DE4041856A1

DE4041856A1 - Vorrichtung zur katalytischen entgiftung von abgasen, vorzugsweise von verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE4041856A1
Application number: DE4041856A
Authority: DE
Inventors: Juergen Ing Grad Bayer; Andreas Dipl Ing Gruener
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Priority date: 1990-12-24
Filing date: 1990-12-24
Publication date: 1992-06-25
Also published as: EP0492418B1; DE59105002D1; ES2069810T3; EP0492418A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur katalyti schen Entgiftung von Abgasen, vorzugsweise Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen, bestehend aus einer Träger matrix, zwei inneren Gehäusehälften und zwei äußeren Gehäusehälften. Eine derartige Vorrichtung ist durch die DE-A 39 22 667 bekannt, die in der IPC F 01 H 3/28 eingeordnet ist.

Durch die vorgenannte Druckschrift wird eine Vorrich tung zur Abgasreinigung beschrieben, bei der eine kera mische Trägermatrix mit Hilfe einer Halterungsmatte in einer Innenschale befestigt wird. Zur thermischen Iso lierung gegenüber der Umgebung wird diese Innenschale in ein äußeres Gehäuse eingebaut. Die Innenschale hat keinerlei metallischen Kontakt zum äußeren Gehäuse, sie ist über durchgehende Lagerungsmittel in diesem abgestützt. Hierbei ist nachteilig, daß die Befestigung der Innenschale in dem umgebenden äußeren Gehäuse nur durch aufwendige Lagerungsmittel (Drahtgestrick) o.a. bewerkstelligt wird. Die Lagerungsmittel unterliegen während der Lebensdauer der Vorrichtung einer ständigen mechanischen und thermischen Beanspruchung, wodurch sie ihre Lagerungsfunktion ganz oder teilweise verlieren. Dies kann die Lebensdauer der Vorrichtung verkürzen. Außerdem ist der Herstellungsprozeß sehr aufwendig. Beim vorgenannten Stand der Technik wird die Innenscha le in einem ersten Produktionsschritt mit einer Träger matrix bestückt, in einem weiteren Schritt mit Halte elementen umwickelt, im nächsten Schritt in das äußere Gehäuse eingesetzt und dort letztendlich fixiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Konstruk tion der gattungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung so zu verbessern, daß der Aufwand beim Zusammenbau der Vorrichtung verringert wird, und daß die Lagerung des inneren Gehäuses im äußeren Gehäuse während der gesam ten Lebensdauer der Vorrichtung sicher gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwei gleiche in nere Gehäusehälften mit Laschen versehen werden, die als Abstandhalter zu einem äußeren Gehäuse dienen. Um gleichzeitig die Fixierung des inneren Gehäuses in dem äußeren Gehäuse zu vereinfachen, werden im äußeren Ge häuse Ausprägungen vorgesehen, in die die Laschen des inneren Gehäuses eingreifen. Dadurch wird die Montage der Vorrichtung zur Abgasreinigung dahingehend verein facht, daß die Trägermatrix in die inneren Gehäusehälf ten eingelegt wird, diese in die äußeren Gehäusehälften eingelegt werden und die äußeren Gehäusehälften ge schlossen und durch eine fügetechnische Verbindung zu sammengefügt werden. Ein Arbeitsschritt zum Einbringen von Abstützmaterial ist nicht mehr erforderlich.

Der Aufwand zur Herstellung der inneren und äußeren Gehäusehälften kann dadurch verringert werden, daß je weils die inneren, bzw. die äußeren Gehäusehälften gleich sind.

In einer Ausführungsvariante nach Anspruch 2 sind die Gehäusehälften mit Sicken, vorzugsweise in Umfangsrich tung verlaufend, versehen. Solche Sicken verbessern die Stabilität des Gehäuses, insbesondere wird die Schall emission, die von der Vorrichtung im Betrieb ausgeht, vermindert.

In einer weiteren Ausführungsvariante nach Anspruch 3 wird der Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Ge häuse durch eingelegte Dichtringe abgeschlossen. Da durch wird einerseits der heiße Abgasstrom vom äußeren Gehäuse ferngehalten, andererseits ist mindestens eine Dichtung erforderlich, um einen Leckstrom der Abgase zwischen innerem und äußerem Gehäuse zu verhindern. Die Dichtungen sind ringförmig ausgeführt und werden in Ausprägungen der äußeren Gehäusehälften eingelegt, die halbringförmig um die Gehäusehälften umlaufen.

Die Gehäusehälften sind nach Anspruch 4 mit konusförmi gen Ein- bzw. Ausströmbereichen versehen. Dadurch wird der Einbau der Vorrichtung in eine Abgasanlage stark vereinfacht, der Durchmesser der Vorrichtung zur Abgas reinigung wird auf den Durchmesser der Anschlußrohre reduziert.

Nach Anspruch 5 sind zwischen den Anschlußrohren und dem inneren Gehäuse konusförmige Ein- bzw. Auslauf trichter eingesetzt. Diese Konen sind einerseits auf die Anschlußrohre, die in das äußere Gehäuse hineinra gen, andererseits auf die rohrähnlichen Enden des inne ren Gehäuses aufgeschoben. Eine fügetechnische Verbin dung zur Befestigung der Konen ist nicht erforderlich, wenn die Konen mit einem leichten Preßsitz auf die Roh re aufgeschoben sind.

Die äußeren Gehäusehälften werden nach Anspruch 6 durch eine umlaufende fügetechnische Verbindung, z. B. eine Rollnaht, oder eine umlaufende formschlüssige Verbin dung, z. B. durch Falzen, gasdicht verschlossen. Das innere Gehäuse, das über die seitlichen Laschen in den Ausprägungen des äußeren Gehäuses gelagert ist, wird durch das Zusammenfügen der äußeren Gehäusehälften dauerhaft und statisch bestimmt fixiert.

Nach Anspruch 7 ist die Trägermatrix eine Metallträger matrix. Der besondere Vorteil dieser Ausführung besteht darin, daß auch die Trägermatrix ohne zusätzliches Iso liermaterial in die inneren Gehäusehälften eingebracht werden kann, so daß für die gesamte Herstellung der Vorrichtung keine Isolier- oder Haltematerialien benö tigt werden.

In den Ansprüchen 8 und 9 wird eine weitere Ausgestal tung der Vorrichtung beschrieben, die insbesondere für den Einbau einer Metallträgermatrix in das innere Ge häuse geeignet ist. Die Trägermatrix kann durch Form schluß oder durch eine fügetechnische Verbindung, z. B. durch Verlöten, im inneren Gehäuse befestigt werden. Wird die Trägermatrix durch eine fügetechnische Verbin dung im inneren Gehäuse fixiert, so kann es erforder lich sein, daß das innere Gehäuse bereits vor der Mon tage in das äußere Gehäuse fest verschlossen wird, dies kann z. B. durch Punktschweißungen am Rand der inneren Gehäusehälften erfolgen.

Die Laschen sind nach den Ansprüchen 10 und 11 einstüc kig mit den inneren Gehäusehälften gefertigt und weisen radial nach außen. Sie sind in ihrer axialen Länge grö ßer als in ihrer radialen Länge und werden nach den konstruktiven Erfordernissen, z. B. dem gewünschten Ab stand des inneren vom äußeren Gehäuse, dimensioniert. Um ein Verdrehen des inneren im äußeren Gehäuse zu ver hindern, sind mindestens vier Laschen an den inneren Gehäusehälften vorgesehen, eine größere Anzahl ist nur bei sehr langen Gehäusen erforderlich, da dann zwischen den inneren Gehäusehälften ein Spalt entstehen könnte.

Der Anspruch 12 beschreibt eine vorteilhafte Dimensio nierung des Spaltes zwischen dem inneren und dem äuße ren Gehäuse.

Die Ausgestaltung der Lagerung des inneren Gehäuses im äußeren Gehäuse nach Anspruch 13 erlaubt die Wärmedeh nung des inneren gegenüber dem äußeren Gehäuse in axia ler Richtung.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausfüh rungsbeispieles dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Draufsicht und Teilschnitt der Vorrichtung;

Fig. 2 Seitenansicht und Teilschnitt der Vorrichtung; und

Fig. 3 Vorderansicht und Teilschnitt der Vorrichtung.

Die dargestellte Ausführungsform besteht aus äußeren Gehäusehälften 1, 1′ mit Ein- bzw. Ausströmbereichen 101, 102, inneren Gehäusehälften 2, 2′, einer Trägerma trix 3, Laschen 4, Ausprägungen 5, Konen 6, 6′, Dicht ringen 7, 7′, Anschlußrohren 8, 8′, Sicken 9, 9′, halb ringförmigen Ausprägungen 10, 10′, einem Zwischenraum 11 und einer umlaufenden Schweißnaht 12. Der Quer schnitt der Trägermatrix 3, der Konen 6, 6′ und der Anschlußrohre 8, 8′ ist kreisförmig, der Querschnitt der Gehäusehälften ist halbkreisförmig.

In Fig. 1 wird die Draufsicht der Vorrichtung zur Ab gasreinigung gezeigt. Die inneren Gehäusehälften 2, 2′ sind in den äußeren Gehäusehälften 1, 1′ gelagert. Hierbei kommen die Laschen 4 in den Ausprägungen 5 zu liegen. Durch das Zusammensetzen der äußeren Gehäuse hälften 1, 1′ werden die Laschen 4 der inneren Gehäuse hälften 2, 2′ in den Ausprägungen 5 verklemmt, so daß die inneren Gehäusehälften 2, 2′ in den äußeren Gehäu sehälften 1, 1′ statisch bestimmt gelagert sind. Die äußeren Gehäusehälften 1, 1′ sind in ihren Randberei chen durch eine umlaufende Schweißnaht 12 miteinander verbunden.

Die Abgasrohre 8, 8′ sind bei dieser Ausführungsform mit den äußeren Gehäusehälften 1, 1′ ringförmig ver schweißt. Die Verschweißung erfolgt an den Enden der konusförmigen Ein- bzw. Ausströmbereiche 101, 102. Die Abgasrohre 8, 8′ sind dabei ein kurzes Stück in die kreisförmigen Öffnungen, die sich durch das Zusammenfü gen der äußeren Gehäusehälften 1, 1′ an den Enden erge ben, eingeschoben.

In Fig. 2 wird die Seitenansicht der Vorrichtung zur Abgasreinigung dargestellt. An den Übergängen von den inneren Gehäusehälften 2, 2′ zu den Konen 6, 6′ sind Dichtringe 7, 7′ eingelegt. Diese Dichtringe 7, 7′ wer den in den halbringförmigen Ausprägungen 10, 10′ der äußeren Gehäusehälften 1, 1′ formschlüssig gelagert. Sie stellen einen gasdichten Abschluß des Zwischenrau mes 11 gegenüber dem Ein- bzw. Ausströmbereich der Vor richtung zur Abgasreinigung sicher. In dem Schnittbe reich ist die Lagerung der Dichtringe 7, 7′ in den halbringförmigen Ausprägungen 10, 10′ deutlich zu se hen. Die Festlegung der Dichtringe 7, 7′ wird durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Sicken 9′ der inneren Gehäusehälften 2, 2′ noch unterstützt. Die Konen 6, 6′ sind ohne fügetechnische Verbindungen in die Vorrich tung zur Abgasreinigung eingesetzt. Sie sind mit einem Ende auf die Abgasrohre 8, 8′, mit dem anderen Enden auf die inneren Gehäusehälften 2, 2′ aufgeschoben.

In Fig. 3 wird die Vorderansicht mit Teilschnitten der Vorrichtung zur Abgasreinigung gezeigt. In dem rechten Teilschnitt ist der Zwischenraum 11 zur thermischen Isolierung der inneren Gehäusehälften 2, 2′ und der Trägermatrix 3 gegenüber den äußeren Gehäusehälften 1, 1′ zu erkennen. Die Schnitte der Fig. 3 zeigen, daß die inneren Gehäusehälften 2, 2′ mit den äußeren Gehäuse hälften 1, 1′ nur durch die Laschen 4 verbunden sind, so daß auch nur diese Laschen 4 eine direkte thermische Verbindung bewirken können.

Claims

1. Vorrichtung zur katalytischen Entgiftung von Abga sen, vorzugsweise Abgasen von Verbrennungskraftma schinen, mit zwei äußeren Gehäusehälften (1, 1′), zwei inneren Gehäusehälften (2, 2′) und einer Trä germatrix (3), dadurch gekenn zeichnet, daß die inneren Gehäusehälften (2, 2′) jeweils seitliche Laschen (4) aufweisen, die formschlüssig in seitliche Ausprägungen (5) der äußeren Gehäusehälften (1, 1′) eingreifen, und daß die zusammengesetzten inneren Gehäusehälften (2, 2′) in den zusammengesetzten äußeren Gehäuse hälften (1, 1′) statisch bestimmt gelagert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die äußeren Gehäu sehälften (1, 1′) und die inneren Gehäusehälften (2, 2′) Sicken (9, 9′) aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Ge häusehälften (1, 1′) halbringförmige Ausprägungen (10, 10′) aufweisen, und daß in diese Ausprägungen (10, 10′) Dichtringe (7, 7′) eingelegt sind, die den Raum zwischen den äußeren Gehäusehälften (1, 1′) und den inneren Gehäusehälften (2, 2′) gas dicht abschließen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit Anschlußrohren (8, 8′), dadurch ge kennzeichnet, daß die äußeren Gehäu sehälften (1, 1′) mit zwei konusförmigen Ein- bzw. Auslaufbereichen (101, 102) versehen sind, und daß die Anschlußrohre (8, 8′) mit den Ein- bzw. Auslaufbereichen (101, 102) fügetechnisch verbun den, vorzugsweise verschweißt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit Anschlußstutzen (8, 8′) und Konen (6, 6′), da durch gekennzeichnet, daß zwi schen den Anschlußrohren (8, 8′) und den zusammen gesetzten inneren Gehäusehälften (2, 2′) die Konen (6, 6′) eingesetzt sind, und daß die Konen (6, 6′) beiderseits auf die Anschlußrohre (8, 8′) bzw. die Enden der inneren Gehäusehälften (2, 2′) aufgescho ben sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Gehäusehälften (1, 1′) durch füge technische oder formschlüssige Verbindungen gas dicht verbunden sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägermatrix (3) aus gewickelten oder gestapel ten Metallfolien besteht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägermatrix (3) durch Formschluß in den inne ren Gehäusehälften (2, 2′) gelagert ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägermatrix (3) durch eine fügetechnische Ver bindung in den inneren Gehäusehälften (2, 2′) befe stigt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Gehäusehälften (2, 2′) mindestens vier Laschen (4) aufweisen, die von den Wandungen der inneren Gehäusehälften (2, 2′) radial nach außen weisen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Lasche (4) größer als ihre radiale Länge ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (4) die inneren Gehäusehälften (2, 2′) koaxial in einem radialen Abstand von 2 mm bis 10 mm, vorzugsweise von 6 mm von den äußeren Gehäuse hälften (1, 1′) beabstandet halten.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung eines Paares der Laschen (4), die sich auf dem Umfang gegenüberliegen, in den Ausprägungen (5) als Festlager, die übrigen Lagerungen in axia ler Richtung als Loslager ausgeführt sind.