DE4228267A1 - Vorrichtung fuer die katalytische reinigung von autoabgas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Vorrichtung, die in die Abgasleitung eines Automobils für die katalytische Reinigung von Autoabgas eingebunden ist.

Es sind eine Anzahl von Vorrichtungen bekannt, die für die katalytische Reinigung von Abgas von einem Automobil verwendet werden. Sie haben dennoch den Nachtteil, daß eine befriedigende Reinigung des Abgases ausbleibt, da der Katalysator, der üblicherweise verwendet wird, nur bei einer Temperatur von zumindest etwa 400°C arbeiten kann. Der Katalysator ist während des Beginns des Motorbetriebes, insbesondere während der kalten Jahreszeit, kalt, so daß eine ziemlich große Zeit erforderlich ist, bevor er seine Arbeitstemperatur erreicht. Als eine natürliche Konsequenz läßt die Vorrichtung eine große Menge toxischen Gases zu, die das Automobil verläßt. Es wird geschätzt, daß etwa 70% des Abgases, welches während des Motorbetriebes erzeugt wird, das Automobil verläßt, ohne gereinigt zu werden.

Es ist auch ein Vorkatalysator bekannt, der nahe am Motor installiert ist, um dem Katalysator zu ermöglichen, seine Arbeitstemperatur schneller zu erreichen. Gerade diese Vorrichtung ist dennoch für die effektive Reinigung von Abgas unbefriedigend.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Vorrichtung zu schaffen, die einem Katalysator erlaubt, Abgas von einem Automobilmotor effektiv bereits während des Beginns des Motorbetriebes zu reinigen.

Die Aufgabe wird im wesentlichen durch eine Vorrichtung für die katalytische Reinigung von Autoabgas gelöst, aufweisend zumindest eine im allgemeinen zylindrische Innenummantelung, eine in der Innenummantelung und zwischen einem Gaseinlaß und einem Gasauslaß, die zur Verbindung mit einem Abgasrohr vorgesehen sind, das sich von einem Motor erstreckt, angeordnete Anordnung gerippter dünner Metallplatten oder gerippter und abgeflachter dünner Metallplatten, wobei die Platten einen Katalysator darauf tragen, und eine im allgemeinen zylindrische Außenummantelung, die die Innenummantelung in einer davon beabstandeten Beziehung umgibt und mit ihr in einer gasdichten Weise verbunden ist, wobei die Innen- und Außenummantelungen dazwischen einen schmalen Zwischenraum begrenzen, der mit einem Wärmespeichermaterial ausgefüllt ist.

In einem bevorzugten erfinderischen Merkmal schließt die Vorrichtung eine Anzahl von Innenummantelungen ein, die parallel zueinander angeordnet, von einer einzelnen Außenummantelung umgeben und beabstandet voneinander und von der Außenummantelung durch das Wärmespeichermaterial umgeben sind.

Gemäß einem anderen bevorzugten Merkmal der Erfindung weist die Vorrichtung eine dritte Ummantelung auf, die die Außenummantelung in einer gasdichten Weise umgibt und einen wärmeisolierenden Zwischenraum darum begrenzt.

Das Wärmespeichermaterial kann die Wärme des Abgases vom im Betrieb befindlichen Motor so wirksam speichern, um den Katalysator bei einer geeigneten hohen Temperatur für eine hinreichend lange Zeit zu halten, nachdem der Motorbetrieb abgebrochen worden ist, und dabei dem Katalysator zu erlauben, das Abgas wirksam vom Beginn eines neuen Motorbetriebes an effektiv zu reinigen. Die gerippten Platten erlauben dem Katalysator mit dem Abgas in einer großen Mantelfläche in Kontakt zu sein und es dabei effektiv zu reinigen.

An Ausführungsbeispielen soll die vorliegende Erfindung näher beschrieben werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine Längsschnittansicht der Vorrichtung;

Fig. 2a eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II von Fig. 1;

Fig. 2b eine Ansicht ähnlich zu der eines Teiles von Fig. 2a, die jedoch einen Teil einer modifizierten Ausführung der Vorrichtung zeigt;

Fig. 3 eine ähnliche Ansicht gemäß Fig. 1, die jedoch eine andere Ausführungsform zeigt;

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der Fig. 1, die jedoch eine weitere Ausführungsform zeigt; und

Fig. 5 eine ähnliche Ansicht zu Fig. 2a, die jedoch noch eine weitere Ausführungsform zeigt.

Eine Vorrichtung gemäß dieser Erfindung ist in den Fig. 1 und 2a gezeigt. Sie weist eine im allgemeinen zylindrische Innenummantelung 1 mit einem Gaseinlaß 2 und einem Gasauslaß 3 auf, mit dem die Vorrichtung in ein Abgasrohr durch ein Paar Flanschen 9 und 9′ eingebunden ist, das sich von einem Automotor erstreckt. Die Ummantelung 1 umgibt eine spiralförmig gewundene Anordnung gerippter dünner Metallplatten, wie in Fig. 2a gezeigt. Diese Platten tragen einen Katalysator darauf und sie bestehen beispielsweise aus einem wärmebeständigen Stahl, der 20 Gew.-% Chrom und 5 Gew.-% Aluminium enthält, wobei der Ausgleich seiner Zusammensetzung im wesentlichen aus Eisen besteht.

Eine im allgemeinen zylindrische Außenummantelung 4 umgibt die Innenummantelung 1 und ist in einer gasdichten Weise mit ihr verbunden. Die Innen- und Außenummantelungen 1 und 4 begrenzen zwischen sich einen engen Zwischenraum, der mit einem Wärmespeichermaterial 5 ausgefüllt ist. Das Wärmespeichermaterial 5 kann die Wärme des Abgases wirksam speichern, das von Motor während seines Betriebes abströmt, und dabei den Katalysator bei einer geeigneten hohen Temperatur für eine lange Zeit halten, nachdem der Betrieb des Motors abgebrochen worden ist.

Die Vorrichtung weist weiterhin eine dritte, im allgemeinen zylindrische Ummantelung 6 auf, die die Außenummantelung 4 in einer gasdichten Weise umgibt. Die Ummantelungen 4 und 6 begrenzen zwischen sich einen wärmeisolierenden Zwischenraum 7. Der Zwischenraum 7 kann evakuiert sein oder nicht. Der Zwischenraum 7 erlaubt dem Wärmespeichermaterial 5 effektiver die Wärme zu speichern, die er vom Abgas gesammelt hat, das in Richtung der Pfeile strömt.

Fig. 2b zeigt eine modifizierte Ausführung der spiralförmig gewundenen Anordnung. Sie besteht aus gerippten und abgeflachten Platten.

Eine sich unterscheidende Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt. Sie ist im wesentlichen gleich der Vorrichtung gemäß Fig. 1, weist jedoch eine Anzahl paralleler Innenummantelungen 1 auf, die in einer einzelnen Außenummantelung 4 angeordnet sind und die jeweils eine spiralförmig gewundene Metallplattenanordnung umgeben, die einen Katalysator trägt. Die Innenummantelungen 1 besitzen eine üblichen Gaseinlaß 2 und einen üblichen Gasauslaß 3, die an den jeweils entgegengesetzten Stirnseiten der Außenummantelung 4 festgelegt sind. Die Außenummantelung 4 hat ein Paar Trennwände 8 und 8 ₁ an den sich jeweils gegenüberliegenden Stirnseiten der Innenummantelungen 1, um die Innenummantelungen 1 und das Wärmespeichermaterial 5 in Position zu halten.

Eine weitere unterschiedliche Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 4 gezeigt. Sie ist im wesentlichen gleich der Vorrichtung gemäß Fig. 3, hat jedoch einen Gaseinlaß 2 und einen Gasauslaß 3, die unterschiedlich zu den in Fig. 3 gezeigten angeordnet sind. Der Gaseinlaß und -auslaß 2 und 3 weisen Achsen auf, die lotrecht zur Achse der Außenummantelung 4 verlaufen, während ihre Gegenstücke in der Anordnung von Fig. 3 koaxial zur Außenummantelung 4 verlaufen.

Eine weitere unterschiedliche Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 gezeigt. Sie ist im wesentlichen gleich der Vorrichtung gemäß Fig. 2a, hat jedoch eine im wesentlichen ovale Innenummantelung mit einer laminatartigen Anordnung gerippter und abgeflachter Platten und besitzt auch im allgemeinen ovale Ummantelungen 4 und 6, die unterschiedlich von denen der in Fig. 2a gezeigten konstruiert sind.

Für die Beschreibung der Fig. 3 bis 5 wird auf die vorangegangene Beschreibung der Fig. 1, 2a und 2b bezug genommen.

Claims (7)

1. Vorrichtung für die katalytische Reinigung von Autoabgas, aufweisend zumindest eine im allgemeinen zylindrische Innenummantelung (1), eine in der Ummantelung (1) und zwischen einem Gaseinlaß (2) und einem Gasauslaß (3), die zur Verbindung mit einem Abgasrohr vorgesehen sind, das sich von einem Motor erstreckt, angeordnete Anordnung dünner Metallplatten, wobei die Platten einen Katalysator darauf tragen, und eine im allgemeinen zylindrische Außenummantelung (4), die die Innenummantelung (1) in einer davon beabstandeten Beziehung umgibt und mit ihr in einer gasdichten Weise verbunden ist, wobei die Innen- und Außenummantelungen (1; 4) dazwischen einen schmalen Zwischenraum (7) begrenzen, der mit einem Wärmespeichermaterial (5) ausgefüllt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten gerippt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten gerippt und abgeflacht sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch Aufweisen einer dritten im allgemeinen zylindrischen Ummantelung (6), die die Außenummantelung (4) in einer gasdichten Weise umgibt und einen wärmeisolierenden Zwischenraum (7) darum begrenzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeisolierende Zwischenraum (7) evakuiert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten aus Stahl bestehen, der 20 Gew.-% Chrom und 5 Gew.-% Aluminium enthält, wobei der Ausgleich seiner Zusammensetzung im wesentlichen aus Eisen besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung aus spiralförmig gewundenen oder aus Lamellenplatten besteht.