DE3007642A1 - Russfilter im abgasstrom einer brennkraftmaschine - Google Patents

Russfilter im abgasstrom einer brennkraftmaschine

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Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 12 912/4
Stuttgart-Untertürkheim 25. Februar I980
Filterwerk Mann & Hummel GmbH
Ludwigsburg
"Rußfilter im Abgasstrom einer
Brennkraftmaschine"
Die Erfindung bezieht sich auf einen Rußfilter im Abgasstrom einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine, der aus einem Gehäuse mit Zu- und Ableitungsstutzen für den Abgasstrom und aus im Gehäuse angeordnetem mineralischem Filtermaterial besteht, das auf einem mit Durchgangsoffnungen versehenen Stützrohr angeordnet ist, in das der Abgasstrom in radialer Richtung eintritt und es in axialer Richtung verläßt.
Bei einem beispielsweise aus der DE-OS 27 50 96O bekannten Rußfilter dieser Art, besteht das mineralische Filtermaterial aus einer äußeren Lage loser Keramikfaserwatte und aus einer inneren verwebten Keramikfasermatte, das auf einem mit Durchgangsöffnungen versehenen Stützrohr liegt. Damit das Filtermaterial seine Lage nicht verändern kann, sind zwischen ihm und dem Stützrohr zusätzlich Maschendrähte angeordnet. Außerdem ist ein äußeres Stützrohr vorgesehen. Da durch das äußere Stützrohr die freie Oberfläche des Filtermateriales eingeschränkt ist und damit die angestrebte Selbstreinigung durch Abbrennen vermindert wird, macht es sich die Erfindung zur
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Aufgabe, einen Rußfilter derart auszubilden, daß große Oberflächen des Filtermateriales unmittelbar mit den in den Filter einströmenden Abgasen in Berührung kommen, ohne daß die Gefahr besteht, daß das Filtermaterial weggeblasen wird.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere, an einem Ende verschlossene Stützrohre mit Abstand parallel zueinander liegend vorgesehen sind und auf diese Stützrohre Garn aus gesponnenen Siliziumdioxidfasern aufgespult sind.
Durch die Anordnung mehrerer Stützrohre gelingt es vorteilhaft, die Gesamtoberfläche an Filtermaterial, durch das die Abgase durchtreten müssen, maßgeblich zu vergrößern. Da das Filtermaterial als Garn auf die Stützrohre aufgespult ist, entfallen äußere Stützmittel, welche die Oberfläche verkleinern würden.
In vorteilhafter Ausgestaltung des Rußfilters kann dcss Garn als Kreuzwickel auf die Stützrohre aufgespult sein, so daß zur Verbrennung von Rußablagerungen ausreichende Sauerstoffmengen Zutritt haben.
Der Fadenabstand des aufgespulten Kreuzwickels kann etwa 0,2 bis 1,0 mm betragen. Das Garn selbst kann einen Durchmesser von 0,7 bis 1,0 mm aufweisen und das Garn kann aufgerauht sein. Außerdem kann es mit temperaturfesten Mitteln auf anorganischer Basis imprägniert sein, um eine höhere mechanische Festigkeit zu erzielen.
Die Stützrohre können vorteilhaft einseitig im Gehäuse befestigt sein, so daß sie sich nach einer Seite hin dehnen können, und sie können mit radial nach außen gerichteten Sicken versehen sein, um Verschiebungen des Kreuzwickels auf den
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Stützrohren zu vermeiden.
Sofern der Rußfilter nahe der Brennkraftmaschine angeordnet wird, kann das Gehäuse mit vorzugsweise nach außen gerichteten Umfangssicken versehen sein, um Dehnungs- und Schrumpfwege auszugleichen.
Im Gehäuse können Büchsen für Durchgangsschrauben angeordnet sein, so daß der Rußfilter direkt am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt werden kann.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Rußfilter mit einem radialen Zuleitungsstutzen und axialem Ableitungsstutzen,
Fig. 2 schematisch einen Rußfilter mit mehreren radialen Zuleitungsstutzen und einem radialen Ableitungsstutzen, in größerem Maßstab,
Fig. 3 die Anordnung und Ausbildung eines Stützrohres aus dem Rußfilter nach Fig. 2,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Rußfilter entsprechend Fig. 2,
Fig. 5 einen Querschnitt durch den Rußfilter nach der Linie V-V aus Fig. 4, in stark vergrößertem Maßstab,
Fig. 6 und 7 den Kreuzwickel im Längsschnitt durch ein Stützrohr und in Draufsicht.
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Nach Fig. 1 besteht der Rußfilter aus einem Gehäuse 1, das an einem Ende einen radial angeschlossenen Zuleitungsstutzen 2 und am anderen Ende in axialer Richtung einen zentralen Ableitungsstutzen 3 aufweist. In dem Gehäuse 1 sind mehrere mit Durchgangsöffnungen versehene Stützrohre 4 mit Abstand voneinander und parallel zueinander liegend angeordnet. Auf den Stützrohren 4 befindet sich Filtermaterial 5, das aus einem aufgespulten Garn aus gesponnenen Siliziumdioxidfasern besteht. Die Stützrohre 4 sind nach einem im Bereich des Zuleitungsstutzens 2 gelegenen Raum 6 hin geschlossen, während sie am anderen Ende nach dem Raum 7 hin im Bereich des Ableitungsstutzens 3 offen sind. Wände 8 zwischen den Stützrohren 4 an ihren offenen Enden verhindern, daß in den Raum f· eintretendes Abgas zwischen den Stützrohren 4 entlang unmittelbar in den Raum 7 gelangen kann. Es muß vielmehr gemäß den Pfeilen 9 durch das Filtermaterial 5 hindurch in die Stützrohre 4 eintreten und gelangt dann aus den Stützrohren 4 in den Raum 7·
Bei dem Rußfilter nach Fig. 2 weist das Gehäuse 1 mehrere radiale Zuleitungsstutzen 2 zum direkten Anschluß an den Auslaß einer Brennkraftmaschine und einen radialen A'jleitungsstutzen 3 auf. Die Stützrohre 4 mit Filtermaterial 5 sind an eine Endwandung des Gehäuses angeschlossen. Am anderen Ende sind sie nach dem Raum 7 hin im Bereich des Ablei-ungsstutzens 3 offen. Wände 8 zwingen die in das Gehäuse 1 eintretenden Abgase durch das Filtermaterial 5 hindurch in die Stützrohre zu strömen, so daß nur Abgase das Gehäuse 1 verlassen können, aus denen sich Ruß im Filtermaterial 5 abgesetzt hat. Nach außen vorspringende Sicken 10 am Gehäuse 1 erlauben den Ausgleich von Dehnungen und Schrumpfungen des Gehäuses 1.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist jedes Stützrohr 4 aus dem Rußfilter nach Fig. 2 mit der Wandung 8 verschweißt. Das andere Ende ist auf einen am Gehäuse 1 festen Stutzen 11 ledig-
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ikihn.
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lieh aufgeschoben, so daß Wärmedehnungen ausgeglichen werden können. Das Stützrohr k ist mit einer Vielzahl von Durchlaßöffnungen 12 versehen, deren Anzahl und Größe so abgestimmt ist, daß im Rußfilter ohne größeren Druckverlust möglichst gleiche Strömungsgeschwindigkeiten erzielt werden.
Nach außen gerichtete Umfangssicken 13 am Stützrohr k dienen zur Lagestabilisierung des Filtermateriales 5·
Zum unmittelbaren Anschluß des Rußfilters am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine sind ±m Gehäuse 1 nach den Fig. k und 5 Büchsen Ik zum Einsetzen von Durchgangsschrauben angeordnet .
Das Filtermaterial 5 ist nach den Fig. 6 und 7 als aufgerauhtes Garn 15 aus gesponnenen Siliziumdioxidfasern im Kreuzwickel auf die Stützrohre 'i aufgespult. Der Fadenabstand des aufgespulten KreuzwicScels liegt zwischen 0,2 und 1 mm. Der Durchmesser des Garnes 15 liegt zwischen 0,7 und 1 mm. Die Fasern, zu denen das Garn 15 gesponnen ist, haben einen Durchmesser von etwa 9 /4P-·
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Claims (11)

  1. 3Q07642
    Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 12 912/4
    Stuttgart-Untertürkheim 25. Februar I98O
    Filterwerk Mann & Hummel GmbH
    Ludwigsburg
    Ansprüche
    Rußfilter im Abgasstrom einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine, bestehend aus einem Gehäuse mit Zu- und Ableitungsstutzen für den Abgasstrom und aus im Gehäuse angeordnetem mineralischem Filtermaterial, das auf einem mit Durchgangsöffnungen versehenen Stützrohr angeordnet ist, in das der Abgasstrom in radialer Richtung eintritt und es in axialer Richtung verläßt, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stützrohre (k) mit Abstand parallel zueinander liegend vorgesehen sind und auf diese Stützrohre Garn (15) aus gesponnenen Siliziumdioxidfasern aufgespult ist.
  2. 2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn (I5) als Kreuzwickel auf die Stützrohre (k) aufgespult ist.
  3. 3. Filter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenabstand
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    Daim 12 912/4
    des aufgespulten Kreuzwickels etwa 0,2 bis 1,0 mm beträgt.
  4. 4. Filter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn (15) einen Durchmesser von 0,7 bis 1,0 mm aufweist.
  5. 5. Filter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichne t, daß das Garn (15) aufgerauht ist.
  6. 6. Filter nach den Ansprüchen 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet, daß die Siliziumdioxidfasern des Garnes einen Durchmesser von etwa 9 Äi, m aufweisen.
  7. '{. Filter nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn mit temperaturfesten Mitteln auf anorganischer Basis imprägniert ist.
  8. 8. Filter nach den Ansprüchen 1 bis 7i dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrohre (4) einseitig im Gehäuse (l) befestigt sind.
  9. 9· Filter nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzei chne t, daß die Stützrohre (4) mit radial nach außen gerichteten Umfangssicken (13) versehen sind.
  10. 10. Filter nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (l) mit vorzugsweise nach außen gerichteten Umfangssicken (10) versehen ist.
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    - 3 - Daim 12
  11. 11. Filter nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (l) Büchsen (lk) für Durchgangsschrauben angeordnet sind.
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