DE2723532C3 - Vorrichtung zum Entgiften der Abgase von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entgiften der Abgase vnn Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen mittels eines im Inneren eines Gehäuses »toßsicher aufgenommenen, in einer Richtung durchströmbaren, metallenen Katalysatorkörpers, der eine zur Durchstromungsrichtung parallele Umfangsfläche aufweist, an welcher das Gehäuse anliegt, wobei an jeder Stirnfläche des Katalysatorkorpers gchauscseilig mindestens eine nach innen springende Nase vorgesehen ist. die an der Stirnfläche des Katalysatorkör pers anliegt.

Bei einer derartigen bekannten Vorrichtung (Deutsche Offenlegungsschrift 2635 725) isl /um Zwecke der a linien Halterung des Katalysatorkörpers an dessen Stirnflachen je eine ringförmiges Halteteil vorgesehen, welches an den Uinlaufkanten des Kata* lysatorkörpers anliegt. An einem der beiden Halteteile sind diametral gegenüberliegende, radial nach innen vorspringende Nasen vorgesehen, die mit ihren freien Enden einen Schulst zwischen sich bilden. Durch derartige Nasen wird der Strömungswiderstand der Vorrichltingefhöht; außerdem wird der durchströmte Querschnitt des Katalysatorkörpers beträchtlich reduziert. Selbst wenn die Nasen vor Inbetriebnahme der Vorrichtung spielfrei an der Stirnfläche des Katalysatorkörpers anliegen, muß man nach einiget Betriebszeil bei der gegebenen hohen Wärmebelastung mit einem Ausbiegen der Nasen rechnen, wodurch eine spielfreie axiale Festlegung des Katalysatorkörpers nicht mehr gewährleistet ist. Mit zunehmender axialer Bewegungsmögüchkeit des Katalysaiorkörpers ergeben sich größere axiale Stoßkräfte, und damit entsteht die Gefahr einer vorzeitigen Zerstörung der Vorrichtung.

Bei einem Schüttbettkatalysator (Deutsche Offenlegungsschrift 2046 125) ist es bekannt, den das körr ^;ge Katalysatormaterial aufnehmenden Käfig im Inneren eines Blechgehäuses zwischen nach innen weisenden eingeprägten Vorsprüngen des Gehäuses abzustützen. Die Vorsprünge dienen der radialen Festlegung des Käfigs, der in axialer Richtung fest mit dem Blechgehäuse verbunden ist.

Zum Zwecke der Vibrationsdämpfung und des Ausgleichs von Wärmedehnungen weisen bei einer anderen bekannten Katalysatorvorrichtung (Deutsche Offenlegungsschrift 2513886) die stirnseitigen konischen Übergangsstücke des Gehäuses ringförmige Einbiegungen auf, die stirnseitig außen am Katalysatorkörper inliegende, der Stoßdämpfung dienende Faserringe an ihrer inneren Umlaufkante stützen Derartige Faserringe können über längere Zeit den auftretenden Belastungen keineswegs standhalten; sie sind außerdem zu wenig elastisch und würden im I^aufe der Zeit zusammengedrückt, so daß sie ihren Zweck nicht mehr erfüllen können.

Schließlich ist es bekannt (Deutsche Offenlegungsschrift 2311812). den Katalysatorkörper über eine stoßdämpfende Umhüllung gegenüber einem Gehäuse abzustützen, wobei der axiale Halt des Katalysatorkörpers durch eine umlaufende Einschnürung des Gehäuses im Bereich der t Imlau'kanten des Katalysatorkörpers bewirkt wird. Bei Vermeidung von Beschädigungen des Katalysatorkörpci-s erfordert diese Art seiner Festlegung im Inneren eines Gehäuses die Einhaltung enger Fertigungstoleranzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nach einer neuen möglichst einfachen und strömungsdruckverlustarmen aber dennoch wirksam stoßdämpfenden axialen Halterung des Katalysdtorkörpers /u suchen, welche sowohl für die Halhschalcn-Bauweise als auch für die R(/hr-Bauweise des Gehäuses anwendbar ist

Nach der aufgefundenen Lösung fur die genannte Aufgabe kommt es auf die Verwirklichung der folgen
den Merkmale an:

a) Das Gehäuse ist ein Blethgehause. in welchem die Nasen als Hinprägungen gebildet sind.

b) Die Nasen erstrecken sich nur in der Nahe der Umlaufkanten des monolithisch ausgebildeten Kiitalysatorkorpers uiul springen axial gegen dessen Stirnflachen vor, so dall ihre Kuppen an den Stirnflächen anliegen

c) Jede eine Nase bildende binpragung ist derart geformt, daß die Gehäüsewarid auch gegenüber der Umfangsfläche des Katalysutorkörpcrs örtlich geringfügig abgehoben ist.

Einprägungen des Blcchgchüuses gemäß den Merkmalen a) imd b) lassen sich auf einfache Weise mechanisch erzeugen; sie ergeben eine wirksame Halterung ohne die Stirnfläche des Katalysatorkörpers spürbar zu verringern; entsprechend niedrig sind auch

die auftretenden Strömungsverluste.

Bei der Erzeugung der Einprägungen ist dafür Sorge zu tragen, daß die Gehäusewand, die im Bereich der Umlaufkanten des Katalysatorkörpers gegenüber dessen Stirnfläche auch gegenüber dessen Umfangsfläche örtlich geringfügig abgehoben ist. Neben der Schonung des Katalysatorkörpers beim Einprägen der Nasen erreich? man dadurch eine gewisse federnde Wirkung der Nasen, zwischen denen der Katalysatorkörper auch unter dem Einfluß von Wärmedehnungen stets fest eingespannt bleibt, weil bei Wärmedehnungen eine kleine Verlängerung des Gehäuses in axialer Richtung relativ zum Katalysatorkörper durch eine entsprechende Verlängerung der nach innen vorspringenden Nasen ausgeglichen wird.

Nach der Erfindung wird ein Blechgehäuse verwendet, dessen zylindrischer, am Umfang des Katalysatorkörpers anliegender Teil bevorzugt geringfügig länger ist, als die axiale Erstreckung des Katalysatorkörpers. Beim Prägender Nase entsteht an ihrer Wurzel gegenüber der übrigen Umfangsfläche radial höhere, mit ihrer Kuppe gegen die Stirnfläche des Katalysatorkörpers federnde Nase.

Da man die Nasen wahlweise vor oder nach dem Einbau des KatE Iysa.torkörpers anbringen kann, eignen sie sich gleichermaßen für die Halbschalen-Bauweise als auch für die Rohr-Bauweise. Bei der nachträglichen Ausbildung der Einprägungen ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß dadurch Fertigungstoleranzen hinsichtlich der axialen Länge des Katalysatorkörpers ausgeglichen werden können. Falls das Gehäuse entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform in zwei Halbschalen geteilt ist, und jede Halbschale im Endzustand im Scheitelbereich zwei einander gegenüberliegende Nasen aufweist, ist als Montageverfahren vorteilhaft, zuerst zwei Halbschalen mit vorgeprägten Nasen herzustellen, die Halbschalen dann über den Katalysatorkörper zu spannen und längs ih.em umlaufenden Flansch zu verschweißen und erst danach das Prägen der Nasen zu vollenden.

Ein geeigneter Werkstoff für das Blechgehäuse ist Ferritstahlblech, welches einen geringeren Dehnungskoeffizienten aufweist als Bleche aus austenitischem Stahl. Der Katalysatorkörpi.r besteht bevorzugt aus einem spiralig gewickelten Stahlblech aus einer hitzefesten Stahllegierung mit den Legierungsbestanteilen Chrom, Aluminium und Yttrium.

Im folgenden wird ein \usführungsbeispie) der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Katalysatorvorrichtung,

Fig. 2 eine Einzelheit II gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung und

Fig. 3 eine stirnseitige Ansicht der Katalysatorvorrichtung.

Das den Katalysatorkörper 1 aufnehmende Gehäuse aus Ferritstahlblech besteht aus einer oberen ι Gehäusehalbschale 2 und einer unteren Gehäusehalbschale 3. Der in axialer Richtung, beispielsweise gemäß Pfeil P durchströmte Katalysatorkörper weist eine auch bei hohen Temperaturen oxydationsbeständige, metallene Trägerstruktur auf, die zahlreiche zur Durchströmungsrichtung parallele feine Kanäle bildet. Die Umfangsfläche 4 des Katajysatorkörpers ist gasdicht abgeschlossen. Die beiden Gehäusehalbschalen 2 und 3 besitzen längs ihrer Trennfuge einen umlaufenden Flansch 2a bzw. 3a, ■ ■., dem sie durch ' Schweißen miteinander verbunden werden. Anschließend an den den größten Durchmesser aufweisenden zylindrischen Mittelteil des Gehäuses ist dieses beidseitig bis auf einen für den Anschluß der Abgasfohrleitung reeigneten Durchmesser eingezogen. Mit seiner Umfangsfläche liegt der Katalysatorkörper unmittelbar am Gehäuse an, wobei eine spielfreie radiale Halterung entsteht. Der axialen Halterung und Einspannung des Katalysatorkörpers dienen vier bezüglich des Katalysatorkörpers gegenüberliegende, nach innen vorspringende Nasen 5 des Gehäuses, zwei davon in den Scheitelpunkten der oberen, zwei weitere der unteren Gehäusehalbschale. Eine derartige Nase 5 ist in Fig. 2 vergrößert dargestellt.

Mit ihrer Kuppe 6 liegt die Nase 5 an der Stirnfläche 7 des Katalysatorkörpers 1 an. Der nach dem Zusammenbau der beiden Gehäusehalbschalen erfolgende Prägevorgang erfolgt so, daß sich das Gehäuse beiderseits der Umlaufkanten 8 des Katalysatorkörpers 1 geringfügig vom Katalysatorkörper abhebt; dadun h bleibt dessen Umlaufkante vor jeder Zerstörung beim Prägevorgang verschont. Um die in Fig. 2 gezeigte Form der Nase 5 zu erzielen, wird die Gehäusehalbschale entsprechend den mit strichpunktierten Linien 9 gezeigten Verlauf vorgeformt, wobei die Vorform gegenüber der axialen Erstreckung des Katalysatorkörpers länger ausgebildet ist. Beim Fertigprägender Nase 5 wird dabei das Gehäuse im Bereich der Umlaufkante 8 des Katalysatorkörpers in der gewünschten Weise geringfügig angehoben.

Hierzu I BIaIt Zcichiuinui-n

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   1 Vorrichtung zum Entgiften der Abgase von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen mittels eines im Inneren eines Gehäuses stoßsicher aufgenommenen, in einer Richtung durchströmbaren, metallenen Katalysatorkörpers, der eine zur Durchströmungsrichtung parallele Umfangsfläche aufweist, an welcher das Gehäuse anliegt, wobei an jeder Stirnfläche des Katalysatorkörpers gehäuseseitig mindestens eine nach innen springende Nase vorgesehen ist, die an der Stirnfläche des Katalysatorkörpers anliegt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   a) das Gehäuse ist ein Blechgehäuse, in welchem die Nasen (5) als Einprägungen gebildet sind;

   b) die Na- ":n (5) erstrecken sich nur in der Nähe cW Umfaufkanten (8) des monolithisch ausgebildeten Katalysatorkörpers (1) und springen axial gegen dessen Stirnflächen (7) vor, so daß ihre Kuppen (6) an den Stirnflächen anliegen;

   c) jede eine Nase (5) bildende Einprägung ist derart geformt, daß die (Jehäusewand auch gegenüber der Umfangsfläche des Katalysatorkörpers (1) örtlich geringfügig abgehoben (Fig. 2) ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Nasen (5) bildenden Einprägungen nach de.n Zusammenbau der Gehäuseteile angebracht sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruv. ι 1, mit einem in zwei Halbschalen geteilten Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die Nasen (S) jeder Halbschale (2,3) vorgeformt sind und erst nach deren Zusammenbau bis zur Anlage an den Stirnflächen (7) des Katalysatorkcirpers (1) in die Endform gebracht wurden.