SE470546B - Katalysatorenhet för behandling av avgaser från förbränningsmotor samt sätt för tillverkning av katalysatorenheten - Google Patents

Description

478 546 2 10 15 20 25 30 35 igensättning, vibrationer och ojämn uppvärmning avsevärt minskats, och där möjlighet finns att utforma den med godtycklig och variabel tvärsektion och med krökning i längsriktningen.

Beskrivning Bärarkroppen för en katalysatorenhet enligt uppfinningen är sammansatt av ett flertal spiralband, som är utförda genom att ett metallband spirallindas mellan tvâ hjul och en dorn, och bandets bredd är så mycket mindre än dornens omkrets att bandkanterna inte överlappar. Ett på detta sätt utfört spiralband är i jämförelse med ett rör av motsvarande dimension utomordentligt flexibelt vid böjning, längdändring och radiell sammantryckning. Grupper av flera sammanpackade spiralband har låg och likformig styvhet i alla riktningar, medan en konstruktion av hoprullade släta och korrugerade folier har utomordentligt hög anisotropi med i axiell riktning dubbelt så hög och i radiell riktning ungefär en tiondel så hög styvhet som i tangentriktningen.

Härigenom får man vid ojämn värmefördelning höga skjuvpåkänningar i ogynnsam riktning som tenderar att bryta isär skikten från varandra. Enligt uppfinningen får man låga pâkänningar och övervägande kompression.

Genom den låga och jämna styvheten kommer även vibrationerna från motor och vägbana att ge låga pákänningar. Speciellt undviker man de områden med starkt avvikande styvhet och egenfrekvens som förekommer i en anísotrop konstruktion där skikten lokalt har börjat lossna från varandra, och där påkänningarna sedan koncentreras.

Genom att man får ett litet utrymme mellan bandkanterna, kan avgas från en tilltâppt kanal strömma över till angränsande kanal tills det tilltäppta stället har passerats. Härigenom kan katalysatorn enligt uppfinningen fungera även med ett stort antal lokala förträngningar, medan en katalysator med känd teknik snabbt förlorar effekt, då varje tilltâppt kanal blir helt overksam. fw, 10 15 20 25 30 35 3 479 546 Varje spiralband produceras ursprungligen separat och kapas till önskad längd, varefter ett lämpligt antal spiralband buntas under svag sammantryckning till den tvârsektion bärarkroppen skall ha. Genom spiralbandens flexibilitet är detta möjligt även om tvärsektionen är osymmetrisk eller variabel och om bärarkroppen skall vara krökt. Buntningen sker genom inläggning i formar och buntarna kan hållas ihop med metallträd eller liknande.

De buntade spiralbanden bringas sedan att fastna mot varandra och bilda en sammanhängande bärarkropp exempelvis genom upphettning i reducerande atmosfär utan oxygen eller vatten. spiralband av stål är lämpligen utförda av kromstàl med tillsats av aluminium vilket efter upphettning i luft får ett hållbart oxidskikt som utgör ett lämpligt underlag för katalysatormaterial. För spiralband av aluminium finns även möjligheten att efter buntning göra en anodoxidering i vätska, och därefter genom upphettning omvandla den , vattenhaltiga oxiden till korund, varvid spiralbanden bildar en sammanhängande bärarkropp.

Uppfinningen beskrivs närmare i anslutning till figurerna, där figur 1 visar ett spiralband, figur 2 en del av ett snitt genom en bärarkropp, figurerna 3,4 och 5 olika bärarkroppar enligt uppfinningen.

Ett spiralband formas genom att ett jämnbrett metallband rullas som en spiral kring en cylindrisk dorn mellan två eller flera i vinkel mot dornen ställda valsar. Genom val av bandets bredd i förhållande till spiralens stigning (20) och dornens diameter och genom âterfjädring efter rullningen får man en springa (13) mellan bandkanterna, medan både utsidan (11) och insidan (12) är delar av cylinderytor. Ett spiralband har låg styvhet i axiell riktning och kan töjas avsevärt utan att tvärsnittet avviker från den cirkulära formen och utan att farliga pàkänningar uppkommer i materialet. Bredden hos spalten (13) kan därvid ändras 10 15 20 25 30 35 1.78 546 4 något, men ändringarna blir minst om spalten bildar 45 graders vinkel med axialriktningen. Spiralbandet kan också böjas med små krafter.

Tillklippta längder av spiralband buntas till den form bärarkroppen skall ha, och bunten hålls samman genom ombindning med metalltrâd, metallband eller metallfolie, eller genom att den läggs i en form av värmebeständigt material exempelvis keramik, varvid spiralbandens utsidor (11) pressas mot varandra. Den sammanhàllna bunten upphettas därefter i reducerande atmosfär, exempelvis fuktfri vätgas, till så hög temperatur att materialet delvis rekristalliserar varvid en hopvällning sker i de områden (17) där utsidorna (11) av spiralbanden berör varandra.

Genom att varje sådant område (17) är kortare än stigningen (20) blir varje spiralband sammanfogat med de intilliggande inom ett stort antal oberoende områden. Risken för att en skada eller bristning i ett område (17) utbreder sig så att spiralbandet lossnar blir hårigenom avsevärt mindre än om rör utan springor hade sammanfogats på motsvarande sätt.

Lämpligt tempratur ligger i omrâdet 700-1000 grader C, beroende på val av material.

Efter hopvällningen bildar spiralbanden en bârarkropp med längsgående parallella kanaler, varav vissa har rund sektion (18) och utgör en tredjedel av antalet, och de övriga har en trekantig sektion (19). Springorna (13) i spiralbanden är fortfarande öppna, och i varje tvärsektion kommer en första grupp (14) av springor att inom det hopvällda området (17) möta springor från intilliggande spiralband så att två kanaler med rund sektion (18) står i förbindelse med varandra. En andra grupp (15) av springor kommer inom tvärsektion att öppna sig från en kanal med rund sektion (18) till en kanal med trekantig sektion (19), och en tredje grupp (16) av springor kommer endast att utgöra fördjupningar i det hopvällda området. Eftersom springorna löper spiralformigt kommer de under ett lângdavsnitt lika med stigningen (20) att ha intagit alla olika vinkellägen, .m3 10 15 20 25 30 5 470 546 och man får ett stort antal tvärförbindelser mellan kanalerna, speciellt om alla spiralband är lindade åt samma håll.

Buntarnas form kan i enklaste fall vara cirkulär som visas i figur 3, motsvarande den form man fâr vid hoprullning av korrugerade folier. För att underlätta inkapsling och undvika skador vid montering är det lämpligt att förstärka ändarna med band (21). I vissa fall exempelvis vid montering i omedelbar närhet av motorn kan det av utrymmesskäl vara angeläget att ge hela bärarkroppen krökt form som visas i figur 4, varvid man i allmänhet behöver fler förstärkningsband (21). Speciellt gäller det vid montering på motordrivna handverktyg som kedjesàgar där utrymmet innanför kàporna är mycket begränsat. Begränsningar i en riktning kan gälla exempelvis vid montering under golvet på ett fordon, där man kan tvingas göra bärardelen platt för större eller mindre del av sin längd som visas i figur 5. I sådana fall är det även lämpligt att bunta spiralbanden i en helt omslutande form.

Lämpliga dimensioner på band och kanaler beror på motorstorlek och arbetsförhållanden, men ligger i normala fall för tjockleken frân 0.05 till 0.2 mm, för innerdiameter lika med dornens diameter från 1.4 till 2.5 mm, för bandbredden från 3.5 till 7.0 mm.

Den färdiga bärarkroppen kan efter hopvällningen upphettas i “oxiderande atmosfär för att skapa ett oxidskikt med sådana egenskaper att bärarkroppen lätt kan beläggas med katalysatormaterial. Speciellt lämpligt för detta förfarande är ett kromstàl med omkring 20 % krom och omkring 5 % aluminium.

Claims (9)

10 15 20 25 30 475 546 6 PATENTKRAV

1. Katalysatorenhet för behandling av avgaserna från en förbränningsmotor, innefattande en bärarkropp med längsgående kanaler, inom kanalerna belagd med katalysatorämne, k ä n n e t e c k n a d av att bärarkroppen är uppbyggd av ett flertal metallband som är spirallíndade med en springa (13), och som har buntats till bärarkroppens avsedda form och som förenats med varandra genom upphettning.

2. Katalysatorenhet enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att metallbanden är spirallíndade i samma riktning.

3. Katalysatorenhet enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att bärarkroppen är krökt.

4. Katalysatorenhet enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att bärarkroppen har variabel tvärsektion.

5. Sätt för tillverkning av bärarkropp för katalysatorenhet, k ä n n e t e c k n a t av att metallband spirallindas över en dorn så att en springa (131 finns mellan bandkanterna, att ett flertal spirallíndade metallband buntas till en bunt med den form bârarkroppen skall ha, och att bunten upphettas till så hög temperatur att bandens yttersidor (11) förenas i de områden (17) där de berör varandra.

6. Sätt enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att upphettningen sker i icke oxiderande atmosfär.

7. Sätt enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att en andra upphettning görs i oxiderande atmosfär för att bilda ett oxidskikt som lätt kan beläggas med katalysatormaterial.

8. Sätt enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att bunten är krökt.

9. Sätt enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att bunten har variabel tvärsektion.