DE4310933A1

DE4310933A1 - Abgaskatalysator, insbesondere für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE4310933A1
Application number: DE4310933A
Authority: DE
Inventors: Heinz Lemberger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1993-04-02
Filing date: 1993-04-02
Publication date: 1994-10-06
Anticipated expiration: 2013-04-03
Also published as: DE4310933C2

Description

Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Pa tentanspruchs 1 von der EP-B 0 245 737 aus.

Dieses Dokument zeigt und beschreibt für einen Abgaskata lysator einen aus einem Stapel glatter und gewellter Bleche gebildeten Katalysator-Trägerkörper, wobei die Stapellagen etwa in S-Form angeordnet sind. Bei derarti gen metallischen Trägerkörpern ist es üblich, die im we sentlichen in Umfangsrichtung der Mantelhülse verlaufen den Stapellagen mit der Mantelhülse jeweils fest zu ver binden.

Der erhebliche Nachteil dieser festen Verbindungen der Stapellagen mit der Mantelhülse ist, daß die Stapellagen bei hoher Temperaturbelastung die auftretende Wärmedeh nung mittels plastischer Verformung kompensieren. Dies führt einerseits beim Abkühlen in den durch Stauchen pla stisch verformten Bereichen zu Rißbildungen infolge hoher Zugspannungen (Heißrisse). Andererseits ergeben die blei benden plastischen Verformungen erhebliche Quer schnittsminderungen in den Kanälen des Katalysator-Trä gerkörpers, verbunden mit einem erhöhten Strömungswider stand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gat tungsgemäßen Abgaskatalysator eine Anordnung für einen aus im wesentlichen S-förmigen Stapellagen aufgebauten, metallischen Trägerkörper aufzuzeigen, mittels der vor allem temperaturbedingte plastische Verformungen der Sta pellagen vermieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach dem Kennzeichen teil des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, daß die freien Endabschnitte der Stapellagen unter Zwischenschal tung eines nachgiebigen Elementes relativ zur Mantelhülse schiebebeweglich angeordnet sind.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Stapella gen entsprechend der Temperaturbelastung sich durch die fehlende Fesselung am freien Ende frei dehnen bzw. längen können und damit eine bleibende plastische Verformung un terbunden ist. Die Längenänderungen der Stapellagen nimmt das nachgiebig wirkende Element auf, das außerdem der Halterung des Trägerkörpers in der Mantelhülse dient.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann der Katalysator-Trägerkörper mittels eines im wesentlichen über dessen Länge sich erstreckenden Metall-Wellbandes als elastisch nachgiebiges Element mit der Mantelhülse in Verbindung stehen. Nach einer weiteren Ausgestaltung kann das nachgiebige Element auch eine Quellmatte sein.

Zwecks einfacher Montage einerseits und unbehinderten Längenänderungen der Stapellagen andererseits weist der Katalysator-Trägerkörper in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mittels einander in den freien Endabschnitten überlappend angeordneter glatter Bleche der Stapellagen eine gedeckte Außenkontur auf. Die miteinander unverbun denen, überlappten Bleche erlauben in vorteilhafter Weise eine der jeweiligen Temperatur entsprechende relative Längenänderungen der Stapellagen untereinander, wobei die individuellen Längenänderungen der Stapellagen über das jeweils elastisch nachgiebig anliegende Element aufgefan gen werden.

Das als nachgiebiges Element erfindungsgemäß bevorzugte Wellband ist einerseits mit dem Katalysator-Trägerkörper und andererseits mit der Mantelfläche zumindest stellen weise fest verbunden. Diese stellenweisen festen Verbin dungen können entweder in den Stirnseiten von Mantel hülse, Wellband und Trägerkörper oder aber über die Länge der vorgenannten Bauteile in den jeweiligen Außenumfängen vorgesehen sein. Weiter kann das im wesentlichen über die Länge des Trägerkörpers sich erstreckende Wellband in Um fangsrichtung des Trägerkörpers einen offenen Stoß bil den, wobei das Wellband mit der Mantelhülse lediglich in einem der dem Stoß benachbarten Bereiche fest verbunden ist. Ferner können die Wellungen des Wellbandes gegenüber den Wellungen der gewellten Bleche der Stapellagen in Amplitude und/oder Teilung jeweils unterschiedlich groß gewählt sein, wobei in weiterer Ausgestaltung eine um den Faktor 2 größere Teilung bevorzugt ist und zugleich die Amplitude wiederum größer als diese Teilung gewählt ist. Letztgenanntes Merkmal ergibt in Verbindung mit der Aus gestaltung, daß die Wellungen des Wellbandes in Richtung der Wärmedehnung der Stapellagen geneigt angeordnet sind, den Vorteil einer relativ großen, elastischen Nachgiebig keit.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung darge stellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Ein Abgaskatalysator 1 für Brennkraftmaschinen umfaßt einen in einer Mantelhülse 2 angeordneten metallischen Katalysator-Trägerkörper 3, der aus einem Stapel 4 glat ter Bleche 5 und gewellter Bleche 6 gebildet ist. Die En den des Stapels 4 sind jeweils gegensinnig um mindestens zwei Fixpunkte 7 und 8 verschlungen (S-Form), wobei jede der aus einem glatten und einem gewellten Blech 5, 6 ge bildeten Stapellagen 4′ im wesentlichen in Umfangsrich tung der Mantelhülse 2 verlaufend in der Außenkontur des Trägerkörpers 3 endet.

Wesentlich bei dieser Anordnung ist, daß die freien Endabschnitte 4′′ der Stapellagen 4′ unter Zwischenschal tung eines nachgiebigen Elementes 9 relativ zur Mantel hülse 2 schiebebeweglich angeordnet sind.

Wie aus der einzigen Figur weiter zu erkennen ist, weist der Katalysator-Trägerkörper 3 mittels einander in den freien Endabschnitten 4′′ überlappend angeordneter Bleche 5 der Stapellagen 4′ eine gedeckte Außenkontur auf, wobei der durch die überlappenden, unverbundenen glatten Bleche 5 eine geschlossene Außenkontur aufweisende Trägerkörper 3 mittels eines im wesentlichen über die Länge des Trä gerkörpers 3 sich erstreckenden Metall-Wellbandes 10 als elastisch nachgiebigem Element mit der Mantelhülse 2 in Verbindung steht. Diese stellenweisen festen Verbindungen können entweder an den Stirnflächen der vorgenannten Bau teile 2, 10 und 3 oder in Längsabschnitten an den Außen umfängen der jeweiligen Bauteile 2, 10 und 3 vorgesehen sein. Ferner kann das Wellband 10 in Umfangsrichtung mit einem offenen Stoß (nicht gezeigt) ausgebildet sein, wo bei dieses mit der Mantelhülse 2 lediglich in einem der den Stoß benachbarten Bereiche fest verbunden ist.

Aus der Zeichnung ist ferner ersichtlich, daß die Wellun gen 11 des Wellbandes 10 gegenüber den Wellungen der ge wellten Bleche 6 der Stapellagen 4′ in Amplitude a und Teilung t unterschiedliche groß gewählt sind. Bevorzugt ist eine Ausführung des Wellbandes 10 mit einer um den Faktor 2 größeren Teilung t, wobei wiederum die Amplitude a größer als die Teilung t gewählt ist. Diese Ausgestal tung gibt in Verbindung mit dem weiteren Gestaltungsmerk mal, daß die Wellungen 11 des Wellbandes 10 in Richtung der Wärmedehnung der Stapellagen 4′ geneigt angeordnet sind den Vorteil eines in Wärmedehnungsrichtung der Sta pellagen 4′ besonders elastischen Wellbandes 10.

Im Rahmen der Erfindung kann das nachgiebige Element 9 auch eine Quellmatte sein (nicht dargestellt), wobei der Katalysator-Trägerkörper 3 ebenfalls mittels einander in den freien Endabschnitten 4′′ überlappend angeordneter Bleche 5 der Stapellagen 4′ eine gedeckte Außenkontur aufweist.

Claims

1. Abgaskatalysator, insbesondere für Brennkraftmaschi nen,

- umfassend einen in einer Mantelhülse (2) ange ordneten metallischen Katalysator-Trägerkörper (3), der
- aus einem Stapel (4) glatter (5) und gewellter (6) Bleche gebildet ist und
- dessen Enden jeweils gegensinnig um mindestens zwei Fixpunkte (7, 8) verschlungen sind (S-Form), wobei
- jede der aus einem glatten und einem gewellten Blech (5, 6) gebildeten Stapellagen (4′) im we sentlichen in Umfangsrichtung der Mantelhülse (2) verlaufend in der Außenkontur des Träger körpers (3) endet,

dadurch gekennzeichnet,

- daß die freien Endabschnitte (4′′) der Stapella gen (4′) unter Zwischenschaltung eines nachgie bigen Elementes (9) relativ zur Mantelhülse (2) schiebebeweglich angeordnet sind.

2. Abgaskatalysator nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet,

- daß der Katalysator-Trägerkörper (3) mittels einander in den freien Endabschnitten (4′′) überlappend angeordneter glatter Bleche (5) der Stapellagen (4′) eine gedeckte Außenkontur auf weist und
- mittels eines im wesentlichen über die Länge des Trägerkörpers (3) sich erstreckenden Me tall-Wellbandes (10) als elastisch nachgiebiges Element (9) mit der Mantelhülse (2) in Verbin dung steht.

3. Abgaskatalysator nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Wellband (10) einerseits mit dem Katalysator-Trägerkörper (3) und andererseits mit der Mantelhülse (2) zumindest stellenweise fest verbunden ist.

4. Abgaskatalysator nach den Ansprüchen 1 bis 3, da durch gekennzeichnet,

- daß das Wellband (10) in Umfangsrichtung des Trägerkörpers (3) mit einem offenen Stoß ausge bildet ist und
- mit der Mantelhülse (2) lediglich in einem der dem Stoß benachbarten Bereiche fest verbunden ist.

5. Abgaskatalysator nach den Ansprüchen 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Wellungen (11) des Wellbandes (10) gegenüber den Wellungen der gewell ten Bleche (6) der Stapellagen (4′) in Amplitude (a) und/oder Teilung (t) jeweils unterschiedlich groß gewählt sind.

6. Abgaskatalysator nach den Ansprüchen 1 bis 5, da durch gekennzeichnet,

- daß die Teilung (t) des Wellbandes (10) minde stens um den Faktor 2 größer ist und
- daß die Amplitude (a) größer als die Teilung (t) gewählt ist.

7. Abgaskatalysator nach den Ansprüchen 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß die Wellungen (11) des Wellbandes (10) in Richtung der Wärmedehnung der Stapellagen (4′) geneigt angeordnet sind.

8. Abgaskatalysator nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet,

- daß das nachgiebige Element (9) eine Quellmatte oder eine Drahtgeflechtmatte ist und
- daß der Katalysator-Trägekörper mittels einan der in den freien Endabschnitten überlappend angeordneten glatter Bleche der Stapellagen eine gedeckte Außenkontur aufweist.