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Katalysatortopf für Abgasleitungen Die Erfindung betrifft einen KatAalysatortopf
für Abgasleitungen, in dem ein Kathalysatorkörper bezogen auf die Strömungsrichtung
des Abgases beidseitig durch Anschläge gehalten ist.
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Neuzeitliche Bestimmungen fordern, daß Abgase in einer
Form
ins Freie gelangen, in der sie verglichen mit den bisherigen Verhältnissen nur noch
einen verschwindend geringen Teil schädlicher bzw. giftiger Bestandteile enthalten.
Dies gilt neben Industrieabgasen insbesondere auch für die Auspuffgase von Kraftfahrzeugen,
deren wesentliche schädliche Bestandteile das bekanntermaßen giftige Kohlenmonoxid,
ebenfalls giftige Kohlenwasserstoffe sowie Stickstoffoxid sind, welchletzteres sich
bei Berührung mit dem Sauerstoff der Buft sofort zu dem giftigen Stickstoffdioxid
umwandelt.
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Die schädlichen Bestandteile von Kraftfahrzeugabgasen versucht man,
mit sog. Nachverbrennungsanlagen zu beseitigen. Diese können aus im Abgasweg eingebauten
Kathalysatoren bestehen, welche dafür sorgen, daß Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid
und Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert und Stickstoffoxid zusammen
mit Kohlenmonoxid zu Stickstoff und Kohlendioxid reduziert werden. Ein typischer
Kathalysator für solche Fälle besteht aus einem Wabenkörpermonolith aus gesintertem
Aluminiumoxid, dessen sehr große Oberfläche mit niedergeschlagenem Platin bedeckt
ist.
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Erhebliche Schwierigkeiten bereitet jedoch der Einbau eines derartigen
Katalysatorkörpers in die Abgas-bzw. Auspuffleitung derart, daß die normalerweise
mögliche Lebensdauer bzw. Arbeitsfähigkeit des Katgalysatorkörpers ausnutzbar ist.
Dabei wirkt sich hindernd
insbesondere der Umstand aus, daß Katialysatorkörper
und Kathalysatortopf bei Erwärmung unterschiedliche Ausdehnungskoeffitienten haben,
wodurch die in Strömungsrichtung des Abgases gegebene Halterung des Kathalysatorkörpers
beeinträchtigt wird, insbesondere in dem Sinne, daß der KaXhalysatorkörper als stoßempfindliches
Teil in dieser Richtung Spiel bekommt und daraufhin mit den in Strömungsrichtung
des Abgases hinten liegenden Anschlägen arbeitet, dort beschädigt wird und somit
langsam in Strömungsrichtung des Abgases zusammenschrumpft bzw. wandert. Dies wirkt
sich insbesondere bei Abgasanlagen für Kraftfahrzeuge ungünstig aus, da dort die
Abgase mit pulsierendem Druck anfallen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Kathalysatortopf bzw. eine
Kathalysatorkammer anzugeben, die sicherstellt, daß der Kattalysatorkörper stets
spielfrei in Strömungsrichtung des Abgases festgelegt ist.
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Dies soll ausgehend von bekannten Ausbildungen von Katialysatortöpfen
bzw. -kammern durch einfach vorzunehmende und billige Maßnahmen in einer Weise erreicht
werden, die es erlaubt, die Konstruktionsänderungen in einer nach außen hin kaum
spürbare Rücksichten erfordernden Weise durchzuführen. Ein wichtiges Ziel der Erfindung
soll außerdem darin liegen, zum Dehnungsausgleich bewegbare Teile möglichst außerhalb
des temperatur- und korrosionsbeanspruchten Bereiches der Abgase zu halten.
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Ausgehend von einem Katgålysatortopf der eingangs beschriebenen Art
ist diese Aufgabe erfindungsgemäß nach einem Prinzip dadurch gelöst, daß die Anschläge
wenigstens einer Seite mit dem einen Ende mindestens eines Dichtelementes aus elastischem
und gegen die auftretenden Korrosions- und Temperaturbeanspruchungen beständigen
Material unmittelbar oder mittelbar verbunden sind, daß das andere Ende des Dichtelementes
axial unverschiebbar mit dem Katalysatortopf verbunden ist und daß die mit dem Dichtelement
verbundenen Anschläge ständig federnd gegen den Katfialysatorkörper vorgespannt
sind.
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Diese Maßnahmen haben die Wirkung, daß die Anschläge trotz gasdicht
bleibendem KatEalysatortopf stets derart gegeneinander verspannbar sind, daß der
Kat»alysatorkörper immer spielfrei zwischen ihnen sitzt, wobei die Möglichkeit gegeben
ist, teilweise zusätzlich erforderliche Anfederungselemente auf der gasabgewandten
Seite des Dichtelementes anzuordnen, so daß diese den Korrosions- und Temperatureinflüssen
des Gases entzogen sind.
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Die Verwirklichung dieses erfindungsgemäßen Lösungsprinzips kann auf
folgenden, voneinander abweichenden Wegen erfolgen: Einmal kann vorgesehen sein,
daß der Topf im Bereich
zwischen den Verbindungen der Anschläge
mit ihm quer zur Strömungsrichtung des Abgases geteilt ist und die beiden Teile
gegeneinander bewegbar sowie durch einen innen oder außen vom Gasdruck beaufschlagten
Balg gasdicht miteinander verbunden sind und daß die Teile durch eine auf der gasabgewandten
Seite des Balges angeordnete, diese Teile und damit die beiderseitigen Anschläge
gegebenenfalls gegen die unter dem Gasdruck som Balg ausgeübte Axialkraft aufeinander
zu bewegende Feder miteinander verbunden sind.
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Zum anderen kann es zweckmäßig sein, daß die Anschläge durch Öffnungen
des Topfes in Strömungsrichtung des Abgases verschiebbar nach außen geführt und
dort mit dem Ende eines Balges verbunden sind, daß von den äußeren Enden der AnsChläge
ein'weiterer Balg ausgeht und daß die nicht mit den Anschlägen verbundenen Balgenden
axial auf je einer Seite der Öffnungen gasdicht mit dem Topf verbunden sind.
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-Hierbei können die Anschläge mit einem Balg zwischen dessen beiderseits
der Öffnungen am Topf befestigten Enden verbunden sein, es kann dabei der Balg von
innen durch den Gasdruck beaufschlagt sein und es kann sich der Durchschnittsquerschnitt
des Balges in Axialrichtung und entgegengesetzt der Belastungsrichtung der Anschläge
konisch erweitern. Dies hat zur Folge, daß die' lmme der ga8druckbed$ngten AxialkrWfte,
die der
Balg auf die Anschläge ausübt, diese stets in Anlage an
den Katalysatorkörper hält.
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Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die Anschläge außerhalb des
Topfes in einen diesen umgebenden Ring uebergehen, mit dem die innen durch den Gasdruck
beaufschlagten Bälge gasdicht verbunden sind, daß die Bälge sich ausgehend vom Ring
in entgegengesetzte Axialrichtung erstrecken und daß der Durchschnittsquerschnitt
des Balges auf der dem Katsalysatorkörper abgewandten Seite der Anschläge größer
als der des anderen Balges ist. Durch die Differenz zwischen Durchschnittsquerschnitt
bzw. wirksamem Querschnitt der Bälge entsteht so eine in Radialrichtung sich erstreckende
und in Axialrichtung wirksame Kolbenfläche, die die beweglichen Anschläge unter
dem Gasdruck in Anlage an den Katialysatorkörper hält.
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Auch ist es möglich, daß die Anschläge außerhalb des Topfes in einen
diesen umgebenden Ring übergehen, daß die Bälge konzentrisch ineinander angeordnet
sowie mit einem Ende gasdicht mit dem Ring verbunden sind und daß der äußere Balg
außen und der innere Balg innen vom Gasdruck beaufschlagt ist. In diesem Fall wird
der Umstand ausgenutzt, daß sich zwischen den beiden Bälgen durch den Ring eine
Kolbenfläche zur Vorspannung der bewegbaren Anschläge gegen den KatXalysatorkörper
bildet.
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Zum Vor- und Nachstehenden ist grundsätzlich zu sagen, daß es bei
der Anwendung von Bälgen darauf ankommt, ob ihr Durchschnittsquerschnitt bzw. ihr
wirksamer Querschnitt mit den sie abstützenden bzw. mit den mit ihnen verbundenen
Teilen übereinstimmt oder nicht. Ist der Durchschnittsquerschnitt der Bälge kleiner
als der der sie abstützenden Teile, so trachten die Bälge, diese Teile bei höherem
Innendruck aufeinander zu zu bewegen. Ist der I)urchschnittsquerschnitt der Bälge
größer als der der sie abstützenden Teile, so trachten die Bälge, unter Innendruck
die Teile auseinander zu bewegen. Bei Außendruckbelastung der Bälge kehren sich
die Verhältnisse um, Nach dem im vorletzten Absatz angesprochenen Lösungsweg ist
es auch möglich, daß die Anschläge mit einem Balg zwischen dessen beiderseits der
Öffnungen am Topf befestigten Enden verbunden sind, daß der Balg von außen durch
den Gasdruck beaufschlagt ist und daß die Anschläge durch eine auf der gasabgewandten
Seite des Balges angeordnete, gegen die unter dem Gasdruck gegebenenfalls vom Balg
ausgeübte Axialkraft wirkende Feder in Anlage an den Katdalysatorkörper gehalten
sind.
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Nach einem dritten Lösungsweg kann es besonders vorteilhaft sein,
daß zwei konzentrisch ineinander angeordnete Bälge an ihren Enden gasdicht zu einem
Doppelbalg
miteinander verbunden sind und daß der von den Bälgen
eingeschlossene Hohlraum mit einem gasförmigen oder flüssigen Medium gefüllt ist.
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In diesem Falle kann der Topf im Bereich zwischen den Anschlägen quer
zur Strömungsrichtung des Abgases geteilt sein und die beiden Teile können gegeneinander
bewegbar sowie durch den Doppelbalg gasdicht miteinander verbunden sein, und es
kann der Doppelbalg von außen durch den Gasdruck beaufschlagt sein. Durch diese
Anordnung ist einmal wieder die gasdichte Verbindung der beiden Teile des Kattalysatortopfes
gewährleistet, zum anderen läßt sich jedoch durch die wärmebedingte Ausdehnung des
gasförmigen oder flUssigen Mediums im Raum zwischen den beiden Bälgen eine Axialkraft
erzeugen, die größer als die Axialkraft ist, die der außen gasdruckbeaufschlagte
Doppelbalg auf die beiden Teile ausübt, indem er diese voneinander fort zu bewegen
sucht, so daß im Endeffekt die Teile aufeinander zu bewegt werden und der Katralysatorkörper
spielfrei zwischen den Anschlägen gehalten ist.
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Noch eleganter kann es jedoch sein, den Doppelbalg innerhalb des geschlossenen
Topfes anzuordnen und dabei vorzusehen, daß der Doppelbalg an seinem einen Ende
die Anschläge trägt, während sein anderes Ende am Topf festgelegt ist. Hier geht
die Wirkung dahin,
daß der Doppelbalg durch seine Gasdruckbeaufschlagung
innen und außen zwar im Resultat sich zusammenzuziehen sucht, da der außen druckbeanspruchte
Balg einen größeren Durchschnittsquerschnitt hat als der innen gasdruckbeaufschlagte
Balg, dem wirkt jedoch die durch Temperaturerhöhung infolge der Abgastemperatur
bedingte Ausdehnung des Mediums im Raum zwischen den Bälgen entgegen, so daß schließlich
die Anschläge in gasdruck- und temperaturabhängiger Weise mehr oder weniger stark
gegen den Kattalysatorkörper gespannt werden.
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In allen Fällen können die Anschläge aus sich in Strömungsrichtung
des Gases erstreckenden, in Radialrichtung elastisch nachgiebigen Fingern bestehen.
Dies bewirkt bei der normalerweise zu erwartenden geringen radialen Wärmedehnung
des Katgalysatorkörpers im Vergleich zum Kathalysatortopf, daß die Stützflächen
der Anschläge am Kattalysatorkörper keine radiale Verschiebung erfahren und somit
dort auch keinen Verschleiß verursachen können.
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Nach einem weiteren Lösungsweg kann der Topf im Bereich zwischen den
Verbindungen der Anschläge mit ihm quer zur Strömungsrichtung des Abgases geteilt
sein und es können die beiden Teile gegeneinander bewegbar durch das Dichtelement
miteinander verbunden sein, ferner können die Teile durch ein sie umgebendes Gehäuse
miteinander
verbunden sein und es können die Anschläge aus sich in Strömungsrichtung des Gases
erstreckenden, gegen den zugeordneten Teil des Topfes abgestützten, in Radialrichtung
elastisch nachgiebigen Fingern bestehen.
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Hierbei wird grundsätzlich die Vorspannung dadurch erzielt, daß das
Gehäuse bei verhältnismäßig geringer Erwärmung die beiden Teile trotz gewisser axialer,
wärmebedingter Ausdehnung zusammenhält, daß aber die wegen ihrer radial weiteren
Innenlage höher erwärmten Finger infolge ihrer entsprechenden Axialdehnung im Endeffekt
eine Verspannung des Kattalysatorkörper8 in Abgasrichtung bewirken.
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Im genannten Falle kann das Dichtelement ein Balg sein. Es ist jedoch
auch möglich, das Dichtelement als eine sich zwischen den Teilen des Topfes im wesentlichen
radial erstreckende Wand aus elastischem Material auszubilden.
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Nach einem grundsätzlich anderen Lösungsprinzip ist die erfindungsgemäße
Aufgabe dadurch bewältigt, daß die Anschläge wenigstens einer Seite über eine vorgespannte
Bimetallfeder gegen den Topf abgestützt sind derart, daß die Feder bei Erwärmung
die Vorspannung erhöht,
Für alle vorgenannten Fälle kann vorgesehen
sein, daß der Katdalysatorkörper über Keramikwolle od. dgl. radial gegen den Topf
abgestützt ist und daß diese axial beidseitig durch einen Faltenbalg begrenzt ist,
der radial einerseits am Katgalysatorkörper, andererseits am Topf anliegt. Dadurch
ist einmal eine gewisse Wärmedämmung erzielt, zum anderen ist insbesondere im Hinblick
auf pulsierende Abgase durch die Faltenbälge sichergestellt, daß sich die Pulsationsschwankungen
praktisch kaum auf die Keramikwolle auswirken können, Schließlich ist es für Abgase
mit pulsierendem Druck sehr zweckmäßig, die Eigenfrequenz des durch Bälge, Federelemente
oder zwischen den Bälgen eingeschlossenem Medium gebildeten Systems außerhalb der
Pulsationsfrequenz des Abgases zu legen, damit sich diese8 System nicht aufschaukeln
kann, Für alle geschilderten Ausführungsformen ist es selbstverständlich, daß die
Dimensionierung der Bälge, Federn, Dichtelemente und des gegebenenfalls zwischen
zwei Bälgen eingeschlossenen Mediums derart erfolgt, daß die erforderliche Resultierende
der Axialkräfte erreicht wird.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungubeispielen näher
erläutert, die auf der Zeichnung
stark vereinfacht dargestellt
sind. Dabei sind noch nicht geschilderte Merkmale erfindungswesentlich. In der Zeichnung
zeigen: Fig. 1 einen Kattalysatortopf herkömmlicher Bauart in axialem Schnitt; Fig.
2 bis 4 drei grundsätzliche Lösungswege nach einem Erfindungsprinzip; Fig. 5 bis
16 weitere Ausführungsformen nach den grundsätzlichen Lösungswegen gemäß Fig. 2
bis 4; Fig. 17 und 18 einen weiteren grundsätzlichen Lösungsweg nach der Erfindung
und Fig. 19 ein andersartiges, erfindungsgemäßes Lösungsprinzip.
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In Fig. 1 ist in axialem Schnitt beispielhalber ein Kattalysatortopf
1 dargestellt, dem das Abgas bei 2 zuströmt und den das Abgas bei 3 wieder verläßt.
Zur Nachverbrennung schädlicher Bestandteile des Abgases, d. h. zur Unschädlichmachung
durch Oxidation oder Reduktion dieser Bestandteile, ist im Katdalysatortopf 1 ein
Katgalysatorkörper 4 angeordnet, der beispielhalber ein Wabenkörper aus Aluminiumoxid
sein kann, dessen für das Gas erreichbare Oberfläche mit Platin beschichtet ist,
Der Katalysatorkörper 4 ist im Kathalysatortopf 1 durch Anschläge 5 und 6 in Axialrichtung,
d.
h. in Strömungsrichtung des Gases, fixiert.
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Durch das Abgas und durch dessen Katalyse erfahren der Kattalysatortopf
1 und der KatEalysatorkörper 4 eine Erwärmung, die jedoch bedingt durch die unterschiedlichen
Materialien dieser beiden Teile zu ebenfalls unterschiedlichen Wärmedehnungen führen,
was zur Folge haben kann, daß der Katalysatorkörper 4 zwischen den Anschlägen 5
und 6 Spiel bekommt, sei es dadurch, daß sich der Kathalysatortopf stärker in Axialrichtung
ausdehnt, sei es dadurch, daß die axiale Ausdehnung des Kattalysatorkörpers stärker
ist, dieser örtlich zwischen den Anschlägen 5 und 6 zusammengedrückt wird, aber
dann bei Beginn des Arbeitsprozesses und noch verhältnismäßigv kaltem Abgas zwischen
den Anschlägen Spiel hat, Diesem ¢bestand kann erfindungsgemäß auf mehrerlei Weise
begegnet werden, wie dies anhand der Fig. 2 bis 19 nachfolgend erläutert wird.
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Gemäß Fig. 2 ist der Kattalysatortopf 1 in zwei Teile 7 und 8 zwischen
den Anschlägen 5 und 6 aufgeteilt derart, daß sich die beiden Teile 7 und 8 axial
gegeneinander verschieben lassen. Die beiden Teile 7 und 8 sind durch einen Balg
9 gasdicht miteinander verbunden. Dabei dient eine Zugfeder 10 dazu, die mit den
beiden Teilen 7 und 8 des Katalysatortopfes verbunden
ist, eine
Axialkraft zu erzeugen, die die Anschläge 6 ständig in Anlage an den Kattalysatorkörper
4 hält, so daß dieser stets spielfrei im Katalysatortopf aufgenommen ist.
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Gemäß Fig. 3 sind die Anschläge 6 durch Öffnungen 11 aus dem Kattalysatortopf
1 geführt und dort mit einem Balg 12 zwischen dessen Enden verbunden, der seinerseits
mit seinen Enden in Axialrichtung jeweils jenseits der Öffnungen 11 gasdicht mit
dem Kattalysatortopf 1 verbunden ist. Der Balg 12 ist konisch ausgebildet derart,
daß sein Durchschnittsquerschnitt jenseits der dem Kattalysatorkörper 4 zugewandten
Seiten der Anschläge 11 größer ist als diesseits. Da sich der innen vom Gasdruck
beaufschlagte Balg entsprechend seiner Querschnittserweiterung zu längen versucht,
führt diese Anordnung dazu, daß die die Längung bedingende Kraft des Balges bezogen
auf Fig. 3 rechts von den Anschlägen 6 größer ist als links von den Anschlägen 6,
so daß im Resultat die Anschläge 6 proportional zum Gasdruck federnd an den Kathalxsatorkörper
4 angedrückt werden und diesen in Axialrichtung festhalten.
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Gemäß Fig. 4 ist im geschlossenen Katiialysatortopf 1 zwischen den
Anschlägen 6 und dem Katllalysatortopf ein Doppelbalg 13 koaxial zum KatAalysatortopf
angeordnet, der sowohl innen als auch außen vom Gasdruck
beaufschlagt
ist. Da der Durchschnittsquerschnitt des äußeren dieser beiden Bälge größer ist
als der Durchschnittsquerschnitt des inneren, trachtet der Doppelbalg insgesamt
unter dem Gasdruck, sich zusammenzuziehen. Da aber die beiden den Doppelbalg 13
bildenden Bälge dicht miteinander verbunden sind und in dem von ihnen gebildeten
Hohlraum ein gasförmiges oder flüssiges Medium eingeschlossen ist, das sich unter
der abgasbedingten Wärme ausdehnt, läßt sich auf die Anschläge 6 eine gasdruck-
und temperaturabhängige Kraft derart ausüben, daß der Katalysatorkörper 4 stets
in Axialrichtung zwischen den Anschlägen 5 und 6 verspannt bleibt.
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Die Fig. 5 bis 8 und 13 zeigen Varianten zum Lösungsprinzip gemäß
Fig. 2. Danach ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 der Balg 14 von außen durch
den Gasdruck belastet. Um die Anschläge 5 und 6 in Richtung auf den Katalysatorkörper
4 gegeneinander zu verspannen, dient eine Druckfeder 15 derart, daß sie die beiden
Teile 7 und 8 des Katalysatortopfes aufeinander zu zu bewegen sucht, wobei die Stärke
der Druckfeder 15 derart bemessen ist, daß die von ihr ausgeübte Axialkraft immer
größer ist als die Axialkraft, die der Balg 14 einschließlich der an ihn angeschlossenen,
radialen Flanschteile erzeugt.
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Gemäß Fig. 6 besteht der Katalysatortopf aus zwei Teilen 7 und 8,
die durch einen außen vom Gasdruck belasteten
Balg 16 gasdicht
miteinander verbunden sind.
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Hier ist die Anordnung jedoch so getroffen, daß eine Zugfeder 17 vorgesehen
ist, um in Gegenwirkung zu der durch den Balg 16 und die radial an angrenzenden
Planschteile ausgeübten Axialkraft die Anschläge 6 in Anlage an den Katalysatorkörper
4 zu halten.
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Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform bei zweiteiligem Katalysatortopf,
bei der der Balg 18 innen druckbelastet ist und bei der dementsprechend die gasdruckbedingte
Axialkraft auf die angrenzenden Flanschteile danach trachtet, die Anschläge 5 und
6 voneinander fort zu bewegen. Sur Kompensation ist auf der gasabgewandten Seite
des Balges 18 eine Druckfeder 19 vorgesehen, die die genannte Axialkraft kompensiert
und darüber hinaus soviel stärker ist, daß die Teile 7 und 8 des Katalysatortopfes,
die die Anschläge 5 und 6 tragen, ständig aufeinander zu gehalten oind und dementsprechend
der Katalysatorkörper 4 zwischen den Anschlägen 5 und 6 ständig eingespannt bleibt.
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Bei Fig. 8 ist bei zweiteiligem Katalysatortopf von innen gasdruckbelastetem
Balg 20 eine Zugfeder 21 vorgesehen, die in Gegenwirkung zu der von den an den Balg
20 angrenzenden, radialen Flanschteilen ausgeübten Axialkraft die Teile 7 und 8
aufeinander zu verspannt und dadurch die Anschläge 6 in Anlage an den Katalysatorkörper
4 hält.
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Entsprechend sind gemäß Fig. 13 die Teile 7, 8 des Katalysatortopfes
durch einen Balg 20 miteinander verbunden, wobei eine Druckfeder 31, die über ein
Gehäuse 32 gegen das Teil 7 abgestützt ist, dafür sorgt, daß die Anschläge 6 gegen
den Katalysatorkörper 4 vorgespannt werden.
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Die Fig. 9 bis 11 und 14, 15 zeigen weitere AusfUhrungsformen zum
Lösungsweg gemäß Fig, 3.
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Bei Fig. 9 ist bei einteiligem Katalysatortopf 1 vorgesehen, daß die
Anschläge 6 wieder durch Öffnungen 11 des Katalysatortopfes nach außen geführt sind,
dort aber derart von außen mit einem Balg 22 zwischen dessen Enden verbunden sind,
daß die Balghälften 23 und 24 von außen durch den Gasdruck beaufschlagbar sind.
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Andererseits sind die Enden des Balges 22 wieder je auf einer Seite
der Öffnungen 11 gasdicht mit dem Katalysatortopf 1 verbunden. Hier sorgt eine auf
der gasabgewandten Seite der Balghälfte 24 angeordnete Druckfeder 25 dafür, daß
die Anschläge 6 den Katalysatorkörper 4 festhalten.
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Nach Fig, 10 sind ähnlich Fig. 3 die radial durch Öffnungen 11 nach
außen geführten Anschläge zwischen zwei Bälgen 26 und 27 befestigt, wobei der Balg
27 im Durchschnittsquerschnitt größer als der Balg 26 ist. Dadurch entsteht zwischen
den beiden Bälgen 26 und 27 eine Ringfläche 33, auf der der Gasdruck ansteht
derart,
daß die Anschläge 6 in Richtung auf den Katalysatorkörper 4 gedrückt werden.
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Bei Fig. 11 sind die Anschläge 6 mit dem einen Ende zweier koaxial
ineinander angeordneter Bälge 28 und 29 verbunden, wobei der innere Balg innen druckbeaufschlagt
und der äußere Balg außen druckbeaufschlagt ist, Dadurch, daß der äußere Balg 29
einen größeren Durchschnittsquerschnitt als der innere Balg 28 hat, entsteht eine
Ringfläche 34, über deren Gasdruckbelastung die Anschläge 6. wieder an den Katalysatorkörper
4 gedrückt werden.
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Die Ausführungsformen gemäß Fig. 14 und 15 verfolgen das Prinzip gemäß
Fig. 3 dadurch in anderer Weise, daß die Anschläge 35 nicht radial, sondern axial
aus dem Katalysatortopf 1 über Öffnungen 36 nach außen geführt sind und dort in
ein Verbindungsstück 37 übergehen, auf dessen beiden Seiten je ein Balg 38 und 39
befestigt ist, deren andere Enden jeweils auf einer Seite der Öffnungen 36 gas dicht
mit dem Katalysatortopf 1 verbunden sind. über ein Flanschteil 40 greift außerdem
von außen an dem Verbindungsstück 37 eine Druckfeder 41 an, die andererseits am
Rohr 42 abgestützt ist, in das der Katalysatortopf 1 übergeht.
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Die Druckfeder hält hier die Anschläge gegen den Katalysatorkörper
4,
Fig. 14 zeigt auch, daß die Anschläge 35 über sich axial erstreckende
Finger 43 am Katalysatorkörper 4 anliegen, wobei die Finger 43 in Radialrichtung
des Katalysatortopfes 1 elastisch verbiegbar sind. Diese Maßnahme begegnet dem Umstand,
daß sich normalerweise das Material des Katalysatortopfes und seiner Teile unter
Erwärmung stärker axial und radial ausdehnen wird, als dies der Katalysatorkörper
4 tut. Dies würde bei Wärmeschwankungen zur Folge haben, daß die Anschläge am Katalysatorkörper
in Radialrichtung arbeiten und sich dort in ihn eingraben. Dies geschieht jedoch
nicht bei Verwendung der in Fig. 14 dargestellten Finger 43, da diese in Radialrichtung
an ihrem Haltering 44 verschwenkbar sind und somit trotz Durchmesseränderungen des
Halteringes 44 an ein und derselben Stelle des Katalysatorkörpers 4 angreifen können.
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Die Verwendung solcher Finger 43 ist grundsätzlich bei allen bereits
besprochenen und noch zu besprechenden Ausführungsformen möglich und dort nicht
noch einmal beschrieben, wenn sie auch dargestellt ist.
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Letzteres gilt auch für eine weitere anhand der Fig. 14 ersichtliche
Maßnahme. Dort ist zwischen Katalysatorkörper 4 und Katalysatortopf 1 eine Schicht
aus Keramikwolle 45 angeordnet, die vor allem der Wärmedämmung dienen soll, Diese
Schicht 45 aus Keramikwolle
ist auf beiden Seiten durch einen Faltenbalg
46 begrenzt, der auf der Mantelfläche des Katalysatorkörpers 4 und an der Innenwand
des Katalysatortopfes 1 anliegt. Der Faltenbalg 46 soll nach Art einer Labyrinthdichtung
Druckschwankungen im Abgas dämpfen, so daß an der stoßempfindlichen Keramikwolle
45 ein möglichst konstanter Gaddruck ansteht.
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Die Ausführungsform gemäß Fig. 15 unterscheidet sich von der gemäß
Fig. 14 lediglich dadurch, daß am Verbindungsstück 47 Bälge 48 und 49 unterschiedlichen
Durchschnittsquerschnittes angeschlossen sind. Da der Durchschnittsquerschnitt des
Balges 49 der größere ist, entsteht am Zwischenstück 47 eine radiale Differenzfläche
50, auf die der Gasdruck eine Kraft in Richtung des Pfeiles 51 ausübt, so daß die
Anschläge am Katalysatorkörper gehalten werden.
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Gemäß Fig. 12 ist gezeigt, wie sich die Ausführungsform gemäß Fig.
4 an einem Katalysatortopf verwirklichen läßt, der in zwei Teile 7 und 8 aufgeteilt
ist.
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Dabei ist der Doppelbalg 30 derart zwischen den beiden Teilen 7 und
8 angeordnet, daß er von außen durch den Gasdruck belastet ist, was dazu führt,
daß er sich zusammenzuziehen sucht, da gemäß der Darstellung sein Durchschnittsquerschnitt
innerhalb des Druckraumes liegt, dem Gasdruck also eine seiner axialen Projektion
entsprechende Angriffsfläche bildet. Hierdurch
würden die Anschläge
5 und 6 voneinander fort bewegt. Dadurch aber, daß im Raum zwischen den den Doppelbalg
30 bildenden Bälgen ein geeignetes gasförmiges oder flüssiges Medium eingeschlossen
ist, bewirkt dieses über seine temperaturbedingte Ausdehnung eine entsprechende
axiale Druckkraft, die der Doppelbalg 30 auf die Teile 7 und 8 ausübt, so daß die
Anschläge 5 und 6 entgegen der gasdruckbedingten Zugkraft des Doppelbalges 30 aufeinander
zu gehalten werden.
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Fig. 16 zeigt den Lösungsweg gemäß Fig. 4 in genauerer konstruktiver
Durchbildung, so daß die Bezifferung gemäß Fig. 4 verwendet wurde und sich eine
nochmalige Erläuterung erübrigt.
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Die Fig. 17 und 18 veranschaulichen einen von den Lösungswegen gemäß
Fig. 2 bis 4 abweichenden Lösungsweg.
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Danach ist der Katalysatortopf zwischen den Anschlägen geteilt und
die beiden Teile 52 und 53 sind durch ein elastisches Dichtelement derart miteinander
verbunden, daß sie sich in Axialrichtung gegeneinander bewegen können. Das Dichtelement
ist im Falle der Fig. 17 eine sich im wesentlichen radial erstreckende, federnd
elastische Wand 54 und im Falle der Fig. 18 ein Balg 55.
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In beiden Fällen werden die Teile 52 und 53 durch ein
mit
ihnen verbundenes, den Katalysatortopf umgebendes Gehäuse 56 zusammengehalten, das
mit Öffnungen 57 zur Belüftung versehen sein kann. Außerdem sind die beiden Teile
52 und 53 wieder mit Anschlägen 58 und 59 verbunden, die die Gestalt der bereits
beschriebenen, sich in Axialrichtung erstreckenden Finger haben.
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In diesen beiden Fällen wird die den Katalysatorkörper 4 axial verspannende
Federkraft dadurch erreicht, daß die fingerförmigen Anschläge 58 und 59 einer stärkeren,
gasbedingten Erwärmung unterliegen als das Gehäuse 56, so daß die axiale Ausdehnung
der Anschläge 58 und 59 größer ist als die axiale Ausdehnung des Gehäuses 56.
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Schließlich zeigt Fig. 19 ein Lösungsprinzip, das von sämtlichen bisher
beschriebenen abweicht. Danach sind die Anschläge 60 wenigstens einer Seite in Axialrichtung
über Bimetallfedern 61 gegen den Katalysatortopf 62 abgestützt. Im dargestellten
Falle bestehen die Bimetallfedern aus plattenförmigen, rechteckigen Bimetallen,
die radial über Vorsprünge 63 und 64 am Katalysatortopf gehalten sind. Die Bimetalle
sind so angeordnet, daß sie sich unter Erwärmung in Axialrichtung des Katalysatortopfes
zu wölben suchen. Dadurch sind die Anschläge 60 stets an den Katalysatorkörper
angefedert,
wobei die verwendeten Federn nicht der Gefahr unterliegen, unter den auftretenden,
teilweise recht hohen Temperaturen ihre Federkraft zu verlieren,