DE3037165A1

DE3037165A1 - Gehaeuseloser katalysatischer wandler

Info

Publication number: DE3037165A1
Application number: DE19803037165
Authority: DE
Inventors: Charles Henry Mount Prospect Ill. Bailey
Original assignee: UOP LLC
Current assignee: Honeywell UOP LLC
Priority date: 1979-10-05
Filing date: 1980-10-01
Publication date: 1981-04-09
Also published as: JPS5656923A; JPS58104312U; AU530186B2; FR2466268A1; CA1142857A; DE3037165C2; US4250146A; AU6292380A; BR8006394A

Description

B_e_s_c_h_r_e_i_b_u_n_g

Die Erfindung bezieht sich auf einen katalytischen Wandler insbesondere von der Art, bei welcher zu reinigende Gase mit einem einstückigen, keramischen Wabenelement kontaktiert werden. Derartige Wabenelemente sind gewöhnlich in einem starren Gehäuse aus rostfreiem Stahl untergebracht, welches an beiden Enden eine Einlaßbzw, eine Auslaßkammer für den Anschluß an einer Auspuffanlage aufweist. Zum Ausgleich für die unterschiedliche Dehnung und Schrumpfung des keramischen Elements und des Gehäuses bei Erwärmung und Abkühlung ist gewöhnlich eine Matte aus einem komprimierten Drahtgewirk zwischen dem keramischen Element und dem Gehäuse angeordnet. Das komprimierte Drahtgewirk bietet den Seiten des keramischen Elements eine große Anlagefläche dar und weist zumeist während der-Standzeit des Wandlers eine ausreichende Elastizität auf, um das keramische Element gegen durch Druckstöße verursachte axiale Bewegungen abzustützen. Durch Überhitzung oder Oxydation kann das Drahtgewirk jedoch seine Elastizität verlieren, wodurch die Anlägefläche sowie der Anlagedruck abnehmen, was zur Zerstörung des keramischen Elements führen kann. Eine solche Zerstörung kann aufgrund des durch Druckstöße hervorgerufenen Aufschlag des Elements an den Enden des Gehäuses eintreten.

Eine Einsparung des schweren metallenen Gehäuses und des Drahtgewirks könnte zu beträchtlichen Einsparungen an Gewicht und Kosten führen.

Ein Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung eines katalytischen Wandlers, bei welchem ein keramisches Element weder von einem Gehäuse noch von einem BraM— gewirk umgeben ist_o Ein weiteres Ziel der Erfindung ist

/1021

die Schaffung eines katalytischen Wandlers der genannten Art, bei welchem das Problem von Mebenströmen nicht auftritt, welcher beträchtliche Steigerungen des Gegendrucks auszuhalten vermag und bei welchem das einstückige keramische Element mühelos auswechselbar ist.

Gemäß der Erfindung ist bei einem katalytischen Wandler der genannten Art ein einstückiges Katalysator-Tragelement unter Verwendung von federbelasteten Befestigungselementen, z.B. Schrauben, zwischen zwei Endhalterungen eingespannt. Die Umfangsränder der Enden des Elements befinden sich vorzugsweise in Anlage an hochtemperaturbeständigen Dichtungen, welche etwa aus keramischen oder metallischen Fasern oder einer Kombination davon sein können. Die Dichtungen bewirken eine gleichmäßige Terteilung des Anlagedrucks der Enden des keramischen Elements und verhindern das Auftreten von Leckströmen. Der Verzicht auf ein Gehäuse begünstigt die Kühlung des einstückigen keramischen Elements und verringert dadurch die Gefahr eines Ausbrennens desselben. Die Einspannung des Elements unter Verwendung von Schrauben und Federelementen ermöglicht die Aufnahme von stark veränderlichen Innendrücken, wie sie etwa bei Fehlzündungen auftreten und Werte von ca. 1,4· bis 2,1 atü erreichen können. Die Art der Befestigung erleichtert auch das Auswechseln des keramischen Elements, falls dies etwa durch Erschöpfung des Katalysators oder durch Ausschmelzen unbrauchbar werden sollte.

Der erfindungsgemäße gehäuselose katalytische Wandler kann zwar auch anstelle eines herkömmlichen Auspuff-Abgasentgifters verwendet werden, mit besonderem Vorteil läßt er sich jedoch zwischen einem Motorblock und dem zugeordneten Auspuffkrümmer anordnen. Bei einem solchen Einbau ist die Anwärmzeit des Katalysators Dank der kurzen Entfernung zwischen ihm und den Brennräumen des

130015/1021

Motors sehr kurz, während In der üblichen Anordnung der schwere Auspuffkrümmer beim Kaltstart zunächst sehr viel Wärme aufnimmt. Durch die beschriebene Anordnung ließe sich also die Menge der bei einem Kaltstart freigesetzten Schadstoffe erheblich verringern. Durch den gehäuselosen Einbau des keramischen Elements verringert sich auch die Gefahr einer Überhitzung und dadurch hervorgerufenen Schädigung desselben.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Axialschnittansicht eines gehäuselosen katalytlschen Wandlers In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2 eine Stirnansicht des Wandlers nach Fig. 1.

Ein in der Zeichnung dargestellter katalytischer Wandler 10. hat eine eine Einlaßkammer umgebende erste Halterung 12, eine eine Auslaßkammer umgebende zweite Halterung 14, ein einstückiges, keramisches Katalysator-Tragelement 16, ein Paar ringförmiger Dichtungen 18 und eine Anzahl von mit Federn 22 zusammenwirkenden Zugschrauben 20, welche die Halterungen 12, 14 elastisch aufeinander zu belasten.

Die Zugschrauben 20 greifen mit ihren Köpfen 20' und Muttern 22 an Flanschen 24, 26 der Halterungen 12 bzw. an, um das keramische Element 16 unter Mitwirkung der Federn 22 elastisch zwischen den Halterungen 12, 14 und Dichtungen 18 einzuspannen. Die Halterungen 12, haben vertiefte Sitze 12* bzw. 14', welche die Dichtungen 18 aufnehmen und das Element 16 an radialen Bewegungen hindern.

130015/10 2

Die Ton den Federn 22 ausgeübte elastische Kraft ist ausreichend für den Ausgleich der Wärmedehnung der Zugschrauben 20 relativ zum keramischen Element sowie für die Aufnahme von Gegendruckstößen, wie sie etwa bei Fehlzündungen auftreten. Da die Zugschrauben 20 bei der beschriebenen Anordnung relativ kühl bleiben, ihre Wärmedehnung gegebenenfalls also relativ gering ist, können anstelle der Federn 22 etwa auch Wellenfederringe verwendet werden. Die Wahl der Werkstoffe für die verschiedenen Elemente richtet sich nach der zu erwartenden Erwärmung. Sofern keine übermäßig hohen Temperaturen zu erwarten sind, können die Zugschrauben etwa aus Kohlenstoffstahl sein. Für die "Verwendung bei höheren Temperaturen verdienen Schrauben aus legierten Stählen (Inconel) den Vorzug. Die Endhalterungen 12, 14-sind vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, während die Dichtungen aus keramischen oder metallischen. Fasern oder einer Kombination davon sein können. Die Querschnittsform des Wandlers 10 braucht nicht, wie in der Zeichnung dargestellt, kreisförmig zu sein, sie kann vielmehr auch elliptische oder andere Gestalt aufweisen.

13001-8/1.022

Claims

PATENTANWÄLTE UOP INCOEPOEATED Ten TJOP Plaza Algonquin & Mt. Prospect Roads Des Piaines, Illinois 60016 USA A. GRÜNECKER D(PL-INS. H. KINKELDEY OR-INGl W. STOCKMAIR OR-INa-AeE(CAUBCH) K. SCHUMANN DR R£R NAT · DIPL-PHYa P. H. JAKOB DtPU-INd G.BEZOLD 8 MÜNCHEN MAXIMIUANSTFiASSS P 15 I.Oktober 1980 Gehäuseloser katalytischer Wandler P_a_t_e_n_t_a_n_s_2_r_ü_c_h_e

1. Gehäuseloser katalytischer Wandler, g e k e η η zeichnet durch eine erste und eine zweite Endhalterung (12, 14-), durch wenigstens eine an einem Teil wenigstens einer Endhalterung anliegende, im wesentli- . chen ringförmige Dichtung (18), durch ein in abdichten-

13001.5/1022

TELEFON (O88) 92 3863

TELEX OS-3S38O

monapat

TELEKOPIERER

der Anlage an der wenigstens einen Dichtung zwischen den beiden Endhalterungen angeordnetes, von einer Anzahl von parallelen Strömungskanälen durchsetztes, einstückiges keramisches Katalysator-Tragelement (16) und durch wenigstens drei in gleichmäßigen Umfangsabständen um das Katalysator-Tragelement herum angeordnete, jeweils mit einem Federelement (22) zusammenwirkende Befestigungselemente (20, 21), welche derart an den Endhalterungen angebracht sind, daß diese unter Einspannung des dazwischen angeordneten Katalysator-Tragelements und der wenigstens einen Dichtung elastisch aufeinander zu belastet sind.

2. Katalytischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endhalterungen (12, 14) jeweils eine Einlaß- bzw. eine Auslaßkammer umgeben und an den einander zugewandten Seiten jeweils einen vertieften, ringförmigen Sitz (12' bzw. 14') für die Aufnahme einer ringförmigen Dichtung (18) haben.

3- Katalytischer Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennz e i chnet, daß die Befestigungselemente Zugschrauben (20) mit dazugehörigen Muttern (21) sind.

130015/1022