DE3710299A1 - Anordnung zur halterung eines katalysators in einem gehaeuse im abgassystem eines mit fluessigem brennstoff betriebenen motors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Halterung eines Katalysators in einem Gehäuse im Abgassystem eines mit flüssigem Brennstoff betriebenen Motors und dessen Abdichtung gegenüber umströmendes Abgas durch ein den Katalysator umgebendes zumindest ein­ lagiges, gewelltes metallisches Gestrick als Halte­ element, das den Katalysator in seiner Einbaulage im Gehäuse hält und das mindestens einen in Längsrichtung des Halteelementes verlaufenden Abschnitt zur Aufnahme eines Dichtstreifens aufweist.

Es sind bei Kraftfahrzeugen Anordnungen bekannt, bei denen katalytisch beschichtete Monolithe in einem Gehäuse in der Abgasleitung des Fahrzeugmotors unter­ gebracht sind. Die zu haltenden Monolithe sind stoß­ empfindlich und müssen in ihrer Einbaulage fixiert sein. Da der zu haltende Körper einen anderen thermischen Aus­ dehnungskoeffizienten aufweist als die Rohrleitung bzw. das aufnehmende Gehäuse, ergeben sich besondere Schwierig­ keiten. Bei der Halterung eines katalytisch beschichteten Monolithen für die Abgasreinigung bei Fahrzeugen hat sich eine Halterung des Monolithen durch ein Umfanggestrick be­ währt. Dabei kann diese über stirnseitig angeordnete und die Stirnseite des Körpers umgreifende Gestricke erfolgen oder über Mineralgeflechte, die längs des Umfanges und die Stirnkanten des Körpers umgreifend angeordnet sind (DE- PS 22 13 539). Die DE-AS 14 76 507 schließlich zeigt noch eine Monolithhalterung, bei welcher die Oberfläche des Körpers mit einer porenschließenden Schicht aus Aluminium­ silikat bedeckt ist und sodann die eigentliche Halterung mittels eines metallischen gewellten Gestrickes erfolgt. Nach der DE-PS 22 13 539 ist es auch bekannt, eine Um­ strömung des zu haltenden Körpers durch Anordnung eines oder mehrerer radialer Dichtringe zwischen dem Haltekörper und dem Gehäuse bzw. den Abdichteinprägungen zu verhindern.

Bei diesen bekannten Einrichtungen besteht die Gefahr, daß sich der zu haltende Körper infolge der impulsartigen Be­ aufschlagung bewegt, dabei seine Lage ändert und bei Be­ rührung mit Teilen des Gehäuses beschädigt wird. Eine zweite, damit zusammenhängende Schwierigkeit ist in der Ab­ dichtung gegenüber dem den Körper umströmenden Abgasanteil zu sehen. Dieser Umströmanteil muß so gering wie möglich ge­ halten werden, da das den Körper durchströmende Gas bei dem Durchströmen des Körpers, z.B. eines Katalysators, gereinigt wird, während der umströmende Gasanteil unbehandelt bleibt und hinter dem Katalysatorkörper dem Abgas wieder zugeführt wird und so den Wirkungsgrad der Reinigung herabsetzt. Es wurde daher in der DE-OS 35 19 965 eine verbesserte An­ ordnung zur Halterung eines Monolithen in einem Gehäuse in der Abgasleitung eines Fahrzeuges aufgezeigt, nach welcher das Halteelement für den Monolithen aus einem zu einem ebenen Element zusammengepreßten metallischen Schlauchgestrick be­ steht, das beiderseitige pfeilförmige Einprägungen unter einem bestimmten Winkel aufweist und das den Monolithen mindestens einlagig umhüllt, wobei parallel zur Längsachse dieses Halteelementes mindestens eine geradlinige Einprägung zur Aufnahme eines Dichtstreifens aufweist. Diese Anordnung stellt zwar eine wesentliche Verbesserung gegenüber den bis dahin bekannten Anordnungen dar, weist jedoch noch den wesent­ lichen Nachteil auf, daß der Dichtstreifen auf dem zusammen­ gepreßten Gestrick aufliegt und damit auf einer rauhen Fläche. Dadurch kann es unter der thermischen Betriebsbelastung in­ folge der unterschiedlichen Ausdehnungen zu einem Reiben des zusammengedrückten Gestrickes an dem Dichtstreifen und damit durch Abrieb zu einer Zerstörung des Dichtstreifens und des Verlustes der Dichtwirkung kommen. Ferner wird der Abrieb mit dem umströmenden Anteil des Abgases ins Freie ausgetragen und belastet damit die Umwelt. Selbstverständlich ist damit auch eine Reduzierung der Lebensdauer der Anlage zur Abgas­ reinigung verbunden, obwohl der katalytisch wirksame Monolith eine höhere Betriebsdauer ermöglicht.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine gattungs­ gemäße Halterung aufzuzeigen, die in Herstellung und Montage einfach ist, da es sich um einen Massenartikel handelt und bei welcher die Dichtheit gegen umströmendes Abgas mit ein­ fachen Mitteln in einer gegen Zerstörung des Dichtelementes gesicherten Weise erfolgt. Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich bei einer gattungsgemäßen Anordnung dadurch, daß in dem der Aufnahme des Dichtstreifens dienenden Abschnitt des Halteelementes die metallischen Fäden des Gestrickes nicht verformt sind und in diesem so gebildeten Abschnitt mindestens ein Dichtstreifen eingebracht ist. Das wesent­ liche der Erfindung besteht danach darin, daß in dem Ab­ schnitt des Halteelementes in den der Dichtstreifen einge­ bracht wird, kein zusammengepreßtes Gestrick, sondern nur glatte und vorzugsweise parallel zueinanderliegende metallische Fäden liegen, die die benachbarten Gestrickteile verbinden, wobei diese Fäden solche sind, aus denen das Gestrick gebildet ist. Der Abschnitt verläuft dabei in Längsrichtung des Halte­ elementes, wobei die Breite des Halteelementes in etwa der Länge des katalytischen Monolithen entspricht, um den das Halteelement gewickelt wird, und zwar ein- oder mehrlagig. Dadurch liegt der Dichtstreifen quer zur Umströmrichtung des Abgases um den Monolithen.

Das Halteelement kann in bekannter Weise ein aus metallischen Fäden gestrickter Schlauch sein, der an dem erfindungsgemäß ausgestalteten Abschnitt nicht als Gestrick ausgebildet ist, sondern gerade Fäden aufweist und der dann zu einem ebenen, zweilagigen Element zusammengepreßt ist, wobei die gestrick­ freien Abschnitte dann mit ihren geraden Fäden aufeinander liegen und so den Abschnitt für die Aufnahme des Dichtelementes bilden. Das Halteelement kann aber auch als entsprechend langes einlagiges Element ausgebildet sein, z.B. von einer Länge die gleich oder größer dem doppelten Umfang des Monolithen ist. In diesem Fall wird der Monolith von dem Halteelement so umgeben, daß eine zweilagige Umhüllung entsteht.

Um zu einer besonders wirksamen Abdichtung zu gelangen, ist eine Weiterführung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß mindestens je ein Dichtstreifen über bzw. unter oder zwischen den nicht verformten metallischen Fäden des Gestrickes einge­ bracht ist. Bei einem ebenen einlagigen Halteelement, das ein­ oder mehrlagig um den Monolithen gewickelt wird, wird der Dicht­ streifen vor dem Umwickeln des Monolithen in den für dessen Auf­ nahme vorgesehenen Abschnitt eingelegt, wobei er auf die geraden Fäden oder unter diese gelegt werden kann. Bei einem aus einem zusammengepreßten Schlauch gebildeten Halteelement kann der Dichtstreifen bei dem Zusammenpressen des Schlauches bereits eingelegt werden in den hierfür vorgesehenen Abschnitt, so daß er zwischen den geraden Fäden liegt und es kann bei Bedarf ein weiterer Dichtstreifen vor dem Umwickeln des Monolithen in den Abschnitt mit den geraden Fäden auf dem bereits eingebrachten Dichtstreifen aufgelegt werden, so daß nach der Umhüllung des Monolithen ein doppelter Dichtstreifen einliegt. Erfindungs­ gemäß ist dabei die Dicke des Dichtstreifens gleich oder kleiner der Höhe der Wellung des Gestrickes an den der Aufnahme des Dichtstreifens benachbarten Abschnitten.

Mit der Halterung eines Monolithen nach der vorliegenden Er­ findung wird mit einfachen Mitteln eine zuverlässige Halterung des Monolithen trotz unterschiedlicher Ausdehnung von Monolith und Gehäuse sowie eine beständige Dichtung gegen den Monolith umströmendes Abgas erreicht, wobei der Dichtstreifen gegen Ab­ rieb und damit Zerstörung in einfacher Weise geschützt ist.

In den Fig. 1, 2 und 3 ist ein Ausführungsbeispiel der er­ findungsgemäßen Halterung vereinfacht und schematisch darge­ stellt,und zwar am Beispiel der Halterung eines katalytisch beschichteten Monolithen in der Abgasleitung eines Fahrzeuges.

Es zeigt Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt der Halterung Fig. 2 die Abwicklung des Halteelementes und

Fig. 3 einen Querschnitt des Halteelementes.

Bei dem Ausführungsbeispiel soll ein Körper 1, der ein katalytisch beschichteter Monolith mit einer Vielzahl sehr feiner Längskanäle ist, in einer Rohrleitung 11, im vor­ liegenden Fall der Abgasleitung eines Fahrzeuges, angeordnet sein und gehalten werden. Es soll ferner die Umströmung des Körpers 1 mit Abgas weitestgehend verhindert werden und die Halterung bei allen Betriebszuständen ausreichend sein. Die Halterung soll trotz der unterschiedlichen Ausdehnungs­ koeffizienten von Gehäuse (Stahl) und Körper 1 (Keramik) bei den unterschiedlich auftretenden Temperaturen, also bis in einem Bereich von etwa 800° bis 900°C, wirksam sein.

Die Abgasleitung 11 weist in Strömungsrichtung einen Einlauf­ trichter 3 a auf, an dem sich das zylindrische Gehäuse an­ schließt, in welchem der Körper 1 gehalten ist. Das Gehäuse 2 kann an den Einlauftrichter 3 a mit größerem Durchmesser angeschlossen sein, so daß sich eine Anlegekante ausbildet. An das Gehäuse 2 schließt sich entsprechend der Auslauf­ trichter 3 b mit der folgenden Rohrleitung an. Das Gehäuse 2 ist mit den beiden Trichtern 3 a, 3 b entweder verschweißt oder über Flansche verbunden. Das zylindrische Gehäuse 2 hat auf dem Umfang umlaufende Einprägungen 12, die entweder parallel zueinander verlaufen oder spiralförmig eingeprägt sind. Diese Einprägung 12 bewirkt die Verpressung des Halte­ elementes 4, das den Körper 1 umgibt. Das Halteelement 4 be­ steht aus einem zu einem ebenen Element zusammengepreßten 2-fädrigen Schlauchgestrick aus Draht von 0,23 mm Durchmesser aus dem Werkstoff Inconel 601 oder Nicrofer 6023 mit einer Gestrickbreite von 95 mm bei 60 Maschen. Das Halteelement 4 hat beiderseits eine pfeilförmige Einprägung 5. Dabei ent­ steht eine Wellung mit einer Teilung von 10,5 mm bei einer Höhe des Gestrickes von 6,5 mm (Wellung h), der Pfeilver­ lauf beträgt beiderseitig 72° zur Kante. An beiden Rand­ bereichen 6 a, 6 b erfolgt ein Randumschlag an den Längsaußen­ kanten 7 a, 7 b von 18 mm, so daß in diesen beiden Bereichen die doppelte Lagenzahl besteht. Ferner ist das Halteelement 4 in einer Längsachse 8 mit einem Abschnitt 9 versehen, in welchem ein Dichtstreifen 10 mit der Dicke d eingelegt ist. Im einge­ bauten Zustand verläuft diese Längsachse 8 rechtwinklig zur Durchströmrichtung des zu haltenden Katalysators. In dem Ab­ schnitt 9 verlaufen die Fäden 13 des Gestrickes 14 unverformt geradlinig, so daß sie Auflagestege für den oder die Dicht­ streifen 10 bzw. 10 a, 10 b bilden und zur Halterung des Dicht­ streifens 10 beitragen, da im Betrieb diese "Stege" 13 sich in die Oberfläche des Dichtstreifens 10 einpressen.

In Fällen besonderer Belastung kann der Dichtstreifen 10 auch mit den geraden Fäden 13 des Gestrickes 14 verwoben werden, so daß jeweils ein Faden 13 oberhalb und der nächstfolgende Faden 13 unterhalb des Dichtstreifens 10 liegt. Damit ist eine besonders gute Lagefixierung des Dichtstreifens 10 in dem Halteelement 4 gegeben. Ein ähnlicher Effekt ergibt sich bei einem schlauchartigen und dann zu einem ebenen Element zusammengepreßten Halteelement 4, wenn der Dichtstreifen 10 vor dem Zusammenpressen in den für den Dichtstreifen 10 vor­ gesehenen Abschnitt 9 eingelegt wird. In diesem Fall liegt eine Lage der Fäden 13 auf und eine Lage unter dem Dichtstreifen 10.

Der Abschnitt 9 braucht nicht wie in den Figuren dargestellt mittig angeordnet sein, sondern kann auch außermittig in Längsrichtung des Halteelementes 4 verlaufen und zwar parallel zur Längsrichtung oder schräg hierzu.

Das Halteelement 4 ist breiter als die Länge des Körpers 1, so daß es beim Umhüllen des Körpers 1 an diesen beiden Stirn­ seiten überragt. Nach dem Zusammenbau legen sich diese über­ ragenden Abschnitte über die jeweilige stirnseitige Kante des Körpers 1 und bilden sowohl einen Kantenschutz als auch eine erste Abdichtung gegen Umströmung des Körpers 1 durch das Abgas. Durch die pfeilförmigen Einprägungen 5 ergibt sich eine bessere Halterung des Körpers 1 und sie verhindert insbesondere eine Schrägverschiebung des Körpers 1. Ferner ist durch diese Maßnahme eine Unterbrechung des Strömungs­ weges für das Abgas und damit ebenfalls eine Dichtwirkung gegeben.

Claims (3)

1. Anordnung zur Halterung eines Katalysators in einem Gehäuse im Abgassystem eines mit flüssigem Brennstoff betriebenen Motors und dessen Abdichtung gegenüber um­ strömendes Abgas durch ein den Katalysator umgebendes zumindest einlagiges, gewelltes metallisches Gestrick als Halteelement, das den Katalysator in seiner Einbau­ lage im Gehäuse hält und das mindestens einen in Längs­ richtung des Halteelementes verlaufenden Abschnitt zur Aufnahme eines Dichtstreifens aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem der Aufnahme des Dichtstreifens (10) dienenden Abschnitt (9) des Halteelementes (4) die metallischen Fäden (13) des Gestrickes (14) nicht ver­ formt sind und in diesem so gebildeten Abschnitt (4) mindestens ein Dichtstreifen (10) eingebracht ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Abschnitt (4) mindestens je ein Dichtstreifen (10) über bzw. unter oder zwischen den nicht verformten metallischen Fäden (13) des Gestrickes (14) eingebracht ist.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dicke (d) des Dichtstreifens (10) gleich oder kleiner der Höhe (h) der Wellung des Gestrickes (14) ist.