Lagerungsvorrichtung für einen Keramikkatalysator einer Brennkraftmaschine in einem Gehäuse

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerungsvorrichtung für einen Keramikkatalysator einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Aus der DE 22 43 251 ist eine Lagerungsvorrichtung für einen Monoliten zur Abgasreinigung bekannt, der an Stirnseitenkanten über Ringe aus einem Drahtgestrick in einem umgebenden Gehäuse mit einem Luftspalt gehalten wird. Des Weiteren ist es bekannt, Keramikkatalysatoren in Fasermatten und/oder in faserhaltigen Quellmatten zu lagern. Aus der EP 1 353 049 A ist ein Katalysator bekannt, welcher in einem Gehäuse über ein Lager aus Drahtgestrick einem weiteren Lager aus einer Blechhülse gehalten ist. Zwischen dem Katalysator und dem Gehäuse ist ein Luftspalt vorgesehen. Des Weiteren ist aus der US 2004,022,699 A ein Katalysator vorbekannt, welcher in einem Gehäuse über Ringelemente oder dergleichen Elemente mit Abstand zu diesem gehalten wird. Die Ringelemente bestehen vorzugsweise aus einem Keramikmaterial. Aus der US 3975 836 A ist ein Katalysator bekannt, der in einem Gehäuse mit Hilfe einer am Gehäuse geklebten elastischen Faser gelagert ist.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Lagerungsvorrichtung für einen Keramikkatalysator einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die in einfacher Weise ohne Beschädigung des Katalysators zu montieren ist, darüber hinaus eine dauerhaltbare elastische Lagerung gewährleistet, wobei die Lagerungsvorrichtung keine lösbaren faserhaltigen Stoffe umfasst, umweltfreundlich ist und sortenrein getrennt werden kann.

[0004] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.

[0005] Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, dass die Lagerungen aus hochtemperaturbeständigen Klebstoffen eine temperaturbeständige, mechanisch dauerhafte und gasdichte sowie dauerelastische Verbindung zwischen einem Keramikkatalysator und einem umgebenden Gehäuse herstellt. Dies wird im Wesentlichen dadurch erreicht, indem die stromauf und stromab eines Abgasstromes der Brennkraftmaschine angeordneten beiden Lagerungen des Keramikkatalysators im Gehäuse oder im Gehäusemantel aus hochtemperaturbeständigen elastischen Klebstoffelementen bestehen, über welche der Keramikkatalysator dem Luftspalt und Toleranzen überbrückend festgehalten lagerbar ist. Des Weiteren sind die aus hochtemperaturbeständigen bestehenden beiden Lagerungen des Keramikkatalysators im Gehäuse jeweils aus mindestens einem Ringelement bestehend, die rundherum des Katalysators angeordnet und am Gehäuse abstützend anliegend sind, wobei das eine stromab oder stromauf angeordnete Ringelement der Lagerung gegen Abgase gasdicht ausgeführt ist. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise nach der Erfindung eine Lagerung des empfindlichen Keramikträgers ohne lösliche faserhaltige Stoffe erzielt und es wird darüber hinaus ein Umströmen des Katalysators durch ungereinigtes Abgas verhindert.

[0006] Das mechanisch dauerhaltbare Klebstoffelement erreicht auch bei besonderen Beanspruchungen, wie bei einem Geländebetrieb des Fahrzeugs vor allem im Unterbodenbereich durch Steinschlag und Aufsetzer oder bei Schwingungen, welche durch Geländeanregung bei Schlechtwegstrecken erfolgt und allgemeine Mikrobewegungen, insbesondere durch Ladungswechsel der Brennkraftmaschine die erforderliche Lebensdauer. Auch kompensieren diese dauerelastischen Klebstoffelemente unterschiedliche Wärmeausdehnungen des Keramikträgers und des Gehäuses aus Edelstahl innerhalb der Breite der Klebstoffelemente. Des Weiteren ist das Klebstoffelement temperaturbeständig und fungiert dauerhaft als Festlager der Katalysatorlagerung. Auch bei besonderen Beanspruchungen, wie bei einem Geländebetrieb vor allem im Unterbodenbereich beim Waten durch eindringendes Wasser sowie durch Temperaturschock von außen.

[0007] Ferner ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die stromauf oder stromab angeordnete aus einem hochtemperaturbeständigen Klebstoffelement bestehende Lagerung aus einer mindestens als Dreipunktlagerung ausgeführte Lagerung besteht und die einzelnen Lagerelemente jeweils unter einem Winkel von etwa 120° zueinander zwischen dem Katalysator und dem Gehäuse angeordnet sind. Durch diese Anordnung wird in vorteilhafter Weise nach der Erfindung erreicht, dass ein einfach einzusetzender Katalysator ins Gehäuse erzielt wird, da nur drei Berührungspunkte zum Gehäuse bestehen.

[0008] Damit der Katalysator bzw. das Gehäuse sich unter Wärmebelastung entsprechend ausdehnen kann, kann ein Loslager vorgesehen sein, welches zumindest stromauf des Abgasstromes aber auch stromab des Abgasstromes angeordnet sein kann und welches durch das weitere gasdichte Lager ergänzt wird.

[0009] Aufgrund der elastischen Lagerung durch die elastischen Klebstoffringe bzw. durch die elastischen Klebstoffelemente kann der Keramikkatalysator nach einer Ausführung der Erfindung im Querschnitt ovalförmig oder unregelmäßig geformt ausgeführt sein. Die Klebstoffelemente können sich aufgrund der Elastizität an diese Ovalform in einfacher Weise anlegen. Hierdurch ist eine problemlose Anpassung der Lagerung an die Umrissform des Katalysators möglich.

[0010] Das Klebstoffelement weist eine Zusammensetzung auf, die eine Temperatur bis maximal 1700°C aufnimmt und aus gefilzten Glasfasern und Keramikanteilen besteht.

[0011] In vorteilhafter Weise nach der Erfindung kann das Loslager zur Zentrierung durch zwei hochtemperaturbeständige elastische Klebstoffelemente bestehen.

[0012] Durch die Lagerung des Keramikkatalysators im Gehäuse über hochtemperaturbeständige elastische Klebstoffelemente entfällt ein vorheriges Vermessen jedes einzelnen Keramikträgers bzw. Gehäuses, da der Klebstoff Toleranzen überbrückt. Ein trägerbezogenes Kalibrieren des Gehäusemantels entfällt aus dem gleichen Grund. Funktionsbeeinträchtigungen durch z.B. fehlende Vorspannkräfte entfallen ebenfalls, da Beschädigungen beim Stopfen der Keramikträger mit umgelegter Fasermatte in den Gehäusemantel ausgeschlossen wird. Selbst bei der Montage, dem Betrieb und beim Recycling müssen keine weiteren Umweltschutz bzw. oder Arbeitsschutzvorkehrurigen getroffen werden, da die verwendeten Werkstoffe umweltfreundlich sind.

[0013] Ein Ringspalt zwischen dem Katalysator und dem Gehäuse, sowie zwischen Fest- und Loslager wirkt als Luftspaltisolierung. Das Gehäuse schützt vor mechanischer Beschädigung von außen. Der Wärmeübergang nach außen ist für ein schnelles Anspringen des Katalysators und für eine geringere Fahrzeug- bzw. Motorraumaufheizung minimiert. Ein Thermoschock von außen wird nicht direkt auf den empfindlichen Katalysator eingeleitet.

[0014] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.

[0015] Es zeigen

Fig. 1

eine erste Ausführung von Lagerungen für einen Katalysator mit Klebstoffelementen bzw. mit Klebstoffelementen und Drahtgestrickringen und

Fig. 2

eine weitere nicht beanspruchte Ausführung von Lagerungen für einen Keramikkatalysator über elastisch ausgebildete ringförmige Formteile aus Metall.

[0016] Ein Keramikkatalysator 1 ist in einem Gehäuse 2 bzw. innerhalb eines Gehäusemantels in Lagerungen 3, 4; 12, 13 gehalten, die stromauf und stromab eines Abgasstromes 5, 5a einer Abgasanlage an Stirnseitenkanten 6 und 7 des Katalysators 1 diesen übergreifend im Gehäuse 2 angeordnet sind.

[0017] Die Lagerungen 3, 4 bestehen aus hochtemperaturbeständigen dauerelastischen Klebstoffelementen, die aus einem rundum des Katalysators 1 verlaufenden geschlossenen Ring bestehen. Mindestens einer dieser Lagerungen 3, 4 kann auch aus sogenannten Teillagerelementen A, B, C bestehen, die bei Kreisquerschnitten jeweils unter einen Winkel von etwa 120° zueinander angeordnet sind und eine sogenannte Dreipunktlagerung bilden. Diese ist in Fig. 1 um 90° verdreht zum Katalysator 1 auf einem strichpunktierten Kreis K dargestellt, der den Umriss des Katalysators 1 darstellt. Bei anderen Querschnittsformen ist dann eine entsprechende Anzahl von Lagerungen vorgesehen.

[0018] Eine der Lagerungen 3 oder 4 ist jeweils als sogenanntes Loslager und das weitere Lager ist dann als sogenanntes Festlager ausgeführt. In jedem Fall ist das Festlager aus einem gasdichten Klebstoffelement bestehend, so dass kein ungereinigtes Abgas den Katalysator 1 zwischen dem Keramikträger und dem Gehäuse 2 umgehen kann. Das Loslager ist in dem gezeigten Fall das Lagerelement 3, dies kann auch aus zwei elastischen Klebstoffelementen bestehen, wobei das eine Klebstoffelement in geschlossener Ringform dann im Wesentlichen zur Zentrierung des Katalysators 1 im Gehäuse 2 dient.

[0019] Die Gehäuse können längs als Profilrohre oder in Halbschalenbauweise ausgeführt sein.

[0020] Die Klebstoffelemente weisen eine solche Zusammensetzung aus gefilzten Glasfasern und Keramikanteilen auf, dass eine Temperatur bis zu maximal 1700°C aufgenommen werden kann.

[0021] Wie in der Schnittzeichnung Fig. 1 näher dargestellt, ist die stromauf gelegene Lagerung 3 einerseits in einem Eckbereich E von einem Übergang des Gehäuses 2 zu einem trichterförmigen Verbindungsrohr 8, 8a zum Abgasrohr R und andererseits eine Eckkante 9 des Keramikkatalysators 1 umgreifend angeordnet. Das Festlager 4 ist ebenfalls einerseits in einem Eckbereich E1 eines trichterförmigen Verbindungssrohres 10 zum Abgasrohr R1 und andererseits eine Eckkante 11 des Keramikkatalysators 1 umgreifend angeordnet. Diese derartig angeordneten Lagerungen 3, 4 bewirken neben einer stabilen und festen auch eine schwingungsisolierte Lagerung des Katalysators 1.

[0022] Nach einer Ausführung kann der Keramikkatalysator 1 statt eines kreisförmigen Querschnitts auch einen ovalförmigen Querschnitt oder auch unregelmäßig geformte Querschnitte aufweisen und die elastischen Lagerelemente 3, 4 legen sich problemlos im Eckbereich E, E1 an und stützen den Katalysator 1 im Gehäuse 2 ab.

[0023] Bei der Verwendung eines in Kombination mit dem Klebstoffelement als Lagerung verwendeten Drahtgestrickring kann dieser über eine Keramik-Metall-Lötung mit dem Katalysator 1 und/oder dem Gehäuse 2 verbunden werden.

Ansprüche

1. Lagerungsvorrichtung für einen Keramikkatalysator (1) einer Brennkraftmaschine in einem umgebenden Gehäuse (2), die elastische Lagerungen (3, 4) aufweist, welche sich im Gehäuse abstützen und den Keramikkatalysator (1) mit einem Luftspalt (L) zwischen den Lagerungen (3, 4) halten, wobei über mindestens zwei Lagerungen (3, 4), die stromauf und stromab eines Abgasstromes (5, 5a) angeordnet sind, der Katalysator (1) mit Luftspalt (L) im Gehäuse (2) festgehalten gelagert ist, wobei die Lagerungen aus mindestens einem Ringelement bestehen und diese Lagerungen (3, 4) rundherum des Katalysators (1) angeordnet sind und am Gehäuse (2) abstützend anliegen, wobei mindestens eines der stromauf angeordneten Ringelemente der Lagerung (3, 4) gegen Abgase gasdicht ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerungen (3, 4) aus einem hochtemperaturbeständigen Klebstoffelement bestehen.

2. Lagerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus dem hochtemperaturbeständigen Klebstoffelementen bestehende Lagerung (3a) aus mindestens einer Dreipunktlagerung mit Lagerelementen (A, B und C) besteht und diese Lagerelemente (A, B und C) bei einem Kreisquerschnitt jeweils unter einem Winkel von etwa 120° zueinander zwischen dem Katalysator (1) und dem Gehäuse (2) angeordnet sind.

3. Lagerungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1, oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die stromauf angeordnete Lagerung (3) als Los- oder Festlager und die weitere stromab angeordnete Lagerung (4) als Fest- oder Loslager ausgeführt ist.

4. Lagerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (1) aus einem beliebigen Querschnitt besteht und über die Lagerungen (3, 4; 12, 13) stromauf und stromab des Abgasstromes (5, 5a) im Gehäuse (2) gehalten ist.

5. Lagerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Loslager (3) zur Zentrierung aus zwei hochtemperaturbeständigen elastischen Klebstoffelementen besteht.

6. Lagerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebstoffelement (3, 4) eine Zusammensetzung aufweist, die eine Temperatur bis zu maximal 1700°C aufnimmt.

Claims

1. Mounting device for a ceramic catalytic converter (1) of an internal combustion engine in a surrounding housing (2), which mounting device has elastic mountings (3, 4) which are supported in the housing and hold the ceramic catalytic converter (1) with an air gap (L) between the mountings (3, 4), with the catalytic converter (1) being mounted in a fixedly held manner in the housing (2) with an air gap (L) by means of at least two mountings (3, 4) which are arranged upstream and downstream in an exhaust-gas flow (5, 5a), with the mountings being composed of at least one annular element and said mountings (3, 4) being arranged around the catalytic converter (1) and bearing in a supporting fashion against the housing (2), with at least one of the upstream-arranged annular elements of the mounting (3, 4) being formed so as to be gas-tight with respect to exhaust gases,
characterized in that
the mountings (3, 4) are composed of a high-temperature-resistant adhesive element.

2. Mounting device according to Claim 1, characterized in that a mounting (3a) composed of the high-temperature-resistant adhesive elements is composed of at least one three-point mounting with mount elements (A, B and C), and said mount elements (A, B and C) are arranged, in a circular cross section, in each case at an angle of approximately 120° with respect to one another between the catalytic converter (1) and the housing (2).

3. Mounting device according to Claims 1 or 2, characterized in that the mounting (3) arranged upstream is designed as a floating or fixed mount and the further mounting (4) arranged downstream is designed as a fixed or floating mount.

4. Mounting device according to one of the preceding claims, characterized in that the catalytic converter (1) is composed of any desired cross section and is held in the housing (2) by means of the mountings (3, 4; 12, 13) upstream and downstream in the exhaust-gas flow (5, 5a).

5. Mounting device according to one of the preceding claims, characterized in that the floating mount (3), for centring, is composed of two high-temperature-resistant elastic adhesive elements.

6. Mounting device according to one of the preceding claims, characterized in that the adhesive element (3, 4) has a composition which accommodates a temperature of up to a maximum of 1700°C.

Revendications

1. Dispositif de montage d'un catalyseur (1) en céramique d'un moteur à combustion interne dans un boîtier (2) qui l'entoure, et qui présente des supports élastiques (3, 4) qui s'appuient dans le boîtier et qui maintiennent le catalyseur (1) en céramique avec un interstice (L) entre les supports (3, 4),
le catalyseur (1) étant immobilisé dans le boîtier (2) avec un interstice (L) par l'intermédiaire d'au moins deux supports (3, 4) disposés en amont et en aval dans la direction d'écoulement (5, 5a) des gaz d'échappement,
les supports étant constitués d'au moins un élément annulaire et ces supports (3, 4) étant disposés autour du catalyseur (1) en s'appuyant sur le boîtier (2),
au moins l'un des éléments annulaires du support (3, 4) disposé en amont étant étanche vis-à-vis des gaz d'échappement,
caractérisé en ce que
les supports (3, 4) sont constitués d'un élément adhésif résistant aux hautes températures.

2. Dispositif de montage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un support (3a) constitué de l'élément adhésif résistant aux hautes températures est constitué d'au moins un support en trois points doté d'éléments de montage (A, B et C), ces éléments de montage (A, B et C) de même section transversale circulaire étant disposés à des angles d'environ 120° les uns par rapport aux autres entre le catalyseur (1) et le boîtier (2).

3. Dispositif de montage selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le support (3) disposé en amont est réalisé sous la forme d'un support lâche ou fixe et l'autre support (4) est disposé en aval sous la forme d'un support fixe ou lâche.

4. Dispositif de montage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le catalyseur (1) a une section transversale fermée et est monté dans le boîtier (2) par les supports (3, 4; 12, 13) situés en amont et en aval dans la direction d'écoulement (5, 5a) des gaz d'échappement.

5. Dispositif de montage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support lâche de centrage (3) est constitué de deux éléments adhésifs élastiques résistant aux hautes températures.

6. Dispositif de montage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la composition de l'élément adhésif (3, 4) résiste à une température maximale qui peut atteindre 1 700°C.

Zeichnung