DK173944B1 - Method for filtering particles from exhaust gas, an exhaust gas filter and a vehicle - Google Patents

Method for filtering particles from exhaust gas, an exhaust gas filter and a vehicle Download PDF

Info

Publication number
DK173944B1
DK173944B1 DK199002425A DK242590A DK173944B1 DK 173944 B1 DK173944 B1 DK 173944B1 DK 199002425 A DK199002425 A DK 199002425A DK 242590 A DK242590 A DK 242590A DK 173944 B1 DK173944 B1 DK 173944B1
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
filter
blank
porous
particles
flue gas
Prior art date
Application number
DK199002425A
Other languages
Danish (da)
Other versions
DK242590A (en
DK242590D0 (en
Inventor
Per Stobbe
Original Assignee
Silentor Notox As
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
Priority claimed from DK193988A external-priority patent/DK193988D0/en
Priority claimed from DK465088A external-priority patent/DK465088D0/en
Priority claimed from PCT/DK1989/000083 external-priority patent/WO1989009648A1/en
Application filed by Silentor Notox As filed Critical Silentor Notox As
Priority to DK199002425A priority Critical patent/DK173944B1/en
Publication of DK242590D0 publication Critical patent/DK242590D0/en
Publication of DK242590A publication Critical patent/DK242590A/en
Application granted granted Critical
Publication of DK173944B1 publication Critical patent/DK173944B1/en

Links

Landscapes

  • Filtering Materials (AREA)

Description

i DK 173944 B1in DK 173944 B1

Den foreliggende opfindelse angår filtrering af partikler fra røggas genereret ved forbrænding af fossilt brændsel, såsom kul, fuelolie eller dieselolie. En særlig anvendelse for opfindelsen vil være filtrering af partikler fra udstødningsgasser fra en forbrændingsmotor, især en dieselmotor, der kan være en motor i et køretøj fx en lastbil, 5 et lokomotiv, en flyvemaskine, et skib eller udgøre en arbejdende motor i et kraftværk. Alternativt eller yderligere kan den foreliggende opfindelse finde anvendelse på røggas udsendt fra kraftværker og affaldsforbrændingsanstalter.The present invention relates to the filtration of flue gas particles generated by fossil fuel combustion such as coal, fuel oil or diesel fuel. A particular application of the invention will be filtration of exhaust gas particles from an internal combustion engine, in particular a diesel engine which may be an engine in a vehicle eg a truck, a locomotive, an airplane, a ship or constitute a working engine in a power plant. Alternatively or further, the present invention may apply to flue gas emitted from power plants and waste incinerators.

Det er velkendt indenfor teknikken at filtrere partikler eller sod fra udstødning eller 10 røggasser genereret ved forbrænding af brændbart materiale såsom kul eller olie, især fuelolie eller dieselolie. Udstødnings- eller røggasfiltre til dieselmotorer tilstræber at filtrere soden fra udstødningen eller røggassen fra dieselmotorer. Udledningen af sod fra dieselmotorer er ikke ønskelig, da overfladen af sodpartiklerne indeholder små mængder absorberede substanser, hvilke sodpartikler og hvilke substanser anses for skadevoldende.It is well known in the art to filter particles or soot from exhaust or 10 flue gases generated by combustion of combustible material such as coal or oil, especially fuel oil or diesel oil. Exhaust or exhaust gas filters for diesel engines aim to filter the soot from the exhaust or exhaust gas from diesel engines. The emission of soot from diesel engines is not desirable as the surface of the soot particles contains small amounts of absorbed substances, which soot particles and which substances are considered harmful.

1515

Nogle filtre til filtrering af sod fra udstødning og røggas, genereret af dieselmotorer, er lavet af en monolith af porøst keramisk materiale, som består af kanaler med tynde vægge. Kanalerne er parallelle med hinanden og ligger alle i hele længden i den retning udstødningen eller røggassen løber. Kanalerne lukkes skiftevis foroven eller forneden og er 20 ofte åbne og lukkede på skift som I et skakbrætmønster. Hver kanal har således en åben og en lukket ende. I en alternativ udførelsesform kan filtret være snoet I en form som en spiral og danne en gasgennemtrængelig pakke som et stykke bølgepap. Herved ligner dækningen af de individuelle kanaler ikke blot et skakbræt, men også en spiral.Some filters for filtering soot from exhaust and flue gas generated by diesel engines are made of a monolith of porous ceramic material, which consists of thin-walled ducts. The ducts are parallel to each other and all lie the entire length in the direction the exhaust or flue gas flows. The channels are closed alternately at the top or bottom and are often open and closed alternately as in a checkerboard pattern. Thus, each channel has an open and a closed end. In an alternative embodiment, the filter may be twisted into a shape like a spiral and form a gas-permeable package as a piece of corrugated cardboard. In this way, the coverage of the individual channels resembles not only a chessboard, but also a spiral.

25 Når udstødninger fra en dieselmotor ledes gennem den ovenfor nævnte filtertype, strømmer udstødningen eller røggassen ind i de kanaler, som er åbne på Indgangssiden. Udstødningen eller røggassen tvinges så til at flyde sidelæns gennem de porøse kanalvægge Ind i de tilgrænsende kanaler, som er åbne på udgangssiden. I dette tilfælde vil sodpartiklerne samles I de kanaler, som er åbne på indgangssiden, da de ikke kan passere 30 gennem kanalvæggene. Den opsamlede sod vil afbrændes, nir en vis temperatur er nået, og når en tilstrækkelig koncentration af ilt er tilstede i udstødningen eller røggassen, og filtret vil så regenereres. Mellem to sådanne processer er der en væsentlig forøgelse af udstødnings- eller røggasmodtryk, og dette betyder en øget belastning på filtret. I nogle tilfælde bliver afbrændingen af sod yderst intens. Hvis filtret således har nået en høj 35 temperatur, efterhånden som motoren har arbejdet, og efterhånden som høj udstødningseller røggasstrøm med lavt iltindhold er blevet ledt gennem filtret, og hvis udstødningseller røggasstrømmen dernæst reduceres til lavt flow med højt iltindhold, brændes soden af. Ved denne afbrænding, der skyldes lav gasstrøm, bliver energien, genereret ved afbrændingen, opsamlet i filtret, hvilket resulterer i en ekstrem stigning i temperaturen på 40 filtret, hvilket kan resultere I, at det keramiske materiales smeltepunkt overskrides, og at filteret ødelægges.25 When exhaust from a diesel engine is passed through the aforementioned filter type, the exhaust or flue gas flows into the channels open on the Inlet side. The exhaust or flue gas is then forced to flow sideways through the porous duct walls into the adjacent ducts which are open on the exit side. In this case, the soot particles will collect in the channels open on the entrance side as they cannot pass through the channel walls. The soot collected will burn when a certain temperature is reached and when a sufficient concentration of oxygen is present in the exhaust or flue gas and the filter will then be regenerated. Between two such processes, there is a significant increase in exhaust or flue gas pressure, which means an increased strain on the filter. In some cases, the burning of soot becomes extremely intense. Thus, if the filter has reached a high temperature as the engine is operating and as high exhaust or low oxygen flue gas has been passed through the filter and if the exhaust or flue gas stream is then reduced to low flow with high oxygen content, the soot is burned. In this burning, due to low gas flow, the energy generated by the burning is collected in the filter, resulting in an extreme increase in the temperature of the filter, which can result in the melting point of the ceramic being exceeded and the filter being destroyed.

Det ovennævnte problem er beskrevet i U.S. patent nr. 4,667,469 ifølge hvis lære hævdes en særlig struktur af det keramiske gasfilter at løse ovennævnte problem. Det har 2 DK 173944 B1 imidlertid vist sig, at gasfiltre konstrueret i overensstemmelse med den ovennævnte U.S. patents lære, stadig er udsatte for ødelæggelse under afbrænding af soden.The above problem is described in U.S. Pat. Patent No. 4,667,469 according to whose teachings a particular structure of the ceramic gas filter is claimed to solve the above problem. However, it has been found that gas filters constructed in accordance with the aforementioned U.S. Pat. patent teachings, are still subject to destruction during the burning of the sod.

U.S. patenter nr. 4,436,538 og 4,604,869, omhandler alternative keramiske gasfilterstruk-5 turer. Fælles for de kendte gasfiltre, som er baseret på keramiske materialer, er det faktum, at gasfiltrene er meget udsatte for ødelæggelse ved afbrænding af soden, der er opsamlet i gas-filtrene. Yderligere har de kendte gasfiltre, som er baseret pi keramiske materialer, en yderst lav mekanisk styrke. Det har således vist sig, at en Corning gas-filterskive, som udgør en komponent af gasfiltret beskrevet i U.S patent 4,667,469, er 10 meget skør og har en meget lav trækstyrke.U.S. Patents Nos. 4,436,538 and 4,604,869 disclose alternative ceramic gas filter structures. Common to the known gas filters based on ceramic materials is the fact that the gas filters are very prone to destruction by burning the soot collected in the gas filters. Furthermore, the known gas filters based on ceramic materials have an extremely low mechanical strength. Thus, it has been found that a Corning gas filter disc, which is a component of the gas filter described in U.S. Patent 4,667,469, is very brittle and has a very low tensile strength.

JP-A-57110311, JP-A-58143817 og US-A-4813231 omhandler ligeledes forskellige typer af filtre fremstillet af SiC. JP 58143817 angår især et honeycomb-prindp og beskriver den kendte anvendelse af yderst fine siliciumcarbidpartikler. Den aktive porestruktur i det 15 færdige filter tilvejebringes ved hjælp af et "poredannende middel", fx grafitpartikler med en diameter på 25 μηη.JP-A-57110311, JP-A-58143817 and US-A-4813231 also disclose different types of SiC filters. JP 58143817 relates in particular to a honeycomb primer and describes the known use of extremely fine silicon carbide particles. The active pore structure of the finished filter is provided by a "pore forming agent", for example graphite particles having a diameter of 25 μηη.

JP 55 137 022 omhandler et filter dannet ved at forme kvartssand eller siliciumcarbidpartikler med specielt arrangeret partikelstørrelse til en porøs cylinder med 20 bund ved hjælp af en ildfast binder, fx vandglas. Ved det princip, der beskrives i JP 55 137 022, dannes i tilfælde af siliciumcarbidpartikler et heterogent materiale, hvor binderfasen I henhold til senere erfaringer skaber problemer ved fx at krystallisere, skabe volumenændringer, reagere og give spændinger og revnedannelse og ligeledes på grund af afvigende termisk udvidelse give spændinger og revnedannelse.JP 55 137 022 discloses a filter formed by forming quartz sand or silicon carbide particles of specially arranged particle size into a 20 bottom porous cylinder by means of a refractory binder, for example water glass. By the principle described in JP 55 137 022, in the case of silicon carbide particles, a heterogeneous material is formed in which the binder phase, according to later experiences, creates problems by, for example, crystallizing, creating volume changes, reacting and giving tension and cracking, and also due to deviating thermal expansion provide tension and cracking.

2525

Et formål med denne opfindelse er at tilvejebringe en fremgangsmåde til filtrering af gaspartikler fra røggas, og et røggasfilter, ved hjælp af hvilke de ovennævnte afbrændingsproblemer løses.An object of this invention is to provide a method for filtering flue gas gas particles and a flue gas filter by means of which the aforementioned combustion problems are solved.

30 En fordel ved den foreliggende opfindelse, sammenlignet med de kendte keramiske gas-filterstrukturer, som i øjeblikket er meget dyre, er det faktum at røg- eller gasfilteret, ifølge opfindelsen kan fremstilles af ret billige materialer og, som følge deraf, sælges til en lav pris ved hjælp af meget enkle fremstillingsprocesser velkendte som sådan Indenfor området.An advantage of the present invention, compared to the known ceramic gas filter structures which are currently very expensive, is the fact that the smoke or gas filter according to the invention can be made of fairly inexpensive materials and, as a result, sold to a low cost using very simple manufacturing processes well known as such.

3535

En yderligere fordel ved den foreliggende opfindelse, sammenlignet med de kendte keramiske gasfilterstrukturer, som har meget lav mekanisk styrke, er det faktum, at røggasfilteret, ifølge opfindelsen, har en høj mekanisk styrke, hvilket gør det muligt at fremstille filtersamlinger, som er større end filtersamlinger fremstillet af kendte keramiske 40 filterstrukturer. Kendte keramiske strukturer eller keramiske filtersamlinger er således vanskelige at fremstille med et volumen større end 2,5 liter, eftersom større strukturer bliver for skøre og kan ødelægges ved udsættelse for vibrationer, såsom vibrationer genereret i et køretøj. I modsætning til disse kendte filtersamlinger, kan gasfilteret ifølge 3 DK 173944 B1 opfindelsen bruges i samlinger afen størrelse på mindst 20-30 liter. Opfindelsen gør det således muligt at fremstille store samleenheder.A further advantage of the present invention, compared to the known ceramic gas filter structures which have very low mechanical strength, is the fact that the flue gas filter, according to the invention, has a high mechanical strength, which makes it possible to produce filter joints which are larger than filter assemblies made from known ceramic 40 filter structures. Known ceramic structures or ceramic filter assemblies are thus difficult to manufacture with a volume greater than 2.5 liters, since larger structures become too brittle and can be destroyed by exposure to vibrations such as vibrations generated in a vehicle. In contrast to these known filter assemblies, the gas filter of the invention can be used in assemblies of at least 20-30 liters in size. The invention thus makes it possible to produce large assembly units.

En anden fordel ved opfindelsen, sammenlignet med de kendte keramiske 5 gasfilterstrukturer, som har meget lave varmeledningsevner og meget lave varmeudvidel-seskoefficlenter, er det faktum, at i modsætning til de kendte keramiske gasfilterstrukturer, som kræver en sofistikeret indpakning, kan røggasfilteret ifølge opfindelsen let indpakkes i fx en lav legering rustfri ståldåse eller -Indpakning eller i en anden dåse eller Indpakning af et andet passende metallisk materiale.Another advantage of the invention, compared to the known ceramic gas filter structures which have very low thermal conductivity and very low heat exchange coefficients, is the fact that, unlike the known ceramic gas filter structures which require a sophisticated package, the flue gas filter according to the invention can be easily is packed in, for example, a low alloy stainless steel box or wrapper or in another can or wrapped in another suitable metallic material.

1010

Ifølge opfindelsen opnås de ovennævnte og andre formål, særpræg og fordele ved en fremgangsmåde til fremstilling af et porøst filterlegeme, hvor man blander SiC-partikler med en partikelstørrelse på 75-170 μπη, et "grønt" eller flygtigt bindemiddel, et plasticitetseller viskositetsregulerende middel og et opløsningsmiddel til fremstilling af en plastisk 15 pasta, ekstruderer pastaen til dannelse af et ekstruderet "grønt" legeme og sintrer det ekstruderede legeme til fremstilling af et filterlegeme, hvorved der dannes en permanent eller keramisk binder, hvilket filterlegeme har en maksimal porestørrelse pi 10-100 μΓη, en varmeledningsevne på mindst 5 W/(m2K) og en porøsitet på 30-60%.According to the invention, the above and other objects, features and advantages of a process for the preparation of a porous filter body are obtained in which SiC particles are mixed with a particle size of 75-170 µπη, a "green" or volatile binder, a plasticity or viscosity regulating agent and a solvent for making a plastic paste, extrudes the paste to form an extruded "green" body and sinters the extruded body to produce a filter body, thereby forming a permanent or ceramic binder, which filter body has a maximum pore size p 100 μΓη, a thermal conductivity of at least 5 W / (m2K) and a porosity of 30-60%.

20 Basis for den tekniske løsning på ovennævnte problem er den forståelse, at ophobningen af energi gennem afbrænding af partikler, opsamlet i det porøse fiiteremne, kan elimineres eller reduceres ved at fremstille det porøse filteremne af et materiale med en høj varmeledningsevne til at lede eller sprede den varme, som er genereret lokalt ved afbrændingen af partikler, opsamlet i det porøse filteremne, gennem det porøse filteremne 25 for at reducere den lokale temperaturstigning, opstået i det porøse filteremne ved afbrænding, og som følge heraf at reducere de termiske spændinger, som det porøse filteremne lokalt udsættes for i en sådan grad at en ødelæggelse af det porøse filteremne elimineres.The basis of the technical solution to the above problem is the understanding that the accumulation of energy through the burning of particles collected in the porous filament can be eliminated or reduced by producing the porous filter blank of a material with a high thermal conductivity to conduct or disperse the heat generated locally by the burning of particles, collected in the porous filter blank, through the porous filter blank 25 to reduce the local temperature rise caused by the porous filter blank by burning, and consequently to reduce the thermal stresses that the porous filter blank is subjected locally to such a degree that elimination of the porous filter blank is eliminated.

30 Et særligt aspekt ved opfindelsen vedrører en regenereringsteknik. I overensstemmelse med en foretrukket udførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, sker afbrændingen af partiklerne således gennem opvarmning af det porøse filteremne til en sådan temperatur, at partiklerne afbrændes.A particular aspect of the invention relates to a regeneration technique. According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the burning of the particles is carried out by heating the porous filter blank to such a temperature that the particles are burnt.

35 Det porøse filteremne kan således lede varme fra en ekstern varmekilde eller kan lede en elektrisk strøm, som opvarmer filteremnet, for at fremkalde opvarmning af filteremnet. Temperaturen, ved hvilken kul oxideres i atmosfæren til kulmonoxid, er ca. 500°C, mens temperaturen, ved hvilken kulpartikler, Indeholdt i udstødning eller røggas fra fx en dieselmotor, oxideres, er ca, 500-550eC. Som en konsekvens heraf bør det porøse 40 filteremne ifølge opfindelsen være af et materiale som kan modstå opvarmning til en temperatur på mindst 550°C eller mere, såsom 600eC, med mindre oxideringstempera-turen nedsættes gennem anvendelse af en kuloxideringskatalysator fx vanadiumpentoxld,Thus, the porous filter blank may conduct heat from an external heat source or may conduct an electric current which heats the filter blank to cause heating of the filter blank. The temperature at which carbon is oxidized in the atmosphere to carbon monoxide is approx. 500 ° C, while the temperature at which coal particles, contained in exhaust or flue gas from, for example, a diesel engine, is oxidized is about 500-550 ° C. As a consequence, the porous filter blank according to the invention should be of a material that can withstand heating to a temperature of at least 550 ° C or more, such as 600 ° C, unless the oxidation temperature is reduced by using a carbonation catalyst, e.g., vanadium pentoxide.

Fe203, andre ferrooxlder eller kobberoxider, ved hvilke kuloxideringstemperaturen DK 173944 B1 4 reduceres til ca. 350-450°C. Følgelig biiver temperaturen, forudsat at en kuloxideringskatalysator anvendes, til hvilken filteremnet opvarmes, i overensstemmelse med regenereringsaspektet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, omkring 300-600°C, fortrinsvis 300-450°C.Fe 2 O 3, other ferrous oxides or copper oxides, at which the carbon oxidation temperature DK 173944 B1 4 is reduced to approx. 350-450 ° C. Accordingly, the temperature, provided that a carbon oxidation catalyst is used, to which the filter blank is heated, in accordance with the regeneration aspect of the process of the invention, is about 300-600 ° C, preferably 300-450 ° C.

55

Den ovennævnte regenerering af filteret ifølge opfindelsen, ved opvarmning af det porøse filteremne til en sådan temperatur, at partikler, opsamlet i det porøse filteremne, afbrændes, kan, hvilket foretrækkes, foretages periodisk, og det foretrækkes også, at den ovennævnte handling med at lede røggassen gennem filteret foretages periodisk, så at i 10 det mindste to porøse filteremner anvendes, af hvilke den ene bruges til filtrering af partikler fra røggas ved at lede røggassen gennem dette, mens det andet porøse filteremne regenereres ved at opvarme dette til en temperatur, der afstedkommer afbrændingen af partikler opsamlet deri. Efter en tidsperiode, der udgør en operationscyklus, regenereres det første porøse filteremne, og det andet porøse filteremne anvendes til at filtrere par-15 tikler fra røggassen ved at lede røggassen gennem dette.The above-mentioned regeneration of the filter according to the invention, by heating the porous filter blank to such a temperature that particles collected in the porous filter blank can be incinerated, which is preferred, periodically, and it is also preferred that the above-mentioned act of conducting the flue gas through the filter is periodically arranged so that at least two porous filter blanks are used, one of which is used to filter flue gas particles by passing the flue gas through it, while the other porous filter blank is regenerated by heating it to a temperature which causes the burning of particles collected therein. After a period of time constituting an operating cycle, the first porous filter blank is regenerated and the second porous filter blank is used to filter particles from the flue gas by passing the flue gas through it.

Det må Imidlertid understreges, at den periodiske regenerering af de porøse filteremner ifølge fremgangsmåden ifølge opfindelsen, ikke er begrænset til et sæt af porøse filteremner omfattende mindst to porøse filteremner, da et enkelt porøst filteremne 20 periodisk kan opvarmes til en temperatur, ved hvilken partikler opsamlet heri afbrændes, mens røggassen stadig ledes gennem det porøse filteremne, eller mens det porøse filteremne ikke er i funktion (den partikelgenererende motor eller -værk, hvis udstødning eller røggas ledes gennem det porøse filteremne, ikke er i drift). Endvidere kan der under regenereringen af det porøse filteremne ifølge fremgangsmåden ifølge opfindelsen, intro-25 duceres ilt i det porøse filteremne for at accelerere afbrændingen af partiklerne opsamlet heri, eller en kemisk komponent, der fremmer eller katalyserer afbrændingen af partiklerne, kan bruges, yderligere kan foropvarmet luft introduceres i det porøse filteremne for at bevirke afbrænding af partiklerne opsamlet i det porøse filteremne, hvilket, i overensstemmelse med den alternative fremgangsmåde ifølge opfindelsen og i over-30 ensstemmelse med læren i opfindelsen, tjener det formål at lede varmen, genereret lokalt ved afbrænding af partiklerne, igennem det porøse filteremne for at eliminere risikoen for at skade det porøse filteremne gennem en lokal overdreven udsættelse for ekstremt høje temperaturer.However, it should be emphasized that the periodic regeneration of the porous filter blanks according to the method of the invention is not limited to a set of porous filter blanks comprising at least two porous filter blanks, since a single porous filter blank 20 can be periodically heated to a temperature at which particles are collected herein is incinerated while the flue gas is still being passed through the porous filter blank or while the porous filter blank is not in operation (the particle-generating engine or plant whose exhaust or flue gas is passed through the porous filter blank is not operating). Furthermore, during the regeneration of the porous filter blank according to the process of the invention, oxygen can be introduced into the porous filter blank to accelerate the combustion of the particles collected therein, or a chemical component which promotes or catalyzes the combustion of the particles can be used further. preheated air is introduced into the porous filter blank to cause burning of the particles collected in the porous filter blank, which, in accordance with the alternative method of the invention and in accordance with the teachings of the invention, serves the purpose of directing the heat generated locally by burning the particles through the porous filter blank to eliminate the risk of damaging the porous filter blank through a local excessive exposure to extremely high temperatures.

35 I overensstemmelse med en yderligere udførelsesform af fremgangsmåden ifølge opfindelsen regenereres eller renses det porøse filteremne ved at lede en rensende luftstrøm igennem i modsat retning af den retning, røggassen ledes igennem, således at størstedelen af partiklerne opsamlet i det porøse filteremne, blæses tilbage i en returstrøm.In accordance with a further embodiment of the method according to the invention, the porous filter blank is regenerated or purified by passing a purifying air stream in the opposite direction to the direction in which the flue gas is passed, so that most of the particles collected in the porous filter blank are blown back into a return current.

4040

Det er kendt indenfor det tekniske område for plastiske materialer at anvende stive metalfiltre til at filtrere en masse af plastisk materiale. Indenfor dette tekniske område er der udviklet en mangfoldighed af stive metalfiltre, som tjener det formål at frembringe et filter, der er I stand til at modstå en høj trykgradient gennem en Indbygget høj mekanisk 5 DK 173944 B1 styrke i det stive metalfilter. Således omtales der i U.S. patenter nr. 3,620,690, 3,788,486 og 3,940,269, en sintret austenitisk-ferritisk krom-nikkelstållegering, et stift filter til at filtrere en smeltet termoplastisk harpiks, foruden en proces til at blande pulverformigt austenitisk krom-nikkelstål. Ifølge teknikkerne beskrevet i disse U.S. patenter kan der 5 fremstilles produkter med lav massefylde, hvilke hævdes at være særlig anvendelige som filterelementer. Man må imidlertid bemærke, at filtrene beskrevet i disse U.S. patenter kun tager lidt eller intet hensyn til varmeledningsevnen hos metalfilter-elementeme, og yderligere ikke tager hensyn til det ovennævnte afbrændingsproblem.It is known in the art of plastic materials to use rigid metal filters to filter a mass of plastic material. Within this technical field, a variety of rigid metal filters has been developed, which serves to provide a filter capable of withstanding a high pressure gradient through a built-in high mechanical strength in the rigid metal filter. Thus, in the U.S. patents Nos. 3,620,690, 3,788,486 and 3,940,269, a sintered austenitic-ferritic chromium-nickel alloy, a rigid filter for filtering a molten thermoplastic resin, in addition to a process for mixing powdered austenitic chromium-nickel steel. According to the techniques described in these U.S. Pat. patents, low density products can be manufactured which are claimed to be particularly useful as filter elements. However, it should be noted that the filters described in these U.S. Pat. patents take little or no account of the thermal conductivity of the metal filter elements, and further do not take into account the aforementioned burning problem.

10 Det porøse filteremne fra røggasfilteret følge opfindelsen kan med fordel anvendes i overensstemmelse med kendte teknikker indenfor området som sådan, såsom teknikkerne beskrevet i ovennævnte U.S. patenter nr. 3,620,690, 3,940,269 og 3,788,486 og yderligere i overensstemmelse med teknikkerne beskrevet i adskillige referencer såsom de følgende U.S. patenter nr. 2,792,302, 2,709,651, 2,902,363, 2,593,943, 3,223,523, 15 3,836,302 og 3,919,384.Advantageously, the porous filter blank from the flue gas filter according to the invention can be used in accordance with known techniques in the art as such, such as the techniques described in the aforementioned U.S. Pat. patents Nos. 3,620,690, 3,940,269 and 3,788,486 and further in accordance with the techniques described in numerous references such as the following U.S. Patent Nos. patents Nos. 2,792,302, 2,709,651, 2,902,363, 2,593,943, 3,223,523, 3,836,302 and 3,919,384.

Porøse filteremner kan således ifølge disse teknikker fremstilles af pulver af metalmaterialer eller metallignende materialer ved forskellige processer inklusive den velkendte kold kompaktionsproces med eller uden en flygtig poredannende komponent 20 såsom fibre eller kugler af plastisk materiale, såsom organiske polymere materialer, f.ex. silicium sammensætninger, polypropylen eller polystyren, og efterfølgende sintring og den såkaldte intet-tryk sintringsmetode. Alternativt kan det porøse filteremne fremstilles ved en støbeproces, fx en sprøjtestøbeproces i hvilken en form af plastisk materiale eller voks anvendes. Efter at formen er fyldt med det partikelformige metal eller metallignende 25 materiale, smeltes eller brændes det plastiske materiale eller voksen bort. Materialet kan hældes i formen I flydende form indeholdende en flygtig væske og/eller et flydende eller fast bindemiddel. Yderligere kan det porøse filteremne fremstilles ved en ekstrude-ringsproces, fx I overensstemmelse med teknikkerne beskrevet i de ovennævnte U.S. patenter nr. 3,836,302 og 3,919,384. Det er også kendt at blande metalpulver med et 30 bindemiddel, idet man enten mildt solidificerer blandingen og/eller liniært presser blandingen sammen isostatisk og sintrer blandingen og ved denne sintringsproces fjerner eller solidificerer bindemidlet, så metal pulveret bindes sammen. I de ovennævnte U.S. patenter omtales talrige materialer og bindemidler. Disse metoder finder anvendelse I fremstillingen af partikelformige porøse artikler, og udvælgelsen af de optimale 35 fremgangsmådeparametre, etc. til en anvendelse er afhængig af størrelsen af det emne, der skal fremstilles, dets konturer, dimensioner, porøsitet og/eller gennemtrængelighed, mekaniske styrke og varmeledningsevne.Thus, according to these techniques, porous filter blanks can be made of powdered metal or metal-like materials by various processes including the well known cold compaction process with or without a volatile pore forming component 20 such as fibers or spheres of plastic material such as organic polymeric materials, e.g. silicon compositions, polypropylene or polystyrene, and subsequent sintering and the so-called no-pressure sintering method. Alternatively, the porous filter blank may be made by a molding process, for example, an injection molding process in which a form of plastic material or wax is used. After the mold is filled with the particulate metal or metal-like material, the plastic material or wax is melted or burned away. The material may be poured into the mold in liquid form containing a volatile liquid and / or a liquid or solid binder. Further, the porous filter blank may be prepared by an extrusion process, e.g., in accordance with the techniques described in the aforementioned U.S. Pat. patents Nos. 3,836,302 and 3,919,384. It is also known to mix metal powder with a binder, either mildly solidifying the mixture and / or linearly pressing the mixture isostatically and sintering the mixture and in this sintering process removing or solidifying the binder so that the metal powder is bonded together. In the above-mentioned U.S. patents refer to numerous materials and binders. These methods find use in the preparation of particulate porous articles, and the selection of the optimum process parameters, etc. for an application depends on the size of the item to be manufactured, its contours, dimensions, porosity and / or permeability, mechanical strength and thermal conductivity.

I en rapport "Technical and Economic Evaluation of a Cold Isostatic Pressing Technique and 40 Examination of the Pre-green Specimen Process" udgivet af Teknologisk Institut,In a report "Technical and Economic Evaluation of a Cold Isostatic Pressing Technique and 40 Examination of the Pre-Green Specimen Process" published by the Institute of Technology,

Afdelingen for Industriel Metallurgy Teknologisk Institut, Tåstrup, Danmark dateret februar, 1987 omtales aspekter ved en fremgangsmåde til fremstilling af prøver eller produkter på basis af pulvermaterialer. Rapporten sigter hovedsagelig på produkter af høj kompakthed, men teknikken, beskrevet I omtalte rapport kan, på en enkel måde, gennem 6 DK 173944 B1 reduktion af det statiske tryk til en meget lav trykværdi, tilpasses produktionen af et højporøst filteremne i et røggasfilter ifølge opfindelsen.The Department of Industrial Metallurgy Technological Institute, Tåstrup, Denmark, dated February, 1987, discusses aspects of a process for producing samples or products based on powder materials. The report is mainly aimed at products of high compactness, but the technique described In said report, by simply reducing the static pressure to a very low pressure value, the production of a high porous filter blank in a flue gas filter according to the invention can be adapted .

I det tyske patent nr. 34 40 202 og i de publicerede tyske patentansøgninger nr. 32 32 5 729 og 34 38 217 omtales interessante kuloxideringskatalysatorer, nemlig zirkoniumoxid-klorid (ZrOCI2), lithiumoxid (Li20) og vanadiumpentoxid (V205). Katalysatoren kan således udgøre en komponent af filteremnet eller udgøre en belægning på emnet. Det menes således, at opfindelsens porøse filterkoncept gør det muligt at udvælge kuloxideringskatalysatorer, som er forskellige fra de kuloxideringskatalysatorer, der hidtil er brugt i 10 forbindelse med røggasfiltre lavet af keramiske materialer, da de katalysatorer, som er forenelige med et emne af SiC er forskellige fra de katalysatorer, som er forenelige med eller kan bruges i forbindelse med kendte keramiske filtre.In German Patent Nos. 34 40 202 and in published German patent applications Nos 32 32 5 729 and 34 38 217, interesting carbon monoxide catalysts are mentioned, namely zirconia (ZrOCl 2), lithium oxide (Li 2 O) and vanadium pentoxide (V 2 O 5). Thus, the catalyst can be a component of the filter blank or a coating on the blank. Thus, it is believed that the porous filter concept of the invention makes it possible to select carbon dioxide catalysts which are different from the carbon dioxide catalysts used so far in flue gas filters made of ceramic materials, since the catalysts compatible with a SiC blank are different. from the catalysts which are compatible with or can be used in conjunction with known ceramic filters.

Filteret ifølge opfindelsen kan udføres i talrige størrelser og strukturer, såsom de strukturer 15 der er beskrevet i de ovenfor nævnte referencer. I den foretrukne udførelse af filteret ifølge opfindelsen har det porøse filteremne en røggasindgangsflade og en modsat rettet røggasudgangsflade, et første sæt af et stort antal blinde filtreringshuiler, der fra Indgangsfladen og i hovedsagen vinkelret på denne strækker sig ind i emnet, og et andet sæt af et stort antal blinde filtreringshuller, der fra udgangsfladen og i hovedsagen 20 vinkelret på denne strækker sig ind i emnet, og at det første og andet sæt filtrerlngshuller strækker sig ved siden af hinanden og adskilt fra hinanden.The filter of the invention can be made in numerous sizes and structures, such as the structures 15 described in the above references. In the preferred embodiment of the filter according to the invention, the porous filter blank has a flue gas inlet surface and an oppositely directed flue gas outlet surface, a first set of a large number of blind filtration sinks extending from the Inlet surface and generally perpendicular thereto, and a second set of a plurality of blind filtration holes extending from the exit surface and generally 20 perpendicular thereto into the blank, and the first and second sets of filter holes extending side by side and separated from each other.

Alternativt eller yderligere kan det porøse filteremne i filteret ifølge opfindelsen have skillevægge af struktur som et bikagemønster, eller det porøse filteremne kan have en 25 rørformet struktur. I overensstemmelse med en yderligere eller alternativ udførelse af røggasfilteret ifølge opfindelsen udgøres det porøse filteremne af en cirkulær plade af en tykkelse som er meget mindre, adskillige faktorer af ti, end diameteren af pladen. De ovenfor beskrevne udførelser af filteremnet er yderst fordelagtige udførelser til filtrering af partikler eller sod fra udstødningsgas fra dieselmotorer, såsom dieselmotorer på køretøjer.Alternatively or further, the porous filter blank in the filter of the invention may have partitions of structure as a honeycomb pattern, or the porous filter blank may have a tubular structure. In accordance with a further or alternative embodiment of the flue gas filter according to the invention, the porous filter blank consists of a circular plate of a thickness which is much smaller, several factors of ten, than the diameter of the plate. The above described embodiments of the filter blank are highly advantageous embodiments for filtering particulate matter or soot from exhaust gas from diesel engines, such as diesel diesel engines on vehicles.

3030

Partiklerne, der filtreres fra røggas fra dieselmotorer omfatter hovedsagelig kul, men inkluderer yderligere, som Indikeret ovenfor, additiver opstået fra additiver til dieselolien, additiver fra smøremidler og materialer eller partikler opstået ved slid på motoren.The particles filtered from flue gas from diesel engines mainly comprise coal, but further include, as indicated above, additives arising from additives to the diesel oil, additives from lubricants and materials or particles arising from engine wear.

Oprindelsen af partiklerne kendes ikke med sikkerhed, men en spektroskopisk analyse af 35 partikler fra en dieselmotor afslører, at partiklerne indeholder bl.a.: Li, B, C, F, Na, Mg, Al,The origin of the particles is not known with certainty, but a spectroscopic analysis of 35 particles from a diesel engine reveals that the particles contain, inter alia: Li, B, C, F, Na, Mg, Al,

Si, P, S ,CI, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, og Zn. Partiklerne fra en dieselmotor er yderst små, således er mere end 50% af alle partikler mindre end 0,5 pm og har en vægtfylde på 0,05-0,1 g/cm3. En yderligere analyse af partiklerne afslører, at det opløselige organiske indhold af partiklerne er 5-20 volumen%, i nogle tilfælde endog op til 90%, 40 indholdet af brint er 0-2%, Indholdet af kul er 70-90% og indholdet af aske er 0,2%.Si, P, S, CI, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, and Zn. The particles from a diesel engine are extremely small, so more than 50% of all particles are less than 0.5 microns and have a density of 0.05-0.1 g / cm 3. A further analysis of the particles reveals that the soluble organic content of the particles is 5-20% by volume, in some cases even up to 90%, 40 the hydrogen content is 0-2%, the carbon content is 70-90% and the content of ash is 0.2%.

Partiklernes form er irregulær og definerer et meget stort overfladeareal. Partiklerne er således meget porøse og har en blød overflade.The shape of the particles is irregular and defines a very large surface area. Thus, the particles are very porous and have a soft surface.

7 DK 173944 B17 DK 173944 B1

Af ovennævnte ses det, at partiklerne, der filtreres fra røggassen fra en dieselmotor, ikke kun er kulpartikler, som kan oxideres til kulmonoxid og yderligere, ved hjælp af fx en platinkatalysator, som det er velkendt på området, kan oxideres til kuldioxid. Noget af indholdet i partiklerne bliver imidlertid i filteremnet og resulterer i tilstopning af 5 filteremnet. Derfor regner man med, at et filter ifølge opfindelsen, har en begrænset levetid på ca. 3000-4000 timer svarende til 100.000-150.000 km kørt af et køretøj med en dieselmotor.From the above it can be seen that the particles filtered from the exhaust gas from a diesel engine are not only carbon particles which can be oxidized to carbon monoxide and further, for example, by means of a platinum catalyst, as is well known in the art, can be oxidized to carbon dioxide. However, some of the contents of the particles remain in the filter blank and result in clogging of the filter blank. Therefore, it is believed that a filter according to the invention has a limited service life of approx. 3000-4000 hours corresponding to 100,000-150,000 km driven by a vehicle with a diesel engine.

Som indikeret ovenfor regner man med, at røggasfilteret ifølge opfindelsen, finder 10 anvendelse indenfor området vedrørende filtrering af partikler fra røggas genereret i kraftværker, affaldsforbrændingsanlæg, etc. gennem forbrænding af brændbart materiale, såsom fossilt brændsel, f.ex. kul, fuelolie eller dieselolie eller affald. På nuværende tidspunkt Filtreres røggas, genereret i kraftværker, ved hjælp af elektrostatiske filtre, posefiltre eller textil-filtre omfattende membraner fremstillet af plastmateriale, såsom 15 glasfiberharpiks, teflon, dralon, etc., som imidlertid ikke kan modstå temperaturer på over ca. 200°C, og såkaldte multi-cyklon filtre. I modsætning til disse kendte filtre anses filteret ifølge opfindelsen for at udgøre et effektivt middel til filtrering af partikler fra røggas genereret i kraftværker eller affaldsforbrændingsanlæg. Ved denne anvendelse bør man foretrække en udgave af filteret, i hvilken det porøse filteremne er af en rørformet 20 struktur, gennem hvis ydre væg røggassen ledes. Det er at foretrække, at flere filteremner af rørformet struktur anvendes I en filtersammensætning i et røggasfilter, som anvendes i et værk af ovennævnte type.As indicated above, it is envisaged that the flue gas filter of the invention is applicable in the field of filtration of flue gas particles generated in power plants, waste incinerators, etc. through combustion of combustible material such as fossil fuel, e.g. coal, fuel oil or diesel fuel or waste. At present, flue gas generated in power plants is filtered by means of electrostatic filters, bag filters or textile filters comprising membranes made of plastic material, such as 15 fiberglass resin, teflon, dralon, etc., which, however, cannot withstand temperatures in excess of approx. 200 ° C and so-called multi-cyclone filters. In contrast to these known filters, the filter of the invention is considered to be an effective means for filtering flue gas particles generated in power plants or waste incinerators. In this application, one should prefer a version of the filter in which the porous filter blank is of a tubular structure through which the outer wall of the flue gas is passed. It is preferred that several tubular filter elements be used in a filter composition in a flue gas filter used in a work of the above type.

SiC-materlalet kan bindes sammen direkte, f.ex. ved anvendelse af tryk eller varme, f.ex.The SiC material can be directly bonded together, e.g. using pressure or heat, e.g.

25 genereret ved en elektrisk strøm, eller blot ved opvarmning af materialet, eller alternativt eller yderligere kan materialet bindes sammen ved hjælp af et bindemiddel. I de ovenfor nævnte referencer omtales en mangfoldighed af bindemidler, og som det bindemiddel, der skal bruges i forbindelse med det partikelformige materiale, bundet sammen i det porøse filteremne i røggasfilteret ifølge opfindelsen, foretrækkes en binder, som aktiveres ved høj 30 temperatur påvirkning, fortrinsvis en påvirkning af en temperatur på 1000-2000°C, fortrinsvis 1400-1900°C, eller et varmeflygtigt bindemiddel, såsom en varmeaktiveret lim. Eksempler på sådanne bindemidler er elastomere, termoplastiske eller syntetiske polymere materialer eller på området velkendte harpiksbaserede bindemidler. Alternativt kan bindemidlet være et metal såsom molybdæn, tin, eller et metal fremkommet ved reduktion 35 af et metalsalt, idet materialet bindes sammen i det porøse filteremne. Alternativt eller yderligere kan bindemidlet være et silikat, såsom ler eller hydreret aluminiumsilikat (AI203*2Si02«2H20) eller en anden metalsilikatkomposition, f.ex. kalium- eller natriumsllicat, som er et på området velkendt bindemiddel, f.ex. beskrevet og diskuteret i ovennævnte artikel udgivet af Teknologisk Institut/Afdelingen for Industriel Metallurgy og 40 yderligere I det ovennævnte U.S. patent No. 4,604,869. Yderligere antages en kiselsyre-ester at være et fordelagtigt bindemiddel.25 generated by an electric current, or simply by heating the material, or alternatively or further, the material may be bonded together by a binder. In the above references, a variety of binders are mentioned and as the binder to be used in connection with the particulate material bonded together in the porous filter blank of the flue gas filter according to the invention, a binder which is activated at high temperature effect is preferably preferred. an effect of a temperature of 1000-2000 ° C, preferably 1400-1900 ° C, or a heat volatile binder such as a heat activated glue. Examples of such binders are elastomeric, thermoplastic or synthetic polymeric materials or well-known resin-based binders. Alternatively, the binder may be a metal such as molybdenum, tin, or a metal obtained by reduction of a metal salt, the material being bonded together in the porous filter blank. Alternatively or further, the binder may be a silicate such as clay or hydrated aluminum silicate (Al 2 O 3 * 2 SiO 2 2H 2 O) or another metal silicate composition, e.g. potassium or sodium silicate, which is a binder well known in the art, e.g. described and discussed in the above article published by the Institute of Technology / Department of Industrial Metallurgy and 40 additional In the above-mentioned U.S. patent no. 4604869. Furthermore, a silicic acid ester is believed to be an advantageous binder.

Som indikeret ovenfor kan det partikelformige SiC, i overensstemmelse med teknikkerne beskrevet i ovennævnte referencer, bindes sammen i en sintringsproces. I høj-tempera- 8 DK 173944 B1 tursintringsprocessen sker sintringen helst i en atmosfære af N2 eller en Inert atmosfære, såsom He eller Ar eller i atmosfæren. Ydermere kan det partikelformige SiC gøres kompakt forud for sintringsprocessen ved at udsætte materialet for tryk i en såkaldt isostatisk sammenpresning, i hvilken proces materialet yderligere kan udsættes for varme.As indicated above, in accordance with the techniques described in the above references, the particulate SiC can be bonded together in a sintering process. In the high-temperature sintering process, sintering is preferably carried out in an atmosphere of N2 or an inert atmosphere such as He or Ar or in the atmosphere. Furthermore, the particulate SiC can be compacted prior to the sintering process by subjecting the material to pressure in a so-called isostatic compression, in which process the material can be further exposed to heat.

55

Opfindelsen vil nu blive beskrevet yderligere med reference til tegningen, hvorThe invention will now be further described with reference to the drawings, in which

Fig. 1 viser en delvis gennemskåret udførelsesform af røggasfilteret ifølge opfindelsen, set i perspektiv, omfattende en første udførelsesform af et porøst filteremne huset i en 10 beholder.FIG. 1 is a perspective view of a partially cut-away embodiment of the flue gas filter according to the invention, comprising a first embodiment of a porous filter blank housed in a container.

Fig. 2 viser et skematisk billede af en anden udførelsesform af et porøst filteremne set i perspektiv.FIG. 2 is a perspective view of a schematic view of another embodiment of a porous filter blank.

15 Fig. 3 er en generel skematisk illustration af et sæt røggasfiltre forbundet til en udstødning eller en røggasudgangsledning fra en dieselmotor, og viser operationscyklus-og regenereringscyklus-konceptet i opfindelsen.FIG. 3 is a general schematic illustration of a set of flue gas filters connected to an exhaust or flue gas output line from a diesel engine, showing the operation cycle and regeneration cycle concept of the invention.

Fig. 4 viser, set i perspektiv, en delvis gennemskåret tredje udførelsesform af et porøst 20 filteremne ifølge opfindelsen.FIG. 4 is a perspective view of a partially cut-away third embodiment of a porous filter blank according to the invention.

Fig. 5 viser, set i perspektiv, et skematisk billede afen del af det porøse filteremne vist i Fig. 4.FIG. 5 is a perspective view of a portion of the porous filter blank shown in FIG. 4th

25 Fig. 6 viser, set i perspektiv, et delvist gennemskåret billede af en alternativ fjerde udførelsesform af et røggasfilter ifølge opfindelsen, ogFIG. 6 is a perspective view of a partially cut-away view of an alternative fourth embodiment of a flue gas filter according to the invention; and

Fig. 7 er et skematisk billede af en lastbil omfattende et røggasfilter ifølge opfindelsen.FIG. 7 is a schematic view of a truck comprising a flue gas filter according to the invention.

30 Fig. 8 viser en sammenlignende test mellem et filter ifølge opfindelsen og en kendt filtertype.FIG. 8 shows a comparative test between a filter according to the invention and a known filter type.

I Fig. 1 vises et porøst filteremne 10, som omfatter SiC og har en foretrukket porøsitet på ca. mindst 70 % og en maksimum porestørrelse på ca. 35 pm. Emnet 10 har helst en 35 varmelednlngsevne på over 5 W/mK, såsom en varmeledningsevne på 5-100 W/mK, fortrinsvis omkring 5-40 W/mK. Emnet 10 er grundlæggende af cirkulær, cylindrisk form og har til venstre en cirkulær Indgangsside overflade 12, fra hvilken en mangfoldighed af blinde filtreringshuller strækker sig vinkelret ind i emnet 10. Fra overfladen i den modsatte side eller ende af emnet 10, hvis sideoverflade udgør en udgangsende som ikke er vist på 40 Fig. 1, strækker en yderligere mangfoldighed af blinde filtreringskanaler sig vinkelret Ind i emnet 10. Ved den ovennævnte udgangsende på emnet 10 er emnet 10 forsynet med en perifer fortykkelse 16, som passer I en ydre indkapsling 18. Fortykkelsen 16 tjener det formål at lede emnet 10 inde i indkapslingen 18 for at gøre det muligt at montere og 9 DK 173944 B1 afmontere emnet 10 i forhold til indkapslingen 18, selv hvis emnet 10 er blevet lettere deformeret ved at have været udsat for termiske spændinger eller høje temperaturer.In FIG. 1 shows a porous filter blank 10 comprising SiC and having a preferred porosity of approx. at least 70% and a maximum pore size of approx. 35 pm. The blank 10 preferably has a thermal conductivity of more than 5 W / mK, such as a thermal conductivity of 5-100 W / mK, preferably about 5-40 W / mK. The blank 10 is basically of circular, cylindrical shape and has a circular inlet side surface 12 from which a plurality of blind filtration holes extend perpendicularly to the blank 10. From the surface at the opposite side or end of the blank 10, the side surface of which forms a output end not shown in FIG. 1, a further variety of blind filtration channels extends perpendicularly to blank 10. At the above outlet end of blank 10, blank 10 is provided with a peripheral thickening 16 which fits into an outer enclosure 18. Thickness 16 serves the purpose of guiding blank 10 within the enclosure 18 to allow mounting and removal of the blank 10 relative to the enclosure 18, even if the blank 10 has been more easily deformed by being subjected to thermal stresses or high temperatures.

I Fig. 2 vises en anden udførelsesform af et filteremne eller snarere en udførelse af en 5 filteremnesamling omfattende en mangfoldighed af cirkulære porøse metalfilterplader fremstillet af partikelformigt SiC, hvis plader 20 er forsynede med centrale åbninger 22.In FIG. Figure 2 shows another embodiment of a filter blank or, rather, an embodiment of a filter blank assembly comprising a plurality of circular porous metal filter plates made of particulate SiC, whose plates 20 are provided with central openings 22.

I Fig. 3 er to sæt af cirkulære, porøse filterplader 20 arrangeret i en første røggasfiltersamling 24 og en anden røggasfiltersamling 26.1 den første røggasfiltersamllng 10 24 er arrangeret to temperaturdetektorer 32 og 34, og I den anden røggasfiltersamling 26 er arrangeret to temperatur detektorer 36 og 38. Temperaturdetektorerne 32, 34, 36 og 38 er forbundet til en elektrisk styreblok 40, som igen er forbundet til et elektrisk varmeapparat eller varmeelement 28 monteret inde i samlingen 24, som strækker sig gennem de centrale cirkulære åbninger 22 i pladerne 20 1 samlingen 24. Ligeledes er et 15 elektrisk varmeapparat eller varmelement 30 monteret i røggasfilteret 26. Som det vil fremgå af beskrivelsen og ydermere af Fig. 3, er samlingerne 24 og 26 identiske.In FIG. 3, two sets of circular, porous filter plates 20 are arranged in a first flue gas filter assembly 24 and a second flue gas filter assembly 26.1. 32, 34, 36 and 38 are connected to an electrical control block 40 which in turn is connected to an electric heater or heating element 28 mounted inside the assembly 24 which extends through the central circular openings 22 of the plates 20 1 of the assembly 24. Also an electric heater or heating element 30 mounted in the flue gas filter 26. As will be apparent from the description and further shown in FIG. 3, the joints 24 and 26 are identical.

Samlingerne 24 og 26 er monteret i udstødnings- eller røggasledninger forbundet med en udstødningskanal 43 fra en dieselmotor 54. Motoren 54 kan udgøre en motor i en bus, sporvogn, lastbil, lokomotiv eller andet køretøj. Udstødningen eller røggassen genereret 20 ved motoren 54 og udstødt gennem udstødningskanalen 43 ledes ved hjælp af ledende element 49 til en første indgangskanal 44, som er forbundet med en indgang I samlingen 24 eller alternativt, som vist i Fig. 3, ledes til en anden indgangskanal 46, som er forbundet med en indgang I samlingen 26. En første udgangskanal 45 er forbundet med en udgang af samlingen 24, og en anden udgangskanal 47 er forbundet med en udgang af 25 samlingen 26, hvilke udgangskanaler 45 og 47 er forbundet med en fælles udgangskanal 48.1 udstødningskanalen 43 fra motoren 54 er monteret en temperaturføler og en trykføler, som er forbundet med styreblokken 40 gennem ledningerne henholdsvis 50 og 52. På en udgangsaksel I motoren 54 er monteret en remskive 56, som er forbundet med en remskive på en elektrisk generatoraksel 62 ved en rem. Den elektriske generator 62 er 30 forbundet med styreblokken 40. Blokken 40 kan yderligere eller alternativt være forbundet til elektricitetsnettet gennem elektricitetstermi-naler 63 og 64 for at modtage elektricitet fra elektricitetsnettet såsom en 380 V, 50 Hz elektrisk strøm.The joints 24 and 26 are mounted in exhaust or exhaust gas lines connected to an exhaust duct 43 from a diesel engine 54. The engine 54 may constitute an engine in a bus, tram, truck, locomotive or other vehicle. The exhaust or flue gas generated 20 by the engine 54 and ejected through the exhaust duct 43 is guided by conductive member 49 to a first input duct 44 which is connected to an input of the assembly 24 or alternatively, as shown in FIG. 3, is directed to a second input channel 46 which is connected to an input of the assembly 26. A first output channel 45 is connected to an output of the assembly 24, and a second output channel 47 is connected to an output of the assembly 26, which output channels 45 and 47 are connected to a common output channel 48.1 The exhaust channel 43 from the motor 54 is mounted a temperature sensor and a pressure sensor, which is connected to the control block 40 through the lines 50 and 52, respectively. On an output shaft In the motor 54 is mounted a pulley 56 which is connected with a pulley on an electric generator shaft 62 by a belt. The electrical generator 62 is connected to the control block 40. The block 40 may further or alternatively be connected to the electricity grid through electricity terminals 63 and 64 to receive electricity from the electricity grid such as a 380 V, 50 Hz electric current.

Når udstødnings- eller røggasrensningen eller filtreringssystemet, vist i Fig. 3, er Igang, 35 skiftes filtreringen af udstødningen eller røggassen periodisk fra en af samlingerne 24 og 26 til den anden. Skiftet kan være tidskontrolleret, således at styreblokken 40 efter en specifik tidsperiode fremkalder et skift fra filtrering ved hjælp af samlingen 24 til filtrering ved hjælp af samlingen 26 eller omvendt. Alternativt kan tiden for et skift fra en samling til en anden kontrolleres af styreblokken 40 bestemt gennem trykdetektoren forbundet med 40 styreblokken 40 gennem en ledning 52, således at en for stor øgning i trykket fra udstødningskanalen 43 resulterer i et skift fra den filtersamling, der er i brug til filtrering af udstødning eller røggas til den anden filtersamling. Alternative operationelle rutiner vil være Indlysende for en person med almindelig Indsigt indenfor området.When the exhaust or flue gas cleaning or filtration system shown in FIG. 3, Initial, 35, the filtration of the exhaust or flue gas is periodically changed from one of the joints 24 and 26 to the other. The shift may be time controlled so that, after a specific period of time, the control block 40 elicits a shift from filtering by means of assembly 24 to filtering by means of assembly 26 or vice versa. Alternatively, the time for a shift from one assembly to another may be controlled by the control block 40 determined through the pressure detector connected to the control block 40 through a conduit 52 such that an excessive increase in pressure from the exhaust duct 43 results in a shift from the filter assembly that is in use for filtering exhaust or flue gas for the second filter assembly. Alternative operational routines will be obvious to a person with ordinary insight in the field.

10 DK 173944 B110 DK 173944 B1

Mens filtersamlingen 26 bruges til filtrering af partikler og additiver fra udstødning eller røggas genereret ved motoren 54 ved hjælp af pladerne 20, regenereres eller renses den første filtersamling 24 på et tidspunkt, mens filtersamlingen 26 er i brug, ved afbrænding af partikler, som hovedsagelig omfatter kul, og som er opsamlet på pladerne 20 i 5 filtersamiingen. Afbrændingen af kulpartikler sættes igang ved tilgangen af varme til filtersamlingen 24 eller mere præcist, i udførelsen vist i Fig. 3, ved tilgangen af varme til pladerne 20 i filtersamlingen 24, en varme genereret af det elektriske varmeapparat 28, som modtager elektrisk strøm fra generatoren 62 eller alternativt fra elektricitetsnettet gennem terminalerne 63 og 64. Den elektriske generator tjener det formål i ethvert til-10 fælde at give elektrisk strøm til en batteripakke på styreblokken 40, hvilken batteripakke igen forsyner de elektroniske og elektriske kontrolmidler på blokken 40 med elektrisk strøm. Man kan også vælge, at lade styreblokken 40 kontrollere den elektriske generator 62 og skifte den elektriske generator 62 mellem en første og en anden operationstiistand.While the filter assembly 26 is used to filter out exhaust or flue or particulate additives generated by the engine 54 by means of the plates 20, the first filter assembly 24 is regenerated or purified at a time, while the filter assembly 26 is in use, by burning particles which mainly comprise coal, which is collected on the plates 20 in the filter assembly. The burning of coal particles is initiated by the application of heat to the filter assembly 24 or more precisely, in the embodiment shown in FIG. 3, upon supply of heat to the plates 20 of the filter assembly 24, a heat generated by the electric heater 28 which receives electric current from the generator 62 or alternatively from the electricity grid through the terminals 63 and 64. The electric generator serves that purpose in any of the 10 trap providing electric power to a battery pack on control block 40, which in turn supplies the electronic and electrical control means on block 40 with electrical power. Alternatively, the control block 40 may be selected to control the electrical generator 62 and to alternate the electric generator 62 between a first and a second operation state.

Ved den første operationstilstand forsyner generatoren 62 udelukkende den ovennævnte 15 batteripakke med strøm. Ved den anden operationstilstand forsyner den elektriske generator et af de elektriske varmeapparater 28 og 30 med strøm til regenerering af filtersamlingeme henholdsvis 24 og 26.In the first mode of operation, the generator 62 supplies only the aforementioned battery pack with power. In the second mode of operation, the electric generator supplies one of the electric heaters 28 and 30 with power for regenerating the filter assemblies 24 and 26, respectively.

Varmen, der afgives af fx det elektriske varmeapparat 28 til de porøse plader 20 1 20 samlingen 24, ledes af pladerne 20 til partiklerne opsamlet af disse plader, og partiklerne afbrændes ved en specifik temperatur. Ved afbrændingen af kul og andet brændbart Indhold af partiklerne, såsom visse kvælstof- og kulhydroxydforbindelser, udvikles yderligere varme, hvilken yderligere varme ledes gennem pladerne 20 og derfra til indkapslingen om filtersamlingen 24 og videre til omgivelserne. Den pludselige forhøjelse af temperaturen, 25 som skyldes afbrændingen af de brændbare partikler, detekteres af temperaturfølerne I samlingerne, såsom temperaturdetektorerne 32 og 34 i samlingen 24. Ved detektionen af temperaturforhøjelsen slukker styreblokken 40 varmeelementet, varmelementet 28 i samlingen 24 eller alternativt varmeelementet 30 i samlingen 26, alt efter hvilket varmeelement der bruges til regenerering af den pågældende filtersamling.The heat emitted by, for example, the electric heater 28 to the porous plates 20 1 20 the assembly 24 is conducted by the plates 20 to the particles collected by these plates and the particles are burned at a specific temperature. In the burning of coal and other combustible contents of the particles, such as certain nitrogen and hydrocarbon compounds, additional heat is generated which further heat is passed through the plates 20 and thence to the enclosure about the filter assembly 24 and on to the surroundings. The sudden rise in temperature 25 due to the burning of the combustible particles is detected by the temperature sensors in the joints, such as the temperature detectors 32 and 34 of the assembly 24. Upon detection of the temperature rise, the control block 40 extinguishes the heating element, the heating element 28 in the assembly 24 or alternatively the heating element 30 in the assembly. 26, depending on which heating element is used to regenerate the particular filter assembly.

3030

Det påpeges, at den ovenfor nævnte regenereringsproces, som er beskrevet med reference til Fig. 3, kan udføres med enhver udførelse af røggasfilteret ifølge opfindelsen og enhver udførelse af det porøse filteremne karakteristisk for opfindelsen, såsom den første udgave, vist i Fig. 1, og alternative udgaver, som beskrives herunder med reference 35 til Fig. 4-6.It is pointed out that the above-mentioned regeneration process described with reference to FIG. 3 can be performed with any embodiment of the flue gas filter according to the invention and any embodiment of the porous filter blank characteristic of the invention, such as the first version shown in FIG. 1, and alternative versions described below with reference 35 to FIG. 4-6.

I Fig. 4 vises en tredje udførelsesform af et porøst filteremne Ifølge opfindelsen, hvilken udførelsesform i sin helhed er givet referencenummeret 70. Det porøse filteremne 70 er grundlæggende afen bikagestruktur fremstillet ved en ekstruderingsproces, som beskrives 40 mere detaljeret nedenfor i Eksempel 1. Det porøse filteremne 70 har en ydre væg 86 af form som en cirkulær, cylindrisk ydre væg. I dets længderetning strækker en mangfoldighed af gennemgående kanaler sig fra en ende, vist i Fig. 4, til den modsatte ende af det cirkulære, cylindriske emne 70, af hvilke kanaler den ene er givet referencenummeret 72. Kanalen 72 er åben ved enden vist i Fig. 4 og blokeret af en plade 11 DK 173944 B1 ved den modsatte ende, som ikke vises i Fig. 4. Kanalerne ved siden af kanalen 72 er, modsat kanal 72, blokeret af pladerne 74 ved enderne vist i Fig. 4. Disse tilgrænsende kanaler er imidlertid åbne ved deres modsatte ender, som Ikke vises i Fig. 4. En porøs skillevæg, som strækker sig på langs indeni det porøse filteremne 70, er givet 5 referencenummeret 76. Pladerne 74 kan være porøse eller ikke porøse plader.In FIG. 4 shows a third embodiment of a porous filter blank according to the invention, which in its entirety is given the reference number 70. The porous filter blank 70 is basically a honeycomb structure made by an extrusion process described in more detail below in Example 1. The porous filter blank 70 has an outer wall 86 in the form of a circular cylindrical outer wall. In its longitudinal direction, a plurality of through-channels extend from one end, shown in FIG. 4, to the opposite end of the circular cylindrical blank 70, one of which channels is given the reference number 72. The channel 72 is open at the end shown in FIG. 4 and blocked by a plate 11 at the opposite end not shown in FIG. 4. The channels adjacent to channel 72, opposite channel 72, are blocked by the plates 74 at the ends shown in FIG. 4. However, these adjacent channels are open at their opposite ends, which are not shown in FIG. 4. A porous partition extending longitudinally within the porous filter blank 70 is given reference number 76. The plates 74 may be porous or non-porous sheets.

I Fig. 5 vises en del af den porøse bikagefilteremnestruktur 70, vist i Fig. 4, i en forstørret målestok. Kanalen 72 vises således I Fig. 5 defineret af modsatte skillevægge 76 og 78 og blokeret ved dens nedre ende af filterpladen 74. Af Fig. 5 ses det yderligere, at kanalerne 10 ved siden af kanalen 72 blokeres ved deres øvre ender af filterpladerne 74. J Fig. 5 udgør den øvre ende af de lodrette kanaler en røggasindgangsende, gennem hvilken partikelindeholdende røggas ledes, som vist ved en pil 80. Pilen 80 illustrerer retningen langs hvilken røggassen ledes eller føres ind i det porøse filteremne. Partiklerne, der er ledt ind i det porøse filteremne, er illustreret ved prikker, af hvilken en er givet referencenummeret 15 82. Partiklerne fanges af skillevæggene 76 og 78 og yderligere af filterpladerne 74, efterhånden som røggasstrømmen tvinges gennem skillevæggene 76 og 78 i det porøse filteremne, som det angives af pilene, af hvilke den ene er givet referencenummeret 84.In FIG. 5, a portion of the porous honeycomb filter blank structure 70 shown in FIG. 4, on an enlarged scale. The channel 72 is thus shown in FIG. 5 defined by opposite partitions 76 and 78 and blocked at its lower end by the filter plate 74. 5, it is further seen that the channels 10 adjacent to the channel 72 are blocked at their upper ends by the filter plates 74. J FIG. 5, the upper end of the vertical passageways constitutes a flue gas inlet end through which particle-containing flue gas is passed, as shown by an arrow 80. The arrow 80 illustrates the direction along which the flue gas is conducted or introduced into the porous filter blank. The particles passed into the porous filter blank are illustrated by dots, one of which is given the reference number 15 82. The particles are trapped by the partitions 76 and 78 and further by the filter plates 74 as the flue gas flow is forced through the partitions 76 and 78 in the porous filter blank as indicated by the arrows, one of which is given the reference number 84.

Efter at være blevet tvunget gennem skillevæggene 76 og 78 indeholder røggassen ikke i væsentlig grad partikler eller sod.After being forced through partitions 76 and 78, the flue gas does not substantially contain particles or soot.

20 I Fig. 6 vises en fjerde udførelse af et porøst filteremne indeholdt i et røggasfilter med referencenummeret 90. Røggasfilteret omfatter en ydre indkapsling eller hus, som er delvist skåret bort, og som ender I en rørlignende komponent 92 for forbindelse til et udstødningsrør. Indeni Indkapslingen sidder en mangfoldighed af hule rørlignende porøse 25 filterelementer, som udgør en fjerde udførelse af det porøse filteremne ifølge opfindelsen, hvoraf et af disse elementer har fået referencenummeret 94. Hvert element 94 er ved dets øvre ende, vist i Fig. 6, blokeret afen cirkulær plade 96. Pladerne 96 er understøttet af en gitterstruktur 100. En vægsektion 98 af elementet 94 vises i forstørret målestok ved 99, hvor man ser elementets porøse struktur. Enderne på de rørlignende porøse filter-30 elementer, modsat enderne vist i Fig. 6, er ikke blokerede, og udgør indgange eller udgange, gennem hvilke røggas ledes. Da de øvre ender, vist i Fig. 6, er blokeret, tvinges røggassen under operationen gennem de porøse rørlignende vægge I de hule rørlignende porøse filterelementer. En keramisk fiberspiralfælde af en struktur magen til røggasfilteret 90, vist i Fig. 6, omtales i SAE (Society of Automotive Engineers) tidsskriftet No. 870011 35 med titlen "Urban Bus Application of a Ceramic Fiber Coil Particulate Trap", af Η.O.In FIG. 6 shows a fourth embodiment of a porous filter blank contained in a flue gas filter with reference number 90. The flue gas filter comprises an outer enclosure or housing which is partially cut away and terminates in a pipe-like component 92 for connection to an exhaust pipe. Inside the enclosure is a plurality of hollow tube-like porous filter elements constituting a fourth embodiment of the porous filter blank according to the invention, one of which has been given the reference number 94. Each element 94 is at its upper end, shown in FIG. 6, blocked by a circular plate 96. The plates 96 are supported by a grid structure 100. A wall section 98 of the element 94 is shown on an enlarged scale at 99, where the porous structure of the element is seen. The ends of the tube-like porous filter elements, opposite the ends shown in Figs. 6, are not blocked and constitute inputs or outputs through which flue gas is conducted. As the upper ends, shown in FIG. 6, is blocked, during the operation the flue gas is forced through the porous tube-like walls into the hollow tube-like porous filter elements. A ceramic fiber coil trap of a structure similar to the flue gas filter 90 shown in FIG. 6, is mentioned in the SAE (Society of Automotive Engineers) journal No. 870011 35 entitled "Urban Bus Application of a Ceramic Fiber Coil Particulate Trap", by Η.O.

Hardenberg, Daimler-Benz AG, Stuttgart, Tyskland.Hardenberg, Daimler-Benz AG, Stuttgart, Germany.

I Fig. 7 vises et køretøj med referencenummeret 120 I sin helhed. Køretøjet 120 omfatter et stel 122, hvorpå for- og baghjulene, henholdsvis 124 og 126, hviler. En førerkabine 128 40 hviler yderligere på stellet 122, som også bærer en dieselmotor 130, fra hvilken et udstødningsrør 132 strækker sig og er forbundet med et forbrændingsgas- eller røggasfilter 134 ifølge opfindelsen. Forbrændingsgasfilteret 134 kan udføres i henhold til ethvert af de principper, som er beskrevet ovenfor, dog helst som en porøs filteremnestruktur af bikagetypen vist i Fig. 4 og 5.In FIG. 7 shows a vehicle with reference number 120 in its entirety. The vehicle 120 comprises a frame 122 on which the front and rear wheels, 124 and 126, respectively, rest. A driver's cab 128 40 further rests on the frame 122, which also carries a diesel engine 130, from which an exhaust pipe 132 extends and is connected to a combustion gas or flue gas filter 134 according to the invention. The combustion gas filter 134 may be constructed according to any of the principles described above, however preferably as a porous filter blank structure of the honeycomb type shown in FIG. 4 and 5.

12 DK 173944 B1 EKSEMPEL 1 65% SiC-pulver, af kvalitet SIKA III med en renhed på 99,4% og med kornstørrelse i 5 Intervallet 75-170 pm produceret af Ahrendal i Norge, og 2 vægtprocent meget finkornet Alfa SiC med en kornstørrelse pi 0,1-10 pm, kvalitet A 10-20 eller B 10-20 fra Herman C.EXAMPLE 1 65% SiC powder, quality SIKA III with a purity of 99.4% and with grain size in the interval 75-170 pm produced by Ahrendal in Norway, and 2% by weight of very fine-grained Alfa SiC with a grain size pi 0.1-10 pm, quality A 10-20 or B 10-20 from Herman C.

Starck blev tørblandet i en blandemaskine med 8 vægtprocent methylcellulose af typen MH 300 fra Hoechst. Efter 15 minutters blandetid var homogent et pulver opnået, hvorefter der tilsattes 10 vægtprocent vand og 15 vægtprocent ethanol, og blandingen blev 10 yderligere blandet i 15 minutter.Starck was blended dry in a mixer with 8% by weight MH 300 methyl cellulose from Hoechst. After 15 minutes of mixing time, a powder was obtained, then 10% by weight of water and 15% by weight of ethanol were added and the mixture was further mixed for 15 minutes.

Den opnåede homogene masse var kendetegnet ved stor stivhed og viskositet, og den var findelt i klumper på ca. 10-50 gram og var ikke klæbende. Pulversammensætningen gav maksimal pakning af materialet uden at det forhindrede plastisk formgivning vha.The homogeneous mass obtained was characterized by high rigidity and viscosity, and it was comminuted in chunks of approx. 10-50 grams and was not sticky. The powder composition provided maximum packaging of the material without obstructing plastic molding.

15 ekstrudering.15 extrusion.

På en Handle 80 mm vakuum ekstruder, der var udrustet med et til formålet fremstillet ekstruderhoved med ca. 500 kanaler og forbundne huller, blev en kontinuert stang af et såkaldt cirkulært honeycombemne presset ud ved et ekstrudertryk på 10-25 bar.On a Handle 80 mm vacuum extruder equipped with a purpose-made extruder head with approx. 500 channels and connected holes, a continuous rod of a so-called circular honeycomb blank was pressed out at an extruder pressure of 10-25 bar.

20 Diameteren på emnet var 85 mm og af stangen blev skåret et stykke med en længde pi ca. 200 mm. Kanaltværsnittet var 2,5x2,5 mm og vægtykkelserne var alle ca. 1,0 mm.The diameter of the workpiece was 85 mm and the piece was cut with a length p in approx. 200 mm. The duct cross section was 2.5x2.5 mm and the wall thicknesses were all approx. 1.0 mm.

Det fremstillede "grønne" emne blev tørret over 3 døgn vha. gennemblæsnlng af 5-15 liter atmosfærisk luft i minuttet ved en temperatur på 20°C.The prepared "green" blank was dried over 3 days by blowing 5-15 liters of atmospheric air per minute at a temperature of 20 ° C.

2525

Filteremnet, der efter tørring havde en stor mekanisk styrke, blev i begge ender rettet af med et roterende eller skærende værktøj. Da alle kanaler skulle være blinde, blev hver anden kanal blokeret med en prop med længden 5 mm af det plastiske materiale. Herefter blev filteret vendt og den anden halvdel af kanalerne blev blokeret hvorved man opnåede 30 et WFF (Wall Flow Filter) filteremne.The filter blank, which had a high mechanical strength after drying, was straightened at both ends with a rotating or cutting tool. Since all channels were to be blinded, every other channel was blocked with a plug 5 mm in length of the plastic material. Then the filter was flipped and the other half of the channels were blocked to obtain a WFF (Wall Flow Filter) filter blank.

Blokering af kanalerne kan foregå manuelt eller hydraulisk hvor man blokerer halvdelen af kanalerne på én gang gennem en maske.The channels can be blocked manually or hydraulically by blocking half of the channels at one time through a mask.

35 Sintringen foregik ved at placere det "grønne" emne i en tætsluttende container fremstillet af grafit, som derefter blev placeret i en egnet kammerovn. Ovnen blev tømt for atmosfærisk luft til opnåelse af 99,999% vakuum hvorefter ovnen blev fyldt med argon således at indholdet af oxygenatomer blev uhyre begrænset. Ovnen blev med en hastighed pi 5-10°C/min varmet op til omkring 350°C hvor den organiske binder I der grønne emne 40 blev pyrolyseret og omdannet til rent kulstof i løbet af 10-20 minutter. Herefter blev ovnen med en hastighed på 25°C/min varmet op til ca. 2500eC hvor emnet sintredes i 60 minutter hvorefter ovnen afkøledes til stuetemperatur og emnet blev taget ud.The sintering took place by placing the "green" item in a tightly sealed container made of graphite, which was then placed in a suitable chamber oven. The furnace was emptied of atmospheric air to obtain 99.999% vacuum after which the furnace was filled with argon so that the content of oxygen atoms was extremely limited. The oven was heated at a rate of 5-10 ° C / min to about 350 ° C where the organic binder in the green blank 40 was pyrolyzed and converted to pure carbon over 10-20 minutes. The oven was then heated at a speed of 25 ° C / min to approx. 2500 ° C where the workpiece was sintered for 60 minutes after which the oven was cooled to room temperature and the workpiece was taken out.

13 DK 173944 B113 DK 173944 B1

Emnet med dimensionerne på 0 85 L 200 mm blev indpakket i en keramisk måtte solgt under navnet INTERAM af firmaet 3M. Denne måtte skulle fastholde emnet i en stålcontainer forsynet med flanger for montering i et udstødningsanlæget på en dieselmotor. Måtten skulle optage udvidelsesforskelle mellem filteremnemateriale og 5 containermateriale (stål).The item with dimensions of 0 85 L 200 mm was wrapped in a ceramic mat sold under the name INTERAM by the company 3M. This had to hold the workpiece in a steel container fitted with flanges for mounting in an exhaust system on a diesel engine. The mat had to accommodate expansion differences between filter blank material and 5 container material (steel).

Til testen blev anvendt en Golf 1,5 liter 4 cylindret dieselmotor monteret i et SuperFlow computerstyret motordynamometer hos Stobbe Engineering A/S i Gentofte. Der blev målt og opsamlet data om udstødningsmodtryk mellem motoren og filteret, temperatur i 10 udstødningen samt forskellige steder Inden i selve filteret. Flg. 8 viser det samlede testforløb for SiC-filteret. Den fuldt optrukne linie beskriver temperaturen af filteret. Der ses, at filterets temperatur steg de første 60 minutter hvor motoren arbejdede ved 2500 omdrejninger pr. minut og en belastning på 30 Nm. Pi den punkterede linie der beskriver modtrykket i filteret, dvs. trykket mellem motoren og filteret, at dette tryk steg som 15 funktion af tiden. Dette betyder, at der opsamledes partikler I filteret i disse første 60 minutter. Efter 60 minutters kørsel blev motoren sat op på 3000 omdrejninger pr. minut og belastningen sat op til 53 Nm. Dette forhindrede, at de opsamlede partikler oxiderede, da udstødningsgassen nu indeholdt mindre oxygen (ca. 6-8%). Efter 5 minutter blev motoren i løbet af få sekunder sat i 18% tomgang hvorved oxygenindholdet i 20 udstødningsgassen steg. Nu var temperaturen i filteret oppe på ca. 680°C hvor det er almindeligt kendt at sodpartikler oxiderer.For the test, a Golf 1.5 liter 4 cylinder diesel engine was installed in a SuperFlow computer controlled engine dynamometer at Stobbe Engineering A / S in Gentofte. Exhaust backpressure data was measured and collected between the engine and the filter, temperature in the exhaust and various locations within the filter itself. Follow. Figure 8 shows the total test run of the SiC filter. The fully drawn line describes the temperature of the filter. It is seen that the temperature of the filter increased during the first 60 minutes when the engine was operating at 2500 rpm. per minute and a load of 30 Nm. Pi the dashed line describing the back pressure in the filter, i. the pressure between the engine and the filter that this pressure increased as a function of time. This means that particles were collected in the filter during these first 60 minutes. After 60 minutes of driving, the engine was set at 3000 rpm. per minute and the load set up to 53 Nm. This prevented the collected particles from oxidizing as the exhaust gas now contained less oxygen (about 6-8%). After 5 minutes, within a few seconds, the engine was put at 18% idle, increasing the oxygen content of the 20 exhaust gas. Now the temperature in the filter was up to approx. 680 ° C where it is generally known that soot particles oxidize.

Der opstod nu straks en ukontrolleret afbrænding af de opsamlede sodpartikler. Andre forsøg har påvist at den opsamlede mængde sodpartikler er omkring 10 gram. Den i 25 sodpartiklerne indeholdte energi blev nu frigjort på under 30 sekunder, alene på grund af at oxygenkoncentrationen var så høj og motoren konstant pumpede mere oxygen gennem filteret.An uncontrolled burning of the soot particles collected now occurred immediately. Other experiments have shown that the amount of soot particles collected is about 10 grams. The energy contained in the 25 soot particles was now released in less than 30 seconds, simply because the oxygen concentration was so high and the engine constantly pumped more oxygen through the filter.

Der blev brugt to NICrAI termofølere med en tykkelse på 2 mm til at måle temperaturen I 30 filteret. Efter kompensering for sondernes træghed ses at temperaturstigningen i filteret var af en meget begrænset størrelse: ca. 100°C. Denne stigning og de temperaturer filteret opnåede ville på intet tidspunkt påvirke filteret eller forkorte dets levetid. Et SiC WFF overfladefilter med relativt tykke vægge har en særdeles stor varmeledningsevne der sikrer at der ikke opstår lokale "hot-spots".Two NICrAI thermometers with a thickness of 2 mm were used to measure the temperature in the filter. After compensating for the inertia of the probes, it is seen that the temperature rise in the filter was of a very limited size: approx. 100 ° C. This increase and the temperatures reached by the filter would not affect the filter at any time or shorten its service life. A SiC WFF surface filter with relatively thick walls has an extremely high thermal conductivity which ensures that no local "hot spots" occur.

3535

Dette SiC-filter blev sammenlignet med et Cordierite-filter af typen Corning EX 66 med den samme volumen. Temperaturforløbet i dette filter beskrives i flg. 8 i den stiplede linie når en 100% tilsvarende test køres. Det ses at temperaturen under afbrænding af sodpartiklerne i dette filter når op på ca. 1100oC hvilket ligger ganske tæt på Cordierites 40 smeltepunkt (ca. 1200°C), og det er således ikke uden grund at Cordierite filteret er kendt for, under ugunstige, uheldige eller ukontrollerede omstændigheder, at smelte lokalt.This SiC filter was compared to a Corier EX 66 Cordierite filter with the same volume. The temperature gradient in this filter is described in step 8 of the dotted line when running a 100% equivalent test. It is seen that the temperature during burning of the soot particles in this filter reaches approx. 1100 ° C which is quite close to the Cordierite 40 melting point (about 1200 ° C), and thus it is not without reason that the Cordierite filter is known for, under adverse, adverse or uncontrolled circumstances, to melt locally.

Følgerne af en smeltning er, at systemet må udskiftes.The consequence of a melt is that the system must be replaced.

EKSEMPEL 2 14 DK 173944 B1EXAMPLE 2 14 DK 173944 B1

Porøse filteremner fremstillet af det metallignende materiale SiC, med forskellige udførelsesformer, blev produceret på Stobbe Engineering A/S's laboratorium I Gentofte,Porous filter blanks made of the metal-like material SiC, with different embodiments, were produced at Stobbe Engineering A / S's laboratory in Gentofte,

Danmark og på Instituttet for Mineral Industri, Danmarks Tekniske Højskole. De porøse 5 SiC-filteremner blev fremstillet ved brug af ekstruderings- og injektionstøbningsteknikkerne, ved hvilke der skabtes et ekstruderings- og injektionstryk på omkring 5-15 bar.Denmark and at the Institute of Mineral Industry, Denmark's Technical College. The porous 5 SiC filter blanks were prepared using the extrusion and injection molding techniques, which created an extrusion and injection pressure of about 5-15 bar.

De porøse SiC-filteremner blev fremstillet af SiC-korn med en størrelse på 75-170 pm. Der 10 anvendtes et "grønt" eller flygtigt bindemiddel og en permanent eller keramisk binder. De følgende permanente eller keramiske bindemidler anvendtes: glas-mullit og siliciumnitrid. Følgende flygtige eller "grønne" bindemidler anvendtes: methylceilulose, ler og kønrøg med en total vægtprocent på 5-15. Følgende plastiske- og viskositetskontrollerende midler med en vægtprocent på op til 0,2 anvendtes: glycerol og alkohol. Yderligere anvendtes 15 alkohol og vand som opløsningsmidler med en vægtprocent på 20-25.The porous SiC filter blanks were made from SiC grains having a size of 75-170 µm. A "green" or volatile binder and a permanent or ceramic binder were used. The following permanent or ceramic binders were used: glass mullite and silicon nitride. The following volatile or "green" binders were used: methylceilulose, clay and carbon black with a total weight percent of 5-15. The following plastic and viscosity control agents with a weight percent of up to 0.2 were used: glycerol and alcohol. In addition, 15 alcohol and water were used as solvents with a weight percent of 20-25.

Alle de ovenfor nævnte komponenter udgjorde en pasta, af hvilken "grønne" emner fremstilledes og tørredes. De "grønne" emner opvarmedes dernæst til en temperatur på 1500-1900°C for at generere det permanente eller keramiske bindemiddel og sintre 20 emnerne sammen. Af ler-blndemidlet genereredes glas-mullit, forudsat at sintringsprocessen udførtes I atmosfæren, og siliciumnitrid genereredes som det permanente eller keramiske bindemiddel, forudsat at sintringsprocessen udførtes in en N2 atmosfære. Ved at sintre de "grønne" emner, der indeholdt ler som det flygtige eller "grønne" bindemiddel, i en N2 atmosfære genereredes yderligere Al203 som et permanent 25 bindemiddel.All of the above components constituted a paste from which "green" blanks were prepared and dried. The "green" blanks were then heated to a temperature of 1500-1900 ° C to generate the permanent or ceramic binder and sintered the blanks together. The glass mullite was generated from the clay blend, provided that the sintering process was carried out in the atmosphere and silicon nitride was generated as the permanent or ceramic binder provided that the sintering process was carried out in an N 2 atmosphere. By sintering the "green" blanks containing clay as the volatile or "green" binder, in an N 2 atmosphere, additional Al 2 O 3 was generated as a permanent binder.

De porøse SiC-filteremner, fremstillet på denne måde, blev testet og havde de følgende egenskaber: porøsiteten var på omkring 30-60 %, den samlede massefylde var på omkring 1,0-1,7 g/cm3, hvilket resulterede i en geometrisk samlet massefylde for fil-30 teremnerne på omkring 0,5-0,8 g/cm3. Det viste sig, at porestørrelsen på de porøse SiC-filteremner kunne tilpasses visse krav afhængig af den oprindelige størrelse på SiC-komene.The porous SiC filter blanks prepared in this way were tested and had the following properties: the porosity was about 30-60%, the total density was about 1.0-1.7 g / cm 3, resulting in a geometric total density of the filter blanks of about 0.5-0.8 g / cm 3. It turned out that the pore size of the porous SiC filter blanks could be adapted to certain requirements depending on the original size of the SiC granules.

Det menes, at de følgende komponenter kan anvendes i forbindelse med porøse SiC-35 filteremner: permanent bindemiddel: mikrokrystallinsk siliciumcarbid i stedet for glas/mullit eller siliciumnitrid, 40 grønt eller flygtigt bindemiddel: voks, siliciumalkoxider, polycarbosilan i stedet for eller sammen med methylceilulose, ler og kønrøg.It is believed that the following components can be used in conjunction with porous SiC-35 filter blanks: permanent binder: microcrystalline silicon carbide instead of glass / mullite or silicon nitride, 40 green or volatile binder: wax, silicon alkoxides, polycarbosilane instead of or together with methylceilulose , clay and carbon black.

Det menes yderligere, at sintringsprocessen kan udføres 1 atmosfærer forskellige fra atmosfæren og N2 atmosfæren, f.ex. i en atmosfære af argon eller helium.It is further believed that the sintering process can be carried out 1 atmospheres different from the atmosphere and the N2 atmosphere, e.g. in an atmosphere of argon or helium.

15 DK 173944 B1DK 173944 B1

Det porøse filteremne af SiC er yderst modstandsdygtigt overfor korrosion og har høj varmeledningsevne (100 W/mK). Modstanden mod korrosion er Især vigtig i forbindelse med filtrering af udstødningsgas fra dieselmotorer, da disse udstødningsgasser er kendt for 5 at være yderst korroderende. Det porøse SiC-filteremne følge opfindelsen har yderligere et højt smeltepunkt, som sikrer, at det porøse filteremne under ingen omstændigheder smeltes ned.The porous filter blank of SiC is highly resistant to corrosion and has a high thermal conductivity (100 W / mK). Resistance to corrosion is especially important in connection with filtration of exhaust gas from diesel engines, as these exhaust gases are known to be extremely corrosive. The porous SiC filter blank according to the invention has a further high melting point which ensures that the porous filter blank is not melted down under any circumstances.

Bortset fra evnen til at modstå termiske spændinger genereret ved afbrændingen af 10 partikler fanget i det porøse filteremne, besidder det porøse filteremnekoncept ifølge opfindelsen tydelige fordele sammenlignet med de tidligere keramiske røggasfilter-strukturer. Røggasfilteret ifølge opfindelsen giver en næsten optimal sammenhæng mellem rum og filtreringsoverflade, hvilket er af største vigtighed i forbindelse med automobiler, køretøjer, lokomotiver, etc., hvor røggasfilteret må være af maksimal kompakthed for at 15 fylde et minimum af plads og stadig give et tilstrækkelig stort filtreringsoverfladeareal.Apart from the ability to withstand thermal stresses generated by the firing of 10 particles trapped in the porous filter blank, the porous filter blank concept of the invention has distinct advantages over the prior ceramic flue gas filter structures. The flue gas filter according to the invention provides an almost optimal connection between space and filtration surface, which is of the utmost importance in the case of automobiles, vehicles, locomotives, etc., where the flue gas filter must be of maximum compactness to fill a minimum space and still provide sufficient large filtration surface area.

Et yderligere vigtigt aspekt ved opfindelsen vedrører den lette indkapsling af det porøse filteremne, fx i en lav-legering rustfri stål-container eller -Indelukke, som simpelthen svejses eller loddes til det porøse metalfilteremne. Som det er diskuteret ovenfor, kan det 20 porøse filteremnt ifølge opfindelsen udstyres med en katalysator til at katalysere afbrændingen af sod opsamlet i det porøse filteremne. Denne katalysator kan imidlertid alternativt forekomme I containeren eller indelukket, fx som en indre belægning derpå.A further important aspect of the invention relates to the ease of encapsulation of the porous filter blank, for example, in a low alloy stainless steel container or enclosure which is simply welded or soldered to the porous metal filter blank. As discussed above, the porous filter blank according to the invention can be equipped with a catalyst to catalyze the burning of soot collected in the porous filter blank. However, this catalyst may alternatively occur in the container or enclosed, for example, as an inner coating thereon.

Det menes yderligere, at læren af opfindelsen kan finde anvendelse på andre tekniske 25 områder hvor gasser eller væsker skal filtreres, ved hvilken filtreringsproces partikler opsamles i filteret, hvorpå partiklerne brændes af, og ved hviiken afDrænding fiiteremnet udsættes for høje temperaturer som skal kontrolleres eller reduceres eller endog elimineres for at udelukke risikoen for at skade filteremnet.It is further believed that the teachings of the invention may apply to other technical fields where gases or liquids are to be filtered, by which filtration process particles are collected in the filter, whereupon the particles are burned, and in which case the drainage of the subject is subjected to high temperatures to be controlled or reduced. or even eliminated to exclude the risk of damaging the filter blank.

Claims (1)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et porøst filterlegeme/ kendetegnet ved, at man blander SiC-partikler med en partikelstørrelse på 5 75-170 μΐπ, et "grønt" eller flygtigt bindemiddel, et plasticitets- eller viskositetsregulerende middel og et opløsningsmiddel til fremstilling afen plastisk pasta, ekstruderer pastaen til dannelse af et ekstruderet "grønt" legeme og sintrer det ekstruderede legeme til fremstilling af et filterlegeme, hvorved der dannes en permanent eller keramisk binder, hvilket filterlegeme har en maksimal porestørrelse på 10-100 μηι, en varmeledningsevne 10 på mindst 5 W/(m2K) og en porøsitet på 30-60%.A process for preparing a porous filter body / characterized by mixing SiC particles with a particle size of 5 75-170 µΐπ, a "green" or volatile binder, a plasticity or viscosity regulating agent and a solvent for preparing a plastic paste, extrudes the paste to form an extruded "green" body and sinters the extruded body to produce a filter body, thereby forming a permanent or ceramic binder, which filter body has a maximum pore size of 10-100 μηι, a thermal conductivity 10 of at least 5 W / (m2K) and a porosity of 30-60%.
DK199002425A 1988-04-08 1990-10-08 Method for filtering particles from exhaust gas, an exhaust gas filter and a vehicle DK173944B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK199002425A DK173944B1 (en) 1988-04-08 1990-10-08 Method for filtering particles from exhaust gas, an exhaust gas filter and a vehicle

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK193988 1988-04-08
DK193988A DK193988D0 (en) 1988-04-08 1988-04-08 FUEL GAS FILTER AND METHOD FOR FILTERING OF ROEG GAS
DK465088 1988-08-18
DK465088A DK465088D0 (en) 1988-08-18 1988-08-18 FUEL GAS FILTER AND METHOD FOR FILTERING OF ROEG GAS
DK8900083 1989-04-10
PCT/DK1989/000083 WO1989009648A1 (en) 1988-04-08 1989-04-10 A method of filtering particles from flue gas, a flue gas filter means and a vehicle
DK242590 1990-10-08
DK199002425A DK173944B1 (en) 1988-04-08 1990-10-08 Method for filtering particles from exhaust gas, an exhaust gas filter and a vehicle

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DK242590D0 DK242590D0 (en) 1990-10-08
DK242590A DK242590A (en) 1990-11-26
DK173944B1 true DK173944B1 (en) 2002-03-04

Family

ID=27221441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK199002425A DK173944B1 (en) 1988-04-08 1990-10-08 Method for filtering particles from exhaust gas, an exhaust gas filter and a vehicle

Country Status (1)

Country Link
DK (1) DK173944B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
DK242590A (en) 1990-11-26
DK242590D0 (en) 1990-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0336883B1 (en) Method for preparing a porous filter body
US5087272A (en) Filter and means for regeneration thereof
US5497620A (en) Method of filtering particles from a flue gas, a flue gas filter means and a vehicle
US5195319A (en) Method of filtering particles from a flue gas, a flue gas filter means and a vehicle
JP4246425B2 (en) Honeycomb filter
US7582270B2 (en) Multi-functional substantially fibrous mullite filtration substrates and devices
US7572311B2 (en) Highly porous mullite particulate filter substrate
CA1224729A (en) High efficiency filter
JP4136319B2 (en) Honeycomb structure and manufacturing method thereof
US5655212A (en) Porous membranes
EP0043694B1 (en) Particulate filter and material for producing the same
EP1520614A1 (en) Honeycomb structure body
EP1710523A1 (en) Continuous firing kiln and process for producing porous ceramic member therewith
US5486220A (en) Exhaust gas purification filter
US5884474A (en) Method and catalyst unit for treating diesel engine exhaust
KR20010081994A (en) Diesel exhaust gas filter
JPH01304022A (en) Honeycobm-shape filter
WO2008036431A2 (en) Method and apparatus for filtration of a two-stroke engine exhaust
RU2288286C2 (en) Filtering unit for filtration of molten steel and method of manufacture of such unit
DK173944B1 (en) Method for filtering particles from exhaust gas, an exhaust gas filter and a vehicle
JP4838196B2 (en) Continuous regeneration type particulate matter filter
JP4381011B2 (en) Silicon carbide honeycomb structure and ceramic filter using the same
JPH01252588A (en) Cellular fiber ceramic body and waste gas filter using said body
JPH06327921A (en) Aluminum nitride material honeycomb filter
JPH0214711A (en) Exhaust gas cleaning device

Legal Events

Date Code Title Description
ATS Application withdrawn
AGE Re-establishment of rights: approved
B1 Patent granted (law 1993)
PUP Patent expired