DE2324207A1

DE2324207A1 - Elastische halterung von monolithen

Info

Publication number: DE2324207A1
Application number: DE2324207A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dr Ing Kofink
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 1973-05-12
Filing date: 1973-05-12
Publication date: 1974-11-28

Description

Elastische Lagerung von Monolithen.
Die Erfindung betrifft eine elastische Lagerung von 'lonolithen, insbesondere in Anordnungen zur katalytischen Abgasentaiftun«, bestehend aus einem metallischen Gehäuse und dem als Katalysator wirkenden Monolithen.
Es ist bekannt, daß die Abgase von Brennkraftmaschinen gesundheitsschädliche Stoffe enthalten. Iiierzu zählen insbesondere das Kohlenmonxyd CO. unverbrannte oder nur teilverbrannte Kohlenwasscrstoffe CxHy sowie Stickoxyda t10x. Diese Stofe lassen sich in weniger schädliche oder unschädliche Stoffe durch chemische Reaktionen überführen. hierzu werden mit besonderem Vorteil Katalysatoren verwendet.
Es hat sich gezeigt, daß besonders gut Katalysatoren aus monolithisch aufgebauten Trägerkörpern, die aus einem zusammenhängenden Gerippe aus porösem keramischem Material bestehen, geeignet sind. Die in diesen Wabenkörpern gebildeten Strömungskanäle haben üblicherweise quadratischen oder trapezförmigen Querschnitt mit einer lichten Weite zwischen 1 und 3 mm². Dadurch ergeben sich eine Vielzahl von parallelen Strömungskanälen mit nahezu konstantem Querschnittsverlauf. Ein derartiger keramischer Wabenkörper ist z. B. in der DOS 1 476 507 beschrieben. Diese bekannten Haben körper haben verhältnismäßig geringe mechanische Festigkeit und sind gegenüber Beanspruchung durch schnell wechselnde Tenperatiiren sehr anfällig. Der Wärmeausdehnungskoeffizient ist bei diesen Wabenkörpern merklich kleiner als der bei den zur Halterung des Wabenkörpers infrage kommenden Metallegierungen. Deshalb bereitet die direkte halterung des Wabenkörpers in einer starren Blechkonstruktion erhebliche Schwierigkeitent sie wird vielfach als unmöglich bezeichnet. Versuche, den Wabenkörper mit einer Zwischenlage aus hochhitzebeständiger Keramik£aser im letallgehäuse einzubetten, wurden ebenfalls durchgeführt> sie führten jedoch nicht zum Erfolg. Die starke Pulsation der Motorabgase mit dynamischen Wechseldrücken von mehreren zehntel Atmosphären zerstört in Zus ammenwirkung mit den hohen Gastemperaturen von ca. 8000 C oder noch mehr innerhalb weniger Betriebsstunden die Keramikfaser. Es sind daher zur halterung der Wabenkörrel schon virhältnismäßig komp zierte Konstruktionen bekannt geworden. Diese haben jedoch alle den Nachteil, daß sie zu aufwendig sind und durch den schwierigen Zusammenbau die Gesamtanordnung erheblich verteuern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elastische halterung eines Monolithen insbeondere für die katalytische Abgasreinigung aufzuzeigen, bei der der Monolith in dem Gehäuse derartig gelagert ist, daß er vor vorzeitiger Zerstörung geschützt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem der Aufnahme des Monolithen dienenden Gehäuse und dem Monolithen selbst eine Ilalteschicht aus einem Keramikfaserstoff (wie z. B, Triton-Kaowool, ntin-k oder Cerafelt) angeordnet ist.
Es hat sich gezeigt, daß mit der gemäß der Erfindung ausgebildeten elastischen Lagerung in besonders einfacher Weise eine sichere halterung des Monolithen möglich ist, Diese erfindungsgemäße Art der Ilalterung hat ferner den erheblichen Vorteil, daß eine besonders gute Wärmeisolierungdes Monolithen gegenüber dem Gehäuse gegeben ist. Letzteres ist von besonderer Bedeutung, da nur so die Oberhitzung des Gehäuses vermieden wird und damit zu einer längeren Lebensdauer der Anordnung wesentlich beigetragen werden kann.
Es hat sich besonders zweckmäßig erwiesen, daß der Keramikfaserstoff aus Tonerde-Silikatfaser besteht. Dieser Faserstoff besteht aus 45 8 Aluninium-Oxyd und 52 ZSilicium-Dioxyd und wird durch Schmelzen von Kaolin gewonnen. Dieser Stoff ist bereits bekannt und wird unter der Bezeichnung "Triton-Kaowool",I;lin-k oder Cerafelt vertrieben.
Diese Keramikfasern weisen eine außergewöhnlich gute Wärmeisolation auf und können Temperaturen bis zu 12600 C direkt ausgesetzt werden.
Die Wärmeleitfähigkeit des Stoffes schwankt zwischen 0,04 und 0,17 kcal/m ' h 0C je nach Oberflächentemperatur und Packdichte der Faser, wobei die Packdichte zwischen 48 und 160 kg pro Kubikdezimeter bei Dicken von 6,35 bis 50,8 mm betragen kann. Aus diesen Daten ergibt sich außerdem, daß für die Gesamtanordnung eine erhebliche Gewichtsverringerung erzielt werden kann. Um zu einer besonders günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerung zu kommen, hat sich als zweckmäßig erwiesen, dcrß daß die Ilalteschicht eingeschäumt ist. Damit läßt sich eine feste und unverrückbare Ilalterung des Monolithen erreichen, in einer einfachen und gewähr ten Arbeitsweise. In den Fallen, in denen die Halteschicht durch Aufbringen von Iaserwolle, z. B. aus Abschnitten von mattenförmigen Streifen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß erfindungsgemäß zwischen dem Keramikfaserstoff und den Monolitijen ein Drahtgewebe angeordnet ist. Mit diesem Dralitgewebe kann die ReramiL-faser mit besonders einfaciien Mitteln gehalten werden.
Sc:oließlich hat sich noch als zweckmäßig erwiesen, daß die aus Keramikfaserstoff bestehende Halteschicht als geteilter Rotationkörper ausgebildet ist. In diesem Falle wird die entsprechende Verkleidung für den Monolithen in bekannter Weise z. B. durch Aufschäumen in einer Form hergestellt (z. B. durch Gießen entsprechender Formteile), sodann wird dieses Formteil in der Mitte geteilt und die beiden Iiälften in den Gehäuse angeordnet.
Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung sind anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nadler erläutert und beschrieben.
Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße elastische Lagerung eines Monolithen, Fig. 2 eine Variante mit durch ein Drahtgewebe geschützter Halteschicht, Fig. 3 eine weitere Variante.
Der Monolith 1 ist als Wabenkörper ausgebildet und stellt den Katalysator dar. Auf Grund der unterschiedlichen Ausdelnungskoeffizienten des Monolithen 1 und des Geiiäuses 3, in dem der Monolith 1 gelagert sein mut> können Spannungen auftreten, die den Monolithen 1, wenn er unmittelbar von dem Gehäuse 3 umgeben und in diesem gelagert ist, zerstören können. Es ist daher erforderlich, eine elastische Lagerung vorzunehmen. llierzu dient der Keramikfaserstoff, der als I;altesdcht 2 den Ionolithen 1 umgebend angeordnet ist. Bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen kann diese Ilaltesciiicht 2 jeweils entweder durch Linschäumen aufgebracht sein oder als geteiltes Formteil.
Schließlich kann bei der Variante gemäß Fig. 2 diese Schicht auch durch Aufwickeln einer Keramikfasermatte gebildet sein.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 ist die elastische Halteschicht 2 derartig angeordnet, daß sie die Karten des Monolithen 1 umgibt und daß an der Mantelseite zwischen den Ionolitiien 1 und der IIalteschicht 2 ein Abstand, der der zusätzlichen Wärmeisolierung dient, gebildet ist. Gemäß dieser Ausffihrung wird der monolith 1 festgehalten und die Ilalteschicht 2 wird umgeben von dem metallischen Gehäuse 3. An dieses metallische Gehäuse 3 ist über die lösbaren Befestigungselemente 6 ein konisches Teil 7 angeordnet, das den Übergang zu der Rohrleitung, durch die das Abgas zu- und abgeführt wird, bildet. Dieses konische Teil selbst hat eine Abkröpfung, die wiederum die Halteschicht 2 in ihrer Lage fixiert. Bei der Anordnung gemäß der Fig. 2 ist die Halteschicht aus einer latte gebildet. Bei dieser Anordnung erscheint es zweckmäßig, daß zwischen der Halteschicht 2 und dem lonolithen 1 ein Drahtgewebe 4 angeordnet ist. Mit diesem Drahtgewebe 4 kann zugleich die lose eingebrachte oder gewickelte Halteschicht 2 in ihrer Lage fixiert werden. Schließlich ist in der Fig. 3 eine weitere Variante dargestellt, bei der der Monolith 1 nicht entlang der gesamten Slantellinie von der lIalteschicht 2 umgeben ist sondern nur an den beiden Endstücken seines mantels.
Wie leicht einzusehen ist, sind auch noch weitere varianten möglich.

Claims

P a t e n t a n 5 p rü c ii e

1.) Elastische Lagerung von Monolithen, insbesondere in Anordnungen zur katalytischen Abgasentgiftung, bestehend aus einen metallischen Gehäuse und den als Katalysator wirkenden Monolithen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den der Aufnahme des Ionolithen(l) dienenden Gehäuse (3) und den Monolithen (1) eine Ilalteschicht (2) aus einem Keramikfaserstoff angeordnung ist.

2.) Elastische Lagerung nach Anspnici 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikfaserstoff aus Tonerdesilikatfaser besteht.

3.) Elastische Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Jialteschieiit (2) eingeschäumt ist.

4.) Llastische Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Halteschicht (2) und den Monolithen (1) ein Dralitgewebe (4) angeordnet ist.

5.) Elastische Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ekennzeichnet, daß die aus Keramikfaserstoff bestehende Halte schicht (2) als geteilter Pvotationskörper ausgebildet ist.

L e e r s e i t e