DE102007024997A1 - Method for operating particle filter, particularly soot particle filter, involves applying filterelement or filter structure directly or indirectly with acoustic waves, so that filterlement or filter structure are kept particle-free - Google Patents

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Abstract

The method involves applying a filterelement or a filter structure (2) directly or indirectly with acoustic waves, so that the filterlement or the filter structure are kept particle-free. The acoustic waves lie within an ultrasonic range. A sound generation is acted or introduced directly on the filterlement or the filter structure.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Rußfilters, sowie Rußfilter selbst, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 und 14.The Invention relates to a method for operating a soot filter, and soot filters itself, according to the generic term of claim 1 and 14.

Rußfilter sind in vielfältiger Weise im Einsatz. Bekannt sind sie beispielsweise bei Dieselaggregaten in Fahrzeugen. Dort werden die bei der Dieselverbrennung erzeugten Rußpartikel im Abgasstrom herausgefiltert um eine Belastung der Umwelt mit Feinststaubpartikeln und Rußpartikeln zu vermeiden.soot filter are in more diverse Way in action. They are known, for example, in diesel engines in vehicles. There are those produced in the diesel combustion soot Filtered out in the exhaust stream to the environment with fine dust particles and soot particles to avoid.

Da es sich dabei um Mikropartikel handelt sammeln sich diese in den Filterelementen und Filterkanälen an und müssen von Zeit zu Zeit geleert werden.There these are microparticles that collect in the Filter elements and filter channels on and have to be emptied from time to time.

Dieselaggregate sind jedoch nicht nur in Kraftfahrzeugen verbaut, sondern auch in Energieerzeugungsstationen und/oder in Schiffen und großen Landfahrzeugen, sowie in Maschinenantriebssystemen.diesel generators However, not only in motor vehicles, but also in Energy generating stations and / or in ships and large land vehicles, as well as in machine drive systems.

In allen Fällen kommt es darauf an, dass die Filtersysteme innerhalb eines Wartungsintervalls optimal arbeiten. Dabei sollen die Rußpartikel mittels Filtermittel aus dem Abgasstrom gefiltert und in einem Sammelbehältnis gesammelt werden.In all cases it is important that the filter systems within a maintenance interval work optimally. In this case, the soot particles by means of filter filtered from the exhaust stream and collected in a collection container become.

Da es sich jedoch um Feinpartikel handelt besteht die Gefahr, dass nach Herausfilterung die Partikel nicht wie gewünscht das Sammelbehältnis erreichen, sondern dass sich die Filterelmente und die feinen Filterstrukturen zusetzen. Dabei wird zum einen die weitere Filterwirkung stark beeinträchtigt und ausserdem die strömungstechnischen Widerstandswerte im Abgasstrom drastisch erhöht.There However, if it is fine particles there is a risk that after filtering out, the particles do not reach the collection container as desired, but that the filter elements and the fine filter structures enforce. On the one hand, the further filtering effect is greatly impaired and in addition, the fluidic Resistance values in the exhaust stream drastically increased.

Dies reduziert nicht nur die Filterwirkung sondern auch die Leistung des Motoraggregates.This not only reduces the filter effect but also the performance of the engine unit.

Neben den genannten Rußpartikelfilter gibt es auch Staubpartikelfilter. Diese werden insbesondere in industriellen Prozesse zur Entschaubung bspw in Absaugsystemen von Industrieanlagen eingesetzt. Beispielsweise in Zementfabriken, oder auch bei der Verladung von staubendem Schüttgut, ja sogar im landwirtschaftlichen Bereich.Next the mentioned soot particle filter There are also dust particle filters. These are especially used in industrial Processes for defoaming eg in extraction systems of industrial plants used. For example, in cement factories, or in the Loading of dusty bulk material, yes even in the agricultural sector.

Für diese Fälle gilt im Prinzip auch das vorher Gesagte. Die Filterlemente setzen sich mit der Zeit zu und die Entstaubung wird stark beeinträchtigt, und die Abström- oder Abzugsleistung wird drastisch herabgesetzt.For this Cases applies in principle also the previously said. The filter elements settle over time and the dedusting is severely impaired, and the outflow or withdrawal rate is drastically lowered.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Partikelfilters, insbesondere eines Rußpartikelfilters sowie ein Partikel- bzw ein Rußpartikelfilter der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass ein Zusetzen der Filterelemente und -strukturen vermieden und damit eine hohe stete Filterleistung aufrechterhalten bleibt. Dabei soll ausserdem auch eine weitere Abgasbehandlung zur Entschadung der Abgase intergrierbar sein.Of the The invention is therefore based on the object, a method for operation a particulate filter, in particular a soot particle filter and a particulate matter or a soot particle filter of the generic type to further develop that clogging of the filter elements and structures avoided and thus a high steady filter performance is maintained. It should also be another Exhaust gas treatment for the emission of exhaust gases to be intergrierbar.

Die gestellte Aufgabe ist bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.The asked task is in a method of the generic type according to the invention by the characterizing features of claim 1 solved.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 13 angegeben.Further advantageous embodiments of the method are in the dependent claims 2 to 13 specified.

Im Hinblick auf einen Partikelfilter, insbesondere aber nicht ausschließlich einen Rußpartikelfilter wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 14 gelöst.in the With regard to a particulate filter, in particular but not exclusively one Soot particle filter is the task according to the invention by the characterizing Characteristics of claim 14 solved.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den weiteren abhängigen Ansprüchen 15 bis 22 angegeben.Further advantageous embodiments are in the further dependent claims 15th to 22 indicated.

In den Ansprüchen 23 bis 27 sind erfindungsgemäße Verwendungen dargelegt.In the claims 23 to 27 are uses according to the invention explained.

Kern der verfahrensgemäßen Erfindung ist, dass das Filterelement und/oder die Filterstruktur mit Schallwellen direkt oder indirekt beaufschlagt wird, derart, dass das Filterlement und/oder die Filterstruktur partikelfrei gehalten wird.core the inventive method is that the filter element and / or the filter structure with sound waves is acted upon directly or indirectly, such that the Filterlement and / or the filter structure is kept particle-free.

Damit wird zu jedem Zeitpunkt eine optimale Filterwirkung erzielt.In order to an optimal filter effect is achieved at any time.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Schallwellen im Ultraschallbereich liegen. Dies erzielt eine sehr effizente Reinigung.In Another advantageous embodiment is specified that the sound waves lie in the ultrasonic range. This achieves a very efficient cleaning.

In weiterer Ausgestaltung sind 2 Alternativen zur Schallgeneration angegeben. Die Schallenergie kann direkt auf das Filterelement oder die Filterstruktur einwirken bzw eingeleitet werden, oder über Kopplungselemente, die mit dem Filterelement und/oder der Filterstruktur verbunden sind.In further embodiment are 2 alternatives to the generation of sound specified. The sound energy can go directly to the filter element or the filter structure act or be introduced, or via coupling elements, which is connected to the filter element and / or the filter structure are.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass abhängig von einem über Sensoren ermittelten Ruß- oder Staub-Beschichtungszustand der Filterelemente die Frequenz des eingeleiteten Schalls gewobbelt wird, solange bis über die Sensoren eine Partikelfreiheit der so gereinigten Filterelemente oder Filterstrukturen ermittelt wird. So wird die optimale, dem jeweiligen Beschichtungszustand angepasste Frequenz automatisch eingestellt, um das Filterelement und/oder die Filterstruktur optimal Partikelfrei zu halten.In Another advantageous embodiment is specified that depends on one over Sensors determined soot or dust coating condition of Filter elements swept the frequency of the introduced sound will, as long as over the sensors a particle freedom of the thus cleaned filter elements or filter structures is determined. So the optimal, the frequency adapted to each coating condition automatically adjusted to the filter element and / or the filter structure optimally Keep particle free.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass mittels Piezosensoren und geregelter Frequenzeinstellung auf die Resonanzschwingung der Filterelemente bzw Filterstrukturen, auf harmonische bzw subharmonische Frequenzen geregelt bzw eingestellt wird. So wird eine maximale mechanische Beaufschlagung des Filters oder der Filterstruktur bewirkt, so dass eine optimale Reinigung erfolgen kann.In Another advantageous embodiment is indicated that by means of Piezo sensors and controlled frequency adjustment to the resonance oscillation of the Filter elements or filter structures, to harmonic or subharmonic Frequencies are regulated or adjusted. So will a maximum mechanical loading of the filter or the filter structure causes so that optimal cleaning can be done.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung bei der sensorischen Messung des Belages auf dem Filter ist, wenn dieser kapazitiv ermittelt wird. Dies ist über einfache Sensoren und eine einfache Messwertauswertung realisierbar.A advantageous embodiment in the sensory measurement of the coating on the filter, if this is determined capacitively. This is about simple Sensors and a simple measurement evaluation feasible.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht auch in einer wirtschaftlichen Einsetzung der Schallreinigung, die nur auf den Bedarfsfall beschränkt bleibt. Eine unnotige Beschallung unterbleibt dann. Dies erfolgt, indem abhängig vom erfassten Belag die Schallgenerierung diskontinuierlich nur bedarfsweise betrieben wird.A advantageous embodiment is also in an economic Installation of sound cleaning, which is limited only to the case of need. A unnecessary sound is then omitted. This is done by depending on recorded covering the sound generation discontinuously operated only as needed becomes.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung dass zusätzlich zur Schallbeaufschlagung elektrische Felder und/oder magnetische Felder und/oder elektromagnetische Felder derart eingespeist werden, damit auch langkettige Moleküle im Abgas oder Abluftstrom gecrackt werden können.In further advantageous embodiment that in addition to the sound electric fields and / or magnetic fields and / or electromagnetic Fields are fed in such a way so that even long-chain molecules in the exhaust gas or exhaust air flow can be cracked.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass brennbare und ggfs gecrackte brennbare Abgasbestandteile im Abgas oder im Abluftstrom nachverbrannt werden. Die dabei entstehende Wärme kann entweder in nachfolgenden Aggregaten genutzt werden, oder aber in einem geschlossenen Wärmebilanzsystem als anfallende Wärme in Wärmeturbinen genutzt, ggfs also auch verstromt werden. Dadurch wird ein solches Aggregat besonders ökonomisch und ökologisch einsetzbar.In Another advantageous embodiment is specified that combustible and possibly cracked flammable exhaust gas components in the exhaust gas or in the Exhaust air stream are burned. The resulting heat can be used either in subsequent aggregates, or in a closed heat balance system as accumulating heat in heat turbines used, if necessary, therefore also be converted. This will be one Aggregate particularly economical and ecological used.

Ein Möglichkeit besteht dabei dann auch darin, dass die gewonnene elektrische Energie zumindest teilweise wieder zum Betrieb des Partikelfilters rückgespeist wird.One possibility It consists then also in the fact that the electrical energy at least partially fed back to the operation of the particulate filter becomes.

In letzter verfahrensgemäßer Ausgestaltung ist angegeben, dass das Abgas durch einen Gas-Wasser-Mischer geleitet wird, der ebenfalls mit Schallwellen beaufschlagt wird. Dies hat zunächst den Vorteil, dass im Nassreiniger die Partikel, sofern sie beispielsweise langkettige Moleküle wie Teere enthalten, diese abgespalten werden und sodann in Gasform weitertransportiert werden können. Dabei können diese gecrackten Bestandteile als Brennstoff und damit in nachfolgenden Prozessen zur Erzeugung von Wärme genutzt werden. Dieser Fall berücksichtigt, dass Partikel, ja sogar Ruße eigentlich noch Energieträger enthalten, bzw enthalten können, die sodann noch nutzbar sind. Die dabei gewinnbare Wärme kann im nachfolgenden Verbrennungsprozess oder separat als Wärme in Wärmeturbinen verstromt werden. Auf diese Weise lassen sich solche Partikelfilter zumindest zum Teil wieder mit Energie versorgen. Hierbei kann je nach Abgasbestandteilen, der Partikelfilter auch von seiner selbst erzeugten Energie aus der genutzten Energie der brennbaren Abgase bzw Abgas-crackbestandteilen gespeist werden.In Last procedural embodiment is indicated that the exhaust gas passed through a gas-water mixer which is also acted upon by sound waves. this has first the Advantage that in wet scrubber the particles, if they are, for example long-chain molecules as tars, these are split off and then in gaseous form can be transported. It can these cracked components as fuel and thus in subsequent Processes for generating heat be used. This case takes into account that particles, even soot actually still contain energy sources, or may contain which are then still usable. The thereby recoverable heat can in the subsequent combustion process or separately as heat in heat turbines be converted into electricity. In this way, such particle filters can be at least partially re-energize. This can ever after exhaust components, the particulate filter also by itself generated energy from the used energy of the flammable exhaust gases or exhaust crack components are fed.

Im Hinblick auf einen Partikelfilter besteht der Kern der Erfindung darin, dass das Filterelement und/oder die Filterstruktur über einen Schallgenerator mit Schallwellen direkt oder indirekt beaufschlagbar ist, derart, dass das Filterlement und/oder die Filterstruktur partikelfrei gehalten wird.in the With regard to a particle filter is the core of the invention in that the filter element and / or the filter structure via a Sound generator with sound waves directly or indirectly acted upon is such that the Filterlement and / or the filter structure particle-free is held.

Dabei ist es vorteilhaft, als Schallgenerator einen piezoelektrischen Schallgenerator einzusetzen. Vorzugweise eine Ultraschallgenerator.there It is advantageous as a sound generator, a piezoelectric Use sound generator. Preferably an ultrasonic generator.

Dabei kann der Schallgenarator direkt auf dem Filterlement und/oder der Filterstruktur angeordnet und schwingungstechnisch direkt gekoppelt sein, oder indirekt über mechanische Kopplungselemente.there can the sound generator directly on the Filterlement and / or the Filter structure arranged and vibrationally coupled directly be, or indirectly about mechanical coupling elements.

Desweiteren sind in erfindungsgemäßer und vorteilhafter Ausgestaltung Sensoren vorgesehen, über welche der Ruß- oder Staub-Beschichtungszustand der Filterelemente ermittelbar ist, und von diesem ermittelten Beschichtungszustand die Schalleinleitung hinsichtlich Dauer und/oder Frequenz Schalls beeinflussbar ist, solange bis über die Sensoren eine Partikelfreiheit der so gereinigten Filterelemente und/oder Filterstrukturen ermittelbar ist.Furthermore are in inventive and advantageous Design sensors provided via which the soot or dust coating state the filter elements can be determined, and determined by this coating state the sound input can be influenced with regard to duration and / or frequency sound is, as long as over the sensors a particle freedom of the thus cleaned filter elements and / or Filter structures can be determined.

Vorteilhafterweise können die Sensoren kapazitive Sensoren sein.advantageously, can the sensors will be capacitive sensors.

Gemäß der oben beschriebenen Verfahrensweisen können zusätzlich zur Schallbeaufschlagung elektrische Felder und/oder magnetische Felder und/oder elektromagnetische Felder über Feldgeneratoren derart eingespeisbar sein, dass langkettige Moleküle im Abgas oder Abluftstrom gecrackt werden.According to the above can described procedures additionally For applying electric fields and / or magnetic Fields and / or electromagnetic fields via field generators such be fed that long-chain molecules in the exhaust or exhaust air stream be cracked.

In einer vorteilhafter Ausgestaltung des Partikelfilters kann dieser mit einem Wärmetauscher und/oder einer Wärmeturbine verbunden sein, derart, dass die entstehende Wärme wieder nutzbar bzw verstrombar ist.In an advantageous embodiment of the particulate filter can this with a heat exchanger and / or a heat turbine be connected, such that the resulting heat again usable or verstrombar is.

Schlussendlich ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Partikelfilters angegeben, dass das Abgas durch einen Gas-Wasser-Mischer leitbar ist, der über mindestens einen Schallgenerator ebenfalls mit Schallwellen beaufschlagbar ist. Über diese Weise wird das Abgas, oder das zu reinigende Gas in einen Gas-Wasser-Mischer eingeleitet, der ebenfalls mit Ultraschallwellen beaufschlagt wird. Der dabei erzielte Kavitationseffekt zerreisst langkettige Moleküle zu kurzkettigeren ggfs brennbaren bzw entschadeten Bestandteilen.Finally, it is indicated in an advantageous embodiment of the particulate filter that the exhaust gas can be passed through a gas-water mixer, which can also be acted upon by sound waves via at least one sound generator. In this way, the exhaust gas, or the gas to be purified is introduced into a gas-water mixer, which also is acted upon by ultrasonic waves. The resulting cavitation effect tears long-chain molecules to short-chain possibly flammable or damaged components.

Weiterhin sind auch erfindungsgemäße und sehr vorteilhafte Verwendungen angegeben.Farther are also inventive and very indicated advantageous uses.

Eine erste ist die Verwendung des Verfahrens und des Partikelfilters in einem Abgasleitungssystems eines Kraftfahrzeuges. Dort findet auf diese Weise eine effiziente Partikelreinigung insbesondere bei Dieselfahrzeugen statt. Bei bekannten Partikelfiltern oder Rußfiltern in Dieselfahrzeugen findet zwar auch eine Nachverbrennung der Rußpartikel statt. Diese führt jedoch nur zu einer Reduktion des Partikelausstoßes.A the first is the use of the process and the particulate filter in an exhaust pipe system of a motor vehicle. There finds in this way efficient particle cleaning, especially in diesel vehicles instead of. In known particulate filters or soot filters in diesel vehicles Although there is also an afterburning of the soot particles. However, this leads only to a reduction of particle emissions.

Im Hinblick auf die besonderen Ausgestaltungen, ist dieser Vorgang aber ausschließlich energieaufzehrend und eine optionale Energienutzung der entstehenden Wärme ist nur durch die Ausgestaltungen dieses erfindungsgemäßen Verfahrens möglich.in the In view of the special designs, this process is but exclusively energy-consuming and an optional energy use of the resulting Heat is only by the embodiments of this method according to the invention possible.

Ausser in Dieselfahrzeugen kann dies auch vorteilhaft in benzingetriebenen Fahrzeugen verwendet werden, nämlich im Katalysatorbereich. Um dort den Katalysator wirksam zu halten, wird der erfindungsgemäße Partikelfilter sozusagen zur Reinhaltung und damit zur optimalen Wirksamkeit des Katalysators eingesetzt.Except In diesel vehicles, this can also be beneficial in gasoline-powered Vehicles are used, namely in the catalyst area. In order to keep the catalyst effective there, becomes the particulate filter according to the invention so to speak for the purity and thus the optimal effectiveness of the Catalyst used.

Aus diesem Grund ist der erfindungsgemäße Partikelfilter auch in einem Abgasleitungssystems eines Maschinenaggregates anwendbar.Out For this reason, the particulate filter according to the invention is also in one Exhaust pipe system of a machine unit applicable.

Eine weitere vorteilhafte Anwendung ist bei Verwendung des erfindungsgemäßen Partikelfilters bzw des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Entstaubungsanlage, insbesondere einer industriellen Entstaubungsanlage gegeben.A Another advantageous application is when using the particulate filter according to the invention or the method according to the invention in a dedusting plant, in particular an industrial dedusting plant given.

Eine letzte vorteilhafte und erfindungsgemäße Verwendung ist die, den erfindungsgemäßen Filter bzw das erfindungsgemäße Verfahren im Gaseinlaßbereich einer Brennstoffzelle einzusetzen. Dort geht es darum, das zugeführte Gas, bspw Biogas, welches noch ungereinigt ist, so zu reinigen und aufzubereiten, dass die Brennstoffzelle optimal arbeiten kann. Als nutzbare Gase für die Brennstoffzelle steht Wasserstoff zwar im Vordergund, ist aber nicht der einzig mögliche Energieträger. Mittlerweile werden auch Brennstoffzellen auf Methan betrieben. Letzteres kommt in Biogas vor oder ist wesentlicher Bestandteil des Biogases.A last advantageous and inventive use is the, filter according to the invention or the inventive method in the gas inlet area to use a fuel cell. It's about supplying the gas For example, biogas, which is still unpurified, so to clean and prepare, that the fuel cell can work optimally. As usable gases for the Fuel cell is hydrogen in the foreground, but it is not the only possible one Fuels. Meanwhile, fuel cells are also operated on methane. The latter occurs in biogas or is an essential component of biogas.

Ganz besonders hierbei ist es wichtig, dass das Biogas von Partikeln aber ggfs auch von langkettigen Molekülen gereinigt wird. In diesem Anwendungsfall würde zweckmäßigerweise das Biogas durch eine Einleitung in Wasser sodann der schallbeaufschlagten Reinigung zugeführt werden. Langkettige Moleküle und deren anschließenden Bruchstücke könne dann gezielt ausgesondert und getrennte verbrannt werden, während dann bspw das Methan in möglichst reiner Form sodann der Brennstoffzelle zugeführt werden kann.All especially here it is important that the biogas of particles but if necessary also be cleaned by long-chain molecules. In this Use case would expediently the biogas by an introduction in water then the sound-loaded Cleaning supplied become. Long-chain molecules and their subsequent Fragments could then selectively separated and burned separately while then For example, the methane in as possible pure form then the fuel cell can be supplied.

Die Erfindung ist sowohl verfahrensgemäß als auch einrichtungsgemäß anhand einer Zeichnung dargestellt.The The invention is based on the method as well as the setup a drawing shown.

Die Zeichnung zeigt ein umfassendes Beispiel einer erfindungsgemäßen Anwendung.The Drawing shows a comprehensive example of an application according to the invention.

In einem Filtergehäuse 1 ist das Filter bzw die Filterstruktur 2 angeordnet, durch die die Ruß- oder Partikelfilterung erfolgen soll. Dabei wird die Filterstruktur 2 entweder indirekt, d. h. über mechanische, hier nicht weiter dargestellte Kopplungselemente über einen hier außen angeordneten, bspw piezoelektrischen Ultraschallgenerator 3 schwingend beaufschlagt. Eine weitere Option der Schallanregung bzw -übertragung ist die direkte Platzierung des Schallgenerators 4 auf der Filterstruktur 2.In a filter housing 1 is the filter or the filter structure 2 arranged, through which the soot or particle filtration is to take place. At the same time, the filter structure becomes 2 either indirectly, ie via mechanical, not shown here coupling elements via an outboard here, for example piezoelectric ultrasonic generator 3 vibrating applied. Another option of sound excitation or transmission is the direct placement of the sound generator 4 on the filter structure 2 ,

Die Filterstruktur 2 wird in Schwingung versetzt und von einem Partikelbelag befreit. Über einen Belagsensor 7 wird der aktuelle Partikel-Belegungszustand der Filterstruktur ermittelt und danach die Schallanregung automatisch nur im Bedarfsfall ausgelöst. Dazu wird das Belagsensorsignal des Sensors 7 an die Steuerung 30 gemeldet, die wiederum das Ansteuersignal für den Schallgenerator 3 bzw 4 generiert.The filter structure 2 is set in vibration and freed of a particle coating. About a pad sensor 7 the current particle occupancy state of the filter structure is determined and then the sound excitation automatically triggered only in case of need. For this purpose, the pad sensor signal of the sensor 7 to the controller 30 which in turn signals the drive signal for the sound generator 3 respectively 4 generated.

Das zu reingende Gas X selbst wird über den Flansch 10 des Filtergehäuses 1 eingeleitet. Optional kann das Gas X aber auch zuvor über einen Gas-Wasser-Mischer 9 zusammengeführt werden. D. h. das Gas X wird in Wasser eingeleitet. Sodann wäre auch das Filtergehäuse 1 und die Filterstruktur 2 von diesem Gas-Wasser-Gemisch durchspült.The gas X to be cleaned itself is passed over the flange 10 of the filter housing 1 initiated. Optionally, however, the gas X can also be previously via a gas-water mixer 9 be merged. Ie. the gas X is introduced into water. Then it would be the filter housing 1 and the filter structure 2 rinsed by this gas-water mixture.

Nach erfolgter Gasfilterung wird das so gereinigte Gas oder Abgas entweder direkt nach außen geleitet, wie der Blockpfeil A darstellt, oder das Abgas wird gemäß Blockpfeil B einem Wärmetauscher 40 oder einem Wärmetauscher mit integriertem Nachbrenner zugeführt. Die dadurch betriebene Wärmeturbine verstromt sodann diese Energie und führt sie als Versorgungsenergie wieder der Steuerung 30 zu.After gas filtration, the thus purified gas or exhaust gas is either passed directly to the outside, as the block arrow A represents, or the exhaust gas is according to block arrow B a heat exchanger 40 or fed to a heat exchanger with integrated afterburner. The thus operated heat turbine then converts this energy and returns them as supply energy back to the controller 30 to.

Die Steuerung 30 regelt auch in diesem Fall die Nachverstromung.The control 30 regulates in this case the power conversion.

Am Ausgang des Flansches 20 kann in demjenigen Fall, wenn das Gas mit Wasser gemischt ist, eine Trennstufe von Wasser und Gas erfolgen. In diesem Fall kann die in dem Wasser aufgenommene Wärme direkt der Wärmeturbine zur Nachverstromung zugeführt werden.At the exit of the flange 20 may in that case, when the gas is mixed with water, a separation stage of water and gas take place. In this case, the heat absorbed in the water can be fed directly to the heat turbine for power conversion.

Um den Reinigungsprozess insgesamt zu überwachen, können im Falle einer trockenen Gasreinigung in der Flanschseite 10 der Gaseinleitung als auch in der Flanschseite 20 der Rohrleitung jeweils mindestens ein Gassensor 5 bzw 6 angeordnet sein, der auf bestimmte Gasbestandteile sensibilisiert ist, und über den die Gasreinigung in seiner Effizienz ermittelbar und mittels Steuerung 30 regelbar ist.In order to monitor the overall cleaning process, in the case of dry gas cleaning in the flange side 10 the gas inlet as well as in the flange side 20 the pipeline in each case at least one gas sensor 5 respectively 6 be sensitized to certain gas components, and about the gas purification in its efficiency determined and by means of control 30 is controllable.

In Bezug auf die Nassreinigung, also dem zuvorigen Einleiten des Gases in einen Gas-Wasser-Mischer 9 ist es vorteilhaft, in das Filtergehäuse auch ein elektrisches, und/oder magnetisches und/oder elektromagnetische Feld über den Feldgenerator 8 einzuspeisen.In terms of wet cleaning, ie the previous introduction of the gas in a gas-water mixer 9 It is advantageous in the filter housing, an electrical and / or magnetic and / or electromagnetic field via the field generator 8th feed.

Durch die Ultraschallbeaufschlagung, die optional bereits im Gas-Wasser-Mischer 9 durch den dortigen Schallgenerator 4 erfolgen kann, kommt es dort oder innerhalb des Filterghäuses außerdem zum Kavitationseffekt, der eine Wirkung auf das Zerlegen langkettiger Moleküle hat und das zusätzliche genannte Feld unterstützt diese Dissoziationswirkung langkettiger Moleküle. Dadurch werden Teere in kurzkettige brennbare Substanzen gespaltet, die anschließend in der beschriebenen Weise energiegewinnend nachverbannt werden können.By the ultrasound application, which is already optional in the gas-water mixer 9 through the local sound generator 4 In addition, cavitation effect occurs there or within the filter housing, which has an effect on the decomposition of long-chain molecules, and the additional field mentioned supports this dissociation effect of long-chain molecules. As a result, tars are split into short-chain flammable substances, which can then be nachverbannt energy-recovering in the manner described.

Die erfindungsgemäße Gasfilterung mit ggfs kombinierter Gasreinigung kann als Vorstufe für einen gasbetriebenen Verbrennungsmotor, sowie auch als Abgasreiniger im Abgassystem eines Verbrennungsmotors platziert sein.The Gas filtration according to the invention with possibly combined gas purification can be used as a precursor for a gas-powered combustion engine, as well as an exhaust gas cleaner in the Be placed exhaust system of an internal combustion engine.

Desweiteren besteht eine besondere Eignung bei der Verwendung des Verfahrens und des Filters in Entstaubungsanlagen, insbesondere in industriellen Entstaubungsanlagen, bspw in der Zement- oder Baustoffproduktion.Furthermore is particularly suitable when using the method and the filter in dedusting, especially in industrial Dust removal systems, for example in cement or building material production.

Ebenso ist eine besonders gute Eigung als Vorreinigungstsufe für Brennstoffzellen, insbesondere Biogas-Brennstoffzellen gegeben.As well is a particularly good affair as Vorreinigungstsufe for fuel cells, in particular given biogas fuel cells.

Von besonderem Vorteil ist hierbei aber auch das Energiekonzept der Ausnutzung der anfallenden Abwärme, nicht zuletzt zum Betrieb der Filter-Anlage.From But in this case the energy concept of Utilization of the waste heat, not least for the operation of the filter system.

Aus diesem Grund sollten zumindest einige Komponenten, wie oben bereits ausgeführt in Wärmezyklen derart eingebunden sein, dass sie durch gemeinsame Anordnung aller Wärmeerzeugenden und -wärmetransportierenden Komponenten in einem thermisch abgeschirmten Gehäuse angeordnet sind.Out This reason should have at least some components, as above accomplished in heat cycles be integrated in such a way that they can be shared by all Heat-producing and -wärmetransportierenden Components are arranged in a thermally shielded housing.

11
Filtergehäusefilter housing
22
Filter/FilterstrukturFilter / filter structure
33
Schallgeneratorsound generator
44
Schallgeneratorsound generator
55
Gassensorgas sensor
66
Gassensorgas sensor
77
Belagsensorpad sensor
88th
E-Feld-/B-Feld-/ExB-FeldgeneratorE-field / B field / ExB field generator
99
Gas-Wasser-MischerGas-water mixer
1010
Flanschflange
2020
Flanschflange
3030
Steuerungcontrol
4040
Nachbrenner mit Wärmetauscherafterburner with heat exchanger
5050
Wärmeturbineheat turbine
AA
gereinigtes Abgaspurified exhaust
BB
Abgas zur Nachverbennung/Wärmetauscherexhaust for posthardening / heat exchanger
XX
Eingeleitetes zu reinigendes Gas.initiated gas to be cleaned.

Claims (28)

Verfahren zum Betrieb eines Partikelfilters, insbesondere eines Rußpartikelfilters mit mindestens einem Filterelement und/oder mindestens einer Filterstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement und/oder die Filterstruktur mit Schallwellen direkt oder indirekt beaufschlagt wird, derart, dass das Filterlement und/oder die Filterstruktur partikelfrei gehalten wird.Method for operating a particulate filter, in particular a soot particulate filter with at least one filter element and / or at least one filter structure, characterized in that the filter element and / or the filter structure is acted upon directly or indirectly with sound waves, such that the Filterlement and / or the filter structure particle-free is held. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallwellen im Ultraschallbereich liegen.Method according to claim 1, characterized in that that the sound waves are in the ultrasonic range. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallgeneration direkt auf das Filterlement oder die Filterstruktur einwirkt bzw eingeleitet wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that the sound generation directly on the Filterlement or the filter structure acts or is initiated. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallgeneration indirekt über Schallkoppelelemente die mit Schallgenerator und Filterelement oder Filterstruktur verbunden sind, erzeugt bzw eingeleitet wird. Method according to claim 1 or 2, characterized that the sound generation indirectly via sound coupling elements connected to sound generator and filter element or filter structure are, created or initiated. Verfahren einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von einer über Sensoren ermittelten Ruß- oder Staub-Beschichtungszustand der Filterelemente die Frequenz des eingeleiteten Schalls gewobbelt wird, solange bis über die Sensoren eine Partikelfreiheit der so gereinigten Filterelemente oder Filterstrukturen ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that dependent from one over Sensors detected soot or dust-coating state of the filter elements the frequency of wobbled sound is launched until over the Sensors a particle freedom of the thus cleaned filter elements or filter structures is determined. Verfahren einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Piezosensoren und geregelter Frequenzeinstellung auf die Resonanzschwingung der Filterleemente bzw Filterstrukturen, auf harmonische oder subharmonische Frequenzen geregelt bzw eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that by means of piezo sensors and controlled frequency adjustment to the Resonance vibration of the filter elements or filter structures, regulated or adjusted to harmonic or subharmonic frequencies. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Partikelbelag auf dem Filterelement oder den Filterstrukturen kapazitiv ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a particle coating on the filter element or the filter structures is determined capacitively. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom erfassten Belag die Schallgenerierung diskontinuierlich nur bedarfsweise betrieben wird. Method according to claim 7, characterized in that that dependent From the detected surface sound generation discontinuous only is operated as needed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Schallbeaufschlagung elektrische Felder und/oder magnetische Felder und/oder elektromagnetische Felder derart eingespeist werden, dass langkettige Moleküle im Abgas oder Abluftstrom gecrackt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized marked that in addition For applying electric fields and / or magnetic Fields and / or electromagnetic fields are fed in such a way that long-chain molecules be cracked in the exhaust or exhaust air stream. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass brennbare und ggfs gecrackte brennbare Abgasbestandteile im Abgas oder im Abluftstrom nachverbrannt werden.Method according to claim 9, characterized in that that flammable and possibly cracked flammable exhaust gas components in Exhaust gas or afterburning in the exhaust air stream. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Nachverbrennung entstehende Wärme wieder genutzt oder über eine Wärmeturbine verstromt wird.Method according to claim 9 or 10, characterized that the heat produced by the post combustion is used again or via a heat turbine is converted into electricity. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die gewonnene elektrische Energie zumindest teilweise wieder zum Betrieb des Partikelfilters rückgespeist wird.Method according to claim 11, characterized in that that the recovered electrical energy at least partially is fed back to operate the particulate filter. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas durch einen Gas-Wasser-Mischer geleitet wird, der ebenfalls mit Schallwellen beaufschlagt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the exhaust gas is passed through a gas-water mixer which is also acted upon by sound waves. Partikelfilter mit mindestens einem Filterelement und/oder mindestens einer Filterstruktur dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement und/oder die Filterstruktur (2) über einen Schallgenerator (3, 4) mit Schallwellen direkt oder indirekt beaufschlagbar ist, derart, dass das Filterlement und/oder die Filterstruktur (2) partikelfrei gehalten wird.Particle filter with at least one filter element and / or at least one filter structure, characterized in that the filter element and / or the filter structure ( 2 ) via a sound generator ( 3 . 4 ) is directly or indirectly acted upon with sound waves, such that the Filterlement and / or the filter structure ( 2 ) is kept free of particles. Partikelfilter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallgenerator (3, 4) ein piezoelektrischer Schallgenerator ist.Particulate filter according to claim 14, characterized in that the sound generator ( 3 . 4 ) is a piezoelectric sound generator. Partikelfilter nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallgenerator (3, 4) ein Ultraschallgenerator ist.Particulate filter according to claim 14 or 15, characterized in that the sound generator ( 3 . 4 ) is an ultrasonic generator. Partikelfilter nach Anspruch 15, oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallgenerator (4) direkt auf dem Filterlement und/oder der Filterstruktur (2) angeordnet und schwingungstechnisch direkt gekoppelt ist.Particulate filter according to claim 15 or 16, characterized in that the sound generator ( 4 ) directly on the filter element and / or the filter structure ( 2 ) is arranged and vibrationally coupled directly. Partikelfilter nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallgenerator (3) indirekt über mechanische Kopplungselemente mit dem Filterelement und/oder der Filterstruktur (2) verbunden ist. Particulate filter according to claim 15 or 16, characterized in that the sound generator ( 3 ) indirectly via mechanical coupling elements with the filter element and / or the filter structure ( 2 ) connected is. Partikelfilter nach Anspruch einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Belagsensor (7) vorgesehen ist, über welchen der Ruß- oder Staub-Beschichtungszustand der Filterelemente (2) ermittelbar ist, und von diesem ermittelten Beschichtungszustand die Schalleinleitung hinsichtlich Dauer und/oder Frequenz des Schalls über eine Steuerung (30) beeinflussbar ist, solange bis über den Belagsensor (7) eine Partikelfreiheit der so gereinigten Filterelemente und/oder Filterstrukturen (2) ermittelbar ist.Particulate filter according to one of claims 14 to 18, characterized in that at least one lining sensor ( 7 ) is provided, via which the soot or dust coating state of the filter elements ( 2 ) can be determined, and from this determined coating state the sound input with regard to duration and / or frequency of the sound via a controller ( 30 ) can be influenced, as long as over the pad sensor ( 7 ) a particle freedom of the thus cleaned filter elements and / or filter structures ( 2 ) can be determined. Partikelfilter nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Belagsensor (7) ein kapazitiver Sensor ist.Particulate filter according to one of claims 14 to 19, characterized in that the lining sensor ( 7 ) is a capacitive sensor. Partikelfilter nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Schallbeaufschlagung elektrische Felder und/oder magnetische Felder und/oder elektromagnetische Felder über mindestens einen Feldgenerator (8) derart eingespeisbar ist, dass langkettige Moleküle im Abgas oder Abluftstrom gecrackt werden. Particulate filter according to one of claims 14 to 20, characterized in that in addition to the sounding of electric fields and / or magnetic fields and / or electromagnetic fields via at least one field generator ( 8th ) can be fed in such a way that long-chain molecules are cracked in the exhaust gas or exhaust air stream. Partikelfilter nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter mit einem Wärmetauscher (40) und/oder einer Wärmeturbine (50) verbunden ist, derart, dass die entstehende Wärme wieder nutzbar bzw verstrombar ist.Particulate filter according to one of claims 14 to 21, characterized in that the particle filter with a heat exchanger ( 40 ) and / or a heat turbine ( 50 ) Is connected, such that the resulting heat is reusable or verstrombar. Partikelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas (x) durch einen Gas-Wasser-Mischer (9) leitbar ist, der über mindestens einen Schallgenerator (4) ebenfalls mit Schallwellen beaufschlagbar ist.Particulate filter according to one of the preceding claims 14 to 22, characterized in that the exhaust gas (x) by a gas-water mixer ( 9 ), which is connected via at least one sound generator ( 4 ) can also be acted upon with sound waves. Verwendung eines Partikelfilters nach einem der Ansprüche 14 bis 23, welcher nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 arbeitet, in einem Abgasleitungssystems eines Kraftfahrzeuges.Use of a particulate filter according to one of claims 14 to 23, which according to a method according to one of claims 1 to 13 operates in an exhaust pipe system of a motor vehicle. Verwendung eines Partikelfilters nach einem der Ansprüche 14 bis 23, welcher nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 arbeitet, in einem Katalysator eines Kraftfahrzeuges.Use of a particulate filter according to one of claims 14 to 23, which according to a method according to one of claims 1 to 13 works in a catalytic converter of a motor vehicle. Verwendung eines Partikelfilters nach einem der Ansprüche 14 bis 23, welcher nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 arbeitet, in einem Abgasleitungssystems eines Maschinenaggregates. Use of a particulate filter according to any one of claims 14 to 23, which operates by a method according to any one of claims 1 to 13, in egg nem exhaust pipe system of a machine unit. Verwendung eines Partikelfilters nach einem der Ansprüche 14 bis 23, welcher nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 arbeitet, in einer Entstaubungsanlage, insbesondere einer industriellen Entstaubungsanlage.Use of a particulate filter according to one of claims 14 to 23, which according to a method according to one of claims 1 to 13 works, in a dedusting plant, in particular an industrial Dedusting. Verwendung eines Partikelfilters nach einem der Ansprüche 14 bis 23, welcher nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 arbeitet, im Gaseinlaßbereich einer Brennstoffzelle.Use of a particulate filter according to one of claims 14 to 23, which according to a method according to one of claims 1 to 13 works, in the gas inlet area a fuel cell.
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