DE2913732A1 - Katalytischer konverter fuer die abgasreinigung - Google Patents

Katalytischer konverter fuer die abgasreinigung

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DE2913732A1 DE19792913732 DE2913732A DE2913732A1 DE 2913732 A1 DE2913732 A1 DE 2913732A1 DE 19792913732 DE19792913732 DE 19792913732 DE 2913732 A DE2913732 A DE 2913732A DE 2913732 A1 DE2913732 A1 DE 2913732A1
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Description

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Die Erfindung betrifft einen katalytischen Konverter zum Reinigen der Abgase von Brennkraftmaschinen bzw. Verbrennungsmotoren.
Ee sind bereits drei Arten von katalytischen Konvertern vorgeschlagen worden, und zwar ein reduzierender katalytischer Konverter zum Beseitigen von Stickstoffoxiden, ein oxidierender katalytischer Konverter zum Beseitigen von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen und ein Dreiwege-Konverter zum Umsetzen der drei giftigen Bestandteile zur gleichen Zeit. Dabei weist der Konverter ein Katalysatorbett auf, welches den Katalysator in Tablettenform oder als monolithisches Katalysatorbauteil oder in Wabenform aufweist. Das monolithische Katalysatorbauteil ist in einer zylindrischen Schale angeordnet, wobei eine federnd nachgiebige Stützeinrichtung zwischen der zylindrischen Schale und dem Katalysatorbauteil vorgesehen ist.
Die federnd nachgiebige Stützeinrichtung weist ein Drahtsieb auf, welches das Katalysatorbauteil umgibt, sowie zwei Schalldämpfergeflechte aus Draht, die an den entgegengesetzten Enden des Katalysatorbauteils angeordnet sind, so daß das Katalysatorbauteil in der zylindrischen Schale federnd nachgiebig abgestützt ist. Außerdem dient das Schalldämpfergeflecht am in Strömungsrichtung vorderen Ende des Katalysatorbauteils als Gasdichtungsvorrichtung, die verhindert, daß Abgase durch den Spalt zwischen dem Katalysatorbauteil und der Innenwand der zylindrischen Schale hindurchgelangen, ohne mit dem Katalysator in Berührung zu treten.
Es ist jedoch schwierig, eine zylindrische Schale mit großer Genauigkeit herzustellen, insbesondere eine zylindrische Schale, die einen ovalen Querschnitt hat und zwei Halbschalen aufweist. Die zylindrische Schale zeigt deshalb leicht einen verhältnismäßig großen Dimensions-
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fehler. Wenn der Spalt zwischen der Schale und dem Katalysatorbauteil größer ist als die Toleranz des Konverters, nimmt die Dichtungswirkung am Schalldämpfergeflecht an der in Strömungerichtung vorderen Seite ab.
Da das Schalldämpfergeflecht an der in Strömungsrichtung vorderen Seite Gasen mit hoher Temperatur ausgesetzt ist, die außerdem noch Korrosionsbestandteile enthalten, hat es eine geringe lebensdauer, was zu einer vorzeitigen Beschädigung des katalytischen Konverters führt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen monolithischen katalytischen Konverter zu schaffen, der eine Einrichtung besitzt, mit der der Dimensionsfehler der zylindrischen Schale und des Katalysatorbauteils ausgeglichen werden kann, so daß ein Konverter geschaffen wird, der über lange Zeit hinweg eine ausreichende Dichtungswirkung hat.
Gemäß der Erfindung weist der katalytische Konverter eine zylindrische Schale auf, die zwei Halbschalen aufweist, welche eine Einlaßkammer, eine Katalysatorkammer und eine Auslaßkammer bilden, wobei in der Katalysatorkammer ein monolithisches Katalysatorbauteil federnd nachgiebig angebracht ist. In der Einlaßkammer ist ein zylindrisches Dichtungsteil angeordnet und zwischen der Innenwand der Einlaßkammer und dem Dichtungsteil ist ein Schalldämpfergeflecht vorgesehen. Das Dichtungsteil ist gegen die innenwand der Einlaßkammer gepreßt, wodurch der Spalt zwischen der zylindrischen Schale und dem Katalysatorbauteil abgedichtet wird·
Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeiapiele näher erläutert. In den zeichnungen zeigt:
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Pig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
Pig. 2 eine Draufsicht auf den katalytisehen Konverter gemäß Pig. 1 im Schnitt;
Pig. 3 eine Seitenansicht des katalytisehen Konverters;
Pig. 4 eine perspektivische Ansicht von Schalen
des katalytisehen Konverters in auseinandergenommenem Zustand;
Pig. 5 den Schnitt längs der Linie V-T in Pig. 2; Pig. 6 den Schnitt längs der Linie VI-VI in Pig. 2;
Pig. 7 eine Schnittansicht des vorderen Endbereiche des Katalysatorbauteils;
Pig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Dichtungsteils ;
Pig. 9 eine perspektivische Ansicht eines anderen
Ausftihrungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dichtungsteils;
Pig. 10 eine Schnittansicht des überlappten Abschnitts
des Dichtungsteils gemäß Pig. 9;
Pig. 11 eine Schnittansicht des vorderen Endbereichs eines Katalysatorbauteils gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiels;
Pig. 12 eine Schnittansicht eines Teils eines Konverters gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Pig. 13 eine Schnittansicht des vorderen Endbereichs eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Konverters.
Wie Pig. 1 zeigt, weist die Auspuffanlage, in der der katalytische Konverter gemäß der Erfindung angeordnet ist, ein gegabeltes Auspuffrohr mit zwei in Strömungsrichtung vorderen Auspuffrohren 2 und 3, die an zwei Auspufföffnungen des Motors 1 angeschlossen sind, sowie ein gemeinsames, in Strömungsrichtung hinteres Auspuffrohr 4 auf.
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Ein solches gegabeltes Auspuffrohr wird beispielsweise bei Motoren mit horizontal einander gegenüber angeordneten Zylindern verwendet. Im Bereich des Zusammenlaufs bzw. der Gabelung der Auspuffrohre ist ein erfindungsgemäßer katalytischer Konverter 5 angeordnet, wobei die Enden der Auspuffrohre 2 und 3 jeweils mit einem Einlaß des katalytischen Konverters verbunden sind, während das gemeinsame Auspuffrohr 4 an einen Auslaß desselben angeschlossen ist·
Der katalytische Konverter 5 weist ein monolithisches Katalysatorbauteil 6, welches in einer zylindrischen Schale 7 von ovalem Querschnitt angeordnet ist, sowie einen Schutzmantel 8 auf, wie in Pig. 2-6 gezeigt. Der Katalysator ist ein monolithischer Dreiwege-Katalysator; aber es können auch andere Arten von Katalysator als Konverter verwendet werden. Die Schale 7 weist zwei Halbschalen 9 und 10 auf, die jeweils als Preßteil aus rostfreiem Stahlblech hergestellt sind. Jede Halbschale 9 und 1.0 besteht aus einer Körperschale 11, einer verjüngten Einlaßschale 12 sowie einer verjüngten Auslaßschale 13. Die Einlaßschale 12 ist mit zwei halbkreisförmigen Einlaßbereichen 14 und 15 ausgebildet, während die Auslaßschale 13 einen halbkreisförmigen Auslaßbereich 16 hat. Durch Vereinigen der beiden Halbschalen 9 und 10 wird eine Katalysatorkammer von den Körperschalen 11 gebildet, während die verjüngten Einlaßschalen 12 eine Einlaßkammer 17 und die halbkreisförmigen Einlaßbereiche 14 und 15 Einlaßöffnungen 18 und 19 bilden. Ferner wird von den verjüngten Auslaßschalen 13 eine Auslaßkammer 20 gebildet und von den halbkreisförmigen Auslaßbereichen 16 eine Auslaßöffnung 21. Die Achsen der Einlaßöffnungen 18 und 19 bilden einen schrägen bzw. spitzen Winkel mit der Stirnebene des Katalysatorbauteile, so daß der schräge Querschnitt der Einlaßöffnung im wesentlichen der ovalen Form der Stirnebene des Katalysatorbauteils entspricht. Die Auslaßöffnung 21 ist gegenüber der Achse der Katalysatorkammer versetzt und bildet einen
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-fr-Winkel zu der Achse.
Beim Zusammenbau wird das monolithische Katalysatorbauteil 6 mit einem zylindrischen Dichtungsteil 22 an dem in Strömungsrichtung vorderen Ende in Eingriff gebracht und mit einem Drahtsieb 23 umwickelt. Mit den entgegengesetzten Enden des Drahtsiebs 23 werden Schalldämpfergeflechte 24 bzw. 25 verbunden, wobei das Schalldämpfergeflecht 24 mit dem Umfang des Dichtungsteils 22 in Eingriff tritt. Das umwickelte Katalysatorbauteil 6 wird mit einer der Halbschalen 9 und 10 in Eingriff gebracht und die andere Halbschale dann mit der ersten vereinigt und zusammengeschweißt. Das Schalldämpfergeflecht 24 ist zwischen einer Schulter 26 der Körperschale 11 und einer Schulter 22b des Dichtungsteils 22 angeordnet, während das Schalldämpf ergef Ie cht 25 zwischen einer Schulter 27 der Schale und dem Ende des Katalysatorbauteils angeordnet ist. Auf diese Weise wird das monolithische Katalysatorbauteil 6 vom Drahtsieb 23 und den Schalldämpfergeflechten 24 und 25 federnd nachgiebig gehalten, so daß eine Bewegung des Katalysatorbauteils verhindert ist und das Schalldämpfergeflecht 24 mit dem Dichtungsteil 22 als Dichtungsvorrichtung wirkt, die verhindert, daß Abgase durch den Raum zwischen dem Katalysatorbauteil und der Innenwand der Schale 7 hindurchgelangen.
Wie Fig. 7 und 8 zeigen, weist das Dichtungsteil 22 einen zylindrischen Abschnitt 22a von ovalem Querschnitt, eine Schulter 22b und einen verjüngten Dichtungsabschnitt 22c auf, der elastisch ist. In jeder Einlaßschale 12 ist dem verjüngten Dichtungsabschnitt gegenüber ein nach innen weisender Vorsprung 28 ausgebildet. Der Vorsprung einer der Einlaßschalen ist zur Verbindung mit dem anderen Vorsprung der anderen Einlaßschale geeignet, so daß ein kontinuierlicher ringförmiger Vorsprung gebildet wird, wenn beide Halbschalen 9 und 10 miteinander verbunden sind.
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Wenn der Konverter zusammengebaut ist, wird der durchgehende ringförmige Vorsprung gegen den Umfang des verjüngten Dichtungsabschnitts 22c des Dichtungsteils gepreßt, so daß eine abdichtende Berührung zwischen dem Vorsprung und dem Umfang des Dichtungsabschnitts 22c durch die elastische Verformung des Dichtungsabschnitts erzielt wird. Damit wird die Diehtungswirkung an der in Strömungsrichtung vorderen Seite des Katalysatorbauteils noch besser sichergestellt.
Der zusammengesetzte Konverter wird mit den in Strömung srichtung vorderen Auspuffrohren 2 und 3 dadurch verbunden, daß die Einlaßöffnungen 18 und 19 mit den entsprechenden Rohren in Eingriff gebracht und verschweißt werden, und das in Strömungsrichtung hintere Auspuffrohr 4 wird mit der Auslaßöffnung 21 in Eingriff gebracht. Die Schale 7 des Konverters ist von dem Schutzmantel 8 umgeben, der zwei Hälften 31 und 32 aufweist. Die Hälften 31 und 32 sind an dem die Auspuffrohre 2, 3 und 4 umgebenden Bereich miteinander verbunden und mittels Bolzen 33 befestigt. Die Umfangsränder beider Hälften 31 und 32 sind im Abstand voneinander angeordnet, und zwischen dem Schutzmantel 8 und der Schale 7 ist ein Raum 34 gebildet. Dadurch kann Luft aus dem Spalt 35 zwischen den Rändern der Hälften 31 und 32 in den Raum 34 eintreten und den Konverter im Betrieb kühlen. Ferner ist in der Einlaßkammer 17 zur Verstärkung ein Stift 36 vorgesehen, und in der Auslaßschale 13 ist ein temperaturempfindliches Element 38 angeordnet, welches die Temperatur des Konverters wahrnimmt, um zu verhindern, daß das Katalysatorbauteil verbrennt. Im Betrieb gelangen Abgase aus den Einlaßöffnungen 18 und 19 abwechselnd in Abhängigkeit von der Zündfolge des Motors in die Einlaßkammer 17» Da die Achsen der Einlaßöffnungen einander in der Einlaßkammer 17 kreuzen, wie oben erwähnt, treffen Abgase aus beiden Einlaßöffnungen aufeinander, so daß die Gase gemischt und verteilt werden« Da außerdem die
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Achse jeder Einlaßöffnung tinter einem Winkel zur Stirnebene des Katalysatorbauteils 6 verläuft, kann eine Turbulenz oder Diffusion der Abgase auftreten, was die Strömungsgeschwindigkeit der Gase verringert. Deshalb ist eine gleichmäßige Strömung im Katalysatorbauteil und eine lange Verweilzeit zu erwarten.
Gemäß der Erfindung wird der Vorsprung 28 der Einlaßschale 12 gegen den Dichtungsab3ehnitt 22c des Dichtungsteils 22 gepreßt, wobei der Dichtungsabschnitt elastisch verformt wird. Deshalb können Dimensionsfehler des Katalysatorbauteils 6 und der Halbschalen 9 und 10 durch die elastische Verformung ausgeglichen werden, so daß die Dichtungswirkung für den Spalt zwischen der Schale und dem Katalysatorbauteil sichergestellt ist. Die in den Konverter eintretenden Abgase können also durch die Durchlässe im Katalysatorbauteil ohne Leckverluste durch den Spalt hindurchströmen. Ferner verhindert die durch den Vorsprung 28 und den Dichtungsabschnitt 22c geschaffene Dichtungaeinrichtung, daß das Sehalldämpfergeflecht 24 den Abgasen ausgesetzt ist, wodurch die Lebensdauer des Schalldämpfergeflechts verlängert werden kann.
Fig. 9 und 10 zeigen ein alternatives Dichtungsteil. Dies Dichtungsteil weist zwei Hälften 40 und 41 auf, die einander an ihren entgegengesetzten Enden überlappt sind. Jeder überlappte Bereich ist vom Verbindungsbereich der beiden Halbschalen 9 und 10 nach oben oder unten vorgespannt. Im verjüngten Dichtungsabschnitt 43 ist hier ein nach außen weisender Vorsprung 42 ausgebildet, der mit einem Spalt 44 zwischen den Enden der Vorspränge 28 im Verbindungsbereich in Eingriff tritt, wie Fig. 10 zeigt. Damit kann der Spalt 44 abgedichtet werden, wodurch die Diehtungswirkung durch die Vorsprünge 28 noch erhöht wird.
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Bei dem in Fig. 11 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Dichtungsteil 45 einen Plansch 45a, der an einem Endkragen 46 des Katalysatorbauteils anliegt, sowie einen Dichtungsabschnitt 45b auf. Das Schalldämpfergeflecht 24 ist zwischen der Schulter 26 der Körperschale 11 und dem flansch 45a angeordnet.
Pig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungs'beispiel der Erfindung, bei dem das Dichtungsteil 47 einen zylindrischen Abschnitt 47a und einen Dichtungsabschnitt 47b aufweist. Die Dimension "L" des Außendurchmessers des zylindrischen Abschnitts 47a entspricht genau der vorherbestimmten Abmessung des Durchmessers, die nötig ist, um eine wirksame Dichtung herzustellen. Am Umfang des Endbereichs des Katalysatorbauteils ist ein Klebstoff 48, beispielsweise Keramikklebstoff aufgetragen, mit welchem der zylindrische Abschnitt 47a in Eingriff steht. Das Ende des Dichtungsjibschnitts 47b ist in der Nähe der in Strömungsrichtung hinteren Seite des Vorsprungs 28 gegen die Innenwand der ßinlaßsehale 12 gepreßt. Da der zylindrische Abschnitt 47a l?ine Abmessung "L" hat, die der Abmessung des vorherbestimmten Durchmessers entspricht, kann bei diesem Ausführungsbeispiel der Dimensionsfehler des Katalysatorbauteils korrigiert werden. Deshalb ist eine zuverlässige Dichtungswirkung zu erwarten.
Bei dem in Fig. 13 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Dichtungsteil 47 ebenso gestaltet wie gemäß Fig. 12. Dies Ausführungsbeispiel ist jedoch nicht mit dem Vorsprung 28 gemäß Fig. 12 versehen, hat jedoch eine ähnliche Funktion wie das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12·
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Zusammenfassung
Katalytischer Konverter zum Reinigen der Abgase von Brennkraftmaschinen bzw. Verbrennungsmotoren, der eine zylindrische Schale aufweist, die zwei Halbschalen aufweist, welche eine Einlaßkammer, eine Katalysatorkammer und eine Auslaßkammer bilden. In der Katalysatorkammer ist ein Katalysatorbauteil vorgesehen, in der Einlaßkammer ist ein zylindrisches Dichtungsteil angeordnet und zwischen der zylindrischen Schale und dem Dichtungsteil ist ein Schalldämpferteil vorgesehen. Das Dichtungsteil steht mit der zylindrischen Schale so in Eingriff, daß es den Spalt zwischen der zylindrischen Schale und dem Katalysatorbauteil abdichtet.
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Claims (10)

REINLÄNDER & BERNHARDT PAftNTANWÄLi E 1913732 Orthstraße 12 D-8000 München 60 5/3 Anmelder: Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha 1-7-2 ITishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokio, Japan Prioritäten: 8. 8. 8. 8.April April April April1978 1978 1978 1978Japan Japan Japan Japan53-41516 53-41517 53-41518 53-41519Katalytischer Konverter für dieAbgasreinigungPatentansprüche
1./Katalytischer Konverter zum Reinigen der Abgase einer Brennkraftmaschine,
dadurch gekennzei chne t, daß der Konverter eine Schale (7) aufweist, die zwei Halbschalen aufweist, welche eine Einlagkammer (17), eine Katalysatorkammer und eine Auslaßkammer bilden, daß in der Katalysatorkammer ein monolithisches Katalysatorbauteil (6) angeordnet ist, daß das monolithische Katalysatorbauteil in der Katalysatorkammer mittels einer Einrichtung federnd nachgiebig angebracht ist, daß ein zylindrisches Bichtungsteil in der Ein-
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laßkammer in der Nähe des in Strömungsriehtung nach vorn weisenden Endes des Katalysatorbauteils vorgesehen ist, und daß ein Schalldämpfergeflecht (24) zwischen der zylindrischen Schale und dem Dichtungsteil angeordnet ist, wobei das Dichtungsteil einen Dichtungsabschnitt hat, der elastisch und so angeordnet ist, daß er an der zylindrischen Schale anliegt und mit der zylindrischen Schale an einer Stelle in Strömungsrichtung vor dem Schalldämpfergeflecht in Eingriff steht, und wobei der Dichtungsabschnitt an der Seite in Strömungsrichtung vor dem Schalldämpfergeflecht gegen die zylindrische Schale gepreßt ist und den Spalt zwischen der Schale und dem Katalysatorbauteil abdichtet.
2. Katalytischer Konverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzei ohne t, daß die Schale der Einlaßkammer (17) einen nach innen weisenden Vorsprung (28) hat, der gegen den Dichtungsabschnitt (22c) des Dichtungsteils gepreßt ist.
3. Katalytischer Konverter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t, daß das Dichtungsteil einen zylindrischen Abschnitt hat, der mit dem in Strömungsrichtung vorderen Endbereich des Katalysatorbauteile in Eingriff steht.
4. Katalytischer Konverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Schale eine Schulter hat, und daß das Dichtungsteil eine Schulter hat, wobei das Schalldämpfergeflecht (24) zwischen den beiden Schultern angeordnet ist.
5. Katalytischer Konverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Schale eine Schulter hat, und daß das Dichtungsteil einen radial nach außen weisenden ringförmigen Plansch hat, wobei das Schalldämpfergeflecht zwischen der Schulter und
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dem plansch angeordnet ist.
6. Katalytischer Konverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsteil zwei Hälften (40, 41) aufweist, die einander an. ihren entgegengesetzten Enden überlappt sind.
7. Katalytischer Konverter nach Anspruch 1, dadurch g ekennz e i chnet, daß das Dichtungsteil einen nach außen weisenden Vorsprung hat, der mit dem Spalt im Verbindungsbereich der Halbsehalen. (9» 10) in Eingriff steht.
8. Katalytischer Konverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkammer zwei Einlaßöffnungen (18, 19) hat, die mit zwei in Strömungsrichtung vorderen Auspuffrohren (2, 3) in Verbindung stehen, und daß die Auslaßkammer eine Auslaßöffnung (21) hat, die mit einem in Strömungsrichtung hinteren Auspuffrohr (4) in Verbindung steht.
9. Katalytischer Konverter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Abschnitt einen Außendurchmesser hat, der dem vorherbestimmten Durchmesser entspricht, welcher zur Erzielung der Dichtungswirkung nötig ist.
10. Katalytischer Konverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsteil einen zylindrischen Abschnitt hat, der an dem in Strömungsrichtung vorderen Umfangsendbereich des Katalysatorbauteils (6) mittels Klebstoff Tsefestigi; ist.
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DE19792913732 1978-04-08 1979-04-05 Katalytischer konverter fuer die abgasreinigung Ceased DE2913732A1 (de)

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