CN109563792A - 筛网密封装置和运行筛网密封装置的方法 - Google Patents

筛网密封装置和运行筛网密封装置的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的EGR支路的筛网密封装置1，其中，所述筛网密封装置(1)作为一件式构造的构件包括密封件5和筛网主体4，所述筛网主体4围住密封件的内部的自由的横截面A。本发明还涉及一种用于持续运行这样的筛网密封装置的方法。为了在筛网密封装置1中布满烟尘和/或形成尘垢并且积聚堆积物的情况下提供补救而提出，筛网主体4至少部分地构造用于流过电流I，使得出现足以热消除至少大部分堆积物的温度T或者超过高达大约600℃的相应的温度阈值。

Description

筛网密封装置和运行筛网密封装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的EGR(废气再循环)支路的筛网密封装置，其中，所述筛网密封装置作为一件式构造的构件包括密封件和筛网主体，所述筛网主体围住密封件的内部的自由的横截面。此外，本发明涉及一种用于在携带含碳的颗粒的流体流中持续运行这样的筛网密封装置的方法，所述流体流通过内燃机的排气管路引导。
背景技术
由现有技术已知的是，例如在通过内燃机驱动的机动车的排气设备的低压区域和/或高压区域中，在超出排气管路的自由的横截面积的情况下使用筛网连同密封件或其他载体，以便保护沿流动方向处于下游的敏感的构件免受异物或者干扰物的影响。根据废气温度，所述筛网可能充满或者载有固体的或气态的粒子。在此，在废气流中的所有构件按照最佳的可能性针对整个排气设备的最小的背压优化地设计。这样的筛网密封装置的各种实施方式特别是由WO 2015014992 A1已知。为了防止由于例如在内燃机的燃烧室的废气流中的剥落的陶瓷颗粒的进入而造成可能的损坏，在排气管路的相应的分支上设有筛网密封装置作为保护。这样的筛网密封装置在废气再循环管路或者简称EGR管路中证实为可用的。
在先前描述的类型的已知的设备中，现在在运行期间确定的是，呈筛网件或筛网主体形式的过滤件在EGR管路中加载有相当热的废气的情况下运行时在低于600℃的温度范围内就已经由于烟尘形成和堆积而积尘。该过程能够导致背压的显著提高并且在最终的结果中甚至导致有关的EGR路段由于过滤件的堵塞而停止工作。这样的情况尤其可能在低压EGR支路中发生。在此，在构件停止工作或者过滤元件本身损坏之前，所述过程就已经导致进行驱动的内燃机的功率下降。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种筛网密封装置形式的补救措施以及一种用于持续运行这样的筛网密封装置的方法。
按照本发明的，该任务通过权利要求1的特征通过如下方式解决，即，筛网部件为了流过电流而至少部分地这样构造，使得在筛网主体上或者在筛网主体旁实现高达大约600℃的温度或者超过相应的温度阈值，所述高达大约600℃的温度足够用于热消除至少大部分堆积物。
有利的进一步扩展方案是从属权利要求的主题。因此，在本发明的一种优选的实施方式中，过滤元件具有至少一个加热丝。因此，这样加热堆积物，使得这些区域自由燃烧，类似于白炽灯效应。
在本发明的一种实施方式中，加热丝作为加热元件织入金属织物中或者被单独施加，特别是在与筛网部件的金属织物间隔开小的间距的情况下施加。
优选在筛网主体上和/或在其中设有多个加热丝。在这里，可以通过相应的电接线方式选择性地使用分开的纬线或经线。在此，加热丝通常与其他金属丝或者筛网主体的材料通过它们的电阻区别开。
在本发明的一种特别优选的实施方式中，筛网主体或者整个织物、编织物或针织物至少在电流路径的区域中被电流穿流并且用作起热学作用的加热织物，其中，在本发明的一种实施方式中，至少在固定在密封件中的区域中设有用于防止电短路的绝缘材料。基于筛网主体的结构，在加热时并且在筛网主体的被穿流的材料内部的接触位置很多时不太可能在电学上构造电流的窄路径。但是如有可能，通过电流加热的区域应覆盖特别遭受堆积物的区域。
为此，在本发明的另一种实施方式中，在将密封层用作第二极或地电势的情况下经由筛网部件的搭接件施加电流。该实施方式呈现在如下区域中的最大的电流密度的特别优点，在所述区域中通常积聚最多的堆积物并且也要与之相应地实施最大的燃耗。
作为前述任务的另一个解决方案，提出用于持续地运行按照前述实施方式的筛网密封装置的方法，所述方法的突出之处在于，在时间段△t内维持通过至少一部分筛网主体的电流，以便通过加热筛网主体而超过大约600℃的温度阈值，从该温度阈值起这样燃耗积聚在筛网主体上的烟尘，使得筛网主体再次以所需的程度被流体状态的废气穿流。在使用添加剂、优选喷入到废气路径中的尿素的情况下，可以将所提到的温度阈值降低到大约450℃至550℃。
在本发明的另一种有利的进一步扩展方案中，在应用未提前公开的专利申请文件DE 102015110977.8的教导的情况下，给出用于控制通过按照本发明构建的筛网密封装置的电流的方法，上述专利申请文件的内容已经通过引用被容纳在本专利申请文件的公开内容中。在此，在筛网部件的区域中或者在筛网部件中或在其旁使用TEG的情况下，基于强烈的温度梯度探测堵塞。现在，将来自TEG的这种传感信号用于操控穿过筛网部件的电流。
按照本发明的一种优选的进一步扩展方案，通过至少在筛网主体的部分中使用催化剂涂层，甚至实现将所提到的温度阈值减少到大约350℃至500℃。所提到的类型的催化剂涂层的细节和其他结构完全地参照德国专利申请文件DE 102016114619.0的公开内容，该专利申请文件出于所提到的目的而公开了由碱合金和/或碱土合金制成的湿化学地涂覆的涂层以及实施例。通过本发明的所述实施方式而提出一种途径，该途径例如与DE2013212733A1的教导相反。因此，在节省额外的测量点和电子器件与电引线以及未积尘的、设置在上游的颗粒过滤器的耗费燃油的再生装置的情况下，不会造成利用相应的调节过程将废气温度有针对性地提高到高于大约600℃。现在，在这里代替地基于，在特别是在低压废气再循环支路中的运行温度明显较低时，通过筛网主体的催化剂涂层引起含碳的堆积物的燃烧。通过仅部分涂覆筛网主体就已经这样明显地降低所需的热能量，从而可靠地并且自动地开始热转化，以便自主地运行直至尽可能消除在筛网主体上的堆积物。因此，通过筛网主体的起催化作用的涂层或者筛网主体实现：不必为了消除灰尘颗粒而向筛网主体中引入额外的热能量、例如通过预热上游的灰尘颗粒过滤器而产生的热能量。
催化剂涂层优选基于碱合金和/或碱土合金构建并且在以低于大约400℃的燃烧活性催化转化有机固体方面效率高的同时具有高的耐磨强度。在起催化作用的适当的物质以及涂覆工艺方面，对此完全参照EP 2134795B1以及EP 2393948B1的公开内容。
在任意情况下，通过按照本发明的设备，可以通过供应电能有利地在任意期望的时间点处实现积聚在筛网主体上的烟尘的燃耗或再生。因此，所述过程特别是不再局限于具有相应高的废气温度的高速公路上的行驶。
附图说明
以下参照实施例借助附图更详细地阐述按照本发明的实施方式的其他特征和优点。在示意性的视图中：
图1示出在使用已知的筛网密封装置下的第一实施例的剖视图；
图2示出按照图1的已知的筛网密封装置的俯视图；
图3示出按照图1的已知的筛网密封装置的另一个俯视图；
图4a示出在适配已知的筛网密封装置的情况下的另一个实施例的剖视图的局部，以及
图4b示出图4a的局部的俯视图。
在不同的附图中，针对相同的元件始终使用相同的附图标记。
具体实施方式
图1的简图示出在机动车的排气管路中的未进一步示出的废气再循环系统的局部。为了避免颗粒从排气管路中经由废气再循环系统例如侵入到内燃机中，在平面D中设有筛网密封装置1，以用于在第一法兰2和第二法兰3之间提供密封功能，细节参照WO2015014992 A1。筛网密封装置1具有在这里仅示意性的筛网主体4，该筛网主体具有随后不再详细描述的三维的结构，并且流体或者废气沿着箭头F流过所述筛网密封装置。筛网主体4在密封功能的区域中这样与密封件5固定，使得气体可以经由连接到法兰3上的管道6的整个自由的横截面A穿过筛网主体4。根据申请号为EP 13178968.7的欧洲专利申请文件的公开内容，筛网主体4在密封件5上的固定例如通过折叠部实现，通过该折叠部形成环状密封的凸缘7。关于筛网主体4的结构上的构造的各种可能性，也参照上述专利申请文件的公开内容。此外，在随后描述的实施例中，不构成限制地假定筛网主体4包括由金属线构成的织物或者筛网。
为了不影响密封功能，在图1的实施例中，在第一法兰2上设有径向的凹部8。所述凹部8为了容纳凸缘7而这样确定尺寸，使得在通过开口9固定法兰2、3时，密封件5由此承受全面的挤压并且密封效果不仅仅基于凸缘7在法兰2、3之间的固定。
之前描述的类型的筛网密封装置1已经证实作为防止颗粒在内燃机的废气再循环支路或者EGR管路中进入到未进一步示出的内燃机的燃烧室中的保护的价值。然而，应确定的是，在EGR管路中以低于大约600℃的温度范围内的废气流运行时，筛网主体由于烟尘形成和堆积而积尘。该过程能够导致气体背压的显著提升甚至最终导致有关的EGR段失效。
作为所述问题的解决方案，在图1的描绘中的筛网密封装置1已经用电的引线10加以改进。该引线10电绝缘地、与外部压力密封地并且耐高温地伸入到法兰区域中，这在图1中仅大致示出。在那里，具有搭接件11的引线10设为第一极，该搭接件在筛网主体4的中央的区域中用于导入或者施加电流I。代替现在设置单独的加热丝，在本发明的以下描述的实施例中将筛网主体4本身的线材用作加热丝。在此，按照本发明的设备当然不局限于例如将不锈钢丝用作加热丝，也可以将具有较大的特定的电阻的金属丝用于构造筛网主体4。
相对于筛网主体4完全电绝缘的密封层5在非电绝缘地涂覆的区域中形成第二极12或者朝向法兰2、3的地电势。因此，避免电短路并且此外产生从搭接件11经过筛网主体4向第二极分布的电流I，该电流在电流路径13的区域中导致筛网主体4的迅速加热。在这里仅大致示出地，筛网密封装置1的凸缘7和/或密封件5本身构造为第二极12，其方式为，所述凸缘和/或密封件与筛网主体4导电地接触并且在安装位置中与至少一个所述法兰2、3导电地接触。因在搭接件11的区域中的几乎点状的接触，在那里也产生最高的电流密度，该电流密度因此在通常最大程度地积聚和积尘的区域中引起最大程度的加热。因此，能够快速地实现大约600℃的温度阈值(从该温度阈值起烧掉在筛网主体4上积聚的烟尘)并且甚至为了确保燃尽而超过所述温度阈值。因此，在电流I维持一段时间△t之后，这样清除筛网主体4上的尘垢和/或积聚的烟尘，使得所述筛网主体再次以所需的程度被流体状的废气穿流。
图2示出按照图1的已知的筛网密封装置1的结构型式的俯视图。在此，设有引线10，该引线能从外部电接入并且通过部分涂层相对于密封件5电绝缘以及与筛网主体4导电地连接。在筛网主体4上与所述引线对置地并且同样与筛网主体导电地连接地设有第二极12。在筛网主体4中，根据使用的材料和筛网形成的方式，例如通过相应的电接线方式选择性地使用分开的纬线或经线。因此，电流可以选择性地转向至优先方向，亦即转向至对置的第二极12。因此，在该实施例中，作为穿过筛网主体4的最短连接，得出示意性的电流路径13，该电流路径又穿过筛网主体4的中心延伸。
电流I沿着所述电流路径产生最大程度的加热，这种加热导致从大约600℃的温度阈值起裂解消除附着物或者堆积物。
所提到的温度阈值为上述温度值，除非可以通过将以尿素的形式的添加剂注入排气管路来下降到大约450℃至500℃，或者通过至少部分筛网主体4使用催化涂层来下降到大约350℃至500℃。在图1中在区域B中示例性表明筛网主体4的通过浸入而湿化学地制成的部分涂层。因为针对如上给出地降低被称为温度阈值的初始温度以便裂解消除在筛网主体4上或在筛网主体旁的基于碳的沉积物，仅需要存在有关的催化剂，所以所述区域B可以较小的，涂层可以是不完全的，并且催化剂的量可以很小。作为起催化作用的材料，在这里使用碱合金或碱土合金，所述碱合金或碱土合金在区域B中至少作为部分涂层湿化学地施加到筛网主体4的材料上、预烘干并且最终煅烧。所述步骤可以在筛网主体4成型之前亦或之后通过印刷、喷洒、浸渍或浸泡进行。甚至可以相应地事后给制造完成的筛网密封装置配备起催化作用的部分涂层。
图3示出在使用由图1和图2的描绘而已知的筛网密封装置1的情况下的另一个实施例的俯视图。在此，在自由的横截面A的区域中设置有传感元件14。为了可靠地固定该传感元件，设有由金属片制成的条带或者突片15，所述条带或者突片作为伸入到自由的横截面A中的条带用作传感元件14的保持件。传感元件14构造为温差发电器、简称TEG。要注意的是，随着筛网主体4的逐步堵塞，在筛网主体4的两个外表面之间产生温度差。TEG通过所述温度差产生作为传感器输出信号S的电压。因此，借助于经由内部的、单独的信号路径16引导至外部的接头17的所述传感器输出信号S，能间接地确定筛网主体4的堵塞。因此，在也针对电流的施加而设定时间或时间段△t的情况下，所述传感器输出信号S可以用于在外部操控要施加的电流I。在此，应通过施加电流I在需要通过氧化从筛网主体4消除烟尘颗粒的情况下实现至少600℃的温度。为了导入电流I，外部的接头17经由引线10与金属片15电连接，该金属片本身与筛网主体4连接。在此未详尽示出，可以与金属片15大致对置地设置第二极12，该第二极作为凸缘7的非电绝缘地涂覆的区域，其经由法兰2、3与与地面电连接或接地。因此，再次得出穿过筛网主体4延伸的电流路径13。
最后，图4a示出在适配先前描述的、已知的筛网密封装置1的情况下的另一个实施例的剖视图的局部。在先前描述的通过形成凸缘7的折叠部将筛网主体4固定在密封件5上的进一步扩展方案中，现在在这里设有保护环18，该保护环还覆盖筛网主体4的材料。保护环18同样通过折叠筛网主体4的材料和密封件5的材料而集成到凸缘7中。为了机械地支持筛网主体4的材料，保护环18的一部分延伸到自由的横截面A中。
此外，保护环18具有自由臂19，该臂经过密封件5的封闭的密封卷边20延伸到外部的接头10中。在筛网主体4相对于密封件5电绝缘的情况下，保护环18通过在凸缘7的区域21中的折叠与筛网主体4导电地连接。因此，筛网主体4能通过保护环18的作为第二极或者接头的自由臂19在法兰2、3的区域外部电接触。例如可以按照图1至图3的先前描述的实施例提供第一极或接头11。
最后，图4b示出图4a的局部的俯视图，以便呈现具有自由臂19的保护环18的可能的形式，该自由臂在凸缘7的区域21中借助于折叠与处于其下方的筛网主体4导电地连接。因此，也可以在两个极之间施加电流I。
因此，以在机动车的EGR支路中的使用为重点，描述了呈筛网主体形式的能电加热的过滤器的上述优选的实施例，其中，将过滤器集成在密封件中呈现出在操作方面的简化，并且可随时获得的可加热性的新的特征能实现筛网主体的、与当前的发动机运行状态无关的裂解式清洁。同时，密封件本身也用于输入和导出电流或者用作相应的引线的载体。因此，得出具有新的、相当有利的特性和功能性的紧凑的构件。
附图标记列表
1 筛网密封装置
2 第一法兰
3 第二法兰
4 筛网主体
5 密封件
6 管道
7 用于连接密封件5与筛网主体4的凸缘/折叠部
8 在第一法兰2上用于容纳凸缘7的凹部
9 用于螺栓连接法兰2、3的开口
10 引线
11 筛网主体4的搭接件(第一极或接头)
12 作为在凸缘7或密封件5上的非电绝缘地涂覆的区域的第二极/接头
13 电流路径
14 传感元件，例如TEG
15 作为传感元件14的保持件的、伸入到自由的横截面中的条带
16 传感器信号S的信号路径或信号线
17 外部的电接头
18 保护环
19 自由臂
20 密封件5的径向封闭的密封卷边
21 在保护环18和筛网主体4之间的接触区域
A 自由的横截面
B 筛网主体4的部分涂层的区域
D 密封功能的平面
F 穿过筛网主体4的流体流动方向
I 电流
S 传感器输出信号
T 在筛网主体4的区域中的温度
△t 时间段，在该时间段内保持电流I。

Claims (14)

1.用于内燃机的EGR支路的筛网密封装置(1)，其中，所述筛网密封装置(1)作为一件式构造的构件包括密封件(5)和筛网主体(4)，并且所述筛网主体(4)设置成围住密封件(5)的内部的自由的横截面(A)，
其特征在于，
所述筛网主体(4)至少部分构造用于流过电流(I)，使得出现高达大约600℃的足以热消除至少大部分堆积物的温度(T)。
2.根据上述权利要求所述的筛网密封装置(1)，
其特征在于，
所述筛网主体(4)包括至少一个加热丝。
3.根据上述权利要求之一所述的筛网密封装置(1)，
其特征在于，
至少一个加热丝作为加热元件设置或者单独地施加在筛网主体(4)中或者在筛网主体旁，特别是在与筛网主体(4)间隔开少量距离的情况下单独地施加。
4.根据上述权利要求之一所述的筛网密封装置(1)，
其特征在于，
在筛网主体(4)中、在筛网主体旁和/或在筛网主体上设有多个加热丝。
5.根据上述权利要求之一所述的筛网密封装置(1)，
其特征在于，
整个筛网主体(4)基本上构造为用作被电流(I)流过的加热织物。
6.根据上述权利要求所述的筛网密封装置(1)，
其特征在于，
筛网主体(4)的用于引入或施加电流(I)的搭接件(11)设为第一极，其中，密封层(5)的至少一个区域(12)形成第二极或者地电势。
7.根据上述权利要求所述的筛网密封装置(1)，
其特征在于，
筛网密封装置(1)的凸缘(7)和/或密封件(5)本身通过如下方式构造为第二极，即，所述凸缘和/或密封件与筛网主体(4)导电地接触并且在安装位置中在一定区域中与法兰(2、3)中的至少一个法兰导电地接触。
8.根据上述权利要求之一所述的筛网密封装置(1)，
其特征在于，
在筛网主体(4)中或在筛网主体旁设有作为传感器的TEG元件(14)，以用于输出控制电流(I)的信号(S)。
9.用于持续运行按照上述权利要求之一所述的、在内燃机的EGR支路中的筛网密封装置的方法，
其特征在于，
在一定时间段(△t)内维持通过至少一部分筛网主体(4)的电流(I)，以便通过加热筛网主体(4)达到或者甚至超过大约600℃的温度阈值，从该温度阈值起燃耗积聚在筛网主体(4)上的烟尘，使得筛网主体(4)再次允许所需的程度的流体状态的废气穿流。
10.根据前一权利要求所述的方法，
其特征在于，
在筛网主体(4)中或在筛网主体旁使用作为传感器的TEG元件(14)，以用于输出控制通过至少一部分筛网主体(4)的电流(I)的信号(S)。
11.根据上述两个权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
在使用添加剂的情况下将用于燃耗积聚在筛网主体(4)上的烟尘的温度阈值降低到大约450℃至550℃。
12.根据权利要求9或10所述的方法，
其特征在于，
至少在筛网主体的一部分或者一定区域(B)中使用催化剂涂层，将所述温度阈值降低到大约350℃至500℃。
13.根据前一权利要求所述的方法，
其特征在于，
将碱合金和/或碱土合金用作起催化作用的材料。
14.根据上述两个权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
将起催化作用的材料作为部分涂层湿化学地施加到筛网主体(4)的材料上、预烘干并且随后煅烧。
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