催化器模块、用于这种催化器模块的接纳单元及用于制造这种催化器模块的方法
【专利摘要】催化器模块(2)被设计用于工业规模的燃烧系统的排放控制系统中。它包括堆栈架(4)，在其中插入多个安装单元，尤其是元件盒(6)。每一安装单元都配备有多个催化器(10)。为了使得简单安装成为可能，同时又可靠地密封，该堆栈架(4)用侧架部件(20、22、24)组装而成，这些侧架部件经由机械连接元件彼此连接并且尤其是通过螺栓彼此连接，而密封元件(30)至少存在于侧架部件(20、24)上，该密封元件在安装期间在连接至少一个侧架部件(20、24)之前插入并在连接元件的帮助下挤压至少一个元件盒(6)。
【专利说明】
催化器模块、用于送种催化器模块的接纳单元及用于制造送 种催化器模块的方法
技术领域
[0001] 本发明设及用于固定式燃烧系统的排放控制系统中的催化器模块、用于运种催化 器模块的安装单元W及用于生产运种催化器模块的方法。
【背景技术】
[0002] 固定式燃烧系统被理解为是用于控系燃料的燃烧的任何系统。例如，它们是燃煤 或燃油(石油)系统或燃气满轮机。固定式燃烧系统还包括如用于大型集装箱船或游船的海 洋应用，诸如柴油发动机之类的燃烧系统。固定式燃烧系统通常在恒定、平稳负荷下连续运 行。
[0003] 固定式燃烧系统通常具有排放控制系统，其配备有催化器模块。此外，该催化器模 块安装在排放控制系统的废气管道中，而在运行期间待纯化的废气流过它们。在运方面，废 气管道通常具有至少几平方米的横截面积，并且通常甚至具有几十平方米的横截面积。废 气管道往往具有矩形横截面，其在每种情况下都拥有几米的边长(例如10米Xio米）。废气 管道的整个横截面积被一个或多个催化器模块覆盖，运些催化器模块排列成彼此相邻，W 便待纯化的所有废气流过运些催化器模块。通常，多个催化器模块(例如二到五个）W行和 列形式彼此相邻地布置在废气管道内的支撑架中。催化器模块本身通常具有矩形横截面， 在每一种情况下其边长都有几米。
[0004] 此外，在废气的流动方向上，催化器模块往往布置在一前一后的多个平面上。在该 流动方向上，由催化器模块建立起来的催化器装置还延伸数米，甚至是几十米，如25米。
[0005] 催化器模块从被插入了多个安装单元的堆找架建立起来，而运些安装单元反过来 配备有多个催化器。此外，废气在流动方向上流过各个催化器。运些催化器例如是平板式催 化器。然而，在目前感兴趣的情况下，它们是所谓的蜂窝状催化器。运些蜂窝状催化器是陶 瓷材料的单片式构件，其在流动方向上通过多个流动通道被渗透。在安装好后的运行状态 下，待纯化的废气流过流动通道。运个单片式结构相对于净化废气具有催化活性。可替代 地，单片式载体上配备有催化涂层或载体材料本身是催化活性的。特别地，运些蜂窝状催化 器是挤条式蜂窝状催化器。催化器通常具有矩形甚至是正方形横截面，其具有约10厘米至 30厘米的边长。
[0006] 在第一变型中，该安装单元是所谓的元件盒，在其中各个催化器排列成彼此相邻 的矩阵形式。同时，通常具有无纺织物形式并且将防止流过邻近催化器之间或催化器与元 件盒之间的边界平面的泄漏的密封元件，最好布置在各个催化器之间。而且通常，在每种情 况下都是矩形，甚至是正方形横截面的二至十个催化器，通常在相应元件盒中被布置在一 上一下或彼此相邻的几层中。
[0007] 元件盒本身也W矩阵形式布置在堆找架内。元件盒的数量取决于催化器模块的大 小。元件盒通常由片形金属部分构成，运些片形金属部分为了加固的目的，而具有在相对侧 折叠大约90度的边缘。因此，在操作中，运些都定向为垂直于待纯化的废气的流动方向，并 且W此形成不期望阻挡流的表面。
[0008] 除了通常布置在堆找架的多个行中的元件盒之外，第二变型的安装单元被构造为 所谓的包装和胆存单元，其在每种情况下还配备有催化器;与元件盒相比，它们更大并且通 常只排列在催化器模块内的一行中。通常，无纺织物的密封和补充元件依次布置在催化器 之间。
[0009] 在该排放控制系统中，催化器模块在堆找架的帮助下彼此紧固。催化器模块通常 例如被催化器的生产商预制为构造单元并且安装它们。在运行期间，催化器模块必须承受 机械W及热负荷。在运种固定式装置中的废气的溫度范围通常是例如从40(TC至50(TC。对 于废气的尽可能的有效净化，应该避免泄漏的流，W便废气全部通过具有催化活性的表面。 对于流压力损失的最小化，还希望利用废气管道的横截面积的最大可能的比例。
[0010] 现有技术的堆找架是焊接式钢型材，在其中插入独立的安装单元，即例如元件盒 亦或包装和胆存单元。为了实现安全的机械紧固，每一个元件盒都焊接到堆找架W及另一 个上。为了能够装备堆找架，后者被超尺寸到一定程度。多余间隙用带形密封元件密封。然 而，运里存在问题：因为不同的热膨胀系数的缘故，运种带形密封元件可能在操作中脱落， 从而导致泄漏流。运个问题也影响插入在各个催化器之间的密封和均衡元件。因此，总体而 言，在常规单元的情况下存在运样的危险:在操作时间的过程中，将导致泄漏流。
[0011] 用专口为此目的制造的、当今昂贵的挤压和焊接设备，将具有包装和胆存单元的、 在其中例如在每种情况下都将每一个催化器模块的=个运种单元串在一起的结构焊接在 一起并焊接到堆找架。为了向其提供催化器，包装和胆存单元最初被插入到该单元的敞开 架，之后运些包装和胆存单元通过挤压一个盖子而面对彼此系紧。接着，将该盖子焊接到包 装和胆存单元的侧面部件。运些包装和胆存单元是随后依次放置在它们被焊接到的堆找架 中。运里也有必要再次密封。因为运种复杂的制造工艺的缘故，需要昂贵的焊接设备并且该 焊接设备通常也要匹配于相应催化器模块的大小。结果，总制造成本相对较高。
【发明内容】
[0012] 从上面出发，本发明的一个目的是启动运种催化器模块的一种简化生产，具体来 说，其同时具有连续的良好流动性和由于较少泄漏而导致的改善的清洁效率。
[0013] 根据本发明，该目的通过用于工业规模的燃烧系统的排放控制系统的催化器模块 来实现。因此，该催化器模块设计和构思用于尤其是生产能源的发电厂的固定式燃烧系统 的那种前述排放控制系统。相对于该基本结构W及该基本构造和运种催化器模块的大小关 系来参考先前版本。
[0014] 催化器模块包括具有基座部件和盖子部件W及两个侧面部件的堆找架。该堆找架 在纵向W及横向方向上延伸，并且在流方向上具有两个相对的端面，运些端面被基座部件、 盖子部件和两个侧面部件环绕。当运些端面安装在排放控制系统的废气管道中时，它们被 支撑在纵向方向和横向方向上，并且定向为垂直于废气流动方向。至少一个(优选多个)安 装单元(其每一个具有外周侧壁，并且每一个都在端面的方向上敞开)被插入在该堆找架 中。运些安装单元中的每一个上都配备有多个催化器，尤其是蜂窝状催化器。
[0015] 该催化器优选是包含其由多个独立的流管道穿透的陶瓷载体材料的单片式蜂窝 状催化器。运里，载体材料任选地涂覆有催化活性层或本身就是催化活性的。催化器通常被 理解为是具有针对废气的所需纯化的催化活性的单元。除了（挤条式)蜂窝状催化器之外， 例如也可W使用平板式催化器。催化器模块中的催化器优选但不一定必须具有彼此相同的 配置。运里，多个催化器部件单元(也就是说，例如，多个单片式蜂窝体)也可W在流动方向 上一前一后地插入。然后，在流方向上排成一行的运些部件单元形成一个催化器。如果需 要，运些部件单元对于它们的催化作用而具有不同配置。它们优选具有相同的配置。
[0016] 堆找架还具有周壁，它由各个侧架部件组成，运些侧架部件通过至少一个(优选多 个)机械连接元件彼此连接并且特别地用螺栓拴住。优选地，运些侧架部件不焊接在一起。 优选地，它们因此只通过机械连接元件(尤其是通过螺栓)相连。此外，在利用螺栓的其安装 过程中，至少一个密封元件被挤压在至少一个侧架部件与邻近安装单元之间，而且是因为 该一个侧架部件的系紧。因此，在制造期间，该至少一个密封元件在邻近侧架部件用螺栓栓 到另外的侧架部件之前，最初放置在边缘上的一个安装单元上。运里，密封元件在机械连接 元件的帮助下被挤压在侧架部件与该至少一个安装单元分之间。同时，挤压力由机械连接 元件施加。通过运些手段将所有安装单元夹紧到堆找架中。
[0017] 运些机械连接元件优选是螺栓连接元件，诸如带有螺母的螺栓，螺纹螺栓等。
[0018] 通过运样一种过程实现特殊优势：该过程通过侧架部件的螺栓连接，该密封元件 被牢固地挤压在至少一个侧架部件与该至少一个安装单元之间，从而因为其弹性性质而被 压缩。结果，即使各构件的热膨胀不同，侧架部件与安装单元之间的距离的变化也被均衡。 例如，如果在安装与操作之间亦或当燃烧系统启动时存在溫度变化，运些手段防止该密封 元件脱落并由此而可靠地避免出现泄漏流。
[0019] "弹性密封元件"首先通常被理解为是任何运样的元件:其即使在几百摄氏度的高 操作溫度时，尤其是例如在加速或减速地运行系统的同时溫度改变的情况下，也展现出弹 性并确保在相应安装单元和相应架部分之间长期的密封作用。运里，"弹性"一般理解为是 指在保留（弹性)恢复力的同时，该密封元件的变形(例如10% W上的厚度变化，例如从10% 至30%)是可能的，其结果是，匹配的元件优选仅仅借助于弹性恢复力保持但不必一定保持 在安装轴的壁与侧架部件之间。原则上，密封元件也可W插入在每一个安装单元与侧架部 件之间。
[0020] 由于螺栓连接结构的缘故，同时也不存在对挤压和焊接工具的需要。因此，通过运 些手段，独立的催化器模块可W适用，而不会有例如关于其大小、对相应应用（即在工厂中 的具体安装情形）的灵活的问题。利用它，总的制造成本保持很低。由于具有侧架部件的螺 栓连接的结构的缘故，在建造工地直接组装也被简化。到现在为止，该催化器模块在生产现 场进行预制并作为预制单元移动到建造工地或使用地点。在运种运输期间，还需要特殊措 施来防止密封元件脱落亦或对通常易碎的各个陶瓷催化器发生其他损害。
[0021] 对于尽可能简单和成本有效地制造该堆找架，侧架部件优选至少部分地由已经被 弯曲的金属板部件形成。为了形成侧架部件，例如，最好由最初的扁平金属板通过弯曲边缘 部形成U形型材，并且通过另外的金属板将该U形型材形成为封闭多边形。通过运些手段，利 用相对少材料就实现了足够高的稳定性。运一点与可W用螺栓拴住的结构的结合，也导致 运样的一个事实:各个侧架部件可W作为独立元件W节省空间的方式运输。在运方面，用细 长扁平元件形成相应侧架部件。
[0022] 便利地，在每一种情况下，该侧架部件都被构造为彼此相连的两个金属板部件的 空屯、型材。例如，运些金属板部件中的至少一个被弯曲并形式U形型材，然后第二金属板部 件放置在其上，就好像它是一个盖子。为了将它们连接起来，运两个金属板部件特别地通过 支架和插槽彼此形锁合互锁，从而被获得高机械稳定性。
[0023] 在一个优选结构中，至少一些并优选地全部侧架部件具有保持支架，而在流动方 向上形锁合保持相应安装单元在运些保持支架之间。通过运些手段，该安装单元被额外机 械地固定在侧架部件内。便利地，擬弃该安装单元到侧架部件的焊接，并且由保持支架形锁 合排他地保持运些单元。因此，安装单元由保持支架固定在流方向上。该保持支架优选排列 在安装单元的、当从流方向上观察时的两侧上。
[0024] 便利地，该侧架部件中的一个被构造为盖子部件，并且其朝外具有至少一个密封 网，该密封网布置在边缘并优选通过弯曲侧架部件而形成。密封网的功能是，在安装状态 下，封闭两个邻近催化器模块之间的分隔面。优选地，该盖子部件作为一个整体WU形方式 弯曲，W便将运种密封网作为盖子部件的纵向边缘的任一侧的折叠而形成。具有底座元件 的邻近催化器模块被容纳在从流方向观察时的运些密封网之间。
[0025] 优选地，该安装单元是如上所述的所谓元件盒。在运方面，参考基本构造W及堆找 架中的运些元件盒的基本结构的介绍性实施方式。将形成nXm矩阵并且彼此相邻的多个元 件盒插入堆找架中的多个行和列中。因此，该元件盒被布置在一上一下的n行和一个接一个 的m列中。每一个元件盒具有空闲内部空间，在其中插入至少一个催化器，但是优选彼此相 邻的多个催化器。在运方面，空闲内部空间被理解为是指该元件盒没有任何附加的内部分 区。因此，元件盒由外周侧壁形成，并且朝向堆找架的相对端面敞开。该壁特别由彼此相连 的一片或多片金属板组成。通常，密封元件被插入在催化器之间。
[0026] 可W在其中看到的进一步的优点是，各个催化器现在仅在堆找架的组装期间暴露 于低挤压力。因此，相比于W前的解决方案，催化器现在仅需要用较小机械刚度来形成。运 一点对催化器尤其是蜂窝状催化器的流动性质具有有利的影响，从而也通过运些手段实现 了改善的清洗效率。
[0027] 密封元件的同时使用还提供了一种手段，该手段将催化器与在加热期间由溫度变 化而引起并且与围绕其的壁接触的力，或与可能在正常运行期间发生并且作用于该催化器 的振动或冲击隔绝。运一点使得可W使用就其结构来说比目前使用的那些催化器更弱的催 化器。同时，诸如减小了的背压等之类的优点与此相关联，因为考虑到该隔绝性质，它们当 然不必具备常规催化器所展示的强度。
[0028] 在适当结构中，元件盒借助于插入式连接件形锁合保持在一起，甚至是不用通过 焊接进一步紧固。因此，该元件盒具有互补型插入式连接元件，其结果是，它们通过简单地 插入或插上而被保持。因此，在催化器模块的大部分或全部免焊接组装由作为可W彼此插 入的构件的元件盒的运种特殊结构来支撑。各个元件盒形锁合被保持在一起，因此仅通过 插入式连接件彼此固定。尤其是在与可螺栓连接堆找架相结合时，所得到的组装很简单。尤 其是，堆找架最初仅仅部分地被组装，尤其是基座部件最初只用一个或两个侧架部件构造， W便形成敞开的L或U形堆找架，然后该堆找架在将被盖子部件封闭之前，被相继地配备有 元件盒。
[0029] 在侧壁上，至少有一个插入式元件和一个插入式开口，用于形成插入式连接件。运 些尤其是作为优选是弯曲的插入式支架和作为插入式插槽来形成。
[0030] 在有利的进一步发展中，元件盒不仅彼此形锁合被保持，而且也保持到堆找架中， 尤其是不用通过焊接进一步紧固。为了运个目的，例如，插入式支架接合在堆找架中的对应 安装件中，其中该对应安装优选地在其侧架部件中具有适当安装件。可替代地或另外地，该 元件盒由在相应侧架部件中的已经提到的弯曲保持支架来保持。
[0031] 总之，由于运一构思使得缘故，实现了 W卡件式或插入式系统的形式在堆找架中 的各个元件盒的免焊接构造，借助于运种构造方法，制造成本作为一个整体保持在较低水 平。
[0032] 运种元件盒(其W卡件式或插入式系统的形式彼此形锁合连接)的基本构思，基本 上也可W独立于具有压入密封元件的堆找架的螺栓连接结构，并且被视为独立的发明构 思。将保留提交分案申请的权利。
[0033] 对于各个催化器的改善的通流，元件盒的侧壁边缘具有弯曲区域，其W W下方式 定向在一端面上、相对流方向的一角度上:该弯曲区域从元件盒的外边界向内朝向催化器 上升。运些弯曲区域优选配置在流入侧上，尤其是在处于彼此相对的两个端面上。通过运些 手段实现流的有利引导，而没有阻塞区域，就如使用已知元件盒(通常90°弯曲部分配置在 端面上）的情况那样。运一点对于形成用于废气的入口侧的端面是特别有利的。对于大体上 无端流的流动，运一点对于形成流出侧的相对端面也是有利的。
[0034] 优选地，竖向部段邻近弯曲区域，并且定向在相对于后者的一角度上。因此，相应 的端边至少在区域中被弯曲至少两次。通过运些手段增加了机械刚度。此外，在一个优选结 构中，在至少部分区域中的竖向部段通过或穿过侧壁。因此，它被特别地支撑在侧壁上，运 一点同样导致改善的刚性。优选地，该竖向部段通过侧壁并穿过后者，尤其是用于形成插入 式支架。因此，插入式支架是弯曲区的延续。
[0035] 相对于安装单元的目的将通过安装单元根据本发明来实现，该安装单元被形成为 具有空闲内部空间的元件盒，该元件盒在其侧壁形成至少一个插入式元件(尤其是插入式 支架）W及一个插入式开口（尤其是插入式插槽），从而邻近元件盒W插入式系统的形式由 插入式支架和插入式插槽保持在一起。
[0036] 此外，本发明相对于该方法的目的通过生产催化器模块的方法来实现，在其中，在 一方面，安装单元(尤其是元件盒)配备有独立的催化器(尤其是蜂窝状催化器）。最初，仅部 分地组装堆找架，各个安装单元相继地被插入已经仅部分地组装的堆找架中。运里，"部分 组装"被理解为是指堆找架首先在至少一侧上是敞开的，其结果是安装单元可W经由运个 敞开侧被插入。
[0037] 然后，尤其是将垫形密封件(特别是无纺垫)放置在安装单元的最后一层上。随后， 在密封元件压缩的情况下封闭堆找架。运里，密封元件被挤压在堆找架的侧架部件与至少 安装单元之间。通常优选地，密封元件W其整个表面靠在安装单元上。
[0038] 密封元件实质上是平坦的、平板形的或带形的和整体的矩形，其就区域来说被配 置有优选为矩形的基本区域，并在安装单元与相应侧架部件之间被引入。
[0039] 作为运里所描述的元件盒的替代，该安装单元还可W包括不同地被配置的安装单 元。此处所描述的元件盒的使用并非绝对必要的。
[0040] 优选地，堆找架最初建立成L形的，然后在W密封元件的压缩来封闭堆找架之前， 将密封元件WL形的方式放置在安装单元的外层上。
【附图说明】
[0041] 在下面借助于附图更详细地解释了本发明的一个示例，在附图中：
[0042] 图1示出了部分地装备的催化器模块的透视表示；
[0043] 图2示出了组装后的堆找架的透视表示；
[0044] 图3W分解表示示出了堆找架的第一侧架部件；
[0045] 图4也W分解表示示出了第二侧架部件；
[0046] 图5示出了图1中W矩形标记的部分区域的放大表示；
[0047] 图6示出了元件盒的透视图；
[0048] 图7示出了图6的元件盒的端面视图；
[0049] 图8示出了沿图7中的截面A-A通过图6中的元件盒的截面视图；
[0050] 图9示出了在图8用圆标记的角区域的放大表示；W及
[0051] 图10示出了多个元件盒的透视表示来图示用插入式系统的形式组装元件盒。
【具体实施方式】
[0052] 在运些图中，相同的构件已经配备了相同的附图标记。
[0053] 图1中所示的催化器模块2包括外周堆找架4,在其内部空间中插入了多个准确匹 配的元件盒6。元件盒6形成晶格结构或矩阵结构。每一个元件盒6具有一个腔室，其是由相 应元件盒6的空闲内部空间8形成。在堆找架4内，通常布置几行W及几列元件盒6。在该示例 中，元件盒6形成12 X 5矩阵。
[0054] 在每一个元件盒6中，有多个催化器10，其优选构造为单片式蜂窝状催化器并完全 充满内部空间8。在图1中，仅一个元件盒6被催化器10占据。作为替代，每一个单元盒6只使 用一个催化器10。
[0055] 催化器模块2的整个在纵向方向12 W及在横向方向14上延伸，并且具有在流方向 18上彼此距离催化器10的长度的两个相对敞开端面16。端面16形成用于待清洁的废气的流 入或入口侧W及出口侧，该废气在流方向18上流过所安装的催化器模块2。
[0056] 各个催化器10优选是挤条式矩形蜂窝状催化器，该催化器具有多个在流方向18上 延伸的流管道。催化器10优选具有矩形尤其是正方形横截面的流入表面，其具有10厘米至 30厘米的边长。在该示例中，在一个元件盒6中W2X2矩阵布置四个催化器10。因此，元件盒 6也形成为正方形。与所示的方形基座不同，它们也可W用矩形基座构造。通常，元件盒的边 长范围可W从0.4米至1米。催化器10在流方向18上的长度范围通常从几十厘米(例如从15 厘米)到60厘米。催化器模块在流方向18上的宽度至少近似地对应于催化器10的长度。
[0057] 催化器模块2在长度方向12上并且同样也在横向方向14上的总长度通常处于几米 的区域中。多个催化器模块2通常在支撑架的辅助下处于在废气管道的行和列中。运种类型 的催化器模块2的层在纵向方向12上和横向方向14上延伸，例如在每一种情况下延伸超过 10米到20米。通常，包括多个催化器模块2的多个运种层然后顺着流方向18。
[0058] 堆找架4总有包括四个侧架部件（即两个侧面部件20、基座部件22W及盖子部件 24)的外周壁(参照图2)。四个侧架部件20、22、24借助于螺栓连接(例如在螺栓26和任选地 在螺栓螺母的帮助下)彼此连接。例如，螺栓螺母固定(例如焊接)到侧架部件20,然后将螺 栓26梓入螺母。作为替代，也可W提供将在其上放置螺母的固定式螺栓。擬弃了运些部件之 间的焊接连接。为了增加刚性，堆找架4具有附加压杆28,其也在边缘上通过螺栓26紧固到 侧面部件20或在基座部件22,并且在那里，优选地，在每种情况下都紧固到边缘部分29。近 似地布置成V的形式的两个压杆28用螺栓连接到各端面16。
[0059] 在图2中，密封元件30也示出在右侧面部件20，在该示例中，该密封元件30例如用 作为垫型无纺材料形的玻璃纤维形成。在最终的装好状态下，如图1所示，该密封元件30(除 了催化器10缺失、完全放置之外)被挤压在元件盒6的外层与右侧面部件20W及盖子部件24 之间。在运方面，部分密封元件优选朝向侧面部件20插入一次，并且朝向盖子部件24插入一 次。运两部分密封元件互相配合W形成密封元件30。密封元件30也因此而带有盖子部件24， 并且也在运个纵向侧上被挤压在元件盒6的外层和盖子部件24之间。具体地，密封元件30是 具有例如几厘米宽度的两维带形元件。其宽度也可W至少近似地对应于元件盒6在流方向 18上的长度。其厚度例如处于一或几厘米的范围。密封元件同样可W被插入邻近元件盒6之 间。
[0060] 在该示例中，侧面部件20W及基座部件22被构造为由，彼此连接的金属板部件组 成的中空型材，如特别在图3和4中所示。金属板部件可W彼此焊接。两个侧面部件40和基座 部件42都具有U形部分(优选是金属板部件32a)和平坦部分(优选是金属板部件32b)，其例 如通过焊接彼此连接。在两侧上，该中空型材由盖子34或端盖封闭。在每一种情况下，将钩 子(特别是环36固定到侧面部件20的盖子34。环36例如用于例如在起重机的帮助，来提升或 处理整个催化器模块2。此外，至少一个条带38被固定，尤其是沿特别地作为多角形管的U形 金属板部件32a焊接。运样就保持了此处未示出的密封元件，并且该密封元件在已安装状态 下将该堆找架4密封到排放控制系统的废气管道中的支撑架。
[0061] U形金属板部件32a的两侧在两端都是齿形的，并且形成突出的保持支架40。保持 支架40布置在指定的网格尺寸中，该尺寸尤其对应于元件盒6在长度方向12上的宽度或其 多倍。如特别从图1显而易见，保持支架40布置成使它们覆盖两个邻近元件盒6之间的接合 处。在流方向18上，保持支架40实际上彼此相对并隔开元件盒6的长度，W便在流方向18上， 后者保持在分配给彼此的两个保持支架40之间。
[0062] 对应于保持支架40,同样在平坦金属板部件32b上的相同网格尺寸中，例如通过激 光切割引入该保持支架40经过的插槽42。因此，运两个金属板部件32a、32b可W说是彼此互 锁的，并且另外优选焊接到彼此。此外，诸如支架之类的保持元件44可W布置为彼此紧固 (通过螺栓)各个侧架部件20^24(为此目的而比较图1、图2)。可替代地或另外地，例如将 螺母固定在侧架部件20上，尤其是在侧盖34上。该盖子部件24靠在侧架部件40上。
[0063] 平坦金属板部件32b由一条边条，在每一种情况下，在两侧上突出U形金属板部件 32a在流方向18上的两侧之上。例如，压杆28固定到该边条。
[0064] 与侧面部件20和基座部件22相反，盖子部件24被构成为简单的U形弯曲金属板，其 中该突出侧朝向外侧定向，即，避开元件盒6。运些突出侧形成密封网46。当多个催化器模块 2在横向方向14串在一起时，该一个催化器模块2的盖子部件24容纳邻近催化器模块2在两 个密封网46之间的基座部件22,从而密封该两个催化器模块2之间的分隔面。
[0065] 堆找架4作为整体由钢构件尤其是二维金属板部件形成，各个构件具有例如3毫米 至10毫米的壁厚度。元件盒6的侧壁50也由例如具有在3毫米与10毫米之间的壁厚的钢板形 成。
[0066] 各元件盒6的构造尤其根据图6至low及除此而外也根据图5而变得显而易见。元 件盒6具有外周侧壁，其由侧壁50形成并形成空闲内部空间8的边界。其他分隔物或压杆等 不布置在运个空闲内部空间8内。如特别在图6和8中所示，各个催化器10在运个空闲内部空 间8彼此相邻。密封条52被插入彼此相邻的催化器10之间。因此，它们在运个示例中水平W 及竖直地延伸，并且整体上大致为十字形。它们与密封元件30-样，例如是无纺材料的垫。 它们的功能是机械地保护各个催化器10并密封催化器10之间的间隙，并在必要时，密封催 化器10和侧壁50之间的间隙。密封条52W及优选密封元件30特别地由特殊无纺材料组成， 运种材料具有与元件盒6的材料(金属板）的热膨胀系数媳美的热膨胀系数。它由具有期望 的热膨胀系数的材料已经被引入到的无纺材料组成。运种材料例如是所谓的赔石。因此，当 有溫度变化时，例如当排放控制系统启动时，密封元件30在整个溫度范围之上施加压缩力， 从而使它们不会掉出元件盒6。
[0067] 在该示例中，插入式支架54W及插入式插槽56在每一个侧壁50上形成，如从图5~ 10中可W看出那样。插入式支架54通过弯曲侧壁50的部分区域而形成。插入式插槽56例如 用激光切出。在运个示例中，当在流方向18上观察时，插入式支架54W及插入式插槽56被形 成在相应侧壁50的相对侧边上。在运个示例中，准确地说，在每一侧边上只形成一个插入式 支架54和一个插入插槽56。在运个示例中，在相互邻近的侧壁50中，插入式支架54或者插入 式插槽56在角部邻近。换句话说，运意味着，当在流方向18上观察时，在每一种情况下，在相 对侧壁50上的插入式支架54 W及插入式插槽56是彼此对角地相对，例如如8中所示。通过运 些手段，限定了元件盒6的准上侧和准下侧W及左侧和右侧。
[0068] 相互邻近的元件盒6通过被串在一起或被放置在彼此的顶上来W容易组装的方式 被简单地插入到堆找架4中。结果，该插入式支架54接合在插入式插槽56中，从而使元件盒6 彼此形锁合地相连，形锁合连接件在流方向18上起作用。因此，各个元件盒6形成一个插入 式系统，并且可W简单地插入到彼此。元件盒6由运些插入式连接件被牢固机械地固定到彼 此，并且不W任何其他方式尤其是不通过焊接固定。
[0069] 在侧壁50的、当在流方向18观察时是对立的端面上，运些端面具有弯曲区域58。运 用于加固整个元件盒6。弯曲区域58延伸在相应侧壁50的整个侧面长度上。如可W特别从图 9亦或图5推断出来的那样，该弯曲区域58形成为定向在相对于流方向18的一个角度上的斜 面。该弯曲区域58例如在沪的角度处从外部向空闲内部空间8上升。
[0070] 另外，形成插入式支架54并穿过侧壁50的竖向部段也连接到弯曲区域58。运种情 形尤其也可W在图5中看到。
[0071 ]催化器模块2优选W下列方式组装：
[0072]首先，配备侧架部件20、22、24，并且如果有必要，将其组装形成空屯、型材。接着，先 只将左侧面部件20W及基座部件22用螺栓连接在一起W形成一个L形部分架。可替代地，也 可W配备一个U形部分架。将事先装备有催化器10的元件盒6相继插入该L架。它们优选排他 地由保持支架40保持到堆找架4,并且优选排他地由该插入式连接件彼此保持。元件盒6装 入后，最初右侧面部件20被紧固到L架，并且在运样做时，密封元件30被挤压在元件盒6的最 外层与右侧面部件20之间。该密封元件(尤其是部分密封元件)在侧面部件20将通过螺栓连 接件被附连之前，先机械地(此处尤其通过胶合）固定到侧面部件20。然后，用W同样的方 式，在密封元件30压缩的情况下附连盖子部件24。因此，该密封元件30通过螺栓连接件挤压 元件盒6的顶层。最后，在末端安装压杆28。因此，借助于该制造过程，各个元件盒6被安全可 靠地夹紧在侧架部件20、22、24之间。由于密封元件30在安装期间被夹紧，因此其在其整个 表面之上被弹性压缩并且被可靠地夹紧。
[0073] 作为运里所述的构造和组装该催化器模块的特殊方法的结果，尤其得到了 W下优 占 . y ?、、?
[0074] -不需要复杂挤压装置或焊接设备来用元件盒6填充堆找架4。通过插入密封元件 30使得无泄漏密封和安装成为可能。
[0075] -容易由弯曲成U形形式的盖子部件24实现横向方向14上的水平密封。
[0076] -由于省略元件盒6彼此间W及元件盒6与堆找架4之间的焊接连接，在组装期间节 省了可观的时间。尤其是由于不需要焊接或挤压设备，所W运也导致了成本明显降低。
[0077] -此外，由于运里描述的、利用螺栓连接件的侧架部件20、22、24的模块化构思，也 可W W独立部件方式运送该催化器模块2。通过运些手段可W减小要运输货物的体积。由于 独立构件可W安全地包装，所W通过运些手段使得安全运输成为可能。
[0078] -特别是还结合密封元件30地使用元件盒6,同时还提供了一种手段，该手段将催 化器10与在加热期间由溫度变化而引起并且与催化器模块2的其他部分接触的力，或与可 能在正常运行期间发生并且作用于该催化器10的振动或冲击隔绝。催化器模块2使得可W 使用就其结构来说比目前使用的那些催化器更弱的催化器10。同时，诸如减小了的背压等 之类的优点与此相关联，因为考虑到该隔绝性质，该催化器当然不必具备常规催化器所展 示的强度。
[0079] -最后，还有改善了的流引导，尤其是因为倾斜的弯曲区域58。
[0080] 附图标记表
[0081] 2催化器模块
[0082] 4堆找架
[0083] 6元件盒
[0084] 8空闲内部空间 [00化]10催化器
[0086] 12纵向方向
[0087] 14横向方向
[008引 16端面
[0089] 18流方向
[0090] 20侧面部件
[0091] 22底座部件
[0092] 24盖子部件
[0093] 26螺栓连接件
[0094] 28 压杆
[00巧]29边缘部分
[0096] 30密封件
[0097] 32a U形金属板部件
[0098] 32b平坦金属板部件
[0099] 34 盖子
[0100] 36 环
[0101] 38 带
[0102] 40保持支架
[0103] 42 插槽
[0104] 44保持元件
[0105] 46密封网
[0106] 50 侧壁
[0107] 52密封条
[010引 54插入式支架
[0109] 56插入式插槽
[0110] 58弯曲区域
【主权项】
1. 一种用于工业规模的燃烧系统的排放控制系统的催化器模块(2)，包括： 堆栈架（4)，其在纵向方向（12)上以及在横向方向（14)上延伸，并且具有在流动方向 (18)上彼此相对的两个端表面(16); 多个安装单元(6)，其具有形成外周侧壁的侧壁(50)，并被插入堆栈架(4)，每一个安装 单元(6)能够装备有多个催化器（10)，所述堆栈架(4)包括外周壁，所述外周壁由侧架部件 (20、22、24)组装而成，而侧架部件经由至少一个机械连接元件(26)彼此连接，尤其是用螺 栓连接；以及 -密封元件（30)，其在所述至少一个机械连接元件(26)的帮助下挤压在至少一个侧架 部件(20、24)与至少一个安装单元(6)之间。2. 根据权利要求1所述的催化器模块(2)，其中，所述侧架部件（20、22、24)具有弯曲金 属板部件(32a、32b)。3. 根据权利要求1或2所述的催化器模块(2)，其中，在每种情况下，所述侧架部件（20、 22、24)构造成相互连接的两个金属板部件(32a、32b)的空心型材。4. 根据前述权利要求中的任意一项所述的催化器模块（2)，其中，至少一些侧架部件 (20、22、24)具有保持支架(40)，在这些保持支架(40)之间保持安装单元(6)。5. 根据前述权利要求中的任意一项所述的催化器模块(2)，其中，一个侧架部件构造为 盖子部件(24)，并且在外部具有至少一个密封网（46)，其布置在边缘上并且尤其是通过弯 曲形成，其中所述密封网（46)构造用于封闭在已安装状态下的两个邻近催化器模块(2)之 间的分隔面。6. 根据前述权利要求中的任意一项所述的催化器模块(2)，其中，所述安装单元构造为 元件盒(6)，所述元件盒(6)形成nXm矩阵且彼此相邻，并且插入堆栈架(4)，其中每一个元 件盒(6)形成一个空闲内部空间的边界，所述空闲内部空间配备有彼此相邻的多个催化器 (10) 〇7. 根据权利要求6所述的催化器模块(2)，其中，所述元件盒(6)通过插入式连接件形锁 合地保持在一起，尤其是不用通过焊接来紧固。8. 根据权利要求7所述的催化器模块(2)，其中，至少一个插入式元件（54)以及一个插 入式开口（56)形成在侧壁(50)上。9. 根据权利要求6至8中的任意一项所述的催化器模块(2)，其中，一个插入式元件(54) 以及一个插入式开口（56)沿端面(16)的方向在边缘处形成在每一个侧壁(50)中。10. 根据权利要求6至9中的任意一项所述的催化器模块(2)，其中，那些元件盒(6)与堆 栈架(4)接触并且形锁合地保持在后者上，尤其是不用通过焊接来紧固。11. 根据权利要求6至10中的任意一项所述的催化器模块(2)，其中，所述侧壁(50)由金 属板(32a、32b)组成，这些金属板(32a、32b)在所述两个端面（16)中的至少一个的边缘处具 有弯曲区域，所述弯曲区域定向在相对于流方向（18)的一角度上。12. 根据权利要求11和8所述的催化器模块(2)，其中，所述弯曲区域(58)邻近斜竖向部 段，所述斜竖向部段通过侧壁(50)并突出超过后者，尤其是用于形成插入式元件(54)。13. -种用于根据前述权利要求中的任意一项所述的催化器模块(2)的安装单元，其构 造为元件盒(6)，所述元件盒(6)具有空闲内部空间（8)，用于容纳至少一个催化器（10);并 且所述元件盒还具有侧壁（50)，在其上形成至少一个插入式元件（54)以及一插入式开口 (56)，以便通过所述插入式元件(54)和插入式开口（ 56)形锁合地彼此保持相互邻近的元件 盒(6)〇14. 一种生产根据权利要求1至12中的任意一项所述的催化器模块(2)的方法，其中： -为安装单元配备所述至少一个催化器(10); -首先仅部分地组装堆栈架(4); -将安装单元(6)插入已经仅部分地组装好的堆栈架(4); -放入密封元件(30);并且 -在堆栈架(4)的侧架部件与至少一个安装单元之间的密封元件(30)压缩的情况下，在 机械连接元件(26)的帮助下，封闭堆栈架(4)。15. 根据权利要求14所述的方法，其中，所述堆栈架(4)初始被构造为L形，并随后在借 助密封元件(30)压缩的情况下封闭堆栈架(4)之前将密封元件放成L形。
【文档编号】F01N13/18GK106030067SQ201580010635
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年2月26日
【发明人】R·克洛德雷恩, U·克隆普
【申请人】庄信万丰催化剂(德国)有限公司