DE3500375A1

DE3500375A1 - Vorrichtung zum entfernen von festkoerperpartikeln, insbesondere russteilchen, aus dem abgas von brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3500375A1
Application number: DE19853500375
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl.-Ing. Dr. 7141 Möglingen Polach
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1985-01-08
Filing date: 1985-01-08
Publication date: 1986-07-10
Also published as: JPS61164662A; GB2169819B; GB2169819A; GB8600219D0; US4689951A

Description

R. Ä -W W \

11.12.1984 Bo

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Vorrichtung zum Entfernen von Festkörperpartikeln, insbesondere Rußteilchen, aus dem Abgas von Brennkraftmaschinen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Entfernen von Festkörperpartikeln, insbesondere Rußteilchen, aus dem Abgas von Brennkraftmaschinen, nach der Gattung des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-OS 31 41 156), auch Rußweiche genannt, sind die Entladungsspitzen am Außenumfang von sog. Sprühscheiben angeordnet, von denen eine Vielzahl auf einem in der Gehäuseachse verlaufenden Träger parallel zueinander angeordnet sind. An den Entladungsspitzen tritt eine sog. Koronaentladung auf, die zu einer Ionisierung der Abgasmoleküle führt. Die dadurch frei werdenden Elektronen lagern sich an den Festkörperpartikeln oder

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Rußteilchen an und laden diese dabei negativ auf, wodurch sich diese an der positiven Innenwand des Gehäuses des Elektrofilters absetzen. Damit gegenpolig geladene Teilchen sich nicht auf den Sprühscheiben niederschlagen und dort die Koronaentladung abschwächen, sind die Sprühscheiben extrem 'dünn, hier nur 0,05 mm, ausgeführt und nur im Mittelpunkt eingespannt. Dadurch können die Spitzen, angeregt durch Fahrzeugerschütterungen, schwingen und Partikelablagerungen abschütteln. Da sich jedoch gezeigt hat, daß dabei die Sprühscheiben in>Verbindung mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten im Filter und auch bei größeren Fahrzeugstößen flattern und sich gegenseitig beschädigen, ist man dazu übergegangen, die Sprühscheiben im Bereich des Trägers zusätzlich zu stützen.

Das Ergebnis ist eine relativ schwere Mittelelektrode. Eine schwere Mittelelektrode erfordert aber auch zur Befestigung im Gehäuse recht stabile Hochspannungsisolatoren, so daß diese schwer und groß ausgeführt werden müssen. Große Isolatoren erfordern ihrerseits mehr Energie zum Abbrennen der sich dort ablagernden Festkörperpartikel als kleinere Isolatoren.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die erfindungsgemäße Konstruktion der Mittelelektrode deren Gewicht bei ausreichender Festigkeit erheblich reduziert und zugleich ein Beschädigen der Entladungsspitzen durch starke Vibrationen zuverlässig verhindert ist. Bei gleichlanger Mittelelektrode mit gleicher Leistung beträgt die erzielte Gewichtsersparnis etwa 80%. Zur Befestigung dieser leichten Mittelelektrode im Gehäuse können kleine Isolatoren mit den

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.5.

bekannten Vorteilen verwendet werden.

Durch die in den weiteren Ansprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Vorrichtung zum

Entfernen von Festkörperpartikeln aus dem Abgas einer Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Draufsicht einer Zylindermantelabwicklung einer Mittelelektrode der Vorrichtung

in Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Ausschnitts des Zylindermantels in Fig. 2 mit ausgebogener Entladungsspitze.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das von einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine an das Abgassammeisystem abgegebene Abgas wird über eine Verbindungsleitung 10 einer Vorrichtung zum "Entfernen von¹Festkörperpartikeln, insbesondere von Rußteilchen, kurz auch als Rußweiche bezeichnet, zugeführt. Diese Rußweiche besteht aus einem Elektrofilter und einem dem Elektrofilter im Abgasstrom nachgeordneten

Fliehkraftabscheider 12 z.B. ein Zyklon. Das Elektrofilter 1.1 weist ein rohrförmiges Gehäuse 13 auf, das jeweils stirnseitig mit einem Spiralgehäuseabschnitt 14 bzw. 15 abgeschlossen ist. Im eingangsseitigen Spiralgehäuseabschnitt 14 mündet tangential die Verbindungsleitung 10, während von dem äusgangsseitigen Spiralgehäuseabschnitt 15 tangential eine Verbindung 16 abgeht, die wiederum tangential in einem Einströmzylinder 17 des Fliehkraftabscheiders 12 einmündet. Der mit seiner Achse parallel zur Achse des Gehäuses 13 des Elektrofilters 11 angeordnete Fliehkraftabscheider 12 weist in üblicher Ausgestaltung neben dem Einströmzylinder 17 eine sich daran koaxial anschließende, sich kegelförmig verjüngende Abscheidekammer 18 auf, deren Boden zu einer Sammelkammer 19 geöffnet ist. Aus der Sammelkammer 19 können die ausgeschiedenen Festkörperpartikel oder der Ruß abgeführt werden, während das verschmutzungsarme Abgas über ein in den Einströmzylinder 17 koaxial eintauchendes Tauchrohr 20 nach außen geleitet wird.

Im rohrförmigen Gehäuse 13 erstreckt sich koaxial eine Mittelelektrode 21, die eine Vielzahl von der Innenwand des Gehäuses 13 mit radialem Abstand gegenüberliegende Entladungsspitzen 22 trägt. Die Mittelelektrode 21 ist als dünnwandiger Hohlzylinder 23 ausgebildet, der stirnseitig bis nahe der Zylinderachse verjüngt ist. Am Ende der Verjüngung sind Isolatoren 24,25 befestigt, mittels derer der Hohlzylinder 23 in den beiden Spiralgehäuseabschnitten 14,15 befestigt ist. Durch den Isolator 24 führt eine Anschlußelelktrode 26, über welche der Hohlzylinder mit dem negativen Pol einer Hochspannungsquelle 27 verbunden ist. Der positive Pol der Hochspannungsquelle 27 ist an das Gehäuse 13 gelegt.

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Wie in Verbindung mit der in Fig. 2 dargestellten Abwicklung des Hohlzylinders 23 und aus der perspektivischen Darstellung einer Entladungsspitze 22 in Fig. 3 ersichtlich ist, sind die Entladungsspitzen 22 aus dem Zylindermantel 28 freigeschnitten und nach außen ausgebogen, so daß sie etwa rechtwinklig zur Oberfläche 29 des Zylindermantels 28 abstehen. Jede Entladungsspitze 22 wird von einem Zylindermantelsegment 30 gebildet, das jeweils in einem spitzen Winkel zur Oberfläche 29 des Zylindermantels 28 voneinander wegstrebende Seitenkanten 31,32 aufweist, deren freie Enden über eine konkave Bogenlinie 33 verbunden sind. Alle Bogenlinien 33 der Zylindermantelsegmente 30 erstrecken sich parallel zu der Achse des Hohlzylinders 23. Die Wandstärke des Hohlzylinders 23 und damit die Dicke der Zylindermantelsegmente 30 beträgt etwa 0,05 mm.

In vorteilhafter Weise wird der Hohlzylinder 23 aus Bandmaterial hergestellt. Die Konturen der Entladungsspitzen 22, also die Zylindermantelsegmente 30 mit den Seitenkanten 31 und 32 und der Bogenlinie 33, werden durch Ätzen oder Stanzen in das Bandmaterial eingearbeitet. Die eingearbeiteten Konturen und ihre Zuordnung zueinander sind aus Fig. 2 ersichtlich, in welcher von der Vielzahl der Entladungsspitzen 22 nur einige dargestelllt sind.

Eine Biegevorrichtung biegt die Zylindermantelsegmente aus dem Blech-Bandmaterial heraus, so daß sie senkrecht zur Bandebene stehen (Fig. 3). Anschließend wird das Blech-Bandmaterial zum Hohlzylinder gerollt und die aneinanderstoßenden Kanten miteinander verschweißt. Die beiden Enden des Hohlzylinders 23 werden eingezogen und erhalten die Aufnahmen für die Isolatorbefestigung.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Elektrofilter mit der negativen Mittelelektrode 21 und dem positiven rohrförmigem Gehäuse 13 ist die gleiche, wie sie in der ED-OS 31 41 156 zu der dort vorgestellten Rußweiche beschrieben ist. Insoweit kann auf diese Ausführungen Bezug genommen werden. Auch bei dem hier vorgestellten Elektrofilter 11 bildet sich an den Spitzen der Zylindermantelsegmente 30 eine leuchtende Glimmhaut, die sog. Korona, die zur Koronaentladung führt. Die aus den einzelnen Entladungsspitzen 22, besonders an den Spitzen der Zylindenrantelsegrtente 30, austretenden Elektronen werden wegen des besonders starken elektrischen Feldes hoch beschleunigt und führen zu einer Stoßionisation der Gasmoleküle. Ein Teil der durch die Stoßionisation gebildeten Elektronen lagert sich an den Pestkörperpartikeln oder Rußteilchen an, die dabei negativ aufgeladen und so veranlaßt werden, sich auf der positiven Innenwand des Gehäuses 13 abzusetzen. Der radiale Abstand zwischen den Entladungsspitzen und der Innenwand des Gehäuses 13 ist gleich groß wie der Abstand des Umfangs der Sprühscheiben von dem rohrförmigen Gehäuse in der bekannten Rußweiche gewählt .

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So können die aus dem Zylindermantel 28 des Hohlzylinders 23 geschnittenen Konturen der Entladungsspitzen 22 beliebig gewählt werden, z.B. auch so wie sie in der DE-OS 31 41 156, Fig. 2 dargestellt sind.

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Claims

R. a v 11.12.1984 Bö ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1 Ansprüche

1. Vorrichtung zum Entfernen von Festkörperpartikeln, * insbesondere Rußteilchen, aus dem Abgas von Brenn- f kraftmaschinen, mit einem Elektrofilter , da's ein ** an dem positiven Pol einer Hochspannungsquelle angeschlossenes rohrförmiges Gehäuse und eine an dem negativen Pol der Hochspannungsquelle angeschlossene, im Gehäuse sich axial erstreckende Mittelelektrode aufweist, die eine Vielzahl von der Gehäuseinnenwand mit radialem Abstand gegenüberliegende Entladungsspitzen trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelelektrode (21) als zum Gehäuse (13) koaxialer dünnwandiger Hohlzylinder (23) ausgebildet ist und daß die Entladungsspitzen (22) aus dem Zylindermantel (28) freigeschnitten und nach außen abstehend ausgebogen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Zylindermantels (28) etwa 0,05 mm beträgt.

¹⁰

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsspitzen (22) von Zylindermantelsegmenten (30) gebildet sind, die jeweils zwei in einem spitzen Winkel zur Oberfläche (29) des Zylindermantels (28) voneinander wegstrebende Seitenkanten (31,32) aufweisen, deren freie Enden über eine konkave Bogenlinie (33) verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e *"* 10 kennzeichnet, daß alle Bogenlinien sich

in Richtung der Zylinderachse des Hohlzylinders (23) erstrecken.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, d a durch gekennzeichnet, daß der

Hohlzylinder (23) sich an beiden Stirnseiten bis

-L nahe der Zylinderachse verjüngt und über stirnsei

tig angreifende Isolatoren (24,25) im Gehäuse (13) befestigt ist.