DE3432283A1 - CATALYTIC EXHAUST GAS DETECTING DEVICE - Google Patents

CATALYTIC EXHAUST GAS DETECTING DEVICE

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DE3432283A1 DE19843432283 DE3432283A DE3432283A1 DE 3432283 A1 DE3432283 A1 DE 3432283A1 DE 19843432283 DE19843432283 DE 19843432283 DE 3432283 A DE3432283 A DE 3432283A DE 3432283 A1 DE3432283 A1 DE 3432283A1
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Abstract

1. Catalytic exhaust detoxification device with a honeycomb-structured monolithic ceramic body (3), which has a catalytically active surface coating, located in a metallic external housing (1) with a conical exhaust intake and discharge adaptor (2) on the front face, a thermally insulating spring cushion consisting of a so-called expanded mat (4) being interposed between the external housing (1) and the ceramic body (3), characterized in that a thermally insulating mat (5) which extends almost up to the expanded mat (4) and is covered by a shield sheet (6) which is resistant to high temperatures is positioned on the inner surfaces of the exhaust intake and discharge adaptor (2), the shield sheet being permanently connected on the outside to the adaptor (2) and having on the inside end (8) a sliding seat seal which thermally insulates the region between the expanded mats (4, 5) from the external housing (1).

Description

Katalytische AbgasentgiftungseinrichtungCatalytic exhaust gas decontamination device

Die Erfindung bezieht sich auf eine katalytische Abgasentgiftungseinrichtung mit einem in einem zylindrischen metallischen Außengehäuse mit stirnseitigen, insbesondere konischen Abgaszu- und abführstutzen angeordneten porösen, insbesondere wabenartig strukturierten monolitischen Keramikkörper mit einer katalytisch wirksamen Oberflächenbeschichtung, wobei dem Außengehäuse und dem Krami kkörper ein thermisch isolierendes, vorzugsweise aus einer sogenannten Blähmatte bestehendes, Federkissen zwischengeordnet ist.The invention relates to a catalytic exhaust gas decontamination device with one in a cylindrical metallic outer housing with frontal, in particular conical exhaust gas inlet and outlet nozzles arranged porous, in particular honeycomb structured monolithic Ceramic body with a catalytically active surface coating, the outer housing and the Krami kkörper a thermally insulating, preferably consisting of a so-called inflatable mat, spring cushion is interposed.

Die Anordnung eines derartigen thermisch isolierenden Federkissens zwischen dem Keramikkörper und dem Außengehäuse dient der Lagerung des Keramikkörpers im Außengehäuse unter Ausgleich erstens der Fertigungstoleranzen und insbesondere der thermischen Ausdehnung des Keramikkörpers und des Gehäuses, unter Berücksichtigung der erheblichen ,mehrere hundert Grad betragen, Unterschiede der Betriebstemperatur. Wegen der Aggressivität der noch dazu feuchten und unter anderem schwefeloxid-und stickoxidhaltigen Abgase ist es dabei erforderlich, das Außen-The arrangement of such a thermally insulating spring cushion between the ceramic body and the outer housing serves to support the ceramic body in the outer housing while compensating firstly for the manufacturing tolerances and in particular the thermal expansion of the ceramic body and the housing, taking into account the significant , be several hundred degrees, differences in operating temperature. Because of the aggressiveness of the still in addition moist and among other things containing sulfur oxide and nitrogen oxide Exhaust gases, it is necessary to

gehäuse einschließlich der Abgaszu- und abführstutzen aus hochwertigen Edelstahlen herzustellen. Dies verkompliziert und verteuert den Aufbau derartiger Abgasentgiftungseinrichtungen erheblich.housing including the exhaust gas inlet and outlet nozzles made of high quality stainless steel. This complicates and makes the construction of such exhaust gas detoxification devices considerably more expensive.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine katalytische Abgsentgiftungsvorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß für das Außengehäuse einschließlich seiner Zu- und Abführstutzen einfache und billigere Werkstoffe verwendet werden können.The invention is therefore based on the object of a catalytic Design exhaust detoxification device of the type mentioned so that including for the outer housing its inlet and outlet connection simple and cheaper materials can be used.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß auf die Innenflächen der Abgaszu- und abführstutzen eine, bis zur Blähmatte reichende thermisch isolierende Matte aufgebracht ist, die von einem hochtemperaturfesten Abschirmblech überdeckt ist.To solve this problem, the invention provides that on the inner surfaces of the exhaust gas inlet and outlet pipe a, reaching up to the inflatable mat thermally insulating Mat is applied, which is covered by a high temperature-resistant shielding plate.

Das Vorsehen einer derartigen thermischen Abschirmung der Zu- und Abführstutzen - das eigentliche zylindrische, ovale od.dgl.Außengehäuse ist bereits durch die Blähmatte weitestgehend sowohl thermisch, als auch gegenüber den aggressiven Abgasen abgeschirmt - ist im gesamten Innenbereich des Gehäuses sichergestellt, daß weder die aggressiven Bestandteile des Abgases in Kontakt mit dem Außengehäuse mit seinen Zu- und Abführstutzen gelangen können. Darüber hinaus wird auch die Temperatur, die das Außengehäuse im Betrieb erreicht, erheblich gegenüber den üblichen, nicht isolierten Ausführungsformen reduziert, was wiederum die Lebensdauer des Gehäuses erheblich vergrößert, oder anders ausgedrückt, es ermöglicht anstelle teuerer SpezialStähle bill igeres einfaches Chromstahlblech zu verwenden.Providing such a thermal shield for the inlet and outlet nozzles - the actual cylindrical, oval or the like outer housing is largely thermal as well as against the aggressive exhaust gases due to the expansion mat shielded - it is ensured throughout the interior of the housing that neither the aggressive components of the Exhaust gas can come into contact with the outer housing with its inlet and outlet nozzles. In addition, the The temperature reached by the outer housing during operation is significantly reduced compared to the usual, non-insulated embodiments, which in turn reduces the service life of the housing significantly enlarged, or in other words, it enables cheaper, simple chrome steel sheet to be used instead of expensive special steels to use.

Dabei kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung weiter vorgesehen sein, daß das außenseitig, mit dem Stutzen fest verbundene, insbesondere verschweißte Abschirmblech am inneren Ende mit Schiebesitz von einem anliegenden Ringflansch eines metallischen Dichtrings umfaßt ist. Durch diese Ausbildung werden die erheblichen thermischen Längsdehnungen des Abschirmbleches problemlos aufgefangen und führen zu keinerlei Belastungen der Verbindungsstellen mit dem im Betrieb sich wesentlich weniger erwärmenden Außengehäuse bzw. dessen Zu- und Abführstutzen.It can be further provided in a further embodiment of the invention that the outside, fixed to the socket connected, in particular welded, shielding plate at the inner end with a sliding fit from an adjacent annular flange a metallic sealing ring is included. Through this training, the significant thermal longitudinal expansion of the shielding plate are easily absorbed and do not cause any loads on the connection points the outer housing, which heats up significantly less during operation, or its inlet and outlet connections.

Besonders einfach gestaltet sich der Aufbau dadurch, wenn man einen querschnittlich, im wesentlichen Z-förmigen Dichtring vorsieht, der mit seinem erweiterten, den Stirnrand des Keramikkörpers untergreifenden Außenringflansch dicht mit dem Außengehäuse verbunden ist, was sowohl durch einen Klemmsitz, als auch durch Verschweißen mit dem Außengehäuse erzielt werden kann. Der innere im Durchmesser kleinere Ringflansch des Z-förmigen Dichtringes weist jeweils parallel zur Innenfläche des Abgaszu- oder abführstutzens nach außen und übergreift mit Klemmsitz den Innenrand des AbschirmblechesThe structure is particularly simple if one uses a cross-sectionally essentially Z-shaped sealing ring provides, with its expanded, the front edge of the ceramic body reaching under the outer ring flange tight is connected to the outer housing, both by a press fit and by welding to the outer housing can be achieved. The inner ring flange of the Z-shaped sealing ring, which is smaller in diameter, points parallel in each case to the inner surface of the exhaust gas inlet or outlet connection to the outside and engages over the inner edge of the shielding plate with a press fit

Um ein Durchtreten des Abgases zwischen Keramikkörper und Außengehäuse zu vermeiden, wodurch dieses ja wiederum zu stark thermisch belastet würde und zum anderen die Möglichkeit des Angreifens aggressiver Bestandteile bestünde dieses Problem stellt sich besonders bei sogenannten Blähmatten, die sich bei höheren Temperaturen um ein mehrfaches gegenüber ihrem ursprünglichen Durchmesser erweitern können, sofern sie nicht aufgrund ihres Klemmsitzes an einer solchen starken Ausdehnung gehindert sind -ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Stirnkanten der Blähmatte mit einem umgelegten Dichtstreifen eingefaßt sind,In order to prevent the exhaust gas from passing between the ceramic body and the outer housing, which in turn causes it to would be strongly thermally stressed and, on the other hand, there would be the possibility of attack by aggressive components The problem arises particularly with so-called inflatable mats, which increase several times over at higher temperatures can expand compared to their original diameter, provided that they are not due to their press fit on such strong expansion are prevented -is provided in a further embodiment of the invention that the front edges of the The inflatable mat is bordered with a sealing strip that is wrapped around it,

der beispielsweise aus einer Metallfolie, aus einem Keramikfaserband oder einer verwebten Keramik- oder Glasfasermatte bestehen kann.for example from a metal foil, from a ceramic fiber tape or a woven ceramic or fiberglass mat.

Ein solcher, ggf. mit der Blähmatte zusätzlich verklebter Dichtstreifen, dessen umgelegte Ränder zwischen Keramikkörper und Außengehäuse verklemmt sind, verhindert wirksam ein Durchtreten von Abgasen zwischen Keramikkörper und Außengehäuse, wobei ein solches Durchtreten über die vorstehend beschriebenen Nachteile auch die Schwierigkeit mit sich brächte, daß mit einem solchen Abgasstrom ein sehr rasches Ausfasern der Blähmatte zu befürchten wäre, die nämlich bei höheren Temperaturen gegenüber der ursprünglich festen Struktur eine erhebliche Einbuße an Reißfestigkeit erleidet.Such a sealing strip, possibly additionally glued to the expandable mat, with its folded edges between the ceramic body and outer housing are jammed, effectively prevents exhaust gases from passing through between ceramic bodies and outer casing, wherein such a penetration beyond the disadvantages described above also the difficulty would mean that with such an exhaust gas flow a very rapid fraying of the inflatable mat would have to be feared, which is a considerable loss of tear resistance at higher temperatures compared to the originally solid structure suffers.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, der eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Endabschnittes einer erfindungsgemäßen katalytischen Abgasentgiftungsvorrichtung zeigt.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment, of a partially sectioned side view of an end portion of a catalytic according to the invention Exhaust gas decontamination device shows.

In dem im wesentlichen zylindrischen Außengehäuse 1,an welches konisch sich verjüngende Abgaszu- und abführstutzen 2 sich anschließen, von denen .in.der Teil zei chnung nur einer zu erkennen ist, sind mono! itische, wabenartig strukturierte Keramikkörper 3 gehaltert, deren Oberfläche mit einer katalytisch wirksamen Oberflächenbeschichtung versäfien ist. Zur Halterung dieser Keramikkörper sind sogenannte Blähmatten 4 vorgesehen, d.h. mit steigernder Temperatur expandierende feuerfeste Fasermatten, die für eine zentrierte Halterung im Außengehäuse auch unter Berücksichtigung der stark unter-In the substantially cylindrical outer housing 1, to which conically tapering exhaust gas inlet and outlet nozzles 2 follow, of which only one is shown in the drawing can be seen are mono! itic, honeycomb structured Ceramic body 3 supported, the surface of which with a catalytic effective surface coating is safer. So-called inflatable mats 4 are provided to hold these ceramic bodies, i.e. they expand with increasing temperature Fireproof fiber mats, which for a centered mounting in the outer housing, also taking into account the heavily under-

schied! ichen Ausdehnung im Betrieb der Abgasentgifiungsvorrichtung sorgen.parted! ichen expansion during operation of the exhaust gas decontamination device care for.

Um für das Äußengehäuse 1 und die anschließend Abgaszu- und abführstutzen 2, billigere, einfache Stahlbleche verwenden zu können, ist zunächst vorgesehen, daß die Innenflächen der Abgaszu- und abführstutzen 2 mit thermisch isolierenden Matten 5 überdeckt sind, die ihrerseits von einem hochtemperaturfesten Abschirmblech 6 überdeckt wanden. Dieses Abschirmblech ist an der Außenseite mit seinem am Stutzen'2 anliegenden Außenflansch 7 unmittelbar mit dem Stutzen 2 verschweißt, während der innere Rand 8 mit einem Schiebesitz klemmend unter den nach außen weisenden Ringflansch 9 eines im wesentlichen Z-förmigen gebogenen Dichtrings 10 greift, dessen Außenflansch 11 dichtend am Außengehäuse 1 anliegt, ggf. mit diesem verschweißt ist. Durch diesen Schiebesitz, der durch den Doppelpfeil angedeutet ist, kann sich das Abschirmblech 6 in axialer Richtung bei seinen erheblichen thermischen Längenänderungen bewegen. Die Temperaturen am Abschirmblech 6 liegen ja wesentlich höher als am Metallstutzen 2, der durch die Isoliermatte 5, die beispielsweise auf einer Aluminium-Silikat-Basis aufgebaut sein kann, thermisch isoliert ist.In order to use cheaper, simple steel sheets for the outer housing 1 and the subsequent exhaust gas inlet and outlet stubs 2 to be able, it is initially provided that the inner surfaces of the exhaust gas inlet and outlet pipe 2 with thermal insulating mats 5 are covered, in turn by a high temperature-resistant shielding plate 6 covered. This shielding plate is on the outside with his on the Stutzen'2 adjacent outer flange 7 is welded directly to the stub 2, while the inner edge 8 with a Sliding fit wedging under the outwardly facing annular flange 9 of an essentially Z-shaped curved sealing ring 10 engages, the outer flange 11 of which rests sealingly on the outer housing 1, possibly is welded to this. Through this sliding seat which is indicated by the double arrow, the shielding plate 6 can move in the axial direction at its considerable move thermal changes in length. The temperatures on the shielding plate 6 are much higher than on the metal socket 2, thermally through the insulating mat 5, which can be constructed, for example, on an aluminum-silicate basis is isolated.

Zur weiteren, sowohl thermisch als auch korrosionshindernden Isolierung des Gehäuses 1 ist zusätzlich vorgesehen, daß die über die Stirnkanten nach innen gebogenen Ränder 12 der Blähmatten 4 jeweils von etiem umgelegten Dichtstreifen 13 aus Metallfolie, Keramikfaserband oder verwebter Keramikmatte oder Glasfasermatte eingefaßt sind, dessen umgebogene Ränder zwischen dem Keramikkörper 3 und dem Außengehäuse'1 verklemmt sind. Durch diese Dichtstreifen wird je-For further, both thermal and corrosion-preventing insulation of the housing 1, it is additionally provided that the edges 12 of the inflatable mats 4, which are bent inward over the front edges, are each folded over by sealing strips 13 are bordered from metal foil, ceramic fiber tape or woven ceramic mat or fiberglass mat, the bent over Edges between the ceramic body 3 and the outer housing'1 are jammed. Through these sealing strips, every

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liches Durchtreten von Abgas zwischen dem Keramikkörper 3 und dem Außengehäuse verhindert, womit außer der genannten Isolierung3auch ein Ausblasen des bei hohen Temperaturen seine Reißfestigkeit weitestgeherciverlierenden Materials der Bla'hmatte verhindert wird.Lich passage of exhaust gas between the ceramic body 3 and the outer housing is prevented, which, in addition to the insulation 3 mentioned, also prevents the Bla'hmat material from being blown out of its tear resistance at high temperatures.

Claims (5)

PatentansprücheClaims Katalytische Abgasentgiftungsvorrichtung mit einem in einem metallischen Außengehäuse mit stirnseitigen, insbesondere konischen Abgaszu- und -abführstutzen angeordneten porösen, insbesondere wabenartig strukturierten mono!itischen Keramikkörper mit einer katalytisch wirksamen Oberflächenbeschichtung, wobei dem Außengehäuse und dem Keramikkörper ein thermisch isolierendes, vorzugsweise aus einer sogenannten Blähmatte bestehendes Federkissen zwischengeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Innenflächen der Abgaszu- und -abführstutzen (2) eine thermisch isolierende Matte (5) aufgebracht ist, die von einem hochtemperaturfesten Abschirmblech (6) überdeckt ist.Catalytic exhaust gas detoxification device with a porous, in particular honeycomb structured mono-itic ceramic body with a catalytically effective surface coating, the outer housing and the ceramic body having a thermally insulating, preferably consisting of a so-called expanding mat, arranged in a metallic outer housing with frontal, in particular conical exhaust gas inlet and outlet nozzles Spring cushion is interposed, characterized in that a thermally insulating mat (5) is applied to the inner surfaces of the exhaust gas inlet and outlet stubs (2) and is covered by a high-temperature-resistant shielding plate (6). 2. Abgasentgiftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das außenseitig mit dem Stutzen (2) fest verbundene, insbesondere verschweißte Abschirmblech (6) am inneren Ende (8) mit Schiebesitz von einem anliegenden Ringflansch (9) eines metallischen Dichtrings (10) umfaßt ist.2. Exhaust gas detoxification device according to claim 1, characterized in that the outside with the nozzle (2) firmly connected, in particular welded shielding plate (6) at the inner end (8) with a sliding fit of an adjacent annular flange (9) comprises a metallic sealing ring (10) is. 3. Abgasentgiftungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der querschnittlich i wesentlichen Z-förmige Dichtring (10) mit seinem erweiterten, den Stirnrand des Keramikkörpers (3) untergreifenden Außenringflansch (11) dicht mit dem Außengehäuse (1) verbunden ist.3. Exhaust gas detoxification device according to claim 2, characterized in that the cross-sectionally essential Z-shaped sealing ring (10) with its enlarged, the end edge of the ceramic body (3) reaching under the outer ring flange (11) is tightly connected to the outer housing (1). 4. Abgasentgiftungsvorrichtung insbesondere von einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnkanten (12) der Blähmatte (4) mit einem umgelegten Dichtstreifen (13) eingefaßt sind.4. Exhaust gas detoxification device in particular of one of claims 1 to 3, characterized in that the end edges (12) of the inflatable mat (4) are bordered with a folded sealing strip (13). 5. Abgasentgiftungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die umgelegten Ränder des ggf. mit der Blähmatte verklebten Dichtstreifens (13) zwischen Keramikkörper (3) und Außengehäuse (1) verklemmt sind.5. Exhaust gas detoxification device according to claim 4, characterized in that the folded edges of the sealing strip (13), possibly glued to the inflatable mat, are clamped between the ceramic body (3) and the outer housing (1).
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