DE3723154A1 - Vorrichtung fuer die abscheidung von russ aus dem abgasstrom eines verbrennungsmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Vorrichtung für die Abscheidung von Ruß aus dem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors, - mit einer zylindrischen Filterkam­ mer, einem Rohgaseintritt, einem in der Filterkammer koaxial ange­ ordneten Reingasabzugsrohr mit einer Vielzahl von Mantelöffnungen und einer Tiefenfilterpatrone, wobei die Tiefenfilterpatrone im Bereich der Mantelöffnungen auf das Reingasabzugsrohr aufgesetzt ist. Die Tiefen­ filterpatrone besitzt einen Faserfilter. Sie ist von dem zu reinigenden Abgas mehr oder weniger radial zum Reingasabzugsrohr hin durch­ strömt. Die Rußpartikel bleiben in der Faserstruktur hängen.

Solche Tiefenfilterpatronen leisten gute Reinigungsarbeit, verstopfen jedoch bei der Reinigungsarbeit im Laufe der Zeit und müssen von Zeit zu Zeit durch Reinigung regeneriert werden. In der Praxis wurde dazu mit chemischen Spülmitteln gearbeitet. Die chemischen Spülmittel stel­ len eine störende Umweltbelastung dar. Man hat daher die Tatsache ausgenutzt, daß die Abgase eines Verbrennungsmotors in ausreichendem Maße Sauerstoff mitführen, und versucht, die Regenerierung durch Ver­ brennung des abgeschiedenen Russes durchzuführen und dazu die Filter­ patrone mit Hilfe von eingebauten elektrischen Heizdrähten aufzuheizen. Auf diese Weise gelingt die Regenerierung nur sehr unvollständig, sie verlangt im übrigen einen erheblichen Energieaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vor­ richtung so weiter auszubilden, daß auf einfache Weise und mit ge­ ringem Energieaufwand die Regenerierung umweltfreundlich durchge­ führt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Tiefenfilter­ patrone von zumindest einer Rußverbrennungselektrode umgeben ist, die gasdurchlässig ausgebildet oder angeordnet ist, und daß die Ruß­ verbrennungselektrode an eine Brennspannungsquelle angeschlossen so­ wie das Reingasabzugsrohr als Gegenelektrode geschaltet ist.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglichkeiten für die Ausbildung und Auslegung der Rußverbrennungselektrode. So kann die Rußverbrennungselektrode aus einem Elektrodendraht bestehen, der einfach oder mehrfach schraubenwendelförmig um die Tiefenfilter­ patrone gewickelt ist. Im allgemeinen wird man dabei mit einem korrosionsfesten Draht, beispielsweise aus 18/8-Chrom/Nickel-Stahl, arbeiten. Die Rußverbrennungselektrode kann aber auch als Gitter ausgeführt sein. Nach einem anderen Vorschlag der Erfindung ist die Rußverbrennungselektrode als Lochblech ausgeführt. Auch insoweit setzt man korrosionsfeste Werkstoffe ein.

Die Erfindung nutzt die Tatsache, daß bei der Tiefenfilterpatrone zwi­ schen dem abgesetzten Ruß und einer Brennelektrode ein Lichtbogen oder Funken gezündet werden kann, wenn das Reingasabzugsrohr als Gegenelektrode geschaltet, beispielsweise geerdet ist, wobei die abge­ schiedenen Rußpartikel eine Brücke bis zum Reingasabzugsrohr bilden können. Überraschenderweise zündet der Lichtbogenofen oder zünden die Funken den Ruß, der mit dem Sauerstoff im Abgasstrom oder mit zugeführter Luft verbrennt, wobei der Lichtbogen oder Funken nach der Zündung die Verbrennung stützt und immer wieder zündet. Man kommt so zu einer sehr vollständigen Regenerierung. Die Anordnung und Schaltung können so getroffen werden, daß die Rußverbrennungs­ elektrode automatisch zündet, wenn eine bestimmte Rußmenge in der Tiefenfilterpatrone sich angesammelt hat. Die automatische Zündung geht von den durch die Rußabscheidung sich ändernden Potentialver­ hältnissen aus. Man kann die Regenerierung aber auch nach einem zeitlichen Programm durchführen. Vorzugsweise erfolgt die Regenerierung schon dann, wenn sich nur eine verhältnismäßg geringe Rußmenge in der Tiefenfilterpatrone abgesetzt hat. Die Brennspannung wird so ein­ gerichtet, daß die Zündung und die Stützung der Verbrennung wie an­ gegeben funktionssicher erfolgen. Beispielsweise kann mit einer Brenn­ spannungsquelle gearbeitet werden, die eine Spannung von 50 bis 1000 V, vorzugsweise von 80 bis 160 V, aufweist. Der für die Ruß­ verbrennung erforderliche Sauerstoff wird dem zu reinigenden Abgas entnommen. Die Regenerierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann also beim üblichen Betrieb der Vorrichtung für die Rußabscheidung aus dem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors durchgeführt werden. Man kann die Regenerierung aber auch in einer besonderen Regenerie­ rungsphase durchführen und Verbrennungsluft einführen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh­ rungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zei­ gen in schematischer Darstellung

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei entfernter Frontseite der Filterkammer,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1, und

Fig. 3 in gegenüber den Fig. 1 und 2 stark vergrößertem Maßstab den Ausschnitt A aus dem Gegenstand der Fig. 2.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung ist für die Abscheidung von Ruß aus dem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors, bestimmt. In ihrem grundsätzlichen Aufbau besteht die Vorrichtung aus einer zylindrischen Filterkammer 1, einem Rohgas­ eintritt 2, einem in der Filterkammer 1 koaxial angeordneten Reingas­ abzugsrohr 3 mit einer Mehrzahl von Mantelöffnungen 4 und einer Tiefenfilterpatrone 5. Die Tiefenfilterpatrone 5 ist im Bereich der Man­ telöffnungen 4 auf das Reingasabzugsrohr 3 aufgesetzt.

Die Tiefenfilterpatrone 5 ist von zumindest einer Rußverbrennungselek­ trode 6 umgeben. Diese ist gasdurchlässig ausgebildet oder angeordnet. Die Rußverbrennungselektrode 6 ist an eine Brennspannungsquelle 7 angeschlossen. Das Reingasabzugsrohr 3 ist als Gegenelektrode ge­ schaltet. lm Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung besteht die Rußverbrennungselektrode aus einem Elektro­ dendraht 6, der einfach oder mehrfach schraubenwendelförmig um die Tiefenfilterpatrone 5 gewickelt ist. Es bestände aber auch die Möglich­ keit, die Rußverbrennungselektrode 6 als Gitter oder als Lochblech auszuführen. - Die Fig. 1 deutet an, daß die Brennspannungsquelle 7 eine Spannung von 50 bis 1000 V aufweisen kann.

ln der Fig. 3 erkennt man abgeschiedenen Ruß 8. Im übrigen wurde dargestellt, daß zwischen der Rußverbrennungselektrode 6 und dem abgeschiedenen Ruß 8 ein Lichtbogen brennt oder Funken 9 gezündet sind, wodurch eine Rußverbrennung eingeleitet wurde, die mit Unter­ stützung des Lichtbogens bzw. Funkens 9 fortgeführt wird, bis eine ausreichende Regenerierung erreicht ist.

Claims (6)

1. Vorrichtung für die Abscheidung von Ruß aus dem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors, - mit
einer zylindrischen Filterkammer,
einem Rohgaseintritt,
einem in der Filterkammer koaxial angeordneten Reingasabzugs­ rohr mit einer Vielzahl von Mantelöffnungen und
einer Tiefenfilterpatrone,
wobei die Tiefenfilterpatrone im Bereich der Mantelöffnungen auf das Reingasabzugsrohr aufgesetzt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tiefenfilterpatrone (5) von zumindest einer Rußverbrennungselektrode (6) umgeben ist, die gasdurchlässig ausge­ bildet oder angeordnet ist, und daß die Rußverbrennungselektrode (6) an eine Brennspannungsquelle (7) angeschlossen sowie das Reingasab­ zugsrohr (3) als Gegenelektrode geschaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rußverbrennungselektrode (6) aus einem Elektrodendraht besteht, der einfach oder mehrfach schraubenwendelförmig um die Tiefenfilterpatrone (5) gewickelt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rußverbrennungselektrode (6) aus einer oder mehreren Elektroden­ drähten besteht, welche in axialer Richtung um die Tiefenfilterpatrone (5) gelegt sind und elektrisch leitend miteinander verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rußverbrennungselektrode (6) als Gitter ausgeführt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rußverbrennungselektrode (6) als Lochblech ausgeführt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Brennspannungsquelle (7) eine Spannung von 50 bis 1000 V, vorzugsweise von 80 bis 160 V, aufweist.