DE102015105214A1

DE102015105214A1 - Aktivkohlefiltervorrichtung

Info

Publication number: DE102015105214A1
Application number: DE102015105214.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Menke
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2016-10-13
Also published as: US20160296877A1; US10072618B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aktivkohlefiltervorrichtung mit einem Gehäuse mit einem Innenraum mit einem darin angeordneten Aktivkohlefilter, wobei der Aktivkohlefilter in einen ersten Bereich und in einen zweiten Bereich unterteilt ist, in welchem jeweils eine Aktivkohlefüllung vorliegt, wobei die beiden Bereiche jeweils mittels Trennwänden in verschiedene Sektionen unterteilt sind, wobei die Sektionen mit Aktivkohle befüllt sind und die Sektionen eines Bereichs und die beiden Sektionen am Übergang zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich mittels Überströmbereichen jeweils miteinander fluidverbunden sind, wobei im ersten Bereich und/oder im zweiten Bereich unterhalb einer Aktivkohlefüllung einer Sektion ein Leervolumen vorgesehen ist zur Aufnahme von desorbierten Kohlenwasserstoffen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aktivkohlefiltervorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Bei Kraftfahrzeugen sind Aktivkohlefiltervorrichtungen bekannt geworden, um aus dem Tank entweichende kohlenwasserstoffhaltige Dämpfe filtern zu können, so dass diese nicht unkontrolliert in die Umgebung entweichen können. Die Kohlenwasserstoffe werden von der Aktivkohle adsorbiert und dadurch zurückgehalten.
Im Betrieb des Verbrennungsmotors kann die beladene Aktivkohle der Aktivkohlefiltervorrichtung dann gespült werden und die desorbierten Kohlenwasserstoffe können dem Verbrennungsmotor zugeführt und dort verbrannt werden. Dazu kann Frischluft durch eine Frischluftöffnung in das Gehäuse der Aktivkohlefiltervorrichtung aufgrund eines Unterdrucks vom Ansaugtakt des Verbrennungsmotors eingeleitet werden und die Kohlenwasserstoffe können durch das dadurch erfolgte Spülen zum Verbrennungsmotor geleitet und verbrannt werden.
Die Aktivkohlefiltervorrichtung weist zur Filterung der Kohlenwasserstoffe üblicherweise zwei Bereiche auf, die jeweils mit Aktivkohle befüllt sind. Dabei ist der erste Bereich ein Bereich mit mechanisch vorgespannter Aktivkohle zur Adsorption der Kohlenwasserstoffe. Der zweite dem ersten Bereich nachfolgende Bereich ist ein Bereich mit einer Aktivkohlebefüllung, die dazu dient, die im Stillstand des Kraftfahrzeugs aus dem ersten Bereich austretenden Kohlenwasserstoffe aufzunehmen. Dabei werden üblicherweise entweder auch Aktivkohle und/oder Aktivkohlestrukturen eingesetzt, welche beispielsweise als Waben- oder Honeycomb-Strukturen ausgebildet sein können. Diese sind relativ teuer und daher eher zu vermeiden.
Die US 7 086 389 B2 offenbart eine Aktivkohlefiltervorrichtung, welche zwei mit Aktivkohle befüllte Volumina aufweist, die über eine oben liegende Verbindung miteinander verbunden sind. Dadurch wird ein relativ kurzer Weg für die Kohlenwasserstoffe bewirkt, was die Adsorption benachteiligt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aktivkohlefiltervorrichtung zu schaffen, welche gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und kostengünstig herzustellen ist.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Aktivkohlefiltervorrichtung mit einem Gehäuse mit einem Innenraum mit einem darin angeordneten Aktivkohlefilter, wobei der Aktivkohlefilter in einen ersten Bereich und in einen zweiten Bereich unterteilt ist, in welchem jeweils eine Aktivkohlefüllung vorliegt, wobei die beiden Bereiche jeweils mittels Trennwänden in verschiedene Sektionen unterteilt sind, wobei die Sektionen mit Aktivkohle befüllt sind und die Sektionen eines Bereichs und die beiden Sektionen am Übergang zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich mittels Überströmbereichen jeweils miteinander fluidverbunden sind, wobei im ersten Bereich und/oder im zweiten Bereich unterhalb einer Aktivkohlefüllung einer Sektion ein Leervolumen vorgesehen ist zur Aufnahme von desorbierten Kohlenwasserstoffen. Dadurch wird erreicht, dass die desorbierten Kohlenwasserstoffe in dem Leervolumen oder in den vorhandenen Leervolumina gesammelt werden können und nicht durch die Aktivkohlefüllung des zweiten Bereichs durchtreten müssen. Dies erlaubt eine preiswerte Aufnahme der im Stillstand des Kraftfahrzeuges aus dem ersten Bereich aus der dort vorgesehenen Aktivkohlefüllung austretenden Kohlenwasserstoffe, was auch als Bleeding-Emission bezeichnet wird. Auch ist das Vorsehen des Leervolumens vorteilhaft, weil dadurch der hydraulische Druck bzw. der Druckabfall beim Spülen des Aktivkohlematerials nicht zusätzlich erhöht wird, da die aus dem Frischlufteinlass einströmende Luft keinem zusätzlichen Widerstand ausgesetzt wird.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Trennwände zur Unterteilung der Sektionen in vertikaler Richtung ausgerichtet sind. Dies bewirkt vorteilhaft, dass die Sektionen vertikal ausgerichtet sind und eine Durchströmung der Sektionen ebenfalls im Wesentlichen vertikal erfolgt, wie im Wesentlichen von oben nach unten oder im Wesentlichen von unten nach oben.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Überströmbereiche zur Fluidverbindung zweier Sektionen oberhalb oder unterhalb der Trennwände und der Aktivkohlefüllung der jeweiligen verbundenen Sektionen angeordnet sind. Dadurch können die Sektionen in Strömungsrichtung nacheinander geschaltet werden und dennoch im Wesentlichen vertikal durchströmt werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Überströmbereiche nicht mit Aktivkohle befüllt sind. Dadurch wird eine bessere Überströmung ohne wesentlichen Druckabfall aufgrund der Überströmbereiche erreicht.
Auch ist es zweckmäßig, wenn das Leervolumen auf der Höhe einer Trennwand aber unterhalb einer Aktivkohlefüllung angeordnet ist. Dadurch wird zusätzlich zu den Überströmbereichen ein freies Volumen zum Sammeln der Kohlenwasserstoffe erreicht.
Weiterhin ist es ebenso vorteilhaft, wenn das Leervolumen in einer Sektion angeordnet ist, welches von den Kohlenwasserstoffen in einer vertikalen Strömung nach oben durchströmbar ist. Dadurch sammeln sich die Kohlenwasserstoffe aufgrund ihres Gewichts, welches schwerer ist als das von Luft, unterhalb der Aktivkohlefüllung.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn in mehreren Sektionen ein Leervolumen angeordnet ist. Dadurch kann der desorbierte Kohlenwasserstoff in verschiedenen Raumbereichen gesammelt werden, je nachdem, wo er desorbiert ist, also in welcher Sektion.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das zumindest eine Leervolumen ein Volumen von 50 ml bis 300 ml aufweist. Dadurch wird genügend freies Volumen bereitgestellt, um desorbierte Kohlenwasserstoffe sammeln zu können. So kann insbesondere auch jedes der Leervolumen diese Größe aufweisen.
Dabei ist es bei einem Ausführungsbeispiel auch vorteilhaft, wenn die Sektionen nacheinander und in abwechselnder Richtung von oben nach unten bzw. von unten nach oben durchströmbar sind. Dadurch wird ein langer Weg für die Strömung erreicht und eine gute Adsorption bewirkt.
Auch ist es besonders vorteilhaft, wenn an dem Gehäuse ein Frischlufteinlass und/oder ein Absauganschluss vorgesehen ist, um die Kohlenwasserstoffe über den Absauganschluss absaugen zu können und/oder um Frischluft durch den Frischlufteinlass einströmen lassen zu können. So können die verschiedenen Strömungen gut definiert und ab- bzw. zugeführt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Aktivkohlefiltervorrichtung.
Die 1 zeigt eine Aktivkohlefiltervorrichtung 1 mit einem Gehäuse 2 mit einem Innenraum 3. In dem Innenraum 3 ist ein Aktivkohlefilter 4 angeordnet. Dabei ist der Aktivkohlefilter 4 in zumindest zwei Bereiche 5, 6 unterteilt, in welchen jeweils eine Aktivkohlefüllung 7, 8 vorliegt.
Die Bereiche 5, 6 sind dabei vorteilhaft jeweils in Sektionen 9, 10 unterteilt. Dazu sind vertikal verlaufende Trennwände 11 vorgesehen, welche die Sektionen 9, 10 voneinander trennen.
In den Sektionen 9, 10 ist jeweils eine Aktivkohlefüllung 7, 8 vorgesehen. Dabei ist die Aktivkohlefüllung 7 des ersten Bereichs 5 unterschiedlich zur Aktivkohlefüllung 8 des zweiten Bereichs. Im ersten Bereich 5 kann die Aktivkohlefüllung 7 als Schüttung ausgebildet sein, die mittels Federn 12 o.ä. unter Druck setzbar ist. Die Aktivkohlefüllung 8 des zweiten Bereichs 6 kann als geschüttete Aktivkohlefüllung oder als Wabenstruktur o.ä. ausgebildet sein.
Die Sektionen 9, 10 sind paarweise mit einem Überströmbereich 13 miteinander fluidverbunden ausgebildet. So sind die beiden linken Sektionen 9 mit dem oberen Überströmbereich 13 verbunden, die zweite Sektion 9 und die dritte Sektion 9 von links sind mit einem unten angeordneten Überströmbereich 13 verbunden. Die dritte Sektion 9 und die vierte Sektion 10 von links sind mit einem oben angeordneten Überströmbereich 13 verbunden. Die vierte Sektion 10 und die fünfte Sektion 10 von links sind wieder mit einem oben angeordneten Überströmbereich 13 verbunden. An der ersten Sektion 9 ist ein Frischlufteinlass 14 und ein Einlass 19 für die kohlenwasserstoffhaltigen Dämpfe und an der fünften Sektion 10 ist ein Absauganschluss 15 vorgesehen. Die Überströmbereiche 13 sind zur besseren Durchströmung nicht mit Aktivkohle befüllt.
Wie in 1 zu erkennen ist, sind die Sektionen von links nach rechts nacheinander und in abwechselnder Richtung von oben nach unten bzw. von unten nach oben, siehe die Pfeile 16, 17, durchströmbar.
Es ist zu erkennen, dass in Sektionen, wie in der dritten Sektion und in der fünften Sektion, insbesondere im ersten Bereich und/oder im zweiten Bereich unterhalb einer Aktivkohlefüllung 7, 8 ein Leervolumen 18 vorgesehen ist zur Aufnahme von desorbierten Kohlenwasserstoffen.
Dabei ist das Leervolumen 18 oder sind die Leervolumina 18 im Bereich der Trennwände 11 zur Unterteilung der Sektionen 9, 10 angeordnet, die in vertikaler Richtung ausgerichtet sind. Dabei sind die Überströmbereiche 13 zur Fluidverbindung zweier Sektionen 9, 10 oberhalb oder unterhalb der Trennwände 11 und der Aktivkohlefüllung 7, 8 der jeweiligen verbundenen Sektionen 9, 10 angeordnet. Das jeweilige Leervolumen 18 ist dabei oberhalb eines unteren Überströmbereichs 13 angeordnet. So ist das Leervolumen 18 auf der Höhe einer Trennwand 11 aber unterhalb einer Aktivkohlfüllung 7, 8 angeordnet.
Zu erkennen ist auch, dass das Leervolumen 18 in einer Sektion 9, 10 angeordnet ist, welches von den Kohlenwasserstoffen in einer vertikalen Strömung nach oben, siehe Pfeil 16, durchströmbar ist. Dadurch wird der Kohlenwasserstoff unterhalb der Aktivkohlefüllung aufgrund seines Gewichts gesammelt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist in einer Sektion 9, 10 ein Leervolumen 18 angeordnet oder es sind in mehreren Sektionen 9, 10 solche Leervolumen 18 angeordnet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das zumindest eine Leervolumen ein Volumen von 50 ml bis 300 ml aufweist.
Bezugszeichenliste

1: Aktivkohlefiltervorrichtung
2: Gehäuse
3: Innenraum
4: Aktivkohlefilter
5: Bereich
6: Bereich
7: Aktivkohlefüllung
8: Aktivkohlefüllung
9: Sektion
10: Sektion
11: Trennwand
12: Feder
13: Überströmbereich
14: Frischlufteinlass
15: Ansauganschluss
16: Pfeil
17: Pfeil
18: Leervolumen
19: Einlass

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7086389 B2 [0005]

Claims

Aktivkohlefiltervorrichtung mit einem Gehäuse mit einem Innenraum mit einem darin angeordneten Aktivkohlefilter, wobei der Aktivkohlefilter in einen ersten Bereich und in einen zweiten Bereich unterteilt ist, in welchem jeweils eine Aktivkohlefüllung vorliegt, wobei die beiden Bereiche jeweils mittels Trennwänden in verschiedene Sektionen unterteilt sind, wobei die Sektionen mit Aktivkohle befüllt sind und die Sektionen eines Bereichs und die beiden Sektionen am Übergang zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich mittels Überströmbereichen jeweils miteinander fluidverbunden sind, wobei im ersten Bereich und/oder im zweiten Bereich unterhalb einer Aktivkohlefüllung einer Sektion ein Leervolumen vorgesehen ist zur Aufnahme von desorbierten Kohlenwasserstoffen.
Aktivkohlefiltervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwände zur Unterteilung der Sektionen in vertikaler Richtung ausgerichtet sind.
Aktivkohlefiltervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmbereiche zur Fluidverbindung zweier Sektionen oberhalb oder unterhalb der Trennwände und der Aktivkohlefüllung der jeweiligen verbundenen Sektionen angeordnet sind.
Aktivkohlefiltervorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überströmbereiche nicht mit Aktivkohle befüllt sind.
Aktivkohlefiltervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leervolumen auf der Höhe einer Trennwand aber unterhalb einer Aktivkohlefüllung angeordnet ist.
Aktivkohlefiltervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leervolumen in einer Sektion angeordnet ist, welches von den Kohlenwasserstoffen in einer vertikalen Strömung nach oben durchströmbar ist.
Aktivkohlefiltervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mehreren Sektionen ein Leervolumen angeordnet ist.
Aktivkohlefiltervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Leervolumen ein Volumen von 50 ml bis 300 ml aufweist.
Aktivkohlefiltervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sektionen nacheinander und in abwechselnder Richtung von oben nach unten bzw. von unten nach oben durchströmbar sind.
Aktivkohlefiltervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse ein Frischlufteinlass und/oder ein Absauganschluss vorgesehen ist, um die Kohlenwasserstoffe über den Absauganschluss absaugen zu können und/oder um Frischluft durch den Frischlufteinlass einströmen lassen zu können.