DE8530206U1

DE8530206U1 - Metall-Matrix für katalytische Reaktoren zur Abgasreinigung

Info

Publication number: DE8530206U1
Application number: DE19858530206
Authority: DE
Original assignee: Thyssen Industrie AG
Current assignee: ThyssenKrupp Technologies AG
Priority date: 1985-10-25
Filing date: 1985-10-25
Publication date: 1987-02-26

Description

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Essen, den 16.10.1985 PZ 3399 EB/bk

Thyssen Industrie AG Am Thyssenhaus 1

4300 Essen 1

Metall-Matrix für katalytische Reaktoren zur Abgasreinigung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Metall-Matrix für katalytische Reaktoren zur Abgasreinigung, die aus einem Wickel von einer oder mehreren übereinanderliegenden gewellten Folien besteht. Derartige Metall-Matrizen dienen als Träger für katalytisch aktive Substanzen, wobei meist noch eine keramische Zwischenschicht (wash coat) verwendet wird.

Die Metall-Matrix aus DE-GM 74 00 853 und DE-GM 73 02 106 ist als ein Wickel ausgebildet, bei dem jeweils eine glatte Folie und eine gewellte Folie spiralförmig aufeinandergewickelt sind. Vorzugsweise hat die gewellte Folie ein Evolventenzahnprofil. Die glatte Folie dient zur Erhaltung des Abstandes von einer Wickellage zur nächsten. Ein Nachteil besteht darin, daß ein erheblicher Anteil der Folienfläche für die Aufgabe "Katalysatorträger" deshalb verloren geht, weil durch die Vorspannung beim Wickelvorgang bedingt sich die Wellenbögen erheblich verformen und deshalb mit der glatten Folie eine relativ große Abstützfläche ausbilden. Dieser Oberflächenanteil steht für die nachfolgende Beschichtung nicht mehr zur Verfügung. Weiterhin hat sich überraschend gezeigt, daß im Nahbereich der Kontaktzone Wellenbogen/glatte Fläche die eingangs genannte keramische Zwischenschicht sich stark verdickt ausbildet. Diese Schichtdicke kann bis zu 500 um ansteigen, während die übliche gebotene Schichtdicke nur ca. 30 bis 60 &mgr;&pgr;&igr; beträgt. Insgesamt ergibt sich daraus ein erhöhter Druckverlust durch Verringerung des freien Strömungsquerschnitts und ein Mehrbedarf an katalytisch wirksamem Material, - 2 -

das auf die keramische, poröse Zwischenschicht (wash coat) durch Imprägnieren oder Tauchen in einer Salzlösung des Katalysatormaterials aufgebracht wird»

Die Metall-Matrix nach DE-PS 27 33 640 besteht aus einem Wickel von einer oder mehreren Folien, von denen mindestens eine Folie gewellt ausgebildet ist. Dabei ist mindestens eine Folie mit lokalen Erhebungen und/oder Vertiefungen versehen, die mit der benachbarten Folienlage föriTibC'rnlibSig zusammenwirken, Um eine gegenseitige Verschiebung in An— Strömrichtung des Abgases zu verhindern. Bei Wickeln aus mindestens zwei Folien werden ebene Flächenbereiche als Rillen zur Herstellung der Formschiüssigkeit vorgeschlagen, was sich im Druckverlust nachteilig auswirkt.

DE-OS 29 02 779 offenbart eine als Wickel ausgebildete Metall-Matrix aus mindestens einer gewellten Folie, bei der Löcher in der glatten und/oder gewellten Folie sich über die gesamte Folienlänge erstrecken, derart, daß in Anströmrichtung des Abgases einzelne schmale Blechstreifen aufeinander folgen. Hier ist weitehrin ein Folienwickel offenbart, der ausschließlich aus gewellten Folien besteht, die in Lagerichtung aufeinander folgen, und bei dem die Wellen über die ganze Tiefe der Folie in Anströmrichtung des Abgases schräg verlaufen.

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Aufgabe der Erfindung ist es, eine günstige Abstützung zwischen benachbarten Folienlagen zu schaffen, so daß der Folienwickel eine möglichst große Oberfläche aufweist, die nach dem Beschichten katalytisch wirksam wird, den freinen Durchströmungsquerschnitt für das Abgas möglichst günstig zu gestalten und den Verbrauch an Material für die poröse Zwischenschicht (wash coat) und für die Katalysatorschicht zu optimieren.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die gewellten Folien begrenzte ebenflächige Bereiche aufweisen, die an ihrem Rand weitgehend übergangslos in benachbarte Wellentäler auslaufen und Schnittöffnungen mit den Wellen ausbilden. Trotz des Wegfalls der ebenen Zwischenfolie ist die Abstandhaltung zwischen zwei benachbarten Lagen gewellter Folien zuverlässig gewährleistet.

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Der Flächenanteil der ebenflächigen Bereiche in den gewellten Folien kann qering gewählt werden, er sollte 30% der Gesamtfläche nicht iibersteigen. Die ebenen Flächenbereiche werden vorzugsweise so ausgebildet, daß sie Kreise und/oder Streifen bilden. Man ordnet die Kreise z.B. nach Art der Informationsspeicherung einer Lochkarte an - und zwar so, daß trotz endlicher Länge des Prägewerkzeugs, bzw. trotz eines endlichen Umfangs des Prägewalzenpaares, beim Wickeln iimier Lage für Lage unterschiedliche Muster aufeinander liegen. Verwendet man überwiegend kreis« fcriTililS SbSfi£ Cl'£r-hanha*air*ha cn uaviiavl· man &eegr; oho &eegr; rip &eegr; Ah ch an rip n VQm

Folienrand auch die Abstände in Folienrichtung und damit die Abstände der ebenen Flächen untereinander. Es sind vorzugsweise untereinander unterschiedliche Druchmesser der nahezu kreisförmigen oder exakt kreisförmigen ebenen Flächenbereiche zu wählen, die ein Ganzzahliges der Wellenlänge betragen. Eine ringförmige Ausbildung der ebenen Flächenbereiche mit untereinander unterschiedlichen, in Folienrichtung zunehmenden Durchmessern hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt.

im Bereich der ersten Wicklungen der Spirale wählt man in Folienrichtung kurze Abstände der ebenen Flächenbereiche.

Werden überwiegend streifenformige ebene Flächenbereiche verwendet, so läßt sich neben deren Breite und Abstand auch deren Anstellwinkel zur Folienrichtung variieren. Im Bereich der ersten Wicklungen der Spirale wählt man vorzugsweise steile Winkel von mehr als 45°, vorzugsweise beginnend mit ca. 60° zur Folienrichtung.

Bei Verwendung eines ebenen Prägewerkzeuges ist es fertigungsmäßig günstig, die Streifen in insich gerade Stücke aufzuteilen. Bei Verwendung eines Walzenpaares wählt man vorzugsweise eine fertigungsmäßig günstigere Form, indem man die Längsmitte!linie der Streifen gekrümmt ausbildet.

Man kann auch noch zusätzlich den Winkel der Wellenrichtung zur Anströmrichtung segmentweise, d.h, mittels Folienstücken variieren. In diesem Fall hat es sich als strömungstechnisch günstig herausgestellt, die Stöße der Segmente vom Folienrand her mit den erfindungsgemäßen ebenen Flächenbereichen auszustatten,

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Werden zwei oder mehr gewellte Folien gleichzeitig gewickelt, so kann der Abstand der Wicklungen nach dem Stand der Technik durch unterschiedliche Anstellwinkel der Wellen zur Strömungsrichtung aufrecht erhalten werden. In diesem Fall ist es günstig, die erfindungsgemäßen ebenen Flächenbereiche nur im Bereich des Folien-Wickelanfangs vorzusehen, bei dem auf Gnund des hohen Krümmungsradius kein Anstellwinkel zwischen der Wellendichtung und der Folienrichtung möglich ist.

Besonders vorteilhaft kann der Wickel aus einer einzigen Folie gewickelt sein.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Figur zeigt in perspektivischer Ansicht ein ebenes Folienstück, das nach späterem Aufwickeln ein Mittelsegment bildet. Beim linken Folienabschnitt 1 stinmt die Wellenrichtung mit der Anströmrichtung überein (Pfeil 2). Der Folienabschnitt 1 zeigt zwei Ausführungsformen von ebenflächigen Bereichen. Der ebenflächige Bereich 3 ist streifenförmig ausgebildet mit zwei unterschiedlicher- Winkeln OC gegenüber der Folienrichtung (Pfeil 4). Der Rand der streifenförmi gen ebenflächigen Bereiche 3 läuft übergangslos in benachbarte Wel lentäler 5 aus und bildet im übrigen mit den Wellen Schnittöffnungen 6 aus.

Weiterhin ist ein ebenflächiger Bereich 7 von kreisrunder Form dargestellt. Deren Rand läuft in benachbarten Wellentälern 5 weitge- hend übergangslos aus und er bildet Schnittöffnungen 6 mit den Wellen aus.

An der rechten Seite der Figur ist ein Folienabschnitt 8 angesetzt, dessen Wellenrichtung (Pfeil 9) gegenüber der Anströmrichtung (Pfeil 2} einen Winkel &bgr; bildet. An der Stoßstelle der beiden Folienabschnitte 1 und 8 ist ein ebenflächiger Bereich 9 in Form eines Zwickels ausgebildet. Der Zwickel 9 läuft übergangslos in das Wellental 5 aus und bildet an seiner rechten Seite Schnittöffnungen 6 mit den Wellen.

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Essen, den 16.10.1985 PZ 3399 EB/bk

BEZUGSZEICHENLISTE

1 = FoIienabschnitt

2 = Pfeil

3 = ebenflächiger Bereich

4 = Pfeil

5 = Wellental

6 = SchnittGTfnungen

7 = ebenflächiger Bereich

8 = Folienabschnitt

9 = ebenflächiger Bereich

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Claims

Il «III · ■ · ·( Uli ft * · »III III ··*■ a» &igr; »&igr;·&idiagr;· • Ii ttiii · • ■ t ■ I . ■> - 5 -Schutzansprüche:

1. Metall-Matrix für katalytische Reaktoren zur Abgasreinigung, die aus einem Wickel von einer oder mehreren übereinanderliegenden gewellten Folien besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die gewellten Folien begrenzte ebenflächige Bereiche (3;7;9) aufweisen, die an ihrem Rand weitgehend Übergangslos in benachbarte Wellentäler (5) auslaufen und Schnittöffnungen (6) mit den Wellen ausbilden.

2. Metall-Matrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächenanteil der ebenflächigen Bereiche (3;7;9) höchstens 30% der Foliengesamtfläche beträgt.

3. Metall-Matrix nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenflächigen Bereiche eine runde, insbesondere kreisrunde (7) oder ringförmige Form aufweisen.

4. Metall-Matrix nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenflächigen Bereiche streifenförmig (3) ausgebildet sind.

5. Metall-Matrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsmittellinie der streifenförmigen ebenflächigen Bereiche (3) zur Folienlängsnchtung (Pfeil 4) geneigt angeordnet ist.

6. Metall-Matrix nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsmittellinie der streifenförmigen ebenflächigen Bereiche gekrümmt ausgebildet ist.

7. Metall-Matrix nach einen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienwickel aus mehreren Folienstücken mit zur Anströmrichtung variierender Wellendichtung besteht und an der Stoßstelle zweier aneinander grenzender Folienstücke mindestens ein ebenflächiger Bereich (9) ausgebildet ist.

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8. Metall-Matrix nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der ebenflächige Folienbereich (9) an der Stoßstelle zweier FoIien-

5 stücke (1;8) zwickelartig ausgebildet ist.

9. Metall-Matrix nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickel aus einer einzigen Folie gewickelt
ist.