DE20313033U1

DE20313033U1 - Sintermetallpartikelfilter

Info

Publication number: DE20313033U1
Application number: DE20313033U
Authority: DE
Original assignee: HJS Fahrzeugtechnik GmbH and Co KG
Current assignee: HJS Emission Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2003-10-30
Anticipated expiration: 2013-08-22

Description

Fahrzeugtechnik GmbH & Co KG

Dieselweg 12 D-58706 Menden Deutschland

Sintermetallpartikelfilter

Die Erfindung betrifft einen Sintermetallpartikelfilter, insbesondere zum Entfernen von im Abgas einer Dieselbrennkraftmaschine enthaltenen Rußpartikeln mit einem aus einzelnen, in durch Strömungsrichtung wechseiweise anströmseitig und abströmseitig endgeschlossenen Filtertaschen gebildeten Filterkörper und mit einem den Filterkörper tragenden, ringförmigen, konzentrisch zum Filterkörper angeordneten Befestigungsflansch.

Ein solcher Sintermetallpartikelfilter ist aus DE 101 28 936 A1 bekannt.

&iacgr;&ogr; Der in diesem Dokument beschriebene Partikelfilter umfasst einen Filterkörper, der aus einzelnen, sich in radialer Richtung von innen nach außen sowie in Durchströmungsrichtung keilförmig vergrößernden Filtertaschen aufgebaut ist, die, einen inneren Kanal einschließend, angeordnet sind. Benachbarte Filtertaschen sind im Bereich ihres abströmseitigen Endes mit ihren Seitenwänden verbunden, so dass auf diese Weise ein Filterkörper bereitgestellt ist, der in Durchströmungsrichtung des zu reinigenden Abgases wechselweise anströmseitig und abströmseitig endgeschlossenen Taschen aufweist. Gehalten wird ein solcher Filterkörper durch einen im Bereich des abströmseitigen Abschlusses des Filterkörpers mit dem Filterkörper verschweißten Befestigungsflansch. Der Befestigungsflansch des Partikelfilters ist seinerseits zwischen jeweils einem Flansch von zwei dem Abgasstrang zugeordneten Gehäuseteilen angeordnet und zwischen diesen eingespannt.

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Es hat sich gezeigt, dass bei einer thermischen Erwärmung des Filterkörpers, wie dieses bei einem Einsatz eines solchen Partikelfilters in dem Abgasstrang einer Dieselbrennkraftmaschine regelmäßig der Fall ist, die Filtertaschen im Bereich des abströmseitigen Abschlusses deformiert werden können. Dieses ist unerwünscht, da sich durch eine solche Deformation der Strömungsquerschnitt verändern und somit der Abgasgegendruck unter Umständen erhöht werden kann.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten, gattungsgemäßen Sintermetallpartikelfilter dergestalt weiterzubilden, dass auch eine Erwärmung des Filterkörpers möglich ist, ohne dass der zu dem vorbekannten Stand der Technik aufgezeigte Nachteil eintritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Sintermetallpartikelfilter der eingangs genannten, gattungsgemäßen Art gelöst, bei dem der Befestigungsflansch unter Zwischenschaltung eines rohrförmigen, im Bereich eines Abschlusses des Filterkörpers mit diesem verbundenen Flanschhalters mit dem Filterkörper verbunden ist, so dass der Befestigungsflansch von diesem Abschluss des Filterkörpers beabstandet ist.

Bei diesem Sintermetallpartikelfilter ist der Befestigungsflansch mittelbar unter Zwischenschaltung eines Flanschhalters mit dem Filterkörper verbunden. Der Flanschhalter ist im Bereich eines Abschlusses des Filterkörpers entlang der Mantelfläche mit diesem verbunden. Durch den Flanschhalter ist der Befestigungsflansch von dem Abschluss des Filterkörpers, an dem der Flanschhalter mit dem Filterkörper verbunden ist, beabstandet. Der Flanschhalter ist rohrförmig konzipiert. Somit ist durch den Flanschhalter ein Element in die Aufhängung des Filterkörpers eingeschaltet, durch das ein Ausgleich zwischen der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung des Filterkörpers und derjenigen des Befestigungsflansches kompensiert wird. Mithin handelt es sich bei dem Flanschhalter um ein Element mit thermischer Ausgleichsfunktion.

Man wird den Flanschhalter in aller Regel im Bereich des abströmseitigen Abschlusses des Filterkörpers mit diesem verbinden. Diese Verbindung ist gasdicht, um die Schmutzseite des Filterkörpers von der Sauberseite

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wirksam zu trennen. Aus diesem Grunde bieten sich Fügeverbindungen zwischen dem Flanschhalter und dem Filterkörper zum Befestigen dieser beiden Elemente miteinander an.

Auch wenn grundsätzlich vorgesehen sein kann, dass sich der Flanschhalter von dem abströmseitigen Abschluss des Filterkörpers von diesem in Strömungsrichtung weg erstrecken kann, wird eine Erstreckung des Flanschhalters in Richtung zum anströmseitigen Abschluss des Filterkörpers hin in aller Regel aufgrund der günstigen gewichtsbezogenen

&iacgr;&ogr; Aufhängungsbedingungen verwirklicht werden. In einem solchen Fall befindet sich zwischen dem Flanschhalter mit seinem Befestigungsflansch und dem Anbindungsbereich des Flanschhalters an die Mantelfläche des Filterkörpers ein Ringspalt, u. a. damit der Filterkörper auch aus radialer Richtung angeströmt werden kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass dieser Ringspalt sich konzentrisch zum Bereich der Anbindung des Flanschhalters an den Filterkörper verjüngt, wobei entweder der Filterkörper als solcher sich von seinem anströmseitigen Abschluss zu seinem abströmseitigen Abschluss hin kegelstumpfförmig vergrößert oder der Flanschhalter sich von dem Befestigungsflansch bis zum Bereich seiner Anbindung an den Filterkörper hin konisch verjüngt. Eine Verjüngung des Ringspaltes in Durchströmungsrichtung des Filterkörpers ist ebenfalls dadurch realisierbar, dass sowohl der Filterkörper als auch der Flanschhalter gegensinnige Verjüngungen aufweisen. Da es in aller Regel einfacher sein wird, den Flanschhalter konisch auszugestalten, stellt dieses eine bevorzugte Ausgestaltung des beanspruchten Sintermetallpartikelfilters dar.

Neben der Funktion eines thermischen Ausgleichselementes können bei entsprechender Ausgestaltung dem Flanschhalter weitere Funktionen zu Teil werden. Somit kann der Flanschhalter beispielsweise auch als Schwingungsdämpfungselement zum Dämpfen von Schwingungen des Filterkörpers dienen. Dieses lässt sich beispielsweise durch Konzeption von Inhomogenitäten, etwa Materialverdickungen in Richtung der Längsachse des Flanschhalters und/oder auch in Umfangsrichtung realisieren.

Eine Schwingungsdämpfung lässt sich auch erreichen, wenn die Konizität des Flanschhalters in Richtung seiner Längsachse unterschiedlich ausgebildet ist und somit eine Verjüngung vom Befestigungsflansch zu dem Bereich der Anbindung des Flanschhalters an die Mantelfläche des Filterkör-

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pers nicht konstant ist und somit unterschiedliche Verjüngungswinkel aufweisen kann.

Wenn gewünscht, kann der rohrförmige Flanschhalter, wenn dieser im Bereich des abströmseitigen Abschlusses des Filterkörpers mit diesem verbunden ist, sich bis in den Bereich des anströmseitigen Abschlusses des Filterkörpers oder auch darüber hinaus erstrecken, wodurch ein den Filterkörper aufnehmendes Innengehäuse bereitgestellt ist.

&iacgr;&ogr; Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur 1 beschrieben. Diese Figur zeigt in einem schematisierten Teillängsschnitt durch einen Sintermetallpartikelfilter 1 im Bereich seines abströmseitigen Abschlusses 2. Der Sintermetallpartikelfilter 1 umfasst einen Filterkörper 3, der aus einer Vielzahl einzelner Filtertaschen 4 zusammengesetzt ist. Die Filtertaschen 4 sind radial um einen zentralen, abströmseitig durch einen Verschlussdeckel 5 verschlossenen Axialkanal 6 angeordnet. Die Filtertaschen 4 selbst sind aus einem Sintermetallstreifen hergestellt und weisen eine sich radial von innen nach außen vergrößernde Querschnittsfläche auf. Ferner vergrößert sich die Querschnittsfläche der anströmseitig endverschlossenen Filtertaschen 4 in Durchströmungsrichtung. Zum Ausbilden der radialen Keilform einer solchen Filtertasche 4 sind die beiden in Längserstreckung begrenzenden Wände miteinander verschweißt. Dieser Fügebereich ist in der Figur mit dem Bezugszeichen 7 gekennzeichnet. Im radial äußeren Bereich sind die beiden Filtertaschenwände durch einen abgekanteten Steg 8 miteinander verbunden. Die Filtertaschen 4 sind anströmseitig endverschlossen und im Bereich ihres abströmseitigen Endes miteinander verschweißt, so dass diese Taschen sich ebenfalls in Durchströmungsrichtung des Abgases zum abströmseitigen Abschluss 2 hin vergrößern. Die Durchströmungsrichtung des Abgases ist in der Figur mit einem Pfeil gekennzeichnet. Aus der in der Figur dargestellten Filtertasche 4 tritt aus dem abströmseitigen Abschluss 2 des Sintermetallpartikelfilters 1 gereinigtes Abgas aus. Die anströmseitig offenen Filtertaschen werden durch jeweils zwei benachbart zueinander angeordnete Filtertaschen gebildet, die entlang des abströmseitigen Abschlusses ihrer Filterwände stirnseitig miteinander gasdicht verbunden sind. Ein solcher Abschluss ist in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 9 gekennzeichnet.

Zum Aufhängen des Filterkörpers 3 in einem in der Figur nicht näher dargestellten zweiteiligen Gehäuse eines Abgasstranges dient ein den Filterkörper 3 ringfömig einschließender Befestigungsflansch 10. Der Befestigungsflansch 10 ist unter Zwischenschaltung eines Flanschhalters 11 mit dem Filterkörper 3 verbunden. Der Flanschhalter 11 ist ein konisches Rohr, das mit seinem dem Befestigungsflansch 10 gegenüberliegenden freien Endabschnitt 12 im Bereich des abströmseitigen Abschlusses 9 mit der Mantelfläche des Filterkörpers 3 gasdicht verbunden ist. Die Länge des Verbindungsbereiches in Längserstreckung des Filterkörpers 3 ist auf

&iacgr;&ogr; ein konstruktives Minimum reduziert. Während der Filterkörper 3 eine zylindrische Mantelfläche aufweist, ist infolge der Konizität des Flanschhalters 11 ein sich vom Befestigungsflansch 10 zu dem Bereich der Anbindung des Endabschnittes 12 des Flanschhalters 11 an den Filterkörper 3 verjüngender Ringspalt 13 zwischen der Mantelfläche des Filterkörpers 3 und der Innenseite des Flanschhalters 11 gebildet. Die Stärke des Flanschhalters 11 ist deutlich geringer als die Stärke des Befestigungsflansches 10. Die notwendige Stabilität zum Halten des Filterkörpers 3 erlangt der Flanschhalter 11 maßgeblich aufgrund seiner Konzeption als Rohr.

Der Sintermetallpartikelfilter 1 ist in einen nicht näher dargestellten Abgasstrang einer Dieselbrennkraftmaschine eingeschaltet. Aus diesem Grunde erwärmt sich der Filterkörper 3 bei einem Betrieb der Dieselbrennkraftmaschine. Insbesondere erwärmt sich der Filterkörper 3 bei einer Regeneration durch Rußabbrand. Bei einer Erwärmung des Filterkörpers 3 dehnt sich dieser u. a. in radialer Richtung aus, wie dies schematisiert durch den im Bereich des abströmseitigen Abschlusses 2 in der Figur angebrachten Doppelpfeil symbolisiert ist. Infolge der vorbeschriebenen Ausgestaltung des Flanschhalters 11 wird eine solche radiale thermische Ausdehnung des Filterkörpers 3 durch den Flanschhalter 11 nicht begrenzt, so dass sich der Filterkörper 3 im Bereich seines abströmseitigen Abschlusses 2, an dem letztendlich der Befestigungsflansch 10 angebunden ist, in dieser Richtung ausdehnen kann, wobei der zwischen zwei dem Abgasstrang zugeordneten Gehäusehälften eingespannte Befestigungsflansch 10 einer solchen thermischen Ausdehnung nicht entgegenwirkt.

-6-Bezugszeichenliste

1 Sintermetalipartikelfilter

2 abströmseitiger Abschluss

3 Filterkörper

4 Filtertasche

5 Verschlussdeckel

6 Axialkanal

7 Fügebereich

8 Steg

9 Abschluss

10 Befestigungsflansch

11 Flanschhalter

12 Endabschnitt

13 Ringspalt

Claims

1. Sintermetallpartikelfilter, insbesondere zum Entfernen von im Abgas einer Dieselbrennkraftmaschine enthaltenen Rußpartikeln mit einem aus einzelnen, in durch Strömungsrichtung wechselweise anströmseitig und abströmseitig endgeschlossenen Filtertaschen (4) gebildeten Filterkörper (3) und mit einem den Filterkörper (3) tragenden, ringförmigen, konzentrisch zum Filterkörper (3) angeordneten Befestigungsflansch (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (10) unter Zwischenschaltung eines rohrförmigen, im Bereich eines Abschlusses (2) des Filterkörpers (3) mit diesem verbundenen Flanschhalters (11) mit dem Filterkörper (3) verbunden ist, so dass der Befestigungsflansch (10) von diesem Abschluss (2) des Filterkörpers (3) beabstandet ist.

2. Sintermetallpartikelfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschhalter (11) mit seinem freien Ende im Bereich des abströmseitigen Abschlusses (2) des Filterkörpers (3), diesen konzentrisch einschließend, an der Mantelfläche des Filterkörpers (3) befestigt ist und sich in Richtung zum anströmseitigen Abschluss des Filterkörpers (3) erstreckt und dass zwischen dem Flanschhalter (11) mit seinem Befestigungsflansch (10) und der Mantelfläche des Filterkörpers (3) ein sich bis zum Bereich der Anbindung des Flanschhalters (11) an den Filterkörper (3) erstreckender Ringspalt (13) vorgesehen ist.

3. Sintermetallpartikelfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (13) sich in Richtung zum Bereich der Anbindung des Flanschhalters (11) an den Filterkörper (3) verjüngt.

4. Sintermetallpartikelfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Flanschhalter (11) vom Befestigungsflansch (10) zum Bereich seiner Anbindung an den Filterkörper (3) konisch verjüngt ist.

5. Sintermetallpartikelfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verjüngung des Flanschhalters nicht konstant ist und somit eine Verjüngung mit unterschiedlichen Verjüngungswinkeln vorgesehen ist.

6. Sintermetallpartikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Flanschhalter sich in Umfangsrichtung und/oder sich in Richtung seiner Längsachse erstreckende Inhomogenitäten, beispielsweise Materialverdickungen aufweist.

7. Sintermetallpartikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschhalter den Filterkörper vollständig aufnimmt und somit für den Filterkörper ein Innengehäuse bildet.