DE3640653A1 - CATALYST EXHAUST WITH HEAT INSULATION - Google Patents
CATALYST EXHAUST WITH HEAT INSULATIONInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Katalysatorauspuff mit Wärmedämmung.The invention relates to a catalyst exhaust with thermal insulation.
Beim Betrieb eines Auspuffs, der mit einem Abgaskatalysator ausgerüstet ist, treten im Inneren des Auspuffs Temperaturen auf, die weit höher liegen, als dies beim Betrieb eines konventionellen Auspuffs der Fall ist. Es werden beim Betrieb von Katalysatorauspuffen Temperaturen um 900°C gemessen. Ein derart überhitzter Auspuff birgt ein beträchtliches Gefahrenpotential, beispielsweise beim Betanken des Fahrzeugs oder beim unbedachten Parken des Fahrzeugs an brandgefährdeten Orten.When operating an exhaust with a catalytic converter equipped, temperatures occur inside the exhaust that are much higher than when operating a conventional one Exhausts is the case. It is used in the operation of Exhaust catalyst temperatures measured around 900 ° C. Such a overheated exhaust poses a considerable risk, for example when refueling the vehicle or when careless parking of the vehicle in fire-prone places.
Mit einem Katalysator ausgerüstete Auspuffe müssen deshalb mit einer Wärmeisolierung ausgestattet werden, um sicher zu stellen, daß die Außentemperatur des Auspuffs jedenfalls nicht wesentlich über die konventioneller Auspuffe steigt.Exhausts equipped with a catalytic converter must therefore be equipped with thermal insulation to safely check that the outside temperature of the exhaust is in any case does not rise significantly above the conventional exhausts.
An eine derartige Wärmeisolierung müssen hohe Anforderungen gestellt werden, unter anderem, schon aus konstruktiven Gründen, hohe Wärmedämmeffizienz bei geringer Schichtdicke, hohe Temperaturbeständigkeit, mechanische Belastbarkeit und Montagefreundlichkeit.High demands must be placed on such thermal insulation are asked, among other things, for constructive reasons, high thermal insulation efficiency with low layer thickness, high Temperature resistance, mechanical resilience and ease of installation.
Die erfindungsgemäße Wärmedämmung wird den gestellten Anforderungen gerecht.The thermal insulation according to the invention meets the requirements fair.
Gegenstand der Erfindung ist ein mit Katalysator ausgerüsteter Auspuff mit Wärmedämmung, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Wärmedämmung aus einem Formkörper aus verdichtetem, mikroporösem Wärmedämmaterial der ZusammensetzungThe invention relates to a catalyst equipped Exhaust with thermal insulation, which is characterized by that the thermal insulation from a molded body made of compressed, microporous thermal insulation material of the composition
30-88,9 Gew.-%feinteiliges Metalloxid 10-50 Gew.-%Trübungsmittel und 1-20 Gew.-%Fasermaterial30-88.9% by weight of finely divided metal oxide 10-50% by weight opacifier and 1-20 wt .-% fiber material
besteht, der zur Formstabilisierung mindestens einseitig kaschiert ist oder mit 0,1-5 Gew.-% Härter versehen ist.consists of at least one side for shape stabilization is laminated or provided with 0.1-5% by weight hardener.
Unter dem anspruchsgemäßen Ausdruck "mit Katalysator ausgestatteter Auspuff" sollen erfindungsgemäß alle Auspuffanlagen bzw. jene Teile einer Auspuffanlage verstanden werden, die mit einem zur Abgasreinigung geeigneten Katalysator ausgestattet sind, insbesondere entsprechend ausgestattete Auspufftöpfe.Under the sophisticated expression "equipped with a catalyst Exhaust "according to the invention are all exhaust systems or understood those parts of an exhaust system with a catalytic converter suitable for exhaust gas purification are equipped, especially appropriately equipped Exhausts.
Die erfindungsgemäße Wärmeisolierung umhüllt den Auspuff, bzw. den Auspuffteil eng anliegend und ist mit einer Ummantelung gegen mechanische Zerstörung geschützt. Die Ummantelung wird dabei schon aus Gründen der Platzersparnis so konstruiert, daß der ummantelte Raum praktisch vollständig durch die erfindungsgemäße Wärmeisolierung ausgefüllt ist.The heat insulation according to the invention envelops the exhaust, or the exhaust part is tight-fitting and is covered with a jacket protected against mechanical destruction. The casing is used for the sake of saving space constructed so that the encased space is practically complete filled by the thermal insulation according to the invention is.
Die erfindungsgemäße Wärmedämmung wird als Formkörper ausgebildet. Als Formkörper kommen grundsätzlich alle Formkörper in Betracht, die geeignet sind, den zu isolierenden Auspuff, bzw. den zu isolierenden Teil des Auspuffs, eng anliegend zu umhüllen. Es sind dies insbesondere platten- oder mattenförmige Formkörper, die eben sein können oder die äußere Form des zu isolierenden Auspuffs bereits mehr oder weniger genau abbilden.The thermal insulation according to the invention is designed as a shaped body. In principle, all moldings come as moldings that are suitable for isolating the Exhaust, or the part of the exhaust to be isolated, narrow to wrap tightly. These are in particular or mat-shaped bodies, which can be flat or the outer shape of the exhaust to be isolated is already more or less accurately map.
Die Formkörper werden vorzgusweise durch Verpressen des Wärmedämmaterials bei Enddrücken von 10-50 N/cm² hergestellt. Oftmals ist es zweckmäßig, das zunächst als loses Schüttmaterial vorliegende Wärmedämmaterial, gegebenenfalls unter Evakuieren vorzudichten, beispielsweise bei Drücken von etwa 0,1-0,5 N/cm² und erst in einer zweiten Stufe unter den genannten Enddrücken zu verpressen. Die Preßtemperaturen liegen zumeist im Bereich der Umgebungstemperatur, also bei 15° bis 30°C. Es können auch tiefere oder höhere Temperaturen angewendet werden. Es werden jedoch stets solche Temperaturen gewählt, bei denen bei der Verwendung von Härter noch keine Durchhärtung des Wärmedämmaterials erfolgt. Da für eine Durchhärtung Temperaturen über 500°C erforderlich sind, kommt diesem Parameter in der Praxis keine Bedeutung bei. Die Aushärtung erfolgt beim Betrieb des Katalysatorauspuffs.The moldings are preferably by pressing the Thermal insulation material made at final pressures of 10-50 N / cm². It is often advisable to initially do this as a loose one Bulk material present thermal insulation material, if necessary pre-seal under evacuation, for example at pressures of about 0.1-0.5 N / cm² and only in a second stage under the specified final pressures. The press temperatures are mostly in the area of the ambient temperature, at 15 ° to 30 ° C. It can also be deeper or higher Temperatures are applied. However, there are always such Temperatures chosen at which when using hardener the thermal insulation material has not yet cured. There Temperatures above 500 ° C are required for curing this parameter is of no importance in practice at. Hardening takes place during operation of the catalytic converter exhaust.
Als Kaschierung kommen grundsätzlich alle Materialien in Frage, mit denen bereits bisher Wärmedämmformkörper der erfindungsgemäßen Art kaschiert werden konnten. Es sind dies insbesondere Vliese oder Gewebe aus Aluminiumsilicat, Glasfaser, Steinwolle, Cellulose, Metallfolie, insbesondere Aluminiumfolie, Pappe, Papier und andere. Die Kaschierung verleiht dem ungehärteten Formkörper eine ausreichende mechanische Stabilisierung für Transport und Montage.Basically, all materials come in as lamination Question with which thermal insulation molded articles according to the invention have already been used Art could be concealed. They are in particular nonwovens or fabrics made of aluminum silicate, glass fiber, Rock wool, cellulose, metal foil, especially aluminum foil, Cardboard, paper and others. The lamination gives the uncured molded body has sufficient mechanical properties Stabilization for transport and assembly.
Die Verbindung zwischen Kaschiermaterial und Wärmematerial kann klebend oder nicht-klebend sein. Bei Materialien, wie Glasfaser und dgl., erfolgt bereits durch Anlegen von Druck und ohne Verwendung eines Klebers eine ausreichende mechanische Verzahnung des Wärmedämmaterials mit dem Kaschiermaterial, insbesondere, wenn das Kaschiermaterial mit der losen Schüttung des Wärmedämmaterials oder mit vorverdichtetem Wärmedämmaterial bei den oben genannten Enddrücken verpreßt wird.The connection between lamination material and heat material can be adhesive or non-adhesive. For materials such as glass fiber and Like., is already done by applying pressure and without use an adequate mechanical interlocking of the thermal insulation material with the lamination material, especially if the lamination material with loose bulk of thermal insulation material or with pre-compressed Thermal insulation material pressed at the above end pressures becomes.
Zumeist wird jedoch verklebt. Es können anorganische Kleber, wie z. B. Kieselsole oder Wasserglas verwendet werden oder bekannte organische Kleber. Insbesondere kann auch Kaschiermaterial benützt werden, das bereits mit Kleber beschichtet ist.Mostly, however, is glued. Inorganic adhesives, such as B. silica brine or water glass can be used or known organic glue. In particular, lamination material can also be used be used, which is already coated with adhesive is.
Das erfindungsgemäß einzusetzende Wärmedämmaterial besteht ausThe thermal insulation material to be used according to the invention consists out
30-88,9 Gew.-%feinteiligem Metalloxid 10-50 Gew.-%Trübungsmittel 1-20 Gew.-%Fasermaterial und gegebenenfalls 0,1-5 Gew.-%Härter.30-88.9% by weight of finely divided metal oxide 10-50% by weight opacifier 1-20 wt .-% fiber material and optionally 0.1-5% by weight hardener.
Beispiele für feinteiliges Metalloxid sind pyrogen erzeugte Kieselsäuren, einschließlich Lichtbogenkieselsäuren, alkaliarme Fällungskieselsäuren, analog hergestelltes Aluminiumoxid, Titandioxid und Zirkondioxid. Vorzugsweise werden pyrogen erzeugte Metalloxide, einschließlich pyrogen erzeugter Mischoxide eingesetzt. Die feinteiligen Metalloxide weisen spezifische Oberflächen von 50 bis 700 m²/g, vorzugsweise 70 bis 400 m²/g auf.Examples of finely divided metal oxide are pyrogenic ones Silica, including arcing silica, low alkali Precipitated silicas, similarly produced aluminum oxide, Titanium dioxide and zirconium dioxide. Preferably be fumed metal oxides, including fumed ones Mixed oxides used. The finely divided metal oxides have specific surface areas of 50 to 700 m² / g, preferably 70 to 400 m² / g.
Als Trübungsmittel kommen beispielsweise Ilmenit, Titandioxid, Siliciumcarbid, Eisen-II-Eisen-III-mischoxid, Chromdioxid, Zirkonoxid, Zirkonsilikat, Mangandioxid, sowie Eisenoxid in Betracht. Die Trübungsmittel weisen vorteilhafterweise ein Adsorptionsmaximum im Infrarot-Bereich zwischen 1,5 und 10 µm auf.Examples of opacifiers are ilmenite, titanium dioxide, silicon carbide, Iron-II-Iron-III mixed oxide, chromium dioxide, zirconium oxide, Zirconium silicate, manganese dioxide, and iron oxide into consideration. The opacifiers advantageously have Adsorption maximum in the infrared range between 1.5 and 10 µm.
Beispiele für Fasermaterial sind Glaswolle, Steinwolle, Schlackenwolle, keramische Fasern, wie sie aus Schmelzen von Aluminiumoxid und/oder Siliciumoxid gewonnen werden, Asbestfasern und andere. Examples of fiber material are glass wool, rock wool, Slag wool, ceramic fibers as they melt are obtained from aluminum oxide and / or silicon oxide, Asbestos fibers and others.
Als Härter werden Kohlenstoff wie Ruß, die Boride des Aluminiums, des Titans, des Zirkons, des Calciums, Silicide, wie Calciumsilicid, Eisensilicid und Calcium-aluminiumsilicid, insbesondere jedoch Borcarbid eingesetzt.Carbon such as carbon black, the borides of aluminum, the Titanium, zirconium, calcium, silicides, such as calcium silicide, Iron silicide and calcium aluminum silicide, in particular however, boron carbide is used.
Die genannten Wärmedämmischungen werden durch einfaches Vermischen der Komponenten in der gewünschten Zusammensetzung gewonnen. Es können jedoch auch sogenannte agglomerierte Mischungen, insbesondere auf Basis von pyrogen erzeugter Kieselsäure eingesetzt werden. Hierbei wird in der Weise verfahren, daß das Trübungsmittel bereits beim Herstellungsprozeß der Kieselsäure, bei dem die Kieselsäure noch in Form der Primärteilchen vorliegt, kontinuierlich im angestrebten Mischungsverhältnis zugesetzt wird.The thermal insulation mixtures mentioned are simply mixed of the components in the desired composition won. However, so-called agglomerated ones can also be used Mixtures, in particular those based on pyrogenic Silicic acid can be used. This is done in the way proceed that the opacifier already during the manufacturing process the silica in which the silica is still in Form of the primary particles is present, continuously in the desired Mixing ratio is added.
Die erfindungsgemäßen Wärmedämmformkörper weisen, eine Schichtdecke von 2-10 mm, vorzugsweise 4-6 mm auf.The thermal insulation molded articles according to the invention have a Layer cover of 2-10 mm, preferably 4-6 mm.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Wärmedämmsiolierung gelingt es, mit Abgaskatalysator ausgestattete Auspuffe herzustellen, bei denen das durch mögliche Überhitzung gegebene Gefahrenpotential beseitigt ist. Der Platzbedarf der erfindungsgemäßen Auspuffanlagen ist kaum höher, als der konventioneller Auspuffe. Der Aspekt der Volumenvergrößerung von mit Abgaskatalysatoren ausgerüsteten Auspuffen gegenüber konventionellen Auspuffen kann daher praktisch unberückstichtigt bleiben. Insbesondere ist es möglich, auch Altfahrzeuge, bei denen der genannte Aspekt naturgemäß nicht berücksichtigt wurde, mit den erfindungsgemäßen Auspuffanlagen umzurüsten.With the help of thermal insulation insulation according to the invention it to manufacture exhausts equipped with catalytic converter, in which the potential danger given by possible overheating is eliminated. The space requirement of the invention Exhaust systems are hardly higher than the conventional ones Exhausts. The aspect of increasing the volume of catalytic converters equipped exhausts compared to conventional Exhausts can therefore be practically neglected stay. In particular, it is also possible to for which the aspect mentioned is naturally not taken into account was retrofitted with the exhaust systems according to the invention.
Ein konventioneller Katalysatorauspuff wurde mit einem einschließlich einseitiger Kaschierung 4,5 mm dicken Formkörper eng anliegend vollständig umhüllt und mit einer Ummantelung aus Stahlblech versehen, so daß der ummantelte Raum praktisch vollständig von dem Formkörper ausgefüllt war. Der Formkörper wies eine 0,5 mm dicke Kaschierung aus perforiertem Cellulosepapier auf. Die Herstellung des Formkörpers erfolgte durch Verpressen einer Wärmedämmischung der folgenden Zusammensetzung:A conventional catalyst exhaust was included with an one-sided lamination 4.5 mm thick molded body tight-fitting completely wrapped and with a covering made of sheet steel, so that the encased space practical was completely filled by the molded body. The molded body had a 0.5 mm thick lamination of perforated Cellulose paper on. The production of the molded body was done by pressing a thermal insulation mixture of the following composition:
63,3 Gew.-%pyrogen erzeugte Kieselsäure 31,7 Gew.-%Ilmenit 5,0 Gew.-%Aluminiumsilikatfaser63.3% by weight of fumed silica 31.7% by weight of ilmenite 5.0% by weight aluminum silicate fiber
mit dem Kaschiermaterial unter einem Enddruck von 28 N/cm² bei Umgebungstemperatur.with the lamination material under a final pressure of 28 N / cm² at ambient temperature.
Der Formkörper lag in Form einer ebenen Platte vor, die so flexibel war,daß der Auspufftopf ohne mechanische Zerstörung des Formkörpers umhüllt werden konnte. Darüberhinaus wurde die Dicke des Formkörpers so gewählt, daß der Formkörper unter Druck fest zwischen den Außenschalen und dem Katalysator eingebettet war.The shaped body was in the form of a flat plate, so was flexible that the muffler without mechanical destruction of the molded body could be encased. Furthermore the thickness of the shaped body was chosen so that the shaped body under pressure firmly between the outer shells and the Catalyst was embedded.
Mit einem Bunsenbrenner wurde der Innenraum des Katalysators auf 850°C gebracht. Der Temperaturmeßpunkt lag an der Innenwandung des Katalysatortopfs im Abstand von 20 cm von der Auspufföffnung. With a Bunsen burner, the interior of the catalyst brought to 850 ° C. The temperature measuring point was on the inner wall of the catalyst pot at a distance of 20 cm from the Exhaust opening.
Ein zweiter Meßpunkt lag an der Außenseite der Ummantelung genau gegenüber dem ersten Meßpunkt.A second measurement point was on the outside of the casing exactly opposite the first measuring point.
Am zweiten Meßpunkt ergab sich eine Temperatur von 200°C. Die Messung wurde ohne Kühlung der Ummantelung durchgeführt.At the second measuring point, the temperature was 200 ° C. The measurement was carried out without cooling the jacket.
In die Außenschalen eines konventionellen Auspuffkonverters wurde eine vorverdichtete Dämmatte ohne Kaschierung gelegt. Mit einem geeigneten Preßstempel, der in seiner Form der Dämmschale angepaßt war, wurde das Dämmaterial so in Form gebracht, daß überall in der Innenschale die Dämmdicke ca. 4 mm betrug.In the outer shells of a conventional exhaust converter became a pre-compressed insulation mat without lamination placed. With a suitable press ram in its shape the insulation shell was adapted, the insulation material was in shape brought that the insulation thickness approximately in the inner shell Was 4 mm.
Die Wärmedämmischung war wie folgt zusammengesetzt:The thermal insulation mixture was composed as follows:
62,5 Gew.-%pyrogen erzeugte Kieselsäure 31,7 Gew.-%Ilmenit 5,0 Gew.-%Aluminiumsilikatfaser 0,8 Gew.-%Borcarbid62.5% by weight of fumed silica 31.7% by weight of ilmenite 5.0% by weight aluminum silicate fiber 0.8 wt% boron carbide
Mit der zweiten Dämmschale wurde analog verfahren. Das Einpressen der Dämmung erfolgte unter einem Enddruck von 28 N/cm³. Im Versuch zeigte sich, daß bei einer Innentemperatur von 850°C (mittels Bunsenbrenner) die Außentemperatur an der entsprechenden Stelle kurzzeitig auf ca. 200°C anstieg und sich schließlich auf 190°C einpendelte.The same procedure was followed with the second insulation shell. Pressing in the insulation was carried out under a final pressure of 28 N / cm³. The experiment showed that at an internal temperature of 850 ° C (using a Bunsen burner) the outside temperature at the corresponding point briefly rise to approx. 200 ° C and finally settled down to 190 ° C.
Die schnelle Erhitzung ist auf die exotherme Aushärtereaktion der Wärmedämmung zurückzuführen.The rapid heating is due to the exothermic curing reaction attributed to thermal insulation.
Die Temperaturmessungen erfolgten stationär; eine denkbare zusätzliche Kühlwirkung durch Fahrtwind wurde nicht simuliert.The temperature measurements were made stationary; a conceivable one additional cooling effect due to head wind was not simulated.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |