Aufgebauter Katalysatorträgerkörper mit grosser Querschnittsfläche

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft Katalysatorträgerkörper großer und/oder unregelmäßig geformter Querschnitts­fläche, welche aus abwechselnden Lagen von glatten und gewellten Blechen bestehen. Um solche Katalysatorträger­körper kostengünstig herstellen zu können, wird vorgeschlagen, wegen der Schwierigkeiten bei der Handhabung sehr großer Körper diese aus kleineren Einheiten (11, 16, 17) aufzubauen. Dabei können bevorzugt vorhandene Serien­produkte mit geeigneten Querschnitten eingesetzt werden. Eventuell verbleibende Zwischenräume (14, 15) können, soweit diese nicht durch noch kleinere Einheiten (16, 17) weitestgehend ausgefüllt werden können, auf andere Weise abgedichtet werden, beispielsweise durch Lochmasken, vergießen mit keramischem Material oder dergleichen. Die Erfindung eignet sich zum Aufbau von Katalysatorträger­körpern sehr großer Querschnittsfläche und/oder mit un­regelmäßig berandeten Querschnitten.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katalysator­trägerkörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Bei der katalytischen Reinigung von Abgasen und bei anderen katalytischen Prozessen werden für größere Anlagen Katalysatorträgerkörper mit großer Querschnitts­fläche für große Durchsätze benötigt. Es ist bekannt, solche Katalysatorträgerkörper aus abwechselnden Lagen von glatten und gewellten Blechen zu wickeln oder zu schichten. Solche gewickelten oder beschichteten Blech­pakete werden meist noch einer anschließenden füge­technischen Behandlung, beispielsweise Löten, unter­worfen.

[0003] Es ist zwar prinzipiell möglich, Katalysatorträgerkörper von fast beliebigem Durchmesser zu wickeln bzw. von beliebig großer Querschnittsfläche zu schichten, jedoch treten praktische Schwierigkeiten bei der Handhabung auf, sobald bestimmte Größen deutlich überschritten werden sollen. So ist ein Beloten von sehr großen Strukturen schwierig und es werden auch sehr große Lötöfen benötigt für die anschließende Wärmebehandlung. Auch ansonsten bietet die Handhabung schon wegen der Dimensionen und des Gewichtes größere Schwierigkeiten, wozu noch Probleme bei der Beschichtung mit katalytischem Material hinzu­treten. So tritt ein an sich unerwarteter Effekt auf, nämlich das größere Einheiten mit einem bestimmten Volumen bei vorgegebenen Kanalquerschnitten der einzelnen Strömungskanäle teurer sein können als mehrere kleinere Katalysatorträgerkörper mit dem gleichen Gesamtvolumen.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher ein Kata­lysatorträgerkörper mit großer und/oder unregelmäßig geformter Querschnittsfläche, der die oben genannten Probleme vermeidet.

[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß dem Anspruch 1 vorgeschlagen, den Katalysatorträgerkörper aus mehreren kleineren Einheiten aufzubauen, die in einer vorgegebenen Querschnittsfläche nebeneinander in möglichst dichter Packung angeordnet sind. Bei dieser Vorgehensweise können auch für Einzelstücke mit großer Querschnittsfläche die Kostenvorteile einer Serienferti­gung von kleineren Einheiten ausgenutzt werden. Statt Wickel- und Handhabungsvorrichtungen und dergleichen für spezielle Katalysatorträgerkörpertypen mit großem Querschnitt oder einer unregelmäßigen Querschnittsfläche zu verwenden, können solche Katalysatorträgerkörper in einfacher Weise aus mehreren kleineren Einheiten zusammen­gestellt werden. Ein solches System ist sehr flexibel und ermöglicht eine rentable Fertigung von kleineren Stückzahlen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird im Anspruch 2 vorgeschlagen, daß der größte Teil der vorgegebenen Querschnittsfläche eines herzustellenden Katalysatorträgerkörpers mit kleineren Einheiten von kreisförmigem Querschnitt ausgefüllt ist. Da Katalysator­trägerkörper von kreisförmigem Querschnitt in großer Stückzahl und mit vielen verschiedenen Querschnitten preiswert zur Verfügung stehen, bietet sich zunächst die Verwendung solcher kleinerer Einheiten an. Dabei können die Zahl und die Größe der verwendeten Einheiten so variiert werden, daß ein möglichst großer Teil der vorgegebenen Querschnittsfläche ausgefüllt werden kann.

[0006] In spezieller Ausgestaltung der Erfindung wird daher im Anspruch 3 vorgeschlagen, daß ein vorgegebener Querschnitt zunächst mit mög­lichst großen kreisförmigen Einheiten ausgefüllt und die dann noch vorhandenen Lücken mit kleineren Einheiten weiter geschlossen werden sollen. Durch die Verwendung von nur zwei oder drei verschiedenen Durchmessern bei den kleinen Einheiten läßt sich bereits der weitaus größte Teil der vorhandenen Querschnittsfläche mit Katalysatorträger­körpern ausfüllen, insbesondere dann, wenn in gewissen Grenzen elastische Einheiten verwendet werden, wie sie z. B. in der deutschen nicht veröffentlichten Patentanmeldung P 35 34 904.2 angegeben sind.

[0007] Wie in Anspruch 4 weiterhin ausgeführt, beschränkt sich die Ver­wendung von kleineren Einheiten natürlich nicht auf kreisförmige Ausführungen. Sofern Einheiten mit anders geformten Querschnitten preisgünstig zur Verfügung stehen, können Einheiten von beliebiger Form verwendet werden, wie sie z. B. in der deutschen nicht veröffent­lichten Patentanmeldung P 35 27 111.6 beschrieben werden.

[0008] Dies gilt insbesondere auch wie in Anspruch 5 vorgeschlagen für die Verwendung von Kreissegmenten als kleineren Einheiten.

[0009] Zur Stabilisierung der aufgebauten Katalysatorträgerkörper wird im Anspruch 6 vorgeschlagen, die einzelnen Einheiten an ihren Berührungsstellen untereinander fügetechnisch zu verbinden, vorzugsweise zu verlöten. Dies kann gegebenen­falls gleichzeitig mit der Verlötung der Blechlagen in den kleineren Einheiten erfolgen.

[0010] Störend bei erfindungsgemäß aufgebauten Katalysator­trägerkörpern können eventuell noch bestehende unaus­gefüllte Kanäle in der vorgegebenen Querschnittsfläche sein. Sofern diese Kanäle nicht zu groß sind, stellt dies kein Problem dar. Andernfalls können solche Freiräume, wie in Anspruch 7 vorgeschlagen, gegen Gas­durchlaß abgedichtet werden, vorzugsweise durch Ver­gießen mit einer keramischen Masse. Auch eine Verwendung von geeigneten Masken auf der Einlaß- oder Auslaßseite des Katalysatorträgerkörpers ist möglich.

[0011] Eine weitere Möglichkeit zur Stabilisierung des gesamten Aufbaus eines erfindungsgemäßen Katalysatorträgerkörpers besteht darin, die kleineren Einheiten gemäß Anspruch 8 in eine oder mehrere vorgeformte Platten in entsprechende Löcher einzusetzen und fügetechnisch zu befestigen. Solche Platten können auf einfache Weise gestanzt oder anderweitig hergestellt werden und bilden eine stabile Halterung für den aufgebauten Katalysatorträgerkörper.

[0012] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind schematisch in der Zeichnung dargestellt und zwar zeigen

Figur 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Katalysatorträgerkörper mit kreisförmigem Quer­schnitt und

Figur 2 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Katalysatorträgerkörper mit geradliniger Be­randung der Querschnittsfläche.

[0013] Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch einen aufgebauten Katalysatorträgerkörper 10, welcher aus mehreren kleineren kreisförmigen Einheiten 11 zusammengesetzt ist. Die kleineren Einheiten 11 können insbesondere serien­mäßig hergestellte, einfache zylindrisch gewickelte Kata­lysatorträgerkörper sein. Wie gestrichelt angedeutet, können in den Zwischenräumen 15 zwischen den kleineren Einheiten 11 weitere noch kleinere Einheiten 17 ange­ordnet werden. Das gleiche gilt für die Zwischenräume 14 zwischen den kleineren Einheiten 11 und der Begrenzung 10 der Querschnittsfläche, wo weitere kleinere Einheiten 16 angeordnet werden können. Die Berührungsstellen 12 zwischen den Einheiten 11 und gegebenenfalls den Einheiten 16, 17 und die Berührungsstellen 13 mit der Berandung können fügetechnisch verbunden werden. Eventuell noch ver­bleibende Zwischenräume können mit keramischer Masse aus­gegossen, oder durch geeignete Lochmasken abgedeckt werden. Auch das Einsetzen der kleineren Einheiten 11, 16, 17 in eine Lochplatte, die genau der in Figur 1 darge­stellten Konfiguration entspricht, ist möglich.

[0014] In Figur 2 ist ein Ausschnitt aus einem geradlinig be­randetem aufgebautem Katalysatorträgerkörper-Querschnitt dargestellt. Diese schematische Darstellung gilt in ähnlicher Weise auch für unregelmäßig berandete Quer­schnitte. Auch in Figur 2 sind kleinere Einheiten 21 und als Möglichkeit noch kleinere Einheiten 26, 27 zur Aus­füllung der vorgegebenen Querschnittsfläche verwendet. Auch hier können die Berührungsstellen 22, 23 der einzelnen Teile fügetechnisch verbunden sein und eventuell verbliebene Freiräume 24, 25 durch die oben beschriebenen Mittel abgedichtet werden.

[0015] Die dargestellten Formen sind nur Beispiele für den An­wendungsbereich der Erfindung. Natürlich können andere als kreisförmige kleinere Einheiten zur Auffüllung der vorgegebenen Querschnittsfläche verwendet werden, ins­besondere kreissegmentförmige, etwa rechteckige oder auch unregelmäßig geformte. Dies ist natürlich nur sinnvoll, sofern preisgünstige kleinere Einheiten in den ent­sprechenden Formen zur Verfügung stehen.

Ansprüche

1. Katalysatorträgerkörper großer und/oder unregelmäßig geformter Querschnittsfläche, bestehend aus abwechselnden Lagen von glatten und gewellten Blechen,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Katalysatorträgerkörper (10; 20) aus mehreren kleineren Einheiten (11; 21) aufgebaut ist, die in einer vorgeb­baren von einem Außenmantel (10; 20) begrenzten Querschnitts­fläche nebeneinander in möglichst dichter Packung angeordnet sind.

2. Katalysatorträgerkörper nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der größte Teil der Querschnittsfläche mit kleineren Einheiten (11; 21) von kreisförmigem Querschnitt ausge­füllt ist.

3. Katalysatorträgerkörper nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die bei dichtester Packung kreisförmigen Einheiten (11; 21) vorhandenen Lücken (15; 25) zwischen den Ein­heiten (11, 21) und/der die Lücken (14; 24) zwischen den Einheiten (11; 21) und der äußeren Querschnittsbegrenzung (10; 20) mit weiteren noch kleineren Einheiten (17; 27 bzw. 16; 26) zumindest zum Teil auch aufgefüllt sind.

4. Katalysatorträgerkörper nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Querschnittsfläche mit kleineren Einheiten aus­gefüllt oder nahezu ausgefüllst ist, wobei Einheiten mit rundem und/oder etwa rechteckigem und/oder unregelmäßigem Querschnitt nebeneinander in möglichst dichter Packung angeordnet sind.

5. Katalysatorträgerkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vorgegebene Querschnittsfläche kreisförmig ist und aus mehreren kleineren, Kreissegmenteinheiten aufge­baut ist.

6. Katalysatorträgerkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die kleineren Einheiten (11; 21 bzw. 16; 26 bzw. 17; 27) an ihren Berührungsstellen miteinander und mit dem Außenmantel (10; 20) der vorgegebenen Querschnittsfläche fügetechnisch verbunden, vorzugsweise verlötet oder ver­schweißt sind.

7. Katalysatorträgerkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß eventuell verbleibende Freiräume in der ursprünglichen Querschnittsfläche gegen Gasdurchlaß abgedichtet, vorzugs­weise mit einer keramischen Masse vergossen sind.

8. Katalysatorträgerkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die kleineren Einheiten (11; 21 bzw. 16; 26 bzw. 17; 27) in eine oder mehrere vorgeformten Platte(n) mit den Querschnitten der kleineren Einheiten entsprechenden Löchern eingesetzt und fügetechnisch befestigt sind.

Zeichnung