WO2008135175A1 - Abgasreinigungsvorrichtung für eine abgasanlage - Google Patents

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WO2008135175A1
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Wolfgang Hahnl
Marek Birke
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Emcon Technologies Germany (Augsburg) Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas purification device for an exhaust system.
  • an exhaust gas purification device is to be understood, for example, as a particulate filter, an oxidation catalytic converter or a NO x storage catalytic converter.
  • Such an exhaust gas purification device usually contains a gas-permeable substrate through which the exhaust gas flows, whereby the exhaust gas is purified.
  • a particulate filter for example, soot particles contained in the exhaust gas are filtered from the exhaust gas as it flows through the substrate.
  • the substrate materials used are usually brittle and have a low flexural strength.
  • the invention provides an exhaust gas purification device, which is characterized by a simple production even when using brittle substrate materials and in which moreover the substrate heats up quickly during operation in order to achieve the temperature necessary for effective operation or for regeneration of the exhaust gas purification device.
  • an exhaust gas purification device for an exhaust system for this purpose, with a housing having an input and an output, and designed as a hollow body gas-permeable substrate which is arranged in the flow path from the input to the output, wherein the hollow body is composed of a plurality of flat substrate plates.
  • the interior of the hollow body is in flow communication with the inlet, so that the flow path of the exhaust gas from the inlet through the substrate and then leads to the output.
  • the substrate is heated, which has a comparatively low thermal mass as a hollow body, before the housing can withdraw a relatively large amount of heat from the exhaust gas stream.
  • the hollow body is composed of a plurality of flat (ie flat) substrate plates, it can be easily made of brittle material and safely in the housing hold. Bending of the substrate material is not required, which is why impermissible bending stresses occur neither during production nor during operation in the exhaust system.
  • a second substrate is arranged in the interior of the substrate, which is likewise a hollow body composed of a plurality of flat substrate plates.
  • a second flow path is created from the interior of the first substrate through the second substrate into its interior and from there to the exit.
  • the hollow body preferably has a shape which corresponds to a lateral surface of a truncated pyramid. When using two nested hollow bodies, these are then placed in particular in opposite directions.
  • the hollow body can of course also be designed as a hollow cylinder, that is to say with a plate spacing which is constant over its entire length.
  • the substrate plates are in particular a trapezoidal shape in the case of a truncated pyramidal shape of the hollow body, wherein in the case of two substrates, the substrate plates of the inner hollow body are made smaller than those of the outer hollow body.
  • the substrate plates are preferably held by a frame construction.
  • the frame construction may include a plurality of fastener elements for the substrate plates, which may be e.g. clips, nails or rivets that hold the substrate plates to the frame construction.
  • the frame construction may consist of cross-sectionally U-shaped profiles in which the substrate plates are held directly, for example.
  • the substrates used are usually brittle materials.
  • the substrate plates comprise at least one of the following materials: metal foam, metallic sponge structure, metal fibers, metallic sintered hollow spheres, wire mesh, wire mesh, expanded metal, ceramic fibers and ceramic foam. All these materials are characterized by their high porosity.
  • the substrate plates can be provided with a catalytically active coating.
  • a respective holder for the upstream end and for the downstream end of the substrate is provided, which is formed substantially as a flat bottom or disc with at least one passage opening. In this way, the substrate can be easily and safely stored in the housing.
  • the hollow body has a plurality of stacked substrate plates made of different materials.
  • the exhaust gas purification device may be a particulate filter, a particulate matter storage, an oxidation catalyst or a NO x -
  • Oxidation catalyst conceivable.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an exhaust gas purification device according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a view of a substrate plate used in the exhaust gas purification device of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a view of a frame element used in the exhaust gas purification device of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a section along the line IV-IV in Figure 3, but with inserted substrate plate;
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of the frame construction of FIG. 5
  • FIG. 6 shows a view of a frame element according to an alternative embodiment
  • FIG. 7 is a section along the line VII-VII in Figure 6, but with inserted substrate plate;
  • FIG. 8 is a sectional view similar to FIG. 7, but for an alternatively formed substrate
  • FIG. 9 shows a schematic perspective view of a frame construction with holders for an exhaust gas purification device according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 10 is a sectional view of part of the frame construction of FIG. 9.
  • Figure 11 is a sectional view of a slightly modified compared to Figure 10 frame construction.
  • FIG. 1 shows an exhaust gas purification device 10 according to a first embodiment
  • Embodiment of the invention which may be a particulate filter, a particulate trap, an oxidation catalyst, a NO x storage catalyst or any combination thereof.
  • the exhaust gas purification device 10 is used in particular in the exhaust system of a motor vehicle and has a housing 12 which has an input 14 and an output 16. Inside the housing 12, a gas-permeable first substrate 18, which is designed as a hollow body, is arranged. Inside the first substrate 18, a second substrate 20 is arranged, which is likewise designed as a hollow body. Both substrates 18, 20 or both hollow bodies have a shape corresponding to the lateral surface of a truncated pyramid with a rectangular, in particular square base area corresponds, and are composed of several, here four flat substrate plates 22 and 24 respectively.
  • the substrate plates 22, 24 are each trapezoidal (see FIG. 2), the substrate plates 24 forming the inner second substrate 20 being smaller than the substrate plates 22 forming the outer first substrate 18.
  • the substrate plates 22, 24 numerous materials come into question. Conceivable here is the use of metal foam or a metallic "sponge" with open pores, metal fibers, metallic hollow balls, wire mesh, wire mesh, expanded metal, ceramic fibers or ceramic foam or a ceramic "sponge".
  • the substrate plates 22, 24 may have a catalytically active coating.
  • the substrate plates 22 and 24 are held by a frame structure 26, which is shown schematically in a slightly modified form in Figure 5 and a plurality of also trapezoidal frame members 28 which are interconnected (see Figure 3).
  • the frame construction 26 or the individual frame elements 28 consist, as can be seen from FIG. 4, of profiles U-shaped in cross-section 30.
  • a respective holder 36 and 38 is provided, which carries the frame structure 26 and thus the substrates 18, 20.
  • Each of the two holders 36 and 38 is formed substantially as a disc with passage openings, wherein the inlet openings of the first holder 36 with 40 and the outlet openings of the second holder 38 are designated 42.
  • the exhaust gas entering the exhaust gas purification device 10 flows via the inlet openings 40 into the annular space 44, which is formed within the first substrate 18 but outside the second substrate 20.
  • Substrate 18, or inwardly, in this case flow through the second substrate 20, and then reached through the outlet openings 42, the output
  • the exhaust gas flow only comes into contact with the comparatively cold housing 12 after it has flowed through the first substrate 18.
  • the portion of the exhaust stream flowing through the second substrate 20 comes not at all with the housing 12 in contact.
  • the substrates 18, 20 can heat up very quickly due to their relatively low thermal mass, while the housing 12 warms up comparatively slowly on the one hand due to its thermal mass and on the other hand due to the unavoidable cooling by the ambient air.
  • the generated exhaust gas can heat the substrates 18, 20 relatively quickly, since it comes into contact with them almost uncooled.
  • the temperature necessary for the regeneration of the substrates 18, 20, for example is reached very quickly in the case of a particle filter.
  • Frame structure 26 and the frame members 28 which have a plurality of fasteners in the form of clips 46 which hold the substrate plates 22 and 24 and are also designed in a U-shaped cross section.
  • each of the substrates 18, 20 and the respective hollow body a plurality of stacked substrate plates 22, 22 ', 22 "or
  • Metal fibers are used as filter material and metal foam or metallic hollow spheres with catalytically active coating as the oxidation catalyst material, in which case the oxidation catalyst material in the flow direction of the
  • FIG. 9 shows a frame construction 26, as used in alternatively configured substrates 18 and 20, which have the shape of the lateral surface of a truncated pyramid with a hexagonal base. Also in this case, the individual substrate plates 22, 24, of which six each form a hollow body here, are trapezoidal, and the substrates 18, 20 and the frame structure 26 are held by the holders 36, 38 in the housing 12.
  • Figures 10 and 11 show two different embodiments for corresponding frame structures 26.
  • the frame members 28 are formed by profiles 48, which form a half hexagon in cross section.
  • Substrate plates 22, 24 set by fasteners in the form of nails or rivets 50 to the angled frame members 28.

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Abstract

Eine Abgasreinigungsvorrichtung (10) für eine Abgasanlage hat ein Gehäuse (12), das einen Eingang (14) und einen Ausgang (16) aufweist, und ein als Hohlkörper ausgebildetes gasdurchlässiges Substrat (18, 20), das im Strömungsweg (A) vom Eingang (14) zum Ausgang (16) angeordnet ist, wobei der Hohlkörper aus mehreren flachen Substratplatten (22, 24) zusammengesetzt ist.

Description

Abgasreinigungsvorrichtung für eine Abgasanlage
Die Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Abgasanlage.
Unter einer Abgasreinigungsvorrichtung im Sinne der Erfindung ist beispielsweise ein Partikelfilter, ein Oxidationskatalysator oder ein NOx- Speicherkatalysator zu verstehen. Eine solche Abgasreinigungsvorrichtung enthält für gewöhnlich ein gasdurchlässiges Substrat, das vom Abgas durchströmt wird, wodurch das Abgas gereinigt wird. Im Fall eines Partikelfilters werden z.B. im Abgas enthaltene Rußpartikel beim Durchströmen des Substrates aus dem Abgas gefiltert. Die verwendeten Substratmaterialien sind meist brüchig und haben eine geringe Biegefestigkeit.
Die Erfindung schafft eine Abgasreinigungsvorrichtung, die sich durch eine einfache Herstellung auch bei Verwendung brüchiger Substratmaterialien auszeichnet und bei der sich zudem das Substrat im Betrieb rasch aufheizt, um die für den effektiven Betrieb oder auch für eine Regeneration der Abgasreinigungsvorrichtung nötige Temperatur zu erzielen.
Erfindungsgemäß ist hierzu eine Abgasreinigungsvorrichtung für eine Abgasanlage vorgesehen, mit einem Gehäuse, das einen Eingang und einen Ausgang aufweist, und einem als Hohlkörper ausgebildeten gasdurchlässigen Substrat, das im Strömungsweg vom Eingang zum Ausgang angeordnet ist, wobei der Hohlkörper aus mehreren flachen Substratplatten zusammengesetzt ist. Dabei steht insbesondere der Innenraum des Hohlkörpers mit dem Eingang in Strömungsverbindung, so daß der Strömungsweg des Abgases vom Eingang durch das Substrat und dann zum Ausgang führt. Dadurch kommt der Abgasstrom nach dem Eintritt in das Gehäuse der Abgasreinigungsvorrichtung zuerst mit dem Substrat in Berührung und erst anschließend mit dem Gehäuse. Auf diese Weise wird zuerst das Substrat aufgeheizt, das als Hohlkörper eine vergleichsweise geringe thermische Masse hat, bevor das Gehäuse dem Abgasstrom eine relativ große Wärmemenge entziehen kann. Da der Hohlkörper aus mehreren flachen (also ebenen) Substratplatten zusammengesetzt ist, läßt er sich auch aus brüchigem Material einfach herstellen und sicher im Gehäuse halten. Ein Biegen des Substratmaterials ist nicht erforderlich, weshalb weder bei der Produktion noch im Betrieb in der Abgasanlage unzulässige Biegespannungen auftreten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Inneren des Substrates ein zweites Substrat angeordnet, das ebenfalls ein aus mehreren flachen Substratplatten zusammengesetzter Hohlkörper ist. Auf diese Weise wird ein zweiter Strömungsweg aus dem Innenraum des ersten Substrates durch das zweite Substrat in dessen Innenraum hinein und von dort zum Ausgang geschaffen. Die Ausgestaltung mit zwei Substraten bietet den Vorteil einer vergrößerten Oberfläche bei gleichzeitig geringem Druckverlust.
Der Hohlkörper hat vorzugsweise eine Form, die einer Mantelfläche eines Pyramidenstumpfs entspricht. Bei Verwendung von zwei ineinander angeordneten Hohlkörpern werden diese dann insbesondere in entgegengesetzten Richtungen ineinandergesetzt. Alternativ kann der Hohlkörper natürlich auch als Hohlzylinder, also mit einem über seine gesamte Länge konstantem Plattenabstand, ausgeführt sein.
Als besonders einfach herstellbar hat es sich erwiesen, wenn der Pyramidenstumpf eine rechteckige, insbesondere quadratische, oder eine sechseckige Grundfläche hat.
Die Substratplatten sind bei einer Pyramidenstumpfform des Hohlkörpers insbesondere trapezförmig, wobei im Falle zweier Substrate die Substratplatten des inneren Hohlkörpers kleiner als diejenigen des äußeren Hohlkörpers ausgeführt sind.
Zur Befestigung aneinander sowie im Gehäuse werden die Substratplatten bevorzugt durch eine Rahmenkonstruktion gehalten.
Die Rahmenkonstruktion kann mehrere Befestigungselemente für die Substratplatten aufweisen, bei denen es sich z.B. um Clips, Nägel oder Niete handelt, die die Substratplatten an der Rahmenkonstruktion halten.
Alternativ oder zusätzlich kann die Rahmenkonstruktion aus im Querschnitt U-förmigen Profilen bestehen, in denen die Substratplatten z.B. unmittelbar gehalten sind. Wie bereits erwähnt, werden als Substrate meist brüchige Materialien verwendet. Insbesondere weisen die Substratplatten wenigstens eines der folgenden Materialien auf: Metallschaum, metallische Schwammstruktur, Metallfasern, metallische versinterte Hohlkugeln, Drahtgeflecht, Drahtgestrick, Streckmetall, Keramikfasern und Keramikschaum. All diese Materialien zeichnen sich durch ihre hohe Porosität aus.
Zusätzlich können die Substratplatten mit einer katalytisch aktiven Beschich- tung versehen sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist je ein Halter für das stromaufwärtige Ende und für das stromabwärtige Ende des Substrates vorgesehen, der im wesentlichen als ebener Boden bzw. Scheibe mit wenigstens einer Durchtrittsöffnung ausgebildet ist. Auf diese Weise läßt sich das Substrat einfach und sicher im Gehäuse lagern.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Hohlkörper mehrere übereinandergeschichtete Substratplatten aus unterschiedlichen Materialien auf.
Durch gezielte Abstimmung der verwendeten Materialien hinsichtlich ihrer unterschiedlichen spezifischen Reinigungs- bzw. Filtereigenschaften läßt sich so eine besonders gute Reinigungswirkung erzielen.
Wie bereits erwähnt, kann die Abgasreinigungsvorrichtung ein Partikelfilter, ein Partikelaufnahmespeicher, ein Oxidationskatalysator oder ein NOx-
Speicherkatalysator sein. Natürlich sind auch beliebige Kombinationen dieser
Komponenten möglich, beispielsweise ist ein Partikelfilter mit integriertem
Oxidationskatalysator denkbar.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- Figur 2 eine Ansicht einer bei der Abgasreinigungsvorrichtung aus Figur 1 verwendeten Substratplatte; - Figur 3 eine Ansicht eines bei der Abgasreinigungsvorrichtung aus Figur 1 verwendeten Rahmenelements;
- Figur 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Figur 3, jedoch mit eingesetzter Substratplatte;
- Figur 5 eine schematische Perspektivansicht der Rahmenkonstruktion der
Abgasreinigungsvorrichtung aus Figur 1 ;
- Figur 6 eine Ansicht eines Rahmenelements gemäß einer alternativen Ausgestaltung;
- Figur 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Figur 6, jedoch mit eingesetzter Substratplatte;
- Figur 8 eine Schnittansicht ähnlich Figur 7, jedoch für ein alternativ ausgebildetes Substrat;
- Figur 9 eine schematische Perspektivansicht einer Rahmenkonstruktion mit Haltern für eine Abgasreinigungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungs- form der Erfindung;
- Figur 10 eine Schnittansicht eines Teils der Rahmenkonstruktion aus Figur 9; und
- Figur 11 eine Schnittansicht einer gegenüber Figur 10 leicht abgewandelten Rahmenkonstruktion.
Figur 1 zeigt eine Abgasreinigungsvorrichtung 10 gemäß einer ersten
Ausführungsform der Erfindung, bei der es sich um einen Partikelfilter, einen Partikelaufnahmespeicher, einen Oxidationskatalysator, einen NOx-Speicher- katalysator oder eine beliebige Kombination aus den genannten handeln kann. Die Abgasreinigungsvorrichtung 10 wird insbesondere in der Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs eingesetzt und weist ein Gehäuse 12 auf, das einen Eingang 14 und einen Ausgang 16 hat. Im Inneren des Gehäuses 12 ist ein als Hohlkörper ausgebildetes, gasdurchlässiges erstes Substrat 18 angeordnet. Im Inneren des ersten Substrates 18 ist ein zweites Substrat 20 angeordnet, das ebenfalls als Hohlkörper ausgebildet ist. Beide Substrate 18, 20 bzw. beide Hohlkörper haben eine Form, die der Mantelfläche eines Pyramidenstumpfes mit rechteckiger, insbesondere quadratischer Grundfläche entspricht, und sind aus mehreren, hier je vier flachen Substratplatten 22 bzw. 24 zusammengesetzt. Die Substratplatten 22, 24 sind jeweils trapezförmig (siehe Figur 2), wobei die das innere zweite Substrat 20 bildenden Substratplatten 24 kleiner als die das äußere erste Substrat 18 bildenden Substratplatten 22 sind.
Für die Substratplatten 22, 24 kommen zahlreiche Materialien in Frage. Denkbar ist hier die Verwendung von Metallschaum bzw. einer metallischen „Schwammstruktur" mit offenen Poren, Metallfasern, metallischen Hohlkugeln, Drahtgeflecht, Drahtgestrick, Streckmetall, Keramikfasern oder Keramikschaum bzw. einer keramischen „Schwammstruktur". Zusätzlich können die Substratplatten 22, 24 eine katalytisch aktive Beschichtung aufweisen.
Die Substratplatten 22 bzw. 24 werden durch eine Rahmenkonstruktion 26 gehalten, die schematisch in leicht abgewandelter Form in Figur 5 gezeigt ist und mehrere, ebenfalls trapezförmige Rahmenelemente 28 aufweist, welche miteinander verbunden sind (siehe Figur 3). Die Rahmenkonstruktion 26 bzw. die einzelnen Rahmenelemente 28 bestehen, wie aus Figur 4 hervorgeht, aus im Querschnitt U-förmigen Profilen 30.
Sowohl am stromaufwärtigen Ende 32 als auch am stromabwärtigen Ende 34 der Substrate 18, 20 ist jeweils ein Halter 36 bzw. 38 vorgesehen, der die Rahmenkonstruktion 26 und damit die Substrate 18, 20 trägt. Jeder der beiden Halter 36 bzw. 38 ist im wesentlichen als Scheibe mit Durchtrittsöffnungen ausgebildet, wobei die Eintrittsöffnungen des ersten Halters 36 mit 40 und die Austrittsöffnungen des zweiten Halters 38 mit 42 bezeichnet sind.
Das in die Abgasreinigungsvorrichtung 10 gelangende Abgas strömt über die Eintrittsöffnungen 40 in den ringartigen Zwischenraum 44 ein, der innerhalb des ersten Substrates 18, jedoch außerhalb des zweiten Substrates 20 gebildet ist.
Aus diesem sich in Richtung des Strömungswegs A des Abgases verjüngenden
Zwischenraum 44 kann das Abgas entweder nach außen, also durch das erste
Substrat 18, oder nach innen, in diesem Fall durch das zweite Substrat 20 strömen, und erreicht anschließend durch die Austrittsöffnungen 42 den Ausgang
16. Auf diese Weise kommt der Abgasstrom erst dann mit dem vergleichsweise kalten Gehäuse 12 in Berührung, nachdem er das erste Substrat 18 durchströmt hat. Der durch das zweite Substrat 20 strömende Anteil des Abgasstroms kommt überhaupt nicht mit dem Gehäuse 12 in Berührung. Die Substrate 18, 20 können sich aufgrund ihrer vergleichsweise geringen thermischen Masse sehr schnell aufheizen, während sich das Gehäuse 12 zum einen aufgrund seiner thermischen Masse und zum anderen aufgrund der unvermeidbaren Kühlung durch die Umgebungsluft vergleichsweise langsam aufwärmt. Somit kann, insbesondere nach einem Kaltstart, das erzeugte Abgas die Substrate 18, 20 vergleichsweise schnell erwärmen, da es nahezu ungekühlt mit diesen in Berührung kommt. Dadurch wird beispielsweise bei einem Partikelfilter die für die Regeneration der Substrate 18, 20 notwendige Temperatur sehr schnell erreicht.
Die Figuren 6 und 7 zeigen eine alternative Ausgestaltung der
Rahmenkonstruktion 26 bzw. der Rahmenelemente 28, die mehrere Befestigungselemente in Form von Clips 46 aufweisen, die die Substratplatten 22 bzw. 24 halten und im Querschnitt ebenfalls U-förmig gestaltet sind.
Wie in Figur 8 gezeigt, kann jedes der Substrate 18, 20 bzw. der jeweilige Hohlkörper mehrere übereinandergeschichtete Substratplatten 22, 22', 22" bzw.
24, 24', 24" aus unterschiedlichen Materialien aufweisen. Bei einer Kombination aus einem Partikelfilter und einem Oxidationskatalysator können z.B.
Metallfasern als Filtermaterial und Metallschaum bzw. metallische Hohlkugeln mit katalytisch aktiver Beschichtung als Oxidationskatalysatormaterial eingesetzt werden, wobei dann das Oxidationskatalysatormaterial in Strömungsrichtung des
Abgases gesehen vor dem Filtermaterial angeordnet ist, also beim ersten
Substrat 18 auf der Innenseite, beim zweiten Substrat 20 auf der Außenseite des
Hohlkörpers.
Figur 9 zeigt eine Rahmenkonstruktion 26, wie sie bei alternativ ausgestalteten Substraten 18 und 20 eingesetzt wird, die die Form der Mantelfläche eines Pyramidenstumpfs mit sechseckiger Grundfläche haben. Auch in diesem Fall sind die einzelnen Substratplatten 22, 24, von denen hier je sechs einen Hohlkörper bilden, trapezförmig, und die Substrate 18, 20 bzw. die Rahmenkonstruktion 26 werden durch die Halter 36, 38 im Gehäuse 12 gehalten.
Die Figuren 10 und 11 zeigen zwei unterschiedliche Ausführungen für entsprechende Rahmenkonstruktionen 26. Bei der Ausgestaltung gemäß Figur 10 werden die Rahmenelemente 28 durch Profile 48 gebildet, die im Querschnitt ein halbes Sechseck bilden. Gemäß Figur 11 hingegen ist vorgesehen, die Substratplatten 22, 24 durch Befestigungselemente in Form von Nägeln bzw. Nieten 50 an den abgewinkelten Rahmenelementen 28 festzulegen.
Darüber hinaus liegt es im Ermessen des Fachmanns, alle beschriebenen Merkmale sowohl einzeln wie auch in Kombination miteinander einzusetzen, um die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen.

Claims

Patentansprüche
1. Abgasreinigungsvorrichtung für eine Abgasanlage, mit einem Gehäuse (12), das einen Eingang (14) und einen Ausgang (16) aufweist, und einem als Hohlkörper ausgebildeten gasdurchlässigen Substrat (18, 20), das im Strömungsweg (A) vom Eingang (14) zum Ausgang (16) angeordnet ist, wobei der Hohlkörper aus mehreren flachen Substratplatten (22, 24; 22, 22', 22", 24, 24', 24") zusammengesetzt ist.
2. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Substrates (18) ein zweites Substrat (20) angeordnet ist, das ebenfalls ein aus mehreren flachen Substratplatten (24) zusammengesetzter Hohlkörper ist.
3. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper eine Form hat, die einer Mantelfläche eines Pyramidenstumpfs entspricht.
4. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pyramidenstumpf eine rechteckige, insbesondere quadratische, oder eine sechseckige Grundfläche hat.
5. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratplatten (22, 24; 22, 22', 22", 24, 24", 24") trapezförmig sind.
6. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratplatten (22, 24; 22, 22', 22", 24, 24', 24") durch eine Rahmenkonstruktion (26) gehalten werden.
7. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenkonstruktion (26) mehrere Befestigungselemente für die
Substratplatten (22, 24; 22, 22', 22", 24, 24', 24") aufweist.
8. Abgasreinigungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenkonstruktion (26) aus im Querschnitt U-förmigen Profilen (30) besteht.
9. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratplatten (22, 24; 22, 22', 22", 24, 24", 24") wenigstens eines der folgenden Materialien aufweisen: Metallschaum, metallische Schwammstruktur, Metallfasern, metallische Hohlkugeln,
5 Drahtgeflecht, Drahtgestrick, Streckmetall, Keramikfasern und Keramikschaum.
10. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratplatten (22, 24; 22, 22', 22", 24, 24', 24") eine katalytisch aktive Beschichtung aufweisen.
11. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 10. dadurch gekennzeichnet, daß je ein Halter (36, 38) für das stromaufwärtige Ende
(32) und für das stromabwärtige Ende (34) des Substrates (18, 20) vorgesehen ist, der im wesentlichen als Scheibe mit wenigstens einer Durchtrittsöffnung ausgebildet ist.
12. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 15 dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper mehrere übereinandergeschichtete
Substratplatten (22, 22', 22", 24, 24', 24") aus unterschiedlichen Materialien aufweist.
13. Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Partikelfilter, einen Partikelaufnahme- 0 Speicher, einen Oxidationskatalysator und/oder einen NOx-Speicherkatalysator umfaßt.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103521021B (zh) * 2013-09-27 2016-08-17 天津赛智科技发展有限公司 专用于分离油漆漆雾与工业可挥发有机污染物的喷淋塔
CN103850757A (zh) * 2014-03-06 2014-06-11 冯柏金 一种柴油机尾气过滤装置
CN105013254A (zh) * 2015-07-12 2015-11-04 成都科盛石油科技有限公司 基于提高烟气过滤效果的烟尘处理装置
CN105032047B (zh) * 2015-07-12 2017-03-22 成都科盛石油科技有限公司 一种干式烟尘过滤装置的改进结构
WO2017115617A1 (ja) * 2015-12-28 2017-07-06 京セラ株式会社 粒子状物質の測定装置用部品
CN105674404B (zh) * 2016-03-25 2019-02-19 进成（广东）智能科技股份有限公司 一种光触媒空气净化装置
US10774717B2 (en) * 2017-11-01 2020-09-15 Imagine Tf, Llc Structures for catalytic converters
CN108180055A (zh) * 2017-12-19 2018-06-19 刘信玮 一种基于折叠扩增接触面积的汽车尾气净化处理装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4446250A (en) * 1981-04-20 1984-05-01 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Plate catalyst body for denitration
DE4137738A1 (de) * 1991-11-15 1993-05-19 Daimler Benz Ag Russfilter
DE29923422U1 (de) * 1999-03-08 2000-09-28 Hjs Fahrzeugtechnik Gmbh & Co Filter zum Entfernen von Ruß- und Aschepartikeln aus dem Abgasstrom eines Dieselmotors
EP1228797A1 (de) * 2001-01-19 2002-08-07 C.R.F. Società Consortile per Azioni Partikelfilter für Dieselmaschinen
DE102005005670A1 (de) * 2005-02-08 2006-08-10 Purem Abgassysteme Gmbh & Co. Kg Schweiß- bzw. Lötverbindung von Filterelementen sowie Partikelfilter
DE102005022419A1 (de) * 2005-05-14 2006-11-16 Purem Abgassysteme Gmbh & Co. Kg Partikelfilter

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3228325A1 (de) * 1982-07-29 1984-02-02 Fa. J. Eberspächer, 7300 Esslingen Filter- und nachverbrennungseinrichtung fuer abgase
US6284201B1 (en) * 1993-02-10 2001-09-04 Alfred Buck Apparatus for the catalytic purification of flowing gases, in particular exhaust gases of internal combustion engines

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4446250A (en) * 1981-04-20 1984-05-01 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Plate catalyst body for denitration
DE4137738A1 (de) * 1991-11-15 1993-05-19 Daimler Benz Ag Russfilter
DE29923422U1 (de) * 1999-03-08 2000-09-28 Hjs Fahrzeugtechnik Gmbh & Co Filter zum Entfernen von Ruß- und Aschepartikeln aus dem Abgasstrom eines Dieselmotors
EP1228797A1 (de) * 2001-01-19 2002-08-07 C.R.F. Società Consortile per Azioni Partikelfilter für Dieselmaschinen
DE102005005670A1 (de) * 2005-02-08 2006-08-10 Purem Abgassysteme Gmbh & Co. Kg Schweiß- bzw. Lötverbindung von Filterelementen sowie Partikelfilter
DE102005022419A1 (de) * 2005-05-14 2006-11-16 Purem Abgassysteme Gmbh & Co. Kg Partikelfilter

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