DE2400443A1 - Vorrichtung zum reinigen der abgase von brennkraftmaschinen - Google Patents

Vorrichtung zum reinigen der abgase von brennkraftmaschinen

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Description

  • Vorrichtunz zum Reinien der AbRase von Brennkraftmas¢hinon Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Reinigen der Abgase von Brennkraftmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen zum Antrieb von Kraftfahrzeugen, bei der ein zylindrischer, einteiliger, vom Abgas axial durchströmter Katalysatorträger über ein ihn engumgebendes, federndes Drahtgestrick, sowie eine Umhüllung aus unbrennbarem Fasermaterial insbesondere sog. Fiberfrax-Material, gegen die Innenwand eines ihn aufnehmenden, zylindrischen Gehäuses mit angeschbssenen kegelxtofförmigen Anschlußtrichters abgestützt ist.
  • Für die Abgasreinigung von Brennkraftmasohinen zum Antrieb von Kraftfahrzeugen werden in Gehäusen des Auspuffsystems angeordnete Katalysatoren verwendet, die auf von Abgas durch strömbaren Katalysatorträgern großer Oberfläche aufgebracht sind. Die Katalysatorträger bilden hierbei ein dünnwandiges Gerippe von winzigen Strömungskanälen für das Abgas und bestehen im allgemeinen aus einem feuerfesten, sehr spröden Kergmikmaterial, bei dem bereits verhältnismäßig geringe Erschütterungen oder Drücke ausreichen, um den Katalysatorträger stellenweise abbröckeln zu lassen. Dieses stellenweise Abbröckeln des Katalysatorträgers führt allmählich zu einem lockeren Sitz des Katalysatorträgers innerhalb des ihm zugeordneten Gehäuses, wodurch dieser infolge der laufenden Erschütterungen beim Betrieb des Kraftfahrzeuges dann umso schneller -weiter zerstört wird. Um unter diesen Umstanden eine vorzeitige Zerstörung eines im Auspuffsystem eines Kraftfahrzeuges angeordneten Katalysatorträgers zu vermeiden, muß dieser nicht nur möglichst erschütterungsfrei in dem ihm zugeordneten Gehäuse gelagert werden, sondern mußvielmehr eine Lagerung des Katalysatorträgers innerhalb des Gehäuses geschaffen werden, welche den Katalysatorträger bei möglichst gleichmäßiger Kraftverteilung federnd elastisch und frei von Spannungen im Gehäuse hält.
  • Zu diesem Zweck ist es bekannt (D-AS 1 476 507), den Katalysatorträger mit einer festen Schutzhülle zu umgeben, und den derart eingefaßten Katalysatorträger über ein federndes gewelltes Teil, welches den Katalysatorträger eng umgibt, z.B. in Form eines Drahtgestricks gegen die Innenseite der Gehäuseumfangswand abzustützen. Diese bekannte Art der Abstützung ist verhältnismäßig starr und erschwert die Montage des Katalysatorträgers, da sich das Drahtgestrick beim Eindringen des Katalysatorträgers in das zylindrische Gehäuse in dem schmalen Ringspalt zwischen der Außenfläche des Katalysatorträgers und dem Gehäuse sperrt, wodurch es zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Drahtgeflechtes und damit zu einer ungleichmäßigen Lagerung des Katalysatorträgers in seinem Gehäuse kommen kann.
  • Darüberhinaus ist eine Lagerung für einen Katalysatorträger in einem Gehäuse bekannt (DT-AS 2 213 540), bei der der Katalysatorträger von einer aus einer durch ein festes Drahtgeflecht gebildeten Armierung und dicken Schichten aus faserigen Bestandteilen und einem Bindemittel gebildeten, festen und kompakten Schutzhülle umgeben und an seinen gegenüberliegenden Stirnseiten fest und unbeweglich zwischen radial nach innen vorspringenden Flanschen des Gehäuses eingespannt ist. Ganz abgesehen davon, daß die Aufbringung einer solchen aus mehreren Schichten vus Mineralfasern und Bindemittel sowie einer zwischen diese eingeschalteten Armierung aus Stahldrahtmatterl oder verflochtenen Stahldrähten gebildeten, festen Rille liir den Katalysatorträger mit einem sehr hohen Herstellungsaufwlnd verbunden ist, ist eine solche Umhiillung nicht in der Wange, die aus den unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des Gehäuses und des Katalysatorträgers resultierenden VersTannungen sowohl in axialer als auch in radialer Richtung vollständig aufzufangen. Darüberhinaus ergeben sich besondere Schwierigkeiten dadurch, daß eine hohe Paßgenauigkeit ;zwischen dem mit einer festen, kompakten Schutzhülle versehenen Katalysatorträger und dem diesen aufnehmenden Gehäuse bzw. der in diesem Gehäuse angeordneten Halteflansche eingehalten werden muß.
  • Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung für einen Katalysatorträger in einem Gehäuse zu schaffen, über welche der Katalysatorträger bei gleichmäßiger Kraftverteilung spannungs- und erschütterungsfrei im Gehäuse gehalten ist und die darüberhinaus so ausgebildet ist, daß eine einfache und rasche Montage des Katalysatorträgers im -Gehäuse möglich ist, ohne daß dabei Verschiebunsn in der Kraftverteilung oder Beschädigungen des Katalysatorträgers verursacht werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Katalysatorträger im Bereich seiner beiden senkrecht zur Abgasströmungsrichtung gerichteten Stirnseiten mittels jeweils einer eng an seinem Außenumfang anliegenden Umwickelung aus einem Welldrahtgestrick sowohl in axialer als auch in radialer Richtung unter Federvorspannung elastisch gegen im Winkel zueinander angeordnete Wandunginnenseiten des Gehäuses abgestützt ist0 Eine besonders einfache Art, den Katalysatorträger auch in axialer Richtung unter Federvorspannung elastisch gegen die stirnseitigen Innenwandungen des Gehäuses abzustützen, wird dadurch erreicht, daß die Welldrahtgestrickumwickelungen des Katalysatorträgers über seine beiden Stirnseiten wenigstens um den Betrag ihrer eigenen Dicke vorstehen, so daß sie bei in das Gehäuse eingesetztem Katalysatorträger eine Abstiitzung der Stirnseiten des Katalysatorträgers gegen die Innenflächen der r;ehRusestirnseiten bilden.
  • Während bei den bekannten Katalysatorabstiitzungen iiber Drahtgestricke das Drahtgestrick j eweils nur die zur Durchströmungsrichtung parallele Umfangsfläche des Katalysatorträgers übergreift und der Katalysatorträger im übrigen durch Vermittlung starrer radial nach innen gerichteter Flansche in axialer Richtung im Gehäuse fixiert ist, wobei eine ausreichend elastische Lagerung des Katalysators in axialer Richtung nicht im wünschenswerten Umfang erreicht werden kann, ist durch die erfindungsgemäße Katalysatorträgerb gerung auch eine federnd elastische Abstützung des Katalysatorträgers in axialer Richtung gewährleistet. Die erfindungsgemäße Katalysator-Trägerlagerung ist dariiberhinaus auch diagonal zum Katalysatorträger federnd elastisch, so daß dieser in jeder Richtung sowohl von Erschütterungs- als auch Spannungsbeanspruchungen frei gehalten ist.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird flir die federnd elastische Abstützung des Katalysatorträgers in seinem Gehäuse eine Umwickelung aus Zuschnitten einer Edelstahl-Runddrahtgestrickmatte mit V-förmig gerichteter Wellung verwendet, wodurch zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Welldrahtgestrickes führende Verschiebungen bei der Montage des Katalysatorträgers vermieden werden. Besonders vorteilhaft ist es dabei die Drahtgestrickumwickelungen in Doppellagen auf den Katalysatortrager aufzubringen, wobei die Doppellagen durch Umschlagen eines entsprechend langen W-elldrahtgestrick-Mattenzuschnittes gebildet und die V-förmigen Wellungen beider Gestricklagen zueinander gegenläufig gerichtet sind. Um besondere Haltemittel zum Verschließen der Welldrahtgestrickumwickelungen des Katalysatorträgers einzusparen, sind die Welldrahtgestrick-Mattenzuschnitte in bezug auf ihre Länge jeweils unsymetrisch umgeschlagen und bildet das überragende Ende der ersten Mattenlage ein Haltemittel zum Verschließen der Umwickelung des Katal;losatorträgers .
  • Eine ausreichende Federvorspannung der Welldrahtf2estrick-Umwickelungen bei im Gehäuse montierten Katalysatortrv er wird dadurch sichergestel lt;, daß die Dicke des Welldrahtgestricker im unbelastzeten Zustand ein gewisses lbermaß gegenüber der lichten Weite des Ringraumes zwischen dem Kntalysatorträger und dem ihn aufnehmenden Gehäuse aufweist.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Verwirklichungsform der erfindung ist die Breite der beiden Welldrahtgestrick-Umwickelungen des Katalysatorträgers jeweils geringer als dessen halbe Länge und ist insbesondere zwischen den bei(1en Welldrahtgestrick-Umwickelungen eine den Ringraum zwischen dem Katalysatorträger und dem Gehäuse gasdicht verschließende Ringdichtung oder dgl. angeordnet. Die im Bereich seiner Langsmitte angeordnote, den Ringraum zwischen dem Katalysstorträger und dem ihn aufnehmenden Gehäuse ausfiillende gasdichte Ringdichtung ist dabei zweckmäßigerweise durch eine an sich bekannte Umhüllung aus unbrennbarem Fasermaterial, insbesondere einem sog. Fiberfax-Material gebildet.
  • Bei einer allen Anforderungen an eine optimale erschiitterungs-und spannungsfreie Lagerung des Katalysatorträgers in dem ihn aufnehmenden Gehäuse ist der Katalysatorträger im Bereich seiner beiden Stirnseiten jeweils mit einer etwa ein Viertel bis ein Drittel seiner Länge übergreifenden, doppellagigen Welldrahtgestrick-Umwickelung und im Bereich zwischen diesen beiden Umwickelungen mit einer den Ringraum zum Gehäuse hin ausfiillenden Umhüllung aus unbrennbarem Fasermaterial, insbesondere sog. Fiberfax-Material versehen und sind die die Stirnseiten des Katalysatorträgers um einen gewissen Betrag überragenden Welldrahtgestrick-Umwickelungen bei in das Gehäuse eingesetzten Katalysatorträger nach innen abgewinkelt, in der Weise, daß sie unter Federvorspannung an den Gehäusestirnseiten bzw. an den an das Gehäuse anschließenden Bereichen der Anschlußtrichter anliegen.
  • Zur Vereinfachung der Montage des Katalysatorträgers im Gehäuse ist dieses zweckmäßigerweise wenigstens zweiteilig ausgebildet und wird eine der Gehäusestirnseiten bzw. einer der an das Gehäuse anschließenden Anschlußtrichter nach dem Einfugen des Katalysatorträgers samt seiner federnd elastischen Abstützung in das Gehäuse mittels Schweißung am Gehäusekörper befestigt.
  • Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beispielsbeschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im einzelnen beschrieben. In der Zeichnung zeigt die Figur 1 einen Schnitt durch Gehäuse und Katalysatorträger in einer zur Strömungsrichtung parallelen Ebene; Figur 2 einen Schnitt durch Figur 1 entlang der Linie II-II in Figur 1; Figur 3 eine mehr oder minder schematische Draufsicht auf einen Welldrahtgestrick-Mattenzuschnitt in gestreckter Lage; Figur 4 eine Seitenansicht eines umgeschlagenen, zweilagigen Welldrahtgestrick-Mattenzuschnittes.
  • In einem aus zwei spiegelbildlichen Halbschalen gebildeten zylindrischen Gehäuse 1, an welches über einteilig an ihm ausgebildete Anschlußstutzen 2 und 3 Rohrleitungsabschnitte 4 und 5 des Auspuffsystemes eines Kraftfahrzeuges angeschlossen sind ist ein zylindrischer, axialer Richtung durchströmter Katalysatorträger 6 angeordnet, welcher feine, mit Katalysatormaterial beschichtete Kanäle 7 aufweist. Gegenüber dem Gehäuse 1 weist der Katalysatorträger 6 ein gewisses Untermaß auf, so daß einerseits zwischen seinem Außenumfang und der Innenfläche des Gehäuses 1 ein freier Ringraum und andererseits zwischen den Stirnseiten 8 und 9 des Katalysatorträgers und den in bezug auf das Gehäuse nach innen abgewinkelten Anschlußbereichen 10 und 11 der Anschlußstutzen 2 und 3 Jeweils ein Spaltraum 12 und 13 verbleibt. Ii Bereich seiner beiden Stirnseiten 8 und 9 ist der Katalysatorträger 6 jeweils von einer Welldrahtgestrick-Umwickelung 14 bzw.15 umgeben, welche die jeweilige Stirnseite 12 bzw.
  • 13 des Katalysatorträgers 6 in axialer Richtung um einen gewissen Betrag überragt. Die Welldrahtgestrick-Umwickelungen 14 und 15 übergreifen jeweils etwa ein Drittel der Gesamtlänge des Katalysatorträgers 6 und bestehen aus Zuschnitten einer Edelstahl-Runddrahtgestrickmatte mit, wie insbesondere aus der Darstellung der Figur 3 ersichtlich, V-förmig gerichteter Wellung 16. Zur Bildung einer Doppellagigen-Welldrahtgestrick-Umwickelung 14 bzw. 15 des Katalysatorträgers 6 ist der aus. Figur 3 ersichtliche Welldrahtgestrick-Mattenzuschnitt wie in Figur 4 gezeigt, vor dem Aufwickeln auf den Katalysatorträger 6 in bezug auf seine Länge unsymetrisch umgeschlagen und dient das infolge des unsymetrischen Umschlages verbleibende freie Ende 17 der ersten Gestricklage, wie aus der Figur 2 ersichtlich, zum Verschliessen der Welldrahtgestrick-Umwickelung 14 bzw. 15 des Katalysatorträgers 6. Durch das Umschlagen des einstückigen Welldrahtgestrick-Mattenzuschnittes wird gleichzeitig erreicht, daß die V-förmige Wellung in den beiden übereinander liegenden Gestricklagen einer Umwickelung 15 bzw.14 gegenläufig gerichtet ist. Gegenüber der lichten Weite des Gehäuses 1 weist der Außenumfang der Umwickelungen 14 bzw. 15 ein gewisses Übermaß auf, derart, daß der Katalysatorträger 6 im montierten Zustand über die Umwickelungen 14 bzw. 15 in radialer Richtung mit einer gewissen Federvorspannung im Gehäuse 1 gehalten ist. Die die Stirnseiten 8 und 9 des Katalysatorträgers 6 axial überragenden Abschnitte 18 und 19 der Welldrahtgestrick-Umwickelungen 14 rl- und 15 sind entlang der Stirnseiten 8 und 9 des Katalysatorträgers 6 nach innen abgewinkelt und greifen in die Spalträume 12 und 13 zwischen den Stirnseiten 8 und 9 des Katalysatorträgers 6 und den Abwinkelungen 10 und 11 des Gehäuses 1 im Anschlußbereich der Anschlußstutzen 2 und 3 ein, in der Weise, daß der Katalysatorträger 6 über die abgewinkelten Abschnitte 18 und 19 der Umwickelungen 14 und 15 auch in axialer Richtung mit einer Federvorspannung elastisch nachgiebig im Gehäuse 1 gehalten ist. In seinem in bezug auf seine Länge mittleren Abschnitt ist der Katalysatorträger 6 mit einer Umhüllung 20 aus unbrennbarem Fasermaterial, insbesondere sog. Fiberfrax-Material umgeben, wobei die Dicke der Umhüllung 20 der Breite des vom Außenumfang des Katalysatorkörpers 6 einerseits und vom Innenumfang des Gehäuses 1 andererseits begrenzten Ringraumes entspricht, so daß dieser Ringraum durch die Umhüllung 20 gasdicht verschlossen ist und die Abgase zur Durchströmung des Katalysatorträgers 6 gezwungen sind.

Claims (12)

P A T E N T A N S P R U C H E
1) Vorrichtung zum Reinigen der Abgase von Brennkraftmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen zum Antrieb von Kraftfahrzeugen, bei der ein zylindrischer, einteiliger vom Abgas axial durchströmter Katalysatorträger über ein ihn eng umgebendes, federndes Drahtgestrick, sowie eine Umhüllung aus unbrennbarem Fasermaterial, insbesondere sog. Fiberfaxmaterial gegen die Innenwand eines ihn aufnehmenden, zylindrischen Gehäuses mit angeschlossenen kegelstumpfförmigen Anschlußtrichtern abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorträger(6)im Bereich seiner beiden senkrecht zur Strömungsrichtung der Abgase gerichteten Stirnseiten(8 und 9)mittels åeweils eng an seinem Außenumfang- anliegenden Umwickelung (14,15) aus einem Welldrahtgestrick, sowohl in axialer als auch in radialer Richtung unter Federvorspannung elastisch gegen die Innenflächen im Winkel zueinander angeordneter Wandungen des Gehäuses(1) abgestützt ist.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich seiner beiden Stirnseiten (8,9) angeordneten Welldrahtgestrick-Umwickelungen (14,15) des Katalysatorträgers (6) über dessen Stirnseiten (8 und 9) Jeweils wenigstens um den Betrag ihrer eigenen Dicke vorstehen.
3) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß für die federnd elastische Abstützung des Katalysatorträgers (6) im Gehäuse (1) Umwickelungen (14w15) aus einer Edelstahl-Runddrahtgestrickrnatte mit V-förmig gerichteter Wellung (16) verwendet werden.
4) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch geinnzeichnetv daß die Welldrahtgestrick-Umwickelungen (14,15) in Doppellagen auf den Katalysatorträger (6) autgebracht sind, wobei die Doppellage durch Umschlagen eines entsprechend langen Welldrahtgestrick-Mattenzuschnittes gebildet ist und beide Gestricklagen gegenläufig gerichtete Wellungen (16) aufweisen.
5) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Welldrahtgestrick-Mattenzuschnitte in bezug auf ihre Länge jeweils unsymetrisch umgeschlagen sind und das überragende Ende (17) der ersten Mattenlage ein Haltemittel zum Verschließen der Umwickelung (14, bzw.15) des Katalysatorträgers (6) bildet.
6) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Dicke des Welldrahtgestrickes für die Umwickelung des Katalysatorträgers (6) gegenüber der lichten Weite des Ringraumes zwischen dem Katalysatorträgeraußenumfang und dem Gehäuseinnenumfang ein Übermaß aufweist, derart, daß der Katalysatorträger (6) unter einer Federvorspannung des Welldrahtgestrickes im Gehäuse (1) gehalten ist.
7) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die Breite der beiden Welldrahtgestrickumwickelungen (14,15) des Katalysatorträgers (6) jeweils geringer ist als dessen halbe Länge.
8) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Welldrahtgestrick-Umwickelun.
gen (14,15) des Katalysatorträgers (6) eine den Ringraum zwischen dem Katalysatorträgeraußenumfang und dem Gehäueeinnenumfang gasdicht verschließende Ringdichtung oder dgl. angeordnet ist.
9) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet1 daß der Katalysatorträger (6) im Bereich seiner Längsmitte von einer den Ringraum zwischen seinem AuBenumfang und dem Gehäuseinnenumiang ausfüllenden gasdichten Umhüllung (20) aus unbrennbarem Fasermaterial, insbesondere sog. Fiberfrax-Material umgeben ist.
10) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorträger (6) im Bereich seiner beiden Stirnseiten (8)und (9) jeweils mit einer etwa ein Viertel bis ein Drittel seiner Länge übergreifenden Welldrahtgeflecht-Umwickelung (14,15) und im Bereich zwischen den beiden Welldrahtgeflecht-Umwickelungen (14,15) mit einer den Ringraum zwischen seinem Aussenumfang und dem Gehäuseinnenumfang ausfüllenden Umhüllung (20) aus unbrennbarem Fasermaterial, insbesondere sog.Fiberfrax-Material versehen ist.
11) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeich net, daß die die Stirnseiten (8 u.9) des Katalysatorträgers (6) überragenden Abschnitte (18,19) der Welldrahtgestrick-Umwickelungen (14,15) bei in das Gehäuse (1) eingesetzem Katalysatorträger (6) nach innen abgewinkelt sind unddiesen unter Federrorspannung gegen die Innenflächen der Gehäusestirnseiten bzw. an den an das Gehäuse (1) anschließenden Bereichen (10 und 11) der Anschlußtrichter (2 u.3) anliegen.
12) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeich net, daß bei einem rohrförmigen Gehäusekörper eine der Gehäusestirnseiten bzw. einer der an das Gehäuse (1) anschließenden Anschlußtrichters (2 bzw.5) nach dem Einfügen des Katalysatorträgers (6) samt seiner federnd elastischen Abstützung (14,15) in das Gehäuse (1) mittels Schweißung am Gehäusekörper (1) befestigt ist.
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