DE69010753T2 - Blähendes Befestigungspolster. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft bahnförmiges Material für das Befestigen von zerbrechlichen monolithischen Strukturen zur Behandlung von Abgasen. Insbesondere betrifft die Erfindung bahnförmiges Material zum Befestigen und Halten des zerbrechlichen Monolithen, an dem das Katalysatormaterial zur Interaktion mit den Abgasen aufgetragen ist.
TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Die erwähnten Monolithen können aus sprödem feuerfestem Keramikmaterial bestehen, beispielsweise Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Magnesiumoxid, Zirkonia, Kordierit, Siliziumkarbid und dgl. Diese Keramikmaterialien bilden eine skelettartige Struktur mit einer Vielzahl feiner Strömungskanäle. Bereits geringe Stoßeinwirkung kann dem Monolithen Risse zufügen oder ihn zerbrechen. Wegen dieses durch die Sprödigkeit verursachten Problems, das bei Verwendung derartiger Kraftfahrzeug-Katalysatoreinrichtungen existiert, bei denen der keramische Monolith in einem mit dem Abgassystem verbundenen Gehäuse angeordnet ist, hat man sich intensiv um die Entwicklung einer Einrichtung bemüht, um den Monolithen derart in seinem Gehäuse zu halten, daß er vor Stoßeinwirkung geschützt oder von diesen unbeeinträchtigt ist. In diesem Zusammenhang sind die die folgenden Ansätze zu erwähnen:
• US-3 798 006 offenbart die Befestigung eines monolitisch ausgebildeten Katalysatorelementes in seinem Gehäuse mittels einer unterschiedlich gehärteten fasrigen Auskleidung. Der Monolith ist durch eine filzartige Schicht oder Manschette aus Keramikfasern gehalten, die zwischen dem Monolithen und einer Hülse komprimiert wird.
• US-3 876 384 offenbart einen Trägerkörper für einen monolithischen Katalysator, der elastisch in einem Reaktorgehäuse montiert ist, indem der Monolith mit einer Schutzhülle umgeben ist, die eine in Keramikfaser und Bindermittel eingebettete Verstärkungseinrichtung aus hoch wärmeresistentem Stahl aufweist.
• US-3 891 396 offenbart einen elastischen Halter für den Körper eines monolithischen Katalysators. Der Halter besteht aus einem gewellten Metallrohr, das gleichzeitig die Außenwand der Abgasleitung bildet und das mit einer mechanischen Vorspannungseinrichtung versehen ist, die den Körper des monolithischen Katalysators sicher hält und ihn gegen ein Endlager drückt.
• US-3 916 057 offenbart ein Verfahren zum Befestigen von Halterungselementen für einen monolithischen Katalysator, bei dem ein blähfähiges bahnförmiges Material verwendet wird, das Vermikulit oder ein anderes expansionsfähiges Glimmer enthält. Aufgrund von Expansion am Ort funktioniert das blähfähige bahnförmige Material als elastisches Befestigungsmaterial. Die thermische Stabilität und die Elastizität der Bahn nach der Aufblähung kompensieren die Differenz der Wärmeexpansion der Metallbüchse und des Monolithen und absorbieren die auf den zerbrechlichen Monolithen übertragenen mechanischen Vibrationen oder andere Kräfte, die aufgrund von Unregelmäßigkeiten in den metallischen oder keramischen Flächen auf den Monolith einwirken könnten. Das Bahnmaterial wird vorzugsweise mittels herkömmlicher Papierfertigungstechniken hergestellt; es werden jedoch auch Beschichten oder Extrudieren eines Blattes Kraft-Papiers, Polyethylenterephthalatfaser, oder eine Matte oder ein Gewebe aus Glasmaterial offenbart. In der Patentschrift ist jedoch erwähnt, daß der Hauptnachteil beim direkten Beschichten eines Keramikmaterials in der Steuerung der Dicke der trockenen Schicht liegt.
• US-4 048 363 offenbart eine laminierte blähfähige Befestigungsmatte, bei der beim Umwickeln eines keramischen Katalysatormonolithen eine Versetzung der adhäsiv verbundenen Schichten vorgesehen ist. Das Adhäsivmaterial ist an der Versetzungsstelle mit einer Abziehschicht bedeckt, die nach dem Umwickeln entfernt wird, um die Enden miteinander zu verbinden. Nach dem Erwärmen wird aufgrund der Expansion des blähfähigen Materials in der Matte der Monolith sicher in seinem Gehäuse oder seiner Abdeckung gehalten.
• US 4 142 864 offenbart die Befestigung eines katalytischen keramischen Monolithen durch Positionieren einer elastischen, flexiblen Keramikfaser-Matte oder -Decke in dem Raum zwischen dem katalytischen Monolithen und der Innenfläche des Gehäuses. Bei Installierung ringförmiger Stopfenteile, die an jedem Ende des keramischen Monolithen zwischen diesen und das Gehäuse eingeführt werden, wird die Decke komprimiert. Die Stopfen können aus massivem Metall, Maschendraht oder hohlem Metall bestehen.
• US-4 239 733 und US-4 256 700 offenbaren einen mit Katalysator beschichteten keramischen Monolithen, der sowohl durch eine Maschendrahthülle als auch durch eine blähfähige Hülle, die ohne Überlappung aneinander positioniert sind, in einem Blechgehäuse gelagert ist.
• US-4 269 807 offenbart eine elastische Befestigung für einen keramischen katalytischen Monolithen, bei dem der Monolith von einem Mantel aus gestricktem Maschendraht umgeben ist, der über seine Länge teilweise komprimiert ist. Dem gestrickten Maschendraht liegt ein Band aus Hochtemperatur-Blähmaterial über, das Keramikfaser als viskose Dichtmasse oder Paste in der Matrix des Metallgestricks enthält. Bei einer der offenbarten Anordnungen ist der keramische Monolith mit Keramikfasern beschichtet, gefolgt von einem umgebenden Mantel aus gestrickten Maschendraht. US-4 305 992 offenbart flexible, blähfähige bahnförmige Materialien, die unexpandierte ammonium-ionenausgetauschte Vermikulit-Flocken enthalten und zum Befestigen von Katalysatormonolithen bei Kraftfahrzeugen geeignet sind.
• US-4 328 187 offenbart einen elastischen Halter zur axialen Aufhängung eines keramischen katalytischen Monolithen in einem Gehäuse. Der Monolith ist mit einer Schicht aus hitzeresistentem Mineralfasermaterial umgeben, über der eine Manschette oder Hülle aus gut wärmeisolierendem Mineralmaterial oder eine Schicht aus hochelastischem Material, wie z.B. Schaumstoff, Asbest oder Glasfaservlies, oder aus metallischem Maschendraht, aufliegt. Die Schichten schaffen ein als Dämpfungselement dienendes Kissen, das sich innerhalb des Gehäuses über die gesamte Länge des Monolithen erstreckt und den Monolithen zusammen mit seiner Keramikfaserumwicklung und der Hülle gegenüber den Wänden des Gehäuses elastisch aufhängt.
• US-4 335 077 offenbart die Halterung eines keramischen katalytischen Monolithen mittels elastisch verformbarer Dämpfungsringe oder Hüllen, wobei der Monolith von einer Schutzhülse aus hitzeresistentem Zement umgeben oder mittels Kitt durch Keramikfasern oder Metall in Form von Maschendraht oder dgl. verstärkt ist. Die Schutzhülse ist um ihren Umfang herum von einer weichen Mineralfaserschicht umgeben, die zwischen der Gehäusewand und der Schutzhülse komprimiert ist.
• US-4 353 872 offenbart die Halterung eines keramischen katalytischen Nonolithen in seinem Gehäuse mittels eines Gasverschlußteiles, das aus hitzeresistentem und expandierbaren bahnförmigen Material gebildet ist, beispielsweise Vermikulit, Quarz oder Asbest, und das einen Teil des Monolithen umgibt, einschließlich einer separaten Schicht aus generell zylindrischem gestrickten Draht oder einer zwischen dem Monolithen und seinem Gehäuse angeordneten elastischen Halteeinrichtung zur Dämpfung der auf den Monolithen aufgebrachten externen Kräfte.
• US-4 425 304 offenbart einen Katalysator, bei dem keramische katalytische Monolithe an ihren Enden von einem elastischen Polster aus expandiertem Metall oder Maschendrahtstoffen oder von einem Strickgewebe aus Keramikfasern gehalten und mit jeweiligen Polsterschichten aus expandiertem Metall oder mit einem anderen bekannten flammenhemmenden, korrosionsbeständigen Polstermaterial umwickelt sind.
• US-4 432 943 offenbart eine elastische Aufhängung für einen monolithischen Katalysatorkörper, bei der der ringförmige Raum zwischen dem Gehäuse und dem Katalysatorkörper mit hitzeresistentem Mineralfasermaterial gefüllt ist, das zur Verhinderung eines Ausweichens von Abgasen und als thermische Isolierung dient, und es ist eine Anordnung offenbart, bei der der Monolith von einer Mineralfaserschicht und einer über die Mineralfaserschicht plazierten Starren Hülse aus hitzeresistentem Material umgeben ist. Der ringförmige Raum zwischen der Hülse und dem Gehäuse kann mit Keramikfaser gefüllt sein.
• Trotz der großen Vielfalt an verfügbaren Halterungsmaterialien ist ein typischer Katalysator für Kraftfahrzeuge, bei dem ein Monolith verwendet wird, von einem blähfähigen bahnförmigen Material gehalten, wie es beispielsweise in US-3 916 057 oder US-4 305 992 beschrieben ist und das eine Nenndicke von z.B. 0,195 inch und eine Nenndichte von 40 pcf aufweist. Dieses Material wird gebogen, um sich dem Monolithen anzupassen, und während der Installation des keramischen Monolithen in seiner Metallhülse komprimiert, in der es eine Nenndicke von 3,30 mm (0,130 inch) und eine Nenndichte von ungefähr 961 kg/m³ (60 Pfund pro Kubik-Fuß (pcf)) aufweist. Um den erhöhten Betriebstemperaturen zu widerstehen, die aber Betriebszyklus bei einem höheren Brutto-Fahrzeuggewicht (GVW), z.B. bei einem Lastwagen, häufig mit sich bringt, kann die Gesamt-Nenndicke der komprimierten installierten blähfähigen Schicht auf ungefähr 6,10 mm (0,24 inch) und die Nenndichte auf ungefähr 1041 - 1121 kg/m³ (65-70 Pfund pro Kubik-Fuß) im installierten Zustand erhöht werden.
• Wenn blähfähige bahnförmige Materialien um den Monolithen gebogen werden, wird, falls mehrere Schichten existieren, auf die äußerste blähfähige Schicht, oder, falls eine einzelne Schicht existiert, auf die Außenfläche eine Zugbeanspruchung ausgeübt, was zu einem Reißen der Oberfläche oder eine Flockung des Vermikulit in der blähfähigen Schicht führen kann. Wenn dies geschieht, sind die bahnförmigen Materialioen möglicherweise nicht mehr verwendungsfähig, und es können Probleme beim Verschließen auftreten, falls die Flocken bis zu den Flanschen vordringen, die zum Schließen des äußeren Metallgehäuses verwendet werden. Ein weitere Gefahr besteht darin, daß die dickeren blähfähigen Materialien die Situation verschlechtern können, weil die Innenfläche sich aufwerfen kann, so daß eine ungleichförmige Innenfläche entsteht. Dies kann zu einer beim Zusammenbau aufgebrachten ungleichförmigen Kompressionskraft führen und direkte Leckwege für Abgase verursachen. Somit besteht Bedarf an blähfähigen bahnförmigen Materialien, die Installationsprobleme minimieren und dennoch eine zufriedenstellende Befestigung für monolithische Katalysatoren bilden.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
• Es ist Hauptaufgabe der Erfindung, eine verbesserte Befestigungseinrichtung für zerbrechliche Strukturen wie beispielsweise für keramische Monolithen zu schaffen, die sich optimal zur Fertigung in großen Stückzahlen und zur Verwendung in Abgassystemen von Verbrennungsmotoren eignet.
• Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein handliches, flexibles, rißfestes, blähfähiges bahnförmiges Verbundmaterial mit mindestens zwei blähfähigen Schichten, die nur über einen Teil ihrer aneinander anliegenden Flächen adhäsiv miteinander verbunden und in Längsrichtung um einen vorbestimmten Betrag versetzt sind, derart, daß beim Herumwickeln der Bahn, z.B. um einen keramischen Monolithen, die Ende riß- und knickfrei miteinander verbunden werden können. Das bahnförmige Material kann eine kombinierte Dicke von ungefähr 2,54 mm (0,1 inch) bis ungefähr 127 mm (5 inch) aufweisen.
• Die kombinierte Bahn kann ferner eine Keramikfaserschicht zur kontaktierenden Befestigung des keramischen Monolithen, beispielsweise eines Katalysators, oder eine äußere Verstärkungsschicht wie z.B. Kraft- Papier, einen Kunststoff-Film oder ein Gewebe aus anorganischen Fasern aufweisen. Das blähfähige bahnförmige Material nach der Erfindung macht es möglich, daß, wenn während des Installationsprozesses die zusammengesetzte Bahn um den keramischen Monolithen gewickelt wird, die einzelnen Schichten relativ zueinander gleten können. Die Zugspannung in sämtlichen Schichten wird in effektiver Weise minimiert. Indem keine zum Auseinanderziehen der Oberfläche ausreichende Kraft zugelassen wird, kann die Außenfläche der Bahn nicht reißen, und der Verlust von Vermikulit in den blähfähigen Schichten wird minimiert. Deshalb kann nur sehr wenig oder überhaupt kein Vermikulit z.B. zu einem Flansch gelangen und das korrekte Abdichten des Monolithen verhindern.
• Somit ist das bahnförmige Material nach der Erfindung zur Massenfertigung und für die Befestigung zerbrechlicher Strukturen hervorragend geeignet.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
• Fig. 1 zeigt eine isometrische Teilansicht einer Einrichtung nach der Erfindung.
• Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf ein blähfähiges bahnförmiges Material nach der Erfindung.
• Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des blähfähigen bahnförmigen Materials von Fig. 2.
• Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf ein blähfähiges bahnförmiges Material nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
• Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht des bahnförmigen Materials von Fig. 4.
• Fign. 6 und 7 zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht des zusammengebauten blähfähigen bahnförmigen Materials nach der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• In den Figuren ist mit dem Bezugszeichen 10 ein Katalysator in Gesamtansicht gezeigt. Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung bei dem gezeigten Katalysator beschränkt, und somit dient die gezeigte Verwendung lediglich als Beispiel zur Veranschaulichung der Erfindung. Das bahnförmige Material kann zur Befestigung einer jeden beliebigen zerbrechlichen Struktur verwendet werden, beispielsweise einer Dieselpartikelauffangeinrichtung oder dgl. Der Katalysator 10 hat ein generell rohrförmiges Gehäuse 12, das zwei aus Metall, z.B. aus hoch temperaturresistentem Stahl, gefertigte Teile aufweist. In dem Gehäuse 12 sind an einem Ende ein Einlaß 14 und an seinem gegenüberliegenden Ende ein (nicht gezeigter) Auslaß ausgebildet. Der Einlaß 14 und der Auslaß sind an ihren Außenenden in geeigneter Weise derart ausgebildet, daß sie an Leitungen des Abgassystems eines Verbrennungsmotors befestigt werden können. Die Einrichtung 10 weist einen zerbrechlichen keramischen Monolithen 18 auf, der in dem Gehäuse 12 durch ein noch detailliert zu beschreibendes blähfähiges bahnförmiges Material 20 gehalten und in Position fixiert ist. Der Monolith 18 weist mehrere für Gas passierbare Durchlässe auf, die axial von seiner an einem Ende befindlichen Einlaß-Stirnfläche zu seiner am gegenüberliegenden Ende befindlichen Auslaß-Stirnfläche verlaufen. Der Monolith 18 ist in bekannter Weise und Konfiguration aus einem geeigneten feuerfesten oder keramischen Material gefertigt. Im Querschnitt betrachtet sind die Monolithen typischerweise oval oder rund; es sind jedoch auch andere Formen möglich.
• Nach der Erfindung ist der Monolith von seinem Gehäuse um eine Entfernung beabstandet, die mindestens ungefähr 00,05 inch beträgt und die bis zu 1 inch oder mehr betragen kann. Dieser Zwischenraum ist mit einem in Fign. 2-7 gezeigten blähfähigen bahnförmigen Befestigungsmaterial 20 gefüllt, um den keramischen Monolithen 18 zu halten.
• Gemäß Fign. 2-5 weist das bahnförmige Material 20 zwei blähfähige Schichten 22 und 24 auf, die bei 26 durch ein Adhäsiv miteinander verbunden sind. Bei der in Fign. 2 und 4 gezeigten Ausführungsform besteht das bahnförmige Material 20 aus zwei zueinander versetzten Schichten 22 und 24 und weist eine derartige Zungen- und Nut-Konfiguration auf, daß bei Biegung des bahnförmigen Materials 20 um den Monolithen 18 die an einem Ende des bahnförmigen Materials 20 angeordnete Zunge 28 sich in die an dem anderen Ende angeordnete Nut 30 einfügt, um die Gasdichtung zu vervollständigen, die von der blähfähigen Schicht gebildet werden soll, wenn das Gehäuse 12 um den Monolithen geschlossen wird. Der Versetzungsbetrag, d.h. die vorbestimmte Versetzung, hängt von der Stärke der Schichten sowie von dem Umfang, um den das bahnförmige Material gebogen wird, und von der Dehnung und Kompression der Schichten ab. Beispielsweise können die folgenden Formeln verwendet werden, um die Versetzung eines zur Umwicklung eines Monolithen mit einem Radius RM vorgesehenen Verbundkörpers mit zwei Schichten (d.h. mit einer Innenschicht (I) und einer Außenschicht (0)) zu bestimmen, welche jeweils eine Dicke (T) und eine Länge (L) aufweisen:
• (A) LI = 2π(RM+1/2TI)
• (B) LO = 2π(RM+TI+1/2TO)
• (C) VERSETZUNG = LO - LI
• Wenn höhere Temperaturen auftreten, beispielsweise bei Automobilen oder Lastwagen mit höherem Brutto-Fahrzeuggewicht, kann es wünschenswert sein, die Dicke der blähfähigen Schicht zu vergrößern, beispielsweise indem sie aus einer dickeren Schicht oder aus mehr als zwei Schichten hergestellt wird, oder eine (nicht gezeigte) zusätzliche Schicht z.B. aus Keramikfasern vorzusehen, die gegen den Monolithen plaziert werden kann. Dies ist erstrebenswert, wenn die beabsichtigen Betriebstemperaturen des Monolithen bis 2000ºF oder höher liegen. Die keramische Faserschicht kann im installierten Zustand eine Nenndicke von mindestens 0,76 mm (0,03 inch) und eine Nenndichte von mindestens ungefähr 641 kg/m³ (40 pcf) aufweisen. Die blähfähige Schicht weist im installierten (komprimierten) Zustand eine Nenndicke von mindestens ungefähr 5,08 mm (0,2 inch) und eine Nenndichte von mindestens ungefähr 1121 kg/m³ (70 pcf) auf. Die Keramikfasern können in verschiedenen Formen vorliegen, beispielsweise als Papier, Decke, Matte oder Filz, sofern sie den erforderlichen thermische Isolierungseffekt und mechanischen Halt bieten.
• Fign. 2-3 und 4-5 zeigen zwei Ausführungsformen des blähfähigen bahnförmigen Verbundmaterials nach der Erfindung. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform sind die Schichten nahe der Mitte miteinander verbunden, und bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform sind die Schichten an einem Ende miteinander verbunden.
• Die Zusammensetzung des Adhäsivmaterials ist nicht kritisch. Es kommt darauf an, daß das Adhäsivmaterial die Schichten in gegenseitigem Kontakt hält und stark genug ist, den beim Biegen auftretenden Scherkräften zu widerstehen. Auch die Größe des Verbindungsbereiches ist nicht kritisch; allerdings sollte diese hinreichend sein, um die Lagen miteinander verbunden zu halten und zu verhindern, daß sie sich aus ihrer axialen Ausrichtung herausdrehen, längs derer sie miteinander verbunden sind, wobei die Lagen jedoch imstande sein müssen, sich entlang ihrer axialen Ausrichtung, d.h. ihrer Länge, zu bewegen. Somit kann es sich bei der Größe des Verbindungsbereiches um jeden unterhalb 100% der Länge liegenden Betrag handeln, und die Größe liegt im Falle einer Punktverbindung vorzugsweise bei ungefähr 20% der Länge der Schichten. Die Größe kann sich bis über die gesamte Breite der Lagen erstrecken, obwohl dies nicht kritisch ist. Wie leicht erkennbar ist, hängt die genaue Größe des Bereiches der adhäsiven Verbindung von der Stärke des Adhäsivmaterials ab, aber er sollte hinreichend sein, um das bahnförmige Material oder die Befestigungspolster so handhaben zu können, daß es sich um eine oder zusammen mit einer zerbrechlichen Struktur plazieren läßt, die ihrerseits in einem Behälter plaziert werden kann, der daraufhin geschlossen wird. In Fig. 3 ist die Verbindung in der Nähe der Mitte angeordnet, und in Fig. 5 ist die Verbindung in der Nähe eines Endes angeordnet.
• Der Ausdruck "Befestigungspolster" bedeutet und umfaßt ein zweilagiges blähfähiges bahnförmiges Material sowie ein bahnförmiges Material aus mehreren Lagen, beispielsweise aus Keramikfaserschichten, einer Verstärkungsschicht und dgl. Der Ausdruck "zerbrechliche Struktur" bedeutet und umfaßt Strukturen wie keramische oder metallische Monolithen oder dgl., die von Natur aus zerbrechlich oder zerbrechbar sind und für die ein Befestigungspolster der hier beschriebenen Art zweckmäßig wäre.
• Wenn das bahnförmige Verbundmaterial um einen (in Fign. 6 und 7 als kreisförmig gezeigten) Monolithen gebogen wird, werden die Schichten gemäß Fign. 6 und 7 gleitend bewegt, bis die Enden in Einpaßkontakt gelangen und sich die Zunge 28 in die Nut 30 einfügt. Die Tatsache, daß der dickere Verbundkörper mittels mehrerer Lagen gebildet wird, hat zur Folge, daß sich in der äußersten Fläche oder Schicht des Verbundkörpers nicht genügend Spannung entwickelt, um eine Zugkraft auszuüben. Dies minimiert die Menge an Vermikulit-Flocken, welche herausfallen werden, und erleichtert eine schnellere Installation mit nur minimalem Verschnitt.
• Je dicker die blähfähige Schicht ist, desto anfälliger ist die Schicht für Rißbildung und Verlust von Vermikulit-Flocken. Dieser Zustand kann sogar noch nachteiliger ausfallen, wenn eine Keramikfaserschicht zur Schaffung einer dickeren Schicht verwendet wird. Die Erfindung erleichtert die Installation des bahnförmigen Materials, indem sie die Bildung von Rissen in dem bahnförmigen Material 22 und den Verlust von Vermikulit-Flocken verhindert und das bahnförmige Material derart hält, daß beim Schließen des Gehäuses 12 das bahnförmige Material ohne Rißbildung gebogen und somit der Installationsvorgang beschleunigt wird.
• Das blähfähige bahnförmige Material kann aus unexpandiertem Vermikulit, Hydrobiotit, oder wasserguellbarem Tetrakieselsäure-Fluor-Glimmer unter Verwendung organischer und/oder anorganischer Bindemittel erzeugt werden, um einen gewünschten Grad an Naßfestigkeit zu erreichen. Zur Erzeugung einer gewünschten Dicke von ungefähr 0,1 mm bis ungefähr 25 mm kann das bahnförmige Material mittels Standard- Papierherstellungstechniken erzeugt werden, wie sie beispielsweise in US-3 458 329 beschrieben sind, deren Offenbarung hiermit durch Verweis in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen wird.
• Das blähfähige bahnförmige Material wird bei Kraftfahrzeug-Abgaskatalysatoren als Material zur Befestigung vor Ort verwendet. Danach hält das expandierte bahnförmige Material den keramischen Kern oder die Katalysatorhalterung in dem Behälter oder der Büchse in Position. Die thermische Stabilität und die Elastizität der Bahn nach der Aufblähung koinpensieren die Differenz in der Wärmeexpansion der Metallbüchse und des Keramiksubstrats, auf die zerbrechliche Einrichtung übertragene Vibrationen und Unregelmäßigkeiten in den metallischen oder keramischen Flächen. Das Befestigungsmaterial hat sich nicht nur insofern als überlegen erwiesen, als es kostengünstig und einfach in der Verwendung ist, sondern es löst ferner in effektiver Weise die derartigen Einrichtungen inhärenten Probleme, die durch thermischen und mechanischen Schock verursacht werden. Somit ist es wichtig, daß die Installierung des Befestigungsmaterials so einfach wie möglich ist und an und für sich keine Probleme bereitet.
• Als hervorragend geeignetes Material für Monolithentemperaturen bis zu 2300ºF für die Keramikfaserschicht 20 hat sich Fiberfrax 970-Papier erwiesen, das von der Carborundum Company, Niagara Falls, New York, vertrieben wird. Dieses Produkt wird aus einer Großmengen-Aluminiumsilikat-Glasfaser mit einem Verhältnis von Aluminiumoxid zu Siliziumdioxid von ungefähr 50:50 und einem Faser/Schuß-Verhältnis von ungefähr 70:30 hergestellt. Ungefähr 93 Gewichtsprozent dieses Papierprodukts bestehen aus Keramik-Faser/Schuß, wobei die übrigen 7 Prozent in Form eines organischen Latex-Binders vorliegen. Für noch höhere Monolithentemperaturen können aus polykristallinen Mullit-Keramikfasern gefertigte Papiere der Marke Fibermax verwendet werden, die vom gleichen Hersteller erhältlich sind. Ferner können Aluminiumoxid- Fasern verwendet werden, wenn hohe Monolithentemperaturen erwartet werden.
• Anhand der Darstellung und Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dem Fachmann auf dem Gebiet ersichtlich sein, daß der Gehalt und der Umfang der Erfindung auch Modifikationen umfaßt. Beispielsweise braucht die Struktur nicht aus Keramik zu bestehen, sondern es könnte sich auch um einen zerbrechlichen Metall-Monolithen handeln. Zudem kann der Monolith auch für andere Zwecke als für einen Katalysator verwendet werden, beispielsweise für ein mittels elektrischem Widerstand geheiztes Element oder eine regenerierbare Partikelauf fangeinrichtung für Dieselmotoren. Bei Vorrichtungen, bei denen noch höhere Monolith-Betriebstemperaturen zu erwarten sind, z.B. 2500ºF, kann die Keramikfaserpapierschicht z.B. aus polykristallinen Mullit-Fasern der Marke Fibermax oder aus Aluminiumoxid-Fasern gebildet sein, um die radial äußeren Schichten des vermikulithaltigen blähfähigen Materials thermisch derart zu isolieren, daß sie ihre für Dauerbetrieb vorgesehene Höchsttemperatur nicht überschreiten. Der keramische Monolith kann zuerst in polykristalline Alumosilikat-Fasern gewickelt werden, dann mit glasigen Alumosilikat-Fasern umwickelt werden und anschließend mit blähfähigem Material umwickelt werden. Die Außentemperatur des Gehäuses des Katalysators kann reduziert werden, indem die Dicke der kombinierten Schichten aus Keramikfaser und blähfähigem Material vergrößert wird. Zur Vereinfachung der Darstellung ist das gezeigte Gehäuse 12 glatt. Bei den meisten Anwendungsfällen jedoch ist es empfehlenswert, daß das Gehäuse gerippt oder in anderer Weise verstärkt ist, um es derart zu versteifen, daß es der von dem komprimierten Keramikfaserpapier und den blähfähigen bahnförmigen Materialien aufgebrachten Kraft widersteht.
• Der Ausdruck "Keramikfasern" in der hier beabsichtigten Bedeutung umfaßt Fasern, die aus Basalt, industriellen Schmelzschlacken, Aluminiumoxid, Zirkonium, Alumosilikat und Chrom, zirkon- und kalziummodifizierten Silikaten und dgl. bestehen.

Claims (10)

1. Blähfähiges anpassungsfähiges Befestigungspolster (20) für zerbrechliche Strukturen (18), mit einem Verbundkörper mit mindestens zwei Lagen (22,24) aus blähfähigem bahnförmigen Material, die nur über einen vorbestimmten Teil ihrer aneinander anliegenden Flächen adhäsiv derart miteinander verbunden sind, daß das Polster um eine zerbrechliche Struktur gebogen werden und die Enden verbunden werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen beim Befestigen in einem derartigen Ausmaß in Anhaftung aneinander gebracht sind, daß die Lagen an den nicht anhaftenden Teilen aneinander entlanggleiten können, um ein riß- und knickfreies Verbinden der Enden zu ermöglichen.

2. Befestigungspolster nach Anspruch 1, bei dem die Lagen an einem Ende adhäsiv miteinander verbunden und an dem anderen Ende zueinander versetzt sind.

3. Befestigungspolster (20) nach Anspruch 1; bei dem die Lagen (22,24) nahe der Mitte adhäsiv miteinander verbunden und an jedem Ende eine der Lagen versetzt ist.

4. Befestigungspolster (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lagen (22,24) hinreichend miteinander verbunden sind, um Drehung der Lagen entlang der Längsachse der Lagen zu verhindern.

5. Befestigungspolster (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lagen (22,24) über weniger als ungefähr 20% der mittleren Länge der Lagen miteinander verbunden sind.

6. Befestigungspolster (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lagen (22,24) an einem Punkt adhäsiv miteinander verbunden sind.

7. Befestigungspolster (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens zwei Lagen (22,24) aus blähfähigem Material zum Wickeln um die zerbrechliche Struktur derart, daß die Lagen auswärts von der Struktur als aufeinanderfolgende Lagen angeordnet werden, bei der jede Lage, die im Wickelzustand eine äußere Lage ist, sich über die nächstinnere Lage in Längs-(Wickel-) Richtung hinaus erstreckt und die Lagen nur über einen Teil ihrer aneinander anliegenden Flächen adhäsiv miteinander verbunden sind (26), wobei das Ausmaß des verbundenen Teils und der Betrag, um den sich eine äußere Lage über die nächstinnere Lage hinaus erstreckt, derart gewählt sind, daß das Polster unter riß- und knickfreier Verbindung der Enden um die zerbrechliche Struktur gebogen werden kann.

8. Befestigungspolster nach Anspruch 7, bei dem die zur Vervollständigung des Umwickelns miteinander zu verbindenden Enden der Lagen miteinander zusammenwirkende längsverlaufende Vorsprünge und Vertiefungen aufweisen, die sich ineinanderfügen, wenn das Polster um eine zerbrechliche Struktur mit geeigneten Abmessungen gewickelt ist.

9. Befestigungspolster nach Anspruch 7 oder 8, bei dem die Länge einer äußeren Lage um einen Versetzungsbetrag von 2π(0,5 TI + 0,5 TO) größer ist als diejenige der nächstinneren Lage, wobei TO die Dicke der äußeren Lage und TI die Dicke der nächstinneren Lage ist.

10. Zerbrechliche Struktur, die mittels eines Polsters nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Behälter montiert ist.