DE2308220C3 - Vorrichtung zur katalytischen Reinigung von Abgasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung iur katalytischen Reinigung von Abgasen, bei der ein fester, selbsttragender Katalysatorträgerblock an seinem parallel zur Strömungsrichtung der Abgase gelegenen Umfang durch wenigstens einen Stützkörper aus gegenüber den Abgasen inertem, mechanisch widerstandsfähgigem Material federnd und praktisch spielfrei in einem Gehäuse gelagert ist.

Eine derartige Vorrichtung ist durch die DT-AS 14 76 505 bekannt. Bei ihr wird der Katalysatorträgerblock, der folgend nur noch kurz als Katalysatorträger bezeichnet ist, durch in Strömlingsrichtung der Abgase über seine gesamte Länge reichende, angefederte Stützkörper gehalten, die sich mit ihm in entsprechend großflächiger Anlage befinden. Infolge der unterschiedlichen Wärmedehnung zwischen diesen Stützkörpern und dem Katalysatorträger kommt es bei den erheblichen auftretenden Temperaturen bzw. Temperaturunterschieden zu einem ebenso großflächigen Verschleiß zwischen den Stützkörpern und dem Katalysatorträger, was leicht zu einer starken Abnutzung bzw. Zerstörung des im wesentlichen meist aus keramischem Material bestehenden Katalysatorträgers führen kann.

Die die Stützkörper gegen den Katalysatorträger spannenden Federn sind Blattfedern, die in Strömungsrichtung der Abgase ihre Stütze am Gehäuse finden. Da dort praktisch nur Linienberührung besteht, können sich die Federn leicht einarbeiten, wodurch ein Spielraum zwischen dem Katalysatorträger und seinen Stützkörpern entsteht, so daß der Katalysatorträger nicht mehr sicher gehalten ist und sich insbesondere bei Auftreten von pulsierendem Druck weiter losarbeiten kann. Verhindert werden kann dies im bekannten Fall nur durch regelmäßiges Nachstellen der Spannschrauben für die Federn, was jedoch eine ständige Beobachtung und Wartung erfordert, bei deren nicht sorgfältiger und regelmäßiger Durchführung eine baldige Zerstörung des Katalysatorträgers befürchtet werden muß.

Hinzu kommt hier, daß die Federn einer ganz erheblichen Erwärmung bzw. Wärmebelastung ausgesetzt sind, da sie innerhalb des Gehäuses angeordnet sind.

Dadurch werden sie ihre Steifigkeit nach mehreren Wärmebelastungen verlieren oder zumindest ändern, was ebenfalls zu einer Lockerung der für den Katalysatorträger vorgesehenen Halterung führt. Schließlich wird es schwierig sein, über die Nachstellung der Spannschrauben für die Federn stets die richtige Vorspannung für die Stützkörper des Katalysatorträger zu finden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur katalytischen Reinigung von Abgasen der eingangs genannten Art derart abzuändern, daß ein Verschleiß zwischen Katalysatorträger und den ihn haltenden Mitteln praktisch ausgeschlossen ist, der Katalysatorträger stets sowohl radial als auch axial festgehalten ist sowie einer Wartung und Beobachtung nicht bedarf, also über seine Lebensdauer ohne sonstiges Zutun stets betriebssicher arbeiten kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß nach einem ersten Prinzip dadurch gelöst, daß der Katalysatorträger in einer quer zur Strömungsrichtung der Abgase gelegenen Ebene wenigstens eine Verdickung oder Vertiefung aufweist und daß die Stützkörper auf die Verdikkung bzw. in die Vertiefung formschlüssig passend auf- bzw. eingesetzt sind.

Nach einem zweiten Prinzip ist die Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gegeben, daß der Stützkörper ein in einer quer zur Strömungsrichtung der Abgase gelegenen Ebene am Katalysatorträger und Gehäuse anliegender Druckring ist. der aus einer steifen äußeren Ringwand und einer biegbaren inneren Ringwand besteht, deren benachbarte Seitenkanten gasdicht miteinander verbunden sind, und daß der von den Ringwänden eingeschlossene Ringraum mit einem sich bei Erwärmung ausdehnenden Stoff gefüllt ist.

Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen ist der Katalysatorträger nur im Bereich einer einzigen, quer zur Strömungsrichtung des Abgases gelegenen Ebene form- bzw. kraftschlüssig gefaßt, wodurch Wärmedehnungsunterschiede praktisch nicht auftreten und sich somit auch nicht in Form eines Verschleißes auswirken können. Dadurch bleibt die anfänglich vorhandene bzw bei der Herstellung erreichte Festigkeit der Halterung des Katalysatorträgers über dessen Lebensdauer erhalten, ohne daß es dazu noch einer Wartung oder sonstiger nachträglich vorzunehmender Maßnahmen bedurfte. Damit ist aber gleichzeitig auch eine dauernde Funktionsfähigkeit der Vorrichtung zur katalytischen Reinigung von Abgasen sichergestellt.
Für eine Vorrichtung nach dem ersten Lösungsprinzip hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß der Katalysatorträger etwa zylindrisch ist, daß die Verdickung bzw. Vertiefung jeweils als geschlossener Ring ausgebildet ist. Auf diese Weise wird der Katalysatorträgei von einem Stützring spielfrei umfaßt. Wird dabei vorzugsweise die Verdickung bzw. die Vertiefung auf dei Längsmitte des Katalysatorträgers angeordnet, danr kann der Katalysatorträger bis auf seinen Sitz im Stütz ring praktisch frei tragend im Gehäuse angeordne sein.

Der Stützring kann aus zwei sich je über einen Bo gen von annähernd 180°C erstreckenden Hälften be stehen, auf die ein geschlossener Außenstützring aufge schoben sein kann, um die Ringhälften zusammenzuhal ten.

Ein mit einer Innennut versehener Ring kann jedocl auch in seiner Längsmitte quer zur Strömungsrichtunj der Abgase geteilt sein, so daß sich die Ringhälften vor beiden Seiten auf den Katalysatorträger aufschieber

lassen, bis sie sich in Anlage an der umlaufenden Verdickung des Katalysatorträgers befinden.

Vorteilhafterweise können die beiden Teile eines solchen Stützringes mit gegenseitigem Abstand an der glatten Innenwand des Gehäuses anliegen und von zwei axial außen liegenden Stützrohren gehalten sein, deren Außenende jeweils am Gehäuse festgelegt ist. lsi ein so ausgebildeter Katalysator im Betrieb, so erwärmen sich die Stützrohre etwas stärker als das Gehäuse, wodurch ihre Längenänderung in Strömungsrichtung der Abgase entsprechend größer als die des Gehäuses ist und somit auf das entstehende Spiel kompensierend wirkt, so daß bei geeigneter Bemessung praktisch stets Spielfreiheit aufrechterhalten werden kann.

Dazu kann vorgesehen sein, daß das Gehäuse im Bereich der Verdickung bzw. Vertiefung quer zur Strömungsrichtung der Abgase geteilt ist und die beiden Hälften lösbar und gasdicht miteinander verbunden sind und an ihrer Verbindungsstelle eine Ausnehmung zur Aufnahme des Stützkörpers bilden und daß zwischen dem Stützkörper und der Ausnehmung des Gehäuses federnde Teile angeordnet sind. Dabei kommt· es für die Anordnung der federnden Teile in erster Linie darauf an, die wärmebedingt quer zur Strömungsrichtung der Abgase gegenüber dem Katalysatorträger und dem Stützkörper größere Ausdehnung des Gehäuses form- und kraftschlüssig zu überbrücken. Zweckmäßigerweise können als federnde Teile geschlossene Gaspolster. Flachfedern aus Bimetall oder Ringfedern eingesetzt werden.

Nach einer anderen Ausbildung kann vorgesehen sein, daß das Gehäuse im Bereich der Verdickung bzw. Vertiefung quer zur Strömungsrichtung des Abgases geteilt ist und die beiden Hälften gegeneinander bewegbar sowie durch einen Balg gasdicht miteinander verbunden sind, daß die beiden Gehäusehälften durch eine außerhalb des Gehäuses angeordnete Feder axial gegeneinander verspannt sind und an ihrer Verbindungsstelle zusammen mit dem Balg eine Ausnehmung zur Aufnahme des Stützkörpers bilden, wobei die einander gegenüberstehenden Wandteile des Gehäuses einen Winkel von etwa 90° einschließen, und daß der Stützkörper gegen diese Wandteile über Wiegestücke abgestützt ist, die auf diesen etwa senkrecht stehen und in Vertiefungen der Wandteile und des Stützkörpers schwenkbar eingreifen. Auf diese Weise kann der Stützkörper sowohl in Strömungsrichtung der Abgase als auch quer dazu im Gehäuse festgelegt werden. Da die Feder außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, kann sie eine entsprechend dimensionierte, einfache Schraubenfeder sein; denn sie kommt mit den hohen Temperaturen der Abgase im Gehäuse nicht in Berührung, so daß auch keine Gefahr besteht daß die Feder ihre Spannkraft verliert

Eine weitere erfindungsgemäße Ausbildung mit federnder Abstützung des Stützkörpers ist dadurch gekennzeichnet daß das Gehäuse im Bereich der Ve«-dikkung bzw. Vertiefung quer zur Strömungsrichtung der Abgase geteilt ist und die beiden Hälften, z. B. lösbar sowie gasdicht miteinander verbunden sind und an ihrer Verbindungsstelle eine Ausnehmung zur Aufnahme des Außenstützringes and des Stützringes bilden und ' daß letzterer im Gehäuse durch zwei axial außen liegende Stützrohre gehalten ist

Unter Verwendung derartiger Sätzrohre kann auch das Gehäuse den Stützkörper fiber Längsriefe halten, in die von außen, z. B. kugelförmige Druckstücke eingesind, die in eine Innennut einer nach innen ge spannten Ringfeder eingreifen.

Allen diesen Lös.ungen ist gemeinsam, daß neben der Halterung des Stiitzkörpers quer zur Strömungsrichtung der Abgase die Halterung in Strömungsrichtung der Abgase dadurch sichergestellt ist, daß die Slützrohre wegen ihrer Anordnung im Gehäuse eine größere Erwärmung erfahren als das Gehäuse selbst, so daß sie sich auch in Strömungsrichtung der Abgase stärker ausdehnen und somit zwischen sich den Stützkörpcr

ίο halten. Damit ein siirnseitiger Verschleiß des Stützkörpers weitgehend ausgeschaltet ist, können die Stützrohre am Stützkörper mittels abgeknickter I-ingcr angreifen, die sich etwa in Strömungsrichtung der Abgase erstrecken.

Für alle geschilderten Fälle ist es zweckmäßig, daß die Verdickung bzw. Vertiefung im Querschnitt trapezförmig ist, wodurch sich ein keilförmiger Sitz zwischen Katalysatorträger und Stützkörper ergibt, was hier die Herstellung der genannten Spielfreiheit erleichtert.

Ebenso ist es zweckmäßig, den Stützkörper aus einem Material mit einem dem Katalysatorträger entsprechenden Wärmedehnungskoeffizienten bestehen zu lassen, wozu der Slützkörper aus keramischem Material oder aus Hartmetall hergestellt sein kann.

Ferner kann es- in allen Fällen vorteilhaft sein, daß der Ringraum zwischen Katalysatorträger und Gehäuse mit Keramikwolle gefüllt ist und daß diese in Strömungsrichtung der Abgase beidseitig durch gewellte Blechstreifen begrenzt ist, die mit ihren Wellungen am Gehäuse und am Katalysatorträger anliegen. Durch diese Maßnahme ist der Wärmeübergang nach außen gedrosselt, indem der Katalysatorträger praktisch mit der Keramikwolle od. dgl. verpackt ist. Durch die gewellten Blechstreifen wird insbesondere bei Abgasen mit pulsierendem Druck eine die Keramikwolle od. dgl. schützende Dichtung nach Art einer Labyrinthdichtung gebildet, so daß der Druck, unter dem die Keramikwolle steht praktisch konstant ist.

Schließlich ist es gerade bei Abgasen mit pulsierendem Druck selbstverständlich, daß die Eigenfrequenz der federnden Teile außerhalb der Pulsationsfrequenz der Abgase liegt, damit sich das System nicht aufschaukeln kann.

Für das zweite erfindungsgemiiße Lösungsprinzip kann es zweckmäßig sein, daß die innere Ringwand in Umlaufrichtung und quer dazu gewellt ist. Sind hier mehrere Katalysatorträger in Strömungsrichtung der Abgase hintereinander mit gegenseitigem Abstand angeordnet so kann zwischen deren Druckringen ein dem Außenquerschnin des Katalysatorträgers angepaßtes Rohr eingesetzt sein und es kann der Ringraum zwischen Rohr und Gehäuse mit Keramikwolle od. dgl. gefüllt sein. Die Erfindung ist nachfolgend an Hand von Ausfüh rungsbeispielen näher erläutert, die auf der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen die

F i g. 1 bis 7 Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einem ersten Lösungsprinzip im Längsschnitt und die

Fig.8 und 9 die erfindungsgemäße Vorrichtung nach einem zweiten Lösungsprinzip.

Gemäß F i g. 1 ist der Katalysatorträger 5 zylindrisch ausgebildet wobei er im Querschnitt kreisförmig mehreckig od. dgl sein kann. Etwa in seiner Längsmitft weist er eine sich Ober seinen Umfang erstreckend! Verdickung in Form eines Wulstes 6 auf, der im Quer schnitt trapezförmig ist Auf den Wulst 6 ist ein au: zwei Hälften 7 und 8 bestehender Stützring gesetzi

dessen Hälflen eine dem Wulstquerschnitt angepaßte Innennut aufweisen. Damit sich der Stützring aufsetzen läßt, ist er quer zur Strömungsrichlung des Abgases (Pfeil) in seiner Längsmitte derart geteilt, daß sich die beiden Hälften 7, 8 mit einem Abstand 9 einander gegenüberstehen, wenn sie sich in Anlage am Wulst 6 befinden. Dadurch ist es möglich, daß die Hälften 7, 8 den Wulst 6 und damit den Katalysatorträger 5 stets spielfrei fassen.

Die Ringh illtcn 7 und 8 sind durch Stützrohre 10 und U gegeneinander gedrückt, die im Gehäuse 12 beispielsweise durch Schweißpunkte 13 und 14 befestigt sind. Die Stüurohre 10 und 11 sind bei ihren an den Ringhälflen 7 und 8 anliegenden Enden nach innen abgebogen.

Ist ein so ausgebildeter Katalysator im Betrieb, so erwärmen sich die Stützrohre 10 und 11 etwas stärker als das Gehäuse 12, wodurch ihre Längenänderung in Strömungsrichlung des Abgases entsprechend größer als die des Gehäuses 12 ist und dadurch auf das so entstehende Spiel kompensierend wirkt, so daß bei entsprechender Bemessung der Teile praktisch stets Spielfreiheit gewährleistet wird.

Die den Slützkörper für den Katalysatorträger 5 bildenden Ringhalften 7 und 8 werden aus mechanisch widerstandsfähigem Material hergestellt, dessen Wärmedehnungseigenschaften vorzugsweise denen des Katalysatorträgers 5 entsprechen. Als geeignet hierfür hat es sich erwiesen, wenn die Ringhälften 7 und 8 aus Keramikmaterial oder aus Hartmetall bestehen.

Gemäß F ι g. 2 ist der Katalysatorträger 15 wiederum in etwa seiner Längsmitte von einer wulstförmigen Verdickung 16 mit trapezförmigem Querschnitt umgeben. Hier ist der Stützring 17 aus zwei Hälften zusammengesetzt, die sich über einen Bogen von annähernd 180° erstrecken. Die Außenflächen des Stützrings 17 stehen dachförmig senkrecht aufeinander und sind über Bälge 18 und 19 gegen das Gehäuse 20 abgestützt, das im Bereich des Wulstes 16 geteilt und bei dem die beiden Hälften dort lösbar und gasdicht, beispielsweise mittels Schrauben 21 oder durch Schweißen gasdicht miteinander verbunden sind. Im Bereich des Wulstes 16 weist das Gehäuse 20 außerdem eine Ausnehmung 22 zur Aufnahme des Stützringes 17 und der Biilge 18 und 19 auf, deren Wände etwa parallel zu den dachförmigen Außenflächen des Stützringes 17 verlaufen.

Die Bälge 18 und 19 sind an ihren Enden verschlossen und schließen beispielsweise ein Gaspolster dicht ein. Befindet sich der Katalysator im Betrieb, so dehnt sich das Gehäuse aus und die von den Bälgen ausgeübte Stützkraft läßt nach. Durch Erwärmung des eingeschlossenen Gases erhöht sich der Druck im Inneren der Bälge und sorgt dadurch gleichzeitig für eine Erhöhung der Stutzkraft Bei entsprechender Bemessung kann so die Stützkraft annähernd konstant gehalten werdea Da die Bälge in aufeinander senkrechte Richtungen eine Kraft auf den Stützring 17 ausüben, ist dieser sowohl in Strömungsrichtung der Abgase (Pfeil) als auch quer dazu im Gehäuse 20 gehalten.

Gemäß F i g. 2 ist der Katalysatorträger 15 außer dem von einer Packung 23 aus Keramikwolle od. dgl. umgeben, um ihm auch hierdurch quer zur Strömungsriehtung der Abgase noch zusätzlich am Ciehäuse 20 abzustützen, um die Wärmeabstrahiung nach außen herabzusetzen und um außerdem eine Abdichtung in Strömungsrichtung zu erreichen. Fällt das zu reinigende Abgas mh pulsierendem Druck an. so würde die Keramikwolle der Gefahr der Zerstörung unterliegen. Um dem zu begegnen, ist die Keramikwollc von gewellten Blechstreifen 24 und 25 begrenzt, die sich einerseits gegen den Katalysatorträger 15 und andererseits gegen das Gehäuse 20 abstützen. Die gewellten Blechstreifen 24 und 25 wirken nach Art einer Labyrinthdichtung und führen zum Abbau von Druckschwankungen.

Gemäß F i g. 3 ist ein Katalysatorträger 26 mit einem umlaufenden Wulst 27 mit trapezförmigem Querschnitt wieder von einem ringförmigen Stützring 28 erfaßt, der

ίο aus zwei Ringhälften besteht, die sich je über einen Bogen von annähernd 180° erstrecken. Auch hier ist das Gehäuse 29 im Bereich des Wulstes 27 geteilt und es sind die beiden Teile beispielsweise bei 30 durch Verschweißen gasdicht miteinander verbunden. Außerdem bildet das Gehäuse 29 im Bereich des Wulstes 27 eine Ausnehmung 31 zur Aufnahme des Stützrings 28. Da dieser nur von geringer Breite ist. läßt er sich auch im Hinblick auf Wärmedehnungen in Strömungsrichtung der Abgase praktisch spielfrei zwischen den beiden Hälften des Gehäuses 29 halten. Demgegenüber wird seine Verspannung quer zur Strömungsrichtung der Abgase durch Blattfedern 32 besorgt, die als Bimetallfedern ausgebildet und so angeordnet sind, daß sie ihre Federvorspannung mit zunehmender Temperatur nicht verlieren, was zu einem guten Ausgleich der unterschiedlichen, wärmebedingten Ausdehnung quer zur Strömungsrichtung der Abgase von Gehäuse 29 einerseits und Stützkörper 28 andererseits führt.

Auch hier ist wieder, wie bereits an Hand der F i g. 2 beschrieben, der Katalysatorträger 26 von Keramikwolle 33 umgeben, an die sich im Bereich der Enden des Katalysatorkörpers 26 gewellte, den Katalysatorträger 26 umschlingende Blechstreifen 34 und 35 anschließen.

Die Ausführungsform gemäß F i g. 4 entspricht im wesentlichen der an Hand der F i g. 3 beschriebenen, weshalb in F i g. 4 die Bezugszeichen aus F i g. 3 im gleichen Sinn verwendet sind. Ein Unterschied besteht lediglich darin, daß die Abfederung quer zur Strömungsrichtung des Abgases durch ein geschlossenes Gaspolster 36 od. dgl. geschieht, dessen Ausdehnung bei Betriebstemperatur eine annähernd konstant zu haltende Abstützkraft liefert und dadurch die unterschiedlichen Dehnungen quer zur Strömungsrichtung der Abga.se von Gehäuse 29 einerseits und Stützkörper 28 andererseits ausgleicht.

Gemäß Fig.5 weist ein Katalysatorträger 37 eine umlaufende Verdickung 38 mit trapezförmigem Querschnitt auf, auf die Ringhälften eines Stützkörpers 39 gesetzt sind.

Das Gehäuse 40 ist im Bereich der Verdickung 38 geteilt und es sind die beiden Hälften durch einen Balg 41 gasdicht jedoch gegeneinander in Strömungsrichtung der Abgase verschiebbar miteinander verbunden.

SS Im Bereich der Verdickung 38 bildet das Gehäuse 40 dachförmig aufeinander etwa unter einem Winkel von 90° zu gerichtete Wandteile 42 und 43, auf denen Wiegestücke 44 und 45 etwa senkrecht stehen, die in Vertiefungen der Wandteile 42 und 43 einerseits und des

Stützrings 39 andererseits schwenkbar eingreifen.

Durch ein übergreifendes Gehäuseteil 46 können die beiden Hälften des Gehäuses 40 durch eine Druckfeder 47 ständig aufeinander zu verspannt werden, ohne daß die Druckfeder 47 hohen Temperaturen ausgesetzt wäre, die zu einer Beeinträchtigung ihrer Federkraft führen könnten. Dadurch aber, daß die beiden Hälften des Gehäuses 40 gegeneinander verspannt sind, befinden sich auch die Wiegestücke 44 und 45 ständig in

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Vorspannung gegen den Stützring 39, so daß dieser sowohl in Strömungsrichtung der Abgase als auch quer dazu federnd abgestützt ist.

Schließlich ist auch hier wieder der Katalysatorträger 37 von Packungen aus Keramikwolle 48 od. dgl. umgeben, an die sich gewellte Blechstreifen 49 und 50 aus den bereits vorstehend beschriebenen Gründen anschließen.

Gemäß F i g. 6 sind auf den Ringwulst 51 eines Katalysatorträgers 52 Hälften eines Stützrings 53 aufgesetzt, auf die axial ein Außenstützring 54 geschoben ist, der die Hälften des Stützrings 53 zusammenhalt. Das Gehäuse 55 ist im Bereich des Wulstes 51 geteilt und es können die beiden Teile gasdicht durch Schrauben 56 lösbar oder durch Verschweißen miteinander verbunden sein, im Bereich des Wulstes 51 bildet das Gehäuse 55 eine Ausnehmung 57, die den Außenstützring 54 aufnimmt.

Außerdem sind in das Gehäuse 55 Stützrohre 58 und 59 eingesetzt, die sich in Strömungsrichtung der Abgase einerseits gegen das Gehäuse 55 und andererseits gegen den Stützring 53 abstützen. Ähnlich, wie bereits an Hand der F i g. 1 beschrieben, halten die Stützrohre 58 und 59 den Stützring 53 dadurch zwischen sich, daß ihre wärmebedingte Ausdehnung in Strömungsrichtung der Abgase durch ihre Lage innerhalb des Gehäuses 55 etwas größer ist als die des Gehäuses 55 selbst. Damit diese Spannkraft nicht zu groß wird, können die Stützrohre 58 und 59 mit abgewinkelten Fingern 60 und 61 am Stützring 53 anliegen.

Keramikwolle 62 umgibt wieder den Katalysatorkörper 52 und ist im Bereich dessen Enden durch gewellte Blechstreifen 63 und 64 begrenzt.

Gemäß F i g. 7 ist ein Katalysatorträger 65 mit einem mittigen, ringförmigen Wulst 66 von trapezförmigem Querschnitt, auf den quergeteilte Hälften eines Stützringes 67 aufgesetzt sind, dadurch quer zur Strömungsrichtung der Abgase im Gehäuse 68 gehalten, daß dieses Längsriefen 69 aufweist, die dem Gehäuse die Quersteifigkeit nehmen und mit deren Grund sich der Stützring 67 in Anlage befindet. Zum Ausgleich unterschiedlicher Wärmedehnungen quer zur Strömungsrichtung der Abgase sind in die Längsriefen 69 von außen her, z. B. kugelförmige Druckstücke 7C eingelegt, die vo.n der Innennut 72 einer Ringfeder 71 nach innen gespannt sind.

Zur Halterung des Stützringes 67 in Strömungsrichtung der Abgase dienen wieder Stützrohre 73 und 74, die beispielsweise mit abgeknickten Fingern 75 und 76 am Stützring 67 anliegen. Insoweit kann auf die Erläuterungen zu F i g. 6 verwiesen werden.

Den Lösungen gemäß Fig.2 bis 7 ist gemeinsam, daß die Verdickung bzw. der Wulst des Katalysatorträgers auch durch eine entsprechende Vertiefung ersetzt werden kann, in die die Hälften des Stützrings einsetzbar sind.

Ebenso ist es möglich, den Wulst durch einzelne Nasen bzw. die Verliefung durch einzelne Ausnehmungen zu ersetzen, auf die entsprechend angepaßte Stützkörper auch in Form von einzelnen Teilen aufgesetzt werden.

An Hand der F i g. 8 und 9 sei ein weiteres Lösungsprinzip nach der Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hier sind in einem Gehäuse 77 zwei Katalysatorträger 78 und 79 in Strömungsrichtung der Abgase hintereinander mit Abstand 80 angeordnet. Mittig auf jedem der Katalysatorträger

78 und 79 sitzt ein Druckring 81,82, der einerseits innen am Gehäuse 77 und andererseits außen am Katalysatorträger 78 bzw. 79 anliegt. Wie besonders aus F i g. 9 ersichtlich ist, bestehen die Druckringe aus einer äußeren, steifen Ringwand 83 und einer inneren, biegbaren Ringwand 84, deren Seitenkanten gasdicht miteinander verschweißt sind. Der so gebildete Ringraum 85

ίο schließt einen sich bei Erwärmung ausdehnenden Stoff, beispielsweise ein Gas, ein. Die innere Ringwand 84 ist gewellt, und zwar sowohl in Strömungsrichtung der Abgase als auch quer dazu.

Diese Ausbildung der Druckringe 81 und 82 führt

dazu, daß beim Betrieb des Katalysators sich zwar Gehäuse 77 als auch jeder der Druckringe wärmebedingt ausdehnen, daß aber die Ausdehnung der Druckringe durch entsprechende Volumenvergrößerung des im Ringraum 85 eingeschlossenen Gaspolsters diese Aus-

dehnung der Druckringe kompensiert wird, indem die innere Ringwand 84 vermöge ihrer Biegbarkeit und ihrer Wellungen entsprechende Formänderungen erfährt, ohne dabei in Verschleiß hervorrufender Weise mit dem zugeordneten Katalysatorträger zu arbeiten. Es

versteht sich von selbst, daß für die äußere Ringwand 83 ein Material zu wählen ist, dessen Wärmedehnungskoeffizient dem Material des Gehäuses 77 gleich oder größer ist, so daß der feste Sitz der äußeren Ringwand 83 im Gehäuse 77 bei Temperaturänderungen nicht

verlorengeht

Um auch bei der geschilderten Ausführungsform eine möglichst weitgehende Wärmedämmung nach außen zu erreichen und zu verhindern, daß Teilströme der Abgase die Katalysatorträger umgehen, ist zwi-

sehen den beiden Druckringen 81 und 82 wieder eine Packung 8S aus Keramikwolle od. dgl. angeordnet, wobei die Druckringe 81 und 82 gleichzeitig für mit pulsierendem Druck anfallende Abgase die weiter oben bereits beschriebene Wirkung einer Labyrinthdichtung

übernehmen. Damit die Keramikwolle od. dgl. nicht in den Raum 80 zwischen den Katalysatorträgern 78 und

79 eindringen kann, sind die Katalysatorträger zwischen den Druckringen 81 und 82 von einem Rohr 87 umgeben.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (21)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur katalytischen Reinigung von Abgasen, bei der ein fester, selbsttragender Kataly- S satorträgerblock an seinem parallel zur Strömungsrichtung der Abgase gelegenen Umfang durch wenigstens einen Stützkörper aus gegenüber den Abgasen inertem, mechanisch widerstandsfähigem Material federnd und praktisch spielfrei in einem Gehäuse gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorträger (5,15,27,37,52,65) in einer quer zur Strömungsrichtung der Abgase gelegenen Ebene wenigstens eine Verdickung ^6, 16, 26, 38, 51, 66) oder Vertiefung aufweist und daß die Stützkörper (7 und 8, 17, 28, 39, 53, 67) auf die Verdickung bzw. in die Vertiefung formschlüssig passend auf- bzw. eingesetzt sind (Fig. 1 bis 7).

2. Vorrichtung zur katalytischen Reinigung von Abgasen, bei der ein fester, selbsttragender Katalysatorträgerblock an seinem parallel zur Strömungsrichtung der Abgase gelegenen Umfang durch wenigstens einen Stützkörper aus gegenüber den Abgasen inertem, mechanisch widerstandsfähigem Material federnd und praktisch spielfrei in einem Gehäuse gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper ein in einer quer zur Strömungsrichtung der Abgase gelegenen Ebene am Katalysatorträger (78, 79) und Gehäuse (77) anliegender Druckring (81, 82) ist, der aus einer steifen äußeren Ringwand (83) und einer biegbaren inneren Ringwand (84) besteht, deren benachbarte Seitenkanten gasdicht miteinander verbunden sind, und daß der von den Ringwänden eingeschlossene Ringraum (85) mit einem sich bei Erwärmung ausdehnenden Stoff gefüllt ist (F ig. 8 und 9).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorträger (5, 15, 27, 37, 52, 65) etwa zylindrisch ist, daß die Verdickung (6, 16, 26, 38, 51, 66) bzw. die Vertiefung und Stützkörper (7,8.17, 28, 39.53,67) jeweils als geschlossener Ring ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickung (6, 16, 26. 38, 51, 66) bzw. die Vertiefung auf der Längsmitte des Katalysatorträgers (5,15,27,37, 52, S5) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (17, 28, 39, 53, 67) aus zwei sich je über einen Bogen von annähernd 180° erstreckenden Hälften besteht (F i g. 2 bis 7).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Stützring (53) ein geschlossener Außenstützring (54) aufgeschoben ist (F i g. 6).

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer Innennut versehene Stützring (7, 8) in seiner Längsmitte quer zur Strömungsrichtung der Abgase geteilt ist (F i g. I).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (7, 8) des Stützringes mit gegenseitigem Abstand (9) an der glatten Innenwand des Gehäuses (12) anliegen und von zwei axial außen liegenden Stützrohren (10, 11) gehalten sind, deren Außenende jeweils am Gehäuse festgelegt ist (Fig. 1).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I, 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (20, 29) im Bereich der Verdickung (16, 26) bzw. Vertiefung quer zur Strömungsrichtung der Abgase geteilt

ist und die beiden Hälften gasdicht miteinander ver

bunden sind und an ihrer Verb.ndungsstel e eine Ausnehmung (22, 31) zur Aufnahme des Stutzkortrs (17 28) bilden und daß zwischen dem Stützlröi-5er und' der Ausnehmung des Gehäuses federnde Teile (18,19,32,36) angeordnet sind (F . g. 2 bis 4).

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (40) im Bereich der Verdickung (38) bzw. Vert.efung quer zur Strömungsrichtung der Abgase gete.lt ist und die beiden Hälften gegeneinander bewegbar sowie durch einen Balg (41) gasdicht m.temander verbunden sind, daß die be.den Gehausehalften durch eine außerhalb des Gehäuses angeordnete Feder (47) axial gegeneinander verspannt sind und an ihrer Verbindungsstelle zusammen mit dem Balg eine Ausnehmung zur Aufnahme des Stützkörpers (39) bilden, wobei die einander gegenüberstehenden Wandteile (42. 43) des Gehäuses (40) einen W.nkel von etwa 90 einschließen, und daß der Stutzkorper eeten diese Wandteile über Wiegestücke (44. 45) abgestützt ist, die auf diesen etwa senkrecht stehen und in Vertiefungen der Wandteile und des Stützkörpers schwenkbar eingreifen (F i g. 5).

11 Vorrichtung nach einem der Ansprüche I, 3 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (55) im Bereich der Verdickung (51) bzw. Vertiefung quer zur Strömungsrichtung der Abgase geteilt ist und daß die beiden Hälften z. B. lösbar sowie gasdicht miteinander verbunden sind und an ihrer Verbindungsstelle eine Ausnehmung (57) zur Aufnahme des Außenstützrings (54) und des Stützrings (53) bilden und daß letzterer im Gehäuse (55) durch zwei axial außen liegende Stützrohre (58. 59) gehalten ist

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1. 3 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (68) den Stützkörper (67) haltende Längsriefen (69) aufweist, in die von außen, z. B. kugelförmige Druckstücke (70) eingelegt sind, die in eine Innennut (72) einer umgebenden, nach innen gespannten Ringfeder (71) eingreifen, und daß der Stützkörper (67) durch axial außen liegende S'ützrohre (73, 74) im Gehäuse festgelegt ist (F i g. 7).

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8, 11, 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrohre (10, 11,58,59,73.74) am Stützring mittels abgewinkelter Finger (60. 61, 76) angreifen, die sich etwa in Strömungsrichtung der Abgase erstrecken.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 13. dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickung (6, 16, 26. 38, 51, 66) bzw. Vertiefung im Querschnitt trapezförmig ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1. 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (7. 8. 17, 28, 39, 53, 67) aus einem Material mit einem dem Katalysatorträger entsprechenden Wärmedehnungskoeffizienten besteht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper aus keramischem Material besteht.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper aus Hartmetall besteht.

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum zwischen Katalysatorträger (5, 15, 26, 37, 52, 65) und Gehäuse (12,20,29,40,55,68) mit Keramik-

wolle (23,33,48.62) od. dgl. gerollt ist und daß diese in Strömungsrichtung der Abgase beidseitig durch gewellte Blechstreifen (24, 25, 34, 35, 49, 50, 63, 64) begrenzt ist, die mit ihren Wellungen am Gehäuse und am Katalysatorträger anliegen.

19. Vorrichtung nach einem der Ansnrüche 9 bis 12 für Abgase mit pulsierendem Druck, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenfrequenz der federnden Teile außerhalb der Pulsationsfrequenz der Abgase liegend gewählt ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Ringwand (84) in Umlaufrichtung und quer dazu gewellt ist (F i g. 8 und 9)-

21. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren in Strömungsrichtung des Abgases hintereinander mit gegenseitigem Abstand (80) angeordneten Katalysatorträgern (78, 79) zwischen deren Druckringen (81, 82) ein dem Außenquerschnitt der Katalysatorträger angepaßtes Rohr (87) eingesetzt ist und daß der Ringraum zwischen Rohr und Gehäuse (77) mit Keramikwolle (86) od. dgl. gefüllt ist.