DE2407263A1

DE2407263A1 - Einrichtung zur katalytischen abgasreinigung

Info

Publication number: DE2407263A1
Application number: DE19742407263
Authority: DE
Inventors: Hermann Krueger
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1974-02-15
Filing date: 1974-02-15
Publication date: 1975-09-18

Description

Einrichtung zur katalytischen Abgasreinigung Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur katalytischen Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen , insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einem in einer Abgasleitung der Brernnkraftmaschine eingeschalteten Gehäuse, in dem ein monolithischer Xatalysator-Trägerkörper mittels einer elastischen Zwischenlage kraftschlüssig gehalten ist und das in Abgasströmungsrichtung gesehen vor und hinter dem Trägerkörper einen die Gehäusewand gegen die Abgaswärme schützenden Wärmeschirm aufweist, der durch einen parallel und mit Abstand zu der Gehäusewand angeordneten, rohrförmigen Einsatz mit einem an dem dem Trägerkörper zugewandten Ende radial umgebogenen, ringförmigen Bund gebildet ist, nach Patent Nr. ........
(Patentanmeldung P 23 14 465(2).
Bei der Ausführung nach dem Hauptpatent dient der vor und hinter dem Trägerkörper angeordnete Wärmeschirm dazu, die Wandungen des Katalysatorgehäuses im Bereich vor und hinter dem Trägerkörper gegen die Abgaswärme zu schützen, um so eine übermäßige Wärmeausdehnung des Gehäuses, insbesondere in dem zylindrischen, den monolithischen Trägerkörper haltenden Bereich zu verhindern. Es war nämlich festgestellt worden, daß ohne einen derartigen Wärme schirm infolge der direkten Umspülung der Gehäusewandungen durch das heiße Abgas diese auf erhebliche Temperaturen aufgeheizt wurden, wobei durch Wärmeleitung auch den Bereichen des Eatalysatorgehäuses Wärme zugeführt wurde, die nicht direkt mit der Gasströmung in Berührung kamen. So wurde im Bereich der Trägerkörperhalterung eine sich über die axiale Länge des Gehäuses verändernde Temperaturverti lung ermittelt, nach der im vorderen Bereich des den Trägerkörper haltenden Gehäuseteils die höchsten Temperaturen auftraten, die dann in Richtung auf den mittleren Bereich fielen, um schließlich zum Ende des Trägerkörpers hin wieder anzusteigen. Als Folge dieser Temperaturverteilung ergab sich eine unterschiedliche Wärmeausdehnung des Gehäuses im Bereich des Trägerkörpers, und zwar dehnt stich das Gehäuse an beiden Endseiten des Trägerkörpers etwa trichterförmig aus,so daß sich der Bereich, in dem der monolithische Trägerkörper unter vorgegebener Spannung gehalten wurde, wesentlich verkleinerte. Diese Verhältnisse, die in Verbindung mit den beim Motorbetrieb entstehenden Resonanzschwingungen ein Losrütteln des Trägerkörpers und die Gefahr des Ausfalls des Konverters zur Folge haben könnten, wurden durch den Wärmeschirm gemäß dem Hauptpatent vermieden. Dieser bestand aus einem rohrförmigen Einsatz, der vor und hinter dem Trägerkörper am einström- bzw. abströmseitigen Ende des Katalysatorgehäuses befestigt war und im wesentlichen parallel und mit Abstand zu der Gehäusewand in Richtung auf den Trägerkörper zu verlief.
Gemäß einer Ausführungsform des Eauntpatentes sollte der rohrförmige Einsatz an seinem dem Trägerkörper zugewandten Ende'eine radial umgebogenen ringförmigen Bund auSweisen, der beispielsweise auch zur axialen Halterung des Trägerkörpers herangezogen werden konnte.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist nun darin zu sehen, die katålytische Abgasreinigungs-Einrichtung gemäß dem Eauptpatent weiterzubilden und eine verbesserte Halterung des empfindlichen Katalysator-Trägerkörpers in dem Gehäuse zu schaffen. Dabei soll die Halterung, die bisher durch die die Umfangsfläche des Trägerkörpers umgebende, unter radialer Vorspannung stehende elastische Fasermatte erfolgt, auch in axialer Richtung unterstützt werden.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß zwischen dem ringförmigen Bund des rohrförmigen Wärmeschirm-Einsatzes und der Stirnfläche des Katalysator-Trägerkörpers eine federnde Zwischenlage angeordnet ist. Diese Zwischenlage kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung aus einer federnd gewellten Ringscheibe bestehen.
Der mit dieser Weiterbildung des Hauptpatentes erreichbare Vorteil besteht im wesentlichen darin, daß nunmehr auch eine zusätzliche, in radialer Richtung wirkende, elastisch nachgiebige Halterung des empfindlichen Katalysator-Trägerkörpers in einfacher und kostensparender Weise möglich wird.
In der Zeichnung ist in einem Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungseinrichtung gezeigt, das im folgenden näher erläutert wird. Dabei ist mit 1 ein Konverter mit beispielsweise kreisförmigem Querschnitt gezeigt, dessen Gehäuse aus einem zylindrischen Mittelteil 2 zur Aufnahme eines von einer elastischen, beispielsweise aus einem keramischen Fasermaterial bestehenden, unter radialer Vorspannung stehenden Zwischenlage 4 umgebenen monolithischen Trägerkörpers 3 sowie aus Übergangs stücken 5 und 6 am ein- bzwO abströmseitigen Ende besteht. An den Stirnseiten des Gehäuses sind jeweils Flansche 7 vorgesehen, mittels derer der Konverter 1 in eine hier nicht weiter gezeigten Abgasleitung einer Bremraftmaschine eingeschalt-et werden kann. Die Übergangsstücke 5 und 6 stellen dabei die Verbindung zwischen den in dem hier gezeigten Beispiel exzentrisch zum Katalysatorkörper angeordneten Ein- und Abströmquerschnitten 8 und dem zylindrischen Ilittelteil 2 des Konverters her und sind an ihren stirnseitigen Kragen 9 mit dem rJylindrischen Mittelteil 2, beispielsweise durch eine Verschweißung, verbunden.
In der durch die Pfeile 16 angedeuteten Abgasströmungsrichtung gesehen vor und hinter dem Trägerkörper 3 weist das Katalysatorgebrause im Bereich der Ubergangsstücke 5 und 6 rohrförmige Einsätze 10 auf, die mit ihren dem Trägerkörper 3 abgewendeten Enden 11 an den Ein- bzw. Abströmquerschnitten 8 der Ubergangsstücke 5 und 6 befestigt sind. Diese Einsätze, die beispielsweise aus Blech oder gepreßtem Isoliermaterial bestehen können, verlaufen etwa parallel und im Abstand zu der Gehäusewand der Ubergangsstücke und schlie-Ben dieser gegenüber einen Zwischenraum 13 ein, in dem im wesentlichen ruhendes Abgas vorhanden ist.
Die rohrförmigen Einsätze 10 verhindern auf diese Weise, daß das heiße, den Konverter 1 durchströmende Abgas direkt mit den Wänden des Gehäuses in Berührung kommt und verhindern außerdem eine Wärmestrahlung von dem Abgas zu den Gehäusewänden. Dadurch erfolgt nur eine verhältnismäßig geringe Aufheizung des Gehäuses, die insbesondere im Bereich des zylindrischen, den Trägerkörper 3 mittels der elastischen Zwischenlage 4 haltenden Gehäuseteils 2 zulässige Werte nicht überschreitet.
An den dem Katalysatorkörper 3 zugewandten Stirnseiten weisen die Einsätze 10 radial umgebogene, ringförmige Bünde 12 auf. Zwischen diesen und den Stirnflächen des Katalysatorkörpers 3 verbleibt dabei ein Zwischenraum, in dem eine federnde Zwischenlage, in dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel eine federnd gewellte Ringscheibe 14, eingebracht ist. Zwischen der federnden Ringscheibe 14 und den Katalysatorkörper 3 ist noch eine ringförmige Unterlegscheibe 15 angeordnet, die die von der federnden Ringscheibe auf den Katalysatorkörper ausgeübte Kraft auf den gesamten Raniquerschnitt des Katalysatorkörpers 3 gleichmäßig verteilt. Dadurch wird auch eine Beschädigung, etwa infolge der nur örtlich den Katalysatorkörper berührenden gewellten Ringscheibe vermieden.
Durch diese federnden Zwischeniagen zwischen den rohrförmigen Einsätzen 10 und den Stirnseiten des Katalysatorkörpers 7, die in dem in der Zeichnung gezeigten Einbauzastand axial vorgespannt sind, wird eine auch in axialer Richtung elastisch nachgiebige Halterung des Katalysator-Trägerkörpers erreicht, die axiale Wärmedehnungsunterschiede auszugleichen in der Lage ist und insbesondere auch bei Nachlassen der radialen Einspannung des Katalysator-Trägerkörpers noch dessen sicheren Festsitz in dem Gehäuse gewährleistet.

Claims

ANSPRÜCHE

1. Einrichtung zur katalytischen Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit einem in einer Abgasleitung der Brennnraftmaschine eingeschalteten Gehäuse, in dem ein monolithischer Katalysator-Trägerkörper mittels einer elastischen Zwischenlage kraftschlüssig gehalten ist und das in Abgasströmungsrichtung gesehen vor und hinter dem Urägerkörper einen die Gehäusewand gegen die Abgaswärme schützenden Wärmeschirm aufweist, der durch einen parallel und mit Abstand zu der Gehäusewand angeordneten, rohrförmigen Einsatz mit einem an dem dem Trägerkörper zugewandten Ende radial umgebogenen, ringförmigen Bund gebildet ist, nach Patent Nr ......... (Patentanmeldung P 23 14 465.2), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ringfürmigen Bund (12) des rohrförmigen Einsatzes (10) und der Stirnfläche des Katalysator-Trägerkörpers (3) eine federnde Zwischenlage (14) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichmet, daß die Zwischenlage durch eine federnd gewellte Ringscheibe (14) gebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der federnden Ringscheibe (14) an der Stirnseite des Ka-talysator-Trägerkörpers (3) eine ebene, ringförmige Unterlegscheibe (15) untergelegt ist.