DE69817637T2 - Verfahren zur Herstellung eines Katalysators einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Katalysators einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft Katalysatoren zum Reinigen von Abgasen, und insbesondere Katalysatoren zum Reinigen von Abgasen eines Verbrennungsmotors eines Motorrades.
  • 2. BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
  • Abgase von Automobilen und Motorrädern werden herkömmlich mit einem Katalysator gereinigt, welcher auf einem hitzebeständigen Keramikkörper gestützt ist. Die bevorzugte Katalysatorstützstruktur ist eine wabenförmige Konfiguration, welche eine Vielzahl an freien parallelen Kanälen enthält, die so groß sind, dass sie einen Gasfluss zulassen, und durch dünne Keramikwände miteinander verbunden sind. Die Kanäle können jede Konfiguration und alle Maße aufweisen, vorausgesetzt, dass Gase frei durch sie gehen können, ohne dass sie durch mitgerissenes Partikelmaterial verstopfen. Beispiele solcher bevorzugten in den dünnwandigen, wabenförmigen Keramikstrukturen enthaltenen Strukturen sind in U.S. Pat. Nr. 3.790.654 (Bagley) und in U.S. Pat. Nr. 3.112.184 (Hollenbach) beschrieben.
  • Keramische, wabenförmige Katalysatorstützen sind sehr hohen Temperaturen ausgesetzt, welche aus dem Kontakt mit heißen Abgasen und der katalytischen Oxidation nicht verbrannter Kohlenwasserstoffe und im Abgas enthaltenen Kohlenmonoxiden resultiert. Zudem müssen solche Stützen schnellen Temperaturanstiegen und Temperatursenkungen standhalten, wenn der Automotor gestartet und ausgeschal tet wird oder zwischen Leerlauf und Vollgas gefahren wird. Solche Betriebszustände erfordern, dass die keramische, wabenförmige Katalysatorstütze einen hohen Wärmestoßwiderstand aufweist, eine Eigenschaft, welche im Allgemeinen entgegengesetzt proportional zum Koeffizienten der Wärmeausdehnung ist.
  • Keramikstützen für Katalysatoren sind normalerweise aus spröden, feuerfesten Materialien gebildet, wie z. B. Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Magnesiumoxid, Zirkoniumsilikat, Cordierit oder Siliziumkarbid. Die typisch wabenförmige Konfiguration der aus diesen Keramikmaterialien hergestellten Stützen ermöglicht sogar, dass sehr geringe mechanische Spannungen Rissbildung oder Brechen hervorrufen. Angesichts ihrer Sprödigkeit, wurden große Anstrengungen aufgebracht Katalysatorgehäuse oder -umhüllung für solche Stützen zu entwickeln.
  • Beispielsweise beschreibt U.S. Patent Nr. 4.863.700 (Ten Eyck) eine Katalysatoranlage, bei der ein zerbrechlicher keramischer Monolithkatalysator elastisch in einem Metallgehäuse durch eine um den Monolith gewickelte Isolierschicht aus Keramikfasern und eine Schicht schäumenden bzw. anschwellenden Materials angebracht ist, welche zwischen dem Metallgehäuse und der Keramikfaserschicht angeordnet ist.
  • Bei vielen Anwendungen, insbesondere denen, die kleine Motorradmotoren betreffen, ist wenig Platz zum Anbringen von Katalysatoren vorhanden. Eine Lösung für dieses Problem ist, den Katalysator eher innerhalb der vorhandenen Auspuffanlageteile anzubringen, als ein zusätzliches Katalysatorgehäuse zu liefern, wobei solch eine Position innerhalb einer Heißgaskammer, welche die Expansions-Ne belkammern und Schalldämpfer umfasst.
  • Eine Schwierigkeit den Katalysator im Schalldämpfergehäuse zu platzieren besteht dadurch, dass der Katalysator im Schalldämpfer nicht ausreichend abkühlen kann, um üblichen anschwellenden Vlies innerhalb einer vorteilhaften thermischen Umgebung zu halten (< 550°C). Insbesondere verhindert Verkapselung innerhalb einer isolierten Heißgaskammer, wie einem Schalldämpfer, dass solche Katalysatoren effektiv Wärme an die Atmosphäre abgeben. Außerdem fließt bei solchen Anwendungen das heiße Abgas nicht nur durch den Katalysator, sondern auch um sein Gehäuse. Folglich erreicht bei solchen Anwendungen die Temperatur der Katalysatorgehäuseerrichtung (d. h. des Gehäuses, welches den Katalysator in seiner richtigen Stellung in der Heißgaskammer hält) häufig nahezu 900°C. Außerdem treten normalerweise bedeutende Konzentrationen von gasförmigem Rohkraftstoff und Öl im Abgasstrom auf, wobei das kraftstoffreiche Abgas extrem exotherme Reaktionen innerhalb des Katalysators produziert, was zu Temperaturen von 1100°C führt. Übliche auf Vermiculit basierende, anschwellende Vliese verlieren normalerweise ihre Fähigkeit sich auszudehnen, wenn sie Temperaturen höher als ~750°C ausgesetzt sind. Insbesondere' verlieren anschwellende Vliese ihr chemisch gebundenes Wasser, wenn sie solchen hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Der Verlust von chemisch gebundenem Wasser beschädigt das anschwellende Kennzeichen des Materials, so dass es nicht genug zunehmenden Druck liefert, um die keramische Katalysatorstütze zu halten. Dies gefährdet die Fähigkeit des Keramikkatalysators axialen und anderen Kräften standzuhalten, welche sich aus dem Abgasfluss und der Fahrzeugvibration ergeben. Anschwellende Vliese bieten somit keine brauchbare Option für innen angebrachte Motorradkatalysatoren.
  • Keramikfaservlies, welche Temperaturen bis zu ~1200°C ausgesetzt werden können, stellen eine Alternative gegenüber anschwellenden Materialien dar. Die durch diese Vliese erzeugte Kraft ist vollkommen aus der Kompression entstanden, welcher sie während dem Umhüllen des Katalysators unterzogen werden. Die Form der Umhüllung als solche ist für diese faserbasierten Vliese kritisch.
  • Materialanbringung ist ein in der Vergangenheit angewendetes Verfahren des Umhüllens. Anfangs wird das Substrat mit dem Vlies umwickelt und in eine kegelförmige Vorrichtung eingeführt, welche das Vlies zusammendrückt, während es durchgeschoben wird. Das umwickelte Substrat wird dann vom Kompressionskonus in ein zylindrisches Rohr ausgeworfen, welches als das Katalysatorgehäuse dient. Beim Ausführungsverfahren dieser Tätigkeit muss das Vlies innerhalb eines sehr engen Spaltes zwischen der Umhüllung und dem Substrat gehalten werden, um effektiv zu sein; akzeptable Spaltanschwelldichte (GBD) des faserbasierten Vlies ist normalerweise 0,55 ± 0,05 g/cc. Bei der Materialanbringung innewohnende Probleme umfassen: (1) einen zu großen Spalt, was zu ungenügendem Spanndruck des Substrates und typischem Gleiten des umwickelten Substrates während dem Fahrzeugbetrieb führt; und (2) ein überkomprimiertes Vlies, was zu einem Schaden des Vlies und schließlich zu Gaserosion führt.
  • Zusätzliche mit der Materialanbringung assoziierte Probleme umfassen: (1) Variabilität beim Basisgewicht des Vlies beträgt ~10%, was alleine zu einigen so geformten Katalysatoren führt, welche außerhalb dem bereits erwähnten akzeptablen GBD-Bereich liegen; (2) Variabilität des Substratdurchmessers; und (3) Variabilität beim Rohr durchmesser des Metallgehäuses, in welchem das Vlies/Substrat platziert wird. Sogar wenn die Ergebnisse der Summierung von Tolleranzen toleriert werden könnten, ist die Materialanbringung dieser faserbasierten Vliese bei solchen hohen Spaltanschwelldichten bestenfalls ein ineffizientes Verfahren. Das Vlies muss so „überkomprimiert" im Füllungskonus sein, bevor es in das fertige Rohr eingesetzt wird, so dass etwas seiner zweidimensionalen Stabilität verloren geht (aufgrund von Faserschaden). Außerdem wurde beobachtet, dass auf das Vlies wirkende Scherkräfte verursacht haben, dass einige Abschnitte zwischen dem Substrat und dem Gehäuse aus dem Spalt oben auf dem materialangebrachten Teil „durchlässig" sind. Dieser Verlust von etwas Vlies aus dem Spalt hat wiederum zu geringeren Druckkräften geführt, als erwünscht, welche das Substrat in Position halten.
  • Es besteht weiterhin eine Notwendigkeit für einen Katalysator, welcher sogar bei 800°C überschreitenden Betriebstemperaturen innerhalb einer Heißgaskammer sicher angebracht bleiben wird.
  • Die veröffentlichte europäische Patentanmeldung EP-A-0643 204 beschreibt einen Katalysator, welcher eine wabenförmige Keramikstütze innerhalb eines Metallgehäuses integriert und wobei ein nicht anschwellendes Keramikfaservlies geliefert ist, um die Stütze innerhalb des Gehäuses zu halten.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katalysator zum Reinigen von Abgasen eines Verbrennungsmotor, umfassend:
    Ein monolithisches Keramiksubstrat mit einer durch ein stützendes Keramikfaservliesmaterial umgebenen Umfangsfläche, wobei das stützende Vliesmaterial ein nicht anschwellendes Material umfasst; gekennzeichnet durch
    ein Metallgehäuse, welches einen breiteren umschließenden Abschnitt, welcher angrenzend an das Vliesmaterial und Substrat ist und diese umschließt, und einen enger verlaufenden, von den Enden des Metallgehäuses nach innen gerichteten Befestigungsabschnitt umfasst, welcher über die Außenfläche des breiteren Abschnittes hinaus verläuft und daran angebracht ist, so dass an den Enden des Gehäuses keine Überdeckung besteht, wobei sich die Metallgehäuseabschnitte verbinden, um eine Druckkraft auf das Vliesmaterial und Substrat auszuüben;
    und einen die Größe verändernden Einlegering, welcher die Innenfläche des Metallgehäuses umgibt, welche über das Keramikfaservliesmaterial hinaus verläuft, und welcher im Wesentlichen den freien Endabschnitt des Vliesmaterials bedeckt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Katalysators zum reinigen von Abgasen eines Verbrennungsmotors, welches folgende Schritte umfasst: Einwickeln eines monolithischen Keramiksubstrates in ein nicht anschwellendes, stützendes Keramikfaservliesmaterial; Einfügen des umwickelten Substrates in ein Metallgehäuse, welches sich dem umwickelten Substrat anpasst, wobei das Metallgehäuse einen breiteren umgebenden Abschnitt und einen enger verlaufenden, von den Enden des Metallgehäuses nach innen gerichteten Befestigungsabschnitt umfasst; komprimierendes Schließen des Metallgehäuses um das Substrat, so dass der breitere Metallgehäu seabschnitt angrenzend an das Substrat und das Vliesmaterial ist und diese umgibt, und der engere Metallgehäuseabschnitt über einen Abschnitt der Außenfläche des breiteren Metallgehäuseabschnittes hinaus verläuft, so dass an den Gehäuseenden keine Überdeckung besteht; Anbringen der Innenfläche des engeren Metallgehäuseabschnittes an die Außenfläche des breiteren Metallgehäuseabschnittes, um die Druckspannung zu halten, wobei der breitere umgebende Abschnitt über das Ende des Vliesmaterials hinaus verläuft, und einschließlich den Schritten des Einfügens eines die Größe verändernden Mittels mit einem im voraus festgesetzten Durchmesser in den Metallgehäuseabschnitt, welcher über das Vliesmaterial hinaus verläuft, wobei das die Größe verändernde Mittel im Wesentlichen die freien Endabschnitte des Vliesmaterials bedeckt, und komprimierendes Verändern der Größe des Metallgehäuses, welches über das Vliesmaterial hinaus verläuft.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1A und 1B sind Perspektivansichten einer Katalysatoreinrichtung, nicht geschlossen bzw. geschlossen, (nicht nach der vorliegenden Erfindung);
  • 2 ist eine Querschnittsansicht dieses Katalysators, wenn in einer Heißgaskammer ausgesetzt, (nicht nach der vorliegenden Erfindung);
  • 3A und 3B sind Seitenquerschnittsansichten, welche ein die Größe des Katalysators veränderndes Verfahren zeigt, (nicht nach der vorliegenden Erfindung);
  • 4A und 4B sind Seitenquerschnittsansichten einer ersten Ausführungsform, einschließlich dem Verändern der Größe des Katalysators nach der vorliegenden Erfindung;
  • 5A und 5B sind Perspektivansichten der erfindungsgemäßen Katalysatoreinrichtung, nicht geschlossen bzw. geschlossen, nach der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 1A und 1B veranschaulichen zwei Perspektivansichten eines Katalysators 10 zum Reinigen von Abgasen eines Verbrennungsmotors nach der vorliegenden Erfindung; wobei 1A einen nicht geschlossenen und 1B einen vollendeten geschlossenen Katalysator darstellt. Das Verfahren zum Herstellen eines Katalysators 10 ist hiernach beschrieben. Zuerst wird ein monolithisches Keramiksubstrat 12 in ein nicht anschwellendes, stützendes Vliesmaterial 14 eingewickelt. Danach wird das umwickelte Substrat 12 in ein Metallgehäuse 16 eingeführt, welches sich im Wesentlichen dem umwickelten Substrat 12 anpasst. Das Metallgehäuse 16 umfasst speziell einen breiteren umgebenden Abschnitt 18 und einen engeren Befestigungsabschnitt 20. Metallgehäuse 16 wird komprimierend um das Substrat 12 geschlossen, wodurch der breitere Metallgehäuseabschnitt 18 angrenzend an das Vliesmaterial 14 und Substrat 12 ist und diese umgibt. Engerer Abschnitt 20 läuft über die Außenfläche des breiteren Metallgehäuseabschnittes 18 hinaus.
  • Ein Rührkreuzwickelverfahren des Umhüllens ist zum komprimierenden Schließen des Katalysators geeignet. Kurz, das Metallgehäuse des Katalysators ist in einem Metallgehäuse eingewickelt, welches den Umfang des Metallgehäuses 16 umgibt. Das Metallgehäuse enthält zwei gegenüberliegende Befestigungen, welche in entgegengesetzte Richtungen gezogen werden, um das Metallgehäuse 16 komprimierend um das Vliesmaterial 14 und das Substrat 12 bis zu einer erwünschten Soll-Vlieskompression zu schließen.
  • Wenn das Gehäuse erst einmal komprimierend um das Vliesmaterial 14 und Substrat 12 geschlossen ist, ist die Innenfläche des engeren Metallgehäuseabschnittes 20 zur Außenfläche des breiteren Metallgehäuseabschnittes 18 gesichert, um die Druckspannung zu halten. Ein akzeptables Verfahren zum Sichern umfasst, den engeren Abschnitt am breiteren Abschnitt anzuschweißen.
  • Noch in Bezug auf 1A und 1B, enthält der so-gebildete Katalysator 10 ein monolithisches Keramiksubstrat 12 mit einer Umfangsfläche, welche von einem nicht anschwellenden, stützenden Vliesmaterial 14 umgeben ist. Ein Metallgehäuse 16, welches einen breiteren umgebenden Metallgehäuseabschnitt 18 und einen enger verlaufenden Befestigungs-Metallgehäuseabschnitt 20 umfasst, umschließt Vliesmaterial 14 und Substrat 12. Speziell der breitere umgebende Metallgehäuseabschnitt 18 ist an das Substrat 12 und Vliesmaterial 14 angrenzend und umschließt diese, während der enger verlaufende Metallgehäuseabschnitt 20 über die Außenfläche des breiteren Metallgehäuseabschnittes 18 hinaus geht und an dieser befestigt ist. Die Metallgehäuseabschnitte verbinden sich, um Druckkraft auf das umwickelte Substrat auszuüben.
  • Der breitere Metallgehäuseabschnitt 18 weist eine Breite gleich der oder größer als die Länge des Substrates 12 auf. Zudem weist Vliesmaterial 14 eine Länge auf, wobei ein Abschnitt der Umfangsfläche des Substrates 12 an allen Enden frei liegt.
  • Dieses Rührkreuzwickelverfahren und der so gebildete Ka talysator liefern eine Anzahl an Vorteilen gegenüber den materialangebrachten Katalysatoren. Rührkreuzwickeln der Katalysatoren zu kalibrierter Kraft kompensiert Unterschiede bei dem Vliesbasisgewicht sowie Unbeständigkeit beim Substratdurchmesser.
  • 2 veranschaulicht einen Abschnitt einer Heißgaskammer 22 mit einem dort eingeführten Katalysator 10. Herkömmliche Heißgaskammern enthalten Expansions-Nebelkammern und Schalldämpfer, bei welchen ein Auspuffrohr in ein Kammergehäuse mit einem größeren Querschnittsbereich als das Auspuffrohr mündet. Der größere Querschnittsbereich ermöglicht den heißen Abgasen sich auszudehnen und liefert einen Bereich, in dem laute Geräusche gedämpft werden. Das zuvor erwähnte Verfahren des Rührkreuzwickelns der Substrate zu einer kalibrierten Kraft führt zu Katalysatoren mit Umhüllungen mit unterschiedlichen Außendurchmessern. Deswegen ist das Verändern der Größe der Katalysatorenden notwendig, um einen konsistenten Produktdurchmesser zu liefern, welcher in die Heißgaskammer an der Position 24 eingeführt werden kann, welche vor dem Einsetzen des Katalysators voreingestellt ist.
  • Eine Vorteil des Katalysators ist, dass die Enden des Metallgehäuses leicht bezüglich ihrer Größe auf folgende Weise verändert werden können. Nun auf 3A und 3B bezogen, zwei Ausführungsformen der Größenveränderung des so gebildeten Katalysators 10 sind veranschaulicht.
  • Damit dieses größenverändernde Verfahren effektiv ist, besitzt der Kondensator 10 ein Metallgehäuse 16, welches einen breiteren umgebenden Abschnitt 18 umfasst, welcher über das Ende des Vliesmaterials 14 hinaus verläuft. Den zuvor erwähnten komprimierenden Schließ- und Sicherungs schritten folgend, welche vorher beschrieben wurden, umfasst das Verfahren kurz gefasst das Einsetzen eines die Größe verändernden Mittels, eines die Größe verändernden Stopfens 26, welcher in dieser Ausführungsform einen im voraus bestimmten Durchmesser in den Metallgehäuseabschnitt aufweist, welcher über das Vliesmaterial 14 hinaus verläuft, und komprimierendes Verändern der Größe des Metallgehäuses, welches über das Vliesmaterial hinaus verläuft.
  • In 3A umfasst das komprimierende Verändern der Größe die Anwendung eines die Größe verändernden Außenringes 28, welcher das Ende des Metallgehäuses 16 umgibt und einen kleiner werdenden Innendurchmesser aufweist. Der die Größe verändernde Außenring 28 wird in eine Richtung parallel zur Länge des Katalysators 10 gerutscht, wie durch die mit 30 bezeichneten Pfeile angezeigt. Nach dem Rutschen, drückt der die Größe verändernde Außenring 28 das Metallgehäuse in Kontakt mit dem die Größe verändernden Stopfen 26 zusammen; wobei der Stopfen und der Ring konfiguriert sind, das Metallgehäuse zum im voraus bestimmten Durchmesser zum Einführen in die zuvor erwähnte Heißgaskammer zusammenzudrücken. Nach dem komprimierenden Verändern der Größe wird der die Größe verändernde Stopfen beseitigt.
  • In 3B umfasst das komprimierende verändern der Größe die Anwendung von die Größe verändernden Klemmbacken 32, welche das Ende des Metallgehäuses 16 in Richtung der Pfeile 34 in Kontakt mit dem die Größe verändernden Stopfen 26 zusammendrücken; wieder sind der Stopfen und die Klemmbacken konfiguriert, um das Metallgehäuse zu dem im voraus bestimmten Durchmesser zu komprimieren. Wie zuvor wird der die Größe verändernde Stopfen nach dem kompri mierenden Verändern der Größe entfernt.
  • Ein Verfahren zum Verändern der Größe der Katalysatorenden nach der Erfindung ist in den 4A und 4B veranschaulicht. Kurz gefasst, umfasst diese Ausführungsform das Einführen eines alternativen die Größe verändernden Mittels, speziell die Anwendung eines die Größe verändernden Einsatzringes 36 anstelle eines die Größe verändernden Stopfens 26. Das komprimierende Schließen wird auf gleiche Weise wie zuvor mittels entweder eines die Größe verändernden Außenringes 28 oder den Klemmbacken 32 ausgeführt; also sind ähnliche Teile für 4A und 4B mit den gleichen Bezugsnummern identifiziert, wie in 3A und 3B. Entgegen dem die Größe verändernden Stopfen 26 der vorangehenden Ausführungsformen, wird der die Größe verändernde Einsatzring 36 nicht nach der Kompression aus unten erklärten Gründen entfernt.
  • Bei einer anderen Ausführungsform kann der die Größe verändernde Einsatzring einen Fortsatzabschnitt, welcher über das Metallgehäuse hinaus verläuft, beispielsweise einen kegelförmigen Fortsatz umfassen. Nach dem Zusammendrücken bleibt dieser Einsatzring mit dem kegelförmigen Fortsatz im Katalysator eingeführt, welcher beispielsweise an einem Auspuffrohr befestigt werden kann.
  • Nun in Bezug auf 5A und 5B, ein Katalysator nach der Erfindung ist veranschaulicht; 5A nicht komprimiert und 5B komprimiert. Der Katalysator 10 ähnelt dem in 1 und 1A veranschaulichten Katalysator, mit der Ausnahme, dass der Katalysator den die Größe verändernden Einsatzring 36 umfasst, welcher in 4A und 4B veranschaulicht ist und in der so gebildeten Konfiguration des Katalysators 10 bleibt und wie ein Vlies schutzring funktioniert, welcher das Vliesmaterial vor Aussetzung an heiße Abgase schützt. Deshalb werden ähnliche Teile für 5 und 5A mit der gleichen Bezugsnummern identifiziert, welche für die in 1A und 1B detaillierten Bauteile des Katalysators verwendet wurden.
  • Wabenförmiges Keramiksubstrat, welches für die Anwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet ist, kann aus jedem Keramikmaterial gebildet werden, welches herkömmlich für diesen Zweck verwendet wird, wie in z. B. U.S. Pat. Nr. 3.885.977 oder U.S. Pat. Nr. Neuausgaben Nr. 27.747 beschrieben ist. Das wabenförmige Substrat wird normalerweise mit einem Katalysator versetzt, welcher eine Waschschicht vor der Installation im Metallgehäuse enthält. Die Waschschicht enthält normalerweise ein feuerfestes Oxid, wie z. B. Aluminium oder Magnesium, und ein oder mehrere Katalysatorelemente, wie z. B. Scanadium, Yttrium etc. Vorzugsweise wird ein extrudiertes Cordierit-Keramiksubstrat mit einer mechanischen Integrität, geringem Widerstand zum Gasfluss und einem hohen geometrischen Oberflächenbereich als das Substrat verwendet. Ein wichtiges Parameter für das Keramiksubstrat ist seine mechanische Integrität, insbesondere sein Radialwiderstand. Typische wabenförmige Cordieritsubstrate sind leicht dazu fähig mehr als 4826,5 CPA (700 psi) radialen Druckes standzuhalten, bevor ein erkennbarer Schaden an der Wabe auftritt.
  • Für die Anwendung in der vorliegenden Erfindung geeignetes Vliesmaterial umfasst ein gebildetes Keramikfasermaterial, ein einfaches, nicht anschwellendes Keramikmaterial. Akzeptables nicht anschwellendes Keramikfasermaterial enthält Keramikmaterialien, wie die unter den Warenzeichen „NEXTEL" und „SAFFIL" durch die Firma "3M", Minne apolis, MN verkauften oder den unter den Warenzeichen „CC-MAX" und „FIBERMAX" durch die Unifrax Co., Niagara Falls, N.Y. verkauften Keramikmaterialien.
  • Geeignete Materialien für das Metallgehäuse 16 umfassen jedes Material, welches fähig ist Chassis-Salz,/Temperatur und Korrosion standzuhalten; ferritsiche rostfreie Stahlsorten, einschließlich Klasse SS-409, SS-439 und seit kurzem SS-441, werden jedoch allgemein bevorzugt. Die Materialwahl hängt von der Gasart, der maximalen Temperatur und Ähnlichem ab.

Claims (6)

  1. Katalysator (10) zum Reinigen von Abgasen eines Verbrennungsmotors, umfassend: ein monolithisches Keramiksubstrat (12) mit einer durch ein stützendes Keramikfaservliesmaterial (14) umgebenen Umfangsfläche, wobei das stützende Vliesmaterial ein nicht schäumendes Material umfasst; gekennzeichnet durch ein Metallgehäuse (16), welches einen breiteren umschließenden Abschnitt (18), welcher angrenzend an das Vliesmaterial und Substrat ist und diese umschließt, und einen enger verlaufenden, von den Enden des Metallgehäuses nach innen gerichteten Befestigungsabschnitt (20) aufweist, welcher über die Außenfläche des breiteren Abschnittes hinaus verläuft und daran angebracht ist, so dass an den Enden des Gehäuses keine Überdeckung besteht, wobei die Metallgehäuseabschnitte (18, 20) sich verbinden bzw. vereinen, um eine Druckkraft auf das Vliesmaterial (14) und das Substrat (12) auszuüben; und einen die Größe verändernden Einlegering (36), welcher die Innenfläche des Metallgehäuses umgibt, welches über das Keramikfaservliesmaterial (14) hinaus verläuft, und welcher im Wesentlichen den freien Endabschnitt des Vliesmaterials bedeckt.
  2. Katalysator nach Anspruch 1, wobei der breitere Abschnitt (18) des Metallgehäuses über alle Enden des Vliesmaterials hinaus verläuft und der die Größe verändernde Einlegering (36) die Innenfläche jedes Metallgehäuseabschnittes umgibt, der über das Keramikfaservliesmaterial (14) hinaus verläuft.
  3. Katalysator nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Keramikfaservliesmaterial (14) eine Läge aufweist, wodurch ein Abschnitt der Substratumfangsfläche an jedem Ende frei ist.
  4. Katalysator nach Anspruch 1 oder 2, wobei der breitere Metallgehäuseabschnitt (18) eine Breite aufweist, welche gleich der oder größer als die Länge des Substrats (12) ist.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Katalysators (10) zum Reinigen von Abgasen eines Verbrennungsmotors, welches folgende Schritte umfasst: Einwickeln eines monolithischen Keramiksubstrats (12) in ein nicht schäumendes, stützendes Keramikfaservliesmaterial (14); Einfügen des umwickelten Substrats in ein Metallgehäuse (16), welches sich dem umwickelten Substrat anpasst, wobei das Metallgehäuse einen breiteren umgebenden Abschnitt (18) und einen enger verlaufenden, von den Enden des Metallgehäuses nach innen gerichteten Befestigungsabschnitt (20) umfasst; komprimierendes Schließen des Metallgehäuses (16) um das Substrat (12), so dass der breitere Metallgehäuseabschnitt (18) angrenzend an das Substrat (12) und das Vliesmaterial (14) ist und diese umgibt, und der engere Metallgehäuseabschnitt (20) über einen Abschnitt der Außenfläche des breiteren Metallgehäuseabschnittes hinaus verläuft, so dass an den Gehäuseenden keine Überdeckung besteht; Anbringen der Innenfläche des engeren Metallgehäuseabschnittes (20) an die Außenfläche des breiteren Metallgehäuseabschnittes (18), um die komprimierende Spannung zu halten, wobei der breitere umgebende Abschnitt über das Ende des Vliesmaterials (14) hinaus verläuft, und einschließlich den Schritten des Einfügens eines die Größe verändernden Mittels (36), welches einen im voraus festgesetzten Durchmesser aufweist, in den Metallgehäuseabschnitt, welcher über das Vliesmaterial (14) hinaus verläuft, wobei das die Größe verändernde Mittel im Wesentlichen die freien Endabschnitte des Vliesmaterials bedeckt, und komprimierendes Verändern der Größe des Metallgehäuses, welches über das Vliesmaterial hinaus verläuft.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der breitere Abschnitt des Metallgehäuses (18) über jedes Ende des Vliesmaterials (14) hinaus verläuft und der die Größe verändernde Schritt für das zweite Ende wiederholt wird.
DE69817637T 1997-02-12 1998-01-26 Verfahren zur Herstellung eines Katalysators einer Brennkraftmaschine Expired - Fee Related DE69817637T2 (de)

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