DE3609151C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Partikelfilter gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Ein Filter dieser Art ist aus der DE-OS 34 07 172 bekannt, bei dem eine Vielzahl von kreisrunden Filterplatten in einem rohrförmigen Gehäuse mit Abstand und parallel zueinander angeordnet sind. Das Problem derartiger Filter ist jedoch, daß die zuerst beaufschlagten Filterplatten schneller mit Partikeln und Ruß beladen werden, so daß eine Regenerierung bereits erforderlich wird, bevor die hinteren Filterplatten genutzt werden. Die Speicherkapazität wird hierbei nicht optimal genutzt.

Um hier Abhilfe zu schaffen, wurde bereits vorgeschlagen (DE-OS 31 49 960), die Filterplatten mit unterschiedlicher Porosität auszubilden. Durch das Voransetzen eines Filters mit grober Porosität kann das Speichervolumen des nachgeschalteten Filters besser genutzt werden. Dieses bedarf jedoch der Verwendung von verschiedenen Filterarten, was fertigungstechnisch einen Mehraufwand bedeutet. Außerdem ist die Ablagerungswirkfläche eines großporigen Speichers wesentlich kleiner als die eines feinporigen, gleichgroßen Filters.

Des weiteren ist aus der DE-PS 4 21 150 ein Filter für Gase bekannt, in dessen Gehäuse ein zu Würfeln oder kugeligen Ballen geformtes Adhäsionsmaterial so angeordnet ist, daß zwischen jeweils zwei be­ nachbarten Würfeln bzw. Ballen ein Spalt zur Umgehung derselben von einem Gasteilstrom verbleibt. Damit diese Spalte überall gleich­ mäßig gegeben sind, ist eine äußerst aufwendige Herstellung erfor­ derlich, denn die Ballen bzw. Würfel müssen nicht nur selbst in gleichbleibender Größe hergestellt sondern auch sehr exakt an einer Gittermatrix befestigt werden. Solche Herstellungsprobleme sind aber bereits durch Lösungen nach dem neueren Stand der Technik gemäß der weiter vorn bereits diskutierten DE-OS 34 07 172 durch Vorsehen in sich homogener, den ganzen Querschnitt des Gehäuses überdeckender Filterplatten beseitigt, aber, wie erwähnt, unter Inkaufnahme wirkungsseitiger Nachteile. Außerdem tritt durch die Anordnung der Ballen bzw. Würfel in ihrer Anordnung Lage an Lage infolge der nur sehr schmalen Spalte zwischen zwei derselben das Problem auf, daß sich die Spalte am Übergang von der ersten zur zweiten Lage im Fall eines Abgas-Partikelfilters relativ schnell mit den ausgeschiedenen Abgaspartikeln zusetzen würden. Das Abgas müßte dann den Weg durch die Ballen bzw. Würfel nehmen, mit der Folge, daß schon nach relativ kurzer Zeit die Würfel bzw. Ballen der ersten beiden Lagen in hohem Maße mit Abgaspartikeln gefüllt wären. Hierdurch ergäbe sich ein Abgasgegendruck, der nicht in Kauf genommen werden kann. Andernfalls müßte der Filter schon nach relativ kurzer Benutzungszeit ausgebaut und gereinigt oder durch einen neuen ersetzt werden.

Ferner ist aus der DE-PS 1 59 881 ein Ölabscheider bekannt, in dessen Gehäuse quer zur Durchströmrichtung in mehreren Ebenen und voneinander beabstandet eine Anzahl parallel zueinander und gegeneinander versetzt angeordneter Filterpatronen vorgesehen sind. Diese Filterpatronen bestehen aus saugfähigem Stoff und sind auswechselbar im Gehäuse gehalten. Für eine Abgaspartikel­ reinigung wäre ein derartiger Filter zum einen vom Filtermaterial her und zum anderen deswegen nicht geeignet, weil zwischen und unterhalb der Filterpatronen ein viel zu großer Freiraum verbleibt, durch den ein Großteil der Abgase praktisch ungereinigt durch­ strömen könnte.

Schließlich ist noch ein weiterer, aus der DE-AS 12 27 605 be­ kannter Ölabscheider zu erwähnen, in dessen zylindrischem Gehäuse in Strömungsrichtung hintereinander und jeweils voneinander beab­ standet mehrere Ölabscheideplatten angeordnet sind. Jede dieser Ölabscheideplatten ist aus einem Schichtmaterial gewickelt, dessen eine Schicht aus saugfähigem Stoff und dessen zweite Schicht durch einen den Abstandshalter bildenden Wellstreifen gebildet ist. Die lichte Weite des Wellstreifen-Abstandshalters soll vorzugsweise der Dicke der Ölabscheideplatte entsprechen. Im Betrieb ergibt sich bei einer aus solchem Schichtmaterial gewickelten Ölabscheide­ platte in Strömungsrichtung gesehen, ein freier Durchströmungs­ querschnitt, der flächenmäßig dem des saugfähigen Materiales ent­ spricht. Auch in diesem Fall wäre diese bekannte Technik nicht auf einen Abgaspartikelfilter übertragbar. Letzteres wegen des Materiales und zum anderen wegen des viel zu großen freien Durch­ strömungsquerschnittes in einer Ölabscheideplatte. Würde man eine Abgaspartikelfilterplatte nach dieser Lehre gestalten, dann würde ein Großteil des Abgases den Weg über den großen freien Querschnitt der Abstandshalter nehmen und dabei größtenteils ungereinigt den Ausgang erreichen. Dies könnte im Fall eines Abgaspartikelfilters nicht hingenommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Filter der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß unter fertigungstechnisch einfachen Maßnahmen eine Optimierung der Speicherkapazität möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Durch die gezielt eingebrachten Durchbrüche werden die Filterplatten jeweils nur von einem Teilstrom beaufschlagt. Dieser Teilstrom ist größer als der durch die Durchbrüche durchströmende Teilstrom. Der Reinigungsgrad des Abgases verschiebt sich somit gegenüber der Ausführung gemäß dem Stand der Technik stromabwärts. Dadurch wird eine bessere Beladungsverteilung erreicht, die durch die Dimensionierung des Verhältnisses der Durchbrüche zur Filterplatten- Beaufschlagungsfläche und der Dicke der Filterplatten entsprechend bestimmt wird.

Ein derartiger Filter bedarf keiner Filterelemente unterschiedlicher Porosität, womit die Fertigung außerdem vereinfacht wird, indem lediglich Serien von identischen Filterelementen hergestellt zu werden brauchen.

Die Durchbrüche von benachbarten Filterplatten werden vorzugsweise diametral gegenüberliegend vorgesehen. Auf diese Weise wird verhindert, daß ein Teilstrom etwa ungereinigt durch den Filter gelangen kann. Das durch einen Durchbruch gelangende Gas wird sich mit dem zum Teil gereinigten Gas vermischen, von wo aus abermals ein Teil durch den nächsten Durchbruch strömt.

Die Durchbrüche können Bohrungen jeder Konfiguration in den Filterplatten sein. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung, werden die Durchbrüche als Spalt zwischen einer Filterplattenkante und dem Gehäuse gebildet. Bei einem Filtergehäuse mit rechteckigem Querschnitt würde der Spalt dadurch gebildet werden, daß die Filterplatten jeweils in einer Richtung kürzer sind als die lichte Breite des Gehäuses. Bei Filtergehäusen mit rundem Querschnitt wird an den Filterplatten ein Kreissegment ausgespart.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel im Längsschnitt,

Fig. 2 das Beispiel im Querschnitt.

Fig. 1 zeigt einen Partikelfilter 10, bestehend aus einem Gehäuse 11, in dem eine Vielzahl von Filterplatten 12 parallel zueinander und in Strömungsrichtung der Abgase 13 hintereinander befestigt sind. Der Querschnitt des rohrförmigen Filtergehäuses 11 kann quadratisch, rechteckig, rund sein oder jede andere Form haben.

Als Filterplatten 12 sind sowohl poröse Keramikfilter, als auch Drahtgestrickfilter oder Faserfilter verwendbar. Deren Kontur richtet sich nach der Querschnittsform des Filtergehäuses 11.

Bei einem runden Filtergehäuse 11 sind, wie Fig. 2 zeigt, runde Filterplatten 12 vorgesehen, bei denen zur Bildung eines Durchbruches 14 bzw. 15 entsprechende Kreisausschnitte ausgespart sind. Die Filterplatten 12 werden so angeordnet, daß die Aussparungen abwechselnd an einer Seite (in Fig. 1 links) und an der anderen Seite (rechts) im Filtergehäuse 11 zu liegen kommen.

Ferner ist zwischen den Filterplatten 12 jeweils ein Spalt 16 vorgesehen, der die jeweils diametral gegenüberliegenden Duchbrüche 14, 15 von angrenzenden Filterplatten 12 miteinander verbindet.

Das Abgas 13 wird über einen Stutzen 17 in das Filtergehäuse 11 eingeleitet. Zum Großteil strömt das Abgas 13 durch die erste Filterplatte 12. Der Rest des Abgases, Teilstrom 18, der von der Beladung der Filterplatte 12 abhängt, strömt durch den Durchbruch 14 in den ersten Spalt 16, wo es sich zum Teil mit dem vorgereinigten Abgas 19 aus der ersten Filterplatte 12 vermischt und durch die zweite Filterplatte 12 durchströmt. Von dieser Mischung 20 strömt abermals ein Teilstrom 21 durch den rechten Durchbruch 15. Dieser Strom vermischt sich wiederum mit dem zweifach vorgereinigten Abgas 22 usw. bis die Abgase schließlich gereinigt aus dem Filtergehäuse 11 heraustreten. Der labyrinthartige Kanal, gebildet durch die Durchbrüche 14, 15 und die Spalte 16, führt dazu, daß stärker ungereinigtes Gas zu den hinteren Filterplatten 12 gelangen kann, womit eine bessere Verteilung der Partikeln und des Rußes aus den Abgasen 13 auf den gesamten Filter 10 möglich ist.

Jeder Spalt 16 bzw. jeder Abstand zwischen den Filterplatten und die Durchbrüche 14 und 15 dürfen nicht zu groß gewählt werden, damit der Großteil des Abgases jeweils durch die Filterplatten strömt und daß im Falle einer kompletten Beladung des Filters der Abgasgegendruck merklich ansteigen kann und eine Regeneration erforderlich macht. Durch den Umgehungskanal, gebildet aus den Durchbrüchen 14, 15 und den Spalten 16, ist es dabei möglich, alle Filterplatten 12 vollständig zu beladen.

Der Partikelfilter 10 kann auch so ausgebildet werden, daß die in Strömungsrichtung zuletzt angeordnete Filterplatte keine Aussparung hat, hierbei wird die letzte Filterplatte nicht voll beladen werden können, dafür ist in der Dimensionierung des Umgehungskanals, gebildet aus den Durchbrüchen 14, 15 und den Spalten 16, ein größerer Spielraum belassen.

Anstelle von Aussparungen können in den Filterplatten Bohrungen oder dergleichen vorgesehen werden.

Claims (3)

1. Partikelfilter für Abgase, bestehend aus einem Gehäuse, in dem in Abgasströmungsrichtung hintereinander mehrere Filterplatten mit Abstand zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an bzw. in peripheren Be­ reichen der Filterplatten (12) Durchbrüche (14, 15) und diese von Filterplatte zu Filterplatte gegeneinander ver­ setzt sind.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (14, 15) durch Aussparungen an den Filter­ platten (12) gebildet sind.

3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (14, 15) von benachbarten Filterplatten (12) sich diametral gegenüberstehen.