DE20317378U1

DE20317378U1 - Partikelfilter zur Abgasreinigung von Brennkraftmaschinen

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Publication number: DE20317378U1
Application number: DE20317378U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2013-11-05

Abstract

Partikelfilter zur Rußpartikelbeseitigung an Dieselmotoren und Heizölanlagen durch abglühen der Rußpartikel an der Filtereinheit mit mindestens einem Gehäuse (1) einem Filterelement-(2) das vom Abgasstrom durchflutet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Rußpartikel beaufschlagte Partikelfilter (9) der aus Löffelgeschälten nichtrostetem Edelstahl besteht, mit Hilfe einer und oder mehreren Quarzheizröhren (10) den Partikelfilter und somit die Rußpartikel durch Netzstromzufuhr (18) abglühen.

Description

Die Neuerung betrifft ein Partikelfilter zur Abgasreinigung für Brennkraftmaschinen und Heizkraftanlagen, insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, und Heizkraftanlagen, mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
Es sind eine ganze Reihe von Partikelfilter aus verschiedenartig zusammengestellten Filterkörper bekannt, so zum Beispiel eine verhältnismäßig neue Patentschrift mit dem Internationalen Aktenzeichen PCT/EP02/06098 dieser Partikelfilter und die mir außerdem noch bekannte Partikelfilter, haben meineserachtens alle den Nachteil, daß sie in der Konstruktion zu aufwendig und dadurch im Dauerbetrieb anfällig für Betriebsstörungen werden,
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Partikelfilter der Eingangs genannten Art zur Abgasreinigung für Brennkraftmaschinen insbesondere für den Einsatz in Kraftfahrzeugen und Heizkraftanlagen, zu schaffen, die die Nachteile der mir bekannten Partikelfilter beseitigt, und das nicht nur über den gesamten Betriebs – oder Nutzungszeitraum einen hinreichend gleichbleibenden Partikelabsorbtionswirkungsgrad aufweist, sondern auch, der wartungsfrei arbeitet. Außerdem ist es Aufgabe der Neuerung, eine derartigen Partikelfilter technisch einfach und modular auszubilden.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen im kennzeichnedem Teil des Schutzanspruch 1 gelöst und in den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Einzelheiten beansprucht.
Vorteihaft bei diesem neuen Partikelfilter ist, daß am gesamten Partikelfilter keinerlei bewegliche Teile Verwendung finden, auch werden zum Betrieb des Partikelfilters bei Fahrzeugen keinerlei Energiequellen die das Fahrzeug belastet in Anspruch genommen, zweckmäßigerweise ist der Partikelfilter gleichzeitig als Schalldämpfer einsetzbar, diese Ausführung bringt im wesentlichen mehrere Vorteile mit sich, der Partikelfilter kann zur Aufnahme der Partikel im Volumen so erweitert werden, daß der Zeitliche Abstand einer elektrischen Beheizung und Abbrennung der Partikel erheblich vergrößert werden kann, auch wird das Problem einer Nachrüstung verhältnismässig einfach gelöst.
Versuche haben ergeben, daß die mir bekannte Partikelfilter, die mit einer Fahrzeugbezogenen Energiequelle zum Abbrennen der Partikel Verwendung finden, dieser Energiemäßige Aufwand kann vom Fahrzeug nur erschwerlich erbracht werden, da zum Abbrennen der mit Partikel mehr oder weniger beaufschlagten Filterkörper eine Temperatur von ca. 600 bis 700 grad benötigt. Daher ist es vorteilhaft, und Versuche haben ergeben, daß das Filterelement im Volumen so groß gehalten wird, daß die Rußpartikel im Filterelement gespeichert werden, auch besteht der Vorteil darin, daß das Filterelement in der Struktur einen großen Reinigungsefekt und Aufnahme der Rußpartikel gewährleisten. Die Formgebung eines derartigem Filterelementes kann dabei, den jeweiligen konstruktiven Erfordernissen entsprechen, verschieden ausgebildet sein. Andere Gegenstände der Erfindung und der Umfang der vorweg beschriebenen und nachfolgende detaillierte Erläuterungen ist es jedoch offensichtlich, daß die bevorzugten Ausführungsformen 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. Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:
1 eine schematisch dargestellte Schnittansicht eines Ausführungspeispiel mit Rußabglühenden Partikelfilter,
2 ein Schnitt des Rußabglühenden Partikelfilters mit Gehäuse – Isoleirung – Quarzheizröhren und Filterelement mit Edelstahl Löffelgeschältes Filterelement.
3 ein Längsschnitt des Rußabglühenden Partikelfilters mit Strömungshinweis der Abgase, Anordnung und Halterung der Quarzheizröhren, Einführung und Anschluß der Stromversorgung.
4 eine Längliche Ansicht von Stabilisatorenspiese, zur Zuordnung des Fiterelementes.
5 ein aus Edelstahl Löffelgeschältes Teil eines Filterelements , und einer Quarzheizröhre.
Der in der 1 dargestellte Partikelfilter, der zweckmäßiger weise auch als Schalldämpfer einsetzbar ist, besteht im wesentlichen aus dem äußerem Gehäuse 1, in dem die gesamte Partikelfiltereinheit eingebaut ist, sowie aus dem Abgasstromzuleitungsrohr 2 und dem Abgasauslaßrohr 3, das Abgasstromzuleitungsrohr 2 führt die Abgasströmung durch einen abgetrennte Räumlichkeit 4 in der sich der Abgasstrom beruhigt, und von dieser Räumlichkeit durch ein gelochtes rund gehaltenes Verbindungsstück 5 teilweise in den vorgesehenen Filterraum eingeführt ist, dadurch verteilt sich der Abgasstrom und vergrößert die Filterfläche, vor dem Ausgangsende ist wiederum eine Räumlichkeit angeordnet 6 in die, der gefilterte Abgasstrom des Filterraums durch versetzte Öffungen 7 die sich an der Wandung befinden, endgültig durch das Auslaßrohr 3 entlassen.
An 2 ist ersichtlich, daß die Gehäuse in der Innenwandung mit einer Feuerfesten Isolierung versehen ist, dadurch wird der Energieaufwand wesentlich verringert, der Schallpegel reduziert, und das verglühen der Partikel beschleunigt. Das Filtermedium besteht Materialmäßig aus nichtrostetem Edelstahl, das beim Löffelschälen von einem runden Rohstück Schillerlockenähnliche Spiralen erzeugt 5 9, mit diesen Schillerlockenähnliche Spiralen, werden die Quarzheizstrahler 10 umwickelt und oder ausgefüttert, um eine durch Erschütterungen entstehende Verformung oder ein zusammenfallen des Filtermedium zu verhindern, sind als Stabilisator Stahldrahtspiese in das Filtermedium eingeschoben 4. Bezogen auf 3 befinden sich an den Enden der Quarzheizröhren Keramikhalterungen 11 die mittig auf beiden Seiten mit Schlitzen versehen sind, die in die Wandung 13 eingeschoben werden.
In den Keramikhalterungen 11 verlaufen in der Mitte die Heizspiralendrähte 14, die gegebenenfalls zur Verbindung mehrere Quarzheizröhren durch eine Stromleitschiene 15 miteinander verbunden werden, um die Stromzufuhr durch das Gehäuse berührungsfrei und luftdicht abzuschließen, sind am Gehäuse mit einem Gewinde versehene Öffnungen angebracht 16, in die Kontaktübertragende und mit Keramik überzogene Kerzen eingeschraubt 17, werden, diese stellen wiederum eine Verbindung mit Hilfe eines Steckers die Verbindung zum Stromnetz her. Da die Quarzheizröhre sowie das Gehäuse in der Forgebung rund, oval und oder verschieden eckig gehalten werden können, stehen einer Einbaumöglichkeit an PKW, LKW und Heizanlagen alle Möglichkeiten offen, so kann zum Beispiel der zuvor beschriebene Partikelfilter in einer Art Stoßstange ausgebildet sein, die an Fahrzeugen Frond und oder Heckseitig mit Hilfe eines Flexieblen Anschlußrohrs direckt an das sogenannte Auspuffrohr am Fahrzeug angeschlossen werden.
Erfindergemäß und bezogen auf das dargestellte Ausführungsbeispiel arbeitet der Partikelfilter je nach Volumen des Partikelfilters im Zykluß völlig ohne Fremdenergie , wonach der Filterkörper mit Löffelgeschälten rostfreien Edelstahlspiralen 5 9 die die außergewöhnliche Eigenschaft haben, gewickelt und oder ausgefütterte Filtereinheiten angeordnet wie aus 2 ersichtlich zur Aufnahme von Rußpartikel haben, da sich die Rußpartikel in den Hohlräumen der Löffelgeschälten Edelstahlspiralen verstecken und festgehalten werden, dadurch entsteht ein im Volumen großer Speicherraum, der mit der zuvor beschriebenen Kombination in Verbindung mit der und oder den Quarzheizröhren durch den Anschluß von Fremdstrom zum Glühen gebracht werden, somit werden die Rußpartikel nicht abgebrand, sondern unmittelbar abgeglüht.
Geht man von einer Filtereinheit mit 10 1 Inhaltsvolumen aus und berechnet ein Fahrzeug mit einem DF – Faktor 1,2 PM (g/km) wird Erfahrungsgemäß nach Durchströmung des Partikelfilters ein mit DF – Faktor berechneter PM Wert von 0,02 (g/km) erreicht, dieser Partikelausstoß würde die EURO Norm 3 und 4 Grenzwerte erfüllen, die Schwungmasse lag bei 1360 kg.
Analoger Weise und von dem oben ausgeführtem Rechenbeispiel ausgegangen, müßte die Filtereinheit mit 10 1 Volumen nach 20.000 gefahrenen km abgeglüht werden, das würde in der Praxis 400 g weniger Rußpartikelausstoß, da in der oben aufgeführten Berechnung von einem extrem hohen Rechenfaktor mit 1,2 (g/km) ausgegangen wurde, liegen die heutige Werte im durchschnitt ca. bei 0,6 (g/km) somit wäre ein abglühen der Rußpartikel erst nach 40.000 gefahrenen km nötig, der Zeitpunkt, an dem der Partikelfilter abgeglüht werden muß, meldet eine eingebaute Druckmessmembrane durch Akustische und oder einem Lichtsignal.

Claims

Partikelfilter zur Rußpartikelbeseitigung an Dieselmotoren und Heizölanlagen durch abglühen der Rußpartikel an der Filtereinheit mit mindestens einem Gehäuse (1) einem Filterelement-(2) das vom Abgasstrom durchflutet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Rußpartikel beaufschlagte Partikelfilter (9) der aus Löffelgeschälten nichtrostetem Edelstahl besteht, mit Hilfe einer und oder mehreren Quarzheizröhren (10) den Partikelfilter und somit die Rußpartikel durch Netzstromzufuhr (18) abglühen.
Partikelfilter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Partikelfilters am Eingang mit einer Zwischenkammer versehen ist (4)
Partikelfilter nach Anspruch 1 und 2 dadurch gegennzeichnet, dass sich vor dem Gehäuseausgang (3) eine Zwischenkammer (6) befindet
Partikelfilter nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gegennzeichnet, dass sich in den Abtrennungen der Räumlichkeiten (4)(6) Öffnungen befinden (13) (7) die Öffnungen teilweise als Halterungen der Quarzheizröhren (10)(11) dienen.
Partikelfilter nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gegennzeichnet, dass als Heizquelle eine und oder mehrere Quarzheizröhren eingesetzt werden (10)
Partikelfilter nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die die Quarzröhren (10) aus rostfreiem Löffelgeschälten Edelstahlspiralen (9) umwickelt, und oder ausgefüttert werden.
Partikelfilter nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass zur Stabilisierung des Filtermediums Edelstahlspiese eingeschoben sind (19)
Partikelfilter nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass sich auf den Längsstirnseiten des Partikelgehäuse (1) mit Gewinde versehene Öffnungen (16) befinden, in die Kontaktübertragende mit Keramik überzogene Kerzen eingeschraubt sind (17)
Partikelfilter nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass sich in den Räumlichkeiten (4)(6) eine Stromleitschiene verläuft (15)
Partikelfilter nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung mit Feuerfester Isolierung (8) versehen ist
Partikelfilter nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass von der Räumlichkeit (4) in Richtung Filtermedium ein gelochtes und oder geschlitztes Rohr verläuft.
Partikelfilter nach Anspruch 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Partikelfilterenheit als Schalldämpfer Verwendung findet,
Partikelfilter nach Anspruch 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung der Heizqelle (10) verschiedenartig geformt sind.
Partikelfilter nach Anspruch 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium aus verschiedenartigen und unter sich gemischten Strukturen bestehen kann.
Partikelfilter nach Anspruch 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter als eine Art Stoßstange ausgebildet werden kann.