CH626423A5

CH626423A5 -

Info

Publication number: CH626423A5
Application number: CH1514577A
Authority: CH
Inventors: Eitel Dr Goedicke
Original assignee: Hoechst Ag
Priority date: 1976-12-09
Filing date: 1977-12-09
Publication date: 1981-11-13
Also published as: CA1095428A; US4251487A; NL7712032A; SE7713952L; DE2655750A1; GB1592686A; DK545977A; JPS5371716A; FR2373676A1; BE861630A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme von körnigen Katalysatoren für die Abgasentgif-10 tung von Verbrennungsmotoren, die aus einem mit Endplatten verschlossenen Gehäuse besteht, welches einen Gasein-trittsstuzen und einen Gasaustrittsstutzen aufweist und in welchem sich koaxial zum Gaseintrittsstutzen ein gelochte Wandungen aufweisender, ringspaltförmiger Behälter befin-15 det.

Es sind eine Reihe von Katalysatoren bekannt, welche die Schadstoffe in den Abgasen von Verbrennungsmotoren in unschädliche Verbindungen zu überführen erlauben. Diese Katalysatoren werden in Form von Monolithen oder in kör-20 niger Form, beispielsweise als Pellets oder Presslinge, eingesetzt.

Die Katalysatoren sind wegen der am Verbrennungsmotor herrschenden Bedingungen in bezug auf den Temperaturwechsel und die mechanischen Erschütterungen starker 25 Beanspruchung ausgesetzt. Körnige Katalysatoren werden in metallische Behälter eingefüllt mit den Abgasen in Berührung gebracht, wobei die verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von metallischem Behälter und körnigem Katalysator zu berücksichtigen sind. Von besonderer Bedeu-30 tung ist die unterschiedliche Wärmeausdehnung von Behälter und Katalysator bei nahe dem Verbrennungsmotor angeordneten Abgasentgiftungseinrichtungen mit Arbeitstemperaturen von 1000° C und mehr, da sich die Katalysatorkörner wegen ihrer in bezug auf den Behälter geringeren Wärmeaus-35 dehnung mit steigender Temperatur im Behälter zunehmend frei bewegen können. Dadurch erleiden die Katalysatorkörner Abrieb, was zu Katalysatorverlust und schliesslich zur Funktionsunfähigkeit der Abgasentgiftungseinrichtung führt.

Aus der US-PS 3 449 086 ist ein katalytischer Schall-40 dämpfer bekannt, welcher aus einem mit Endplatten versehenen Gehäuse besteht, wobei die Endplatten von Stutzen für den Gaseintritt bzw. Gasaustritt durchdrungen sind. Im Gehäuse befindet sich ein ringspaltförmiger Behälter mit perforierten Wänden zur Aufnahme von körnigem Katalysator. 45 Die Innenwand des Behälters fluchtet mit dem Gaseintrittsstutzen. Der Behälter ist an der Endplatte der Gaseintrittsseite befestigt, während sein entgegengesetztes Ende mit einer Abschlussscheibe verschlossen ist. Die Abschlussscheibe ist über Bolzen starr mit der Endplatte an der Gasaustrittsseite 50 verbunden.

Nachteilig ist bei der bekannten Vorrichtimg die feste Verbindung des ringspaltförmigen Behälters mit den beiden Endplatten des Gehäuses. Da während des Betriebes des katalytischen Schalldämpfers die perforierten Wandungen des ringspaltförmigen Behälters wesentlich höhere Temperaturen als das Gehäuse aufweisen, kommt es einerseits wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnung der Metallteile zu Spannungen, welche zu Werkstoffverwerfung oder Werk-stoffbruch führen und andererseits wegen der Wärmeausdehnungsunterschiede zwischen dem Gehäuse und dem Katalysator zu Hohlraumbildung in der Katalysatorschicht, wodurch Abrieb des Katalysators verursacht wird.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine 65 Vorrichtung zur Aufnahme von Katalysatoren für die Abgasentgiftung von Verbrennungsmotoren anzugeben, bei welcher einerseits Werkstoffzerstörung infolge von Wärmespannungen zwischen dem Gehäuse und dem perforierten, mit

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Katalysator gefüllten Behälter verhindert wird und andererseits Hohlraumbildung in der Schicht des Katalysators und damit sein Abrieb weitgehend vermieden werden.

Das wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass mindestens ein stirnseitiges Ende des ringspaltförmigen Behälters 5 im Bereich von mindestens einer Endplatte sowie die Seitenwand des Behälters in bezug auf den Gehäusemantel des Gehäuses zur Aufnahme axialer und radialer Relativbewegungen gleitend gelagert sind.

Ausführungsarten der Erfindung sind wahlweise auch io noch dadurch gekennzeichnet, dass a) an der Endplatte drei Metallringe befestigt sind, wobei die eine Wand des ringspaltförmigen Behälters zwischen zwei Metallringen gelagert ist, während seine andere Wand auf dem dritten Metallring gleitet; 15

b) an der Endplatte vier Metallringe befestigt sind, wobei die Aussenwand des ringspaltförmigen Behälters zwischen den beiden äusseren Metallringen und seine Innenwand zwischen den beiden inneren Metallringen gelagert ist;

c) eine Wand des ringspaltförmigen Behälters auf einem 20 an der Endplatte befestigten Metallring gleitet, während seine andere Wand in einer in die Endplatte eingearbeiteten Aushalsung gelagert ist;

d) mindestens einer der Metallringe in einer in die Endplatte eingearbeiteten Aushalsung befestigt ist; 25

e) die Aussenwand und die Innenwand des ringspaltförmigen Behälters in je einer in die Endplatte eingearbeiteten Aushalsung gelagert sind;

f) an der Aussenwand des ringspaltförmigen Behälters mindestens ein Abstandshalter befestigt ist, welcher an der 30 Innenwand des Gehäusemantels gleitet;

g) der Abstandshalter aus einem ringförmigen Lochblech besteht;

h) der Abstandshalter aus mehreren Bolzen besteht, welche am Umfang mit seitlichem Abstand voneinander ange- 35 ordnet sind;

i) mindestens eine der Endplatten im Bereich des ringspaltförmigen Behälters einen verschliessbaren Stutzen aufweist;

j) die Wände des ringspaltförmigen Behälters aussen aus 40 Lochblech bestehen, an dessen Innenseite engmaschiges Drahtgewebe anliegt;

k) die Öffnungsweiten des Drahtgewebes 10 bis 90 % der Öffnungsweiten des Lochbleches betragen;

1) das Drahtgewebe Maschenweiten von 0,5 bis 2 mm auf-45 weist;

m) die Drahtstärke des Drahtgewebes 0,5 bis 1,5 mm beträgt;

n) die Stärke des Lochbleches 0,7 bis 2,0 mm, vorzugsweise 0,9 bis 1,5 mm, beträgt. 50

Bei der Anordnung nur eines Metallringes je Wandung des Behälters ist es besonders vorteilhaft, diesen Metallring auf der Seite der Katalysatorfüllung anzuordnen. Dadurch wird ein Zerkneifen von Katalysatorkörnern, d. h. die Bildung von Katalysatorabrieb und damit verbundene Hohl- 55 raumbüdung in der Katalysatorschüttung, verhindert.

Durch die Verwendung der Kombination von hochtemperaturbeständigem Lochblech und darin katalysatorseitig anliegendem warmfestem feinmaschigem Drahtgewebe als Wandung des ringspaltförmigen Behälters wird dem Behälter fi0 bis etwa 1000° C die erforderliche mechanische Festigkeit verliehen, ohne dass sich an den scharfen Kanten des Lochbleches Katalysatorkörner abreiben könnnen. Das ca. 1 mm starke Lochblech gibt dem ringspaltförmigen Behälter die

Warmfestigkeit und kann im Interesse eines grossen freien Anströmquerschnittes mit grossen Lochdurchmessern versehen sein. Das feinmaschige Drahtgewebe, welches, da es keine scharfen Kanten aufweist, praktisch keinen Abrieb an den Katalysatorkörnern hervorruft, verhindert auch ein Herausfallen von Katalysatorkörnern aus dem Behälter in das Gehäuse und wirkt schliesslich nach der Art eines Wand-abstandshalters in bezug auf das Lochblech, wodurch eine gleichmässige Anströmung des Abgases an die Katalysatorschüttung sowie ein geringer Druckverlust im strömenden Abgas erreicht wird.

In der beigefügten Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung schematisch im Längsschnitt dargestellt. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung mit parallel zueinander angeordneten Stutzen für den Gaseintritt und -austritt und beidseitig gleitend angeordnetem Behälter,

Fig. 2 eine Vorrichtung mit senkrecht zueinander angeordneten Stutzen für den Gaseintritt und -austritt und einseitig gleitend angeordnetem Behälter,

Fig. 3 bis 6 verschiedene Möglichkeiten zur gleitenden Anordnung eines Endes des perforierten Behälters.

Nach den Fig. 1 und 2 ist der Gehäusemantel 2 eines Gehäuses 1 mit Endplatten 3 verschlossen, welche nach aussen gerichtete Aushalsungen 4 aufweisen. Das Gehäuse 1 weist einen Gaseintrittsstutzen 5 und einen Gasaustrittsstutzen 6 auf. Konzentrisch zum Gaseintrittsstutzen 5 befindet sich im Gehäuse 1 ein ringspaltförmiger Behälter 7 zur Aufnahme von Katalysatoren in körniger Form. Dabei weist der Behälter 7 perforierte Wände 8 auf, an deren Innenseite Drahtgewebe 9 angeordnet ist.

An der Innenseite mindestens einer Endplatte 3 sind Metallringe (10, 11, 12) befestigt, in denen die Enden des Behälters 7 zur Aufnahme seiner axialen Relativbewegungen gleitend gelagert sind. Dabei kann die Verlängerung des Gaseintrittsstutzens 5 ins Innere des Gehäuses 1 an die Stelle eines Metallringes 12 treten (vergi. Fig. 1). Zur Aufnahme von radialen und axialen Relativbewegungen des Behälters 7 sind zwischen der Innenwand des Gehäusemantels 2 und der Aussenwand des ringspaltförmigen Behälters 7 ein oder mit axialem Abstand voneinander mehrere Abstandshalter 15 angeordnet. Der Abstandshalter 15 ist an der Aussenwand des ringspaltförmigen Behälters 7 befestigt und kann an der Innenwand des Gehäusemantels 2 gleiten. Dabei kann der Abstandshalter 15 aus einem ringförmigen Lochblech oder aus mehreren Bolzen bestehen, welche am Umfang mit seitlichem Abstand voneinander angeordnet sind.

Mindestens eine der Endplatten 3 weist im Bereich des Behälters 7 einen verschliessbaren Stutzen 14, durch welchen der Behälter 7 mit Katalysatormaterial beaufschlagbar ist, auf.

In Fig. 1 ist eine Endplatte 3 nahe ihrer Peripherie mit Durchbrechungen 16 versehen, durch welche gereinigtes Gas dem Gasaustrittsstutzen 6 zuströmt.

Während Fig. 3 die gleiche gleitende Anordnung wie die Fig. 1 und 2 aufweist, sind nach Fig. 4 beide Wände des ringspaltförmigen Behälters 7 in jeweils zwei Metallringen (10, 11, 12, 13) gleitend gelagert. Dabei sind zwei Metallringe (12, 13) in einer Aushalsung 4 befestigt.

Nach Fig. 5 gleitet eine Wand des Behälters 7 an einem Ring 11, während die andere Wandung in einer Aushalsung 4 gelagert ist.

Schliesslich sind nach Fig. 6 beide Wände des Behälters 7 in je einer Aushalsung 4 gleitend gelagert.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Vorrichtung zur Aufnahme von körnigen Katalysatoren für die Abgasentgiftung von Verbrennungsmotoren, bestehend aus einem mit Endplatten verschlossenen Gehäuse, welches einen Gaseintrittsstutzen und einen Gasaustrittsstutzen aufweist und in welchem sich koaxial zum Gaseintrittsstutzen ein gelochte Wandungen aufweisender, ringspaltförmiger Behälter befindet, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein stirnseitiges Ende des ringspaltförmigen Behälters (7) im Bereich von mindestens einer Endplatte (3) sowie die Seitenwand des Behälters (7) in bezug auf den Gehäusemantel (2) des Gehäuses (1) zur Aufnahme axialer und radialer Relativbewegungen gleitend gelagert sind.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Endplatte (3) drei Metallringe (10,11, 12) befestigt sind, wobei die eine Wand des ringspaltförmigen Behälters (7) zwischen zwei Metallringen (10,11) gelagert ist, während seine andere Wand auf dem dritten Metallring (12) gleitet.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Endplatte (3) vier Metallringe (10,11, 12,13) befestigt sind, wobei die Aussenwand des ringspaltförmigen Behälters (7) zwischen den beiden äusseren Metallringen (10, 11) und seine Innenwand zwischen den beiden inneren Metallringen (12,13) gelagert ist.

4. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wand des ringspaltförmigen Behälters (7) auf einem an der Endplatte befestigten Metallring (11) gleitet, während seine andere Wand in einer in die Endplatte (3) eingearbeiteten Aushalsung (4) gelagert ist.

5. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Metallringe (10,11,12,13) in einer in die Endplatte (3) eingearbeiteten Aushalsung (4) befestigt ist.

6. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenwand und die Innenwand des ringspaltförmigen Behälters (7) in je einer in die Endplatte (3) eingearbeiteten Aushalsung (4) gelagert sind.

7. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Aussenwand des ringspaltförmigen Behälters (7) mindestens ein Abstandshalter (15) befestigt ist, welcher an der Innenwand des Gehäusemantels (2) gleitet.

8. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (15) aus einem ringförmigen Lochblech besteht.

9. Vorrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (15) aus mehreren Bolzen besteht, welche am Umfang mit seitlichem Abstand voneinander angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Endplatten (3) im Bereich des ringspaltförmigen Behälters (7) einen verschliessbaren Stutzen (14) aufweist.

11. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände des ringspaltförmigen Behälters (7) aussen aus Lochblech (8) bestehen, an dessen Innenseite engmaschiges Drahtgewebe (9) anliegt.

12. Vorrichtung nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsweiten des Drahtgewebes (9) 10 bis 90 o/o der Öffnungsweiten des Lochbleches (8) betragen.

13. Vorrichtung nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtgewebe (9) Maschenweiten von 0,5 bis 2 mm aufweist.

14. Vorrichtung nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtstärke des Drahtgewebes (9) 0,5 bis 1,5 mm beträgt.

15. Vorrichtung nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Lochbleches (8) 0,7 bis 2,0 mm, vorzugsweise 0,9 bis 1,5 mm, beträgt.

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