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A. Strukturen zur Verkürzung der Diffusionswege (LS-Design®)

Link: Video LS-Design®

Bereits in den 70er Jahren sind Entwicklungen veröffentlicht worden, die sich mit ungünstigen laminaren Stofftransport-Verhältnissen und Maßnahmen zu deren Verbesserung beschäftigen. Als sehr wirksam wurde beschrieben, dass z. B. die turbu­lente und damit effektivere Einlaufströmung wiederholt werden kann, wenn der Wabenkörper in geeignete, kurze Kreisringscheiben mit axialen Zwischenräumen aufgeteilt wird. Später veröffentlichte Ergebnisse zeigten die Möglichkeit auf, mit Hilfe der durch dieses Scheiben-Kat-Design erhöhten Effektivität das Katalysatorvolumen zu verringern. Diese positiven Erkenntnisse konnten aus Kosten- und Herstellungsgründen für die Serie nicht realisiert werden. Versuche zeigten jedoch eindrucksvoll das Potential „turbulenter“ Strömungsführung auf. Bereits 1989 wurden zunächst von der Firma Behr und kurze Zeit später von Emitec Trägerstrukturen vorgestellt, bei denen periodisch unterbrochene, längs in der Strömung stehende Wände die herkömmlichen, glatten Kanalwandungen ersetzten. Die sogenannten Behr-SQ- und Emitec-LS Technologien. Beide Trägerkonzepte bewirkten sowohl eine Wiederholung der Anlaufströmung als auch eine Verkürzung der Diffusionswege.Neue Fertigungstechnologien, Prozess­techniken und Werkstoffe erlauben Emitec heute die Realisierung früherer Über­legungen. Neuartige Beschichtungsprozesse – abgestimmt auf strukturierte Metallträger-Technologien – sind inzwischen in Serie.

Das LS-Design® zeichnet sich dadurch aus, dass die Schad­stoff­teilchen aus der Kanal-Kernströmung nicht alleine durch Diffusion zur Wand ge­langen müssen, sondern die neue, in den Kanal ragende Wand - mitten in den Strömungskern eingebracht – die Diffusionslänge praktisch auf Null reduziert. Tatsächlich schiebt sich eine LS-Finne in einen Kanal an die Position mit der höchsten Schadstoffkonzentration (Abb.2). Das LS-Design® repräsentiert zum ersten Mal die schon aus der chemischen Industrie bekannten, „turbulenten“ Katalysatorsysteme als geeignet auch für instationäre automobile Anwendungen.

Vorteile:

  • Erneuert die guten turbulenten Stofftransportbedingungen des Kanaleintritts im Kanalverlauf.
  • Insbesondere bei Motoren mit niedrigeren Rohemissionen führt dies zu einer gesteigerten Effizienz des Katalysators. Durch höhere Konvertierungsleistung kann das Trägervolumen verringert werden.
  • Verringerter Materialeinsatz senkt sowohl Gewicht als auch Kosten.