DE3514150C1 - Katalytische Abgasentgiftungsvorrichtung mit stabilisierter Federmatte - Google Patents

Description

• auch insbesondere bei der Erstverarbeitung, die Bindemittelkörnchen die Konsistenz und Verarbeitbarkeit der Fasermatte in keiner Weise beeinträchtigen. Dies gilt auch für die Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen, da dort die Bindemittelkörnchen wieder ausge- härtet sind und die durch sie bei der hohen Betriebstemperatur gebildeten klebrigen Brücken zwischen den Glas- oder Mineralfasern, die deren Ausblasen verhindert haben, wieder aufgehoben, ggf. zerbrochen sind.
• Die funktionswesentlichen Eigenschaften der Federmatte werden nach wie vor durch die Glas- und/oder Mineralfasern bestimmt, aus denen die Matte im wesentlichen aufgebaut ist. Das Bindemittelpulver braucht lediglich in einer geringen Menge beigemischt zu sein, da es ja, vereinfacht ausgedrückt, ausreicht, wenn relativ längere Fasern an einer oder maximal zwei Stellen mit einer Nachbarfaser durch einen »Klebepunkt« verbunden sind, um so insgesamt eine Querabstützung zu ergeben, die ein Ausblasen der Fasern verhindert. Daß dabei die Glas- und/oder Keramikfasern der Federmatte aus Materialien bestehen, deren Erweichungspunkt erheblich über den Betriebstemperaturen der katalytischen Abgasentgiftungsvorrichtung liegt - wie es ja auch bei den bisherigen derartigen Federmatten der Fall war -sei wegen der umgekehrten Verhältnisse bei dem erfindungsgemäßen Bindemittelpulver lediglich am Rande erwähnt. Bevorzugt können als Fasern entweder Aluminiumsilikatfasern oder SiO2-Fasern bzw. deren Gemische eingesetzt werden.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt F i g. 1 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht einer katalytischen Abgasentgiftungsvorrichtung und F i g. 2 einen schematischen stark vergrößerten Teilschnitt durch die dem Keramikkörper und dem Außengehäuse zwischengeordnete Federmatte.
• Das Gehäuse des Abgaskatalysators gemäß F i g. 1 -dabei handelt es sich um eine bei den meisten derartigen Vorrichtungen verwendete Standardkonstruktion -besteht aus dem rohrförmigen Mantel 1, der einstückig oder bevorzugt aus zwei Halbschalen ausgebildet sein kann, sowie den daran angeschweißten Kappen 2 und 3 mit diese abschließenden Flanschen 4, von denen in F i g. 1 nur der linke mit dargestellt ist. Anstelle dieser Flansche, die zum Anschluß der Rohrleitungen dienen, könnten die Rohrleitungen ggf. auch unmittelbar in die Kappen 2, 3 eingeschweißt sein. Der Mantel 1 des Gehäuses umgibt den monolithischen Keramikkörper 5, der als dünnwandige Wabenstruktur ausgebildet ist, wobei die porenartigen Längskanäle in axialer Richtung verlaufen, so daß sie von den Abgasen durchsetzt werden müssen. Zwischen der äußeren Mantelfläche des Keramikkörpers 5, dessen gesamte Oberfläche einschließlich der Innenfläche der Poren mit einer katalytisch wirksamen Oberflächenbeschichtung versehen ist, und dem Gehäusemantel 1 ist eine aus Glas- und/oder Keramikfasern bestehende Federmatte 6 angeordnet, welche neben der Lagerung des Keramikkörpers 5 auch gleichzeitig die Abdichtung des Spalts zwischen Keramikkörper 5 und Mantel 1 bewirkt. Die Fasern können dabei ein Gestrick bilden, wobei ggf. sogar zusätzlich Stahlfasern oder eine eingelagerte Stahlarmierung zur Versteifung dieser Federmatte vorgesehen sein können.
• Entscheidend für den Aufbau der Federmatte 6 ist die in F i g. 2 andeutungsweise erkennbare Beimischung von feinkörnigem Glas- oder Kunststoffpulver. Die den Glas- und/oder Keramikfasern 7 der Federmatte zwischengeordneten Glas- oder Kunststoffkörnchen 8 bestehen dabei aus Materialien, deren Erweichungstemperatur erheblich unter der Betriebstemperatur der katalytischen Abgasentgiftungsvorrichtung liegt, im Gegensatz zu den Fasern 7 selbst, deren Erweichungstemperatur ja deutlich über dieser Betriebstemperatur liegen muß. Dadurch werden bereits kurz nach der Inbetriebsetzung einer katalytischen Abgasentgiftungsvorrichtung die Bindemittelkügelchen 8 durch die heißen Abgase soweit erwärmt, daß sie in einen zähklebrigen hochviskosen Zustand übergehen, in welchem sie wie ein Kleber die benachbarten Fasern 7 brückenartig miteinander verbinden. Durch diese Brücken wird damit ein derart starker Zusammenhalt der Glas- und/oder Keramikfasern 7 im Betrieb der Abgasentgiftungseinrichtung bewirkt, daß die pulsierenden Abgase keine Fasern aus der Matte herausreißen können und somit das gefürchtete Ausblasen der Federmatte, die besonders bei sog. Quellmatten sehr groß ist, nicht mehr besteht.
• Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Neben der bereits angesprochenen Möglichkeit, die Fasern der Federmatte in Form eines Gewirks oder Gestricks zu verarbeiten oder aber auch der zusätzlichen Möglichkeit einer Stahlarmierung, läßt sich eine erfindungsgemäße quasi betriebsstabilisierte Mineralfasermatte nicht nur für den besonderen angegebenen Zweck der Lagerung des Keramikkörpers katalytischer Abgasentgiftungsvorrichtung anwenden, sondern in allen Fällen, in denen derartigen keramische Fasermatten sowohl hohen Temperaturen als auch starken Gasströmen ausgesetzt sind.
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Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Katalytische Abgasentgiftungsvorrichtung mit einem in einem metallischen Gehäuse mit Abgaszu-und -abführstutzen angeordneten porösen, insbesondere wabenartig strukturierten monolithischen Keramikkörper mit einer katalytisch wirksamen Oberflächenbeschichtung, wobei dem Behältermantel und der Außenfläche des Keramikkörpers eine Federmatte aus Glas- und/oder Keramikfasern zwischengeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß den Glas- und/oder Keramikfasern ein Bindemittel aus Glas- oder Kunststoff mit einem unter der Betriebstemperatur der Abgasentgiftungsvorrichtung liegenden Erweichungspunkt derart beigemischt ist, daß bei den Betriebstemperaturen der Abgasentgiftungsvorrichtung die zähklebrig hochviskos erweichten Teilchen des Bindemittels die Fasern zusammenhaltende Brücken bilden 2. Katalytische Abgasentgiftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur die mit dem pulsierenden Abgasstrom in Kontakt stehenden Federmattenflächen - wie Stirnkanten und Oberflächen der Federmatte oder nur die Stirnkanten der Federmatte - mit dem Bindemittel imprägniert oder beschichtet sind.

   3. Katalytische Abgasentgiftungsvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel in feindisperser Faser- oder insbesondere Pulverform in die Federmatte eingebracht ist.

   4. Katalytische Abgasentgiftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der Federmatten Mineralfasern, oxidische Keramikfasern oder nichtoxidische Keramikfasern sind.

   5. Katalytische Abgasentgiftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralfasern der Federmatte Aluminiumsilikatfasern sind.

   6. Katalytische Abgasentgiftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federmatte eine sich mit steigender Temperatur stark ausdehnende sog. Quellmatte ist.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine katalytische Abgasentgiftungsvorrichtung mit einem in einem metallischen Gehäuse mit Abgaszu- und -abführstutzen angeordneten porösen, insbesondere wabenartig strukturierten monolithischen Keramikkörper mit einer katalytisch wirksamen Oberflächenbeschichtung, wobei dem Behältermantel und der Außenfläche des Keramikkörpers eine Federmatte aus Glas- und/oder Keramikfasern zwischengeordnet ist.

   Derartige katalytische Abgasentgiftungsvorrichtungen sind bereits in den vielfältigsten Ausführungsformen vorgeschlagen worden, wobei eines der wesentlichsten Probleme - und darin unterscheiden sich im wesentlichen auch die vielen bisherigen Vorschläge - darin besteht, ein Ausblasen der Glas- bzw. Keramikfasern der Federmatte durch den pulsierenden Abgasstrom zu verhindern.

   Um einen derartigen By-pass durch den Spalt zwischen dem Keramikkörper und dem Außengehäuse durch die poröse Federmatte hindurch zu verhindern, ist es beispielsweise bereits vorgeschlagen worden (Deutsche Patentschrift 22 13 539), die Enden der l:edermatte umzulegen und diese verdoppelten Enden mit erhöhter Spannung zwischen dem Stirnende des Keramikkörpers und dem eingezogenen Außengehäuse unter Erzielung einer erhöhten Abdichtung zu verklemmen. Neben dem weiteren Vorschlag des Vorsehens gesonderter Dichtbänder oder Dichtringe an den Stirnenden des Keramikkörpers sowie des Vorsehens von Drahtarmierungen des Federkissens (Deutsche Patentschrift 22 22 663) gibt es eine Vielzahl von Vorschlägen, bei denen durch Vorsehen metallischer Dichtringe, die die Stirnenden des Spaltes zwischen Keramikkörper und Außengehäuse überdecken, ein Ausblasen der Glas- und Keramikfasern der Federmatte durch den pulsierenden Abgasstrom verhindert ist. Diese Gefahr eines Ausblasens stellt sich in besonderem Maße bei den wegen ihrer günstigen elastischen Lagerung des Keramikkörpers besonders bevorzugten sog. Quellmatten, d. h. Matten, die bei Erwärmung expandieren und das Keramiksubstrat durch radiale Spannkräfte federnd lagern. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die erheblichen thermischen Ausdehnungsunterschiede zwischen dem metallischen Außengehäuse und dem Keramikkörper sicher abgefangen werden, so daß immer, d. h. unabhängig davon, ob die Anlage außer Betrieb ist und damit etwa Raumtemperatur besitzt oder ob die Betriebstemperatur von nahezu 1000°C erreicht ist, eine sichere federnde Halterung des Keramikkörpers im Außengehäuse erzielt ist. Jeder Verlust dieser sicheren Halterung würde über die Schlagwirkung und die Stoßempfindlichkeit der Keramik diese unweigerlich zerbrechen lassen.

   Alle bisherigen Vorschläge konnten jedoch das Problem des Ausblasens von Federmatten, insbes. sog.

   Quellmatten allenfalls verbessern, wobei jedoch der hierzu notwendige Aufwand für die Praxis in vielen Fällen zu aufwendig ist.

   Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine keramische Abgasentgiftungsvorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß bei einfachem Aufbau und ohne kompliziertere zusätzliche Abschirmbauteile eine Stabilisierung der Federmatte erreicht wird, die jedes Ausblasen im Betrieb eines solchen Abgaskatalysators verhindert.

   Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß den Glas- und/oder Keramikfasern ein faserförmiges, insbesondere aber pulverförmiges Bindemittel aus Glas oder Kunststoff mit einem unter der Betriebstemperatur der Abgasentgiftungsvorrichtung liegenden Erweichungspunkt derart beigemischt ist, daß im Betrieb der Abgasentgiftungsvorrichtung die zähklebrig hochviskos erweichten Teilchen des Bindemittels die Fasern zusammenhaltende Brücken bilden.

   Durch das erfindungsgemäße Bindemittel, welches vorzugsweise in feindisperser, feinkörniger oder pulvriger Form der Fasermatte beigemischt ist, wobei die Beimischung beispielsweise durch eine Imprägnierung mit Hilfe einer Aufschlämmung eines solchen Bindemittelpulvers erfolgen kann, ergibt sich eine derartige betriebsbedingte Stabilisierung der Federmatten, daß ein Ausblasen von Glas- oder Keramikfasern nicht mehr zu befürchten ist, während im abgekühlten Zustand, d. h.