DE7540749U

DE7540749U - Katalysatorkoerper

Info

Publication number: DE7540749U
Application number: DE7540749U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-12-20
Filing date: 1975-12-20
Publication date: 1977-06-08

Description

R. 3023

18. 12. 1975 Pf/Do

Anlage zur

Gebrauchsmusteranraeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1 Katalysatorkörper

Die Erfindung bezieht sich auf einen Katalysatorkörper, insbesondere für die Abgasreinigung bei Kraftfahrzeugen. Abgase j von Verbrennungsvorgängen, insbesondere auch solche von Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, enthalten im allgemeinen größere Mengen an unverbrannten oder teilverbrannten, I

schädlichen Bestandteilen, die zum Schütze der Umwelt in mehr oder weniger unschädliche Komponenten umgewandelt werden müssen.

Hierzu ist es im allgemeinen notwendig, die Abgase einer kata-Iytischen Nachbehandlung zu unterwerfen. Der hierfür notwendige Katalysator wird üblicherweise auf einem Träger fixiert, wobei dieser Träger für das Gas einen möglichst geringen Durchgangswiderstand aufweisen soll.

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Es ist bekannt, derartige Trägerkatalysatoren in Pelletform einzusetzen. Diese Pellets haben jedoch den Nachteil, daß sie sich zu langsam erwärmen und darüberhinaus die Möglichkeit besteht, daß sie, insbesondere bei hohen Temperaturen, wie sie bei der Reaktion des Abgases herrschen, durch mechanische Erschütterungen und pulsierenden Abgasstrom abgerieben werden oder zerbrechen.

Dasselbe trifft auch zu bei sogenannten Vollkontakter, bei denen die Katalysatorkörper nicht aus einem Träger mit darauf fixiertem Katalysator bestehen, sondern die vollständig aus katalytisch wirkendem oxidischem Material bestehen.

/ Man ist daher dazu übergegangen, solche Katalysatorkörper in monolithischer Form zu verwenden. Die monolithischen Körper bestehen üblicherweise aus einem keramischen Material, in welchem sich parallel verlaufende Kanäle befinden, bei denen im Falle von Trägerkörpern die Innenflächen den eigentlichen Katalysator tragen. Abgesehen von der Tatsache, daß die Herstellung derartiger Monolithe verhältnismäßig aufwendig ist, besteht bei diesen Katalysatorkörpern auch die Notwendigkeit, den Durchmesser der erwähnten Kanäle genau auf den Verwendungszweck abzustimmen, damit einerseits kein zu hoher Durchgangswiderstand auftritt, andererseits aber die Bohrungen nicht so groß werden, daß das Gas nicht vollständig mit den Wandungen der Bohrungen in Berührung kommt und die katalytische Umsetzung

daher unvollständig bleibt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, einen monolithischen Katalysatorkörper anzugeben, der eine gute Wechselwirkung zwischen Abgas und Katalysator gewährleistet und gleichzeitig nur einen geringen Druckabfall zeigt. Darüberhinaus soll der Katalysatorkörper einfach und rationell herzustellen sein, die Möglichkeit bieten, ggf. verschiedene Katalysatoren für verschiedene Abgaskomponenten aufnehmen zu können und in seiner Größe leicht den notwendigen Erfordernissen anzupassen sein.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Katalysatorkörper aus mehreren gleichen Baueinheiten mit Durchbrüchen aufgebaut ist, wobei die einzelnen Baueinheiten

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derartig gegeneinander verdreht sind, daß keine optisch durchgehenden Kanäle in dem Katalysatorkörper auftreten.

Die Baueinheiten bestehen vorzugsweise aus keramischem Material wie z.B. Aluminiumoxid, Cordierit oder Mullit bzw. im Falle von Vollkontakten aus Fe₂O.,, Cr₂O,, CuO, NiO oder ebenfalls AIpO,, einzeln oder in Mischungen, und werden nach üblichen keramischen Verfahren hergestellt. Dabei werden die Körper entweder aus dem Rohmaterial fertig gepresst und anschließend gesintert oder es wei'den volle Platten gepreßt und im rohen bzw. verglühten Zustand die Durchbrüche eingesägt, gefräst oder gebohrt.

Der erfindungsgemäße Katalysatorkörper ist aus mindestens drei, vorzugsweise aber aus mindestens vier Baueinheiten aufgebaut, die durch eine Spannvorrichtung zusammengehalten sind.

Im Falle von Katalysatorträgern wird der vorgesehene Katalysator, beispielsweise Platinmetall, nach bekannten Verfahren auf vom Gas durchströmten Oberflächen des Trägers aufgebracht. Dabei kann für alle Baueinheiten ein einheitlicher Katalysator verwendet werden, üS ist aber auch möglich, die einzelnen Baueinheiten mit verschiedenen Katalysatoren zu versehen, wenn dies für verschiedenartige Umsetzungen notwendig ist.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von Beispielen, die sich auf einen Trägerkatalysator beziehen, näher erläutert werden.

Es bedeuten:

Fig. 1 die Draufsicht auf eine Baueinheit mit parallelen Schlitzen, die asymmetrisch zu der Mittellinie M-M angeordnet sind,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen aus fünf Bauelementen gemäß Fig. 1 aufgebauten quasimonolithischen Katalysatorträger,

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Pig. 3 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform einer Baueinheit mit runden Löchern,

Fig. i| einen Schnitt durch einen aus Baueinheiten gemäß Fig. aufgebauten Katalysatorträger und

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer Baueinheit.

Die in Fig. 1 dargestellte Baueinheit besteht aus einer \ Platte 1 mit quadratischer Grundfläche, in welche vier läng- > liehe Schlitze 2 eingearbeitet sind, die unsymmetrisch zur Mittellinie M-M liegen. Die Grundfläche kann auch andere jj Formen aufweisen, Voraussetzung ist nur, daß sie nach einer ! Drehung von jeweils 90 Grad wieder zur Deckung gebracht werden können. Der quasimonolithische Katalysatorträger ,gemäß Fig. 2 ist aus fünf derartigen Baueinheiten aufgebaut, in j dem jede Platte gegenüber der vorherigen um 90 Grad gedreht j ist. Die Lage der fünften Platte ist mit derjenigen der

ersten Platte wieder identisch, so daß sich die Plattenfolge a-b-c-d-a ergibt. In Fig. 2 sind die Platten b und d entlang der Linie I-I dargestellt. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der Katalysatorträger keine optisch durchgehenden Kanäle enthält, so daß der Gasstrom an jeder Platte umgelenkt wird, wodurch ein inniger Kontakt des Gases mit dem an der Oberfläche sitzenden Katalysator gewährleistet ist.

~v In Fig. 3 ist eine Baueinheit mit kreisförmigem Querschnitt dargestellt, die einen erhöhten Rand 4 aufweist, wie er in Fig. 4 gezeigt ist. Die Baueinheit trägt in einer Hälfte Bohrungen 5, sowie an der Stirnfläche zwei einander gegenüberliegende Zentriernuten 6. In Fig. H ist ein aus vier derartigen Baueinheiten zusammengesetzter Katalysatorträger gezeigt. Die einzelnen Baueinheiten sind jeweils um l80 Grad gegeneinander versetzt, so daß sich eine Folge a-b-a-b ergibt. Durch diese Anordnung wird der Gasstrom über die gesamte Plattenoberfläche geleitet und so ein inniger Kontakt zwischen Gas und auf der Plattenoberfläche befindlichem Katalysator gewährleistet ist.

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Fig, 5 schließlich zeigt eine Alternative zu Fig. 3* auch diese Baueinheit besteht aus einer Platte mit kreisförmigem Querschnitt 7 und einem erhöhten Rand 8. Die Bohrungen 9 sind in diesem Fall jedoch über beide Plattenhälften verteilt und die Stirnfläche weist zwei Zentriernuten 11 und 12 auf, deren Abstand dem halben Abstand zweier Bohrungen entspricht. Der Durchmesser der Bohrungen 9 ist kleiner oder höchstens gleich groß wie der Zwischenraum zwischen zwei Bohrungen. Dadurch ist auch bei dieser Variante gewährleistet, daß keine optisch durchgehenden Kanäle auftreten, wenn der Katalysatorträger so aufgebaut wird, daß abwechselnd die' Zentriernuten 11 und 12 übereinander zu liegen kommen.

Die Beispiele gelten selbstverständlich in entsprechender Weise auch für die aus sogenannten Vollkontakten bestehenden Katalysatorkörper.

Die Erfindung gibt einen quasimonolithischen Katalysatorkörper an, der einen geringen Strömungswiderstand aufweist und bei dem durch wiederholte Umlenkung des Gasstromes ein inniger Kontakt zwischen dem Gas und dem Katalysator gewährleistet ist. Der Katalysatorkörper ist durch die Verwendung nur einer Sorte von Baueinheiten in seinem Aufbau sehr einfach und es besteht die Möglichkeit, die einzelnen Baueinheiten mit verschiedenen Katalysatoren zu belegen, wenn dies durch den Reaktionsablauf geboten erscheint. Die Größe des Trägers kann durch entsprechende Wahl der Anzahl der Baueinheiten leicht den Erfordernissen und Gegebenheiten angepaßt werden.

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Claims

Ansprüche ' ;

1. Katalysatorkörper, insbesondere für die Abgasreinigung
bei Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß er aus
mehreren gleichen Baueinheiten mit Durchbrüchen aufgebaut
ist, wobei die einzelnen Baueinheiten derartig gegeneinander verdreht sind, daß keine optisch durchgehenden Kanäle | J {') in dem Katalysatorkörper auftreten. !

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2. Katalysatorkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, i

daß die Baueinheiten asymmetrisch zu einer Mittellinie (M-M) angeordnete parallele Schlitze (2) aufweisen.

3. Katalysatorkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheiten eine kreisförmige Grundfläche (3) (7)
und kreisförmige Bohrungen (5) (9) sowie einen zumindest auf einer Seite erhöhten Rand (4) (8) aufweisen.

4. Katalysatorkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmigen Bohrungen (5) nur auf einer Hälfte der kreisförmigen Grundfläche (3) vorgesehen sind und die Stirnfläche (2) einander gegenüberliegende Zentriernuten (6) aufweist.

5. Katalysatorkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmigen Bohrungen (9) auf einem Kreis

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I (8) der Grundfläche vorgesehen sind und die Stirnfläche zwei Zentriernuten (11, 12) aufweist, wobei der Abstand \ der Zentriernuten (11) und (12) dem halben Abstand zweier I Bohrungen (9) entspricht.
• I 6. Katalysatorkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß er aus keramischem Material ( besteht. i
i 7. Katalysatorkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich ! net, daß er aus Aluminiumoxid, Cordierit oder Mullit, bzw. \
i im Falle von Vollkontakten aus Fe₂O,, Cr„0, CuO, NiO oder I
ί ebenfalls AIpO,, einzeln oder in Mischungen, besteht.'.. i 7S40749 oa«77