DE3504839A1

DE3504839A1 - Katalytische abgasentgiftungseinrichtung

Info

Publication number: DE3504839A1
Application number: DE19853504839
Authority: DE
Inventors: Jürgen 8900 Augsburg Brich; Axel 8500 Nürnberg Böhmer; Bernd 8950 Kaufbeuren Passauer; Walter Dr. 8522 Herzogenaurach Stoepler
Original assignee: Leistritz AG
Current assignee: Leistritz AG
Priority date: 1985-02-13
Filing date: 1985-02-13
Publication date: 1986-08-28

Description

Katalytische Abgasentgiftungseinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine katalytische Abgasentgiftungseinrichtung mit einem in einem metallischen Außengehäuse mit stirnseitigen Abgaszu- und -abführstutzen angeordneten porösen, insbesondere wabenartig strukturierten, monolithischen Keramikkörper mit einer katalytisch wirksamen Oberflächenbeschichtung, wobei dem Außengehäuse und dem Keramikkörper eine thermisch isolierende Federmatte mit Mineralfasern zwischengeordnet ist.
Bei einer derartigen aus der deutschen Patentschrift 22 13 539 bekannt gewordenen Abgasentgiftungsvorrichtung besteht die Federmatte aus zusammengepreßten Mineralfasern, wobei diese Mineralfaserschicht, die möglichst Bindemitte#-frei sein soll, anstelle der bereits vorbekannten Drahtgeflechte eine weichere Lagerung des Keramikkörpers erzielen soll.
Diese Art der Federmattenausbildung aus zusammengepreßten Mineralfasern zeigt jedoch zum einen die Schwierigkeit, daß bei der Herstellung, insbesondere bei der Umbörielung der Stirnränder der Matten erhebliche Arbeitsprobleme auftreten. Zum anderen ist die Dichtigkeit und die Dauerhaftigkeit der Lagerung unter extremen Betriebsbedingungen oit solchen Mineralfasermatten nicht zufriedenstellend rea-1 isierbar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung aes Keramikkörpers für derartige katalytische Abgasentglf tungseinrichtungen zu schaffen, die eine verbesserte Dichtigeit unter Erzielung einer besseren dauerhafteren Schwingungsagerung in Verbindung mit einer einfacheren Fertigung ermöglichst.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß gemäß einer ersten Ausführungsform vorgesehen, daß eine Keramikfasermatte in einen Drahtgestrickschlauch eingeschoben ist.
Durch das Einschieben einer Keramikfasermatte in einen Drahtestrickschlauch, wobei dieses flachliegende Gebilde dann in Längsrichtung des Schlauchs um den Keramikkörper gelegt wird, ergibt sich zum einen ein wirksamer Schutz der Keramikfasermatte gegen die Gefahr eines Ausblasens, nachdem ja auch stirnseitig die Keramikfasermatte durch den Schlauch jeweils geschützt ist, im Gegensatz zu Anordnungen, bei denen lediglich schichtenweise übereinander Metallbänder und Keramikfaserbänder verarbeitet werden. Dabei ist zusätzlich zu berücksichtigen, daß diese Drahtgestrickschläuche mit eingeschobenen Keramikfaserbändern jeweils Bancabschnitte bilden, die kürzer sind als die Gesamtlänge eines Keramikkörpers, so daß mehrere derartiger Bänder nebeneinander um einen Keramikkörper gewickelt sind, so daß demzufolge auch mehrere derartiger quer zum Spalt zwischen Keramikkörper und Außengehäuse verlaufende schützende Drahtgestrickbarrieren vorhanden sind.
Darüber hinaus ergibt diese Anordnung aber auch eine thermische Entkonplunq zwischen Keramikörper und Außengehäuse, so daß es nicht notwendig ist, zur Wärmeentkosplung noch, ein zweites Gehäuse um das Konvertergehäuse herumzubauen. Die geringe Verbindung über den Drahtgestrickschlauch stellt nånlich weqen des sehr kleinen Querschnitts der Drähte -jeqenüber der Gesamtoberfläche des Keramikkörpers eine nur unerheblich ins Gewicht fallende Wärmeleitbrücke dar, wob,ing#qen die wesentlich stärker bei derartigen Anlagen Zu berücksic.1tigende Wärmekonvektion völlig unterbunden ist.
Etwas baulich aufwendiger, dafür aber noch wirkungsvoller, hat sich gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung eine Konstruktion bewährt, bei der die Federmatte aus ein Gestrick aus Metalldraht und Keramikfaserr besteht.
Erfindungsgemäß wird also weder ein Metalldrahtgewirke verwendet, wie es bereits für die Lagerung der Keramikkörper in derartigen katalytischen Abgasentgiftungseinrichtnqen vorgeschlagen war, noch eine reine aus zusammengepreßten Mineralfasern bestehende Matte, sondern eine Mischung aus beiden und noch dazu in Form eines Gestricks, d h. nicht etwa nur einer einfachen, mit Hilfe von Bindemitteln mehr oder weniger gut zusammengehaltenen Mischung. Ein solches Gestrick hat den großen Vorteil, daß die Mineralfasern erheblich weniger bruch- und abrißgefährdet sind, wie in relnen Mineralfasermatten, bei denen bereits das Umbördeln eines Randes, um eine Verdickungszone zu erzeugen, häufig zum Ausreißen der Fasern führt. Dennoch ergeben sich - wie umfangreiche Versuche gezeigt haben - mit derartigen Wisch gestricken Dichtigkeitswerte, die ausreichen, um die Entstehung eines "By-Pass" zwischer Keramlkkcrper und .-tßeng~- häuse zu verhindern. Die Abgase müssen also nach wie vor zwangsläufig durch den Keramikkörper mit seiner katalytisch wirksamen Oberflächenbeschichtung und können nicht ohne entgiftet zu werden, außen an ihm vorbeiströmen. Darüber hinaus hat das erfindungsgemäße Mischgestrick aus Mineralfasern und Metalldraht eine dauerhafte Federkissenwirkung, was für die schwingungsgedämpfte Lagerung des Keramikkörpers im metallischen Außengehäuse wichtig ist, wobei durch die Beimischung der Mineralfaseranteile im Gegensatz zu reinen Metalldrahtgestricken nicht nur die Dichtigkeit verbessert ist, sondern darüber hinaus eine weichere, und damit noch bruchgeschutztere Lagerung erzielt wird.
Zur weiteren Verbesserung der Gasabdichtung zwischen Keramikkörper und Außengehäuse kann in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß die Federmatte mit aufgelegten schmalen umlaufenden Bändern, insbesondere Gestrickbändern verstärkt, wobei anstelle von separaten Bändern auch eine Ausbildung vorgesehen sein kann, bei der die Bänder als doppelt dick gestrickte Streifen der Federmatte ausgebildet sind.
Durch diese Ausbildung vermeidet man die Schwierigkeiten, wie sie beim Umbörteln der Ränder auftreten, die bei der deut schen Patentschrift 22 13 539 vorgesehen war. Dieses Umbörteln der Ränder erfordert einen getrennten Arbeitsgang, wobei neben der Gefahr eines Ausreißens der ja recht brüchigen Mineralfasern auch noch zusätzlich eine Fixierung durch eine Verklebung oder dergleichen vorgesehen sein muß, damit die Umbörtelung nicht wieder aufgeht, ehe Keramikkörper und GE-häuse zu einer Baueinheit mit der zwischengeordneten Matte vereinigt sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt dabei einen Längsschnitt durch eine katalytische Abgasentgiftungseinrichtung, wobei an den vier Stirnenden der beiden gezeigten Keramikkörper jeweils unterschiedliche Ausgestaltungen des Endabschlusses der Federmatte vorgesehen sind.
Dies dabei selbstverständlich nur zu Demonstrationszwecken, da in der Praxis man an allen vier Stirnseiten eine dieser Varianten wählen wird.
Das im wesentlichen zylindrische Außengehäuse 1 mit seinen sich konisch nach außen verjungenden Abgaszu- und abführstutzen 2 ist aus zwei Halbschalen 2a und 2b aufgebaut, die an der Trennlinie 3 zusammenstoßen und mit Hilfe von nicht dargestellten Verbindungsvorrichtungen, insbesondere aber durch eine Schweißnaht miteinander verbunden sind. Diese zweiteilige Ausbildung ermöglicht ein einfaches Einlagern der katalytisch beschichteten wabenartigen Keramikkörper 4 unter Zwischenordnung der Federmatten 5. Diese Federmatten 5 bestehen erfindungsgemäß aus einem Gestrick aus Metalldraht und Keramikfasern, z.B. einer Aluminiumsilikatfaser, wobei die Matte 5 in axialer Richtung jeweils etwas länger ist als der Keramikkörper 4, so daß in Verbindung mit den Gehäuse-Einziehungen 6 gleichzeitig auch eine axiale Lagefixierung erreicht wird, indem die Enden der Matten 5 die Stirnenden 7 der Keramikkörper 4 etwas übergreifen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind dabei nicht nur die Einziehungen 6 des Außengehäuses für diese Lagerung verantwortlich, sondern es ist bereits eine Vorfixierung durch Metallringe 8 bzw. 9 gegeben. Diese Metallringe, die eine Vormontage der Keramikkörper mit den sie umgebenden Federmatten 5 zulassen, bilden im übrigen durch Abblockung der Stirnkanten der Federmatten sowohl einen Schutz als auch eine zusätzliche Abdichtung.
Um die bereits angesprochene axiale Lagefixierung durch übergreifen der Stirnseiten 7 der Keramikkörper zu erzielen, und um gleichzeitig eine noch verbesserte Abdichtung zu erreichen, ist - wobei an den vier gezeigten Stirnseiten 7 der Keramikkörper 4 vier unterschiedliche Lösungsvarianten angedeutet sind - Verdickungen der Federmatte vorgesehen. Diese kann entweder wie ganz links in der Figur dargestellt, durch einen doppelt dick gestrickten Randstreifen 10, oder wie in der Mitte gezeigt durch ein untergelegtes Gestrickband 11 oder ein außen herum gelegtes gesondertes Gestrickband 11' erreicht werden. Beide Varianten sind hinsichtlich der Montage in jedem Fall einfacher als das Einbördeln des Federmattenrandes. Alternativ kann, wie in der Figur rechts unten angedeutet ist, auch vorgesehen sein, daß vor das Ende der Federmatte 5 ein Rundschnurring 12 eingeklemmt wird.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere wäre es möglich, anstelle des in der Zeichnung dargestellten Mischgestricks aus Keramikfasern und Metalldraht eine Anordnung zu wählen, bei der in einen Drahtgestrickschlauch ein Bandstreifen einer Keramikfasermatte eingeschoben ist, wobei es sich dabei auch um eine sog. Quellmatte handeln könnte. jeweils dem Umfang des Keramikkörpers entsprechende Längsabschnitte eines solchen dann flachliegenden Schlauchgebildes könnten nebeneinander um den Keramikkörper gelegt sein, um die in der Zeichnung dargestellte Mischgestrickmatte zu ersetzen.
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Claims

Patentansprüche 1. Katalytische Abgasentgiftungseinrichtung mit einem in eine metallischen Außengehäuse mit stirnseitigen Abgaszu-und -abführstutzen angeordneten porösen, insbesondere wabenartig strukturierten monolithischen Keramikkörper mit einer katalytisch wirksamen Oberflächenbeschichtung, wobei dem Außenqehäuse und dem Keramikkörper eine thermisch isolierende Federmatte mit Mineralfasern zwischengeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Keramikfasermatte in einen Drahtgestrickschlauch eingeschoben ist.
2. Katalytische Abgasentgiftungseinrichtung mit einem in einem metallischen Außengehäuse mit stirnseitigen Abgaszu-und -abffihrstutzen angeordneten porösen, insbesondere wabenartig strukturierten monolithischen Keramikkörper mit einer katalytisch wirksamen Oberflächenbeschichtung, wobei dem Außengehäuse und dem Keramikkörper eine thermisch isolierende Federmatte mit Mineralfasern zwischengeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Federm3tte 15) aus einem Gestrick aus Metalldraht und Keramikfasern besteht.
#. Katalytische Abqasentgiftungseinrichtuno naih Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere stirnseitig die Federmatte (5) mit zur Verbesserung der Gasabdichtung dienenden aufgelegten schmalen umlaufenden Bändern (11, 11') insbesondere Gestrickbändern, verstärkt ist.
4. Katalytische Abgasentgiftungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unter als doppelt gestrickte Streifen (10) der Federmatte ausgebileret sind.