CATALYTIC OFF GAS PURIFICATION DEVICE

Abstract: 1. Catalytic exhaust purification device for internal combustion engines with a support matrix (5) for the catalyst, which is arranged in a housing (1) made of sheet metal and at the face ends of which an inflow funnel (2) and an outflow funnel (3) of sheet metal adjoin, characterized in that inflow funnel (2) and outflow funnel (3) are connected over the entire periphery of the housing (1) to the latter by lock-seaming, in that the support matrix (5) is surrounded over its entire length by a tubular metal shell (6), in that the tubular shell (6) protrudes at both ends beyond the support matrix (5) and in that the protruding ends of the tubular shell (6) are clamped in the lock-seam connection between the housing (1) and the inflow funnel (2) and the outflow funnel (3), respectively.

Description: Katalytische Abgasreinigungseinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine katalytische Abgasreinigungseinrichtung, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einer in einem aus Blech bestehenden Gehäuse angeordneten Trägermatrix für den Katalysator, an dessen Stirnenden ein Einströmtrichter und ein Abströmtrichter aus Blech anschlie Ben. Bei den üblichen Einrichtungen dieser Art ist das Gehäuse mit dem Einströmtrichter und dem Abströmtrichter gasdicht verschweisst. Die Verschweissung ist hiebei eine aufwendige Arbeit. Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art ist weiters die Trägermatrix unmittelbar, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer wärmedämmenden Schicht, in das Gehäuse eingesetzt. Es ist daher eine starre Ausbildung der Trägermatrix erforderlich. Eine solche starre Ausbildung hat zur Voraussetzung, dass die Trägermatrix starr ausgebildet sein muss, wodurch wieder die Oberflächen, welche mit dem Katalysator beschichtet werden, kleiner werden. Aus dem DE-GM 74 01 002 ist ein Katalysator in einem Gehäuse bekanntgeworden, bei welchem der Einströmtrichter bzw. der Abströmtrichter mit zugehörigen Leitblechen verschweisst ist und mit einem Gehäuse verbunden ist. Im Inneren dieses Gehäuses ist eine in einem Hüllrohr aufgenommene Trägermatrix für den Katalysator angeordnet, wobei dieses Hüllrohr federnd am inneren Umfang des Gehäuses anliegt. Bei einer derartigen Ausbildung besteht die Gefahr, dass Abgase ausserhalb des Hüllrohres an den wirksamen Oberflächen der katalytischen Abgasreinigungsvorrichtung vorbeiströmen und daher zusammen mit Schadstoffen austreten können. Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine einfache Ausbildung einer katalytischen Abgasreinigungsvorrichtung mit grossen wirksamen Oberflächen zu schaffen, bei welcher die Gefahr eines Vorbeiströmens von nicht gereinigten Medien an dem Katalysatormaterial vermieden wird. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, dass Einströmtrichter und Abströmtrichter über den gesamten Umfang des Gehäuses mit diesem durch Falzung verbunden sind, dass die, vorzugsweise metallische, Trägermatrix über ihre gesamte Länge von einem rohrförmigen metallischen Mantel umgeben ist, dass der rohrförmige Mantel an beiden Enden über die Trägermatrix vorragt und dass die vorragenden Enden des rohrförmigen Mantels in der Falzverbindung zwischen das Gehäuse und den Einströmtrichter bzw. den Abströmtrichter geklemmt sind. Dadurch, dass die Trägermatrix über ihre gesamte Länge von einem rohrförmigen metallischen Mantel umgeben ist, wird die Trägermatrix durch diesen Mantel geschützt und versteift, so dass die wirksame Oberfläche derselben verhältnismässig gross ausgebildet sein kann. Die Trägermatrix ist vorzugsweise metallisch ausgebildet und dadurch, dass sie durch den rohrförmigen Mantel versteift ist, kann sie aus dünnen Metallfolien bestehen, welche zwischen sich Durchströmquerschnitte freilassen, wobei infolge der dünnen Ausbildung der Bleche oder Folien die wirksame Oberfläche, welche mit dem Katalysatormaterial beschichtet wird, vergrössert wird. Eine solche metallische Trägermatrix kann beispielsweise aus übereinandergeschichteten gewellten und ebenen Metallfolien bestehen, welche eingerollt und in den rohrförmigen Mantel eingesetzt werden. Dadurch, dass die über die Trägermatrix vorragenden Enden des rohrförmigen Mantels in der Falzverbindung zwischen Gehäuse und den Einström- bzw. Abströmtrichter geklemmt sind, wird ein einfacher Anschluss des rohrförmigen Mantels an den Einström- und Abströmtrichter ermöglicht. Die Klemmstelle hat die Wirkung einer Labyrinthdichtung, welche ein Umströmen der Abgase um den rohrförmigen Mantel verhindert und gewährleistet, dass die gesamten zu reinigenden Abgase die Trägermatrix durchströmen. Die Klemmung des Mantels in der Falzverbindung hat überdies auch den Vorteil, dass geringfügige verschiedene Wärmedehnungen von Gehäuse und rohrförmigem Mantel an der Klemmstelle aufgenommen werden können. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, dass Einströmtrichter und Abströmtrichter an ihrem Umfang einen nach aussen abgebogenen, mit dem rohrförmigen Mantel gleichachsigen zylindrischen Bord aufweisen, an dessen äusserem Rand ein radial nach aussen abgebogener Blechteil anschliesst, dass das Gehäuse im Bereich seiner Stirnenden zylindrische Endteile aufweist, an welche radial nach aussen abgebogene Blechteile anschliessen, dass die nach aussen abgebogenen Blechteile der zylindrischen Borde und der zylindrischen Endteile des Gehäuses durch Falzung miteinander verbunden sind und dass die vorragenden Enden des rohrförmigen zylindrischen Mantels zwischen den zylindrischen Borden des Einström- und Abströmtrichters und den zylindrischen Endteilen des Gehäuses liegen. Auf diese Weise liegen die vorragenden Enden des rohrförmigen Mantels zwischen zylindrischen Teilen des Gehäuses und des Einströmtrichters und des Abströmtrichters. Es wird dadurch eine gute Dichtung zwischen dem zylindrischen Mantel und dem Einströmund Abströmtrichter erreicht und vor allem steht auch infolge der zylindrischen Ausbildung der Anlageflächen ein verhältnismässig grosser Dehnungsweg für eine ungleiche axiale Wärmedehnung des rohrförmigen Mantels und des Gehäuses zur Verfügung. Der rohrförmige Mantel ist hiebei zweckmässig kreiszylindrisch ausgebildet, jedoch ist auch die Ausbildung nach einem Zylinder mit ovalem Querschnitt möglich. Da die vorstehenden Enden des rohrförmigen Mantels infolge der zylindrischen Ausbildung der Klemmflächen von Gehäuse und Einströmtrichter und Abströmtrichter verhältnismässig tief eingreifen kann, ist auch eine gute Labyrinthdichtwirkung zwischen Einström- und Abströmtrichter einerseits und rohrförmigem Mantel anderseits gewährleistet. Gemäss der Erfindung ist zweckmässig die Anordnung so getroffen, dass der radial nach aussen abgebogene Blechteil des Gehäuses um 1800 zur Mitte des Gehäuses, im Querschnitt C-förmig zurückgebogen ist und von dem im Querschnitt doppelt C-förmig abgebogenen Blechteil des zylindrischen Bordes des Einström- und Abströmtrichters umgriffen ist. Dadurch wird eine gute Verbindung des Einströmtrichters und des Abströmtrichters mit dem Gehäuse erreicht und vor allem bildet auf diese Weise die Falzverbindung selbst eine Labyrinthdichtung zwischen Einström- und Abströmtrichter und dem Gehäuse. Gemäss der Erfindung sind zweckmässig die Endteile des Gehäuses radial nach innen auf kleinerem Durchmesser abgesetzt, wobei zwischen dem Gehäuse und dem rohrförmigen Mantel eine wärmedämmende Zwischenschicht, vorzugsweise eine Fasermatte aus keramischen Fasern, angeordnet ist. Der rohrförmige Mantel ist über seine gesamte Länge mit gleichem Querschnitt ausgebildet und die Endteile des Gehäuses schliessen an den rohrförmigen Mantel an. Dadurch, dass diese Endteile nach innen auf kleinerem Durchmesser abgesetzt sind, entsteht zwischen dem Gehäuse und dem rohrförmigen Mantel ein Zwischenraum und durch diesen Zwischenraum wird ermöglicht, die wärmedämmende Zwischenschicht vorzusehen. Die volle Wirksamkeit des Katalysators setzt erst oberhalb einer gewissen Temperatur ein und diese wärmedämmende Zwischenschicht ermöglicht die Warmhaltung der Trägermatrix. Überdies wird auch eine übermässige Erwärmung des Gehäuses, welche beispielsweise beim Befahren einer dürren Grasfläche eine Brandgefahr mit sich bringt, vermieden. Gemäss der Erfindung bestehen vorzugsweise die Trägermatrix und der rohrförmige Mantel aus Edelstahl. In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles, welches eine katalytische Abgasreinigungsvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere von Fahrzeugmotoren, zeigt, veranschaulicht. Fig.1 zeigt einen Axialschnitt durch eine katalytische Abgasreinigungseinrichtung. Fig.2 zeigt im grösseren Massstab die Falzverbindung. 1 ist das Gehäuse, 2 der Einströmtrichter und 3 der Abströmtrichter. In den Einströmtrichter ist ein gelochtes kegelförmiges Verteilerblech 4 für die einströmenden Abgase angeordnet. 5 ist die metallische Trägermatrix, welche beispielsweise aus gewickelten Blechfolien besteht, zwischen welchen längsverlaufende Durchströmkanäle bestehen, deren Wände mit dem Katalysatormaterial beschichtet sind. 6 ist ein rohrförmiger kreiszylindrischer Mantel, welcher die Trägermatrix 5 umgibt und eine gute Halterung für die Trägermatrix bildet, so dass die Trägermatrix aus dünnen Metallfolien bestehen kann. Das Gehäuse 1 ist mit dem Einströmtrichter 2 und dem Abströmtrichter 3 durch Falzungen 7 verbunden. Die Enden des Gehäuses weisen im Querschnitt eine Abbiegung 8 um 1800 zur Mitte des Gehäuses 1 auf. Diese Abbiegung 8 wird durch eine doppel-C-förmige Abbiegung 9, 10 des Einströmtrichters 2 und des Abströmtrichters 3 umgriffen. Der Einströmtrichter und der Abströmtrichter weisen eine zylindrische Abbiegung 11 auf, welche in die abgebogenen Teile 9 und 10 übergeht. Das Gehäuse 1 weist zylindrische Endteile 12 auf. Zwischen der zylindrischen Abbiegung 11 und den zylindrischen Endteilen 12 des Gehäuses liegen die über die Stirnseite 13 der Trägermatrix 5 vorragenden Endteile 14 des rohrförmigen Mantels 10. Diese Endteile 14 sind zwischen die zylindrischen Endteile 12 des Gehäuses und die zylindrischen Teile 11 des Einströmtrichters und des Abströmtrichters geklemmt. Der zylindrische Teil 11 des Einströmtrichters und des Abströmtrichters steht über den Einströmtrichter 2 und den Abströmtrichter 3 so weit vor, dass der Ansatz eines Falzwerkzeuges leicht möglich ist und daher die Klefilmung der Endteile 14 des rohrförmigen Mantels 6 gut durchgeführt werden kann. Der rohrförmige Mantel 6 weist über seine gesamte Länge gleichen Querschnitt auf. Die zylindrischen Endteile des Gehäuses 1 sind nach innen auf kleineren Durchmesser abgesetzt, so dass zwischen dem rohrförmigen Mantel 6 und dem Gehäuse 1 ein ringförmiger Zwischenraum 15 verbleibt, der mit einem wärmedämmenden Material ausgefüllt ist.

Claims: Patentansprüche: 1. Katalytische Abgasrcinigungseinrichtung, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einer in einem aus Blech be stehenden Gehäuse angeordneten Trägermatrix für den Katalysator, an dessen Stirnenden ein Einströmtrichter und ein Abströmtrichter aus Blech anschliessen, dadurch gekennzeichnet, dass Einströmtrichter (2) und Abström trichter (3) über den gesamten Umfang des Gehäuses (1) mit diesem durch Falzung verbunden sind, dass die, vor zugsweise metallische, Trägermatrix (5) über ihre gesamte Länge von einem rohrförmigen metallischen Mantel (6) umgeben ist, dass der rohrförmige Mantel (6) an beiden Enden über die Trägermatrix (5) vorragt und dass die vorragenden Enden des rohrförmigen Mantels (6) in der Falzverbindung zwischen das Gehäuse (1) und den Einström trichter (2) bzw. den Abströmtrichter (3) geklemmt sind. 2. Katalytische Abgasreinigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Einströmtrichter (2) und Abströmtrichter (3) an ihrem Umfang einen nach aussen abgebogenen, mit dem rohrförmigen Mantel (6) gleich achsigen zylindrischen Bord (all) aufweisen, an dessen äusserem Rand ein radial nach aussen abgebogener Blechteil (9) anschliesst, dass das Gehäuse (1) im Bereich seiner Stirnenden zylindrische Endteile (12) aufweist, an welche radial nach aussen abgebogene Blechteile (8) anschliessen, dass die nach aussen abgebogenen Blechteile (9) der zylin drischen Borde (11) und der zylindrischen Endteile (12) des Gehäuses (1) durch Falzung miteinander verbunden sind und dass die vorragenden Enden des rohrförmigen zylin drischen Mantels (6) zwischen den zylindrischen Borden des Einström- und Abströmtrichters (2, 3) und den zylin drischen Endteilen des Gehäuses (1) liegen. 3. Katalytische Abgasreinigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daS der radial nach aussen abgebogene Blechteil (8) des Gehäuses (1) um 1800 zur Mitte des Gehäuses (1), im Querschnitt C-förmig zurUck- gebogen ist und von dem im Querschnitt doppelt C-förmig abgebogenen Blechteil (9, 10, 11) des zylindrischen Bordes des Einström- und Abströmtrichters (2, 3) um griffen ist. 4. Katalytische Abgasreinigungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrischen Endteile (12) des Gehäuses (1) radial nach innen auf kleinerem Durchmesser abgesetzt sind und dass zwischen dem Gehäuse (1) und dem rohrförmigen Mantel (6) eine wärme dämmende Zwischenschicht, vorzugsweise eine Fasermatte aus keramischen Fasern, angeordnet ist. 5. Katalytische Abgasreinigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägermatrix (5) und der rohrförmige Mantel (6) aus Edelstahl bestehen.

Inventors: LAMPEL, WERNER, WURZER, BURGHARD
Applicants: VOEST-ALPINE ST. AEGYD AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: F01N3
IPC codes: F01N3, F01N13