DE3007642C2 - Rußfilter im Abgasstrom einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Rußfilter im Abgasstrom einer Brennkraftmaschine

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rußfilter im Abgasstrom einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer luftverdichtenden Brennkraftmaschine, das aus einem Gehäuse mit Zu- und Ableitungsstutzen für den Abgasstrom und aus im Gehäuse angeordnetem, aus Siliziumdioxidfasern gebildeten Filtermaterial besteht, das auf mit Durchgangsöffnungen versehenem Stützrohr angeordnet ist, in das der Abgasstrom in radialer Richtung eintritt und es in axialer Richtung verläßt.
Ein derartiges Filter ist, mit Ausnahme des besonderen Filtermaterials, durch die DE-OS 27 50 960 bekannt. Durch die DE-OS 23 22 990 sind ferner schon Filter zum Abscheiden der festen Bestandteile in rückzuführendem Brennkraftmaschinen-Abgas bekannt, bei denen zum Erzielen einer großen Filterfläche zwei mit Abstand konzentrisch ineinanderliegende Stützrohre für das Filtermaterial vorgesehen sind. Die hierdurch gebildeten zwei Filterelemente haben zwangsläufig unterschiedliche Durchmesser und sind dadurch aufwendiger herzustellen als Filterelemente gleichen Durchmessers.
Bei einem aus der FR-PS 13 37 630 bekanntgewordenen Abgasfilter mit Katalysatorwirkung für insbesondere luftverdichtende Brennkraftmaschinen ist auf einem mit Durchgangsöffnungen versehenen Stützrohr unter anderem eine Matte aus losem Fasermaterial angeordnet. Das Fasermaterial besteht zu einem großen Teil aus Siliziumdioxidfasern und damit es seine konzentrische Lage zum Stützrohr beibehält wird es durch Maschendrähte festgehalten. Hierbei ist nachteilig, daß durch den Maschendraht die freie Oberfläche des Fasermateriales verkleinert und damit eine Selbstreinigung durch Abbrennen der Rußteiichen gemindert wird. Dies ist auch bei dem Rußfilter nach der DE-OS 27 50 960 der Fall, bei dem das Filtermaterial aus einer Keramikfasermatte besteht die durch Maschendrähte und zusätzlich durch ein äußeres Stützrohr gehalten ist
Demgegenüber macht es sich die Erfindung zur Aufgabe, ein Rußfilter derart auszubilden, daß große Oberflächen des Filtermateriales unmittelbar mit den in den is 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 Stützrohre mit Abstand parallel nebeneinanderliegend vorgesehen sind und auf diese Stützrohre als Filtermaterial Garn aus gesponnenen Siliziumdioxidfasern im Kreuzwickel aufgespult ist.
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 im Kreuzwickel auf die Stützrohre aufgespult ist, entfallen äußere Stützmittel, welche die Oberfläche verkleinern und den Zutritt von ausreichenden Mengen an Sauerstoff für das
Ruß-Abbrennen erschweren würden.
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 Stützrohren zu vermeiden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 schematisch ein Rußfilter mit einem radialen Z'.uleitungsstutzen und axialem Ableitungsstutzen,
F i g. 2 schematisch ein Rußfilter mit mehreren radialen Zuleitungsstutzen und einem radialen Ableitungsstutzen,
F i g. 3 die Anordnung und Ausbildung eines Stützrohres aus dem Rußfilter nach F i g. 2 in größerem Maßstab,
F i g. 4 einen Längsschnitt durch ein Rußfilter entsprechend F i g. 2 in stark vergrößertem Maßstab,
F i g. 5 einen Querschnitt durch das Rußfilter nach der Linie V-Vaus Fig.4,
F i g. 6 und 7 den Kreuzwickel im Längsschnitt durch ein Stützrohr und in Draufsicht.
Nach F i g. 1 besteht das 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 radialen Durchgangsöffnungen versehene Stützrohre 4 mit Abstand vonein- ander und parallel zueinander liegend angeordnet. Auf den Stützrohren 4 befindet sich Filtermaterial 5, das aus einem Garn aus gesponnenen Siliziumdioxidfasern besteht. Die Stützrohre 4 sind nach einem im Bereich des
Zuleitungsstutzens 2 gelegenen Verteilraum 6 hin geschlossen, während sie am anderen Ende nach dem Sammelraum 7 hin im Bereich des Ableitungsstutzens 3 offen sind. Ein Boden 8 zwischen den Stü'zrohren 4 an ihren offenen Enden verhindert, daß in den Sammelraum 6 eintretendes Abgas zwischen den Stützrohren 4 entlang unmittelbar in den Sarnmeiraum 7 gelangen kann. Es muß vielmehr gemäß den Pfeilen 9 durch das Filtermaieria! 5 hindurch in die Stützrohre 4 eintreten und gelangt dann aus den Stützrohren 4 in den Samme'iraum 7.
Bei dem Rußfilter nach Fig.2 weist das Gehäuse 1 mehrere radiale Zuleitungsstutzen 2 zum direkten An-Schluß an die Auslässe einer Brennkraftmaschine und einen radialen Ableitungsstutzen 3 auf. Die Stützrohre 4 mit Filtermaterial 5 sind an einer Endwandung des Gehäuses befestigt. Am anderen Ende sind sie nach dem S-jmmelraum 7 hin im Bereich des Ableitungsstutzens 3 offen. Ein Boden 8 zwingt die in das Gehäuse 1 eintretenden Abgase durch das Filtermaterial 5 hindurch in die Stützrohre 4 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 F i g. 3 hervorgeht, ist jedes Stützrohr 4 des Rußfilters nach F i g. 2 mit dem Boden 8 verschweißt. Das andere Ende ist auf einen am Gehäuse 1 festen Stutzen 11 lediglich aufgeschoben, so daß Wärmedehnungen ausgeglichen werden können. Das Stützrohr 4 jo 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 4 dienen zur Lagestabilisierung des Filtermateriales 5.
Zum unmittelbaren Anschluß des Rußfilters am Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine sind im Gehäuse 1 nach den Fig.4 und 5 Büchsen 14 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 4 aufgespult. Der Fadenabstand des aufgespulten Kreuzwickels liegt zwischen 0,2 und 1 mm. Der Durchmesser des Garnes 15 beträgt zwischen 0,7 und 1 mm. Die Fasern, zu denen das Garn 15 gesponnen ist, haben einen Durchmesser vonetwa9μm.
50
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. 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, aus Siliziumdioxidfasern gebildeten Filtermaterial das auf mit Durchgangsöffnungen versehenem Stützrohr angeordnet ist in das der Abgasstrom in radialer Richtung eintritt und es in axialer Richtung verläßt, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stützrohre (4) mit Abstand parallel nebeneinanderliegend vorgesehen sind und auf diese Stützrohre als Filtermaterial Garn (15) aus gesponnenen Siliziumdioxidfasern im Kreuzwickel aufgespult ist.
2. Filter nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenabstand des aufgespulten Kreuzwickels etwa 0.2 bis 1,0 mm beträgt
3. Filter nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet daß das Garn (15) einen Durchmesser von 0,7 bis 1.0 mm aufweist.
4. Filter nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn (15) aufgerauht ist.
5. Filter nach den Ansprüchen I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Siliziumdioxidfasern des Garnes einen Durchmesser von etwa 9 μιη aufweisen.
6. Filter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß das Garn mit temperaturfesten Mitteln auf anorganischer Basis imprägniert ist.
7. Filter nach den Ansprüchen I bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die Stützrohre (4) einseitig im Gehäuse (1) befestigt sind.
8. Filter nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrohre (4) mit radial nach außen gerichteten Umfangssicken (13) versehen sind.
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