CH671267A5 - - Google Patents

Description

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Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Vorrichtung zum Reinigen von Brennkraftmaschinen-Abgasen mit einem in ein Gehäuse eingelöteten Metallmatrix-Katalysator, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung der Abgase gesehen 2 bis 10 mm vor dem Katalysator an der Innenwand des Gehäuses ein radial nach innen weisender Bund angeordnet ist, dessen Bundhöhe 3 bis 15% des Katalysatordurchmessers, mindestens aber 1 mm beträgt.

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   BESCHREIBUNG

   Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Reinigen von Brennkraftmaschinen-Abgasen mit einem in ein is Gehäuse eingelöteten Metallmatrix-Katalysator.

   Kraftfahrzeuge mit einer katalytischen Abgas-Reinigungs-anlage besitzen häufig zusätzlich zu dem eigentlichen Katalysator einen sogenannten Vor-Katalysator. Diese Vor-Kataly-satoren sind verhältnismässig nahe am Motor angebracht 20 und bewirken eine Vor-Reaktion der Abgase. Insbesondere in der Warmlaufphase entwickeln diese Vor-Katalysatoren bereits sehr frühzeitig ihre Wirkung, da sie aufgrund ihrer Motornähe sehr frühzeitig ihre Betriebstemperatur erreichen. Infolge ihrer grossen Motornähe werden die Vor- 25 Katalysatoren aber im weiteren Betrieb des Motors ausserordentlich heiss, so dass man für diesen Zweck praktisch ausschliesslich Katalysatoren mit Metallmatrix einsetzt. Die Matrix besteht dabei aus einem Wabenkörper, der durch Wickeln oder Schichten aus glatten und/oder gewellten 30 Metallblechen erzeugt ist. Statt der Metallbleche finden mitunter auch Metalldrahtgewebe Verwendung. Die einzelnen Lagen des Matrixkörpers sind untereinander durch Schweissen oder Löten verbunden, ebenso der Matrixkörper insgesamt mit dem ihn umfassenden Katalysatorgehäuse, wie 35 es z. B. in DE-PS 2 947 694 oder DE-OS 3 311 654 beschrieben ist.

   Ein bekanntes und auch bereits in der genannten DE-OS 3 311 654 beschriebenes Problem dieser in Motornähe angebrachten Vor-Katalysatoren mit Metallträgermatrix besteht 40 darin, dass die dünnwandigen Bleche der Trägermatrix bereits nach sehr kurzer Zeit Temperaturen bis weit über 500 °C erreichen können, während das dickwandige Katalysatorgehäuse sich noch längere Zeit auf einem verhältnismässig niedrigen Temperaturniveau befindet. Bedingt durch 45 diese Temperaturdifferenzen entstehen starke Druck- und Zugspannungen innerhalb der Matrix sowie zwischen Matrix und Katalysatorwandung. Diese Spannungen können sowohl zur Ablösung des gesamten Matrixkörpers von der Gehäusewand als auch zur Absprengung von ganzen Teilstücken des so Trägermatrixkörpers führen.

   Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,

   eine Vorrichtung zum Reinigen von Brennkraftmaschinen-Abgasen mit einem in ein Gehäuse eingelöteten Metallmatrix-Katalysator zu finden, die die oben erwähnten Nachteile 55 vermeidet.

   Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch beschriebene Vorrichtung gelöst.

   Das Wesen der Erfindung besteht also darin, dass in Strömungsrichtung der Abgase gesehen vor dem Katalysator an der Innenwand der Gehäuses ein radial nach innen weisender Bund angeordnet ist. Durch diesen Bund wird im Abgasstrom eine Wirbelzone geschaffen, durch die die direkte Beaufschlagung der Randzone des Katalysators mit dem heissen Abgas vermieden wird. Es entsteht somit ein kleinerer Temperaturgradient von innen nach aussen, was zu geringeren thermischen Spannungen zwischen der Metallmatrix, dem Lot und dem Katalysatorgehäuse führt.

   Der Bund soll in Strömungsrichtung der Abgase gesehen etwa 2 bis 10 mm vor dem Katalysator angeordnet sein. Unterschreitet man diesen Abstand, so lässt die Wirksamkeit nach und es besteht wieder die Gefahr, dass die Verbindung zwischen Matrixkörper und Gehäuse reisst. Überschreitet man den Abstand von 10 mm, so besteht wiederum entweder die Gefahr, dass die Verbindung zwischen Metallmatrix und Gehäuse reisst oder man muss die Bundhöhe, d. h. das Mass, um das der Bund vom Katalysatorgehäuse nach innen weist, so gross machen, dass enorme Leistungsverluste des Motors durch den entstehenden hohen Gegendruck infolge der starken Drosselung auftreten.

   Um eine ausreichende Wirbelzone zu erzeugen, soll die Bundhöhe 3% des Katalysatordurchmessers, mindestens aber 1 mm nicht unterschreiten. Unterschreitet man diese Werte, so wird die Gefahr, dass sich zerstörerische Spannungen einstellen, sehr gross. Die maximale Bundhöhe soll etwa 15% des Katalysatordurchmessers betragen, darüber hinaus wird durch die grosse Drosselung der Abgasgegendruck vor dem Katalysator so hoch, dass mit einer empfindlichen Einbusse der Motorleistung gerechnet werden muss. Die wechselseitige Beziehung zwischen Bundhöhe und Anordnung des Bundes vor dem Katalysator sollte etwa so gewählt werden, dass bei niedrigen Bundhöhen der Bund näher am Katalysator angeordnet wird.

   In der Abbildung wird eine Vorrichtung zum Reinigen von Brennkraftmaschinen-Abgasen gezeigt, bestehend aus dem Katalysatorgehäuse mit eingelötetem Metallmatrix-Kataly-sator 1. Das Gehäuse besteht aus Eingangshutze 2, Ausgangs-hutze 3 und einem mittleren Teil mit gleichbleibendem Querschnitt 4 mit dem der nicht näher dargestellte Metallmatrix-Katalysator durch Löten verbunden ist. Eingangsund Ausgangshutze für die Abgase sind mit dem mittleren Teil 4 des Gehäuses durch Schweissen verbunden. In Strömungsrichtung der Abgase gesehen vor dem Katalysator ist an der Innenwand des Gehäuses der radial nach innen weisende Bund 5 angeordnet. Dieser Bund kann auf beliebige Weise erzeugt werden, z. B. durch Einrollen, Einschweissen eines entsprechenden Ringes oder dergleichen.

   Durch die hinter dem Bund 5 entstehende Wirbelzone wird ein kleinerer Temperaturgradient von innen nach aussen erzeugt, so dass geringere thermische Spannungen zwischen dem Metallmatrix-Katalysator 1 und der Aussen-wand 4 entstehen.

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   1 Blatt Zeichnungen