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Metallischer Katalysator Als Katalysator, insbesondere bei der Erzeugung
von Salpetersäure durch Oxydation von Ammoniak, hat man bis jetzt meistens feine
Drahtgewebe, z. B. aus Platin oder Platinlegierung, verwendet. Da aber Drahtgewebe
bei den hohen Reaktionstemperaturen zum Verziehen neigen, wobei durch Verschieben
von Drähten Unregelmäßigkeiten in der Maschenweite entstehen können, ist auch schon
die Verwendung gelochter dünner Bleche vorgeschlagen worden. Dabei hat man die Löcher
durch Ausstanzen von Blechteilen hergestellt. Die Ausstanzungen bedeuten bei Verwendung
von Edelmetallen einen erheblichen Stoffverlust, schwächen überdies das Blech und
führen zu einer Verkleinerung der wirksamen Oberfläche. Zwar entstehen .ieue Flächen
in Form der Innenflächen der Löcher. Dieser Flächenzuwachs wird jedoch durch einen
Ausfall der beiderseitigen Flächen der ausgestanzten Stücke weit übertroffen, wenn
es sich um so dünne Bleche handelt, wie man sie für katalytische Zwecke in der Regel
verwendet.
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Erfindungsgemäß besteht nun der metallische Katalysator aus einem
dünnen Metallblech oder -Matt, vorzugsweise von Folienti rke, das eine der Größenordnung
roo oder s ä mehr entsprechende Anzahl Durchstechungen oder Einprägungen je Quadratzentimeter
besitzt. Hierbei werden auch im Falle der Durchlochung die verdrängten Blechteile
nicht entfernt, sondern sie verbleiben an dem Blech als Vorsprünge. Auf diese Weise
wird jeder Metallverlust vermieden und die ursprüngliche Oberfläche des Bleches
nicht nur gewahrt, sondern vergrößert, da einerseits beim Durchstoßen oder Prägen
eine gewisse Dehnung und damit Flächenvergrößerung der davon betroffenen Teile stattfindet
und zu diesem Flächenzuwachs noch die dem Produkt aus der Blechstärke und der Gesamtlänge
der Schnitt- oder Rißkanten entsprechende Fläche hinzukommt.
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Katalysatoren der vorliegenden Art weisen infolge der Verstärkung
durch die hochkant stehenden herausgedrückten Teile eine wesentlich erhöhte Steifigkeit
auf. Man kann sie daher aus besonders dünnen Blechen herstellen, die nur Folienstärke
(z. B. '/"mm) zu haben brauchen. Dadurch wird das für eine bestimmte Oberfläche
und Leistung aufzuwendende Metallgewicht bedeutend herabgesetzt, was bei Platin
oder seinen Legierungen von, großer Bedeutung ist. Überdies ist auch die Herstellung
einfacher und billiger. Das gilt nicht nur im Vergleich zum Drahtgewebe, sondern
auch im Vergleich zum Stanzen von Löchern, das mit einer großen Zahl von genau passenden,
hin und her bewegten Stanzwerkzeugsätzen ausgeführt werden muß, während das Durchstoßen
oder Prägen in stetigem Betriebe und mit großer Geschwindigkeit durch entsprechend
ausgebildete Walzen geschehen kann. Durchstechungen oder Prägungen kann man auch
in größerer Zahl
auf der Flächeneinheit anbringen als Ausstanzungen,
da man die zur Bearbeitung dienenden Walzen beliebig fein gliedern kann, während
bei Stanzwerkzeuggruppen gewisse Mindestzwischenräume zwischen den einzelnen Paaren
nötig sind.
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Voraussetzung für eine nennenswerte Flächenvergrößerung und Steifigkeitserhöhung
ist natürlich beim einfachen Prägen sehr dünner Bleche, daß das Maß des Vorstehens
der herausgedrückten Blechteile größer als die Blechstärke ist.
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Etwas Ähnliches ist in bedeutend größeren Abmessungen bereits bei
Elektroden für elektrolytische Zellen ausgeführt worden. Man hat für solche Zellen
bestimmte Elektrodenbleche mit herausgedrückten oder aufgesetzten Taschen versehen.
Dabei sollten neben einer Flächenvergrößerung hauptsächlich die durch die Elektrolyse
entstehenden Gase von der Elektrode fortgeleitet werden, was in wirksamer Weise
nur durch verhältnismäßig groß bemessene Leitflächen möglich ist. Demgegenüber handelt
es sich erfindungsgemäß um eine große Anzahl (Größenordnung ioo oder mehr je Quadratzentimeter)
kleiner oder kleinster Durchstechungen oder Einprägungen. Zwei Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes sind auf der Zeichnung dargestellt.
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Fig. i zeigt schaubildlich eine Ausführüngsmöglichkeit mit Durchstechungen.
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Fig. z ist eine Draufsicht einer Ausführungsmöglichkeit mit starken
Prägevorsprüngen.
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Fig. 3 zeigt teils in senkrechtem Schnitt, teils in der Ansicht eine
Aufeinanderschichtung von drei Einheiten gemäß Fig. i.
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Fig. ¢ zeigt entsprechend eine Aufeinanderschichtung von drei Einheiten
gemäß Fig. 2. Mit Hilfe geeigneter Geräte, z. B. zweier Walzen, deren .eine dicht
nebeneinander liegende Durchstoß- oder Prägestempel auf ihrem Umfang hat, die in
Vertiefungen der andern Walze passen, wird ein dünnes Metallblatt S, zweckmäßig
von Folienstärke, mit dicht beieinander liegenden Öffnungen oder Einprägungen versehen.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. i und 3 hat ein vollständiges quadratisches
Durchstoßen in regelmäßigen Längs- und Querreihen stattgefunden, derart, daß die
aus dem im übrigen eben gebliebenen Metallblatt herausgedrückten Metallteile ungefähr
in den Diagonalen aufgerissen und die dabei entstandenen vier Lappen 14. in längs
der Seitenkanten der Quadrate verlaufenden Knicklinien etwa um 9o° aus der Grundfläche
herausgebogen sind. Schon dadurch, daß vor dem Aufreißen die herausgedrückten Teile
sich gedehnt haben, ist die Gesamtfläche etwas größer geworden. Dazu kommt noch
die Vergrößerung durch die diagonalen Schnittkanten.
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Die hochkant stehenden Blechteile wirken versteifend auf das Blech,
so daß man gegebenenfalls größere Teile frei tragend anordnen kann, auch wenn, wie
dargestellt, nur ein Gitter von schmalen Stegen 130 um die Lochreihen herum stehengeblieben
ist, was bei ausgestanzten Öffnungen eine außerordentliche Schwächung bedeuten würde.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. a sind die quadratischen Blechteile
nur so weit aus dem im übrigen wiederum eben gebliebenen Blech herausgedrückt, daß
es nicht zu einem Aufreißen gekommen ist und geschlossene vierseitige Pyramiden
16 entstanden sind. Auch hier hat eine Flächenvergrößerung, und zwar um den Überschuß
aller Pyramidenseitenflächen i4'über die Pyrämidengrundfläche stattgefunden. Ebenso
ist eine erhebliche Versteifung festzustellen.
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Die Ausführung erfolgt in jedem Falle derart, daß die aufgebogenen
Lappen oder die herausgedrückten Erhebungen um mehr als die sehr geringe Blechstärke
über die Grundfläche vorstehen. Dadurch werden, wenn man ein Blech zur Bildung eines
katalytischen Körpers spiralig aufrollt oder sonstwie in mehreren Lagen aufeinanderschichtet,
die einzelnen Lagen durch die Lappen oder Erhebungen in klarem Abstand voneinander
gehalten, so daß eine freie Verteilung der Reaktionsgase zwischen den einzelnen
Lagen möglich ist. Beispielsweise können bei dem Katalysatoraufbau gemäß Fig.3 aus
völlig durchstoßenen Blechen die Gase, für die hier senkrecht zu den Blechebenen
durchgehende Kanäle vorhanden sind, zwischen den einzelnen Kanälen in Austausch
treten, was unter Umständen wichtig ist, wenn die Mischung noch keine ganz gleichmäßige
ist. Ebenso können bei dem Aufbau gemäß Fig. 4. aus nur mit eingeprägten Erhebungen
versehenen Blechen, bei denen der Durchgang der Gase in parallel zu den Blechebenen
verlaufenden Kanälen erfolgt, diese Kanäle unter sich in Gasaustausch treten. Die
Durchstoßungen oder Erhebungen können statt der quadratischen natürlich auch jede
andere Grundform haben.