DE2213540B2 - Katalysatorkoerper zur reinigung der abgase von brennkraftmaschinen und verfahren zur herstellung dieses katalysators - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Von' :htung zur Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem gasdurchströmbaren Katalysatorträger großer Oberfläche, auf v/elcher das die katalytischen Reaktionen bewirkende Katalysatormaterial aufgebracht ist, einer Hülle aus unbrennbaren Mineralfasern mindestens auf seiner zur Strömungsrichtung parallelen Umfangsfläche, sowie einer Armierung aus hoch wärmefesten Stahlteilen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der Hülle an einem solchen Katalysatorträger.

Hochtemperaturbeständige Katalysatorträger bestehen im allgemeinen aus einem feuerfesten, spröden Keramikmaterial, wie beispielsweise Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Magnesiumoxid oder Zirkonsilikat. Sie bilden ein dünnwandiges Gerippe von winzigen Strömungskanälen. Bereits geringe Erschütterungen reichen aus, um die betroffenen Stellen des Katalysatorträgers abbröckeln zu lassen. Bei der Verwendung solcher Katalysatoren im Kraftfahrzeugbau, wo die Katalysatoren in Gehäusen des Auspuffsystems anzuordnen sind, besteht daher das bekannte Problem, die Katalysatorkörper in diesen Gehäusen möglichst erschütterungsfrei zu lagern.

Zu diesem Zweck ist es bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 476 507), den Katalysatorträger mit einer Schutzhülle aus einer kittartigen Schicht aus faserigem Aluminiumsilikat zu umgeben und den derart eingefaßten Katalysatorträger über ein federndes gewelltes Teil, welches den Katalysatorträger eng umgibt, z.B. in Form eines Drahtgestricks, gegenüber der Gehäuseinnenwand abzustützen.

Diese bekannte Art der Abstützung ist verhältnismäßig steif und bereitet bei der Montage des Katalysatorträgers Schwierigkeiten, da sich das Drahtgestrick bei der Einbringung in das rohrförmige Gehäuse in dem schmalen Ringspalt zwischen der Außenfläche des Katalysatorträgers und dem Gehäuse sperrt. Es kann infolgedessen bei der Montage zur ungleichmäßigen Verteilung des Drahtgeflechtes 5 oder sogar zu Beschädigungen der Schutzhülle kommen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Katalysatorträger mit einer dessen Einbringen in das Gehäuse erleichternden, illen Anforderungen an die Stoßsicherheit sowie an die Festigkeit gerecht werdenden kompakten Schutzhülle zu umgeben.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Mineralfasern und die Armierung in einem hitzebeständigen Bindemittel eingebettet sind.

Während sich die bekannte Schutzschicht nur dünn auftragen läßt, so daß sie zu einer direkten Abstützung an der Gehäusewand ungeeignet: ist, wird durch die erfindungsgemäß zusammengesetzte Schutzhülle, dadurch, daß rein faserige Bestandteile und langgestreckte Armierungsteile eingemischt sind, eine dickere Schichtung des Bindemittels möglich. Durch die Armierung erhält die Schutzhülle die erforderliche Festigkeit; durch die Mineralfasern die erforderliche Elastizität und entsprechende wärmeisclierende Eigenschaften. Das Ergebnis ist eine feste, kompakte Schutzhülle, also ein ideal zu handhabender, beispielsweise zu lagernder und zu transportierender Katalysatorträger. Dieser kann infolge seiner hohen Festigkeit direkt von innen an der Gehäusewand anliegen; er kann auch stirnseitig zur Fixierung in der Durchströmungsrichtung an mit dem Gehäuse verbundenen Flanschen fixiert werden. Durch die Anordnung solcher Flansche an gegenüberliegenden Stirnseiten des Katalysatorträgers kann dieser fest und unbeweglich zwischen diesen Flanschen eingespannt werden.

Als Stahlteile zur Armierung Kommen lose langgestreckte Stahlstücke oder Stahlspäne in Frage; geeignet sind aber auch durch Verschweißen hergestellte Matten aus Stahldraht oder Matten aus verschlungenen oder verflochtenen Stahldrähten.

Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der Schutzhülle an einem Katalysatorträger gemäß dem Vorschlag der Erfindung besteht darin, daß auf dem Katalysatorträger zunächst eine erste Schicht aus Mineralfasern und Bindemittel, danach die Stahlteile und schließlich eine weitere Schicht aus Mineralfasern und Bindemittel aufgebracht werden. Dabei ist ts zweckmäßig, die Schichten durch Wickeln der drei jeweils als Matten vorbereiteten Schichten aufzubringen.

Im Rahmen der Erfindung kann die Schutzhülle durch Vorsprünge an ihrer Innenseite bzw. entsprechende Ausschnitte an der Oberfläche des Katalysatorträgers mit diesem verzahnt sein. Die Schut2:hülle kann auch an ihren stirnseitigen Enden nach innen umgebogen sein.

Das Gehäuse zur Aufnahme des Katalysatorträgers kann als einteiliges Rohr, vorzugsweise zylindrisch, ausgebildet sein, in welches der Katalysatorträger beim Einbau hineingesteckt wird. Das Gehäuse kann aber auch geteilt ausgebildet sein; in diesem Fall kann der Katalysatorträger unter Spannung zwischen den beiden Gehäusehälften gehalten sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 einen Schnitt durch Gehäuse und Katalysa-

torträger in einer zur Durchströmungsrichtung parallelen Ebene,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß H-II der Fig. 1.

Gemäß F i g. 1 und 2 befindet sich im Inneren des Gehäuses 1 ein in Richtung des Pfeils P von den Abgasen des Motors durchströmter Katalysatorkörper 2. Die Abgase durchströmen den Katalysatorkörper im Bereich der feinen Kanäle 3, die vom Katalysatorträger 4 gebildet werden. Zum Zwecke seiner Abstützung ist der Katalysatorträger 4 umgeben von einer Schutzhülle 7, welche zusammengesetzt ist aus einer inneren Schichte und einer äußeren Schicht5 aus gleichartigem Werkstoff, sowie einer bevorzugt im mittleren Bereich der Schutzhülle 7 vorgesehenen Stahlarmierung 8, welche ir beide Schichten eingreift. Der Katalysatorkörper 2 ist stirnseitig gehalten durch die Flansche 9 und 10, welche im Inneren des Gehäuses umlaufend gasdicht mit der Wand 11 des Gehäuses 1 verbunden sind.

Als Mineralfasern für die Schichten 5 und 6 sind flaumige, chemisch stabile, unbrennbare Mineralfasern mit wärmeisolierenden Eigenschaften geeignet.

Sie bestehen im wesentlichen aus Aluminiumoxid und Siliziumdioxid. Wesentlich ist, daß die Mineralfasern nach dem Einpacken in das Bindemittel ihre faserige Struktur beibehalten. Erst dadurch erhält nämlich die gesamte Schutzhülle ihre elastischen, Stöße dämpfenden Eigenschaften.

Als Bindemittel kommen zementartige Binder, die eine Hitzebeständigkeit von 1200° C aufweisen, in Frage. Ein geeignetes Mittel ist ein mit Wasserglas

ίο angemachter, sehr feinkörniger Schamotte-Cyanit-Mörtel.

Wegen der hohen Hitzebeanspmchung kommen für die Stahlarmierung nur noch hitzebeständige Stahlteile bzw. Stahldrähte in Frage. Geeignet sind solche, in welchen als Legierungsbestandteile Chrom, Aluminium und/oder Kobalt vorhanden sind. Aus ähnlich wiederstandsfähigem Blechmaterial muß selbstverständlich das Gehäuse beschaffen sein. Geeiguet sind solche, die Legierungsbestandteile aus

so Chrom, Nickel und A -iminium enthalten, und welche bis zu 1200° C hitze und zunderbeständig sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen, bestehend uus einem gasdurchströmbaren Katalysatorträger großer Oberfläche, auf welcher das die katalytischen Reaktionen bewirkende Katalysatormaterial aufgebracht ist, einer Hülle aus unbrennbaren Mineralfasern mindestens auf seiner zur Strömungsrichtung parallelen Umfangsfläche, sowie einer Armierung aus hoch wärmefesten Stahlteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralfasern und die Armierung in einem hitzebeständigen Bindemittel eingebettet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung (8) als festes Drahtgeflecht, ausgebildet ist.

3. Verfahre zur Herstellung der Hülle des Katalysatorträgers gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Katalysatorträger (4) zunächst eine erste Schichi (6) aus Mineralfasern und Bindemittel, danach die Stahlteile (8) und schließlich eine weitere Schicht (5) aus Mineralfasern und Bindemittel aufgebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (6,8,5) durch Wickeln der drei jeweils als Matten vorbereiteten Schichten aufgebracht werden.