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Eatalysator zur iatalytischen Reinigung von Abgasen Die Erfindung
bezieht sich auf einen Katalysator zur katalytischen Reinigung der abgase von 3rennkraftmaschinen,
bei dem ein mit einer Katalysatormasse versehener monolithischer Trägerkörper in
einem Gehäuse elastisch gehalten ist, wobei in einem Zwischenraum zwischen dem Trägerkörper
und dem Gehäuse eine den Trägerkörper umgebende, unter radialer Vorspannung stehende
Ummantelung aus einem hoch temperaturbeständigen, elastischen Materials insbesondere
einem keramischen onerde-Silikat-Faser-aterial, angeordnet ist, nach Patent Nr.
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(Patentanmeldung P 22 43 442.0).
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Die gemäß dem Vorschlag des Hauptpatentes vorgesehene, unter radialer
Vorspannung stehende Ummantelung aus einem hoch
temperaturbeständigen,
elastischen Material dient der Schaffung einer elastischen Halterung für den aus
einer pordsen, keramischen bstanz bestehenden empfindlichen Trägerkörper des Katalysators.
Diese Halterung muß dabei zui einen den hohen mechanischen und thermischen Belastungen
in einer Abgasreinigungsanlage, beispielsweise in trE~tfahrzeugen, standhalten und
soll zum anderen einfach und preisgünstig in ihrer Ausführung sein.
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Durch die unter einer radialen Vorspannung stehenae Umnantelung wird
eine kraftschlüssige, dämpfend wirkende Verbindung zwischen dem Gehäuse einerseits
und dem Trägerkörper andererseits herbeigeführt, die eine axiale Verschiebung des
Trägerkörpers in dem Gehäuse auch bei höheren mechanischen Belastungen weitgehend
verhindern soll. Um eine derartige radiale Borspannung in der Ummantelung zu erzeugen;
sind gemäß einer Ausführungsform des Hauptpatentes am Außenumfang 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. Gemäß einem anderen Vorschlag kann diese Vorspannung auch dadurch
erreicht werden, daß das Gehäuse in der Form eines zylindrischen Blechmantels aus
einem vorgerollten Rechteckblech gebildet ist, das in Umfangsrichtung um den mit
der Ummantelung umgebenen Trägerkörper gewickelt wird.
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Nun hat sich gezeigt, daß die auf die Ummantelung aufzubringende radiale
Vorspannung mit Rücksicht auf die geringe Belastbarkeit des empfindlichen Trägerkörpers
nicht beliebig vergrößert werden kann und daß unter Umständen nach einer längeren
Betriebszeitßbedingt durch Setzerscheinungen des Ummantelungsmaterials und eine
dadurch verursachte Herabsetzung der radialen Vorspannung, eine Lockerung der kraft3chlUssigen
Verbindung
zwischen dem monolithischen Trägerkörper and dem Gehäuse
auftreten kann.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, die
nach dem Hauptpatent ausgebildete Halterung des Trägerkörpers in dem Gehäuse weiter
zu verbessern und insbesondere -sicherzustellen, daß der monolithische Trägerkörper
auch noch nach längerer Betriebszeit einwandfrei und in axialer Richtung unverrtickbar
in dem Gehäuse gehalten ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
daß die Ummantelung mit dem Trägerkörper und/oder dem Gehäuse zusätzlich durch eine
Verklebung verbunden ist.
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Durch die gemäß der Erfindung vorgesehene zusätzliche Verklebung der
Ummantelung mit dem Trägerkörper und/oder dem Gehäuse wird nun eine wesentliche
Verbesserung der Halterung des Trägerkörpers in dem Gehäuse erreicht, die zudem
weitgehend unabhängig von dem Verlauf und der Güte der kraftschltssigen Verbindung
zwischen den einzelnen Teilen ist.
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Diese auf einfache Weise herstellbare Verbindung gewährleistet dabei
auch dann, wenn nach einer längeren Betriebszeit des Katalysators und.der dabei
etwa auftretenden Setzerscheinungen des Ummantelungsmaterials die Vorspannung zurückgegangen
ist, einen sicheren und in axialer Richtung festen Halt des monolithischen Irägerkörpers,
Die von der Erfindung vorgeschlagene Verklebung kann in einfacher Weise dadurch
verwirklicht werden1 daß auf mindestens einer der einander zugewandten timfangsflächen
der Ummantelung und des Gehäuses beziehungsweise des Trägerkörpere ein wärmebeständiger
Kleber1 vorzugsweise ein feuerfester Zement, aufgebracht ist.
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Eine andere Möglichkeit, eine Klebeverbindung zumindest zwischen der
Ummantelung und dem Gehäuse zu erreichens besteht gemäß einer Weiterbildung der
Erfindung darin, daß der die Ummantelung
umgebende Gehäusemantel
kurzzeitig auf Temperaturen von mindestens etwa 5000 C erwärmt wird, so daß eine
Sinterverklebung entsteht. Durch die gemäß der Erfindung vorgesehene Erwärmung des
fertigmontierten Gehäusemantels auf Temperaturen von etwa 500° C wird in besonders
einfacher Weise eine ausreichend gute Verbindung zwischen dem Gehäuse und der Ummantelung
infolge eines sinterähnlichen Klebevorgangs der aus einer keramischen Tonerde-Silikat-Faser-Matte
bestehenden Ummantelung erreicht.
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Weitere Vorteile und die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind
in der nachfolgenden Beschreibung aufgeführt, die das in der Zeichnung gezeigte
Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung in
schematischer Darstellungsweise einen Längs schnitt durch einen in eine Abgasleitung
einer Brennkraftmaschine einschaltbaren Katalysator, dessen Trägerkörper in einem
Gehäuse von einer unter Vorspannung stehenden Ummantelung gehalten ist.
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In der Zeichnung ist ein Katalysator dargestelLt, der einen in einem
Gehäuse 2 mit Hilfe einer unter Vorspannung stehenden, elastischen, hoch temperaturfesten
Ummantelung 3, die beispielsweise aus einer keramischen Tonerde-Silikat-Faser-Matte
besteht, aufgehängten Trägerkörper 1 aufweist. Der Trägerkörper zeigt in bekannter
Weise in axialer Richtung verlaufende, durchgehende Kanäle, an deren Oberfläche
eine katalytisch wirksame Schicht aufgebracht ist, die die chemische Umsetzung der
in den Abgasen von Brennkraftmaschinen enthaltenen schädlichen Gasbestandteile bewirkt.
Da der Durchtritt des Abgases durch den monolithischen Trägerkörper 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 Durckverlust möglichst gering zu halten, im allgemeinen
wesentlich größer gewählt
als die Querschnittsfläche der das Abgas
zu- und abführenden, hier nicht gezeigten Rohrleitungen. Der Übergang von dem Rohrleitungsquerschnitt
zu dem Querschnitt des den Trägerkörper 1 aufnehmenden Gehäuses 2 wird an der Zu-
und Abströmseite des in Richtung des Pfeiles 12 strömenden Abgases durch Übergangsstücke
8 und 10 gebildet.
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Flansche 9 und 11 ermöglichen die Einschaltung des Katalysators in
eine abgasführende Leitung der Brennkraftmaschine.
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Aus der Zeichnung geht nicht weiter hervor, auf welche Weise die zur
Halterung des Trägerkörpers 1 in dem Gehäuse 2 erforderliche radiale Vorspannung
auf die Ummantelung 3 aufgebracht wurde. Vorzugsweise kann diese radiale Vorspannung
aber bei der Fertigung des Gehäuses gemäß dem älteren Vorschlag erreicht werden,
Indem das Gehäuse 2 aus einem Rechteckblech hergestellt ist, das um den mit der
Ummantelung versehenen Trägerkörper mit vorgegebener Vorspannung herumgewickelt
ist. Es wäre allerdings auch möglich, daß der Katalysator ein aus zwei Gehäusehalbschalen
bestehendes Gehäuse aufweist, die den ummantelten Trägerkörper ungreifend unter
Druck zusammengefügt sind.
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Die Erfindung sieht nun zur Verbesserung der Halterung des Trägerkörpers
1 in dem Gehäuse 2 vor, daß an den miteinander zur Anlage kommenden Umfangsflächen
des Trägerkörpers 1, der Ummantelung 3 und des Gehäuses 2 eine Verklebung vorgenommen
wird. Diese Verklebung, die durch Aufbringen eines hoch temperaturbeständigen Klebers
13, beispielsweise in Form eines feuerfesten Zementes, vorgenommen ist, bewirkt
nun eine wesentliche Erhöhung des Reibschlusses zwischen dem Trägerkörper 1 und
der Ummantelung 3 beziehungsweise der Ummantelung 3 und dem Gehäuse 2. Dadurch werden
die für eine axiale Verschiebung des Trägerkörpers 1 in dem Gehäuse 2 erforderlichen
Kräfte wesentlich erhöht, so daß die Gefahr des Herausschiebens des
Trägerkörpers
1 aus der Halterung entscheidend verringert wird.
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Eine Klebeverbindung zumindest zwischem dem Gehäuse 2 und der Ummantelung
3 kann in einfacher Weise ohne Aufbringen eines besonderen Klebers dadurch erreicht
werden, daß das Gehäuse des fertiggestellten Katalysators einer kurzzeitigen Erwärmung
auf Temperaturen von etwa 5000 C unterzogen wird.
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Bei diesen Temperaturen ergibt sich ein sinterähnlicher Vorgang, durch
den die aus einem keramischen Tonerde-Silikat-Faser-Material bestehende Ummantelung
an dem aus Stahlblech bestehenden Gehäuse 2 anklebt.
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Eine Verklebung der einander zugeordneten Umfangsflächen der Ummantelung
3 und des Trägerkörpers 1 ist unter Umständen nicht unbedingt erforderlich, da der
Trägerkörper 1 an seinem äußeren Umfang im allgemeinen verhältnismäßig rauh ist
und daher an dieser Stelle ein verhältnismäßig hoher Reibwert zwischen der Ummantelung
3 und dem Trägerkörper 1 vorliegt, der in Verbindung mit der radialen Vorspannung
der Ummantelung eine Axialverschiebung der beiden Teile von vornherein wesentlich
erschwert. Demgegenüber ist der Innenmantel des aus Blech bestehenden Gehäuses 2
verhältnismäßig glatt, so daß schon geringe Kräfte eine Relativerschiebung der beiden
Teile bewirken können. Auch hier könnte aber gegebenenfalls zusätzlich zu der Verklebung
durch eine Aufrauhung des Innenmantels des Gehäuses eine weitere Verbesserung der
Halterung erzielt werden.
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Selbstverständlich stellt die in der Zeichnung gezeigte Ausführung
eines Abgasreinigungs-Katalysators keinesfalls eine Einschränkung der Erfindung
dar. Es ist daher ohne weiteres möglich, anstelle der in der Zeichnung gezeigten
Ausführung, bei der eine zentrische Zu- und Abführung des Abgases und eine
kreisylindrische
Querschnittsform der Gehäuseteile und des Tragerkörpers vorgesehen sind, den Katalysator
auch mit anderen Querschnittsformen und mit exzentrischen Abgas zu- und -ableitungen
auszubilden.