DE102007029667A1 - Catalyst support body for use as particle filters, super catalyst and coating catalyst for use in motor vehicle technology, comprises cylindrical jacket pipe, two spirally formed closing units and cylindrical foam body - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Katalysatorträgerkörper, die Schaumkörper aus einer gefalteten und gewickelten Schaumplatte aus Metall in einem zylindrischen Mantelrohr umfassen, wobei durch das Falten und Wickeln zwei getrennte Halbräume entstanden sind, die stirnseitig mit Hilfe von spiralförmigen Verschlußstücken wechselseitig verschlossen sind. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung Katalysatorträgerkörper, die eine Schaumplatte aus einem Metall in einem Mantelrohr mit etwa rechteckigem Querschnitt umfassen, wobei die Schaumplatte in Faltblattstruktur vorliegt und die Schaumplatte senkrecht zur Strömungsrichtung in dem Mantelrohr angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Katalysatorträgerkörpern.The present invention relates to catalyst carrier bodies, the foam bodies from a folded and wound foam sheet comprising metal in a cylindrical casing pipe, through the folding and winding created two separate half-spaces are the front side by means of helical shutters are mutually closed. Furthermore, the present invention relates Invention catalyst carrier body comprising a foam plate a metal in a tubular casing with an approximately rectangular cross-section wherein the foam sheet is in a sheet structure and the foam plate perpendicular to the flow direction in the Jacket tube is arranged. Furthermore, the invention relates to a method for the preparation of catalyst carrier bodies.
Katalysatoren werden derzeit für die Reinigung von Abgasen aus Diesel- oder Ottomotoren in der Fahrzeugtechnologie verwendet. Die Katalysatoren werden entweder als Vollkatalysatoren oder als Beschichtungskatalysatoren eingesetzt. Die Vollkatalysatoren bestehen zu 100 aus katalytisch aktivem Material, wohingegen Beschichtungskatalysatoren aus einem metallischen oder keramischen Träger mit einer Oberflächenbeschichtung bestehen. Typischerweise bestehen die bislang eingesetzten Katalysatorträgerkörper aus keramischen oder metallischen Materialien, die sich in einem Mantelrohr oder dem so genannten Canning befinden. Im Falle der Beschichtungskatalysatoren werden die Katalysatorträgerkörper mit hochoberflächigen porösen katalytisch aktiven Metalloxiden beschichtet, die mittels eines so genannten "washcoat", d. h. mittels einer Aufschlemmung oder Dispersion der Metalloxide, zumeist in Pulverform in einer Flüssigkeit, auf den Katalysatorträgerkörper aufgebracht werden. Die katalytisch aktive Schicht enthält je nach Anwendungsgebiet oft ein oder mehrere katalytisch aktive Metalle, wie beispielsweise Platin, Palladium, Rhodium, Nickel, Vanadium, Wolfram, usw.catalysts are currently being used for the purification of exhaust gases from diesel or gasoline engines used in vehicle technology. The catalysts are either as full catalysts or as coating catalysts used. The full catalysts consist of 100 catalytic active material, whereas coating catalysts consist of a metallic or ceramic carrier with a surface coating consist. Typically, the catalyst support bodies used hitherto exist made of ceramic or metallic materials that are in one Jacket tube or the so-called Canning are located. In case of Coating catalysts become the catalyst carrier bodies with high-surface area porous catalytically active Coated metal oxides, which by means of a so-called "washcoat", d. H. by means of a slurry or dispersion of the metal oxides, mostly in powder form in a liquid, on the catalyst carrier body be applied. The catalytically active layer contains depending on the application often one or more catalytically active Metals, such as platinum, palladium, rhodium, nickel, Vanadium, tungsten, etc.
Die vorliegende Erfindung findet Verwendung für Katalysatoren in der Kraftfahrzeugtechnologie. Unter Katalysatoren werden vorliegend sowohl so genannte Dieseloxidationskatalysatoren (DOC), Harnstoff-Hydrolyse-Katalysatoren, SCR-Katalysatoren (Selektive Katalytische Reduktion), Drei-Wege-Katalysatoren oder Dieselpartikelfilter, die Rußpartikel katalytisch oxidieren, verstanden. Beim Kontaktieren des aus dem Motor emittierten Abgases mit dem katalytisch aktiven Material erfolgt die Umsetzung von unerwünschten Bestandteilen des Abgases. Dabei handelt es sich u. a. um Kohlenmonoxid, nicht umgesetzte Kohlenwasserstoffe, Stickoxide (NOx) oder Rußpartikel.The present invention finds use for catalysts in automotive technology. Catalysts in the present case are understood as meaning both so-called diesel oxidation catalysts (DOC), urea hydrolysis catalysts, SCR catalysts (selective catalytic reduction), three-way catalysts or diesel particle filters which catalytically oxidize soot particles. When contacting the exhaust gas emitted from the engine with the catalytically active material, the reaction of unwanted constituents of the exhaust gas takes place. These include carbon monoxide, unreacted hydrocarbons, nitrogen oxides (NO x ) or soot particles.
Katalysatorträgerkörper werden unterschieden in Wandstromfilter und Durchflußfilter. Bei einem Wandstromfilter wird das zu reinigende Abgas durch eine poröse Wand hindurch geleitet, während bei einem so genannten Durchflußfilter das zu reinigende Abgas an der inneren Oberfläche eines Katalysatorträgerkörpers entlang fließt.Catalyst support body are distinguished in wall-flow filter and flow filter. In a wall-mounted flow filter, the exhaust gas to be cleaned by a porous wall passed through while at a so-called flow filter to be cleaned exhaust gas the inner surface of a catalyst carrier body flows along.
Bei einem Wandstromfilter, auch "geschlossenes System" genannt, wird das Schadstoffe enthaltende Abgas bei der Durchdringung einer porösen Filterwand gefiltert. Handelt es sich bei den Schadstoffen um Rußpartikel, adsorbieren diese an der Oberfläche der Filterwand oder verbleiben mittels Tiefenfiltration im Inneren der Filterwand. Für beide Fälle gilt, daß die Partikel nicht durch einen Siebeffekt aufgenommen werden. Somit müssen die Poren des Filters, durch die das zu reinigende Abgas strömt, nicht kleiner sein als die Rußpartikel. Nichtsdestotrotz ist der Strömungswiderstand bei Wandstromfiltern sehr hoch. Die Differenz der Drücke vor und hinter einem Wandstromfilter ist daher sehr hoch. Anders ausgedrückt könnte man sagen, daß der der Druckabfall groß ist.at a wall-flow filter, also called "closed system", is the pollutant-containing exhaust gas in the penetration of a porous filter wall filtered. If the pollutants are soot particles, adsorb these on the surface of the filter wall or remain in the filter wall by means of depth filtration. For both cases, the particles do not pass through be recorded a screening effect. Thus, the pores of the Filters, through which flows the exhaust gas to be cleaned, not be smaller than the soot particles. Nonetheless the flow resistance in Wandstromfiltern very high. The difference in pressures in front of and behind a wall-flow filter is therefore very high. In other words, could it is said that the pressure drop is great.
Durchflussfilter bestehen hingegen typischerweise aus dünnen Stahlfolien mit einer gezielten Strömungsleittechnik. Dabei gleitet das zu reinigende Abgas entlang der Oberfläche des Filters. Da der zu reinigende Abgasstrom in dem Durchflußfilter keine feinporöse Wand durchdringen muß, ist der Druckabfall des Abgasstroms beim Passieren des Katalysators geringer als bei dem Wandstromfilter.Flow filter On the other hand, they typically consist of thin steel sheets with a targeted flow control technology. It slides the exhaust gas to be cleaned along the surface of the filter. Since the exhaust gas flow to be cleaned in the flow filter no must penetrate fine porous wall, is the pressure drop the exhaust stream when passing through the catalyst is less than the wall-flow filter.
Es besteht ein grundsätzliches Interesse, die Vorteile von Durchflußfiltern, nämlich einen geringeren Strömungswiderstand und damit einhergehend einen geringeren Druckabfall, mit den Vorteilen von Wandstromfiltern, nämlich eine effektivere Kontaktierung des zu reinigenden Abgasstroms mit der Katalysatoroberfläche bzw. eine bessere Filterwirkung, zu kombinieren.It There is a fundamental interest, the benefits of Durchflußfiltern, namely a lower flow resistance and concomitantly a lower pressure drop, with the benefits of wall-flow filters, namely a more effective contacting of the exhaust gas stream to be cleaned with the catalyst surface or a better filtering effect, to combine.
Aus
dem Stand der Technik sind Wandstromfilter aus Metallen bekannt,
die eine effektive Kontaktierung des zu reinigenden Abgasstroms
mit der Katalysatoroberfläche gewährleisten. Diese
Katalysatorträgerkörper bestehen meistens aus
einem Metallschaum. So offenbart die
Die
Eine
Partikelfiltervorrichtung mit einem Schaumkörper wird auch
in der
Ferner
offenbart die
Alle in den genannten Offenbarungen umfassten Ausführungsformen haben den Nachteil, daß der Druckabfall über den Katalysatorträgerkörper wegen des erhöhten Strömungswiderstandes sehr groß ist.All In the cited disclosures included embodiments have the disadvantage that the pressure drop over the Catalyst carrier body because of the increased Flow resistance is very large.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, einen Katalysatorträgerkörper bereitzustellen, bei dem ein für die Reinigung des Abgases effektiver Kontakt mit der katalytisch aktiven Oberfläche erreicht wird und der Druckabfall am Katalysatorträgerkörper möglichst gering ist. Ferner lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorträgerkörpers bereitzustellen.Of the The invention was therefore based on the object, a catalyst carrier body to provide, in which one for the purification of the exhaust gas effective contact with the catalytically active surface is reached and the pressure drop at the catalyst carrier body as low as possible. Furthermore, the invention was the task based, a method for producing a catalyst carrier body provide.
Die
Aufgabe wird gelöst durch einen Katalysatorträgerkörper,
der ein zylindrisches Mantelrohr, zwei als ebene Spiralen ausgeformte
Verschlußstücke und einen zylindrischen Schaumkörper
bestehend aus einer Schaumplatte umfaßt, die einfach gefaltet
ist und ausgehend von der gebildeten Faltkante gewickelt ist, so
daß zwei durch die Schaumplatte abgetrennte Halbräume
vorliegen, wobei der zylindrische Schaumkörper in dem zylindrischen
Mantelrohr (
Diese Anordnung der Bauteile des Katalysatorträgerkörpers zeichnet sich dadurch aus, daß voneinander getrennte Halbräume vorhanden sind, die wechselseitig verschlossen sind. Ein Abgasstrom, der in den Katalysator hinein strömt, tritt in einen und zwar den ersten Halbraum des gewickelten Katalysatorträgerkörpers ein, strömt anschließend durch die Schaumplatte aus einem Metall hindurch, da der erste Halbraum rückseitig mit einem gasundurchlässigen, aus einer ebenen Spirale gebildeten Verschlußstück verschlossen ist, tritt dann in den zweiten Halbraum des gewickelten Katalysatorträgerkörpers ein, der frontseitig mit einem Verschlußstück verschlossen ist, der ebenso die Form einer ebenen Spirale hat, und verlässt dann nach dem Passieren des zweiten Halbraums den Katalysator. Während das Abgas in den ersten Halbraum strömt, fungiert der Schaumkörper als Durchflußfilter, d. h. das Abgas strömt zunächst parallel zur katalytisch aktiven Oberfläche der zum Schaumkörper einfach gefalteten und gewickelten Schaumplatte. Dabei werden Schadstoffe katalytisch umgesetzt oder Rußpartikel adsorbieren an der Oberfläche der Schaumplatte. Anschließend durchdringt der Abgasstrom die Schaumplatte, dabei wirkt der Katalysatorträgerkörper analog einem Wandstromfilter, d. h. das Abgas passiert die poröse Schaumplatte. Dabei werden Schadstoffe katalytisch an der inneren Oberfläche der Schaumplatte umgesetzt, bzw. Rußpartikel adsorbieren an der inneren Oberfläche der porösen Schaumplatte. Anschließend strömt das Abgas in den zweiten Halbraum parallel zur Oberfläche der Schaumplatte, wobei der Katalysatorträgerkörper dabei wieder analog einem Durchflußfilter wirkt.These Arrangement of the components of the catalyst carrier body is characterized by the fact that separate half-spaces are present, which are mutually closed. An exhaust stream, which flows into the catalyst enters into and although the first half space of the wound catalyst carrier body a, then flows through the foam plate from a metal, as the first half space at the back with a gas-impermeable, a flat spiral formed closure piece is closed, occurs then into the second half space of the wound catalyst carrier body one, the front with a closure piece is closed, which also has the shape of a plane spiral, and then leaves after passing the second half space the catalyst. While the exhaust gas in the first half-space flows, the foam body acts as a flow filter, d. H. the exhaust gas initially flows parallel to the catalytically active Surface of the foam body simply folded and wrapped foam board. This pollutants are catalytic reacted or soot particles adsorb on the surface the foam plate. Subsequently, the exhaust gas flow penetrates the foam plate, while the catalyst carrier body acts analogous to a wall-flow filter, d. H. the exhaust gas passes the porous one Foam sheet. This pollutants are catalytically on the inner Implemented surface of the foam plate, or soot particles adsorb on the inner surface of the porous foam plate. Subsequently, the exhaust gas flows into the second half space parallel to the surface of the foam sheet, wherein the catalyst support body doing again analogous to a flow filter.
Der erfindungsgemäße Katalysatorträgerkörper ermöglicht einen effektiven Kontakt des zu reinigenden Abgases, wobei der Druckabfall gemessen zwischen Gaseinlass und Gasauslass des Katalysators sehr gering ist.Of the catalyst carrier body according to the invention enables effective contact of the person to be cleaned Exhaust gas, wherein the pressure drop measured between gas inlet and Gas outlet of the catalyst is very low.
Schäume
aus Metall so wie vorliegend verwendet, sind beispielsweise aus
der
Die Metallschäume weisen eine Vielzahl von Poren auf, die untereinander verbunden sind, so daß ein Gas durch das Schaummaterial hindurch geleitet werden kann.The Metal foams have a multiplicity of pores with each other are connected so that a gas through the foam material can be passed through.
Die Schäume können beispielsweise aus Eisen/Chrom/Nickel-Legierungen oder aus Eisen/Chrom/Nickel/Aluminium-Legierungen bestehen. Diese Legierungen verfügen über ein gutes Verhältnis zwischen den Parametern Festigkeit, Sprödigkeit und Biegsamkeit.The Foams can be made, for example, of iron / chromium / nickel alloys or consist of iron / chromium / nickel / aluminum alloys. These Alloys have a good relationship between the parameters strength, brittleness and flexibility.
Die Herstellung derartiger Metallschäume geschieht beispielsweise, indem Metallpulver mit einem Metallhydrid vermischt wird, die dann durch Heißpressen oder Strangpressen zu einem Formmaterial verdichtet werden.The Production of such metal foams happens, for example, by mixing metal powder with a metal hydride, which then by hot pressing or extrusion to a molding material be compacted.
Dieses Formmaterial wird dann auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Metalls erhitzt, wobei durch das Hydrid Wasserstoff freigesetzt wird, wodurch das Gemenge aufgeschäumt wird.This Molding material is then at a temperature above the melting point heated to the metal, wherein released by the hydride hydrogen is, whereby the mixture is foamed.
Weitere Möglichkeiten zur Herstellung von Metallschäumen sind in der oben erwähnten Patentanmeldung beschrieben.Further possibilities for the production of metal foams are mentioned in the above mentioned patent described registration.
Es kann z. B. ein Gas in eine Metallschmelze eingeblasen werden, die zuvor durch Zugabe fester Bestandteile schäumbar ge macht wurde. Bei Aluminium-Legierungen wird zur Stabilisierung typischerweise 10 bis 20 Vol.% Siliziumcarbid oder Aluminiumoxid zugegeben.It can z. B. a gas are blown into a molten metal, the previously made foamable by adding solid ingredients ge has been. For aluminum alloys, stabilization typically becomes 10 to 20 vol.% Silicon carbide or alumina added.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Poren in den Schaumplatten eine mittlere Größe von 450 bis 2500 μm, bevorzugter 800 bis 1200 μm auf. Bei dieser mittleren Porengröße kommt es zu einem effektiven Kontakt zwischen Abgas und katalytisch aktiver Oberfläche, wobei die Poren nicht zu klein sind, so daß der Strömungswiderstand gering gehalten wird.In In a preferred embodiment, the pores in the Foam sheets have a mean size of 450 to 2500 microns, more preferably 800 to 1200 microns. at this average pore size results in a effective contact between the exhaust gas and the catalytically active surface, wherein the pores are not too small, so that the flow resistance is kept low.
Die Schaumplatten des erfindungsgemäßen Katalysatorträgerkörpers weist eine Dichte von 0,1 bis 0,9 g/m3 auf. Bei dieser Dichte handelt es sich um die Raumdichte des Metallschaums, d. h. es wird der Quotient aus der Masse der Schaumplatte und ihr äußeres Volumen bestimmt, das sich aus den äußeren Abmessungen des Metallschaums ergibt. Diese Dichte umfaßt daher eine durchschnittliche Dichte des Metalls und der porösen Zwischenräume in dem Metallschaum.The foam sheets of the catalyst support body according to the invention has a density of 0.1 to 0.9 g / m 3 . This density is the bulk density of the metal foam, that is, the quotient of the mass of the foam sheet and its outer volume is determined, which results from the outer dimensions of the metal foam. This density therefore includes an average density of the metal and the porous spaces in the metal foam.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Stärke der Schaumplatte des Katalysatorträgerkörpers zwischen 0,1 und 5 mm, bevorzugter 0,5 und 3 mm und noch bevorzugter 1 bis 2 mm. Schaumplatten in dieser Stärke lassen sich verfahrenstechnisch am vorteilhaftesten bearbeiten.According to one preferred embodiment of the invention the thickness of the foam plate of the catalyst carrier body between 0.1 and 5 mm, more preferably 0.5 and 3 mm and more preferably 1 to 2 mm. Foam sheets in this thickness can be procedurally most advantageous edit.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Schaumplatte des Katalysatorträgerkörpers beschichtet. Die Beschichtungen umfassen je nach Anwendungsgebiet ein katalytisch aktives Metall wie beispielsweise Platin, Palladium, Rhodium, Nickel, Vanadium, Wolfram usw. sowie hochoberflächige poröse Metalloxide, die mittels eines so genannten "Washcoats", einer Aufschlämmung oder Dispersion in einer fluiden Phase, auf den Träger aufgebracht werden können.According to one Another preferred embodiment of the invention the foam plate of the catalyst carrier body coated. The coatings include, depending on the field of application a catalytically active metal such as platinum, palladium, Rhodium, nickel, vanadium, tungsten, etc. as well as high surface area porous metal oxides produced by means of a so-called "washcoat", a slurry or dispersion in a fluid phase the carrier can be applied.
Der erfindungsgemäße Katalysatorträgerkörper findet somit Verwendung für Vollkatalysatoren als auch für Beschichtungskatalysatoren.Of the catalyst carrier body according to the invention thus finds use for unsupported catalysts as well for coating catalysts.
Die beiden Halbräume entstehen durch das einfache Falten der Schaumplatte und das anschließende Wickeln der einfach gefalteten Schaumplatte ausgehend von der entstandenen Faltkante. Genau genommen sind die Halbräume erst nach dem Anordnen der Schaumplatte in dem zylindrischen Mantelrohr nur noch an den beiden Stirnflächen des zylinderförmigen Körpers offen. Die Halbräume werden durch die eine Schaumplatte und an der Außenfläche des Schaumkörpers durch das Mantelrohr begrenzt.The Both half spaces are created by the simple folding of the Foam plate and the subsequent winding the easy folded foam sheet starting from the resulting folding edge. Strictly speaking, the half-spaces are only after arranging the foam plate in the cylindrical casing only on the both end faces of the cylindrical body open. The half-spaces are through the one foam plate and on the outer surface of the foam body limited by the jacket tube.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die gewickelten Lagen der Schaumplatte so beabstandet, daß der durch die Schaumplatte begrenzte Halbraum ein Innenmaß von Schaumplatte zu Schaumplatte von 0,5 bis 10 mm, bevorzugt von 1 bis 5 mm, hat. Halbräume dieser Dicke, d. h. Halbräume, bei denen die Wicklungen der Schaumplatte den oben genannten Abstand aufweisen, haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen. Wenn die Halbräume ein Innenmaß von kleiner 0,5 mm haben, steigt der Abgasdruck vor dem Katalysatorträgerkörper an. Katalysatorträgerkörper, bei denen die Halbräume ein Innenmaß von mehr als 10 mm haben, zeichnen sich durch zu geringe Kontaktzeiten des zu reinigenden Abgases aus.According to one another embodiment of the invention the wound layers of the foam plate are spaced so that the hemisphere bounded by the foam plate an inside dimension of Foam plate to foam plate from 0.5 to 10 mm, preferably from 1 to 5 mm, has. Half-spaces of this thickness, d. H. Half-spaces, in which the windings of the foam plate have the above-mentioned spacing, have proven to be particularly advantageous. When the halfpaces have an internal dimension of less than 0.5 mm, the exhaust pressure increases in front of the catalyst carrier body. Catalyst carrier body, at which the half-spaces have an inside dimension of more than 10 mm, characterized by too short contact times of the cleaned Off exhaust.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysatorträgerkörpers, in dem
- a) eine Schaumplatte aus einem Metall einfach gefaltet wird,
- b) die einfach gefaltete Schaumplatte ausgehend von der gebildeten Faltkante gewickelt wird, so daß sich die nach dem Fal ten entstandene Faltkante nahe dem Zentrum des entstehenden Schaumkörpers befindet, und nach dem Wickeln zwei durch die Schaumplatte begrenzte Halbräume entstehen,
- c) die einfach gefaltete und gewickelte Schaumplatte in ein zylindrisches Mantelrohr eingeführt und in dem Mantelrohr fixiert wird,
- d) an den beiden Stirnflächen der Halbräume jeweils ein als ebene Spirale ausgeformtes Verschlußstück angeordnet wird, so daß die Halbräume wechselseitig verschlossen sind.
- a) a foam sheet of metal is simply folded,
- b) the singly folded foam sheet is wound starting from the formed fold edge, so that the folding edge formed after folding is close to the center of the resulting foam body, and after winding, two half spaces defined by the foam sheet arise,
- c) the simply folded and wound foam plate is introduced into a cylindrical jacket tube and fixed in the jacket tube,
- d) is arranged at the two end faces of the half spaces each formed as a flat spiral closure piece, so that the half-spaces are mutually closed.
Wie oben bereits erläutert entstehen die zwei getrennten Halbräume dadurch, daß die Schaumplatte einfach (im Sinne von einmal) gefaltet wird und die anschließend zum Schaumkörper gewickelte Schaumplatte in ein Mantelrohr eingeführt wird. Die Halbräume sind nach diesen Verfahrensschritten lediglich noch an den Stirnflächen des entstandenen zylindrischen Körpers offen. Indem jeweils ein Verschlußstück in Form einer ebenen Spirale je einen Halbraum verschließt, ergeben sich zwei einseitig offene Halbräume. Gegebenenfalls deckt die ebene Spirale jeweils einen Halbraum und die Stirnfläche der Schaumplatte ab.As already explained above, the two separate half spaces are created in that the foam sheet is simple (in the sense of once) is folded and then to the foam body wound foam sheet is introduced into a jacket tube. The half-spaces are merely after these process steps still on the end faces of the resulting cylindrical Body open. By each a closure piece closes a hemisphere in the form of a flat spiral, arise two half-open on one side half spaces. Possibly the plane spiral covers one half space and the end face of the Foam plate off.
Um zu gewährleisten, daß die Schaumplatte beim Wickeln tatsächlich einen Abstand zu einer weiter innen liegenden Wicklung der Schaumplatte einhält, so daß Halbräume entstehen, kann in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Schritt b) die gefaltete Schaumplatte zusammen mit einem Abstandhalter gewickelt werden, der die jeweiligen Lagen der Schaumplatte beim Wickeln beabstandet. Das Problem beim Wickeln ohne Verwendung eines Abstandhalters kann sein, daß die gewickelten Schaumlagen sich mit ihren Oberflächen kontaktieren und kein Halbraum in der Schaumwicklung ent steht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Abstandhalter nach Schritt b) aus der gewickelten Schaumplatte entfernt werden. Als Abstandhalter kann beispielsweise eine Welllage verwendet werden, die zusammen mit der einfach gefalteten Schaumplatte eingewickelt wird.In order to ensure that the foam plate during winding actually maintains a distance to a further inner winding of the foam plate, so that half-spaces, in a preferred embodiment of the method according to the invention in step b) the folded foam plate wound together with a spacer who the one which spaces the respective layers of the foam sheet during winding. The problem with winding without the use of a spacer may be that the wound foam layers contact their surfaces and no half space is in the foam winding ent. In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the spacer can be removed after step b) from the wound foam sheet. As a spacer, for example, a corrugated layer can be used, which is wrapped together with the simply folded foam plate.
Vorteilhafterweise ist der Abstandhalter so gestaltet, daß der Abstand der die Halbräume begrenzenden Schaumplatten zwischen 0,5 und 10 mm, bevorzugter zwischen 1 und 5 mm liegt.advantageously, the spacer is designed so that the distance of the half-spaces limiting foam boards between 0.5 and 10 mm, more preferably between 1 and 5 mm.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Schaumplatte vor Schritt a) perforiert. Durch die Perforation wird die Schaumplatte durchlässiger und der Strömungswiderstand, den der Abgasstrom überwinden muß, sinkt.According to one preferred embodiment, the foam sheet before step a) perforated. Through the perforation, the foam plate is permeable and the flow resistance that the exhaust flow overcome must, sinks.
Gegebenenfalls wird der Schaumkörper beschichtet. Dies kann ggf. mit Hilfe eines Tauchverfahrens oder durch Besprühen in eine bzw. mit einer Washcoat-Suspension nach Schritt b) oder Schritt c) durchgeführt werden. Der mit der Washcoat-Suspension beschichtete Katalysatorträgerkörper muß anschließend getrocknet und kalziniert werden.Possibly the foam body is coated. This may help with help a dipping process or by spraying into one or with a washcoat suspension after step b) or step c) become. The catalyst carrier body coated with the washcoat suspension must then be dried and calcined.
Ferner lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Katalysatorträger bereitzustellen, bei dem ein für die Reinigung des Abgases effektiver Kontakt mit der katalytisch aktiven Oberfläche des Katalysators erreicht wird, wobei der Druckabfall im Katalysator möglichst gering ist, und der Katalysator einen etwa rechteckigen Querschnitt hat, um eine Raumgestaltung des Katalysators am Kraftfahrzeug zu ermöglichen, die typgerechten Einbauerfordernissen Rechnung trägt.Further The invention was based on the object, a catalyst support to provide, in which one for the purification of the exhaust gas effective contact with the catalytically active surface the catalyst is achieved, wherein the pressure drop in the catalyst As low as possible, and the catalyst is an approximately rectangular Has cross-section to a room design of the catalyst on the motor vehicle allow the type-specific installation requirements bill wearing.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Katalysatorträgerkörper, der eine Schaumplatte aus einem Metall und ein Mantelrohr mit etwa rechteckigem Querschnitt umfasst, wobei die Schaumplatte eine Faltblattstruktur hat und die Schaumplatte senkrecht zur Strömungsrichtung in dem Mantelrohr angeordnet ist.These The object is achieved by a catalyst carrier body comprising a foam plate of a metal and a jacket tube of approximately rectangular cross-section wherein the foam sheet has a sheet structure and the foam sheet arranged perpendicular to the flow direction in the jacket tube is.
Mit rechteckigem Querschnitt ist gemeint, daß die Fläche, die der Abgasstrom senkrecht durchströmt rechteckig ist, wobei „in etwa" meint, daß die Kanten des Rechtecks abgerundet sein können und die Wände des Mantelrohres nicht exakt im 90° Winkel aufeinanderstoßen müssen.With rectangular cross section is meant that the area, the flow of exhaust gas flows perpendicularly rectangular, where "roughly" means that the edges of the rectangle can be rounded and the walls of the jacket pipe do not have to collide exactly at 90 ° angle.
Eine Faltblattstruktur entsteht, wenn eine Schaumplatte in wiederkehrenden Abständen an parallel liegenden Biegekanten abwechselnd im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn gefaltet wird. Dabei entstehen Knicke mit einem bestimmten Winkel. In der Seitenansicht ergibt sich ein Zick-Zack-Muster. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser Variante des Katalysatorträgerkörpers haben die Biegekanten einen Abstand von 1 bis 15 cm und der Winkel liegt zwischen 20 und 70°. Dadurch ergeben sich Taschen, in denen sich im Fall der Verwendung des Katalysatorträgerkörpers als Partikelfilter Ruß ablagern kann.A Folder structure arises when a foam sheet is in recurring Intervals at parallel bending edges alternately is folded in a clockwise and counterclockwise direction. there kinks occur at a certain angle. In the side view results in a zigzag pattern. According to one preferred embodiment of this variant of the catalyst carrier body the bending edges have a distance of 1 to 15 cm and the angle is between 20 and 70 °. This results in pockets, in which, in the case of using the catalyst carrier body as a particulate filter can deposit carbon black.
Im Katalysator werden die Schaumplatten senkrecht zu den Biegekanten durch das zu reinigende Abgas angeströmt. Aufgrund der Faltblattstruktur der Schaumplatten werden in gewisser Weise Wandstromfilter und Durchflußfilter kombiniert. Im Betrieb des Katalysators strömt das zu reinigende Abgas zunächst entlang der Oberfläche der Schaumplatte, bevor es durch die Schaumplatte hindurchtritt. Somit können wiederum die Vorteile von Wandstromfiltern und Durchflußfiltern kombiniert werden.in the Catalyst, the foam sheets are perpendicular to the bending edges flowed through the exhaust gas to be cleaned. Due to the Folder structure of the foam sheets are in some way wall-flow filters and flow filter combined. In the operation of the catalyst the exhaust gas to be cleaned initially flows along the surface of the foam sheet before passing through the foam sheet passes. Thus, in turn, the advantages of Wandstromfiltern and Flow filters are combined.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegt die mittlere Porengröße bei den Schaumplatten bei 450 bis 2500 μm, bevorzugt 800 bis 1200 μm. Die Schaumplatten haben eine Dichte von 0,1 bis 0,9 g/cm3. Die Dichte wird wie oben beschrieben bestimmt. Die Stärke der Schaumplatte liegt im Bereich zwischen 0,1 und 5 mm, bevorzugter 0,5 und 3 mm, noch bevorzugter 1 und 2 mm. Schaumplatten mit diesen Merkmalen haben sich hinsichtlich Druckabfall und effektiver Reinigung als besonders vorteilhaft erwiesen.According to a preferred embodiment, the average pore size in the foam sheets is 450 to 2500 microns, preferably 800 to 1200 microns. The foam sheets have a density of 0.1 to 0.9 g / cm 3 . The density is determined as described above. The thickness of the foam sheet is in the range between 0.1 and 5 mm, more preferably 0.5 and 3 mm, even more preferably 1 and 2 mm. Foam boards with these features have proven to be particularly advantageous in terms of pressure drop and effective cleaning.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Schaumplatte beschichtet. Auch diese Ausführungsform der Erfindung eignet sich sowohl für Vollkatalysatorträger als auch für Beschichtungskatalysatoren.According to one preferred embodiment of the invention is the foam plate coated. This embodiment of the invention is also suitable for both unsupported catalyst carriers as well for coating catalysts.
Diese Katalysatorträgerkörper mit Schaumplatten in Faltblattstruktur haben den Vorteil, daß verschiedene Schaumplatten in dem Mantelrohr hintereinander angeordnet werden können. So können zwei Schaumplatten in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet werden, die unterschiedliche mittlere Porengrößen aufweisen oder mit unterschiedlichen Beschichtungen versehen sind.These Catalyst carrier body with foam sheets in folder structure have the advantage that different foam plates in the Jacket tube can be arranged one behind the other. So can two foam plates in the flow direction be arranged one behind the other, the different middle Have pore sizes or with different Coatings are provided.
Schaumplatten in Faltblattstruktur können vorteilhafterweise z. B. durch Wellbiegen hergestellt werden. Im Fall von Beschichtungskatalysatoren werden die Schaumplatten in Faltblatt nach dem Biegen mit einer Washcoat-Suspension beschichtet, anschließend getrocknet und kalziniert, bevor sie in dem Mantelrohr angeordnet werden.foam sheets in leaflet structure can advantageously z. B. by Corrugation be made. In the case of coating catalysts the foam sheets in leaflet after bending with a washcoat suspension coated, then dried and calcined before they are placed in the jacket tube.
Die Erfindung ist weiter anhand der nachstehenden Abbildung und der nachfolgenden Beschreibung erläutert, ohne daß diese als einschränkend verstanden werden sollen.The invention is further illustrated by the following figure and the following description explained, without this being to be understood as limiting.
In
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