WO2016198294A1 - Flexibler abgasschlauch mit abgas-katalysator - Google Patents

Flexibler abgasschlauch mit abgas-katalysator Download PDF

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Definitions

  • the present invention is in the field of cleaning exhaust gases from internal combustion engines, which are used for example in mobile
  • Generating power units or in motorized small devices such as pumps, saws, lawn mowers, leaf vacuum cleaners, etc. are used.
  • Mobile power generators are widely used in civil protection, such as fire departments, to the case of power failure or in areas without power, the operation of, for example, light or
  • trailer-mounted embodiments available. Often, portable units are powered by two-stroke or four-stroke engines, while larger, trailer-mounted engines tend to use diesel engines. In any case, the engines are therefore powered by fossil fuels. When they are incinerated, undesirable substances such as carbon monoxide, hydrocarbons and
  • Nitrogen oxides formed which reach as components of the exhaust gas to the outside. In order to expose the persons working in the immediate vicinity of the unit as little as possible to the exhaust gas, it is usually passed through a flexible, about 1 to 2 meters long exhaust hose and only then released into the atmosphere.
  • US 2013/168969 describes a power generator which is provided with a catalyst to prevent carbon monoxide poisoning of persons who are in its vicinity
  • the line may be used to form components of an exhaust system, such as catalyst and
  • Silencer to connect with each other. Again, the catalyst is not part of the exhaust hose.
  • the object of the present invention is therefore, in a simple manner, the cleaning of the exhaust gases of internal combustion engines, which in
  • the present invention relates to an exhaust hose, the one
  • the catalyst is integrated into the exhaust hose. This means that the catalyst is an integral part of the exhaust hose and catalyst and exhaust hose can not be separated from each other nondestructively.
  • the exhaust tube is made of metal and the catalyst has a metallic carrier substrate. Preference is then exhaust hose and catalyst with each other
  • the present invention does not include a device in which a
  • Catalyst is connected to two different pieces of hose, one of which leads to the engine and the other in the atmosphere.
  • the exhaust hose according to the invention is preferably flexible and can be aligned in any desired direction. He persists because of the high
  • Exhaust gas temperatures which may be up to 1000 ° C, preferably made of a heat-resistant material, for example of metal.
  • the length of the exhaust hose according to the invention is usefully at least 1 meter and can be up to 10 meters or more.
  • the exhaust hose will make the exhaust hose less long so as not to hinder working with the device.
  • the length here is 1 to 2 meters.
  • the catalyst for cleaning the exhaust gases depends on the
  • Air / fuel ratio can be operated, so-called
  • Three-way catalysts are used, which are harmful
  • Exhaust gas components can simultaneously convert carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides into more harmless components.
  • Three-way catalysts are known in the automotive field and described in detail. Their design or dimensioning can be routinely adapted by the person skilled in the art to the particular exhaust gas to be expected. If a diesel engine with a lean air / fuel ratio is used, for example, known from the automotive field known oxidation catalysts can be used. The design and dimensioning of the oxidation catalysts can also be routinely adapted by the person skilled in the art to the respectively expected exhaust gas.
  • Dreiwege-, as well as oxidation catalysts are usually applied in the form of so-called washcoats on carrier substrates.
  • carrier substrates These are, for example honeycomb body made of ceramic, in particular cordierite.
  • the catalysts used in the exhaust hose according to the invention are preferably applied to metallic carrier substrates.
  • the catalyst can in principle at any point of the
  • Exhaust hose according to the invention are located. However, it usually makes sense to determine the exact position of the catalyst as a function of its light-off properties and the exhaust gas temperature.
  • the catalyst will be at a distance of 0.1 to 0.5 meters, especially 0.05 to 0.5 meters from the end of the exhaust hose at which the exhaust gas enters the exhaust hose.
  • the catalyst is located at a distance from the end of
  • Exhaust hose at which the exhaust gas enters the exhaust hose which corresponds to 1 to 20% of the total length of the exhaust hose.
  • the exhaust tube is made of metal
  • the catalyst has a metallic carrier substrate and the catalyst is at a distance of 0.1 to 0.5 meters, in particular 0.05 to 0.5 meters, from the end the exhaust hose at which the exhaust gas enters the exhaust hose.
  • the catalyst can be integrated into the exhaust gas hose according to the invention by methods known to those skilled in the art.
  • the exhaust hose consists of metal, are known, for example, from the metal processing
  • Procedure available include, for example, welding and soldering, but also riveting and pressing.
  • the exhaust hose according to the invention is particularly suitable for retrofitting existing units or devices.
  • Exhaust gas purification can namely by simply replacing the existing exhaust hose, which in any case to a regular to
  • FIG. 1 An embodiment of the exhaust hose according to the invention is shown in FIG. In it (1) the exhaust hose according to the invention and
  • the exhaust gas flows into the hose at one hose end (3), passes through the catalytic converter (5) and leaves the hose at the other hose end (4).
  • the exhaust hose has next to two handles (6), which facilitate its handling and prevent possible combustion of the hands of the operator. In the shown
  • the catalyst (5) is close to the hose end
  • the exhaust hose according to the invention is outstandingly suitable for cleaning the exhaust gas of an internal combustion engine of a particular mobile device.
  • a corresponding device may be a power generator or a particular small mobile devices, such as a pump, a power saw, a lawn mower or a leaf vacuum.
  • the present invention thus also relates to a device operated by an internal combustion engine, which is characterized in that it is provided with an exhaust hose according to the invention.
  • Preferred devices are selected from the series comprising power generator, pump, chainsaw, lawn mower and

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Abstract

Abgasschlauch (2) mit Abgas-Katalysator (5) zur Reinigung der Abgase des Verbrennungsmotors eines mobilen oder transportablen Arbeitsgeräts.

Description

FLEXIBLER ABGASSCHLAUCH MIT ABGAS-KATALYSATOR
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Reinigung von Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen, die beispielsweise in mobilen
Stromerzeugungsaggregaten oder auch in motorbetriebenen Kleingeräten wie Pumpen, Sägen, Rasenmähern, Laubsaugern usw. zum Einsatz kommen.
Mobile Stromerzeugungsaggregate sind im Katastrophenschutz, etwa bei Feuerwehren, weit verbreitet, um bei Stromausfall oder auch in Gebieten ohne Stromversorgung den Betrieb von beispielsweise Licht- oder
Pumpanlagen sicherzustellen. Sie sind in tragbaren oder auch in auf
Anhängern montierten Ausführungsformen verfügbar. Häufig werden tragbare Aggregate mit Zweitakt- oder Viertaktmotoren angetrieben, während bei größeren, auf Anhängern montierten Aggregaten eher Dieselmotoren verwendet werden. In jedem Fall werden die Motoren also mit fossilen Brennstoffen betrieben. Bei deren Verbrennung werden unerwünschte Stoffe wie Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und
Stickoxide gebildet, die als Bestandteile des Abgases ins Freie gelangen. Um die in der direkten Umgebung des Aggregates arbeitenden Personen möglichst wenig dem Abgas auszusetzen, wird es üblicherweise durch einen flexiblen, etwa 1 bis 2 Meter langen Abgasschlauch geleitet und erst dann in die Atmosphäre entlassen.
Die US 2013/168969 beschreibt einen Stromerzeugungsgenerator, der zur Vermeidung von Kohlenmonoxid-Vergiftungen von Personen, die sich in seiner Nähe aufhalten, mit einem Katalysator versehen ist, der
Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid oxidiert. Dieser Katalysator kann zwischen Generator und Abgasschlauch oder am Ende des Abgasschlauches angeordnet sein. Er ist also nicht Bestandteil des Abgasschlauches. Die DE 100 07 549 AI beschreibt eine Leitung zum Führen von Gasen, insbesondere von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor bei
Kraftfahrzeugen, die schallgedämpft ist. Die Leitung kann verwendet werden, um Bestandteile eines Abgassystems, wie Katalysator und
Schalldämpfer, miteinander zu verbinden. Auch hier ist der Katalysator nicht Bestandteil des Abgasschlauches.
Aus der DE 3438906A1 ist ein tragbare Auspuffanordnung bekannt, an der auch eine Einrichtung zur Abgasreinigung angeordnet sein kann.
Während das Abgas von Verbrennungskraftmaschinen zum Antrieb von Personen- und Lastkraftwagen einer strengen Abgasgesetzgebung
unterliegt, gibt es für Stromerzeugungsaggregate und motorbetriebene Kleingeräte wie Pumpen, Sägen, Rasenmähern und Laubsauger nahezu keine Vorschriften zur Verminderung schädlicher Abgaskomponenten.
Dennoch besteht selbstverständlich Bedarf nach Reinigung auch dieser Abgase, schon um die Personen, die die entsprechenden Geräte bedienen bzw. mit ihnen arbeiten, zu schützen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, in einfacher Weise die Reinigung der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen, die in
Stromerzeugungsaggregaten und mobilen Kleingeräten verwendet werden, zu ermöglichen. Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasschlauch, der einen
integrierten Katalysator zur Reinigung der Abgase von Verbrennungsmotoren umfasst.
Gemäß vorliegender Erfindung ist der Katalysator in den Abgasschlauch integriert. Dies bedeutet, dass der Katalysator ein fester Bestandteil des Abgasschlauches ist und Katalysator und Abgasschlauch nicht zerstörungsfrei voneinander getrennt werden können. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Abgasschlauch aus Metall und der Katalysator weist ein metallisches Trägersubstrat auf. Bevorzugt sind dann Abgasschlauch und Katalysator miteinander
verschweißt, verlötet, verpresst oder vernietet.
Die vorliegende Erfindung umfasst keine Vorrichtung, bei der ein
Katalysator mit zwei unterschiedlichen Schlauchstücken verbunden ist, wobei eines davon zum Motor und das andere in die Atmosphäre führt. Der erfindungsgemäße Abgasschlauch ist bevorzugt flexibel und lässt sich in jede gewünschte Richtung ausrichten. Er besteht wegen der hohen
Abgastemperaturen, die bis zu 1000°C betragen können, bevorzugt aus einem hitzebeständigen Material, beispielsweise aus Metall.
Die Länge des erfindungsgemäßen Abgasschlauches beträgt sinnvollerweise mindestens 1 Meter und kann bis zu 10 Meter oder mehr betragen.
Üblicherweise werden aber 1 bis 5 Meter, insbesondere 1 bis 2,5 Meter ausreichen, um das Abgas weit genug von einem Stromerzeugungsaggregat wegzuleiten. Im Falle von Kleingeräten wie etwa Pumpen,
Motorsägen, Rasenmähern und Laubsaugern wird der Abgasschlauch weniger lang sein, um das Arbeiten mit dem Gerät nicht zu behindern. In der Regel beträgt die Länge hier 1 bis 2 Meter.
Der Katalysator zur Reinigung der Abgase richtet sich nach dem
verwendeten Verbrennungsmotor bzw. dem verwendeten Kraftstoff. Bei Verbrennungsmotoren, die mit Benzin und einem stöchiometrischen
Luft/Kraftstoff-Verhältnis betrieben werden, können sogenannte
Dreiwegekatalysatoren verwendet werden, die die schädlichen
Abgaskomponenten Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide gleichzeitig in unschädlichere Komponenten umwandeln können.
Dreiwegekatalysatoren sind aus dem Automobilbereich bekannt und ausführlich beschrieben. Ihre Auslegung bzw. Dimensionierung kann vom Fachmann routinemäßig an das jeweils zu erwartende Abgas angepasst werden. Sofern ein Dieselmotor mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis verwendet wird, können beispielsweise ebenfalls aus dem Automobilbereich bekannte Oxidationskatalysatoren verwendet werden. Auch die Auslegung bzw. Dimensionierung der Oxidationskatalysatoren kann vom Fachmann routinemäßig an das jeweils zu erwartende Abgas angepasst werden.
Dreiwege-, ebenso wie Oxidationskatalysatoren sind üblicherweise in Form sogenannter Washcoats auf Trägersubstrate aufgebracht. Diese sind zum Beispiel Wabenkörper aus Keramik, insbesondere aus Cordierit. Die im erfindungsgemäßen Abgasschlauch verwendeten Katalysatoren sind aber bevorzugt auf metallische Trägersubstrate aufgebracht.
Der Katalysator kann sich grundsätzlich an jeder Stelle des
erfindungsgemäßen Abgasschlauches befinden. Es ist aber in der Regel sinnvoll, die genaue Position des Katalysators in Abhängigkeit von seinen Light-Off Eigenschaften und der Abgastemperatur zu bestimmen.
Normalerweise wird sich der Katalysator in einer Entfernung von 0,1 bis 0,5 Meter, insbesondere 0,05 bis 0,5 Meter von dem Ende des Abgasschlauches befinden, an dem das Abgas in den Abgasschlauch eintritt.
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasschlauches befindet sich der Katalysator in einer Entfernung von dem Ende des
Abgasschlauches, an dem das Abgas in den Abgasschlauch eintritt, die 1 bis 20% der gesamten Länge des Abgasschlauches entspricht. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Abgasschlauch aus Metall, der Katalysator weist ein metallisches Trägersubstrat auf und der Katalysator befindet sich in einer Entfernung von 0,1 bis 0,5 Meter, insbesondere 0,05 bis 0,5 Meter, von dem Ende des Abgasschlauches, an dem das Abgas in den Abgasschlauch eintritt.
Bevorzugt sind dann Abgasschlauch und Katalysator miteinander
verschweißt, verlötet, verpresst oder vernietet. Der Katalysator kann in den erfindungsgemäßen Abgasschlauch nach dem Fachmann an sich bekannten Methoden integriert werden. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, bei denen der Abgasschlauch aus Metall besteht, stehen beispielsweise aus der Metallverarbeitung bekannte
Verfahren zur Verfügung. Dazu gehören beispielsweise Schweißen und Löten, aber auch Nieten und Verpressen.
Der erfindungsgemäße Abgasschlauch eignet sich in besonderer Weise zur Nachrüstung bestehender Aggregate bzw. Geräte. Eine effektive
Abgasreinigung kann nämlich durch einfachen Austausch des vorhandenen Abgasschlauches, bei dem es sich sowieso um ein regelmäßig zu
ersetzendes Verbrauchsteil handelt, gegen einen erfindungsgemäßen Abgasschlauch erreicht werden.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abgasschlauches ist in Figur 1 gezeigt. Darin bezeichnet (1) den erfindungsgemäßen Abgasschlauch und
(2) den eigentlichen Schlauch. Das Abgas fließt an einem Schlauchende (3) in den Schlauch ein, passiert den Katalysator (5) und verlässt den Schlauch am anderen Schlauchende (4). Der Abgasschlauch weist daneben noch zwei Handgriffe (6) auf, die seine Handhabung erleichtern und eine mögliche Verbrennung der Hände des Bedieners verhindern. In der gezeigten
Ausführungsform befindet sich der Katalysator (5) nahe am Schlauchende
(3) , an dem das Abgas in den Abgasschlauch einfließt. Dort sind die
Temperaturen höher als im weiteren Verlauf des Schlauches (2), so dass gewährleistet ist, dass die Light-Off Temperatur des Katalysators (5) erreicht wird.
Der erfindungsgemäße Abgasschlauch eignet sich in hervorragender Weise zur Reinigung des Abgases einer Verbrennungskraftmaschine einer insbesondere mobilen Vorrichtung. Eine entsprechende Vorrichtung kann ein Stromerzeugungsaggregat oder ein insbesondere mobiles Kleingeräte, wie eine Pumpe, eine Motorsäge, ein Rasenmähers oder ein Laubsauger sein. Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch ein mit einer Verbrennungskraftmaschine betriebene Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie mit einem erfindungsgemäßen Abgasschlauch versehen ist.
Bevorzugte Vorrichtungen sind ausgewählt aus der Reihe umfassend Stromerzeugungsaggregat, Pumpe, Motorsäge, Rasenmäher und
Laubsauger. Pumpen, Motorsägen, Rasenmäher und Laubsauger sind insbesondere mobile Kleingeräte.

Claims

Patentansprüche
1. Abgasschlauch, der einen integrierten Katalysator zur Reinigung der Abgase von Verbrennungsmotoren umfasst.
2. Abgasschlauch gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er flexibel ist.
3. Abgasschlauch gemäß Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem hitzebeständigen Material besteht.
4. Abgasschlauch gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er aus Metall besteht.
5. Abgasschlauch gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass er mit dem Katalysator verschweisst, verlötet, verpresst oder vernietet ist.
6. Abgasschlauch gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Länge von 1 bis 10 Meter aufweist.
7. Abgasschlauch gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Länge von 1 bis 5 Meter aufweist.
8. Abgasschlauch gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Länge von 1 bis 2,5 Meter aufweist.
9. Abgasschlauch gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator ein Dreiwegekatalysator ist.
10. Abgasschlauch gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator ein Oxidationskatalysator ist.
11. Abgasschlauch gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator ein metallisches
Trägersubstrat aufweist.
12. Abgasschlauch gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Katalysator in einer Entfernung von 0,1 bis 0,5 Meter von dem Ende des Abgasschlauches befindet, an der das Abgas in den Abgasschlauch eintritt.
13. Abgasschlauch gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasschlauch aus Metall ist, der
Katalysator ein metallisches Trägersubstrat aufweist und der Katalysator sich in einer Entfernung von 0,1 bis 0,5 Meter, insbesondere 0,05 bis 0,5 Meter, von dem Ende des Abgasschlauches, an dem das Abgas in den Abgasschlauch eintritt, befindet.
14. Mit einer Verbrennungskraftmaschine betriebene Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Abgasschlauch gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 versehen ist.
15. Mit einer Verbrennungskraftmaschine betriebene Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausgewählt ist aus der Reihe umfassend Stromerzeugungsaggregat, Pumpe, Motorsäge, Rasenmäher und Laubsauger.
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