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Die Erfindung betrifft eine rückspülbare Filtervor- richtung zur Filterung von heissen Abgasen von Brennkraftmaschinen, insbesondere für eine beheizbare Gasentnahmeeinheit mit einem im wesentlichen zylindrischen Filtergrundgehäuse und einem mit diesem verbundenen Spülluftzuführteil.
Derartige rückspülbare Filtereinrichtungen werden beispielsweise bei Gasentnahmeeinheiten eingesetzt, um das Motorabgas in gefiltertem Zustand Messeinrichtungen zuführen zu können. Um eine Kondensation des Abgases zu vermeiden, werden zwischen Messgaseingang und Messgasausgang der Gasentnahmeeinheit alle Abgas führenden Teile, wie Filtervorrichtungen, Absperrventile und Messgaspumpen innerhalb einer thermisch isolierten und beheizten Kammer angeordnet. Die Beheizung erfolgt dabei beispielsweise über den Pumpenkopf der Messgaspumpe. Bei üblichen Gasentnahmeeinheiten werden bekannte Filtereinrichtungen mit anderen Elementen, wie Ventile, Messpumpen, Messgaseingänge, etc., über Verbindungsleitungen miteinander verbunden. Dies hat allerdings den Nachteil, das relativ viele Einzelteile nötig sind, und dass die Baugrösse und das Gewicht vergleichsweise hoch ist.
Zur Einsparung von Bauteilen und Bauvolumen ist es wünschenswert, die Filtereinrichtung direkt am beheizten Pumpenkopf anzubringen. Bei der bekannten Filtereinrichtung der eingangs genannten Art ist dies allerdings wegen den notwendigen Abdichtelementen zwischen Filtergrundgehäuse und Spülluftzuführteil problematisch, da die meist elastischen Dichtelemente aufgrund der hohen Temperaturen am Pumpenkopf von fast 2000C raschem Verschleiss unterliegen. Da die Dichtelemente austauschbar sein müssen, sind Filtergrundgehäuse und Spülluftzuführteil lösbar miteinander verbunden, was einerseits eine relativ aufwendige Fertigung erfordert und andererseits sich nachteilig auf das Bauvolumen und die Anzahl der Teile auswirkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden, und eine temperaturbeständige Filtereinrichtung mit möglichst wenigen lösbaren Teilen zu schaffen, die robust und kompakt gebaut ist und möglichst geringes Bauvolumen und Gewicht aufweist.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der Spülluftzuführteil auf das Filtergrundgehäuse aufgeschrumpft
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ist. Der Spülluftzuführteil wird dabei in einem üblichen Aufschrumpfvorgang auf das Filtergrundgehäuse aufgeschrumpft, wodurch eine kraftschlüssige starre Verbindung ermöglicht wird.
Separate Dichtungselemente sind daher nicht mehr notwendig. Die Filtervorrichtung kann somit problemlos in thermischer Verbindung mit Teilen hoher Temperatur gebracht werden, ohne dass Betriebsstörungen auftreten.
Vorzugsweise besteht der Spülluftzuführteil aus Messing. Weist der Spülluftzuführteil quaderförmige Umrisse auf, so kann er mit einer ebenen Seitenfläche direkt an anderen Teilen, wie beispielsweise einem Pumpenkopf, montiert werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Filtergrundgehäuse im Bereich des Spülluftzuführteiles eine ringförmige Nut aufweist, welche beidseits durch die Schrumpfsitzflächen des Spülluftzuführteiles und des Filtergrundgehäuses gegenüber der Umgebung abgedichtet ist, wobei die Ringnut einerseits über eine radiale Bohrung im Filtergrundgehäuse mit einem zur inneren Mantelfläche eines Filtereinsatzes führenden Zentralraum, und andererseits mit einem Spülluftanschluss am Spülluftzuführteil verbunden ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Fertigung der Filtereinrichtung und eine zuverlässige Abdichtung zwischen dem Filtergrundgehäuse und dem Spülluftzuführteil.
Die Erfindung wird anhand der Fig. näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 bis 3 ein Einbaubeispiel für die erfindungsgemässe Filtervorrichtung, wobei Fig. l einen Längsschnitt durch eine Gasentnahmeeinheit samt Filtervorrichtung nach der Linie I-I in Fig. 2, Fig. 2 eine Stirnansicht auf diese Gasentnahmeeinheit und Fig. 3 ein Schaltbild dieser Gasentnahmeeinheit darstellt, Fig. 4 ein Filtergrundgehäuse im Längsschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 5 der erfindungsgemässen Filtervorrichtung, und Fig. 5 die erfindungsgemässe Filtervorrichtung mit einem aufgeschrumpften Spülluftzuführteil in einem Teilschnitt.
Fig. 4 zeigt in einer Detailzeichnung das erfindungsgemässe Filtergrundgehäuse 8a in einem Längsschnitt, Fig. 5 dieses Filtergrundgehäuse 8a in einem Teilschnitt mit aufgeschrumpften Spülluftzuführteil 8b. Die Spülluft wird über den Spülluftanschluss 8c im Spülluftzuführteil 8b und weiters über einen Ringkanal 8d und einem Radialkanal 8e dem Zentralraum 8f des Filtergrundgehäuses 8a zugeführt, von wo aus die Spülluft
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innerhalb des Hauptfilters 8'in den eigentlichen Filterteil gelangt und sowohl den Hauptfilter 8'als auch den Sekundärfilter 8" in radialer Richtung durchströmt und schliesslich über den Messeingang 12 die Filtervorrichtung 8 verlässt.
Für den Hauptfilter 8'und den Sekundärfilter 8"können beispielsweise Glasfaserfilter mit Teflon oder Kieselerde als Bindemittel verwendet werden. Über die Bohrungen 8g ist der Spülluftzuführteil 8b am Pumpenkopf 3 befestigbar. Durch die mittels eines Aufschrumpfverfahrens hergestellte feste Verbindung zwischen Filtergrundgehäuse 8a und Spülluftzuführteil 8b wird einerseits eine sehr kompakte und temperaturbeständige Ausführung der Filtervorrichtung ermöglicht, andererseits kann auf Dichtelemente und andere verschleissgefährdete Verbindungsteile innerhalb der Kammer 4 verzichtet werden. Mit 8h sind die Schrumpfsitzflächen beidseits der Ringnut 8d bezeichnet. Das Filtergrundgehäuse 8a selbst kann aus zwei miteinander verschweissen Teilstücken 8a'und 8a" bestehen.
Obwohl die Vorzüge der erfindungsgemässen Filtervorrichtung gerade im Zusammenhang mit der beschriebenen Gasentnahmeeinheit für Abgase von Brennkraftmaschinen besonders vorteilhaft sind, ist die Filtervorrichtung auch für andere Anwendungen, beispielsweise für den Einsatz in Kraftfahrzeugeninsbesondere wegen ihrer Wartungsfreundlichkeit - geeignet.
Die Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden anhand des in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Anwendungsbeispieles näher erläutert.
Die Gasentnahmeeinheit 1 besteht aus einer beispielsweise als Membranpumpe ausgeführten Messgaspumpe 2, deren Pumpenkopf 3 in einer thermisch isolierten Kammer 4 angeordnet ist, deren Gehäusewände mit 5 bezeichnet sind. Der Pumpenkopf 3 wird über die Heizelemente 35 beheizt und auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten. Die Membran 6 der Messgaspumpe 2 wird durch den Motor 7 angetrieben.
Die erfindungsgemässe rückspülbare Filtervorrichtung 8 ist direkt am Pumpenkopf 3 befestigt, wobei die Filtervorrichtung 8 über ein am Pumpenkopf 3 angeflanschtes 2/2 Wegventil 9 mit dem Saugkanal 10 der Messgaspumpe 2 strömungsverbindbar ist. Mit 11 ist eine Verbindungsmuffe zwischen 2/2 Wegventil 9 und Saugkanal 10 bezeichnet. Beim Messvorgang gelangt das Gas über den Messeingang 12, die Filtervorrichtung 8, das 2/2 Wegventil 9, den Saugkanal 10, das Saugven-
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til 13 in den Pumpenraum 14. Von dort wird es über das Druckventil 15, den Druckkanal 16, die Messausgänge 17,18 und/oder 19 zu einem nicht weiter dargestellten NO-Analysator, einem HC-Analysator und/oder einer im wesentlichen aus einem Kühler bestehenden Kondensationsfalle gefördert.
Der Messausgang 19 wird insbesondere dann verwendet, wenn das Abgas unter dem Taupunkt durch ein weiteres Messgerät gemessen werden soll.
In den Pumpenkopf 3 sind zwei 2/3 Wegventile 20 bzw.
21 eingebaut, welche den Messausgang 17 bzw. 18 wahlweise entweder mit dem Pumpenraum 14 oder mit einem Null- gas/Eichgasanschluss 22 bzw. 23 verbinden. Über den Nullgas/Eichgasanschluss 22 kann NO-Nullgas bzw. Eichgas zur Kalibrierung bzw. Eichung des NO-Analysators zugeführt werden. Der HC-Nullgas- bzw. Eichgasanschluss 23 ist zur Kalibrierung des HC-Analysators mit HC-Nullgas/Eichgas vorgesehen.
Die Ansteuerung der 2/3 Wegventile 20 bzw. 21 erfolgt pneumatisch über die Steuerleitungen 24 bzw. 25.
Soll die aus einem Hauptfilter 8'und einem Sekundärfilter 8" bestehende Filtervorrichtung 8 rückgespült werden, wird über das 2/2 Wegventil 9 die Strömungsverbindung mit dem Pumpenraum 14 unterbrochen und die Rückblasleitung 26 über das in Fig. 3 eingezeichnete Rückblaseventil 30 freigegeben, wodurch die Filtervorrichtung 8 in zum Normalbetrieb umgekehrter Richtung rückgeblasen wird. Gegebenenfalls ist auch ein Filterwechsel durch Abschrauben des Filterdeckels 36 möglich.
Die erfindungsgemässe Filtervorrichtung 8 ist über den das Filtergrundgehäuse 8a umgebenden Spülluftzuführteil 8b am Pumpenkopf 3 befestigt. Der Spülluftzuführteil 8b besteht vorteilhafterweise aus Messing und ist-besonders platzsparendauf das Grundgehäuse 8a aufgeschrumpft. Die direkte Befestigung an einem Heissteil, wie dem Pumpenkopf 3, ist dadurch möglich, da die Filtervorrichtung 8 keine elastischen Dichtungselemente benötigt.
Fig. 2 zeigt die Gasentnahmeeinheit l ohne die die Kammer 4 umgebende Gehäusewand 5. Durch die kompakte Ausführung der erfindungsgemässen Filtervorrichtung 8 kann die Gasentnahmeeinheit 1 sowohl mit einer als auch mit zwei Filtervorrichtungen 8 ausgeführt sein, welche jeweils einen Messeingang 12 und eine Rückblaseleitung 26 sowie eine Steuerleitung 27 zur Betätigung des 2/2 Wegventiles 9 aufweisen.
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In dem in Fig. 3 gezeigten Schaltbild ist die Gaseentnahmeeinheit 1 innerhalb der strichpunktierten Linie angedeutet. Mit 28 ist das im Ausführungsbeispiel mit einem Druck zwischen etwa 7 und 8 bar arbeitende Spülluftsystem, mit 29 das Steuerluftsystem zur Steuerung der 2/2 Wegventile 9 und der 2/3 Wegventile 20 und 21 eingezeichnet, wobei zur Steuerung der Spülluftleitungen 26 bzw. der Steuerluftleitungen 27, 24 und 25 Magnetventile 30 bzw. 31 vorgesehen sind. Der Systemdruck des Steuerluftsystems liegt beispielsweise bei etwa 2, 5 bar.
Wie in Fig. 2 und 3 angedeutet ist, kann die Gaseentnahmeeinheit l saugseitig der Messgaspumpe 2 einen Fremdgasanschluss 32 aufweisen, über welchen Kontrollgas 33 zugeführt und/oder der saugseitige Druck über ein Druckmessgerät 34 gemessen werden kann.
Wegen der relativ hohen Temperatur innerhalb der Kammer 4 von etwa 191 C müssen neben der erfindungsgemässen Filtervorrichtung 8 auch die Ventile, insbesondere die 2/3 Wegventile 20,21 und die 2/2 Wegventile 9 besonders temperaturbeständig ausgeführt sein, was den Einsatz von wärmebeständigen Materialien, beispielsweise Teflon, erfordert.