CZ20031196A3 - Způsob čištění přívodní plochy filtru na zachycování částic a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu čištění přívodní plochy filtru na zachycování částic, a to filtru výfukového potrubí tepelného motoru, přičemž filtr je uložen v plášti majícím výstup pro výfukové plyny, přičemž způsob obsahuje pochod při se nechává proudit filtrem na zachycování částic proud kapaliny od výstupní plochy filtru k přívodní ploše filtru, při uvažování z hlediska směru proudění výfukových plynů ve filtru (t.j. kde přívodní plochou se rozumí plocha na níž výfukové plyny za normálního provozu vstupují do filtru a výstupní plochou se rozumí plocha na opačné straně filtru).

Dosavadní stav techniky

V současné době je známé v automobilových vozidlech s tepelným motorem a zejména vozidlech s dieselovým motorem známé používat ve výfukovém potrubí filtr na zachycování částic. Takový filtr na zachycování částic je uložen uvnitř kovového pouzdra, majícího vstupní otvor pro výfukové plyny a výstupní otvor pro odvádění výfukových plynů. Filtr na zachycování částic je tvořen filtračním substrátem, jako z uhličitanu křemičitého. V tomto substrátu je vymezován sled přilehlých rovnoběžných kanálů, které jsou střídavě uzavřeny na jednom nebo druhém z jejich konců. Plyny tak cirkulují bočními stěnami, oddělujícími od sebe dva přilehlé kanály.

Při funkci motoru zadržuje filtr částice sazí na své přívodní ploše (uvažuje-li se směr proudění výfukových plynů ve výfukovém potrubí). Částice sazí se postupně shromažďují • · · ·

-2na této přívodní ploše a vyvolávají zanášení filtru. Aby se odstranilo zanášení filtru a zaručila se optimální funkce motoru, je známé filtr regenerovat, a to v pravidelných intervalech. K tomuto účelu se vyvolá hoření sazí na přívodní ploše filtru. Aby se podporovalo hoření sazí na filtru je známé, že se do paliva zásobícího motor přidávají kovové přísady, umožňující snižovat teplotu spalování sazí.

V důsledku četných regenerací filtru se na přívodní ploše filtru shromažďují nehořlavé zbytky. Tyto nehořlavé zbytky sestávají z větší části z oxidů, síranů ,a fosforečnanů ceru, zinku a vápníku.

Pro zachování výkonu motoru a obnovení filtrační schopnosti filtru na zachycování částic je zapotřebí provádět periodické mechanické čištění filtru. K tomuto účelu je známé demontovat filtr a jeho pouzdro z potrubí a provést čištění filtru.

Podle známého způsobu se dovnitř pouzdra proti výstupní ploše filtru na zachycování částic (výstupní z hlediska proudění plynů za provozu filtru) zavede vodní paprsek malého průřezu několika milimetrů. Při působení prostředků samočinného přesouvání se tryska přemísťuje kolmo k výstupnímu konci filtru ve směru růžicové dráhy za účelem pokrytí celého povrchu filtru.

Tento způsob vyžaduje přesun trysky podél celé povrchové plochy filtru. Tento přesun může být obtížný nebo dokonce nemožný, když má pouzdro filtru na výstupu sbíhavý úsek, jehož profil se stane nepravidelný v důsledku napětí jemuž je vzhledem ke stísněným podmínkám vystaveno pouzdro při jeho vsazování do vozidla. Navíc je doba čištění filtru velmi dlouhá, protože tryska musí přejít celou výstupní plochu filtru.

Vynález si klade za úkol navrhnout způsob a zařízení na čištění filtru na zachycování částic, který by neměl výše uvedené nedostatky a které by zejména dovolovaly rychlé a účinné čistění filtru.

Podstata vynálezu

Vynález přináší způsob čistění přívodní plochy filtru na zachycování částic, a to filtru výfukového potrubí tepelného motoru, při kterém se proud kapaliny, který se nechává procházet filtrem na zachycování částic, rozděluje na podstatnou část výstupní plochy filtru, a má průtok větší něž 50 litrů/minutu.

Podle výhodného provedení vynálezu má proud kapaliny, který se nechává procházet filtrem na zachycování částic, průtok od 200 1/min do 600 1/min.

Podle dalšího znaku vynálezu je tlak na výstupní ploše filtru na zachycování částic od 0,5 do 5 MPa (5 až 50 barů) a s výhodou od 1,5 do 2,5 MPa (15 až 25 barů).

Kapalina má s výhodou teplotu od 30°C do 70°C a jde s výhodou o vodu.

Podle dalšího znaku vynálezu se před pochodem, při němž se nechává filtrem na zachycování částic procházet

proud kapaliny, filtr ponoří do lázně, vystavené ultrazvukovým vibracím.

Po uvedeném pochodu, při němž se nechává procházet filtrem na zachycování částic proud kapaliny, se podle dalšího znaku vynálezu nechává filtrem od jeho výstupní plochy k přívodní ploše procházet proud plynu. Při tomto pochodu, při němž se nechává procházet filtrem na zachycování částic proud plynu, se proud plynu s výhodou rozděluje po podstatné části výstupní plochy filtru. Proud plynu má s výhodou průtok vyšší než 3000 1/min a statický tlak vyšší než 0,2 MPa (2 bary).

Podle dalšího znaku vynálezu se při způsobu střídají pochody, při nichž se nechává procházet filtrem proud kapaliny a pochody, při nichž se nechává filtrem procházet proud plynu, od jeho výstupní plochy k přívodní ploše.

S výhodou se kapalný proud zavádí do uvedeného pouzdra nátrubkem připojeným k výstupu výfukových plynů z pouzd- \ ra, přičemž průřez nátrubku je v podstatě rovný výstupnímu průřezu výfukových plynů z pouzdra. Během části pochodu, při čemž se nechává částicovým filtrem proudit kapalný proud, se na menší část přívodní plochy filtru osadí uzavírací člen.

Vynález dále přináší zařízení pro čištění přívodní plochy filtru na zachycování částic ve výfukovém potrubí tepelného motoru, které se vyznačuje tím, že obsahuje prostředky pro vyvolávání průchodu proudu kapaliny s průtokem vyšším než 50 litrů/minutu filtrem, přičemž prostředky pro vyvolávání průchodu kapaliny jsou uzpůsobeny pro rozdělování

proudu kapaliny na podstatnou část výstupní plochy filtru.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení, neomezujících jeho rozsah, s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr.l schematický pohled na zařízení pro regenerování ze sazí na přívodní ploše filtru na zachycování částic, znázorněné v řezu, obr.2 schematický řez zařízením pro čištění přední plochy filtru na zachycování částic v první fázi čištění a obr.3 stejný řez jako na obr.2 v druhé fázi čištění.

Příklady provedení vynálezu

Ve výkresech je znázorněn filtr 10 na zachycování částic pro automobilové vozidlo, uložený uvnitř kovového pouzdra 12. Filtr 10 a jeho pouzdro byly před tím demontovány z výfukového potrubí, do něhož jsou normálně osazeny.

Filtr 10 na zachycování částic je tvořen porézním substrátem, v němž jsou vymezeny přilehlé rovnoběžné kanály, uzavřené střídavě na jedné a druhé straně. Délka filtru 10 na zachycování částic je například 254 mm a jeho průměr je 144 mm. Jeho objem je 4,1 1 pro hmotnost 3300 g. Při takovém filtru, když je čistý, je naměřený protitlak pro rychlost proudu rovnou 12,7 m/s 10 kPa. Číselné hodnoty, uváděné v následujícím popisu, odpovídají takovému filtru. Jsou použitelné pro filtry majícími charakteristické vlastnosti přizpůsobené pro zpracovávání proudu výfukových plynů 25 až 700 kg/hod.

Filtr 10 na zachycování částic má přívodní plochu 14 • · > · · 9 • · 9 9 9 9 · * 9 9'

-6(přívodní při uvažování normálního směru proudění plynů ve výfukovém potrubí). Přívodní plocha 14 označuje povrch přívodního konce filtru a povrch kanálů ústících na tento povrch. Přívodní plocha 14 filtru na zachycování částic je přístupná otevřeným koncem 16 pouzdra 12. Tento otevřený konec 16 má průřez, který je v podstatě shodný s průřezem filtru 14. Když je filtr na zachycování částic osazen na výfukové potrubí, je pouzdro 12 prodlouženo na přívodní stranu jeho konce 16 pláštěm zařízení na katalytické čištění.

Po té, co bylo vozidlo používáno delší dobu, je přívodní plocha 14 filtru naplněna nehořlavými zbytky, které musí být při čištění z filtru odstraněny. Kromě toho mohou být přítomné na této přívodní ploše filtru také saze nespálené při předchozím regeneračním pochodu. Hmotnost popela, t.j. nespalných zbytků na přívodní ploše filtru před čištěním, je nejméně 100 g.

Filtr 10 má výstupní plochu 18, opačnou vzhledem k přívodní ploše 14 (přívodní a výstupní z hlediska normálního směru proudění výfukových plynů vůči filtru). Pouzdro 12 má za výstupní plochou 18 filtru 10 sbíhavý úsek 19 od výstupní plochy 18 filtru až k výstupu 20, sloužícímu normálně k odvádění výfukových plynů, pocházejících z filtru. Výstup 20 má průřez odpovídající v podstatě průřezu vedení tvořících výfukové potrubí.

Před tím, než se přikročí k vlastnímu čištění filtru, spočívajícímu v oddělování a odvádění nespálených zbytků, musí být saze nespálené v předchozím regeneračním pochodu po té, co byl filtr demontován, odstraněny. K tomuto účelu se ··*·

použije regenerační zařízení, znázorněné na obr.l.

Toto regenerační zařízení obsahuje skříň 21 s otvorem pro přívod vzduchu, opatřený ventilátorem 22. Kromě toho je na stěně skříně 21 osazen hořák 23 pro vytváření plamene uvnitř skříně. V blízkosti plamene, tvořeného hořákem 23 , je v plášti 21 vytvořen otvor 24.. Tento otvor je uzpůsoben pro umožňování spojení pouzdra 12 filtru od jeho otevřeného konce 16. Přívodní plocha 14 filtru na zachycování částic je tak vystavena vnitřnímu prostoru pouzdra 21.

Pro regeneraci ze sazí na přívodní ploše 14 filtru je vzduch odebíraný vně ventilátoru 22 zaváděn dovnitř pouzdra a je veden k cirkulování filtrem po té, co se zahřál stykem s plamenem, vytvářeným hořákem 23. Od přívodní plochy 14 k výstupní ploše 18 je tak vytvářen skrz filtr proud horkého vzduchu. Tento proud horkého vzduchu je odváděn výstupem 20 z filtru.

Ventilátor 22 je uzpůsoben pro průtok vzduchu přibližně 250 kg/h s tlakem od 0,1 do 0,2 MPa (1-2 barů). Hořák 23 je dimenzován tak, aby teplota plynů na přívodní ploše filtru na zachycování částic byla od 550°C a 650°C a spíše nižší než 600°C. Proud horkého vzduchu filtrem se udržuje po dobu od 2 do 20 minut, s výhodou 5 až 10 minut.

Cirkulace horkého vzduchu zvyšuje teplotu sazí přítomných na přívodní ploše, které vyvolává jejich shoření. Po úplném spálení sazí se pouzdro 12 obsahující filtr 10 na zachycování částic demontuje ze skříně 21.

-89999 9* ·· 99 ····

9 9 9 9 9 9

9 9 999 9*9

Filtr 10 se po té zbaví nehořlavých zbytků, ležících na vnitřní ploše, v zařízení 25 znázorněném na obr.21.

Zařízení, určené pro čištění filtru 10 na zachycování částic, obsahuje přívodní prostředky 25 čisticí tekutiny. Ty obsahují nádrž 26, tvořenou například cisternou obsahující vodu. V nádrži 26 jsou osazeny prostředky 28 pro ohřev vody jakéhokoli typu. Výstup nádrže 26 je připojen k čerpadlu tvořenému s výhodou pístovým čerpadlem. Výstup čerpadla je připojen k nátrubku 32 uzpůsobenému k dopravování proudu čisticí kapaliny, pocházející z nádrže 26, k výstupu 20 filtru. Nátrubek 32 obsahuje na svém konci spojku 34, umožňující přímé těsné připojení nátrubku k výstupu 10 filtru.

Nátrubek 32 a jeho spojka 34 mají průřez v podstatě shodný s průřezem výstupu 20. Na výstupu čerpadla 30 je kromě toho uzavírací ventil 36. K nátrubku 32 jsou dále připojeny, na výstupní straně od ventilu 36, prostředky 38 pro přívod stlačeného vzduchu. Tyto prostředky obsahují vzduchový kompresor 40, jehož výstup je připojen ke vzduchové nádrži 42 s proměnlivým tlakem od 0,2 do 0,6 MPa (2-6 barů).

Mezi výstupem kompresoru a vstupem vzduchové nádrže 42 je vřazen regulátor 44 tlaku. Výstup vzduchové nádrže 42 je připojen k nátrubku 32 přes uzavírací ventil 46. Ventily 36 a 46 jsou připojeny k ovládacím prostředkům pro střídavé připojování nátrubku 32 prostřednictvím vodního přívodu 25 a vzduchového přívodu 38.

Po regenerační fázi, provedené na zařízení z obr.l, se výstup filtru 20 připojí k nátrubku 32., jak je znázorněno

-9·*·· na obr.l. Filtrem se nyní nechává procházet proud kapaliny, a to s průtokem vyšším než 50 litrů za minutu, přičemž čerpadlo 30 je uzpůsobeno pro takový průtok. S výhodou je tento průtok od 200 litrů za minutu do 600 litrů za minutu. Přednostně je přibližně rovný 300 litrů za minutu.

Proud kapaliny je rozdělován na podstatnou část výstupní plochy 18 filtru, přičemž objem mezi výstupní plochou 18 a výstupem 20 filtru je v podstatě plně naplněn kapalinou.

Při spouštění proudu kapaliny je tlak kapaliny před výstupní plochou 18 filtru s výhodou od 0,5 do 5 MPa (5-50 barů). S výhodou je přibližně rovný 2 MPa (20 barů). Čerpadlo 30 je uzpůsobeno pro vyvíjení takového tlaku.

Kapalina použitá pro proplachování filtru na zachycování částic je voda, která je s výhodou zahřátá na teplotu od 30°C do 70°C. S výhodou je tato teplota v přibližně rovná 50°C.

Ve znázorněném provedení se voda vydává z nádrže 26 opatřené ohřívacími prostředky 28. Voda však může být vydávána z rozvodu tekoucí vody a zejména ze směšovače zajištujícího směšování teplé vody a studené vody ze dvou odlišných vodovodních sítí s vodou o odlišných teplotách.

První fáze proplachování čisticí vodou se provádí při ponechání přívodní strany 14 filtru volné. Tento první krok trvá například 20 sekund. Během tohoto pochodu je proud kapaliny trvale udržován s průtokem a tlakem, jaké byly uvede-10-

• 9 99» ·* · • ·	• 9 ·· • i 9 9 ·. 9 ··»	99 9999 9 9 9 9 9 9
»·» ··	·· 99	• 9 99

ny výše.

S výhodou se během této fáze proud čisticí kapaliny přeruší ventilem 38 znázorněným na obr.2. Ventil 46 se naproti tomu otevře. Z prostředku 38 pro přívod vzduchu se vytvoří proud vzduchu filtrem 10 od jeho výstupní plochy 18 k přívodní ploše 14. Tato druhá fáze trvá například 5 sekund .

Foukací prostředky 60 jsou uzpůsobené pro poskytování proudu vzduchu, majícího průtok od 50 litrů za sekundu do 300 litrů za sekundu a s výhodou v podstatě rovný 0,5 MPa (5 barů). Tlak před výstupní plochou 18 filtru 10 na zachycování částic je od 0,2 do 1 MPa (2 až 10 barů) a s výhodou v podstatě 0,5 MPa (5 barů).

Provede se nyní sled pochodů proplachování filtru vodou a profukování vzduchem. Jeden pochod proplachování vodou a jeden pochod profukování vzduchem tvoří jeden čisticí cyklus. Jeden čisticí cyklus podle vynálezu trvá s výhodou 30 až 50 sekund a s výhodou 40 sekund. S výhodou se pro čištění stejného filtru opakuje čisticí cyklus 1 až 10 krát a s výhodou 5 krát.

S výhodou se použije přídavný čisticí pochod, jak je znázorněno na obr.3. Při tomto pochodu jsou proudy kapaliny nebo plynu udržovány ve stejných podmínkách jako výše. Proti části výstupní plochy 14 filtru je však přiložen uzavírací člen 50, tvořený například plochým kotoučem. Tento uzavírací člen 50 je nesen například příčníkem 52. dovolujícím proud tekutin po obou stranách uzavíracího členu. S výhodou je

-119» ·· • » ·;

9 999

9999 uzavírací člen 50 uložen pouze v prodloužení výstupu 20 filtru přes který jsou přiváděny čisticí proudy. Zejména je uzavírací člen osazen ve střední části přívodní plochy 14 filtru. Tento přídavný pochod trvá například 20 sekund.

Po provedení různých čisticích pochodů se filtr na zachycování částic znovu osadí do vozidla.

Je zřejmé, že proplachování vodou a eventuelně profukování vzduchem s vysokým průtokem a tlakem přes filtr na zachycování částic vyvolává uvolňování a odvádění nehořlavých zbytků, které byly na přívodní ploše 14. Zejména je toto uvolňování zajištěno v prvé řadě v prodloužení výstupu 20 filtru, přes nějž je čisticí kapalina přiváděna.

Při přídavném pochodu, znázorněném na obr.3 vyvolává přítomnost uzavíracího členu 50 prioritní proudění kapaliny na obvodě střední části filtru, která leží proti výstupu 20. Oblasti přívodní plochy 14 filtru, nekryté uzavíravcím členem 50 jsou tak přednostně zbavovány .nehořlavých zbytků; nebot podstatná část proudu kapaliny prochází těmito oblastmi přívodní plochy.

Tato přídavná fáze se provádí přednostně. Může však být vypuštěna.

Je možno konstatovat, že během těchto různých pochodů zajišťuje při těchto různých fázích a pochodech zvýšený průtok kapaliny, vyvolaný filtrem na zachycování částic a spojený sé zvýšeným tlakem uspokojivé oddělování a odváděn Zbytků. Navíc podporuje teplota kapaliny, zvýšená vůči tep-12• 9 ·· 99 ·9·Φ • 0 9 9 9 0

0 0·· 000 0 0 0 090 · 9

0

00 lote okolního prostředí, toto uvolňování.

S výhodou se kromě toho před veškerým proplachováním filtru čisticí kapalinou tento filtr po demontáži ponoří s jeho pouzdrem 12 do lázně vystavené ultrazvukovým vibracím.

jUDr. Petr Koňský aavokás

ADVOKÁTNÍ KANCELÁŘ Vbfc . uCAA ZELENÝ ŠVORČiK KALENSKÝ a partneři

120 00 ^praii'3 2, Málková 2

Česká republika

Claims (14)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob čištění přívodní plochy (14) filtru (10) na zachycování částic, a to filtru výfukového potrubí tepelného motoru, přičemž filtr (10) je uložen v plášti (12) majícím výstup (20) pro výfukové plyny, přičemž způsob obsahuje pochod při němž se nechává proudit filtrem (10) na zachycování částic čisticí proud od výstupní plochy (18) filtru k přívodní ploše (14) filtru, při uvažování z hlediska směru proudění výfukových plynů ve filtru, vyznačený tím, že se čisticí proud, který se nechává procházet filtrem (10) na zachycování částic, rozděluje na podstatnou část výstupní plochy (18) filtru.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že čisticí proud je proud kapaliny jehož průtok je vyšší než 50 1/min.
3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačený tím, že proud kapaliny, který se nechává procházet filtrem na zachycování částic, má průtok od 200 1/min do 600 1/min.
4. 4. Způsob podle nároku 2 nebo 3, vyznačený tím, že tlak kapaliny před výstupní plochou (18) filtru (10) na zachycování částic je od 0,5 do 5 MPa a s výhodou od 1,5 do 2,5 MPa.
5. 5. Způsob podle kteréhokoli z nároků 2 až 4, vyznačený tím, že kapalina má teplotu od 30°C do 70°C.
6. 6. Způsob podle kteréhokoli z nároků 2 až 5, vyznačený tím, že kapalina je voda.

   -14·· ·» *· ··»· ·; ·' ·. · ·

   ♦ · · • · • ·’ • · 9·'·) ·. · · ·> 4 · • · · · » • · · ·
7. 7. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačený tím, že obsahuje, před uvedeným pochodem při němž se nechá procházet čisticí proud filtrem (10) na zachycování částic, pochod ponoření filtru (10) do lázně vystavené ultrazvukovým vibracím.
8. 8. Způsob podle kteréhokoli z nároků 2 až 7, vyznačený tím, že obsahuje, po uvedeném pochodu při němž se nechává filtrem (10) na zachycování částic procházet proud kapaliny, pochod při němž se nechává filtrem (10) na zachycování částic procházet proud plynu od jeho výstupní plochy (18) k jeho přívodní ploše (14).
9. 9. Způsob podle nároku 8, vyznačený tím, že při pochodu, při němž se nechává filtrem (10) na zachycování částic procházet proud plynu, se proud plynu rozděluje na podstatnou část výstupní plochy (18) filtru (10).
10. 10. Způsob podle nároku 8 nebo 9, vyznačený tím, že při pochodu, při němž se nechává filtrem (10) na zachycování částic procházet proud plynu, má proud plynu průtok vyšší než 3000 1/min a statický tlak vyšší než 0,2 MPa.
11. 11. Způsob podle kteréhokoli z nároků 8 až 10, vyznačený tím, že obsahuje sled prostřídání pochodů, při nichž se nechává filtrem (10) na zachycování částic procházet proud kapaliny a pochodů při nichž se nechává filtrem (10) na zachycování částic procházet proud plynu, od jeho výstupní plochy (18) k jeho přívodní ploše (14).

    JUDr. Petr Kalenský advokát

    SPOLEČNÁ ADVOKÁTNÍ KANCFí ář VŠÉTEČKÁ ZELENÝ ŠVORČIR í\auc.íví»i\Ý A PARTNEŘI

    120 00 Praha 2, Hálkova 2 Česká republika

    -15* ·♦ · ♦ · · · 4 ·· 4 9 9 9

    9 9 9 9 9 «'t »· 9999

    9 9 9 • 4 4

    9 9 9 9 9 ·» · · ·· 99
12. 12. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 11, vyznačený tím, že se proud čisticí kapaliny zavádí do uvedeného pouzdra (12) nátrubkem (32) připojeným k výstupu (20) výfukových plynů z pouzdra, přičemž průřez nátrubku (32) je přibližně rovný průřezu výstupu (20) výfukových plynů z pouzdra.
13. 13. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 12, vyznačený tím, že během části uvedeného pochodu, při němž se nechává procházet čisticí proud filtrem (10) na zachycování částic, se uloží na omezenou část přívodní plochy (14) filtru (10) uzavírací člen (50).
14. 14. Zařízení pro čištění přívodní plochy filtru na zachycování částic, výfukového potrubí tepelného motoru, vyznačené tím, že obsahuje prostředky (25) pro vyvolávání průchodu proudu kapaliny o průtoku větším než 50 1/min filtrem (10) na zachycování částic, přičemž uvedené prostředky pro vyvolávání průchodu proudu kapaliny jsou přizpůsobené ) pro rozdělování proudu kapaliny na podstatnou část výstupní á plochy (18) filtru (10).