkörper abweichende Porosität auf und wird nur geringfügig von heißem Abgas beaufschlagt.

Im übrigen ist der Trägerkörper zur Halterung des Monoliths und zur Aufnahme von Wärmedehnungen in Form einer Muffe ausgebildet, deren Rand mit dem größeren Durchmesser mit der inneren Wandfläche des Katalysatorgehäuses und dessen Rand mit dem kleineren Durchmesser mit dem Monolith durch Sintern verbunden ist. Durch eine derartige Ausbildung der Metallabstützung können die sonst üblichen Längenausdehnungsunterschiede und Wärmespannungen zwisehen dem Keramikkörper und dem Blechgehäuse aufgefangen und Relativbewegungen des Monoliths in seiner Gesamtheit dem Gehäuse gegenüber vermieden werden.

Schließlich kann in dem von der Innenwandfläche des Katalysatorgehäuses und den Außenwandflächen des Trägerkörpers einerseits sowie des Monoliths andererseits umschlossenen ringförmigen Hohlraum Isolationsmaterial untergebracht sein. Damit wird der Zwischenraum zwischen dem Katalysatorgehäuse und dem Monolith durch ein Isolationsmaterial, das der Wärmedämmung dient, in der Weise ausgefüllt, daß der Monolith und zugleich auch der Trägerkörper schwingungsgedämpft aufgehängt sind.

Die Erfindung v/ird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles in der folgenden Beschreibung, der auch weitere Einzelheiten der Erfindung entnommen werden können, näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen in einem rohrförmigen Katalysatorgehäuse untergebrachten Katalysatormonolith. Die linke Seite zeigt den Katalysatormonolith, seinen Trägerkörper, eine Isolationsschicht und das Katalysatorgehäuse im Schnitt. Auf der rechten Seite ist eine Ansicht auf den im Katalysatorgehäuse untergebrachten Katalysatormonolith und auf seinen Trägerkörper dargestellt, wobei lediglich die Isolationsschicht und das rohrförmige Katalysatorgehäuse im Schnitt dargestellt sind.

Das rohrförmige Katalysatorgehäuse 1 wird in Richtung des Pfeiles 2 von den Abgasen durchströmt.

Der Katalysatormonolith 3 wird in üblicher Weise mit Katalysatormasse imprägniert und gebrannt. Auf die zylindrische Außenmantelfläche 4 des Katalysatormonoliths 3 ist eine Zwischenschicht 5 aufgetragen, die nicht mit Kontaktstoffen, d.h. beispielsweise mit aus Edelmetall bestehender Katalysatorrnasse, imprägniert ist. Sie kann eine vom Monolith 3 abweichende Porosität aufweisen und wird infolge ihrer geringen Stärke vom heißen Abgas nur geringfügig beaufschlagt. Die Porosität und die Dicke der Zwischenschicht 5 werden auf den erwünschten Temperaturgradienten abgestimmt.

An der Anström- und der Abströmseite des Monoliths ist in die Zwischenschicht 5 jeweils eine ringförmige Ausnehmung 6 angebracht. In diese Ausnehmung ist zunächst der kragenförmige Rand 7 mit kleinerem Durchmesser eines muffenförmigen Trägerkörpers 8 eingesetzt. Um diesen kragenförmigen Rand 7 mit dem kleineren Durchmesser ist eine Zwischenschicht 9 aufgesintert, die den Trägerkörper 8 mit der Zwischenschicht 5 und damit mit dem Katalysatormonolith 3 verbindet. Der Trägerkörper 8 hat weiterhin einen kragenförmigen Rand 11 mit größerem Durchmesser. Dieser Rand ist an der !nnenwandfläche 12 des ■ Katalysatorgehäuses 1 angeschweißt.

1st der Monolith 3 nicht mit einer Zwischenschicht versehen, dann wird eine der Ausnehmung 6 entsprechende Ausnehmung direkt im Monolith 3 an der entsprechenden Stelle vorgesehen und diese Ausnehmung wird dann, wie vorher beschrieben, mit dem Rand 7 des Trägerkörpers 8 und mit der Sinterschicht 9

ίο ausgefüllt.

In dem von der Innenwandfläche 12 des rohrförmigen Katalysatorgehäuses 1 und den Außenwandflächen des Trägerkörpers 8 sowie des Monoliths und seiner Zwischenschicht 5 umschlossenen ringförmigen Hohlraum 13 ist Isoliermaterial untergebracht.

Das Abgas kommt von der mit dem Pfeil 2 versehenen Seite her, dringt in den Katalysatormonolith 3 ein und durchströmt seine von dem Trägermaterial gebildeten axial zum Katalysatorgehäuse und dem Katalysatormonolith 3 verlaufenden feinen Kanäle und verläßt den Katalysatormonolith 3 auf der anderen Seite. Das gesamte Abgas, das im Katalysatorrohr ankommt, muß also den Katalysatormonolith 3 durchdringen. Durch den Trägerkörper 8 wird es daran gehindert, den Katalysatormonolith 3 seitlich zu umgehen. Dieser Trägerkörper, der im Katalysatorgehäuse verschweißt ist, dichtet den Katalysatormonolith seitlich vollkommen ab. Der Wärmeübergang vom Katalysatormonolith 3 zum Katalysatorgehäuse 1 hält sich durch die besonders angepaßte Zwischenschicht, durch die besondere Ausbildung des Ti ägerkörpers und durch das in den Hohlraum 13 eingebrachte Isoliermaterial in mäßigen Grenzen. Im übrigen ermöglicht die besondere Ausbildung der Trägerkörper 8, die aus gezogenem Blech bestehen oder als Drehteil hergestellt sein können, eine Wärmedehnung des Katalysatormonoliths 3 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Halterung eines Katalysator-Monoliths in einem rohrförmigen, von Abgasen durchströmten Katalysatorgehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß zur Halterung rohrförmige metallische Trägerkörper (8) vorgesehen sind, die einerseits durch Aufsintern einer Sintermetallschicht (9) mit dem Katalysator-Monolith (3) verbunden sind und andererseits mit dem Katalysatorgehäuse (1) verschweißt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens an der Anström- oder Abströmseite des Monoliths oder an den beiden genannten Seiten jeweils eine ringförmige Ausnehmung (6) vorgesehen ist, die jeweils vom kragenförmigen Rand (7) eines der Trägerkörper (8) und von einer diesen Rand (7) umfassenden ringförmigen Sinterschicht (9) ausgefüllt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Ausnehmung (6), die vom kragenförmigen Rand (7) eines der Trägerkörper (8) und von der diesen Rand (7) umfassenden ringförmigen Sinterschicht (9) ausgefüllt ist, in einer keramischen Zwischenschicht (5) vorgesehen ist, die auf die dem Katalysatorgehäuse (1) zugekehrte zylinderförmige Mantelfläche (4) des Monoliths (3) aufgesintert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (5) hinsichtlich ihrer Porosität und Dicke auf den erwünschten Temperaturgradienten abgestimmt ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (8) zur Halterung des Monoliths (3) und zur Aufnahme von Wärmedehnungen in Form einer Muffe ausgebildet ist, deren Rand (11) mit dem größeren Durchmesser mit der inneren Wandfläche (12) des Katalysatorgehäuses (1) und dessen Rand (7) mit dem kleineren Durchmesser mit dem Monolith (3) durch Sintern verbunden ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von der Innenwandfläche (12) des Katalysatorgehäuses (1) und den Außenwandflächen des Trägerkörpers (8) sowie des Monoliths (3) umschlossenen ringförmigen Hohlraum (13) Isolationsmaterial untergebracht ist.