DE2233886A1 - Elastische halterung fuer keramische monolithische katalysatorkoerper - Google Patents

Elastische halterung fuer keramische monolithische katalysatorkoerper

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Description

KALl - CHKi-TlE ' Hwmorer, den 7. JuIl 1972
Aktiengesellschaft Z 3-PA.MH/w.
PATENTANMELDUNG
Elastische- PIaIterungfür keramische monolithische Katalysatorkörper
Gegenstand der Erfindung ist eine elastische Halterung für keramische monolithische Körper, die als Katalysatorträger vornehmlich in Vorrichtungen zur Entgiftung von Abgasen eingesetzt werden. "
Die Verwendung von keramischen Katalysatorträgern mit bienen— v/abenähnlieher Struktur zur Reinigung von Abgasen, insbesondere von Autoabgasen, ist bekannt. Diese Wabenkörper kombinieren, zwei Vorteile. Einerseits besitzen sie eine große Oberfläche . pro Volumeneinheit, andererseits ist der Strömungswiderstand gering. Eine gewisse Schwierigkeit für ihre Verwendung in Vorrichtungen zur Entgiftung von Autoabgasen besteht in ihrer elastischen Lagerung. Durch die beim Fahren auftretenden Stöße und Vibrationen werden die Y7abenkörper mechanisch stark beansprucht, so daß es schließlich zu einer Zerstörung des Katalysatorträgers kommen kann;
Es sind daher bereits elastische Halterungen für solche Wabenkörper vorgeschlagen worden. So wird in der US-Patentschrift
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3 441 382 eine Ketalysatorpatrone beschrieben, die aus einem keramischen monolithischen Katalysatorelement besteht, das in einem-Metallgehäuse untergebracht ist-, wobei, sich zwischen dem Katalysator und dem Gehäuse eine Värmeisoliernasse, wie z.. B. feuerfeste Ziegel, geschmolzenes/-Aluminiumoxid usw., befindet. Mitteln einer Metallfeder, die verstellbar ist, wird auf die Isoliernasse ein Druck ausgeübt, so daß der Katalysatorkörper in seiner Stellung festgehalten wird. Eine solche Halterung hat sich jedoch als nicht elastisch genug erwiesen. Der auf den Katalycatorkörper ausgeübte Druck ist zu groß und- nicht gleichmäßig genug verteilt, um eine allmähliche mechanische Zerstörung des Y/abenkörpers zu verhindern.
Eine andere Vorrichtung zur katalytischen Reingung von Autoabgasen ist in der DAS 1 476 507 beschrieben. In dieser Vorrichtung ist der monolithische Katalysatorkörper in einem zylindrischen Gehäuse zwischen zwei mit dem Gehäuse gasdicht verbundenen Ringflanschen untergebracht. In dem Ringspalt zwischen Gehäuse und Katalysatorkörper ist ein federndes gewelltes Teil, beispielsweise ein gewellter Maschendraht, angeordnet, das den Katalysatorkörper eng umgibt.
Bei der Prüfung durch die Kraftfahrzeug-Industrie mit schnelllaufenden Ottomotoren hat sich jedoch herausgestellt, daß die gewellten Metallgeflechteinlagen der hohen thermischen und mechanischen Beanspruchung nicht standhalten, auch wenn das Metallgeflecht aus hitzebeständigem Stahl besteht. Der im Metallgeflecht eingebettete Keramikkörper beginnt zu v/andern, wenn die Einspannwirkung durch das Drahtgeflecht verloren geht. Infolge der hohen Beanspruchung setzt dann rasche die Zerstörung des keramischen Körpers ein.
Die erfindungsgeraäßc elastische Halterung für keramische mono-.lithische Katalysatorkörper vermeidet diese Nachteile. Sie
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8AD ORIGINAL
besteht aus einem rohrförmigen metallischen Gehäuse 1 und drei bzw. vier Dämpfungselementen, wovon das eine . , den Katalysatorkörper 7 am Umfang über einen Teil oder die ganze Länge und die beiden anderen den Katalysatorkörper 7 an den Enden in axialer Richtung elastisch einspannen, sowie einer geschlossenen oder ein- oder mehrfach geschlitzten starren Hülse 3, die mit Quer- und Längssicken 3a und 3b versehen sein kann und die den Katalysatorkörper 7 entweder direkt oder über eine thermische Isolier- und Ausgleichsschicht 2 über einen Teil oder die ganze Länge umschließt, wobei sich zwischen Hülse 3 und rohrförmigen Gehäuse 1 ein Zwischenraum 13 befinden kann, der frei oder mit einer keramischen Faser gefüllt sein*kann.
Die Erfindung wird .im einzelnen durch die Abbildungen 1-6 erläutert:
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt und
Fig. 2 einen -Querschnitt durch die erfindungsgemäße Halterung '
Fig. 3 'zeigt einen Längsschnitt durch feine alternative - ^ Ausführungsform
Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch eine zweite alternative Ausführung >
Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt und
Fig. 6 einen Querschnitt durch eine, dritte alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In Fig. 1 ist 1 das rohrförmige Außengehäuse, das gleichzeitig Außenwand einer Abgasleitung sein kann, 2 eine aus hitzebeständigem minera.iisehen Fasermaterial bestehende
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-■ 4 «.
Ausgleichslage, 6 die an den Stirnseiten hochgezogene Ausgleichslage aus diesem Material, die als Dämpfungselement dient, und den Katalysatorkörper 7 an den Enden in axialer Richtung elastisch einspannt. 3 ist eine starre Hülse aus einem gut wärmeisolierenden mineralischen Material, die den Katalysatorkörper.7 über die gesamte Länge umschließt. Sie kann aus einem geschlossenen Rohr, aus zwei Halbschalen oder mehreren Schalen bestehen. Die Lage 4 besteht aus einem hochelastischen Werkstoff, z. B. geschäumten Asbest, Glasfaservlies oder Metalldrahtkissen, und dient als Dämpfungεelement, das den Katalysatorkörper 7 am Umfang über die ganze Länge elastisch einspannt. Scheibe 8 und umlaufender Kragen 9 bilden eine außerhalb des Gasstromes liegende Kammer.
Das Außengehäuse 1 ist entweder geschlossen oder geteilt, wie in Fig. 2 zu erkennen ist, ausgeführt. Position 10 in Fig. 2 sind die-für die Verschraubung notwendigen Flanschen.
Der Aufbau nach Fig. 3 ist im wesentlichen der gleiche wie in Fig. 1; das mineralische Fasermaterial der Ausgleichslage 2 wird jedoch als dickeres^ ringförmiges Kissen 6 eingelegt und durch einen doppelt gewinkelten Ring 11, der zwischen dem Katalysatorkörper 7 und dem Faserkissen 6 liegt, geschützt. Zum noch besseren Schutz der mineralischen Fasern gegen Gaspulsationen kann vor dem nach außen stehenden Schenkel des Winkelringes 11 der flache Metallring 11a liegen. "
Bei der Ausführung nach Fig. 4 ist die starre Hülse 3 als Teilstück an den Enden des Katalysatorkörpers 7 ausgebildet, die einen nach innen gewinkelten Kragen 11 hat.
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Sie kann aus einem Stück, das einmal längsgeschlitzt sein kann oder auch aus zwei oder mehreren Halbschalen bestehen. Im mittleren Teil befindet sich zwischen dem Katalysatorkörper 7 und dem Gehäuse 1 die Ausgleichslage 2 aus dem hitzebeständigen mineralischen Fasermaterial. In den von dem Gehäuse 1 gebildeten ringförmigen Endkammern 5 liegen die Metalldrahtgewebekissen 6, die als'Dämpfungselemente den Katalysato'rkörper in axialer Richtung elastisch einspannen. Von dem Dämpfungselement der Lage 4, das hier als starkes ringförmiges Kissen ausgebildet ist, wird· der Katalysatorkörper 7 über einen Teil seines Umfanges elastisch eingespannt. Die Lagen 4 und 6 können aus einer hitzebeständigen mineralischen Faser oder Schaumasbest, vorzugsweise aus Metalldrahtgewebekissen bestehen. Die Dämpfungselemente und 6 können auch aus einem Stück bestehen.
Bei der Ausführung nach Fig. 5 wird als starre Hülse eine Blechschale verwendet. Der Aufbau ist folgender:
Der Körper 7 ist mit einer dünnen Lage 2 aus hitzebeständiger Mineralfaser umhüllt, auf der die Schale 3 aus hitzebeständigem Blech unmittelbar aufliegt. 3 besteht .aus einem geschlossenen glatten Hohlzylinder oder aus einem.Rohr mit einem Längsschlitz, aus/ zwei Halbschalen oder aus mehr als zwei Längsschalen. Der Hohlzylinder kann durch Quersicken 3a und Längssicken 3b (siehe Fig. 6) versteift werden. An den Enden des Gehäuses 1 sind wiederum Kammern angebracht, in denen die ringförmigen Metallkissen 4 und 6 liegen. Diese Metallkissen' umschließen die Enden der Hülse 3 und spannen den Katalysatorkörper 7 sowohl über einen Teil seines Umfanges wie in axialer Richtung elastisch ein. Die Enden des Hohlzylinders 3 können gerade auslaufen oder mit Winkelringen 11 versehen sein,, die die Enden des Hohlzylinders 3 umschließen.
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INSPECTED
Die Winkelringe 11 können längsgeteilt sein und. sind
dann der Teilung des Hohlzylinders' 3 angepaßt. Der
Zwischenraum 13 zwischen dem Hohlzylinder 3 und den
rohrförmigen metallischen .Gehäuse 1 ist frei; er kann zur besseren Gasabdichtung auch locker mit keramischer Faser gefüllt sein. Das Metalldrahtgewebekissen A ist in axialer Richtung mit einer umlaufenden Scheibe 12, die zu dem Hohlzylinder 3 einen dem Federungsweg ent-, sprechenden Abstand hat, abgeschlossen.
ORIGINAL INSPECTED
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Claims (5)

  1. 2233896
    Patentansprüche
    (T) Elastische Halterung für monolithische K-ata-
    lysatorkörper, insbesondere für Abgasentgiftungsvorrichtungen, bestehend aus einem rohrförmigen , metallischen Gehäuse 1 und drei bzw. vier Dämpfungselementan, wovon-das eine-den Katalysatorkörper 7 am Umfang über einen Teil oder die ganze Länge und die beiden anderen den Katalysatorkörper 7 an den Enden in axialer Richtung elastisch einspannen, sowie einer geschlossenen oder ein- oder mehrfach geschlitzten Hülse 3, die mit Quer- und Längssicken 3 a und 3b versehen sein kann und die den Katalysatorkörper 7 entweder direkt oder über eine thermische Isolier- und Ausgleichsschicht über einen Teil oder die gesamte Länge umschließt, wobei sich zwischen Hülse 3 und rohrförmigem Gehäuse 1 ein Zwischenraum 13 befeinden kann, der frei oder mit einer keramischen Faser gefüllt sein kann.
  2. 2. Elastische Halterung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente aus einer Lage 4 eines hitzebeständigen mineralischen Faserwerkstoffes oder Schaumasbest oder Metalldrahtgewebekissen bestehen, die. den Katalysatorkörper am Umfang über die ganze Länge einspannt,und aus rvicförmigen Kissen 6 aus einer hitzebeständigen mineralischen Faser, Schaumasbest oder Metalldraht-
    3Q98S5M 192 - 2 -
    gewebe, die sich in ringförmigen an den Stirnseiten des rohrförmigen Gehäuses 1 umlaufenden Kammern befinden.
  3. 3. Elastische Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement der Lage 4 als starkes ringförmiges Kissen an den Stirnseiten des rohrförmigen Gehäuses den Katalysator 7 über einen Teil seines Umfanges elastisch einspannt.
  4. 4. Elastische Halterung -nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Kissen 6 von einem doppelt gewinkelten Ring 11 begrenzt wird, der ein- oder mehrfach längsgeschlitzt' sein kann und der einerseits den Katalysatorkörper umschließt und auf der anderen Seite bis auf einen Ausgleichsspalt zu dem umlaufenden Ring 9 das Kissen 6 abschließt, wobei der Ausgleichsspalt durch einen vor dem freien Ende des Winkelringes 11 liegenden, auf Ring 9 freiverschiebbaren flachen Metallring 11a abgedeckt sein kann. ^
  5. 5. Halterungen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Hülse 3 aus einem harten mineralischen Werkstoff oder aus hitzebeständigem Metall besteht.
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    teerse \te
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