DE4200552C2 - Rußfilter für Verbrennungs-, insbesondere Dieselmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein keramisches Rußfilter mit zwischen einer Anströmseite und einer Abströmseite sich erstreckenden geraden und im Querschnitt mehreckigen Einlaß- und Auslaßkanälen gemäß den weiteren im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen.

Aus der DE-A-30 43 996 ist ein gattungsgemäßes Rußfilter bekannt. Bei diesem Rußfilter sind die mehreckig ausgebildeten Einlaß- und Auslaßkanäle jeweils für sich zu in abwechselnder Folge angeordneten Kanalreihen zusammengefaßt. Dabei erfolgt die Verbindung der gleichartigen Kanäle untereinander jeweils an zusammentreffenden Eckpunkten oder Stoßpunkten der Kanalwände. Hierdurch wird zwar eine Filterstruktur mit überwiegend durchströmten Kanalwänden erreicht, jedoch fehlt es hier an einer die Festigkeit des Filterkörpers weitgehend sichernden Struktur von thermisch weniger stark belasteten Kanalwänden.

Ferner ist aus der EP-A-0 089 751 ein Rußfilter mit sechseckförmigen Einlaß- und Auslaßkanälen bekannt, bei dem die Auslaßkanäle ringförmig um die Einlaßkanäle plaziert sind. Bei dieser Kanalverteilung überwiegen jedoch die Auslaßkanäle, weshalb ein derartiges Filter einen relativ hohen Abgasgegendruck aufweist. Hinzu kommt, daß bei diesem Filter durch die Anordnung der Einlaßkanäle um die Auslaßkanäle sich eine Ausrichtung der nicht durchströmten und damit thermisch geringer beanspruchten Kanalwände nur in bestimmten Filterquerrichtungen ergibt, so daß der Filterkörper in radialer Filterrichtung unterschiedliche Festigkeiten besitzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filter der gattungsgemäßen Art derart zu gestalten, daß bei einer möglichst gleichen Anzahl von Einlaß- und Auslaßkanälen der Filterkörper in radialer Richtung eine weitgehend gleich gute Festigkeit aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die Ausrichtung der nicht durchströmten Kanalwände auf das Filterzentrum wird erreicht, daß die Festigkeit des Filterkörpers in radialer Richtung weitgehend gleich gut ist. Außerdem wird durch die erfindungsgemäße Anordnung der Einlaß- und Auslaßkanäle für die nicht durchströmten Kanalwände eine Ausrichtung erreicht, bei der diese sich in den einzelnen Kanälen diametral gegenüberliegen, so daß zwar eine Ovalverformung nicht jedoch eine festigkeitsmäßig ungünstige Schiefverformung der Sechsecke möglich ist.

Schließlich wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ein Filter mit einer annähernd gleichen Zahl von Einlaß- und Auslaßkanälen und damit mit einem möglichst geringen Abgasgegendruck erzielt.

Gemäß Anspruch 2 kann dabei die Festigkeit des Filterkörpers der Belastung entsprechend auf einfache Weise angepaßt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen im wesentlichen schema­ tisch dargestellten zylindrischen Rußfilter,

Fig. 2a-d verschiedene Kanalanordnungen in einem Filterkör­ per im Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte schematische Darstellung einer Kanalanordnung nach dem in Fig. 2b im Querschnitt gezeigten Filterkörper,

Fig. 4 eine alternative Kanalanordnung in einer Darstel­ lung nach Fig. 3.

Das Rußfilter nach Fig. 1 besitzt ein zylindrisches Gehäuse 1, in das ein zylindrischer Filterkörper 2 aus poröser Keramik mit wechselseitig an den Enden verschlossenen parallel zuein­ ander verlaufenden geradlinigen Ein- 3 und Auslaßkanälen 4 eingesetzt ist.

In der Fig. 2 sind verschiedene über den Querschnitt des Fil­ terkörpers verteilte Kanalanordnungen dargestellt.

Die mit Kreuzen markierten sechseckigen Kanalquerschnitte stellen jeweils die Einlaß- 3 und die weißen Kanalquerschnit­ te die Auslaßkanäle 4 dar.

Wichtig für die erfindungsgemäße Funktion ist jeweils, daß Ka­ näle 3 oder 4 gleicher Art in einer Ebene senkrecht zu den Kanalachsen auf Linienabschnitten 5, 6 verlaufend benachbart angeordnet sind.

Besonders zweckmäßig ist die Anordnung der Kanäle 3, 4 nach Fig. 2b. Danach liegen die einzelnen Kanäle in den Quer­ schnittsebenen des Filters jeweils auf etwa konzentrischen Kreisen 5 bis 10, wobei von Kreis zu Kreis die Kanalart je­ weils wechselt. Diese Anordnung ist in bezug auf die eingangs beschriebene Temperaturbelastung und die daraus resultierende mechanische Belastung des Filterkörpers besonders zweckmäßig. Dies läßt sich recht anschaulich an der vergrößerten Darstel­ lung der Kanalanordnung von Fig. 2b in Fig. 3 erläutern. Je­ weils geschwärzt sind in der Darstellung nach Fig. 3 die nicht durchströmten Kanalwände 11. Alle übrigen Kanalwände 12 sind durchströmte Wände und schraffiert dargestellt. Wie sich gut erkennen läßt, erstrecken diese sich praktisch radial von der Mittelachse des Filterkörperquerschnittes nach radial außen, wobei sie umfangsmäßig auf konzentrischen Kreisen liegen. Bei der eingangs ausführlich erläuterten der Erfindung zugrunde­ liegenden Problematik besitzt eine solche radiale Anordnung der nicht durchströmten Kanalwände einen erheblichen Vorteil, und zwar wegen der mittenbetonten Partikelbeladung des Fil­ terkörpers, durch die eine entsprechende radiale Ausdehnung verursacht wird. Mit Rücksicht auf den verbleibenden Kanal­ querschnitt und auf Fertigungserfordernisse lassen sich bei dieser Ausgestaltung die Kanalwände und deren Wanddicken opti­ mal auf die im wesentlichen konzentrische mechanische Be­ lastung einstellen.

Eine andere ebenfalls besonders günstige Kanalanordnung zeigt die Fig. 4, in der die Darstellungssymbolik mit derjenigen nach Fig. 3 übereinstimmt. Bei der dortigen Ausführung liegen die nicht durchströmten Kanalwände 11 wiederum im wesentlichen auf konzentrischen Kreisen, aber in diesem Falle tangential zu diesen ausgerichtet. Dies wird durch die in jener Figur darge­ stellte gegenseitige Zuordnung der Ein- und Auslaßkanäle er­ reicht.

Erfindungsgemäß können die Wanddicken der durchströmten 12 und nicht durchströmten Kanalwände 11 unterschiedlich ausgeführt sein, und zwar je nach den mechanischen Belastungen, denen sie jeweils ausgesetzt sind.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist es vorteilhaft, den nicht durchströmten Wänden 11 eine größere Wanddicke zu geben.

Auch bei der Anordnung der Kanäle nach Fig. 4 empfiehlt es sich, die Dicke der nicht durchströmten Kanalwände 11 größer zu gestalten als die der durchströmten 12. Damit kann gege­ benenfalls einer anderen Kombination von Radial- und Tangen­ tialspannungen Rechnung getragen werden, wie sie sich bei einem Filter mit größerem Durchmesser (demzufolge auch grö­ ßeren Spannungen im Außenbereich) einstellen könnte.

Claims (2)

1. Keramisches Rußfilter mit zwischen einer Anströmseite und einer Abströmseite sich erstreckenden geraden und im Quer­ schnitt mehreckigen Einlaß- und Auslaßkanälen, von denen die Einlaßkanäle zur Anströmseite hin und die Auslaßkanäle zur Ab­ strömseite hin offen sind, wobei die Einlaßkanäle zu Einlaßka­ nal-Reihen und die Auslaßkanäle zu Auslaßkanal-Reihen mit in radialer Filterrichtung abwechselnder Folge der Reihen zusam­ mengefaßt sind und wobei die jeweils in einer Reihe liegenden Einlaß- oder Auslaßkanäle durch im wesentlichen nicht durch­ strömte Kanalwände voneinander getrennt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einlaß- (3) und Auslaßkanäle (4) sechskantförmige Ka­ nalquerschnitte aufweisen
und daß die Einlaßkanal-Reihen und Auslaßkanal-Reihen ver­ schiedenen, zur Filterquerschnittsachse konzentrischen Kreisen (6 bis 10) folgen, derart,
daß die Kanalwände (11) radial oder tangential zum jeweiligen Kreis (6 bis 10) ausgerichtet sind.

2. Keramisches Rußfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Kanalwände (11) größer ist als die Dicke der übrigen Kanalwände (12) der Einlaß- (3) oder Auslaßkanäle (4).