DE2412863A1

DE2412863A1 - Elastische halterung eines katalysators

Info

Publication number: DE2412863A1
Application number: DE19742412863
Authority: DE
Inventors: Gerhard Gaysert
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 1973-04-18
Filing date: 1974-03-18
Publication date: 1974-10-31
Also published as: SE404066B; JPS5029922A; FR2226557A1; IT1007875B; AT332685B; GB1460799A; DE2412863C2; FR2226557B1; ATA345473A

Description

J. Eberspächer ₇₃ Esslingen/Neckar, 28.3.I₉₇₃

Eberspächerstr_o 24

Elastische Halterung eines Katalysators.

Die Erfindung betrifft eine elastische Halterung eines keramischen Wabenkatalysators in einem vom Abgas einer Brennkraftmaschine durchströmten Gehäuse.

Es ist bekannt, daß die Abgase von Brennkraftmaschinen gesundheitsschädliche Stoffe enthalten. Hierzu zählen insbesondere das Kohlenmonoxyd CO, unverbrannte oder nur teilverbrannte Kohlenwasserstoffe 0_χ H_y sowie Stickoxyda FO. Diese Stoffe 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 zusammenhangenden Gerippe aus porösem keramsichem 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 Strömungskanalen mit nahezu konstantem Querschnittsverlauf. Ein derartiger keramischer Wabenkörper ist z. B. in der DOS 1 476 507 beschrieben. Diese bekannten Wabenkörper haben, verhältnismäßig geringe mechanische Festigkeit und sind gegenüber Beanspruchung aurch schnell wechselnde Temperaturen 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 Schwierigkeiten, sie wird vielfach als unmöglich bezeichnet. Versuche, den Wabenkörper mit einer Zwischenlage aus hochhitzebeständiger Keramikfaser im Metallgehäuse einzubetten,wurden ebenfalls durchgeführt, sie führten jedoch nicht zum Erfolg Die starke Pulsation der Motorabgase mit dynamischen Wechsel-4098U/0649
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drücken von mehreren zehntel Atmosphären zerstört in Zusammenwirkung mit den hohen Gastemperaturen von ca. 800° G oder noch mehr innerhalb weniger Betriebsstunden die Keramikfaser. Es sind daher zur Halterung der Wabenkörper schon verhältnismäßig komplizierte Konstruktionen bekannt worden. 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 keramischen monolithischen Wabenkatalysators in einem Gehäuse aufzuzeigen, mittels deren der Wabenkatalysator und die Halterung selbst vor vorzeitiger Zerstörung, z. B. durch das anblasende Abgas geschützt ist»

Diese Aufgabe wird erfind'ungsgemäß dadurch gelöst, daß das Halteelement zur Aufnahme sowohl der axialen als auch der radialen Spannungen ausgebildet ist und aus einem steifen Haltewinkel und einem mit diesem verbundenen Formteil derart an den Haltewinkel befestigt ist, daß zwischen beiden ein Hohlraum von annähernd kastenförmigem Profil entsteht. Dabei hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß das biegeweiche Formteil derart ausgebildet ist, daß eine die Kante des zu haltenden Wabenkatalysators umgreifende Anlegefläche entsteht.

Es hat sich gezeigt, daß. mit der gemäß der Erfindung ausgebildeten elastischen Halterung in besonders einfacher Weise eine sichere Halterung des Wabenkatalysators möglich ist. Durch die erfindungsgemäße, die Kante des Wabenkatalysators umgreifende Ausgestaltung wird außerdem verhindert, daß sich der Katalysator während des Betriebes in der Halterung lockert.

Es hat sich ferner als zweckmäßig erwiesen, daß erfindungsgemäß das biegeweiche Formteil nur an einer Seite mit dem Haltewinkel fest verbunden ist. Hierbei bildet die andere Seite des biegeweichen Formteils mit dem steifen Haltewinkel einen Schiebesitz, so daß in besonders wirkungsvoller Weise die Längenänderungen zwischen Gehäuse und Wabenkatalysator, aber auch die

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eine Verschiebung des Wabenkatalysators bewirkende Kräfte aufgefangen werden können.

Um die Elastizität der erfindungsgemäßen Halterung noch weiter zu verbessern, ist gemäß einer Weiterführung vorgesehen, daß in das biegeweiche Formteil mindestens eine Sicke in dem parallel zur Strömtingsrichtung vor dem Wabenkatalysator liegenden Teil eingeprägt ist· Durch diese Maßnahme kann, insbesondere in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Schiebesitz des !biegeweichen Teiles, eine größere Verschiebung des Wabenkatalysators elastisch aufgefangen werden.

Pur Anordnungen, bei denen eine geringere Elastizität erwünscht ist oder ein Abfangen größerer Kräfte, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der annähernd kastenförmige Hohlraum zwischen dem steifen Haltewinkel und dem biegeweichen Formteil.mit hitzebeständigen Material gefüllt. Hierzu eignet sich z.B. Keramikfaser.

Sowohl zur Verbesserung der Strömungsverhältnisse in den Katalysatoren als auch zum Schutz der elastichen Halterung ist gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ein das strömende heiße Abgas abschirmendes rohrförmiges Bauteil mit dem Gehäuse fest verbunden und parallel zur Gehäuselängsaehse verlaufend angeordnet. Zum Schutz des Wabenkatalysators endet dieses Abschirmrohr in einem entsprechenden Abstand von dem Wabenkatalysator. Eine weitere Verbesserung laßt sich schließlich noch dadurch erreichen, daß der steife Haltewinkel unteraxialer Vorspannung in dem Gehäuse angeordnet ist. Dadurch läßt sich eine Entspannung der elektrischen Halterung im Betriebszustand erreichen.

Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung sind anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert und beschrieben.

Der keramische monolithische Wabenkatalysator 1 soll in dem Gehäuse 7 befestigt werden. Dieses Gehäuse 7 ist ein Teil in der Ausführung einer Brennkraftmaschine.

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Der Anschluß an die Abgasleitung erfolgt über den kegelförmigen Abschnitt 12, des Gehäuses 7. Das Gehäuse 7 kann geteilt und mittels Planschen verbunden ausgebildet sein, um den Einbau des Wabenkatalysators 1 zu ermöglichen, jedoch sind auch andere Konstruktionen möglich. Die erfindungsgemäße, im folgenden beschriebene elastische Halterung kann beiden Seiten oder an nur einer Seite des Wabenkatalysators 1 angeordnet sein. Im letzteren Fall wird die erfindungsgemäße Halterung besonders günstig in der Abgasströmungsrichtung hinter dem Wabenkatalysator. 1 angeordnet.

Die erfindungsgemäße Halterung besteht aus einem steifen ringförmigen Haltewinkel 2, der mittels der Schweißnaht 16 mit dem Gehäuse 7 fest verbunden ist. An diesem Haltewinkel 2 ist an dem radial in das Gehäuse 7 ragenden Ende eine Abköpfung vorgesehen, um das biegeweiche Formteil 3 mittels der Schweißung 9 zu befestigen. An dem anderen an dem Gehäuse 7 entlanggeführten Schenkel des Haltewinkel 2 liegt das Endstück des Formteils 3 an und bildet einen Schiebesitz 10, so daß eine Beweglichkeit des Formteils 3 gewährt ist. Das Formteil 3 ist dabei derart ausgebildet, daß der mit dem kurzen Schenkel des Haltewinkels 2 über die Schweißung 9 fest verbundene Abschnitt zunächst parallel zu dem Gehäuse 7 geführt ist, daß er sodann in Richtung auf das Gehäuse 7 versetzt weitergeführt wird, so daß eine Anlegekante 13 für den Wabenkatalysator 1 entsteht. Das Formteil 3 wird sodann abgeköpft zu dem Schiebesitz 10 ausgebildet. Durch diese Formgebung entsteht zwischen dem Haltewinkel 2 und dem Formteil 3 ein Hohlraum 4 von kastenförmigem Profil. Dieser Hohlraum 4 kann bei Bedarf mit hitzebeständigem Material 6 gefüllt sein. Mit dieser Maßnahme läßt sich eine Änderung in der Elastizität der Halteeinrichtung bewirken«

Um die Elastizität weiter zu erhöhen ist in dem einen vor dem Wabenkatalysator 1 liegenden Teil des Formteiles 3 eine Sicke 5 eingeprägt. Diese Sicke 5 wirkt mit dem Schiebesitz 10 zusammen und nimmt die axialen Lageänderungen bzw. Spannungen des Wabenkatalysators 1 auf.

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Schließlich, ist noch, ausgehend von dem kegelförmigen Abschnitt 12 des Gehäuses 7 ein als Abschirmung gegen das Abgas wirkendes rohrförmigen Bauteil 8 mittels der Schweißung 11 angeordnet. Dieses Teil 8 ragt in Achsrichtung in das Gehäuse 7 und endet in einem solchen Abstand von der Abköpfung in den Formteil 2 zur Bildung der Anlegekante 13, daß gegenüber dieser Kante 13 ein Spalt 15 entsteht. Im Zusammengebauten Zustand liegt dieser Spalt 15 zwischen dem vorderen Rand des Bauteiles 8 und der Stirnseite des Wabenkatalysators 1. Diese Abschimung 8 schützt die erfindungsgemäße elastische Halterung insbesondere im radialen Schenkel des Haltewinkels 2 und den Abschnitt mit der Sicke 5 des Formteile 3 vor dem direkten Zutritt des das Gehäuse 7 durchströmenden Abgases.

Wie in der Zeichnung ferner dargestellt, ist der Raum zwischen dem Wabenkatalysator 1 und dem Gehäuse 7 mit einer Isolation 14, z. B. Keramikfaser oder Mineralwolle, ausgefüllt.

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Claims

1—-*r-r-TT~»TTVK *y Ί 202 J. Eberspächer 73 Esslingen/lfeckar 28. März 1973 Eberspächerstr. 24 Patentansprüche

1.) Elastische Halterung eines keramischen monolithischen-Wabenkatalysators in einem vom Abgas einer Brennkraftmaschine durchströmten Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement zur Aufnahme sowohl der axialen als auch der radialen Spannungen ausgebildet ist und aus einem steifen Haltewinkel (2) und einem mit diesem verbundenen lOrmteil (3) aus einem biegeweichen Material besteht, wobei das !Formteil (3) derart an den Haltewinkel (2) befestigt ist, daß zwischen beiden ein Hohlraum (4) von annähernd kastenförmigem Profil entsteht.

2.) Elastische Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das biegeweiche Formteil (3) derart ausgebildet ist, daß eine die Kante (13) des zu haltenden Wabenkatalysators umgreifende Anlegefläche entsteht.

3·) Elastische Halterung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das biegeweiche Pormteil (3) an nur einer Seite mit dem Haltewinkel (2) fest verbunden ist.

4·) Elastische Halterung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in das biegeweiche iOrmteil (3) mindestens eine Sicke (5) eingeprägt ist.

5.) Elastische Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (4) mit hitzebeständigem Material (6) ausgefüllt ist.

6.) Elastische Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der steife Haltewinkel (2) mit dem Katalysatorgehäuse (7) fest verbunden ist.

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7.) Elastische Halterung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein das biegeweiche lOrmteil (3) wenigstens teilweise in Richtung auf das strömende heiße Abgas abschirmendes rohrförmiges Bauteil (8) mit dem Gehäuse (7) fest verbunden und parallel zur Gehäuselängsachse verlaufend angeordnet ist.

8.) Elastische Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der starke Haltewinkel (2) unter axialer Torspannung in dem Gehäuse 67) angeordnet ist.

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