DE2233886C3 - Vorrichtung zur katalytischen Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Vorrichtung zur katalytischen Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen

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Description

a) zwischen den radial einwärts gerichteten Gehäusewandteilen (8) und den radial einwärts abgewinkelten Kragen der Winkelringe (11) Kissenringe (6) aus Metalldrahtgewebe liegen, die den Katalysatorkörper axial elastisch einspannen,
bl) die starren Winkelringe (11) den Katalysatorkörper (7) an dessen Endkanten umgreifen und
b2) die Schutzhülse als Blecbiülse (3) ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kissenringe (6) in Ringkammern (5) angeordnet ^nd, die jeweils aus der Wand des Gehäuses (1), dem radial einwärts gerichteten Gehäusewandteil (8) und innen von einem Kragenteil (9) des Gehäuses gebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kissenringe (z. B. Pos. 6 und 4 in einem Stück) die Endkanten des Katalysatorkörpers (7) umgreifen und diesen auch radial elastisch einspannen.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur katalytischen Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (britische Patentschrift 9 31 096) ist der Katalysatorkörper über nahezu seine gesamte Länge in einen ihn dicht umschließenden Keramikzylinder eingesintert, dessen Wand dick genug ist, um den Katalysatorkörper bei Stoßbeanspruchung vor Bruch zu schützen. Die Enden dieser Keramikhülse werden von zwei Winkelringen aus Keramik umfaßt, die mit der Innenseite ihrer radial einwärts abgewinkelten Kragen auf den Enden des Katalysatorkörpers aufliegen. Im Bereich zwischen diesen Winkelringen ist die Schutzhülse mit einer Stöße absorbierenden Lage aus feuerfester Mineralwolle umwickelt, die den Ringspalt zwischen der Schutzhülse und einem rohrförmigen Gehäuse aus Metall ausfüllt, Die Enden des rohrförmigen Gehäuses sind nach innen abgekantet und bilden so Ringflanschen, die unmittelbar an den Stirnflächen der keramischen Winkelringe anliegen.
Mittels dieser Anordnung werden nun zwar radiale Stöße gedämpft, axiale Beanspruchungen, z. B. durch unterschiedliche Wärmeausdehnung von Katalysatorkörper und Gehäuse sowie durch die axialen Stöße infolge der hochfrequenten Pulsationen des aus schnelllaufenden Ottomotoren strömenden Abgases, werden jedoch unmittelbar auf die keramischen Winkelringe und von dort auf die keramische Schutzhülse übertragen. Hierdurch können entweder die Winkelringe, die Enden der Schutzhülse oder die Verbindung zwischen der Schutzhülse und dem Katalysatorkörper zerstört werden.
Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung zu- katalytischen Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen (deutsche Auslegeschrift 14 76 507) ist der Katalysatorkörper lediglich mit einem Schutzüberzug aus einem faserartigen Aluminiumsilikat umgeben, wobei im Ringspalt zwischen diesem Oberzug und einem rohrförmigen Gehäuse aus Metall eine federnde Einlage aus einem gewellten Drahtgestrick angeordnet ist, die ausschließlich am Umfang des Katalysatorkörpers anliegt und daher im wesentlichen nur radiale Stöße dämpfen kann. Bei dieser Vorrichtung liegen zur axialen Sicherung des Katalysatorkörpers radial einwärts gerichtete Gehäusewandteile unmittelbar an den Stirnflächen des Katalysatorkörpers an. Die oben geschilderten axialen Beanspruchungen wirken daher unmittelbar auf die Endkanten des Katalysatorkörpers ein und zerstören diese in kurzer Zeit
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei der eingangs genannten Vorrichtung eine auch gegenüber der axialen Beanspruchungskomponente dauerhafte, den Katalysatorkörper schützende Halterung zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die Kombination der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Kissenringe aus Metalldrahtgewebe dämpfen die auftretenden axialen Stöße und gleichen außerdem die unterschiedliche Wärmeausdehnung von Katalysatorkörper und Gehäuse aus, ohne sich dabei plastisch zu verformen, wie es beispielsweise möglich wäre, wenn man an ihrer Stelle das bekannte gewellte Metalldrahtgestrick verwenden würde. Außerdem wird erst dadurch, daß die starren Winkehinge ata Katalysatorkörper an dessen Endkanten umgreifen und die Schutzhülse als Blechhülse ausgebildet ist, der Katalysatorkörper an seinen Endkanten wirksam geschützt
Der Gegenstand des Anspruchs 1 fällt nicht in den Äquivalenzbereich des in Betracht gezogenen älteren Patents 22 13 539. Nach diesem sollen die Kissenringe aus zusammengepreßten Mineralfasern bestehen. Dieser Werkstoff kann nicht als äquivalent zu Metalldrahtgewebe angesehen »verden; denn er widersteht der hohen Beanspruchung durch den pulsierenden Gasstrom in geringerem Maß, weil seine im Vergleich zu Metalldrahtgewebe kürzeren und weniger stabil verflochtenen einzelnen Fasern vom pulsierenden Gasstrom ausgezupft werden. Auch zeigt die Mineralwolle hinsichtlich ihrer Elastizität früher Ermüdungserscheinungen als der Metalldraht. Außerdem ist als Schutzhülse lediglich ein zylindrischer keramischer Mantel vorgesehen.
Durch die US-PS 32 48 188 ist schon eine Fiammensperrvorrichtung für Abgase von Brennkraftmaschinen bekannt, die einen empfindlichen porösen keramischen Körper aufweist. Dabei ist die Wichtigkeit einer axial stoßdämpfenden Halterung dieses Körpers schon erkannt. Die Halterung wird dort jedoch nicht durch Kissenringe aus Metalldrahtgewebe verwirklicht, sondern durch elastische Dichtungen, die zum Ausgleich der unterschiedlichen Wärmedehung des keramischen Körpers und des Gehäuses mittels Federn zwischen Flanschen des mindestens zweigeteilten Gehäuses und den Stirnflächen des keramischen Körpers bzw. dessen Schutzhülle eingespannt sind. Weitgehend analoge Un-
terschiede bestehen auch gegenüber dem mit porösen keramischen Körpern ausgerüsteten Schalldämpfer für Abgase von Brennkraftmaschinen gemäß der US-PS 32 27 242.
Die Kissenringe können in Ringkammern angeordnet sein, was deren Einspannwirkung optimal entfalten läßt und diese vor den heißen Abgasen schützt Die Ringkammern sind jeweils aus der Wand des Gehäuses, dem radial einwärts gerichteten Gehäusewandteil und innen von einem Kragenteil des Gehäuses gebildet.
Diefössenringe können die Endkanten des Katalysatorkörpers umgreifen und diesen auch radial elastisch einspannen. Die Ringe unterstützen dann die radiale Einspannung der bekannten, im Ringspalt zwischen Katalysatorkörper und Gehäuse angeordneten federnden Einlage aus Metalldraht oder ersetzen diese.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform, F i g. 2 einen Längsschnitt, und
F i g. 3 einen Querschnitt durch eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In Fig. 1 sind ein rohrförmiges Außengehäuse 1, das gleichzeitig Außenwand einer Abgasleitung ist und ein Katalysatorkörper 7 dargestellt
In von dem Gehäuse 1 radial einwärts gerichteten Gehäusewandteilen 8 und innen umlaufenden Kragenteilen 9 gebildeten, außerhalb des Gasstromes liegenden Ringkammern 5 liegen Kissenringe 6 aus Metalldrahtgewebe, die als Dämpfungselemente den Katalysatorkörper 7 in axialer Richtung elastisch einspannen. Weitere Dämpfungselemente in Form von Kissenringen 4 aus Metalidrahtgewebe spannen den Katalysatorkörper 7 über einen Teil des Umfanges elastisch ein. Die Kissenringe 4 und 6 können auch aus einem Stück bestehen.
Eine in Form von Teilstücken im Bereich der Endkanten des Katalysatorkörpers 7 ausgebildete starre Hülse 3 mit einem nach innen gewinkelten Kragen bildet einen Winkelring It, der als Überzug für die Endkanten des Katalysatorkörpers 7 dient Der Winkelring ? 1 kann aus einem Stück, das einmal geteilt sein kann, oder auch aus zwei oder mehreren Segmenten bestehen.
Im mittleren Teil befindet sich zwischen dem Katalysatorkörper 7 und dem Gehäuse 1 eine Ausgleichslage 2 aus hitzebeständigem mineralischem Fasermateria!.
Bei der Ausführung nach F i g. 2, 3 wird als starre Hülse 3 eine Blechschale verwendet. Der Aufbau ist folgender:
Der Katalysatorkörper 7 ist mit einer dünnen Lage 2 aus hitzebeständiger Mineralfaser umhüllt, auf der die Hülse 3 aus hitzebeständigem Blech unmittelbar aufliegt. Die Hülse 3 besteht aus einem geschlossenen glatten Hohlzylinder oder aus einem Rohr mit einem Längsschlitz, aus zwei Halbschalen oder aus mehr als zwei Längsschalen. Die Hülse 3 kann durch Quersicken 3a und Längssicken 3b (siehe F i g. 3) versteift werden. An den Enden des Gehäuses 1 sind wiederum Ringkammern 5 angebracht, in denen die Kissenringe 4 und 6 aus Metalldrahtgewebe liegen. Diese Kissenringe umschÜe-Ben die Enden der Hülse 3 und spannen den Katalysatorkörper 7 sowohl über einen Teil seines Umfanges wie in axialer Richtung elastisch ein. Die Enden der Hülse 3 können geradeauslsufen oder mit Winkelringen 11 versehen sein, die die Endkanten der Hülse 3 umschließen. Die Winkelringe 11 köwen geteilt sein und sind dann der Teilung der Hülse 3 angepaßt.
Der Zwischenraum 13 zwischen der Hülse 3 und dem rohrförmigen metallischen Gehäuse 1 ist frei; er kann zur besseren Gasabdichtung auch locker mit keramischer Faser gefüllt sein. Der Kissenring 4 aus Metalldrahtgewebe ist in axialer Richtung mit einer umlaufenden Ringscheibe 12, die zu der Hülse 3 einen dem Federungsweg entsprechenden Abstand hat abgeschlossen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur katalytischen Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen, mit einem keramischen, monolithischen Katalysatorkörper, der entlang seiner Enden von starren Winkelringen und wenigstens in diesem Bereich von einer starren Schutzhülse umschlossen ist und der in einem rohrförmigen Gehäuse aus Metall zwischen radial einwärts gerichteten Gehäusewandteilen an seinen Stirnflächen im Bereich der Winkelringe axial und mittels einer im Ringspalt zwischen der Schutzhülse und dem Gehäuse angeordneten elastischen Einlage radial gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daft is
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