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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Katalysator oder katalytischen Konverter, und insbesondere,
aber nicht ausschließlich
einen katalytischen Konverter, der im Abgassystem eines Fahrzeugs
etc. vorgesehen ist, um das hindurchströmende Abgas mittels einer katalytischen
Reaktion von gefährlichen Komponenten
zu reinigen.
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Der herkömmliche katalytische Konverter, wie
er in der Patent-Offenlegungsschrift (KOKAI) Hei 1-236948 beschrieben
ist, weist einen äußeren Zylinder
und einen Wabenkern auf, der im äußeren Zylinder
untergebracht ist. Der Wabenkern wird durch einen Stapel von Katalysatorträgern oder
Katalysator-Trägerblättern gebildet,
die jeweils aus einer dünnen,
gewellten Metallplatte bestehen. Zwischen den einzelnen aufeinandergelegten
Abschnitten des Katalysatorträgers
sind jeweils Zellen ausgebildet.
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Bei dem herkömmlichen katalytischen Konverter
kann das Auftreten des sogenannten Ausdrehphänomens verhindert werden. Das "Ausdrehphänomen" ist ein Phänomen, bei
dem die Katalysatorträger
unter dem Einströmdruck
des Abgases vom Mittelabschnitt spiralartig nach hinten ausweichen.
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Bei dem herkömmlichen katalytischen Konverter
tritt jedoch im Kern leicht das sogenannte Lückenöffnungsphänomen auf. Das "Lückenöffnungsphänomen" ist ein Phänomen, bei dem sich die aufeinandergelegten
Katalysatorträger
voneinander trennen, wenn der Kern an der Einlaßseite dem Druck des Abgases
unterworfen wird. Dieses Lückenöffnungsphänomen tritt
besonders auf, wenn der katalytische Konverter in der Nähe des Auspuffkümmers angeordnet
ist, und es besteht die Möglichkeit,
daß die
Reinigungswirkung am Abgas dadurch schlechter wird.
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Die US-A-5323608 beschreibt einen
katalytischen Konverter mit
einem zylindrischen Element mit
einem Einlaß und einem
Auslaß;
einem
spiralig aufgewickelten Katalysatorträgerkern im zylindrischen Element,
der auf dem Fluid-Strömungsweg
zwischen dem Einlaß und
dem Auslaß eine
Anzahl von Zellen bildet; und mit
einer Eingriffplatte, die
mit den jeweiligen einlaßseitigen
Abschnitten des Kerns in Eingriff steht, um eine axiale Bewegung
und eine Drehbewegung des Kerns im zylindrischen Element zu verhindern.
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Die US-A-4793136 beschreibt einen
katalytischen Konverter mit
einem zylindrischen Element mit
einem Einlaß,
einem Auslaß und
einer Innenseite, die den Innenraum des zylindrischen Elements festlegt;
einer
Aufteileinrichtung, die sich zwischen Abschnitten der Innenseite
erstreckt, um den Innenraum in ein erstes, ein zweites und ein drittes
Segment zu unterteilen, wobei jedes der Segmente mit dem Einlaß und dem
Auslaß in
Verbindung steht;
wobei in den Segmenten jeweils eine Anzahl
an Katalysator-Trägerblättern vorgesehen
ist, die in einer im wesentlichen parallelen Beziehung angeordnet sind,
so daß sich
jedes Trägerblatt
zwischen den entsprechenden Abschnitten der Innenseite erstreckt und benachbarte
Blätter
in den einzelnen Segmenten zwischen sich auf dem Fluid-Strömungsweg
zwischen dem Einlaß und
dem Auslaß eine
Anzahl von Zellen bilden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, einen katalytischen Konverter zum Verhindern oder zumindest
Verringern des Lückenöffnungsphänomens im
Kern und auch zum Verbessern der Reinigungswirkung am Abgas zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird ein katalytischer Konverter
geschaffen mit
einem zylindrischen Element mit einem Einlaß, einem
Auslaß und
einer Innenseite; und mit
einem Kern mit einer Anzahl von Katalysator-Trägerblättern, die
in dem zylindrischen Element vorgesehen und in im wesentlichen paralleler
Beziehung angeordnet sind, so daß sich jedes Blatt zwischen
Abschnitten der Innenseite erstreckt, wobei benachbarte Blätter zwischen
sich auf dem Fluid-Strömungsweg
zwischen dem Einlaß und
dem Auslaß eine
Anzahl von Zellen bilden;
wobei der katalytische Konverter
gekennzeichnet ist durch eine Eingriffplatte, die mit entsprechenden
einlaßseitigen
Abschnitten der Blätter
in Eingriff steht und zwischen diesen verläuft, um eine vorbestimmte, relative
Orientierung der Blätter
aufrecht zu erhalten und das Lückenöffnungsphänomen im
Kern zu verhindern, wobei die Blätter
die Eingriffplatte im wesentlichen im rechten Winkel schneiden.
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Ein gezahnter Abschnitt der Eingriffplatte kann
an die einlaßseitigen
Abschnitte der Blätter
angeschweißt
sein.
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Vorzugsweise weist das zylindrische
Element zwei einander gegenüberliegende
Schlitze an seinen Einlaßendkanten
auf, und die Eingriffplatte ist in die Schlitze geschweißt.
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Die Blätter können unter Bildung von S-Formen
gefaltet sein.
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Vorteilhaft ist jedes Blatt so geformt,
daß eine Anzahl
von ersten Rippenabschnitten und eine Anzahl von ersten Nutabschnitten
gebildet wird, wobei
die ersten Rippenabschnitte so gefaltet
sind, daß sie auf
einer Seite des Blatts vorstehen und entlang einer ersten Richtung
verlaufen,
die ersten Nutabschnitte so gefaltet sind, daß sie auf der
anderen Seite des Blatts vorstehen und entlang der ersten Richtung
verlaufen,
die ersten Rippenabschnitte und die ersten Nutabschnitte
in einer zweiten, die erste Richtung schneidenden Richtung unter
Bildung einer Wellenform abwechselnd angeordnet sind,
die ersten
Rippenabschnitte zweite Nutabschnitte aufweisen, die jeweils durch
zwei über
einen Abstand in der ersten Richtung getrennte Schnitte abgeteilt und
dann so gefaltet sind, daß sie
teilweise auf der anderen Seite des Blatts vorstehen, und
die
ersten Nutabschnitte zweite Rippenabschnitte aufweisen, die jeweils
durch zwei über
einen Abstand in der ersten Richtung getrennte Schnitte abgeteilt und
dann so gefaltet sind, daß sie
teilweise auf der einen Seite des Blatts vorstehen.
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Bei einer ersten Anordnung stehen
die ersten Rippenabschnitte und die zweiten Rippenabschnitte in
im wesentlichen dem gleichen Ausmaß auf der genannten einen Seite
des Blatts vor, und die ersten Nutabschnitte und die zweiten Nutabschnitte stehen
in im wesentlichen dem gleichen Ausmaß auf der anderen Seite des
Blatts vor.
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Es können flache Abschnitte zwischen
den ersten Rippenabschnitten und den ersten Nutabschnitten angeordnet
sein, die in der ersten Richtung so verlaufen, daß sie benachbarte
erste Rippen- und erste Nutabschnitte verbinden.
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Die Endabschnitte der Schnitte zum
Abteilen der zweiten Rippenabschnitte können auf den Grenzabschnitten
zwischen den ersten Rippenabschnitten und den flachen Abschnitten
angeordnet sein, und die Endabschnitte der Schnitte zum Abteilen
der zweiten Nutabschnitte können
auf den Grenzabschnitten zwischen den ersten Nutabschnitten und den
flachen Abschnitten angeordnet sein.
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Vorteilhaft ist jeweils eine Anzahl
der zweiten Rippenabschnitte und eine Anzahl der zweiten Nutabschnitte
entlang der ersten Richtung vorgesehen.
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Es kann von Nutzen sein, wenn zwischen den
Endabschnitten der Schnitte zum Abteilen der zweiten Rippenabschnitte
und den Endabschnitten der Schnitte zum Abteilen der zweiten Nutabschnitte ein
vorbestimmter Abstand entlang der ersten Richtung vorgesehen ist.
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Die vorliegende Erfindung umfaßt auch
einen katalytischen Konverter mit
einem zylindrischen Element
mit einem Einlaß,
einem Auslaß und
einer den Innenraum des zylindrischen Elements festlegenden Innenseite;
einer
Aufteileinrichtung, die zwischen Abschnitten der Innenseite verläuft, um
den Innenraum in einen ersten Behälterraum und einen zweiten
Behälterraum
zu unterteilen, die jeweils mit dem Einlaß und dem Auslaß in Verbindung
stehen;
wobei im ersten Behälterraum
ein erster Kern vorgesehen ist, der eine erste Anzahl an Katalysator-Trägerblättern aufweist,
die in einer im wesentlichen parallelen Beziehung angeordnet sind,
wobei benachbarte Blätter
der ersten Anzahl von Blättern
zwischen sich auf dem Fluid-Strömungsweg
zwischen dem Einlaß und
dem Auslaß eine
Anzahl von Zellen bilden;
wobei in dem zweiten Behälterraum
ein zweiter Kern vorgesehen ist, der eine zweite Anzahl an Blättern aufweist,
die in einer im wesentlichen parallelen Beziehung angeordnet sind,
wobei benachbarte Blätter der
zweiten Anzahl von Blättern
zwischen sich auf dem Fluid-Strömungsweg
zwischen dem Einlaß und dem
Auslaß eine
Anzahl von Zellen bilden;
wobei der katalytische Konverter
dadurch gekennzeichnet ist, daß jedes
Blatt der ersten Anzahl von Blättern
zwischen der Innenseite und der Aufteileinrichtung verläuft, jedes
Blatt der zweiten Anzahl von Blättern
zwischen der Innenseite und der Aufteileinrichtung verläuft, die
ersten und die zweiten Blätter die
Aufteileinrichtung im wesentlichen im rechten Winkel schneiden und
die Anordnung für
den ersten und den zweiten Kern das Lückenöffnungsphänomen verhindert und/oder die
Abgas-Reinigungswirkung verbessert.
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Die Aufteileinrichtung kann eine
Verbindungseinrichtung aufweisen, um eine Verbindung zwischen dem
ersten und dem zweiten Behälterraum zu
ermöglichen.
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Bei einer ersten Anordnung besteht
das Aufteilelement aus dünnen
Metallplatten, und die Verbindungseinrichtung ist ein zwischen den
Platten ausgebildeter Freiraum.
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Bei einer zweiten Anordnung besteht
das Aufteilelement aus einer dünnen
Metallplatte, und die Verbindungseinrichtung wird durch in der dünnen Metallplatte
ausgebildete Verbindungslöcher
dargestellt.
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Bei einer dritten Anordnung besteht
das Aufteilelement aus einem Gittermaterial.
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Das Aufteilelement kann auf seiner
Oberfläche
einen Katalysator aufweisen.
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Das erste und das zweite Blatt können unter Bildung
von S-Formen gefaltet sein.
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Vorteilhaft weisen die Blätter der
ersten und der zweiten Anzahl von Blättern erste Rippenabschnitte
und erste Nutabschnitte auf, wobei
die ersten Rippenabschnitte
so gefaltet sind, daß sie auf
einer Seite des Blatts vorstehend und in eine erste Richtung verlaufen,
die
ersten Nutabschnitte so gefaltet sind, daß sie auf der anderen Seite
des Blatts vorstehen und entlang der ersten Richtung verlaufen,
die
ersten Rippenabschnitte und die ersten Nutabschnitte in einer die
erste Richtung schneidenden zweiten Richtung abwechselnd angeordnet
sind, um eine Wellenform zu bilden,
die ersten Rippenabschnitte
zweite Nutabschnitte aufweisen, die jeweils durch zwei über einen
Abstand in der ersten Richtung getrennte Schnitte abgeteilt und
dann so gefaltet sind, daß sie
teilweise auf der genannten anderen Seite des Blatts vorstehen,
und
die ersten Nutabschnitte zweite Rippenabschnitte aufweisen,
die jeweils durch zwei über
einen Abstand in der ersten Richtung getrennte Schnitte abgeteilt sind
und dann so gefaltet sind, daß sie
teilweise auf der genannten einen Seite des Blatts vorstehen.
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Zum besseren Verständnis der
vorliegenden Erfindung werden nun vier Ausführungsformen davon anhand der
beiliegenden Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
schematische Schnittansicht längs
der Linie I-I in der 2 durch
einen katalytischen Konverter gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
schematische Ansicht des Gesamtaufbaus des katalytischen Konverters
der 1;
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3 eine
Aufsicht auf die Eingriffplatte der 1;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Katalysatorträgers als erstes Beispiel für die 1;
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5A eine
Aufsicht auf den Katalysatorträger
des ersten Beispiels der 4;
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5B eine
Schnittansicht des Katalysatorträgers
der 5A längs der
Line XB-XB;
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6A eine
Aufsicht auf ein zweites Beispiel für einen Katalysatorträger, der
sich von dem der 5A unterscheidet;
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6B eine
Schnittansicht des Katalysatorträgers
der 6A längs der
Line XIB-XIB;
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7A eine
Aufsicht auf ein drittes Beispiel für einen Katalysatorträger, der
sich von dem der 5A unterscheidet;
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7B eine
Schnittansicht des Katalysatorträgers
der 7A längs der
Line XIIB-XIIB;
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8A eine
Aufsicht auf ein viertes Beispiel für einen Katalysatorträger, der
sich von dem der 5A unterscheidet;
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8B eine
Schnittansicht des Katalysatorträgers
der 8A längs der
Line XIIIB-XIIIB;
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9 eine
schematische Schnittansicht längs
der Linie I-I in der 10 durch
einen katalytischen Konverter gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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10 eine
schematische Ansicht des Gesamtaufbaus des katalytischen Konverters
der 9;
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11 eine
schematische Schnittansicht eines katalytischen Konverters gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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12 eine
schematische Schnittansicht eines katalytischen Konverters gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Anhand der beiliegenden Zeichnungen
wird im folgenden eine erste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung näher
beschrieben.
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In den 1 bis 3 ist ein katalytischer Konverter 1 mit
einem äußeren Metallzylinder 2 oder
einem zylindrischen Element und einem Wabenkern 3 beschrieben.
Der äußere Zylinder 2 weist
im Schnitt eine elliptische Form mit einem Einlaß und einen Auslaß auf. Der
Wabenkern 3 ist im äußeren Zylinder 2 untergebracht.
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An den beiden Enden (dem Einlaß und dem Auslaß) des äußeren Zylinders 2 sind
Diffusoren 4a, 4b angeordnet, die getrennt vom äußeren Zylinder 2 ausgebildet
sind. Die Diffusoren 4a, 4b können befestigt werden, wenn
sie in die beiden Endabschnitte des äußeren Zylinders 2 eingesetzt
werden. Der Wabenkern 3 besteht aus einer Anzahl von Katalysator-Trägerblättern 5 und
ist derart im äußeren Zylinder
angeordnet, daß die
Katalysator-Trägerblätter in einer
im wesentlichen parallelen Beziehung derart verlaufen, daß sich jedes
Blatt zwischen Abschnitten der Innenseite des äußeren Zylinders 2 erstreckt.
Jedes der Katalysator-Trägerblätter 5 enthält an der Oberfläche der
dünnen
Metallplatte einen Katalysator. Diese dünnen Metallplatten bestehen
aus Edelstahl und werden durch Preßformen gewellt.
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Wie in der 4 gezeigt, weist jeder der Katalysatorträger 5 eine
Anzahl von Rippenabschnitten (ersten Rippenabschnitten) 5a und
eine Anzahl von Fußabschnitten
(erste Nutabschnitte) 5b auf. Füße und Fußabschnitte bedeuten hier Nuten
und Nutabschnitte. Die Rippenabschnitte 5a sind so gefaltet, daß sie zu
einer Oberflächenseite
des Katalysatorträgers 5 hin
vorstehen und sich in einer ersten Richtung 60 erstrecken.
Die Fußab schnitte 5b sind
so gefaltet, daß sie
zu der anderen Oberflächenseite
des Katalysatorträgers 5 hin
vorstehen und sich im wesentlichen parallel zu den Rippenabschnitten 5a in der
ersten Richtung 60 erstrecken. Die Rippenabschnitte 5a und
die Fußabschnitte 5b sind
abwechselnd angeordnet, um die Wellenform auszubilden.
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Der Kern 3 besteht aus einer
Anzahl von Blättern
des Katalysatorträgers 5.
Jeder der Katalysatorträger 5 ist
aufeinanderfolgend so gefaltet, daß er in einer Schnittansicht
längs einer
zweiten Richtung 61, die senkrecht zur ersten Richtung 60 verläuft, S-Formen
annimmt. Als Folge davon überlagern
sich die einzelnen linearen Abschnitte der Katalysatorträger 5 so,
daß zwischen
den Katalysatorträgern 5 im
Fluidweg zwischen dem Einlaß und
dem Auslaß des äußeren Zylinders
eine Anzahl von Zellen entsteht.
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Der Wabenkern 3 kann so
aus einer Anzahl von aufeinandergelegten Katalysatorträgern aufgebaut
werden.
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Der Wabenkern 3 ist im äußeren Zylinder 2 untergebracht.
Das Abgas strömt
vom Diffusor 4a an der Einlaßseite des äußeren Zylinders 2 durch
die Zellen des Wabenkerns 3 und dann durch den Diffusor 4b an
der Auslaßseite
des äußeren Zylinders 2 wieder
heraus.
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An der seitlichen Endkante der Einlaßseite des
Katalysatorträgers 5 (d.
h. an den jeweiligen Einlaßseitenabschnitten
der Katalysator-Trägerblätter 5) ist
zur Aufrechterhaltung einer vorgegebenen relativen Ausrichtung der
Blätter 5 eine
metallene Eingriffplatte 6 aus Edelstahl etc. vorgesehen.
Im Mittelabschnitt der Einlaßseite
des Wabenkerns 3 erstreckt sich die Eingriffplatte 6 längs einer
Richtung, die senkrecht zu den linearen Abschnitten des Katalysatorträgers 5 (in
dieser Ausführungsform
der Hauptachsenrichtung des äußeren Zylinders 2)
verläuft.
An einer Seitenkante der Eingriffplatte 6 ist ein gezahnter
Abschnitt 7 ausgebildet. Dieser gezahnte Abschnitt 7 wird
in die Zellen des Wabenkerns 3 eingesetzt, um mit den Endkanten
der Katalysatorträger 5 an
der Einlaßseite
in Eingriff zu kommen. Ein sich Entfernen der linearen Abschnitte
von benachbarten Katalysatorträgern 5 wird
durch den gezahnten Abschnitt 7 unterbunden.
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Der gezahnte Abschnitt 7 der
Eingriffplatte 6 und die Endkanten an der Einlaßseite der
Katalysatorträger 5 stehen
bei der vorliegenden Ausführungsform
einfach miteinander in Eingriff, wobei der Eingriffsabschnitt durch
Anschweißen,
Löten etc.
befestigt werden kann.
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In den einlaßseitigen Endkanten sind in
der Hauptachsenrichtung des äußeren Zylinders 2 gegenüberliegend
Schlitze 8a, 8b vorgesehen. Die Endabschnitte
der Eingriffplatte 6 werden in die Schlitze 8a, 8b eingesetzt
und dann dort festgeschweißt.
Die Eingriffplatte 6 kann auch einfach in die Schlitze 8a, 8b eingesetzt
werden.
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Es werden nun die bei dieser Ausführungsform
verwendeten Katalysatorträger 5 und
entsprechend der vorliegenden Erfindung modifizierte Katalysatorträger 21, 22 und 23 beschrieben.
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Als Modifikationen des Katalysatorträgers 5 kann
der in den 6A, 6B gezeigte Katalysatorträger 21,
der in den 7A, 7B gezeigte Katalysatorträger 22 und
der in den 8A, 8B gezeigte Katalysatorträger 23 verwendet
werden. Es werden im folgenden als erstes Beispiel der in den 4, 5A und 5B gezeigte
Katalysatorträger 5,
als zweites Beispiel der in den 6A, 6B gezeigte Katalysatorträger 21, als
drittes Beispiel der in den 7A, 7B gezeigte Katalysatorträger 22 und
als viertes Beispiel der in den 8A, 8B gezeigte Katalysatorträger 23 beschrieben.
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Alle Katalysatorträger 5, 21, 22, 23 des
ersten bis vierten Beispiels weisen gewellte erste Rippenabschnitte 5a und
gewellte erste Fuß-
oder Nutabschnitte 5b auf. Außerdem ist an den Rippenabschnitten 5a längs der
ersten Richtung 60 eine Anzahl von hochstehenden Fußabschnitten
(zweiten Nutabschnitten) 5d und an den Fußabschnitten 5b längs der
ersten Richtung 60 eine Anzahl von hochstehenden Rippenabschnitten
(zweiten Rippenabschnitten) 5e vorgesehen. Diese hochstehenden Fußabschnitte 5d werden
durch Erhöhen
(d. h. Herausdrücken)
eines Teils der Rippenabschnitte 5a ausgebildet, die zwei
Trenn-Einschnitte
aufweisen, die in der ersten Richtung 60 getrennt sind,
um in der entgegengesetzten Richtung des Rippenabschnitts 5a (auf
der anderen Seite des Katalysatorträgers 5) vorzustehen.
Die einzelnen hochstehenden Rippenabschnitte 5e werden
durch Erhöhen
(d. h. Herausdrücken)
eines Teils der Fußabschnitte 5b ausgebildet,
die zwei Trenn-Einschnitte
aufweisen, die in der ersten Richtung 60 getrennt sind,
um in der entgegengesetzten Richtung wie der Fußabschnitt 5b (auf der
einen Seite des Katalysatorträgers 5)
vorzustehen. Die Einschnitte erstrecken sich längs der Projektionsrichtung
der Rippenabschnitte 5a und der Fußabschnitte 5b von
der Mitte der geneigten Wände, oder
den flachen Abschnitten, 5c weg, die die Rippenabschnitte 5a und
die Fußabschnitte 5b bilden.
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Die Katalysatorträger 5, 21 des
ersten und zweiten Beispiels weisen Flachabschnitte 5f auf,
die an den Mittelpositionen der geneigten Wände 5c ausgebildet
sind und sich jeweils längs
der ersten Richtung 60 erstrecken. Die hochstehenden Rippenabschnitte 5e stehen
von der Grenze zwischen den Rippenabschnitten 5b und den
Flachabschnitten 5f hoch. Die hochstehenden Enden von benachbarten hochstehenden
Fußabschnitten 5d und
hochstehenden Rippenabschnitten 5e sind um einen Abstand
S1 getrennt, der gleich der Breite des Flachabschnitts 5f längs der
ersten Richtung 60 ist.
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Im ersten Beispiel sind die Rippenabschnitte 5a und
die hochstehenden Rippenabschnitte 5e so ausgebildet, daß sie die
gleiche Länge
haben. Die Rippenabschnitte 5a und die hochstehenden Rippenabschnitte 5e sind
dermaßen
regelmäßig angeordnet,
daß sie
linear längs
einer Richtung ausgerichtet sind, die die erste und die zweite Richtung 60, 61 schräg schneidet.
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Im zweiten Beispiel sind die Rippenabschnitte 5a und
die Fußabschnitte 5b sowie
die hochstehenden Fußabschnitte 5d und
die hochstehenden Rippenabschnitte 5e so ausgebildet, daß sie die
gleiche Länge
haben. Die Rippenabschnitte 5a und die hochstehenden Rippenabschnitte 5e und
die Fußabschnitte 5b und
die hochstehenden Fußabschnitte 5d sind
dermaßen
regelmäßig ausgebildet,
daß sie längs der
zweiten Richtung 61 linear ausgerichtet sind.
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Im dritten und vierten Beispiel sind
benachbarte hochstehende Fußabschnitte 5d und
hochstehende Rippenabschnitte 5e in der ersten Richtung 60 gegeneinander
versetzt. Die hochstehenden Enden von benachbarten hochstehenden
Fußabschnitten 5d und
hochstehenden Rippenabschnitten 5e sind in der ersten Richtung 60 durch
einen vorgegebenen Abstand S2 getrennt.
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Bei dem in den 7A, 7B gezeigten
dritten Beispiel stehen die hochstehenden Fußabschnitte 5d und
die hochstehenden Rippenabschnitte 5e von den Mittelpositionen
der gewellten geneigten Wände 5c jeweils
in der entgegengesetzten Richtung vor.
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Bei dem in den 8A, 8B gezeigten
vierten Beispiel stehen die hochstehenden Fußabschnitte 5d weniger
weit vor als die gewellten Fußabschnitte 5b, und
die hochstehenden Rippenabschnitte 5e stehen weniger weit
vor als die gewellten Rippenabschnitte 5a. Die hochstehenden
Enden von benachbarten hochstehenden Fußabschnitten 5d und
hochstehenden Rippenabschnitten 5e sind daher in der zweiten Richtung 61 durch
einen Abstand S2 getrennt und in der ersten Richtung 60 durch
einen Abstand S3.
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Im folgenden wird die Arbeitsweise
des katalytischen Konverters nach der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Das Abgas strömt aus einer Abgasleitung (nicht
sichtbar) mit einem Durchmesser, der kleiner ist als der des Wabenkerns 3,
in den katalytischen Konverter 1. Das Abgas verteilt sich
aufgrund der Diffusorwirkung des einlaßseitigen Diffusors 4a über die ganze
Fläche
der Einlaßseite
des Wabenkerns 3 und gelangt so in die Zellen. Da die Diffusorwirkung
des einlaßseitigen
Diffusors 4a jedoch nicht immer ausreichend ist, konzentriert
sich das von der Abgasleitung einströmende Abgas gern im Mittenbereich
des Kerns 3, so daß die
aufeinandergelegten Katalysatorträger 5 dazu neigen,
sich im Mittenbereich des Kerns 3 voneinander zu trennen.
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Bei der ersten Ausführungsform
wird nun wie oben beschrieben das Trennen der linearen Abschnitte
der aufeinandergelegten Katalysatorträger 5 durch die metallene
Eingriffplatte 6 im Mittenbereich der Einlaßseite des
Kerns 3 verhindert. Das Lückenöffnungsphänomen, bei dem sich die Katalysatorträger 5 im
Mittenbereich des Kerns 3 aufgrund des Einströmdrucks
des Abgases voneinander lösen,
kann somit unterdrückt
werden. Das Wabenprofil im Kern 3 verformt sich deshalb
weniger, und die Zellen 3 im Kern behalten ihre erwünschte Form.
Im Ergebnis wird die Abgas-Reinigungsleistung erhöht.
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Da der gezahnte Abschnitt 7 der
Eingriffplatte 6 und die Katalysatorträger 5 miteinander
verschweißt
sind, erhöht
sich die Steifigkeit der Endabschnitte der Katalysatorträger 5 an
der Einlaßseite,
die den Einströmdruck
des Abgases aufnimmt. Die Lebensdauer des Kerns 3 wird
dadurch erhöht.
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Die Endabschnitte der Eingriffplatte 6 sind
in die Schlitze 8a, 8b an den seitlichen Enden
des äußeren Zylinders
eingesetzt und dort angeschweißt. Aus
diesem Grund verschiebt sich die Eingriffplatte 6 nicht,
und das Öffnen
von Lücken
im Kern 3 kann sicher verhindert werden.
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Der Wabenkern 3 wird durch
Zusammenfalten eines Blattes des Katalysatorträgers 5 in S-Formen
und dann Aufeinanderlegen von gefalteten Katalysatorträgern 5 in
Wabenform ausgebildet. Das Ausdrehphänomen, bei dem der Katalysatorträger 5 aufgrund
des Einströmdrucks
des Abgases nach hinten ausweicht, kann daher ebenfalls vermieden
werden.
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Wie beschrieben weisen der Katalysatorträger 5 dieser
Ausführungsform
und die modifizierten Katalysatorträger 21, 22, 23 (zweites,
drittes und viertes Beispiel) eine Anzahl von hochstehenden Fußabschnitten 5d,
die von den Rippenabschnitten 5a hochstehen, und eine Anzahl
von hochstehenden Rippenabschnitten 5e auf, die von den
Fußabschnitten 5b hochstehen.
Auf diese Weise werden durch die Ausbildung der hochstehenden Rippenabschnitte 5e und
der hochstehenden Fußabschnitte 5d die
Einschnitte im Rippenabschnitt 5a und im Fußabschnitt 5b geöffnet. Wie
in der 4 gezeigt, strömt das in der
ersten Richtung 60 strömende
Abgas daher durch die geöffneten
Einschnitte und dann den Weg zwischen der einen Seite und der anderen
Seite des Katalysatorträgers 5 (21, 22, 23)
entlang. Das Abgas kommt daher ausreichend mit dem Katalysator auf der
einen Seite und auf der anderen Seite des Katalysatorträgers 5 in
Kontakt, so daß die
katalytische Reaktion besser abläuft.
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Aufgrund des Vorhandenseins der hochstehenden
Fußabschnitte 5d und
der hochstehenden Rippenabschnitte 5e kann ein gegenseitiger
enger Kontakt von benachbarten Katalysatorträgern 5 verhindert
werden. Die Zellen sind daher zwischen den benachbarten Katalysatorträgern 5 fest
ausgebildet.
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Die Abgas-Reinigungsleistung erhöht sich dadurch
weiter.
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Da das Abgas durch die offenen Einschnitte entlang
des Weges zwischen der einen und der anderen Seite des Katalysatorträgers 5 (21, 22, 23) strömt, wird
der Abgasdruck im wesentlichen gleichmäßig über die ganze Fläche des
Kerns 3 verteilt, so daß sich die Lebensdauer des
Kerns 3 erhöht.
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Wegen der hochstehenden Fußabschnitte 5d und
der hochstehenden Rippenabschnitte 5e ist die Steifigkeit
des Katalysatorträgers 5 erhöht, so daß die Qualität und die
Zuverlässigkeit
verbessert sind.
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Bei dem Katalysatorträger 5 des
ersten Beispiels und dem Katalysatorträger 21 des zweiten
Beispiels stehen die hochstehenden Fußabschnitte 5d und
die hochstehenden Rippenabschnitte 5e von der Grenze zwischen
den Flachabschnitten 5f in der Mitte zwischen den geneigten
Wänden 5c hoch.
Die hochstehenden Öffnungsbereiche
der hochstehenden Fußabschnitte 5d und
der hochstehenden Rippenabschnitte 5e sind daher vergrößert, so
daß die Zirkulation
des Abgases durch die Zellen besser ist.
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Die Rippenabschnitte 5e und
die hochstehenden Rippenabschnitte 5e sind im wesentlichen gleich
hoch, und auch die gewellten Fußabschnitte 5b und
die hochstehenden Fußabschnitte 5d sind
im wesentlichen gleich hoch. Ein gegenseitiger enger Kontakt zwischen
den Katalysatorträgern 5 kann
daher sicher verhindert werden.
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Der Abstand S1, der der Breite des
Flachabschnitts 5f in der zweiten Richtung 61 entspricht,
zwischen den hochstehenden Enden von benachbarten hochstehenden
Fußabschnitten 5d und
hochstehenden Rippenabschnitten 5e ist sichergestellt.
Ein Bruch zwi schen den erhöhten
Enden aufgrund von Unterschieden im thermischen Expansionskoeffizienten
kann damit vermieden werden.
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Mit dem Katalysatorträger 22 des
dritten Beispiels kann die gleiche Abgas-Reinigungsleistung wie beim ersten und
zweiten Beispiel erhalten werden. Zwischen den hochstehenden Enden
der hochstehenden Fußabschnitte 5d und
hochstehenden Rippenabschnitten 5e kann der vorgegebene
Abstand S2 in der ersten Richtung 60 vorgesehen werden.
Ein Bruch zwischen den erhöhten
Enden aufgrund von Unterschieden im thermischen Expansionskoeffizienten
kann damit vermieden werden.
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Mit dem Katalysatorträger 23 des
vierten Beispiels kann die gleiche Abgas-Reinigungsleistung wie beim ersten bis
dritten Beispiel erhalten werden. Zwischen den hochstehenden Enden
der hochstehenden Fußabschnitte 5d und
hochstehenden Rippenabschnitten 5e kann der vorgegebene
Abstand S2 in der zweiten Richtung 61 und der vorgegebene Abstand
S3 in der ersten Richtung 60 vorgesehen werden. Ein Bruch
zwischen den erhöhten
Enden aufgrund von Unterschieden im thermischen Expansionskoeffizienten
kann damit sicher vermieden werden.
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In geeigneten Abständen kann
eine Anzahl von Eingriffplatten vorgesehen werden. Die Katalysatorträger 5 können damit
sicher festgeklemmt werden.
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Anhand der beiliegenden Zeichnungen
wird im folgenden eine zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung erläutert.
Gleichen Teilen sind dabei die gleichen Bezugszeichen wie bei der
ersten Ausführungsform
zugeordnet, und eine Erläuterung von
solchen Teilen unterbleibt.
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Der katalytische Konverter 31 der 9 und 10 umfaßt einen äußeren Metallzylinder oder ein
zylindrisches Element 2 mit elliptischem Querschnitt, einen
ersten und einen zweiten Wabenkern 13a, 13b und
eine Aufteileinrichtung aus zwei Trennplatten 16, 17,
die sich jeweils zwischen Abschnitten der Innenseite des äußeren Zylinders 2 erstrecken
und die den Innenraum des äußeren Zylinders 3 in
einen ersten und einen zweiten Behälterraum 14a, 14b unterteilen,
die als zwei obere und untere Stufe angeordnet sind, wobei jeder
der Behälterräume mit
dem Einlaß und
dem Auslaß des äußeren Zylinders 2 in
Verbindung steht.
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Die Trennplatten 16, 17 bestehen
aus dünnen
Metallplatten aus Edelstahl etc. Die Trennplatten 16, 17 durchqueren
den Mittelabschnitt des äußeren Zylinders 2 in
den Zeichnungen horizontal (in der Strömungsrichtung des Abgases).
Die Trennplatten 16, 17 sind an die Innenseite
des äußeren Zylinders 2 angeschweißt.
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Wie bei der ersten Ausführungsform
bestehen die Kerne 13a, 13b jeweils aus einer
Anzahl von Blättern
des Katalysatorträgers 5.
Die erste und die zweite Anzahl von Blättern im ersten und zweiten
Behälterraum
sind jeweils derart in einer im wesentlichen parallelen Beziehung
angeordnet, daß sich
jedes Blatt zwischen einem Abschnitt der Innenseite des äußeren Zylinders
und der Aufteileinrichtung erstreckt. Der Katalysatorträger 5 enthält an der
Oberfläche
der dünnen
Metallplatte einen Katalysator, wobei die dünne Metallplatte aus Edelstahl
etc. besteht und durch Preßformen
gewellt wird. Der Katalysatorträger 5 ist so
zusammengefaltet, daß er
im Schnitt längs
der zweiten Richtung 61 (vgl. 4) S-Formen zeigt,
so daß sich
die linearen Abschnitte von benachbarten Katalysatorträgern 5 so überlagern,
daß eine
Anzahl von Zellen dazwischen entsteht und ein Fluidweg zwischen
dem Einlaß und
dem Auslaß des Zylinders 2 ausgebildet
wird. Der erste und der zweite Kern 13a, 13b ist
im ersten bzw. zweiten Behälterraum 14a, 14b untergebracht,
wobei die linearen Abschnitte der Katalysatorträger 5 die Trennplatte 16 im wesentlichen
senkrecht schneiden.
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Die beiden Trennplatten 16, 17 sind
im wesentlichen linear in einem vorgegebenen Abstand angeordnet.
Es entsteht daher zwischen den Trennplatten 16, 17 ein
Verbindungsabschnitt oder eine Verbindungseinrichtung 10,
die den ersten mit dem zweiten Behälterraum 14a, 14b verbindet.
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Bei der zweiten Ausführungsform
sind der erste und der zweite Kern 13a, 13b im
ersten bzw. zweiten Behälterraum 14a, 14b untergebracht,
wobei die beiden Behälterräume durch
die Trennplatten 16, 17 geschaffen werden, und
wobei sich die linearen Abschnitte der Katalysatorträger 5 in
einer Richtung erstrecken, die die Trennelemente schneidet. Wenn der
obige Katalysatorträger
mit einem Katalysatorträger
verglichen wird, bei dem keine Trennplatten 16, 17 vorgesehen
sind und sich in einem Behälterraum ein
Kern befindet, sind die Längen
der linearen Abschnitte des Katalysatorträgers 5 auf die Hälfte verringert,
so daß die
Auslenksteifigkeit der linearen Abschnitte des Katalysatorträgers 5 verbessert
ist.
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Das Lückenöffnungsphänomen, bei dem sich die Katalysatorträger 5 durch
den Einströmdruck des
auf die einlaßseitige
Endseite der Kerne 13a, 13b einströmenden Abgases
voneinander trennen (d. h. gegenseitig), läßt sich daher vermeiden. Das Wabenprofil
in den Kernen 13a, 13b neigt daher nicht dazu
sich zu verformen, so daß die
Zellen in den Kernen 13a, 13b ihre erwünschten
Formen behalten. Im Ergebnis wird die Abgas-Reinigungsleistung verbessert.
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Der Verbindungsabschnitt 10 wird
zwischen den beiden Trennplatten 16, 17 ausgebildet.
Das Abgas kann frei durch den Verbindungsabschnitt 10 und den
ersten und den zweiten Kern 13a, 13b strömen, die
vertikal nebeneinander angeordnet sind. Das Abgas kann sich daher
im wesentlichen gleichmäßig in den
Kernen 13a, 13b verteilen, so daß die katalytische
Reaktion verbessert ist. Die Abgas-Reinigungsleistung läßt sich
damit weiter steigern. Der Druck des Abgases läßt sich im wesentlichen gleichmäßig über die
ganze Fläche
der Kerne 13a, 13b verteilen, so daß die Lebensdauer
der Kerne 13a, 13b erhöht ist.
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Anhand der 11 wird nun eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Bei dem katalytischen Konverter 32 der
dritten Ausführungsform
ist anstelle der beiden Trennplatten 16, 17 der
zweiten Ausführungsform
eine Trennplatte 18 vorgesehen. Gleichen Teilen wie in der
zweiten Ausführungsform
sind die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, und ihre Erläuterung
wird hier weggelassen.
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Die Trennplatte 18 besteht
aus einer dünnen Metallplatte
etwa aus Edelstahl, in der eine Anzahl von Verbindungslöchern oder
Verbindungseinrichtungen 19 ausgebildet ist.
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Mit der dritten Ausführungsform
läßt sich
wie bei der zweiten Ausführungsform
die Abgas-Reinigungsleistung und die Lebensdauer der Kerne 13a, 13b verbessern.
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Da nur eine Trennplatte 18 verwendet
wird, ist die dritte Ausführungsform
kostengünstiger
als die zweite Ausführungsform.
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Anhand der 12 wird eine vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben.
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Bei dem katalytischen Konverter 33 der
vierten Ausführungsform
ist anstelle der Trennplatten 16, 17 der zweiten
Ausführungsform
ein Gittermaterial 20 vorgesehen. Gleichen Teilen wie in
der zweiten Ausführungsform
sind die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, und ihre Erläuterung
wird hier weggelassen.
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Das Gittermaterial 20 besteht
aus Metall, etwa Edelstahl, und weist eine Anzahl von Maschen oder
Verbindungseinrichtungen auf.
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Da bei der vierten Ausführungsform
die linearen Abschnitte des Katalysatorträgers 5 kurz gemacht
werden können
und das Abgas durch die Maschen des Gittermaterials 20 zwischen
den beiden Kernen 13a, 13b hin- und herströmen kann,
ist die Abgas-Reinigungsleistung
und die Lebensdauer der Kerne 13a, 13b wie bei
der zweiten Ausführungsform erhöht.
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Da nur ein Blatt des Gitterelements 20 verwendet
wird, ist die vierte Ausführungsform
kostengünstiger
als die zweite Ausführungsform.
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Bei der zweiten bis vierten Ausführungsform kann,
wenn der Katalysator auch auf den Oberflächen der Trennplatten 16, 17, 18, 20 vorgesehen
ist, die katalytische Reaktion an der Trennplatten 16, 17, 18, 20 verbessert
werden. Im Ergebnis wird die Abgas-Reinigungsleistung weiter verbessert.
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Die Trennplatten 16, 17, 18, 20 brauchen
zur Befestigung nur in die Innenseite des äußeren Zylinders 2 eingesetzt
zu werden.
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Die Anzahl der Behälterräume 14a, 14b ist nicht
auf zwei beschränkt,
sondern kann drei, vier oder eine Vielzahl von Behälterräumen umfassen.
Da sich die Längen
der linearen Abschnitte des Katalysatorträgers 5 verringern,
wenn die Anzahl solcher Stufen ansteigt, läßt sich damit das Öffnen von
Lücken
noch besser verhindern.
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Anstelle des Katalysatorträgers 5 des
ersten Beispiels können
in den zweiten bis vierten Beispielen die Katalysatorträger 21, 22, 23 verwendet
werden.
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Es erfolgt nun eine Zusammenfassung
der vorteilhaften Merkmale der vorliegenden Ausführungsformen. Die erste Ausführungsform
umfaßt
einen katalytischen Konverter mit
einem Wabenkern aus einem
gewellten Katalysatorträger,
wobei der Katalysatorträger
nebeneinanderliegende lineare Abschnitte aufweist, die sich im wesentlichen
parallel zueinander erstrecken und die einander überlappen, so daß zwischen
benachbarten linearen Abschnitten Zellen entstehen;
einem äußeren Zylinder
zur Aufnahme des Wabenkerns, wobei der äußere Zylinder einen Einlaß und einen
Auslaß aufweist
und ein am Einlaß einströmendes Gas
vom einlaßseitigen
Endrand des Katalysatorträgers
in die Zellen und dann am Auslaß wieder ausströmt; und
mit
einer metallenen Eingriffplatte zum Unterdrücken des Trennens
und des Verschiebens von benachbarten linearen Abschnitten, wobei
die Eingriffplatte am einlaßseitigen
Endrand des Katalysatorträgers
vorgesehen ist und sich in einer Richtung erstreckt, die die linearen
Abschnitte des Katalysatorträgers
schneidet, und wobei die Eingriffplatte einen gezahnten Abschnitt
aufweist, der mit dem einlaßseitigen
Endrand des Katalysatorträgers
in Eingriff kommt.
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Die Eingriffplatte kann sich in eine
Richtung erstrecken, die die linearen Abschnitte des Katalysatorträgers im
wesentlichen unter einem rechten Winkel schneidet.
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Der gezahnte Abschnitt der Eingriffplatte
und der einlaßseitige
Endrand des Katalysatorträgers sind
miteinander verschweißt.
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Der äußere Zylinder weist an seinem
einlaßseitigen
Endrand zwei gegenüberliegende
Schlitze auf, und die Eingriffplatte ist in die Schlitze eingesetzt und
darin eingeschweißt.
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Bei jeder der zweiten bis vierten
Ausführungsformen
ist ein katalytischer Konverter vorgesehen mit
einem ersten
und einem zweiten Wabenkern, wobei der erste und der zweite Wabenkern
aus ersten bzw. zweiten gewellten Katalysatorträgern bestehen, wobei die ersten
und zweiten Katalysatorträger
erste bzw. zweite nebeneinanderliegende lineare Abschnitte aufweisen,
die sich im wesentlichen parallel zueinander erstrecken und die
einander überlappen, so
daß zwischen
benachbarten ersten linearen Abschnitten erste Zellen entstehen
und zwischen benachbarten zweiten linearen Abschnitten zweite Zellen;
einem äußeren Zylinder
zur Aufnahme des ersten und des zweiten Wabenkerns, wobei der äußere Zylinder
einen Einlaß und
einen Auslaß aufweist;
und mit
einem metallenen Trennelement zum Unterteilen des Inneren
des äußeren Zylinders
in einen ersten und einen zweiten Behälterraum, wobei sowohl der
erste als auch der zweite Behälterraum
mit dem Einlaß und dem
Auslaß verbunden
ist und der erste und der zweite Wabenkern so im ersten bzw. zweiten
Behälterraum
angeordnet sind, daß sich
die ersten und zweiten linearen Abschnitte in einer Richtung erstrecken,
die das Trennelement schneidet, und wobei ein am Einlaß einströmendes Gas
von den einlaßseitigen
Endflächen
des ersten und des zweiten Kerns in die Zellen und dann am Auslaß wieder
ausströmt.
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Die ersten und die zweiten linearen
Abschnitte können
das Trennelement im wesentlichen unter einem rechten Winkel schneiden.
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Das Trennelement weist einen Verbindungsabschnitt
zum Verbinden des ersten mit dem zweiten Behälterraum auf, wie es bei der
zweiten Ausführungsform
gezeigt ist.
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Das Trennelement kann aus dünnen Metallplatten
bestehen, und der Verbindungsabschnitt kann ein Abstand zwischen
den dünnen
Metallplatten sein.
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Bei der dritten Ausführungsform
besteht das Trennelement aus einer dünnen Metallplatte, und der Verbindungsabschnitt
ist ein Verbindungsloch, das in der dünnen Metallplatte ausgebildet
ist.
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In der vierten Ausführungsform
besteht das Trennelement aus einem Gittermaterial.
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Das Trennelement ist an seiner Oberfläche mit
einem Katalysator versehen.
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Der Katalysatorträger ist zu S-Formen zusammengefaltet,
und der erste Katalysatorträger weist
erste konkave Abschnitte und zweite konkave Abschnitte auf, wobei
die
ersten konkaven Abschnitte so gefaltet sind, daß sie an einer Seite des Katalysatorträgers vorstehen und
sich längs
der ersten Richtung erstrecken,
die zweiten konkaven Abschnitte
so gefaltet sind, daß sie
an der anderen Seite des Katalysatorträgers vorstehen und sich längs der
ersten Richtung erstrecken,
die ersten konkaven Abschnitte
und die zweiten konkaven Abschnitte abwechselnd längs einer
zweiten Richtung angeordnet sind, die die erste Richtung schneidet,
um die Wellung auszubilden,
die ersten konkaven Abschnitte
dritte konkave Abschnitte aufweisen, die durch zwei Schnitte abgeteilt werden,
die längs
der ersten Richtung einen Abstand aufweisen und die so gefaltet
sind, daß sie
teilweise an der anderen Seite des Katalysatorträgers vorstehen, und wobei
die
zweiten konkaven Abschnitte vierte konkave Abschnitte aufweisen,
die durch zwei Schnitte abgeteilt werden, die längs der ersten Richtung einen
Abstand aufweisen und die so gefaltet sind, daß sie teilweise an der einen
Seite des Katalysatorträgers
vorstehen.
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In den 4 bis 6 sind die ersten konkaven Abschnitte
und die vierten konkaven Abschnitte so ausgebildet, daß sie im
wesentlichen die gleiche Höhe
aufweisen, und die zweiten konkaven Abschnitte und die dritten konkaven
Abschnitte sind ebenfalls so ausgebildet, daß sie im wesentlichen die gleiche
Höhe aufweisen.
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Die Katalysatorträger der 4 bis 6 weisen des
weiteren flache Abschnitte auf, die zwischen den ersten konkaven
Abschnitten und den zweiten konkaven Abschnitten angeordnet sind
und die sich längs
der ersten Richtung erstrecken, um benachbarte erste und zweite
konkave Abschnitte zu verbinden.
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Die Endabschnitte der Schnitte zum
Abteilen der dritten konkaven Abschnitte können sich an den Grenzabschnitten
zwischen den ersten konkaven Abschnitten und den Flachabschnitten
befinden, und die Endabschnitte der Schnitte zum Abteilen der vierten
konkaven Abschnitte können
sich an den Grenzabschnitten zwischen den zweiten konkaven Abschnitten
und den Flachabschnitten befinden.
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Die dritten konkaven Abschnitte und
die vierten konkaven Abschnitte sind jeweils in einer Vielzahl längs der
ersten Richtung vorgesehen.
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In den 7 und 8 kann zwischen den Endabschnitten
der Schnitte zum Abteilen der dritten konkaven Abschnitte und den
Endabschnitten der Schnitte zum Abteilen der vierten konkaven Abschnitte
längs der
ersten Richtung ein vorgegebener Abstand vorgesehen werden.
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Im allgemeinen kann bei der ersten
Ausführungsform
der gezahnte Abschnitt der Eingriffplatte, die mit dem einlaßseitigen
Endrand des Katalysatorträgers
in Eingriff steht, eine Trennung und Verschiebung der linearen Abschnitte
von benachbarten Katalysatorträgern
verhindern. Das Lückenöffnungsphänomen, bei
dem sich die Katalysatorträger
im Mittenbereich des Kerns durch den Einströmdruck des Abgases am einlaßseitigen
Endrand des Kerns (der einlaßseitigen
Kantenseite der Katalysatorträger) voneinander
trennen, kann so vermieden werden. Das Wabenprofil des Kerns läßt sich
daher nur schwer verformen, weshalb die Zellen im Kern ihre gewünschte Form
behalten. Im Ergebnis wird die Abgas-Reinigungswirkung verbessert.
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Da der gezahnte Abschnitt der Eingriffplatte und
die einlaßseitige
Endkante der Katalysatorträger miteinander
verschweißt
sind, wird die Steifigkeit der Katalysatorträger in der Umgebung der einlaßseitigen
Endfläche
des Kerns verbessert, die die Einströmdruck des Abgases aufnimmt.
Die Lebensdauer des Kerns wird damit erhöht.
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Da auch die Eingriffplatte und der äußere Zylinder
miteinander verschweißt
sind, verschiebt sich die Eingriffplatte niemals durch den Einströmdruck des
Abgases gegen den äußeren Zylinder
und den Kern. Die Katalysatorträger
werden folglich durch die Eingriffplatte sicher zusammengeklemmt.
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Im allgemeinen sind bei der zweiten
bis vierten Ausführungsform
der erste und der zweite Kern im ersten und zweiten Behälterraum
im äußeren Zylinder
untergebracht, der durch die Trennplatten unterteilt wird, und die
linearen Abschnitte des Katalysatorträgers erstrecken sich in einer
Richtung, die die Trennelemente schneidet. Im Vergleich dieses katalytischen
Konverters mit einem katalytischen Konverter, bei dem keine Trennplatten
vorgesehen sind und bei dem ein Kern in einem Behälterraum
untergebracht ist, lassen sich dabei die Längen der linearen Abschnitte
des Katalysatorträgers
verkürzen,
so daß die
Auslenksteifigkeit der linearen Abschnitt des Katalysatorträgers größer wird.
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Das Lückenöffnungsphänomen, bei dem sich die Katalysatorträger durch
den Einströmdruck des
auf die einlaßseitige
Endseite der Kerne (die einlaßseitige
Endseite des Katalysatorträgers)
einströmenden
Abgases voneinander trennen, läßt sich
daher sicher vermeiden. Das Wabenprofil in den Kernen verformt sich
daher kaum, so daß die
Zellen in den Kernen ihre erwünschten
Formen behalten. Im Ergebnis wird die Abgas-Reinigungsleistung verbessert.
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Das Abgas, das am Einlaß in den äußeren Zylinder
einströmt,
kann den Verbindungsabschnitt des Trennelements durchlaufen und
so den ersten Kern im ersten Behälterraum
und den zweiten Kern im zweiten Behälterraum durchsetzen. Das Abgas kann
sich daher im wesentlichen gleichmäßig in den Kernen verteilen,
so daß die
katalytische Reaktion verbessert ist. Die Abgas-Reinigungsleistung
läßt sich
damit weiter steigern. Die Druckverteilung des Abgases in den einzelnen
Kernen ist im wesentlichen gleichmäßig. Die Lebensdauer der Kerne
wird dadurch erhöht.
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Bei der dritten Ausführungsform
wird die Innenseite des äußeren Zylinders
nur durch eine dünne Metallplatte
in zwei Behälterräume aufgeteilt.
Es gibt daher eine Kosteneinsparung.
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Das Abgas, das bei der vierten Ausführungsform
am Einlaß des äußeren Zylinders
einströmt, kann
durch die Maschen des Gitterelements in den ersten Kern im ersten
Behälterraum
und in den zweiten Kern im zweiten Behälterraum einströmen. Folglich
kann sich das Abgas im wesentlichen gleichmäßig in den Kernen verteilen,
so daß die
katalytische Reaktion verbessert wird. Die Abgas-Reinigungsleistung
wird damit verbessert. Die Druckverteilung des Abgases ist über die
Gesamtfläche
der Kerne im wesentlichen gleichmäßig, weshalb die Lebensdauer der
Kerne ansteigt. Das Innere des äußeren Zylinders
wird durch ein einziges Gitterelement in zwei Behälterräume aufgeteilt.
Diese Ausführungsform
ist daher kostengünstig.
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Zusätzlich zu den Katalysatorträgern kann auch
am Trennelement eine katalytische Reaktion erfolgen. Die Abgas-Reinigungsleistung
wird damit verbessert.
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Der Kern wird durch Zusammenfalten
der einzelnen Blätter
des Katalysatorträgers
in S-Formen und Aufeinanderlegen der gefalteten Katalysatorträger so ausgebildet,
daß eine
Wabenstruktur entsteht, so daß sich
der Kern leicht ausbilden läßt. Das
Ausdrehphänomen,
bei dem sich der Katalysatorträger durch
den Einströmdruck
des Abgases nach hinten zum Auslaß des äußeren Zylinders verlagert,
wird so vermieden.
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Die ersten konkaven Abschnitte weisen
dritte konkave Abschnitte auf, die durch zwei Schnitte abgeteilt
werden, die längs
der ersten Richtung einen Abstand aufweisen, und sie werden so gefaltet,
daß sie
teilweise zur anderen Seite des Katalysatorträgers vorstehen, und die zweiten
konkaven Abschnitte weisen vierte konkave Abschnitte auf, die durch
zwei Schnitte abgeteilt werden, die längs der ersten Richtung einen
Abstand aufweisen, und sie werden so gefaltet, daß sie teilweise
zu der einen Seite des Katalysatorträgers vorstehen. Die Einschnitte
in den ersten konkaven Abschnitten werden beim Ausbilden der dritten
konkaven Abschnitte geöffnet.
Die Einschnitte in den zweiten konkaven Abschnitten werden beim
Ausbilden der vierten konkaven Abschnitte geöffnet. Das in der ersten Richtung
strömende
Abgas kann daher die geöffneten
Einschnitte in den ersten und zweiten konkaven Abschnitten und zwischen der
einen Seite und der anderen Seite der Katalysatorträger hindurchströmen. Da
das Abgas ausreichend mit dem Katalysator auf der einen Seite und auf
der anderen Seite des Katalysatorträgers in Kontakt kommt, ist
die katalytische Reaktion verbessert.
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Aufgrund des Vorhandenseins der dritten und
vierten konkaven Abschnitte kann ein gegenseitiger enger Kontakt
von benachbarten Katalysatorträgern
verhindert werden. Die Zellen sind daher zwischen den benachbarten
Katalysatorträgern
fest ausgebildet.
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Die Reinigungswirkung am Abgas erhöht sich
dadurch weiter.
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Da das Abgas durch die offenen Einschnitte entlang
des Weges zwischen der einen und der anderen Seite des Katalysatorträgers strömt, wird
der Abgasdruck im wesentlichen gleichmäßig über die ganze Fläche des
Kerns verteilt, so daß sich
die Lebensdauer des Kerns erhöht.
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Wegen der dritten und vierten konkaven
Abschnitte ist die Steifigkeit der Katalysatorträger erhöht.
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Die ersten konkaven Abschnitte und
die vierten konkaven Abschnitte weisen im wesentlichen die gleiche
Höhe auf,
und auch die zweiten konkaven Abschnitte und die dritten konkaven
Abschnitte weisen im wesentlichen die gleiche Höhe auf. Die Öffnungsfläche der
Einschnitte ist damit verbessert und auch das Fließvermögen des
Abgases zwischen der einen Seite und der anderen Seite des Katalysatorträgers erhöht.
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Da die dritten konkaven Abschnitte
im wesentlichen die gleiche Höhe
haben wie die zweiten konkaven Abschnitte und die vierten konkaven
Abschnitte im wesentlichen die gleiche Höhe wie die ersten konkaven
Abschnitte, kann sicher ein enger Kontakt zwischen benachbarten
Katalysatorträgern vermieden
werden.
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Bei benachbarten ersten und zweiten
konkaven Abschnitten sind die Endabschnitte der Einschnitte zum
Abteilen der dritten konkaven Abschnitte und der Endabschnitte der
Einschnitte zum Abteilen der vierten konkaven Abschnitte sicher
durch die Breite des Flachabschnitts in der zweiten Richtung getrennt.
Auch bei einem Unterschied im thermischen Expansionskoeffizienten
zwischen benachbarten ersten und zweiten konkaven Abschnitten kann daher
ein Bruch der Endabschnitte von benachbarten Einschnitten vermieden
werden.
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Bei benachbarten ersten und zweiten
konkaven Abschnitten sind die Endabschnitte der Einschnitte zum
Abteilen der dritten konkaven Abschnitte und der Endabschnitte der
Einschnitte zum Abteilen der vierten konkaven Abschnitte sicher
durch die Breite des Flachabschnitts in der ersten Richtung getrennt.
Auch bei einem Unterschied im thermischen Expansionskoeffizienten
zwischen benachbarten ersten und zweiten konkaven Abschnitten kann
daher ein Bruch der Endabschnitte von benachbarten Einschnitten
vermieden werden.