EP0316595A1 - Trägerkörper für einen katalytischen Reaktor zur Abgasreinigung - Google Patents

Trägerkörper für einen katalytischen Reaktor zur Abgasreinigung Download PDF

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EP0316595A1
EP0316595A1 EP88117307A EP88117307A EP0316595A1 EP 0316595 A1 EP0316595 A1 EP 0316595A1 EP 88117307 A EP88117307 A EP 88117307A EP 88117307 A EP88117307 A EP 88117307A EP 0316595 A1 EP0316595 A1 EP 0316595A1
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honeycomb body
jacket
tube
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carrier body
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EP88117307A
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French (fr)
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Reinhold Dipl.-Ing.(Fh) Kuchelmeister
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Mahle Behr GmbH and Co KG
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Behr GmbH and Co KG
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    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
    • F01N3/2853—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01N2450/00—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements
    • F01N2450/22—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements by welding or brazing

Definitions

  • the innovation relates to a carrier body for a catalytic reactor for exhaust gas purification, in particular for internal combustion engines, consisting of a honeycomb body which is wound or folded from corrugated or from corrugated and smooth metal strips and is provided with a plurality of flow channels and which is held in a jacket tube.
  • Carrier bodies of this type are known (DE-OS 35 32 408).
  • the metallic honeycomb body is inserted axially into the casing tube and soldered or welded to it to secure it axially.
  • a problem with this type of production, especially when there are no cylindrical honeycomb bodies and jacket tubes, is the difficulty in bringing the honeycomb body with its outer circumference close to the jacket tube in order to be able to carry out good soldering subsequently.
  • the innovation is therefore based on the object of designing a carrier body in such a way that there is a simple possibility of production without the seating of the honeycomb body in the tubular casing being impaired.
  • the innovation consists in the fact that an elastically deformable, heat-resistant mat that envelops the honeycomb body is clamped between the circumference of the honeycomb body and the casing tube.
  • This configuration makes it possible to hold the honeycomb body under radial pressure in the casing tube, which does not yet bring about any deformation of the honeycomb body.
  • soldering can also be dispensed with in the case of such a carrier body, because the elastic forces and the frictional and positive engagement between the casing tube and the honeycomb body caused by the elastic deformation of the mat are sufficient, with appropriate dimensioning, to also solder the honeycomb body without soldering To keep the casing tube.
  • the mat is advantageously produced from a material which is known per se and swells with increasing temperature. This measure ensures a perfect hold of the honeycomb body in the jacket tube even at higher temperatures.
  • the sub-claims 3 to 5 characterize an embodiment in which, in a manner known per se, the jacket tube, which can be expanded radially by the division, is pressed in the radial direction from the outside onto the mat and onto the honeycomb body and is then fixed in its final shape.
  • claims 6 and 7 have the advantage that the jacket tube can be made stable for this type of manufacture. It is also advantageous that the sound insulation is improved by the arrangement of the beads.
  • FIG. 1 shows a cylindrical honeycomb body (1) constructed in a known manner by winding or also folding a corrugated or a corrugated and a smooth metal strip, which are provided with a plurality of flow channels (2), which are only indicated schematically here all run parallel to the axis (5) of the cylindrical honeycomb body (1).
  • This honeycomb body (1) is held in a likewise cylindrical jacket tube (3) in that a mat (4) made of an elastic but heat-resistant material is clamped between the jacket tube (3) and the outer periphery of the honeycomb body (1).
  • the mat (4) is therefore elastically radially together in the position shown by the outer casing tube (3) in turn presses and presses on the honeycomb body (1) without impairing its structure in the area of the outer circumference.
  • the size of the annular gap that remains in the end position between the honeycomb body (1) and the jacket tube (3) is matched to the thickness of the mat (4) and its elastic properties so that the honeycomb body (1) is sufficiently tight in the jacket tube (3) is guaranteed, but without fear of damage to the honeycomb body (1).
  • the casing tube (3) is placed radially from the outside onto the honeycomb body (1) wrapped with the mat (4).
  • the jacket tube is slit along a jacket line running parallel to the axis (5) and connected along this slot (8), which in the exemplary embodiment, as can be seen in particular in FIG. 2, occurs because the edges (6 and 7) of the two jacket parts to be joined together overlap in an overlap area (9).
  • the outer edge (6) is then or the like with the jacket part assigned to the edge (7) by means of a weld seam (13). firmly connected.
  • This connection process is preceded by the radial compression of the jacket, which is compressed from the position shown in dashed lines in FIG. 1, in which the edges (6 'and 7') are not yet in contact with one another, by a suitable device so that the assembly of the Edges (6 and 7) becomes possible.
  • FIG. 5 A particularly suitable way of closing the jacket (3 '), which is slotted along a jacket line, is shown in Fig. 5.
  • Fig. 5 A particularly suitable way of closing the jacket (3 '), which is slotted along a jacket line, is shown in Fig. 5.
  • an arrangement has been made which serves for the form-fitting closing of the jacket (3 ').
  • T-shaped protruding tabs (10) are provided, which engage in corresponding T-shaped recesses (11) on the edge (7) when the jacket (3 ') has reached the dimension during radial compression , which was determined to be sufficient for fastening the honeycomb body (1) while elastically deforming the mat (4).
  • a cover plate (17) can be provided on one of the two jacket parts, for example on the jacket part assigned to the edge (7) when closing the jacket (3 ') prevents radial escape of the mat (4).
  • Fig. 6 shows a modification of the carrier body of Fig. 1 insofar as here the jacket is constructed from two half-shells (3a and 3b), between which the honeycomb body (1 ') is clamped with the mat (4) enveloping it.
  • a connection according to FIG. 2 or any of the other possibilities shown can be provided at the two overlap points (9, 9a).
  • the two half-shells (3a and 3b) are provided with beads (12) which run in planes which are arranged perpendicular to the axis (5 ') of the honeycomb body (1'), which in this Case has an elliptical cross-section, which it can have from the beginning, or to which it is pressed starting from a cylindrical shape, in which correspondingly free spaces are included, when the half-shells (3a and 3b) are put on.
  • an excellent hold of the honeycomb body (1 ') is achieved in the jacket without soldering being necessary. In this way, the problems associated with the problem can be avoided accordingly reliable soldering of metallic honeycomb bodies in a metallic jacket tube.

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Abstract

Beschrieben wird ein Trägerkörper für einen katalytischen Reaktor zur Abgasreinigung, insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen. Der Trägerkörper ist aus einem aus gewellten oder aus gewellten und glatten Metallbändern gewickeltem oder gefaltetem, mit einer Vielzahl von Strömungskanälen (2) versehenen Wabenkörper (1), der in einem Mantelrohr (3) gehalten ist. Zwischen dem Umfang des Wabenkörpers (1) und dem Metallrohr (3) ist eine elastisch verformbare, hitzebeständige und den Wabenkörper (1) umhüllende Matte (4) eingeklemmt. Diese Matte läßt temperaturbedingte Wärmedehnungen des Wabenkörpers zu.

Description

  • Die Neuerung bezieht sich auf einen Trägerkörper für einen ka­talytischen Reaktor zur Abgasreinigung, insbesondere für Ver­brennungskraftmaschinen, bestehend aus einem aus gewellten oder aus gewellten und glatten Metallbändern gewickelten oder gefal­teten, mit einer Vielzahl von Strömungskanälen versehenen Wa­benkörper, der in einem Mantelrohr gehalten ist.
  • Trägerkörper dieser Art sind bekannt (DE-OS 35 32 408). Bei der Herstellung solcher Bauformen wird der metallische Wabenkörper axial in das Mantelrohr eingeschoben und zur Axialsicherung mit diesem verlötet oder auch verschweißt. Ein Problem bei dieser Art der Herstellung ist, insbesondere wenn keine zylindrischen Wabenkörper und Mantelrohre vorliegen, die Schwierigkeit, den Wabenkörper mit seinem Außenumfang dicht an das Mantelrohr her­anzubringen, um anschließend eine gute Verlötung vornehmen zu können.
  • Bekannt ist es deshalb auch (DE-OS 28 56 030), anstelle des axialen Einschiebens in ein Mantelrohr, das Mantelrohr zu tei­len und unter radialem Druck auf den Wabenkörper aufzudrücken, ehe die Mantelrohrteile miteinander fest verbunden werden. Bei einer solchen Art der Herstellung tritt eine gewisse Verquet­schung des Umfanges des Wabenkörpers ein, durch die zwar ein enges Anliegen des Wabenkörpers am Mantelrohr erreicht werden kann, ein Großteil der im Wabenkörper gebildeten Strömungskanä­le aber zugedrückt werden kann, so daß die entsprechenden Flä­chen anschließend nicht mit der an der katalytischen Umsetzung teilnehmen können.
  • Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Trägerkör­per so auszubilden, daß eine einfache Herstellungsmöglichkeit besteht, ohne daß jedoch der Sitz des Wabenkörpers im Mantel­rohr beeinträchtigt wird.
  • Ausgehend von der Überlegung, daß es vorteilhaft ist, den Um­fang des Wabenkörpers in einer Schutzschicht einzubetten, be­steht die Neuerung darin, daß zwischen dem Umfang des Wabenkör­pers und dem Mantelrohr eine elastisch verformbare, hitzebe­ständige und den Wabenkörper umhüllende Matte eingeklemmt ist. Diese Ausgestaltung erlaubt es, den Wabenkörper unter radialm Druck im Mantelrohr zu halten, der noch keine Verformung des Wabenkörpers mit sich bringt. Es hat sich gezeigt, daß bei ei­nem solchen Trägerkörper auch auf eine Verlötung verzichtet werden kann, weil die elastischen Kräfte und der durch die ela­stische Verformung der Matte bedingte Reib- und Formschluß zwi­schen Mantelrohr und Wabenkörper bei entsprechender Dimensio­nierung ausreicht, um den Wabenkörper auch lötlos im Mantelrohr zu halten.
  • Vorteilhaft wird dabei nach dem Merkmal des Anspruches 2 die Matte aus einem - an sich bekannten - bei zunehmender Tempera­tur aufquellenden Material hergestellt. Diese Maßnahme sichert auch bei höheren Temperaturen einen einwandfreien Halt des Wa­benkörpers im Mantelrohr.
  • Die Unteransprüche 3 bis 5 kennzeichnen eine Ausführungsform, bei der in an sich bekannter Weise das Mantelrohr, das sich durch die Teilung radial aufweiten läßt, in radialer Richtung von außen auf die Matte und auf den Wabenkörper aufgedrückt und anschließend in seiner Endform fixiert wird.
  • Die Merkmale der Ansprüche 6 und 7 bringen den Vorteil mit sich, daß das Mantelrohr für diese Art der Herstellung stabil ausgebildet sein kann. Vorteilhaft ist außerdem, daß die Schallisolation durch die Anordnung der Sicken verbessert wird.
  • Ausführungsbeispiele der Neuerung sind in der Zeichnung darge­stellt und werden im folgenden erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine perspektivische schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Neuerung mit einem in der Endform zylindrischen Mantelrohr,
    • Fig. 2 eine vergrößerte Detaildarstellung der Nahtstelle des Mantelrohres der Fig. 1,
    • Fig. 3 eine Variante der Nahtstelle eines Mantelrohres, ähnlich Fig. 1,
    • Fig. 4 eine weitere Möglichkeit der Ausbildung der Naht­stelle eines Mantelrohres, ähnlich Fig. 1,
    • Fig. 5 eine weitere Möglichkeit der Ausbildung der Ver­bindungsstelle an einem Mantelrohr, ähnlich Fig. 1 und
    • Fig. 6 eine perspektivische schematische Darstellung einer Ausführungsform der Neuerung mit einem Wabenkörper mit elliptischem Querschnitt.
  • In der Fig. 1 ist ein in bekannter Weise durch Wickeln oder auch durch Falten eines gewellten oder eines gewellten und ei­nes glatten Metallbandes aufgebauter zylindrischer Wabenkörper (1) gezeigt, der mit einer Vielzahl, hier nur schematisch ange­deuteter Strömungskanäle (2) versehen sind, die alle parallel zur Achse (5) des zylindrischen Wabenkörpers (1) verlaufen. Dieser Wabenkörper (1) ist in einem ebenfalls zylindrischen Mantelrohr (3) dadurch gehalten, daß zwischen dem Mantelrohr (3) und dem äußeren Umfang des Wabenkörpers (1) eine Matte (4) aus einem elastischen, aber hitzebeständigen Material einge­klemmt ist. Die Matte (4) ist daher in der gezeigten Lage durch das außenliegende Mantelrohr (3) elastisch radial zusammenge­ drückt und drückt ihrerseits auf den Wabenkörper (1), ohne dessen Struktur im Bereich des Außenumfanges zu beeinträch­tigen. Die Größe des Ringspaltes, der zwischen dem Wabenkörper (1) und dem Mantelrohr (3) in der Endstellung verbleibt, wird so auf die Dicke der Matte (4) und deren Elastizitätseigen­schaften abgestimmt, daß ein ausreichend fester Sitz des Wa­benkörpers (1) im Mantelrohr (3) gewährleistet ist, ohne daß jedoch Beschädigungen des Wabenkörpers (1) befürchtet werden müssen.
  • Das Mantelrohr (3) ist beim gezeigten Ausführungsbeispiel radi­al von außen auf den mit der Matte (4) umwickelten Wabenkörper (1) aufgesetzt. Zu diesem Zweck ist das Mantelrohr längs einer parallel zur Achse (5) verlaufenden Mantellinie aufgeschlitzt und längs dieses Schlitzes (8) verbunden, was beim Ausführungs­beispiel, wie insbesondere aus Fig. 2 erkennbar ist, dadurch geschieht, daß die Kanten (6 und 7) der beiden aneinanderzufü­genden Mantelteile sich in einem Überlappungsbereich (9) über­decken. Die äußere Kante (6) wird dann mit dem der Kante (7) zugeordneten Mantelteil durch eine Schweißnaht (13) o.dgl. fest verbunden. Diesen Verbindungsvorgang vorausgegangen ist das ra­diale Zusammendrücken des Mantels, der aus der in der Fig. 1 gestrichelt gezeichneten Stellung, in der die Kanten (6′ und 7′) noch nicht aneinander anliegen, durch eine geeignete Vorrichtung soweit zusammengedrückt wird, daß das Zusammenfügen der Kanten (6 und 7) möglich wird.
  • Anstelle des Überlappens und Verschweißens der Kanten (6 und 7) wäre es auch möglich, an der einen Kante des Mantels (3′) eine flanschartig abragende Kante (14) zu bilden, die von einem Bör­delrand (15) übergriffen wird. Genauso ist es möglich, beide offenen Enden des Mantels (3′), so wie in Fig. 4 gezeigt, im Bereich des Schlitzes (8) mit je einem abragenden Randflansch (14′ bzw. 16) zu versehen und dann beide Flanschränder durch eine Schweißnaht (13) untereinander zu verbinden.
  • Eine besonders geeignete Art und Weise des Verschließens des Mantels (3′), der längs einer Mantellinie geschlitzt ist, ist in Fig. 5 dargestellt. Hier ist im Bereich der freien Kanten (6 und 7), die zwischen sich den Schlitz (8) bilden, eine Anord­nung getroffen, die zum formschlüssigen Verschließens des Man­tels (3′) dient. Zu diesem Zweck sind an der Kante (6) T-förmig vorstehende Laschen (10) vorgesehen, die in entsprechende T­förmige Ausnehmungen (11) an der Kante (7) eingreifen, wenn der Mantel (3′) beim radialen Zusammendrücken das Maß erreicht hat, das zur Befestigung des Wabenkörpers (1) unter elastischer Ver­formung der Matte (4) als ausreichend bestimmt wurde. Um bei dieser Art der Herstellung ein Einklemmen der elastischen Matte (4) in dem Schlitz (8) zu verhindern, kann an einem der beiden Mantelteile, beispielsweise an dem der Kante (7) zugeordneten Mantelteil, ein Abdeckblech (17) vorgesehen sein, das beim Ver­schließen des Mantels (3′) ein radiales Ausweichen der Matte (4) verhindert.
  • Die Fig. 6 zeigt eine Abwandlung des Trägerkörpers der Fig. 1 insofern, als hier der Mantel aus zwei Halbschalen (3a und 3b) aufgebaut ist, zwischen denen der Wabenkörper (1′) mit der ihn umhüllenden Matte (4) verklemmt ist. An den beiden Überlap­pungsstellen (9, 9a) kann eine Verbindung gemäß Fig. 2 oder je­der der anderen dargestellten Möglichkeiten vorgesehen werden. Bei dieser Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn die beiden Halbschalen (3a und 3b) mit Sicken (12) versehen sind, die in Ebenen verlaufen, die senkrecht zu der Achse (5′) des Wabenkör­pers (1′) angeordnet sind, der in diesem Fall einen ellipti­schen Querschnitt aufweist, den er von Anfang an haben kann, oder zu dem er ausgehend von einer zylindrischen Form, in der entsprechend Freiräume enthalten sind, beim Aufsetzen der Halb­schalen (3a und 3b) gedrückt wird. Auch in diesem Fall wird ein ausgezeichneter Halt des Wabenkörpers (1′) im Mantel erreicht, ohne daß eine Verlötung notwendig ist. Auf diese Weise können auch die Probleme vermieden werden, die sich mit dem ausrei­ chend sicheren Verlöten metallischer Wabenkörper in einem me­tallischen Mantelrohr ergeben.

Claims (8)

1. Trägerkörper für einen katalytischen Reaktor zur Abgas­reinigung, insbesondere für Verbrennungskraftmaschinen, beste­hend aus einem aus gewellten oder aus gewellten und glatten Me­tallbändern gewickeltem oder gefaltetem, mit einer Vielzahl von Strömungskanälen (2) versehenen Wabenkörper (1), der in einem Mantelrohr (3) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­schen dem Umfang des Wabenkörpers (1) und dem Metallrohr (3) eine elastisch verformbare, hitzebeständige und den Wabenkörper (1) umhüllende Matte (4) eingeklemmt ist.
2. Trägerkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte (4) aus einem bei zunehmender Temperatur aufquel­lenden Material besteht.
3. Trägerkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (3) mindestens längs einer Mantellinie ge­schlitzt und mit den Kanten (6, 7) der Mantelteile längs dieses Schlitzes (8) zur Rohrform zusammengesetzt ist.
4. Trägerkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich des Schlitzes (8) an­ einandergrenzenden Kanten (6, 7) der Mantelteile sich gegen­seitig überlappen und an der Überlappungsstelle (9) verbunden sind.
5. Trägerkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten (6, 7) der Mantelteile mit formschlüssig inein­andergreifenden Laschen (10) und Ausnehmungen (11) versehen sind.
6. Trägerkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (3) mit Sicken (12) verse­hen ist.
7. Trägerkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken (12) in senkrecht zu der Achse des Mantelrohres (3) verlaufenden Ebenen liegen.
8. Trägerkörper nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß das Mantelrohr aus zwei Hälften (3a, 3b) zu­sammengesetzt ist.
EP88117307A 1987-11-18 1988-10-18 Trägerkörper für einen katalytischen Reaktor zur Abgasreinigung Withdrawn EP0316595A1 (de)

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