DE202007003597U1

DE202007003597U1 - Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung

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Publication number: DE202007003597U1
Application number: DE202007003597U
Authority: DE
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2017-03-09
Also published as: US20100180560A1; EP2118457A1; WO2008107486A1

Abstract

Vorrichtung zur Nachbehandlung eines heißen Abgasstromes (2) insbesondere eines Dieselmotors, umfassend einen keramischen Filterkörper (1) aus einem Keramikmaterial (6) mit Gaskanälen (18, 18'), wobei der Filterkörper (1) einteilig aus mindestens einer mit dem Keramikmaterial (6) imprägnierten Faserbahn (4, 4'), insbesondere Papier unter Bildung der Gaskanäle (18, 18') geformt und derart unter Temperatur durch Sintern gebildet ist, dass Fasern der Faserbahn (4, 4') freigebrannt sind, und dass das Keramikmaterial (6) unter Bildung des Filterkörpers (1) einteilig monolithisch zusammengesintert ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei keramische Filterkörper (1) vorgesehen, getrennt voneinander ausgebildet und strömungsleitend parallel zueinander geschaltet sind, wobei jeder Filterkörper (1) in seiner Größe derart beschränkt ist, dass er den thermischen Belastungen des heißen Abgasstromes (2) standhält.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Nachbehandlung eines heißen Abgasstromes mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Aus der DE 35 01 182 A1 ist ein Abgasfilter für Dieselmotoren bekannt. Die dort offenbarten keramischen Filterkörper weisen geschichtete, flächige und poröse Filterabschnitte auf, zwischen denen Gaskanäle gebildet sind. Die Gaskanäle sind wechselseitig verschlossen. Ein auf einer Seite in die dorthin offenen Gaskanäle einströmender Abgasstrom wird durch die Verschlussstopfen gezwungen, die porösen Filterabschnitte quer zu ihrer Fläche zu durchströmen. Die auf der gegenüberliegenden Seite befindlichen Abgaskanäle sind in Abströmrichtung offen und geben den filtrierten Abgasstrom frei.
Zur Herstellung der dort gezeigten keramischen Filterkörper werden keine Angaben gemacht. Geometrisch vergleichbare Körper, wie sie beispielsweise von Abgaskatalysatoren bekannt sind, werden durch Extrudieren hergestellt. Feine keramische Trennwände der einzelnen Gaskanäle unterliegen erheblichen thermischen Belastungen, unter denen sie zu Rissbildungen neigen. Zur Vermeidung von Rissbildungen sind segmentierte extrudierte Filterkörper bekannt, bei denen jeweils eine Anzahl von Gas kanälen in einem Segment zusammengefasst ist. Mehrere solcher Segmente grenzen mit aufgedickten Segmentwänden mit erhöhter Dicke aneinander an. Die im Vergleich zu den Kanalwänden größere Dicke der Segmentwände und zwischenliegende Spalte sollen für eine hinreichende thermische Stabilität sorgen.
Die WO 2006/005668 A1 zeigt einen keramischen Abgasfilter für Brennkraftmaschinen, dessen Filterkörper aus keramisch imprägniertem Papier gebildet ist. Je eine glatte und eine wellige imprägnierte Papierbahn werden zu einem Halbzeug unter Bildung von Gaskanälen geschichtet und zu einem Wickelkörper aufgerollt. Die Wellen der gewellten Papierbahn haben über ihre gesamte Länge eine konstante Form, so dass auch die Gaskanäle entlang ihrer Lauflänge einen konstanten Querschnitt aufweisen. Für eine Querdurchströmung der Kanalwände sind die Strömungskanäle mittels Stopfen wechselseitig verschlossen. Diese Anordnung erlaubt im Vergleich zu extrudierten Filterkörpern mehr Freiheiten bei der Formgebung. Eine Segmentierung zur Vermeidung von thermischen Rissbildungen ist bei der gezeigten Wickeltechnik jedoch kaum möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung derart weiterzubilden, dass eine höhere thermische Belastbarkeit erzielt ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Es wird eine Vorrichtung zur Nachbehandlung eines heißen Angasstromes mit einem keramischen Filterkörper vorgeschlagen, wobei der Filterkörper einteilig aus mindestens einer mit dem Keramikmaterial imprägnierten Faserbahn insbesondere Papier unter Bildung von Gaskanälen geformt und gesintert ist. Es sind mindestens zwei keramische Filterkörper in der Vorrichtung vorgesehen, die getrennt voneinander ausgebildet und strömungsleitend parallel zueinander geschaltet sind. Jeder Filterkörper ist in seiner Größe derart beschränkt, dass er den thermischen Belastungen des heißen Abgasstromes standhält. Die Vorrichtung umfasst demnach mehrere einzelne, für sich genommene kleine Filterkörper, die aufgrund ihrer strömungsleitenden Parallelschaltung in der Summe ein hinreichend großes Filterelement bilden. Die im Vergleich zum gesamten Filterelement kleine Ausbildung der einzelnen Filterkörper vermeidet thermische und mechanische Spannungsspitzen. Rissbildungen sind vermieden.
Der hier gewählte Begriff des Filterkörpers umfasst neben einer mechanischen Filtrierwirkung auch andere Formen der reinigenden Abgasnachbehandlung, insbesondere eine katalytische Abgasnachbehandlung. Der einzelne Filterkörper kann also als Filter, Katalysator oder als Kombination von beiden ausgebildet sein. In vorteilhafter Weiterbildung sind Gaskanäle des Filterkörpers in einem Filterabschnitt angeordnet und mit flächigen und porösen Filterwänden versehen, wobei die Filterwände zur Durch strömung mit dem Abgasstrom quer zu ihrer Fläche vorgesehen sind, wobei benachbarte Gaskanäle wechselseitig auf einer Einströmseite des Filterabschnitts und auf einer Ausströmseite des Filterabschnittes durch Verschlussstopfen insbesondere aus Keramikmaterial verschlossen sind, und wobei der Filterabschnitt bezogen auf eine Längsrichtung der Gaskanäle zwischen den Verschlussstopfen liegt. Die Verschlussstopfen erzeugen eine Stauwirkung, die den heißen Abgasstrom zum Durchtritt durch die porösen Filterwände zwingt. Hierbei wird eine mechanische Filtrierung vorgenommen. Die thermischen und mechanischen Belastungen sind ausgeprägt, wobei die Aufteilung in mehrere einzelne Filterkörper zur Vermeidung von Spannungsspitzen besonderes wirkungsvoll ist.
In einer vorteilhaften Ausführung verengen sich die Querschnitte der eingangsseitigen Gaskanäle von der Einströmseite zur Ausströmseite hin, wobei sich die Querschnitte der ausgangsseitigen Gaskanäle von der Einströmseite zur Ausströmseite hin erweitern, wobei insbesondere bei sämtlichen Gaskanälen die Kanalhöhe konstant ist. Dieser Querschnittsverlauf der Gaskanäle führt dazu, dass die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Gaskanäle sowie die über die Filterabschnitte gemessene Druckdifferenz zwischen den Gaskanälen entlang deren Lauflänge zumindest näherungsweise konstant sind. Die dabei gleichbleibende Höhe der Kanäle erlaubt die Bildung von Wickelkörpern mit insgesamt konstantem, etwa zylindrischem Gesamtquerschnitt. Die Filtrierbelastung der Filterabschnitte ist entlang der Lauflänge der Gaskanäle zumindest näherungsweise konstant.
In zweckmäßiger Weiterbildung sind die Filterkörper in einem gemeinsamen Gehäuse gehalten, wobei das Gehäuse strömungstechnisch voneinander getrennte, jeweils für einen einzelnen Filterkörper vorgesehene Gehäuseabschnitte aufweist. Die voneinander getrennten Gehäuseabschnitte stellen definierte Strömungsverhältnisse an den einzelnen Filterkörpern sicher. Das gemeinsame Gehäuse für mehrere Filterkörper erlaubt eine platzsparende und präzise gegenseitige Positionierung der einzelnen Filterkörper mit geringem Aufwand. Die Wärmeabfuhr ist verbessert, während die gegenseitige Fixierung der einzelnen Filterkörper im gemeinsamen Gehäuse Schwingungen und andere mechanische Belastungen vermindert.
Das Gehäuse ist vorteilhaft im Bereich der Gehäuseabschnitte durch miteinander verbundene Halbschalen gebildet. Die Halbschalenbauweise ermöglicht mit einfachen Mitteln die Einfassung mehrerer Filterkörper und deren Lagepositionierung gegeneinander.
Die keramischen Filterkörper sind zweckmäßig jeweils von einer Dichtungsmatte umschlossen. Die Dichtungsmatte vermeidet einen Gasaustausch zwischen den einzelnen Filterkörpern. Auf zusätzliche abdichtende Maßnahmen auf Seiten des Gehäuses kann verzichtet werden. Die Dich tungsmatte kann auch mechanisch und thermisch dämpfend wirken, was die Belastung der einzelnen Filterkörper verringert.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird vorteilhaft bei einem Keramikmaterial eingesetzt, welches im gesinterten Zustand eine thermische Ausdehnung von größer als etwa 2 × 10^–6/°C und insbesondere von größer als etwa 3 × 10^–6/°C aufweist. Bei einer derartigen thermischen Ausdehnung ist die Aufteilung in mehrere einzelne, kleine Filterkörper besonders wirkungsvoll.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 in schematischer Querschnittsdarstellung einen extrudierten, segmentierten keramischen Katalysatorkörper nach dem Stand der Technik,
2 in schematischer Perspektivdarstellung einen Filterabschnitt eines keramischen Filterkörpers aus keramisch imprägnierten, gewickelten Faserbahnen,
3 eine schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsvorrichtung mit beispielhaft zwei getrennt voneinander und strömungsleitend parallel zueinander geschalteten Filterkörpern nach 2.
Ausführungsform(en) der Erfindung
1 zeigt in schematischer Querschnittsdarstellung einen extrudierten, segmentierten keramischen Katalysatorkörper nach dem Stand der Technik. Eine Anzahl von durchgehenden, innenseitig katalytisch beschichteten Gaskanälen 18 ist zu Segmenten 67 zusammengefasst. Innerhalb eines Segmentes 67 sind die Gaskanäle 18 durch Kanalwände 68 voneinander getrennt. Außenseitig ist jedes Segment 67 von einer Segmentwand 69 mit erhöhter Dicke umschlossen. Die einzelnen Segmente 67 sind einzeln extrudiert, gesintert und nur abschnittsweise mittels einer nicht dargestellten Verbindungsmasse aneinander gefügt. Abseits der Verbindungsmasse verbleibt ein ebenfalls nicht dargestellter Luftspalt. Die größere Dicke der Segmentwände 69, die Luftspalte und die nur in Teilbereichen aufgebrachte Verbindungsmasse dienen der Vermeidung von Spannungsrissen.
2 zeigt in schematischer, teilweise geschnittener Perspektivdarstellung einen keramischen Filterkörper 1 mit einem Filterabschnitt 54. Der hier gewählte Begriff des Filterkörpers 1 umfasst neben einer mechanischen Filtrierwirkung auch andere Formen der reinigenden Abgasnachbehandlung, insbesondere eine katalytische Abgasnachbehandlung. Anstelle des Filterabschnittes 54 kann auch ein katalytischer Abschnitt oder eine insbesondere einteilige Kombination aus beidem vorgesehen sein. Der Filterkörper 1 ist Teil einer im Zusammenhang mit 3 näher beschriebenen Vorrichtung zur reinigenden Nachbehandlung eines Abgasstromes 2 eines Kraftfahrzeug-Dieselmotors.
Der Filterkörper 1 ist durch mit einem Keramikmaterial 6 imprägnierte und gesinterte Faserbahnen 4, 4' insbesondere aus Filterpapier gebildet. Als Keramikmaterial 6 kommt bevorzugt Aluminiumoxid, Cordierit, Mullit, Sliciumcarbid und/oder Aluminiumtitanat jeweils für sich alleine oder auch in verschiedenen Kombinationen miteinander in Betracht. Zur Herstellung des Filterkörpers 1 sind zwei verschiedene Faserbahnen 4, 4' zu einem Halbzeug zusammengefügt, welches zu dem näherungsweise zylindrisch ausgeführten Filterkörper 1 aufgewickelt ist. Durch das Aufwickeln der keramisch imprägnierten Faserbahnen 4, 4' zu einem Wickelkörper entsteht eine Schichtungsrichtung, die zu einer Radialrichtung 37 des zylindrischen Filterkörpers 1 identisch ist. Alternativ kann es auch zweckmäßig sein, mehrere gewellte Faserbahnen 4 bzw. Halbzeuge in einer Ebene anzuordnen und stapelartig übereinander zu schichten.
Es ist eine Durchströmung des Filterkörpers 1 vom Abgasstrom 2 in einer Axialrichtung 38 des Filterkörpers 1 von einer Einströmseite 33 zu einer Ausströmseite 34 vorgesehen. Dazu ist die erste Faserbahn 4 gewellt ausgeführt, während eine zweite Faserbahn 4' im Wesentlichen glatt ist. Der hier gewählte Begriff der Wellenform umfasst Wellen mit gerundetem, beispielsweise sinusförmigem Querschnitt, aber auch solche mit eckigem, beispielsweise dreieckigem, rechteckigem oder trapezförmigem Querschnitt. In Folge der Stapelung bzw. Wickelstruktur liegen bezogen auf eine radiale Richtung 37 des Filterkörpers 1 abwechselnd eine gewellte Fa serbahn 4 und eine glatte Faserbahn 4' übereinander. Die gewellte Faserbahn 4 ist mit der zweiten, glatten Faserbahn 4' entlang von einer Vielzahl zumindest näherungsweise parallel verlaufender Kontaktlinien 19, 19', 19'' verbunden. Durch die Wellenform der Faserbahn 4, die glatte Form der weiteren Faserbahn 4' und die Wickelstruktur entsteht eine Vielzahl von zumindest näherungsweise achsparallel verlaufenden Gaskanälen 18, 18' mit entlang der Axialrichtung 38 konstanter, in der Radialrichtung 37 gemessener Höhe. In einer Umfangsrichtung 55 des Filterkörpers 1 ist abwechselnd je ein Gaskanal 18 und ein Gaskanal 18' vorgesehen. Die Gaskanäle 18 sind zur Einströmseite 33 hin offen und in gegenüberliegender Richtung zur Ausströmseite 34 hin mittels Verschlussstopfen 22 verschlossen. Bezogen auf die Umfangsrichtung 55 liegt zwischen zwei Gaskanälen 18 je ein Gaskanal 18', der zur Einströmseite 33 hin mittels eines Verschlussstopfens 22' verschlossen und zur Ausströmseite 34 hin offen ist. Im Betrieb strömt der Abgasstrom 2 entsprechend einem Pfeil 23 achsparallel in die zur Einströmseite 33 hin offenen Gaskanäle 18 ein. In der Umfangsrichtung 55 angeordnete Seitenwände der durch die gewellte Faserbahn 4 hergestellten keramischen Struktur bilden flächige und poröse Filterwände 3. Der an den Verschlussstopfen 22 aufgestaute Abgasstrom 2 wird in der Umfangsrichtung 55 entsprechend Pfeilen 24 abgelenkt und durchströmt die porösen keramischen Filterabschnitte 3 quer zu ihrer Fläche. Entsprechend den Pfeilen 24 tritt der Abgasstrom 2 durch die Filterwände 3 hindurch in die zur Ausströmseite 34 hin offenen Kanäle 18 ein und strömt aus ihnen entsprechend Pfeilen 25 aus. Beim Durchtritt durch die porösen Filterwände 3 wird der Abgasstrom 2 von mitgeführten Rußpartikeln oder dergleichen gereinigt.
Der Querschnitt der Gaskanäle 18, 18' verändert sich entlang der Axialrichtung 38, und zwar verengen sich die Querschnitte der eingangsseitigen Gaskanäle 18 von der Einströmseite 33 zur Ausströmseite 34 hin. Umgekehrt erweitern sich die Querschnitte der ausgangsseitigen Gaskanäle 18' von der Einströmseite 33 zur Ausströmseite 34 hin, wobei jedoch bei sämtlichen Gaskanälen 18, 18' die Kanalhöhe konstant bleibt. Dies wird erreicht durch eine Wellenform der Faserbahn 4 mit an der Einströmseite 33 breiten und an der Ausströmseite 34 schmalen Wellenbergen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel nach 2 nimmt die Breite der Wellenberge von der Einströmseite 33 zur Ausströmseite 34 hin linear ab. Infolge der konstanten Kanalhöhe und einer eindimensionalen, etwa konischen Krümmung der Faserbahn 4 ist auch der Querschnittsverlauf etwa linear. Es kann aber auch ein abweichender, nichtlinearer Verlauf insbesondere durch mehrdimensionale räumliche Krümmung der Faserbahn 4 zweckmäßig sein. Alternativ kann auch eine Ausgestaltung der Wellen vorteilhaft sein, bei der die Gaskanäle 18, 18' von der Einströmseite 33 zur Ausströmseite 34 hin einen konstanten Querschnitt aufweisen.
Der entlang von Pfeilen 23 in die Gaskanäle 18 eintretende Abgasstrom 2 dringt entlang der gesamten Lauflänge der Gaskanäle 18, 18' durch die Filterabschnitte 3 entsprechend Pfeilen 24 hindurch. Dadurch verringert sich der eingangsseitige Volumenstrom 23 im Gaskanal 18 entlang dessen Lauflänge, während sich der ausgangsseitige Volumenstrom 25 im Gaskanal 18' entlang dessen Lauflänge vergrößert. Der vorstehend beschriebene Querschnittsverlauf der Gaskanäle 18, 18' führt dazu, dass die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Gaskanäle 18, 18' sowie die über die Filterabschnitte 3 gemessene Druckdifferenz zwischen den Gaskanälen 18, 18' entlang deren Lauflänge zumindest näherungsweise konstant sind. Die Filtrierbelastung der Filterabschnitte 3 ist dadurch entlang der Lauflänge der Gaskanäle 18, 18' zumindest näherungsweise konstant.
Beispielhaft erfolgt zur Herstellung zunächst eine Formgebung der Faserbahnen 4, 4' und eine keramische Imprägnierung insbesondere mit einer keramischen Emulsion. Die Faserbahnen 4, 4' werden dann zu dem vorgenannten Halbzeug gefügt. Dabei wird mindestens eine Raupe aus keramischer Masse zwischen die Faserbahnen 4, 4' gelegt, die die späteren Verschlussstopfen 22' bildet. Es ist zu erkennen, dass die gewellte Faserbahn 4 an ihren Wellenbergen entlang von Kontaktlinien 19, 19' an der gestrichelt angedeuteten, darüber liegenden glatten Faserbahn 4' anliegt und entlang der Kontaktlinien 19, 19' mit ihr verbunden ist. Bei der Herstellung des Halbzeuges kann die Verbindung durch einen geeigneten Leim erfolgen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Verbindung durch das Keramikmaterial 6 hergestellt. Im verbundenen Zustand des Halbzeuges sind die späteren Gaskanäle 18, 18' durch die Wellstruktur der Faserbahn 4 und die glatte Form der Faserbahn 4' vorgeformt, wobei Seitenwände der gewellten Faserbahn 4 im Filterabschnitt 54 für die Bildung der späteren Filterwände 3 vorgesehen sind.
Das mit der das Keramikmaterial 6 aufweisenden keramischen Emulsion imprägnierte bzw. getränkte Halbzeug wird im feuchtem Zustand, also bei noch nicht durchgetrockneter keramischer Emulsion, in die Form des späteren Filterkörpers 1 nach 2 aufgewickelt oder gestapelt. Auch dabei wird mindestens eine Raupe aus keramischer Masse zwischen die Faserbahnen 4', 4 gelegt, die die späteren Verschlussstopfen 22 bildet. Beim Aufwickeln bzw. Stapeln werden Wellentäler der gewellten Faserbahn 4 entlang von Kontaktlinien 19'' mit der darunter liegenden glatten Faserbahn 4' verbunden, wodurch neben den Gaskanälen 18 auch die weiteren Gaskanäle 18' in der radialen Richtung 37 und in der Umfangsrichtung 55 des etwa zylindrischen Filterkörpers 1 (1) geschlossen sind. Die Verbindung an den Kontaktlinien 19'' erfolgt in gleicher Weise wie an den Kontaktlinien 19, 19'. Alternativ kann es auch zweckmäßig sein, den Rohling zunächst aus keramisch nicht imprägnierten Faserbahnen 4, 4' herzustellen und den Rohling anschließend beispielsweise in einem Tauchbad keramisch zu tränken bzw. zu imprägnieren.
Der auf diese Weise gebildete Filterrohling wird zunächst getrocknet und anschließend in einem Sinterofen unter Einwirkung von Temperatur gesintert, wobei das Keramikmaterial 6 einschließlich der Verschlussstopfen 22, 22 zu einem monolithischen Keramikkörper zusammengesintert wird. Bei der hohen Sintertemperatur verbrennt das Material der Faserbahnen 4, 4', wodurch eine bestimmte Porosität des Keramikmaterials 6 erreicht wird. Die Porosität ist derart ausgebildet, dass der Abgasstrom 2 quer zur Fläche der keramischen Filterwände 3 durch diese hindurchströmen kann.
Das den Filterkörper 1 bildende Keramikmaterial 6 weist im gesinterten Zustand eine thermische Ausdehnung von größer als etwa 2 × 10^–6/°C, im gezeigten Ausführungsbeispiel von größer als etwa 3 × 10^–6/°C auf.
3 zeigt in einer schematischen Querschnittsdarstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Nachbehandlung des in 2 dargestellten heißen Abgasstromes 2, die für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeug-Dieselmotors vorgesehen ist. Die gezeigte Vorrichtung umfasst beispielhaft zwei keramische Filterkörper 1 nach 2, die getrennt voneinander ausgebildet und strömungsleitend parallel zueinander geschaltet sind. Es können auch drei oder mehr einzelne keramische Filterkörper 1 zweckmäßig sein. Jeder einzelne Filterkörper 1 ist in seiner Größe derart beschränkt, dass er den thermischen und auch mechanischen Belastungen des heißen Abgasstromes 2 nach 2 standhält. Die maximale Größe jedes einzelnen Filterkörpers 1 ergibt sich aus der im Betrieb zu erwarten den thermischen und mechanischen Belastung in Verbindung mit der oben genannten materialbedingten thermischen Materialausdehnung. Aus der nach diesen Maßgaben festgelegten Größe der einzelnen Filterkörper 1 und dem gesamten Volumenstrom des heißen Abgasstromes 2 nach 2 ergibt sich die erforderliche Anzahl der Filterkörper 1, die in nachstehend beschriebener Weise zur erfindungsgemäßen Vorrichtung zusammengefasst sind. Jeder einzelne Filterkörper 1 wird entsprechend der Darstellung nach 2 von einem Teilstrom des heißen Abgasstromes 2 parallel durchströmt. Die Summe aller Filterkörper 1 erzeug dabei die vorgesehene reinigende Nachbehandlung des heißen Abgasstromes 2 (2). Bei einer entsprechenden Ausgestaltung der einzelnen Filterkörper 1 kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zur katalytischen Nachbehandlung des Abgasstromes von Kraftfahrzeug-Ottomotoren oder dergleichen vorgesehen sein. Ein Einsatz kommt auch bei stationären Motoren, bei Heizungsanlagen oder dergleichen in Betracht.
Die Filterkörper 1 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 61 gehalten, wobei das Gehäuse 61 strömungstechnisch voneinander getrennte, jeweils für einen einzelnen Filterkörper 1 vorgesehene Gehäuseabschnitte 62, 63 aufweist. Hierzu ist das Gehäuse 61 nach dem gezeigten Ausführungsbeispiel im Bereich der Gehäuseabschnitte 62, 63 durch zwei miteinander verbundene Halbschalen 64, 65 gebildet. Zur Verbindung der Halbschalen 64, 65 miteinander weisen diese außerhalb, aber auch zwischen den ein zelnen Gehäuseabschnitten 62, 63 Flansche 71 auf, an denen sie beispielhaft entsprechend gestrichelter Linien 70 miteinander verschraubt sind. Es kann auch eine Verschweißung, Verlötung, Bördelung oder eine andere Form der Verbindung zweckmäßig sein. Zusätzlich zu den Halbschalen 64, 65 sind noch nicht dargestellte Ein- und Auslassrohre vorgesehen, die separat ausgeführt, aber auch einteilig aus den Halbschalen 64, 65 ausgeformt sein können. Die vorgenannte strömungstechnische Trennung der einzelnen Gehäuseabschnitte 62, 63 und damit der einzelnen Filterkörper 1 wird zum einen durch die zwischenliegenden Flansche 70 erzeugt, die im verbundenen Zustand eine Querströmung vermeiden. Zum anderen ist jeder keramische Filterkörper 1 von einer Dichtungsmatte 66 ringsum umschlossen, wodurch sich eine strömungstechnische Abdichtung des Filterkörpers 1 zu den benachbarten Flanschen 71 ergibt. Die Dichtungsmatte 66 liegt flächig auf der Außenseite des jeweiligen Filterkörpers 1 und ebenso flächig an der zugeordneten Innenseite des Gehäuses 61 an. Dadurch wird der Filterkörper 1 im Gehäuse 61 spielfrei, jedoch thermisch und mechanisch gedämpft fixiert.
Alternativ zu der gezeigten Halbschalenbauweise des Gehäuses 61 kann es auch zweckmäßig sein, Gehäuse 61 aus Rohren zu bilden, in die je ein Filterkörper 1 eingeschoben und ggf. eingeschrumpft wird. Eine weitere vorteilhafte Ausführung kann darin bestehen, dass zur Bildung der Gehäuse 61 ein Blech rohrförmig gebogen und anschließend verbunden und insbesondere verschweißt wird. Es kann auch vorteilhaft sein, ein Blech um den jeweiligen Filterkörper 1 herum zu wickeln oder zu biegen und anschließend zu verschweißen oder in anderer Weise zu verbinden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3501182 A1 [0002]
- WO 2006/005668 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung zur Nachbehandlung eines heißen Abgasstromes (2) insbesondere eines Dieselmotors, umfassend einen keramischen Filterkörper (1) aus einem Keramikmaterial (6) mit Gaskanälen (18, 18'), wobei der Filterkörper (1) einteilig aus mindestens einer mit dem Keramikmaterial (6) imprägnierten Faserbahn (4, 4'), insbesondere Papier unter Bildung der Gaskanäle (18, 18') geformt und derart unter Temperatur durch Sintern gebildet ist, dass Fasern der Faserbahn (4, 4') freigebrannt sind, und dass das Keramikmaterial (6) unter Bildung des Filterkörpers (1) einteilig monolithisch zusammengesintert ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei keramische Filterkörper (1) vorgesehen, getrennt voneinander ausgebildet und strömungsleitend parallel zueinander geschaltet sind, wobei jeder Filterkörper (1) in seiner Größe derart beschränkt ist, dass er den thermischen Belastungen des heißen Abgasstromes (2) standhält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaskanäle (18, 18') in einem Filterabschnitt (54) des Filterkörpers (1) angeordnet und mit flächigen und porösen Filterwänden (3) versehen sind, wobei die Filterwände (3) zur Durchströmung mit dem Abgasstrom (2) quer zur ihrer Fläche vorgesehen sind, wobei benachbarte Gaskanäle (18, 18') wechselseitig auf einer Einströmseite (33) des Filterabschnitts (54) und auf einer Ausströmseite (34) des Filterabschnitts (54) durch Verschlussstopfen (22, 22') insbesondere aus Keramikmaterial verschlossen sind, und wobei der Filterabschnitt (54) bezogen auf eine Längsrichtung (38) der Gaskanäle (18, 18') zwischen den Verschlussstopfen (22, 22') liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Querschnitte der eingangsseitigen Gaskanäle (18) von der Einströmseite (33) zur Ausströmseite (34) hin verengen, und dass sich die Querschnitte der ausgangsseitigen Gaskanäle (18') von der Einströmseite (33) zur Ausströmseite (34) hin erweitern, wobei insbesondere bei sämtlichen Gaskanälen (18, 18') die Kanalhöhe konstant ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkörper (1) in einem gemeinsamen Gehäuse (61) gehalten sind, wobei das Gehäuse (61) strömungstechnisch voneinander getrennte, jeweils für einen einzelnen Filterkörper (1) vorgesehene Gehäuseabschnitte (62, 63) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (61) im Bereich der Gehäuseabschnitte (62, 63) durch miteinander verbundene Halbschalen (64, 65) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der keramische Filterkörper (1) von einer Dichtungsmatte (66) umschlossen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikmaterial (6) im gesinterten Zustand eine thermische Ausdehnung von größer als etwa 2 × 10^–6/°C und insbesondere von größer als etwa 3 × 10^–6/°C aufweist.