EP0336115A1 - Catalyst for exhaust gas with metallic monolith - Google Patents

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EP0336115A1
EP0336115A1 EP89103696A EP89103696A EP0336115A1 EP 0336115 A1 EP0336115 A1 EP 0336115A1 EP 89103696 A EP89103696 A EP 89103696A EP 89103696 A EP89103696 A EP 89103696A EP 0336115 A1 EP0336115 A1 EP 0336115A1
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Abstract

A catalyst for exhaust gas, having a metallic monolith with a honeycomb structure, the metallic monolith having a cylindrical monolith jacket, projecting at the ends and consisting preferably of steel, which is connected to exhaust gas inlet and outlet funnels and is supported in a metallic outer housing, surrounded by thermal insulation, the metallic monolith being supported in the outer housing, which is of supporting design, by means of a surrounding mineral fibre mat and the transition between the monolith jacket and the funnel or between the sections (divided in a radial lateral plane) of the outer housing being designed as a sliding seat and the monolith which is not provided with a jacket being axially and radially fixed only by means of a spring mat, roughened surfaces and spirals or steel rings. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgaskatalysator mit einem wabenförmig strukturierten Metallmonolithen, der von einer thermischen Isolierung umgeben in einem metallischen Außengehäuse gelagert ist.The invention relates to an exhaust gas catalyst with a honeycomb structured metal monolith, which is surrounded by thermal insulation and is mounted in a metallic outer housing.

Bei den bisher bekanntgewordenen Ausführungsformen derartiger Abgaskatalysatoren ist - im Gegensatz zur Federmattenlagerung keramischer Monolithen in tragen­den Außengehäusen - vorgesehen, daß der Metallmonolith mit einem zylindrischen, an den Stirnenden überstehen­den und vorzugsweise aus Stahl bestehenden Monolithman­tel versehen ist, der mit Abgaszu- und -abführ-Trichtern verbunden ist und auf diese Weise ein tragendes warmes Innenbauteil bildet, welches durch eine umgebende thermische Isolierung in einem lediglich den Halt der Isolierung bewirkenden, aber selbst nicht mehr tragenden, Außengehäuse angeordnet ist. Diese Lösung hat unter anderem den Nachteil, daß die thermischen Ausdehnungsunterschiede zwischen dem tragenden Innenteil, bestehend aus den Trichtern und dem Monolithmantel, und dem Außengehäuse ebenso Proble­me bereiten wie die Fertigung.In the previously known embodiments of such catalytic converters - in contrast to the spring mat storage of ceramic monoliths in supporting outer housings - it is provided that the metal monolith is provided with a cylindrical, protruding at the front ends and preferably made of steel, which has exhaust gas supply and discharge funnels is connected and in this way forms a load-bearing, warm inner component which is arranged by a surrounding thermal insulation in an outer housing which merely causes the insulation to hold but is no longer load-bearing. This solution has the disadvantage, among other things, that the thermal expansion differences between the supporting inner part, consisting of the funnels and the monolith shell, and the outer housing cause problems as well as the production.

Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorge­ sehen, daß der Metallmonolith durch eine umgebende Mineralfasermatte im tragend ausgebildeten Außengehäu­se gelagert ist und daß der Übergang zwischen Monolith­mantel und Trichter oder zwischen den in einer radia­len Querebene geteilten Abschnitten des Außengehäuses als Schiebesitz ausgebildet ist.In order to avoid these difficulties, according to a first embodiment of the present invention see that the metal monolith is supported by a surrounding mineral fiber mat in the supporting outer housing and that the transition between the monolith shell and funnel or between the sections of the outer housing divided in a radial transverse plane is designed as a sliding seat.

Die erfindungsgemäße Ausbildung mit einem Schiebesitz und dem tragend ausgebildeten Außengehäuse hat nicht nur den Vorteil, daß die thermischen Ausdehnungsunter­schiede zwischen den heißen Innenteilen und dem ange­strebt möglichst kühlen Außengehäuse sehr einfach zu vermeiden sind, sondern es ergibt sich der zusätzliche große Vorteil, daß die Mineralfasermattenlagerung derart als federnde Preßlagerung ausgebildet sein kann, daß allein diese feste Verpressung zwischen Innen- und Außengehäuse zu einer axialen Fixierung des Metallmonolithen führt, so daß dieser auch ohne Ver­schweißung seines Außenmantels mit dem Trichter ausrei­chend in axialer Richtung fixiert ist, so daß er auch unter den rauhen Betriebsbedingungen, unter denen derartige meist in Kraftfahrzeugen eingesetzte Kataly­satoren betrieben werden müssen, sicher und verrutsch­ungsfrei im Außengehäuse gelagert ist. Darüber hinaus ergibt sich durch diese Federmattenlagerung im tragen­den Außengehäuse - im Gegensatz zur lediglich thermi­schen Isolierung des Innengehäuses gegenüber einem Außengehäuse, wie beim Stand der Technik - der Vor­teil, daß die Mineralfasermatte den Metallmonolithen derart am Umfang abstützt, daß der Monolithmantel sehr viel schwächer ausgebildet sein kann oder aber - was weiter unten noch im einzelnen erläutert werden soll - sogar völlig entfallen könnte.The design according to the invention with a sliding seat and the load-bearing outer housing not only has the advantage that the thermal expansion differences between the hot inner parts and the outer housing which is sought to be as cool as possible are very easy to avoid, but there is the additional great advantage that the mineral fiber mat storage is such can be designed as a resilient press bearing that only this fixed compression between the inner and outer housing leads to an axial fixation of the metal monolith, so that it is sufficiently fixed in the axial direction even without welding its outer casing to the funnel, so that it is also rough Operating conditions under which such catalysts, which are mostly used in motor vehicles, must be operated, are stored safely and without slipping in the outer housing. In addition, this spring mat mounting in the load-bearing outer housing - in contrast to the only thermal insulation of the inner housing from an outer housing, as in the prior art - has the advantage that the mineral fiber mat supports the metal monoliths on the circumference in such a way that the monolith jacket is much weaker can or - which will be explained in more detail below - could even be completely omitted.

Die Mineralfasermatte kann über den gesamten Katalysa­tor durchgehend ausgebildet sein, oder aber auch ab­ schnittsweise aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, wobei im einfachsten Fall eine Aluminiumsilikatfasermatte verwendet werden kann.The mineral fiber mat can be designed to be continuous over the entire catalytic converter, or alternatively from consist of different materials in sections, whereby in the simplest case an aluminum silicate fiber mat can be used.

Darüber hinaus hat es sich aber in der Praxis als besonders zweckmäßig erwiesen, über die gesamte Katalysatorlänge oder zumindest im Lagerbereich des Monolithen die Mineral­fasermatte als eine Quellmatte auszubilden, die sich durch die hohen Temperaturen im Betrieb sehr stark ausdehnt und somit im warmen Betriebszustand, in dem ja auch die hohen Axialbeschleunigungen überhaupt erst gegeben sind, sich eine besonders verschiebesichere Lagerung des Metallmono­lithen im Außengehäuse ergibt und damit die angestrebte axiale Verschiebesicherung.In addition, however, it has proven particularly practical in practice to design the mineral fiber mat as a swelling mat over the entire length of the catalyst or at least in the storage area of the monolith, which expands very much due to the high temperatures during operation and thus in the warm operating state in which yes, the high axial accelerations are given in the first place, the metal monolith is supported in a particularly secure manner in the outer housing and thus the desired axial securing against displacement.

Bei der Ausführungsform, bei der der Schiebesitz zwischen dem Monolithmantel und den in sie eingreifenden Innentrich­tern vorgesehen ist, sollen, insbesondere wenn eine durch­gehende Quellmatte verwendet wird, in Ausgestaltung der Er­findung die Trichter eine Profilversteifung aufweisen, wo­bei diese Profilversteifung sowohl durch eine entsprechende Formgebung der Trichter, als auch bevorzugt durch aufge­schweißte, nach außen oder innen gewölbte Ringe gebildet sind.In the embodiment in which the sliding fit is provided between the monolith shell and the inner funnels engaging in it, in particular if a continuous swelling mat is used, the funnels should have a profile stiffening in an embodiment of the invention, this stiffening of the profile both by a corresponding shaping of the funnels , and are also preferably formed by welded rings that are curved outwards or inwards.

In der ersten Ausführungsform einer derartigen Profilver­steifung ist daher vorgesehen, daß sie einen sich am Außen­gehäuse mit Schiebesitz abstützenden, am inneren Ende auf den Trichter aufgeschweißten Außenring umfaßt, während al­ternativ die Profilversteifung auch durch einen nach ein­wärts gewölbten, am Trichter verschweißten Innenring gebil­det sein kann.In the first embodiment of such a profile stiffener it is therefore provided that it comprises an outer ring which is supported on the outer housing with a sliding seat and is welded onto the funnel at the inner end, while alternatively the profile stiffener can also be formed by an inwardly arched inner ring welded to the funnel.

Da zum Ausgleich der thermischen Ausdehnungsunterschiede zwischen dem tragenden Außengehäuse und dem aus den Trich­tern und dem Monolithmantel gebildeten Innengehäuse ein Schiebesitz am Einlaß- oder Auslaßtrichter ausreichend ist, kann der die Profilversteifung bildende Innenring ggf. auf der Ein- oder Auslaßseite auch mit dem Monolithmantel ver­schweißt sein.Since a sliding seat on the inlet or outlet funnel is sufficient to compensate for the thermal expansion differences between the load-bearing outer housing and the inner housing formed from the funnels and the monolith jacket, the inner ring forming the profile stiffening can optionally also be welded to the monolith jacket on the inlet or outlet side .

Schließlich ließe sich die Versteifung der Trichter, so daß sie unter dem Druck der Lagermatte, speziell wenn diese eine Quellmatte ist, nicht nach innen einfallen können, auch dadurch realisieren, daß der Trichter am freien Ende mit einer Einrollung versehen ist, wobei diese wahlweise nach innen oder außen gerollt sein könnte.Finally, the stiffening of the funnels, so that they cannot collapse under the pressure of the bearing mat, especially if this is a swelling mat, can also be achieved by the fact that the funnel is provided with a curl at the free end, this optionally according to could be rolled inside or outside.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung könnte die spezielle Trichterversteifung, die im übrigen unabhängig von einem speziellen Schiebesitz generell bei innen frei endenden Trichtern, die im Innengehäuse durch eine Quell­matte gelagert sind, Anwendung finden kann, dann weggelas­sen werden, wenn man zwischen Trichter und Außengehäuse eine den vorzugsweise von einem Abdeckband überdeckten Spalt zwischen Trichter und Monolith übergreifende einfache Mineralfasermatte vorsieht, so daß im Bereich des Trichters gerade keine Quellmatte vorhanden ist. Durch das Weglassen der Quellmatte in diesem Bereich entfällt der starke Außen­druck und damit die Notwendigkeit der Trichterversteifung. Die jeweilige Auswahl, ob man die Quellmatte über die ge­samte Katalysatorlänge, also auch über die Trichter, ein­stückig durchzieht und dafür eine Trichterversteifung vor­sieht, oder ob man unter Vermeidung einer Trichterverstei­fung die Quellmatte nur im Lagerbereich des Monolithen an­ordnet, läßt sich in der Praxis nur anhand der jeweiligen Anforderungen sowie der jeweiligen Materialien für Außenge­häusetrichter und Monolithen entscheiden.According to a further embodiment of the invention, the special funnel stiffening, which can generally be used independently of a special sliding seat in general with internally freely ending funnels, which are supported in the inner housing by a swelling mat, could be omitted if one between the funnel and the outer housing provides the simple mineral fiber mat, preferably covered by a masking tape, between the funnel and the monolith, so that there is no swelling mat in the area of the funnel. By omitting the swelling mat in this area, the strong external pressure and thus the need to reinforce the funnel are eliminated. In practice, the respective selection of whether to pull the swelling mat over the entire length of the catalyst, i.e. also over the funnel, in one piece and to provide a funnel stiffening, or whether to avoid stiffening the funnel, only arrange the swelling mat in the storage area of the monolith can only be used in practice of each Decide the requirements and the respective materials for the outer housing funnel and monoliths.

Bei der Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abgaskata­lysators, bei dem der Monlithmantel durch eine Außenkehl­naht mit den Trichtern verschweißt und über eine durchge­hende Metallsilikatfasermatte im geteilten Außengehäuse ge­lagert ist, kann auch vorgesehen sein, daß das Außengehäuse nicht aus zwei mit Schiebesitz gegeneinander beweglichen Längsabschnitten besteht, sondern daß das eine Stirnende des Außengehäuses mit Schiebesitz auf dem zylindrischen Endabschnitt eines Trichters gelagert ist. Dabei kann die Metallsilikatfasermatte auch durchaus als Quellmatte mit oder ohne Quellglimmer und/oder mit oder ohne Drahteinlage ausgebildet sein.In the embodiment of an exhaust gas catalytic converter according to the invention, in which the monolith casing is welded to the funnels by an external fillet weld and is mounted in the divided outer housing via a continuous metal silicate fiber mat, it can also be provided that the outer housing does not consist of two longitudinal sections which can be moved with respect to one another, but rather that an end face of the outer housing with a sliding seat is mounted on the cylindrical end portion of a funnel. The metal silicate fiber mat can also be designed as a swelling mat with or without swelling mica and / or with or without a wire insert.

Ein besonders einfacher und betriebssicherer Abgaskatalysa­tor ergibt sich in Ausgestaltung der Erfindung dadurch, daß man die besondere axiale Verschiebesicherung durch die La­gerung des Metallmonolithen im tragenden Außengehäuse da­hingehend ausnützt, daß man den Metallmonolithen ohne den bisher immer üblichen Stahlmantel ausbildet und den meist als Wickelkörper ausgebildeten spiralig gewickelten Metall­monolithen mit einer reibungserhöhenden Außenprofilierung versieht und durch eine Quellmatte im tragenden Außenge­häuse lagert, wobei die Innentrichter frei vor dem Metall­monolithen enden und die Spalte zwischen dem Monolithen und den Trichtern bevorzugt durch außenliegende Bänder über­deckt sind.A particularly simple and reliable exhaust gas catalytic converter results in an embodiment of the invention in that the special axial displacement lock is used by mounting the metal monolith in the load-bearing outer housing in such a way that the metal monolith is formed without the previously usual steel jacket and the spirally wound coil body, which is usually designed as a winding body Provides metal monoliths with a friction-enhancing outer profile and is supported by a swelling mat in the load-bearing outer housing, the inner funnels ending freely in front of the metal monolith and the gaps between the monolith and the funnels preferably being covered by external bands.

In einer ersten Ausführungsform ist für diese mantellose Lagerung des Metallmonolithen ein Aufbau vorgesehen, bei dem der aus trapez- oder wellenförmig gewinkelten Stützble­chen und glatten Trennblechen gewickelte Metallmonolith derart ausgebildet ist, daß das seine Außenfläche bildende Blech durch die Quellmattenpressung elastisch zwischen den Abstützstellen nach innen deformiert wird. Durch diese De­formierung ergeben sich quasi außenliegende Rinnen und da­zwischenliegende Abstützrippen , die jegliches Verdrehen des Metallmonolithen im Außengehäuse verhindern, obgleich der Monolith nur über die Quellmatte gelagert und in keiner Weise mechanisch mit dem Außengehäuse oder den Innentrich­tern verbunden ist. Dies hat erhebliche Vorzüge, die ja auf diese Weise auch kein Brechen einer mechanischen metalli­schen Aufhängung des Metallmonolithen zu befürchten ist.In a first embodiment, a structure is provided for this sleeveless mounting of the metal monolith, in which the metal monolith is wound from trapezoidal or wave-shaped angled support plates and smooth separating plates is designed such that the sheet forming its outer surface is elastically deformed inward between the support points by the swelling mat pressure. This deformation results in quasi external channels and intermediate support ribs that prevent any twisting of the metal monolith in the outer housing, although the monolith is only supported over the swelling mat and is in no way mechanically connected to the outer housing or the inner funnels. This has considerable advantages, which means that there is no risk of breaking a mechanical metallic suspension of the metal monolith in this way.

Anstelle der genannten elastischen Deformierbarkeit der Außenfläche des mantellos ausgebildeten Metallmonolithen , ggf. auch zusätzlich dazu, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß der Metallmonolith mit einer aufgeschweißten oder aufgelöteten Drahspirale bzw. Stahlringen versehen ist, die sich in die Quellmatte ein­betten und somit in entsprechender Weise zu der gewünschten Axialverschiebesicherung beitragen.Instead of the above-mentioned elastic deformability of the outer surface of the metal monolith without a jacket, possibly also in addition to this, it can be provided in a further embodiment of the invention that the metal monolith is provided with a welded or soldered wire spiral or steel rings which are embedded in the swelling mat and thus contribute in a corresponding manner to the desired axial displacement lock.

Schließlich liegt es auch noch im Rahmen der Erfindung, das Außengehäuse zur Versteifung versickt auszubilden.Finally, it is also within the scope of the invention to design the outer housing to be stiffened for reinforcement.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Dabei zei­gen:

  • Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch einen Abgaskata­lysator mit einem Metallmonolithen mit Monolith­mantel, der über einen Schiebesitz im ungeteilten tragenden Außengehäuse gelagert ist,
  • Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform, bei der der Schiebesitz im Bereich des Außengehäuses ange­ordnet ist,
  • Fig. 3 einen Detailschnitt mit einem an das Ende des Außengehäuses verlagerten Schiebesitz,
  • Fig. 4 einen Teilschnitt durch einen Abgaskatalysator mit abgewandelter Ausbildung der Schiebesitzla­gerung zwischen Trichter und Monolithmantel,
  • Fig. 5 einen Detailschnitt durch eine abgewandelte Schiebesitzausbildung mit Profilversteifung,
  • Fig. 6 einen Teilschnitt durch einen Abgaskatalysator mit einem mantellos im tragenden Außengehäuse gelagerten Metallmonolithen,
  • Fig. 7 einen Querschnitt durch die Anordnung nach Fig. 6 entsprechend der Linie VII-VII in Fig. 6,
  • Fig. 8 eine vergrößerte Detailansicht gemäß dem Kreisaus­schnitt VIII in Fig. 7,
  • Fig. 9 bis 11 einen Teilschnitt durch einen Abgaskatalysator mit abgewandelter Ausbildung der Trichterverstei­fung, und
  • Fig. 12 einen Teilschnitt durch eine Ausführungsform mit einer einfachen Mineralfasermatte für den Trichter zur Vermeidung einer Trichterversteifung.
Further advantages, features and details of the invention result from the following description of some exemplary embodiments and from the drawing. Show:
  • 1 is a partial longitudinal section through an exhaust gas catalytic converter with a metal monolith with a monolith shell, which is mounted on a sliding seat in the undivided load-bearing outer housing,
  • 2 shows a modified embodiment in which the sliding seat is arranged in the area of the outer housing,
  • 3 shows a detail section with a sliding seat shifted to the end of the outer housing,
  • 4 shows a partial section through an exhaust gas catalytic converter with a modified design of the sliding seat bearing between the funnel and the monolith jacket,
  • 5 shows a detail section through a modified sliding seat design with profile reinforcement,
  • 6 shows a partial section through an exhaust gas catalytic converter with a metal monolith mounted without a cover in the load-bearing outer housing,
  • 7 shows a cross section through the arrangement according to FIG. 6 along the line VII-VII in FIG. 6,
  • 8 is an enlarged detail view according to the circular section VIII in Fig. 7,
  • 9 to 11 a partial section through an exhaust gas catalytic converter with a modified design of the funnel reinforcement, and
  • Fig. 12 is a partial section through an embodiment with a simple mineral fiber mat for the funnel to avoid funnel stiffening.

Der in Fig. 1 gezeigte Abgaskatalysator besteht aus einem durchgehenden tragenden Außengehäuse 1 mit die Abgaszu- und -abführstutzen 2 in Abstand übergreifenden Innentrichtern 3 und 4, die durch eine Aluminiumsilikatfasermatte 5 ther­misch isoliert sind. Der Metallmonolith 6 mit einem vor­zugsweise aus Stahlblech bestehenden Monolithmantel 7, der an den Enden übersteht, ist mit Hilfe einer vorzugsweise als Quellmatte ausgebildeten Mineralfasermatte 5′ im tra­genden Außengehäuse 1 gelagert, wobei bevorzugt eine Auf­rauhung des Monolithmantels, sowie auch ggf. der Innenflä­che des Außengehäuses 1 vorgesehen ist, so daß in Verbin­dung mit der starken Verpressung der Mineralfasermatte 5′ eine axiale Verschiebesicherung des Metallmonolithen 6 im Außengehäuse 1 gegeben ist. Diese axiale Verschiebesiche­rung durch die Verpressung der Quellmatte 5′ in Verbindung mit der genannten Aufrahung der Außenfläche des Monolith­mantels 7 und der Innenfläche des Außengehäuses 1 ermög­licht die Ausbildung eines Schiebesitzes zwischen den über­stehenden Enden 8 des Monolithmantels 7 und den inneren En­den 3a bzw. 4a der Trichter 3, 4. Die Innentrichter 3 und 4 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer durch einen außen aufgeschweißten Außenring 9 gebildeten Profil­versteifung versehen, wobei sich dieser Außenring mit Schiebesitz im tragenden Außengehäuse 1 abstützt. Dieser Außenring wirkt der Gefahr eines Einfallens der Trichter bei hohen Temperaturen entgegen, die insbesondere bei den meist ovalen Querschnittsformen besteht, die moderne Abgas­katalysatoren meist aufweisen (vergl. hierzu Fig. 7).The exhaust gas catalytic converter shown in FIG. 1 consists of a continuous load-bearing outer housing 1 with the internal and external funnels 3 and 4 at a distance, which are thermally insulated by an aluminum silicate fiber mat 5. The metal monolith 6 with a preferably made of steel sheet monolith jacket 7, which protrudes at the ends, is mounted with the aid of a mineral fiber mat 5 ', preferably in the form of a swelling mat, in the load-bearing outer casing 1, preferably roughening the monolith casing, and possibly also the inner surface of the outer casing 1 is provided so that in connection with the strong compression of the mineral fiber mat 5 'an axial displacement lock of the metal monolith 6 in the outer housing 1 is given. This axial displacement protection by pressing the swelling mat 5 'in conjunction with the aforementioned creaming of the outer surface of the monolith casing 7 and the inner surface of the outer housing 1 enables the formation of a sliding fit between the projecting ends 8 of the monolith casing 7 and the inner ends 3a and 4a of the funnel 3, 4. In the exemplary embodiment shown, the inner funnels 3 and 4 are provided with a profile stiffening formed by an outer ring 9 welded on the outside, this outer ring being supported with a sliding fit in the load-bearing outer housing 1. This outer ring counteracts the risk of the funnels collapsing at high temperatures, which exists in particular in the case of the mostly oval cross-sectional shapes which modern catalytic converters usually have (cf. FIG. 7).

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2 und 3 ist der Monolithmantel 7 durch eine Außenkehlnaht 10 mit den Trichtern 3 und 4 verschweißt und zum Ausgleich der thermi­schen Ausdehnungsunterschiede zwischen dem Innengehäuse aus Trichtern 3, 4 und Monolithmantel 7 zum tragenden Außenge­ häuse 1 mit einem Schiebesitz versehen. Dies ist im Ausfüh­rungsbeispiel nach Fig. 2 dadurch erzielt, daß das Außenge­häuse aus zwei Abschnitten 1a und 1b besteht, die etwa in der Mitte mit Schiebesitz übereinandergreifen. Beim Ausfüh­rungsbeispiel nach Fig. 3 ist das tragende Außengehäuse 1 zwar ungeteilt, jedoch ist das eine Ende, im dargestellten Ausführungsbeispiel das auslaßseitige Ende, mit Schiebesitz auf dem zylindrischen Endabschnitt 4′ des auslaßseitigen Trichters 4 gelagert.In the exemplary embodiment according to FIGS. 2 and 3, the monolith casing 7 is welded to the funnels 3 and 4 by an external fillet weld 10 and to compensate for the thermal expansion differences between the inner housing made of funnels 3, 4 and the monolith casing 7 to the supporting outer ge housing 1 with a sliding seat. This is achieved in the exemplary embodiment according to FIG. 2 in that the outer housing consists of two sections 1a and 1b which overlap approximately in the middle with a sliding seat. In the embodiment according to FIG. 3, the load-bearing outer housing 1 is undivided, but the one end, in the illustrated embodiment the outlet-side end, is mounted with a sliding fit on the cylindrical end section 4 'of the outlet-side funnel 4.

Die Figuren 4 und 5 zeigen wieder abgewandelte Ausführungs­formen einer Metallmonolithlagerung mit Schiebesitz zwi­schen dem Monolithmantel 7 und dem auslaßseitigen Trichter 4. Dabei ist anstelle eines der Versteifung des Trichters gegen ein Einfallen bei hohen Temperaturen dienenden Außen­rings 9, wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, jeweils ein einwärts gewölbter, am Trichter 3 bzw. 4 verschweißter Innenring 11 bzw. 12 vorgesehen. Der versteifende Innenring 11 ist dabei sowohl mit dem einlaßseitigen Trichter 3 als auch dem Ende 8 des Monolithmantels 7 in einer gemeinsamen Schweißnaht 13 verschweißt. Der auslaßseitige Innenring 12 ist dagegen nur mit dem auslaßseitigen Trichter 4 ver­schweißt, so daß zwischen diesem Trichter 4 und dem über­stehenden Ende 8 des Monolithmantels ein Schiebesitz be­steht. Die Lagerung des Metellmonolithen 6 und der Trichter 3 und 4 erfolgt durch eine durchgehende, vorzugsweise als Quellmatte ausgebildete Matte 5˝.FIGS. 4 and 5 again show modified embodiments of a metal monolith bearing with a sliding fit between the monolith jacket 7 and the funnel 4 on the outlet side. In this case, instead of one of the outer ring 9 serving to stiffen the funnel against falling at high temperatures, as in the exemplary embodiment according to FIG. 1, in each case an inwardly curved inner ring 11 or 12, welded to the funnel 3 or 4, is provided. The stiffening inner ring 11 is welded to both the inlet-side funnel 3 and the end 8 of the monolith jacket 7 in a common weld 13. The outlet-side inner ring 12, on the other hand, is only welded to the outlet-side funnel 4, so that there is a sliding fit between this funnel 4 and the protruding end 8 of the monolith jacket. The storage of the metal monolith 6 and the funnels 3 and 4 takes place through a continuous mat 5˝, preferably designed as a swelling mat.

Bei der nur im Detailausschnitt dargestellten Ausführungs­form nach Fig. 5 ist die Profilversteifung des hier gezeig­ten auslaßseitigen Trichters 4 durch eine entsprechende Profilierung anstelle durch aufgerschweißte Innen- bzw. Außenringe realisiert.5, the profile stiffening of the outlet-side funnel 4 shown here is realized by a corresponding profiling instead of welded-on inner and outer rings.

Die Figuren 6 bis 8 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher ein mantelloser Me­tallmonolith 6 verwendet wird. Der Metallmonolith 6 besteht dabei, wie an sich bekannt, aus einem spiralförmig gewic­kelten Bauteil, bestehend aus trapezförmig gewinkelten Stützblechen 14 und glatten Trennblechen 15 und 16. Der Me­tallmonolith ohne einen Außenmantel, wie bei den Ausfüh­rungsformen nach den Figuren 1 bis 5, ist durch eine durch­gehende einstückige Quellmatte 5˝, die sich auch in die Innentrichter 3 und 4 erstreckt, im tragenden Außengehäuse 1, das zur Erhöhung der Steifigkeit versickt ist, gelagert, wobei eine reibungserhöhende Außenprofilierung in Verbin­dung mit dem hohen Preßdruck der Quellmatte 5˝ eine Axial­verschiebung des Metallmonolithen 6 verhindert, obgleich die Innentrichter 3 und 4 frei vor dem Metallmonolithen en­den und dieser somit lediglich mit Hilfe der Quellmatte 5˝ im Außengehäuse 1 gelagert ist.FIGS. 6 to 8 show a preferred embodiment of the present invention, in which a sleeveless metal monolith 6 is used. The metal monolith 6 consists, as is known per se, of a spirally wound component consisting of trapezoidally angled support plates 14 and smooth separating plates 15 and 16. The metal monolith without an outer jacket, as in the embodiments according to FIGS. 1 to 5, is by a continuous one-piece swelling mat 5˝, which also extends into the inner funnels 3 and 4, in the load-bearing outer housing 1, which is infiltrated to increase the rigidity, with a friction-increasing outer profile in connection with the high pressure of the swelling mat 5˝ an axial displacement of the metal monolith 6 prevents, although the inner funnels 3 and 4 end freely in front of the metal monolith and this is therefore only stored with the help of the swelling mat 5˝ in the outer housing 1.

Die erste Art der reibungserhöhenden Außenprofilierung ist dadurch gebildet, daß die Bleche 15, die die Außenfläche des Monolithen bilden, so dünn ausgebildet sind, daß sie durch den hohen Preßdruck der Quellmatte 5˝ nach innen ge­dellt werden, wie es in Fig. 8 gezeigt ist. Darüber hinaus ist der Metallmonolith 6 mit einer aufgelöteten Drehspirale 17 versehen, die sich in die Quellmatte einbettet und somit für eine derart feste Lagerung sorgt, daß auch bei starken Stößen und Schlägen ein axiales Verrutschen des Metallmono­lithen 6 im Außengehäuse 1 nicht stattfinden kann.The first type of friction-increasing outer profiling is formed in that the sheets 15, which form the outer surface of the monolith, are so thin that they are dented inward by the high pressure of the swelling mat 5 ', as shown in Fig. 8 . In addition, the metal monolith 6 is provided with a soldered spiral 17, which is embedded in the swelling mat and thus ensures such firm storage that even in the event of strong impacts and impacts, the metal monolith 6 cannot slide axially in the outer housing 1.

Die Figuren 9 bis 11 zeigen drei weitere Ausführungsformen einer Trichterversteifung, wobei in Fig. 9 eine Einrollung 18 nach innen und in Fig. 10 eine Einrollung 18′ des freien Trichterendes nach außen vorgesehen ist. Dabei ist in Fig. 10 zunächst eine Abwinklung nach innen vorhanden, damit letztendlich die nach außen gebogene Einrollung nicht über den sonstigen zylindrischen Außendurchmesser des Trich­terendes übersteht. In Fig. 11 ist die Versteifung dadurch erzielt, daß in den Trichter, dessen Ende zunächst nur nach innen eingebogen ist, ein gesonderter im Querschnitt S-för­miger Versteifungsring 19 eingelegt ist. Durch die Form des Trichters braucht dieser im allgemeinen nicht einmal geson­dert mit dem Trichter verschweißt zu werden, sondern er hält nach dem Einsprengen bzw. nach dem nachträglichen Um­biegen des freien Trichterendes 20 selbsttätig in seiner Versteifungsposition.Figures 9 to 11 show three further embodiments of a funnel stiffening, wherein in Fig. 9 a curl 18 inwards and in Fig. 10 a curl 18 'of the free funnel end is provided to the outside. 10 there is initially an inward bend, so ultimately the curl that is bent outwards does not protrude beyond the other cylindrical outer diameter of the funnel end. 11, the stiffening is achieved in that a separate cross-sectionally S-shaped stiffening ring 19 is inserted into the funnel, the end of which is initially only bent inwards. Due to the shape of the funnel, it generally does not even need to be welded separately to the funnel, but instead automatically holds in its stiffening position after the free funnel end 20 has been blown in or after it has been bent over.

Die als Abdeckband 21 dargestellte Überdeckung des Spalts zwischen Trichter 3 und Monolith 6 kann in allen drei Aus­führungsbeispielen nach den Figuren 9 bis 11 selbstver­ständlich auch ein entsprechend überstehendes Teil eines Trichtermantels 7 sein, wie er in den Figuren 1 bis 4 dar­gestellt ist.The covering of the gap between the funnel 3 and the monolith 6, represented as a cover band 21, can of course also be a correspondingly protruding part of a funnel jacket 7, as shown in FIGS. 1 to 4, in all three exemplary embodiments according to FIGS. 9 to 11.

In Fig. 12 ist schließlich eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Lagermatte 5, die den Trichter 3 im Außenge­häuse 2 lagert, eine einfache Mineralfasermatte ist, wobei einfach in diesem Zusammenhang bedeuten soll, daß es sich nicht um eine Quellmatte handelt. Diese einfache Mineralfa­sermatte ist bis über den Spalt zwischen Trichter 3 und Mo­nolith 6 hinweggezogen, womit sichergestellt ist, daß die Quellmatte 5′ im Lagerbereich des Monolithen 6 keinen Druck auf den Trichter 3 ausübt, so daß eine gesonderte Trichter­versteifung bei dieser Ausführungsform gar nicht erforder­lich ist. Auch bei dieser kann selbstverständlich anstelle des Abdeckbandes 21 wieder vorgesehen sein, daß an dieser Stelle das Ende eines Monolithmantels über den Spalt zwi­schen Trichter 3 und Monolith 6 übersteht.Finally, FIG. 12 shows an embodiment in which the bearing mat 5, which supports the funnel 3 in the outer housing 2, is a simple mineral fiber mat, which in this context should simply mean that it is not a swelling mat. This simple mineral fiber mat is pulled over the gap between the funnel 3 and the monolith 6, thus ensuring that the swelling mat 5 'in the storage area of the monolith 6 does not exert any pressure on the funnel 3, so that a separate funnel stiffening is not necessary in this embodiment . In this case, too, it can of course be provided instead of the cover tape 21 that the end of a monolith jacket projects beyond the gap between the funnel 3 and the monolith 6 at this point.

Claims (18)

1. Abgaskatalysator mit einem wabenförmig strukturierten Metallmonolithen mit einem zylindrischen, an den Stirnenden überstehenden, vorzugsweise aus Stahl be­stehenden Monolithmantel, der mit Abgaszu- und -ab­führ-Trichtern verbunden und von einer thermischen Isolierung umgeben in einem metallischen Außengehäuse gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Metall­monolith (6) durch eine umgebende Mineralfasermatte (5; 5′; 5˝) im tragend ausgebildeten Außengehäuse (1) gelagert ist und daß der Übergang zwischen Mono­lithmantel (7) und Trichter (3, 4) oder zwischen den in einer radialen Querebene geteilten Abschnitten (1a, 1b) des Außengehäuses (1) als Schiebesitz ausge­bildet ist.1. Exhaust gas catalyst with a honeycomb structured metal monolith with a cylindrical, protruding at the ends, preferably made of steel monolith shell, which is connected to the exhaust gas inlet and outlet funnels and is surrounded by thermal insulation in a metallic outer housing, characterized in that the metal monolith (6) is supported by a surrounding mineral fiber mat (5; 5 '; 5˝) in the load-bearing outer casing (1) and that the transition between the monolith casing (7) and funnel (3, 4) or between those in a radial transverse plane divided sections (1a, 1b) of the outer housing (1) is designed as a sliding seat. 2. Abgaskatalysator nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Mineralfasermatte eine Aluminiumsi­likatfasermatte ist.2. Exhaust gas catalytic converter according to claim 1, characterized in that the mineral fiber mat is an aluminum silicate fiber mat. 3. Abgaskatalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß über die gesamte Katalysatorlänge oder zumindest im Lagerbereich des Monolithen die Mi­neralfasermatte eine Quellmatte ist.3. Exhaust gas catalytic converter according to claim 1 or 2, characterized in that the mineral fiber mat is a swelling mat over the entire length of the catalyst or at least in the storage area of the monolith. 4. Abgaskatalysator insbesondere nach einem der Ansprü­che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trichter (3, 4) eine Profilversteifung aufweisen.4. Exhaust gas catalytic converter in particular according to one of claims 1 to 3, characterized in that the funnels (3, 4) have a profile stiffening. 5. Abgaskatalysator nach Anspruch 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Profilversteifung einen sich am Außengehäuse (1) mit Schiebesitz abstützenden Außen­ring (9) umfaßt.5. Exhaust gas catalytic converter according to claim 4, characterized in that the profile reinforcement comprises an outer ring (9) which is supported on the outer housing (1) with a sliding fit. 6. Abgaskatalysator nach Anspruch 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Profilversteifung durch einen nach einwärts gewölbten, am Trichter (3, 4) verschweißten Innenring (11, 12) gebildet ist.6. Exhaust gas catalytic converter according to claim 4, characterized in that the profile stiffening is formed by an inwardly curved, on the funnel (3, 4) welded inner ring (11, 12). 7. Abgaskatalysator nach Anspruch 6, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Innenring (11) mit dem Ein- oder Auslaß-Trichter (3) sowie dem Monolithmantel (7) ver­schweißt ist.7. Exhaust gas catalytic converter according to claim 6, characterized in that the inner ring (11) with the inlet or outlet funnel (3) and the monolith jacket (7) is welded. 8. Abgaskatalysator nach Anspruch 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Trichter (3, 4) am freien Ende mit einer Einrollung (18, 18′) versehen sind.8. Catalytic converter according to claim 4, characterized in that the funnels (3, 4) are provided at the free end with a curl (18, 18 '). 9. Abgaskatalysator nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine zwischen den Trichtern (3, 4) und Außenge­häuse (2) angeordnete, den vorzugsweise von einem Ab­deckband (21) bzw. dem Monolithmantel (7) überdeckten Spalt zwischen den Trichtern (3, 4) und dem Mono­lithen (6) übergreifende, einfache Mineralfasermatte (5).9. Exhaust gas catalytic converter according to claim 3, characterized by a between the funnels (3, 4) and outer housing (2) arranged, which is preferably covered by a cover band (21) or the monolith jacket (7) gap between the funnels (3, 4) and the monolith (6) overlapping, simple mineral fiber mat (5). 10. Abgaskatalysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Monolithmantel (7) durch eine Außenkehlnaht (10) mit den Trichtern (3, 4) ver­schweißt und über eine durchgehende Metallsilikatfa­sermatte (5) im geteilten Außengehäuse (1) gelagert ist.10. Exhaust gas catalytic converter according to claim 1 or 2, characterized in that the monolith jacket (7) is welded by an external fillet weld (10) to the funnels (3, 4) and is mounted in the divided outer housing (1) via a continuous metal silicate fiber mat (5). 11. Abgaskatalysator nach Anspruch 10, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Metallsilikatfasermatte eine Quell­matte mit oder ohne Quellglimmer und/oder mit oder ohne Drahteinlage ist.11. An exhaust gas catalytic converter according to claim 10, characterized in that the metal silicate fiber mat is a swelling mat with or without swelling mica and / or with or without a wire insert. 12. Abgaskatalysator nach Anspruch 10, dadurch gekenn­zeichnet, daß das eine Stirnende des nicht geteilten Außengehäuses (1) mit Schiebesitz auf dem zylindri­schen Endabschnitt (4′) eines Trichters (4) gelagert ist.12. Exhaust gas catalytic converter according to claim 10, characterized in that the one end of the non-divided outer housing (1) with a sliding seat on the cylindrical end portion (4 ') of a funnel (4) is mounted. 13. Abgaskatalysator mit einem wabenförmig strukturierten Metallmonolithen, der in einem isolierte Abgaszu- und -abführ-Innentrichter aufweisenden Außengehäuse ange­ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer reibungserhöhenden Außenprofilierung versehene man­tellose Metallmonolith (6) durch eine Quellmatte (5˝) im tragenden Außengehäuse (1) gelagert ist.13. Exhaust gas catalyst with a honeycomb structured metal monolith, which is arranged in an insulated exhaust gas supply and discharge inner funnel having an outer housing, characterized in that the mantle-free metal monolith (6) provided with a friction-increasing outer profile is provided by a swelling mat (5˝) in the load-bearing outer housing (1) is stored. 14. Abgaskatalysator nach Anspruch 13, dadurch gekenn­zeichnet, daß der aus trapez- oder wellenförmig ge­winkelten Stützblechen (14) und glatten Trennblechen (15, 16) gewickelte Monolith (6) derart ausgebildet ist, daß das seine Außenfläche bildende Blech (15) durch die Quellmattenpressung elastisch zwischen den Abstützstellen nach innen deformiert wird.14. An exhaust gas catalytic converter according to claim 13, characterized in that the monolith (6) wound from trapezoidal or wave-shaped angled support plates (14) and smooth separating plates (15, 16) is designed such that the sheet (15) forming its outer surface is formed by the Swelling mat pressure is elastically deformed inwards between the support points. 15. Abgaskatalysator nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallmonolith (6) mit einer aufgeschweißten oder gelöteten Drahtspirale (17) ver­sehen ist.15. Exhaust gas catalyst according to claim 13 or 14, characterized in that the metal monolith (6) is provided with a welded or soldered wire spiral (17). 16. Abgaskatalysator nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallmonolith (6) mit aufge­schweißten oder gelöteten Stahlringen versehen ist.16. Exhaust gas catalyst according to claim 13 or 14, characterized in that the metal monolith (6) is provided with welded or soldered steel rings. 17. Abgaskatalysator nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das außengehäuse (1) ver­sickt ist.17. Exhaust gas catalytic converter according to one of claims 13 to 16, characterized in that the outer housing (1) is infiltrated. 18. Abgaskatalysator nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte zwischen dem Metallmonolith (6) und den frei vor dem Metallmono­lithen (6) endenden Trichtern (3, 4) durch außenlie­gende Bänder überdeckt sind.18. Exhaust gas catalytic converter according to one of claims 13 to 17, characterized in that the gaps between the metal monolith (6) and the funnels (3, 4) ending freely in front of the metal monolith (6) are covered by external bands.
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