DE4033019A1

DE4033019A1 - Abgasfilter

Info

Publication number: DE4033019A1
Application number: DE4033019A
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-10-18
Filing date: 1990-10-18
Publication date: 1992-04-23

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Entfernung von Ruß aus Abgasen von Brenn kraftmaschinen und Gebäude-Heizungsanlagen, insbesondere von Diesel-Brenn kraftmaschinen, wobei der Ruß mit Hilfe eines Filters aus dem Abgas abfil triert wird, der einen innen angeordneten Raum enthält, in den das zu rei nigende Abgas eingeleitet wird, einen den inneren Raum umgebenden Raum, in dem sich das Filtriermaterial befindet, das thermisch hoch belastbare Fa sern enthält, wobei innerer und äußerer Raum durch eine gasdurchlässige, feste Wandung getrennt sind und der eine gasdurchlässige, gewebeartige Um hüllung um das Filtriermaterial enthält, an welcher das Filtriermaterial direkt anliegt.

Das zunehmende Umweltbewußtsein hat schon seit langem, so z. B. in den Ver einigten Staaten von Amerika seit 1978, dazu geführt, daß für Kraftfahr zeuge mit Otto-Motoren Katalysatoren vorgeschrieben werden, um in den Ab gasen die Emissionen an Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und NO_x zu mini mieren.

Erst seit wenigen Jahren sind auch Dieselfahrzeuge unter Kritik geraten, nachdem der Verdacht geäußert wurde, daß die im Abgas dieser Fahrzeuge ent haltenen Rußpartikel möglicherweise krebserzeugend sind.

Zahlreiche Fahrzeughersteller und andere Fachleute haben sich daher während der letzten Jahre intensiv mit Lösungsmöglichkeiten befaßt, die Emission von Rußpartikeln zu vermeiden bzw. zumindest weitgehend zu vermeiden.

In der DE-OS 25 19 609 ist eine Vorrichtung zum Abtrennen von Ruß beschrie ben, in der ein gefalteter Filter beschrieben ist, in dem sich an mehreren Stellen Initialzünder und Temperaturfühler befinden. Durch Differenzdruck messung vor und hinter dem Filter wird an einer bestimmten Stelle die Zün dung in Gang gesetzt, so daß in diesem Bereich der Ruß abbrennt. Da es sich bei den hier verwendeten Filtern um Materialien handelt von nur begrenzter thermischer Belastbarkeit (S. 8, Absatz 2), wird durch die obengenannten Temperaturfühler bei Erreichen einer bestimmten Temperatur ein Bypass ge öffnet, so daß ein Teil des Abgases ungefiltert abströmt.

In der DE-OS 30 17 784 wird ein Rußfilter aus poröser Keramik beschrieben, in dem eine Heizspirale eingelassen ist, die mit dem Filter in Verbindung steht. Das Filter ist röhrenförmig, wobei das ungereinigte Abgas ins Innere der Röhre geleitet wird, in dem sich ein schraubenförmiges Leitblech befin det, so daß der Ruß aufgrund seines höheren spezifischen Gewichts durch Fliehkraft auf der inneren Wand des Filters abgeschieden wird.

Die DE-OS 30 24 539 offenbart eine Vorrichtung zum Beseitigen von Ruß aus Abgasen, die im wesentlichen aus einem Filter besteht, das gemäß angegebe nen Beispiel aus SiO₂-Fasern besteht. Das Abbrennen des abgelagerten Rußes erfolgt durch Mikrowellen, wobei Wandelemente reingasseitig am Filter ange ordnet sind, die für Mikrowellen undurchlässig sind.

Vom gleichen Anmelder wird in der DE-OS 31 11 228 ein Rußfilter ebenfalls aus SiO₂-Fasern offenbart, wobei nach Beladung der abgeschiedene Ruß mit Hilfe eines pulverförmigen oder flüssigen Rußentfernungsmittels zum Ver brennen gebracht wird. Als ein solches Mittel wird Kupfer-(I)-chlorid ge nannt. Diese Erfindung bemüht sich um die Lösung der Aufgabenstellung auf dem Gebiet der Rußentfernung aus Abgasen von Diesel-Brennkraftmaschinen, die Temperatur zur Verbrennung des abgeschiedenen Rußes auf < 600°C zu senken.

Ein weiteres Verfahren zur Abtrennung und Verbrennung des abgetrennten Rußes wird in der DE-OS 36 22 623 beschrieben. Das Filter besteht aus ge sponnenen Quarzglas- oder Keramikfasern oder aus offenporiger Schaumkeramik oder feinem Oxid-Keramikgranulat.

Wesentliches erfinderisches Merkmal ist die Verbrennung des am Filter abge lagerten Rußes durch Nutzung der elektrischen Leitfähigkeit des Rußes selbst.

Die DE-OS 36 35 038 offenbart Rußfilter, wie sie vom gleichen Anmelder in der DE-OS 36 22 623 beschrieben sind, die jedoch zusätzlich fein- und grob maschige Siebe enthalten, wobei das verwendete Filtergranulatmaterial durch Druckluft verdichtet wird.

Auch die DE-OS 23 53 346 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung von brennbaren teilchenförmigen Stoffen aus Abgasen von Verbren nungsmotoren. Es werden Filter aus feuerfestem, polykristallinen Material verwendet, wobei die Temperatur des in den Filter geleiteten Abgases so hoch sein muß, daß zumindest ein Teil der herausfiltrierten festen Teilchen verbrennt. Der Filter kann auch Katalysatoren zur Verbesserung der Verbren nung enthalten sowie Katalysatoren zur Entfernung von CO, NO_x und Kohlen wasserstoffen. Um im Falle der Rußverbrennung genügend hohe Abgastempera turen einhalten zu können, wird der Filter im allgemeinen möglichst dicht hinter dem Motor angebracht. Unter Kaltstartbedingungen sammelt sich daher zunächst Ruß im Filter an, der anschließend bei hoher Belastung nach Errei chen der erforderlichen Temperatur verbrennt. Die Filtermaterialien können die Form von Stapelfasern, Papier, Tüchern, Bahnen, Platten und Filzen be sitzen aber auch Zylinder, Pfropfen oder Kissen aus Fasern sein, wobei bei den letzteren eine verhältnismäßig kleine Oberfläche vorliegt. Hohle Zylin der werden durch Wicklung der zuerst genannten Materialien auf einem rohr förmigen Dorn hergestellt, der auch im Filter verbleiben kann.

Um einen zu hohen Rückdruck bei entsprechender Ablagerung fester Partikel und damit eine Beschädigung des Filters zu vermeiden, ist bei einem Teil des Standes der Technik ein Umwegventil vorgesehen, um für diesen Fall Ab gas ungefiltert am Filter vorbeileiten zu können.

In der DE-OS 34 44 397 ist ein Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Formteilen offenbart, die sich auch zur Verwendung als Filterelemente für Abgase aus Verbrennungsmotoren eignen. Die Formteile werden aus einer Auf schlämmung feuerfester Fasern und zusätzlicher feinteiliger feuerfester Materialien hergestellt. Es werden Fasern bestimmter Länge beansprucht. Die feinteiligen Materialien werden durch Flockungsmitteln auf den Fasern abge schieden. Das Wasser wird aus der Aufschlämmung abgesaugt und auf das Form teil Druck von 2 bar durch Aufpressen eines Stempels ausgeübt. Das Absaugen erfolgt aus einem mit Siebboden versehenen Formkasten, wesentlich ist je doch, daß gleichzeitig Druck ausgeübt wird. Die feuerfesten Fasern sind üb liche keramische Fasern mit Al₂O₃-Gehalten von 45 Gew.-%. Die feinverteilten Materialien können sein: SiO₂, Al₂O₃, Schamotte, Kaoline, ZrO₂, Zirkonsili kat, TiO₂ und Cr₂O₃. Durch die Anwendung von Druck werden gewünschte Dich ten bis zu 1 g/cm³ erhalten. Als Bindemittel werden anorganische Phosphate und organische Bindemittel verwendet.

In der EP-A-02 75 372 wird ein Rußfilter für Dieselmotoren offenbart, der aus einem pfropfenartigen keramischen Fasermaterial besteht. Die kera mischen Fasern können in Wirrlage angeordnet sein. Das Material ist gemäß EP-A-01 78 426 SiO₂ und Al₂O₃. Die Regeneration erfolgt durch elektrische Beheizung. Über Aufbau eines Gegendrucks und Wirksamkeit der Filtration wird nichts offenbart.

In den europäischen Patenten EP-B-00 89 751 und EP-B-00 89 756 werden Rußfil ter beschrieben, die aus einem Keramikblock bestehen, der durch Spritzguß hergestellt wird und sehr zahlreiche Kanäle enthält, wobei die Kanäle, in die das zu reinigende Abgas strömt, ausgangsseitig geschlossen sind und parallele Kanäle eingangsseitig geschlossen und ausgangsseitig offen sind.

Diese von Corning Glass Works in USA entwickelten Keramikkörper werden technisch als Rußfilter eingesetzt.

Der größte Keramikblock von 38 cm Länge und einem Durchmesser von 38 cm enthält in einer Richtung ca. 17 600 Kanäle und ebensoviele parallele Ka näle. Die Kanäle haben eine quadratische Form mit einer Seitenlänge von ca. 0,2 mm. Das Abgas fließt durch die sehr dünnen porösen Wände der Eingangs kanäle in die ausgangsseitig offenen Reingaskanäle. Die volle Filtrierwir kung der Filter, sie liegt bei den auf dem Markt erhältlichen Filtern je nach Typ zwischen 65 bis 95% des im ungereinigten Abgas vorhandenen Rußes, wird erst nach mindestens einer Stunde Betriebszeit erreicht, da dann ge nügend Ruß abgelagert ist, um selbst als Filter zu wirken.

Der Gegendruck steigt je nach Filtertyp bereits nach 1,5 bis 4 Stunden auf 130-150 mbar an.

Da die Kanalwandungen sehr dünn sind, treten leicht Rißbildung und Druck auf, wobei ungefiltertes Abgas austritt. Die Materialempfindlichkeit wird erhöht durch Rekristallisationsvorgänge im Keramikmaterial, insbesondere beim Regenerieren, wodurch zusätzliche Versprödung auftritt.

Die Filter und ihre Eigenschaften sind im einzelnen in der Corning Glass Schrift "Dieselfilter von Corning" beschrieben.

Hiermit im Zusammenhang ist von großem Interesse, daß von Daimler-Benz ein Rußfilter für LKW′s erprobt wird, das Kupferoxid als Verbrennungskataly sator enthält, wobei zusätzlich Acetylaceton eingespritzt wird. Für die Vorrichtung werden DM 20 000,00 veranschlagt ("Auto, Motor, Sport", Januar 1989). In "Auto-Zeitung" März 1989, S. 84, werden Entwicklungsarbeiten von VW beschrieben, bei denen ein Rußfilter aus Keramikmaterial eingesetzt wird und als Verbrennungskatalysator dem Kraftstoff Eisenoxid zugemischt wird.

Hierbei ist zu bedenken, daß bei kontinuierlicher Zuführung eines Oxida tionskatalysators, das Oxidationsmittel selbst emittiert werden kann oder das durch unvollständige Verbrennung von Verbrennungshilfsmitteln uner wünschte Emissionen auftreten.

Der geschilderte Stand der Technik macht deutlich, daß der Fachmann noch weit von einer technisch und wirtschaftlich optimalen Lösung entfernt ist.

Die Anmelderin hat nunmehr überraschend gefunden, daß Ruß aus Abgasen von Brennkraftmaschinen und Gebäude-Heizungsanlagen, insbesondere von Diesel- Brennkraftmaschinen in sehr wirtschaftlicher und in bisher unerreicht wirk samer Weise entfernt werden kann durch eine Vorrichtung, die einen Raum be sitzt, in den das Abgas eingeleitet wird, der eingangsseitig offen und aus gangsseitig geschlossen ist und einen Raum, in dem sich faserartiges, hoch temperaturfestes Filtriermaterial befindet, daß der Raum in den das zu reinigende Abgas abgeleitet wird, von einer festen, gasdurchlässigen Wan dung umgeben ist, daß um die Wandung das faserartige Filtriermaterial ange ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, das um das faserartige Filtriermaterial eine gasdurchlässige Umhüllung angeordnet ist, durch die das gereinigte Ab gas austritt, daß das faserartige Filtriermaterial direkt an der gasdurch lässigen Umhüllung anliegt, daß das faserartige Filtriermaterial 65-94,4 Gew.-% Al₂O₃ und 5,6-35 Gew.-% SiO₂ oder SiO₂+ZrO₂ enthält, wobei der ZrO₂- Anteil < 0,05-15 Gew.-% der Summe von SiO₂+ZrO₂-Menge betragen kann und daß das Filtriermaterial eine Dichte von 0,03-1,5 g/cm³, bevorzugt von 0,06-1 g/cm³ und besonders bevorzugt von 0,06-0,5 g/cm³ besitzt.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Entfernung von Ruß aus den Abgasen von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Diesel-Brenn kraftmaschinen und Gebäude-Heizungsanlagen, in dem man das zu reinigende Abgas in einen Raum einleitet, der eingangsseitig offen und ausgangsseitig geschlossen ist und durch einen Raum leitet, in dem sich faserartiges, hochtemperaturfestes Filtriermaterial befindet, daß das Abgas von dem Raum in den es eingeleitet wird, in den Raum in dem sich das Filtriermaterial befindet, durch eine zwischen diesen Räumen liegende feste, gasdurchlässige Wandung strömt, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas nach Durchfluß durch das Filtriermaterial durch eine gasdurchlässige, das Filtriermaterial um gebende Umhüllung strömt, an die das Filtriermaterial direkt anliegt, wobei das faserartige Filtriermaterial 65-94,4 Gew.-% Al₂O₃ und 5,6-35 Gew.-% SiO₂ oder SiO₂+ZrO₂ enthält, wobei der ZrO₂-Anteil < 0,05-15 Gew.-% der Summe von SiO₂+ZrO₂-Menge betragen kann, und daß das Filtriermaterial eine Dichte wie oben angegeben besitzt.

Die Erfindung ist in den Fig. 1-6 beispielhaft dargestellt.

Fig. 1 stellt einen erfindungsgemäßen Filter im Querschnitt dar. Die Fig. 2-4 stellen den Druckaufbau in Abhängigkeit von der Durchleitungszeit und der Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar. In den Fig. 5+6 sind beispielhaft konstruktive Anordnungen des erfindungsgemäßen Fil ters dargestellt.

Der erfindungsgemäße Filter eignet sich inbesondere für die Filtration von Ruß aus dem Abgas von Dieselmotoren. Bevorzugt ist der Filter röhrenförmig.

Das Abgas wird in einen Raum eingeleitet, der sich im Inneren des Filters, bevorzugt im Zentrum befindet, z. B. als röhrenförmiger Raum mit beispiels weise rundem oder ovalem Querschnitt, wobei die gesamte Filtervorrichtung ebenfalls einen runden oder ovalen Querschnitt besitzen kann. Dies ist je doch nicht zwingend erforderlich. Auch andere Querschnitte sind erfindungs gemäß brauchbar, wie rechteckige, viereckige, unregelmäßige und andere.

Bei diesem zentralen Raum handelt es sich bevorzugt um einen Leerraum. Er kann jedoch auch gasdurchlässige Einbauten enthalten. Der Durchmesser des Raumes liegt im allgemeinen bei 1-30 cm. Der Raum ist nach außen durch eine formfeste Wandung abgegrenzt, die gasdurchlässig ist. Bevorzugt besteht die Wandung aus einem mit Öffnungen versehenen Blech, wie beispielsweise einem Lochblech oder einem Drahtkorb. Formfest bedeutet, daß die Wandung ohne Ausübung einer genügend großen Kraft auf dieselbe, eine feste Form beibe hält. Das Material kann Stahl, Edelstahl, Kupfer oder andere Metalle bzw. Metall-Legierungen sein. Die Wandung kann erfindungsgemäß ferner aus kera mischem Material oder anderen formfesten, temperaturbeständigen Materialien bestehen. Um die Wandung ist ein Raum angeordnet, in dem sich das eigent liche Filtriermaterial befindet. Dieses besteht vollständig oder zumindest überwiegend aus einem speziellen Fasermaterial, das ganz oder überwiegend aus Al₂O₃ und SiO₂ besteht, wobei der Al₂O₃-Anteil ≧ 65 Gew.-% bevorzugt ≧ 70 Gew.-% beträgt. Es ist dem Fachmann bekannt, daß zahlreiche sonstige Metall- und Halbmetalloxide als Verunreinigungen in Al₂O₃/SiO₂ bzw. Alumi niumsilikaten vorliegen können, wie Alkalioxide und Erdalkalioxide, Fe₂O₃, ZrO₂, TiO₂, Cr₂O₃, B₂O₃, GeO₂, Manganoxid, seltene Erdoxide u. a. Die erfindungsgemäßen als Filtriermaterial dienenden Fasern aus Al₂O₃ und SiO₂ können ebenfalls solche Verunreinigungen enthalten. Bevorzugt ist Hauptbestandteil der Fasern Mullit (3 Al₂O₃ · 2 SiO₂), der mit 20-100 Gew.-% vorliegen kann, bevorzugt mit 60-100 Gew.-% und besonders bevorzugt mit 80- 100 Gew.-%. Neben der Mullit-Form kann das Al₂O₃ und SiO₂ auch in anderer Form vorliegen.

Die erfindungsgemäß das Filtermaterial bildenden Fasern liegen polykristal lin, zumindest überwiegend polykristallin vor.

Das erfindungsgemäß eingesetzte Fasermaterial kann in einer Menge, die als Verunreinigung anzusehen ist hinaus, auch ZrO₂ enthalten. Geht man von einer als Verunreinigung anzusehenden Menge von < 0-0,05 Gew.-% ZrO₂ aus, so kann das Fasermaterial < 0,05-15 Gew.-% an ZrO₂ enthalten.

Die Fasern des erfindungsgemäßen Filtriermaterials können grundsätzlich nach verschiedenen Methoden hergestellt werden. Sie werden jedoch nicht aus der Schmelze hergestellt, sondern können z. B. durch Umwandlung von Primär fasern durch Temperieren gewonnen werden, oder durch ein Extrusions-Sinter- Verfahren oder Spinn-Sinter-Verfahren. Bevorzugt werden die Fasern des er findungsgemäßen Filtriermaterials in einem organischen Bindematerial zu einem breiartigen Material gemischt, in dem sich die genannten Oxide bevor zugt in einem gelartigen Zustand befinden. Aus dem Brei werden die Fasern gezogen, nach dem Ziehen getempert und anschließend bei mindestens 1400°C gebrannt, bevorzugt < 1400°C, jedoch unterhalb 2000°C.

Die Fasern haben die Eigenschaft, daß sie auch bei sehr starker thermischer Belastung, wie z. B. durch Temperaturänderungen, bei denen Temperaturspitzen bis wenigstens 2000°C auftreten, nicht rekristallisieren und dabei zer fallen, zerbrechen oder zerbröseln.

Der zentral angeordnete Raum ist eingangsseitig offen und ausgangsseitig geschlossen, so daß das zu reinigende Abgas vollständig durch die gasdurch lässige Wand in das Filtriermaterial eintreten muß. Das Filtriermaterial besteht bevorzugt vollständig aus den beschriebenen Fasern. Es können je doch auch andere temperaturbeständige Materialien wie z. B. gasdurchlässige Metall- oder Keramikkörper oder Metallfasern eingebettet sein.

Die Fasern sind im Filtrierraum bevorzugt in Wirrlage angeordnet. Sie kön nen aber auch mattenartig, watteartig, vliesartig, schichtweise, vakuumge formt oder anders geformt bzw. angeordnet sein, wobei sie auch gerichtet sein können.

Um das Filtriermaterial herum ist eine Umhüllung angeordnet, die bevorzugt gewebeartig ist, die vorzugsweise ebenfalls aus den erfindungsgemäßen, die Fasern bildenden Material besteht. Sie kann jedoch auch aus anderen hoch temperaturfesten Materialien bestehen. Es ist dem Fachmann bekannt, daß zahlreiche Materialien hochtemperaturfeste Eigenschaften haben, wie z. B. Aluminiumsilikate, Aluminiumsilikate mit hohem Aluminiumoxidanteil, Chrom oxid, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Eisenoxide, Silikate, wie bzw. Erdalkalisilikate, Erdalkali- und Alkalioxide, Titanoxid, Boroxid, Aluminiumborosilikate, natürliche Aluminiumsilikate wie Gesteinsbildner, Tone, Tonerden und sonstige Aluminiumsilikatmineralien, Kohlenstoff, Kar bide, wie z. B. Silizium- oder Borcarbid, Manganoxide, Germaniumoxid, Sel tene Erden oder Kombinationen dieser Materialien.

Die gewebeartige Umhüllung ist gasdurchlässig, so daß das gereinigte Abgas aus ihr austreten kann und abströmen kann. Die Filtervorrichtung befindet sich in einem schalldämpferartigen Behälter, der üblicherweise aus Stahl blech oder Edelstahlblech angefertigt ist und ausgangsseitig offen ist. Zwischen Stahlblech und Umhüllung können zur Fixierung der Filtervor richtung längsgerichtete rippenartige Halterungen oder sonstige Halterungen oder Stahlwolle oder dergleichen angeordnet sein, so daß ein Raum vorhanden ist, durch den das gereinigte Abgas zum Ausgang des schalldämpferartigen Behälters strömen kann. Die Filtriervorrichtung in dem Behälter hat stark schalldämpfende Wirkung, so daß sich im allgemeinen ein zusätzlicher Schalldämpfer erübrigt.

Um die gewebeartige Umhüllung ist im allgemeinen eine feste gasdurchlässige Wandung angeordnet, wie z. B. ein Lochblech oder ein Drahtkäfig.

Die Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, daß ein besonders geringer Druckaufbau während des Filtrationsbetriebs beobachtet wird, wenn das fa serartige Filtriermaterial direkt an der gewebeartigen Umhüllung anliegt, wenn sich also keine beispielsweise gitterartige oder lochblechartige Wan dung zwischen Umhüllung und Filtriermaterial befindet. Dies ist, wie später noch zu erläutern ist, in den Fig. 2-4 dargestellt. Die gewebeartige Umhül lung verhindert trotz sehr guter Durchlässigkeit für das gereinigte Gas den Durchtritt auch kleinster Faserteilchen im µ-Bereich.

Grundsätzlich kann das Abgas auch in der erfindungsgemäßen Weise von außen nach innen durch die Filtervorrichtung strömen. Der Strömungsweg von innen nach außen ist jedoch erfindungsgemäß bevorzugt, da dies besonders beim Regenerieren des Filters von Vorteil ist.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Filteranordnung muß das zu reinigende Abgas vollständig durch den Filter hindurchtreten.

Länge, Wanddicke und Innendurchmesser der Filterröhren können je nach Mo tortyp in weiten Grenzen variieren. In Abhängigkeit von der Motorstärke, im allgemeinen mit zunehmender Motorstärke, können größere oder auch mehrere Filter eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäßen Filter können Längen von einigen Zentimetern bis zur Größenordnung von Metern besitzen. Übliche Längen liegen bei 15-80 cm vor zugsweise bei 30-60 cm. Auch die Durchmesser der Zufluß- und Abflußräume und die Filterwände können wenige Millimeter bis viele Zentimeter stark sein. Hier hat der Kraftfahrzeugfachmann einen breiten Raum, nach für ihn wichtigen Gesichtspunkten diese Werte auszuwählen. Es ist hierbei zu be rücksichtigen, daß sich die Dichte des erfindungsgemäß eingesetzten Mate rials und die Wandstärke des Filters ergänzen können.

In Verbindung mit der spezifischen Struktur der erfindungsgemäßen Filteran ordnung ist die Dichte des Materials von Bedeutung. Sie liegt bei 0,03-1,5 g/cm³, bevorzugt bei 0,06-1 g/cm³ und besonders bevorzugt bei 0,06-0,5 g/cm³, wobei die Dichte im angegebenen Bereich im Filter örtlich auch un terschiedlich sein kann.

Obgleich hochtemperaturbeständige Fasermaterialien mit Dichten in diesem Bereich bekannt sind, ist bisher nicht erkannt worden, daß die erfindungs gemäßen Filter mit den erfindungsgemäßen Dichten und der erfindungsgemäßen Anordnung eine praktisch vollständige Entfernung fester Partikel durch Ab filtrieren zulassen, ohne daß sich ein unerwünscht hoher Druck aufbaut, der zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch des das Abgas erzeugenden Fahrzeugs führt.

Bei den erfindungsgemäßen Filtermaterialdichten liegen übliche Filterwand dicken bei ca. 5-300, bevorzugt 10-150 mm, wobei im Falle der hohen Dichten diese Dicken unterschritten und im Falle der niederen Dichten diese Dicken überschritten werden können.

Dichte und Wandstärke sind nicht nur von besonderer Bedeutung dafür, daß der Ruß im Abgas unmittelbar nach Starten des Motors vollständig aufgefangen wird, sondern auch bezüglich des sehr wichtigen durch das Filter verursach ten Druckaufbaus. Bekanntlich verursacht zunehmender Druck motorausgangs seitig vor dem Filter zunehmenden Kraftstoffverbrauch bzw. bei Einhaltung eines geringen Drucks häufiges Abbrennen des abfiltrierten Rußbelags.

Bei genügender Wandstärke können erfindungsgemäß Filtermaterialien mit einer Dichte < 0,2 g/cm³ besonders günstig sein. Grundsätzlich können An ordnung und Anzahl der Filterröhren, Form, Wandstärke, Durchmesser und Länge der Filterröhren sowie die Steuerung der Beheizung zur Regeneration der Filter nach Rußbeladung dem jeweiligen Fahrzeugtyp angepaßt werden.

Die nach außen geschlossenen Bereiche der erfindungsgemäßen Filtervorrich tung können auf konventionelle Weise mit Deckeln, Platten und dergleichen verschlossen sein. Erfindungsgemäß kann die gewebeartige Umhüllung jedoch auch durch Vernähung verschlossen sein.

Die erfindungsgemäßen Filter können auch Träger für Oxidationskatalysatoren zur Oxidation von Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen und Ruß sowie für Re duktionskatalysatoren zur Reduktion von NO_x sein.

Es ist allgemein bekannt, daß die sog. ungeregelten Abgaskatalysatoren im Falle von Ottomotoren ca. 50% der Schadstoffe NO_x, CO und Kohlenwasser stoffe entfernen. Sog. geregelte Dreiwege-Abgaskatalysatoren, in denen mit Hilfe einer Sonde die erforderliche Sauerstoffzufuhr geregelt wird und die aus einem Katalysatorsystem bestehen, das sowohl die Reduktion von NO_x als auch die Oxidation von CO und Kohlenwasserstoffen katalysiert, können etwa 90% der Kohlenwasserstoffe und des CO sowie 83% des NO_x entfernen. Große Probleme bestehen noch immer bei dem Anfahren mit kalten Katalysatoren. Bei niederen Temperaturen wird die volle Aktivität des Katalysators nicht er reicht. Erst bei Temperaturen, wie sie sich nach längerem Fahrbetrieb ein stellen, können auch bis zu 91% der Schadstoffe entfernt werden. Es ist daher von großer Bedeutung, daß der Katalysator schnell auf Betriebstempe ratur kommt. Durch die zeitweise geringe Aktivität des kalten Katalysators gelangen noch immer relativ große Mengen an Schadstoffen in die Atmosphäre.

Bei den Katalysatoren des Standes der Technik wird das Abgas im allgemeinen über die Oberfläche des den Katalysator tragenden Materials geleitet. Es werden daher zum Teil sehr aufwendige Konstruktionen verwendet zur Vergrö ßerung der den Katalysator tragenden Oberfläche und zur Umlenkung des Ab gases, um einen innigen Kontakt zwischen Abgas und Katalysator herbeizufüh ren. So wird beispielsweise in der DE-OS 31 16 967 ein metallischer Wickel körper offenbart. Nach DE-OS 27 59 559 werden gewellte beschichtete Metall bänder verwendet oder in DE-OS 29 05 241 und DE-OS 29 47 694 wird eine Kom bination von gewickelten Wabenkörpern und glatten Metallbändern verwendet, die mit Katalysator beschichtet sind. Gemäß vorliegender Erfindung werden die Katalysatoren in fein verteilter Form auf und/oder in dem erfindungsge mäßen Filter mit seiner spezifischen Struktur eingebracht, wobei das Abgas vollständig durch den Filter geleitet wird. Der Katalysator kann sich auch in und an der Oberfläche des Fasermaterials selbst befinden. Durch die gleichmäßige hochdurchlässige Struktur des Filtermaterials von nur geringer Dichte, wird ein äußerst inniger Kontakt zwischen Abgas und Katalysatorma terial herbeigeführt. Mit dem erfindungsgemäßen Material werden schon kurz nach Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine die volle Aktivität des Kataly sators und damit hohe Umsätze der Schadstoffe erreicht, so daß erfindungs gemäß insgesamt eine weitgehende Entfernung der Schadstoffe CO, NO_x, Koh lenwasserstoffe und Ruß erzielt werden kann. Ein weiterer Vorteil des er findungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Ergebnis, daß der Abtrag an Katalysator von dem erfindungsgemäßen Material wesentlich geringer ist als bei Katalysatoren, die sich auf Oberflächen ge mäß dem Stand der Technik befinden, insbesondere dann, wenn die Katalysa toren in dem Fasermaterial selbst eingearbeitet sind.

Es soll hier nicht weiter erläutert werden, wie solche Katalysatoren auf oder in dem Material auf- bzw. eingebracht werden, da hierfür sehr zahl reiche Verfahren für den Fachmann zugänglich sind und ohne weiteres im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewendet werden können. Erfindungsgemäß können alle Reduktions- und Oxidations-Katalysatoren bzw. deren Kombina tionen verwendet werden. Zahlreiche Beispiele, sie sind jedoch keineswegs limitierend, da der Stand der Technik hier nicht vollständig wiedergegeben werden kann, sind im beschriebenen Stand der Technik angegeben. Es handelt sich beispielsweise, ohne daß diese Aufzählung vollständig ist, um folgende Elemente, deren Verbindungen und sonstige Verbindungen: Ruthenium, Rhodium, Osmium, Iridium, Platin, Palladium, Vanadium, Chrom, Mangan, Zinn, Kobalt, Nickel, Molybdän, Wolfram, Niob, Tantal, seltene Erden und andere sowie um Vanadate, Chromate, Chromite, Manganate, Manganite, Stannate, Molybdate, Wolframate, Niobate, Tantalate von Fe, Co, Ni, Cr, Mn, Cu, Zn, Ag, Cd, sel tenen Erden und zahlreiche andere Verbindungen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind.

Die erfindungsgemäßen Filter sind für die Entfernung der Schadstoffe NO_x, Kohlenmonoxid und der Kohlenwasserstoffe sowie von Ruß hervorragend geeig net, da sie den Ruß vollständig und mit nur sehr geringem Druckaufbau ab trennen, einen innigen Kontakt zwischen Schadstoffen und Katalysator ermög lichen, schnell auf die Temperatur der vollen Aktivität des Katalysators gebracht werden können und beim Abtrennvorgang von Ruß mit nur geringem Wärmeaufwand sehr schnell auf Verbrennungstemperatur des Rußes gebracht werden können und zudem der Abtrag von Katalysator sehr gering ist. Die vorliegende Erfindung führt demgemäß zu bisher unerreichten Eigenschaften von Vorrichtungen zur Entfernung von Schadstoffen aus Abgasen.

Die Katalysatoren können grundsätzlich auch im Einleitraum auf hochdurch lässigen Strukturen angebracht sein.

Rußfilter müssen nach einer bestimmten Betriebsdauer, in der sich durch Rußablagerung auf oder im Filter der Gegendruck bis zu einer bestimmten Druckgrenze erhöht hat, regeneriert werden, d. h. der abgelagerte Ruß muß verbrannt werden.

Nach dem Stand der Technik kann dies durch Einschalten einer elektrischen Beheizung, die sich beispielsweise als Heizwendel in einem Filterkörper be finden kann oder durch Einschalten eines Brenners erfolgen, wobei der Bren ner mit Kraftstoff oder auch mit Heizgas aus einem zusätzlichen Druckgasbe hälter betrieben werden kann. Hat das Filter die Verbrennungstemperatur des Rußes erreicht, kann im Bedarfsfall mittels eines Minikompressors Luft oder Sauerstoff über ein Kapillarsystem zugeführt werden. Nach Erreichen der Temperatur, ggf. bei Luftzuführung, kann bereits nach wenigen Minuten die Heizung abgeschaltet werden und das Filter steht für den nächsten Einsatz bereit.

Brenner sind im allgemeinen eingangsseitig vor der Filteranordnung ange bracht. Sie dienen sowohl dazu, das in die Filter einströmende Abgas so hoch zu erhitzen, daß der Ruß abbrennt, als auch zur direkten Befeuerung der Filter, wobei die Brenner auch in die Filter hineinragen können. Sie können ferner den Zwischenräumen zwischen den Filtern angepaßt sein und beispielsweise als Ringbrenner ausgebildet sein.

Durch das Vorhandensein von Oxidationskatalysatoren im Filter bzw. auf dem Filter zur Oxidation des Rußes zu CO₂ kann im günstigsten Fall sogar er reicht werden, daß die Abgastemperatur selbst bereits zur Verbrennung des Rußes ausreicht.

Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Filter nahe am Abgas austritt aus dem Motor angeordnet sind.

In jedem Fall hat der Oxidationskatalysator die Wirkung, die Verbrennungs temperatur des Rußes herabzusetzen.

Die Regeneration kann in der Weise erfolgen, daß zwei parallele Filteran ordnungen vorliegen, von denen eine im Abgasfiltrierbetrieb ist und die an dere regeneriert wird. Es kann jedoch auch in der Weise regeneriert werden, daß bei Vorliegen nur einer Filteranordnung während des Filtrierbetriebs regeneriert wird.

Schließlich kann neben einer erfindungsgemäßen Filteranordnung zusätzlich ein einfaches zuschaltbares Filterrohr vorhanden sein, auf das während der in wenigen Minuten ablaufenden Regeneration der erfindungsgemäßen Filteran ordnung auf Filtrierbetrieb umgeschaltet wird, wobei kurzzeitig eine Druck erhöhung aufgrund der geringeren Oberfläche der Einzelfilterröhre auftritt. Da je nach Fahrzeug mehrere Filteranordnungen eingesetzt werden können, werden in solchen Fällen diese bevorzugt durch eine Taktschaltung oder ein Zeitrelais gesteuert, nacheinander aufgeheizt.

Für die erfindungsgemäße Filtriervorrichtung sind alle Regeneriervorrich tungen des Standes der Technik einsetzbar, ebenso wie Neuentwicklungen auf diesem Gebiet.

Die hervorragenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Filtriervorrichtung werden deutlich durch vom Technischen Überwachungsverein Rheinland in Köln- Porz am 14.-17. 08. 1990 durchgeführte Messungen.

Als Kraftfahrzeug wurde ein PKW vom Typ Daimler-Benz 190 D, Baujahr 1986 mit einem km-Stand von 106 162 eingesetzt. Der Durchgang von Ruß durch das Filter betrug 0,009 g/km. Dieser Wert wurde sofort nach dem Start des Mo tors erreicht. Das Fasermaterial bestand aus 90% Mullit. Die Vorrichtung entsprach der in Fig. 1 dargestellten.

Bei einem Vergleichstest mit einem aus der Schmelze gezogenen Al₂O₃/SiO₂- Faserfilter wurde dieser Wert nicht ganz erreicht. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wurde jedoch der auch sehr gute Wert von 0,012 g/km erreicht.

Vergleichsmessungen mit Rußfiltern des Standes der Technik ergeben 0,08- 0,09 g/km.

Das Ergebnis zeigt, daß nicht nur die US-Norm von 0,124 g/km, sondern auch die derzeitig strengste Norm des Staates Kalifornien in USA von 0,05 g/km weit unterschritten werden.

Obgleich Keramikmaterialien in Monolit- oder Faserform zum Abfiltrieren von Ruß bekannt sind (s. z. B. EP-B 00 89 751, EP-B-00 89 756 und EP-A-02 75 372) war es völlig unvorhersehbar und für den Fachmann überraschend, daß eine relativ dünne Lage des erfindungsgemäßen Filtriermaterials in der erfin dungsgemäßen Anordnung die Ergebnisse der Rußfilter des Standes der Technik um eine 10er Potenz übertreffen würden.

Offenbar wirken erfindungsgemäß das Filtriermaterial in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der das Filtriermaterial in direktem Kon takt ist mit einer gewebeartigen Umhüllung und in Verbindung mit der Dichte des erfindungsgemäßen Materials in einer synergistischen Weise zusammen, daß gerade Rußpartikel mit ihren spezifischen Eigenschaften in besonders vorteilhafter Weise gebunden werden.

Es ist allgemein bekannt, daß trotz der Wirtschaftlichkeit der Diesel-Fahr zeuge die Rußemission ein schwerwiegender Nachteil ist. Diese Situation wird durch die vorliegende Erfindung sprunghaft verbessert, wobei die Her stellungsart der Fasern, und die erfindungsgemäße Anordnung, insbesondere das Aufliegen der Fasern auf einer gewebeartigen thermisch stabilen Umhül lung sowie die Dichte des Filtermaterials eine entscheidende Rolle spielen.

Zur Bestimmung des sehr wichtigen Kriteriums des Druckanstiegs während des Fahrbetriebs eines Dieselmotors wurde das o. g. Fahrzeug unter Vollast 2 Stunden gefahren. Nur ein geringer Druckanstieg konnte gemessen werden. Es wurde kein Anstieg des CO-Gehalts im Abgas während dieser Fahrperiode fest gestellt. Dies bedeutet, das kein höherer Kraftstoffverbrauch aufgetreten ist. Zum Vergleich wurde mit einem Filter wie sie zur Zeit in Testläufen eingesetzt werden, die gleiche Fahrzeit gefahren. Nach 2stündigem Fahrbe trieb war der Gegendruck um 160 mbar angestiegen.

In einem weiteren Vergleichstest wurde die erfindungsgemäße Filtriervor richtung eingesetzt, jedoch wurde zwischen Fasermaterial und gewebeartiger Umhüllung ein hochdurchlässiges Lochblech angeordnet. Nach 2 Stunden Fahr zeit war der Gegendruck um 60 mbar angestiegen. Dieses Ergebnis zeigt ein deutig, daß durch das unmittelbar Anliegen der das Filtriermaterial bilden den Fasern an der gewebeartigen Umhüllung eine Filtration und eine Strömung eintreten, die den Druckanstieg im Filter minimieren.

Die von der Anmelderin ermittelten Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsge mäße Anordnung dazu führt, das ein einfaches Filtersystem aus einem Raum in den das zu reinigende Abgas eingeleitet wird und einem Filtrierraum in dem die die Filtration bewirkenden Fasern angeordnet sind, wobei zwischen dem Einleitraum und dem Filtrierraum eine feste lochblechartige Wandung ange ordnet ist, und das Filtriermaterial in direktem Kontakt mit einer gewebe artigen Umhüllung nach außen abgegrenzt ist, ein Filtrationsergebnis er reicht wird, das um eine 10er Potenz über den Ergebnissen des Standes der Technik liegt. Auch ohne den Einsatz von Doppel- oder Mehrfach-Filtern lassen sich daher die bestehenden Filtrationsnormen, wie sie in USA und Kalifornien vorliegen, wesentlich unterschreiten.

Ein weiteres überraschendes und unvorhersehbares Ergebnis wurde durch die vorliegende Erfindung erhalten, das nämlich in einer bisher unerreicht kur zen Zeit eine Regeneration des Rußfilters möglich ist, so wurde mit Hilfe einer konventionellen elektrischen Beheizung innerhalb einer Minute und 30 Sekunden der nach einer bestimmten Filtrationszeit aufgebaute Gegendruck von 75 mbar auf den ursprünglichen Gegendruck von 15 mbar reduziert. Dieser schnelle Abbau des Gegendrucks ist bei konventionellen Filtern bisher uner reicht.

Der erfindungsgemäße Filter läßt sich nicht nur zur Reinigung von Abgasen von Verbrennungsmaschinen einsetzen, sondern er liefert analog gute Ergeb nisse bei dem Einsatz zur Reinigung von Abgasen von Gebäude-Heizungsan lagen. Hierbei ist es jedoch von Vorteil, durch einen Ventilator das Hei zungsabgas durch den Filter zu drücken.

Zur Ermittlung der thermischen Stabilität der in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Fasern wurde der Einfluß von Mullit untersucht. Hierzu wurde mit einem Brenner die erfindungsgemäße Filtervorrichtung auf 2000°C er hitzt und anschließend eine Abkühlung auf Raumtemperatur herbeigeführt. In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse zusammengestellt.

Beginnender Zerfall ist durch + gekennzeichnet.

Mit Hilfe der Figuren wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.

Fig. 1

In Fig. 1 wird der Filtrierbereich durch (1) dargestellt. (2) ist der zentral angeordnete Raum zum Einleiten des zu reinigenden Abgases. (3) ist ein zwischen diesem und dem Filtrierraum angebrachtes Lochblech. (4) stellt die gewebeartige Umhüllung dar. (5) ist der äußere Raum, durch den das ge reinigte Abgas abströmt. (6) ist eine gasdurchlässige stützende Wand um Um hüllung (4). (7) ist die schalldämpferartige Ummantelung.

Fig. 2-4

In den Fig. 2-4 ist der Druckaufbau in verschiedenen Filtern in Abhän gigkeit von der Betriebsdauer dargestellt.

In Fig. 2 besteht das Filter nur aus einer von einem gasdurchlässigen Stützblech (6) umgebenen gewebeartigen Umhüllung (4). Das zu reinigende Ab gas tritt in den Innenraum (2) ein.

Die Kurve (a) zeigt einen relativ schnellen Druckaufbau. So ist bereits nach 2 Stunden ein Gegendruck von 110 mbar erreicht.

In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäßes Filter dargestellt, das aus einem inneren Raum (2) besteht, in den das zu reinigende Abgas eintritt, einer gasdurchlässigen festen Wandung (3), dem eigentlichen Filtrierraum (1), der erfindungsgemäß die thermisch stabilen Fasern enthält, der Umhüllung (4), an welche die Fasern direkt anliegen und der äußeren stützenden, gasdurch lässigen Wandung (6).

Die Kurve (b) zeigt, daß der Gegendruck nur sehr langsam ansteigt und dann nahezu horizontal verläuft. So beträgt nach 2 Stunden Betriebszeit der Gegendruck nur ca. 40 mbar.

In Fig. 4 ist ein Filter dargestellt, in dem sich zwischen dem Filtrier material und der gewebeartigen Umhüllung (4) ein gasdurchlässiges Lochblech (8) befindet. Die Kurve (c) zeigt den überraschenden Effekt dieses geänder ten Aufbaus. Der Druckanstieg ist zwar geringer als in Kurve (a), jedoch wesentlich stärker als in Kurve (b). So liegt nach 2 Stunden der Gegendruck bei 60 mbar.

Obgleich dieses Verhalten nicht voll verstanden wird, ändern sich offenbar die Strömungsverhältnisse in der Art, daß der Aufbau eines Gegendrucks wesentlich schneller eintritt als in einem erfindungsgemäßen Filter.

Das direkte Anliegen der Fasern an der gewebeartigen Umhüllung ist demgemäß ein sehr wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung.

Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt es daher mit einer sehr einfachen wirtschaftlichen Konstruktion, nämlich nur einem Einleitraum für das zu reinigende Abgas und nur einem Filtrierraum ein überraschendes bisher uner reichtes Ergebnis hinsichtlich Filtrationsfähigkeit und Druckaufbau zu er zielen.

Die erfindungsgemäße Wirkung tritt natürlich auch dann ein, wenn ein Filter aus zwei oder mehreren Einleiträumen und Filtrierräumen besteht.

In Fig. 5 ist beispielhaft eine erfindungsgemäße Filterkonstruktion im Längsschnitt dargestellt.

Das zu reinigende Abgas tritt in den Raum (2) ein, durchströmt die gas durchlässige Wandung (3) und gelangt in den Filtrierraum (1) und tritt dann durch die Umhüllung (4) und die stützende gasdurchlässige Wandung (6).

Eine weitere beispielhafte einfache Filterkonstruktion ist in Fig. 6 dargestellt.

Das zu reinigende Abgas strömt in den Raum (2), durch die gasdurchlässige Wandung (3) in den Filtrierraum (1). Die Umhüllung (4) ist sackartig ver näht. Um die Umhüllung ist die Stützwandung (6) angeordnet.

Bei (9) ist die Umhüllung (4) an dem Einleitrohr (10) dicht, jedoch lösbar befestigt.

Zum Abbrennen können beispielhaft elektrische Heizungen verwendet werden, deren Heizspiralen vorteilhaft zumindest teilweise nahe an der inneren ge webeartigen Umhüllung im Filtrierraum der Filter gemäß Fig. 5 und 6 lie gen können.

Für die erfindungsgemäßen Filtervorrichtungen können auch sonstige Abbrenn vorrichtungen wie bereits beschrieben, eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäßen Filter könnten in zahlreichen weiteren Varianten kon struiert sein, auch in der Weise, daß sie zur Reinigung von Abgas aus Ge bäudeheizungen geeignet sind. Hierbei kann es erforderlich sein, das Abgas mittels eines Ventilators oder eines sonstigen Gebläses durch den Filter zu drücken.

Claims

1. Vorrichtung zum Entfernen von Ruß aus den Abgasen von Brennkraftmaschi nen, insbesondere von Diesel-Brennkraftmaschinen und aus den Abgasen von Gebäude-Heizungsanlagen, die einen Raum besitzt, in den das Abgas eingeleitet wird, der eingangsseitig offen und ausgangsseitig geschlos sen ist und einen Raum, in dem sich faserartiges, hochtemperaturfestes Filtriermaterial befindet, daß der Raum, in den das zu reinigende Abgas eingeleitet wird, von einer festen, gasdurchlässigen Wandung umgeben ist, daß um die Wandung das faserartige Filtriermaterial angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß um das faserartige Filtriermaterial eine gasdurchlässige Umhüllung angeordnet ist, durch die das gereinigte Abgas austritt, daß das faserartige Filtriermaterial direkt an der gas durchlässigen Umhüllung anliegt, daß das faserartige Filtriermaterial 65-94,4 Gew.-% Al₂O₃ und 5,6-35 Gew.-% SiO₂ oder SiO₂+ZrO₂ enthält, wo bei der ZrO₂-Anteil < 0,05-15 Gew.-% der Summe von SiO₂+ZrO₂-Menge betragen kann und daß das Filtriermaterial eine Dichte von 0,03-1,5 g/cm³, bevorzugt von 0,06-1 g/cm³ und besonders bevorzugt von 0,06-0,5 g/cm³ besitzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das Al₂ O₃ und SiO₂ zu 20-100 Gew.-%, bevorzugt zu 60-100 Gew.-% und besonders bevorzugt 80- 100 Gew.-% als Mullit (3 Al₂O₃ 2 SiO₂) vorliegen.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das faserartige Filtriermaterial auf die Weise hergestellt wurde, das aus den oxidischen Ausgangsmaterialien in einem organischen Bindemate rial ein breiartiges Material hergestellt wird, in dem sich die genann ten Oxide bevorzugt in einem gelartigen Zustand befinden, daß aus dem Brei die Fasern gezogen werden und dieselben nach dem Ziehen getempert und anschließend bei mindestens 1400°C, bevorzugt oberhalb 1400°C, jedoch unter 2000°C gebrannt werden.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, das sich in dem Filtrierraum ausschließlich faserartiges Filtriermaterial befin det.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das faserartige Filtriermaterial in Wirrlage angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die das Filtriermaterial umgebende flexible Umhüllung gewebeartig ist und aus hochtemperaturfesten Fasern besteht.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die gewebeartige Umhüllung aus Fasern gemäß Ansprüchen 1-3 besteht.

8. Verfahren zum Entfernen von Ruß aus den Abgasen von Brennkraftmaschi nen, insbesondere von Diesel-Brennkraftmaschinen und aus den Abgasen von Gebäude-Heizungsanlagen, in dem man das zu reinigende Abgas in einen Raum einleitet, der eingangsseitig offen und ausgangsseitig ge schlossen ist und durch einen Raum leitet, in dem sich faserartiges, hochtemperaturfestes Filtriermaterial befindet, daß das Abgas von dem Raum, in den es eingeleitet wird, in den Raum in dem sich das Filtrier material befindet, durch eine zwischen diesen Räumen liegende feste, gasdurchlässige Wandung hindurchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas nach Durchfluß durch das Filtriermaterial durch eine gasdurchläs sige das Filtriermaterial umgebende Umhüllung strömt, an die das Fil triermaterial direkt anliegt, wobei das faserartige Filtriermaterial 65-94,4 Gew.-% Al₂O₃ und 5,6-35 Gew.-% SiO₂ oder SiO₂+ZrO₂ enthält, wo bei der ZrO₂-Anteil < 0,05-15 Gew.-% der Summe von SiO₂+ZrO₂-Menge be tragen kann und das die Dichte des Filtriermaterials 0,03-1,5 g/cm³, bevorzugt 0,06-11 g/cm³ und besonders bevorzugt 0,06-0,5 g/cm³ beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Al₂O₃ und SiO₂ zu 20-100 Gew.-%, bevorzugt zu 60-100 Gew.-% als Mullit (3 Al₂O₃ 2 SiO₂) vorliegen.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das faserartige Filtriermaterial auf die Weise hergestellt wurde, das aus den oxidischen Ausgangsmaterialien in einem organischen Bindemittel ein breiartiges Material hergestellt wurde, in dem sich die genannten Oxide bevorzugt in einem gelartigen Zustand befanden, das aus dem Brei die Fasern gezogen wurden und dieselben nach dem Ziehen getempert und an schließend bei mindestens 1400°C, bevorzugt oberhalb 1400°C, jedoch unterhalb 2000°C gebrannt wurden.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß das faserartige Filtriermaterial in Wirrlage angeordnet ist.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 8-11, dadurch gekennzeichnet, daß die gasdurchlässige um das Filtriermaterial liegende Umhüllung flexibel ist und aus hochtemperaturfesten Fasern besteht.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 8-12, dadurch gekennzeichnet, das die ge webeartige Umhüllung aus Fasern gemäß den Ansprüchen 1-3 besteht.