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Dokumentenidentifikation DE69904447T2 02.10.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 1058577
Titel GASBEHANDLUNGSKOMPONENTE
Anmelder Accentus plc, Didcot, Oxfordshire, GB
Erfinder INMAN, Michael, Abingdon, Oxfordshire OX14 5NU, GB;
ANDREWS, Peter James, Wantage, Oxfordshire OX12 9YE, GB;
HALL, Stephen Ivor, Freeland, Oxfordshire OX8 8AW, GB;
MANSON-WHITTON, Christopher David John, Oxford, Oxfordshire OX2 0DA, GB;
SHAWCROSS, James Timothy, Oxfordshire OX7 3TN, GB;
WEEKS, David Michael, Abingdon, Oxfordshire OX13 5DB, GB
Vertreter Schwabe, Sandmair, Marx, 81677 München
DE-Aktenzeichen 69904447
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 16.02.1999
EP-Aktenzeichen 999050552
WO-Anmeldetag 16.02.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/GB99/00470
WO-Veröffentlichungsnummer 0099043419
WO-Veröffentlichungsdatum 02.09.1999
EP-Offenlegungsdatum 13.12.2000
EP date of grant 11.12.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.10.2003
IPC-Hauptklasse B01D 53/32
IPC-Nebenklasse F01N 3/08   F01N 3/28   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bauteil für die Behandlung von Gasen und insbesondere auf ein Bauteil, das ein Gas vorzugsweise in Gegenwart eines Katalysators einem nicht thermischen Plasma aussetzt. Genauer bezieht sich die Erfindung auf ein Bauteil, das in einen Reaktor für die Reduktion von Schadstoffkomponenten wie etwa kohlenstoffhaltigen und stickstoffhaltigen Verbrennungsprodukten, die im Abgas von Brennkraftmaschinen emittiert werden, eingebaut ist.

Eines der Hauptprobleme in Verbindung mit der Entwicklung und der Verwendung von Brennkraftmaschinen ist die Emission von schädlichen Abgasen von diesen Maschinen. Zwei der am stärksten gesundheitsschädlichen Materialien, vor allem im Fall von Dieselmotoren, sind Partikelstoffe (hauptsächlich Kohlenstoff) und Stickoxide (NOx). Zunehmend strengere Emissionskontrollvorschriften zwingen die Brennkraftmaschinen- und Fahrzeughersteller dazu, effizientere Wege für die Beseitigung dieser Materialien insbesondere aus den Abgasen von Brennkraftmaschinen zu suchen. Leider hat sich in der Praxis gezeigt, dass Verbrennungsmodifizierungstechniken, die die Situation in Bezug auf eine der obigen Komponenten der Abgase von Brennkraftmaschinen verbessern, dazu neigen, die Situation in Bezug auf die anderen zu verschlechtern. Dennoch sind viele verschiedene Systeme zum Einfangen von Partikelemissionen aus den Abgasen von Brennkraftmaschinen untersucht worden, insbesondere mit Bezug darauf, solche Partikelemission-Einfangvorrichtungen regenerierbar zu machen, wenn sie mit Partikelmaterial gesättigt worden sind.

Beispiele solcher Dieselabgas-Partikelfilter finden sich in der europäischen Patentanmeldung EP 0 010 384; in den US-Patenten 4,505,107; 4,485,622; 4,427,418; und 4,276,066; sowie in EP 0 244 061; EP 0 112 634 und EP 0 132 166.

In allen oben genannten Fällen wird die Partikelsubstanz aus den Dieselabgasen durch einfaches physikalisches Einfangen der Partikelsubstanz in den Zwischenräumen eines porösen, gewöhnlich eines keramischen Filterkörpers entfernt, wobei dieser Filterkörper anschließend durch Erwärmen auf eine Temperatur, bei der die eingefangenen Dieselabgas-Partikel ausgebrannt werden, regeneriert wird. In den meisten Fällen ist der Filterkörper ein monolithischer Block, obwohl EP 0 010 384 auch die Verwendung von keramischen Perlen bzw. Kugeln, Drahtgittern oder Metallsieben erwähnt. Das US-Patent 4.427.418 offenbart die Verwendung eines mit Keramik beschichteten Drahts oder von Keramikfasern.

In einem breiteren Zusammenhang ist auch die Ausscheidung von geladener Partikelsubstanz durch elektrostatische Kräfte bekannt. In diesem Fall erfolgt die Ausscheidung jedoch gewöhnlich auf großen ebenen Elektroden oder Metallsieben.

Das GB-Patent 2,274,412 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von Partikeln oder anderen Schadstoffen aus den Brennkraftmaschinen-Abgasen, bei denen die Abgase durch ein Bett aus geladenen Pillen bzw. Pellets aus einem vorzugsweise ferroelektrischen Werkstoff mit einer hohen Dielektrizitätskonstante geschickt werden. Zusätzlich zu der Entfernung von Partikeln durch Oxidation, insbesondere durch eine durch elektrische Entladung gestützte Oxidation, wird die Reduktion von NOx-Gasen zu Stickstoff durch die Verwendung von Pillen bzw. Pellets, die die NOx-Reduktion katalysieren können, offenbart.

Die Verwendung eines Reaktors, der ein Bett aus Perlen in Form von Kugeln, Pillen, Spänen oder in anderer geeigneter Form umfasst, weist insbesondere für Motorfahrzeuge das Problem auf, dass die Perlen zu einem Verschleiß oder zu einem Aufbrechen auf Grund des Reibens aneinander, dem sie im Gebrauch unterliegen, neigen. Monolithische Blöcke aus Schaumstoff oder eine Bienenwabenkonfiguration können zwar übernommen werden, wir haben jedoch festgestellt, dass eine zufrieden stellende Bildung eines nicht thermischen Plasmas mit bekannten Formen dieser Konfigurationen schwer zu erzielen ist.

Die internationale Anmeldung WO 98/02233 offenbart eine Vorrichtung für die Behandlung von Abgas unter Verwendung eines Plasmas, die eine mit einem dielektrischen Werkstorf beschichtete Elektrode an jedem Ende eines monolithischen Blocks aufweist, der seinerseits Öffnungen besitzt, die sich durch ihn in Strömungsrichtung erstrecken.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gasdurchlässiges Bauteil aus einem dielektrischen Werkstoff, der ein katalytischer Werkstoff sein kann oder damit kombiniert sein kann, zu schaffen, das für eine Behandlung von Gas geeignet ist und eine Form besitzt, die durch Extrudieren oder in anderer Weise zu einer monolitihschen Struktur geformt werden kann, und das die Bildung eines nicht thermischen Plasmas wirksam unterstützt, wenn an es ein elektrisches Potenzial angelegt wird.

Die Erfindung schafft in einem ihrer Aspekte ein Bauteil für die Verwendung in einer Gasbehandlungsvorrichtung, wobei das Bauteil einen dielektrischen Werkstoff mit Öffnungen umfasst, die durch das Bauteil in einer Richtung verlaufen, in der die Gasströmung im Gebrauch durch das Bauteil strömt, wobei die Öffnungen im Querschnitt eine geschlossene Konfiguration aufweisen und so beschaffen sind, dass diejenigen Bereiche des dielektrischen Werkstoffs, die gegenüberliegende Seiten des schmälsten Teils der Öffnungen, gemessen in wenigstens einer Richtung quer zu der Gasströmungsrichtung, definieren, durch den dielektrischen Werkstoff miteinander verbunden sind, wobei das Bauteil ferner Mittel zum Anlegen eines elektrischen Potenzials über das Bauteil in dieser Querrichtung oder in einer dieser Querrichtungen umfasst, wodurch der Spannungsabfall über dem schmälsten Teil der Öffnungen größer ist als er wäre, wenn die Öffnung mit dem dielektrischen Werkstoff gefüllt wäre.

Für die Erzeugung des elektrischen Potenzials ist ein Paar Elektroden auf der einen bzw. der anderen Seite des Bauteils so angeordnet, dass sie in dieser Querrichtung oder in einer dieser Querrichtungen voneinander beabstandet sind.

In einer Anordnung gemäß der Erfindung sind die Öffnungen so geformt, dass durch den dielektrischen Werkstoff eine Verbindung zwischen denjenigen Bereichen aus dielektrischem Werkstoff, die gegenüberliegende Seiten des schmälsten Teils der Öffnungen, gemessen in zwei zueinander senkrechten Richtungen quer zu der Gasströmungsrichtung, definieren, gebildet wird, ist ein erstes Paar Elektroden auf der einen bzw. der anderen Seite des Bauteils so angeordnet, dass sie voneinander in dieser einen Querrichtung beabstandet sind, und ist ein zweites Paar Elektroden auf der einen bzw. der anderen Seite des Bauteils so angeordnet, dass sie in der anderen, senkrechten Querrichtung beabstandet sind.

In einer alternativen Anordnung, in der die Erfindung ausgeführt ist, umfassen die Mittel zum Anlegen eines elektrischen Potenzials Drähte (41, 42), die durch den dielektrischen Werkstoff (13, 13a; 16, 17; 16a, 17a) verlaufen.

Die Öffnungen sind so beschaffen, dass sie die Bildung eines nicht thermischen Plasmas darin fördern, wenn das Bauteil in Gebrauch ist und ein elektrisches Potenzial angelegt ist. Hierzu ist beispielsweise jede Öffnung im Querschnitt so geformt, dass sie auf beiden oder allen Seiten zum schmälsten Teil der Öffnung konisch zuläuft, wodurch die Verlagerung der elektrischen Entladung vom schmälsten Teil zu den konisch zulaufenden Teilen der Öffnungen unterstützt wird.

Vorzugsweise ist der dielektrische Werkstorf so gewählt, dass er bei der Reduktion von Stickoxiden in Gegenwart einer elektrischen Entladung eine katalytische Wirkung zeigt.

Vorzugsweise ist der dielektrische Werkstoff ein Werkstoff, der Bariumtitanat enthält.

Die Erfindung schafft in einem weiteren ihrer Aspekte einen Reaktor zur Reduktion von Schadstoffen von Abgasemissionen von einer Brennkraftmaschine, der eine Reaktorkammer umfasst, die einen Teil eines Brennkraftmaschinen-Abgassystems bilden kann und ein Bauteil wie oben erwähnt, durch das die Abgaskomponenten gezwungen werden, enthält.

Nun werden beispielhaft spezifische Konstruktionen des Bauteils und des Reaktors, in denen die Erfindung ausgeführt ist, mit Bezug auf die hiermit eingereichten Zeichnungen beschrieben, worin:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Bauteils ist,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines weiteren Bauteils ist,

Fig. 3 und 4 diagrammartige Darstellungen alternativer Querschnittsformen für das Bauteil sind,

Fig. 5 eine diagrammartige Darstellung eines Reaktors ist, der ein Bauteil gemäß der Erfindung enthält,

Fig. 6 eine Abwandlung des Bauteils nach Fig. 2 zeigt und

Fig. 7 bis 9 weitere Varianten der Abwandlung nach Fig. 6 zeigen.

Fig. 1 zeigt ein Bauteil 10, das durch Extrudieren aus einem dielektrischen Werkstoff 11 gebildet werden kann. Unser bevorzugter Werkstoff ist ein Werkstoff, der Bariumtitanat enthält und für Extrudierungszwecke aus einem Bariumtitanat-Pulver zusammen mit einem Bindemittel beispielsweise aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid oder Titandioxid oder einer Kombination hiervon, beispielsweise einer Kombination aus Siliciumdioxid und Titandioxid, hergestellt sein kann.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, hat das extrudierte Produkt die Form einer Reihe paralleler Platten 12, zwischen denen sich eine Matrix aus Stäben 13 befindet, die im Querschnitt Rhombusform haben und sich zwischen den Platten 12 parallel zueinander und in Längsrichtung des Bauteils 10 erstrecken, wobei die Matrix mit den Platten 12 einteilig ausgebildet ist.

Die Reihe von Stäben 13 zwischen jedem Paar Platten 12 ergibt eine entsprechende Reihe von Öffnungen 14, die sich in Längsrichtung des Bauteils 10 erstrecken und im Querschnitt eine Form besitzen, die jener einer stilisierten Frackschleife ähnlich ist.

Elektroden (nicht gezeigt), die auf den beiden jeweiligen Seiten des Bauteils 10 senkrecht zur Ebene der Platten 12 positioniert sind, ermöglichen, dass ein elektrisches Potenzial an das Bauteil in einer Richtung parallel zu den Platten 12 und quer zur Länge der Öffnungen 14 angelegt wird.

Die im Querschnitt in sich geschlossene Form der Öffnungen 14 hat die Wirkung, dass der Spannungsabfall, der sich aus dem geladenen dielektrischen Werkstoff ergibt, in dem Bereich konzentriert ist, in dem der Abstand zwischen einem Stab 13 und seinem benachbarten Stab am geringsten ist. Diese Konfiguration hat die Wirkung, dass die Bildung eines nicht thermischen Plasmas in diesen schmalen Räumen gefördert wird. Ein Merkmal des auf diese Weise gebildeten Plasmas ist jedoch, dass es bestrebt ist, sich längs nach außen konisch sich erweiternder Räume, die mit den schmalen Raum, in dem das Plasma zu entstehen neigt, in Verbindung stehen, auszudehnen und sich längs dieser Räume zu bewegen. Die Form der Öffnungen 14 ist daher für die Bildung von Plasma, das den gesamten Leerraum des Bauteils 10 füllt, günstig.

Ein Merkmal der in Fig. 1 gezeigten Konfiguration ist, dass die Platten 12 einen ununterbrochenen dielektrischen Weg zwischen den Elektroden schaffen und dass zwischen jedem solchen Weg eine Reihe von Entladungsspalten, die durch den schmälsten Teil der Öffnungen 14 geschaffen werden, vorhanden ist, wobei die Entladungsspalte parallel zu dem elektrischen Feld, das zwischen den Elektroden aufgebaut wird, orientiert sind.

Fig. 2 zeigt eine weitere Konfiguration, in der ein Bauteil 15 durch Extrudieren gebildet werden kann. Wiederum basiert die Konfiguration auf einer Anordnung aus im Allgemeinen rhombusförmigen Stäben 16, 17. Abwechselnde Zeilen und Spalten der Stäbe 16, 17 sind an ihren Scheitelpunkten durch kreuzförmige Bereiche 18 verbunden. Die nebeneinander liegenden Zeilen und Spalten schaffen eine Reihe von Entladungspalten 19. Die Stäbe 16, 17 sind so geformt, dass die schmalen Räume zwischen benachbarten Stäben, die über die Entladungsspalte 19 in Verbindung stehen, konisch zulaufen, wobei sich der schmälste Bereich des Konus bei den Spalten 19 befindet. Wie oben erläutert wurde, fördert dies die Verlagerung des in den Entladungsspalten 19 gebildeten Plasmas längs der konisch verlaufenden Räume. Es ist ersichtlich, dass angrenzend an jede ausgerichtete Zeile aus Entladungsspalten 19 eine ausgerichtete Zeile aus miteinander verbundenen Stäben 16 vorhanden ist. Ebenso befindet sich angrenzend an jede ausgerichtete Spalte aus Entladungsspalten 19 eine ausgerichtete Spalte aus miteinander verbundenen Stäben 17.

Elektroden (nicht gezeigt), die die jeweiligen Seiten 21 und 22 des Bauteils 15 bedecken, ermöglichen, dass über das Bauteil 15 ein elektrisches Potenzial angelegt wird. Kraft der nebeneinander angeordneten und miteinander verbundenen Stäbe 16 in einer Zeile und der über Kreuz verbundenen Stäbe 17 mit dazwischen befindlichen Entladungsspalten 19 in der benachbarten Zeile führt das Anlegen eines geeigneten elektrischen Potenzials auf diese Weise zu der Erzeugung einer Plasmaentladung in den Spalten 19 und zu der Ausdehnung des Plasmas in die konisch verlaufenden Räume, so dass es die gesamte Hohlraumstruktur des Bauteils 15 füllt.

Es wird anhand der Symmetrie in dem in Fig. 2 gezeigten Bauteil deutlich, dass (nicht gezeigte) Elektroden so angeordnet sein können, dass sie die Seiten 23 bzw. 24 bedecken, um zu ermöglichen, dass ein elektrisches Potenzial parallel zu den Spalten aus Stäben 16, 17 angelegt wird. Unter der Voraussetzung, dass zwischen den Elektroden auf den benachbarten Seiten, die zu jedem beliebigen Zeitpunkt auf einem anderen Potenzial liegen können, ein geeigneter Isolations- Spalt vorhanden ist, kann die elektrische Erregung an alle vier Seiten angelegt werden.

Es ist deutlich, dass die gesteuerten Anordnungen aus Entladungsspalten zwischen Bereichen aus dielektrischem Werkstoff, die miteinander verbunden sind, um den Potenzialabfall über den Entladungsspalten zu konzentrieren, durch viele verschiedene Konfigurationen einer extrudierten Matrix erzielt werden können.

Fig. 3 zeigt eine Variante der Konfiguration von Fig. 2, wobei ähnliche Komponenten die gleiche Bezugszeichen tragen und durch das Suffix "a" unterschieden sind. Fig. 4 zeigt eine Variante der Konfiguration von Fig. 1, die auf zylindrischen Stäben basiert. Die Bezugszeichen, die in Fig. 4 verwendet sind, entsprechen jenen in Fig. 1, sie sind jedoch durch das Suffix "a" unterschieden.

Fig. 5 zeigt diagrammartig und im Querschnitt ein Bauteil 25, das einen extrudierten monolithischen Block mit einer Konfiguration (die wie weiter unten diskutiert gewählt ist) wie in einer der Fig. 1 bis 4 gezeigt besitzt und in einen Plasmareaktor für die Reinigung von Brennkraftmaschinen-Abgasemissionen eingebaut ist.

Das Bauteil 25 ist in einer zylindrischen Kammer 26 aus rostfreiem Stahl angebracht, die so beschaffen ist, dass sie mit einem Erdungspunkt bei 27 verbunden ist, und die eine Einlassdüse 28, mittels derer die Kammer 26 mit dem Abgassystem einer Brennkraftmaschine verbunden sein kann, sowie eine ähnliche Auslassdüse 29 besitzt. Das Abgas strömt wie durch die Pfeile A angegeben axial durch die Öffnungen des Bauteils 25.

Auf Grund der zylindrischen Geometrie ist es notwendig, dass das extrudierte monolithische Bauteil 25 eine symmetrische Konfiguration wie etwa jene von Fig. 2 hat, die in einen Zylinder mit einer axialen Bohrung 31 geschnitten oder geformt ist. Die axiale Bohrung 31 ist an jedem Ende verschlossen, um sicherzustellen, dass die gesamte Gasströmung durch die Öffnungen des monolithischen Bauteils 25 erfolgt. Eine äußere Elektrode ist entweder durch die Kammer 26 selbst oder durch eine zylindrische metallische Hülse auf dem Bauteil 25, die mit der Kammer 26 in elektrischem Kontakt ist, gebildet. Eine innere Elektrode 32 ist in Form einer zylindrischen Verkleidung für die Bohrung 31 gebildet. Die Elektrode 32 ist über eine Hochspannungsdurchgangsleitung 10 mit einer Quelle 9 für ein elektrisches Potenzial, das ausreicht, um in den Abgasen in den Hohlräumen in dem Bauteil 25 ein Plasma zu erregen, verbunden. Ein für diesen Zweck geeig netes Potenzial ist ein Potenzial im Bereich von etwa 10 kV bis etwa 30 kV, wobei das Potenzial ein gepulstes Gleichstrompotenzial oder ein sich stetig veränderndes Wechselpotenzial oder aber ein unterbrochenes, stetiges Gleichstrompotenzial sein kann. Typischerweise verwenden wir ein Potenzial von 20 kV pro 30 mm der Tiefe des Bettes.

In einer abgewandelten Anordnung, in der irgendeine der Konfigurationen von Fig. 1, 2, 3 oder 4 verwendet werden kann, sind die Kammer 26 und das Bauteil 25 im Querschnitt rechtwinklig. Für diese Konfiguration ist es nicht notwendig, eine der Bohrung 31 entsprechende Mittelbohrung vorzusehen. Die Elektroden können auf gegenüberliegenden Seiten des Bauteils 25 angeordnet sein, in diesem Fall ist es jedoch notwendig, zwischen der Hochspannungselektrode und der Kammer 26 eine elektrische Isolation vorzusehen. Daher könnte bevorzugt sein, die Hochspannungselektrode als Hülse bzw. dünne Platte, die mittig im Bauteil 25 positioniert ist, vorzusehen.

Das Material des Bauteils 25 ist so gewählt, dass die Forderungen der Bildung durch Extrudieren erfüllt und die dielektrischen und katalytischen Eigenschaften für die Reduktion von Schadstoffen von Brennkraftmaschinen-Abgasen erreicht werden. Der Werkstoff ist vorzugsweise ein ferroelektrischer Werkstoff wie etwa Bariumtitanat oder Calciumtitanat, die für das Extrudieren in Form eines Pulvers, in das ein Bindemittel eingemischt ist, vorbereitet ist. Gamma-Aluminiumoxid, Siliciumdioxid oder Titandioxid oder eine Kombination hiervon können als Bindemittel dienen, wobei ein bevorzugtes Bindemittel eine Kombination aus Siliciumdioxid und Titandioxid, die aus einem Siliciumdioxid-Titandioxid-Gel gewonnen werden kann, ist. Der ferroelektrische Werkstorf kann mit einem dielektrischen Werkstoff wie etwa Zirkoniumdioxid oder Titandioxid oder Zeolith, beispielsweise metallausgetauschter Zeolith oder protonausgetauschter Zeolith, beispielsweise Cu-ausgetauschter ZSM-5 oder H-ausgetauschter ZSM-5, gemischt sein, für einige Anwendungen könnte nur die Verwendung eines dielektrischen Werkstoffs oder von Mischungen dielektrischer Werkstoffe geeignet sein. Wenn Titandioxid verwendet wird, ist es vorteilhaft, die Anatas-Phase zu verwenden, um die fotokatalytischen Eigenschaften des Werkstoffs in dieser Form zu nutzen. Andere Werkstoffe wie etwa Aluminiumoxid oder Perowskit können für die katalytischen Eigenschaften, die sie der Produktmatrix verleihen, eingebaut sein.

Fig. 6 zeigt eine Abwandlung des Bauteils von Fig. 2, in dem zahlreiche Stäbe 16 mit einem elektrisch leitenden Draht ausgebildet sind, der sich durch die Mitte des Stabs erstreckt, wie in der Figur bei 41, 42 diagrammartig gezeigt ist.

Bei einer solchen Anordnung ist es möglich, über die Spalte 19 in einer stärker individuell gesteuerten Weise ein elektrisches Feld anzulegen. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, sind die bei 41 gezeigten Drähte, die mit einem Kreuz markiert sind, mit einem Pol der Spannungsversorgung (beispielsweise dem positiven Pol) verbunden, während jene Drähte, die bei 42 mit einem zentralen Punkt bezeichnet sind, mit dem anderen Pol (beispielsweise dem negativen Pol) verbunden sind. Bei einer solchen Konfiguration hat das über den Spalten 19 aufgebaute elektrische Feld eine Richtung, die zu den Seiten 21 und 22 des Bauteils im Wesentlichen parallel ist.

Es ist ersichtlich, dass viele verschiedene Konfigurationen der positiven und negativen Verbindungen möglich sind. Fig. 7 zeigt eine Variante, die mit jener von Fig. 6, wenn diese um 90 Grad gedreht ist, äquivalent ist, so dass sich das elektrische Feld in den Spalten 19 in einer Richtung erstreckt, die zu den Seiten 23 und 24 des Bauteils im Wesentlichen parallel ist. Fig. 8 zeigt eine Variante, in der das elektrische Feld in den Spalten 19 Komponenten besitzt, die sowohl zu den Seiten 23, 24 als auch zu den Seiten 21, 22 parallel sind. Fig. 9 zeigt die Variante, in der sich das elektrische Feld in den Spalten 19 in diagonaler Richtung erstreckt.

Die Verbindung einer solchen Mehrzahl von Elektroden mit der Leistungsversorgung ist offensichtlich weniger einfach als die Verwendung einfacher Plattenelektroden, die auf gegenüberliegenden Seiten des Bauteils angeordnet sind. Die Verbindung kann jedoch über geeignet geformte, elektrisch leitende Gitter erfolgen, die an einem Ende des Bauteils eine Verbindung mit den Drähten 41, die positiv sein sollen, und am anderen Ende des Bauteils eine Verbindung mit den Drähten 42, die negativ sein sollen, schaffen.

Die Spannung, die über die Drähte in diesen Beispielen angelegt werden soll, kann deutlich niedriger als jene sein, die über Elektrodenplatten, die voneinander um die gesamte Breite des Bauteils beabstandet sind, erforderlich ist. Eine typische erforderliche Spannung liegt wahrscheinlich in der Größenordnung von 3 kV oder 4 kV, der erforderliche Wert müsste jedoch anhand der Betriebserfah rung so bestimmt werden, dass Fehler auf Grund eines Betriebs über der dielektrischen Durchbruchspannung des Werkstoffs vermieden werden, er sollte jedoch ausreichend groß sein, um das gewünschte nicht thermische Plasma in den Spalten 19 zu erzeugen.


Anspruch[de]

1. Bauteil für die Verwendung in einer Gasbehandlungsvorrichtung, wobei das Bauteil einen dielektrischen Werkstoff (12, 13; 12a, 13a; 16, 17; 16a, 17a) mit Öffnungen (14; 14a; 19; 19a), die durch ihn in einer Richtung verlaufen, in der das Gas durch das Bauteil strömt, wenn es in Gebrauch ist, umfasst, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale, dass die Öffnungen (14; 14a; 19; 19a) eine im Querschnitt in sich geschlossene Konfiguration besitzen und so beschaffen sind, dass diejenigen Bereiche aus dielektrischem Werkstoff, die gegenüberliegende Seiten des schmälsten Teils der Öffnungen (14; 14a; 19; 19a), gemessen in wenigstens in einer Richtung quer zu der Gasströmungsrichtung, definieren, durch den dielektrischen Werkstoff miteinander verbunden sind, und dass Mittel vorgesehen sind, die ein elektrisches Potenzial wenigstens über einen Teil des Bauteils in dieser Querrichtung oder in einer dieser Querrichtungen anlegen, wobei der Spannungsabfall über dem schmälsten Teil der Öffnungen (14; 14a; 19; 19a) größer ist als er wäre, wenn die Öffnung mit dem dielektrischen Werkstoff gefüllt wäre.

2. Bauteil nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Anlegen eines elektrischen Potenzials ein Paar Elektroden umfassen, die auf der einen bzw. der anderen Seite des Bauteils angeordnet sind und somit voneinander in der Querrichtung oder in einer der Querrichtungen beabstandet sind.

3. Bauteil nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (14; 14a; 19; 19a) so geformt sind, dass diejenigen Bereiche aus dielektrischem Werkstoff, die die gegenüberliegenden Seiten des schmälsten Teils der Öffnungen (14; 14a; 19; 19a), gemessen in zwei zueinander senkrechten Richtungen quer zu der Gasströmungsrichtung, definieren, durch den dielektrischen Werkstoff miteinander verbunden sind, ein erstes Paar Elektroden auf der einen Seite bzw. der anderen Seite des Bauteils so angeordnet ist, dass sie voneinander in einer der Querrichtungen beabstandet sind, und ein zweites Paar Elektroden auf der einen Seite bzw. der anderen Seite des Bauteils so angeordnet ist, dass sie voneinander in der anderen, hierzu senkrechten Querrichtung beabstandet sind.

4. Bauteil nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Anlegen eines elektrischen Potenzials Drähte (41, 42) umfassen, die durch den dielektrischen Werkstoff (13, 13a; 16, 17; 16a, 17a) verlaufen.

5. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass jede Öffnung (14; 14a; 19; 19a) im Querschnitt so geformt ist, dass sie auf beiden oder auf allen Seiten zu dem schmälsten Teil der Öffnung konisch verläuft, wodurch die Verlagerung der elektrischen Entladung von dem schmälsten Teil in die konisch verlaufenden Teile der Öffnung gefördert wird.

6. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Werkstoff so gewählt ist, dass er bei der Reduktion von Stickoxiden in Gegenwart einer elektrischen Entladung eine katalytische Wirkung hat.

7. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Werkstoff ein Werkstoff ist, der Bariumtitanat enthält.

8. Reaktor zur Reduktion von Schadstoffen von Abgasemissionen von einer Brennkraftmaschine, der eine Reaktorkammer (26) umfasst, die so beschaffen ist, dass sie einen Teil eines Brennkraftmaschinen-Abgassystems bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktorkammer (26) ein Bauteil (25), wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, durch das Abgase gezwungen werden, umfasst.







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