DE2655750A1 - Vorrichtung zur aufnahme von koernigen katalysatoren - Google Patents
Vorrichtung zur aufnahme von koernigen katalysatorenInfo
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Description
Hoechst Aktiengesellschaft
HOE 76/H 062
Vorrichtlang zur Aufnahme von körnigen Katalysatoren.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme von körnigen Katalysatoren für die Abgasentgiftung
von Verbrennungsmotoren, die aus einen; mit Endplatten
verschlossenen Gehäuse besteht, welches einen Gaseintrittsstutzen
und einen Gasaustrittsstutzen aufweist, und in welchem sich konzentrisch zum Gaseintrittsstutzen
ein gelochte Wandungen aufweisender, ringspaltförmiger Behälter befindet.
Es sind eine Reihe von Katalysatoren bekannt, welche die Schadstoffe in den Abgasen von Verbrennungsmotoren in
unschädliche Verbindungen zu überführen erlauben. Diese Katalysatoren worden in Form von Monolithen oder in
körniger Form, beispielsweise als Pellets oder Preßlinge, eingesetzt.
Die Katalysatoren sind wegen der am Verbrennungsmotor herrschenden Bedingungen in Bezug auf den Temperaturwechsel
und die mechanischen Erschütterungen starker Beanspruchung ausgesetzt. Körnige Katalysatoren werden
in metallische Behälter eingefüllt mit den Abgasen in Berührung gebracht, wobei die verschiedenen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten von metallischem Behälter und körnigem Katalysator zu berücksichtigen sind. Von besonderer
Bedeutung ist die unterschiedliche V/ärmeausdehnung von Behälter und Katalysator bei nahe dem Verbrennungsmotor
angeordneten Abgasentgiftungseinrichtungen
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mit Arbeitstemperaturen von 1OOO°C und mehr, da sich die
Katalysatorkörner wegen ihrer in Bezug auf den Behälter geringeren Wärmeausdehnung mit steigender Temperatur im
Behälter zunehmend frei bewegen können. Dadurch erleiden die Katalysatorkörner Abrieb, was zu Katalysatorverlust
und schließlich zur Funktionsunfähigkeit der Abgasentgiftungseinrichtung
führt.
Aus der US-PS 3 449 086 ist ein katalytischer Schalldämpfer
bekannt, welcher aus einem mit Endplatten versehenen Gehäuse besteht, wobei die Endplatten von Stutzen für den
Gaseintritt bzw. Gasaustritt durchdrungen sind. Im Gehäuse befindet sich ein ringspaltförmiger Behälter mit perforierten
Wänden zur Aufnahme von körnigem Katalysator. Die Innenwand des Behälters fluchtet- mit dem Gaseintrittsstutzen.
Der Behälter ist an der Endplatte der Gaseintrittsseite befestigt, während sein entgegengesetztes
Ende mit einer Abschlußscheibe verschlossen ist. Die Abschlußscheibe ist über Bolzen starr mit der Endplatte
an der Gasaustrittsseite verbunden.
Nachteilig ist bei der bekannten Vorrichtung die feste Verbindung des ringspaltförmigen Behälters mit den beiden
Endplatten des Gehäuses. Da während des Betriebes des katalytischen Schalldämpfers die perforierte! Wandungen
des ringspaltförmigen Behälters wesentlich höhere Temperaturen als das Gehäuse aufweisen, kommt es einerseits
wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnung der Metallteile zu Spannungen, welche zu Werkstoffverwerfung
oder Werkstoffbruch führen und andererseits wegen der Wärmeausdehnungsunterschiede zwischen dem Gehäuse und
dem Katalysator zu Hohlraumbildung in der Katalysatorschicht, wodurch Abrieb des Katalysators verursacht wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
zur Aufnahme von Katalysatoren für die Abgasentgiftung von Verbrennungsmotoren anzugeben, bei welcher
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einerseits Werkstoffzerstörung infolge von Wärmespannungen zwischen dem Gehäuse und dem perforierten, mit Katalysator
gefüllten Behälter verhindert wird und andererseits Hohlraumbildung in der Schicht des Katalysators und damit sein
Abrieb weitgehend vermieden werden.
Das wird erfindungsgeinäß dadurch erreicht, daß mindestens
ein stirnseitiges Ende des ringspaltförmigen Behälters im Bereich von mindestens einer Endplatte sowie die Seitenwand
des Behälters in Bezug auf den Gehäusemantel des Gehäuses zur Aufnahme axialer und radialer Relativbewegungen
gleitend gelagert sind.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann v/ahlweise auch noch dadurch gekennzeichnet sein, daß
a) an der Endplatte drei Metallringe befestigt sind, wobei die eine Wand des ringspaltförmigen Behälters zv/isehen
zwei Metallringen gelagert ist, während seine andere
Wand auf dem dritten Metall ring gleitet;
b) an der Endplatte vier Metallringe befestigt sind, wobei die Außenwand des ringspaltförmigen Behälters zwischen
den beiden äußeren Metallringen und seine Innenwand zwischen den beiden inneren Metallringen gelagert ist;
c) eine V/and des ringspaltförnügen Behälters auf einem an
der Endplatte befestigten Metallring gleitet, während seine andere Wand in einer in die Endplatte eingearbeiteten
Aushalsung gelagert ist;
d) mindestens einer der Metallringe in einer in die Endplatte eingearbeiteten AushaHsung befestigt ist;
e) die Außenwand und die Innenwand des ringspaltförmigen Behälters in je einer in die Endplatte eingearbeiteten
Aushalsung gelagert sind;
f) anderAußenwand des ringspaltförmigen Behälters mindestens
ein Abstandshalter befestigt ist, welcher an der Innenwand des Gehäusemantels gleitet;
g) der Abstandshalter aus einem ringförmigen Lochblech besteht ;
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h) der Abstandshalter aus mehreren Bolzen besteht, welche
am Umfang mit seitlichem Abstand voneinander angeordnet sind;
i) mindestens eine der Endplatten im Bereich des ringspal tförmigen Behälters einen verschließbaren Stutzen
aufweist;
j) die Wände des ringspaltförmigen Behälters außen aus
Lochblech bestehen, an dessen Innenseite engmaschiges Drahtgewebe anliegt;
k) die Öffnungsv/eiten des Drahtgewebes 10 bis 90 % der
Öffnungsweiten des Lochbleches betragen;
Π) das Drahtgewebe Maschenweiten von 0,5 bis 2 mm aufweist;
m) die Drahtstärke des Drahtgewebes 0,5 bis 1,5 mm beträgt ;
n) die Stärke des Lochbleches 0,7 bis 2,0 mm, vorzugsweise 0,9 bis 1,5 mm, beträgt.
Bei der Anordnung nur eines Metallringes je Wandung des Behälters ist es besonders vorteilhaft, diesen Metallring
auf der Seite der Katalysatorfüllung anzuordnen. Dadurch wird ein Zerkneifen von Katalysatorkörnern, d.h.
die Bildung von Katalysatorabrieb und damit verbundene Hohlraumbildung in der Katalysatorschüttung verhindert.
Durch die Verwendung der Kombination von hochtemperaturbeständigem
Lochblech und darin katalysatorseitig anliegendem warmfestem feinmaschigem Drahtgewebe als Wandung
des ringspaltförmigen Behälters wird dem Behälter bis etwa 10000C die erforderliche mechanische Festigkeit verliehen,
ohne das sich an den scharfen Kanten des Lochbleches Katalysatorkörner abreiben können. Das ca. 1 mm
starke Lochblech gibt dem ringspaltförmigen Behälter die Warmfestigkeit und kann im Interesse eines großen freien
Anströmquerschnittes mit großen Lochdurchmessern versehen sein. Das feinmaschige Drahtgewebe, welches, da es keine
scharfen Kanten aufweist, praktisch keinen Abrieb an den
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Katalysatorkörnern hervorruft, verhindert auch ein Herausfallen von Katalysatorkörnern aus dem Behälter in das Gehäuse
und wirkt schließlich nach der Art eines Wandabstandshalters
in Bezug auf das Lochblech, wodurch eine gleichmäßige Anströmung des Abgases an die Katalysatorschüttung
sowie ein geringer Druckverlust im strömenden Abgas erreicht wird.
In der beigefügten Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
des Gegenstandes der Erfindung schematisch im Längsschnitt
dargestellt. Dabei zeigen:
Figur 1 eine Vorrichtung mit parallel zueinander angeordneten Stutzen für den Gaseintritt und -austritt
und beidseitig gleitend angeordnetem Behälter,
Figur 2 eine Vorrichtung mit senkrecht zueinander angeordneten Stutzen für den Gaseintritt und -austritt
und einseitig gleitend angeordnetem Behälter,
Figuren 3 bis 6
verschiedene Möglichkeiten zur gleitenden Anordnung eines Endes des perforierten Behälters.
Nach den Figuren 1 und 2 ist der Gehäusemantel 2 eines Gehäuses 1 mit Endplatten 3 verschlossen, welche nach
außen gerichtete Aushaisungen 4 aufweisen. Das Gehäuse
v/eist einen Gaseintrittsstutzen 5 und einen Gasaustrittsstutzen 6 auf. Konzentrisch zum Gaseintrittsstutzen 5 befindet
sich im Gehäuse 1 ein ringspaltförmiger Behälter zur Aufnahme von Katalysatoren in körniger Form. Dabei
weist der Behälter 7 perforierte Wände 8 auf, an deren Innenseite Drahtgewebe 9 angeordnet ist.
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An der Innenseite mindestens einer Endplatte 3 sind Metallringe (10, 11, 12) befestigt, in denen die Enden
des Behälters 7 zur Aufnahme seiner axiolen Relativbewegungen gleitend gelagert sind. Dabei kann die Verlängerung
des Gaseintrittsstutzens 5 ins Innere des Gehäuses 1 an die Stelle eines Metallringes 12 treten
(vergleiche Figur 1). Zur Aufnahme von radialen und axialen Relativbewegungen des Behälters 7 sind zwischen
der Innenwand des Gehäusemantels 2 und der Außenwand des ringsp-altförmigen Behälters 7 ein oder mit axialem Abstand
voneinander mehrere Abstandshalter 15 angeordnet. Der Abstandshalter 15 ist an der Außenwand des ringspaltförmigen
Behälters 7 befestigt und kann an der Innenwand des Gehäusemantels 2 gleiten. Dabei kann der Abstandshalter
15 aus einem ringförmigen Lochblech oder aus mehreren Bolzen bestehen, welche am Umfang mit seitlichem Abstand
voneinander angeordnet sind.
Mindestens eine der Endplatten 3 weist im Bereich des Behälters 7 einen verschließbaren Stutzen 14, durch welchen
der Behälter 7 mit Katalysatormaterial beaufschlagbar ist, auf.
In Figur 1 ist eine Endplatte 3 nahe ihrer Peripherie mit Durchbrechungen 16 versehen, durch welche gereinigtes
Gas dem Gasaustrittsstutzen 6 zuströmt.
Während Figur 3 die gleiche gleitende Anordnung wie die Figuren 1 und 2 aufweist, sind nach Figur 4 beide Wände
des ringspaltförmigen Behälters 7 in jeweils zwei Metallringen (10, 11, 12, 13) gleitend gelagert. Dabei sind zwei
Metallringe (12, 13) in einer Aushalsung 4 befestigt.
Nach Figur 5 gleitet eine Wand des Behälters 7 an einem Ring 11, während die andere Wandung in einer Aushalsung
4 gelagert ist.
Schließlich sind nach Figur 6 beide Wände des Behälters
7 in 3e einer Ausbalsung 4 gleitend gelagert.
809826/0032
4fr.
Leerseife
Claims (1)
- HOE 76/H 062Patentansprüche:1)ι Vorrichtung zur Aufnahme von körnigen Katalysatoren für die Abgasentgiftung von Verbrennungsmotoren, bestehend1 aus", einem mit Endplatten verschlossenen Gehäuse,"welches einen Gaseintrittsstutzen und einen Gasaustrittsstutzen aufweist und in welchem sich konzentrisch zum Gaseintrittsstutzen eire gelochte Wandungen aufweisender, ringspaltförmiger Behälter befindet, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein stirnseitiges Ende des ringspaltförmigen Behälters (7) im Bereich von mindestens einer Endplatte (3) sowie die Seitenwand des Behälters (7) in Bezug auf den Gehäusemantel (2) des Gehäuses (1) zur Aufnahme axialer und radialer Relativbewegungen gleitend gelagert sind.2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Endplatte (3) drei Metallringe (10, 11, 12) befestigt sind, wobei die eine Wand des ringspaltförmigen Behälters (7) zwischen zwei Metallringen (10, 11) gelagert ist, während seine andere Wand auf dem dritten Metallring (12) gleitet.3) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Endplatte (3) vier Metallringe (10, 11, 12, 13) befestigt sind, wobei die Außenwand des ringspaltförmigen Behälters (7) zwischen den beiden äußeren Metallringen (10, 11) und seine Innenwand zwischen den beiden inneren Metallringen (12., 13) gelagert ist.A)-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wand des ringspaltförmigen Behälters (7) auf einem an der Endplatte befestigten Metallring {11)8 09825/0032 original rNSPECTEOgleitet, während seine andere Wand in einer in die Endplatte (3) eingearbeiteten Aushalsung (4) gelagert ist.5) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Metallringe (10, 11, 12, 13) in einer in die Endplatte (3) eingearbeiteten Aushalsung (4) befestigt ist.6) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeic> η e t, daß die Außenwand und die Innenwand des ringspaltförmigen Behälters (7) in je einer in die Endplatte (3) eingearbeiteten Aushalsung (4) gelagert sind.7) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenwand des ringspaltförmigen Behälters (7) mindestens ein Abstandshalter (15) befestigt ist, welcher an der Innenwand des Ge- , häusemantels (2)gleitet.8) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (15) aus einem ringförmigen Lochblech besteht.9) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (15) aus mehreren Bolzen besteht, welche am Umfang mit seitlichem Abstand voneinander angeordnet sind.10) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Endplatten (3) im Bereich des ringspaltförmigen Behälters (7) einen verschließbaren Stutzen (14) aufweist.11) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände des ringspaltförmigen Behälters (7) außen aus Lochblech (8) bestehen, an dessen Innenseite engmaschige Drahtgewebe (9) anliegt.12) Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsweiten des Drahtgevrebes (9) 10 "bis 90 % der Öffnungszeiten des Lochbleches (8) betragen,13) Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtgewebe (9) Maschenweiten von 0,5 bis 2 mm aufweist.14) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtstärke des Drahtgewebes (9) 0,5 bis 1,5 mm beträgt..15) Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Lochbleches (8) 0,7 bis 2,0 mm, vorzugsweise 0,9 bis 1,5 mm, beträgt.
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