DE4014153A1 - Microwave cleaning of ceramic filter element - esp. of diesel exhaust gas filter to remove soot particles - Google Patents

Microwave cleaning of ceramic filter element - esp. of diesel exhaust gas filter to remove soot particles

Info

Publication number
DE4014153A1
DE4014153A1 DE4014153A DE4014153A DE4014153A1 DE 4014153 A1 DE4014153 A1 DE 4014153A1 DE 4014153 A DE4014153 A DE 4014153A DE 4014153 A DE4014153 A DE 4014153A DE 4014153 A1 DE4014153 A1 DE 4014153A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
filter body
exhaust gas
microwaves
housing
body housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE4014153A
Other languages
German (de)
Inventor
Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stromerzeugung & Co Anlag GmbH
Original Assignee
Stromerzeugung & Co Anlag GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stromerzeugung & Co Anlag GmbH filed Critical Stromerzeugung & Co Anlag GmbH
Priority to DE4014153A priority Critical patent/DE4014153A1/en
Publication of DE4014153A1 publication Critical patent/DE4014153A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0084—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours provided with safety means
    • B01D46/0089—Anti-return means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/66—Regeneration of the filtering material or filter elements inside the filter
    • B01D46/80—Chemical processes for the removal of the retained particles, e.g. by burning
    • B01D46/84—Chemical processes for the removal of the retained particles, e.g. by burning by heating only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/027—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means
    • F01N3/028—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means using microwaves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2273/00—Operation of filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2273/22—Making use of microwaves, e.g. for measurements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/06—Ceramic, e.g. monoliths
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

(A) Cleaning of ceramic gas filter elements to remove soot particles is carried out by irradiating the filter elements with microwaves. (B) A waste gas cleaning device has a housing contg. one or more ceramic filter elements (16) and one or more microwave radiation sources (20). (C) Use of the cleaning device (B) for regenerating soot-laden filter elements is also claimed. USE/ADVANTAGE - The microwaves are used esp. for cleaning diesel engine exhaust gas soot filters. The soot particles are rapidly heated to their combustion temp. without the ceramic being heated and cleaning can be carried out during running of the engine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen eines keramischen Abgasfilterkörpers von Rußpartikeln und eine Abgasreinigungsvorrichtung, insbesondere für einen Dieselmotor, zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for cleaning a ceramic exhaust filter body of soot particles and a Exhaust gas purification device, in particular for one Diesel engine to perform this procedure.

In bekannten Abgasreinigungsvorrichtungen für Diesel­ motoren werden häufig keramische Abgasfilterkörper eingesetzt, wobei das Keramikmaterial mit einer katalytisch wirksamen Beschichtung versehen sein kann und/oder mit einer speziellen Beschichtung, durch die die Verbrennungstemperatur von Rußpartikeln, welche von der beschichteten Oberfläche eingefangen werden, herabgesetzt wird.In known exhaust gas purification devices for diesel engines often become ceramic exhaust filter bodies used, the ceramic material with a can be provided with a catalytically active coating and / or with a special coating, through which the Combustion temperature of soot particles, which of the coated surface are captured, reduced becomes.

In vielen Fällen sind die keramischen Abgasfilterkörper sogenannte Pellets, die in einem durchlässigen Gehäuse im Inneren eines geschlossenen Gehäuses angeordnet sind, welches einen Gaseinlaß zur Verbindung mit dem Abgas­ stutzen des Dieselmotors und einen Gasauslaß für das gereinigte Abgas aufweist. Bei der Verwendung derartiger katalytischer Abgasreinigungsvorrichtungen entsteht im Betrieb ein Abrieb an den Pellets, und es ergeben sich Probleme bei der Reinigung bzw. Regenerierung. Bei einer Abgasreinigungsvorrichtung mit Filterkörpern in Form von sogenannten Pellets müssen letztere nämlich aus ihrem Gehäuse entnommen und in einem Ofen erhitzt werden, um Rußpartikel bzw. Ölrückstände abzubrennen und die Pellets zu regenerieren, welche dann wieder in das Gehäuse eingefüllt werden können. Bei anderen bekannten Abgas­ reinigungsvorrichtungen werden Filterkörper mit einer Wabenstruktur bzw. keramische Filterkörper in Form eines Wabenelements verwendet. Das Wabenelement bzw. die Wabenstruktur besteht dabei aus einem porösen Keramikfilter und umfaßt mehrere Zellen, die sich in Längsrichtung des Wabenelements erstrecken.In many cases, the ceramic exhaust filter body So-called pellets in a permeable housing in the Are arranged inside a closed housing, which has a gas inlet for connection to the exhaust gas trim the diesel engine and a gas outlet for that has cleaned exhaust gas. When using such Catalytic emission control devices are created in Operation causes abrasion on the pellets and it results Problems with cleaning or regeneration. At a  Exhaust gas purification device with filter bodies in the form of the so-called pellets must namely from their Housing removed and heated in an oven to Burn off soot particles or oil residues and the pellets to regenerate, which then back into the housing can be filled. With other known exhaust gases cleaning devices are filter bodies with a Honeycomb structure or ceramic filter body in the form of a Honeycomb element used. The honeycomb element or the The honeycomb structure consists of a porous one Ceramic filter and includes several cells that are in Extend the longitudinal direction of the honeycomb element.

Dabei ist jeweils eines der einander gegenüberliegenden Enden jeder Zelle mittels eines Stopfens verschlossen. Folglich liegen im Betrieb einige geschlossene Enden weiter stromaufwärts und andere weiter stromabwärts. Das Abgas strömt nun zunächst in die Zellen, die am strom­ abwärts gelegenen Ende verschlossen sind, durchdringt dann die porösen Trennwände und fließt aus benachbarten Zellen ab, welche am stromabwärts gelegenen Ende offen sind. Auf diese Weise können die porösen Zwischenwände als feine Filter im Abgasstrom verwendet werden, deren Öffnungen jedoch allmählich mit Rußpartikeln aus dem Abgasstrom verstopft werden.Each is one of the opposite The ends of each cell are closed with a stopper. As a result, there are some closed ends in operation further upstream and others further downstream. The Exhaust gas now flows into the cells that flow downward end are closed, then penetrates the porous partitions and flows from neighboring cells which are open at the downstream end. On this way the porous partitions can be fine Filters are used in the exhaust stream, their openings however, gradually with soot particles from the exhaust gas stream get clogged.

Der verstopfte Filterkörper wird üblicherweise durch Abbrennen mit einem Brenner oder in einem elektrischen Ofen regeneriert. Wenn diese Regenerierung nicht recht­ zeitig oder vollständig erfolgt, können sich Betriebs­ störungen für die gesamte Anlage ergeben. Außerdem besteht beim Einsatz keramischer Filterkörper mit Wabenstruktur die Gefahr, daß diese Filterkörper, wenn der ange­ schlossene Motor mit hoher Leistung arbeitet, so stark erhitzt werden, daß zuvor angesammelte Rußpartikel, insbesondere wegen darin enthaltener Öl- bzw. Kraft­ stoffreste, spontan zu verbrennen beginnen, wobei der Verbrennungsvorgang je nach dem, wie "fett" der Ruß ist und wie groß die im Filter bereits abgelagerte Rußmenge ist, in unkontrollierter Weise derart hohe Temperaturen zur Folge haben kann, daß der keramische Filterkörper schmilzt oder daß zumindest die normalerweise vorhandene Beschichtung zerstört oder schwer beschädigt wird. Zusammenfassend läßt sich hinsichtlich des Standes der Technik folgendes feststellen:The clogged filter body is usually through Burn off with a burner or in an electric one Furnace regenerated. If this regeneration is not right timely or complete, operational interference for the entire system. There is also when using ceramic filter bodies with honeycomb structure the risk that this filter body when the ange closed engine works with high power, so strong  are heated so that previously accumulated soot particles, especially because of the oil or power contained therein remnants of material begin to burn spontaneously, the Combustion process depending on how "fat" the soot is and how big the amount of soot already deposited in the filter is, in such an uncontrolled manner, such high temperatures can result in the ceramic filter body melts or that at least the normally available one Coating is destroyed or seriously damaged. In summary, the state of the Technology determine the following:

  • 1. Bei Filterkörpern in Form von Pellets gestaltet sich die Aufarbeitung insofern als schwierig, als die Pellets umgefüllt werden müssen und bei einer relativ hohen Temperatur von beispielsweise 700°C regeneriert werden müssen, wobei häufig Sintereffekte auftreten, die zu einer bleibenden Verschlechterung des häufig mit einer katalytischen Beschichtung versehenen Filtermaterials führen.1. With filter bodies in the form of pellets processing as difficult as the Pellets need to be decanted and at a relative rate regenerated at a high temperature of, for example, 700 ° C sintering effects often occur, leading to a permanent deterioration of the provided with a catalytic coating Lead filter material.
  • 2. Bei Wabenelementen in Form keramischer Filterkörper wird im Bereich des einlaßseitigen Endes häufig eine große Menge von Rußpartikeln abgeschieden, und das Abbrennen der Rückstände in den porösen Zwischenwände bereitet Probleme, so daß die Regenerierung dieses Filter- bzw. Katalysatortyps ebenfalls problematisch ist. Außerdem kann es zu einem "spontanen" Verbrennen der Rußablagerungen mit unkontrolliert hohen Temperaturen und schweren Schäden für den Filterkörper kommen.2. For honeycomb elements in the form of ceramic filter bodies is often in the area of the inlet end deposited a large amount of soot particles, and that Burning off the residues in the porous partition walls causes problems, so the regeneration of this Filter or catalyst type also problematic is. It can also cause "spontaneous" burning of the soot deposits with uncontrolled high Temperatures and severe damage to the Filter body come.

Ausgehend vom Stand der Technik und der vorstehend aufgezeigten Problematik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Reinigen von keramischen Abgasfilterkörpern anzugeben, mit dem es möglich ist, währen des Betriebes der das Abgas erzeugenden Maschine eine Reinigung der Filterkörper von Rußpartikeln durchzuführen.Based on the prior art and the above problems shown, the invention is the task based, an improved method for cleaning specify ceramic exhaust filter bodies with which it is possible during the operation of the exhaust gas generating machine cleaning the filter body from To carry out soot particles.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Filterkörper mit Mikrowellen bestrahlt wird.This object is achieved according to the invention in that the filter body is irradiated with microwaves.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß die Temperatur keramischer Materialien durch Mikrowellen­ strahlung nicht oder kaum erhöht wird, während die Moleküle von Rußpartikeln, insbesondere aufgrund der darin enthaltenen Kohlenwasserstoffrückstände, bei Bestrahlung mit Mikrowellen zu intensiven Schwingungen angeregt werden, was bedeutet, daß die Rußpartikel sehr schnell auf eine Temperatur erhitzt werden, bei der sie verbrennen.The invention is based on the knowledge that the Temperature of ceramic materials through microwaves radiation is not increased or is hardly increased while the Molecules of soot particles, especially due to the therein contained hydrocarbon residues, when irradiated stimulated to intense vibrations with microwaves be, which means that the soot particles on very quickly be heated to a temperature at which they burn.

Aufgrund der beschriebenen Auswirkung von Mikrowellen­ strahlung auf Keramikmaterial einerseits und Rußpartikel andererseits ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Reinigungsverfahren praktisch keine zusätzliche Belastung für das Keramikmaterial, und zwar unabhängig davon, ob es in Form von Wabenelementen oder Pellets vorliegt. Dennoch erfolgt eine zuverlässige Verbrennung der Rußpartikel auch in den tiefsten Poren und damit eine gründliche Reinigung des Filterkörpers von Rußablagerungen.Because of the described effects of microwaves radiation on ceramic material on the one hand and soot particles on the other hand, in the case of the invention Cleaning procedures practically no additional burden for the ceramic material, regardless of whether it is is in the form of honeycomb elements or pellets. Yet there is also reliable combustion of the soot particles in the deepest pores and therefore a thorough cleaning of the filter body from soot deposits.

Es ist ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß dieses direkt während des laufenden Betriebes einer den Filterkörper enthaltenden Abgas-Reinigungsvorrichtung im Abgasstrom einer Brennkraftmaschine durchgeführt werden kann, wenn die Mikrowellen-Strahlenquelle am oder im Filterkörpergehäuse angeordnet wird. Andererseits kann das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren auch zur schonenden Reinigung von Filterkörpern von Rußpartikeln eingesetzt werden, wenn diese in konventioneller Weise zum Regenerieren ausgebaut werden.It is a particular advantage of the invention Procedure that this directly during the current Operation of a containing the filter body  Exhaust gas purification device in the exhaust gas stream one Internal combustion engine can be carried out when the Microwave radiation source on or in the filter body housing is arranged. On the other hand, the invention Cleaning procedures also for the gentle cleaning of Filter bodies of soot particles are used when these are expanded in a conventional manner for regeneration will.

Wenn die Reinigung der Abgasfilterkörper nach dem erfindungsgemäßen Verfahren während des laufenden Betriebes durchgeführt werden soll, dann besteht zunächst die Möglichkeit, den Filterkörper kontinuierlich mit Mikrowellen zu bestrahlen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Filterkörper periodisch in geeigneten Abständen zu bestrahlen, um jeweils nach einer gewissen Zeit die inzwischen abgeschiedenen Rußpartikel abzubrennen.When cleaning the exhaust filter body after inventive method during the ongoing Operation is to be carried out, then there is initially the possibility of using the filter body continuously To irradiate microwaves. But there is also Possibility of periodically changing the filter body in suitable To irradiate distances, each after a certain Time to burn off the soot particles that have now separated.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Bestrahlung des Filterkörpers mit Mikrowellen in Abhängigkeit von mindestens einem für den Rußanfall am Filterkörper relevanten Betriebsparameter durchzuführen, wobei die Bestrahlung des Filterkörpers insbesondere in Abhängigkeit vom Abgasdruck und/oder der Abgas- bzw. der Filterkörper­ temperatur erfolgen kann.There is also the possibility of irradiating the Filter body with microwaves depending on at least one for the soot accumulation on the filter body perform relevant operating parameters, the Irradiation of the filter body in particular depending the exhaust gas pressure and / or the exhaust gas or filter body temperature can take place.

Besonders vorteilhaft ist es beispielsweise, bei einem Kaltstart einer Diesel-Brennkraftmaschine sofort mit der Mikrowellenbestrahlung des bzw. der Filterkörper zu beginnen, um einerseits die beim Start entstehenden besonders fetten Rußpartikel sofort zu entfernen und um andererseits unmittelbar nach Beginn des Betriebes durch das Verbrennen der Rußpartikel in dem mindestens einen Filterkörper eine für eine katalytische Abgasreinigung geeignete, erhöhte Temperatur des keramischen Filterkörpers zu erreichen. It is particularly advantageous, for example, for one Cold start of a diesel engine immediately with the Microwave radiation of the filter body or bodies begin to one hand the emerging at the start remove and remove particularly greasy soot particles immediately on the other hand immediately after the start of operation burning the soot particles in the at least one Filter body one for catalytic exhaust gas cleaning suitable, elevated temperature of the ceramic To reach the filter body.  

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich eine Abgasreinigungsvorrichtung mit mindestens einem in einem Filterkörpergehäuse angeordneten keramischen Abgasfilterkörper als günstig erwiesen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß angrenzend an den mindestens einen Abgasfilterkörper eine Mikrowellenstrahlenquelle vorgesehen ist. Diese Strahlenquelle kann dabei durch ein für Mikrowellenstrahlung durchlässiges "Fenster" des Filterkörpergehäuses und eine auf der Außenseite des Gehäuses angeordnete Mikrowellenröhre gebildet sein. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besteht aber auch die Möglichkeit, eine Mikrowellenröhre direkt in dem Filterkörpergehäuse anzubringen. Dabei ist es wichtig, daß das Filterkörpergehäuse aus einem antimagnetischen Material hergestellt ist. Ferner sollte das Filter­ körpergehäuse im Bereich seines Abgaseinlasses und/oder seines Abgasauslasses gegen das Austreten von Mikrowellen­ strahlung abgedichtet sein, was vorzugsweise durch eine Labyrinthdichtung erfolgt, welche eine Abschirmung für die Strahlung bildet, ohne die Abgasströmung nachteilig zu beeinflussen.To carry out the method according to the invention an exhaust gas purification device with at least one in a ceramic body arranged filter Exhaust filter body proved to be cheap, the result is characterized in that adjacent to the at least one Exhaust filter body a microwave radiation source is provided. This radiation source can be a "window" of the Filter body housing and one on the outside of the Housing arranged microwave tube may be formed. In However, there is an advantageous embodiment of the invention also the possibility to put a microwave tube directly in the Attach the filter body housing. It is important that the filter body housing made of an anti-magnetic Material is made. Furthermore, the filter body housing in the area of its exhaust gas inlet and / or its exhaust outlet to prevent microwaves from escaping radiation sealed, which is preferably by a Labyrinth seal is made, which is a shield for the Radiation forms without adversely affecting the exhaust gas flow influence.

Günstig ist es ferner, wenn der Mikrowellenröhre Kühleinrichtungen zugeordnet sind, um eine Überhitzung der Röhre durch die heißen Abgase zu vermeiden.It is also advantageous if the microwave tube Cooling devices are assigned to overheat the Avoid tubes through the hot exhaust gases.

In Ausgestaltung der Erfindung ist es ferner vorteilhaft, wenn in dem Filtergehäuse Blenden zum Schutz der Mikrowellenröhre gegen reflektierte Mikrowellenstrahlung vorgesehen sind, da die reflektierte Strahlung ebenfalls Betriebsstörungen, insbesondere eine Überhitzung, zur Folge haben könnte. In an embodiment of the invention, it is also advantageous if in the filter housing panels to protect the Microwave tube against reflected microwave radiation are provided because the reflected radiation is also Malfunctions, especially overheating, for Could result.  

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen:Further details and advantages of the invention will be explained in more detail below with the aid of a drawing. Show it:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung; und Figure 1 is a schematic cross section through a preferred embodiment of an exhaust gas purification device according to the invention. and

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung. Fig. 2 shows a schematic cross section through a further preferred embodiment of an exhaust gas purification device according to the invention.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Filterkörpergehäuse 10, welches einen Abgaseinlaß 12 und einen Abgasauslaß 14 aufweist. Das Filterkörpergehäuse weist ein Abgaseintrittsgehäuse 10a mit dem Einlaß 12 und ein Abgasaustrittsgehäuse 10b mit dem Auslaß 14 auf. In eine zwischen den beiden Gehäuseteilen 10a, 10b liegende Trennwand 10c sind mehrere Abgas-Filterkörper in Form keramischer Wabenelemente 16 eingesetzt. Die Wabenelemente 16 besitzen in der eingangs beschriebenen Weise durchgehende Kanäle, welche abwechselnd am oberen und am unteren Ende geschlossen sind, so daß das Abgas, welches über den Einlaß 12 in das Abgaseintrittsgehäuse 10a eintritt, in die - in der Zeichnung nach oben - offenen Kanäle eintritt, die Zwischenwände passiert und die Filterkörper über die nach unten offenen Kanäle der Filterkörper bzw. Wabenelemente 16 verläßt.In particular, FIG. 1 shows an exhaust gas purification device having a filter body case 10 having an exhaust gas inlet 12 and an exhaust gas outlet fourteenth The filter body housing has an exhaust gas inlet housing 10 a with the inlet 12 and an exhaust gas outlet housing 10 b with the outlet 14 . A plurality of exhaust gas filter bodies in the form of ceramic honeycomb elements 16 are inserted into a partition 10 c lying between the two housing parts 10 a, 10 b. The honeycomb elements 16 have continuous channels in the manner described above, which are alternately closed at the upper and lower ends, so that the exhaust gas, which enters the exhaust gas inlet housing 10 a via the inlet 12 , into which - in the drawing upwards - open Channels enters, passes the partition walls and leaves the filter body via the downwardly open channels of the filter body or honeycomb elements 16 .

Erfindungsgemäß ist unterhalb der Wabenelemente 16 unterhalb des Bodens des Abgasaustrittsgehäuses eine Mikrowellenröhre 20 montiert, mit deren Hilfe im Bereich der Wabenelemente 16 eine ausreichend intensive Mikro­ wellenstrahlung erzeugbar ist, um Rußpartikel aus dem Abgas, welche sich an den Zwischenwänden der Wabenelemente 16 absetzen, zusätzlich über die Abgastemperatur hinaus zu erwärmen und schließlich zu verbrennen. Beim Ausführungs­ beispiel ist die Mikrowellenröhre in einem topfförmigen Gehäuse 24 unter einer Öffnung des Bodens des Abgasaus­ trittsgehäuses 10b angeordnet, wobei die Öffnung durch eine für Mikrowellen gut durchlässige Membran 26 ver­ schlossen sein kann, die das heiße Abgas von der Röhre 20 fernhält.According to the invention, a microwave tube 20 is mounted below the honeycomb elements 16 below the bottom of the exhaust gas outlet housing, with the aid of which a sufficiently intense micro-wave radiation can be generated in the area of the honeycomb elements 16 in order to additionally deposit soot particles from the exhaust gas, which settle on the intermediate walls of the honeycomb elements 16 to heat up the exhaust gas temperature and finally burn it. During execution, for example, the microwave tube is in a cup-shaped housing 24 at an opening of the bottom of the exhaust gas from enters housing arranged 10 b, wherein the opening by a well-permeable for microwave membrane 26 included ver may be that keeps the hot exhaust gas from the tube 20th

Auf die beschriebene Weise wird ein kontinuierlicher Betrieb der Abgasreinigungsvorrichtung bzw. der damit verbundenen Brennkraftmaschine ermöglicht, was speziell bei größeren Stromerzeugungsanlagen, insbesondere in Form sogenannter Blockheizkraftwerke mit Dieselmotoren, von erheblicher Bedeutung ist. Dabei kann es sich bei den Filterkörpern bzw. Wabenelementen 16 um handelsübliche LKW- oder PKW-Filterkörper handeln, die in großen Stückzahlen gefertigt werden und daher relativ preiswert zur Verfügung stehen. Ferner ist an Einlaß 12 und Auslaß 14 jeweils eine Labyrinthdichtung 22 vorgesehen, die das unerwünschte Austreten von Mikrowellenstrahlung zumindest weitgehend verhindert, ohne die Abgasströmung nachteilig zu beeinflussen.In the manner described, continuous operation of the exhaust gas cleaning device or the associated internal combustion engine is made possible, which is of considerable importance especially in the case of larger power generation systems, in particular in the form of so-called combined heat and power plants with diesel engines. The filter bodies or honeycomb elements 16 can be commercial truck or car filter bodies which are manufactured in large numbers and are therefore available at relatively low cost. Furthermore, a labyrinth seal 22 is provided at the inlet 12 and outlet 14 , which at least largely prevents the undesired escape of microwave radiation without adversely affecting the exhaust gas flow.

Andererseits macht ein Blick auf die Zeichnung deutlich, daß die erfindungsgemäße Abgasreinigungsvorrichtung problemlos in der Weise abgewandelt werden kann, daß zu regenerierende Filterkörper in die dafür vorgesehenen Öffnungen der Trennwand 10c eingesetzt und dort durch Bestrahlung mit Mikrowellen schonend gereinigt und regeneriert werden, wobei es vorteilhaft ist, wenn in dem Filterkörpergehäuse anstelle der Abgasströmung eine Luftströmung erzeugt wird, um die erforderliche Verbrennungsluft zuzuführen und die bei der Filterreinigung entstehende Abluft abzuführen.On the other hand, a look at the drawing makes it clear that the exhaust gas purification device according to the invention can be easily modified in such a way that filter bodies to be regenerated are inserted into the openings provided in the partition 10 c and are gently cleaned and regenerated there by irradiation with microwaves, it being advantageous is when, instead of the exhaust gas flow, an air flow is generated in the filter body housing in order to supply the required combustion air and to remove the exhaust air which arises during the filter cleaning.

Fig. 2 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Abgasreinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung mit einem Filterkörpergehäuse 10, welches einen zylindrischen Mittelteil und konisch verjüngte Enden mit einem Abgaseinlaß 12 bzw. einem Abgasauslaß 14 aufweist. Im Mittelteil des Filterkörpergehäuses 10 ist ein einziger Abgas-Filterkörper in Form eines keramischen Wabenelements 16 angeordnet. Zwischen den Enden des Wabenelements 16 und dem Abgaseinlaß 12 sowie dem Abgasauslaß 14 ist jeweils eine sogenannte Lambda-Viertel-Falle 10d vorgesehen, um das Austreten von Mikrowellenstrahlung am Abgaseinlaß 12 bzw. am Abgasauslaß 14 zu verhindern. Das Gehäuse 10 ist an einer geeigneten Stelle geteilt (nicht gezeigt), um das Wabenelement 16 einsetzen bzw. auswechseln zu können. Fig. 2 shows a modified embodiment of an exhaust gas purification device according to the invention with a filter body housing 10 which has a cylindrical middle part and tapered ends with an exhaust gas inlet 12 and an exhaust gas outlet 14 . In the middle part of the filter body casing 10, a single exhaust filter body in the form of a ceramic honeycomb member 16 is disposed. Between the ends of the honeycomb element 16 and the exhaust gas inlet 12 and the exhaust gas outlet 14 , a so-called quarter-wave trap 10 d is provided in order to prevent microwave radiation from escaping at the exhaust gas inlet 12 or at the exhaust gas outlet 14 . The housing 10 is divided at a suitable point (not shown) in order to be able to insert or replace the honeycomb element 16 .

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind zwei Mikrowellenröhren 20 vorgesehen, die jeweils von einem Kühlkörper 28 umgeben sind und deren Strahlung über jeweils einen Kanal 30 dem einlaßseitigen Bereich bzw. dem auslaßseitigen Bereich des Wabenelements 16 zuführbar ist. Da die Mikrowellenröhren 20 durch die rohrförmigen Kanäle 30 im Abstand von dem Gehäuse 10 gehalten werden und außerdem durch Kühlkörper 28 gekühlt werden, ergibt sich ein guter Schutz gegen eine Überhitzung der Mikrowellen­ röhren 20 durch den heißen Abgasstrom, welcher das Wabenelement 16 passiert. Hinsichtlich der Reinigungs­ wirkung bzw. der Verbrennung der Rußpartikel arbeitet die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Fig. 2 im wesentlichen ebenso wie die Abgasreinigungsvorrichtung gemäß Fig. 1 und kann wie diese ebenfalls zur Regeneration verrußter Abgas-Filterkörper verwendet werden.In the exemplary embodiment according to FIG. 2, two microwave tubes 20 are provided, each of which is surrounded by a heat sink 28 and the radiation of which can be fed to the inlet-side area or the outlet-side area of the honeycomb element 16 via a channel 30 in each case. Since the microwave tubes 20 are kept at a distance from the housing 10 by the tubular channels 30 and are also cooled by heat sinks 28 , there is good protection against overheating of the microwave tubes 20 by the hot exhaust gas stream which passes through the honeycomb element 16 . With regard to the cleaning effect or the combustion of the soot particles, the exhaust gas purification device according to FIG. 2 works essentially the same as the exhaust gas purification device according to FIG. 1 and, like this, can also be used for the regeneration of sooty exhaust gas filter bodies.

Jede der erwähnten Lambda-Viertel-Fallen 10d kann in der Praxis aus einem in dem Gehäuse 10 angeordneten Flansch bestehen, in dem rohrförmige Öffnungen bzw. Rohrabschnitte angeordnet sind, deren kritische Größe etwa ein Viertel der Wellenlänge der Mikrowellenstrahlung beträgt und die das zu reinigende bzw. das gereinigte Abgas im wesentlichen unbehindert passieren lassen, andererseits jedoch für Mikrowellenstrahlung im wesentlichen undurchlässig sind.Each of the mentioned quarter-wave traps 10 d can in practice consist of a flange arranged in the housing 10 , in which tubular openings or tube sections are arranged, the critical size of which is about a quarter of the wavelength of the microwave radiation and which is to be cleaned or let the cleaned exhaust gas pass essentially unhindered, but on the other hand are essentially impermeable to microwave radiation.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird ferner deutlich, daß die erfindungsgemäße Abgasreinigungsvorrichtung auch zum Regenerieren von Filtern mit keramischen Pellets geeignet ist, wenn letztere in für eine Durchstrahlung mit Mikrowellen geeignete Behälter eingefüllt werden.From the above description it is also clear that the exhaust gas purification device according to the invention also for regenerating filters with ceramic pellets is suitable if the latter is used for radiation Containers suitable for microwaves can be filled.

Claims (16)

1. Verfahren zum Reinigen eines keramischen Abgas-Filterkörpers von Rußpartikeln, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkörper mit Mikrowellen bestrahlt wird.1. A method for cleaning a ceramic exhaust filter body from soot particles, characterized in that the filter body is irradiated with microwaves. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung des Filterkörpers mit Mikrowellen kontinuierlich erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that that the irradiation of the filter body with microwaves done continuously. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung des Filterkörpers mit Mikrowellen periodisch erfolgt.3. The method according to claim 1, characterized in that the irradiation of the filter body with microwaves periodically. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung des Filterkörpers mit Mikrowellen in Abhängigkeit von mindestens einem für den Rußanfall am Filterkörper relevanten Betriebsparameter erfolgt.4. The method according to claim 1, characterized in that the irradiation of the filter body with microwaves depending on at least one for soot relevant operating parameters on the filter body. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung des Filterkörpers mit Mikrowellen in Abhängigkeit vom Abgasdruck auf der Einlaßseite des Filterkörpers erfolgt.5. The method according to claim 4, characterized in that the irradiation of the filter body with microwaves depending on the exhaust gas pressure on the inlet side of the filter body. 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bestrahlung des Filterkörpers mit Mikrowellen in Abhängigkeit von der Abgas- und/oder Filterkörpertemperatur erfolgt.6. The method according to claim 4 or 5, characterized records that the irradiation of the filter body with Microwaves depending on the exhaust gas and / or Filter body temperature takes place. 7. Abgasreinigungsvorrichtung mit mindestens einem in einem Filterkörpergehäuse angeordneten keramischen Abgasfilterkörper zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Bestrahlung des mindestens einen Abgasfilterkörpers (16) mit Mikrowellen mindestens eine Mikrowellen-Strahlenquelle (20) vorgesehen ist.7. Exhaust gas purification device with at least one ceramic exhaust gas filter body arranged in a filter body housing for performing the method according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one microwave radiation source ( 20 ) is provided for irradiating the at least one exhaust gas filter body ( 16 ) with microwaves . 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Filterkörpergehäuse (10) als Mikrowellen- Strahlenquelle eine Mikrowellenröhre (20) angeordnet ist.8. The device according to claim 7, characterized in that a microwave tube ( 20 ) is arranged in the filter body housing ( 10 ) as a microwave radiation source. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Filterkörpergehäuse (10) aus einem antimagnetischen Material hergestellt ist.9. Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the filter body housing ( 10 ) is made of an anti-magnetic material. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterkörpergehäuse (10) im Bereich seines Abgaseinlasses (12) und/oder seines Abgasauslasses (14) gegen das Austreten von Mikro­ wellenstrahlung abgedichtet ist.10. Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the filter body housing ( 10 ) in the region of its exhaust gas inlet ( 12 ) and / or its exhaust gas outlet ( 14 ) is sealed against the escape of micro wave radiation. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterkörpergehäuse (10) an seinem Abgas­ einlaß (12) und/oder seinem Abgasauslaß (14) mit einer für Mikrowellenstrahlung zumindest im wesentlichen undurchlässigen Labyrinthdichtung (22) versehen ist.11. The device according to claim 10, characterized in that the filter body housing ( 10 ) at its exhaust gas inlet ( 12 ) and / or its exhaust gas outlet ( 14 ) with an at least substantially impermeable to microwave radiation labyrinth seal ( 22 ) is provided. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellenröhre (20) Kühleinrichtungen zugeordnet sind. 12. Device according to one of claims 8 to 11, characterized in that the microwave tube ( 20 ) cooling devices are assigned. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Filter­ körpergehäuse Blenden zum Schutz der Mikrowellenröhre gegen reflektierte Mikrowellenstrahlung vorgesehen sind.13. The device according to one of claims 8 to 12, characterized in that in the filter body housing covers to protect the microwave tube provided against reflected microwave radiation are. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterkörpergehäuse (10) einen zylindrischen Mittelteil zur Aufnahme eines einzigen, im wesentlichen zylindrischen Filterkörpers (16) aufweist, daß die Enden des Filterkörpergehäuses (10) sich konisch in Richtung auf den Abgaseinlaß (12) und den Abgasauslaß (14) verjüngen, daß angrenzend an den Abgaseinlaß (12) und den Abgasauslaß (14) im Inneren des Filterkörpergehäuses (10) jeweils eine Lambda-Viertel-Falle (10d) vorgesehen ist, die das Austreten von Mikrowellenstrahlung an den Gehäuse­ enden verhindert.14. Device according to one of claims 8 to 13, characterized in that the filter body housing ( 10 ) has a cylindrical central part for receiving a single, substantially cylindrical filter body ( 16 ), that the ends of the filter body housing ( 10 ) are conical in the direction of the exhaust gas inlet ( 12 ) and the exhaust gas outlet ( 14 ) taper that in each case a quarter-wave trap ( 10 d) is provided adjacent to the exhaust gas inlet ( 12 ) and the exhaust gas outlet ( 14 ) inside the filter body housing ( 10 ), which Leakage of microwave radiation at the housing ends is prevented. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Mikrowellenröhre (20) seitlich im Abstand von dem Filterkörpergehäuse (10) angeordnet und über einen Kanal (30) zum Beaufschlagen des Abgas- filterkörpers (16) mit Mikrowellenstrahlung mit dem Filterkörpergehäuse (10) verbunden ist.15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the at least one microwave tube ( 20 ) arranged laterally at a distance from the filter body housing ( 10 ) and via a channel ( 30 ) to act upon the exhaust gas filter body ( 16 ) with microwave radiation with the filter body housing ( 10 ) is connected. 16. Verwendung einer Abgasreinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15 zum Regenerieren von verrußten Filterkörpern.16. Use of an exhaust gas purification device after one of claims 7 to 15 for regenerating sooty filter bodies.
DE4014153A 1990-05-02 1990-05-02 Microwave cleaning of ceramic filter element - esp. of diesel exhaust gas filter to remove soot particles Withdrawn DE4014153A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4014153A DE4014153A1 (en) 1990-05-02 1990-05-02 Microwave cleaning of ceramic filter element - esp. of diesel exhaust gas filter to remove soot particles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4014153A DE4014153A1 (en) 1990-05-02 1990-05-02 Microwave cleaning of ceramic filter element - esp. of diesel exhaust gas filter to remove soot particles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4014153A1 true DE4014153A1 (en) 1991-12-19

Family

ID=6405611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4014153A Withdrawn DE4014153A1 (en) 1990-05-02 1990-05-02 Microwave cleaning of ceramic filter element - esp. of diesel exhaust gas filter to remove soot particles

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4014153A1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997015374A1 (en) * 1995-10-26 1997-05-01 Schwartz, Ansel, M. Particulate filter regeneration using microwave energy
DE29716708U1 (en) * 1997-09-16 1997-11-27 Burkhardt, Armin, 77709 Oberwolfach Soot filter device for exhaust gas purification for internal combustion engines, in particular for use in motor vehicles
WO1999003563A1 (en) * 1997-07-15 1999-01-28 Ertl, Harald Air purifier
EP1541819A1 (en) * 2003-12-12 2005-06-15 Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Microwave regenerated diesel particulate trap
WO2006055192A2 (en) * 2004-11-12 2006-05-26 General Motors Corporation Diesel particulate filter using micro-wave regeneration
DE102005049096A1 (en) * 2005-10-13 2007-04-26 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Exhaust gas cleaning device e.g. for fuel aggregates, has filter area into which exhaust gases can enter by inlet port and which exit by discharge opening
US7303603B2 (en) 2004-11-12 2007-12-04 General Motors Corporation Diesel particulate filter system with meta-surface cavity
DE102011001857A1 (en) * 2011-04-06 2012-10-11 Behzad Sahabi Filter device for filtering fluid carrier material i.e. exhaust air of ship engine, has microwave source for radiating microwave to filter element, and exhaust channels collecting exhaust material produced in housing by microwave radiation

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997015374A1 (en) * 1995-10-26 1997-05-01 Schwartz, Ansel, M. Particulate filter regeneration using microwave energy
WO1999003563A1 (en) * 1997-07-15 1999-01-28 Ertl, Harald Air purifier
DE29716708U1 (en) * 1997-09-16 1997-11-27 Burkhardt, Armin, 77709 Oberwolfach Soot filter device for exhaust gas purification for internal combustion engines, in particular for use in motor vehicles
EP1541819A1 (en) * 2003-12-12 2005-06-15 Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Microwave regenerated diesel particulate trap
WO2005056989A1 (en) * 2003-12-12 2005-06-23 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast- Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Self-burncleaning sootfilter for a combustion engine
WO2006055192A2 (en) * 2004-11-12 2006-05-26 General Motors Corporation Diesel particulate filter using micro-wave regeneration
WO2006055192A3 (en) * 2004-11-12 2007-03-22 Gen Motors Corp Diesel particulate filter using micro-wave regeneration
US7303603B2 (en) 2004-11-12 2007-12-04 General Motors Corporation Diesel particulate filter system with meta-surface cavity
US7303602B2 (en) * 2004-11-12 2007-12-04 General Motors Corporation Diesel particulate filter using micro-wave regeneration
DE102005049096A1 (en) * 2005-10-13 2007-04-26 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Exhaust gas cleaning device e.g. for fuel aggregates, has filter area into which exhaust gases can enter by inlet port and which exit by discharge opening
DE102011001857A1 (en) * 2011-04-06 2012-10-11 Behzad Sahabi Filter device for filtering fluid carrier material i.e. exhaust air of ship engine, has microwave source for radiating microwave to filter element, and exhaust channels collecting exhaust material produced in housing by microwave radiation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4005189C2 (en) Exhaust gas purification device for a diesel engine
DE3874263T2 (en) DEVICE AND METHOD FOR EXHAUST GAS TREATMENT OF DIESEL ENGINES.
DE69314928T2 (en) Exhaust gas cleaning
DE60301308T2 (en) A honeycomb structure, a honeycomb manufacturing method, and a honeycomb exhaust gas purification system
DE2953010C2 (en)
DE3788421T2 (en) Apparatus for treating particles in the exhaust gas from a diesel engine.
DE69507728T2 (en) Exhaust gas treatment method and apparatus
DE3035206A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR REDUCING SOOT IN GASES CONTAINING SOOT
EP0507116B1 (en) Particle filter regenerable by combustion for exhaust gases of internal combustion engine
EP0346803B1 (en) Method and device for removing soot and condensable components from diesel exhaust gases
DE19524399C2 (en) Process for the regeneration of electrically conductive filter materials loaded with combustible substances by combustion and filter candle for carrying out the regeneration process
EP0472008B1 (en) Particle filter regenerable by combustion for exhaust gases of internal combustion engine
DE3528445A1 (en) DEVICE AND METHOD FOR ELIMINATING RUSS OR THE LIKE. FROM THE EXHAUST GASES OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
DE4014153A1 (en) Microwave cleaning of ceramic filter element - esp. of diesel exhaust gas filter to remove soot particles
DE3237005A1 (en) METHOD FOR CLEANING A GAS TURBINE ENGINE STRUCTURE
DE60313151T2 (en) TREATMENT OF EXHAUST GASES FROM A COMBUSTION ENGINE
DE60201143T2 (en) Method and device for cleaning a particle filter of a motor vehicle
DE4022321A1 (en) FILTER
DE10202005B4 (en) filtering device
DE102013000247A1 (en) Exhaust gas system for internal combustion engine e.g. diesel engine of motor car, has screen-like filter element that is formed between motor-side end and exhaust gas recirculation (EGR) valve
DE102006041284B4 (en) Method and device for the thermal regeneration of perfused particle filters
EP0442318B1 (en) Particle filter regenerable by combusting for exhaust gases of internal combustion engines
DE4303586A1 (en) Exhaust emission controller for IC engine - has tubular filter elements with regenerative heaters embedded in thickened walls and mounted in tubular housing
EP0469237A1 (en) Process and device for converting molecules in a fluid stream
DE10000568C2 (en) Thermally insulated exhaust gas cleaning system

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee