DE9010438U1

DE9010438U1 - Keramik-Distanzring

Info

Publication number: DE9010438U1
Application number: DE9010438U
Authority: DE
Original assignee: Heinrich Gillet GmbH
Current assignee: Tenneco GmbH
Priority date: 1990-06-02
Filing date: 1990-06-02
Publication date: 1990-10-04
Anticipated expiration: 2000-06-03

Description

Beschrei bung:

Die Erfindung betrifft einen Keramikring zum Einstellen eines definierten Abstandes zwischen den kata lytisehen Uabenkörpern eines Abgas-.Kat a lysators.

Aus der US-PS 3 754 870 und den DE-OSen 36 £6 7Z& und 36 26 729 sind Abgaskatalysatoren für Kraftfahrzeuge bekannt, die in einem Metallgehäuse wenigstens zwei katalytisch beschi-btite, keramische Wabenkörper besitzen. Zw'schen benachbarten «sbe:--.· " rpern »st ein Ke rami k r i r,_ ein<??setzt. Dieser Keramik. g hat in* wesentlichen zwei Aufgab. · Währeiru der Montage sorgt er für den exakten gegenseitigen Abstand der Wab?n; r; Tr, er wiederum Voraussetzung ist für eine exakte Positionierung der Uabe&eegr;körper im Gehäuse; außerdem stützt er das Isoliermaterial a;-f der Innenseite des Gehäuses. Während des Betriebes schützt er das Isoliermaterial vor den heißen und a lsierenden Abgasen.

Der Hauptvorteil bei der Verwendung eines Keramik-Distanzrings anstelle der zuvor verwendeten Met a Il-Distanzringe besteht in der praktisch zu

( , vernachlässigenden Wärmedehnung von Keramik. Es muß weder ein Dehnungsspalt eingehalten noch ein Schiebesitz vorgesehen werden.

Nachteilig ist jedoch, daß die Stirnflächen des Keramikrings einen nicht unerheblichen Flächenbereich der Wabenkörper verdecken, so daß dieser für die Abgasströmung nicht mehr zur Verfügung steht. Bei einem Durchmesser der Nabenkörper von beispielsweise 100 mm und einer Ringstärke von beispielsweise 6 mm gehen auf diese Weise 23 % der

Wabenkörperfläche verloren. Selbst wenn dir ^c,' ä r k e des

't Keramikrings an der Stinrfläche auf beispielsweise 3 mm

reduziert wird, wie es in den DE-OSen 36 26 728 und 36 26 729 &agr;&egr;&tgr;&sfgr;&bgr;&Bgr;&idiagr;&bgr;&Igr;&Igr;&idiagr; ist, beträgt der inaktive

FLächenbereich der Wabenkörper immer noch 12 %. Dadurch

konzentriert sich der Abgasstrom auf das Zentrum der

Nabenkörper. Diese sind soiii?'t &ngr; r-«·«·-.. sch hoch und vor aLLem

ungLeichmäßig belastet und infolgedessen eher bruchanfällig.

ch muß die Länqe der Nabenkörper erhöht werden, um die katalytische Reinigung zu garantieren.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Keramik-Distanzring der eingangs genannten Art anzugeben, bei dessen Verwendung relativ wenig, vorzugsweise fast keine, aktive Wabenkörperf lache verdeckt wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen gattungsgemäßen Keramikring mit den Merkmalen gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1.

Bei der s ^rfindungsgemäßen Lösung befindet sich der wesentliche Teil des Rings außerhalb der Wabenkörper-Stirnflächen. Diese werden nur von den gesonderten Stützflächen (41 ... 4 5), vorzugsweise drei, überdeckt. Die Erfindung macht sich dabei die Erkenntnis zu nutze, daß gerade infolge der Verwendung von Keramik bei Betriebstemperatur keine Druckspannungen entstehen.

Die Herstellung eines solchen Ringes ist genauso einfach wie bei den herkömmlichen Keramik-Di stanzringen.

Gemäß einer ersten Weiterbildung der Erfindung sind die Stirnflächen nach innen abgeschrägt, vorzugsweise um 45 Grad, wobei die Gtütznasen im Bereich dei ^r. tirnflächen-Abschrä'gung ausgebildet sind.

Dank der Ab',chrägung der Stirnflächen zentrieren sich die

, - t + t W &psgr; ■mm-'

Keramikkörper und der Keramikring während der Montage von selbst. Man kann also sicher sein, daß Wabenkörper, Keramikring und die herumgewickelte Isolierung im Kata I ysat or gehäuse korrekt liegen, ohne daß dies kontrolliert werden müßte, was in der Praxis sowieso nur schwer möglieh ist.

risnii der Abschrä^riüri^ri ö.^a r Stirnflächen berühren ^ci^rh Keramik ring und WabenkörpRi nur an deren Umfang. Der Winkel von ca. it5 Grad stellt einen guten Kompromiß dar zwischen der Fähigkeit zu zentrieren einerseits, die mit zunehmendem Winkel verbessert wird, und der Stabilität gegenüber Beschädigungen des Randes der Wabenkörper, die mit abnehmendem Winkel zunimmt.

Zwar verschließen die Stütznasen am Keramikring einiq« der Wabenöffnungen; gleichwohl bleiben ca. 9? '/. der Wabenkörperstir&eegr;fIäche offen. Der Flächenverlust ist also kaum merkbar.

Grundidee laßt sich dadurch erreichen, daß der Innendurchmesser des Keramikrings dem Außendurchmesser des Wabenkörpers entspricht. Bei dieser Variante bleibt die Wabenkörperstirn^läche auch dann frei, wenn die Stirnflächen des Keramikrings nicht abgeschrägt sind. Dadu-ch ergibt sich der entscheidende Vorteil, daß diese Ringe durch Abschneiden von einem stranggepreßten Keramikstrang in großen Stückzahlen preiswert hergestellt werden können, während alle bisher bekannten Keramik-Distanzringe mit reduzierter Flächenabdeckung wegen ihrer komplizierten Formgebung nur im Formenguß &ngr;erfahren hergestellt werden konnten.

Dabei lassen sich die Stützflächen auf unterschiedliche Arten erzeuaen.

S e i t

Gemäß einer ersten Variante sind die Stützflächen durch zylindrische Anformungen an der Ring-Innenwand gebildet.

Gemäß einer zweiten Variante sind die Stützflächen durch radial einwärts gewölbte Bereiche der Ringwand gebildet.

Gemäß einer drit^ten Variante sind die Stützflächen durch wenigsten- einen etwa konzentrischen Innenring und diese(n) m ■ t dem Außen ing verbin'lende Speichen gebildet. Dabei ist es möglich, den Innenring in das thermisch hochbelastete Zentrum der Wabenkörper zu \erleqcn, wodurch der Abgasstrom gezwungen wird, verstärkt durch die äußeren Wabenbereiche ?.·&igr; fließen.

Gemäß einer vie ten Variante sind die Stützflächen du.ch weitmaschige Wabenwände gebildet. Hier· besteht der Distan ring ebenfalls aus einem Stück Wabenkörper; während die katalytisch aktiven Wabenkörper mit ca. 400 Zellen pro Quadrat-Inch hergestellt werden, eignen sich als Distanzring Uabe&eegr; körper mit weniger als 10 Wabenzellen pro Quadrat-Inch.

Vorzugsweise sind die dem Abgasstrom ausgesetzten Oberflächen des Keramik-Distanzrings ebenfalls katalytisch beschichtet. Besonders in Betracht kommen in diesem Fall die Ausführungen des Distanzrings als Wabenkörper oder als konzentrische Ringe, da diese relativ große Oberflächen besitzen. Durch diese Weiterbildung der Erfindung wird deren Ziel, dieselbe kataLytische Reinigung mit kürzeren Baueinheiten zu erzielen, wirksam unterstützt.

Der minimale Flächenverlust durch die Stützflächen läßt sich völlig vermeiden, wenn diese aus einem bei Betriebstemperatur verbrennenden Material, beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen, bestehen. Während der Montage

halten die Kunstst&ogr;ff-Stüt&zgr;f I ächen die benachbarten Nabenkörper auf exaktem Abstand, ohne daß es zu einer Beschädigung der Wabenkörper kommen kann. Nach dem Verschließen des Katalysatorgehäuses garantiert dieses die exakte Positionierung der Nabenkörper und des Keramikrings, so daß die Kunststoff-Stützflächen dann entbehrlich sind.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. E^ zeigen

Fig. 1 auszugsweise einen Längsschnitt durch eine Kombination aus zwei katalytisch aktiven Wabe &eegr; körpern und einem ersten Keramik-Distanzring,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Keramik-Distanzrings,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines dritten Kerami k-Distanzrings,

Fig. U eine perspektivische Darstellung eines vierten Keramik-Distanzrings,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines fünften Keramik-Distanzrings und

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer Kombination aus zwei katalytisch aktiven Wabenkörpern und dem zweiten Keramik-Distanzring.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Keramikring mit Außendurchmesser D und Innendurchmesser d, der während der Montage die beiden katalytisch aktiven keramischen Wabenkörper 10, 20 mit Außendurchmesser H im gewünschten Abstand hält. Die Stirnflächen w\ des Keramikrings 31 sind

unter einem Winkel von ca. 45 Grad nach innen abgeschrägt, so daß sich die Wabenkörper 10, 2 0 und der Keramikring 3 ' nur entlang der Umfangskante der Wabenkörper 10, 20 berühren. Damit steht der volle Querschnitt der Wabenkörper 10, 20 für die Abgasreinigung zur Verfügung.

Um während der Montage die Druckkräfte auf die umlaufende Karvto Hp r UahprtL nrn < 1 &Pgr; 7 C\ &tgr; 11 röHii? ieran cinri an Mai.

■ ■ · r

SMrnflächen Al des Keramik nngs 31 Stütznasen 51 angeformt. Stellt man die Stjtznasen 5 1 aus einem bei Betriebstemperatur verbrennenden Kuns t s t &ogr; f f &tgr;&igr; a t e r i a I her, erfüllen sie während der Montage ihren Stützzweck in vollem Umfang, geben jedoch im Betrieb die volle Stirnfläche 1¹, 21 der Wabenkörpjr 10, 20 für die Abgasführung frei.

Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung einen zweiten Keramik-Distanzring 32. Dessen Innendurchmesser entspricht dem AuRendurchmesser der Wabenkörper ( s i e ^u - Fig. 6). An der Innenfläche des Ke-amikrings 32 sind halbzylindfische Anformungen 52 vorgesehen, deren Stirnfläche &Ggr;&igr; sich gegen die

Stirnfläche AO des Distanzrings 32 liegt somit außerhalb der aktiven Wabenkörper-Stirnf I äche.

Fig. 3 zeigt in perspektivischer Darstellung einen dritten Keramik-Distanzring 33. Hier sind die Stütz'i .»en dadurch gebildet, daß Bereiche 53 der Ringwand radial einwärts gewölbt sind. Der Hauptbereich der Stirnfläche AO des Rings 33 liegt wieder außerhalb der Stirnflächen der Wabenkörper.

F i s- 4 zeigt in perspektivischer Darstellung einen vierten Keramik-Distanzring 3A. Konzentrisch zum Außenbereich des Rings 3A mit der Stirnfläche AO ist ein Innenring 5A vorgesehen, der mit dem Außenring über radiale Speichen 54' verbunden ist. Der Innenring 5A und die Speichen 54' bilden

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dabei die Stützflächen. Durch Verlängern der Speichen 54' kann der Innenring 54 in die thermisch hoch belastete Mittelzone der Wabenkörper gebracht werden. Dadurch wird der Abgasstrom gezwungen, mehr durch die thermisch wenig belasteten äußeren Flächenbereiche der Wabenkörper zu strömen.

Fig. 5 zeigt in perspektivischer Darstellung einen fünften Keramik-Distanzring 35. Dieser ist als Wabenkörper mit Wabenwänden 55 ausgebildet. Die Waben selbst sind jedoch erheblich weitmaschiger als die der katalytisch aktiven Monolithen. Während die katalytisch aktiven Wabenkörper mit einer Wabenzahl von ca. 400 pro Quadrat-Inch hergestellt werden, eignen sich als Keramik-Distanzring 35 Wabenkörper mit weniger als 10 Wabenzellen pro Quadrat-Inch.

Fig. 6 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Zusammenbau aus zwei katalytisch aktiven Wabenkörpern 10, 2C unter Verwendung des dritten Keramik-Distanzrings 33. Man erkennt, wie wenig der katalytisch aktiven Wabenkörper-Stirnflache durch die radial einwärts gewölbten Bereiche 53 der Ringwand überdeckt werden.

Den in den Fig. 2 bis 6 dargestellten Keramik-Distanzringen ist gemeinsam der Vorteil, daß sie durch Abschneiden von einem stranggepreßten Keramikstrang ohne jede Nachbearbeitung der Stirnflächen hergestellt werden können.

Den in den Fig. 1, 2 und 4, in gewisser Weise auch in der Fig. 5 dargestellten Keramik-Di stanzringen ist gemeinsam, dar» die Stützflächen und Stütznasen in eine/n gesonderten Arbeitsgang aus einem bef Betriebstemperatur verbrennenden Kunststoff wie Polyethylen oder Polypropylen angebracht werden können. Diese Kuns t s t &ogr; f f - D i s t anze L einen t e sorgen für die exakte Einhaltung des gegenseitigen Abstandes der

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bei der ersten Inbst r i äbp.-ihme, so daß dann der volle |

Wabenquerschnitt für die katalytische Reinigung der Abgase zur Verfügung steht.

Claims

Schutzansprüche:

1. Keramikring (31, 32, 33, 34, 36) zum Einstellen eines definierten Abstandes zwischen den kata lytischen Wabenkörpern (10, 20) eines /'.bgas-Kata lysato: ·; . dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens sein AuiiendLTchmess»r (D) greHer ist als der Durchmesser (H) aer y«b£rsfcü.per (10, 20) und daß Stützflächen (41, 42, 43, 44, 45) a.ic .-formt sind, die Kontakt mit den Stirnflächen ti:, 21) der Wabenkörp*"· (10., 20) hsben.

c. Keramikring ..ach Anspr' ^h 1, dadurch gekennzeichnet, daß e'e S*ⁱrnflächvL.i (41) nach innen abgeschrägt sind, vorzugsweise um 45 Grad.

3. Keramikring -/ach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der S?· i rnf lächen-Abschrägung Stütznasen (51) ausgebi Idet sind.

4. Keramikring nach Anspruch 1, dadurch gekennzoi ch/iet, daß sein Innendurchmesser (d) dem Durchmesser (H) des Wabenkörpers (10, 20) entspricht.

5. Keramikring nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflächen durch zylindrische Anformungen (52) an der R &igr; ng-innenwand gebildet sind.

6. Keramikring nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflächen durch radiale, einwärts gewölbte Bereiche (53) der Ringwand gebildet sind.

7. Keramikring nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflächen durch wenigstens einen etwa konzentrischen Innenring (54) und diese'n) mit dem Außenring (34) verbindende Speichen (f> ' ' ) gebildet sind.

8. Keramikring nach Anspruch 1 oder 4 , dadurch gskonnzelehnet, daß die Stützflächen durch weitmaschige Wabenwände (55) gebildet sind,

9. Keramik-ing nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er als Wabenkör_Ker mit weniger als 10 Wabenzellen pro Quadrat-Inch ausgebildet ist.

10. Keramikring nach Anspruch 7, 8 oder 9,, dadurch gekennzeichnet, daß seine dem Abgasstrom ausgesetzten Flächen katalytisch beschichtet sind.

11. Keramikring nach t-inem der Ansprüche 1 bis 10, üadurch gekennzeichnet, daß die Stützflächen (41 ... 45) aus einem bei Betriebstemperatur verbrennenden Material, vorzugsweise Polyethylen oder Polypropylen, bestehen.