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Die
Erfindung betrifft eine Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor,
wobei es sich dabei sowohl um einen Viertakt-/ als auch um einen
Zweitaktbenzinmotor handeln kann. Der Einsatz der Abgasanlage bei
Zweitaktmotoren weist jedoch besondere Vorteile auf. Diese Abgasanlage
kann aufgrund ihrer kompakten Bauart auch bei handbetriebenen Arbeitsmaschinen,
wie z. B. benzinmotorbetriebenen Kettensägen, Heckenscheren oder dergleichen
eingesetzt werden. Dabei enthält
die Abgasanlage ein Gehäuse,
in dem wenigstens eine Öffnung
für einen Abgaseintritt
und eine weitere Öffnung
für einen
Abgasaustritt vorgesehen ist. Damit die Abgase des Verbrennungsmotors
nicht ungereinigt in die Umwelt gelangen, ist zusätzlich im
Gehäuse
der Abgasanlage zumindest ein Katalysatorelement angeordnet, so dass
die Abgase teilweise oder ganz durch das Katalysatorelement strömen, bevor
sie durch die Öffnung des
Abgasaustritts in die Umwelt gelangen.
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Aus
Stand der Technik ist es bekannt Katalysatorelemente in Abgasanlagen
zur Reduzierung der Schadstoffemissionen von Verbrennungsmotoren einzusetzen.
Diese Katalysatorelemente ermöglichen
eine Nachbehandlung des Abgases mit den im Abgas enthaltenen Komponenten.
Dabei werden die vorhandenen Kohlenwasserstoffe mit Hilfe des Restsauerstoffgehaltes
zu Kohlendioxid bzw. Kohlenmonoxid umgesetzt. Für geringere Konvertierungsraten, d.
h. nicht alle Kohlenwasserstoffe in den Abgasen werden in Kohlendioxid
bzw. Kohlenmonoxid umgewandelt, kann der Einsatz von beschichteten
Metallgittern anstelle der üblichen
Wabenkatalysatoren Sinn machen. Im weiteren Vergleich zu Wabenkatalysatoren
ist nämlich
die Fertigung der 2-dimensionalen Katalysatorelemente besonders
einfach und entsprechend kostengünstig.
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Vor
diesem Hintergrund war es die Aufgabe der Erfindung, eine Abgasanlage
mit einem Katalysatorelement zur Verfügung zu stellen, das einfach
und kostengünstig
herzustellen ist und bei der trotzdem eine hohe Konvertierungsrate
erreicht wird, um den stetig steigenden Umweltrichtlinien gerecht
zu werden.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst, denen
folgende besondere Bedeutung zukommt.
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Die
erfindungsgemäße Abgasanlage
für einen
Benzinverbrennungsmotor weist ein Gehäuse auf, worin zumindest eine Öffnung für einen
Abgaseintritt der Abgase und eine weitere Öffnung für den Abgasaustritt vorgesehen
ist. Im Gehäuse
der Abgasanlage ist eine Reinigungseinheit vorgesehen, die zumindest
ein Katalysatorelement und ein Reflektionsmittel enthält. Die
Reinigungseinheit kann dabei auf einfache Weise durch eine Schweißverbindung, eine
form- und/oder kraftschlüssige
Verbindung innerhalb des Gehäuses
fixiert werden. Die Anordnung des Katalysatorelements zum Reflektionsmittel gleicht
vom Prinzip einem Behälter,
auf dessen Öffnung
ein Sieb teilweise oder ganz aufgesetzt ist. Die Reinigungseinheit
selbst ist derart im Gehäuse
angeordnet, dass zumindest die eintretenden Abgase teilweise oder
ganz durch das Katalysatorelement der Reinigungseinheit geleitet
werden. Damit diese bereits teilweise konvertierten Abgase noch
einmal durch dasselbe Katalysatorelement geführt werden, ist hinter dem
Katalysatorelement das Reflektionsmittel angeordnet. Die durch das
Katalysatorelement geleiteten Abgase treffen zwangsweise auf das
Reflektionsmittel, durch das sie wieder in Richtung des bereits
passierten Katalysatorelements reflektiert werden, um dieses erneut,
allerdings von der anderen Seite des Katalysatorelements, zu durchströmen. Anschließend kann
zumindest ein Teil der mehrfach konvertierten Abgase durch die Öffnung für den Abgasaustritt
ins Freie bzw. in die Umwelt gelangen. Ein anderer Teil der konvertierten
Abgase vermischt sich mit dem eintretenden Abgas und wird erneut
durch das Katalysatorelement der Reinigungseinheit geleitet. Aufgrund
der Durchmischung des kalten, eintretenden Abgases mit dem heißen, teilkonvertierten Abgas
wird die thermische Belastung des Katalysatorelements gesenkt. Hierdurch
erhöht
sich auch die Lebensdauer des Katalysatorelements. Da außerdem das teilkonvertierte
Abgas zum wiederholten Durchgang durch das Katalysatorelement der
Reinigungseinheit gezwungen wird, findet auch eine verbesserte Konvertierung
statt. Außerdem
wird somit die Verweildauer der Abgase in Abgasanlage künstlich
erhöht.
Auf diese Art und Weise kann mit nur einem Katalysatorelement eine
optimale Reinigungswirkung erzielt werden. Durch die häufige Durchströmung des
Katalysatorelements ist auch nur ein geringes Bauvolumen der Abgasanlage
notwendig, wodurch sich auch der Materialaufwand reduziert. Folglich
kann die erfindungsgemäße Abgasanlage
problemlos in bestehenden Auspuffkonzepten eingesetzt bzw. nachgerüstete werden.
Insgesamt gesehen kann – aufgrund
der zuvor beschriebenen Maßnahme – die Konvertierungsrate
der Abgasanlage bei einem einfachen Aufbau und einem geringen Bauvolumen
deutlich verbessert werden. Zusätzlich
wird durch den Einsatz der Reinigungseinheit eine verstärkte, schalldämpfende
Wirkung erzielt, die auf der bewussten Reflektion der Abgase beruht.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Abgasanlage sind in den Unteransprüchen 2 bis
18 beschrieben.
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Um
die Konvertierungsrate der erfindungsgemäßen Abgasanlage weiter zu verbessern,
können
die Abgase mehrfach wechselseitig durch ein und dasselbe Katalysatorelement
geleitet werden. Zu diesem Zweck ist die Reinigungseinheit so im
Gehäuse
anzuordnen, dass ein großer
Teil der reflektierten Abgase durch das Gehäuse bzw. eine Gehäusewand
erneut zur Reinigungseinheit geleitet wird. Somit kann erreicht
werden, dass die Abgase mit nur einem, insbesondere flachen Katalysatorelement
fast vollständig
konvertiert werden, bevor sie durch die Austrittsöffnung in
die Umwelt gelangen.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Abgasanlage ist das Reflektionsmittel schalenförmig bzw.
parabolartig ausgebildet. Das Katalysatorelement ist dabei vor einer Öffnung des
Reflektionsmittels zumindest teilweise angeordnet. Durch die schalenförmig bzw.
parbolartig Ausgestaltung des Reflektionsmittels werden die Abgase
kontrolliert reflektiert, so dass ein Verlauf des Hauptabgasstrahls
durch die Abgasanlage vorgegeben wird. Durch diese Maßnahme kann
ein Teil der Abgase vorhersehbar bzw. definiert reflektiert werden,
damit sie mehrfach das Katalysatorelement wechselseitig durchströmen.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Abgasanlage sieht vor, dass die gesamte Öffnung des Reflektionsmittels
vom Katalysatorelement verdeckt ist, so dass alle reflektierten
Abgase zumindest zweimal durch das Katalysatorelement geleitet werden.
Dabei kann das Katalysatorelement eben, bogenförmig oder wellenartig od. dgl.
ausgestaltet sein. Durch eine Vergrößerung der Oberfläche des
Katalysatorelements wird auch der stattfindende, chemische Umwandlungsprozess
in den Abgasen verbessert.
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Um
zu verhindern, dass alle reflektierten Abgase an der gleichen Stelle
das Katalysatorelement durchströmen,
wodurch nur eine mäßige Konvertierungsrate
erzielt werden kann, wird eine weitere Variante der Abgasanlage
vorgeschlagen, bei der ein Boden des Reflektionsmittels wellenförmig oder
reliefartig ausgestaltet ist. Durch die einzelnen Erhebungen oder
Unebenheiten des Bodens, kann eine Bündelung der reflektierten Abgase
verhindert werden, so dass die Abgase über die gesamte Oberfläche verteilt
das Katalysatorelement durchströmen
können.
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Eine
einfache und kostengünstige
Variante der erfindungsgemäßen Abgasanlage
sieht vor, dass das Reflektionsmittel ein Teil des Gehäuses darstellt. Dabei
muss nicht das gesamte Reflektionsmittel durch das Gehäuse gebildet
werden, jedoch kann beispielsweise der Boden des Reflektionsmittels durch
eine Gehäusewand
ersetzt werden. Durch diese Maßnahme
können
Material und Gewicht eingespart werden. Außerdem kann eine bessere Kühlung der
bereits teilweise konvertierten und damit heißen Abgase in der Reinigungseinheit
erreicht werden, wodurch die Lebensdauer des Katalysatorelements verlängert wird.
Zu diesem Zweck könnte
die entsprechende Gehäusewand
ebenfalls wellenförmig oder
reliefartig ausgeformt sein, um die Wärmeableitung über eine
größere Oberfläche zu erhöhen.
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Bei
einer besonders widerstandsfähigen Ausführung der
erfindungsgemäßen Abgasanlage besteht
das Reflektionsmittel teilweise oder ganz aus Edelstahl. Durch den
Einsatz von Edelstahl kann einer Korrosionsbildung beim Reflektionsmittel
vorgebeugt werden, welches besonders mit den chemisch aggressiven
Abgasen in Kontakt steht. Somit lässt sich die gesamte Einsatzdauer
der Abgasanlage verlängern.
Falls das Reflektionsmittel keinen integrierten Teil (wie bei der
zuvor beschriebenen Variante) mit dem Gehäuse bildet, kann das gesamte
Gehäuse aus
einem einfachen Blech hergestellt sein. Selbstverständlich kann
das Gehäuse
sowie weitere Teile der Abgasanlage auch verzinkt sein, um die Einsatzdauer
zu erhöhen.
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Bei
einem besonderen Ausführungsbeispiel liegt
die Reinigungseinheit gegenüber
der Öffnung für den Abgaseintritt.
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Somit
kann sichergestellt werden, dass möglichst alle eintretenden Abgase
in die Reinigungseinheit gelangen und folglich mindestens zweimal
durch das Katalysatorelement der Reinigungseinheit geführt werden.
Außerdem
wird so auch ein großer
Teil der reflektierten Abgase mit den eintretenden, kalten Abgasen
vermischt. Aufgrund der Strömungs-
und Druckverhältnisse
werden die gemischten Abgase erneut zur Reinigungseinheit gelenkt,
die der Öffnung für den Abgaseintritt
gegenüberliegt.
Demzufolge weist diese Abgasanlage eine hohe Konvertierungsrate
auf.
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Um
diese Konvertierungsrate noch weiter zu verbessern, kann eine Reinigungseinheit
mehrere Katalysatorelemente enthalten. Durch z. B. zwei oder drei
parallel angeordneter Katalysatorelemente wird der Wirkungsgrad
der Reinigungseinheit wesentlich beeinflusst. Ebenso ist es denkbar,
dass eine Reinigungseinheit auch mehrere Reflektionsmittel enthalten
kann, die von einem oder mehreren Katalysatorelementen abgedeckt
sind. Durch die Anordnung von mehreren Reflektionsmitteln können die
eintretenden Abgase genauer und sehr unterschiedlich, d. h. in die verschiedensten
Richtungen reflektiert werden.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Abgasanlage sind zumindest zwei Reinigungseinheiten im Inneren
des Gehäuses
angeordnet. Hierdurch können
die Abgase gezielt von der einen Reinigungseinheit zur anderen Reinigungseinheit
reflektiert werden und umgekehrt. Eine besonders einfache Anordnung
der beiden Reinigungseinheiten erhält man, wenn die zweite Reinigungseinheit
gegenüberliegend
der ersten Reinigungseinheit angeordnet ist. Somit kann eine sich
ständig
wiederholende Schwingung bzw. ein gewisser „Ping-Pong" Effekt erreicht werden, wodurch die
Abgase mehrfach die gleichen Reinigungseinheiten passieren, bevor
sie dann endgültig
aus der Abgasanlage austreten.
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Eine
besonders interessante Ausführungsform
der Abgasanlage liegt vor, wenn zu der vorhandenen Reinigungseinheit
wenigstens ein weiteres Katalysatorelement im Gehäuse angeordnet
ist, durch das die Abgase zumindest teilweise geleitet werden. Vorzugsweise
ist dieses derart im Gehäuse anzuordnen,
dass sämtliche
ein- bzw. austretende Abgase dieses zusätzlich Katalysatorelement durchströmen müssen. Zu
diesem Zweck kann das zusätzliche
Katalysatorelement die Öffnung
des Abgaseintritts im Inneren des Gehäuses umschließen, so
dass die eintretenden Abgase das zusätzliche Katalysatorelement
als erstes passieren müssen.
Deshalb wird im folgenden Text auch von einem zusätzlichen,
ersten Katalysatorelement die Rede sein. Die Anordnung des zusätzlichen,
ersten Katalysatorelements hinter der Eintrittsöffnung hat weiter den Vorteil,
dass der für
das Betriebsverhalten eines Zweitaktmotors notwendige Abgasgegendruck
erzeugt wird. Durch eine bogenförmige
Form des ersten Katalysatorelements kann gleichzeitig eine optimale
Ausrichtung der Abgasströmung
zur vorhandenen Reinigungseinheit erfolgen, da die an dieser Stelle
erzeugte Geschwindigkeit und Trägheit
der Abgasströmung
dieses besonders leicht ermöglichen.
Es ist auch denkbar, das zusätzliche
Katalysatorelement vor der Öffnung
des Abgasaustritts anzuordnen, jedoch hat diese Anordnung den Nachteil,
dass die austretenden Abgase sich noch einmal erhitzen, bevor sie
dann in die Umwelt gelangen.
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Um
möglichst
eine kostengünstige
Abgasanlage zu erhalten, können
gitterartige oder lochblechartige Katalysatorelemente, die als preisgünstige Halbzeuge
auf dem Markt erhältlich
sind, eingesetzt werden, da die Abgase sowieso mehrfach zumindest
durch das Katalysatorelement der Reinigungseinheit gezwungen werden.
Der Einsatz von 2-dimensionalen Katalysatorelemente kommt sowohl für das zusätzliche
als auch für
das Katalysatorelement der Reinigungseinheit in Frage. Aufgrund
der besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abgasanlage können somit
hohe Konvertierungsraten erzielt werden, die sonst nur mit den teuren
Wabenkatalysatoren erreichbar wären.
Dementsprechend konnten bei einer ausgestalteten Abgasanlage (wie
sie im zuvor stehenden Abschnitt beschrieben wurde, siehe auch 1 und 2)
mit gitterartigen oder lochblechartigen Katalysatorelementen Konvertierungsraten
von über
50 % gemessen werden. Außerdem
haben die 2-dimensionalen,
gitter- oder lochblechartigen Katalysatorelemente den Vorteil, dass sie
sich nicht so stark erhitzen wie vergleichbare Wabenkatalysatoren
und einen geringeren Strömungswiderstand
aufweisen. Damit verfügen
die 2-dimensionalen
Katalysatorelemente über
eine verlängerte Nutzungsdauer.
Zusätzlich
wird die Leistung des Verbrennungsmotors kaum beeinflusst.
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In
einer zusätzlichen
Ausführungsform
der Abgasanlage können
die Katalysatorelemente selbsttragend aufgebaut sein. Durch diese
Maßnahme
werden zusätzliche
Stütz-
oder Haltekonstruktionen für
die Positionierung der Katalysatorelemente innerhalb des Gehäuses bzw.
zur Befestigung auf oder über
dem Reflektionsmittel eingespart. Außerdem erhöhen sich die Einsatzmöglichkeiten
der Katalysatorelemente, da sie eine fast beliebige Verformung zulassen.
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In
einer zusätzlichen
Ausführungsform
können
die Katalysatorelemente an den Berührungspunkten der gitterbildenden
Elemente miteinander verschweißt
oder verlötet
oder auf andere Art und Weise dauerhaft verbunden sein, um die mechanische
Widerstandsfähigkeit
zu erhöhen.
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Weiter
können
bei einer besonders preiswerten Ausführungsform der Abgasanlage
teilbeschichtete Katalysatorelemente verwendet werden. Zum Beispiel
ist es unnötig
die Kontaktstellen der Katalysatorelemente mit dem Gehäuse oder
dem Reflektionsmittel zu beschichten, da an diesen Stellen sowieso
keine Abgase durchgeleitet werden können.
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen in unterschiedlichen
Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Abgasanlage in
dreidimensionaler Ansicht, mit einer Reinigungseinheit und einem
ersten, bogenförmigen
Katalysatorelement,
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2 einen
Längsschnitt
durch die erfindungsgemäße Abgasanlage
aus 1, und
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3 einen
vergleichbaren Längsschnitt, wie
aus 2, jedoch durch eine andere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Abgasanlage
mit mehreren Reinigungseinheiten, und
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4a eine
schematische Darstellung eines Katalysatorgitters für ein Katalysatorelement,
mit einfacher, abwechselnder Verflechtung der Streben, und
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4b eine
schematische Darstellung eines Katalysatorgitters für ein Katalysatorelement,
mit paarweiser Verflechtung der Streben, sowie
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4c eine
dreidimensionale Darstellung des Katalysatorgitters aus 4a,
mit einfacher Verflechtung der Streben.
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In
der 1 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasanlage 100 in
dreidimensionaler Darstellung gezeigt. Ein Gehäuse 10 dieser Abgasanlage 100 ist
im wesentlichen quaderförmige
ausgestaltet. Um auch den inneren Aufbau der Abgasanlage 100,
insbesondere die Anordnung der Katalysatorelemente 14, 18 und
des Reflektionsmittels 15 erkennen zu können, ist die Abgasanlage 100 teilweise
aufgeschnitten dargestellt. In dieser besonders vorteilhaften Ausführungsform
ist ein erstes, bogenförmiges
Katalysatorelement 18 umschließend bzw. umfassend vor der Öffnung für den Abgaseintritt 11 angeordnet.
Folglich müssen
alle eintretenden Abgase 21 das erste Katalysatorelement
zwangsweise passieren, bevor sie tiefer ins Innere 19 des
Gehäuses 10 dringen.
Direkt gegenüber
dem ersten Katalysatorelement 18 sowie der Eintrittsöffnung 11 ist die
Reinigungseinheit 13 positioniert. Diese Reinigungseinheit 13 enthält ein 2-dimensionales,
lochblechartiges Katalysatorelement 14 hinter dem ein schalenförmiges Reflektionsmittel 15 angeordnet
ist. Die Reinigungseinheit 13 sowie das Katalysatorelement 18 können durch
eine nicht gezeigt Schweißverbindung,
eine Klemm- oder Formschlussverbindung ortsfest im Gehäuse 10 fixiert
sein. Die Öffnung 16 des
Reflektionsmittels 15 wird im vorliegenden Fall nicht nur
teilweise, sondern komplett durch das Katalysatorelement 14 abgedeckt.
Zu diesem Zweck kann das Katalysatorelement 14 ebenfalls
durch eine nicht abgebildete Schweißverbindung, eine Klemm- oder Formschlussverbindung
auf dem Reflektionsmittel 15 befestigt werden. Wie bereits
erwähnt,
wird durch das erste Katalysatorelement 18 zumindest ein großer Teil
der eingetretenen Abgase 21 auf die Reinigungseinheit 13 gerichtet.
Dort durchströmen
sie dann das Katalysatorelement 14 der Reinigungseinheit
zum ersten Mal. Anschließend
werden die teilweise konvertierten Abgase von dem Reflektionsmittel 15 zurück zum Katalysatorelement 14 reflektiert. Demzufolge
müssen
die reflektierten Abgase 22 erneut das Katalysatorelement 14 durchströmen, um aus
der Reinigungseinheit 13 zu gelangen. Nun kann ein Teil
der Abgase 23 durch die Öffnung für den Abgasaustritt 12,
die im oberen Bereich der Abgasanlage 100 gegenüber der
Eintrittsöffnung 11 im
Gehäuse 10 vorgesehen
ist, in die Umwelt gelangen. Der andere Teil der Abgase wird mit
den kühlen,
eintretenden Abgasen 21 vermischt und erneut durch die Reinigungseinheit 13 geschickt.
Diese Ausführungsform
ist besonders für
Zweitaktmotoren geeignet.
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Aus
der 2 wird das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Abgasanlage 100 deutlicher,
da hier die eintretenden, reflektierten und austretenden Abgase 21, 22 und 23 als
Pfeile dargestellt sind. Diese Figur stellt einen Längsschnitt
durch die Abgasanlage 100 im Bereich der Eintritts- und
Austrittsöffnungen 11, 12 aus
der 1 dar. Wie gut erkennbar ist, können die
eintretenden Abgase 21 nur durch das erste Katalysatorelement 18 in
den Innenraum 19 des Gehäuses 10 gelan gen.
Durch die bogenförmige Ausgestaltung
des ersten Katalysatorelements 18 wird ein Großteil der
Abgase auf das weitere Katalysatorelement 14 der Reinigungseinheit 13 gerichtet. Des
weiteren überragt
das Katalysatorelement 14 das bogenförmige Katalysatorelement 18 im
oberen und unteren Bereich. Somit kann sichergestellt werden, dass
tatsächlich
der größte Teil
der eintretenden Abgase 21 auch in die Reinigungseinheit 13 dringt. Die
Reinigungseinheit 13 ist im vorliegenden Fall nicht als
integrierter Bestandteil des Gehäuses 10 ausgestaltet.
Aus diesem Grund verfügt
das schalenförmige
Reflektionsmittel 15 über
einen eigenen Boden 17. Dieser ist im wesentlichen der
Form des dahinterliegenden Gehäuses 10 angepasst.
Somit weist er keine wellenartigen oder reliefartigen Formen auf,
da er eben ausgestaltet ist. Von dem Reflektionsmittel 15 werden
die teilkonvertierten Abgase, die bereits zweimal ein Katalysatorelement 14, 18 passiert
haben, erneut durch das Katalysatorelement 14 geführt, allerdings
jetzt von der Innenseite. Ein Teil dieser reflektierten Abgase 22 wird
mit den frischen, eintretenden Abgasen 21 vermischt, ein
anderer Teil wird durch die Öffnung
für den
Abgasaustritt 12 in die Umwelt geleitet und ein dritter
Teil gelangt erneut durch das bogenförmige, erste Katalysatorelement 18 und
wird anschließend
durch die Gehäusewand zurück zur Reinigungseinheit 13 reflektiert.
Durch die ständige
Reflektion der Abgase im Gehäuse 10 wird auch
eine gute Schalldämpfung
bewirkt. Soll eine zusätzliche
Schalldämpfung
erreicht werden, können im
freien, oberen Bereich des Innenraums 19 weitere Reflektions- oder Absorptionsmittel
vorgesehen sein. Da die Abgase in der Regel die Reinigungseinheit 13 mehrfach
durchströmen,
bevor sie aus der Abgasanlage 100 entweichen, wird eine
hohe Konvertierungsrate auch mit 2-dimsensionalen Katalysatorelementen 14, 18 erlangt.
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In
dem Ausführungsbeispiel
der 3 ist eine erfindungsgemäße Abgasanlage 100 abgebildet,
die insgesamt drei Reinigungseinheit 13, 13' enthält. Davon
ist die Reinigungseinheit 13, wie bei der zuvor beschriebenen
Ausführungsvariante
aus 1 und 2, gegenüber der Öffnung für den Abgaseintritt 11 angeordnet.
Jedoch ist die Reinigungseinheit 13 als Bestandteil des
Gehäuses 10 ausgestaltet.
So wird als Boden 17 des Reflektionsmittels 15 das
Gehäuse 10 verwendet.
Auch die untere Krümmung
des schalenartigen Reflektionsmittels 15 wird durch die vorhandene
Gehäusekrümmung (s.
linke untere Ecke des Gehäuses 10)
ersetzt. Nur die obere Krümmung
des Reflektionsmittels 14 muss als extra Teil im Gehäuse 10 vorhanden
sein. Dieses extra Teil kann als gekrümmtes Blechstück fest
an der Gehäusewand
angebracht werden. Durch diese Maßnahme kann nicht nur Material
eingespart werden, sondern auch gleichzeitig eine bessere Wärmeableitung über die
kühle Gehäuseoberfläche erzielt
werden. Zu diesem Zweck kann der Boden 17 auch wellenförmig ausgeformt
werden, wodurch die Oberfläche
und damit die auch Wärmeableitung
vergrößert wird.
Außerdem
wird durch einen wellenförmigen
oder reliefartigen Boden 17 verhindert, dass die reflektierten
Abgase 22 gebündelt
durch das Katalysatorelement 14 gezwungen werden.
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Des
Weiteren sind oberhalb und unterhalb der Öffnung für den Abgaseintritt 11 an
der Gehäusewand
die beiden zusätzlichen
Reinigungseinheiten 13' (gegenüberliegend
der Reinigungseinheit 13) angeordnet. Durch diese zusätzlichen
Reinigungseinheiten 13' wird
die Anzahl der gewünschten
Reflektionen im Gehäuse 10 weiter
erhöht.
Dadurch kann auch die Konvertierungsrate verbessert werden. Die beiden
zusätzlichen
Reini gungseinheiten 13' enthalten
jeweils ein Katalysatorelement 14' und ein Reflektionsmittel 15'. Es ist allerdings
auch denkbar, dass die beiden Reinigungseinheiten 13' nur ein durchgehendes, über beide Öffnungen
(der Reflektionsmittel 15')
verlaufendes Katalysatorelement 14' enthalten. Dieses hätte den
Vorteil, dass auch die eintretenden Abgase 21, genau wie
bei der Ausführungsform
aus 1 und 2, auf jeden Fall zumindest
einmal ein Katalysatorelement passieren müssten, bevor sie die Abgasanlage 100 wieder
verlassen. Die beiden zusätzlichen
Reinigungseinheiten 13' sind
jeweils als integrierter Bestandteil des Gehäuses 10 ausgestaltet.
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Ebenfalls
ist in 3 ein Vorsprung 20 dargestellt, durch
den die Reinigungseinheiten 13, 13' im Gehäuse 10 eingeklemmt
oder eingehakt werden. Diese Vorsprünge 20 könnten jedoch
auch durch eine Schweißnaht
ersetzt werden, wodurch die Katalysatorelemente 14, 14' bzw. die Reinigungseinheiten 13, 13' selbst mit
dem Gehäuse
unlösbar
verbunden sind.
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In
den 4a bis c sind unterschiedliche, gitterartige
Katalysatorelemente 14, 14', 18 im Detail zu erkennen.
Bei den 4a und 4b sind oberhalb
und links von der Draufsicht auf die jeweiligen Gitter 30 Schnittdarstellungen
wiedergegeben. Diese zeigen jeweils einen horizontalen und einen vertikalen
Schnitt durch das entsprechende Gitter 30 aus 4a bzw. 4b.
Die Gitter 30 bestehen selbst aus horizontalen Haltestreben 31 und
vertikalen Haltestreben 32, die miteinander verflochten
oder verwebt sind.
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Bei
dem Gitter 30 aus dem Ausführungsbeispiel in 4a werden
zwei nebeneinander liegende, horizontale Haltestreben 31 durch
querverlaufende, vertikale Haltestreben 32 ein fach miteinander verflochten.
In diesem Beispiel verläuft
eine horizontale Haltestreben 31 abwechselnd unter und über den
vertikalen Haltestreben 32, die direkt nebeneinander angeordnet
sind. Das gleich gilt auch für
die vertikalen Haltestreben 32 die unter und über zwei benachbarten
horizontalen Haltestreben 31 verlaufen. Somit weist dieses
Gitter 30 ganz normale Gewebestrukturen auf, wobei z. B.
die horizontale Haltestreben 31 einem monofilen Schuss
gleichen.
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Um
die mechanische Haltbarkeit und Widerstandfähigkeit des gitterartigen Katalysatorelements 14, 14', 18 zu
erhöhen,
werden die horizontalen Haltestreben 31 mit den vertikalen
Haltestreben 32 an ihren gemeinsamen Berührungspunkten 33 dauerhaft verbunden.
Dieses kann beispielsweise durch Schweißen, Löten oder dergleichen geschehen. Durch
diese Maßnahmen
können
schadhafte und lärmverursachende
Resonanzen im Gitter 30 vermieden werden.
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In
der 4c ist das Gitter 30 aus 4a in dreidimensionaler
Darstellung wiedergegeben. Dabei ist aus einer einzigen Darstellung
sehr gut der Verlauf der einzelnen horizontalen und vertikalen Haltestreben 31, 32 zueinander
zu erkennen.
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Bei
der Variante des Gitters 30 aus der 4b verläuft die
horizontale Haltestreben 31 jeweils über zwei benachbarten, vertikalen
Haltestreben 32, bevor sie dann unter zwei benachbarten,
vertikalen Haltestreben 32 weiter verläuft. Zwei benachbarte, horizontale
Haltestreben 31 verlaufen um eine vertikale Haltestrebe 32 versetzt
zu einander, so dass hierdurch die Stabilität des Gitters 30 deutlich
verbessert wird. Auch diese vertikalen und horizontalen Haltestreben 31 , 32 können an
ihren Berührungspunkten 33 zusätzlich dauerhaft
miteinander verbunden sein. Somit weist auch dieses Gitter 30 gewebeartige Strukturen
auf.
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Selbstverständlich sind
auch andere Verflechtungen bzw. Verwebungen der horizontalen und vertikalen
Haltestreben 31, 32 zueinander denkbar und praktikabel,
um ein Gitter 30 zu erzeugen. Auch kann eine Kombination
aus Lochblech und Gitter 30 für die Katalysatorelemente 14, 14', 18 zur
Anwendung kommen.
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Es
sei noch erwähnt,
dass die erfindungsgemäße Abgasanlage 100 sowohl
als komplette Abgasanlage, als auch als eine ergänzende Anfangs-, Mittel- oder
Endanlage für
eine teilweise bestehende Abgasanlage verwendet werden. Ebenso können zwei
oder mehrere flache bzw. ebene Katalysatorelemente 22 gleichzeitig
verwendet werden. Auch sind verschiedenste Kombinationen der Ausführungsbeispiele
möglich,
sofern sich diese technisch nicht ausschließen.
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Abschließend ist
zu erwähnen,
dass die erfindungsgemäße Abgasanlage 100 auch
andere technische Merkmale aufweisen kann, als die hier beschriebenen,
die allerdings die gleiche Funktion innehaben.
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- 100
- Abgasanlage
- 10
- Gehäuse
- 11
- Öffnung für Abgaseintritt
- 12
- Öffnung für Abgasaustritt
- 13
- Reinigungseinheit
- 13'
- weitere
Reinigungseinheit
- 14
- Katalysatorelement
von 13
- 14'
- Katalysatorelement
von 13'
- 15
- Reflektionsmittel
von 13
- 15'
- Reflektionsmittel
von 13'
- 16
- Öffnung von 15
- 17
- Boden
von 15
- 18
- zusätzliches
Katalysatorelement
- 19
- Innere
bzw. Innenraum des Gehäuses 10
- 20
- Vorsprung
- 21
- Pfeil
für eintretende
Abgase
- 22
- Pfeil
für reflektierte
Abgase
- 23
- Pfeil
für austretende
Abgase
- 30
- Gitter
- 31
- vertikale
Haltestrebe
- 32
- horizontale
Haltestrebe
- 33
- Berührungspunkte
von 31 und 32