DE4220988C2 - Katalytische Abgasreinigungsvorrichtung - Google Patents
Katalytische AbgasreinigungsvorrichtungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine katalyti
sche Abgasreinigungsvorrichtung umfassend ein
Gehäuse mit mindestens einem trichterförmigen
Endabschnitt, mindestens einen mittels einer
Blähmatte in dem Gehäuse gelagerten monolithischen
Katalysatorkörper und mindestens einen Innentrich
ter im Bereich des mindestens einen trichterförmi
gen Endabschnittes des Gehäuses, wobei die Kontur
des Innentrichters benachbart dem Katalysatorkörper
im wesentlichen dessen Kontur entspricht und ein
zwischen dem Innentrichter und dem Katalysatorkör
per bestehender Spalt mittels einer an dem Innen
trichter und dem Monolithen anliegenden Manschette
abgedeckt ist, und wobei ferner der Hohlraum
zwischen dem Innentrichter und dem trichterförmigen
Endabschnitt des Gehäuses mit einem nicht quellen
den Isoliermaterial ausgefüllt ist.
Eine derartige Abgasreinigungsvorrichtung ist aus
der DE-OS 40 26 566 bekannt. Dabei sind die Kataly
satorkörper in eine Umhüllung aus Glas- oder
Keramikfasergewebe eingeschlagen, welche sich in
axialer Richtung über die Stirnflächen der Kataly
satorkörper hinaus erstreckt und die Spalte
zwischen den Innentrichtern und den Katalysatorkör
pern überbrückt. Umgekehrt ist die Blähmatte in
axialer Richtung kürzer als die Katalysatorkörper.
Dies ermöglicht, daß das den Hohlraum zwischen dem
Innentrichter und dem trichterförmigen Endabschnitt
des Gehäuses ausfüllende Isoliermaterial, den Spalt
zwischen den Innentrichtern und den Katalysatorkör
pern überlappend, in den ringförmigen Hohlraum
zwischen den Katalysatorkörpern und dem Gehäuse
hineinragt. Indem das dünne Glas- bzw. Keramikfa
sergewebe im Bereich der Spalte zwischen den Innen
trichtern und den Katalysatorkörpern von außen von
dem (nachgiebigen) Isoliermaterial gestützt wird,
kann es dort aufgeweitet werden. Langfristig wäre
eine Beschädigung der Fasergewebemanschette
und/oder des Isoliermaterials nicht sicher auszu
schließen.
Bei einer weiteren, aus der DE-OS 36 38 049 bekann
ten Abgasreinigungsvorrichtung erstreckt sich die
der Lagerung des Monolithen dienende Blähmatte
abgaseingangsseitig und abgasausgangsseitig in den
Hohlraum zwischen dem Gehäuse und dem Innentrichter
hinein. Die den axialen Spalt zwischen dem jeweili
gen Innentrichter und der benachbarten Stirnseite
eines Monolithen abdeckende Manschette dient dabei
dazu, ein Ausblasen der Blähmatte in diesem Bereich
durch das pulsierende Abgas zu unterbinden.
Bei dieser Abgasreinigungsvorrichtung besteht die
Gefahr, daß die Blähmatte aufgrund ihrer hohen
Expansionskraft beim ersten Erwärmen den Innen
trichter eindrückt und somit beschädigt. Diese
Gefahr wird beim Stand der Technik dadurch zu
reduzieren versucht, daß die Innentrichter aus
einem relativ starken, steifen Blech hergestellt
werden. Dies widerspricht jedoch dem überall im
Kraftfahrzeugbau geltenden Prinzip der Gewichtsre
duzierung.
Aus der DE-OS 40 09 945 ist eine katalytische
Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Gehäuse, einem
in diesem mittels einer Quellmatte gelagerten
monolithischen Katalysatorkörper und einem in dem
trichterförmigen Endabschnitt des Gehäuses angeord
neten Innentrichter bekannt. Der Hohlraum zwischen
dem Innentrichter und dem Gehäuse ist mit einem
Isoliermaterial, z. B. einer Fasermatte ausgefüllt.
Zur Abdeckung des Spaltes zwischen dem Innentrich
ter und dem Monolithen ist ein profilierter Faser
dichtring vorgesehen, der das freie Ende des Innen
trichters umgreift und sich gegen das Gehäuse bzw.
den trichterförmigen Endabschnitt des Gehäuses
abstützt. Der bei diesem Stand der Technik vorgese
hene Faserdichtring ist jedoch in hohem Maße der
Gefahr der Beschädigung durch das pulsierende Abgas
ausgesetzt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, eine gattungsgemäße Abgasreinigungsvor
richtung zu schaffen, bei der bei einer langen
Lebensdauer auch ein aus dünnem, leichtem Material
hergestellter Innentrichter nicht der Gefahr einer
Beschädigung ausgesetzt ist. Dabei soll zugleich
eine optimale Abdichtung des Spaltes zwischen dem
Innentrichter und der Stirnseite des angrenzenden
Monolithen sichergestellt sein, um - zur Steigerung
der Lebensdauer der Abgasreinigungsvorrichtung -
ein Ausblasen der zwischen dem Gehäuse einerseits
und den Innentrichtern und den Monolithen anderer
seits angeordneten Füllung zuverlässig zu verhin
dern. Schließlich sollen die Herstellungskosten der
Abgasreinigungsvorrichtung nicht höher sein als
nach dem Stand der Technik.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer
gattungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung dadurch
gelöst, daß sich die Manschette in radialer
Richtung bis zu dem Gehäuse erstreckt und in
mindestens zwei Bereiche untergliedert, wobei ein
radial äußerer Bereich eine gröbere Struktur und
geringere Temperaturbeständigkeit besitzt als ein
radial innerer Bereich. Indem der Hohlraum zwischen
dem Innentrichter und dem Gehäuse anstelle mit
einer Blähmatte mit einem nicht quellenden Isolier
material ausgefüllt ist, besteht keine Gefahr, daß
der Innentrichter durch die expandierende Wirkung
der Blähmatte beschädigt wird. Er kann somit aus
einem dünnen, leichten Blech hergestellt sein. Dies
trägt in gleicher Weise zu einer Reduzierung des
Gewichts wie der Herstellkosten bei, letzteres
insbesondere deshalb, weil die Innentrichter aus
einem teueren hochtemperaturbeständigen Stahl
hergestellt sein müssen. Die gute Abdichtung des
axialen Spaltes zwischen dem Innentrichter und dem
benachbarten Monolithen wird im Rahmen der Erfin
dung dadurch gewährleistet, daß sich die Manschette
in radialer Richtung bis zu dem Gehäuse erstreckt,
das heißt den Spaltbereich vollständig ausfüllt.
Hierdurch wird die radial innere Fläche der
Manschette gleichmäßig gegen die äußere Fläche des
Innentrichters und des Monolithen gepreßt und liegt
gleichmäßig an diesen Flächen an. Durch die Unter
teilung der Manschette in radialer Richtung in
mindestens zwei Bereiche lassen sich ihre Wirkung
als Abdichtung gegen Ausblasen des Isoliermaterials
verbes
sern und gleichzeitig die Kosten senken; denn
von dem relativ teueren hochtemperaturfesten
Material hoher Festigkeit und geringster Gas
durchlässigkeit, welches radial innen angeord
net ist, werden nur relativ geringe Mengen
benötigt, und das relativ preiswerte Material
gröberer Struktur und nicht so hoher Tempera
turbeständigkeit, welches radial außen vorge
sehen ist, drückt aufgrund seiner elastischen
Eigenschaften den inneren Bereich der Man
schette gleichmäßig dichtend auf die äußere
Umfangsfläche von Innentrichter und Monolith.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Er
findung besteht die Manschette zumindest in
dem radial inneren Bereich aus einem um den
Monolithen und den Innentrichter gewickelten
Gewebeband. Dieses besitzt zweckmäßigerweise
eine sehr feine Webstruktur, um über eine ge
ringe Gasdurchlässigkeit zu verfügen. Beson
ders zweckmäßig ist es dabei, wenn die Fäden
des Gewebebandes schräg zur Umfangsrichtung
verlaufen, bevorzugt einen Winkel von ca. 45°
mit dieser einschließen. Bei einer derartigen
Ausrichtung der Gewebestruktur paßt sich die
Manschette besonders gut den Konturen des
Innentrichters und des Monolithen an, wodurch
die abdichtende Wirkung der Manschette weiter
verbessert wird. Der äußere Bereich der Man
schette kann ebenfalls aus einem Gewebeband
bestehen, welches jedoch gegenüber dem zur
Herstellung des radial inneren Bereiches der
Manschette verwendeten Gewebeband eine gröbere
Webstruktur besitzt. Zur Herstellung des äuße
ren Bereiches der Manschette kann jedoch auch
ein nicht gewebtes Band, insbesondere her
gestellt aus Fasern, verwendet werden; eben
falls kann der äußere Bereich der Manschette
durch ein aus keramischem Material gewebtes
Tuch dargestellt sein, das in Richtung auf den
Innentrichter mehr oder weniger weit über den
durch das hochtemperaturfeste Gewebeband mit
geringer Gasdurchlässigkeit gebildeten inneren
Bereich der Manschette übersteht.
Um die dichtende Wirkung der Manschette weiter
zu erhöhen kann vorgesehen sein, daß deren in
nerer Bereich im Bereich des Monolithen gegen
über dem äußeren Bereich vorsteht und daß die
zur Lagerung des Monolithen vorgesehene Bläh
matte auf dem entsprechenden axialen Überstand
des inneren Bereiches gegenüber dem äußeren
Bereich aufliegt. Infolge ihrer Expansion bei
Erwärmung spannt die Blähmatte in diesem Fall
den inneren Bereich der Manschette, soweit er
unter die Blähmatte ragt, gegen den Mo
nolithen, so daß jener dicht an diesem an
liegt.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Er
findung ist vorgesehen, daß zumindest der in
nere Bereich der Manschette aus einem mehrla
gig gewickelten Band aufgebaut ist. Eine der
artige mehrlagige Wicklung verfügt gegenüber
einer einlagigen Wicklung gleicher Gesamtdicke
sowohl über eine höhere Festigkeit als auch
über eine geringere Gasdurchlässigkeit;
zugleich paßt sich das mehrlagig gewickelte
Band besser der Kontur des Innentrichters und
des Monolithen an als ein einlagig gewickeltes
Band gleicher Gesamtdicke.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt einen
Längs schnitt durch den Eingangsbereich einer
Abgasreinigungsvorrichtung nach der Erfindung,
wobei in der oberen Hälfte und in der unteren
Hälfte zwei unterschiedliche bevorzugte Ausge
staltungen der Manschette dargestellt sind.
Die Abgasreinigungsvorrichtung umfaßt ein Ge
häuse 1, welches aus zwei Halbschalen aufge
baut ist, einen in dem Gehäuse unter Zwischen
schaltung einer Blähmatte 2 gelagerten monoli
thischen Katalysatorkörper 3 und zwei Innen
trichter, von denen der Eingangsinnentrichter
4 dargestellt ist. Der Eingangsinnentrichter
4, der trichterförmige Endabschnitt 5 des Ge
häuses 1 sowie das Abgaseingangsrohr 6 sind
mittels einer umlaufenden Schweißnaht 7 mit
einander verbunden. Zwischen dem erweiterten,
dem Monolithen 3 zugewandten Ende des Ein
laßinnentrichters 4 und der zugeordneten
Stirnseite 8 des Monolithen 3 besteht ein axi
aler Spalt, der eine Wärmedehnung des Ein
laßinnentrichters 4 ermöglicht, ohne daß
dieser an dem Monolithen anstößt. Während der
Herstellung der Abgasreinigungsvorrichtung ist
in diesen ein Distanzring 13 eingelegt, der
sich in der weiter unten beschriebenen Weise
bei der ersten Inbetriebnahme der Abgas
reinigungsvorrichtung auflöst.
Der Hohlraum zwischen dem Einlaßinnentrichter
4 und dem trichterförmigen Endabschnitt 5 des
Gehäuses ist weitgehend mit einer nicht quel
lenden Mineralfasermatte 9 ausgefüllt. Diese
reicht jedoch nicht bis an das erweiterte, dem
Monolithen 3 zugewandte Ende des Abgasinnen
trichters 4 heran; sie endet vielmehr kurz vor
diesem.
Im Bereich des Überganges zwischen dem Ein
laßinnentrichter 4 und dem Monolithen 3 ist
eine Manschette 10 vorgesehen, welche einen
radial inneren Bereich 11 und einen radial
äußeren Bereich 12 umfaßt. Der radial innere
Bereich 11 liegt außen an den Umfangsflächen
des Einlaßinnentrichters 4 einerseits und des
Monolithen 3 andererseits an. Er besteht aus
zwei Lagen eines hochtemperaturfesten, weitge
hend gasundurchlässigen Bandes aus Keramikfa
sergewebe mit feiner Webstruktur. Der innere
Bereich 11 der Manschette 10 ist umgeben von
dem äußeren Bereich 12, welcher an der Innen
wand des Gehäuses 1 anliegt.
Bei der in der oberen Hälfte der Zeichnung
dargestellten Ausführungsvariante ragt der in
nere Bereich 11 der Manschette im Bereich des
Monolithen unter dem äußeren Bereich 12 her
vor; der entsprechende Überstand des inneren
Bereiches 11 über den äußeren Bereich 12 der
Manschette ragt unter die Blähmatte 2, welche
hierdurch den entsprechenden Überstand des in
neren Bereiches der Manschette gegen die äuße
re Umfangsfläche des Monolithen 3 preßt. Bei
der in der unteren Hälfte der Zeichnung darge
stellten Ausführungsvariante erstrecken sich
demgegenüber der innere Bereich 11 und der
äußere Bereich 12 der Manschette 10 gleichweit
über den Monolithen 3, so daß hier die Man
schette 10 und die Blähmatte 2 stumpf, ohne
einander zu überlappen aneinanderstoßen. Auch
in diesem Fall ist der innere Bereich 11 der
Manschette zweilagig aus einem hochtemperatur
festen, eine feine Webstruktur und geringe
Gasdurchlässigkeit aufweisenden textilen Kera
mikfaserband hergestellt. Der äußere Bereich
12 der Manschette besteht ebenfalls jeweils
aus einem textilen Band aus Keramikmaterial;
es besitzt jedoch eine geringere Temperaturfe
stigkeit als das zur Herstellung des inneren
Bereiches verwendete Band (ca. 750°C anstelle
von 1200°C) und eine gröbere Webstruktur als
dieses.
Der in der Zeichnung dargestellte, zwischen
dem Einlaß-Innentrichter 4 und der
zugeordneten Stirnseite 8 des Monolithen 3
angeordnete Distanzring 13 dient als
Positionierhilfe für den Einlaß-Innentrichter
bei der Montage; er besteht aus einem bereits
bei niedrigen Temperaturen rückstandsfrei
verbrennenden Kunststoff. Nachdem der
Distanzring nach der ersten Inbetriebnahme der
Abgasreinigungsvorrichtung verbrannt ist,
besteht zwischen dem Einlaß-Innentrichter 4
und der zugeordneten Stirnseite 8 des Mono
lithen ein Axialspalt, der eine Wärmedehnung
des Innentrichters zuläßt. Ein entsprechender
Distanzring ist auf der Auslaßseite vorge
sehen.
Claims (4)
1. Katalytische Abgasreinigungsvorrichtung
umfassend ein Gehäuse (1) mit mindestens
einem trichterförmigen Endabschnitt (5),
mindestens einen mittels einer Blähmatte
(2) in dem Gehäuse (1) gelagerten monoli
thischen Katalysatorkörper (3) und minde
stens einen Innentrichter (4) im Bereich
des mindestens einen trichterförmigen
Endabschnittes (5) des Gehäuses, wobei die
Kontur des Innentrichters (4) benachbart
dem Katalysatorkörper (3) im wesentlichen
dessen Kontur entspricht und ein zwischen
dem Innentrichter und dem Katalysatorkör
per bestehender Spalt mittels einer an dem
Innentrichter (4) und dem Monolithen (3)
anliegenden Manschette (10) abgedeckt ist,
und wobei ferner der Hohlraum zwischen dem
Innentrichter (4) und dem trichterförmigen
Endabschnitt (5) des Gehäuses mit einem
nicht quellenden Isoliermaterial (9)
ausgefüllt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Manschette (10) in radialer
Richtung bis zu dem Gehäuse (1) erstreckt
und in mindestens zwei Bereiche unterglie
dert, wobei ein radial äußerer Bereich
(12) eine gröbere Struktur und geringere
Temperaturbeständigkeit besitzt als ein
radial innerer Bereich (11).
2. Katalytische Abgasreinigungsvorrichtung
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Manschette (10) zumindest in dem
inneren Bereich (11) aus einem um den Mo
nolithen (3) und den Innentrichter (4) ge
wickelten Gewebeband besteht, dessen Fäden
schräg zur Umfangsrichtung verlaufen, be
vorzugt einen Winkel von ca. 45° mit die
ser einschließen.
3. Katalytische Abgasreinigungsvorrichtung
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der innere Bereich (11) der Manschette
(10) im Bereich des Monolithen (3) gegen
über dem äußeren Bereich (12) vorsteht und
daß die Blähmatte (2) auf dem entsprechen
den axialen Überstand des inneren Berei
ches (11) der Manschette (10) aufliegt.
4. Katalytische Abgasreinigungsvorrichtung
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest der innere Bereich (11) der
Manschette (10) aus einem mehrlagig
gewickelten Band aufgebaut ist.
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DE4220988A DE4220988C2 (de) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | Katalytische Abgasreinigungsvorrichtung |
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DE4220988A DE4220988C2 (de) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | Katalytische Abgasreinigungsvorrichtung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4220988A1 DE4220988A1 (de) | 1994-01-05 |
DE4220988C2 true DE4220988C2 (de) | 1998-02-19 |
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ID=6461892
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DE4220988A Expired - Fee Related DE4220988C2 (de) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | Katalytische Abgasreinigungsvorrichtung |
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US5882608A (en) | 1996-06-18 | 1999-03-16 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Hybrid mounting system for pollution control devices |
FR2866060B1 (fr) * | 2004-02-06 | 2008-03-14 | Faurecia Sys Echappement | Dispositif de traitement des gaz d'echappement |
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DE4042266A1 (de) * | 1990-12-31 | 1992-07-02 | Eberspaecher J | Vorrichtung zur behandlung von verbrennungsmotor-abgasen mit zwei beabstandeten abgas-behandlungskoerpern |
-
1992
- 1992-06-26 DE DE4220988A patent/DE4220988C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE4220988A1 (de) | 1994-01-05 |
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Owner name: ZEUNA-STAERKER GMBH & CO. KG, 86154 AUGSBURG, DE |
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