EP0985086A1 - Schalldämpfergehäuse und zugehöriger katalysator-trägerkörper mit halteelement sowie verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Schalldämpfergehäuse und zugehöriger katalysator-trägerkörper mit halteelement sowie verfahren zu dessen herstellung

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EP0985086A1
EP0985086A1 EP98929350A EP98929350A EP0985086A1 EP 0985086 A1 EP0985086 A1 EP 0985086A1 EP 98929350 A EP98929350 A EP 98929350A EP 98929350 A EP98929350 A EP 98929350A EP 0985086 A1 EP0985086 A1 EP 0985086A1
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EP
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carrier body
catalyst carrier
holding element
housing
exhaust gas
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Rolf BRÜCK
Manfred Vierkötter
Johann Zehetner
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Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
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    • F01N2350/00—Arrangements for fitting catalyst support or particle filter element in the housing

Definitions

  • the invention relates to a muffler housing and an associated metallic catalyst carrier body for cleaning exhaust gas, in particular small engines.
  • the invention further relates to a method for producing a catalyst carrier body.
  • Catalyst carrier bodies for cleaning exhaust gas which have holding elements.
  • FR 2 444 793 describes a carrier body in which metallic clamping bands are used to fix the position of the packet of the catalyst carrier body.
  • the clamping bands are not intended for attachment to an exhaust pipe housing; rather, in the exhaust pipe housing in an additional work step, for which a special additional manufacturing device is required, sections have to be formed circumferentially on the outer circumference of the catalyst carrier body in order to seal the To ensure support body in the exhaust pipe housing.
  • DE 38 29 668 describes an exhaust gas silencer for two-stroke engines with a receptacle for a catalyst carrier body, in which the receptacle forms an exhaust gas space through two profiled plates.
  • the catalyst carrier body has, in a known manner, a jacket tube on which the plates are appropriately supported and fastened, the plates being attached to the catalyst carrier body provided with jacket tube in such a way that it points away from the support region as a whole, but not penetrates.
  • the profiled plates also contain a part of the exhaust pipe, so that the production such complex profiled plates is expensive and does not appear to be particularly suitable, in particular, for catalytic converters of small engines.
  • a catalyst carrier body is described in US Pat. No. 4,795,615, in which jacket clamping strips are provided for fixing the position in the exhaust pipe system.
  • the jacket clamping strips ensure a positional fixation in the exhaust pipe housing, but the catalyst carrier body must have further devices so that it can be kept dimensionally stable during transport until installation in the exhaust pipe housing.
  • EP 0 470 113 describes a catalyst carrier body which has a jacket tube so that it can be transported in a dimensionally stable manner to the installation location in an exhaust gas pipe system, the jacket tube having a circumferential bead to which a holding plate can be fastened.
  • This holding plate is used for the further fastening of the unit consisting of holding plate, casing tube and catalyst carrier body in the exhaust pipe housing.
  • a catalyst carrier body is described in DE 27 46 475, in which a tension band is placed around a carrier body, the overlapping ends of which are fastened to the inner circumference of the exhaust pipe housing.
  • a tensioning strap serves the possibility of being able to transport the carrier body separately to the installation location, a mechanically stable attachment in the exhaust pipe housing, which is also stable against vibrations, is therefore difficult because the tensioning strap should absorb thermal expansions and therefore not in its entirety with the exhaust gas pipe housing can be connected.
  • the object of the invention is to create a catalyst carrier body and a method for its production, which can be transported in a dimensionally stable manner, does not require a jacket tube and can be produced inexpensively as well is easily adaptable and usable in an exhaust pipe housing.
  • a corresponding muffler housing for installing such catalyst carrier bodies is also to be created.
  • the metallic catalyst carrier body according to the invention is used to purify exhaust gas, in particular small engines, and has a longitudinal axis and a multiplicity of flow paths in its interior, the catalyst carrier body being provided for mounting in an exhaust pipe housing.
  • the carrier body has a holding element with an opening therein, which in the region of the opening surrounds a part of the lateral surface of the carrier body, in particular essentially encloses an entire circumference, and is fastened directly to the catalyst carrier body, the holding element being fastenable in the exhaust gas line housing and holds the catalyst carrier body dimensionally stable and / or carries substantially alone.
  • the holding element with the exhaust pipe housing which has an inflow chamber for the exhaust gas stream to be cleaned and an outflow chamber for the cleaned exhaust gas stream, the two chambers being connected to one another via the catalyst carrier body, in such a way that a first part of the carrier body faces the inflow chamber and a second part of the carrier body of the outflow chamber which is sealed off from it is facing.
  • the first and second part of the carrier body are preferably of approximately the same length.
  • Corresponding installation conditions of the catalyst carrier body in the exhaust pipe housing, in particular if this is a muffler housing may however require different length distributions.
  • the holding element is fastened directly to the carrier body, it serves to directly guarantee the dimensional stability of the catalyst carrier body once it has been produced.
  • the holding element is further designed so that it corresponds to the inner shape of the exhaust pipe housing and thus also serves for direct attachment within the exhaust pipe housing.
  • This attachment is carried out so that a reliable, essentially sealing subdivision of the exhaust pipe housing into an inflow chamber into which the exhaust gas stream to be cleaned enters, and an outflow chamber into which the cleaned exhaust gas stream enters from the catalyst carrier body.
  • radial catalytic converters axial catalytic converters, ie honeycomb bodies through which radial or axial flow can occur, and also so-called diagonal catalytic converters can be used without further notice.
  • Diago nal catalysts should be understood to be those which have flow paths in the interior of the catalyst carrier body which have both a radial and an axial directional component.
  • the holding elements are plate-shaped.
  • the holding element is designed as an essentially flat plate.
  • the use of a flat plate is particularly advantageous since a flat plate with an opening adapted to the shape of the catalyst carrier body is easy to produce and can also be easily adapted to the internal shape of the exhaust pipe housing.
  • the holding element has an approximately elliptical shape for obliquely arranging a catalyst carrier body which is round in cross section.
  • the opening of the holding element has a collar at its edge.
  • the collar can be produced using known manufacturing processes, such as, for example, a drawing process, when working in the opening.
  • the collar serves, among other things, for better fastening and ensuring better dimensional stability of the actual catalyst carrier body without a tubular casing. Welding the collar onto the catalyst carrier body is easier than welding into a collarless opening.
  • it is particularly expedient if the edges are flanged on the narrow sides, so that an obliquely inserted catalyst carrier body rests on the flanges on both sides.
  • a body in the axial type with a honeycomb structure or, in a likewise preferred manner, in a radial type also with a honeycomb structure can preferably be used as the catalyst carrier body.
  • a method for producing a catalyst carrier body ready for installation in an exhaust gas line housing is created, in which, after winding or packaging or wrapping of at least partially structured sheet metal layers, this is carried out directly by a manufacturing device for producing the actual catalyst carrier body in a Holding element provided opening is inserted and fastened there, in particular welded or attached by positive locking.
  • the opening is preferably designed in such a way that the longitudinal axis of the catalyst carrier body is inclined with respect to a direction essentially perpendicular to a plane which characterizes the extent of the holding element, the retaining element directly sealingly and completely around the outer surface of the catalyst carrier body Opening is attached.
  • the catalyst carrier body produced with this method and provided with the holding element can thus be transported separately and, in accordance with the external design of the holding element, can be used in any shape of an exhaust pipe housing and can be fastened to or in this in such a way that the holding element represents a baffle plate and the exhaust pipe housing divided into an inflow chamber for the exhaust gas to be cleaned and an outflow chamber for the cleaned exhaust gas.
  • the actual catalyst carrier body is only wound, layered or entwined, in particular from sheet metal layers already coated with ceramic and / or catalytically active material, at least in some areas, without the contact points of several superimposed layers being soldered.
  • sheet metal layers already coated with ceramic and / or catalytically active material, at least in some areas, without the contact points of several superimposed layers being soldered.
  • the catalyst carrier body is produced from sheet metal layers made of expanded metal.
  • the catalyst carrier body is preferably made of a film with a corrugated structure by being introduced arbitrarily into a space with internal dimensions and internal configurations which correspond to the external shape of the actual catalyst carrier body.
  • the film having such a corrugated structure is "shot" into a space of this type through a corresponding inlet opening, so to speak, so that a chaotic layered catalyst carrier body is formed.
  • the holding element is preferably used as a partition in an used gas line housing and there glued sealing to the housing wall, welded, or rolled with its edge in a circumferential housing edge, so that two chambers connected to each other via the catalyst carrier body are formed.
  • a muffler housing according to the invention with an obliquely inserted catalyst carrier body can be formed.
  • FIG. 1 shows a catalyst carrier body without a casing tube with a holding element
  • Fig. 3 shows the insertion of the catalyst carrier body with the holding element in a muffler housing according to an embodiment of the invention.
  • the holding element 3 is flat and has a rectangular shape, which is intended for insertion into an essentially rectangular exhaust pipe housing 6. So that the catalyst carrier body 1, which is round in cross section, can be held obliquely in the holding element 3, the opening 4 in the holding element 3 is elliptical. For better fastening of the inner periphery of the opening 4 of the holding element 3 to the outer periphery of the catalyst carrier body 1, the periphery of the opening 4 can be provided with a flange 5.
  • the catalyst carrier body 1 with the holding element 3 thus forms a unit which is transportable and which ensures that after the winding, layering and / or devouring of the catalyst carrier body 1, the latter retains its shape and does not unintentionally dissolve again or from a compact to a non-compact, loose form jumps back.
  • the oblique arrangement of the catalyst carrier body in the holding element 3 has the advantage that the height of the exhaust pipe housing 6 can be made smaller than with the catalyst carrier body 1 installed vertically.
  • the exhaust pipe housing 6 consists of a housing part 7 surrounding an inflow chamber 10, into which an exhaust gas inlet 9 opens, and a housing part 8 surrounding an outflow chamber 11, from which cleaned exhaust gas exits through an exhaust gas outlet.
  • the catalyst carrier body 1 is held in a holding element 3 in the form of a flat plate, the outer dimensions of which are adapted to the inner dimensions of the exhaust gas line housing 6 formed from the upper housing part 7 and lower housing part 8.
  • the holding element 3 is both fixed to the catalyst carrier body 1 in the opening 4 and essentially sealing and also firmly and essentially sealingly connected to the inside of the exhaust pipe housing 6, so that the holding element 3 acts as a partition between the inflow chamber 10 and the outflow chamber 11 is used.
  • the exhaust gas flow is deflected several times in the exhaust pipe housing, which also achieves good sound insulation.
  • the oblique arrangement of the catalyst carrier body 1 in the exhaust pipe housing 6 ensures a relatively large external inflow surface for the exhaust gas stream entering the catalyst carrier body 1.
  • a catalyst carrier body 1 without a jacket tube is provided according to the invention with a rectangular and essentially flat holding element 3.
  • the outer shape of the holding element 3 is designed so that the housing halves 7, 8 forming the exhaust pipe housing 6, which have a circumferential flanged edge, between their flanged edges, the plate circumferentially with the housing by a corresponding flanging process, welding process or similar known connecting process to one Connect uniform exhaust pipe housing 6.
  • the catalyst carrier body 1 is fixedly arranged in the interior of the exhaust pipe housing 6 with an inclined longitudinal axis 2, as shown in FIG. 3.
  • the exhaust gas stream enters through the exhaust gas inlet 9 into the inflow chamber 10, which is formed by the upper housing part 7 and the holding element 3. After passage and thus after cleaning in the catalyst carrier body 1, the cleaned exhaust gas stream exits the exhaust pipe housing 6 through the exhaust gas outlet 12 through the exhaust chamber 11.
  • a catalyst which can be adapted to a wide variety of installation configurations and is inexpensive to produce is thus created, in particular for use in small engines. It can be constructed in particular from pre-coated sheet metal layers and can be transported without additional elements and without a casing tube, so that the manufacture of the catalyst support body and the installation in a muffler can take place at different locations without additional manufacturing steps or transport locks being required.

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Abstract

Es wird ein metallischer Katalysator-Trägerkörper (1) zur Reinigung von Abgas, insbesondere von Kleinmotoren, und ein Verfahren zu dessen Herstellung geschaffen, vorzugsweise für den Einbau in ein Schalldämpfergehäuse (6). Der Katalysator-Trägerkörper (1) weist eine Vielzahl von Strömungswegen (14) in seinem Inneren auf und ist zur Montage in einem Abgasleitungsgehäuse (6) vorgesehen. Der Katalysator-Trägerkörper (1) weist ein Halteelement (3) mit einer Öffnung (4) auf, welches einen Teil der Mantelfläche des Katalysator-Trägerkörpers (1) mit der Öffnung (4) umgibt und an diesem direkt befestigt ist, so daß der Katalysator-Trägerkörper (1) formstabil gehalten und transportierbar ist. Erfindungsgemäß ist das Halteelement (3) mit dem Abgasleitungsgehäuse (6), welches eine Zuströmkammer (10) und eine Abströmkammer (11) bildet, derart verbindbar, daß das Halteelement (3) beide Kammern voneinander dichtend trennt. Durch das Halteelement (3) ist für den Katalysator-Trägerkörper (1) kein Mantelrohr mehr erforderlich und ein direkter Einbau in ein Schalldämpfergehäuse (6) einfach zu bewerkstelligen.

Description

Schalldampfergehause und zugehöriger Katalysator-Trägerkörper mit Halteelement sowie Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Schalldampfergehause und einen zugehörigen metallischen Katalysator-Trägerkörper zur Reinigung von Abgas, insbesondere von Kleinmotoren. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysator-Trägerkörpers.
Es sind Katalysator-Trägerkörper zur Reinigung von Abgas bekannt, welche Halteelemente aufweisen. In der FR 2 444 793 ist ein Trägerkörper beschrieben, bei welchem metallische Klemmbänder zur Lagefixierung des Pakets des Katalysator-Trägerkörpers verwendet werden. Die Klemmbänder sind jedoch nicht zur Befestigung mit einem Abgasleitungsgehause vorgese- hen, vielmehr müssen beim Abgasleitungsgehause in einem zusätzlichen Arbeitsgang, für welchen eine spezielle zusätzliche Fertigungsvorrichtung erforderlich ist, Abschnitte auf den äußeren Umfang des Katalysator-Trägerkörpers umfangsmäßig angeformt werden, um eine dichtende Befestigung des Trägerkörpers im Abgasleitungsgehause zu gewährleisten.
In der DE 38 29 668 ist ein Abgasschalldämpfer für Zweitaktmotoren mit einer Aufnahme für einen Katalysator-Trägerkörper beschrieben, bei welchem die Aufnahme durch zwei profilierte Platten einen Abgasraum bildet. Zum einen weist der Katalysator-Trägerkörper in bekannter Weise ein Mantelrohr auf, auf welchem die Platten entsprechend abgestützt und befestigt sind, wobei die Platten so auf dem mit Mantelrohr versehenen Katalysator-Trägerkörper befestigt sind, daß dieser von dem Abstützbereich insgesamt wegweist, diesen jedoch nicht durchdringt. Andererseits beinhalten die profilierten Platten außerdem ein Teil des Abgasendrohres, so daß die Fertigung derartig kompliziert profilierter Platten kostenintensiv ist und insbesondere für Katalysatoren von Kleinmotoren nicht besonders geeignet erscheint.
In der US 4,795,615 ist ein Katalysator-Trägerkörper beschrieben, bei welchem Mantelklemmstreifen zur Lagefixierung im Abgasleitungssystem vorgesehen sind. Die Mantelklemmstreifen gewährleisten zwar eine Lagefixierung im Abgasleitungsgehause, der Katalysator-Träger körper muß jedoch weitere Vorrichtungen aufweisen, damit er beim Transport bis zum Einbau in das Abgasleitungsgehause formstabil gehalten werden kann.
In der EP 0 470 113 ist ein Katalysator-Trägerkörper beschrieben, welcher ein Mantelrohr aufweist, damit er formstabil zum Einbauort in ein Abgasleitungssystem transportiert werden kann, wobei das Mantelrohr eine umlaufende Wulst aufweist, an welcher ein Halteblech befestigbar ist. Dieses Halteblech dient der weiteren Befestigung der aus Halteblech, Mantelrohr und Katalysator-Trägerkörper bestehenden Einheit im Abgasleitungsgehause.
Des weiteren ist in der DE 27 46 475 ein Katalysator-Trägerkörper beschrieben, bei welchem ein Spannband um einen Trägerkörper gelegt ist, dessen einander übergreifende Enden am Innenumfang des Abgasleitungsgehäuses befestigt sind. Zwar dient ein solches Spannband der Möglichkeit, die Träger körper separat zum Einbauort transportieren zu können, eine mechanisch auch gegen Schwingungen stabile Befestigung im Abgasleitungsgehause ist damit jedoch schwer möglich, da das Spannband thermische Ausdehnungen aufnehmen soll und deshalb nicht insgesamt an seinem Umfang mit dem Abgasleitungsgehause verbunden werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Katalysator-Trägerkörper und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen, welcher formstabil trans- portierbar ist, kein Mantelrohr benötigt und kostengünstig herstellbar sowie einfach in ein Abgasleitungsgehause anpaßbar und einsetzbar ist. Auch ein entsprechendes Schalldampfergehause zum Einbau solcher Katalysator-Trägerkörper soll geschaffen.
Diese Aufgaben werden mit einem metallischen Katalysator-Trägerkörper gemäß Anspruch 1, mit einem Verfahren gemäß Anspruch 10 und einem Schalldampfergehause gemäß Anspruch 12 gelöst.
Zweckmäßige Weiterbildungen und Ausgestaltungen gemäß der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der metallische Katalysator-Trägerkörper gemäß der Erfindung dient der Reinigung von Abgas, insbesondere von Kleinmotoren, und weist eine Längsachse sowie eine Vielzahl von Strömungswegen in seinem Inneren auf, wobei der Katalysator-Trägerkörper zur Montage in einem Abgasleitungsgehause vorgesehen ist. Der Trägerkörper weist ein Halteelement mit einer Öffnung darin auf, welches im Bereich der Öffnung einen Teil der Mantelfläche des Trägerkörpers umgibt, insbesondere einen gesamten Umfang im wesentlichen umschließt, und direkt am Katalysator-Trägerkörper befestigt ist, wobei das Halteelement in dem Abgasleitungsgehause befestigbar ist und den Katalysator-Trägerkörper formstabil zusammenhält und/oder im wesentlichen allein trägt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Halteelement mit dem Abgasleitungsgehause, welches eine Zuströmkammer für den zu reinigenden Abgasstrom und eine Abströmkammer für den gereinigten Abgasstrom aufweist, wobei die beiden Kammern über den Katalysator- Trägerkörper untereinander verbunden sind, derart verbindbar, daß ein erster Teil des Trägerkörpers der Zuströmkammer zugewandt ist und ein zweiter Teil des Trägerkörpers der zu dieser dichtend abgetrennten Abströmkammer zugewandt ist. Vorzugsweise sind erster und zweiter Teil des Trägerkörpers etwa gleich lang ausgeführt. Entsprechende Einbaubedingungen des Katalysator-Trägerkörpers in das Abgasleitungsgehause, insbesondere wenn dieses ein Schalldampfergehause ist, können jedoch davon abweichende Längenaufteilun- gen erforderlich machen. Indem das Halteelement direkt am Trägerkörper befestigt ist, dient es der direkten Gewährleistung der Formstabilität des einmal hergestellten Katalysator-Trägerkörpers. Die bei metallischen Wabenkörpern übliche Form des Schichtens, Wickeins oder Verschlingens von zumindest teilweise strukturierten Blechlagen zu einem Wabenpaket wäre nicht ausreichend formstabilisiert, wenn nicht Vorkehrungen getroffen wären, daß sich der Verbund nicht wieder auflöst. Wenn über den einmal hergestellten Verbund ein Halteelement geschoben ist, ist somit dessen Formstabilität gewährleistet, so daß der Katalysator-Trägerkörper mit dem daran direkt angebrachten Halteelement transportierbar ist, ohne daß die Form- Stabilität über ein Mantelrohr oder Hilfsvorrichtungen erzielt werden muß.
Das Halteelement ist des weiteren so ausgebildet, daß es der inneren Form des Abgasleitungsgehäuses entspricht und so auch der direkten Befestigung innerhalb des Abgasleitungsgehäuses dient. Diese Befestigung ist so ausge- führt, daß eine zuverlässige, im wesentlichen abdichtende Unterteilung des Abgasleitungsgehäuses in eine Zuströmkammer, in welche der zu reinigende Abgasstrom eintritt, und eine Abströmkammer, in welche der gereinigte Abgasstrom aus dem Katalysator-Träger körper eintritt, unterteilt. Damit ist ein sehr kostengünstiges Bauelement geschaffen, welches neben einer hohen Flexibilität und Anpaßbarkeit an unterschiedlichste geometrische Konfigurationen des Abgasleitungsgehäuses darüber hinaus den entscheidenden Vorteil aufweist, daß unterschiedlichste Bauarten von Katalysator-Träger körpern einsetzbar sind. So können ohne weiteres Radialkatalysatoren, Axialkatalysatoren, d.h. im wesentlichen radial bzw. axial durchströmbare Wabenkörper, und auch sogenannte Diagonalkatalysatoren verwendet werden. Unter Diago- nalkatalysatoren sollen solche verstanden werden, welche im Inneren des Katalysator-Trägerkörpers Strömungswege aufweisen, die sowohl eine radiale als auch eine axiale Richtungskomponente aufweisen.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Halteelemente plattenförmig ausgebildet. In bevorzugter Ausführungsform ist das Halteelement als eine im wesentlichen ebene Platte ausgeführt. Die Verwendung einer ebenen Platte ist besonders vorteilhaft, da eine ebene Platte mit einer der Form des Katalysator-Trägerkörpers angepaßten Öffnung leicht herstellbar und auch leicht an die innere Form des Abgasleitungsgehäuses anpaßbar ist.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Halteelement eine etwa ellipsenförmige zum schrägen Anordnen eines im Quer- schnitt runden Katalysator-Träger körper s darin auf. Indem der Trägerkörper schräg in dem Halteelement angeordnet wird, wird ein größerer Bereich des Umfanges des eigentlichen Katalysator-Trägerkörpers formstabil gehalten. Außerdem ist eine Anpassung an vorgegebene Platzverhältnisse leicht möglich.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel weist die Öffnung des Halteelements an ihrem Rand einen Kragen auf. Der Kragen kann mit an sich bekannten Herstellungsverfahren, wie z.B. Formziehverfahren, beim Einarbeiten der Öffnung erzeugt werden. Der Kragen dient unter anderem einer besseren Befestigung und Gewährleistung einer besseren Formstabilität des eigentlichen mantelrohrlosen Katalysator-Trägerkörpers. Ein Anschweißen des Kragens an den Katalysator-Trägerkörper ist einfacher als das Einschweißen in eine kragenlose Öffnung. Besonders günstig ist es bei elliptischen Öffnungen, wenn die Ränder an den Schmalseiten umgebördelt sind, so daß ein schräg eingesetzter Katalysator- Trägerkörper beidseitig an den Umbördelungen anliegt.
Durch das Vorsehen eines Halteelementes kann vorzugsweise als Katalysator- Trägerkörper ein Körper in Axialbauart mit Wabenstruktur oder in ebenso bevorzugter Weise in Radialbauart ebenfalls mit Wabenstruktur eingesetzt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines in ein Abgasleitungsgehause einbaufertigen Katalysator-Trägerkörpers geschaffen, bei welchen dieser nach Wicklung oder Paketierung oder Verschlingung von zumindest teilweise strukturierten Blechlagen direkt von einer Fertigungseinrichtung zur Herstellung des eigentlichen Katalysator- Trägerkörpers in eine in dem Halteelement vorgesehene Öffnung eingeführt und dort befestigt, insbesondere angeschweißt oder durch Formschluß angebracht, wird.
Die Öffnung ist vorzugsweise so ausgebildet, daß die Längsachse des Kata- lysator-Trägerkörpers bezüglich einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu einer die Ausdehnung des Halteelementes kennzeichnenden Ebene geneigt ist, wobei das Halteelement direkt an der äußeren Oberfläche des Katalysator- Trägerkörpers dichtend vollumfänglich im Bereich der Öffnung befestigt wird. Das heißt der eigentliche Katalysator-Trägerkörper weist kein Mantel- rohr auf. Der mit diesem Verfahren hergestellte, mit dem Halteelement versehene Katalysator-Trägerkörper ist somit separat transportfähig und entsprechend der äußeren Gestaltung des Halteelementes in beliebige Formen eines Abgasleitungsgehäuses einsetzbar und an oder in diesem so befestigbar, daß das Halteelement eine Prallplatte darstellt und das Abgasleitungsgehause in eine Zuströmkammer für das zu reinigende Abgas und eine Abströmkammer für das gereinigte Abgas unterteilt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der eigentliche Katalysator-Trägerkörper nur gewickelt, geschichtet oder verschlungen, insbesondere aus schon mit keramischem und/oder katalytisch aktivem Material zumindest in Teilbereichen beschichteten Blechlagen, ohne daß die Berührungsstellen mehrerer übereinanderliegender Lagen verlötet werden. Je nach Art der Befestigung des Halteelementes an den Blechlagen kann es erforderlich sein, an den Verbindungsstellen keine Beschichtung vorzusehen oder diese dort wieder zu entfernen. Auch kann es sinnvoll sein, nur einen Teil der Blechlagen mit katalytisch aktivem Material zu versehen, um die thermische Belastung aufgrund der exothermen Umsetzung von Abgasbestandteilen in Grenzen zu halten.
Gemäß einem weitern Ausführungsbeispiel ist der Katalysator-Trägerkörper aus Blechlagen aus Streckmetall hergestellt.
Es ist des weiteren bevorzugt, den Katalysator-Trägerkörper aus einem Folienpaketkörper zu wickeln oder zu stapeln, so daß der Folienpaketkörper in eine beliebige Form bringbar ist, welche es ermöglicht, den eigentlichen Katalysator-Trägerkörper in vorhandene Abgasleitungsgehause entsprechend den konstruktiven Gegebenheiten einzusetzen. Vorzugsweise ist der Katalysator-Trägerkörper aus einer Folie mit Wellenstruktur durch willkürliches Ein- bringen in einen Raum mit inneren Abmessungen und inneren Gestaltungen, welche der äußeren Form des eigentlichen Katalysator-Trägerkörpers entsprechen. Die eine solche Wellenstruktur aufweisende Folie wird sozusagen über eine entsprechende Eintrittsöffhung in einen derartigen Raum "eingeschossen", so daß ein chaotisch geschichteter Katalysator-Trägerkörper entsteht. Vorzugsweise wird das Halteelement als Trennwand in ein Ab- gasleitungsgehäuse eingesetzt und dort dichtend mit der Gehäusewand verklebt, verschweißt, oder mit seinem Rand in eine umlaufende Gehäusekante eingerollt, so daß zwei über den Katalysator-Trägerkörper miteinander verbundene Kammern gebildet werden. So kann insbesondere ein erfindungs- gemäßes Schalldampfergehause mit schräg eingesetztem Katalysator-Trägerkörper gebildet werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Katalysator-Trägerkörper ohne Mantelrohr mit einem Halteelement;
Fig. 2 eine prinzipielle Anordnung eines Katalysator-Trägerkörpers mit Halteelement im Abgasleitungsgehause; und
Fig. 3 das Einsetzen des Katalysator-Trägerkörpers mit Halteelement in ein Schalldampfergehause gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In Fig. 1 ist erfindungsgemäß ein Katalysator-Trägerkörper 1 dargestellt, welcher durch ein Halteelement 3 in einer in diesem vorgesehenen Öffnung 4 mit geneigter Längsachse 2 gehalten ist. Das Halteelement 3 ist eben ausgebildet und weist eine Rechteckform auf, welche zum Einsetzen in ein im wesentlichen rechteckig ausgebildetes Abgasleitungsgehause 6 vorgesehen ist. Damit der im Querschnitt runde Katalysator-Träger körper 1 schräg im Halteelement 3 gehalten werden kann, ist die Öffnung 4 im Halteelement 3 ellipsenförmig ausgebildet. Zur besseren Befestigung des inneren Umfangs der Öffnung 4 des Halteelements 3 mit dem äußeren Umfang des Katalysator-Trägerkörpers 1 kann der Umfang der Öffnung 4 mit einer Umbördelung 5 versehen werden. Der Katalysator-Trägerkörper 1 mit dem Halteelement 3 bildet somit eine Einheit, welche transportierbar ist und welche sichert, daß nach erfolgtem Wickeln, Schichten und/oder Verschlingen des Katalysator-Trägerkörpers 1 dieser seine Form behält und sich nicht unbeabsichtigt selbständig wieder auflöst bzw. aus einer kompakten in eine nicht kompakte lose Form zurückspringt.
Die schräge Anordnung des Katalysator-Trägerkörpers im Halteelement 3 hat den Vorteil, daß die Höhe des Abgasleitungsgehäuses 6 kleiner als bei senkrecht eingebautem Katalysator-Trägerkörpers 1 ausgebildet werden kann. Außerdem ist eine Abstützung der Kanten des Katalysator-Trägerkörpers 1 an dem Gehäuseoberteil 7 und/oder dem Gehäuseuntertel 8 möglich, was die Schwingungsneigung des System verringert und den Zusammenbau erleichtern kann.
In Fig. 2 ist die prinzipielle Anordnung eines Katalysator-Trägerköφers 1 gemäß der Erfindung in einem Abgasleitungsgehause 6 dargestellt. Das Abgasleitungsgehause 6 besteht aus einem eine Zuströmkammer 10 umschließenden Gehäuseoberteil 7, in welches ein Abgaseinlaß 9 mündet, und aus einem eine Abstromkammer 11 umschließenden Gehäuseunterteil 8, aus welchem gereinigtes Abgas durch einen Abgasauslaß austritt. Der Katalysa- tor-Trägerköφer 1 ist in einem Halteelement 3 in Form einer ebenen Platte gehalten, deren äußere Abmessungen den Innenabmessungen des aus Gehäuseoberteil 7 und Gehäuseunterteil 8 gebildeten Abgasleitungsgehäuses 6 angepaßt sind. Das Halteelement 3 ist dabei sowohl mit dem Katalysator-Trä- gerköφer 1 in der Öffnung 4 fest und im wesentlichen dichtend als auch an der Innenseite des Abgasleitungsgehäuses 6 fest und im wesentlichen dichtend verbunden, so daß das Halteelement 3 als Trennwand zwischen der Zuströmkammer 10 und der Abströmkammer 11 dient. Der Abgasstrom wird in dem Abgasleitungsgehause mehrfach umgelenkt, wodurch auch eine gute Schalldämpfung erreicht wird. Durch die schräge Anordnung des Katalysator-Trägerköφers 1 im Abgasleitungsgehause 6 ist eine relativ große äußere Einströmfläche für den in den Katalysator-Trägerköφer 1 eintretenden Abgasstrom gewährleistet.
In Fig. 3 ist dargestellt, wie ein Katalysator-Trägerköφer 1 ohne Mantelrohr erfindungsgemäß mit einem rechteckig und im wesentlichen eben ausgebildeten Halteelement 3 versehen ist. Die äußere Form des Halteelements 3 ist dabei so gestaltet, daß die das Abgasleitungsgehause 6 bildenden Gehäusehälften 7, 8, welche einen umlaufenden Bördelrand aufweisen, zwischen ihren Bördelrändern die Platte umfänglich mit dem Gehäuse durch einen entsprechenden Bördel Vorgang, Schweißvorgang oder ähnlichem bekannten Verbindungsvorgang zu einem einheitlichen Abgasleitungsgehause 6 verbinden. Dadurch ist der Katalysator-Trägerköφer 1 im Inneren des Abgasleitungsgehäuses 6 mit, wie in Fig. 3 dargestellt, geneigter Längsachse 2 fest angeordnet. Der Abgasstrom tritt dabei durch den Abgaseinlaß 9 in die Zuströmkammer 10 ein, welche durch das Gehäuseoberteil 7 und das Halteelement 3 gebildet wird. Nach erfolgtem Durchtritt und damit nach erfolgter Reinigung in dem Katalysator-Trägerköφer 1 tritt der gereinigte Abgasstrom über die Abströmkammer 11 aus dem Abgasleitungsgehause 6 durch den Abgasauslaß 12 aus.
Mit dem erfindungsgemäßen Katalysator-Trägerköφer 1 mit Halteelement 3 ist somit ein an verschiedenste Einbaukonfigurationen anpaßbarer, in der Herstellung kostengünstiger Katalysator insbesondere für den Einsatz für Kleinmotoren geschaffen. Er kann insbesondere aus vorbeschichteten Blechlagen aufgebaut werden und ist ohne Zusatzelemente und ohne Mantelrohr transportierbar, so daß die Herstellung des Katalysator-Trägerköφers und der Einbau in einen Schalldämpfer an unterschiedlichen Orten erfolgen können, ohne daß zusätzliche Fertigungsschritte oder Transportsicherungen erforderlich sind. Bezugszeichenliste
Katalysator-Trägerköφer
Längsachse
Halteelement
Öffnung
Umbördelung, Kragen
Abgasleitungsgehause
Gehäuseoberteil
Gehäuseunterteil
Abgaseinlaß
Zuströmkammer
Abströmkammer
Abgasauslaß
Schweißverbindung
Strömungwege (Kanäle)
Blechlagen

Claims

Patentansprüche
1. Metallischer Katalysator-Trägerköφer (1) zur Reinigung von Abgas, insbesondere eines Kleinmotors, mit einer Längsachse (2) und einer Vielzahl von Strömungswegen (14) in seinem Inneren, welcher zur
Montage in einem Abgasleitungsgehause (6) angepaßt ist, wobei der Katalysator-Trägerköφer (1) in zumindest einem Halteelement (3) mit einer Öffnung (4) gehaltert ist, welches nur einen Teil der Mantelfläche des Katalysator-Trägerköφers (1) umgibt und direkt am Katalysator- Trägerköφer (1) befestigt ist, und wobei das Halteelement (3) in dem
Abgasleitungsgehause (6) befestigbar ist und den Katalysator-Trägerkörper (1) formstabil zusammenhält und/oder im wesentlichen allein trägt.
2. Metallischer Katalysator-Trägerköφer (1) nach Anspruch 1, wobei das Abgasleitungsgehause (6), insbesondere ein Schalldampfergehause, eine
Zuströmkammer (10) für das zu reinigende Abgas und eine Abströmkammer (11) für das gereinigte Abgas aufweist, und wobei das Halteelement (3) mit dem Abgasleitungsgehause (6) derart verbindbar ist, daß ein erster Teil des Katalysator-Trägerköφers (1) der Zuströmkammer (10) und ein zweiter Teil des Katalysator-Trägerköφers (1) der zu dieser im wesentlichen dichtend abgetrennten Abströmkammer (11) zugewandt ist, so daß das Abgas durch den Katalysator-Trägerköφer (1) von der Zuströmkammer (10) in die Abströmkammer (11) strömen kann.
3. Metallischer Katalysator-Trägerköφer (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das Halteelement (3) im wesentlichen plattenförmig ausgebildet ist.
4. Metallischer Katalysator-Trägerköφer (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welchem das Halteelement (3) eine im wesentlichen ebene Platte ist, wobei der Katalysator-Trägerköφer (1) im wesentlichen gleich weit aus beiden Seiten der Platte hervorsteht.
5. Metallischer Katalysator-Trägerköφer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Öffnung (4) des Halteelementes (3) ellipsenför- mig zum schrägen Anordnen eines im Querschnitt runden Katalysator- Trägerköφers (1) darin ausgebildet ist.
Metallischer Katalysator-Trägerköφer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Öffnung (4) des Halteelementes (3) an ihrem Rand zumindest in Teilbereichen einen Kragen (5) zur Befestigung des Katalysator-Trägerköφers (1) aufweist.
7. Metallischer Katalysator-Trägerköφer (1) nach Anspruch 5, wobei die ellipsenförmige Öffnung (17) an ihren Schmalseiten jeweils einen umgebördelten Teilbereich (5) aufweist, wobei die beiden Teilbereiche vorzugsweise nach unterschiedlichen Seiten des Halteelementes (3) in einem stumpfen Winkel umgebördelt und so ausgebildet sind, daß sie an einem schräg eingesetzten Katalysator-Trägerköφer (1) anliegen.
8. Metallischer Katalysator-Trägerköφer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welcher als axial durchströmbarer Wabenköφer ausgebildet ist.
9. Metallischer Katalysator-Trägerköφer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, im wesentlichen aufgebaut aus zumindest teilweise strukturierten Blechlagen (15), die gewickelt, geschichtet und/oder miteinander verschlungen sind, so daß sie für Abgas durchströmbare Kanäle (14) bilden, wobei die Blechlagen (15) vorzugsweise vor dem Wickeln, Schichten bzw. Verschlingen zumindest in Teilbereichen mit katalytisch aktivem Material beschichtet sind.
10. Verfahren zur Herstellung eines in ein Abgasleitungsgehause (6) ein- baufertigen Katalysator-Trägerköφers (1) mit den Merkmalen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem nach Fertigstellung des eigentlichen Katalysator-Trägerköφers (1) in einer Fertigungseinrichtung dieser aus der Fertigungseinrichtung direkt in eine Öffnung (4) eines Halteelementes (3) geführt wird und das Halteelement (3) direkt an der äußeren Oberfläche des kein Mantelrohr aufweisenden Katalysator-Trägerköφers (1) im Bereich der Öffnung (4) befestigt wird, vorzugsweise angeschweißt (13) oder formschlüssig verbunden wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem der Katalysator-Trägerköφer (1) in der Fertigungseinrichtung aus mit Keramikmaterial und/oder katalytisch aktivem Material beschichteten zumindest teilweise strukturierten Blechlagen (15) geschichtet, gewickelt und/oder geschlungen wird.
12. Schalldampfergehause (6) für das Abgassystem eines Kleinmotors mit einer Einströmkammer (10) und einer Abstromkammer (11), die durch eine Trennwand (3) voneinander getrennt sind, wobei die Trennwand (3) als Halteelement (3) für einen metallischen Katalysator-Trägerköφer (1) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator-Trägerkörper (1) schräg in die Trennwand (3) eingebaut ist.
13. Schalldampfergehause nach Anspruch 12 wobei die Trennwand (1) eine elliptische Öffnung (4) aufweist, die im Bereich ihrer Schmalseiten einen umgebördelten Rand (5) aufweist, der mit dem Katalysator-Trägerköφer (1) fügetechnisch direkt verbunden ist, insbesondere verschweißt (13).
14. Schalldampfergehause (6) nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Katalysator-Trägerköφer (1) so eingebaut ist, daß das Abgas im Schalldampfergehause (6) mehrfach umgelenkt wird.
15. Schalldampfergehause (6) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Katalysator-Trägerköφer (1) ein- oder beidseitig am Schalldampfergehause (6) abgestützt ist.
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