DE102010036928A1 - Method for cleaning exhaust gas filters for diesel motor of e.g. motor vehicle, involves accelerating blasting medium in jet nozzles so that medium strikes filter, where filter is arranged in front of suction openings during blasting - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Filtern, die als Festkörper mit Poren und/oder zur Oberfläche offenen Kanälen ausgebildet sind, durch Abstrahlen mit einem Strahlmedium, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for cleaning filters, which are formed as a solid with pores and / or open channels to the surface, by blasting with a blasting medium, and an apparatus for performing this method.
Insbesondere befasst sich die Erfindung mit der Reinigung von Partikelfiltern, beispielsweise Abgasfiltern für Dieselaggregate von Kraftfahrzeugen, Schiffen und dergleichen. Um die Nutzungsdauer solcher Filter zu verlängern und dennoch die einschlägigen Abgasnormen einzuhalten, sollten diese hochbelasteten Filter von Zeit zu Zeit ausgebaut und durch Abstrahlen gereinigt und regeneriert werden. Bisher wird zu diesem Zweck zumeist ein Hochdruckreiniger eingesetzt, mit dem der Filter mit Wasser abgestrahlt wird. Nachteilig ist dabei jedoch die hohe Umweltbelastung durch den Anfall großer Mengen von mit Schadstoffen verunreinigtem Wasser. Da die von dem Filter abgelösten Verunreinigungen als Staub oder Schlamm zurückspritzen, ist das herkömmliche Verfahren auch mit einer hohen Gesundheitsbelastung für das Personal verbunden. Weiterhin ist es bekannt, die Verunreinigungen bei hoher Temperatur zu verbrennen und die Asche mit Druckluft auszublasen. Beide bekannten Verfahren haben den Nachteil, dass sie die katalytischen Eigenschaften des Filters beeinträchtigen.In particular, the invention is concerned with the purification of particulate filters, for example exhaust gas filters for diesel engines of motor vehicles, ships and the like. In order to extend the useful life of such filters while still complying with the relevant emission standards, these highly stressed filters should be removed from time to time and cleaned and re-radiated by blasting. So far, a high-pressure cleaner is usually used for this purpose, with which the filter is radiated with water. The disadvantage, however, is the high environmental impact of the accumulation of large amounts of contaminated with pollutants water. Since the contaminants released from the filter spray back as dust or sludge, the conventional method is also associated with a high health burden for the staff. Furthermore, it is known to burn the impurities at high temperature and to blow out the ash with compressed air. Both known methods have the disadvantage that they impair the catalytic properties of the filter.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das eine effiziente und schonende Reinigung der Filter bei verminderter Umwelt- und Gesundheitsbelastung ermöglicht.The object of the invention is to provide a method that allows efficient and gentle cleaning of the filter with reduced environmental and health burden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass
- – das Strahlmedium gasförmig ist und festes oder flüssige Strahlmittel allenfalls in der Form von Substanzen mit einem Siedepunkt von nicht mehr als 120°C enthält,
- – das Strahlmedium in einer Strahldüse so beschleunigt wird, dass es mit mindestens annähernd Schallgeschwindigkeit auf den Filter trifft,
- – das Strahlmedium bzw. das Gemisch aus Strahlmedium und Strahlmittel beim Verlassen der Strahldüse eine mittlere Temperatur von weniger als 0°C hat, und
- – der Filter beim Abstrahlen vor einer Saugöffnung angeordnet wird, die das Strahlmedium sowie Umgebungsluft ansaugt.
- The jet medium is gaseous and contains solid or liquid blasting agent at most in the form of substances having a boiling point of not more than 120 ° C,
- The jet medium is accelerated in a jet nozzle so that it strikes the filter at at least approximately the speed of sound,
- - The jet medium or the mixture of blasting medium and blasting agent when leaving the jet nozzle has an average temperature of less than 0 ° C, and
- - The filter is disposed when blasting in front of a suction opening, which sucks the blasting medium and ambient air.
Bei dem Strahlmedium handelt es sich um ein Gas, beispielsweise Druckluft oder Stickstoff, das entweder keine festen oder flüssigen Strahlmittel enthält oder in dem als Strahlmittel feine Tröpfchen oder Partikel einer leichtflüchtigen Substanz suspendiert sind. Dieses Strahlmedium kann mit einer geeigneten Strahldüse, beispielsweise einer Laval-Düse, auf Schallgeschwindigkeit oder Überschallgeschwindigkeit beschleunigt werden. Dadurch wird eine besonders intensive und dennoch schonende Reinigungswirkung erzielt, und der Strahl dringt tief in die Poren und Kanäle des Filters ein, so dass der Reinigungseffekt nicht auf die Oberfläche beschränkt bleibt. Durch die niedrige Temperatur des Strahlmediums wird ein Versprödungseffekt erzielt, der die Ablösung der Verunreinigungen von dem Filtermaterial begünstigt. Über die Saugöffnung wird nicht nur das Strahlmittel abgesaugt, sondern auch Umgebungsluft angesaugt. Das gewährleistet einen wirksamen Abtransport der Verunreinigungen und verhindert, dass diese Verunreinigungen unkontrolliert in die Umgebung gelangen.The jet medium is a gas, for example compressed air or nitrogen, which either contains no solid or liquid blasting agents or in which fine droplets or particles of a volatile substance are suspended as the blasting agent. This blasting medium can be accelerated to the speed of sound or supersonic speed with a suitable blasting nozzle, such as a Laval nozzle. As a result, a particularly intensive, yet gentle cleaning effect is achieved, and the jet penetrates deep into the pores and channels of the filter, so that the cleaning effect is not limited to the surface. Due to the low temperature of the blasting medium an embrittlement effect is achieved, which promotes the separation of the impurities from the filter material. About the suction not only the blasting agent is sucked, but also sucked in ambient air. This ensures effective removal of the contaminants and prevents these contaminants from entering the environment in an uncontrolled manner.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung, die zur Durchführung dieses Verfahrens geeignet ist.The invention also relates to a device which is suitable for carrying out this method.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments and refinements of the invention are specified in the subclaims.
In einer Ausführungsform ist das Strahlmedium Stickstoffgas, das durch Entspannung von flüssigem Stickstoff gewonnen wird und deshalb eine niedrige Temperatur hat.In one embodiment, the jet medium is nitrogen gas that is recovered by expansion of liquid nitrogen and therefore has a low temperature.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die tiefe Temperatur dadurch erreicht, dass dem gasförmigen Strahlmedium (z. B. Druckluft) Trockeneis oder Trockenschnee als Strahlmittel zugesetzt wird. Besonders zweckmäßig ist dazu eine Strahldüse, in der der Trockenschnee an Ort und Stelle durch Entspannung von flüssigem CO2 erzeugt wird. Ein Beispiel einer solchen Strahldüse ist in
Bei dem Strahlmedium kann es sich gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung auch um Druckluft handeln, dem Wasser als Strahlmittel hinzugesetzt wird. Das Wasser wird dann zu feinen Tröpfchen vernebelt, die in der Düse auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden, so dass eine entsprechend hohe Reinigungswirkung erzielt wird. Die eingesetzte Wassermenge ist dabei jedoch deutlich kleiner als bei dem herkömmlichen Abstrahlen mit einem Hochdruckreiniger, und dementsprechend fallen geringere Kosten für die Entsorgung des Abwassers an.According to another aspect of the invention, the jet medium can also be compressed air, to which water is added as a blasting medium. The water is then atomized into fine droplets, which are accelerated in the nozzle to high speed, so that a correspondingly high cleaning effect is achieved. However, the amount of water used is significantly smaller than in the conventional blasting with a high-pressure cleaner, and accordingly lower costs for the disposal of the wastewater.
Die mit Hilfe eines Manipulatorsystems wird eine Relativbewegung zwischen Strahldüse und Filter erzeugt, so das der Strahl auf alle gewünschten Oberflächenbereiche des Filters gerichtet werden kann. Der Bewegungsablauf wird je nach Geometrie und Beschaffenheit des zu reinigenden Filters gesteuert.By means of a manipulator system, a relative movement between the jet nozzle and the filter is generated, so that the jet can be directed to all desired surface areas of the filter. The movement is controlled depending on the geometry and condition of the filter to be cleaned.
Abgas-Partikelfilter haben zumeist eine allgemein zylindrische Form. Bei Edelstahlfiltern ist die Mantelfläche des Zylinders durch Kanäle durchbrochen. Das Manipulatorsystem kann dann so gestaltet sein, dass der Filter um seine Längsachse gedreht und gleichzeitig in Axialrichtung relativ zur ortsfesten Düse bewegt wird. Wenn der Filter die Form eines Hohlzylinders hat, kann in entsprechender Weise auch eine Reinigung von der inneren Umfangsfläche her erfolgen. Exhaust particulate filters usually have a generally cylindrical shape. In stainless steel filters, the lateral surface of the cylinder is pierced by channels. The manipulator system may then be designed such that the filter is rotated about its longitudinal axis and simultaneously moved in the axial direction relative to the fixed nozzle. If the filter has the shape of a hollow cylinder, a cleaning from the inner circumferential surface can also be carried out in a corresponding manner.
Andere Filtertypen, beispielsweise die meisten Keramikfilter, weisen eine nicht durchbrochene Mantelfläche auf, und Gaskanäle verlaufen von den beiden Stirnflächen des Filters axial in das Innere des Filterkörpers, wo die von entgegengesetzten Stirnflächen her eintretenden Gaskanäle einander überlappen, jedoch zumeist durch Wände aus dem porösen Keramikmaterial voneinander getrennt bleiben. Zur Reinigung solcher Filter kann das Manipulatorsystem mindestens an einem Ende des Filters eine auf die dortige Stirnfläche gerichtete radial bewegliche Düse haben. Durch Überlagerung der radialen Bewegung der Düse mit einer Drehung des Filters um seine Längsachse kann dann die gesamte Stirnfläche abgereinigt werden, wobei der auf hohe Geschwindigkeit beschleunigte Strahl des Strahlmediums tief in die Gaskanäle eindringt. Wenn eine Düse nur an einem Ende des Filters vorgesehen ist, kann das Manipulatorsystem so ausgebildet sein, dass der Filter um 180° um die Querachse gedreht werden kann, um die entgegengesetzte Stirnfläche zu reinigen.Other types of filters, such as most ceramic filters, have an unbroken surface, and gas passages extend axially from the two faces of the filter into the interior of the filter body, where the gas channels entering from opposite faces overlap, but mostly through walls of the porous ceramic material stay separate from each other. For cleaning such filters, the manipulator system may have at least at one end of the filter a directed to the local face radially movable nozzle. By superimposing the radial movement of the nozzle with a rotation of the filter about its longitudinal axis, the entire end face can then be cleaned, wherein the high velocity accelerated jet of the jet medium penetrates deep into the gas channels. If a nozzle is provided at only one end of the filter, the manipulator system may be configured so that the filter can be rotated through 180 ° about the transverse axis to clean the opposite end surface.
Natürlich sind auch Manipulatorsysteme möglich, bei denen nur die Düse relativ zum feststehenden Filter bewegt wird.Of course, manipulator systems are possible in which only the nozzle is moved relative to the fixed filter.
Vorzugsweise weist das Manipulatorsystem eine programmierbare Steuereinrichtung auf, mit der sich der Bewegungsablauf programmieren lässt. In dieser Steuereinrichtung können mehrere Programme für unterschiedliche Filtertypen gespeichert sein, so dass es genügt, den jeweiligen Filtertyp oder einige wenige kennzeichnende Parameter des Filters einzugeben, und der Reinigungsvorgang im übrigen automatisch ablaufen kann. Wahlweise kann die Steuereinrichtung auch die Möglichkeit bieten, die Geschwindigkeit der Bewegungsabläufe und damit die Dauer und Intensität des Reinigungsvorgangs je nach Verschmutzungsgrad oder Materialbeschaffenheit des Filters zu variieren.The manipulator system preferably has a programmable control device with which the sequence of movements can be programmed. In this control device, several programs for different types of filters can be stored, so that it is sufficient to enter the respective filter type or a few characteristic parameters of the filter, and the cleaning process can otherwise proceed automatically. Optionally, the control device can also offer the possibility to vary the speed of the movements and thus the duration and intensity of the cleaning process depending on the degree of contamination or material properties of the filter.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.In the following, embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing.
Es zeigen:Show it:
In
Der Filter
Die Strahldüsen
Zur Anpassung an Filter mit unterschiedlichen Abmessungen können erforderlichenfalls die Axialpositionen der Strahldüsen
Die Strahldüsen
In der Klappe
Wenn mit der oben beschriebenen Vorrichtung ein Filter
Anschließend wird eine gleichfalls an die Saugleitung
Das Manipulatorsystem und gegebenenfalls auch die Zufuhrsysteme für Druckluft und CO2 zu den Strahldüsen sind mit einer programmierbaren elektronischen Steuereinrichtung
In der Steuereinrichtung
In einer anderen Ausführungsform können die Strahldüse
In
Eine ortsfeste Strahldüse
Eine Saugöffnung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1501655 B1 [0009] EP 1501655 B1 [0009]
- EP 1501655 B [0026] EP 1501655 B [0026]
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