[发明专利]圆盘形蜂窝体特别是催化剂载体

说明书

本发明涉及蜂窝体特别是催化剂载体，用以在排气系统内，特别是在内燃机、最好是四冲程内燃机的排气系统内催化转化废气，蜂窝体具有若干通道，各通道以其一端通向一中心通道。这种带有催化涂层的蜂窝体也称作径向催化转化器。这种装置可见之于德国工程师协会新闻期刊1993年9月24日第38期第11页的“催化转化器走向高技术”。

本发明的目的是在此现有装置的基础上进一步发展蜂窝体，使其举例来说在用作催化剂载体时改进对废气的催化转化。此外还使其制造简单。

这一目的可通过权利要求1的特征所述特别用以催化转化废气的蜂窝体得以实现。其他的特点载于各从属权利要求中。

本发明蜂窝体的特点是各通道从中心通道向外作弧形延伸。采用这一实施例使通道在不必改变载体的外部尺寸下就得以增长。

载体就其作外部尺寸来说可在取得相同的催化表面面积下作灵活的设计。通道从彼此接触的圆盘为界，至少某些圆盘具有构成通道侧面边界的宏观结构，其高度举例来说约为0.5-5mm。

这种蜂窝体结构的优点是制造简单，因为这种宏观结构举例来说可通过在圆盘上压纹得出。这种结构的另一优点是改变圆盘式通道的数量就可较为简单地使催化表面面积与催化剂载体的用途相适应。

各圆盘的一些宏观结构可彼此作不同的弯曲。载体的通道可具有相同的曲率但不同的横截面。对催化剂载体可采用曲率相同和(或)不同的宏观结构来满足各种要求。在交替采用带或不带宏观结构的圆盘或宏观结构曲率不同的圆盘时就可作出组合式的载体结构而取得圆盘间所规定的间距。

最好使各通道从中央通道向外作大体上的渐开式延伸。这样，各渐开体在任何部位都具有相同的间距，因而通道在流动方向上的自由流动截面大致保持恒定不变。

在另一优选实施例中，在装置中交替地设置带宏观结构的圆盘和带微观结构的圆盘而使宏观结构与微观结构成一角度相交。这种改进的优点是微观结构干扰通道内的流动而引起流动中的涡流。流动中的涡流可使流层和催化剂表面上的扩散层相互干扰而改进废气和催化剂之间的质量传递。

微观结构举例来说可以作成与中央通道同心的凸纹。微观结构一词在这里可理解为高度仅为宏观结构约5-30％的结构。

按权利要求7所述的另一特点，微观结构形成与宏观结构成一角度相交的凸纹。

带有宏观结构的圆盘也可另外带有与宏观结构成一角度延伸的微观结构以便加强催化剂作用。

废气流程最好是从内向外流经载体。因此使中央通道与废气入口连通。这种流程的优点是载体中部的操作温度可相对较快地达到催化转化所要求的温度。因此，装置具有相对较快的反应速度。

为进一步减少冷态起动期的污染性排放体，应对载体作电加热或电磁加热。电加热的载体举例来说可见之于国际专利WO92/18245。

现对本发明非限制性的实施例、优点和可能的应用结合附图说明如下，图中：

图1为本发明装置第一实施例的纵剖面图；

图2为本发明装置第二实施例的纵剖面图；

图3为圆盘的平面视图；

图4为带微观结构的圆盘平面视图；

图5为图4中沿线V-V的剖面图；

图1示出用以在排气系统中催化转化废气的装置1。装置具有内装催化剂载体3的外壳2。催化剂载体3具有若干通道4。各通道通向中央通道5。中央通道5与壳体2的废气入口6连通。废气入口6或壳体2与作为排气系统一部分的排气管7连通。

壳体2具有与另一排气管9连通的废气出口8。与废气入口相对的一端10是封闭的。

载体3与壳体2内作间隔分开安装而使载体3和壳体2之间留出一间隙11。

来自内燃机(未示出)的废气A经排气管7和废气入口6流进中央通道5。废气从中央通道5经由载体2的通道4流出载体。

废气经间隙11和壳体2的废气出口8流进排气管9。

图2示出另一实施例。第二实施例与图1第一实施例的差别在于废气的流程不同。在第一实施例中，废气从内向外流经载体，而在第二实施例中废气从外向内流经载体3。

在废气入口区12内设有导流器13，用以使废气流转向间隙11这种导流器在流体学上用以减少压力损失。

在图2实施例中，载体3也是可电加热的。为此，使电压源14经中央通道5接到载体3的内部。使载体3的外表面也与电压源14连接。载体3由若干彼此接触的圆盘构成。图3示出带有宏观结构16的圆盘15。宏观结构16构成通道4的侧面边界。通道4从中央区17向外大体上作渐开状延伸。圆盘可另外带有与宏观结构成一角度延伸的微观结构20。