DE2429550C3 - Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen, insbesondere von Motorabgasen - Google Patents
Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen, insbesondere von MotorabgasenInfo
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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 (DE-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 pulverförmigen Stoffes aufbringen,
der nach Verdampfen der Flüssigkeit zu einer zusammenhängenden Schicht gesintert wird. Solche
porigen Körper aus keramischem Werkstoff besitzen jedoch dickere Schichtstärken, so daß die vorstehend
genannten Temperaturunterschiede eine unterschiedliche Ausdehnung der Schichten zur Folge haben, so daß
für den Katalysatoreinsatz erhöhte Bruchgefahr besteht
s 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
ίο 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 Elastizitat
der sehr dünnen Schichten verursacht sind.
Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Einbau des Katalysaioreinsatzes 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
■»5 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.
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 zvlindri-
schfcn Gehäuse 20 befestigt ist Das Gehäuse 20 ist in
den F i g. 1 und 2 unmittelbar mit dem Abgasrohr 12,14
• erbunden, 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 Asbestpapierschichten
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 vor. 1,5 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 ζ. Β.
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 1150cC 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 mittle- J~>
re 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 4» 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 Ferner erfolgt die
Befestigung des Körpers durch die äußere ringförmige 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 F i g. 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 12,14 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)
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,dadurchgekennze
ich η et, daß der Körper (16) eine größere Querschnittsfiäche 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, daS 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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