催化器單元和廢氣催化器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】用于廢氣催化器的催化器單元，尤其是用于船舶柴油內(nèi)燃機(jī)的SCR廢氣催化器的SCR催化器單元，催化器單元具有多個(gè)催化器模塊，每個(gè)催化器模塊具有陶瓷催化器本體和金屬殼體，陶瓷催化器本體容納在金屬殼體中并被金屬殼體圍住。催化器模塊以第一端部定位在支承格柵上，在催化器模塊的對(duì)置的第二端部上定位一托架。催化器模塊夾緊在支承格柵與托架之間，托架具有多個(gè)托架撐桿，托架撐桿在第一端部上作用在廢氣催化器的殼體結(jié)構(gòu)上并在對(duì)置的第二端部上與壓緊機(jī)構(gòu)撐桿共同作用。托架撐桿在它們的第二端部上通過(guò)沿托架撐桿的軸向方向延伸的連接器件與壓緊機(jī)構(gòu)撐桿以如下方式連接：由于所述連接所述托架撐桿以它們的第一端部壓向殼體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
催化器單元和廢氣催化器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種催化器單元，該催化器單元具有多個(gè)催化器模塊，其中每個(gè)催化器模塊具有被廢氣流過(guò)的陶瓷催化器本體和用于陶瓷催化器本體的金屬殼體，其中相應(yīng)的陶瓷催化器本體容納在相應(yīng)的金屬殼體中并被該金屬殼體分區(qū)段地圍住。此外，本發(fā)明還涉及一種廢氣催化器。
【背景技術(shù)】
[0002]用于廢氣催化器的催化器單元具有多個(gè)催化器模塊。每個(gè)催化器模塊具有一被廢氣流過(guò)的陶瓷催化器本體和一在橫截面方面為矩形的金屬殼體，該殼體用于陶瓷催化器本體，其中，所述殼體也被稱(chēng)作罐。相應(yīng)的催化器模塊的殼體容納相應(yīng)的催化器本體并分區(qū)段地圍住所述催化器本體，即在露出所述催化器本體的被流過(guò)的端部的情況下圍住，其中，被流過(guò)的端部提供了入流端部并且另一被流過(guò)的端部提供了相應(yīng)的催化器本體的出流端部。
[0003]在由實(shí)踐已知的催化器單元中，陣列式地以多個(gè)行和列的形式布置這些催化器模塊，其中，直接相鄰的催化器模塊在它們的在橫截面方面為矩形的金屬殼體的區(qū)域中尤其通過(guò)焊接來(lái)固定連接。當(dāng)要在催化器單元中更換催化器模塊時(shí)，這些焊接連接就必須例如通過(guò)彎曲松開(kāi)，由此可能損壞相鄰的催化器模塊。因此，相鄰催化器模塊的連接通過(guò)焊接來(lái)進(jìn)行是不利的。
[0004]因此對(duì)用于催化器的催化器單元存在需要，借助于所述催化器單元可以較為簡(jiǎn)單地更換催化器模塊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]由此出發(fā)，本發(fā)明的目的是提供一種用于廢氣催化器的新型催化器單元和一種具有這種催化器單元的廢氣催化器。該目的通過(guò)下述催化器單元來(lái)實(shí)現(xiàn):所述催化器單元具有多個(gè)催化器模塊，其中，每個(gè)催化器模塊具有被廢氣流過(guò)的陶瓷催化器本體和用于所述陶瓷催化器本體的金屬殼體，其中，相應(yīng)的陶瓷催化器本體容納在相應(yīng)的金屬殼體中并被該金屬殼體分區(qū)段地圍住。根據(jù)本發(fā)明，催化器模塊以被流過(guò)的第一端部定位在一支承格柵上，其中，在催化器模塊的相對(duì)置的被流過(guò)的第二端部上定位一托架(Gegenhalter)。這些催化器模塊夾緊在支承格柵與托架之間。托架具有多個(gè)彼此平行延伸的托架撐桿(Gegenhalterstreben)，這些托架撐桿在第一端部上作用在廢氣催化器的一殼體結(jié)構(gòu)上并在相對(duì)置的第二端部上與垂直于所述托架撐桿延伸的壓緊機(jī)構(gòu)撐桿(Niederhalterstreben)共同作用。這些托架撐桿在它們的第二端部上通過(guò)沿托架撐桿的軸向方向延伸的連接器件以如下方式與壓緊機(jī)構(gòu)撐桿連接:由于所述連接所述托架撐桿以它們的第一端部壓向殼體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件。本發(fā)明在對(duì)于相鄰的催化器模塊沒(méi)有損壞危險(xiǎn)的情況下允許催化器單元的催化器模塊沒(méi)問(wèn)題地、簡(jiǎn)單地更換并允許將催化器模塊可靠地夾緊在支承格柵與托架之間。
[0006]按照一種有利的改進(jìn)方案，托架撐桿以它們的第一端部壓向所述殼體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件的傾斜輪廓，即以如下方式進(jìn)行:在此情況下所述托架撐桿在它們的第一端部的區(qū)域中施加夾緊力到所述催化器模塊上。由此可以特別有利地將所述催化器模塊夾緊在支承格柵與托架之間。
[0007]按照另一種有利的改進(jìn)方案，為了將催化器模塊夾緊在支承格柵與托架之間，可以通過(guò)壓緊機(jī)構(gòu)撐桿在這些托架撐桿的第二端部的區(qū)域中施加力到所有的托架撐桿上。由此可以特別有利地將所述催化器模塊夾緊在支承格柵與托架之間。
[0008]優(yōu)選地能夠通過(guò)下壓件來(lái)將夾緊力施加到壓緊機(jī)構(gòu)撐桿上，這些下壓件一方面作用在壓緊機(jī)構(gòu)撐桿上并且另一方面作用在廢氣催化器的殼體結(jié)構(gòu)上。由此可以特別有利地將所述催化器模塊夾緊在支承格柵與托架之間。
[0009]按照另一種有利的改進(jìn)方案，彈簧元件使壓緊機(jī)構(gòu)撐桿彈性地支撐在廢氣催化器的殼體結(jié)構(gòu)上并且/或者使托架撐桿彈性地支撐在催化器模塊和/或壓緊機(jī)構(gòu)撐桿上。所述彈性支撐有利于補(bǔ)償溫度造成的膨脹。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的廢氣催化器具有多個(gè)上述類(lèi)型的催化器單元。
【附圖說(shuō)明】
[0011]本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)方案由從屬權(quán)利要求和下面的描述中獲得。根據(jù)附圖詳細(xì)闡釋本發(fā)明的實(shí)施例，而不會(huì)對(duì)其進(jìn)行限制。在此:
圖1示出了用于廢氣催化器的根據(jù)本發(fā)明的催化器單元的立體圖；
圖2示出了圖1的催化器單元的橫截面圖；
圖3示出了沒(méi)有托架的圖1的催化器單元；
圖4示出了圖1的催化器單元的托架；
圖5示出了圖1的細(xì)節(jié)V;以及圖6示出了圖1的細(xì)節(jié)VI。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣催化器的催化器單元以及廢氣催化器，其中所述內(nèi)燃機(jī)用于船舶或海運(yùn)用途。特別地，根據(jù)本發(fā)明的催化器單元構(gòu)造為用于船舶柴油內(nèi)燃機(jī)的SCR廢氣催化器的SCR催化器單元。圖1至圖6示出了催化器單元的優(yōu)選實(shí)施例的不同視圖和細(xì)節(jié)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的催化器單元10具有多個(gè)催化器模塊11，其中，所述催化器模塊11陣列式地以列和行的形式直接并排地定位。每個(gè)催化器模塊11具有金屬殼體12，該金屬殼體容納未示出的陶瓷催化器本體。這些金屬殼體12在所示的實(shí)施例中具有矩形橫截面，其中，這些殼體12在外部分區(qū)段地圍住矩形的催化器本體。也稱(chēng)作罐的所述殼體12在構(gòu)成相應(yīng)的催化器模塊11的入流端部和出流端部的情況下在相對(duì)置的端部上能使所述催化器本體露出。
[0014]所述催化器單元10具有支承格柵13。這些催化器模塊11在被流過(guò)的第一端部的區(qū)域中站立在支承格柵13上。在催化器模塊11的相對(duì)置的被流過(guò)的第二端部上定位一托架14，其中，所述催化器模塊11夾緊在支承格柵13與托架14之間。
[0015]如最好地能在圖1中獲悉的那樣，所述支承格柵13具有多個(gè)彼此平行延伸的第一支承桿(Auflagestrebe) 15a和多個(gè)同樣彼此平行且垂直于第一支承桿15a延伸的第二支承桿15b，在這些支承桿上定位所述催化器模塊11。
[0016]在支承格柵13的這些直接彼此平行延伸的支承桿15a或15b上定位直接相鄰的催化器模塊11，在這些支承桿之間分別布置一密封元件16(見(jiàn)圖6)，該密封元件阻止在直接相鄰的催化器模塊11的殼體12之間貫穿廢氣流動(dòng)。因此，在圖6中示出了在兩個(gè)直接相鄰的催化器模塊11的殼體12之間的間隙17，其中，所述密封元件16阻止穿過(guò)該間隙17的廢氣流動(dòng)并因此確保了全部廢氣流動(dòng)流過(guò)催化器模塊11的催化器本體。在圖6中能看到的密封元件16定位在U形地成型的型材載體18上，該型材載體在圖6中定位在支承格柵13的直接彼此平行延伸的支承桿15b之間。
[0017]如能夠從圖6獲悉的那樣，催化器模塊11的殼體12在它們的被流過(guò)的第一端部上具有彎曲或卷邊的支承腳19，這些支承腳支撐在密封元件16上或站立在該密封元件上。如果罐的壁厚在端部上足夠大，那么可以省去卷起部。為此，壁厚必須處于2mm和20mm之間。在支承桿15a、15b與催化器模塊11的被流過(guò)的第一端部之間，在圖6中構(gòu)造有間隙20，但是該間隙優(yōu)選在催化器模塊11夾緊在支承格柵13與托架14之間后消失。
[0018]如能夠從圖6獲悉的那樣，支承格柵13的個(gè)別的支承桿15a、15b與每個(gè)催化器模塊11共同作用。在限定在直接相鄰的支承桿15a或15b之間的自由空間——在所述自由空間內(nèi)定位了密封元件16—一中，催化器模塊11以它們的支承腳19嵌入。利用這種方式和方法，彼此平行延伸的支承桿15a、15b提供了對(duì)催化器模塊11的尺寸公差的個(gè)別的公差補(bǔ)償，從而使得相鄰的催化器模塊11的個(gè)別的公差不相加。由此可以將根據(jù)本發(fā)明的催化器單元10特別有利地集成到廢氣催化器的殼體結(jié)構(gòu)中。
[0019]如已經(jīng)實(shí)施的那樣，催化器模塊11夾緊在支承格柵13與托架14之間。托架14具有多個(gè)彼此平行延伸的托架撐桿21。托架撐桿21中的每個(gè)以第一端部22作用在廢氣催化器的殼體結(jié)構(gòu)27a上，在相對(duì)置的第二端部23上，垂直于托架撐桿延伸的壓緊機(jī)構(gòu)撐桿24與托架撐桿21共同作用。
[0020]為了將催化器模塊11夾緊在支承格柵13與托架14之間能夠通過(guò)壓緊機(jī)構(gòu)撐桿24而將夾緊力施加到托架撐桿21上。通過(guò)該夾緊力將托架撐桿23壓向催化器模塊11的殼體12進(jìn)而最終將催化器模塊11壓向支承格柵13，由此使催化器模塊11夾緊在支承格柵13與托架14之間。
[0021]托架撐桿21沿著催化器模塊11的兩個(gè)直接并排定位的行或列延伸，這些托架撐桿支撐在這些直接相鄰的行或列的催化器模塊11上。僅僅外部的托架撐桿21僅支撐在一個(gè)唯一的行或列的催化器模塊11上。
[0022]通過(guò)壓緊機(jī)構(gòu)撐桿24施加到托架14的托架撐桿21上的夾緊力在所示的實(shí)施例中通過(guò)兩個(gè)下壓件26來(lái)提供，這些下壓件作用在壓緊機(jī)構(gòu)撐桿24的相對(duì)置的端部上。相應(yīng)的下壓件26以第一端部作用在壓緊機(jī)構(gòu)撐桿24上并以第二端部作用在催化器殼體的殼體結(jié)構(gòu)27b上，其中，通過(guò)與下壓件26共同作用的螺母28可以調(diào)整殼體結(jié)構(gòu)27b與壓緊機(jī)構(gòu)撐桿24之間的間距進(jìn)而可以調(diào)整夾緊力。
[0023]托架撐桿21在它們的第二端部23上通過(guò)沿托架撐桿21的軸向方向延伸的連接器件25以如下方式與壓緊機(jī)構(gòu)撐桿24連接:由于所述連接，托架撐桿21以它們的第一端部22壓向殼體結(jié)構(gòu)27a的結(jié)構(gòu)元件29。如最佳地能夠在圖5中獲悉的那樣，連接器件25不僅延伸穿過(guò)相應(yīng)的托架撐桿21的第二端部23上的凸緣區(qū)段30，而且延伸穿過(guò)關(guān)于托架撐桿21共同的壓緊機(jī)構(gòu)撐桿24，即沿托架撐桿21的軸向方向或縱向方向。通過(guò)優(yōu)選通過(guò)連接螺栓來(lái)實(shí)現(xiàn)的連接，將沿托架撐桿21的軸向方向或縱向方向起作用的力施加到托架撐桿21上，由此所述托架撐桿21以它們的第一端部22壓向殼體結(jié)構(gòu)27a的結(jié)構(gòu)元件29的傾斜輪廓31。在此情況下，于是所述托架撐桿21在它們的第一端部22的區(qū)域內(nèi)施加另一夾緊力到催化器模塊11上。
[0024]為了將催化器模塊11夾緊在支承格柵13與托架14之間所需的夾緊力因此一方面通過(guò)壓緊機(jī)構(gòu)撐桿24和托架撐桿21的第二端部23而施加到催化器模塊11的殼體12上，并且另一方面通過(guò)連接器件25和殼體結(jié)構(gòu)27a的結(jié)構(gòu)元件29與托架撐桿21的相互作用通過(guò)托架撐桿21的第一端部22而施加到催化器模塊11的殼體12上。
[0025]按照本發(fā)明的一種有利的改進(jìn)方案規(guī)定:托架14彈性地支撐在殼體結(jié)構(gòu)27b上，SP通過(guò)彈簧元件32來(lái)支撐，這些彈簧元件在下壓件26的區(qū)域中支撐在壓緊機(jī)構(gòu)撐桿24與殼體結(jié)構(gòu)27b之間。
[0026]同樣地，催化器單元10可以通過(guò)未示出的彈簧元件來(lái)彈性地支撐，該未示出的彈簧元件作用在支承格柵13與廢氣催化器的催化器殼體的殼體結(jié)構(gòu)27c之間。
[0027]此外可以設(shè)置未示出的彈簧元件，該彈簧元件使托架撐桿21相對(duì)于催化器模塊11的殼體12和/或壓緊機(jī)構(gòu)撐桿24和/或殼體結(jié)構(gòu)29彈性支撐。
[0028]通過(guò)這樣的彈簧元件可以在催化器單元10的幾何形狀方面補(bǔ)償由于溫度周期造成的改變。附加地可以彈性地、尤其通過(guò)使用彈簧鋼設(shè)計(jì)所述托架。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的催化器單元10因此包括多個(gè)催化器模塊11，這些催化器模塊陣列式地布置在直接并排定位的列和行中。這些催化器模塊11以它們的在橫截面方面為矩形的殼體12通過(guò)第一端部支撐在靜態(tài)的支承格柵13上。在催化器模塊11的相對(duì)置的側(cè)上布置托架14，該托架包括多個(gè)能運(yùn)動(dòng)的托架撐桿21和壓緊機(jī)構(gòu)撐桿24。這些催化器模塊11夾緊在靜態(tài)的支承格柵13與能運(yùn)動(dòng)的托架14之間。
[0030]每個(gè)托架撐桿21以第一端部22作用在廢氣催化器的殼體的殼體結(jié)構(gòu)27a上，共同的壓緊機(jī)構(gòu)撐桿24作用在托架撐桿21的相對(duì)置的第二端部23上，以便最終將所述催化器模塊11夾緊在支承格柵13與托架14之間。在此，第一夾緊力可以通過(guò)下壓件26施加到壓緊機(jī)構(gòu)撐桿24上并通過(guò)壓緊機(jī)構(gòu)撐桿24施加到托架撐桿21的第二端部23上。第二夾緊力通過(guò)連接器件25和殼體結(jié)構(gòu)27a的結(jié)構(gòu)元件29的傾斜輪廓31的相互作用來(lái)施加在托架撐桿21的第一端部22上。
[0031]殼體結(jié)構(gòu)27a的結(jié)構(gòu)元件29的輪廓31以如下方式傾斜，S卩，托架撐桿21的第一端部22越強(qiáng)地壓向所述催化器模塊11的殼體12，則托架撐桿21的第一端部22沿它們的軸向方向或縱向方向由于連接器件25的拉動(dòng)而越強(qiáng)地壓向殼體結(jié)構(gòu)27a或殼體結(jié)構(gòu)27a的結(jié)構(gòu)元件29，即壓向結(jié)構(gòu)元件29的輪廓31。
[0032]催化器單元10的熱膨脹優(yōu)選通過(guò)彈簧元件來(lái)補(bǔ)償，這些彈簧元件作用在支承格柵13上和/或壓緊機(jī)構(gòu)撐桿24上和/或托架撐桿21上。用于提供熱膨脹補(bǔ)償?shù)囊环N替換方案在于:由彈性材料、尤其由彈簧鋼來(lái)制造托架撐桿21以及優(yōu)選地所述托架14的壓緊機(jī)構(gòu)撐桿
24。由此可以直接由托架14來(lái)防止和補(bǔ)償可能出現(xiàn)的熱膨脹。
[0033]可以在廢氣催化器的一殼體中使用多個(gè)這類(lèi)催化器單元10。
[0034]附圖標(biāo)記列表
10催化器單元
11催化器模塊
12殼體
13支承格柵
14托架 15a支承桿 15b支承桿
16密封元件
17間隙
18型材載體
19支承腳
20間隙
21托架撐桿
22端部
23端部
24壓緊機(jī)構(gòu)撐桿
25連接器件
26下壓件 27a殼體結(jié)構(gòu) 27b殼體結(jié)構(gòu) 27c殼體結(jié)構(gòu)
28螺母
29結(jié)構(gòu)元件
30凸緣區(qū)段
31輪廓
32彈簧元件。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于廢氣催化器的催化器單元(10)、尤其是用于內(nèi)燃機(jī)的SCR廢氣催化器的SCR催化器單元，所述催化器單元具有多個(gè)催化器模塊(11)，其中，每個(gè)催化器模塊(11)都具有被廢氣流過(guò)的陶瓷催化器本體和用于所述陶瓷催化器本體的金屬殼體(12)，其中，相應(yīng)的陶瓷催化器本體容納在相應(yīng)的金屬殼體(12)中并被該金屬殼體分區(qū)段地圍住，其特征在于，所述催化器模塊(11)以被流過(guò)的第一端部定位在支承格柵(13)上，在所述催化器模塊(11)的相對(duì)置的被流過(guò)的第二端部上定位了一托架(14)，其中，所述催化器模塊(11)夾緊在支承格柵(13)與托架(14)之間，所述托架(14)具有多個(gè)彼此平行延伸的托架撐桿(21)，這些托架撐桿在第一端部(22)上作用在廢氣催化器的殼體結(jié)構(gòu)(27a)上并在相對(duì)置的第二端部(23)上與垂直于所述托架撐桿(21)而延伸的壓緊機(jī)構(gòu)撐桿(24)共同作用，其中，所述托架撐桿(21)在它們的第二端部(23)上通過(guò)沿所述托架撐桿(21)的軸向方向延伸的連接器件(25)與所述壓緊機(jī)構(gòu)撐桿(24)以如下方式連接:由于所述連接所述托架撐桿(21)以它們的第一端部(22 )壓向所述殼體結(jié)構(gòu)(27a)的結(jié)構(gòu)元件(29 )。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化器單元，其特征在于，所述托架撐桿(21)以它們的第一端部(22)壓向所述殼體結(jié)構(gòu)(27a)的結(jié)構(gòu)元件(29)的傾斜輪廓(31)，即以如下方式來(lái)進(jìn)行:在此情況下所述托架撐桿(21)在它們的第一端部(22)的區(qū)域中施加夾緊力到所述催化器模塊(11)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的催化器單元，其特征在于，為了將所述催化器模塊(11)夾緊在所述支承格柵(13)與所述托架(14)之間能夠通過(guò)所述壓緊機(jī)構(gòu)撐桿(24)在所述托架撐桿的第二端部(23)的區(qū)域中將力施加到所有的托架撐桿(21)上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的催化器單元，其特征在于，通過(guò)下壓件(26)能夠?qū)A緊力施加到所述壓緊機(jī)構(gòu)撐桿(24)上，所述下壓件一方面作用在所述壓緊機(jī)構(gòu)撐桿(24)上并且另一方面作用在所述廢氣催化器的殼體結(jié)構(gòu)(27)上。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的催化器單元，其特征在于，彈簧元件(32)使所述壓緊機(jī)構(gòu)撐桿(24)彈性支撐在所述廢氣催化器的殼體結(jié)構(gòu)(27)上。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的催化器單元，其特征在于，彈簧元件使所述托架撐桿(21)彈性支撐在所述催化器模塊(11)上和/或所述壓緊機(jī)構(gòu)撐桿(24)上和/或所述結(jié)構(gòu)元件(29)上。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的催化器單元，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)元件(29)彈性地相對(duì)于所述殼體結(jié)構(gòu)(27 )被支承。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的催化器單元，其特征在于，所述托架(21)彈性地、優(yōu)選由彈簧鋼構(gòu)成。9.廢氣催化器，該廢氣催化器具有多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的催化器單元(1)0
【文檔編號(hào)】F01N3/28GK106014559SQ201610189977
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月30日
【發(fā)明人】R.赫爾曼, R.莫恩欣維格, A.德林, M.法貝爾, F.納那, R.洛舍爾
【申請(qǐng)人】曼柴油機(jī)和渦輪機(jī)歐洲股份公司