Katalytische Abgasentgiftungseinrichtung

Abstract

 Katalytische Abgasentgiftungsvorrichtung mit einem in einem metallischen Außengehäuse (1) mit stirnseitigen insbesondere konischen Abgaszu- und -abführstutzen (2) angeordneten porösen, insbesondere wabenartig struckturierten monolitischen Keramikkörper (3) mit einer katalytisch wirksamen Oberflächenbeschichtung, wobei dem Außengehause und dem Keramikkörper ein thermisch isolierendes, vorzugsweise aus einer sogenannten Blähmatte bestehendes Federkissen (4) zwischengeordnet ist, wobei auf die Innenflächen der Abgaszu- und -abführstutzen eine thermisch isolierende Matte (5) aufgebracht ist, die von einem hochtemperaturfesten Abschirmblech (6) überdeckt ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine katalytische Abgasentgiftungseinrichtung mit einem in einem zylindrischen metallischen Außengehäuse mit stirnseitigen, insbesondere konischen Abgaszu- und abführstutzen angeordneten porösen, insbesondere wabenartig strukturierten monolitischen Keramikkörper mit einer katalytisch wirksamen Oberflächenbeschichtung, wobei dem Außengehäuse und dem Keramikkörper ein thermisch isolierendes, vorzugsweise aus einer sogenannten Blähmatte bestehendes, Federkissen zwischengeordnet ist.

[0002] Die Anordnung eines derartigen thermisch isolierenden Federkissens zwischen dem Keramikkörper und dem Außengehäuse dient der Lagerung des Keramikkörpers im Außengehäuse unter Ausgleich erstens der Fertigungstoleranzen und insbesondere der thermischen Ausdehnung des Keramikkörpers und des Gehäuses, unter Berücksichtigung der erheblichen,mehrere hundert Grad betragen, Unterschiede der Betriebstemperatur. Wegen der Aggressivität der noch dazu feuchten und unter anderem schwefeloxid-und stickoxidhaltigen Abgase ist es dabei erforderlich, das Außengehäuse einsdiießlich der Abgaszu- und abführstutzen aus hochwertigen Edelstählen herzustellen. Dies verkompliziert und verteuert den Aufbau derartiger Abgasentgiftungseinrichtungen erheblich.

[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine katalytische Abgsentgiftungsvorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß für das Außengehäuse einschließlich seiner Zu- und Abfuhrstutzen einfache und billigere Werkstoffe verwendet werden können.

[0004] Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß auf die Innenflächen der Abgaszu- und abführstutzen eine, bis zur Blähmatte reichende thermisch isolierende Matte aufgebracht ist, die von einem hochtemperaturfesten Abschirmblech überdeckt ist.

[0005] Das Vorsehen einer derartigen thermischen Abschirmung der Zu- und Abführstutzen - das eigentliche zylindrische, ovale od.dgl.Außengehäuse ist bereits durch die Blähmatte weitestgehend sowohl thermisch, als auch gegenüber den aggressiven Abgasen abgeschirmt - ist im gesamten Innenbereich des Gehäuses sichergestellt, daß weder die aggressiven Bestandteile des Abgases in Kontakt mit dem Außengehäuse mit seinen Zu- und Abführstutzen gelangen können. Darüber hinaus wird auch die Temperatur, die das Außengehäuse im Betrieb erreicht, erheblich gegenüber den üblichen, nicht isolierten Ausführungsformen reduziert, was wiederum die Lebensdauer des Gehäuses erheblich vergrößert, oder anders ausgedrückt, es ermöglicht anstelle teuerer Spezialstähle billigeres einfaches Chromstahlblech zu verwenden.

[0006] Dabei kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung weiter vorgesehen sein, daß das außenseitig, mit dem Stutzen fest verbundene, insbesondere verschweißte Abschirmblech am inneren Ende mit.Schiebesitz von einem a.nliegenden Ringflansch eines metallischen Dichtrings umfaßt ist. Durch diese Ausbildung werden die erheblichen thermischen Längsdehnungen des Abschirmbleches problemlos aufgefangen und führen zu keinerlei Belastungen der Verbindungsstellen mit dem im Betrieb sich wesentlich weniger erwärmenden Außengehäuse bzw. dessen Zu- und Abführstutzen.

[0007] Besonders einfach gestaltet sich der Aufbau dadurch, wenn man einen querschnittlich, im wesentlichen Z-förmigen Dichtring vorsieht, der mit seinem erweiterten, den Stirnrand des Keramikkörpers untergreifenden Außenringflansch dicht mit dem Außengehäuse verbunden ist, was sowohl durch einen Klemmsitz, als auch durch Verschweißen mit dem Außengehäuse erzielt werden kann. Der innere im Durchmesser kleinere Ringflansch des Z-förmigen Dichtringes weist jeweils parallel zur Innenfläche des Abgaszu- oder abführstutzens nach außen und übergreift mit Klemmsitz den Innenrand des Abschirmbleches.

[0008] Um ein Durchtreten des Abgases zwischen Keramikkörper und Außengehäuse zu vermeiden, wodurch dieses ja wiederum zu stark thermisch belastet würde und zum anderen die Möglichkeit des Angreifens aggressiver Bestandteile bestünde - dieses Problem stellt sich besonders bei sogenannten Blähmatten, die sich bei höheren Temperaturen um ein mehrfaches gegenüber ihrem ursprünglichen Durchmesser erweitern können, sofern sie nicht aufgrund ihres Klemmsitzes an einer solchen starken Ausdehnung gehindert sind -ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Stirnkanten der Blähmatte mit einem umgelegten Dichtstreifen eingefaßt sind, der beispielsweise aus einer Metallfolie, aus einem Keramikfaserband oder einer verwebten Keramik- oder Glasfasermatte bestehen kann.

[0009] Ein solcher, ggf. mit der Blähmatte zusätzlich verklebter Dichtstreifen, dessen umgelegte Ränder zwischen Keramikkörper und Außengehäuse verklemmt sind, verhindert wirksam ein Durchtreten von Abgasen zwischen Keramikkörper und Außengehäuse, wobei ein solches Durchtreten über die vorstehend beschriebenen Nachteile auch die Schwierigkeit mit sich brächte, daß mit einem solchen Abgasstrom ein sehr rasches Ausfasern der Blähmatte zu befürchten wäre, die nämlich bei höheren Temperaturen gegenüber der ursprünglich festen Struktur eine erhebliche Einbuße an Reißfestigkeit erleidet.

[0010] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, der eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Endabschnittes einer erfindungsgemäßen katalytischen Abgasentgiftungsvorrichtung zeigt.

[0011] In dem im wesentlichen zylindrischen Außengehäuse 1,an welches konisch sich verjüngende Abgaszu- und abführstutzen 2 sich anschließen, von denen in-der Teilzeichnung nur einer zu erkennen ist, sind monolitische, wabenartig strukturierte Keramikkörpr 3 gehaltert, deren Oberfläche mit einer katalytisch wirksamen Oberflächenbeschichtung versehen ist. Zur Halterung dieser Keramikkörper sind sogenannte Blähmatten 4 vorgesehen, d.h. mit steigernder Temperatur expandierende feuerfeste Fasermatten, die für eine zentrierte Halterung im Außengehäuse auch unter Berücksichtigung der stark unterschiedlichen Ausdehnung im Betrieb der Abgasentgifiungsvorrichtung sorgen.

[0012] Um für das Außengehäuse 1 und die anschließend Abgaszu-und abführstutzen 2, billigere, einfache Stahlbleche verwenden zu können, ist zunächst vorgesehen, daß die Innenflächen der Abgaszu- und abführstutzen 2 mit thermisch isolierenden Matten 5 überdeckt sind, die ihrerseits von einem hochtemperaturfesten Abschirmblech 6 überdeckt kwden. Dieses Abschirmblech ist an der Außenseite mit seinem am Stutzen'2 anliegenden Außenflansch 7 unmittelbar mit dem Stutzen 2 verschweißt, während der innere Rand 8 mit einem Schiebesitz klemmend unter den nach außen weisenden Ringflansch 9 eines im wesentlichen Z-förmigen gebogenen Dichtrings 10 greift, dessen Außenflansch 11 dichtend am Außengehäuse 1 anliegt, ggf. mit diesem verschweißt ist. Durch diesen Schiebesitz, der durch den Doppelpfeil angedeutet ist, kann sich das Abschirmblech 6 in axialer Richtung bei seinen erheblichen thermischen Längenänderungen bewegen. Die Temperaturen am Abschirmblech 6 liegen ja wesentlich höher als am Metallstutzen 2, der durch die Isoliermatte 5, die beispielsweise auf einer Aluminium-Silikat-Basis aufgebaut sein kann, thermisch isoliert ist.

[0013] Zur weiteren, sowohl thermisch als auch korrosionshindernden Isolierung des Gehäuses 1 ist zusätzlich vorgesehen, daß die über die Stirnkanten nach innen gebogenen Ränder 12 der Blähmatten 4 jeweils von einem umgelegten Dichtstreifen 13 aus Metallfolie, Keramikfaserband oder verwebter Keramikmatte oder Glasfasermatte eingefaßt sind, dessen umgebogene Ränder zwischen dem Keramikkörper 3 und dem Außengehäuse verklemmt sind. Durch diese Dichtstreifen wird jeliches Durchtreten von Abgas zwischen dem Keramikkörper 3 und dem Außengehäuse verhindert, womit außer der genannten Isolierung,auch ein Ausblasen des bei hohen Temperaturen seine Reißfestigkeit weitestgeherd verlierenden Materials der Blähmatte verhindert wird.

Ansprüche

1. Katalytische Abgasentgiftungsvorrichtung mit einem in einem metallischen Außengehäuse mit stirnseitigen, insbesondere konischen Abgaszu- und -abführstutzen angeordneten porösen, insbesondere wabenartig strukturierten monolitischen Keramikkörper mit einer katalytisch wirksamen Oberflächenbeschichtung, wobei dem Außengehäuse und dem Keramikkörper ein thermisch isolierendes, vorzugsweise aus einer sogenannten Blähmatte bestehendes Federkissen zwischengeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Innenflächen der Abgaszu- und -abführstutzen (2) eine thermisch isolierende Matte (5) aufgebracht ist, die von einem hochtemperaturfesten Abschirmblech (6) überdeckt ist.

2. Abgasentgiftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das außenseitig mit dem Stutzen (2) fest verbundene, insbesondere verschweißte Abschirmblech (6) am inneren Ende (8) mit Schiebesitz von einem anliegenden Ringflansch (9) eines metallischen Dichtrings (10) umfaßt ist.

3. Abgasentgiftungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der querschnittlich i wesentlichen Z-förmige Dichtring (10) mit seinem erweiterten, den Stirnrand des Keramikkörpers (3) untergreifenden Außenringflansch (11) dicht mit dem Außengehäuse (1) verbunden ist.

4. Abgasentgiftungsvorrichtung insbesondere von einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnkanten (12) der Blähmatte (4) mit einem umgelegten Dichtstreifen (13) eingefaßt sind.

5. Abgasentgiftungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die umgelegten Ränder des ggf. mit der Blähmatte verklebten Dichtstreifens (13) zwischen Keramikkörper (3) und Außengehäuse (1) verklemmt sind.

Zeichnung