DE4039952A1 - Adsorptionsfilter fuer autoabgase - Google Patents

Adsorptionsfilter fuer autoabgase

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Description

Der Katalysator zur Reinigung von Abgasen von Otto-Motoren ist aus­ reichend bekannt, um hier nicht ausführlich beschrieben werden zu müssen.
Der Katalysator oxidiert CO, reduziert NOx und zerstört ebenfalls Kohlenwasserstoffe. Allerdings bedingt das gute Funktionieren eine ausreichend hohe Temperatur, die insbesondere beim Kaltstart nicht vorhanden ist. Hinzu kommt, daß beim Kaltstart nicht nur die Verbren­ nung des Kraftstoffs unvollständig ist, sondern auch das Gemisch we­ sentlich reicher ist (Luftklappe, Choke), so daß - summa summarum - gerade dann, wenn die Konzentration der Schadstoffe am höchsten ist, der Katalysator nicht betriebsfähig ist.
Es war Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Weg zu finden, um jenes "Katalysatorloch" zu überbrücken.
Der erfindungsgemäße Weg besteht darin, daß ein hitzebeständiger Ad­ sorptionsfilter vor dem Katalysator eingebaut wird, der, solange der Katalysator noch nicht seine Arbeitstemperatur erreicht hat, die in den noch relativ kalten Abgasen enthaltenen Schadstoffe adsorbiert, um sie später mit steigender Abgastemperatur wieder abzugeben. Dann aber ar­ beitet bereits der Katalysator.
Ein für die erfindungsgemäße Anwendung geeigneter Filter besteht aus einer Reihe von parallel angeordneten Blechen aus Edelstahl, welche beidseitig mit Pellets aus Zeolithen, die ihrerseits mit Hilfe eines Emailles an den Blechen haften, beaufschlagt sind. Der Spalt zwischen zwei einander gegenüberliegenden Zeolithschichten beträgt 0,1-1 mm. Die Bleche können in horizontaler Lage zuerst auf einer Seite mit Emaille und anschließend mit Zeolithen beaufschlagt werden, und danach auf der anderen Seite in der gleichen Weise behandelt werden. Dabei nimmt man vorzugsweise für die zweite Seite ein Emaille mit niedrigerem Schmelzpunkt, um auf der bereits beladenen ersten Seite ein Erweichen des Emailles zu vermeiden. Die Adsorption wird durch Turbulenzen an der rauhen Oberfläche und durch die Brown′schen Molekularbewegungen geför­ dert. Die kurzen Wege im Inneren der kleinen Zeolith-Pellets führen zu einer guten Adsorptions-Kinetik. Die Porendurchmesser können von 2-10 Å betragen, es werden aber solche von 4-8 Å bevorzugt. Sie sind dem Fachmann bekannt. Die Pellets selbst sind vorzugsweise 0,2-1 mm groß. Der erfindungsgemäße Filter kann beispielsweise 25 0,1 mm starke Bleche von 20 × 50 cm, die beidseitig mit Zeolithen be­ aufschlagt sind, enthalten. Die äußeren Abmessungen des Pakets betragen 7,5 × 20 × 50 cm mit einem Eingang (Stirnfläche) von 7,5 × 20 cm. Zum Gewicht der Bleche - abhängig von der Dicke von etwa 0,5-1 kg - kommt noch jenes des Mantels (ca. 2 kg), des Emailles (ca. 100 g) sowie der Zeolithe (ca. 150 g) hinzu, so daß mit einem Gesamtgewicht von etwa 3-4 kg zu rechnen ist.
Obschon es sich hier um eine bevorzugte Ausführung der erfindungsge­ mäßen Idee handelt, darf diese nicht als Einschränkung betrachtet wer­ den. Jeder hitzebeständige Adsorptionsfilter kann grundsätzlich ange­ wandt werden.
Des weiteren ist zu erwähnen, daß die seit einiger Zeit in beschränkten Mengen zur Verfügung stehenden hydrophoben Zeolithe, auch manchmal als entaluminierte Zeolithe bezeichnet, insofern einen Vorteil hätten, als sie Wasser nur schwach binden und daher Kondensat und Wasserdampf die Kapazität für die zu adsorbierenden Schadstoffe nicht mindern können.

Claims (7)

1. Hitzebeständiger Schadstoff-Filter für Abgase von Otto-Motoren, welcher vor dem Katalysator eingebaut ist und in der Startphase, wenn die Abgase noch kühl sind und der Katalysator noch nicht ar­ beitet, Schadstoffe adsorbiert und diese mit steigender Abgastem­ peratur wieder abgibt, so daß sie der dann heiße Katalysator vernichten kann.
2. Hitzebeständiger Filter nach Anspruch 1, bestehend aus einer Reihe von parallel angeordneten, dünnen Platten, auf welchen mit Hilfe einer hitzebeständigen Haftmasse hitzebeständige, körnige Adsorbentien haften, alles umgeben von einer geeigneten Hülle aus Edelstahl und ausgestattet mit den nötigen Anschlüssen und Schi­ kanen zwecks gleichmäßiger Verteilung der Abgase über den Filter.
3. Hitzebeständiger Filter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die plattenförmigen Träger 0,1-1 mm starke Edel­ stahlbleche sind.
4. Hitzebeständiger Filter nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die plattenförmigen Träger aus Keramik gefertigt sind.
5. Hitzebeständiger Filter nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftmasse ein Emaille, Glas bzw. Aluminiumsilikat ist.
6. Hitzebeständiger Filter nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorbentien Pel­ lets bzw. Körnern aus Zeolithen mit Porendurchmessern von 2-10 Å bestehen und eine Größe von etwa 0,2-1 mm haben.
7. Hitzebeständiger Filter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den mit Adsorben­ tien beladenen Platten ein Spalt von 0,1-1 mm besteht.
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