DE4228863A1

DE4228863A1 - Catalytic converter circular heat screen with corrugated profile - facilitating construction of thin-walled ring allowing core expansion

Info

Publication number: DE4228863A1
Application number: DE4228863A
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Zeuna Starker GmbH and Co KG
Current assignee: Arvin Industries Deutschland GmbH
Priority date: 1992-08-29
Filing date: 1992-08-29
Publication date: 1994-03-03
Anticipated expiration: 2012-08-30
Also published as: DE4228863C2

Abstract

A monolithic catalytic converter (2 3) for vehicle exhaust gases has a heat insulating section (4) and an outer mantle (1). A heat screen ring of sheet metal (5) grips around the ends and rests on the face of the catalytic body. One or both ends of the heat screen has a low-amplitude corrugated profile incorporated in the sector (6,7) where it overlaps with the catalytic body. The entire circular heat screen (5) bears a corrugated profile, but the amplitude of the corrugation is smaller in the overlap sector (6,7) than in the remaining inner area (8). USE/ADVANTAGE - The arrangement facilitates the construction of relatively thin-walled heat screen which permits expansion of the core while maintaining heat protection of the heat insulating layer.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kata lytische Abgasreinigungsvorrichtung umfassend ein Gehäuse, mindestens einen darin angeordne ten monolithischen Katalysatorkörper, eine der Wärmeisolierung und/oder der Lagerung des/der Katalysatorkörper(s) dienende Zwischenschicht und mindestens ein ringförmiges Abschirmblech zur Abschirmung der Zwischenschicht gegenüber dem Abgasstrom, wobei das mindestens eine Abschirmblech die Stirnkante(n) des/der benachbarten Katalysatorkörper(s) übergreift und an dessen/deren Umfangsfläche(n) anliegt.The present invention relates to a kata comprising lytic exhaust gas purification device a housing, at least one arranged therein monolithic catalyst body, one of the Thermal insulation and / or storage of the Intermediate layer serving as catalyst body (s) and at least one annular shielding plate to shield the intermediate layer from the exhaust gas flow, the at least one Shielding plate the front edge (s) of the overlaps adjacent catalyst body (s) and rests on its peripheral surface (s).

Eine derartige Abgasreinigungsvorrichtung ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 90 12 444.8 bekannt. Zur Schonung der Stirnkanten der Katalysatorkörper sind bei dem Abschirm blech der aus dieser Druckschrift bekannten Abgasreinigungsvorrichtung zwei in Umfangs richtung umlaufende, radial nach außen vor springende Sicken vorgesehen. Durch sie wird zwar eine Beschädigung der Katalysatorkörper an den besonders empfindlichen Stirnkanten sicher vermieden; jedoch ist nicht auszu schließen, daß die umlaufenden, nach außen vorspringenden Sicken eine Wärmedehnung des Abschirmbleches bei wechselnden Temperaturver hältnissen durch erhöhte Reibung an der Zwi schenschicht behindern. Dies gilt insbesondere dann, wenn auch im Bereich des Abschirmbleches zwischen diesem und dem Gehäuse eine Blähmatte angeordnet ist, die zur Lagerung der Katalysa torkörper verwendet wird und die eine beträchtliche radiale Kraft entwickelt. Bei der aus der genannten Druckschrift bekannten Abgasreinigungsvorrichtung muß das Abschirm blech daher aus einem relativ dickwandigen Material hergestellt sein, damit es trotz der Reibung an der Zwischenschicht Wärmedehnungen ausführt und nicht unerwünschten Verformungen unterliegt.Such an exhaust gas purification device is from the German utility model G 90 12 444.8 known. To protect the front edges the catalyst body are at the shield sheet metal known from this publication Exhaust gas purification device two in scope direction circumferentially, radially outwards jumping beads provided. Through it damage to the catalyst body on the particularly sensitive front edges safely avoided; however, it cannot be ruled out conclude that the revolving, outward projecting beads a thermal expansion of the Shielding plates with changing temperature conditions due to increased friction at the Zwi hinder layer layer. This is especially true then, even if in the area of the shielding plate an inflatable mat between this and the housing is arranged for storing the catalytic converter gate body is used and the one considerable radial force developed. At the known from the cited document Emission control device must shield therefore sheet metal from a relatively thick-walled Made of material so that despite the Friction on the intermediate layer thermal expansion executes and not undesirable deformations subject to.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Abgasreinigungs vorrichtung zu schaffen, bei der trotz eines relativ dünnwandigen Aufbaus des Abschirm bleches dieses Wärmedehnungen ungehindert aus führt, wobei zugleich das Abschirmblech einen sicheren Schutz der Zwischenschicht gegen Aus blasen darstellen und die Stirnkanten der Katalysatorkörper vor Beschädigung schützen soll.The object of the present invention is to achieve this based on a generic exhaust gas cleaning device to create, in spite of one relatively thin-walled structure of the shield this thermal expansion unhindered leads, at the same time the shielding one reliable protection of the intermediate layer against out represent bubbles and the front edges of the Protect the catalyst body from damage should.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Abschirmblech zumindest in seinem/seinen Überlappungs bereich(en) mit dem/den Katalysatorkörper(n) mit einer Wellung von geringer Amplitude wellenförmig profiliert ist. Indem das Abschirmblech in den Bereichen, in denen es an den Umfangsflächen der benachbarten Katalysa torkörper anliegt, gewellt ausgebildet ist - mit geringer Amplitude -, wird eine Beschädi gung der Katalysatorkörper durch das Abschirm blech zuverlässig verhindert. Denn letzteres paßt sich aufgrund der Wellung besonders gut dem Katalysatorkörper an, so daß die Flächen pressung zwischen dem Abschirmblech und den Katalysatorkörpern keine Extremwerte erreicht; der Anpreßdruck des Abschirmbleches an die Katalysatorkörper ist vielmehr über deren gesamten Umfang nahezu konstant. Auch gestat tet die Wellung des Abschirmbleches eine gewisse Nachgiebigkeit in Umfangsrichtung und somit eine Anpassung des Abschirmbleches an Fertigungstoleranzen der Katalysatorkörper. Indem somit eine Beschädigung der Stirnkanten der Katalysatorkörper durch die Wellung des Abschirmbleches sicher vermieden wird, können die beim Stand der Technik gemäß dem deutschen Gebrauchsmuster G 90 12 444 vorgesehenen in Umfangsrichtung umlaufenden, radial nach außen vorspringenden Sicken im Abschirmblech wegge lassen werden. Dies begünstigt wiederum den Längenausgleich des Abschirmbleches infolge Wärmedehnungen, der beim Stand der Technik durch die umlaufenden Sicken behindert wurde; somit kann das Abschirmblech mit seinen Über lappungsbereichen ungehindert auf den Umfangs flächen der zugeordneten Katalysatorkörper verschoben werden. Dieser ungehinderte Längen ausgleich des Abschirmbleches infolge Wärme dehnungen verhindert wiederum, daß sich im Abschirmblech Spannungen aufbauen können. Und dieses wiederum führt dazu, daß das Abschirm blech aus einem dünnwandigen, leichten Mate rial hergestellt werden kann.According to the present invention, this is Task solved in that the shield at least in his / her overlap area (s) with the catalyst body (s) with a low amplitude corrugation is wavy profiled. By doing that Shielding plate in the areas where it is attached the peripheral surfaces of the neighboring catalytic converter door body rests, is corrugated - with low amplitude -, is a damage shielding the catalyst body sheet reliably prevented. Because the latter fits particularly well due to the corrugation the catalyst body so that the surfaces pressure between the shielding plate and the Catalyst bodies no extreme values reached; the contact pressure of the shielding plate to the Catalyst body is rather about their entire scope almost constant. Also allowed the curling of the shielding plate certain flexibility in the circumferential direction and thus an adjustment of the shielding plate Manufacturing tolerances of the catalyst body. By damaging the front edges the catalyst body by the corrugation of the Shielding plate can be safely avoided the state of the art according to the German Utility model G 90 12 444 provided in Circumferential direction, radially outwards projecting beads in the shield plate wegge be let. This in turn favors the Length compensation of the shielding plate as a result Thermal expansion in the prior art was hindered by the surrounding beads; thus the shield plate with its over lapping areas unhindered on the circumference surfaces of the assigned catalyst body be moved. This unimpeded lengths compensation of the shielding plate due to heat expansions in turn prevents the Shielding plate can build up tension. And this in turn leads to the shielding sheet from a thin-walled, light mate rial can be produced.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasreinigungsvorrichtung ist das Abschirmblech ganzflächig mit einer Wellung profiliert ausgebildet, wobei jedoch die Amplitude der Wellung in unterschiedlichen Bereichen des Abschirmbleches verschieden groß ist. In dem Überlappungsbereich des Abschirm bleches mit den Katalysatorkörpern, d. h. in denjenigen Bereichen mit denen das Abschirm blech an den Umfangsflächen der Katalysator körper anliegt, ist die Wellung relativ schwach, d. h. die Amplitude relativ gering. In dem übrigen Bereich ist die Wellung relativ stark, d. h. ihre Amplitude relativ groß. Hier durch wird auf der einen Seite erreicht, daß der Versteifungseffekt durch die Wellung des - relativ dünnwandigen - Abschirmbleches groß wird; dies ist von Bedeutung insbesondere in den Bereichen, die relativ weit von den Aufla geflächen des Abschirmbleches auf dem Kataly satorkörper entfernt sind. Und auf der anderen Seite wird die Auflage des Abschirmbleches auf den Katalysatorkörpern in den Überlappungs bereichen und die relative Dichtheit zwischen Abschirmblech und Katalysatorkörper in diesen Bereichen nicht nachteilig beeinflußt, so daß die Zwischenschicht sicher gegen Ausblasen geschützt ist.In a preferred embodiment of the Exhaust gas purification device according to the invention is the entire surface of the shielding plate with a Corrugated profiled, however the amplitude of the corrugation in different Areas of the shielding plate of different sizes is. In the overlap area of the shield sheet with the catalyst bodies, d. H. in the areas with which the shielding sheet on the peripheral surfaces of the catalyst the curl is relative weak, d. H. the amplitude is relatively low. In the rest of the area is relative strong, d. H. their amplitude is relatively large. Here is achieved on the one hand that the stiffening effect due to the corrugation of the - relatively thin-walled - shielding plates large becomes; this is of particular importance in the areas that are relatively far from the Aufla surfaces of the shielding plate on the Kataly are removed. And on the other Side the support of the shielding plate is on the catalyst bodies in the overlap areas and the relative tightness between Shielding plate and catalyst body in these Areas not adversely affected, so that the intermediate layer is safe against blowing out is protected.

Zweckmäßigerweise ragt dabei die Wellung in dem Bereich des Abschirmbleches mit der größe ren Amplitude nicht weiter radial nach innen vor als in den Überlappungsbereichen, wo die Wellung eine geringere Amplitude besitzt. Dies bedeutet, daß die größere Amplitude der Wellung außerhalb der Überlappungsbereiche darauf zurückgeht, daß in diesem Bereich die Wellung weiter radial nach außen vorragt als in den Überlappungsbereichen. Hierdurch wird die Gefahr einer Beschädigung der Stirnkanten der Katalysatorkörper weiter verringert, denn die lichte Weite des Abschirmbleches ist in dem zwischen den Überlappungsbereichen liegen den Bereich nicht geringer als in den Überlap pungsbereichen selbst, so daß ein Zwängen der Stirnkanten der Katalysatorkörper vermieden wird.The corrugation expediently protrudes into the area of the shielding plate with the size Ren amplitude no further radially inwards before than in the overlap areas where the Corrugation has a lower amplitude. This means that the larger amplitude of the Corrugation outside of the overlap areas stems from the fact that in this area the Corrugation protrudes further radially outwards than in the overlap areas. This will the risk of damage to the front edges the catalyst body further reduced because the inside width of the shielding plate is in between the overlapping areas the area no less than in the overlap areas themselves, so that a constraint of Front edges of the catalyst body avoided becomes.

Die Wellenlänge der Wellung kann in allen Bereichen des Abschirmbleches gleich groß sein. Und die Wellen können sich bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der erfindungsge mäßen Abgasreinigungsvorrichtung im wesentli chen in deren Längsrichtung erstrecken; d. h., das Abschirmblech ist in Umfangsrichtung gewellt.The wavelength of the curl can be in all Areas of the shielding plate are the same size his. And the waves can be at one expedient design of the fiction moderate exhaust gas purification device in essence Chen extend in the longitudinal direction; d. H., the shield is in the circumferential direction curled.

Um die Lage des Abschirmbleches zu sichern, kann dieses radial nach innen gerichtete Ein prägungen als Anschläge aufweisen. Derartige Anschläge können insbesondere nasenförmig aus gebildet sein, wobei der Stirnfläche des zuge ordneten Katalysatorkörpers entsprechende Flächen der Einprägungen gegenüberstehen. Indem über den Umfang des Abschirmbleches ver teilt mehrere derartige Einprägungen vorgese hen sind, läßt sich die Gefahr einer Beschädi gung der Katalysatorkörper durch die Anschläge weitestgehend ausschließen.To secure the position of the shielding plate, can this radially inward A have embossing as stops. Such Stops can in particular be nose-shaped be formed, the end face of the zuge ordered corresponding catalyst body Face the impressions. By ver about the circumference of the shielding plate shares several such impressions hen, there is a risk of damage supply of the catalyst body through the stops exclude as much as possible.

Das Abschirmblech ist zweckmäßigerweise aus einem ebenen, gewellten Blechstreifen geformt. Dabei überlappen die aufeinanderzu gebogenen Kanten des Blechstreifens einander gering fügig, so daß sie in bekannter Weise leicht gegeneinander fixiert werden können, bei spielsweise durch Punktschweißung.The shielding plate is expediently made of a flat, corrugated metal strip. The bent towards each other overlap Edges of the metal strip are slight to each other compliant, so that they are easy in a known manner can be fixed against each other at for example by spot welding.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtIn the following the invention based on the Drawing explained in more detail. It shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Aus schnitt einer bevorzugten Ausführungs form der erfindungsgemäßen Abgasreini gungsvorrichtung mit zwei Katalysator körpern und Fig. 1 shows a longitudinal section through a section of a preferred embodiment form of the exhaust gas purification device according to the invention with two catalyst bodies and

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Abgasrei nigungsvorrichtung gemäß Fig. 1 ent lang der Linie II-II. Fig. 2 shows a cross section through the exhaust gas cleaning device according to FIG. 1 ent along the line II-II.

In dem Gehäuse 1 der Abgasreinigungsvorrich tung sind zwei Katalysatorkörper 2, 3 aufge nommen. Diese sind in dem Gehäuse 1 mittels der Quellmatte 4 gelagert. Die beiden Kataly satorkörper 2, 3 sind in dem Gehäuse 1 mit einem axialen Abstand bezüglich einander ange ordnet, so daß zwischen ihnen ein Raum ent steht, in welchem sich das Abgas, welches den vorderen Katalysatorkörper durchströmt hat, vor der Durchströmung des hinteren Katalysa torkörpers durchmischen kann. Ein ringförmiges Abschirmblech 5 umgibt diesen Mischungsraum und überragt mit seinen beiden äußeren Enden die Stirnkanten der Katalysatorkörper. In den so definierten Überlappungsbereichen 6, 7 liegt das Abschirmblech an den Umfangsflächen der Katalysatorkörper 2, 3 an. Das Abschirm blech besitzt in den Überlappungsbereichen eine Wellung mit geringer Amplitude (in der Zeichnung entspricht die Amplitude der Stärke des Abschirmbleches). In der oberen Hälfte von Fig. 1 ist die Wellung des Abschirmbleches den Katalysatorkörpern 2, 3 anliegend gezeigt; in der unteren Hälfte hingegen besitzt das Abschirmblech den durch die Wellung bedingten Abstand zu den Umfangsflächen der Katalysator körper (vgl. Fig. 2).In the housing 1 of the emission control device two catalyst bodies 2 , 3 are taken up. These are stored in the housing 1 by means of the swelling mat 4 . The two Kataly sator body 2 , 3 are arranged in the housing 1 with an axial distance from each other, so that between them there is a space in which the exhaust gas, which has flowed through the front catalyst body, before the flow through the rear catalyst body can mix. An annular shielding plate 5 surrounds this mixing space and projects with its two outer ends over the front edges of the catalyst bodies. In the overlap regions 6 , 7 defined in this way, the shielding plate lies against the peripheral surfaces of the catalyst bodies 2 , 3 . The shielding sheet has a corrugation with low amplitude in the overlap areas (in the drawing, the amplitude corresponds to the thickness of the shielding sheet). In the upper half of FIG. 1, the corrugation of the shielding plate is shown in contact with the catalyst bodies 2 , 3 ; in the lower half, however, the shielding plate has the curl caused by the distance to the circumferential surfaces of the catalyst body (see. Fig. 2).

In dem zwischen den Überlappungsbereichen 6 und 7 liegenden Bereich 8 ist das Abschirm blech 5 ebenfalls gewellt. Die Amplitude ist hier jedoch größer als in den Überlappungs bereichen (in der Zeichnung entspricht die Amplitude in diesem Bereich dem 2 1/2-fachen Wert der Stärke des Abschirmbleches). In dem zwischen den Überlappungsbereichen 6 und 7 liegenden Bereich 8 ist jedoch nicht nur die Amplitude der Wellung größer als in den Über lappungsbereichen; auch ist die Mittellinie der Wellung in der Weise versetzt, daß die Wellung in diesem Bereich nicht weiter radial nach innen vordringt als in den Überlappungs bereichen (vgl. die obere Hälfte von Fig. 1 sowie Fig. 2).In the area 8 between the overlapping areas 6 and 7 , the shielding plate 5 is also corrugated. However, the amplitude is greater here than in the overlap areas (in the drawing, the amplitude in this area corresponds to 2 1/2 times the thickness of the shielding plate). In the area 8 between the overlap areas 6 and 7 , however, not only is the amplitude of the corrugation larger than in the overlap areas; the center line of the corrugation is also offset in such a way that the corrugation in this region does not penetrate further radially inwards than in the overlap regions (cf. the upper half of FIG. 1 and FIG. 2).

In das Abschirmblech 5 sind jeweils drei jedem Katalysatorkörper 2, 3 zugeordnete nasenför mige Anschläge 9 eingeprägt. Diese ragen radial nach innen vor und sichern die Lage des Abschirmbleches 5 bezüglich der beiden Kataly satorkörper 2, 3.In the shield 5 each three catalyst bodies 2 , 3 assigned nasenför shaped stops 9 are impressed. These protrude radially inwards and secure the position of the shielding plate 5 with respect to the two catalyst bodies 2 , 3 .

Claims

1. Catalytic exhaust gas purification device comprising a housing ( 1 ), at least one monolithic catalyst body arranged therein ( 2 , 3 ), one of the heat insulation and / or the storage of the / the catalyst body (s) serving intermediate layer ( 4 ) and at least one annular shielding plate ( 5 ) for shielding the intermediate layer against the exhaust gas flow, the at least one shielding plate ( 5 ) engaging over the end edge (s) of the calysator body (s) and bearing against its peripheral surface (s), characterized in that the shielding plate ( 5 ), at least in its / its overlap area (s) ( 6 , 7 ) with the catalyst body (s), has a wavy profile with a corrugation of low amplitude.

2. Exhaust gas purification device according to claim 1, characterized in that the shielding plate ( 5 ) is profiled in a substantially wave-like manner, the overlap region (s) ( 6 , 7 ) of the shielding plate ( 5 ) with the / the Kataly sator body (s) has a corrugation of lower amplitude than the rest of the area ( 8 ).

3. Exhaust gas purification device according to claim 2, characterized in that in the area ( 8 ) of the shielding plate ( 5 ) with the larger amplitude of the corrugation this does not project further radially inwards than in the overlap area (s) ( 6 , 7 ).

4. exhaust gas purification device according to claim 2, characterized, that the wavelength of the curl in all Areas of the shielding plate is the same.

5. Exhaust gas purification device according to claim 1, characterized in that the shielding plate ( 5 ) is corrugated in the circumferential direction, so that the waves of the corrugation extend substantially parallel to one another and in the longitudinal direction of the exhaust gas purification device.

6. Exhaust gas purification device according to claim 1, characterized in that the shielding plate ( 5 ) has radially inwardly directed impressions ( 9 ) as stops for the / the catalyst body ( 2 , 3 ).

7. Exhaust gas purification device according to claim 1, characterized in that the annular shielding plate ( 5 ) is formed by bending a flat corrugated sheet metal strip, the overlapping edges of the sheet metal strip overlapping each other.