DE3843349A1 - Metallischer traegerkoerper fuer abgaskatalysatoren - Google Patents

Metallischer traegerkoerper fuer abgaskatalysatoren

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Description

Die Erfindung betrifft einen metallischen Trägerkörper für Abgasreinigungskatalysatoren, mit einem zylindrischen Gehäuse und einem metallischen, mehrschichtigen Verbund­ körper, der durch Übereinanderlegen von mindestens einem ebenen und mindestens einem gewellten Metallband, die jeweils aus dünnem Metallblech hergestellt sind, gemein­ sames Aufwickeln der beiden Bänder zu einer Spiralform mit vielen siebartigen Gasdurchlässen entlang ihrer Mittel­ achse und Einschließen in ein Metallgehäuse erhältlich ist. Diese werden üblicherweise als Abgasreinigungsmittel in die Auspuffanlage eines Automobils eingebaut. Genauer befaßt sich die Erfindung mit einem metallischen Träger­ körper für Abgasreinigungskatalysatoren, der die Kontakt­ effizienz zwischen Abgas und Katalysatorschicht verbes­ sert, um die Effizenz der Abgasreinigung zu erhöhen.
Als metallische Trägerkörper für Abgasreinigungskatalysa­ toren sind solche üblich, die durch Zusammenrollen von mindestens einem flachen und mindestens einem gewellten Metallband aus dünnem Metallblech zu einer Spirale herge­ stellt werden, um die Trägerfläche pro Volumeneinheit zu erhöhen, mit anderen Worten, um den wirksamen Kontaktbe­ reich zwischen dem Abgas und dem Abgasreinigungskatalysa­ tor, bei gleichzeitiger möglichst großer Gewichtsreduzie­ rung des metallischen Trägerkörpers zu vergrößern. Bspw. werden ein flaches Band aus einer hitzebeständigen, dünnen Eisen-Chrom-Stahl-Folie von 0,1 mm oder weniger Dicke und ein gewelltes Band aus einer Stahlfolie des oben erwähnten Typs, übereinandergelegt, um einen Kontakt zwischen ihnen herzustellen. Diese Bänder werden dann zu einer Spirale zusammengerollt, dabei wird ein mehrschichtiger Verbund­ Körper mit vielen siebartigen Gaspassagen in Richtung seiner zentralen Achse erhalten. Dieser gerollte mehrschichtige Verbund-Körper wird in ein an seinen beiden Enden offenes Metallgehäuse eingeschlossen. Die Kontakte zwischen dem flachen und dem gewellten Band und die Kontakte zwischen diesen Bändern und der Metallhülle werden durch Ver­ schweißen, Verlöten oder dgl. hergestellt.
Wie oben beschrieben, wird ein metallischer Trägerkörper für Abgasreinigungskatalysatoren durch Zusammenrollen eines flachen und eines gewellten Metallbandes aus einer dünnen Metallfolie zu einer Spirale hergestellt. Dazu wird ein Metalldorn, bspw. mit 3-6 mm Durchmesser, als Kern verwendet und danach herausgezogen.
Entsprechend enthält der mehrschichtige, gewickelte Ver­ bund-Körper aus einem flachen und einem gewellten Metall­ band immer einen mittigen und axialen Hohlraum, der dem Dorn aus dem Herstellungsverfahren entspricht.
Wenn ein Abgasreinigungskatalysator, wie bspw. Platin, Palladium oder Rhodium, sich auf dem metallischen Träger­ körper mit einem mittigen, axialen Hohlraum im gewickel­ ten, mehrschichtigen Verbund-Körper befindet, und die Umwandlung katalysiert, kann ein Teil des Abgases durch diesen mittigen, axialen Hohlraum entweichen, so daß die Reinigungsleistung beträchtlich verringert wird.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die geschilderten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein gasdurchlässiger Einsatz mittig und axial im mehrschich­ tigen Verbundkörper aus dem ebenen und dem gewellten Me­ tallband eingebettet ist In der Erfindung wird also ein metallischer Trägerkörper für einen Abgasreinigungskatalysator zur Verfügung ge­ stellt. Der Trägerkörper beinhaltet ein zylindrisches Metallgehäuse und einen metallischen, mehrschichtigen Verbund-Körper. Der Verbund-Körper wird dadurch erhalten, daß mindestens eine flaches und ein gewelltes Metallband aus dünner Metallfolie übereinandergelegt und zu einer Spirale zusammengerollt werden, so daß der Verbund-Körper viele siebartige Gaspassagen in Richtung der Mittelachse besitzt. Der Verbund-Körper wird dann in ein Metallgehäuse eingeschlossen. Ein gasdurchlässiger Einsatz wird mittig und in axialer Richtung in den mehrschichtigen Verbund- Körper aus einem flachen und einem gewellten Band einge­ bettet.
Der erfindungsgemäße metallische Trägerkörper, der sich als Träger eines Abgasreinigungskatalysators eignet, wird mit einem gasdurchlässigen Einsatz, der in den unvermeid­ lich beim Aufwickeln des flachen und des gewellten Bandes aus einer Metallfolie in Spiralform entstehenden zentralen Hohlraum in axialer Richtung eingebettet wird, versehen. Dadurch, daß der gasdurchlässige Einsatz im metallischen Trägerkörper angeordnet ist, besitzt dieser folgende her­ vorragende Eigenschschaften.
  • (i) Durch Anordnen des gasdurchlässigen Einsatzes im mittigen, axialen Hohlraum kann die Abgasmenge, die sonst ohne Kontakt mit dem Abgasreinigungskatalysator entwichen wäre, verringert werden.
  • (ii) Durch den gasdurchlässigen Einsatz - im mittigen, axialen Hohlraum - auf dem ebenfalls der Abgasreinigungskatalysator aufgebracht ist, kann die Gesamtreinigungsleistung verbessert werden.
  • (iii) Der metallische Trägerkörper kann, verglichen mit den herkömmlichen metallischen Trägerkörpern, kleiner und leichter hergestellt werden, weil die Effektivität der Abgasreinigung verbessert werden kann.
Die oben genannten und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden durch die nachstehende Be­ schreibung in Verbindung mit den Ansprüchen und Zeich­ nungen näher erläutert dabei zeigt:
Fig. 1 eine teilweise durchsichtige, perspektivische An­ sicht eines metallischen Trägerkörpers, der für Abgas­ reinigungskatalysatoren geeignet ist, gemäß einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen metallischen Trägerkörpers für Abgaskatalysatoren; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer anderen Ausfüh­ rungsform des erfindungsgemäßen Trägerkörpers für Abgas­ reinigungskatalysatoren;
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht der metallische Träger­ körper 1 für Abgasreinigungskatalysatoren aus einem mehr­ schichtigen Verbundkörper 2, einem metallischen Gehäuse 3 und einem gasdurchlässigen, in einen mittig und axialen Hohlraum des mehrschichtigen Verbund-Körpers 2 einge­ betteten Einsatz 4. Der mehrschichtige Verbund-Körper 2 wird durch Übereinanderlegen eines flachen und eines gewellten, jeweils aus einem dünnen Chromeisen-Metallblatt hergestellten Bandes und anschließendes Zusammenrollen zu einer Spirale hergestellt. Fig. 1 zeigt auch viele sieb­ artige Gaspassagen 5 entlang der Zentralachse des mehr­ schichtigen Verbund-Körpers 2.
Erfindungsgemäß kann als gasdurchlässiger Einsatz 4 bspw. ein Sieb aus rostfreiem Stahl, erhältlich durch Flechten von Metalldrähten mit einer Dicke von 0,3-0,5 mm (10-100 mesh), rostfreie Stahlwolle (Drahtdurchmesser: 30-100 µm) oder ein gewelltes Band aus dünner Metallfolie verwendet werden. Der gasdurchlässige Einsatz 4 kann in Stangen­ oder Zylinder-Form verwendet werden, so daß er bei der Herstellung des mehrschichtigen Verbund-Körpers 2 als Dorn verwendet werden kann, um das flache und das gewellte Band aus dünner Metallfolie gemeinsam zu einer Spirale aufzu­ wickeln. In diesem Fall kann der gasdurchlässige Einsatz 4 als einheitliches Teil mittig und axial in den mehrschich­ tigen Verbund-Körper 2 eingeschlossen sein. Alternativ kann zuerst der mehrschichtige Verbund-Körper 2 durch Zusammenrollen eines flachen und eines gewellten Bandes aus dünnem Metallblech um einen Metalldorn zu einer Spirale hergestellt werden. Nachdem der Dorn herausgezogen wurde, kann der gasdurchlässige Einsatz 4 in den entstandenen mittig und axialen Hohlraum des mehrschichtigen Verbund- Körper 2 eingeschoben werden. Der gasdurchlässige Einsatz 4 und der mehrschichtige Verbund-Körper 2 werden hinterher durch Schweißen, Löten oder dgl. verbunden, wobei ein metallischer Trägerkörper 1 ohne mittigen und axialen Hohlraum im mehrschichtigen Verbund-Körper 2, für Abgas­ reinigungskatalysatoren erhalten wird.
Anhand der Fig. 2 und 3 soll nun die Herstellung des erfindungsgemäßen Metallträgerkörpers 1 beschrieben werden.
In der in Fig. 2 dargestellten Ausführung wird der gas­ durchlässige Einsatz 4, nachdem er vorher in eine Stangen­ oder Zylinder-Form gebracht wurde, als Dorn benutzt, um ein flaches und ein gewelltes, aus dünner Metallfolie her­ gestelltes Band nach dem Übereinanderlegen gemeinsam zu einer Spirale aufzuwickeln. Dadurch kann der gasdurch­ lässige Einsatz 4 bei der Herstellung des mehrschichtigen Verbund-Körpers 2 mit dem mehrschichtigen Verbund-Körper 2 vereinigt werden.
In der in Fig. 3 dargestellten Ausführung wird der mehr­ schichtige Verbund-Körper 2 zuerst durch die oben erwähnte Wickelmethode hergestellt. Ein Metalldorn, der beim Wickelverfahren verwendet wird, wird herausgezogen, an­ schließend wird der gasdurchlässige Einsatz 4 in den ent­ stehenden mittigen, axialen Hohlraum des mehrschichtigen Verbund-Körpers 2 geschoben.

Claims (4)

1. Metallischer Trägerkörper (1) für Abgasreinigungskata­ lysatoren, mit einem zylindrischen Gehäuse und einem me­ tallischen, mehrschichtigen Verbundkörper (2), der durch Übereinanderlegen von mindestens einem ebenen und minde­ stens einem gewellten Metallband, die jeweils aus dünnem Metallblech hergestellt sind, gemeinsames Aufwickeln der beiden Bänder zu einer Spiralform mit vielen siebartigen Gasdurchlässen entlang ihrer Mittelachse und Einschließen in ein Metallgehäuse (3) erhältlich ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein gasdurchlässiger Einsatz (4) mittig und axial im mehrschichtigen Verbundkörper aus dem ebenen und dem gewellten Metallband eingebettet ist.
2. Metallischer Trägerkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eingebettete, gasdurchlässige Einsatz (4) ein rostfreies Sieb in Stangenform ist.
3. Metallischer Trägerkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eingebettete, gasdurchlässige Einsatz (4) rostfreie Stahlwolle in Stangenform ist.
4. Metallischer Trägerkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eingebettete, gasdurchlässige Einsatz (4) ein gewelltes Band aus dünner Metallfolie in Zylinderform ist.
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