DE3203237A1

DE3203237A1 - Abgasfilter fuer verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE3203237A1
Application number: DE19823203237
Authority: DE
Inventors: Harald 7064 Remshalden Faas; Hans 7100 Heilbronn Gebert
Original assignee: Knecht Filterwerk GmbH
Current assignee: Knecht Filterwerk GmbH
Priority date: 1982-02-01
Filing date: 1982-02-01
Publication date: 1983-08-11

Description

Abgasfilter für Verbrennungsmotoren
Die Erfindung betrifft einen Abgas filter für Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Abgasfilter dieser Art sind z.B. bekannt aus der DE-OS 29 51 316 und DE-OS 29 20 604.
Bei der DE-OS 29 51 316 handelt es sich um einen katalytischen Filter für die Dieselabgasreinigung mit einer Siebgewebeanordnung aus temperatur- und korrosionsbeständigem Material, bei dem die stirnseitigen Anström- bzw. Abströmseiten durch Abdeckmittel derart verschlossen sind, daß ein verschlossener Stirnflächenabschnitt einem offenen Stirnflächenabschnitt gegenüberliegt.
Die DE-OS 29 20 604 beinhaltet einen hitzefesten Puffer in Form eines Presslings, der aus einem Ringgebilde aus Metalldraht und Fäden aus anorganischer Faser gebildet ist. Dieser Puffer dient nur dazu, temperaturbedingte Längenveränderungen des eigentlichen Filterelementes aufzunehmen und ausdrücklich nicht dazu, als Filterelement verwendet zu werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit konstruktiv einfachen Mitteln den Aufbau eines Abgasfilters zu verbessern und die Herstellung des Filters zu vereinfachen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Abgas filter mit einem Filtereinsatz nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Der erfindungsgemäße Filtereinsatz ist je nach den vorhandenen Gasdruckverhältnissen und dem gewünschten Abscheidegrad aus mehreren verdichteten, axial übereinander angeordneten Drahtgewebe-Scheiben, die von metallischen Einfassungen umgeben sind, zusammengesetzt. Eine einzelne derartige Drahtgewebe-Scheibe besteht aus einem in mehreren Lagen aus einem endlosen, hochtemperaturfesten und korrosionsunempfindlichen Draht geflochtenen Strumpf, der axial zu einer flachen Scheibe gepreßt wird, wobei das geflochtene Drahtgewebe verdichtet wird.
Diese flache Scheibe wird anschließend mit einer metallischen Einfassung verschiedenster Ausführungsart als Scheibenhalterung umgeben. Diese so eingefaßten Drahtgewebe-Scheiben werden dann, zum Teil unter Zwischenlegen von Stützscheiben, axial übereinander geschichtet und die jeweiligen aneinanderliegenden metallischen Einfassungen untereinander verschweißt.
Der erfindungsgemäße Filtereinsatz, eingebaut in ein ihn als Reaktionskammer umgebendes Gehäuse, eignet sich überraschenderweise sehr gut als Abgasfilter, da sich insbesondere der Ruß im Teillastbetrieb bei Temperaturen unterhalb denjenigen, die zu einer Verbrennung im Abgasfilter erforderlich sind, gut an dem Drahtgewebe anlagert und bei Erreichen der zur Rußabbrennung erforderlichen hohen Temperaturen in den entsprechenden Lastzuständen des Motors abbrennt.
Weitere Vorteile und Ausftihrunc3seinzelheiten der Erfindung werden anhand der teilweise schematischen ZeichlluncJen näher erläutert. Dabei zeigt Fig.1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß aufgebauten AbgasfilUer mit U-förmiger Einfassung der Drahtgewebe-Scheiben Fig.2 eine Einfassung mit doppeltem L-Profil Fig.3 eine Einfassung mit einfachem L-Profil i.n verschiedener Ausführung Fig.4 eine weitere Ausführung mit U-förmiger Einfassung und wechselseitig anliegenden Stützscheiben Fig.5 eine Einfassung einstückig aus einem Zylindermantel gefalzt Fig.6 eine weitere Ausführung mit U-förmigen Einfa-ssungen bei Drahtgewebe-Ringscheiben Fig. 7 eine Einfassung mit abgewinkeltem L-Profil Fig. 8 verschiedene Ausführungen mit Draht bzw. Strec-kmetalleinlagen zwischen den Drahtgewebe-Scheiben Fig. 9 eine weitere-Ausführung mit versetzt angeordneten U-förmigen Einfassungen bei Drahtgewebe-Ringscheiben Fig.10eine weitere Ausgestaltung der Erfindung mit einem aus Maschenband und Folienblechband bestehenden, spiralförmig aufgewickelten Filtereinsatz Ein erfindungsgemäßer Filtereinsatz 1 ist in einem, eine Reaktionskammer 2 bildenden Gehäuse 3 yelagert und mit diesem z.B. durch Schweißen fest verbunden. Gemäß Fig.1 ist eine Drahtgewebe-Scheibe 4 von einer ringförmigen, metallischen Einfassung 5 mit U-Profil umgeben. Mehrere derartig eingefaßte Drahtgewebe-Scheiben 4 werden axial übereinandergestapelt und die aneinander anliegenden Einfassungen miteinander verschweißt, so daß ein, einen festen Verbund aufweisendes Filterpaket entsteht. Zwischen den einzelnen Drahtgewebe-Scheiben 4 können mit Öffnungen 6 versehene Stützscheiben 7 zur Abstützung des Drahtgewebes vorgesehen sein. Am unteren Ende des Filtereinsatzes 1 ist eine weitere Stützscheibe 8 vorgesehen, die mit der Einfassung 5 der untersten Drahtgewebe-Scheibe 4 verschweißt ist. Am gegenüberliegenden, oberen Ende des Filtereinsatzes ist ein Halteteil 9 einerseits mit der Einfassung 5 der obersten Drahtgewebe-Scheibe 4 und andererseits mit dem Gehäuse 3 verschweißt.
Eine derartige Anordnung des Filtereinsatzes 1 im Gehäuse 3 ermöglicht eine ungestörte temperaturabhängige Ausdehnung des Filtereinsatzes 1 bei den auftretenden unterschiedlichen Temperaturen entsprechend den Last zuständen des Verbrennungsmotors.
Die Ausführungen gemäß Fig.2 und Fig.3 unterscheiden sich von der gemäß Fig.1 durch die unterschiedliche Ausgestaltung der Einfassungen 5 der Drahtgewebe-Scheiben 4. Hier werden für die Einfassungen 5 einfache bzw. doppelte L-Profile verwendet, die ebenfalls miteinander verschweißt sind.
Fig.4 zeigt einen Filtereinsatz 1, der aus verschieden aufgebauten mit U-förmigen Einfassungen versehenen Drahtgewebe-Scheiben zusammengesetzt ist. Und zwar wechselt eine mit auf Ober- und Unterseite mit abgewinkelten Stützscheiben-10 versehene Drahtgewebe-Scheibe mit einer Drahtgewebe-Scheibe ohne Stützscheiben ab. Durch die Abwinkelungen 11 der ebenfalls mit Gasdurchtrittsöffnungen versehenen Stützscheiben 10 werden die axial nachfolgenden Drahtgewebe-Scheiben ohne Stützscheiben abgestützt. Der so aufgebaute Filtereinsatz kann einerseits in ein Gehäuse, bestehend aus einem symmetrischen Gehäuseober- 12 und Gehäuseunterteil 13, sowie einem Gehäusemittelteil 14 eingesetzt werden, wobei zusätzlich zur Wärmedämmung ein Isolierungsmittel 15, z.B. Asbestschaum, zwischen Gehäusemittelteil 14 und Filtereinsatz 1 sowie Gehäuseober- 12 und Gehäuseunterteil 13 vorgesehen ist.
Wird auf ein Isolierungsmittel verzichtet, so kann bei dieser Ausführung auf das Gehäusemittelteil 14 verzichtet werden, so daß ein sehr einfacher Filteraufbau aus zwei symmetrischen Gehäuseteilen 12, 13 und dem Filtereinsatz 1 entsteht, wobei die U-förmigen Einfassungen 5 untereinander und die äußeren Schenkel der äußersten jeweils mit den Gehäuseteilen durch ringförmig umlaufende Schweißnähte dicht verbunden sind.
In der Ausführung nach Fig. 5 werden die einzelnen Drahtgewebe-Scheiben 4 von einer einzigen Einfassung umfaßt, die aus einem Zylindermantel 16 besteht, der so gefalzt wird, daß er die axial aufeinanderfolgenden Drahtgewebe-Scheiben in einer Art U-förmigen Einfassung umgreift. Der Zylindermantel 16 ist jeweils mit den beiden Gehäuseteilen 12, 13 verschweißt.
In einer weiteren Ausführung gem.Fig.6 wird als Filterelement das Drahtgewebe zu einer Drahtgewebe-Ringscheibe 17 verpreßt.
Diese Drahtgewebe-Ringscheibe 17 wird auf ihrem äußeren Umfang mit einer nach außen offenen U-förmigen Einfassung 18 direkt verschweißt und zwar derart, daß jeweils ein umlaufender, oberer Schenkel 19 der U-förmigen Einfassung 18 mit einer angrenzenden ersten Ringscheibe und ein umlaufender, unterer Schenkel 20 der U-förmigen Einfassung 18 mit der axial nachfolgenden, zweiten Ringscheibe verschweißt ist.
Die beiden axialgesehen äußersten Drahtgewebe-Ringscheiben sind dabei mit ihrer oberen bzw. unteren Seite direkt mit dem Gehäuseoberteil 12 bzw. Gehäuseunterteil 13 verschweißt.
Zwischen Gehäuseunterteil 13 und der untersten Ringscheibe kann zusätzlich eine Stützscheibe 21 vorgesehen sein, die ebenfalls mitverschweißt wird. Der innere Umfang der Drahtgewebe-Ringscheibenl7 wird jeweils von einer U-förmigen Einfassung 22 umfaßt, die jeweils mit einem im Inneren der Reaktionskammer 2 vorgesehenen, topfförmigen Einsatz 23 verschweißt ist. Der als Interferenzdämpfer dienende Einsatz 23 ist mit öffnungen 24 versehen, durch die ein Teil des Abgases jeweils weiter stromab gelegenen Drahtgewebe-Ringscheiben zugeführt wird. Bei den Ausführungen nach Fig. 5 und Fig.6 kann ebenfalls wie bei der nach Fig. 4 auf das Gehäusemittelteil verzichtet werden, wodurch ein einfacher Gehäuseaufbau des Abgasfilters erreicht wird.
In Fig. 7 ist ein Filtereinsatz 1 enthalten, dessen Drahtgewebe-Scheiben 4 von ringförmigen, L-förmigen metallischen Einfassungen 5 umfaßt sind, wobei der axial verlaufende Schenkel 28 jeweils so abgewinkelt ist, daß die Einfassungen 5 aufeinanderfolgender Drahtgewebe-Scheiben 4 sich gegenseitig zentrieren. Die Verbindung des Filtereinsatzes 1 mit dem Gehäuse 3 erfolgt über L-förmig durchbrochene Halteteile 30 durch Schweißung 29. Um ein axiales Durchströmen der Drahtgewebe-Scheiben zu ermöglichen, sind in den ringförmigen Einfassungen Öffnungen 31 vorgesehen.
Im Ausführungsbeispiel. gem. Fig.8 liegt der Filtereinsatz in einem Gehäuse 32. Er besteht aus Drahtgewebe-Scheiben 4, die unter Zwischenschaltung von Drahtringen 33 oder Drahtspiralen bzw. Streckmetalleinlagen 34 axial vorgespannt sind, um Material-Setzerscheinungen aufzufangen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Drahtgewebe-Ringscheiben 17 ist in Fig. 9 enthalten. Jeweils zwei aufeinanderfolgende Drahtoewebe-Ringscheiben 17 werden auf ihrem äußeren Umfang von nach innen offenen, U-förmigen metallischen Einfassungen 5 umfaßt. Auf dem inneren Umfang der Drahtgewebe-Ringscheiben 17 werden ebenfalls jeweils zwei aufeinanderfolgende Ringscheiben von U-förmigen metallischen Einfassungen 22 umfaßt, die gegenüber den äußeren Einfassungen 5 jedoch axial um eine Drahtgewebe-Ringscheibe 17 versetzt angeordnet sind. Da die inneren und äußeren Einfassungen zusätzlich axial gelegene Abstandsnocken aufweisen, ist hierdurch eine (durch Pfeile angedeutete) diagonale Durchströmung der Ringscheiben gewährleistet.
Nach einer speziellen Ausfü.hiung gem. Ficj.10wird ein aus mehreren Lagen bestehendes, strumpfartig geflochtenes Drahtgewebe flach gepreßt als soyenanlates Maschenband 25 als Filterelement verwendet. Dieses Maschenband 25 wird auf einer Seite mit einem hochtemperaturfesten Folienblechband 26, z.B.
einem Katalysatorträgerblechband, be]egt: und mit diesem verschweißt, so daß ein gegenseitiges Verschieben weitgehend verhindert wird. Anschließend wird dieser Verbundkörper spiralförmig aufyewickelt und in das vorgesehene Gehäuse 3, das im Inneren der Rotationskammer 2 einen ais interferenzdämpfer wir-kenden Einsatz 27 besitzt, eingesetzt. Das am Gehäuse 3 und am Einsatz 27 anliegende Maschenband 25, bzw.
das anliegende Folienbiechband 26, wird mit diesen verschweißt, um einen stabilen, lagesicheren FiLtereinsatz 1 zu erhalten, der axial durchströmt wird.
Um diesen Fi.lterei.nsatz unter Temperatureinwirkunq zusätzlich vorzuspannen bzw. um evtl.cvtl. auftretende Material-Setzerscheinungen aufzufangen, kann als Folienblechband 26 ein Bi-Metall verwendet werden.
Zur Erhöhung der Wirkung der Filtereinsätze 1 können diese, bzw bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 zusätzlich das Folienblechband 26, mit einem Katalysatormaterial überzogen sein.
Leerseite

Claims

Ansprüche KI. Abgasfilter für Verbrennungsmotoren, insbesondere zur Abscheidung von Ruß, bei dem das Abgas bei einer möglichst hohen Temperatur einer Reaktionskammer (2) zugeführt wird, in der es durch einen temperaturbeständigen und gegebenenfalls auch katalytisch wirkenden Filtereinsatz (1)mit möglichst großer spezifischer Oberfläche hindurchgeführt wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Filtereinsatz (1) aus einem geflochtenen Drahtgewebe (4) zusammen mit dessen metallischen Einfassung (5) ein definiertes, einen festen Verbund aufweisendes Filterpaket bildet.
2. Abgasfilter nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i chn e t , daß der Filtereinsatz <1) aus mehreren verdichteten, axial übereinander angeordneten, mit jeweils untereinander fest verbundenen metallischen Einfassungen (5) versehenen Drahtgewebe-Scheiben (4) besteht.
3. Abgasfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß i aneinander anliegenden metallischen Einfassungen (5) der Drahtgewcbe-Scheiben (4) miteinander verschweißt sind.
4. Abyasfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k c n n z e i c h n e t , daß die metallischen Einfassungen (5) der Drahtgewebe-Scheiben (4) U-Profil aufweisen.
5. Abgasfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k o n n z (> i c h n e t , daß die metallischen Einfassungen (5) der D-ahtgewebe-Scheiben (4) einfaches oder doppeltes L-Profi:l aufweisen.
6. Abgasfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die metallischen Einfassungen (5) der Drahtgewebe-Scheiben (4) einstückig aus einem Zylinder- oder Kegelblechmantel gefalzt sind.
7. Abgasfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die metallischen Einfassungen (5) der Drahtgewebe-Scheiben (4) eine Selbstzentrierung bewirkendes, abgewinkeltes L-Profil (28) aufweisen.
8. Abgasfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Drahtgewebe-Scheiben (4) unter Zwischenschaltung von Drahteinlagen (33) und/oder Streckmetalleinlagen (34) ein vorgespanntes, über Einfassungen (5) mit dem Gehäuse (3) fest verbundenes Filterpaket bilden.
9. Abgasfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß bei einem Filtereinsatz (1) aus rincjförmigen Draht<jewebe-Scheiben (17) eine äußere, nach außcn offene U-förmige metallischc Einfassung (18) jeweils mit zwei aufeinanderfolgenden Drahtgewebe-Ringscheiben (17) direkt verschweißt ist und eine innere, U-förmige, jeweils eine Drahtgewebe-Ringscheibe (17) umgreifende metallische Einfassung (5) mit einem -einen Interferenzdämpfer bildenden, topf förmigen Einsatz (23) verschweißt ist.
10. Abgasfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 9 e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen den Drahtgewebe-Scheiben (4,17) gasdurchlässige Stützscheiben (7,10) vorgesehen sind.
11. Abgasfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen den metallischen Einfassungen (5) der Drahtgewebe-Scheiben (4) und dem Gehäuse (3) ein Isolierungsmittel (15) liegt.
12. Abgasfilter nach Anspruch11, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß als Isolierungsmittel (15) ein Asbestschaum verwendet wird.
13. Abgasfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß bei einem Filtereinsatz (1) aus ringförmigen Drahtgewebe-Scheiben (17) eine äußere, nach innen offene, zwei aufeinanderfolgende Drahtgewebe-Ringscheiben (17) umfassende U-förmige metallische Einfassung (5) um eine Drahtgewebe-Ringscheibe (17) axial. versetzt gegenüber einer inneren, zwei aufeinanderfolgende Drahtgewebe-Ringscheiben (17) umfassenden U-förmigen metallischen Einfassung (22) angeordnet ist.
14. Abgasfiltcr nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e ichn e t , daß ein aus mehreren Lagen bestehendes, geflochtenes Drahtgewebe als Maschenband (25) mit einem Folienblechband (26) einseitig beaufschlagt und mit diesem fest verbunden spiralförmig zu einem axial durchströmten Filtereinsatz (1) gewickelt ist.
15. Abgasfilter nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die feste Verbindung zwischen Drahtgewebe (25) und Folienblechband (26) durch Schweißen erfolgt.
16. Abgasfilter nach Anspruch 14 oder 15, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß das am Gehäuse (3) anliegende Drahtgewebe (25) oder Folienblechband (26) mit dem Gehäuse (3) verschweißt ist.
17. Abgasfilter nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß für das Folienblechband (26) ein Bi-Metall verwendet wird.