DE3228325C2 - - Google Patents
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S55/00—Gas separation
- Y10S55/30—Exhaust treatment
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Reinigung des
Abgases von vorzugsweise mit Dieselkraftstoff betriebenen
Fahrzeugmotoren mittels in einem mit einem Eintrittstrich
ter und einem Austrittstrichter versehenen Gehäuse einge
setzten Filterelementen.
Derartige Einrichtungen sind in vielfältigen Ausbildungen
bekannt geworden. Sie haben alle den Nachteil, daß sie die
erforderliche Rußabscheidung nur unvollständig bewältigen,
so daß die katalytisch wirksame Masse schnell unbrauchbar
wird; außerdem sind sie gewöhnlich verwickelt aufgebaut und
beanspruchen viel Raum.
Aus der DE-A1-29 44 841 ist ein katalytisch beschichteter
Wickelkörper aus abwechselnd glattem und gewelltem Stahl
siebgewebe bekannt, der in einem Ringraum zwischen einem
das Abgas zuführenden, stirnseitig verschlossenen, mittig
angeordneten Rohr und einem Gehäuse, evtl. unter Bildung
eines weiteren einseitig verschlossenen, abgasdurchströmten
Ringraumes zwischen dem Gehäuse und dem Wickelkörper ange
ordnet ist. Dieser eine Einheit bildende Wickelkörper wird
von dem zu reinigenden Abgas durchströmt, wobei eine kata
lytische Reinigung erfolgen soll. Bei genügend engmaschiger
Siebgewebewicklung und/oder Beschichtung mit porösen Trä
gern soll diese Einrichtung auch für die Reinigung von ruß
haltigem Dieselmotorabgas geeignet sein. Bei dieser Ein
richtung ist, falls sie als Rußfilter betrieben werden
soll, jedoch ein Zusetzen des "Filters" zu erwarten und da
mit ein zu hoher Anstieg des Abgasgegendruckes und damit
eine Beeinflussung des Motors bis zur Betriebsunmöglich
keit, d. h. der Motor verliert an Wirkungsgrad bis zum
Stillstand. Derartige Filter müssen daher in sehr kurzen
Intervallen ausgebaut und ersetzt werden; damit sind sie
aber für übliche Fahrleistungen nicht geeignet und das Pro
blem der weiteren Entsorgung der Rußpartikel ist nicht ge
löst.
Aus der DE-A1-23 22 990 ist eine kombinierte Abgasfilter
einrichtung für den Kreislauf der Abgasrückführung von
Brennkraftmaschinen zum Zurückhalten der festen Bestand
teile und zur Dosierung der Abgasrückführungsmenge bekannt.
Mit dieser Einrichtung sollen nur 10% der Gesamtabgasmenge
behandelt werden. Für die Rußabscheidung ist ein Zyklon
vorgesehen und für die Sammlung der abgeschiedenen Rußpar
tikel ein Sammelraum. Damit kann diese sehr kompliziert
aufgebaute Einrichtung nicht für eine Reinigung der Abgase
von Dieselmotoren verwendet werden. Auch bei dieser Ein
richtung muß der Sammelraum entleert werden, was zu einem
Ausfall des Motors und damit des Fahrzeuges führt und eine
weitere Entsorgung des Rußes verlangt. Eine vergleichbare
Anordnung zur Reinigung nur geringer Abgasmengen -10% der
Gesamtmenge - beschreibt auch die DE-A1-28 53 720.
Erfindungsaufgabe ist deshalb, eine derartige Einrichtung
aufzuzeigen, mit welcher bei geringem baulichen Aufwand und
Raumbedarf die gesamte Abgasmenge eines Dieselmotors durch
Filterung gereinigt und der angesammelte Partikelanteil
nachverbrannt wird.
Diese Aufgabe wird mit einer Einrichtung nach dem Anspruch
1 gelöst.
Die Querböden werden dabei durch einen ggf. von einem
mittigen Rohr umhüllten Spannanker, zum Ausgleich von
Wärmedehnungen vorzugsweise unter Zwischenschaltung
einer Feder, zusammengespannt. Der Eintrittstrichter
und/oder der Austrittstrichter ist mittels eines be
kannten Verbindungselements, z. B. einer Schelle,
unter Zwischenschaltung einer Dichtung mit dem Gehäu
se lösbar verbunden.
Dieser Aufbau ergibt beste Raumausnutzung für Filter-
und Nachbrennzwecke. Der Abgasstrom wird gleichmäßig
auf mehrere Filterelemente verteilt und auf der gesam
ten Fläche diesen zugeführt und von diesen wieder abge
führt. Die Filterelemente sind zur Reinigung bzw. zum
Austausch leicht herausnehmbar. Bei grundsätzlich glei
chem Aufbau können auch mehrere Filterelemente zur
Verstärkung ihrer Wirkung hintereinandergeschaltet
werden; dies kann in einer Strömungsrichtung, oder auch
in zueinander entgegengesetzten Richtungen geschehen.
Das innerste Filterelement bildet zusammen mit dem mit
tigen Spannrohr einen zylindrischen Eintrittsraum bei
radial nach außen gerichteter Strömung und bei radial
nach innen gerichteter Strömung einen zylindrischen
Austrittsraum von ringförmigem Querschnitt. Dement
sprechend bildet das äußerste Filterelement zusammen
mit dem Gehäuse einen zylindrischen Außenraum bzw.
Innenraum von ringförmigem Querschnitt.
Bei der vorstehend angeführten Hintereinanderschal
tung in einer Strömungsrichtung sind zwei Filterele
mente unter Bildung eines zylindrischen Zwischenraums
von kreisring- bzw. ovalringförmigem Querschnitt mit
radialem Abstand ineinander angeordnet.
Bei der vorstehend angeführten Hintereinanderschal
tung in zwei entgegengesetzten Richtungen sind in
einem Gehäuse zwei Gruppen von Filterelementen durch
einen mit Durchtrittsöffnungen versehenen Zwischen-
Querboden getrennt angebracht; die Durchtrittsöffnungen
bringen dabei den Austrittsraum eines Eintritts-
Filterelements mit dem Eintrittsraum des nachgeschal
teten Filterelements in Verbindung.
Die Füllung der Filterkörper, also das Drahtgestrick
oder das Keramikfasergewirr kann für Nachverbrennung
katalytisch wirksam beschichtet sein. Die Füllung wird
dabei zwischen dem angeführten Abschlußmantel und dem
Stützmantel gehalten; sie kann aber auch als formbe
ständiger Filterkörper ausgebildet sein. Ferner können
die Filterkörper, z. B. aus flachen Streifen, schrau
benförmig gewickelt sein. Schließlich können die Ein
trittsräume und bei den Doppelfilterelementen auch
die Zwischenräume zumindest teilweise mit für Nach
verbrennung katalytisch wirksamem Material oder der
art beschichtetem Material, wie Drahtgestrick, ge
füllt sein oder es können die Abschlußmäntel eine z. B.
schraubenförmig gewickelte Schicht aus oder mit
für Nachverbrennung katalytisch wirksamem Material
tragen; diese Schichten sollen schon bei etwa 200°C,
die Füllung der Filterkörper selbst aber erst über
etwa 400°C wirksam werden. Dadurch werden letztere
erheblich geschont.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung mit mehre
ren Ausführungsbeispielen erläutert; dabei zeigt
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Filter- und
Nachbrenneinrichtung mit mehreren
parallel geschalteten, radial nach
außen durchströmbaren Filterelementen,
Fig. 2 eine solche Einrichtung, jedoch
mit radial nach innen durchström
baren Doppel-Filterelementen,
Fig. 3 eine weitere derartige Einrichtung,
jedoch mit im ersten Teil radial nach
außen und im zweiten, nachgeschalte
ten Teil mit radial nach innen durch
strömbaren Einfach-Filterelementen,
jeweils im Längsschnitt.
Nach Fig. 1 sind zwischen einem mit Eintrittsöffnungen
2′ versehenen Eintritts-Querboden 2, der an einem
Eintrittstrichter 1 angebracht ist, und einem mit Aus
trittsöffnungen 31 versehenen Austritts-Querboden 3,
der an einem Austrittstrichter 10 angebracht ist, in
nerhalb eines rohrförmigen Gehäuses 12 von kreis- oder
ovalförmigem Querschnitt mehrere zylindrische Filter
elemente 4 angeordnet; sie haben entsprechend der Quer
schnittsform des Gehäuses kreisring- oder ovalring
förmigen Querschnitt und sind mit radialem Abstand
axial bzw. äquidistant ineinander angeordnet. Zwischen
zwei Filterelementen liegt jeweils eine Wand 9 von ähn
licher Querschnittsform. Dadurch werden Eintrittsräume
5 und Austrittsräume 9′ von kreisring- oder ovalring
förmigem Querschnitt gebildet. Das innerste Filterele
ment 4 bildet zusammen mit einem zwischen den Querböden
angeordneten Spannrohr 14 einen innersten Eintrittsraum
5′ während das äußerste Filterelement zusammen mit
dem Gehäuse einen äußersten Austrittsraum 9′ bildet.
Die Eintritts- und Austrittsöffnungen 2′ und 3′ lie
gen so, daß sie mit den Eintritts- bzw. Austritts
räumen 5 bzw. 9′ fluchten.
Die Filterelemente 4 bestehen aus einem perforierten
Abschlußmantel 6, einem gasdurchlässigen Filterkörper
7 aus Drahtgestrick oder Keramikfasergewirr und einem
perforierten Stützmantel 8. Der Filterkörper kann
für Nachverbrennung katalytisch wirksam beschichtet
sein. Die Eintrittsräume 5 können ganz oder teilwei
se mit für Nachverbrennung katalytisch wirksamem Ma
terial, z. B. mit beschichtetem Drahtgestrick, gefüllt
sein. Auch können die Abschlußmäntel 6 eine z. B.
schraubenförmig gewickelte Schicht aus solchem Mate
rial tragen.
Die Querböden sind durch einen vom Spannrohr 14 um
hüllten Spannanker 16 unter Zwischenschaltung einer
Wärmedehnungen berücksichtigenden Feder 15 zusammen
gespannt. Der Eintrittstrichter besteht beim Ausfüh
rungsbeispiel mit dem Gehäuse aus einem Stück, während
der Austrittstrichter mittels einer Schelle 11 unter
Zwischenschaltung einer Dichtung 13 mit dem Gehäuse
lösbar zusammengespannt ist.
Die Abgase strömen vom Eintrittstrichter 1 her durch
die Öffnungen 2′ des Querbodens 2 in die einzelnen
Eintrittsräume 5, wo sie sich auf die ganze Länge der
Filterelemente 4 verteilen. Sie durchdringen diese,
und zwar im Ausführungsbeispiel radial nach außen,
treten auf der ganzen Länge der Filterelemente in die
einzelnen Austrittsräume 9′ aus und strömen von dort
durch die Öffnungen 3′ des Querbodens 3 über den
Austrittstrichter 10 aus.
Nach Fig. 2 sind in Abwandlung zwei zylindrische Fil
terelemente 4 und 4′ mit radialem Abstand koaxial
bzw. äquidistant ineinander angeordnet, so daß sie
einen zylindrischen Zwischenraum 5′ von kreisring-
oder ovalringförmigem Querschnitt einschließen und
ein Doppel-Filterelement bilden. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel geht die Strömung radial nach
innen.
Nach Fig. 3 sind in weiterer Abwandlung in einem
Gehäuse 12a Eintritts-Filterelemente 4a mit ra
dial nach außen gerichteter Strömung Austritts-
Filterelemente 4b mit radial nach innen gerich
teter Strömung nachgeschaltet; zwischen ihnen be
findet sich ein Zwischen-Querboden 17, dessen Durch
trittsöffnungen 17′ jeweils den Austrittsraum 9a′
eines Filterelementes 4a mit einem Eintrittsraum 5b
eines nachgeschalteten Filterelementes 4b in Ver
bindung bringen.
Claims (7)
- Einrichtung zur Reinigung des Abgases von vorzugsweise mit Dieselkraftstoff betriebenen Fahrzeugmotoren,
- - mit einem Gehäuse (12), an dem an der einen Seite ein Eintrittstrichter (1) und an der anderen Seite ein Austrittstrichter (2) zur axialen Zuführung des Abgases angeordnet ist,
- - mit einem Einsatz aus Filterelementen (4, 4′, 4a, 4b),
- - die aus gasdurchlässigem verdichtetem Draht- oder Keramikgestrick bestehen mit an einer Seite einem perforierten Stützmantel (8) und an der anderen Seite einen perforierten Abschlußmantel (6),
- - die radial durchströmbar angeordnet sind und kreisring- oder ovalringförmigen Querschnitt aufweisen und koaxial bzw. äquidistant ineinander mit Abstand unter Bildung von Eintritts-, Zwischen- und Austrittsräumen (5, 5′, 9′) angeordnet sind,
- - mit in mindestens einem der Räume (5, 5′, 9′) eine den Raum teilende, axial verlaufende geschlossene Wand (9), die an ihren Enden gegensinnig abgewinkelt ist, so daß der Strömungsweg zwischen den Eintrittsöffnungen (2′) und den jeweils gegenüberliegenden Austrittsöffnungen (3′) versperrt ist,
- - wobei die Filterelemente (4, 4′, 4a, 4b), jeweils samt dem Stützmantel (8) und dem Abschlußmantel (6) sowie der Wand (9) zwischen einem mit Eintrittsöffnungen (2′) versehenen Eintrittsquerboden (2) und einem mit Austrittsöffnungen (3′) versehenen Austrittsquerboden (3) angeordnet sind.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Filterelemente (4+4′) unter Bildung eines zylindrischen Zwischenraumes (5′) von kreisring- oder ovalringförmigem Querschnitt mit radialem Abstand ineinander angeordnet sind und ein Doppel-Filterelement bilden (Fig. 2).
- 3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (12a) Eintritts-Filterelemente (4a) bzw. Eintritts-Doppel-Filterelemente (4a+4′) und, durch einen mit Durchtrittsöffnungen (17′) versehenen Zwischen-Querboden (17) getrennt, Austritts-Filterelemente (4b) bzw. Austritts-Doppel- Filterelemente (4b+4b′) mit radial entgegengesetzter Strömung hintereinandergeschaltet angeordnet sind, wobei die Durchtrittsöffnungen jeweils den Austrittsraum (9′a) eines Eintritts-Filterelementes (4a) mit dem Eintrittsraum (5b) des nachgeschalteten Filterelementes (4b) in Verbindung bringen (Fig. 3).
- 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querböden (2, 3, 17) durch einen ggf. vom Spannrohr (14) umhüllten Spannanker (16), vorzugsweise unter Zwischenschaltung einer Feder (15), zusammengespannt sind.
- 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittstrichter (1) und/oder der Austrittstrichter (10) mittels eines bekannten Verbindungselementes (11), z. B. einer Schelle, unter Zwischenschaltung einer Dichtung (13) mit dem Gehäuse (12 bzw. 12′) lösbar verbunden ist.
- 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtgestrick oder das Keramikfasergewirr der Filterkörper (7) für Nachverbrennung katalytisch wirksam beschichtet ist.
- 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkörper (7) formbeständig ausgebildet sind.
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Family
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Family Applications (1)
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