DE3037165C2

DE3037165C2 - Katalytische Vorrichtung

Info

Publication number: DE3037165C2
Application number: DE3037165A
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: 1983-11-03
Also published as: AU530186B2; US4250146A; JPS58104312U; JPS5656923A; FR2466268A1; CA1142857A; AU6292380A; DE3037165A1; BR8006394A

Description

Die Erfindung betrifft eine katalytische Vorrichtung mit einem von einer Anzahl von parallelen Strömungskanälen durchsetzen, einstückigen keramischen Katalysatortragelement

Ein solcher Stand der Technik ergibt sich aus der DE-AS 25 42 282. Dieser Ausiegesr'-rift sind keinerlei Angaben über die Lagerung und Halterung der katalytischen Vorrichtung zu entnehmen.

Keramische Katalysatortragelemente der bekannten Gattung sind gewöhnlich in einem starren Gehäuse aus nichtrostendem Stahl untergebracht, wobei zum Schrumpfungsausgleich gewöhnlich eine Matte aus einem verfestigten Drahtgewirk zwischen dem keramischen Katalysatortragelement und dem Stahlgehäuse angeordnet ist. Ein solches Drahtgewirk verfügt über eine große Auflagefläche und besitzt in der Regel eine ausreichende Elastizität, um das keramische Katalysatortragelement gegen durch schlagartige Druckbeanspruchungen verursachte Axialbewegungen abzustützen. Durch Überhitzung oder Oxidation wird jedoch die Elastzität des Drahtgewirks beeinträchtigt, so daß die so Auflageflächen kleiner werden und das Druckaufnahmevermögen abnimmt, was zu einer raschen Zerstörung des keramischen Tragelementes führen kann, wenn das keramische Tragelement als Folge von schlagartigen Axialbewegungen gegen das Gehäuse prallt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine katalytische Vorrichtung der aus der DE-AS 25 42 282 bekannten Gattung so auszubilden, daß zur Lagerung und Halterung weder ein Stahlgehäuse noch ein Drahtgewirk erforderlich sind, ohne daß dadurch die Belastbarkeit und die Leichtigkeit des Auswechelns des keramischen Elementes beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird bei einer katalytischen Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs I angegebenen Gattung gelöst durch eine erste und eine zweite Endhalterung (12, 14) durch eine an der Endhalterung anliegende, ringförmige Dichtung (18), durch ein an der Dichtung zwischen den Endhalterungen angeordnetes, gehäuseloses Katalysator-Tragelement (16) und durch wenigstens in gleichmäßigen Umfangsabständen um das Katalysator-Tragelement herum angeordnete, jeweib mit einem Federelement (22) zusammenwirkende Befestigungselemente (20, 21) weiche derart an den Endhalterungen angebracht sind, daß diese timer Einspannung des dazwischen angeordneten Katalysatortragelements und der Dichtung elastisch aufeinander zu belastet sind.

Der mit Hilfe der Erfindung erzielbare technische Fortschritt ergibt sich in erster Linie daraus, daß die an den beiden Endhalterungen anliegenden Dichtungen zusammen mit den federbelasteten Befestigungselementen eine gleichmäßige Verteilung des Anpreßdrukkes auf die Endabschnitte des Katalysatortragelementes Hervorrufen und daß durch Verzicht auf ein Gehäuse eine bessere Kühlung des Katalysastortragelementes gewährleistet ist. Mit Hilfe der federbelasteten Befestigungselemente kann das Katalysatortragelement so eingespannt werden, daß starke Erschütterungen, wie beispielsweise bei Fehlzündungen, bei Verwendung der katalytischen Vorrichtung als Abgasreinigungsvorrichtung von motorgetriebenen Kraftfahrzeugen aufgenommen werden können. Bei Fehlzündungen treten Druckschwankungen im Bereich von etwa 1,4 bis 2,1 atü auf. Ferner wird durch die erfindungsgemäße Halterung des keramischen Tragelementes dessen Auswechseln erleichtert

Vorteilhafterwetse wird die katalytische Vorrichtung nach der Erfindung zwischen dem Motorblock eines Verbrennungsmotors und dem zugehörigen Auspuffkrümmer angeordnet Bei einem solchen Einbau wird für das Aufwärmen des Katalysators wegen der kurzen Entfernung zwischen ihm und den Zylindern des Motors nur eine sehr kurze Zeit benötigt, wohingegen bei der weit verbreiteten Anordnung von Katalysatoren im Bereich des Auspuffkopfes vergleichsweise lange Aufwärmzeiten in Kauf genommen werden müssen, da die schweren Auspuffkrümmer viel Wärme verbrauchen. Durch Anordnung des Katalysators zwischen Motor und Auspuffkrümmer läßt sich folglich die Menge der bei einem Kaltstart freigesetzten Schadstoffe deutlich herabsetzen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Endhalterungen (12,14) jeweils eine Einlaß- bzw. eine Auslaßkammer umgeben und an den einander zugewandten Seiten jeweils einen vertieften, ringförmigen Sitz (12', 14') für die Aufnahme einer ringförmigen Dichtung (18) haben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Γ ig. I einen Axialschnitt durch ein gehäuseloses Katalysatortragelement und

F i g. 2 eine Stirnansicht des Katalysatortragelementes nach Fig. I.

Die in der Zeichnung dargestellte katalytische Vorrichtung umfaßt eine eine Einlaßkammer umgebende erste Endhalterung 12. eine eine Auslaßkammer umgebende zweite Endhalterung 14. ein einstückiges keramisches Katalysatortragelemem 16 sowie zwischen jeder Endhalterung und dem zugehörigen Tragelementende vorgesehene ringförmige Dichtungen 18 und jeweils mit einem Federelement 22 zusammenwirkende Befestigungselemente in Form von Zugschrauben 20. Jede Zugschraube ist mit dazugehörigen Muttern 21 versehen. Es sind wenigstens drei in gleichmäßigen Umfangsabständen um das Katalysatortragelemem 16

herum angeordnete federbelastete Befestigungselemente vorgesehen, wobei diese so an den beiden Endhalterungen angebracht sind, daß die Endhalterungen unter Einspannung des dazwischen angeordneten Katalysatortragelements und der Dichtungen elastisch aufeinander zu belastet sind.

Wie F i g. 1 zu entnehmen, greifen die Zugschrauben 20 mit ihren Köpfen 20' und ihren Muttern 21 an Flanschen 24 b-nv. 26 der Endhalterung 12 bzw £4 an, so daß das Katalysatortragelement 16 unter der Kraft der Federn 22 zwischen den mit den Dichtungen 18 versehenen einander gegenüberliegenden Endhalterungen 12 und 14 eingespannt ist. Die beiden Endhalterungen 12,14 weisen jeweils vertiefte ringförmige Sitze 12' bzw. 14' auf. welche die Dichtungsringe 18 aufnehmen und das Katalysatonragelunem 16 an radialen Bewegungen hindern.

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

hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Katalytische Vorrichtung mit einem von einer Anzahl von parallelen Strömungskanälen durchsetzten, einstückigen keramischen Katalysatorträger- ment, gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Endhalterung {12,14). durch eine an der Endhaiterung anliegende, ringförmige Dichtung (18), durch ein an der Dichtung zwischen den beiden Endhalterungen angeordnetes, gehäuseloses Katalysator-Tragelement (16) und durch wenigstens drei in gleichmäßigen Umfangsabständen um das Katalysatortragelement herum angeordnete, jeweils mit einem Federelement (22) zusammenwirkende Befestigungselemente (20, 21), weiche derart an den Endhalterungen angebracht sind, daß diese unter Einspannung des dazwischen angeordneten Katalysatortragelements und der Dichtung elastisch aufeinander zu belastet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 4*$ 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.