DE202005007243U1

DE202005007243U1 - Rußpartikelfilter mit variabel gesteuerter Rußabbrennung

Info

Publication number: DE202005007243U1
Application number: DE200520007243
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-05-03
Filing date: 2005-05-03
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2015-05-04
Also published as: ES2313671T3; DE502006001348D1; PL1888887T3; WO2006116993A3; DE112006001759A5; WO2006116993A2; ATE404779T1; EP1888887A2; EP1888887B1

Abstract

Rußpartikelfilter mit Variabel gesteuerter Rußabbrennung und Katalysatorischer Wirkung für Dieselmotoren und Ölheizungen, mit mindestens einem Filtergehäuse, (3) und einem Filterelement (13)(14) besteht, dadurch gegennzeichnet, dass der Katalysatorische Teil (13) im Gehäuse (3) mit Keramikschnüren (23) in denen sich Heizspiralen (24) aus Zug und Druckfesten Materialien befinden zu einem Bündel zusammengefügt sind, und durch eine in sich Drehung des Keramikschnürenbündels spiralenförmig geformt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen mit Variabel gesteuerter Rußabbrennung und Katalysatorischer Wirkung für Dieselmotoren und Ölheizungen mit dem Oberbegriff des Anspruch 1. Verwendung findet.
Es sind eine ganze Vielfalt an Partikelfilter und Oxidationskatalysatoren bekannt, so zum Beispiel werden die Rußpartikel mit Hilfe von metallischen und oder keramischen Filterkörper durchströmt, um die in der Abgasströmung befindlichen Rußpartikel zu sammeln, sie anschließend mit Hilfe von elektrischer Beheizung zum abbrennen der Rußpartikel gebracht werden, auch werden chemische Mittel zum zünden und abbrennen der Rußpartikel verwendet.
Partikelfilter der vorgenannten Art sind aus der PCT/EP02/ 06724 bekannt, das Abbrennen der Rußpartikel mit Heizspiralen zu zünden, diese Abbrenntechnik ist auch aus der Offenlegungsschrift 23 45 775 ersichtlich, diese Abbrennsysteme haben alle den Nachteil, dass die Wärmeeinwirkung auf die Partikel angeströmt werden, um so die Rußpartikel zu Abbrennen zu veranlassen, diese Systeme benötigen viel Energie, da durch die Abgasströmung ein wesentlicher Anteil der Warmluft, die zum Abbrennen der Rußpartikel dringend benötigt werden, ohne Reaktion in die Umwelt gelangen, zwangsweise wird dadurch der Energieaufwand unnötigerweise gesteigert.
Die Problematik bekannter Rußpartikelfilter liegt hauptsächlich darin, daß die Kombination zwischen Filtereinheit und der Abbrenntechnik nicht, was die zeitliche Haltbarkeit angeht gewährleistet ist, entweder wird das Filtermedium bei zu hoher Abbrenntemperatur porös und oder instabil bei der Alternative, das abbrennen der Rußpartikel mit Hilfe von chemischen Mittel, die die Abgastemperatur erhöhen, besteht die Gefahr darin, daß andere Schadstoffe in die Umwelt gelangen, außerdem sind diese Rußpartikelfilter in der Abbrenntechnik so konsipiert; daß bei einer Störung der Heizeinheit, das reparieren mit viel Aufwand und hohe Kosten verbunden ist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Partikelfilter der Eingangs genannten Art zur Abgasreinigung für Brennkraftmaschinen, insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Rußfilter beseitigt, und das nicht nur über den gesamten Betriebs- oder Nutzungszeitraum einen hinreichend gleichbleibenden Rußabsorbtionswirkungsgrad aufweist, sondern auch, der wartungsfrei arbeitet. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, einen derartige Rußpartikelfilter technisch einfach und modular auszubilden.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen im kennzeichneten Teil des Schutzanspruch 1 gelöst und in den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Einzelheiten beansprucht.
Vorteihaft bei diesem neuen Rußpartikelfilter ist nicht nur eine vorgesehene kontinuierlich Partikelreinigung sondern daß das Heizelement und oder Heizelemente ohne daß das Gehäuse zu öffnen, ausgewechselt werden können, die Heizelemente sind so ausgestaltet, dass sie teilweise als Partikelfilter Verwendung finden, desweiteren ist vorteilhaft, dass die konstuktiven Voraussetzungen in der Anordnung und Flexibilität im gesamten Aufbau und Formgebung des Rußpartikelfilter gegeben sind, einen weiteren Vorteil der Neuerung besteht auch darin, dass die beaufschlagten Partikel am Filterelement unmittelbar von innen nach außen abgebrannt werden, das hat zur Folge, dass ein wesentlicher Teil gegenüber berührungsfreien Heizquellen wesentlich an Energie eingespart wird.
Erfindergemäß ist es auch vorteilhaft, den Katalytischen Teil in Verbindung mit dem Rußpartikelfilter in Reihe zu Schalten, und diese in einem Gehäuse unterzubringen das den Vorteil hat, das Aufheizvolumen und die Energie mehrmals zu benutzen, ein weiteres Merkmal wäre wiederum und wird empfohlen, das Gehäuse von innen nach außen mit einem Thermomantel zu versehen, oder von außen mit einer Thermohose zu ummanteln, dies hat wiederum den Vorteil, Energie einzusparen, da die Abgaswärme über einen größeren Zeitraum gespeichert wird, und das Gehäuse durch den Fahrtwind nicht abgegühlt werden kann, außerdem wird die Gefahr durch Erhitzen des Gehäuses zur Umwelt hin, einer Brand gefahr entgegengehalten.
Im wesentlichen und Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Heizeinheiten und deren Anordnung so gestaltet sind, daß sie in sich, als Partikelfilter Verwendung finden. So zum Beispiel werden wenn ein Filtermedium aus einem Metallgestrüpp besteht, ein von außen in das Filtermedium eingeschraubter Korkenzieher ähnlicher Stabilisatorheizkörper eingeschraubt, und oder mit einem Schnellverschluß versehenen Stabilisatorheizkörper eingesteckt.
Andere Gegenstände der Erfindung und der Umfang der vorweg beschriebenen und nachfolgenden detaillierten Erläuterungen ist es jedoch offensichtlich, dass die bevorzugten Ausführungs formen der Erfindung nur der Erläuterung dient und keine Beschränkung darstellt, da für den Fachmann zahlreiche Änderungen erkennbar und möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind soweit nötig, in den Zeichnungen dargestellt, und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
1 eine Ansicht des Filtergehäuse 3an dem sich ein Eingang 4 und ein Ausgang 5 befindet, Gewindeöffnungen zum einschrauben der Heizelemente Stirnseitig 6 und Gewindeöffnungen längseitig 7 eingeschraubte Heizelemente mit Stomanschlußpol 8, eine Vorkammer zur Filtereinheit 9 eine Zwischenkammer 10 eine Abschlußkammer 11 eine Thermoisolierng 12 einen Ausschnitt des Katalytischen Teil 13 ein Ausschnitt einer Filtereinheit 14 ein Stromanschlußpol 15.
2 ein Heizelement 8 in Korkenzieherform 16 eine Gewindeöffnung am Gehäuse 19 und einen Stromanschlußpol 15
3 Heizelement mit Heizstäben 17 Gewindeöffnung am Gehäuse 19 Stromanschlußpol 15
4 Heizelement 8 mit Filterscheiben 18 Gewindeöffnung am Gehäuse 19 Stromanschlußpol 15
5 in einen Monolith 22 eingeführtes Heizelement 8 mit Filterscheiben 21
6 in einen Monolith 22 eingeführtes Heizelement 8 mit Filterdrähten bestückt 20
7 Filtergehäuse 3 Monolith 22 Filterelement Endstück 8 und Hülsenbestückung 23 Spiralheizdrähte
8 Hülsen 23 Spiralheizdraht
Beschreibung
An 1 ist zu ersehen, dass sich an einem Filtergehäuse ein Eingang befindet, wo der Abgasstrom eines Dieselmotor in das Filtergehäuse eingeleitet wird 4 dieser Abgasstrom wird über die Vorkammer 9 in den Monolith der auch als Katalysator dient eingeleitet 13 nach verlassen des Abgasstrom aus dem Katalytischen Teil fließt er wiederum in eine Hohlkammer 10 von da aus der Abgasstrom in den Partikelfilter 14 eingeleitet und von dort aus in die Umwelt entlassen wird. 11,5
Zum abbrennen und regenerieren der Rußpartikel werden von ausen je nach Beschaffenheit und Strukturierung des Monolith und oder Partikelfilterelemet dementsprechend bestückte und geformte Stabilisationsheizelemente an den am Filtergehäuse befindliche Gewindeöffnungen 6,7 eingeschraubt, 8 2 16 3 17 außerdem können die Stabilisationsheizelemente mit Hilfe eines Schnellverschlusses 4 18 eingesteckt werden.
Da aus Technischer Sicht ein Monolith, der aus Metall und oder Keramik als Grundkörper gefertigt ist, keine Möglichkeit besteht, die durchlaufende Kanäle und oder Öffnungen in Windungen und mit ringsumlaufende Nuten zu gestalten, werden je nach bedarf, Keramikschnüre zu einem Bündel zusamengefügt, und dann durch eine Drehung des Bündels in eine Spiralenförmige Form gebracht, 8 23,240 dies ist möglich, da die Heizspiralen aus Materialien bestehen, die gleichzeitig als Zug und Druckfeder dienen, besteht die Gewähr, dass die ganze gebündelte Einheit bruchsicher und erschütterungselastisch zusammengehalten werden.
Es ist möglich, dass an einem Fahrzeug aus freiraumgründen ein im Durchmesser größerer Partikelfilter nicht angebracht werden kann, so besteht die Möglichkeit, dass Stabilisationsheizelemente wie aus 4 18 5 21 6 20 zu ersehen sind in verschiedenen Abständen je nach bedarf Filterscheiben, Filterdrähte integriert, dadurch kann ein verhältnismäßig schlanker Oxidationskatalysator und Partikelfilter an jedem Fahrzeug angebracht werden.

Claims

Rußpartikelfilter mit Variabel gesteuerter Rußabbrennung und Katalysatorischer Wirkung für Dieselmotoren und Ölheizungen, mit mindestens einem Filtergehäuse, (3) und einem Filterelement (13)(14) besteht, dadurch gegennzeichnet, dass der Katalysatorische Teil (13) im Gehäuse (3) mit Keramikschnüren (23) in denen sich Heizspiralen (24) aus Zug und Druckfesten Materialien befinden zu einem Bündel zusammengefügt sind, und durch eine in sich Drehung des Keramikschnürenbündels spiralenförmig geformt sind.
Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 dadurch gegennzeichnet, dass die Keramikhülsen (23) mit Katalysatorischer Wirkung beschichtet sind.
Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 dadurch gegennzeichnet, dass in das Filtergestrüp (14) Stabilisationsheizelemente in in Korkenzieherform (15)(16)(19) eingeschraupt und oder mit Zieherform (15)(16)(19) eingeschraubt und oder mit einem Schnellverschluß eingesteckt sind.
Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gegennzeichnet, dass die Stabilisationsheizelemente in verschiedenen Formgebungen (16) (17) versehen sind.
Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gegennzeichnet, dass die Stabilisationsheizelemente mit verschiedenartigen Filterscheiben versehen sind. (18)(20)(21)
Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gegennzeichnet, dass die Filterscheiben an dem Stabilisationsheizelement aus verschiedenartigen Materialien zusammengesetzt sind.
Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gegennzeichnet, dass die Stabilisationsheizelemente mit den Filterscheiben in ein Gehäuse eingeschraubt und oder mit einem Schnellverschluß versehenen eingesteckt sind.(22)
Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gegennzeichnet, dass in einem Filtergehäuse ein mit Katalysatorischer Wirkung und ein Rußpartikelfilter untergebracht sind. (13) (14)
Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gegennzeichnet, dass sich am Gehäuse Öffnungen mit und oder ohne Gewinde befinden.(6)(7)
Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gegennzeichnet, dass sich am Gehäuse ein Ein und Ausgang befindet. (4) (5)
Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gegennzeichnet, dass in einen Monolith der mit Qudratischen Öffnungen versehen ist, Keramikheizschnüre (23) mit Heizspiralen eigebracht sind. (22)(23)(24)
Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 11 dadurch gegennzeichnet, dass das Gehäuse von außen mit einer Thermohose überzogen ist.
Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 12 dadurch gegennzeichnet, dass das Gehäuse von innen zur Außenwelt hin mit hitzebeständigem Material verkleidet ist.(12)
Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 13 dadurch gegennzeichnet, dass die Aufheizphase der einzelnden Heizelemente Kontiuierlich durch ein Rele gesteuert wird.
Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 14 dadurch gegenn zeichnet, dass am Filtergehäuse an geeignter Stelle eine Öffnung mit Ventil vorgesehen ist, an der die benötigte Sauerstoffzufuhr eingeführt wird.
Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 15 dadurch gegennzeichnet, dass die Stabilisationsheizelemente mit einem Gewinde und oder einem Schnellverschluß versehen sind. (8)
Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 16 dadurch gegennzeichnet, dass an den Stabilisationsheizelementen im äußeren Bereich Anschlußmöglichkeit für eine Stromzufuhr befindet.(15)
Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 17 dadurch gegennzeichnet, dass sich im Gehäuse innern Hohlkammern befinden. (9) (10) (11)