DE2429550B2 - Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen, insbesondere von Motorabgasen - Google Patents

Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen, insbesondere von Motorabgasen

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen, insbesondere von Motorabgasen, mit einem in einem Abgasrohr angeordneten, an einem Gehäuse befestigten Katalysatoreinsatz, der aus einem aus gewickelten, abwechselnd glatten und gewellten Schichten aufgebauten porigen Körper besteht, auf den mindestens teilweise ein dünner Belag eines Katalysators aufgetragen ist
Solche bekannten Katalysatoreinsätze (DT-OS 22 47 254) müssen große Oberflächen haben, um eine entsprechende Reinigungswirkung entfalten zu können. Dies bedeutet, daß die Stärke der Schichten, aus denen der porige Körper aufgebaut ist, verhältnismäßig gering ist Einerseits hat dies den Vorteil, daß der Katalysatoreinsatz gegen große Temperaturunterschiede unempfindlich wird, die insbesondere dann auftreffen, wenn bei kalten Außentemperaturen die Brennkraftmaschine angelassen und in sehr kurzer Zeit heiße Abgase den Körper stark erhitzen. Erfolgt das Aufheizen der sehr dünnen Schichten sehr schnell und homogen, so werden Wärmespannungen vermieden. Dabei ist von Vorteil, wenn der Körper aus Asbestschichten besteht, auf deren Fasern ein Niederschlag anorganischer Stoffe gebildet wird, worauf der Körper bei hoher Temperatur in eine keramische Struktur umgewandelt wird, wobei der Asbest praktisch seine ganze Festigkeit verliert, aber zusammen mit dem anorganischen Stoff zu der keramischen Struktur gesintert wird, wodurch der fertige Körper eine ausreichende Festigkeit erhält
Andererseits kann auf Papierschichten keramisches Material aufgebracht und dann das Papier weggebrannt werden. Auch läßt sich auf einen Träger eine Aufschwemmung eines pulverförmiger! Stoffes aufbringen, der nach Verdampfen der Flüssigkeit zu einer zusammenhängenden Schicht gesintert wird. Solche porigen Körper aus keramischem Werkstoff besitzen iedoch dickere Schichtstärken, so daß die vorstehend genannten Temperaturunterschiede eine unterschiedliche Ausdehnung der Schichten zur Folge haben, so daß für den Katalysatoreinsatz erhöhte Bruchgefahr besteht
Mit einem Katalysatoreinsatz, der sehr dünne Schichten hat, läßt sich, wie bereits erwähnt, eine sehr hohe Reinigungswirkung erzielen, sowie eine hohe Unempfindlichkeit gegen Temperaturschwankungen. Infolge des geringen Gewichts sind außerdem die auf den Körper einwirkenden Trägheitskräfte bei Erschütterungen und Vibrationen verhältnismäßig gering, jedoch kann der Einbau des Körpers in das Abgasrohr Schwierigkeiten bereiten, die durch die hohen Temperaturunterschiede und auch durch die mangelnde Elastizi- tat der sehr dünnen Schichten verursacht sind.
Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Einbau des Katalysatoreinsatzes in das Abgasrohr so auszubilden, daß die erläuterten Nachteile vermieden sind.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei der Vorrichtung der eingangs geschilderten Art dadurch gelöst, daß der Körper eine größere Querschnittsfläche besitzt als das Abgasrohr und daß der Körper an seinem Außenumfang mittels einer Stütze aus federndem
Werkstoff am Gehäuse befestigt ist
Durch die Vergrößerung der Abmessungen des Körpers wird dieser nur in einer mittleren Zone von den Abgasen durchströmt, während nach außen zu sehr viel niedrigere Temperaturen herrschen, so daß der Körper in sehr einfacher Weise an seinem Außenumfang federnd aufgehängt werden kann, wodurch vom Gehäuse her einwirkende Erschütterungen und Vibrationen weitgehend vom Körper ferngehalten werden. Da die Temperaturen am Außenumfang des Körpers verhältnismäßig gering sind, kann die Stütze aus federndem Wirkstoff keinen Schaden erleiden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Schichten in der äußeren, nicht von den Abgasen durchstrichenen Zone des Körpers eine größere mechanische Festigkeit auf. Diese Verstärkung der äußeren Zone läßt sich durch mehrfaches Eintauchen dieser Schichten in die Lösungen der anorganischen Stoffe erzielen. Auch ist es von Vorteil, wenn die Befestigung des Körpers im Bereich der verstärkten
Schichten erfolgt.
Ferner weist nur die von den Abgasen durchstrichene Zone des Körpers einen Katalysatorbelag auf. Da die äußere Zone nicht an der Abgasreinigung beteiligt ist, kann dort der Katalysatorbelag eingespart werden.
so Daher lassen sich dort die Schichten kräftiger ausführen.
Schließlich sind in vorteilhafter Weiterbildung die Schichten in der äußeren Zone des Körpers von einem Kühlmittel durchströmt Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend
anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen,
F i g. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung der F i g. 1 und
Fig.3 einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführung der Vorrichtung.
In der Zeichnung ist eine Vorrichtung 10 zur Reinigung von Abgasen dargestellt, die eine zylindrische Form besitzt und im Zuge eines Abgasrohres 12,14 einer Brennkraftmaschine eingebaut ist Die Vorrichtung umfaßt einen porigen zylindrischen Körper 16, der an seinem Außenumfang mittels einer ringförmigen Stütze 18 aus federndem Werkstoff in einem zylindri-
sch'en Gehäuse 20 befestigt ist Das Gehäuse 20 ist in den F i g. 1 und 2 unmittelbar mit dem Abgasrohr 12,14 verbunden, während bei der Ausführungsform nach F i g. 3 Faltenbalge 22 zur Verbindung vorgesehen sind.
Der Körper 16 ist aus spiralförmig aufgewickelten, abwechselnd glatten und gewellten Asbe^lpapierschichten aufgebaut Die Faltungen verlaufen axial zwischen den beiden ebenen Stirnflächen des Körpers. Der Abstand zwischen den glatten Schichten beträgt höchstens 3 mm, was einem Mittelabstand zwischen den Schichten von !,5 mm entspricht Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen den glatten Schichten zweier aufeinanderliegender Wicklungen etwa 1,5 mm. Bei der Herstellung des Körpers verwendet man Streifen von je einer glatten und einer gewellten, miteinander z. B. durch Wasserglas verbundenen Schicht Der gewickelte Körper wird in eine Wasserglaslösung eingetaucht, in Alkohol gehärtet und dann in eine oder mehrere, vorzugsweise wässrige Lösungen organischer Salze, wie Aluminiumchloridlösung oder Kalziumchloridlösung eingetaucht worauf die Salze auf den dünnen Asbestpapierschichten nach Verdampfen des Lösungsmittels einen Niederschlag von Aluminiumsilikat, Aluminiumoxid oder Kalziumsilikat bilden. Bei der nachfolgenden Erhitzung auf hohe Temperatur von etwa 11500C bilden die Salze auf den dünnen Asbestschichten zusammen mit dem Rückstand des Asbests das tragende Gerüst des Körpers, auf den dann in bekannter Weise eine Lösung des Katalysators, beispielsweise einer Platinverbindung, als äußerst dünner Belag aufgetragen wird.
Der porige Körper weist einen größeren Durchmesser auf als der Durchmesser des Abgasrohrs 12,14. Nur der mittlere Teil des Körpers wird somit für die katalysatorische Wirkung ausgenutzt und dieser mittlere Teil kann ebenso groß.oder auch etwas größer sein als der Rohrdurchmesser, wobei in letzterem Fall dies einen Ausgleich für das von den porigen Schichten eingenommene Volumen bedeutet, so daß die Geschwindigkeit der Abgase durch den Körper gleich hoch bleibt Diejenigen Teile des Körpers, die nicht an der Abgasreinigung beteiligt sind, brauchen nicht mit einem Katalysatorbelag versehen zu werden, lassen sich stattdessen mechanisch kräftiger ausführen, so daß die Festigkeit des Körpers nach außen zu größer wird als im mittleren TeiL Diese Verstärkung der äußeren Zone läßt sich dadurch erzielen, daß man diese Schichten mehrfach in die Lösung der anorganischen Stoffe eintaucht oder damit bespritzt Femer erfolgt die Befestigung des Körpers durch die äußere ringförmige
ίο Stütze 18 aus federndem Werkstoff, z. B. Gummi. Diese Stütze umfaßt den Körper an seinen verstärkten Teilen. Somit wird der verhältnismäßig empfindliche Kern des porigen Körpers gegen schädliche Beanspruchung, z. B. durch Erschütterungen des Kraftfahrzeuges geschützt
Da der Körper einen größeren Durchmesser hat als sein wirksamer Kern, erhält man ferner einen Temperaturabfall vom Kern zur Aufhängzone, so daß Aufhängglieder verwendet werden können, welche die hohe Abgastemperatur nicht aushalten. Ferner ist es zweckmäßig, die äußere Zone des Körpers mittels eines Gases, z. B. Luft zu kühlen, das mittels eines Gebläses 24 und durch eine Leitung 26 an der einen Seite des Körpers 10 unter Überdruck zugeführt wird und an dessen anderen Seite durch einen Auslaß 28 austritt nachdem die Luft durch die parallelen feinen Durchlässe hindurchgeströmt ist Die Kühlzone soll von der mittleren Zone des Körpers, durch welche die Abgase hindurchströmen, abgeschirmt sein, z. B. dadurch, daß die Enden 30 und 32 des Abgasrohres 12,14 verlängert sich und auf die Stirnflächen des Körpers ragen. Durch Abdeckscheiben 34 gemäß Fig.2 läßt sich ein verhältnismäßig breiter Dichtspalt zwischen Rohr und Körper 16 erhalten.
Die Faltenbalge 22, über die die Befestigung des Gehäuses 10 am Abgasrohr 12,114 gemäß F i g. 3 erfolgt dienen einerseits dazu, die Erschütterungen des Kraftwagens auf das Gehäuse 20 zu dämpfen und andererseits eine Wärmeübertragung durch Wärmeleitung vom heißen Abgasrohr 12,14 zum Gehäuse 20 und damit zu der federnden ringförmigen Stütze 18 zu verringern.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen, insbesondere von Motorabgasen, mit einem in einem Abgasrohr angeordneten, an einem Gehäuse befestigten Katalysatoreinsatz, der aus einem aus gewickelten, abwechselnd glatten und gewellten Schichten aufgebauten porigen Körper besteht, auf den mindestens teilweise ein dünner Belag eines Katalysators aufgetragen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (16) eine größere Querschnittsfläche besitzt als das Abgasrohr und daß der Körper an seinem Außenumfang mittels einer Stütze (18) aus federndem Werkstoff am Gehäuse (20 befestigt ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten in der äußeren, nicht von den Abgasen durchstrichenen Zone des Körpers (16) eine größere mechanische Festigkeit aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur die von den Abgasen durchstrichene Zone des Körpers (16) einen Katalysatorbelag aufweist
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten in der äußeren Zone des Körpers (16) von einem Kühlmittel durchströmt sind.
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