DE10229405B4

DE10229405B4 - Keramischer Wabenkörper zur Verwendung in einer thermischen Abgasbehandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10229405B4
Application number: DE2002129405
Authority: DE
Inventors: Joachim Voigt
Original assignee: Eisenmann Anlagenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Eisenmann SE
Priority date: 2002-06-29
Filing date: 2002-06-29
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2022-06-30
Also published as: AT412817B; DE10229405A1; ATA7282003A

Abstract

Keramischer Wabenkörper (1) zur Verwendung in einer thermischen Abgasbehandlungsvorrichtung, insbesondere einer thermischen Nachverbrennungsvorrichtung,
der die Gestalt eines rechteckigen Prismas aufweist und wabenartig von einer Mehrzahl von Gasdurchströmungsöffnungen (10) von einer Stirnseite (2) zur anderen Stirnseite (3) durchsetzt wird,
wobei
an mindestens einer Stirnseite (3) mindestens drei Vorsprünge (4 bis 9) angeformt sind, derart, daß auf die Vorsprünge (4 bis 9) mindestens ein weiterer Wabenkörper (1) zur Bildung eines Stapels aufgesetzt werden kann,
dadurch gekennzeichnet, daß
an allen vier Ecken der mindestens einen Stirnfläche (3) des Wabenkörpers (1) ein Vorsprung (4, 6, 7, 9) angeformt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen keramischen Wabenkörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein keramischer Wabenkörper ähnlich dem der eingangs genannten Art ist in der EP 0 472 605 B1 beschrieben. Eine Vielzahl dieser Wabenkörper wird zu einem Stapel aufeinander- und nebeneinander gesetzt und bildet auf diese Weise eine Wärmetauschermasse, die einerseits gespeicherte Wärme an die durchströmenden zu behandelnden Gase abgibt und andererseits Wäre von den erhitzten, behandelten Gasen aufnimmt. Für eine homogene Durchströmung der aus den Wabenkörpern gebildeten Stapel ist es häufig zweckmäßig, wenn die Stirnseiten übereinander liegender Wabenkörper einen gewissen Abstand voneinander besitzen, derart, daß zwischen den Lagen von Wabenkörpern eine Querströmung der Gase möglich ist. In der EP 0 472 605 B1 ist ein solcher Abstand angesprochen, jedoch nicht im einzelnen beschrieben, wie dieser Abstand zwischen den Stirnflächen übereinanderliegender Wabenkörper erreicht wird. In der Praxis werden hierzu gesonderte Distanzleisten oder -stücke eingesetzt. Der Aufbau von Stapeln in dieser Weise ist jedoch kompliziert.

Gitterroste als Distanzhalter zwischen aufeinanderfolgenden Lagen von wabenartigen Katalysatorsteinen gehen auch aus der DE 197 23 668 C2 hervor.

Im Querschnitt sechseckige Wabensteine, die jedoch keine prismatische Gestalt aufweisen, sind aus der US 59 24 477 A bekannt, wo sie für den Einsatz in Wärmetauschern vorgesehen sind. Die Seitenflächen sind leicht schräg zueinander angeordnet, so daß die obere Stirnfläche etwas größeren Querschnitt aufweist als die untere. Die obere Stirnfläche besitzt drei radial angeordnete Erhebungen, so daß aufeinanderliegende Lagen dieser Wabensteine eine Distanz zueinander aufweisen, ohne daß zusätzliche Distanzelemente erforderlich wären.

Ebenfalls im Querschnitt im Wesentlichen sechseckig ist ein in der FR 621 629 A beschriebener Einlege-Ziegelstein für Lufterhitzer. Das korrekte Übereinanderstapeln wird dort durch einen an der einen Stirnseite angeordneten zentralen Zapfen erleichtert, der mit einem korrespondierenden Zapfenloch auf der gegenüberliegenden Seite zusammenarbeitet. Ein an der Zapfenoberseite angeordneter Querkanal laäßt eine gewisse Querströmung zu.

Einen keramischen Wabenkörper der eingangs genannten Art kann man der GB 690 515 A entnehmen. Er ist von zahlreichen rasterartig angeordneten Gasdurchströmöffnungen durchzogen, bei deren Mündung an beiden Stirnseiten leistenartige Vorsprünge von einer Seitenfläche bis zur gegenüberliegenden Seitenfläche vorgesehen sind. Dabei bilden die Vorsprünge der einen Stirnfläche mit denen der anderen Stirnfläche einen rechten Winkel, so daß beim Übereinanderstapeln der Wabensteine eine Querströmung möglich ist, jedoch nur in der durch die Vorsprünge vorgebenen Richtung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen keramischen Wabenkörper der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß aus ihm in einfacher Weise Stapel gebildet werden können, in denen zwischen den einzelnen Lagen von Wabenkörpern eine Querströmung der Gase in beliebiger Richtung möglich ist.

Diese Aufgabe wird gem. Anspruch 1 dadurch gelöst, daß an allen vier Ecken der mindestens einen Stirnfläche des eingangs genannten Wabenkörpers ein Vorsprung angeformt ist.

Die erfindungsgemäßeh Wabenkörper lassen sich ohne Zuhilfenahme weiterer Elemente unmittelbar übereinander setzen. Durch die Vorsprünge werden die größten Teile der aufeinander zuweisenden Stirnflächen benachbarter Wabenkörper im Stapel auf Distanz gehalten, so daß, zwischen diesen Stirnflächen und auch an den Vorsprüngen vorbei die gewünschte Querströmung von Gasen stattfinden kann. Diese kann sich dabei in beliebiger Richtung ausbilden.

Besonders bei solchen Wabenkörpern, deren Querschnittsform diejenige eines Rechteckes mit unterschiedlich langen Seiten ist, ist es günstig, wenn in der Mitte mindestens zweier gegenüberliegender Seiten, im allgemeinen der längeren Seiten, der einen Stirnfläche ein Vorsprung angeformt ist. Auf diese Weise ergeben sich Möglichkeiten der Stapelung, bei der der darüber liegende Wabenkörper senkrecht zu darunter liegenden Wabenkörpern ausgerichtet sind. Dadurch wird der Verbund im Stapel stabiler.

Besonders bevorzugt wird ein Wabenkörper, bei dem auch die Vorsprünge von Gasdurchströmungsöffnungen durchsetzt sind. Die Vorsprünge sind also nicht "massiv"; die Querschnittsfläche der Vorsprünge geht für die Durchströmung der Gase nicht verloren, so daß die erfindungsgemäßen Wabensteine die Gasströmung nicht stärker drosseln als die bekannten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen
1 die Ansicht einer längeren Seitenfläche eines Wabenkörpers, der die Querschnittsform eines Rechteckes mit unterschiedlich langen Seiten besitzt;
2 die Ansicht einer kürzeren Seitenfläche des Wabenkröpers von 1;
3 den Wabenkörper der 1 und 2 perspektivisch;
4 bis 6 verschiedene Arten, wie mehrere Wabenkörper der in den 1 bis 3 dargestellten Art zu Stapeln übereinander- und nebeneinander gesetzt werden können.
Der in den 1 bis 3 dargestellte Wabenkörper 1 besitzt die Gestalt eines rechteckigen Prismas, d. h., seine untere Stirnfläche 2 und seine obere Stirnfläche 3 sind jeweils parallel zueinander verlaufende Rechtecke. Das Prisma ist zudem senkrecht, da die obere Stirnfläche 3 senkrecht über der unteren Stirnfläche 2 liegt. Die langen Seiten der Stirnflächen 2, 3 sind doppelt so lang wie die kurzen Seiten, deren Länge b vorzugsweise zwischen 50 und 250 mm liegt.
An die vier Ecken der oberen Stirnseite 3 ist jeweils ein quadratischer Vorsprung 4, 6, 7, 9 angeformt, der den Hauptteil der oberen Stirnfläche 3 um die Strecke a nach oben überragt. Die Strecke a entspricht etwa einem Zehntel bis zu einem Viertel der Höhe h. Letztere wiederum ist vorzugsweise kleiner oder gleich b. Zusätzlich sind in der Mitte der langen Seiten der oberen Stirnfläche 3 zwei weitere, gleichgestaltete Vorsprünge 5 und 8 einstükkig angeformt. Der gesamte Wabenkörper 1 einschließlich der Vorsprünge 4 bis 9 wird von der unteren Stirnseite 2 zur oberen Stirnseite 3 bzw. zur oberen Stirnseite der Vorsprünge 4 bis 9 von einer Vielzahl von im Querschnitt quadratischen Gasdurchströmungskanälen 10 durchsetzt. Jeweils vier derartiger Gasdurchströmungskanäle 10 befinden sich in den Vorsprüngen 4 bis 9.
Mehrere Wabenkörper 1, wie sie in den 1 bis 3 dargestellt sind, lassen sich in unterschiedlicher Weise zu Stapeln zusammensetzen. Dabei gibt es zunächst die Möglichkeit, Stapel zu bilden, bei denen die übereinander liegenden Wabenkörper 1 jeweils fluchtend in gleicher Orientierung angeordnet sind. Bevorzugt werden jedoch Verbünde, bei denen die Orientierung der übereinander- und nebeneinander liegenden Wabenkörper 1 abwechselt, wie dies in den 4 bis 6 gezeigt ist. Wegen des Verhältnisses der Seitenlängen der Stirnflächen 2 und 3 der einzelnen Wabenkörper 1 ist dies problemlos möglich.
Wie die 4 bis 6 weiter deutlich machen, ergeben sich zwischen den einzelnen Lagen von Wabenkörpern 1 spaltförmige Durchströmungsräume 11, die nur durch die Vorsprünge 4 bis 9 der einzelnen Wabenkörper 1 unterbrochen sind; diese bestitzen jedoch einen so geringen Anteil am Gesamtquerschnitt, daß die Verteilwirkung der Spalten 11 nicht beeinträchtigt wird.
Im Betrieb der thermischen Abgasbehandlungsvorrichtung werden die in einem Stapel nach den 4 bis 6 angeordneten Wabensteine 1 von Gasen durchströmt, die entweder durch Abgabe von Wärme von den Wabenkörpern 1 auf das Gas erhitzt oder umgekehrt durch Abgabe von Wärme von dem Gas auf die Wabenkörper 1 gekühlt werden sollen. Dieses Gas fließt durch die Gasdurchströmungskanäle 10. Im Bereich der Vorsprünge 4 bis 9 wird das Gas unmittelbar an den darüber liegenden Wabenkörper 1 übergeben. In den dazwischen liegenden Bereichen der oberen Stirnflächen 3 der Wabenkörper 1 dagegen kann sich das Gas auch in Richtung parallel zur Stirnfläche 3 verteilen, bevor es in die Gasdurchströmungskanäle 10 des darüber liegenden Wabenkörpers 1 eintritt.

Claims

Keramischer Wabenkörper (1) zur Verwendung in einer thermischen Abgasbehandlungsvorrichtung, insbesondere einer thermischen Nachverbrennungsvorrichtung, der die Gestalt eines rechteckigen Prismas aufweist und wabenartig von einer Mehrzahl von Gasdurchströmungsöffnungen (10) von einer Stirnseite (2) zur anderen Stirnseite (3) durchsetzt wird, wobei an mindestens einer Stirnseite (3) mindestens drei Vorsprünge (4 bis 9) angeformt sind, derart, daß auf die Vorsprünge (4 bis 9) mindestens ein weiterer Wabenkörper (1) zur Bildung eines Stapels aufgesetzt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß an allen vier Ecken der mindestens einen Stirnfläche (3) des Wabenkörpers (1) ein Vorsprung (4, 6, 7, 9) angeformt ist.
Wabenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte mindestens zweier gegenüberliegender Seiten der einen Stirnfläche (3) ein Vorsprung (5, 8) angeformt ist.
Wabenkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Vorsprünge (4 bis 9) von Gasdurchströmungskanälen (10) durchsetzt sind.