DE2239873B2 - Katalytischer abgaskonverter fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Bei einem katalytischen Abgaskonverter gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 (DT-OS 20 46 550) sind zum Bilden einer Verteilkammer und einer von dieser durch den Behälter für das Katalysatorbett getrennten Sammelkammer zusätzliche Einbauten in Form von den Gasdurchtritt verhindernden Kopfwänden erforderlich, die nicht nur einen höheren Herstellungsaufwand bedingen, sondern auch eine zügige Führung der Abgase durch den Abgaskonverter stören, da tote Ecken im Strömungsweg der Abgase entstehen, so daß ein größerer Strömungswiderstand in Kauf zu nehmen ist. Außerdem sind besondere Preßwerkzeuge für jede der unterschiedlichen Schalen des Gehäuses und des Behälters erforderlich. Die notwendigen Abdichtungen zwischen der Einlaß- und der Auslaßseite erfordern bei der bekannten Ausführungsform äußerste Sorgfalt, da sie längs Berührungslinien zwischen beiden Bereichen vorzunehmen sind. Leckagen in diesen Bereichen ermöglichen den Abstrom unbehandelter Abgase ins Freie. Auch sind diese Verbindungen bei Temperaturstößen störanfälliger als flächige Verbindungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen katalytischen Abgaskonverter der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, daß eine billige Herstellung, eine größere mechanische Festigkeit und ein geringerer Strömungswiderstand der Abgase erreicht werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Ausbildung erfordert nur vier Schalen, von denen je zwei bezüglich der Zusammenbaumöglichkeit gleiche Form aufweisen, so daß für ihre Herstellung lediglich zwe:i Werkzeuge bereitzustellen sind. Diese Schalen werden zusammengefügt und begrenzen dann einen verlustarmen Strömungsweg für die Abgase, wobei die sich ergänzenden halbzylindrischen Endteile die Ein- und Auslaßstutzen bilden, an

denen zugleich auch die Abstützung des Behälters für das Katalysatorbett im Gehäuse erfolgt Ferner bewirke/· die Endteile eine Abdichtung zwischen Einlaß- und Auslaßseite längs ineinanderpassender Flächen. Nach dem Zusammenfügen der Schalen erfolgt deren Verbindung miteinander durch nur von außen und daher leicht und zuverlässig durchführbare Schweißvorgänge. In der Eingliederung des Abgaskonverters in die Abgasanlage, bei der der Einlaßstutzen nur Schwingungen von der Brennkraftmaschine und der Auslaßstutzen nur Schwingungen vom Fahrzeug erhält, wird die Lebensdauer des Abgaskonverters erhöht Die erfindungsgemäß erzielte stabile Gestaltung des Abgaskonverters ermöglicht einen geringeren Werkstoffaufwand, wodurch wiederum die Aufwärmzeit des Abgaskonverters verkürzt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von katalytischen Abgaskonvertern nach der Erfindung dargestellt In der Zeichnung zeigen

F i g. 1 eine zum Teil geschnittene Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines kaialytischen Abgaskonverters nach der Erfindung,

Fig.2 eine Draufsicht in kleineren Maßstab auf F i g. 1 mit zum Teil weggebrochenen Teilen,

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie IH-III in F i g. 1,

Fig.4 eine Seitenansicht einer zweiten und bevorzugten Ausführungsform eines katalytischen Abgaskonverters nach der Erfindung,

Fig.5 eine Draufsicht auf Fig.4 mit teilweise weggebrochenen Teilen,

F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie Vl-VI in F i g. 5,

F i g. 7 einen Schnitt nach der Linie VIl-VII in F i g. 4,

F i g. 8 einen vergrößerten Teilschnitt nach der Linie VIII-VIII in F ig. 5,

F i g. 9 eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil der Fig. 5,

F i g. 10 einen Schnitt nach der Linie X-X in F i g. 9,

F i g. 11 eine vergrößerte Teilseitenansicht nach der Linie XI-XI in F i g. 5 und

Fig. 12 eine auseinander gezogene perspektivische Darstellung der zweiten Ausführungsform des katalytischen Abgaskonverters gemäß den F i g. 4 bis 11.

In den Zeichnungen sind gleiche, allenfalls geringe Unterschiede aufweisende Teile mit gleichen Bezugszjichen versehen.

Die bevorzugte Ausführungsform ist in den F i g. 4 - \ 2 dargestellt und weist ein Gehäuse 10 auf, das vorzugsweise aus einem rotsfreien Stahl mit hohem Chromgehalt hergestellt ist oder aus beschichtetem oder plattiertem Stahl besteht, um gegen Korrosion durch Salze und Gase hoher Temperatur widerstandsfähig zu sein. Das Gehäuse 10 des Abgaskonverters besteht aus einer gewölbten oberen Schale 12 und einer gewölbten unteren Schale 14, die im wesentlichen senkrechte Seitenwände 16 bzw. 18 aufweisen, an denen ein Umfangsflansch 20 bzw. 22 im wesentlichen über den gesamten Umfang gebildet ist.

Innerhalb des Gehäuses 10 ist geneigt ein Behälter 24 <So für den Katalysator angeordnet, der aus einer oberen Schale 26 und einer unteren Schale 28 besteht. Die obere Schale 26 enthält einen mit Abgasdurchtrittsöffnungen versehenen oberen Teil 30, der Abstand von der oberen Gehäuseschale 12 hat und mehrere in regelmä- fts ßigem Abstand voneinander gebildete Abgasdurchtrittsöffnungen 32' von etwa 1,6 mm Größe enthält. In Bleicher Weise ist die untere Schale 28 des Behälters mit einem mit Abgasdurchtrittsöffnungen versehenen Bodenteil 34 versehen, der Abstand von der unteren Gehäuseschale 14 hat und Abgasdurchtrittsöffnungen 26' enthält Die Abgasdurchtrittsöffnungen 32' und 36' können unterschiedliche Form haben. Beispielsweise können sie die Form von Löchern haben, die sich durch die Behälterschalen erstrecken oder sie können durch eingeschlitzte Öffnungen gebildet werden, wobei nach außen gerichtete Vorsprünge gebildet werden, die in Richtung des auftreffenden Gasstromes ausgehöhlt sind, wie dies in der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 -3 dargestellt ist Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß den Fig.4 —11 sind bogenförmige Schlitze 32' und 26' durch Schneiden oder Schlitzen und Auspressen von Blech aus der Ebene der Schale gebildet, so daß Reihen von mit regelmäßigem Abstand angeordneten bogenförmigen Schlitzen entstehen, die eine Höhe von 1,6 und eine Breite von 3,8 sowie eine Länge von etwa 12,7 mm haben, wobei zwischen in einer Reihe aufeinanderfolgenden Schlitzen ein Abstand von 6,4 mm und zwischen den einzelnen Reihen Abstände von 3,8 mm bestehen.

Die Behälterschalen 26 und 28 haben undurchlässige Seitenwände 38 und 40, die in Umfangsflansche 42 und 44 übergehen, die sich in Querrichtung nach außen erstrecken. Die Höhe der Seitenwände nimmt vom einen Ende der Schale 26 ausgehend zu und nimmt von dem gleichen Ende der gegenüberliegenden Schale 28 ab, so daß beim Zusammenfügen der beiden Schalen 26 und 28 zwischen ihnen eine Kammer 46 gebildet wird, die im wesentlichen gleiche Tiefe hat, jedoch relativ zu den Gehäuseplatten 12 und 14 geneigt ist, wie dies die Fig.6 und 11 erkennen lassen. Auf diese Weise bildet der Behälter 24 mit den Gehäuseschalen 12 und 14 eine Verteilkammer fortschreitend abnehmenden Querschnitts für die eintretenden Abgase, wodurch ein im wesentlichen konstantes Druckgefälle erreicht wird und in gleicher Weise eine Sammelkamtner fortschreitend zunehmenden Querschnitts für die abströmenden Abgase, wobei ebenfalls ein im wesentlichen konstantes Druckgefälle erreicht ist.

Die Kammer 46 des Behälters wird mit einem geeigneten katalytischen Werkstoff 48 gefüllt, wobei dieser Werkstoff dicht gepackt ein Katalysatorbett bildet.

Der Katalysator kann in beliebiger Form verwendet werden, aber vorzugsweise hat er die Form von Kügelchen oder ist stranggepreßt, wobei eine Größe von etwa 3,2 mm gewählt wird und der Katalysator mit oder ohne Träger verwendet wird. Vorzugsweise ist der katalytische Werkstoff in einem Träger verteilt oder in diesem imprägniert, der gegebenenfalls die katalytische Wirkung unterstützt Jeder zur Oxidation oder reduktion geeigneter Katalysator oder ein Katalysator sowohl für Oxidation und Reduktion kann verwendet werden, der bei Betriebstemperaturen bis zu 880° C für längere Zeit einsetzbar ist. Es ist erwünscht, daß das Katalysatorbett verhältnismäßig dünn ist, um den Gegendruck in der Abgasanlage gering zu halten. Es wurde festgestellt, daß ein Katalysatorbett von etwa 50 mm Tiefe geeignet ist. Wie F i g. 8 zeigt, nimmt der katalytische Werkstoff 48 den Raum zwischen der bogenförmigen Abgasdurchtrittsöffnungen 32' ein, isl jedoch genügend groß, um zurückgehalten zu werden so daß er aus dem Behälter nicht entweichen kann.

Die Umfangsflansche 20, 22, 42 und 44 dei Gehäuseschalen 12 und 14 und der Behälterschalen 2t und 28 erstrecken sich an der Außenseite und bilder

gegeneinander anliegende Flächen 20', 22', 42' und 44' (Fig. 12) im wesentlichen über die gesamten Umfange. Wie die Fig. 6, 7 und 11 zeigen, liegen die gegeneinander anliegenden Flansche 42 und 44 des Behälters 24 zwischen den Flanschen 20 und 22 des Gehäuses 10, so daß eine vierschichtige Flanschanordnung gebildet ist, die in einfacher Weise durch eine äußere, im wesentlichen durchlaufende Umfangsschweißnaht 50 abgedichtet ist, wodurch eine innere und äußere Abdichtung geschaffen ist.

Der katalytische Werkstoff in dem Behälter 24 ist dadurch innerhalb des Gehäuses 10 gehalten, wobei die Seitenwände 38 und 40 des Behälters 24 mindestens an dessen Enden nach einwärts Abstand von den Seitenwänden 16 und 18 des Gehäuses 10 haben, so daß zwischen diesen Räume 52 bzw. 54 entstehen (Fig. 6).

Die Flansche des Gehäuses 10 und des Behälters 24 haben im wesentlichen halbzylindrische Endteile an den einander entgegengesetzten Enden des Abgaskonverters, so daß die sich gegenüberliegenden halbzylindrischen Endteile einen zylindrischen Abgaseinlaßstutzen 56 und einen zylindrischen Abgasauslaßstutzen 58 bilden. Wie die Fig.4 und 5 zeigen, können in den Abgaseinlaßstutzen 56 und den Abgasauslaßstutzen 58 abgedichtet Abgasrohre 60 bzw. 62 eingesetzt werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Abgaseinlaßstutzen 56 etwas nach oben und der Abgasauslaßstutzen 58 etwas nach unten zur Längsachse des Konverters versetzt, um eine Drosselung des Gasstromes möglichst klein zu halten. Der Versatz zwischen dem Abgaseinlaßstutzen 56 und dem Abgasauslaßstutzen 58 kann verschieden gewählt werden und ist abhängig von der Lage des katalytischen Abgaskonverters innerhalb der Abgasanlage.

Wie die Fig.6, 11 und 12 zeigen, ist die obere Gehäuseschale 12 an beiden Enden mit einem halbzylindrischen Endteil 64 gebildet, dessen konkave Oberfläche nach unten gerichtet ist, während die untere Gehäuseschale 14 an jedem Ende mit gleichen halbzylindrischen Endteilen 66 versehen ist, deren konkave Fläche nach oben gerichtet ist.

Am Abgaseinlaßstutzten 56 sind die obere Behälterschale 26 und die untere Behälterschale 28 beide mit halbzylindrischen Endteilen 68 und 70 versehen, deren konkave Flächen beide nach oben gerichtet sind und ineinander geschachtelt zusammen mit der nach oben gerichteten konkaven Fläche 66 der unteren Gehäuseschale 14 sind. Am Abgasauslaßstutzen 58 weisen die Behälterschalen 26 und 28 halbzylindrische Endteile 72 und 74 auf, deren konkave Flächen beide nach unten gerichtet sind und zusammen mit dem nach unten gerichteten konkaven Endteil 64 der oberen Gehäuseschale 12 zusammenpassen. Die zylindrische Form des Abgaseinlaßstutzens 56 wird also durch drei Schichten der haJbzylindrischen Endteile 68,70 und 66 der Schalen 26, 28 und 14 gebadet, deren konkave Flächen nach oben gerichtet sind und durch das einzige halbzylindrische Endteil 64 der Schale 12, dessen konkave Fläche nach unten gerichtet ist, während die zylindrische Form des Abgasauslaßstutzens 58 durch die drei halbzylindrischen EndteÜe 64, 72, 74 der Schalen 12, 26 und 28, deren konkave Flächen nach unten gerichtet sind, und das einzige gegenüberliegende halbzylindrische Endteil 66 der unteren Gehauseschale 14 gebildet wird, dessen konkave Fläche nach oben gerichtet ist

Durch diese Ausgestaltung wird innerhalb des Gehäuses 10 eine Verteilkammer 76 gebildet, die, wie die F i g. 5,6 und 7 zeigen, mit dem Abgaseinlaßstutzen 56 in Verbindung steht und zu dem der Raum 52 rings um die obere Behälterschale 26 gehört, in gleicher Weise ist eine Sammelkammer 78 im Gehäuse 10 gebildet, die mit dem Abgasauslaßstutzen 58 in Verbindung steht und zu der der Raum 56 rings um die untere Behälterschale 28 gehört.

Der katalytische Abgaskonverter enthält somit ein geneigtes Katalysatorbett, das gemäß F i g. 6 vom Abgaseinlaßstutzen 56 zum Abgasauslaßstutzen 58 nach oben geneigt verläuft, so daß in den Abgaskonverter eintretende Abgase nach unten aus der Verteilkammer 76 durch die Behälterschalen 26 und 28 und durch den katalytischen Werkstoff 48 hindurchtreten. Das geneigte Katalysatorbett hat ein verhältnismäßig großes

,₅ Volumen bei verhältnismäßig geringer Dicke, so daß ein katalytischer Abgaskonverter gebildet ist, der eine verhältnismäßig geringe Bauhöhe im Verhältnis zu seiner Länge hat, so daß eine wirksame Behandlung der Abgase gewährleistet ist und der katalytische Abgas-

konverter leicht an einer Stelle innerhalb der Abgasanlage am Fahrzeug befestigt werden kann, und zwar verhältnismäßig dicht neben der Brennkraftmaschine, so daß ein schnelles Aufwärmen des katalytischen Abgaskonverters gegenüber solchen gewährleistet ist,

die im Bereich des üblichen Schalldämpfers angeordnet sind. Das geneigte Katalysatorbett und der nach unten gerichtete Strom der Abgase sichern eine gleichmäßige Verteilung des Stromes der Abgase durch den Konverter, wobei eine Staubbildung sowie eine

Bewegung der Partikel des Katalysators auf ein Kleinstmaß beschränkt bleiben. Obwohl bei der bevorzugten Ausführungsform die Abgase in einem abwärts gerichteten Strom durch das Katalysatorbett geleitet werden, das vom Einlaß zum Auslaß geneigt ist,

könnte auch der Gasstrom in umgekehrter Richtung

erfolgen, wobei die Abgase nach oben gerichtet durch

das Katalysatorbett strömen, das nach unten geneigt

vom Einlaß zum Auslaß verläuft.

Wie die F i g. 5 bis 10 zeigen, sind die Gehäuseschalen 12 und 14 mit mehreren Einpressungen 80 gebildet, die gegen die benachbarten Behälterwände 26 bzw. 28 anliegen. In diesem Bereich sind Durchbrüche 82 in den Gehäuseschalen und fluchtende Durchbrüche 83 in den Behälterschalen gebildet, durch die Stützen 84 hindurchtreten, die sich durch den Behälter 24 und den Katalytischen Werkstoff 48 hindurch erstrecken. Die Stützen 84 tragen an ihren Enden Schultern 86, an denen sich die perforierten Wände 30 und 34 der Behälterschalen 26 und 28 abstützen. Die Durchbrüche 82 sind von ringförmigen Lippen 88 umgeben, die sich nach außen von den Gehäuseschalen 12 und 14 erstrecken. Diese Lippen 88 können bei der Bildung der Durchbrüche in den Schalen gebildet werden, so daß sich ein verhältnismäßig loser Sitz der Stützen 84 ergibt Die

Lippen 88 werden mit den Stützen 84 und Verstärkungsscheiben 90, die in die Auspressungen 80 eingesetzt werden, verschweißt und durch eine durchlaufende ringförmige Schweißnaht 94 (Fig.9) gesichert, die die einzelnen Teile miteinander verschweißt Die Verwen dung der Stützen 84 und der Verstärkungsscheiben 90 verstärkt das Gehäuse und den Behälter wesentlich, so daß ein Gebilde hoher Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Verformungen bei erhöhten Temperaturen und Drücken erreicht wird. Wie das Ausführungsbei-

spiel gemäß den Fig.2 und 3 zeigt können die mit Abgasdurchtrittsöffnungen versehenen Teile 30 und 34 der Behälterschalen 26 und 28 mit Verstärkungsrippen 96 versehen werden. Jedoch wurde festgestellt daß ein

Durchhängen des Behälters 24 bei hohen Temperaturen und damit eine Drosselung des Abgasstromes unter Fortlassen der Verrippung verringert werden kann, wenn die Zahl der Abgasdurchtrittsöffnungen 32' gemäß F i g. 5 erhöht wird.

Das Gehäuse 10 ist mit einer oberen Deckschale 98 oberhalb der oberen Gehäuseschale 12 versehen, zwischen denen eine Schicht 100 aus Wärmedämmstoff, beispielsweise keramischer Wolle, angeordnet ist, um den katalytischen Abgaskonverter gegen Wärmeverluste zu schützen und den unteren Teil des Fahrzeugs gegen die Hitze des Abgaskonverters abzuschirmen. In gleicher Weise kann neben der unteren Gehäuseschale 14 eine untere Deckschale 99 vorgesehen sein, und eine weitere Schicht 101 aus Wärmedämmstoff zwischen der unteren Gehäuseschale 14 und der unteren Deckschale 99 angeordnet werden, um auch an dieser Seite Warmeverluste des Abgaskonverters zu unterbinden. Die Deckschalen 98 und 99 sind zweckmäßig mit dem Gehäuse 10 über U-förmige Flansche 102 an der oberen Deckschale 98 verbunden, die um die Kanten der Flansche 20 und 22 des Gehäuses 10 gebogen sind, und durch einen Flansch 97 an der unteren Deckschale 99. Die obere Deckschale 98 kann zur Erhöhung der Steifigkeit mit Rippen 103 versehen sein.

Bei dem beschriebenen katalytischen Abgaskonverter haben die Gehäuseschalen 12 und 14 im wesentlichen gleiche Form, so daß je ;:wei Gehäuseschalen zu dem Gehäuse zusammengefügt werden können. Für den Zusammenbau der Gehäuseschale unwesentliche Unterschiede, beispielsweise Öffnungen, können durch nachgeschaltete Arbeitsgänge oder durch wahlweise in das gemeinsame Hauptwerkzeug eingiiederbare Einsätze berücksichtigt werden, so daß die Wirtschaftlichkeit und die Vorratshaltung vereinfacht werden. In gleicher Weise werden die Behälterschalen 26 und 28 mit gleichen Weikzeugen hergestellt, so daß auch diese Schalen bezüglich des Zusammenbaus untereinander austauschbar sind, indem sie hinsichtlich Abgaseinlaß und -auslaß um 180° gegeneinander gedreht werden. Falls gewünscht, kann vor dem Zusammenbau eine der Gehäuseschalen und die benachbarte Behälterschale sowie eine der Deckschalen mit Löchern 104, 105 und 107 in den Seitenwänden versehen werden (Fig. 12), durch die ein Prüfgerät nach dem Zusammenbau eingeführt werden kann, um die Temperatur des Katalysatorbettes oder seine Wirksamkeit zu überprüfen. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dies der einzige Unterschied zwischen den sonst gleich ausgebildeten Paaren von Schalen.

Die vier Schalen 12, 14 und 26, 28 werden dann zusammen mit den Stützen 84 zusammengesetzt und in eine Montageeinrichtung eingebracht, in der die Umfangsflansche 20, 22, 42 und 44 zur Anlage in die vierschichtige Anordnung gebracht werden, worauf durch eine einzige im wesentlichen durchgehende Umfangsschweißnaht 50 (F i g. 11) die innere und äußere Abdichtung vorgenommen wird.

Das Schweißen erfolgt zweckmäßig automatisch, wozu die Schalen in der Halterung gedreht werden und die Kanten an ihrem Umfang in dem Bereich einer senkrecht angeordneten Elektronenstrahl-Schweißmaschine bewegt werden, durch die eine im wesentlichen durchgehende Schweißnaht gebildet wird.

Die Verstärkungsscheiben 90 werden dann aufgebracht und mit den Stützen 84 und den Lippen 88 durch eine durchgehende Schweißnaht 94 verbunden, wozu ebenfalls eine Elektronenstrahl-Schweißmaschine zu

bevorzugen ist.

Die Abgasrohrc 60 und 62 werden dann in den Abgascinlaßstutzen 56 bzw. den Abgasauslaßstutzen 58 eingesetzt und durch eine durchgehende Umfangsschweißnaht 106 (F i g. 4) befestigt.

Schließlich wird der katalytische Werkstoff 48 in den Raum 46 des Behälters 24 durch ein Fülloch 108 (F i g. 6 und 12) eingefüllt, in das eine Gewindebüchse 109 eingeschweißt ist. Der katalytische Abgaskonverter wird während des Füllens mit dem katalytischen Werkstoff zweckmäßig gerüttelt, um eine dichte Packung des katalytischen Werkstoffes zu erzielen. Es wird dann ein Verschlußstopfen 110 in die Büchse 109 eingeschraubt. Die Anordnung der Füllöffnung am Boden des Abgaskonverters ermöglicht den Ersatz des katalytischen Werkstoffs bei am Fahrzeug montiertem Abgaskonverter.

Die Schichten 100 und 101 aus Wärmedämmstoff werden dann oberhalb und unterhalb des Gehäuses 10 durch die Deckschalen 98 und 99 festgehalten, wozu der Umfangsflansch 102 um die Umfangskante im Bereich der Schweißnaht 50 gebogen wird sowie der Flansch 97 der unteren Deckschalte 99 umgebogen wird.

Die Verwendung im wesentlichen gleicher Teile und die Art ihrer Verbindung ergibt ein abgedichtetes Gebilde, das einfach und billig herzustellen und zusammenzubauen ist.

Während des Betriebes treten die Brennkraftmaschinenabgase aus dem Abgasrohr 60 durch den Abgassinlaßstutzen 56 in die Verteilkammer 76 und umspulen die obere Schale 26 des Behälters 24 und strömen sodann durch die Abgasdurchtrittsöffnungen 32 im oberen Teil 30 des Behälters 24. Sie treten danach durch den katalytischen Werkstoff 48, in dem die Oxidation und/oder Reduktion stattfindet. Die behandelten Gase treten durch die Abgasdurchtrittsöffnungen 36 in dem Wandteil 34 der unteren Behälterschale 28 aus und werden in der Sammelkammer 78 gesammelt, um dann durch den Abgasauslaßstutzen 58 und das Abgasrohr 62 über ein Auspuffrohr der Abgasanlage ins Freie auszutreten.

Bei den erhöhten Betriebstemperaturen des Abgaskonverters, die bis zu 880° C betragen können, wird der Werkstoff, aus dem der Abgaskonverter gebildet ist, notwendigerweise bei bereits geringerer Belastung verformbar als bei Normaltemperatur. Daher haben das Gehäuse und der Behälter die Neigung, unter der Wirkung des Gasdruckes in dem Abgaskonverter, der sich aus dem gedrosselten Durchstrom durch das Katalysatorbett ergibt, nach außen auszubiegen. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung vermeidet dieses Problem durch die Anordnung der Einpressungen 80 in dem Gehäuse 10, die gegen den Behälter 24 anliegen, und die sich durch den Behälter hindurch erstreckenden Stützen 84, die mit den Gehäuseschalen 12 und verbunden sind. Diese Stützen halten einen vorgegebenen Abstand zwischen den Behälterschalen aufrecht und bewirken die Anlage der Gehäuseschalen gegen die Behälterschalen, so daß ein starres Gebilde entsteht, das dem Behälter 24 eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Verformungen verleiht Darüber hinaus ergibt die Befestigung der Stützen am Gehäuse mittels der Verstärkungsscheiben Stellen in den Gehäuseschalen, die in Auswärtsrichtung verhältnismäßig unbeweglich sind und damit eine Verstärkung darstellen, die die zum Verformen des Gehäuses notwendige Beanspruchung wesentlich erhöht

Die katalytische Reaktion, die in dem Katalysatorbett

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stattfindet, ist exothermisch, so dall die Temperatur des Katalysatorbettes und der behandelten Abgase erhöht wird. Da diese erhitzten Abgase in der Sammelkammer 78 die untere Schale 28 des Behälters 24 umspülen, wird die Temperatur des Katalysatorbettes aufrechterhalten und die Temperatur rings um das Abgaskonvertergehäuse vergleichmäßigt, wodurch Wärmespannungen verringert werden.

Typische Katalysatoren, die in kaüilytischen Abgaskonvertern für Brennkraftmaschinenabgase verwendet werden, werden im allgemeinen erst wirksam, wenn sie eine Temperatur von etwa 120°C angenommen haben, so daß eine Zeitverzögerung zwischen dem Austritt der Abgase aus der Brennkraftmaschine beim Anlassen bis zum Beginn der katalytischen Umwandlung der Abgase eintritt, die durch das notwendige Aufheizen des

ίο

katalytischen Werkstoffs durch die Abgase bestimmt wird. Da, wie bereits erwähnt, die erfindungsgemäße Bauweise das Aufrechterhalten der Temperatur des Katalysatorbettes unterstützt und die austretenden Abgase /um Aufheizen der zuströmenden Abgase durch Wärmeleitung über die Flansche 42 und 44 des Behälters 24 beitragen, ergibt sich ein baldiges Aufheizen des katalytischen Werkstoffs auf die notwendige Betriebstemperatur, wodurch die Arbeitsweise des katalytischen Abgaskonverters verbessert ist.

Die Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 3 ähnelt der bevorzugten Ausführungsform gemäß den F i g. 4 bis 12, jedoch sind dort die oberen und unteren Deckschalen zur Halterung einer Schicht aus Wärmedämmstoff fortgelassen und in den Behalterschalen Verstärkungsrippen % gebildet.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Katalytischer Abgaskonverter für Brennkraftmaschinen, bei dem die Abgase durch ein in einem Behälter innerhalb des Gehäuses angeordnetes Katalysatorbett treten, und das Gehäuse aus einer oberen und einer unteren Schale mit sich zu Einlaß- und Auslaßstutzen ergänzenden halbzylindrischen Endteilen besteht und den Behälter umschließt, und der Behälter aus zwei aufeinanderliegender!, mit Abgasdurchtrittsöffnungen versehenen Schalen besteht und Umfangsflansche der Behälterschalen und der Gehäuseschalen aufeinanderliegend abgedichtet verbanden sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) die beiden Gehäuseschalen (12, 14} haben die gleiche Form;

b) der Behälter (24) für das Katalysatorbett besteht aus nur zwei Schalen (26,28) und hat am einen Ende ein nach oben offenes konkaves Endstück (68), das sich zur Bildung eines dichten Abschlusses über eine beträchtliche axiale Länge über das halbzylindrische Endteil (66) der unteren Gehäuseschale (14) an diesem anliegend erstreckt und zusammen mit o?m Endteil (64) der oberen Gehäuseschale (12) einen Einlaßstutzen (56) für das Abgas zur Aufnahme eines zylindrischen Leitungsteils der Abgasanlage bildet, um dieses unmittelbar mit der oberen Gehäuseschale und dem Behälter zu verbinden, während der Behälter am anderen Ende ein nach unten offenes konkaves Endteil (74) hat, das sich zur Bildung eines dichten Abschlusses über eine beträchtliche axiale Länge über das halbzylindrische Endteil (64) der oberen Gehäuseschale (12) an diesem anliegend erstreckt und zusammen mit dem halbzylindrischen Endteil (66) der unteren Gehäuseschale (14) einen zylindrischen Auslaßstutzen (58) zur Aufnahme eines weiteren zylindrischen Leitungsteils der Abgasanlage bildet, um dieses unmittelbar mit der unteren Gehäuseschale und dem Behälter zu verbinden;

c) die beiden Behälterschalen haben die gleiche Form und sind hinsichtlich Abgaseinlaß und -auslaßum 180° gegeneinander gedreht.

2. Katalytischer Abgaskonverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Behälterschale (28) sich von ihrem ausgebauchten Teil zu einem nach oben offenen konkaven Endteil (70) fortsetzt, das zwischen das halbzylindrische Endteil (66) der unteren Gehäuseschale (14) und ein nach oben offenes konkaves Endteil (68) der oberen Behälterschale (26) greift, und daß die obere Behälterschale (26) sich von ihrem ausgebauchten Teil zu einem nach unten offenen Endteil (72) fortsetzt, das zwischen das halbzylindrische Endteil (64) der oberen Gehäuseschale (12) und ein nach unten offenes konkaves Endteil (74) der unteren Behälterschale (28) greift.

3. Katalytischer Abgaskonverter nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß Stützen (84) im wesentlichen senkrecht zwischen den Behälterschalen (26, 28) angeordnet sind und diese in einem vorgegebenen Abstand voneinander halten und an ihren Enden an den Gehäuseschalen (12, 14) festgelegt sind.

4. Katalytischer Abgaskonverter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (84) mit ihren Enden durch fluchtende Durchbrüche (82, 83) in den Behälterschalen (26, 28) und den Gehäuseschalen (12, 14) treten und mit Schultern (86) versehen sind, gegen die die inneren Flächen der Behälterschalen (26, 28) anliegen und an den Durchbrüchen in den Gehäuseschalen nach außen gerichtete Lippen (88) gebildet sind, die mit auf die Enden der Stützen aufgesetzten Verstärkungsscheiben (90) durch eine durchgehende Schweißnaht (94) verbunden sind.

5. Katalytischer Abgaskonverter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der oberen Gehäuseschale (12) eine obere Deckschale (98) mit einem Umfangsflansch (102) vorgesehen ist, die über die abgedichteten Umfangsflansche der Gehäuse- und Behälterschalen gebogen ist und zwischen der oberen Deckschale und der oberen Gehäuseschale eine Schicht (100) aus Wärmedämmstoff vorgesehen ist.

6. Katalytischer Abgaskonverter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der unteren Gehäuseschale (14) eine untere Deckschale (99) befestigt ist und zwischen dieser und der unteren Gehäuseschale eine Schicht (101) aus Wärmedämmstoff vorgesehen ist.