Katalytische Abgasreinigungseinrichtung

Abstract

 57 Die katalytische Abgasreinigungseinrichtung umfaßt ein Gehäuse (1) mit einem Einströmtrichter (2) und einem Abströmtrichter (3), wobei diese Teile unter Klemmung der Enden eines Mantels (6) einer Trägermatrix (5) für den Katalysator miteinander durch Falzung verbunden sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine katalytische Abgasreinigungseinrichtung, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einer in einem aus Blech bestehenden Gehäuse angeordneten Trägermatrix für den Katalysator, an dessen Stirnenden ein Einströmtrichter und ein Abströmtrichter aus Blech anschließen. Bei den üblichen Einrichtungen dieser Art ist das Gehäuse mit dem Einströmtrichter und dem Abströmtrichter gasdicht verschweißt. Die Verschweißung ist hiebei eine aufwendige Arbeit. Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art ist weiters die Trägermatrix unmittelbar, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer wärmedämmenden Schicht, in das Gehäuse eingesetzt. Es ist daher eine starre Ausbildung der Trägermatrix erforderlich. Eine solche starre Ausbildung hat zur Voraussetzung, daß die Trägermatrix starr ausgebildet sein muß, wodurch wieder die Oberflächen, welche mit dem Katalysator beschichtet werden, kleiner werden.

[0002] Aus dem DE-GM 74 01 002 ist ein Katalysator in einem Gehäuse bekanntgeworden, bei welchem der Einströmtrichter bzw. der Abströmtrichter mit zugehörigen Leitblechen verschweißt ist und mit einem Gehäuse verbunden ist. Im Inneren dieses Gehäuses ist eine in einem Hüllrohr aufgenommene Trägermatrix für den Katalysator angeordnet, wobei dieses Hüllrohr federnd am inneren Umfang des Gehäuses anliegt. Bei einer derartigen Ausbildung besteht die Gefahr, daß Abgase außerhalb des Hüllrohres an den wirksamen Oberflächen der katalytischen Abgasreinigungsvorrichtung vorbeiströmen und daher zusammen mit Schadstoffen austreten können.

[0003] Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine einfache Ausbildung einer katalytischen Abgasreinigungsvorrichtung mit großen wirksamen Oberflächen zu schaffen, bei welcher die Gefahr eines Vorbeiströmens von nicht gereinigten Medien an dem Katalysatormaterial vermieden wird. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß Einströmtrichter und Abströmtrichter über den gesamten Umfang des Gehäuses mit diesem durch Falzung verbunden sind, daß die, vorzugsweise metallische, Trägermatrix über ihre gesamte Länge von einem rohrförmigen metallischen Mantel umgeben ist, daß der rohrförmige Mantel an beiden Enden über die Trägermatrix vorragt und daß die vorragenden Enden des rohrförmigen Mantels in der Falzverbindung zwischen das Gehäuse und den Einströmtrichter bzw. den Abströmtrichter geklemmt sind. Dadurch, daß die Trägermatrix über ihre gesamte Länge von einem rohrförmigen metallischen Mantel umgeben ist, wird die Trägermatrix durch diesen Mantel geschützt und versteift, so daß die wirksame Oberfläche derselben verhältnismäßig groß ausgebildet sein kann. Die Trägermatrix ist vorzugsweise metallisch ausgebildet und dadurch, daß sie durch den rohrförmigen Mantel versteift ist, kann sie aus dünnen Metallfolien bestehen, welche zwischen sich Durchströmquerschnitte freilassen, wobei infolge der dünnen Ausbildung der Bleche oder Folien die wirksame Oberfläche, welche mit dem Katalysatormaterial beschichtet wird, vergrößert wird. Eine solche metallische Trägermatrix kann beispielsweise aus übereinandergeschichteten gewellten und ebenen Metallfolien bestehen, welche eingerollt und in den rohrförmigen Mantel eingesetzt werden. Dadurch, daß die über die Trägermatrix vorragenden Enden des rohrförmigen Mantels in der Falzverbindung zwischen Gehäuse und den Einström- bzw. Abströmtrichter geklemmt sind, wird ein einfacher Anschluß des rohrförmigen Mantels an den Einström- und Abströmtrichter ermöglicht. Die Klemmstelle hat die Wirkung einer Labyrinthdichtung, welche ein Umströmen der Abgase um den rohrförmigen Mantel verhindert und gewährleistet, daß die gesamten zu reinigenden Abgase die Trägermatrix durchströmen. Die Klemmung des Mantels in der Falzverbindung hat überdies auch den Vorteil, daß geringfügige verschiedene Wärmedehnungen von Gehäuse und rohrförmigem Mantel an der Klemmstelle aufgenommen werden können.

[0004] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß Einströmtrichter und Abström- - trichter an ihrem Umfang einen nach außen abgebogenen, mit dem rohrförmigen Mantel gleichachsigen zylindrischen Bord aufweisen, an dessen äußerem Rand ein radial nach außen abgebogener Blechteil anschließt, daß das Gehäuse im Bereich seiner Stirnenden zylindrische Endteile aufweist, an welche radial nach außen abgebogene Blechteile anschließen, daß die nach außen abgebogenen Blechteile der zylindrischen Borde und der zylindrischen Endteile des Gehäuses durch Falzung miteinander verbunden sind und daß die vorragenden Enden des rohrförmigen zylindrischen Mantels zwischen den zylindrischen Borden des Einström- und Abströmtrichters und den zylindrischen Endteilen des Gehäuses liegen. Auf diese Weise liegen die vorragenden Enden des rohrförmigen Mantels zwischen zylindrischen Teilen des Gehäuses und des Einströmtrichters und des Abströmtrichters. Es wird dadurch eine gute Dichtung zwischen dem zylindrischen Mantel und dem Einström-und Abströmtrichter erreicht und vor allem steht auch infolge der zylindrischen Ausbildung der Anlageflächen ein verhältnismäßig großer Dehnungsweg für eine ungleiche axiale Wärmedehnung des rohrförmigen Mantels und des Gehäuses zur Verfügung. Der rohrförmige Mantel ist hiebei zweckmäßig kreiszylindrisch ausgebildet, jedoch ist auch die Ausbildung nach einem Zylinder mit ovalem Querschnitt möglich. Da die vorstehenden Enden des rohrförmigen Mantels infolge der zylindrischen Ausbildung der Klemmflächen von Gehäuse und Einströmtrichter und Abströmtrichter verhältnismäßig tief eingreifen kann, ist auch eine gute Labyrinthdichtwirkung zwischen Einström- und Abströmtrichter einerseits und rohrförmigem Mantel anderseits gewährleistet.

[0005] Gemäß der Erfindung ist zweckmäßig die Anordnung so getroffen, daß der radial nach außen abgebogene Blechteil des Gehäuses um 180° zur Mitte des Gehäuses, im Querschnitt C-förmig zurückgebogen ist und von dem im Querschnitt doppelt C-förmig abgebogenen Blechteil des zylindrischen Bordes des Einström- und Abströmtrichters umgriffen ist. Dadurch wird eine gute Verbindung des Einströmtrichters und des Abströmtrichters mit dem Gehäuse erreicht und vor allem bildet auf diese Weise die Falzverbindung selbst eine Labyrinthdichtung zwischen Einström- und Abströmtrichter und dem Gehäuse.

[0006] Gemäß der Erfindung sind zweckmäßig die Endteile des Gehäuses radial nach innen auf kleinerem Durchmesser abgesetzt, wobei zwischen dem Gehäuse und dem rohrförmigen Mantel eine wärmedämmende Zwischenschicht, vorzugsweise eine Fasermatte aus keramischen Fasern, angeordnet ist. Der rohrförmige Mantel ist über seine gesamte Länge mit gleichem Querschnitt ausgebildet und die Endteile des Gehäuses schließen an den rohrförmigen Mantel an. Dadurch, daß diese Endteile nach innen auf kleinerem Durchmesser abgesetzt sind, entsteht zwischen dem Gehäuse und dem rohrförmigen Mantel ein Zwischenraum und durch diesen Zwischenraum wird ermöglicht, die wärmedämmende Zwischenschicht vorzusehen. Die volle Wirksamkeit des Katalysators setzt erst oberhalb einer gewissen Temperatur ein und diese wärmedämmende Zwischenschicht ermöglicht die Warmhaltung der Trägermatrix. Überdies wird auch eine übermäßige Erwärmung des Gehäuses, welche beispielsweise beim Befahren einer dürren Grasfläche eine Brandgefahr mit sich bringt, vermieden.

[0007] Gemäß der Erfindung bestehen vorzugsweise die Trägermatrix und der rohrförmige Mantel aus Edelstahl.

[0008] In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles, welches eine katalytische Abgasreinigungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere von Fahrzeugmotoren, zeigt, veranschaulicht.

[0009] Fig.l zeigt einen Axialschnitt durch eine katalytische Abgasreinigungseinrichtung. Fig.2 zeigt im größeren Maßstab die Falzverbindung.

[0010] 1 ist das Gehäuse, 2 der Einströmtrichter und 3 der Abströmtrichter. In den Einströmtrichter ist ein gelochtes kegelförmiges Verteilerblech 4 für die einströmenden Abgase angeordnet. 5 ist die metallische Trägermatrix, welche beispielsweise aus gewickelten Blechfolien besteht, zwischen welchen längsverlaufende Durchströmkanäle bestehen, deren Wände mit dem Katalysatormaterial beschichtet sind.

[0011] 6 ist ein rohrförmiger kreiszylindrischer Mantel, welcher die Trägermatrix 5 umgibt und eine gute Halterung für die Trägermatrix bildet, so daß die Trägermatrix aus dünnen Metallfolien bestehen kann.

[0012] Das Gehäuse 1 ist mit dem Einströmtrichter 2 und dem Abströmtrichter 3 durch Falzungen 7 verbunden. Die Enden des Gehäuses weisen im Querschnitt eine Abbiegung 8 um 180° zur Mitte des Gehäuses 1 auf. Diese Abbiegung 8 wird durch eine doppel-C-förmige Abbiegung 9, 10 des Einströmtrichters 2 und des Abströmtrichters 3 umgriffen. Der Einströmtrichter und der Abströmtrichter weisen eine zylindrische Abbiegung 11 auf, welche in die abgebogenen Teile 9 und 10 übergeht. Das Gehäuse 1 weist zylindrische Endteile 12 auf. Zwischen der zylindrischen Abbiegung 11 und den zylindrischen Endteilen 12 des Gehäuses liegen die über die Stirnseite 13 der Trägermatrix 5 vorragenden Endteile 14 des rohrförmigen Mantels 10. Diese Endteile 14 sind zwischen die zylindrischen Endteile 12 des Gehäuses und die zylindrischen Teile 11 des Einströmtrichters und des Abströmtrichters geklemmt. Der zylindrische Teil 11 des Einströmtrichters und des Abströmtrichters steht über den Einströmtrichter 2 und den Abströmtrichter 3 so weit vor, daß der Ansatz eines Falzwerkzeuges leicht möglich ist und daher die Klemmung der Endteile 14 des rohrförmigen Mantels 6 gut durchgeführt werden kann.

[0013] Der rohrförmige Mantel 6 weist über seine gesamte Länge gleichen Querschnitt auf. Die zylindrischen Endteile des Gehäuses 1 sind nach innen auf kleineren Durchmesser abgesetzt, so daß zwischen dem rohrförmigen Mantel 6 und dem Gehäuse 1 ein ringförmiger Zwischenraum 15 verbleibt, der mit einem wärmedämmenden Material ausgefüllt ist.

Ansprüche

1. Katalytische Abgasreinigungseinrichtung, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einer in einem aus Blech bestehenden Gehäuse angeordneten Trägermatrix für den Katalysator, an dessen Stirnenden. ein Einströmtrichter und ein Abströmtrichter aus Blech anschließen, dadurch gekennzeichnet, daß Einströmtrichter (2) und Abströmtrichter (3) über den gesamten Umfang des Gehäuses (1) mit diesem durch Falzung verbunden sind, daß die, vorzugsweise metallische, Trägermatrix (5) über ihre gesamte Länge von einem rohrförmigen metallischen Mantel (6) umgeben ist, daß der rohrförmige Mantel (6) an beiden Enden über die Trägermatrix (5) vorragt und daß die vorragenden Enden des rohrförmigen Mantels (6) in der Falzverbindung zwischen das Gehäuse (1) und den Einströmtrichter (2) bzw. den Abströmtrichter (3) geklemmt sind.

2. Katalytische Abgasreinigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einströmtrichter (2) und Abströmtrichter (3) an ihrem Umfang einen nach außen abgebogenen, mit dem rohrförmigen Mantel (6) gleichachsigen zylindrischen Bord (11) aufweisen, an dessen äußerem Rand ein radial nach außen abgebogener Blechteil (9) anschließt, daß das Gehäuse (1) im Bereich seiner Stirnenden zylindrische Endteile (12) aufweist, an welche radial nach außen abgebogene Blechteile (8) anschließen, daß die nach außen abgebogenen Blechteile (9) der zylindrischen Borde (11) und der zylindrischen Endteile (12) des Gehäuses (1) durch Falzung miteinander verbunden sind und daß die vorragenden Enden des rohrförmigen zylindrischen Mantels (6) zwischen den zylindrischen Borden des Einström- und Abströmtrichters (2, 3) und den zylindrischen Endteilen des Gehäuses (1) liegen.

3. Katalytische Abgasreinigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radial nach außen abgebogene Blechteil (8) des Gehäuses (1) um 180° zur Mitte des Gehäuses (1), im Querschnitt C-förmig zurückgebogen ist und von dem im Querschnitt doppelt C-förmig abgebogenen Blechteil (9, 10, 11) des zylindrischen Bordes des Einström- und Abströmtrichters (2, 3) umgriffen ist.

4. Katalytische Abgasreinigungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Endteile (12) des Gehäuses (1) radial nach innen auf kleinerem Durchmesser abgesetzt sind und daß zwischen dem Gehäuse (1) und dem rohrförmigen Mantel (6) eine wärmedämmende Zwischenschicht, vorzugsweise eine Fasermatte aus keramischen Fasern, angeordnet ist.

5. Katalytische Abgasreinigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägermatrix (5) und der rohrförmige Mantel (6) aus Edelstahl bestehen.

Zeichnung