DE2331434A1

DE2331434A1 - Abgasreinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2331434A1
Application number: DE2331434A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Birtigh; Heinrich Dipl Ing Sauer
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1973-06-20
Filing date: 1973-06-20
Publication date: 1975-01-16
Also published as: FR2234456A1; FR2234456B1; SE7408206L; GB1473219A; JPS5035525A

Description

DEUTSCHE GOLD- UND SILBER-SCHEIDEANSTALT VORMALS ROESSLER 6000 Frankfurt am Main, Weißfrauenstraße 9

"Abgasreinigungsvorrichtung"

Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung mit erschütterungsfreier Monolithkatalysatorlagerung, insbesondere für die Reinigung der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen, aus einem Gehäuse vorzugsweise kreisförmigen Querschnitts mit stirnseitigem Abgas.eintritt und -austritt und einem im Gehäuse von einer ihn umgreifenden und unter Pressung am Gehäusemantel anliegenden elastischen Masse gehaltenen Katalysatormonolithen.

Zur Reinigung von Abgasen hinter Verbrennungskraftmaschinen werden u.a. katalytische Nachverbrennungsanlagen eingesetzt. Diese Geräte bestehen im allgemeinen aus einem metallischen Gehäuse, in das Katalysatoren in geeigneter Form eingebracht sind. Als Katalysator können Schüttkörper verwendet werden oder aber imprägnierte keramische Körper mit von Gas durchströmten engen Kanälen, in denen die Abgas-Nachverbrennung erfolgt. Diese Körper können aus einem Stück (sogenannte Monolithe) bestehen. Der Monolith aus keramischem Material muß in dem Metallgehäuse verankert werden. Es sind Konstruktionen bekannt, in denen der Monolith mit Zement eingekittet ist. Ein Nachteil dieser Befestigungsart ist, daß einmal durch die mechanischen Erschütterungen, zum anderen durch die mit hoher Impulsfolge aus den Zylindern austretenden Verbrennungsgase die Zementverbindung stark beansprucht wird und brechen kann. Hinzu kommt die unterschiedliche Wärmedehnung von Keramik und Metall, die bei hohen Temperaturen das Metallgehäuse vom starr eingekitteten Keramikkern abhebt.

Andere Konstruktionen pressen den Monolithen mit einer elastischein Masse zwischen Gehäuse und Körper ein. Diese Masse muß unter so hohem Druck gehalten v/erden, daß sie trotz der wesentlich größeren Wärmedehnung des Gehäuses bei hoher Temperatur den Monolithen noch ausreichend fest hält. Bei längerer \^: Betriebszeit kann sich der Stahlmantel des Gehäuses so weit ' dehnen, daß die Vorspannung auf den keramischen Monolithen

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nachläßt und dieser damit nicht mehr ausreichend fest im Gehäuse verankert ist. Hinzu kommt, daß elastische Massen bei hoher Temperatur leicht ihre Elastizität zumindest teilweise verlieren.

Der Nachteil der hohen Anpreßkräfte und des Nachlassens der Elastizität der elastischen Masse kann gemäß der Erfindung behoben werden, wenn man das Gehäuse, gegebenenfalls auch den Monolithen, schwach konisch ausbildet und das konische Gehäuse hinter dem Monolithen auf eine Länge weiterlaufen läßt, die ausreicht, bei Dehnung des Gehäuses dem mit der elastischen Masse umgebenen Monolithen genügend Raum zum neuerlichen Verspannen unter dem anstehenden Abgasdruck zur Verfügung zu stellen.

Die Erfindung besteht demnach in einer Abgasreinigungsvorrichtung mit erschütterungsfreier Monolithkatalysator-Lagerung aus einem Gehäuse vorzugsweise kreisförmigen Querschnitts mit stirnseitigem Abgaseintritt und -austritt und einem im Gehäuse von einer ihn umgreifenden und unter Pressung am Gehäusemantel anliegenden elastischen Masse gehaltenen Katalysatormonolithen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß der Monolith in einem in Strömungsrichtung des Abgases mit einer Konizität von ca. 2-6° verjüngten Gehäuse von größerer Länge als die Monolithlänge angeordnet ist.

Die Haltefunktion nimmt der Konus wahr. Die Konizität bewirkt, daß der Konus selbsthemmend wird. Der Monolith wird durch die aus dem Motor abströmenden Gase in den Konus gepreßt. Da diese mit hoher Impulsfolge austreten, hämmern sie den Körper in den Konus hinein. Da das Gehäuse hinter dem Monolithen ausreichend lang weiter konisch ausgeführt ist, steht bei Dehnung des Gehäuse dem mit der elastischen Masse umgebenen Monolithkörper genügend Raum zum neuerlichen Verspannen zur Verfügung.

Im allgemeinen wird man das Gehäuse um mindestens 5$ der Monolithlängfe länger als den Monolithen ausbilden.

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Eine besonders befriedigende konstruktive Lösung besteht darin, daß der Monolith in Abgasströmungsrichtung, vorzugsweise entsprechend der Konizität des Gehäuses,verjüngt ist.

Nach einer ebenfalls zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein zylindrischer, von einer konischen elastischen Masse mit zylindrischer Innenbohrung umgebener Monolith vorgesehen. Hierbei wird eine besondere Betriebssicherheit erreicht, wenn die Haftung zwischen dem keramischen Monolithen und der elastischen Masse wesentlich größer ist als die Haftung des elastischen Formkörpers im metallischen Gehäuse oder wenn der keramische Monolith mit der elastischen Masse verklebt wird.

Die elastische Masse braucht nicht mehr aus weicher Stein-, Asbest- oder Glaswolle oder aus Drahtgestrick zu bestehen. Vielmehr können stark verdichtete Qualitäten, wie z.B. mechanisch vorgeformte und verdichtete Fiberfrax-Pakete von hoher Dauerstandsfestigkeit auch bei hoher Temperatur benutzt werden. Die Wirkung dieser Formkörper kann sich darauf beschränken, Fahrzeugerschütterungen vom keramischen Körper fernzuhalten, Fertigungsungenauigkeiten auszugleichen und eine direkte' Berührung zwischen metallischem Gehäuse und Keramik zu verhindern.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, einen solchen gepreßten Formkörper mit dem Monolithen zu verkleben. Schließlich kann es, um den konischen Inneneinsatz, bestehend aus Monolith und elastischem Formkörper, gegen Herauswandern aus dem Gehäuse zu sichern, zweckmäßig sein, vor der stromaufwärtigen Stirnseite der elastischen Masse ein am Gehäusemantel befestigtes Halteblech anzuordnen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung weiter erläutert.

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Es zeigen:

Figur 1 eine erf indungsgemäße Vorrichtung mit konischem Monolithen;

Figur 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zylindrischem Monolithen;

Figur 3 die Anordnung eines Halteblechs an der elastischen Masse.

Gemäß Figur 1 wird in dem konischen Gehäuse 1 ein konischer Monolith 2 unter Zwischenlage eines elastischen Formkörpers gleichbleibender Wandstärke 3 gehalten.

Gemäß Figur 2 wird ein zylindrischer Monolith 5 von einem konischen elastischen Formkörper mit zylindrischer Innenbohrung 4 betriebssicher in einem metallischen konischen Gehäuse 1 gehalten. An der stromaufwärtigen Stirnseite der elastischen Masse ist ein am Gehäusemantel befestigtes Halteblech 6 angeordnet. Das Halteblech ist, wie aus Figur 3 hervorgeht, am Gehäuse 1 durch Schweißung befestigt.

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Claims

Patentansprüche

1. Abgasreinigungsvorrichtung mit erschütterungsfreier Monolithkatalysator-Lagerung, insbesondere für die Reinigung der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen, aus einem Gehäuse vorzugsweise kreisförmigen Querschnitts mit stirnseitem Abgaseintritt und -austritt und einem im Gehäuse von einer ihn umgreifenden und unter Pressung am Gehäusemantel anliegenden elastischen Masse gehaltenen Katalysatormonolithen, dadurch gekennzeichnet, daß der Monolith in einem in Strömungsrichtung des Abgases mit einer Konizität von ca. 2-6° verjüngten Gehäuse von größerer Länge als die Monolithlänge angeordnet ist.

2. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse um mindestens 9$ der Monolithlänge länger als der Monolith ist.

3. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Monolith in Abgasströmungsrichtung, vorzugsweise entsprechend der Konizität des Gehäuses, verjüngt ist.

4. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, .. gekennzeichnet durch einen zylindrischen, von einer konischen elastischen Masse mit zylindrischer Innenbohrung umgebenen Monolithen.

5. Abgasreinigungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, als elastische Masse ein gepreßter Formkörper, z.B. ein verdichtetes Piberfrax-Paket, verwendet wird.

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6. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gepreßte Formkörper mit dem Monolithen verklebt ist.

7. Abgas reinigungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß vor der stromaufwärtigen Stirnseite der elastischen Masse ein am Gehäusemantel befestigtes Halteblech angeordnet ist.

PL/Dr.Er-IS
8.6.1973
3126 KY

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