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DE1230617B - Vorrichtung zur katalytischen Nach-verbrennung von Abgasen von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Vorrichtung zur katalytischen Nach-verbrennung von Abgasen von Brennkraftmaschinen

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DE1230617B
DE1230617B DEB54248A DEB0054248A DE1230617B DE 1230617 B DE1230617 B DE 1230617B DE B54248 A DEB54248 A DE B54248A DE B0054248 A DEB0054248 A DE B0054248A DE 1230617 B DE1230617 B DE 1230617B
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exhaust gases
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Friedrich Boysen
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
F02f
Deutsche Kl.: 46 c6-6/02
Nummer: 1230 617
Aktenzeichen: B 54248IV c/46 c6
Anmeldetag: 31. Juli 1959
Auslegetag: 15. Dezember 1966
Die Verunreinigung der Luft, insbesondere in Städten, durch gesundheitsschädliche Bestandteile in den Abgasen von Brennkraftmaschinen, wie z. B. durch Kohlenmonoxyd, Stickoxyd und Kohlenwasserstoffe, stellt, besonders wegen ihrer gesundheitsschädlichen Einflüsse sowie wegen der Geruchsbelästigungen, einen, außerordentlichen Übelstand dar. Zur Beseitigung dieses unzulänglichen Zustandes wird bereits die sogenannte »katalytische Oxydation« angewandt, die in bekannter Weise unverbrannte bzw. teilverbrannte Bestandteile des Brennstoffes in den Abgasen zu CO2 und H2O verbrennt. Diese Nachverbrennung hängt quantitativ im wesentlichen von der Art des Katalysators und der Verweilzeit der Abgase im Bereiche des Katalysators ab.
Die Erfindung bezweckt vor allem eine Vorrichtung, die den betrieblichen Anforderungen sowohl in wärmetechnischer als auch fertigungsmäßiger Hinsicht genügt und zugleich der Erkenntnis Rechnung trägt, daß die durch die Nachverbrennung entstehenden hohen Temperaturen von etwa 900° C und mehr eine freie Ausdehnungsmöglichkeit der den Katalysator tragenden Einrichtung im Innern eines gasdurchströmten, beispielsweise als Schalldämpfer ausgebildeten Gehäuses verlangen.
Es sind Bauarten bekannt, bei denen ein den Katalysator enthaltendes Gefäß sich in dem umgebenden Gehäuse in einer Ebene frei ausdehnen kann, jedoch wird hierbei das Gefäß beiderseits von den Wänden des umgebenden Gehäuses begrenzt. Durch bewegliche Längsträger sollen die Eintritts- und Austrittsfläche gegen Ausbeulungen durch Wärmespannungen gesichert werden. Diese bekannten Bauarten sind umständlich und bieten erhebliche Schwierigkeiten in thermischer Hinsicht.
Die Erfindung setzt eine Vorrichtung zur katalytischen Nachverbrennung von Abgasen von Brennkraftmaschinen voraus, welche aus einem schalldämpferartigen Gehäuse besteht, in dem ein perforiertes, den Katalysator aufnehmendes Gefäß in der Längsrichtung verschiebbar gelagert ist. Erfindungsgemäß ist das Gefäß an der, in Strömungsrichtung der Abgase gesehen, hinteren Wand des Gehäuses befestigt und an seinem anderen Ende mit seinem Eintrittsrohr für die Abgase in einer Wand des Gehäuses axial schiebbar gelagert.
Eine solche Anordnung gewährleistet einerseits eine vollkommen freie Wärmedehnung und andererseits eine hervorragende Wärmeisolierung des Gehäuses gegenüber der Außenwand des umgebenden Gehäuses. Da die vordere Gleitlagerstelle von noch nicht durch die Nachverbrennung aufgeheizten AbVorrichtung zur katalytischen Nachverbrennung von Abgasen
von Brennkraftmaschinen
Anmelder:
Friedrich Boysen,
Stuttgart-Heumaden, Am Sonnenweg 29
Als Erfinder benannt:
Friedrich Boysen, Stuttgart-Heumaden
is gasen durchströmt wird, nimmt diese verhältnismäßig nur geringe Temperaturen an, die weit unterhalb der Temperatur von Gleitstellen bei bekannten Anordnungen liegen, bei denen die Gleitstellen durch Nachverbrennung zusätzlich erhitzten Abgasen ausgesetzt sind.
Ein Verformen der schiebbaren Lagerelemente durch Überhitzung und die Gefahr eines Verklemmens wird dadurch im Gegensatz zu den bekannten Bauarten vermieden. Infolge der Möglichkeit einer guten Abdichtung an den kurzen Lagerstellen kann ferner die Trennung von gereinigten nachverbrannten Abgasen von ungereinigten Abgasen einwandfrei durchgeführt und ein sehr guter Wirkungsgrad der Anlage erreicht werden.
Ein weiterer Vorteil der einseitigen Befestigung des Gefäßes und der schiebbaren Lagerung desselben am entgegengesetzten Ende besteht in der Möglichkeit einer einfachen Ausbaubarkeit des Gefäßes aus dem Gehäuse, indem das Gefäß an einer hinteren abnehmbaren Abschlußwand befestigt und etwa nach Art einer Schublade ein- und ausgebracht werden kann. Zum Anschluß des den Katalysator enthaltenden Gefäßes an die abnehmbare Abschlußwand des Schalldämpfergehäuses dient vorzugsweise ein Querzapfen, welcher Lageraugen des Gehäuses bzw. gleichzeitig eines das Gehäuse abschließenden topfartigen Deckels sowie Lageraugen der abnehmbaren Abschlußwand des Schalldämpfergehäuses durchsetzt. Beim Abnehmen der Abschlußwand kann dadurch das den Katalysator enthaltende Gefäß mittels des Querzapfens mit aus dem Gehäuse herausgezogen werden, wobei nach Entfernen des Querzapfens und nach Abnahme des Deckels das Innere des Gefäßes ohne weiteres von außen zugänglich ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen zu entnehmen. Hierbei zeigt
609 747/167
F i g. 1 die Seitenansicht eines Schalldämpfers mit eingebautem Katalysatorträger, teilweise im Schnitt nach Linie 1-1 der F i g. 2,
F i g. 2 eine Draufsicht auf den Schalldämpfer im Schnitt nach Linie 2-2 der F i g. 1,
F i g. 3 eine vergrößerte Darstellung der durch die Einrahmung 3 in Fig: I bezeichneten Einzelheit,
F i g. 4 eine vergrößerte Darstellung der durch die Einrahmung 4 in Fi gi 2 bezeichneten Einzelheit,
F i g. 5 einen Schnitt nach Linie 5-5 der F i g. 1 in vergrößertem Maßstab.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 bis 5 ist in dem Schalldämpfergehäuse 10 der Katalysatorträger 11 frei schwebend gelagert, indem er in später noch näher beschriebener Weise einerseits unverschiebbar mit der durch' die'Schrauben 12 am Schalldämpfergehäuse abnehmbar befestigten Abschlußwand 13 und andererseits in einer Zwischen- oder Trennwand
14 des Schalldämpfergehäuses verschiebbar gelagert ist.
Der Katalysatorträger 11 besteht im wesentlichen aus einer mit den Katalysatorteilen angefüllten Katalysatorkammer..15, die. z.B. in drei Einzelkammern
15 a, 15 & und 15 c unterteilt ist, und aus einer Vorkammer 16, welche die Gase vor dem Eintritt in die Katalysatorkammer 15 aufnimmt. Die Katalysatorkammer 15 wird hierbei von den beiden seitlichen Längswänden 17a und 17ti, den z.B. mit großen Öffnungen versehenen, versteiften Zwischenwänden 18 a und 18 & sowie aus den Siebflächen 19 bzw. 20 gebildet. Mit ihnen ist das die Vorkammer 16 nach außen abschließende deckelartige Wandungsblech 21 verbunden, und zwar z. B. derart, daß die Siebbleche 19 an ihren .einen Kanten zwischen den Blechen 17 α bzw. Π ti und dem Blech 21 eingespannt sind. Die Bleche 17 α, 17 ti, 18 a, 18 ti, 19, 20 und 21 sind ferner durch Endwandungen 22 und 23 zu einem gemeinsamen Katalysatorträger zusammengesetzt, insbesondere zusammengeschweißt, wobei die Blechwandungen 19 und 20 an ihren hinteren Enden bei 24 a und 24 & verlängert und an den Verlängerungen durch einen im Querschnitt U-förmigen, in Querrichtung länglichen, topfartigen Deckel 25 abgeschlossen sind.
In die vordere Stirnwand 22 des Katalysatorträgers ist ein gebogenes Abgaseintrittsrohr 26 fest eingesetzt und mit der Stirnwand 22 bzw. den Siebblechen 19 oder sonstigen Teilen des Katalysatorträgers 11 fest verbunden, insbesondere verschweißt. Das Abgaseintrittsrohr 26 mündet mit seitlich abgebogenem hinterem Ende 27 in die Vorkammer 16 ein, während sein vorderes Ende 28 in einem Rohrstutzen 29 der Zwischenwand 14 axial schiebbar gelagert ist. An das vordere Ende des Stutzens 29 (oder gegebenenfalls auch an das Abgaseintrittsrohr 26) kann ein in die Schalldämpfereintrittskammer 30 hineinragendes Verlängerungsrohr 31 eingesetzt sein.
Der insgesamt mit 11 bezeichnete Katalysatorträger ist somit innerhalb des Schalldämpfergehäuses 10 freischwebend gelagert, indem er von einer Kammer 32 umschlossen ist, in welche die Abgase nach Durchtritt durch die Katalysatorkammer gelangen und aus welcher sie durch ein hinteres Gasaustrittsrohr 33 in die freie Luft entweichen oder mittels einer Rohrverlängerung einem Nachschalldämpfer zugeleitet werden können.
Zur Verbindung des Katalysatorträgers mit der abnehmbaren Abschlußwand 13 des Schalldämpfergehäuses 10 dient ein rohrförmiger Zapfen 34, welcher, wie Fig. 4 zeigt, die Endwandungen 35a, 35 & des topf artigen Deckels 25, an diesen angeschweißte Lageraugen 36 a, 36 ti sowie Lageraugen 37 a, 37 & des Katalysatorträgers und außerdem Lageraugen 38 a und 38 ti der Abschlußwand 13 durchsetzt.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 5 ist ferner der gesamte Schalldämpfer bzw. der größte Teils desselben mit einem Mantel 39 umgeben, welcher die Wandung des Schalldämpfergehäuses 10 im Abstand umgibt, wobei der Zwischenraum 40 zwischen dem Gehäuse 10 und dem Mantel 39 mit Schallschluckstoff, vorzugsweise Steinwolle, ausgefüllt ist. Die Wandung des Schalldämpfergehäuses 10 kann hierbei im Bereich der Ummantelung wahlweise aus gelochtem Blech bestehen.
Die Abgase treten, vom Motor kommend, in die Schalldämpfereintrittskammer 30 ein, wobei sie. sich an der Trennwand 14 stauen und über das Zwischenrohr 31 und das gebogene Abgaseintrittsrohr 26 in die sich im wesentlichen über die ganze Länge des Katalysatorträgers neben der Katalysatorkammer erstreckende Vorkammer 16 eintreten. In dieser verr teilen sich die Abgase verhältnismäßig gleichmäßig über die ganze Länge zum Übertritt in die Katalysatorkammer 15 bzw. in deren einzelne Kammern 15a, 15 ti, 15 c, wobei sie nach Durchtritt durch die Sieb" bleche 19 mit den Katalysatorteilen in enge Berührung kommen, derart, daß auch die noch unverbrannten Teilchen der Abgase ebenfalls zur Verbrennung gebracht werden. Aus der Katalysatorkammer 15 strömen die Abgase über die Siebbleche 20 in die als Austrittsraum des Schalldämpfers dienende Außenkammer 32, von wo sie durch das Austrittsrohr 33 in die Außenatmosphäre (gegebenenfalls unter Zwischenschaltung des Nachschalldämpfers) austreten können.
Auch bei sehr hohen Temperaturunterschieden infolge starker Aufheizung des Katalysatorträgers U kann sich dieser unter Ausgleich der DehnungsdifiV renzen innerhalb des Schalldämpfers frei ausdehnen, indem das Abgaseintrittsrohr 26 im Rohrstutzen 29 des Schalldämpfers gleitet. Die allseitige Umhüllung des Katalysatorträgers von den im Außenraum 32 befindlichen Abgasen und die vollständige Trennung seiner Blechwandungen von der Wandung des Schalldämpfergehäuses 10 verhindert einerseits ein Reiben oder Verklemmen des Katalysatorträgers im Schalt dämpfergehäuse und ergibt eine außerordentlich wirksame Isolation des Katalysatorträgers gegen Wärmeverluste nach außen.
Zum Ausbau bzw. zur Erneuerung der in die Katalysatorkammer 15 eingefüllten Katalysatorteilchen wird die Abschlußwand 13 nach Lösen der Schrauben 12 zusammen mit dem Austrittsrohr 33 vom Schalldämpfergehäuse abgezogen, wobei die Abschlußwand gleichzeitig mittels des Querzapfens 34 den gesamten Katalysatorträger mitnimmt. Nach Herausziehen des Querzapfens 34 kann der Katalysatorträger 11 von der Abschlußwand 13 getrennt werden und unmittelbar anschließend der topfartige Deckel 25 entfernt werden. Das Innere der Katalysatorkammer 15 ist dadurch von außen frei zugänglich.
Die Lageraugen 38 α, 38 ti sind hierbei zweckmäßig derart geformt, daß sie, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Einlagen, in den topfartigen Dek-
kel 25 gegen Drehen um die Achse des Querzapfens praktisch gesichert eingreifen, so daß das Einsetzen des Katalysatorträgers und das Einführen des Abgaseintrittsrohres 26 in den Rohrstutzen 29 des Schalldämpfers ohne Schwierigkeiten geschehen kann.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur katalytischen Nachverbrennung von Abgasen von Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem schalldämpferartigen Gehäuse, in dem ein perforiertes, den Katalysator aufnehmendes Gefäß in der Längsrichtung verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (11) an der in Strömungsrichtung der Abgase gesehen hinteren Wand (13) des Gehäuses (10) befestigt ist und an seinem anderen Ende mit seinem Entrittsrohr (26, 28) für die Abgase in einer Wand (14) des Gehäuses (10) axial schiebbar gelagert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Wand (13) des Gehäuses (10) abnehmbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (11) mittels eines Querzapfens (34) an der hinteren Wand (13) des Gehäuses (10) befestigt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (11) durch einen topfartigen Deckel (25) abgeschlossen ist, welcher über Lageraugen mit dem Querzapfen (34) verbunden ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1645175;
USA.-Patentschrift Nr. 2 216 763.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
609 747/167 12.66 © Bundesdruckerei Berlin
DEB54248A 1959-07-31 1959-07-31 Vorrichtung zur katalytischen Nach-verbrennung von Abgasen von Brennkraftmaschinen Pending DE1230617B (de)

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