DE3632059C1 - Holding device for the monoliths of an exhaust gas catalyst - Google Patents
Holding device for the monoliths of an exhaust gas catalystInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Haltevorrichtung für den Monolithen eines Abgaskatalysators innerhalb eines Gehäuses der im Oberbegriff des ersten Anspruchs angegebenen Art.The invention relates to a holding device for the Monoliths of a catalytic converter within a housing which in the Preamble of the first claim specified type.
Haltevorrichtungen für Monolithen von Abgaskatalysatoren sind in mannigfachen Ausbildungen bekannt. Die Hauptproblematik liegt dabei in den unterschiedlichen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten des den Monolithen bildenden keramischen Trägermaterials sowie des den Monolithen umgebenden Gehäuses. Da sich in den Abgaskatalysatoren von Verbrennungsmotoren Temperaturen von bis zu 800°C einstellen können, während in der Stillstandsphase der Brennkraftmaschine der Katalysator die Umgebungstemperatur annimmt, müssen Vorkehrungen getroffen werden, um die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen auszugleichen. Dabei darf einerseits kein eine Undichtigkeit bildender Spalt entstehen, andererseits darf der vom Gehäuse auf den Monolithen ausgeübte Druck nicht so stark sein, daß das keramische Trägermaterial Schaden nehmen könnte.Holding devices for monoliths of catalytic converters are in manifold trainings known. The main problem lies thereby in the different coefficients of thermal expansion of the the monolith forming ceramic support material and the the housing surrounding the monolith. Because in the catalytic converters of internal combustion engines temperatures of up to 800 ° C can adjust while the engine is at a standstill the catalytic converter assumes the ambient temperature, Precautions must be taken to accommodate the different Compensate for thermal expansion. On the one hand, no one is allowed Leak-forming gap arise, on the other hand, that of Housing pressure on the monolith may not be as strong that the ceramic carrier material could be damaged.
Eine Anordnung zur katalytischen Reinigung von Abgasen, bei welcher zwischen Monolith und Gehäuse eine Schicht aus Keramikfasern vorgesehen ist, zeigt die DE-OS 24 58 994. In seiner Lage fixiert ist dabei der Monolith von zwei umhüllenden Metallfolien, welche ihrerseits mit dem Gehäuse verschweißt sind. Bei einer derartigen Anordnung können Undichtigkeiten zwischen den Folien sowie dem Monolithen jedoch nicht ausgeschlossen werden.An arrangement for the catalytic purification of exhaust gases, in which a layer between the monolith and the housing is provided from ceramic fibers, shows DE-OS 24 58 994. The monolith of is fixed in its position two enveloping metal foils, which in turn with the Housing are welded. With such an arrangement can leakages between the foils as well However, monoliths cannot be excluded.
Eine weitere Haltevorrichtung für den Monolithen eines Abgaskatalysators zeigt die DE-OS 23 00 704. Dabei ist der Monolith auf seiner Oberfläche mit einer metallischen Schicht versehen, mit welcher elastische Elemente in Form eines Wellrohres verbunden sind, welches seinerseits wiederum in dem in den Katalysator mündenden Abgasrohr gelagert ist. Sowohl das Aufbringen der metallischen Schicht auf den Monolithen als auch das anschließende Verbinden des Wellrohres mit jener metallischen Schicht, beispielsweise durch Hartlöten, erfordern jedoch äußerst aufwendige Herstellungsverfahren.Another holding device for the monolith one Exhaust gas catalyst shows the DE-OS 23 00 704. It is the monolith on its surface with a metallic Provide layer with which elastic elements are connected in the form of a corrugated tube, which in turn again in the opening into the catalyst Exhaust pipe is stored. Both applying the metallic layer on the monoliths as well then connecting the corrugated pipe with that metallic Require layer, for example by brazing however, extremely complex manufacturing processes.
In dem Artikel "Entwicklung einer Monolithlagerung in katalytischen Konvertern für ECE-Fahrbedingungen" der Motortechnischen Zeitschrift MTZ 49 (1985) 9, Seiten 343 ff., ist eine gattungsbildende Monolithlagerung dargestellt, welche die oben erläuterten Anforderungen teilweise erfüllt. Dabei ist zwischen dem Monolithen und dem Gehäuse eine Quellmatte angeordnet, deren Wärmeausdehnungs- Koeffizient ungleich höher ist, als der des umgebenden Gehäuses. Damit soll auch noch bei hohen Temperaturen und hohen Wärmeausdehnungen eine sichere Einspannung des Monolithen im Gehäuse gewährleistet sein.In the article "Development of a monolith storage in catalytic Converters for ECE driving conditions "of engine technology Journal MTZ 49 (1985) 9, pages 343 ff., Is a generic Monolith storage, which meets the requirements explained above partially fulfilled. It is between the monolith and a swelling mat is arranged in the housing, the thermal expansion Coefficient is much higher than that of the surrounding housing. This should also be used at high temperatures and high thermal expansion secure clamping of the monolith in the housing to be guaranteed.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Art der Monolithlagerung über längere Betriebszeiten des Katalysators nur in eingeschränktem Maße zufriedenstellend ist. Zwar erfüllt die Quellmatte stets die Aufgabe der Abdichtung des Spaltes zwischen dem Monolithen und dem Gehäuse, eine gegen Schüttelbewegungen sichere Fixierung des Monolithen im Gehäuse ist jedoch nach langer Betriebsdauer mit oftmals wechselnden Temperaturen nicht mehr gegeben.However, it has been shown that this type of monolith storage over longer operating times of the catalytic converter only to a limited extent Dimensions is satisfactory. The source mat always fulfills the task of sealing the gap between the monolith and the housing, a secure fixation against shaking movements of the monolith in the housing is however after a long period of operation often changing temperatures no longer exist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die gattungsbildende Monolithlagerung derart weiterzubilden, daß auch über lange Betriebszeiten eine starre Lagerung des Monolithen im Gehäuse sichergestellt ist.The object of the present invention is therefore the generic To further develop monolith storage in such a way that even over a long period Operating times a rigid storage of the monolith in the housing is ensured.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs, vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.The achievement of this task consists in the characterizing Features of the first claim, advantageous Training and further developments of the invention describe the subclaims.
Zwischen einer Quellmatte oder einer elastischen Zwischenlage und dem Gehäuse angeordnete Bimetallelemente, welche so geformt sind, daß bei höheren Temperaturen eine zusätzliche Pressung auf den Monolithen bzw. auf die Quellmatte aufgebracht wird, unterstützen die Quellmatte/elastische Zwischenlage in der Fixierung des Monolithen und gewährleisten somit auch bei einem sich unter den höheren Temperaturen stark ausdehnenden Gehäuse eine feste Lagerung des Monolithen. Zwar ist aus der DE-OS 25 25 661 die Verwendung von Bimetallscheiben zur Lagerung von Monolithen in Katalysatorgehäusen bekannt, dabei wirken die Bimetallscheiben jedoch stets direkt auf die Stirnseite des Monolithen, bringen also, in dem sie sich an einem innenliegenden Flansch des Katalysatorgehäuses abstützen, eine axial wirkende Kraft auf den Monolithen auf. Die erfindungsgemäßen Bimetallelemente wirken jedoch zunächst auf die den Monolithen umhüllende Quellmatte/elastische Zwischenlage und leiten somit die Lagerkräfte radial in den Monolithen ein. Indem das Bimetallelement ringförmig ausgebildet ist und sich somit sowohl am Gehäuse als auch am Monolithen flächenmäßig abstützt, also beidseitig nahezu auf dem gesamten Umfang aufliegt, wird eine ungünstige punktförmige Krafteinleitung vermieden. Ein Schlitz in axialer Richtung gibt dabei dem Bimetall die Möglichkeit, sich unter Einfluß der aufgrund des Bimetalleffektes auftretenden Spannungen aufzuweiten und somit die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des Monolithen bzw. des Katalysatorgehäuses auszugleichen. Between a swelling mat or an elastic liner and bimetallic elements arranged in the housing and shaped in such a way that at higher temperatures an additional pressure on the Support monoliths or is applied to the swelling mat the swelling mat / elastic liner in the fixation of the monolith and thus guarantee one among the higher temperature high expansion housing a solid Storage of the monolith. Although from DE-OS 25 25 661 Use of bimetallic discs for the storage of monoliths in Catalyst housings known, the bimetallic discs act but always directly on the face of the monolith, so bring by attaching it to an internal flange of the catalytic converter housing support, an axial force on the monolith on. However, the bimetal elements according to the invention initially work on the swelling mat / elastic intermediate layer enveloping the monolith and thus introduce the bearing forces radially into the monolith. In that the bimetallic element is annular and thus on both the housing and the monolith supported in terms of area, i.e. almost on both sides of the entire circumference, an unfavorable punctiform Force transmission avoided. A slit in axial direction gives the bimetal the possibility under the influence of the bimetal effect expanding voltages and thus the different thermal expansions of the monolith or to compensate for the catalytic converter housing.
Weist das ringförmige Bimetallelement daneben gemäß Anspruch 3 eine konkav geformte Umfangskontur auf, so wird die sichere beidseitige Auflage längs des gesamten Ringumfanges nochmals verbessert, ferner ist damit eine vergrößerte Verformungsmöglichkeit unter dem Einfluß des Bimetalleffektes gegeben.Has the annular bimetallic element next to it according to claim 3 a concave contour, so the safe double-sided support again along the entire circumference of the ring improved, furthermore there is an increased possibility of deformation given under the influence of the bimetal effect.
Anspruch 4 hat schließlich den Vorteil, daß die Aufweitung quasi segmentweise erfolgt, so daß ohne Relativbewegung und auch bei häufig wechselnden Temperaturen stets eine umfassende flächenhafte Abstützung des ringförmigen Bimetallelementes sowohl am Gehäuse als auch auf dem Monolithen sichergestellt ist.Claim 4 finally has the advantage that the widening quasi done in segments, so that without relative movement and also at Frequently changing temperatures always a comprehensive area Support of the ring-shaped bimetal element both on the housing as well as on the monolith.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen: In the following the invention is based on a preferred embodiment described in more detail. Show it:
Fig. 1 ein Prinzipmodell eines Abgaskatalysators mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung für den Monolithen; Fig. 1 shows a basic model of an exhaust gas catalytic converter according to the invention with a holding device for the monolith;
Fig. 2 einen Teil der abgewickelten Mantelfläche eines erfindungsgemäßen Bimetallringes. Fig. 2 shows a part of the developed lateral surface of a bimetal ring according to the invention.
Ein in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichneter Abgaskatalysator in einer Abgasleitung 2 einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine umfaßt ein äußeres Gehäuse 3, sowie ein inneres Gehäuse 4, welche voneinander durch eine Isoliermatte 5 getrennt sind und im Zuführstutzen 6 bzw. im Abführstutzen 7 zusammengeführt sind. Im Inneren des Abgaskatalysators 1 sind zwei Monolithen 8 angeordnet, welche von einer Quellmatte 9 pressend umgeben sind und von dieser im Innengehäuse 4 gehalten werden.An exhaust gas catalytic converter designated in its entirety by 1 in an exhaust gas line 2 of an internal combustion engine (not shown) comprises an outer housing 3 and an inner housing 4 , which are separated from one another by an insulating mat 5 and are brought together in the supply nozzle 6 or in the discharge nozzle 7 . Inside the exhaust gas catalytic converter 1 , two monoliths 8 are arranged, which are surrounded by a swelling mat 9 and are held by the latter in the inner housing 4 .
Im Bereich der Monolithen 8 ist das Innengehäuse 4 mit jeweils einer umlaufenden Sicke 10 versehen, in welcher ein im wesentlichen ringförmiges, den Monolithen 8 umschließendes Bimetallelement 11 (welches hier trotz der vorrangig ovalen Form der Monolithen als Bimetallring bezeichnet wird) angeordnet ist. Dieser Bimetallring 11 stützt sich einerseits in der Sicke 10 des Innengehäuses 4 ab und wirkt andererseits - vor allem aufgrund seiner konkav geformten Umfangskontur - pressend auf die Quellmatte 9 und damit auf den Monolithen 8 ein.In the area of the monoliths 8 , the inner housing 4 is provided with a circumferential bead 10 , in which an essentially annular bimetallic element 11, which surrounds the monolith 8, (which is referred to here as the bimetal ring despite the predominantly oval shape of the monoliths) is arranged. This bimetallic ring 11 is supported on the one hand in the bead 10 of the inner housing 4 and, on the other hand, has a pressing effect on the swelling mat 9 and thus on the monoliths 8 , above all due to its concavely shaped peripheral contour.
Fig. 2 zeigt einen Teil der abgewickelten Mantelfläche des Bimetallringes 11. Er ist beidseitig abwechselnd geschlitzt ausgeführt. Aufgrund der Bimetalleigenschaft von zwei übereinander geordneten Materialien mit verschiedenen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten weitet sich der Bimetallring 11 an den Schlitzen 12 bei Erwärmung auf, vergrößert somit seinen Umfang und gleicht damit die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des Innengehäuses 4 bzw. des Monolithen 8 aus. Auf diese Weise wird der Monolith 8 unabhängig von der im Abgaskatalysator 1 herrschenden Temperatur stets mit nahezu dem gleichen Anpreßdruck im Innengehäuse 4 gehalten. Fig. 2 shows a part of the surface of the unrolled Bimetallringes. 11 It is alternately slotted on both sides. Due to the bimetallic properties of two superimposed materials with different coefficients of thermal expansion, the bimetallic ring 11 expands at the slots 12 when heated, thus enlarges its circumference and thus compensates for the different thermal expansions of the inner housing 4 or the monolith 8 . In this way, the monolith 8 is always held in the inner housing 4 with almost the same contact pressure regardless of the temperature prevailing in the exhaust gas catalytic converter 1 .
Eine Abdichtfunktion haben die Bimetallringe 11 nicht zu erfüllen; die Abdichtung eines sich zwischen dem Monolithen 8 sowie dem Innengehäuse 4 ergebenden Spaltes übernimmt die sich bei Erwärmung ebenfalls ausdehnende bekannte Quellmatte 9.The bimetal rings 11 do not have a sealing function; the sealing of a gap resulting between the monolith 8 and the inner housing 4 is carried out by the known swelling mat 9 , which also expands when heated.
Wird anstelle der Quellmatte eine elastische Zwischenlage (beispielsweise Drahtstricklagerung) verwendet, so ist in diesem Falle natürlich die Anordnung eines weiteren sich ebenfalls ausdehnenden Dichtelementes erforderlich.If an elastic intermediate layer (for example Wire knit storage) is used in this case of course the arrangement of another expanding one as well Sealing element required.
Claims (3)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19863632059 DE3632059C1 (en) | 1986-09-20 | 1986-09-20 | Holding device for the monoliths of an exhaust gas catalyst |
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Publications (1)
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| DE3632059C1 true DE3632059C1 (en) | 1988-03-31 |
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Family Applications (1)
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