DE3835841C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Abgaskonverter für eine Brennkraft maschine mit einem Gehäuse und einem trichterförmigen Abgaseintritts stutzen und einem ebenfalls trichterförmigen Abgasaustrittsstutzen und mindestens einem der Form des Gehäuses weitgehend angepaßten Körper für die Abgasreinigung mit zwischen diesem Körper und dem Gehäuse ein gebrachten wärmeisolierendem Material und bei dem Abgaseintritts- und Abgasaustrittsstutzen doppelschalig ausgebildet sind und zwischen den beiden Schalen ein wärmeisolierendes Material angebracht ist und Abstützelemente zwischen zwei Körpern zur Abgasreinigung und/oder zwischen einem Körper zur Abgasreinigung und der Innenschale des Abgaseintritts- bzw. Austrittsstutzens.The invention relates to an exhaust gas converter for an internal combustion engine machine with a housing and a funnel-shaped exhaust gas inlet neck and a funnel-shaped exhaust outlet and at least one body largely adapted to the shape of the housing for the emission control with between this body and the housing brought heat insulating material and in the exhaust gas inlet and Exhaust outlet are double-skinned and between the a heat-insulating material is attached to both shells and Support elements between two bodies for exhaust gas cleaning and / or between a body for exhaust gas cleaning and the inner shell of the Exhaust inlet or outlet connection.
Hierbei wird unter Abgaskonverter eine Einrichtung zur Reinigung von Abgasen verstanden, wobei sich die Reinigung sowohl auf einen Prozeß in einem katalytisch beschichteten Körper, z. B. einem Monolithen, be ziehen kann, als auch auf die Reinigung des Abgases von Rußpartikeln in einem geeigneten Körper, z. B. einem mit Längsbohrungen versehenen Monolithen. Entsprechend ist auch der Begriff Körper verstanden als der Bauteil, in dem die Abgasreinigung erfolgt. Neben Monolithen kön nen dies auch bekannte Metallträgerkörper oder Filter sein.Here is a device for cleaning under exhaust gas converter Exhaust gases understood, whereby the cleaning is both a process in a catalytically coated body, e.g. B. a monolith, be can pull, as well as cleaning the exhaust gas from soot particles in a suitable body, e.g. B. one provided with longitudinal bores Monoliths. Accordingly, the term body is understood as the component in which the exhaust gas cleaning takes place. In addition to monoliths NEN this can also be known metal carrier bodies or filters.
Es sind bereits gattungsgemäße Abgaskonverter bekannt, bei welchen der Körper, in dem die Reinigung des Abgases erfolgt, in einem Gehäuse ge lagert ist, und zwar bei einer Anordnung zur katalytischen Reinigung gemäß der DE-OS 22 61 663 mit den Körper (Monolithen) stirnseitig um greifenden Ringen, die aus einem Hohlring aus Metallfolie mit einer Kernfüllung aus Drahtgestrick oder Keramikfasern versehen sind. Bei dieser bekannten Anordnung soll der Ring als Abstützelement mit Dicht funktion den Körper auch bei hohen thermischen Belastungen und unter schiedlicher Wärmedehnung von Körper und Gehäuse sicher lagern und den Körper gegen umströmendes Abgas dichten. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß sie ein Abstrahlen der Wärme des katalytisch be schichteten Monolithen nicht verhindert, so daß diese Anordnung nicht auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten werden kann. Ein weiterer Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß das Umgreifen der Stirn kanten des Körpers einen Teil der für den Durchtritt des zu reinigen den Abgases zur Verfügung stehenden Fläche abdeckt und damit die aktive Fläche verringert wird.Generic exhaust gas converters are already known, in which the Body in which the cleaning of the exhaust gas takes place in a housing is stored, in an arrangement for catalytic cleaning according to DE-OS 22 61 663 with the body (monoliths) around the front gripping rings that consist of a hollow ring made of metal foil with a Core filling made of wire mesh or ceramic fibers are provided. At In this known arrangement, the ring is intended as a support element with a seal function the body even under high thermal loads and under store different thermal expansion of body and housing and the Seal body against exhaust gas flowing around. However, this arrangement has the disadvantage that they radiate the heat of the cat layered monoliths not prevented, so this arrangement does not can be kept at a predetermined temperature. Another Disadvantage of this arrangement is that the grip around the forehead edges of the body to clean part of the passage for the covers the area available and thus the active area is reduced.
Weiterhin ist nach der DE 34 33 938 A1 eine Anordnung zur katalyti schen Reinigung von Abgasen mit zwei hintereinander angeordneten katalytisch wirksam beschichteten Monolithen bekannt, bei der die beiden Körper einen Abstand voneinander aufweisen und bei welcher jeder der beiden Körper von wärmeisolierendem Material umgeben ist, das die jeweiligen Stirnkanten umgreift. Diese Anordnung weist eben falls einen trichterförmig ausgebildeten doppelschaligen Abgaseintritt und Abgasaustritt auf, wobei zwischen den beiden Schalen eine Wärme isolierung eingebracht ist, die jeweils innere Schale ist im Bereich des Anschlusses an das Gehäuse nach außen geführt und liegt im Endbe reich der Körper auf der diesen Endbereich umhüllenden Wärmeisolierung mit der Innenschale auf, während die Außenschale mit dem Gehäuse ver bunden ist. Bei dieser Anordnung besteht jedoch weiterhin die Gefahr der Erosion des wärmeisolierenden Materials durch das pulsierend an blasende Abgas.Furthermore, according to DE 34 33 938 A1, an arrangement for catalytic purification of exhaust gases with two consecutively arranged known catalytically effective monoliths, in which the both bodies have a distance from each other and in which each of the two bodies is surrounded by heat-insulating material, that encompasses the respective front edges. This arrangement just points if a funnel-shaped double-shell exhaust gas inlet and exhaust gas outlet, with a heat between the two shells Insulation is introduced, the inner shell is in the area of the connection to the housing led to the outside and lies in the end rich the body on the thermal insulation enveloping this end area with the inner shell, while the outer shell ver is bound. However, there is still a risk with this arrangement the erosion of the heat-insulating material due to the pulsating blowing exhaust gas.
Um eine Erosion des wärmeisolierenden und den der Lagerung dienenden Materials zu verhindern, wurde schließlich in der PA 01 93 072 eine katalytische Abgasentgiftungseinrichtung geoffenbart, bei welcher in einem Gehäuse mit Abgaseinlauf- und Abgasauslauftrichter im Abstand zur Gehäusewand mehrere mit Abstand hintereinander angeordnete kataly tisch beschichtete Monolithe angeordnet sind und der Raum zwischen Monolith und Gehäuse mit einer Federmatte (Quellmatte) und die Abgas trichter doppelschalig ausgebildet sind, wobei zwischen den beiden Schalen wärmeisolierendes Material eingebracht ist. Diese Federmatte umhüllt den Monolithen auf seiner gesamten Länge, wobei in den jewei ligen Endabschnitten des Monolithen die Federmatte in einer gehäuse seitig vorgesehenen Nut mit Abstand zu den Monolithen geführt ist und in diesem Bereich eine innere metallische Einlage zum Erosionsschutz vorgesehen ist. Diese gattungsbildende Anordnung gibt zwar den vollen Querschnitt für das anströmende Abgas frei, hat jedoch den Nachteil einer umständlichen und aufwendigen Montage, was gerade bei einem Massenprodukt wie Abgasreinigungsanlagen erheblich ist. Ein weiterer Nachteil ist der hohe Bedarf an teurer Federmatte.To erode the heat-insulating and the storage Preventing materials was eventually found in PA 01 93 072 disclosed a catalytic exhaust gas detoxification device in which in a housing with flue gas inlet and flue gas funnels at a distance several kataly arranged one behind the other to the housing wall table-coated monoliths are arranged and the space between Monolith and housing with a spring mat (swelling mat) and the exhaust funnels are double-skinned, being between the two Shell heat-insulating material is introduced. This feather mat envelops the monolith over its entire length, whereby in the respective the end sections of the monolith the spring mat in a housing groove provided on the side is guided at a distance from the monoliths and in this area an inner metallic insert for erosion protection is provided. This generic arrangement gives the full Cross-section for the incoming exhaust gas free, but has the disadvantage a cumbersome and time-consuming assembly, which is especially the case with one Mass production such as exhaust gas cleaning systems is significant. Another The disadvantage is the high demand for expensive spring mats.
Mit einer Vielzahl weiterer Konstruktionen wurde bereits versucht, eine günstige Anordnung des oder der Katalysatorkörper in einem Abgas konverter aufzuzeigen. Diese Konstruktionen zeigen, wie dringend die Lösung der Aufgabe ist, den Katalysatorkörper zu lagern. So zeigt die DE-36 26 728 A1 eine Anordnung, bei welcher die Monolithe von einer durchgehenden bis in den Bereich des Einlauf- bzw. Auslauftrichters reichenden Quellmatte umgeben ist. Bei dieser Konstruktion soll sich der Innenbereich des Einlauftrichters in den Monolithen eingraben, um gegen umströmendes Abgas abzudichten. Zwischen den Monolithen sind gemäß dieser Druckschrift feste Stütz- bzw. Distanzringe angeordnet. Bei dieser Anordnung besteht die Gefahr der Zerstörung zumindest des Eingangsbereiches des Monolithen.Many other designs have already been tried a favorable arrangement of the or the catalyst body in an exhaust gas show converter. These constructions show how urgent they are The solution to the problem is to store the catalyst body. So it shows DE-36 26 728 A1 an arrangement in which the monoliths from one continuous to the area of the inlet or outlet funnel reaching source mat is surrounded. With this construction should dig the inside of the inlet funnel into the monolith to to seal against flowing exhaust gas. Are between the monoliths arranged according to this document fixed support or spacer rings. With this arrangement there is a risk of destruction of at least the Entrance area of the monolith.
Es sind auch Monolithlagerungen in einschaligen Gehäusen bekannt, bei denen sich jedoch gezeigt hat, daß die Wärmebelastung und die sich daraus ergebenden Relativbewegungen zwischen Monolith und Gehäuse nicht beherrscht werden. So zeigt das DE-GM 80 19 814 ein einschaliges Gehäuse, das in den Raum zwischen zwei hintereinander angeordneten Monolithen zur Abstandshalterung eingezogen ist und mit von Drahtge strick umgebenen Monolithen mit die Stirnseiten der Monolithen umgrei fenden Abschnitten. Die DE-OS 22 13 539 und die DE-OS 22 61 663 zeigen in einem einschaligen Gehäuse eine Monolithlagerung durch eine durch gehende, sich über die ganze Länge und den Stirnkantenbereich erstrec kende Mineralfasermatte.Monolith bearings in single-shell housings are also known which has been shown, however, that the heat load and the resulting relative movements between monolith and housing cannot be mastered. So the DE-GM 80 19 814 shows a single-shell Housing that is arranged in the space between two in a row Monolith is drawn to the spacer and with by wire knitted monoliths encompassing the end faces of the monoliths sections. DE-OS 22 13 539 and DE-OS 22 61 663 show in a single-shell housing by a monolith walking, stretching over the entire length and the front edge area mineral fiber mat.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Abgaskonverter aufzuzeigen, der leich ter zu montieren ist und bei welchem die verwendeten wärmeisolierenden und die der elastischen Lagerung dienenden Fasermaterialien gegen Erosion geschützt sind bei einer ausreichenden Dichtheit gegen den Körper umströmendes Abgas, wobei die gleiche Lagerung bei katalytisch beschichteten Monolithen und bei Rußfiltern (Partikelfiltern) für Dieselmotoren verwendet werden soll.Based on this prior art, the object of the invention based on showing a generic exhaust gas converter, the easy ter is to be assembled and in which the heat-insulating used and the fiber materials used for elastic storage Are protected against erosion with sufficient tightness against the Exhaust gas flowing around the body, the same storage at catalytic coated monoliths and for soot filters (particle filters) for Diesel engines are to be used.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem gattungsgemäßen Abgaskonverter durch die Merkmale gelöst, daß die aus wärmeisolieren den Material bestehende Einlage durch mindestens ein Abstützelement unterbrochen wird, das Abstützelement einen Kern aus keramischen Fasern mit einem Anteil von 10-50% weiteren, die Elastizität er höhenden Fasern und/oder einen Anteil von 10-50% eines thermisch aktiven, zur elastischen Formanpassung geeigneten Materials aufweist, dieser Kern von einer gasdurchlässigen Umhüllung aus hochtemperatur festem Material umgeben wird und jedes der Abstützelemente die Stirn kante mindestens eines der Abgasreinigung dienenden Körpers überdeckt. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, daß der Kern des Abstützelementes einen Anteil von 10-50% an Draht- oder Glasfäden aufweist. Für den Kern haben sich als die Elastizität erhöhende tempe raturfeste Stoffe als Zuschlagstoffe zu den keramischen Fasern Glas- oder Drahtfäden, auch in Gestrickform, erwiesen, als zur elastischen Formanpassung unter Temperatureinwirkung (thermisch aktive Stoffe) Glimmer, so wie z. B. in der US-PS 39 66 419 beschrieben. Dieser Kern dient der Wärmeisolation und der Reduktion des Strahlungsdurchganges bei hohen Temperaturen. Dabei hat sich überraschenderweise gezeigt, daß bei diesem Kern eine Zunahme der Dichtwirkung bei ansteigender Temperatur erfolgt. This object is achieved according to the invention in a generic Exhaust gas converter solved by the features that isolate from heat the material existing insert by at least one support element is interrupted, the support element has a core made of ceramic Fibers with a share of 10-50% further, the elasticity heightening fibers and / or a share of 10-50% of a thermal active material suitable for elastic shape adaptation, This core is made of a gas-permeable coating made of high temperature solid material is surrounded and each of the support elements the forehead edge of at least one body serving for exhaust gas cleaning. It has proven to be particularly advantageous that the core of the Support element a share of 10-50% in wire or glass threads having. For the core, the tempe has increased as the elasticity resistant materials as additives to the ceramic fibers glass or wire threads, also in knitted form, proved to be elastic Shape adaptation under the influence of temperature (thermally active substances) Mica, such as B. described in US-PS 39 66 419. That core is used for thermal insulation and to reduce the passage of radiation at high temperatures. It has surprisingly been shown that with this core an increase in the sealing effect with increasing Temperature.
Für die Umhüllung des Abstützelementes wird in vorteilhafter Weise Drahtgewebe oder Drahtgestrick verwendet. Zweckmäßig sind dabei auch Quarzglasgespinst oder Quarzglasgestrick und gemäß einer weiteren Ausgestaltung Keramikgewebe oder Keramikgestrick. Die Umhüllung hat die Aufgabe, ein Austragen der Kernfüllung durch das pulsierend an strömende Abgas zu verhindern. Diese Umhüllung ist nicht gasdicht, sondern als Gestrick, Gewebe oder Gespinst ausgebildet, im Fall des Drahtgestrickes oder Drahtgewebes vorzugsweise als ein einlagiges oder doppellagiges sehr dünnes Gebilde. Dadurch kann sich insbesondere bei Ausdehnung infolge der Temperaturbelastung die Kernfüllung mit der Umhüllung verhaken. Damit ergibt sich trotz des elastischen Aufbaues des Abstützelementes eine ausreichende Abdichtung gegen das den Körper umströmende Abgas. Die Elastizität des Abstützelementes erlaubt die Verwendung des Elementes für unterschiedliche Querschnittsformen des Abgaskonverters. Bei Abgaskonvertern sind dabei runde oder ovale Quer schnitte üblich, bei metallischen Trägerkörpern sind aber auch drei eckige Querschnitte bekannt. Die Umhüllung des elastischen Abstütz elementes kann schließlich auch über einen Abschnitt verstärkt und in dem verstärkten Abschnitt starr sein. Gemäß einer besonders zweckmäßi gen weiteren Ausgestaltung des Abstützelementes kann dieses auf einem Teil seiner Längserstreckung einen radial nach innen weisenden Ab schnitt aufweisen. Dieser Abschnitt kann z. B. durch eine Vermehr fachung der Dicke der Umhüllung erreicht werden.For the sheathing of the support element is advantageous Wire mesh or wire mesh used. Are also useful Woven quartz glass or knitted quartz glass and according to another Design ceramic mesh or ceramic knitted fabric. The wrapper has the task of discharging the core filling through the pulsating to prevent flowing exhaust gas. This wrapper is not gas tight, but formed as a knitted fabric, fabric or web, in the case of Knitted wire or wire mesh preferably as a single layer or double-layered very thin structure. This can in particular Expansion due to the temperature load the core filling with the Hook the wrapping. This results in spite of the elastic structure the support element has a sufficient seal against the body exhaust gas flowing around. The elasticity of the support element allows the Use of the element for different cross-sectional shapes of the Exhaust gas converter. Exhaust gas converters are round or oval crossways cuts are common, but there are also three in the case of metallic support bodies angular cross-sections known. The wrapping of the elastic support Finally, elementes can also be reinforced and integrated over a section the rigid section. According to a particularly expedient gene further configuration of the support element, this can on a Part of its longitudinal extent is a radially inward-pointing Ab have cut. This section can e.g. B. by an increase times the thickness of the casing can be achieved.
Die erfindungsgemäße Anordnung des elastischen Abstützelementes in dem Abgaskonverter erfolgt ein- und austrittsseitig derart, daß mindestens einer der beiden Endbereiche des Körpers von etwa der halben Länge des Abstützelementes umgriffen wird, dessen anderer Abschnitt in den Raum zwischen den beiden Schalen des entsprechenden Abgasstutzens ragt. Dabei kann der Ringraum zwischen Gehäuse und Körper, soweit er nicht von dem Abstützelement besetzt ist, in bekannter Weise mit einem Wärmeisolationsmaterial gefüllt sein. Diese Anordnung hat gegenüber den bekannten Anordnungen zur Lagerung katalytisch beschichteter Monolithe, bei denen das Lagermaterial (Quellmatte) entweder über den gesamten Bereich des Konverters angeordnet ist oder Abstützelemente verwendet werden, die den Körper stirnseitig umgreifen oder bündig abschließen, den Vorteil, daß der Ein- bzw. Austrittsbereich des Ab gases in/aus dem Körper von dem Abstützelement umhüllt ist, ferner, daß die Abstützung im Endbereich bzw. den Endbereichen des Körpers erfolgt, so daß eine sichere Lagerung und ein guter Schutz gegen Umströmung des Körpers von pulsierendem Abgas erreicht wird.The inventive arrangement of the elastic support element in the Exhaust gas converter takes place on the inlet and outlet side in such a way that at least one of the two end portions of the body about half the length of the Support element is encompassed, the other section in the room protrudes between the two shells of the corresponding exhaust pipe. The annular space between the housing and the body, if not is occupied by the support element, in a known manner with a Thermal insulation material must be filled. This arrangement has opposite the known arrangements for the storage of catalytically coated Monoliths, in which the storage material (swelling mat) either over the entire area of the converter is arranged or support elements can be used, which embrace the body or flush complete, the advantage that the entry and exit area of Ab gases in / out of the body is enveloped by the support element, furthermore, that the support in the end region or the end regions of the body takes place so that safe storage and good protection against Pulsating exhaust gas flows around the body.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung ergibt sich dadurch, daß bei mindestens zwei hintereinander mit Abstand zueinander angeordneten Körpern das Abstützelement den Abstand zwischen den Körpern mindestens teilweise überdeckt und den Endbereich mindestens eines Körpers, vor zugsweise des stromab folgenden Körpers, umgreift. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, daß das Abstützelement auf dem Teil seiner Länge, der den Abstand zwischen den Körpern überbrückt, mindestens teilweise in den Abschnitt zwischen den Körpern ragt. Die ses kann z. B. dadurch erreicht werden, daß das Abgaskonvertergehäuse im Bereich des Abstandes der in ihm gelagerten Körper eine Einprägung geringerer oder gleicher Breite wie der Abstand zwischen den Körpern aufweist, und daß das elastische Abstützelement hierdurch beim Zusam menbau etwas in den Abstand hineingepreßt wird und so zugleich ab standhaltend wirkt. Die zugleich abstandhaltende Funktion des elasti schen Abstützelementes kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausge staltung dadurch erreicht werden, daß der radial nach innen ragende Abschnitt des Abstützelementes eine Länge aufweist, die gleich oder annähernd gleich dem Abstand zwischen den Körpern ist.Another useful embodiment results from the fact that at at least two spaced apart one behind the other Bodies the support element at least the distance between the bodies partially covered and the end region of at least one body preferably around the body following downstream. It did proven to be particularly advantageous that the support element on the Part of its length that bridges the distance between the bodies, protrudes at least partially into the section between the bodies. The It can e.g. B. can be achieved in that the exhaust gas converter housing an indentation in the area of the distance between the bodies stored in it less or the same width as the distance between the bodies has, and that the elastic support element hereby when together menbau is pressed somewhat into the distance and at the same time from resists. The spacing function of the elasti cal support element can according to a further advantageous Ausge staltung be achieved in that the radially inwardly projecting Section of the support element has a length that is equal to or is approximately equal to the distance between the bodies.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen zwei benachbarten Körpern ein Distanzelement angeordnet. Dieses ist in vorteilhafter Weise als Keramikring ausgebildet und kann so als Distanzelement im Bereich des Eintritts-/Austrittstrichters entspre chend der Kontur des Abgastrichters ausgebildet sein. Es ist in der Regel ein konischer Ring, der jedoch ggf. einen zylindrischen Ansatz aufweisen kann. Zur Lagefixierung der Körper in Axialrichtung kann da bei das Distanzelement an der dem Körper zugewandten Seite eine oder mehrere nach innen gerichtete Nasen aufweisen oder einen nach innen gerichteten umlaufenden Wulst. Dieses Distanzelement wird vorzugsweise bei besonders weich eingestellten Abstützelementen angeordnet. Die Nase oder Nasen oder der Wulst muß dabei nicht am Ende des Abstützele mentes angeordnet sein, sondern kann auch an der Innenfläche des Distanzelementes zurückgesetzt sein. Diese Ausführung mit zurückge setztem Anschlag wird dort vorgesehen, wo das Distanzelement den Körper überragt.According to a further advantageous embodiment, there is between two a spacer element is arranged adjacent to the bodies. This is in advantageously designed as a ceramic ring and can be as Correspond to the spacer element in the area of the inlet / outlet funnel be formed according to the contour of the exhaust gas funnel. It is in the Usually a conical ring, but possibly a cylindrical approach can have. To fix the body in the axial direction there can at the spacer on the side facing the body one or have multiple inward lugs or one inward facing circumferential bead. This spacer is preferred arranged with particularly soft support elements. The Nose or nose or the bead does not have to be at the end of the support be arranged, but can also be on the inner surface of the Spacer be reset. This version with back set stop is provided where the spacer Body towers.
Das Distanzelement weist vorzugsweise Ausnehmungen auf, in die das elastische Abstützelement ragen kann, so daß eine gegenseitige Halte rung erreicht wird.The spacer element preferably has recesses into which the elastic support element can protrude, so that a mutual holding tion is achieved.
In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele vereinfacht und schematisch dargestellt. Diese stellen jedoch nur bevorzugte Mög lichkeiten der Anwendung dar. Es zeigtExemplary embodiments are simplified in the figures and shown schematically. However, these are only preferred options application. It shows
Fig. 1 einen Abgaskonverter mit einem der Abgasreinigung dienenden Körper und in der oberen und der unteren Hälfte unterschiedlich dargestellter Anordnung der Abstützelemente, Fig. 1 is an exhaust gas converter with the exhaust gas purifying body and serving in the upper and the lower half shown different arrangement of the support elements,
Fig. 2 den Mittelabschnitt eines Abgaskonverters mit zwei der Abgasreinigung dienenden Körpern mit Abstützelement und Distanzelement, Fig. 2 shows the middle section of an exhaust gas converter with two of the exhaust gas purification serving bodies having support member and spacer member,
Fig. 3 eine Anordnung wie Fig. 2 mit zwei unterschiedlichen Anordnungen von dem Abstützelement und anderer Distanzelementanordnung. Fig. 3 shows an arrangement like Fig. 2 with two different arrangements of the support element and another spacer arrangement.
Der Abgaskonverter gemäß den Abbildungen weist einen Abgaseintritts stutzen 1 und einen Abgasaustrittsstutzen 2 auf, die in der Regel aus einem, das Abgas führenden Rohr bestehen können. Die Abgaszuführung bestimmt die Form des der Abgasreinigung dienenden Körpers 4 hinsicht lich des Anströmquerschnittes. Bei einrohriger Abgaszuführung wird in der Regel ein der Abgasreinigung dienender Körper 4 mit rundem Quer schnitt, bei anderen Ausführungen mit ovalem Querschnitt, verwendet. Für Abgaskonverter für die Reinigung von Abgas aus Dieselmotoren von Rußpartikeln sind auch im Querschnitt mehreckige Körper 4 aus einzel nen Lagen gewellten Edelstahles bekannt. An den Abgaseintrittsstutzen 1 schließt sich ein Einlauftrichter 5 und an den Auslauftrichter 6 der Abgasaustrittsstutzen 2 an. In der Fig. 1 ist der zylindrische, den Abgaseintrittsstutzen 1 bzw. den Abgasaustrittsstutzen 2 umgreifende Abschnitt des Einlauf- bzw. Auslauftrichters 5 bzw. 6 mit dem Index a gekennzeichnet. An diesen Abschnitt schließt sich ein mit dem Index b bezeichneter konischer Abschnitt an, dessen dem Körper 4 zugewandtes Ende (Index c) derart verformt sein kann, daß sich an eine nach innen gerichtete Sicke (Index d) ein ebenfalls nach innen gerichteter Endab schnitt (Index e) anschließt. Zwischen dem Körper 4 und dem Endab schnitt 5e bzw. 6e besteht ein Spalt 7, dessen Breite so bemessen ist, daß bei maximaler Ausdehnung infolge der hohen Abgastemperatur der Endabschnitt 5e bzw. 6e an der entsprechenden Stirnwand des Körpers 4 anliegt. Damit ist zugleich ein Schutz gegen Umströmen des Körpers 4 von dem Abgas erreicht und eine höhere Stabilität des Einlauftrichters 5 bzw. Auslauftrichters 6, so daß dieser aus relativ dünnem, hoch temperaturfestem Material gefertigt werden kann. Es sind ferner in dem konischen Abschnitt 5b bzw. 6b der Verteilung und Versteifung dienende Rippen 8 eingeprägt, mittels denen auch eine möglichst gleichförmige Anströmung des der Abgasreinigung dienenden Körpers 4 bewirkt wird. Daher können diese Rippen 8 auch eine entsprechende Formgebung auf weisen, z. B. Tropfenform wie in der rechten Seite der Fig. 1 angedeu tet.The exhaust gas converter according to the figures has an exhaust gas inlet nozzle 1 and an exhaust gas outlet nozzle 2 , which can generally consist of a pipe carrying the exhaust gas. The exhaust gas supply determines the shape of the body 4 serving for exhaust gas purification with regard to the inflow cross section. In the case of a single-pipe exhaust gas supply, a body 4 serving for exhaust gas purification is generally used with a round cross section, in other versions with an oval cross section. For exhaust gas converters for the purification of exhaust gas from diesel engines of soot particles, polygonal bodies 4 made of individual layers of corrugated stainless steel are also known in cross section. An inlet funnel 5 connects to the exhaust gas inlet connection 1 and the exhaust gas outlet connection 2 to the outlet funnel 6 . In FIG. 1, the cylindrical, the exhaust gas inlet connection 1 or the exhaust gas outlet connection 2 engages around portion in the inlet and outlet funnel 5 and 6 with the index a. This section is followed by a conical section, designated by the index b, whose end facing the body 4 (index c) can be deformed in such a way that an inboard end section (index d) is also cut by an end section (index d) Index e) follows. Between the body 4 and the Endab section 5 e or 6 e there is a gap 7 , the width of which is dimensioned so that at maximum expansion due to the high exhaust gas temperature, the end section 5 e or 6 e abuts the corresponding end wall of the body 4 . This at the same time provides protection against the exhaust gas flowing around the body 4 and greater stability of the inlet funnel 5 or outlet funnel 6 , so that it can be made from a relatively thin, highly temperature-resistant material. There are further provided in the conical portion 5 b and 6 b of the distribution and reinforcing ribs 8 serving imprinted by means of which a uniform flow of the possible serving the exhaust gas purifier body 4 is effected. Therefore, these ribs 8 can also have a corresponding shape, for. B. drop shape as indicated in the right side of FIG. 1 tet.
Die äußere Schale 9 des Abgaskonverters besteht vorzugsweise aus zwei Halbschalen. Im Bereich des Abgaseintrittsstutzens 1 und des Abgasaus trittsstutzens 2 sind die beiden Halbschalen - die nach der Montage mittels Schweißung oder Bördelung (Falzung) miteinander fest verbunden werden - mit dem zylindrischen Abschnitt 5a und 6a der Trichter 5 und 6 und damit mit den Stutzen 1 und 2 fest verbunden; für die Trichter 5 und 6 ergibt sich damit die Ausdehnungsmöglichkeit in Richtung auf den Körper 4. Die Außenschale 9 folgt im wesentlichen der Kontur des Ein lauftrichters 5, des Körpers 4 - oder bei mehreren Körpern der Körper 4 - und des Auslauftrichters 6 und weist gegenüber der aus den Trich tern 5, 6 gebildeten inneren Schale 10 einen Abstand auf, wobei diese innere Schale 10 im Bereich des Körpers 4 von dessen Mantel und ggf. einer Umhüllung des Körpers 4 gebildet ist. Die - in der Fig. 1 nicht dargestellte - Umhüllung kann aus einer dünnen, relativ dichten kera mischen Schicht bestehen, wenn der Körper 4 ein Monolith ist, oder aus einer metallischen Hülle, z. B. bei Abgaskonverter mit metallischem Trägerkörper für die katalytisch wirksame Fläche oder bei Abgaskonver ter für die Reinigung von Rußpartikel aus dem Abgas von Dieselmotoren. Bei der Anordnung mehrerer Körper 4 hintereinander wird die innere Schale 10 im Bereich zwischen den Körpern 4 durch das in den Fig. 2 und 3 gezeigte und dort beschriebene Distanzelement 11 gebildet. Die äußere Schale 9 weist außerdem vorzugsweise im Bereich des Körpers 4 radiale oder axiale Einprägungen 12 auf. Die Einprägungen 12 können nach innen oder nach außen gerichtet sein und dienen zur Halterung des wärmeisolierenden Materials 13 und über den auf diesem Material aus geübten Druckes zur Halterung des Körpers 4. Die radial verlaufenden Einprägungen 12 in der Form von Sicken werden dabei bevorzugt.The outer shell 9 of the exhaust gas converter preferably consists of two half shells. In the area of the exhaust gas inlet connection 1 and the exhaust outlet connection 2 , the two half-shells - which are firmly connected to one another after assembly by means of welding or flanging (folding) - with the cylindrical section 5 a and 6 a of the funnels 5 and 6 and thus with the connection piece 1 and 2 firmly connected; for the funnels 5 and 6 there is thus the possibility of expansion in the direction of the body 4 . The outer shell 9 essentially follows the contour of a funnel 5 , the body 4 - or in the case of several bodies, the body 4 - and the discharge funnel 6 and has a distance from the inner shell 10 formed from the funnels 5, 6 , a distance between them inner shell 10 is formed in the region of the body 4 by its jacket and, if appropriate, a covering of the body 4 . The - not shown in Fig. 1 - Envelope can consist of a thin, relatively dense ceramic layer when the body 4 is a monolith, or from a metallic shell, for. B. in exhaust gas converter with a metallic support body for the catalytically active surface or in Abgaskonver ter for the cleaning of soot particles from the exhaust gas of diesel engines. When several bodies 4 are arranged one behind the other, the inner shell 10 is formed in the area between the bodies 4 by the spacer element 11 shown in FIGS. 2 and 3 and described there. The outer shell 9 also preferably has radial or axial impressions 12 in the region of the body 4 . The embossments 12 can be directed inwards or outwards and serve to hold the heat-insulating material 13 and to hold the body 4 via the pressure exerted on this material. The radially extending impressions 12 in the form of beads are preferred.
Der Raum zwischen der geschlossenen äußeren Schale 9 und der aus einzelnen Abschnitten bestehenden inneren Schale 10 ist mit einem wärmeisolierenden Material 13 ausgefüllt. Dabei kann funktionell unterschieden werden zwischen dem Raum im Bereich der Trichter 5, 6, in denen die Wärmeisolierung wesentlich ist und dem Raum im Bereich des Körpers 4 - oder der Körper 4 - in dem neben der Wärmeisolierung noch eine gewisse Lagerungs- und Haltefunktion des Körpers 4 durch das einzubringende Material sowie eine gewisse Abdichtung gegen umströmen des Abgas gefordert ist. Es können daher für die entsprechenden Ab schnitte unterschiedliche Materialien verwendet werden.The space between the closed outer shell 9 and the inner shell 10 consisting of individual sections is filled with a heat-insulating material 13 . A functional distinction can be made between the space in the area of the funnels 5, 6 , in which the heat insulation is essential, and the space in the area of the body 4 - or the body 4 - in which, in addition to the heat insulation, a certain storage and holding function of the body 4 is required by the material to be introduced and a certain seal against the exhaust gas flowing around. It can therefore be used for the corresponding sections from different materials.
So wird im Bereich des Körpers 4 bevorzugt eine Blähglimmermatte (Quellmatte) zur Isolierung und Halterung verwendet, während in dem Bereich der Trichter 5, 6 Keramikfasermaterial bevorzugt verwendet wird.For example, a expanded mica mat (swelling mat) is preferably used in the area of the body 4 for insulation and support, while ceramic fiber material is preferably used in the area of the funnels 5, 6 .
Von der Einlage aus wärmeisolierendem Material 13 zwischen der inneren Schale 10 und der äußeren Schale 9 ist der stirnseitige Bereich des Körpers 4 oder der Körper 4 ausgenommen und durch das erfindungsgemäße Abstützelement 14 ersetzt. Aufbau und Anordnung dieses Abstützelemen tes 14 werden nachfolgend beispielsweise nach den Fig. 1 bis 3 be schrieben, wobei allerdings auch andere Konfigurationen und entspre chende Ausgestaltungen des Abstützelementes 14 möglich sind.The front area of the body 4 or the body 4 is excluded from the insert made of heat-insulating material 13 between the inner shell 10 and the outer shell 9 and is replaced by the support element 14 according to the invention. The structure and arrangement of this support element 14 are described below, for example according to FIGS. 1 to 3, but other configurations and corresponding configurations of the support element 14 are also possible.
Das Abstützelement 14 besteht aus einem Kern 15 und einer Umhüllung 16. Die Umhüllung 16 bildet einen Schutzmantel gegen Erosion des Kern mantels. Sie besteht z. B. aus vorzugsweise mit Ausnehmungen versehenem Blech, aus Drahtgewebe oder -gestrick oder aus Quarzglasgewebe oder -gestrick, kann aber auch aus Keramikgewebe oder -gestrick oder aus Spezialglasmatten hoher Temperaturbeständigkeit bestehen. Die Umhül lung 16 ist damit selbst nicht gasdicht, es kann sich die Kernfüllung des Kernes 15 jedoch in dieser Umhüllung 16 verhaken, so daß doch eine ausreichende Dichtheit des Abstützelementes 14 besteht.The support element 14 consists of a core 15 and a sheath 16 . The envelope 16 forms a protective jacket against erosion of the core jacket. It consists e.g. B. preferably provided with recesses sheet metal, wire mesh or knitted fabric or quartz glass fabric or knitted fabric, but can also consist of ceramic fabric or knitted fabric or special glass mats high temperature resistance. The envelope 16 is therefore not gas-tight, but the core filling of the core 15 can get caught in this envelope 16 , so that there is sufficient tightness of the support element 14 .
Der Kern 15 des Abstützelementes 14 besteht vorwiegend aus keramischen Fasern zur Wärmeisolation (Behinderung des Strahlungsdurchganges bei hohen Temperaturen) in einer erfindungsgemäßen Ausführung kombiniert mit Glas- oder Drahtfäden zur Erhöhung der Elastizität und/oder mit thermisch aktiven Zusätzen wie Blähglimmer zur elastischen Anpassung in Abhängigkeit von der auftretenden Temperatur. The core 15 of the support element 14 consists predominantly of ceramic fibers for thermal insulation (obstruction of the passage of radiation at high temperatures) in an embodiment according to the invention combined with glass or wire threads to increase the elasticity and / or with thermally active additives such as expanded mica for elastic adaptation depending on the occurring temperature.
Das Abstützelement 14 dient durch seinen dauerelastischen Kern 15 und der gegen Gas mit hoher Strömungsgeschwindigkeit und stark wechselnden Gasanströmungen hoch widerstandsfähigen Umhüllung 16 zur Abdeckung und ausreichender Abdichtung von Spalten, die infolge der unterschied lichen Temperaturen oder Werkstoffe an den Bauteilen des Abgaskonver ters 3 im Betrieb durch Relativbewegungen zueinander auftreten. Hier bei soll die vorhandene Wärmeisolation 13 gegen Erosion durch das pulsierende Abgas geschützt werden, ohne daß die Isolierwirkung im Bereich der Spalte verschlechtert wird. Bei Spaltbreiten im Bereich von 0,5 bis 15 mm reicht dieses Abstützelement 14 alleine, bei größe ren Spalten wird ein ringförmiges Distanzelement 11 wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt zwischen den der Abgasreinigung dienenden Körpern 4 angeordnet. Insbesondere für die Massenfertigung, d. h. große Serien mit gleichem Abgaskonverteraufbau, ist die im oberen Teil der Fig. 3 dargestellte Ausführungsform des Abstützelementes 14 besonders ge eignet, da sie in der Herstellung und Montage billiger und einfacher ist. Bei dieser Ausführung weist das Abstützelement 14 einen radial nach innen ragenden Abschnitt 14a auf, der dem Abstand zwischen den Körpern 4 entspricht. Dieser Abschnitt 14a kann z. B. als Einlage eines Keramikringes innerhalb der Umhüllung 16 gebildet sein. Dabei wird auf den Keramikring der - längere - Kern 15 aufgelegt und beides von der Umhüllung 16 umgeben. Er kann aber auch dadurch gebildet werden, daß die Umhüllung 16 in diesem Bereich verstärkt wird, etwa indem die Randbereiche der Matte aus der die Umhüllung 16 gebildet wird, doppel lagig ist und sich beim Umhüllen des Kernes in diesem Bereich noch überlappt, so daß dieser Abschnitt 14a vierlagig ist. Diese Ausführung hat den besonderen Vorteil einer elastischen Distanzhaltung in dem sich unter Temperatureinfluß verändernden Abstand, so daß der bruchanfällige Körper 4 besonders weich gelagert ist.The support element 14 is used by its permanently elastic core 15 and the gas resistant to gas with high flow velocity and strongly changing gas flows to cover 16 to cover and adequately seal gaps due to the different temperatures or materials on the components of the Abgaskonver 3 in operation by Relative movements to each other occur. Here, the existing thermal insulation 13 is to be protected against erosion by the pulsating exhaust gas, without the insulating effect in the region of the gaps being deteriorated. With gap widths in the range from 0.5 to 15 mm, this support element 14 is sufficient on its own; with larger gaps, an annular spacer 11 is arranged between the bodies 4 used for exhaust gas purification, as shown in FIGS. 2 and 3. In particular for mass production, ie large series with the same exhaust gas converter structure, the embodiment of the support element 14 shown in the upper part of FIG. 3 is particularly suitable because it is cheaper and simpler to manufacture and assemble. In this embodiment, the support element 14 has a radially inwardly projecting section 14 a, which corresponds to the distance between the bodies 4 . This section 14 a z. B. be formed as an insert of a ceramic ring within the envelope 16 . The - longer - core 15 is placed on the ceramic ring and both are surrounded by the sheath 16 . But it can also be formed in that the sheath 16 is reinforced in this area, for example by the edge regions of the mat from which the sheath 16 is formed, is double-layered and overlaps when wrapping the core in this area, so that this Section 14 a is four layers. This design has the particular advantage of an elastic spacing in the distance which changes under the influence of temperature, so that the body 4, which is susceptible to breakage, is particularly softly supported.
In den Fig. 2 und 3 ist das Distanzelement 11 zwischen den Körpern 4 dargestellt. Dieser besteht aus einem Ring aus temperaturfestem Mate rial, vorzugsweise Stahl mit radial nach innen abgewinkelten Endberei chen und nach innen geprägten Sicken 11a, in die sich das Abstütz element 14 über die Einprägung 12 einprägen kann. Die Sicken 11a dienen dabei gleichzeitig der Versteifung des Distanzelementes 11. An das Distanzelement 11 kann, wie in Fig. 3 dargestellt, ein- oder beid seitig eine Abdeckung 17 des Körpers 4 angeformt sein, die eine der Stirnseiten des Körpers 4 umgreift und Schlitze 17a aufweist.In FIGS. 2 and 3, the spacing element 11 is shown between the bodies 4. This consists of a ring made of temperature-resistant mate rial, preferably steel with radially inwardly angled end regions and inwardly embossed beads 11 a, into which the support element 14 can be impressed via the impression 12 . The beads 11 a serve at the same time to stiffen the spacer element 11 . On the spacer 11 , as shown in FIG. 3, a cover 17 of the body 4 can be formed on one or both sides, which covers one of the end faces of the body 4 and has slots 17 a.
Fig. 2 zeigt im oberen Abschnitt die Anordnung des Abstützelementes 14 als Ersatz der Wärmeisolierung 13, in dem unteren Abschnitt die Anord nung mit einer dünneren Schicht der Wärmeisolierung 13. In beiden Fäl len erfolgt die sichere Lagefixierung über die Einprägung 12 in der äußeren Schale 9. In Fig. 1 ist die Anordnung des Abstützelementes 14 im Übergangsbereich zwischen Trichter 5 bzw. 6 und Körper 4 darge stellt. Diese Anordnung kann großflächig erfolgen, wie im unteren Be reich der Fig. 1 dargestellt, oder mit einem kürzeren Abstützelement 14, wie im oberen Bereich der Fig. 1 dargestellt, wobei sich der in den Auslauftrichter 6 ragende Abschnitt des Abstützelementes 14 in das verformte Ende des Abschnittes 5c der inneren Schale 10 des Trichters 5 beim Zusammenbau einpreßt und so einen Umströmschutz des Körpers 4 bildet. Fig. 2 shows in the upper section the arrangement of the support element 14 as a replacement for the thermal insulation 13 , in the lower section the arrangement with a thinner layer of the thermal insulation 13th In both cases, the position is securely fixed via the embossment 12 in the outer shell 9 . In Fig. 1, the arrangement of the support element 14 in the transition region between the funnel 5 and 6 and body 4 is Darge. This arrangement can take place over a large area, as shown in the lower region of FIG. 1, or with a shorter support element 14 , as shown in the upper region of FIG. 1, the portion of the support element 14 projecting into the outlet funnel 6 into the deformed end of section 5 c of the inner shell 10 of the funnel 5 presses during assembly and thus forms a flow protection of the body 4 .
In Fig. 3 ist die Anordnung der Abdeckung 17 des Körpers 4 samt den Schlitzen 17a dargestellt, wobei eine einseitige Anordnung an dem Distanzelement 11 gezeigt ist. Selbstverständlich können beide Ab schnitte 17 und 11 auch getrennt sein. Das Abstützelement 14 in der unteren Darstellung der Fig. 3 reicht nur über den halben Spalt zwischen den Körpern 4 und ist in der Wärmeisolierung 13 eingebettet und durch die Einprägung 12 in der äußeren Schale 9 gehalten.In Fig. 3, the arrangement of the cover of the body 4, together with the slots 17 shown 17 a, wherein a one-sided arrangement is shown on the spacer element 11. Of course, both sections 17 and 11 can also be separated. The support element 14 in the lower illustration in FIG. 3 extends only over half the gap between the bodies 4 and is embedded in the thermal insulation 13 and held in the outer shell 9 by the indentation 12 .
Claims (9)
- - die aus wärmeisolierenden Material (13) bestehende Einlage wird durch mindestens ein Abstützelement (14) unterbrochen,
- - das Abstützelement (14) weist einen Kern (15) aus keramischen
Fasern mit
- - einem Anteil von 10-50% weiteren, die Elastizität erhöhen den Fasern und/oder
- - einen Anteil von 10-50% eines thermisch aktiven, zur elastischen Formanpassung geeigneten Materials auf;
- - dieser Kern (15) wird von einer gasdurchlässigen Umhüllung (16) aus hochtemperaturfestem Material umgeben,
- - jedes der Abstützelemente (14) überdeckt die Stirnkante minde stens eines der Abgasreinigung dienenden Körpers (4).
- - The insert made of heat-insulating material ( 13 ) is interrupted by at least one support element ( 14 ),
- - The support element ( 14 ) has a core ( 15 ) made of ceramic fibers
- - A share of 10-50% more, increase the elasticity of the fibers and / or
- - A share of 10-50% of a thermally active material suitable for elastic shape adaptation;
- - This core ( 15 ) is surrounded by a gas-permeable covering ( 16 ) made of high-temperature resistant material,
- - Each of the support elements ( 14 ) covers the front edge at least one of the exhaust gas cleaning body ( 4 ).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: J. EBERSPAECHER GMBH & CO., 73730 ESSLINGEN, DE |