DE8905073U1 - Electrically conductive honeycomb body - Google Patents
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Description
Emitec GmbH 89 G 67 1 2 DEEmitec GmbH 89 G 67 1 2 EN
D-5204 Lohmar 1D-5204 Lohmar 1
^Elektrisch leitfähiger Wabenkörper ~p ^Electrically conductive honeycomb body ~p
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrisch leitfähigen Walzenkörper, insbesondere als Trägerkörper für Abcaskatalysatoren, aus gewickelten, gestapelten oder anderweitig geschichteten Lagen zumindest teilweise strukturierter hochtemperaturkorrosionsfester Bleche, Cia sine Vielzahl von für ein fluid durchströmbaren Kanälen bilden.The present invention relates to an electrically conductive roller body, in particular as a carrier body for Abcas catalysts, made of wound, stacked or otherwise layered layers of at least partially structured high-temperature corrosion-resistant sheets, which form a plurality of channels through which a fluid can flow.
Die wesentlichen Züge der erfindungsgemäßen Wabenkörper werden im folgenden snhand der Vorteil-, bsi der Anwendung als Katal/sator-Trägerkörper behandelt, jedoch schließt dies andere, vergleichbare Anwendungen nicht aus. So können solche Wabenkörper ueiclielsweise zur Aufheizung von fluiden, zur Verdampfung von Flüssigkeiten etc. eingesetzt werden.The essential features of the honeycomb bodies according to the invention are discussed below based on their advantages, including their use as catalyst carrier bodies, but this does not exclude other, comparable applications. Such honeycomb bodies can be used, for example, to heat fluids, to evaporate liquids, etc.
Ausgehend von dem weithin bekannten Stand der Techr. ik bei Kraftfahrzeugkatalysatoren, nämlich dem geregeltenBased on the widely known state of the art technology in automotive catalysts, namely the regulated
Dreiwegekatalysator, beschäftigen sich die Ausführungsbeispiele &bgr; der vorliegenden Erfindung hauptsächlich mit der Beschleunigung &kgr; des Ansprechens, der Regelung und Überwachung solcherThree-way catalyst, the embodiments β of the present invention are mainly concerned with the acceleration κ of the response, control and monitoring of such
: Katalysatoranordnungen.: Catalyst arrangements.
Bisher werden in vielen Fällen zur Verringerung des Schadstoffausstoßes in der Kaltstartphase eines Kraftfahrzeuges sogenannte Startkatalysatoren, auch Vorkatalysatoren genannt, eingesetzt. Solche motornah eingebauten Startkatalysatoren, ; 35 welche metallische Tragstrukturen aufweisen, werden schneller , als die voluminösen Hauptkatalysatoren aufgeheizt, da sie näherSo far, so-called starter catalysts, also known as pre-catalysts, have been used in many cases to reduce pollutant emissions during the cold start phase of a motor vehicle. Such starter catalysts, which are installed close to the engine and have metallic support structures, heat up more quickly than the bulky main catalysts, since they are closer to the engine.
,'. 187 01 01,'. 187 01 01
£ ··'·· ·;· V" : '·: ;! 89 G 6 71 2DE £ ··'·· · ; · V" : '· : ;! 89 G 6 71 2DE
lam Motor angeordnet sind und ein geringeres Volumen aufweisen. Trotzdem benötigen auch Startkatalysatoren eine gewisse Zeit bis zum Ansprechen, da ihre katalytisch aktive Masse, deren keramisches Trägermaterial und die metallische Tragstrukturlam engine and have a smaller volume. Nevertheless, starting catalysts also require a certain amount of time to respond, since their catalytically active mass, their ceramic carrier material and the metallic support structure
5zunächst vom Abgas aufgeheizt werden müssen. Hierbei entziehen sie Jem Abgas zunächst Wärme, wodurch auch die weiter hinten angeordneten Hauptkatalysatoren langsamer auf Betriebstemperatur kommen*5must first be heated up by the exhaust gas. In doing so, they first extract heat from the exhaust gas, which means that the main catalysts located further back also reach operating temperature more slowly*
&iacgr; 10 Als metallische Tragstruktu^en sind verschiedene Varianten von V/abenkörpern bekannt, die zum Beispiel in folgenden Schriften ausführlich erläutert sind:&iacgr; 10 Various variants of V-bodies are known as metallic supporting structures, which are explained in detail in the following documents, for example:
EP-C-O 049 489, EP-C-O 121 174, EP-C-O 121 175, EP-A- &Pgr; 245 737,
EP-A-O 245 738
15EP-CO 049 489, EP-CO 121 174, EP-CO 121 175, EP-A-&Pgr; 245 737, EP-AO 245 738
15
Insbesondere sind aus diesen Schriften auch sogenannte S-förmige Wabenkörper und auch solche mit U-förmigen Blechlagen bekannt.In particular, so-called S-shaped honeycomb bodies and also those with U-shaped sheet metal layers are also known from these documents.
Schließlich ist es auch seit langem bekannt, daß ein metallischer Wabenkörper elektrisch beheizt werden kann. Dies ist beispielsweise in der DE-PS-563 757 beschrieben. Andere Versuche, einen Katalysatorkörper mittels eines elektrischen Heizelementes zu beheizen, sind aus der OE-AS-22 30 663Finally, it has long been known that a metallic honeycomb body can be heated electrically. This is described, for example, in DE-PS-563 757. Other attempts to heat a catalyst body using an electrical heating element are known from OE-AS-22 30 663
25bekannt. Die direkte elektrische Beheizung von Katalysator-Trägerkörpern stieß jedoch bisher auf große Schwierigkeiten, da die üblicher, metallischen Strukturen einen zu geringer elektrischen Widerstand aufweisen, als daß sie mit den bei Kraftfahrzeugen üblichen und vorhandenen elektrischen spannungen direkt als Heizkörper benutzt werden können. In der DE-PS-563 757 wurden daher nur gesonderte Teilbereiche beheizt, die sn gestaltet sein konnten, dan sie einen geeigneten Widerstand haben. In der DE-AS-22 30 663 wird ein gesondertes Heizelement benutzt, welches nicht gleichzeitig als KataIysator-Trägerkörper dient.25. The direct electrical heating of catalyst carrier bodies has, however, encountered great difficulties so far, since the usual metallic structures have too low an electrical resistance to be used directly as heating elements with the electrical voltages that are usual and available in motor vehicles. In DE-PS-563 757, therefore, only separate partial areas were heated, which could be designed in this way because they have a suitable resistance. In DE-AS-22 30 663, a separate heating element is used, which does not simultaneously serve as a catalyst carrier body.
01 0201 02
·3· ■ ·· ..·' 89 G 671 2DE· 3 · ■ ·· ..·' 89 G 671 2DE
lWürdc man andererseits bei spiralig gewickelten Wabenkörpern durch geeignete Isolation der Blechlagen die gesamte Länge des .«ufgewickelten Bleches ausnutzen, so würde sich ein zu hoher Widerstand ergeben, welcher keine genügende Stromstärke für dielOn the other hand, if one were to use the entire length of the wound sheet metal in spirally wound honeycomb bodies by appropriately insulating the sheet metal layers, the resistance would be too high, which would not produce sufficient current for the
5zur Beheizung erforderliche Leistung zulassen würde.5would allow the power required for heating.
Aufgabe ri<=r vorliegenden Erfindung ist daher dir Modi f izierunq dc j Aufbaus eines metallischen Wabenkörpers mit dem Ziel, seinen Widerstand in weiten Grenzen unabhängig von seinemThe object of the present invention is therefore to modify the structure of a metallic honeycomb body with the aim of increasing its resistance within wide limits, independent of its
lOvolumen frei wählen zu können, so daß insbesondere eine Beheizung des Wabenkörpers mit den üblicherweise in Kraftfahrzeugen verfügbaren bpannungs- bzw. Stromquellen problemlos möglich wird. Zusätzlich oder alternativ soll dir- Möglichkeit gageben sein, durch Beobachtung des temperaturabhängigen Widerstandes eines Wabcnkörpers auf desser Temperatur zu vJiließen und mit dieser Information Regelung- oder Kontrollvorgänge zu ermöglichen.The aim is to be able to freely select the volume of the honeycomb body, so that in particular heating the honeycomb body with the voltage or current sources usually available in motor vehicles is possible without any problems. In addition or alternatively, it should be possible to determine the temperature of a honeycomb body by observing the temperature-dependent resistance and to use this information to enable regulation or control processes.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die vorliegende Erfindung, daß 20der Wabenkörper durch Spalte und/nder elektrisch isolierende Zwischenschichten bzw. Beschichtungen bezüglich seiner Quer Schnitts fläche und/oder seiner axialen Ausdehnung elektrisch so unterteilt sein soll, daß sich mindestens ein elektrischer Strompfad durch die Bleche mit eine", elektrischenTo solve this problem, the present invention teaches that 20the honeycomb body should be electrically divided by gaps and/or electrically insulating intermediate layers or coatings with respect to its cross-sectional area and/or its axial extent so that at least one electrical current path through the sheets with an" electrical
^•^ irr I u6I51 and Zwischen 0,03 UHu 7 Ohm ciyibt, VGIZUySwS156 zwischen 0,1 und 1 Ohm, in besondere etwa 0,6 Ohm. Wie an'iand der Zeichnung näher erläutert wird, hängt dabei die zur Erzielung eines bestimmten Widerstandes notwendige Zahl an Spalten und/oder Zwischenschichten von mehreren Parametern ab.^•^ irr I u6I51 and Between 0.03 UHu 7 Ohm ciyibt, VGIZUySwS156 between 0.1 and 1 Ohm, in particular about 0.6 Ohm. As is explained in more detail on the drawing, the number of gaps and/or intermediate layers necessary to achieve a certain resistance depends on several parameters.
3Ooie Dicke der einzelnen Bleche, deren Struktur, die Querschnittsfläche der einzelnen Kanäle und die Wahl des Materials üben einen Einfluß aus. Zur Anwendung können Bleche mit einer Dicke von etwa 0,03 bis 0,12 mm kommen, vorzugsweise 0,03 bis 0,06 mm. Übliche Materialien sind Stahlbleche mit3OoThe thickness of the individual sheets, their structure, the cross-sectional area of the individual channels and the choice of material have an influence. Sheets with a thickness of about 0.03 to 0.12 mm can be used, preferably 0.03 to 0.06 mm. Common materials are steel sheets with
35chrom- und Aluminium-Anteilen, Von der Erfindung werden verschiedene Varianten elektrisch beheizbarer Katalysator-35chromium and aluminum components. The invention covers various variants of electrically heated catalysts.
01 0301 03
&ggr; ·· :..: :.'■ 89G 671 2DE&ggr; ·· : .. : :.'■ 89G 671 2DE
Trägerkörper erfaßt. Gemeinsam ist diesen, daß sie durch Spalte
und/oder elektrisch isolierende Zwischenschichten so unterteilt
bzw. von ihrem Mantelrohr getrennt sind, daß sich mindestens
ein elektrischer Strompfad durch den Katalysator-TrägerkörperWhat they have in common is that they are separated by gaps
and/or electrically insulating intermediate layers divided
or separated from their casing pipe so that at least
an electrical current path through the catalyst carrier body
mit einem elektrischen Widerstand zwischen 0,03 und 2 Ohm
ergibt. Ein Widerstand in diesem Bereich eignet sich
insbesondere für eine elektrische Beheizung in üblichen
12-Volt-Anlagen. Zu berücksichtigen ist dabei, daß bei hohen !j
Stromstärken bereits erhebliche Verluste in den Zuleitungen jwith an electrical resistance between 0.03 and 2 ohms
A resistance in this range is suitable
especially for electrical heating in conventional
12-volt systems. It must be taken into account that at high current levels, considerable losses in the supply lines j
auftreten können, so daß am Katalysator-Trägerkörper selbst "i möglicherweise nur noch eine geringeie Spannung, beispielsweise
10 Volt, anliegt.may occur, so that the catalyst carrier body itself may only have a small voltage, for example
10 volts is present.
Sofern in einem Fahrzeug mehrere elektrisch beheizbare
Katalysatoren vorhanden sind, so gibt es immer verschiedene
Varianten der elektrischen Zusammenschaltung. Entweder können
die einzelnen Körper mit einem hohen Widerstand ausgebildet
sein und dann parallel geschaltet werden, oder sie weisen einen
relativ niedrigen elektrischen Widerstand auf und sind
dementsprechend in Reihe geschaltet. Auch zeitabhängigeIf a vehicle has several electrically heated
Catalysts are present, there are always different
Variants of electrical interconnection. Either
the individual bodies are designed with a high resistance
and then connected in parallel, or they have a
relatively low electrical resistance and are
connected in series accordingly. Time-dependent
Umschaltung von Parallel- zu Reihenschaltung kann vorgesehenSwitching from parallel to series connection can be provided
werden, sofern die elektrische Heizleistung abhängig vom |provided that the electrical heating output depends on the |
Betriebszustand variiert werden soll. $Operating state should be varied. $
'■-'Die üblicherweise verwende ten höüh teniperäturkül f üSiüfiS festen ^'■-'The commonly used high temperature temperature for solid ^
Bleche mit einer Dicke von etwa 0,03 bis 0,06 mm hätten auf der 1Sheets with a thickness of about 0.03 to 0.06 mm would have on the 1
gesamten Länge die für die Bildung eineo Katalysator-Träger- ^entire length required for the formation of a catalyst-support- ^
körpers benötigt wird, einen für die vorgesehene elektrische Ibody is required, one for the intended electrical I
Beheizung zu hohen Widerstand. Ein Katalysator-Trägerkörper bei |Heating to high resistance. A catalyst carrier body at |
welchem sich alle strukturierten Bleche berühren oder sogar :jwhere all structured sheets touch or even :j
fügetechnisch verbunden sind, hätte einen zu geringen :are joined together, would have too low a :
Widerstand für eine elektrische Beheizung mit 12 Volt. Im IResistance for an electric heater with 12 volts. In I
Ergebnis muß daher ein Katalysator-Trägerkörper so |Result, therefore, a catalyst carrier body must be so |
unterteilt werden, daß abhängig von seinem Gesamtvolumen ein |be divided into such that, depending on its total volume, a |
Strompfad mit einem geeigneten Zusammenwirken von Länge und §Current path with a suitable combination of length and §
Leitfähigkeit entsteht. Eine Möglichkeit ist dabei die §Conductivity is created. One possibility is the §
01 04 101 04 1
..'■'":' : : ' ·: 896 6 7 1 2 OE ..'■'":' : : ' ·: 896 6 7 1 2 OE
!Unterteilung des Querschnittes in elektrisrh hintereinander gereihte Segmente, die beispielsweise jeweils aus mehr als vier parallel geschalteten Blechlagen bestehen, vorzugsweise aus acht bis zwölf Blechlagen.!Division of the cross-section into electrically connected segments, each consisting of more than four parallel layers of sheet metal, preferably eight to twelve layers of sheet metal.
Eine weitere Möglichkeit ist die Unterteilung des Katalysator-Trägerkörpers in axial hintereinanderliegende Schichten, welche elektrisch in Reihe geschaltet s:nd. Beide Möglichkeiten können auch kombiniert verwendet werden, wie anhand der Ausführungsbeispiele erläutert wird.A further possibility is to divide the catalyst carrier body into axially successive layers which are electrically connected in series . Both possibilities can also be used in combination, as will be explained using the embodiments.
Einige Besonderheiten ergeben sich bei der Einbindung des elektrisch beheizbaren Katalysatoir-Trägerkörpers in ein Mantelrohr, da hier zumindest Teile des Katalysatnr-Trägerkörpers von dem Mantelrohr elektrisch isoliert sein müssen. Ferner müssen geeignete Isolierte Durchführungen für die elektrischen Zuleitungen vorgesehen werden. Dies bereitet jedoch beispielsweise bei Verwendung von aus Halbsclialen zusammengesetzten Mantelrohren keine größeren Probleme. Die isolierung zwischen Katalysator-Trägerkörper und Mantelrohr kann dabei gleichzeitig eine thermische und elektrische Isolierung bewirken, was besonders vorteilhaft ist.Some special features arise when integrating the electrically heatable catalyst carrier body into a jacket tube, since at least parts of the catalyst carrier body must be electrically insulated from the jacket tube. In addition, suitable insulated feedthroughs must be provided for the electrical supply lines. However, this does not cause any major problems when using jacket tubes made up of half-shells, for example. The insulation between the catalyst carrier body and the jacket tube can provide thermal and electrical insulation at the same time, which is particularly advantageous.
Die Erfindung betrifft auch Problemlösungen bei einigen
Einzelheiten für spezielle Anwendungen. Wie anhand der Zeichnung näher erläutert wird, kann es zur Vergleichmäßigung
der Verteilung der Stromdichte im Wabenkörper sinnvoll sein, Anschlußstreben an einer oder beiden Stirnseiten eines
Wabenkörpers vorzusehen. Bei zu erwartenden Relativdehnungen zwischen beheizbarem Wabenkörper und seinem Mantelrohr muß ggf.
eine elektrische Zuleitung elastisch ausgeführt sein, damit diese Dehnungen kompensiert werden können. Eine solche
Zuleitung muß ggf. für Stromstärken von 50 bis 400 Ampere
ausgelegt sein.
35The invention also relates to problem solutions in some details for special applications. As explained in more detail in the drawing, it can be useful to provide connecting struts on one or both ends of a honeycomb body in order to even out the distribution of the current density in the honeycomb body. If relative expansion is to be expected between the heatable honeycomb body and its casing tube, an electrical supply line may have to be designed to be elastic so that this expansion can be compensated. Such a supply line may have to be designed for currents of 50 to 400 amperes.
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Bei zu erwartenden hohen axialen mechanischen BelastungenIf high axial mechanical loads are expected
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leines Wabenkörpers kann es wichtig sein, elektrisch voneinander isclierte Blechlagen durch Formschlußverbindungen an einer axialen Verschiebung zu hindern. Bekanntermaßen sind keramische Isolierschichten nicht in hohem Maße auf Zug belastbcr. HierIn the case of a honeycomb body, it can be important to prevent electrically insulated sheet metal layers from axially shifting by means of positive locking connections. It is well known that ceramic insulating layers cannot withstand high tensile loads.
5kann eine Formschlußverbindung helfen, die auftretenden Kräfte aufzunehmen. Insbesondere, wenn die Formschlußverbindung eine Tiefe hat, weld e größer als die Dicke der Isolierschicht ist, führen axiale Kräfte hauptsächlich zu Druckbelastungen der keramischen Zwischenschicht in diesem Bereich und nicht zu Zugbelastungen.5 a form-locking connection can help to absorb the forces that occur. In particular, if the form-locking connection has a depth that is greater than the thickness of the insulating layer, axial forces lead mainly to compressive loads on the ceramic intermediate layer in this area and not to tensile loads.
Elektrisch leitfähige Katalysator-Trägerkörper, insbesondere die bisher beschriebenen, aber auch andere, z. Ei. pulvermetallurgisch hergestellte, können, wenn sie zumindest teilweiseElectrically conductive catalyst carrier bodies, in particular those described so far, but also others, e.g. those produced by powder metallurgy, can, if they are at least partially
15gegenüber ihrem Mantel und ihren Halterungen isoliert und mit einer katalytisch aktiven Beschichtung versehen in Abgassystemen eines Verbrennungsmotors eingesetzt werden, dadurch überwacht werden, daß ihr elektrischer Widerstand insgesamt oder in einem Teilbereich gemessen und zur15insulated from their casing and their supports and provided with a catalytically active coating are used in the exhaust system of an internal combustion engine, are monitored by measuring their electrical resistance as a whole or in a partial area and
20überwachung und/oder zur Regelung des Katalysatoir-Abgassystems herangezogen wird. Mit steigender Temperatur steigt auch der elektrische Widerstand des Wabenkörpers. Dies kann zur Überwachung und zur Regelung einer elektrischen Beheizung nutzbar gemacht werden. Neben dem Effekt, daß die von einem Katalysator-Trägerkörper aufgenommene Heizleistung bei gleichbleibender anliegender Spannung sinkt, kann der Heizvorgang auch ab Unterschreiten einer vorbestimmbaren Schwelle des elektrischen Widerstandes beenJet werden. Auch das Nachheizen eines Katalysators, dessen Betriebstemperatur; beispielsweise im stockenden Verkehr, wieder unter die Zündtemperatur der katalytischen Reaktion gesunken ist, kann aufgrund einer Widerstandsmessung ausgelöst werden. Dabei kann der Heizstromkreis selbst zur Widerstandsmessung herangezogen werden, indem dieser periodisch kurzzeitig eingeschaltet und20monitoring and/or for controlling the catalytic converter exhaust system. As the temperature rises, the electrical resistance of the honeycomb body also rises. This can be used to monitor and control an electrical heater. In addition to the effect that the heating power absorbed by a catalytic converter carrier body decreases when the voltage remains constant, the heating process can also be stopped when the electrical resistance falls below a predeterminable threshold. The reheating of a catalytic converter whose operating temperature, for example in slow-moving traffic, has fallen below the ignition temperature of the catalytic reaction can also be triggered by a resistance measurement. The heating circuit itself can be used to measure the resistance by switching it on periodically for a short time and
35die aufgenommene Heizleistung oder eine dieser Heizleistung proportionale Größe gemessen wird.35the absorbed heat output or a quantity proportional to this heat output is measured.
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Ausfünrungsbeispiele und das Umfeld der Erfindung sind in der Zeichnung, teilweise schernatisch, dargestellt. Es zeigen Figur 1 ein teilweise zweisträngig aufgebautes Abgassystem eines Kraftfahrzeuges mit unterschiedlichen Positionen für die Start- und Hauptkatalysatoren,Examples of embodiments and the environment of the invention are shown in the drawing, partly schematically. Figure 1 shows a partially two-line exhaust system of a motor vehicle with different positions for the start and main catalysts,
Figur 2 eine Prinzipschaltung für elektrisch beheizbare Katalysatoren,Figure 2 shows a basic circuit for electrically heated catalysts,
Figur 3 eir.c PrLnzipschaltung für scheibenweise beheizbare Katalysatoren.Figure 3 shows a schematic circuit for disk-heated catalysts.
iC Figur A ein Diagramm über Temperaturen im Abgas- bzw. KataIysatorEystem eines Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit von der Zeit nach dem Betriebsbeginn,iC Figure A is a diagram showing temperatures in the exhaust or catalytic converter system of a motor vehicle as a function of the time after the start of operation,
Figur 5 einen mäanderförmig geschichteten Katalysator-Trägerkörper, Figure 5 shows a meandering layered catalyst carrier body,
Figur 6 einen Katalysator-Trägerkörper mit U-förmig verlaufenden Blechlagen und entsprechenden Strompfaden, Higur 7 einen Blechstapel mit Einschnürungen, Figur 8 einen aus diesem Blechstapel hergestellten, mäanderförmig geschichteten Kataly^ator-Trägerkörper, Figur 9 einen Ausschnitt aus Figur 8 zur Verdeutlichung der Isolierung des Blechstapeis gegenüber dem Mantelrohr, Figur 10 einen elektrisch benetzbaren Katalysator-Trägerkörper aus einem gegensir.nig verschlungenen Blechstapel (S-Form) mit isolierenden Zwischenschichten,Figure 6 shows a catalyst carrier body with U-shaped sheet metal layers and corresponding current paths, Figure 7 shows a sheet metal stack with constrictions, Figure 8 shows a meander-shaped catalyst carrier body made from this sheet metal stack, Figure 9 shows a section of Figure 8 to illustrate the insulation of the sheet metal stack from the jacket tube, Figure 10 shows an electrically wettable catalyst carrier body made from a sheet metal stack intertwined in opposite directions (S-shape) with insulating intermediate layers,
Figur 11 einen aus Katalysatorkörpern gemäß Figur 10 zusammengesetzten Mehrocheibenkatalysator mit schematisch angedeuteter elektrischer Zusammenschaltung, Figur \7 einen weiteren Katalysator-Trägerkörper aus gegensinnig verschlungenen Blechen mit Mantelrohr und Ausführung der elektrischen Anschlüsse, Figur 13 einen Längsaxialschnitt durch einen Katalysator-Trägcrkörper, der aus zw^i Scheiben gemäß Figur 12 aufgebautFigure 11 shows a multi-plate catalyst composed of catalyst bodies according to Figure 10 with a schematically indicated electrical interconnection, Figure 7 shows a further catalyst carrier body made of oppositely intertwined sheets with a jacket tube and design of the electrical connections, Figure 13 shows a longitudinal axial section through a catalyst carrier body which is constructed from two plates according to Figure 12.
Figur IA eine Einbauart für elektrisch leitfähige Katalysatorrräqerkörper in schematischer Darstellung, teilweise längsaxial geschnitten,Figure IA shows a type of installation for electrically conductive catalyst carrier bodies in a schematic representation, partially cut longitudinally,
IH/ 0] 0/ IH/ 0] 0/
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Figur 15 und Figur 16 verschiedene Varianten für stirnseitige Anschlußstreben undFigure 15 and Figure 16 different variants for frontal connecting struts and
Figur 17 eine elektrisch isolierende Formschlußverbindung zwischen zwei Blechlagen.
5Figure 17 shows an electrically insulating positive connection between two sheet metal layers.
5
In Figur 1 ist schematisch ein teilweise zweisträngiges Abgassystem eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Die im folgenden gemachten Ausführunger, gelten jedoch auch für einsträngig aufgebaute Anlagen, bei denen jeweils der untere Zweig 10b, 11b, 12br 15b, 16b, 17b, I8b, 19b entfällt. Das Auspuff syst;-&lgr; führt öle Aögase mit Mcw-orauslaßleitungen lOa, !Ob zu einer Mischstrecke 13, in de- eine Lamda-Sonde angeordnet ist. Von dort führer. Abgasleitungen 15a, b zu den Hauptkatalysatoren 17a, 17b, 18a, 18b und von dort zu Auspuffleitungen 19a, 19b.Figure 1 shows a schematic representation of a partially two-line exhaust system of a motor vehicle. However, the statements made below also apply to single-line systems in which the lower branch 10b, 11b, 12b and 15b, 16b, 17b, 18b, 19b is omitted. The exhaust system leads oil gases with McW exhaust outlet lines 10a, 10b to a mixing section 13 in which a lambda probe is arranged. From there, exhaust lines 15a, b lead to the main catalysts 17a, 17b, 18a, 18b and from there to exhaust lines 19a, 19b.
Ob die Hauptkstalysatoren aus nur einem Körper oder, wie dargestellt, aus zwei Körpern bestehen, hängt von der Größe und Leistung des Motors ab. In Figur 1 sind drei mögliche Positionen für elektrisch beheizte Start-Katalysatoren angegeben. Die Position 1 ist mit 11a, 11b bezeichnet, Position 2 mit 12a, 12b und Position 3 mit 16a, 16b. Im folgenden werden die Vor- und Nachteile dieser Positionen einzeln abgehandelt, jedoch sind auch Kombinationen denkbar, bei denen zwei oder alle diese Positionen mit beheizten Katalysatoren bestückt werden. Außerdem ist es möglich, die Hauptkatalysatoren 17a, 17b, 18a, 18b selbst elektrisch zu beheizen, was allerdings höhere elektrische Leistungen erfordert, dafür aber u. U. Start-Katalysatoren überflüssig machen kann. Position 1 ist die für Startkatalysatoren übliche Anordnung, wobei die Katalysatoren wegen ihrer Motornähe schnell aufgeheizt werden und daher frühzeitig ansprechen, allerdings dabei auch hohe thermische Wechselbelastungen ertragen müssen. Durch elektrische Beheizung kann das Ansprechverhalten in dieser Position noch verbessert werden, jedoch ist der folgende Abgasweg bJs zur Position der Hauptkatalysatoren relativ lang, so daß sich die Abgase kurz nach Betriebsbeginn zunächst bis zum Hauptkatalysator wieder soweit abkühlen können, daß dasWhether the main catalysts consist of just one body or, as shown, of two bodies depends on the size and performance of the engine. Figure 1 shows three possible positions for electrically heated start catalysts. Position 1 is designated 11a, 11b, position 2 is designated 12a, 12b and position 3 is designated 16a, 16b. The advantages and disadvantages of these positions are discussed individually below, but combinations are also conceivable in which two or all of these positions are equipped with heated catalysts. It is also possible to electrically heat the main catalysts 17a, 17b, 18a, 18b themselves, although this requires higher electrical outputs but may make start catalysts superfluous. Position 1 is the usual arrangement for start-up catalysts, whereby the catalysts are heated up quickly due to their proximity to the engine and therefore respond early, but must also endure high thermal cycling. The response in this position can be improved by electrical heating, but the following exhaust gas path bJs to the position of the main catalysts is relatively long, so that the exhaust gases can cool down again shortly after the start of operation, initially up to the main catalyst, so that the
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·9 · ··* ··' 89G671 2DE Ansprechverhalten der Hauptkatalysatoren nur in begrenztem Umfang verbessert wird. · 9 · ··* ··' 89G671 2DE The response of the main catalysts is only improved to a limited extent.
Die Position 2 liegt einerseits etwas weiter entfernt vom Motor, so daß die thermischen Wechselbelastungen der Katalysator-Trägerkörper verringert werden, und andererseits schon näher am Hauptkatalysator, so daß dessen Ansprechverhalten schon etwas begünstigt wird. Zusätzlich hat die Position 2 den Vorteil, daß die dort frühzeitig ansprechenden Katalysatoren das Ansprechverhalten der Lamda-Sonde 14 verbessern.Position 2 is on the one hand a little further away from the engine, so that the alternating thermal loads on the catalyst carrier body are reduced, and on the other hand it is closer to the main catalyst, so that its response is somewhat improved. Position 2 also has the advantage that the catalysts there respond earlier, improving the response of the lambda sensor 14.
Die Position 3 ist günstig, um mit dem Ansprechen der Startkatalysatoren 16a, 16b auch das Ansprechen der Hauptkatslysatoren 17a, 17b, 18a, 18b schnell zu fördern. Durch die Entfernung vom MotGi sprs-rhen allerdings die Startkataiysatoreti in dieser °osition trotz Beheizung erst später «r.Position 3 is favorable in order to quickly promote the response of the main catalysts 17a, 17b, 18a, 18b along with the response of the starting catalysts 16a, 16b. However, due to the distance from the engine, the starting catalysts in this position only respond later, despite heating.
In jeder der angegebenen Positions haben Startkatalysatoren, insbesondere elektrisch beheizbare Startkatalysatoren, jedoch erhebliche Verteile, so daß es von den einzelnen Randbedingungen, abfängt, welche der Positionen oder welche Kombination dieser Positionen besonders günstig ist. Dabei ist Euch nicht entscheidend, ob es sich bei den Trägerkörpern der Hauptkatalysatoren um keramische oder metallische Träger handelt.However, starting catalysts, especially electrically heated starting catalysts, have considerable distribution in each of the positions specified, so that it depends on the individual boundary conditions which of the positions or which combination of these positions is particularly favorable. It is not important to you whether the carrier bodies of the main catalysts are ceramic or metallic carriers.
In den Figuren 2 und 3 sind schematische Prinzipschaltungen für elektrisch leitfähige bzw. beheizbare Katalysatoren angegeben. In Figur 2 wird der Katalysator 24 aus einer Stromquelle 20 über einen Schalter 23 mit Strom versorgt. Hier wie im folgenden ist durch die Bezeichnung +/-/cj angedeutet, daß es für das Wesen der Erfindung keine Rolle spielt, ob die Stromversorgung aus einer Batterie und mit Gleichstrom oder aus einer Lichtmaschine und mit Wechselstrom erfolgt. Im allgemeinen wird nach dem Erreichen bestimmter Betriebszustände eine weitere elektrische Beheizung des Katalysators nicht mehr notwendig sein, weshalb der Schalter 23 mit einem ZeitrelaisFigures 2 and 3 show schematic circuit diagrams for electrically conductive or heatable catalysts. In Figure 2, the catalyst 24 is supplied with power from a power source 20 via a switch 23. Here, as in the following, the designation +/-/cj indicates that it is irrelevant for the essence of the invention whether the power supply comes from a battery and with direct current or from an alternator and with alternating current. In general, after certain operating states have been reached, further electrical heating of the catalyst will no longer be necessary, which is why the switch 23 is connected to a time relay.
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und dem Zündschloß 22 gekoppelt ist. Mit der in Figur 2 gezeigten Anordnung ist es, was ein wesentlicher Punkt der vorliegenden Erfindung ist, prinzipiell auch möglich, Rückschlüsse auf den jeweils aktuellen (d. h. temperaturabhängigen) Widerstand R(T) des Katalysators 24 zu ziehen. Im einfachsten Fall kann der Widerstand R durch eine Spannungsmessung 25 und eine Strommessung 26 aus R = j (U-Spannung; I-StrGüi) bestimmt werden, wobei ev'cl. die Spannung sogar als konstant und bekannt vorausgesetzt werden kann. Der Widerstand R wiederum ist direkt proportional der Temperatur T.. des Katalysator-Trägerkörpers. Somit ergibt sich die Möglichkeit einer Selbstregelung des Heizvorganges, indem diesex bei Unterschreiten eines vorgegebenen Stromes I_;n beendet wird, weil dann eine genügend hohe Temperatur T erreicht ist. Weiter ist es möglich, durch regelmäGiges kurzzeitiges Einschalten und Messen des Heizstromes (oder durch ein anderes Widerstandsmeßsystem) festzustellen, ob die Temperatur &tgr;&kgr; des Katalysators noch über der Zündtemperatur Tz für die katalytische Umsetzung liegt. Falls nicht, kann wieder elektrisch geheizt werden.and the ignition lock 22. With the arrangement shown in Figure 2 it is also possible, which is an essential point of the present invention, in principle to draw conclusions about the current (ie temperature-dependent) resistance R(T) of the catalyst 24. In the simplest case the resistance R can be determined by a voltage measurement 25 and a current measurement 26 from R = j (U voltage; I current), where the voltage can possibly even be assumed to be constant and known. The resistance R in turn is directly proportional to the temperature T.. of the catalyst carrier body. This results in the possibility of self-regulation of the heating process, in that it is terminated when the current falls below a predetermined current I_; n , because then a sufficiently high temperature T is reached. Furthermore, it is possible to determine by regularly switching on and measuring the heating current for a short time (or by using another resistance measuring system) whether the temperature &tgr;&kgr; of the catalyst is still above the ignition temperature T z for the catalytic conversion. If not, electrical heating can be used again.
Ferner ermöglicht die Aufnahme des zeitlichen Verhaltens des Widerstandes R des Katalysator-Trägerkörpers (im Fahrzeug selbst oder bei einer Werkstattuntersuchung) einen Rückschluß auf die Funktionsfähigkeit des Katalysators, da das Einsetzen der exothermen katalytischen Reaktion sich durch schnelles Ansteigen des Widerstandes R bemerkbar macht. Eine entsprechen Je Anzeige im Fahrzeug, z. B. eine grüne Lampe, ist leicht realisieruar.Furthermore, recording the temporal behavior of the resistance R of the catalyst carrier body (in the vehicle itself or during a workshop inspection) enables a conclusion to be drawn about the functionality of the catalyst, since the onset of the exothermic catalytic reaction is noticeable by a rapid increase in the resistance R. A corresponding display in the vehicle, e.g. a green lamp, is easy to implement.
Auch in Figur 3 wird ein elektrisch beheizbarer Katalysator aus einer Stromquelle 30 über einen Schalter 33 mit Strom versorgt, welcher über ein Zeitrelais 31 mit dem Zündschloß 32 in Verbindung steht. In diesem Ausführungsbeispiel besteht jeunch der Katalysator aus mehreren einzeln beheizbaren Teilbereichen 34, 35, 36, 37, bei welchen zunächst der ers^e Teilbereich 34 einzeln und mit höherem Strom beheizt werden kann, und erst später die anderen Teilbereiche 35, 36, 37, vorzugsweise inIn Figure 3, an electrically heatable catalyst is also supplied with power from a power source 30 via a switch 33, which is connected to the ignition lock 32 via a time relay 31. In this embodiment, the catalyst consists of several individually heatable sub-areas 34, 35, 36, 37, in which the first sub-area 34 can be heated individually and with a higher current, and only later the other sub-areas 35, 36, 37, preferably in
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i henscha 1 tung , zugeschaltet werden,i henscha 1 tung , be switched on,
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wif? anhand von Figur i\ näher erläutert wird, können beim Hot. &igr; i ob elektrisch beheizbarer Katalysatoren verschiedene alternative Systeme benutzt werden. Im Diagramm der Figur k ist ;iijf der Ordinate die Temperatur T gegen die Zeit t auf der Ab./iv..f? au f get. rijgen. Mit. l ist die Zündtemperatur eines • ihlifjhen K ata 1 ysators, beispielsweise etw;) 350 ° C , bezeichnet &ugr;&pgr;', mit t. der /ünd/e i t.punkt., rl. h. der Zeitpunkt, bei dem ohne /usa t./maOnahmen die ka t a I y t i sehe Reaktion in nennenswertemAs is explained in more detail in Figure 1 , various alternative systems can be used when heating electrically heated catalysts. In the diagram in Figure 1 , the ordinate shows temperature T versus time t on the axis. L is the ignition temperature of a hot catalyst , for example 350 °C, denoted by t, the ignition point, i.e. the time at which, without any additional measures, the catalytic reaction will take place to a significant extent.
e \ nsr? &igr; / r. . uio Kurve T„ zeigt uen veriäui der Aijgasteriipe ra t.ui /or dem Katalysator in Abhängigkeit von der Zeit rifir; h dem starten des Motors zum Zeitpunkt t.. Die g»?st r &iacgr; ehe 1 te Kurve L·, zeigt den Temperati, rverlau &Ggr; in eineme \ nsr? &igr; / r. . uio Curve T„ shows the course of the air temp. t.ui /or the catalyst as a function of time rifir; h starting the engine at time t.. The next curve L·, shows the temperature course &Ggr; in a
I' < i > &igr;- 1.1 i sch b( heizten Ka taly sator - &iacgr; r ägerkörpe r . Wählt man die Me i / 1 e i s tunrj für einen Ka taiy sator -T rä'c"2rkö rper o, daß sirh sf'ine temperatur &Ggr;^. immer etwas oberhalb r1er Abgastemperatur I1 t>e findet, so vermeidet man, daü dem Abgas Wärme zur Auf hei/ung des V j ta 1 ysator Irägerkörpers entzogen wird. ManI '< i >&igr;- 1.1 i sch b( heated catalyst carrier body. If the temperature for a catalyst carrier body is chosen such that the temperature &Ggr;^ is always slightly above the exhaust gas temperature I 1 t>e, then heat is avoided from the exhaust gas being extracted to heat up the catalyst carrier body.
?ü kann /«ar mit der elektrischen Leistung nicht das Abgas selbst. nennenswert aufheizen, jedoch wird eine Abkühlung vermieden. Hfl dieser Betriebsweise wird die keramische und die katalytisch aktive Masse des Katalysators von auC-en durch das?ü /«ar cannot heat up the exhaust gas itself significantly with the electrical power, but cooling is avoided. With this operating mode, the ceramic and catalytically active mass of the catalyst is heated from the outside by the
ijtiu Vijiiijtiu Vijii
nt-j-iT' Tfönorl/ii Tfiü &ggr;nt-j-iT' Tfönorl/ii Tfiü &ggr;
f) 1 ei r.h/e i t ig aufgeheizt un" erreixnt dadurch deutlich eher die fempeiatur &Ggr; , bei der die (exotherme) Reaktion einsetzt und von selbst für eine weitere Aufheizung sorgt. Wegen der nicht beliebig hohen verfügbaren elektrischen Leistung zum Aufheizen der katalysatoren kann es nötig sein, gemäß einer Schaltung derf) 1 is heated up to a certain temperature and therefore reaches the temperature at which the (exothermic) reaction begins and automatically causes further heating. Because of the limited electrical power available for heating the catalysts, it may be necessary to use a circuit of the
30f igur &iacgr; zunächst nur einen Teilbereich, nämlich die vorderste jch-jibe eines Katalysators von beispielsweise etwa 3,5 bis 6 cm axialer Höhe zu beheizen, um dort die exotherme Reaktion möglichst schnell in Gang zu bringen. Einen möglichen Temperaturverlauf für diese Scheibe zeigt die mit TK2 30f igur &iacgr; initially only a partial area, namely the front jch-jibe of a catalyst with an axial height of about 3.5 to 6 cm, is heated in order to start the exothermic reaction there as quickly as possible. A possible temperature profile for this disk is shown by the T K2
35bezeichnete Kurve. Dabei wird die Temperatur mit einem hohen, auf einen kleinen Teilbereich begrenzten Kurzschlußstrom sehr 35. The temperature is very high with a short-circuit current limited to a small area.
Ol ilOl il
35unter diesen Vorgaben ist davon auszugehen, daß für die elektrische Beheizung von Katalysatoren bei mit 12 Volt35Under these specifications, it can be assumed that for the electrical heating of catalysts with 12 volts
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:··: '"'·' ''■'· '.'■'■ 89G 671 2DE 1 : ·· : '"'·'''■'·'.'■'■ 89G 671 2DE 1
12 ! 12 !
lschnell stark erhöht, beispielsweise auf 600 0C und dann auf |lquickly increased, for example to 600 0 C and then to |
die Beheizung der anderen Katalysator-Teilbereiche ;1the heating of the other catalyst sections;1
umgeschaltet. Dadurch kühlt sich die erste Scheibe zwar wieder f'.was ab, jedoch unterschreitet sie bei genügender VorheizungAs a result, the first disc cools down again somewhat, but with sufficient preheating it falls below
5nicht mehr die Zündtemperatur und hält dadurch die exotherme Reaktion mit dem Abgas in Gang, was wiederum die nachfolgenden Teilbereiche in ihrem Ansprechverhalten begünstigt. Die Kurve T , zeigt den Temperaturverlauf eines vor dem Starten rics Motors vorgeheizten Katalysator-Trägerkörpers. Ab dem Beginn5no longer reaches the ignition temperature and thus keeps the exothermic reaction with the exhaust gas going, which in turn improves the response of the subsequent sub-areas. The curve T , shows the temperature profile of a catalyst carrier body that is preheated before starting the engine. From the beginning
lOdes Vorheizens zum Zeitpunkt t bis zum Startzeitpunkt t steigt die Temperatur stPil und über die Zündtemperatur U an und unterschreitet diese nicht mehr.lOof the preheating at time t until the start time t the temperature stPil rises above the ignition temperature U and no longer falls below it.
An dieser Stelle seien einige prinzipielle Überlegungen 15bezüglich der elektrischen Beheizung von Katalysatoren eingefügt. Folgende Punkte sind dabei zu beachten:At this point, some basic considerations 15 regarding the electrical heating of catalysts should be included. The following points should be taken into account:
ti) Sofern Katalysatoren noch vor dem Anlassen des Motors vorgeheizt werden sollen, muß ihre Leistungsaufnahme soti) If catalysts are to be preheated before the engine is started, their power consumption must be
20bemessen sein, daß keine zu lange Wartezeit entsteht, aber auch die Batterie nicht zu sehr belastet wird. Je nach dem verfolgten Konzept kommen Stromaufnahmen zwischen etwa 40 und 400 A (bei 12-V-Systemen) in Betracht, um die Batterie nicht zu sehr zu beiasten und tfütZuäui uäS AnSpreChvcrhäiten der20should be designed so that the waiting time is not too long, but also that the battery is not put under too much strain. Depending on the concept being pursued, current consumptions of between about 40 and 400 A (for 12 V systems) are taken into account in order not to place too much strain on the battery and to ensure that the response times of the
25KatalyLjtoren deutlich zu beeinflussen.25 catalysts can be significantly influenced.
b) Falls die Katalysatoren erst nach dem Anlassen des Motorsb) If the catalysts are activated only after the engine has been started
beheizt werden, können sie länger oder mit höherer Leistung §heated, they can last longer or with higher power §
versorgt werden, jedoch ist die zulässige Belastung der | 3CLichtmaschine und die im Rahmen der erforderlichen Verkabelungsupplied, however, the permissible load of the | 3C alternator and the required wiring
maximale sinnvolle Stromstärke zu berücksichtigen. Insbesondere |maximum reasonable current strength must be taken into account. In particular |
müssen Gesichtspunkte der Feuergefährlichkeit der elektrischen |must take into account the fire hazard of electrical |
Anlagen beachtet werden. f. Annexes must be observed. f.
Spannung arbeitenden elektrischen Anlagen Stromstärken von etwa 5 bis 400 Ampere zur Beheizung von Katalysatoren oder einzelnen
Katalysator-Bereichen benutzt werden können. Dies bedeutet, daß der elektrische Widerstand der zur Beheizung der Katalysatoren
dienenden Strompfade, wie in der Beschreibungseinleitung bereits erläutert, bestimmte Werte nicht über- bzw.
unterschreiten sollen. Bei aus einzelnen Blechlagen aufgebauten Katalysator-Trägerkörpern läßt sich für den Widerstand R
folgende Beziehung ermitteln:
10Voltage-operating electrical systems can use currents of around 5 to 400 amperes to heat catalysts or individual catalyst areas. This means that the electrical resistance of the current paths used to heat the catalysts should not exceed or fall below certain values, as already explained in the introduction to the description. For catalyst carrier bodies made up of individual sheet metal layers, the following relationship can be determined for the resistance R:
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f R = — i — "1^ * ~ sPez· elektr. Widerstandf R = — i —" 1 ^ * ~ s P ez · electrical resistance
L = Lagenlänge (ggf. unterschied-L = layer length (if different
■ lieh für glatte und gewellte■ lent for straight and wavy
f Bleche)f sheets)
b = Foliendickeb = film thickness
(- h = Folienhöhe(- h = film height
'■ &zgr; = Lagenzahl'■ &zgr; = number of layers
Ist ein Katalysator aus N Katalysator scheiben mit der Höhe h \ 20 aufgebaut, so ist der Widerstand bei Reihenschaltung noch jr. entsprechend mit N zu multiplizieren.If a catalyst is constructed from N catalyst disks with a height of h \ 20, the resistance in series connection must be multiplied by N accordingly.
r Für die von einem Strom I in einem Leiter erzeugte Wärme gilt:r The heat generated by a current I in a conductor is:
Q = U. I. t= I. R mit Q = WärmemengeQ = U. I. t= I. R with Q = heat quantity
U = SpannungU = voltage
I = StromI = current
t = Zeitt = time
R = Widerstand 30R = resistance 30
Für die zum Aufheizen eines Körpers auf die Temperatur T benötigte Wärmemenge gilt:The amount of heat required to heat a body to temperature T is:
3535
01 1301 13
:. ■ :..: "·· :..' ;:·' 89 G 67 1 2DE : . ■ : .. : "·· : ..';:·' 89 G 67 1 2DE
Q = c . m . &Dgr;&Tgr; mit c = spez. WärmeQ = c . m . Δ�T with c = specific heat
m = Massem = mass
&Dgr;» T = Tempera'.urdif ferenz .&Dgr;» T = temperature difference .
woraus eine Aulheizzeit durch reine elektrische 5Widerstandsbeheizung vonresulting in a heating time by pure electrical resistance heating of
rel - U . 1 r el - U . 1
folgt. Die tatsächliche Aufheizzeit unter Einbeziehung der dec Katalysator durch die Abwärme des Motors zugeführte wärmemenge ist deutlich kürzer, nach Erfahrungswerten nur etwaThe actual heating time, taking into account the amount of heat supplied to the catalyst by the engine’s waste heat, is significantly shorter, according to experience only about
K1- K1 -
Die im folgenden beschriebenen Ausfuhrungsbeisuiele derThe following examples of implementation of the
15Erfindung zeigen verschiedene Möglichkeiten, Katalysator-T-agerkörper aus metallischen ilechen so aufzubauen, dab Strompfade mit einem für eine elektrische Beheizung geeigneten Widerstand entstehen. Dabei ist die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern soll auch die fachmännischen Abwandlungen und nach dem Stand der Technik äquivalente Ausführungsforrcen betreffen. Insbesondere braucht es sich bei den Blechlagen nicht um abwechselnd angeordnete glatte und gewellte Blechlagen zu nandein, sondern es können auch andersartig strukturierte Bleche, wie sie in vielen Variationen im Stand der Technik bekannt sind, gleichermaßen verwendet werden.15The invention shows various possibilities for constructing catalyst support bodies from metallic sheets in such a way that current paths with a resistance suitable for electrical heating are created. The invention is not limited to the embodiments, but is also intended to relate to the expert modifications and equivalent embodiments according to the state of the art. In particular, the sheet metal layers do not have to be alternating smooth and corrugated sheet metal layers, but differently structured sheets, as are known in many variations in the state of the art, can also be used in the same way.
Figur 5 zeigt einen mäanderförmig geschichteten Katalysator-Trägerkörper 50, welcher aus einem immer wie df:.·" -j.t Umlenkungen 57 versehenen Stapel von glatten 51 und gewellten 52 Blechen besteht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Stapel durch vier gewellte 52 und drei glatte Blechlagen 51 gebildet, wobei die Ober- und die Unterseite des Stapels aus gewellten Blechlagen bestehen. Zwischen den Mäanderschleifen sind jeweils elektrisch isolierende Zwischenschichten 58 angeordnet, die einen direkten elektrischen Kontakt zwischen den einzelnenFigure 5 shows a meander-shaped catalyst carrier body 50, which consists of a stack of smooth 51 and corrugated 52 sheets, always provided with deflections 57. In the present embodiment, the stack is formed by four corrugated 52 and three smooth sheet layers 51, whereby the top and bottom of the stack consist of corrugated sheet layers. Electrically insulating intermediate layers 58 are arranged between the meander loops, which ensure direct electrical contact between the individual
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Mäanderschleifen verhindern. An den Enden des Stapels sind dessen Bleche jeweils leitend miteinander verbunden und mit einer Stromzuleitung 53 und einer Stromableitung 54, bzw. dafür geeigneten Anschlußstücken versehen. Der ganze Körper ist in einem Gehäuse oder Mantelrohr 55 angeordnet. An den Stirnseiten weist der Bereich Jer Umlenkungen 57 gestrichelt angedeutete Randabdeckungen 56a, 56b auf, welche einerseits unerwünschte Strömungen zwischen den Umlenkungen 57 und dem Gehäuse 55 verhindern und andererseits die Mäanderschleifen und isolierenden Zwischenschichten 58 fixieren. Der Widerstand einer solchen Anordnung kann in weiten Grenzen durch die Zahl der Bleche in dem mäanderförmigen Blechstapel variiert werden. Außerdem können mit dieser Art der Anordnung auch nicht rechteckige Querschnitte ausgefüllt werden.Prevent meandering loops. At the ends of the stack, its sheets are each conductively connected to one another and provided with a power supply line 53 and a power discharge line 54, or suitable connectors. The entire body is arranged in a housing or casing tube 55. On the front sides, the area of the deflections 57 has edge covers 56a, 56b indicated by dashed lines, which on the one hand prevent undesirable currents between the deflections 57 and the housing 55 and on the other hand fix the meandering loops and insulating intermediate layers 58. The resistance of such an arrangement can be varied within wide limits by the number of sheets in the meandering sheet stack. In addition, non-rectangular cross sections can also be filled with this type of arrangement.
Figur 6 zeigt beispielhaft eine an sich bekannte Katalysatoranordnung mit U-förmig gebogenen glatten 61 und gewellten 62 Blechlagen, welche mit ihren Enden an einer Tragwand 65, 66, 69 befestigt sind. Erfindungsgemäß ist auch diese Anordnung durch isolierende Zwischenschichten 68 und eine spezielle Unterteilung der Tragwand 65, 66, 69 in elektrisch leitende 65, 66 Abschnitte und eine elektrisch isolierende Struktur 69 so unterteilt, daß sich Strompfade mit einem geeigneten Widerstand ergeben. Wie durch Pfeile angedeutet, fließt der Strom nacheinander durch verschiedene Gruppen von U-förmigen, einander benachbarten Blechen, wobei elektrisch leitfähige Abschnitte der Tragwand Jeweils die Verbindung zur nächsten Gruppe herstellen. Im Inneren des Körpers weist die Tragwand eine durchgehende elektrische verbindung 67 zu einem gegenüberliegenden elektrisch leitfähigen Abschnitt auf, so daß auf beiden Seiten der Tragwand 69 liegende Gruppen von U-förmigen Blechen in die Stromzuführung einbezogen werden. Die Stromableitunq 64 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel nahe der Stromzuleitung 63. Der ganze Katalysator-Trägerkörper 60 muß ggf. noch in einem nicht dargestellten Mantelrohr angeordnet werden, dem gegenüber die äußersten Blechlagen ggf.Figure 6 shows, by way of example, a catalyst arrangement known per se with U-shaped, smooth 61 and corrugated 62 sheet metal layers, which are fastened at their ends to a supporting wall 65, 66, 69. According to the invention, this arrangement is also divided by insulating intermediate layers 68 and a special subdivision of the supporting wall 65, 66, 69 into electrically conductive 65, 66 sections and an electrically insulating structure 69 in such a way that current paths with a suitable resistance are produced. As indicated by arrows, the current flows successively through various groups of U-shaped, adjacent sheets, with electrically conductive sections of the supporting wall each establishing the connection to the next group. Inside the body, the supporting wall has a continuous electrical connection 67 to an opposite electrically conductive section, so that groups of U-shaped sheets on both sides of the supporting wall 69 are included in the current supply. In this embodiment, the current discharge 64 takes place close to the current supply line 63. The entire catalyst carrier body 60 may also have to be arranged in a jacket tube (not shown), opposite which the outermost sheet metal layers may be arranged.
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isoliert sein müssen und durch welches die Stromzuleitung 63 und die Stromableitung 64 ggf. isoliert hindurchgeführt werden müssen.must be insulated and through which the power supply line 63 and the power discharge line 64 must be led in an insulated manner if necessary.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Figuren 7, 8 und 9 dargestellt. Figur 7 zeigt einen Teil eines sehr lang gestreckten Blechstapels 70, welcher zumindest abschnittsweise aus glatten 71 und gewellten 72 Blechstreifen besteht. Dieser Stapel hat in Abständen Einschnürungen 73»A further embodiment of the invention is shown in Figures 7, 8 and 9. Figure 7 shows part of a very elongated sheet stack 70, which consists at least in sections of smooth 71 and corrugated 72 sheet strips. This stack has constrictions 73 at intervals.
Solche Einschnürungen können entweder entstehen, wenn die sSuch constrictions can occur either when the s
gewellten Sieche Ti «.vschrsittsweise nicht geweilt sind oder aber durch Zusamsienquetschen des Stapels in den gewünschten Bereichen. Es ist beispielsweise auch möglich, einen solchen Stapel zunächst ohne Einschnürungen herzustellen und pn den Berührungsstellen zwischen glatten 71 und gewellten 72 Blechen zu verlöten und dann erst die Einschnürungen zusammenzuquetschen. Aus einem so gestalteten Stapel kann ein Katalysator-Trägerkörper 80, wie in Figur 8 dargestellt, geschichtet werden. Es handelt sich im Prinzip wieder um eine mäanderförmige Schichtung, nur daß hierbei die Umlenkungen von den Einschnürungen 73 des Stapels 70 gebildet werden. Auf diese Weise lassen sich gewünschte Querschnittsformen leichter herstellen und unregelmäßig gestaltete Randbereiche verkleinern. Die nicht vom Abgas umströmten Einschnürungen 73 können zur Senkung des elektrischen Widerstandes in diesem Bereich mit Verstärkungen 74 versehen sein. Die glatten 81 und gewellten 82 Bleche des Stapels werden an den Enden elektrisch leitend verbunden und enden in einer Stromzuleitung 83 bzw. einer Stromableitung 84, welche durch Isolierstücke 85; 86 durch ein den Körper umgebendes Mantelrohr geführt sind. Die einzelnen Mäanderschleifen und auch die Außenseite des Stapels sind mittels Isolierschichten 88 voneinander und vom Mantelrohr elektrisch getrennt. Figur 9 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 8 mit einem Beispiel für eine mögliche Isolation gegenüber dem Mantelrohr. Das Mantelrohr 90 kann beispielsweise Taschen 93 aufweisen, in welche Keramikplättchencorrugated sieves Ti «.v are not gradually curved or by squeezing the stack together in the desired areas. It is also possible, for example, to initially produce such a stack without constrictions and to solder at the contact points between smooth 71 and corrugated 72 sheets and only then to squeeze the constrictions together. A catalyst carrier body 80 can be layered from a stack designed in this way, as shown in Figure 8. In principle, this is again a meandering layering, except that the deflections are formed by the constrictions 73 of the stack 70. In this way, desired cross-sectional shapes can be produced more easily and irregularly shaped edge areas can be reduced. The constrictions 73 around which the exhaust gas does not flow can be provided with reinforcements 74 to reduce the electrical resistance in this area. The smooth 81 and corrugated 82 sheets of the stack are electrically connected at the ends and end in a power supply line 83 or a power discharge line 84, which are guided through insulating pieces 85 ; 86 through a jacket tube surrounding the body. The individual meander loops and also the outside of the stack are electrically separated from one another and from the jacket tube by means of insulating layers 88. Figure 9 shows an enlarged section of Figure 8 with an example of possible insulation from the jacket tube. The jacket tube 90 can, for example, have pockets 93 into which ceramic plates
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•:" ·-*· ···· ·* *..: ::·' 89G 671 2DE• : " ·-*· ···· ·* *.. : ::·' 89G 671 2DE
eingelegt und ggf. dort angelötet sind. Diese Keramikplättchen 98 halten den Stapel aus glatten 91 und gewellten 92 Blechen auf Abstand vom Mantelrohr 90, wodurch sowohl eine elektrische wie eine thermische Isolation erreicht wird. Als Isolation kommen jedoch auch keramische Fasermatten oder andere keramische Materialien in Betracht.inserted and possibly soldered there. These ceramic plates 98 keep the stack of smooth 91 and corrugated 92 sheets at a distance from the jacket tube 90, thereby achieving both electrical and thermal insulation. However, ceramic fiber mats or other ceramic materials can also be used as insulation.
Figur 10 zeigt ein weiteres besonders günstige» Ausführungsbeispiei der Erfinduny, nämlich einen an sich bekannten Katalysator-Trägerkörper 100 aus einem Stapel gegensinnig verschlungener glatter 101 und gewallter 102 Bleche. Ein solcher Aufbau von Kataiy^atorkörpern ist an sich bekannt und wird häufig als S-förmig bezeichnet. Diese Ausführungsforis bietet die Möglichkeit, die über- und Unterseite des Stapels mit Irolierschichten 108 oder einer isolierenden Beschichtung zu versehen, wodurch beim gegensinnigen Verschlingen des Stapels ein relativ langer elektrischer Strompfad, wie er durch Pfeile angedeutet ist, entsteht. Seine Länge hängt vom Verhältnis der Höhe des Ausgangsstapeis zum Durchmesser des Katalysator-Trägerkörpers ab. Sofern die Blechlagen 101, 102 mit ihren Enden an voneinander isolierten elektrisch leitenden Halbschalen 105, 106 befestigt sind, lassen sich an diesen Halbschaler, eine Stromzuleitung 103 und eine Stromableitung 1OA anbringen. Die Halbschalen 105, 106 müssen c'azu beispielsweise durch Isolierstücke 107 voneinander getrennt sein, wobei die Isolierschichten 108 gerade im Bereich dieser Isolierstücke enden müssen. Die ganze Anordnung wird üblicherweise noch elektrisch isoliert in einem nicht dargestellten Mantelrohr untergebracht, durch welches die Stromzuleitung 103 und die Stromableitung 104 isoliert hindurchgeführt werden müssen. Generell kann bei praktisch allen Ausfuhrunasbeispielen auch auf die Stromableitung verzichtet werden, wenn eine gut leitende Verbindung zum Gehäuse und damit zur Masse des Kraftfahrzeuges hergestellt wird. Mit gegensinnig verschlungenen Blechen lassen sich im übrigen auch viele andereFigure 10 shows another particularly advantageous embodiment of the invention, namely a catalyst carrier body 100 known per se from a stack of smooth 101 and rolled 102 sheets intertwined in opposite directions. Such a structure of catalyst bodies is known per se and is often referred to as S-shaped. This embodiment offers the possibility of providing the top and bottom of the stack with ionizing layers 108 or an insulating coating, whereby a relatively long electrical current path, as indicated by arrows, is created when the stack is intertwined in opposite directions. Its length depends on the ratio of the height of the starting stack to the diameter of the catalyst carrier body. If the sheet metal layers 101, 102 are attached at their ends to electrically conductive half-shells 105, 106 which are insulated from one another, a power supply line 103 and a power discharge line 100A can be attached to these half-shells. The half-shells 105, 106 must be separated from one another by insulating pieces 107, for example, whereby the insulating layers 108 must end precisely in the area of these insulating pieces. The entire arrangement is usually housed in an electrically insulated casing tube (not shown), through which the power supply line 103 and the power discharge line 104 must be led in an insulated manner. In general, the power discharge line can be dispensed with in practically all embodiments if a good conductive connection to the housing and thus to the mass of the motor vehicle is established. In addition, many other applications can also be achieved with sheets intertwined in opposite directions.
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ie 89G671 2DEie 89G671 2DE
Querschnitte in an sich bekannter Weise ausfüllen, so daß dieses Ausführungsbeispiel nicht auf runde Querschnitte beschränkt ist.Cross sections are filled in a manner known per se, so that this embodiment is not limited to round cross sections.
Sollte der erzielbare elektrische Widerstand eines gemäß Figur 10 aufgebauten elektrisch beheizbaren Katalysator-Trägerkörpers in Anbetracht der gewünschten axialen Länge nicht hoch genug sein, so kann eine Zusammenschaltung von mehreren hintereinander angeordneten Scheiben beispielsweise gemäß FigurIf the achievable electrical resistance of an electrically heatable catalyst carrier body constructed according to Figure 10 is not high enough in view of the desired axial length, then an interconnection of several disks arranged one behind the other can be used, for example according to Figure
IG ii erfolgen. Das dort dargestellte Ausführungsbeispiel besteht
aus vier hintereinander geschalteten, gemäß Figur 10 ausgebildeten Scheiben 100 der Höhe h, wobei die
Reihenschaltung der einzelnen Scheiben durch je zwei Scheiben erfassende Halbzylinderschalen 116 angedeutet ist. Der gesamte
Körper weist eine Stromzuleitung 1\3 auf und bis zu vier Stromableitungen 1OA, welche jeweils über Kurzschlußschalter
115a, 115b, 115c zu- bzw. abgeschaltet werden können. Spalte .118 zwischen den einzelnen Scheiben 100 sorgen für die
elektrische Isolierung in axialer Richtung, während der ganze Körper wiederum elektrisch isoliert in einem nicht
dargestellten Mantelrohr untergebracht werden kann. Die schematisch angedeutete elektrische Schaltung dieser Anordnung
ermöglicht folgende Betriebsweise:
Zu Beginn kann die in Abgasrichtung gesehen vorderste Scheibe 100 durch Schließen ties Schalters 115a allein mit einem sehr
hohen, dem Widerstand der Scheibe entsprechenden Strom beaufschlagt werjen. Sie heizt sich daher schnell gemäß dem
Anfang der Kurve T^2 aus Figur k auf. Nach Ablauf eines
bestimmten Zeitintervalls, beispielsweise lü Sekunden, kann der Schalter 115a geöffnet werden, so daß bei geöffneten Schaltern
115b, 115c sämtliche Scheiben einen um einer. Faktor ü
geringeren Heizstrom zur weiteren Aufheizung erhalten. Auci> ?in
in vorgegebenen Zeitintervallen aufeinanderfolgendes einzelnes Öffnen der Schalter 115a, 115b und 115c ist ,möglich, um den
Katalysator scheibenweise mit abnehmendet Leistung aufzuheizen.
Dies ermöglicht ein schnelles Anspringen des Katalysators beiIG ii. The embodiment shown there consists of four disks 100 of height h connected in series, as shown in Figure 10, the series connection of the individual disks being indicated by half-cylinder shells 116 each enclosing two disks. The entire body has a power supply line 1\3 and up to four power outlets 10A, which can each be switched on or off via short-circuit switches 115a, 115b, 115c. Gaps .118 between the individual disks 100 ensure electrical insulation in the axial direction, while the entire body can be housed in a casing tube (not shown) in an electrically insulated manner. The schematically indicated electrical circuit of this arrangement enables the following mode of operation:
At the beginning, the frontmost disk 100, viewed in the direction of the exhaust gas, can be supplied with a very high current, corresponding to the resistance of the disk, by closing the switch 115a. It therefore heats up quickly according to the beginning of the curve T^ 2 in Figure k . After a certain time interval, for example 10 seconds, the switch 115a can be opened so that when the switches 115b, 115c are open, all the disks receive a heating current that is a factor of ü lower for further heating. It is also possible to open the switches 115a, 115b and 115c one after the other at predetermined time intervals in order to heat up the catalyst disk by disk with decreasing power. This enables the catalyst to start up quickly at
01 0201 02
' '-■ '.·· ·■' 89G 671 2OE' '-■ '.·· ·■' 89G 671 2OE
19
!gleichzeitig nur kurzzeitig hohem Stromverbrauch.19
!Simultaneously high power consumption only for a short time.
Die Figuren 12 und 13 zeigen nochmals einen S-förmigen, elektrisch beheizbaren Katalysator-Trägerkörper in einem Querschnitt (f-igur 12) und einem Längsschnitt (Figur 13). In Figur 12 ist neben dem der Figur 10 entsprechenden eigentlichen K;»taly oa i.'jr - irägerkörper 1 2U aus geyensinnig verschlungennn glatten 171 und gewellten 122 Blechen auch die t inbindung des S,stems und der Anschlüsse in ein Mantelrohr 127a, 127b darger.te 1 ] t. (Jas Mantelrohr besteht aus zwei Ha 1 bscha ! "n 127a, 1 7 /Ki uiplrhp durch liPrami crhe &Igr;&kgr;&igr;&igr;&Igr; Ipninnpn 199- 1 "5&Pgr; >■ 1 PU t r i Qrh Figures 12 and 13 again show an S-shaped, electrically heatable catalyst carrier body in a cross section (Figure 12) and a longitudinal section (Figure 13). In Figure 12, in addition to the actual catalyst carrier body 12U corresponding to Figure 10, made of spirally intertwined smooth 171 and corrugated 122 sheets, the connection of the system and the connections in a jacket tube 127a, 127b is also shown. (Yes casing pipe consists of two Ha 1 bscha ! "n 127a, 1 7 /Ki uiplrhp through liPrami crhe &Igr;&kgr;&igr;&igr;&Igr; Ipninnpn 199- 1 "5&Pgr;>■ 1 PU tri Qr h
voneinander <y < rennt sind. Innerhalb dieser Halbschalen 127a, 177b und elektrisch von diesen isoliert verlaufen weitere Halbschalon 125, 126, welche mit der Stromzuleitung 12^ bzw.are separated from each other <y < . Within these half-shells 127a, 127b and electrically insulated from them run further half-shells 125, 126, which are connected to the power supply line 12^ or.
15rirr :&Lgr;.romab 1 &pgr;itung 124 in Verbindung stehen. Der elektrische Aufbau und die Isolierschichten 128 entsprechen dem der Figur 10. Die Leitungen 123, 124 weiden durch das Keramikstück 129 nach auOen gefühlt.. Wie aus Figur 13 zu erkennen ist. können beispielsweise zwei solche Kataiysator-Trägerkörper 120a, 120b h i nt.i &igr; e in nider und elektrisch in Reihe geschaltet in einem Mantelrohr untergebracht werden.15rirr :�Lgr;. romab 1 &pgr; line 124. The electrical structure and the insulating layers 128 correspond to those in Figure 10. The lines 123, 124 lead outwards through the ceramic piece 129. As can be seen from Figure 13, for example, two such catalyst carrier bodies 120a, 120b can be accommodated behind one another and electrically connected in series in a jacket tube.
t-igur 14 zeigt als Ausführungsbeispiel einen im wesentlichen in axialer Richtung, qqf. mäanderförmig vom Strom I (siehe Pfeil) durchf lossenen Katalysator Irägeikörper 140 und seine Einbindung in ein im Längsaxialschnitt dargestelltes Mantelrohr 1-1. An einem Ende ist der Katalysator-Trägerkörper IAO gut leitend IU2, beispielsweise über einen Metallring, mit dem Mantelrohr iu\ verbunden. Das andere Ende ist durch elektrisch isolierende Distanzhalter 148, die eine Art SchitDeverbindung bilden, vom Mantelrohr 141 getrennt. Diese oder beide Stirnseite(n) weist (bzw. weisen) eine elektrisch gut leitende AnschluGstrebe 146 auf, welche eine vergleichmäQigte Einleitung eines hohen elektrischen Stromes I in den Katalysator-Trägerkörper 140 begünstigt. Die AnschluGstrebe 146 ragt ein Stück, beispielsweise etwa 3-10 mm, in axialer Richtung in denFigure 14 shows, as an example, a catalyst carrier body 140 through which the current I (see arrow) flows essentially in an axial direction, in a meandering manner, and its integration into a jacket tube 1-1 shown in longitudinal axial section. At one end, the catalyst carrier body IAO is connected to the jacket tube IU\ in a highly conductive manner , for example via a metal ring. The other end is separated from the jacket tube 141 by electrically insulating spacers 148, which form a type of sectional connection. This or both end faces have (or have) an electrically highly conductive connecting strut 146, which promotes a uniform introduction of a high electrical current I into the catalyst carrier body 140. The connecting strut 146 projects a little, for example about 3-10 mm, in the axial direction into the
Ql Ü3Ql Ü3
\.:":' ·\.: :;·' 89G 671 2 DE J\. : ":' ·\. : :;·' 89G 671 2 EN J
Katalysator-Trägerkörper 140 hinein und ist mit dessen Blechen | gut leitend verbunden, vorzugsweise hartgelötet. An der &eacgr; catalyst carrier body 140 and is connected to its metal sheets | in a highly conductive manner, preferably brazed. At the &eacgr;
AnsLhlußstrebe 146 ist eine elektrische Zuleitung 143 gut |Connection bar 146 is an electrical supply line 143 good |
leitend befestigt, welche durch eine isolierende Durchführung
145 durch das Mantelrohr 141 nach außen geführt ist. Die
Zuleitung 143 weist einen elastisch verformbaren Bereich 144
auf, welcher thermische Längendehnungen des Katalysator-Trägerkörpers 140 gegenüber dem Mantelrohr 141 kompensieren kann. Die
Zuleitung 143, 144 kann Leispielsweise aus einem gebogenen
dicken Blechstreifen aus hochtemperatur-korrosionsfestemconductively attached, which is connected by an insulating bushing
145 is led out through the casing tube 141. The
Supply line 143 has an elastically deformable area 144
which can compensate for thermal expansion of the catalyst carrier body 140 relative to the jacket tube 141. The
Supply line 143, 144 can for example consist of a bent
thick sheet metal strips made of high-temperature corrosion-resistant
Die figuren 15 und 16 veranschaulichen verschiedene
Ausführungsformen für die Einbindung von Anschlußstreben in dieFigures 15 and 16 illustrate various
Designs for the integration of connecting struts into the
Stirnseite eines Katalysator-Trägerkörpers. Bei demFront side of a catalyst carrier body.
Katalysator-Trägerkörper 150 in Figur 15, der aus glatten 151
und gewellten 152 Blechen gewickelt ist, ist eine gerade Strebe ' 156 in einen entsprechenden Schlitz in der Stirnseite : Catalyst carrier body 150 in Figure 15, which consists of smooth 151
and corrugated 152 sheets, a straight strut ' 156 is inserted into a corresponding slot in the front side :
eingesetzt. In Figur 16 ist die Stirnseite eines Katalysator-Figure 16 shows the front side of a catalyst
Trägerkörpers 160 aus etwa S-förmig verschlungenenCarrier body 160 made of approximately S-shaped intertwined
strukturierten Blechen 161, 162 dargestellt. Die Anschlußstrebe ,
.1.66 ist dabei ebenfalls S-förmig. Eine solche Struktur entsteht
beispielsweise, wenn die Anschlußstrebe 166 in den Blechstapel f mit eingelegt wird, aus dem ein S-förmiger Katalysator-structured sheets 161, 162. The connecting strut , .1.66 is also S-shaped. Such a structure is created
for example, if the connecting strut 166 is inserted into the sheet stack f, from which an S-shaped catalyst
Träger'^örper durch Verschlingen der Enden des Blechstapels ASupport body by intertwining the ends of the sheet stack A
entsteht. farises. f
Figur 17 zeigt in schematischer Darstellung eine Formschluß- i Figure 17 shows a schematic representation of a form-locking i
verbindung zweier, elektrisch voneinander isolierter Blechlagen k connection of two electrically insulated sheet metal layers k
171, 172, welche in der Lage ist, durch einen Pfeil angedeutete -\ 171, 172, which is capable of forming the arrow-indicated -\
Kräfte in axialer Richtung aufzunehmen. Die Figur zeigt einen % to absorb forces in the axial direction. The figure shows a %
Längsschnitt durch zwei sich berührende Blechlagen 171, 172 im |Longitudinal section through two touching sheet metal layers 171, 172 in |
Bereich einer solchen formschlüssigen Verbindung 173. Eine |Area of such a positive connection 173. A |
solche formschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch etwa |Such a positive connection can be achieved, for example, by |
quer zur Längsrichtung des Katalysator-Trägerkörpers 1transverse to the longitudinal direction of the catalyst carrier body 1
verlaufende Rillen oder durch einzelne Sicken entstehen. Eine |running grooves or individual beads. A |
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' "· "··■ ·" ···' 89G 671 2DE' "· "··■ ·" ···' 89G 671 2DE
!isolierschicht 178, beispielsweise aus keramischem Material, trennt die beiden Blechlagen 171, 172 voneinander. Sofern die Tiefe d dieser Nuten oder Sicken oder dergleichen größer als die Dicke der isolierenden Schicht 178 ist, wird diese Schicht!insulating layer 178, for example made of ceramic material, separates the two sheet metal layers 171, 172 from each other. If the depth d of these grooves or beads or the like is greater than the thickness of the insulating layer 178, this layer
5bei axialen Belastungen der formschlüssigen Verbindung 173 nicht auf Zug, sondern im wesentlichen auf Druck belastet, wodurch eine hohe Festigkeit der Verbindung in axialer Richtung erreicht wird.5When subjected to axial loads, the positive connection 173 is not subjected to tensile stress but essentially to compression, which results in a high strength of the connection in the axial direction.
fr lODie vorliegende Erfindung und die genanntenfr lOThe present invention and the mentioned
&Ggr; &eegr;&ugr;&ogr; &igr; um uiiy ju> j. j |_/ &khgr; &ogr; j. &ogr; cxynun &ogr; &agr;. ^ &igr; &igr; j_»xj.ii^j.pj.&Ggr;&eegr;&ugr;&ogr;&igr; um uiiy ju> j. j |_/ &khgr;&ogr; j. &ogr; cxynun &ogr;&agr;. ^ &igr;&igr; j_»xj.ii^j.pj.
; elektrische Beheizung von St^rtkatalysatoren wie auch für die; electrical heating of catalysts as well as for the
Beheizung von Hauptkatalysatoren, soweit genügend elektrische Leistung zur Verfugung steht. Die Zusammenschaltung vonHeating of main catalysts, provided that sufficient electrical power is available. The interconnection of
15mehreren Katalysator-Trägerkörpern parallel oder in Reihe ist je nach den gegebenen Umständen und Dimensionen möglich. Bei laufendem Motor und Stromerzeugung durch die Lichtmaschine können die Katalysatoren auch direkt durch Wechselstrom beheizt werden, wodurch nicht die gesamte benötigte Leistung zunächst15several catalyst carrier bodies in parallel or in series is possible depending on the given circumstances and dimensions. When the engine is running and the alternator is generating electricity, the catalysts can also be heated directly by alternating current, whereby the entire required power is not initially
20gieichgerichtet werden muß. Im Gegensatz zu anderen elektrischen Einrichtungen am Fahrzeug sind die Katalysator-Trägerkörper unempfindlich gegen Spannungsschwankungen und können somit ggf. auch von einer ungeregelten, zusätzlichen Spannungsversorgung gespeist werden, nie erfindungsgemäßen20must be rectified. In contrast to other electrical devices on the vehicle, the catalyst carrier bodies are insensitive to voltage fluctuations and can therefore also be fed by an unregulated, additional voltage supply, never according to the invention.
25elektrisch beheizbaren Katalysator-Trägerkörper eignen sich zur Reduzierung des Schadstoffausstoßes bei besonders strengen Anforderungen an die Emissionen in der Kaltstartphase eines Fahrzeuges. Die beschriebenen Wabenkörper haben zwar ihr Hauptanwendungsgebiet bei Auto-Katalysatoren, jedoch sind25 electrically heated catalyst carrier bodies are suitable for reducing pollutant emissions when there are particularly strict requirements for emissions in the cold start phase of a vehicle. The honeycomb bodies described have their main application in car catalysts, but
30andere Anwendungen, z. B. als Heizer oder Verdampfer für Fluide etc. möglich.30Other applications, e.g. as heater or evaporator for fluids etc. possible.
3535
01 0501 05
Claims (1)
105 characterized in that the at least four adjacent sheet metal layers through which current flows in parallel are layered in a meandering manner (57) to form a body (50), whereby intermediate layers (58) effect the mutual insulation of the meandering loops.
10
W
fs&kgr;
W
fs
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE8905073U DE8905073U1 (en) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | Electrically conductive honeycomb body |
PCT/EP1990/000559 WO1990012951A1 (en) | 1989-04-21 | 1990-04-09 | Electrically conducting honeycomb body with mechanically loadable, electrically insulating intermediate layers |
Applications Claiming Priority (1)
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