EP3092378A1 - Vorrichtung und verfahren zum reinigen von insbesondere partikelfiltern - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum reinigen von insbesondere partikelfiltern

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Publication number
EP3092378A1
EP3092378A1 EP15704844.8A EP15704844A EP3092378A1 EP 3092378 A1 EP3092378 A1 EP 3092378A1 EP 15704844 A EP15704844 A EP 15704844A EP 3092378 A1 EP3092378 A1 EP 3092378A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter
channels
filter body
compressed air
cleaning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15704844.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Kahlert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Puri Tech GmbH
Original Assignee
Puri Tech GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Puri Tech GmbH filed Critical Puri Tech GmbH
Publication of EP3092378A1 publication Critical patent/EP3092378A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/0237—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles for regenerating ex situ
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/66—Regeneration of the filtering material or filter elements inside the filter
    • B01D46/70—Regeneration of the filtering material or filter elements inside the filter by acting counter-currently on the filtering surface, e.g. by flushing on the non-cake side of the filter
    • B01D46/71—Regeneration of the filtering material or filter elements inside the filter by acting counter-currently on the filtering surface, e.g. by flushing on the non-cake side of the filter with pressurised gas, e.g. pulsed air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B5/00—Cleaning by methods involving the use of air flow or gas flow
    • B08B5/02—Cleaning by the force of jets, e.g. blowing-out cavities
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2279/00—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
    • B01D2279/30—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for treatment of exhaust gases from IC Engines

Definitions

  • the present invention relates to a device for cleaning filter bodies, in particular particle filters, and to a method for cleaning filter bodies, in particular particle filters.
  • Particulate filters are to be understood as meaning filters which are replaced by a filter
  • filter body is to be understood as meaning any type of filter which carries out the filtering of solids or particles in order to purify or reduce the number of fluid flows, exhaust gas streams or the like from these substances or particles.
  • the particles ejected from internal combustion engines include aerosols such as soot particles, metal oxides from the combustion of lubricating oil, and other insoluble organic or non-organic substances such as soot, unburned fuel, burnt oil components, and other soluble organics and sulfur oxides.
  • aerosols such as soot particles, metal oxides from the combustion of lubricating oil, and other insoluble organic or non-organic substances such as soot, unburned fuel, burnt oil components, and other soluble organics and sulfur oxides.
  • a so-called particle filter is provided, which is arranged in the exhaust gas region, for example of a motor vehicle.
  • the exhaust pressure increases continuously as the particulate filter becomes increasingly particulate.
  • the corresponding back pressure to the engine increases, resulting in a deterioration of fuel consumption and a poorer operating condition and increased engine wear. Therefore, it is necessary that the particulate filter, which stores the particles within the filter, is cleaned regularly, in particular at the latest when a corresponding maximum allowable back pressure is exceeded.
  • An insufficient filter cleaning can be very costly and a
  • the particles mainly remain suspended on the surface of the filter wall or remain in the interior of the filter by means of depth filtration
  • Filter wall Larger particles can not pass through the filter wall and thus accumulate on their surface. That way, you can get fat Forming particle deposition layers on the filter channel surface.
  • the physically effective mechanism for adhering the particles to the porous filter wall relies on adhesion.
  • the movement of the particles to the filter wall is mainly due to the mechanism of diffusion and is superimposed by the flow of the exhaust gas through the filter.
  • the filter walls themselves may consist of different porous materials, which are usually composed of fibers or powder.
  • the porous walls may be arranged in the filter in different ways. In the case of fibers and metal powders, flat filter walls are more likely to be constructed, which are arranged in tubes, pockets or bellows.
  • filters made of ceramic powder the so-called “wall-flow filter monoliths"
  • a filter channel structure is used, the filter channels being mutually closed (with respect to the respective end), thereby forcing the exhaust gas flow through the porous wall structure
  • Production process can produce different geometries or properties of the filter material.
  • filter monoliths with a filter channel structure are distinguished by the following two types of particle deposition: on the one hand, a so-called wall deposit, which covers the entire surface
  • Filter channel wall from the filter channel beginning to the filter channel end is formed and consists of a more evenly distributed deposition layer of particles.
  • This deposit layer consists of a lower layer of non-oxidizable ash particles, which can not be reduced by a filter regeneration, and an upper soot layer, which is regenerated during the
  • Filter operation can be reduced.
  • This layer can be discharged easily and with less effort from the filter when cleaning the filter - for example, by compressed air surges. This is due to the fact that this deposit layer rests uniformly thin and so over the entire length of the filter channel is uniformly thick, so that when cleaning the filter with compressed air, the compressed air from the adjacent filter channel through the porous
  • This ash plug is very compact in terms of its structure due to the permanent application of the exhaust gas pulsation and thus significantly harder than the deposit layer on the filter channel wall described above. Consequently, this ash plug can be discharged from the filter only with great effort.
  • a development of the prior art provides that a device is provided which receives the preferably rotationally symmetrical filter and rotatably supports about its longitudinal axes. With a linear movement, which crosses the longitudinal axis respectively, is over the top and bottom face of the
  • Filter body each have a nozzle device, preferably evenly moved back and forth.
  • the nozzle device is provided in the formation of compressed air nozzles or a hose, which thereby over a small distance over the
  • End face of the filter body is forcibly guided or partially uncontrolled on the surface of the end face is ground long.
  • the compressed air that escapes from the nozzle is usually continuous.
  • a particular disadvantage is that the rotation of the filter body and its
  • Compressed air column can be constructed, since the compressed air escapes in the region of the ground on the one hand, but also on the nozzle side facing - outside the filter channel - the compressed air can escape.
  • Filter body is additionally damaged by this cleaning process.
  • Another disadvantage is that the thermal process takes a long time. It can be expected with time expenditure of up to ten hours. Thereafter, another cleaning process must be completed. For heavily soiled filter bodies, the cleaning process may need to be repeated several times to achieve an acceptable cleaning result.
  • the object of the invention is to provide a device and a method with which a more efficient cleaning effect of filter bodies with filter channel structure, in particular particle filters, is made possible.
  • the device and the method are particularly suitable for "wall-flow
  • the monolithic filter body has correspondingly open and closed filter channels at its two end faces
  • the advantage of this technical embodiment of the cleaning device is in the inflow unit.
  • this inflow is first placed on the filter outlet side. Characterized in that compressed air is not only entered into a filter channel by the inflow, but also in the adjacent and the more adjacent filter channels, a much better cleaning result can be achieved.
  • the immediately adjacent filter channels are each closed, whereas their adjacent filter channels are open again. This results in the more adjacent filter channels a pressure column, so that there can hardly or no air flow over the walls of the filter channels from the adjacent filter channels out there.
  • the invention is characterized in that an apparatus and a method is provided, with which not only the rather easy-to-clean deposit layer of particles on the filter channel walls, but in particular the hard ash plug, which in the rear area or in the bottom of the
  • Form filter channels can be triggered from the particulate filter.
  • the apparatus and methods known in the art are very limited
  • the device proposed here or the method differs in that an outflow device is formed which forms no distance between it and the front side of the particulate filter and thus the generated compressed air can be introduced directly into the filter channels pointing to the outflow device. There is almost no laterally escaping compressed air flow.
  • the provided compressed air is introduced in a targeted manner into a plurality of mutually adjacent filter channels and in such a way that a pressure column is formed within the filter channels open to the outflow device. This will also be the
  • Ash stopper at the channel ends (bottom) of the adjacent filter channels achieved.
  • the outflow device is preferably circular and covers a number of closed and open filter channels. Alternatives can also be angular
  • the further basic idea of the invention is the filter body
  • the compressed air in the form of rapid compressed air bursts in the millisecond range is passed as a sudden pressure wave with a high pulse through the particle filter.
  • This Compressed air shock has a much higher kinetic energy than a uniform air flow, which is known from the prior art.
  • the pulsed compressed air is preferably carried out with a discharge device, which is designed such that the compressed air jet can be efficiently introduced directly into some filter channels of the particulate filter. It is preferably provided that between the end faces of the filter body and the discharge only a small or no distance is present, so that it is avoided that compressed air escapes outside the discharge. Due to the fact that optionally also pulsed air over the
  • Outflow device is output, formed in the centrally located filter channels due to the air columns in the more adjacent filter channels also an air column. This in turn has the advantage that deposits are loosened in the adjacent filter channels, so that at the latest at
  • the outflow device is preferably raised after a defined holding time on the respective central filter channels and implemented to the next touchdown point.
  • the compressed air is switched off so that cleaning can be carried out very efficiently and cost-effectively.
  • the outflow device is advantageously designed such that it has a diameter greater than a filter channel to be cleaned.
  • a filter channel to be cleaned Preferably, at least fifteen to thirty (inflow) filter channels are covered in the diameter, wherein the outer edge of the outflow device provides a sealing means, so that no compressed air can escape.
  • the outflow device thus starts on the end face of the filter channels to be cleaned.
  • the distance of the attachment points depends on the effective diameter of the respective outflow device and can be adjusted as needed.
  • Embodiment is provided that the filter body is rotated about its transverse axis by 1 80 degrees, so that can be sequentially cleaned from both sides sequentially.
  • the outflow device is movable with a corresponding automatic kinematics, for example a one, two or three way system at any position of the end face of the respective filter body.
  • a corresponding automatic kinematics for example a one, two or three way system at any position of the end face of the respective filter body. The system also leaves the
  • the outflow device can be guided by a manipulator known from the prior art.
  • the movements can be previously - preferably depending on the design of the particulate filter and the associated size - programmed so that an independent cleaning in the design of a machine can be done.
  • a further alternative embodiment provides that the cleaning at the same time or with a time delay, both on the one end face and on the
  • the controller responsible for the handling of each
  • Outflow devices is provided, is preferably controlled individually. As already described above, the cleaning takes place for example by means of pulsed compressed air. A special design provides that this
  • Compressed air pulse in turn, first in one in a corresponding time interval subdivided pulse phase, then followed by a pressure holding phase also with a defined time interval. Due to the position of the outflow device via the respective filter channels, a defined number of compressed air pulses can thus be introduced into the filter body almost loss-free.
  • the direct placement of the outflow device on the filter body also causes the pressure profile with respect to the filter body or the respective filter channels can be monitored. So-called real-time monitoring shows the corresponding pressure curve.
  • Cleaning device integrated device serves, on the one hand the
  • Loading level with particles of the respective filter body in the delivery state that is, before the start of cleaning, as a so-called initial inspection to determine and detect whether the filter has been overloaded or not.
  • the detection is done by detecting the pressure difference from the input to the filter channel and the recoil.
  • the measurement of the corresponding cleaning performance and the degree of purity of the filter body then takes place during and after the cleaning and for the intermediate and final inspection.
  • Regenerations resulting local overheating can also be determined by the corresponding pressure differences. Due to the real-time monitoring, it is also possible to create an overall picture of the filter body. After appropriate cleaning steps can then still be decided either automatically or by hand, whether certain areas that are overloaded and where the corresponding
  • a further diagnostic device is provided. It can be integrated in the cleaning system as a module. It serves to control the catalytic coating of the corresponding filters. For this purpose, it is provided via the outflow device to enter a test gas with a concentration of nitrogen monoxide (NO) or carbon monoxide (CO) or hydrocarbons (HC) or optionally exhaust gas of an internal combustion engine and to measure on the opposite side then with a sensor, to what extent and in what quantity Nitrogen dioxide (NO 2) or carbon dioxide (CO 2) or hydrocarbons (HC) emerges.
  • Vehicles or internal combustion engines approved according to the Euro VI emission class must comply with a number-related limit value for their emission of nanoparticles (ultrafine particles).
  • a check of the filter with regard to its deposition rate for nanoparticles (ultrafine particles) after carrying out the cleaning is therefore expedient. Therefore, a further diagnostic device for controlling the particulate filter is provided with regard to its deposition rate for nanoparticles (ultrafine particles). For this purpose, it is provided to enter a test gas with a concentration of nanoparticles (ultrafine particles) or optionally exhaust gas of an internal combustion engine via the outflow device and on the
  • Filter body provided.
  • the appropriate test fluids with a dedicated sensor are used to produce a diagnosis.
  • Tent depth measurement with a probe or with corresponding electromagnetic waves also provides information about the quality of the cleaned filter body.
  • a further embodiment provides that the respective filter body is identified on the basis of the serial number or another unique identifier, so that the system can automatically adjust itself to the possible process paths and also the corresponding grid sizes of the respective filter channels on the end faces of the filter bodies. Only in this way is a targeted approach to the respective filter channels possible.
  • a preferred embodiment provides that the data of the respective filter body, such as dimensions, grid size, operating hours, loading reason, etc., are stored on a database, so on the one hand via the appropriate means of communication (W-LAN, LAN connection, GSM or similar connections) respective cleaning devices and on the other hand, the cleaning results obtained and store the necessary data centrally. It is also intended to create a database for each already used filter body, so centrally the life cycle of such
  • Filter body documented and the cleaning catch can also be displayed accordingly.
  • the device is capable of the hard ash plug, which forms in the rear region of the filter channel, from the filter
  • Contingencies or probabilities, or at least a single sweep or inevitable multiple sweep, as known in the art, are thus excluded.
  • the benefit lies in a defined cleaning of the filter body over the entire filter body surface and in the fact that an efficient use of the machine time and the energy (also the compressed air) is given.
  • each filter body can be cleaned with a minimum cleaning time required and minimal effort required in terms of energy use. It eliminates any external measurement effort to determine the quality of cleaning and data collection for the cleaning protocol or the respective quality assurance system provided.
  • an additional pre or post-cleaning such as a thermal cleaning by
  • the system and method described enables filter cleaning during regular vehicle and machine maintenance in the workshop.
  • Filter body instead of the achievement of equal maintenance intervals, the filter life can be further increased and the filter can recover almost the full power even after a cleaning process.
  • Another operating cost advantage is the fact that significantly less compressed air is needed.
  • Fig. 1 A-C is a schematic representation of a filter body, an inner life of the filter body with the corresponding filter channels and
  • Fig. 2 A-B is a schematic representation of the method of action of
  • Fig. 3 is a schematic representation of the method of action of
  • a filter body F is shown.
  • the filter body F has a honeycomb-shaped structure, such that the individual filter channels 2 are formed in the longitudinal direction L of the filter body F.
  • the filter channels 2 are arranged in parallel.
  • the mutually adjacent filter channels 2 have permeable walls 3 (FIG. 1C), at least for parts of the particles, so that the flow of, for example, arrow directions 4 shown in the figures is effected.
  • the filter body F shown in the figures is a ceramic filter, namely a "wall-flow filter monolith.” It is characterized in that on the filter inlet side E (the side on which the exhaust gas flow into the filter body F inlet) are provided with filter channels 2, which are open to this side and are closed on the filter outlet side A and vice versa.Thus, the exhaust gas flow is forced to first enter the provided on the filter inlet side E filter channels 2 and then through the permeable walls 3 to diffuse until the exhaust gas flow through the adjacent filter channels 2 to the filter outlet side A exits.
  • the particle deposition takes place on the inner surfaces of the filter channels 2, so that over time the individual filter channels K become clogged with particles.
  • Fig. 2A is schematically a simple device for cleaning
  • Filter bodies F (as shown in Fig. 1) shown in the embodiments of the prior art.
  • This filter body has a filter outlet side A and a filter inlet side E.
  • the filter channels that are open to the filter inlet side E are filled with particles P.
  • the assignment takes place at the walls 3 and at the respective base 1 1, where in particular plug-like particle deposits S form.
  • the device consists of a housing not shown in detail as well as a housing arranged within the cleaning device 5, which is shown schematically in Fig. 2A.
  • the device has a holding device which is suitable for receiving and fixing the filter body F in a defined position.
  • the cleaning device 5 has a manipulator with one or more degrees of freedom (arrows 6 in FIG. 2A).
  • an outflow device 7 is arranged at its free end. This is supplied via devices not shown with air.
  • the outflow device 7 is a nozzle, which introduces a uniform air flow in the filter channels 2 on the filter outlet side A of. In this case, the nozzle is arranged at a distance 8 to the end face of the filter outlet side A of the filter body F.
  • Fig. 2B shows the difference with the prior art and thus the invention.
  • This provides an outflow device 7, which covers a plurality of filter channels 2 open to the filter outlet side A, so that no distance is provided between the outflow device 7 and the front side of the filter body F.
  • a cover unit 1 2 is provided, which is arranged in the region of the distance 8 and forms an at least almost a closed space between the outflow device 7 and the end face of the filter body F.
  • the compressed air emitted by the outflow device flows in the direction of arrow 9 directly into the openings of the filter channels 2.
  • the cover unit (1 2) is to be understood as an optional device, provided that the distance (8) between outflow unit (7) and the filter outlet side A or the filter inlet side E is too large.
  • the discharge unit (7) shown is part of a cleaning device. This comprises a housing in which the filter body F to be cleaned can be arranged or fixed. Extraction devices ensure that the blown particles from the filter body F are disposed of properly.
  • the compressed air provided by the outflow device 7 is at least partially provided with a pulse or is designed as a pressure surge, then the compressed air also diffuses in the region in which the plug-like
  • Particle deposits S are present, so that they can be loosened and dissolved.
  • the outflow device 7 shown in FIG. 2B only adjusts
  • the outflow device 7 is preferably formed flat and parallel to the end face of the filter body F can be arranged. It has one or more outlet openings, from which air, in particular compressed air is output, which then in the corresponding
  • Filter channels 2 of the filter body F passes.
  • Fig. 3 is a plan view of a filter body F to be cleaned is shown schematically. A detail shows the checkered structure of the respective filter channels K. The filter channels 2 open to the image side are shown in white. The sealed filter channels 2 are shown dark. This view corresponds to the end face of the filter body F on the filter outlet side A. This means that when this end face is exposed to air, only air through the openings (shown in white) can penetrate into the filter body F.
  • the corresponding arrows 9 indicate the respective air flows which correspond to those in FIG. 2A.
  • the discharge device 7 is shown schematically as an annular element, wherein the arrows 9 arranged within the discharge device 7 show the path of the compressed air within the filter body F (diffusion through the walls 3 the filter channels 2). For this purpose, it is advantageously provided that the
  • Outflow device 7 has a plurality of outlet openings for the exit of the compressed air. These are preferably arranged side by side in parallel (comparable to a shower head). A further education provides, which the individual
  • Outlet openings are nozzle-like and adjustable in terms of their discharge direction.
  • a single outlet opening is provided, whose diameter corresponds almost to that of the outflow device 7, so that with the outlet opening a plurality of end-side end filter channels with air
  • the compressed air is preferably discharged in a pulse-like manner from the outflow device 7 and flows in the entire size of the diameter of the
  • the cover unit 1 2 is to be understood as a kind of rubber-like skirt which surrounds the outflow unit 7 and comes into contact with the end face of the filter body F. This results between the or the outlet openings of the outflow unit and the end face of the filter body F almost
  • the outflow device is therefore according to the invention substantially larger than a filter channel to be cleaned and thus has a diameter which comprises a plurality of end filter channels ending in the end.
  • a plurality of end-side ending filter channels are covered, in particular those on each side
  • the covering unit 1 2 described above can be provided.
  • four filter channels 2 are considered below, which are identified in FIG. 3 by the letters U, X, Y and Z. These are filter channels 2, which are acted upon by the compressed air, but behave differently due to their position within the discharge 7.
  • the filter channels 2 marked with X are located such that they are open to the filter outlet side A. Through this, the compressed air flows during the cleaning process and forms the pressure column.
  • the filter channels 2 marked with U are located such that they are open to the filter inlet side E. They are acted upon by two sides (little), since in the two adjacent filter channels 2 each have a pressure column is constructed. Due to the low impact is a small
  • the filter channels 2 marked with Y are located such that they are open to the filter inlet side E. They are acted upon from four sides, since in the four adjacent filter channels 2 each have a pressure column is constructed.
  • the filter channels 2 marked Z are located such that they are open to the filter inlet side E. They are acted upon from three sides, since in the three adjacent filter channels 2 each have a pressure column is constructed.
  • the air jet is pulsed accordingly, it has been found that the cleaning efficiency increases.
  • the compressed air is output in a pulse-like manner, then it can preferably also be provided that it outputs many times and fast compressed-air surges. This results within the respective filter channel. 2 to the bottom of an air column, which causes the further pulsed compressed air no longer up to the bottom G, but much further within the filter channel 2 already seeks ways to get into the adjacent filter channel 2. This makes it possible to solve even the plug-like particle S deposition.
  • Outflow device 7 flows over the time (t) and the pressure (p) shown schematically.
  • the curve P1 shows the pressure curve in a normally loaded loaded with particles filter body F.
  • the pressure column within the filter channels 2 is constructed at high pressure pulse-like (pulse phase IP), in particular to loosen strong compaction of particles but also the plug-like particle deposits S. Subsequently, by continuous compressed air delivery
  • the pulse phases (time duration t1) or pressure hold phases (time duration t2) are designed differently in time.
  • a high momentum ensures that the solidified material arranged inside the filter channels, in particular the hard deposits in the rear region of the filter channel, the so-called ash plug, comes off. Due to the pressure in the pressure maintenance phase, the dissolved mass is conveyed through the filter channel to one side, namely until it also emerges accordingly.
  • the outflow device attaches directly to the filter channels of the filter body, it can be determined by a corresponding back pressure, if the filter load is high (pressure profile at too high filter loading) or if also defects within the filter (pressure curve at break within the substrate or pressure at hole on an end face) is present.
  • the corresponding feedback thus already causes an immediate adaptation to the corresponding method. If, for example, sensors determine that the pressure profile does not correspond to the course of the curve P1, it is possible, based on the different pressure profiles, in particular in the pressure maintenance phase DP, to draw conclusions about the technical function of the filter body F.
  • the curve P2 represents a pressure curve which corresponds to a high filter loading with particles inter alia by blocking or merging.
  • the curve P3 shows a pressure curve, which suggests a break or tear within the filter, in particular within the filter channels 2.
  • the curve P4 can also close a hole on the front side of the filter body F.
  • the filter body F is acted upon in a first cleaning process from the filter outlet side A with compressed air via the discharge device 7.
  • first deposits are already discharged on the walls and the plug-like particle deposits are at least loosened.
  • Quality management takes place both off-line and online. This allows one and the same filter to be cleaned at different locations. This is made possible by the fact that the corresponding data for the life cycle of the respective filter body are available online (for example in a cloud) so that they can always be viewed from anywhere, tapped and further processed or supplemented.
  • U, V, X, Y, Z are exemplary filter channels 2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Reinigen von Filterkörpern mit Filterkanälen, insbesondere Partikelfiltern, im Wesentlichen bestehend aus einer Ausströmeinrichtung zum Beaufschlagen einer Stirnseite eines Filterkörpers mit Luft, insbesondere Druckluft sowie einer Fixiereinrichtung zur Lagerung des zu reinigenden Filterkörpers. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass die Ausströmeinrichtung (7) derart bemessen ist, dass diese mehrere zur Ausströmeinrichtung (7) geöffneten Filterkanäle (2) des Filterkörpers F wahlweise entweder zumindest nahezu abdeckt oder eine Abdeckeinheit (12) vorgesehen ist, die zwischen der Ausströmeinrichtung (7) und der Stirnseite des Filterkörpers (7F) einen zumindest nahezu geschlossenen Raum bildet, wobei die Luft zumindest zweitweise impulsartig in die Filterkanäle (2) des Filterkörpers F gegeben wird.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Reinigen von insbesondere Partikelfiltern
Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Filterkörpern, insbesondere Partikelfiltern sowie ein Verfahren zum Reinigen von Filterkörpern, insbesondere von Partikelfiltern.
Definition
Unter Partikelfilter sind solche Filter zu verstehen, die durch einen
Verbrennungsvorgang entstandene Feststoffe beziehungsweise Aerosole (im Nachhinein Partikel genannt) aufnehmen. Solche Partikelfilter können
beispielsweise (nicht einschränkend) bei Kraftfahrzeugen mit Dieselantrieb eingesetzt werden, um die entsprechende Schadstoffbelastung, hervorgerufen durch den Verbrennungsvorgang von Diesel zu mindern bzw. zu reduzieren.
Die Erfindung ist nicht auf die Reinigung von Partikelfiltern insbesondere für Kraftfahrzeuge beschränkt. Vielmehr ist unter dem allgemeinen Begriff Filterkörper jede Art von Filter zu verstehen, der die Filterung von Feststoffen bzw. Partikeln vornimmt, um Fluidströme, Abgasströme oder ähnliches von diesen Stoffen bzw. Partikeln zu reinigen bzw. deren Anzahl zu verringern. Stand der Technik
Die von Verbrennungsmotoren ausgestossenen Partikel umfassen Aerosole wie beispielweise Russpartikel, Metalloxide aus der Verbrennung von Schmieröl und andere nicht lösliche organische oder nicht organische Stoffe, wie beispielweise Russ, nicht verbrannter Kraftstoff, verbrannte Ölbestandteile und andere lösliche organische Stoffe und Schwefeloxidstoffe. Zur Filtration dieser Partikel ist ein so genannter Partikelfilter vorgesehen, der im Abgasbereich, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Durch Verwendung eines solchen Partikelfilters ist es möglich, einen hohen Anteil der im Abgas enthaltenen Partikel einzufangen. Man unterscheidet hierbei brennbare Partikel wie Russpartikel, die durch entsprechende Massnahmen während des Filterbetriebes oxidiert bzw. regeneriert werden können und unbrennbare Partikel wie Metalloxidaschen aus der
Verbrennung von Motorschmieröl, die nur mechanisch aus dem Filter ausgetragen werden können, nachdem der Partikelfilter aus dem Abgasstrang ausgebaut wurde.
Der Abgasdruck steigt kontinuierlich an, wenn der Partikelfilter sich zunehmend mit Partikeln zusetzt. Dadurch steigt der entsprechende Rückstaudruck zum Verbrennungsmotor an, was zu einer Verschlechterung des Kraftstoffverbrauches und zu einem schlechteren Betriebszustand sowie zu erhöhtem Motorverschleiss führt. Daher ist es erforderlich, dass der Partikelfilter, der die Partikel innerhalb des Filters einlagert, regelmässig gereinigt wird, insbesondere spätestens dann, wenn ein entsprechender maximal zulässiger Rückstaudruck überschritten wird. Eine unzureichende Filterreinigung kann sehr kostenintensiv sein und eine
Fehlfunktion des Filters zur Folge haben. Schlussendlich können auch irreparable Defekte am Verbrennungsmotor sowie an dem Filter selbst entstehen.
Die Partikel bleiben dabei bei Oberflächenfiltern hauptsächlich an der Oberfläche der Filterwand hängen oder verbleiben mittels Tiefenfiltration im Inneren der
Filterwand. Grössere Partikel können die Filterwand nicht passieren und lagern sich so auf ihrer Oberfläche an. Auf diese Weise können sich dicke Partikelablagerungsschichten an der Filterkanaloberfläche bilden. Der physikalisch wirksame Mechanismus zum Anhaften der Partikel an der porösen Filterwand beruht auf der Adhäsion. Die Bewegung der Partikel zur Filterwand kommt hauptsächlich durch den Mechanismus der Diffusion zustande und ist durch die Strömung des Abgases durch den Filter überlagert. Die Filterwände selbst können aus unterschiedlichen porösen Werkstoffen bestehen, die meist aus Fasern oder Pulver aufgebaut sind. Die porösen Wände können im Filter auf unterschiedliche Art angeordnet sein. Bei Fasern und Metallpulver werden eher flächige Filterwände aufgebaut, die in Rohren, Taschen oder Bälgen angeordnet werden. Bei aus Keramikpulver hergestellten Filtern, den sogenannten„wall-flow Filtermonolithen", wird eine Filterkanalstruktur verwendet, wobei die Filterkanäle wechselseitig (bezogen auf das jeweilige Ende) verschlossen sind. Der Abgasstrom wird dadurch gezwungen, die poröse Wandstruktur zu durchströmen. Durch den
Produktionsprozess lassen sich verschiedene Geometrien oder Eigenschaften des Filtermaterials erzeugen.
Grundsätzlich unterscheidet man bei Filtermonolithen mit Filterkanalstruktur folgende beiden Arten der Partikelablagerung: Zum einen eine sogenannte Wandablagerung, die über der gesamten
Filterkanalwand vom Filterkanalanfang bis zum Filterkanalende entsteht und aus einer eher gleichmässig verteilten Ablagerungsschicht von Partikeln besteht. Diese Ablagerungsschicht besteht aus einer unteren Schicht aus nicht oxidierbaren Aschepartikeln, die sich durch eine Filterregeneration nicht reduzieren lässt und einer oberen Russ-Schicht, die durch eine Regeneration während des
Filterbetriebes reduziert werden kann. Diese Schicht kann bei einer Reinigung des Filters einfach und mit weniger Kraftaufwand aus dem Filter - beispielsweise durch Druckluftstösse - ausgetragen werden. Dies liegt darin begründet, dass diese Ablagerungsschicht gleichmässig dünn aufliegt und so über die gesamte Länge des Filterkanals gleichmässig dick ist, so dass bei einer Reinigung des Filters mit Druckluft die Druckluft von dem benachbarten Filterkanal durch die poröse
Wandung durchdringen und die Ablagerungsschicht lösen kann. Aufgrund dessen, dass die Filterkanäle nicht durchgängig sind, legt sich diese dünne Ablagerungsschicht gleichmässig an der Oberfläche der der Filterkanäle im
Eintrittsbereich des Filterkörpers an. Ausgenommen davon tritt an dem
Filterkanalende eine Häufung der Ablagerung unbrennbarer Partikel ein, die zur Bildung sogenannter Aschestopfen oder stopfenartigen Partikelansammlung führt.
Dieser Aschestopfen ist durch die dauerhafte Beaufschlagung der Abgaspulsation in Bezug auf seine Struktur sehr kompakt und dadurch deutlich härter als die Ablagerungsschicht auf der zuvor beschriebenen Filterkanalwand. Folglich kann dieser Aschestopfen nur mit einem hohen Kraftaufwand aus dem Filter ausgetragen werden.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Reinigungsvorrichtungen bekannt, die den aus dem Abgasstrang eines Verbrennungsmotors ausgebauten Filter reinigen. Hierbei werden Mittel, wie Dampf, Trockeneis aber auch sonstige Fluide verwendet, um die Filterkanäle entsprechend durchzuspülen und von den Partikeln zu befreien.
Eine Weiterbildung des Standes der Technik sieht vor, dass eine Vorrichtung bereitgestellt wird, die den vorzugsweise rotationssymmetrischen Filter aufnimmt und um seine Längsachsen drehbar lagert. Mit einer Linearbewegung, die die Längsachse jeweils kreuzt, wird über die Ober- und Unterstirnfläche des
Filterkörpers jeweils eine Düsenvorrichtung, vorzugsweise gleichmässig hin und her bewegt. Die Düsenvorrichtung ist in der Ausbildung von Druckluftdüsen oder eines Schlauches vorgesehen, der dabei über einen geringen Abstand über die
Stirnfläche des Filterkörpers zwangsgeführt wird oder teilweise unkontrolliert auf der Oberfläche der Stirnfläche lang geschliffen wird. Die Druckluft, die aus der Düse entweicht, ist in der Regel kontinuierlich. Nachteilig ist insbesondere, dass die Rotation des Filterkörpers und seine
Längsachse mit der Linearbewegung der Düsen beziehungsweise des Schlauches nicht synchronisiert sind, sodass bei einer entsprechenden Laufzeit und Linearbewegung zwar eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass die gesamte Stirnfläche, zumindest einmal von dem kontinuierlich austretendem Luftstrahl überstrichen worden ist, aber keine Gewährleistung besteht, dass auch dabei eine ausreichende Reinigung des gesamten Filterkörpers in allen Bereichen
stattgefunden hat.
Infolge der Mehrfachüberstreichungen im Zentrum und der statistischen
Wahrscheinlichkeit der sicheren Überstreichung in Umfangsnähe (im äusseren Rand), kann nur eine ineffiziente Ausnutzung attestiert werden. Der Prozess findet in einer abgeschlossenen Kabine mit einer entsprechenden nachgeschalteten Absaugung und einer daran gekoppelten Filtereinheit statt.
Bauartbedingt existiert stets ein Luftspalt zwischen dem Luftaustritt an dem Düsenende beziehungsweise an dem Schlauchende. Bei dieser Art der
Filterreinigung treten hohe Streuverluste der Druckluft auf, da infolge von
Reflexion ein Teil der Druckluft abgelenkt wird und somit nur ein Teil der die Reinigungsanlage durchströmende Druckluft durch den Filter strömen kann. Für den Betrieb ist ein sehr hohes Druckluft-Durchflussvolumen notwendig, um annähernd akzeptable Reinigungsleistungen zu erreichen.
Gerade solche technischen Ausführungen führen aber dazu, dass die einströmende Druckluft nicht in den Grund (Filterkanalende) der jeweiligen Filterkanäle gelangt, in denen die Aschestopfen angelagert sind. Die Druckluft - nämlich der Anteil, der an der stirnseitigen Öffnung des Filterkanals ankommt, der wesentlich geringer ist, als derjenige, der die Düse bzw. den Schlauch verlässt - durchströmt gleichmässig den Filterkanal, trifft auf den Grund und entweicht im Bereich des Grunds in die benachbarten Filterkanäle. Bei dem Durchdringen in die benachbarten Filterkanäle wird die dünn anliegende Ascheschicht des Nachbar-Filterkanals aufgebrochen und dadurch stückweise abgetragen. Ist die Schicht dicker, insbesondere im Bereich des Aschestopfens oder bei dem Aschestopfen selbst, reicht in der Regel die Kraft der Druckluft nicht aus, um die entsprechenden Ablagerungen zu durchdringen. Druckluft gelangt auch kaum in den der Düse zugewandten Bereich der jeweiligen benachbarten Filterkanäle, da innerhalb des jeweiligen Filterkanals keine
Druckluftsäule aufgebaut werden kann, da die Druckluft im Bereich des Grundes zum einen entweicht, aber auch auf der der Düse zugewandten Seite - ausserhalb des Filterkanals - die Druckluft entweichen kann.
Die nicht ausreichenden hohen Reinigungsleistungen der Vorrichtungen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, führen zu notwendigen zusätzlichen und zeitintensiven thermischen Behandlungen. Dies bedeutet, dass der Filterkörper vor und/oder nach seiner mechanischen Reinigung noch eine thermische Reinigung durch Aufheizen durchlaufen muss. Die thermische Reinigung hat jedoch den Nachteil, dass die katalytisch wirkende Filterbeschichtung innerhalb des
Filterkörpers zusätzlich durch diesen Reinigungsprozess beschädigt wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der thermische Prozess sehr lange andauert. Es ist mit Zeitaufwendungen von bis zu zehn Stunden zu rechnen. Danach muss ein weiterer Reinigungsvorgang absolviert werden. Bei stark verschmutzten Filterkörpern muss der Reinigungsprozess gegebenenfalls mehrfach wiederholt werden, um ein akzeptables Reinigungsergebnis zu erreichen.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit dem eine effizientere Reinigungswirkung von Filterkörpern mit Filterkanalstruktur, insbesondere von Partikelfiltern ermöglicht wird.
Lösung der Aufgabe
Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale von Anspruch 1 bzw. Anspruch 6 gegeben. Vorteile der Erfindung
Die Vorrichtung und das Verfahren sind insbesondere für„wall-flow
Filtermonolithen" geeignet. Der monolithische Filterkörper weist an seinen beiden Stirnseiten entsprechend offene und geschlossene Filterkanäle auf. Ist ein
Filterkanal auf der einen Stirnseite verschlossen, so ist dieser auf der
gegenüberliegenden Stirnseite geöffnet. Die benachbarten Wandungen der jeweiligen Filterkanäle sind porös, so dass von dem mittig angeordneten Filterkanal zu den jeweils benachbarten Filterkanälen ein Austausch stattfinden kann. Die Anströmung des Partikelfilters mit dem mit Partikeln beladenen Abgasstrom erfolgt von der sogenannten Filter-Eintrittsseite, so dass sich die Partikel in
Anströmrichtung im Grund des jeweiligen Filterkanals sammeln. Die Partikel diffundieren durch die Wandung des jeweiligen Filterkanals in den benachbarten Filterkanal und lagern sich dort ab. Der Abgasstrom tritt zumindest
partikelreduziert auf der Filter-Austrittsseite aus.
Der Vorteil dieser technischen Ausführung der Reinigungsvorrichtung besteht in der Anströmeinheit. Für die Durchführung des Reinigungsprozesses des
Partikelfilters wird diese Anströmeinheit zunächst auf der Filter-Austrittsseite aufgesetzt. Dadurch, dass durch die Anströmeinheit nicht nur in einen Filterkanal Druckluft eingegeben wird, sondern auch in die benachbarten und die weiter benachbarten Filterkanäle, kann ein wesentlich besseres Reinigungsergebnis erzielt werden. Die unmittelbar benachbarten Filterkanäle sind jeweils verschlossen, wohingegen deren benachbarten Filterkanäle wieder offen sind. Dadurch entsteht in den weiter benachbarten Filterkanälen eine Drucksäule, so dass dorthin über die Wandungen der Filterkanäle aus den benachbarten Filterkanälen heraus kaum oder keine Luftströmung entstehen kann. Der Druck innerhalb des jeweiligen
Filterkanals bleibt erhalten. Somit gelangt auch ausreichend Druckluft in den jeweiligen Grund des Filterkanals (dies sind die Filterkanäle, die auf der Filter- Eintrittsseite offen sind), in dem bei den jeweils benachbarten Filterkanälen die Drucksäule aufgebaut bleibt. Somit zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitgestellt wird, mit dem nicht nur die eher einfach zu reinigende Ablagerungsschicht von Partikeln an den Filterkanalwänden, sondern insbesondere die harten Aschestopfen, die sich im hinteren Bereich bzw. im Grund der
Filterkanäle bilden, aus dem Partikelfilter ausgelöst werden können. Die mit dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung und Verfahren sind nur sehr
unzureichend in der Lage, den Aschestopfen aus dem Filter herauszulösen. Wird der Aschestopfen nicht oder nicht vollständig entfernt, so reduziert sich
Laufleistung und Lebensdauer des Filters, erhöht sich der Kraftstoffverbrauch und damit die Schadstoffemissionen wie auch der C02 Ausstoss und die
Betriebskosten des Filters erhöhen sich sehr deutlich.
Daher unterscheidet sich das hier vorgeschlagene Vorrichtung bzw. das Verfahren dadurch, dass eine Ausströmeinrichtung gebildet ist, die keinen Abstand zwischen sich und der Stirnseite des Partikelfilters bildet und so die erzeugte Druckluft direkt in die zur Ausströmeinrichtung hinweisenden Filterkanäle eingebracht werden kann. Es entsteht nahezu keine seitlich entweichende Druckluftströmung. Die bereitgestellte Druckluft wird so gezielt in mehrere zueinander benachbarte Filterkanäle eingebracht und zwar derart, dass eine Drucksäule innerhalb der zur Ausströmeinrichtung offenen Filterkanäle entsteht. Dadurch werden auch die
Aschestopfen an den Kanalenden (Grund) der benachbarten Filterkanäle erreicht.
Die Ausströmeinrichtung ist vorzugsweise kreisrund und überdeckt eine Anzahl geschlossener und offener Filterkanäle. Alternativen können auch eckig
ausgebildet sein, so dass die Eckbereiche effizient mit Druckluft beaufschlagt werden können.
Der weitere Grundgedanke der Erfindung besteht darin, den Filterkörper
beziehungsweise dessen Filterkanäle mit gepulster Druckluft, schnellen
Druckluftschüssen bzw. mit hohen Impulsen zu reinigen. Hierbei wird die Druckluft in Form von schnellen Druckluftstössen im Millisekundenbereich als schlagartige Druckwelle mit hohem Impuls durch den Partikelfilter geleitet. Dieser Druckluftstoss hat eine sehr viel höhere kinetische Energie als ein gleichmässiger Luftstrom, welcher aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die gepulste Druckluft wird vorzugsweise mit einer Ausströmeinrichtung ausgeführt, die derart ausgebildet ist, dass der Druckluftstrahl effizient direkt in einige Filterkanäle des Partikelfilters eingebracht werden kann. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass zwischen den Stirnseiten der Filterkörper und der Ausströmeinrichtung nur ein geringer oder kein Abstand vorhanden ist, sodass vermieden wird, dass Druckluft ausserhalb der Ausströmeinrichtung entweicht. Aufgrund dessen, dass wahlweise auch gepulste Luft über die
Ausströmeinrichtung ausgegeben wird, entsteht in den mittig angeordneten Filterkanälen aufgrund der Luftsäulen in den weiter benachbarten Filterkanälen ebenfalls eine Luftsäule. Dies bringt wiederum den Vorteil, dass Ablagerungen in den benachbarten Filterkanälen gelockert werden, so dass spätestens beim
Beaufschlagen mit Luft von der weiteren Stirnseite diese Ablagerungen
ausgeblasen werden können.
Die Ausströmeinrichtung wird nach einer definierten Haltezeit über den jeweilig mittigen Filterkanälen vorzugsweise angehoben und zum nächsten Aufsetzpunkt umgesetzt. Dabei wird die Druckluft abgeschaltet, sodass auch sehr effizient und kostensparend die Reinigung durchgeführt werden kann.
Die Ausströmeinrichtung ist vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass sie einen Durchmesser grösser als einen zu reinigender Filterkanal aufweist. Vorzugsweise werden im Durchmesser mindestens fünfzehn bis dreissig (Einström-) Filterkanäle abgedeckt, wobei der äussere Rand der Ausströmeinrichtung ein Abdichtmittel vorsieht, damit keine Druckluft entweichen kann. Die Ausströmeinrichtung setzt somit auf der Stirnfläche der zu reinigenden Filterkanäle auf. Der Abstand der Aufsetzpunkte richtet sich nach dem Wirkdurchmesser der jeweiligen Ausströmeinrichtung und kann je nach Bedarf eingestellt werden. Durch Verwendung einer Kinematik, die dafür Sorge trägt, dass die Ausströmeinrichtung, wobei mindestens eine auf jeweils einer Stirnseite eines Filterkörpers vorgesehen ist, positioniert wird, kann zusätzlich auch vorgesehen sein, dass der Filterkörper selbst noch um seine Achse gedreht werden kann. In einer alternativen
Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Filterkörper um seine Querachse um 1 80 Grad gedreht wird, sodass auch von beiden Seiten sequentiell nacheinander gereinigt werden kann.
Die Ausströmeinrichtung ist mit einer entsprechenden automatischen Kinematik, beispielsweise einem Ein-, Zwei- oder Dreiwegsystem an beliebiger Position der Stirnseite der jeweiligen Filterkörper bewegbar. Das System lässt auch die
Möglichkeit zu, die Verfahrenswege derart zu optimieren beziehungsweise zu beschränken, wenn andere Filterkörper vorliegen (beispielsweise viereckig oder andere Formen). Die Ausströmeinrichtung kann mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Manipulator geführt werden. Die Bewegungsabläufe können zuvor - vorzugsweise abhängig von der Bauart des Partikelfilters und der damit verbundenen Grösse - programmiert werden, so dass eine selbständige Reinigung in der Ausbildung eines Automaten erfolgen kann.
Eine weitere alternative Ausführungsform sieht vor, dass die Reinigung gleichzeitig oder zeitversetzt, sowohl auf der einen Stirnseite als auch auf der
gegenüberliegenden Stirnseite, ausgeführt wird, wobei zu beiden Seiten hin die entsprechenden Ausströmeinrichtungen mit der notwendigen Kinematik angeordnet sind. Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die beiden jeweils auf den Stirnseiten angeordneten Ausströmeinrichtungen synchron miteinander
zusammenwirken. Die Steuerung, die für die Handhabung der jeweiligen
Ausströmeinrichtungen vorgesehen ist, ist vorzugsweise individuell steuerbar. Wie bereits zuvor beschrieben, erfolgt die Reinigung beispielsweise mittels gepulster Druckluft. Eine besondere Ausführung sieht vor, dass dieser
Druckluftpuls sich wiederum zuerst in eine in einem entsprechenden Zeitintervall vorgesehene Impulsphase unterteilt, an die sich dann einer Druckhaltephase ebenfalls mit einem definierten Zeitintervall anschliesst. Aufgrund der Position der Ausströmeinrichtung über den jeweiligen Filterkanälen kann somit eine definierte Anzahl von Druckluftpulsen nahezu verlustfrei in den Filterkörper eingebracht werden.
Das unmittelbare Aufsetzen der Ausströmeinrichtung auf den Filterkörper bewirkt ebenfalls, dass der Druckverlauf in Bezug auf den Filterkörper beziehungsweise die jeweiligen Filterkanäle überwacht werden kann. Ein sogenanntes Echtzeit- Monitoring zeigt den entsprechenden Druckverlauf auf. Eine in der
Reinigungsvorrichtung integrierte Vorrichtung dient dazu, zum einen den
Beladungsgrad mit Partikeln des jeweiligen Filterkörpers im Anlieferungszustand, das heisst vor dem Beginn der Reinigung, als sogenannte Eingangsinspektion festzustellen und zu erkennen, ob der Filter überladen worden ist oder nicht. Die Detektion erfolgt durch die Feststellung der Druckdifferenz von der Eingabe in den Filterkanal und durch den Rückstoss. In einem weiteren Schritt erfolgt dann die Messung der entsprechenden Reinigungsleistung und des Reinheitsgrades des Filterkörpers auch während und nach der Reinigung sowie zur Zwischen- und Endkontrolle.
Die Detektion von defekten Durchbrüchen innerhalb des Filterkörpers, wie beispielsweise Risse, Löcher, Wanddurchbrüche, sowie auch die Detektion von Verblockungen in Folge der Bildung von sogenannten Aschestegen im vorderen oder mittleren Bereichen der Tiefe des Filterkanals, der nach exzessiven Eintrag von Schmierölasche in den Filter entstehen, als auch von Verschmelzungen des keramischen Filtermaterials in Folge von sogenannten„worst-case"
Regenerationen daraus resultierenden lokalen Überhitzungen können ebenfalls durch die entsprechenden Druckdifferenzen festgestellt werden. Aufgrund des Echtzeit Monitorings ist es ebenfalls möglich, ein Gesamtbild des Filterkörpers zu erstellen. Nach entsprechenden Reinigungsschritten kann dann immer noch entweder automatisch oder von Hand entschieden werden, ob gewisse Bereiche, die überladen sind und bei denen die entsprechenden
Druckpulse nicht ausreichend Wirkung gezeigt haben, nochmals nachgereinigt werden. Das System lässt die Möglichkeit zu, die einzelnen Bereiche des Filterkörpers beziehungsweise der Filterkanäle nochmals anzufahren und dort den
Reinigungsprozess nochmals durchzuführen. Oder im Fall der Detektion von Defekten im Filter kann automatisch oder von Hand entschieden werden, dass unmittelbar nach der Detektion des Defektes der Reinigungsprozess abgebrochen wird.
Eine andere Weiterbildung auch in Kombination mit den zuvor beschriebenen Vorrichtungen sieht vor, dass eine weitere Diagnoseeinrichtung vorgesehen ist. Sie ist in der Reinigungsanlage als Modul integrierbar. Sie dient zur Kontrolle der katalytischen Beschichtung der entsprechenden Filter. Hierfür ist vorgesehen, über die Ausströmeinrichtung ein Testgas mit einer Konzentration an Stickstoffmonoxid (NO) oder Kohlenmonoxid (CO) oder Kohlenwasserstoffe (HC) oder wahlweise Abgas eines Verbrennungsmotors einzugeben und auf der gegenüberliegenden Seite anschliessend mit einem Sensor zu messen, inwieweit und in welcher Menge Stickstoffdioxid (N02) oder Kohlendioxid (C02) oder Kohlenwasserstoffe (HC) austritt. Fahrzeuge beziehungsweise Verbrennungsmotoren zugelassen nach der Emissionsklasse Euro VI müssen einen Anzahl-bezogenen Grenzwert ihrer Emission an Nanopartikeln (Feinstpartikel) einhalten. Eine Kontrolle des Filters hinsichtlich seiner Abscheiderate für Nanopartikel (Feinstpartikel) nach Durchführung der Reinigung ist daher zweckmässig. Daher ist eine weitere Diagnoseeinrichtung zur Kontrolle des Partikelfilters hinsichtlich seiner Abscheiderate für Nanopartikel (Feinstpartikel) vorgesehen. Hierfür ist vorgesehen, über die Ausströmeinrichtung ein Testgas mit einer Konzentration an Nanopartikel (Feinstpartikel) oder wahlweise Abgas eines Verbrennungsmotors einzugeben und auf der
gegenüberliegenden Seite anschliessend mit einem entsprechenden Partikelzähler zu messen, inwieweit und in welcher Anzahl Nanopartikel (Feinstpartikel) austreten. Ferner ist ein Diagnosemodul zur Detektion einer Motorölkontamination im
Filterkörper vorgesehen. Die entsprechenden Testflüssigkeiten mit einem dafür vorgesehenen Sensor dienen zur Herbeiführung einer Diagnose. Eine
Zelttiefenmessung mit einer Sonde oder mit entsprechenden elektromagnetischen Wellen ergibt ebenfalls Aufschluss über die Qualität des gereinigten Filterkörpers.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass anhand der Seriennummer oder einer sonstigen eindeutigen Kennung, der jeweilige Filterkörper erkannt wird, sodass das System sich selbsttätig auf die möglichen Verfahrenswege und auch die entsprechende Rastergrösser der jeweiligen Filterkanäle auf den Stirnseiten der Filterkörper einstellen kann. Nur so ist ein zielgerichtetes Anfahren der jeweiligen Filterkanäle möglich. Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass die Daten der jeweiligen Filterkörper, wie beispielsweise Dimensionen, Rastergrösse, Betriebsstunden, Beladungsgrund etc. auf einer Datenbank bevorratet werden, sodass über entsprechenden Kommunikationsmittel (W-LAN, LAN-Verbindung, GSM oder ähnliche Verbindungen) einerseits die jeweiligen Reinigungsvorrichtungen und andererseits die Reinigungsergebnisse die notwendigen Daten zentral erhalten und speichern. Es ist auch vorgesehen, für die jeweils bereits genutzten Filterkörper eine Datenbank zu erstellen, sodass zentral der Lebenszyklus eines solchen
Filterkörpers dokumentiert und dessen Reinigungsrast auch entsprechend dargestellt werden kann.
Eine der wesentlichen Vorteile der Vorrichtung liegt somit darin, dass die
Reinigungsleistung im Vergleich zu dem Stand der Technik erheblich verbessert wird. Insbesondere, dass die Vorrichtung in der Lage ist, den harten Aschestopfen, welcher sich im hinteren Bereich des Filterkanals bildet, aus dem Filter
herauszulösen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Vorrichtung liegt darin, dass die
Reinigungsdauer durch den Wegfall der Notwendigkeit einer zusätzlichen thermischen Reinigung durch Aufheizen sehr stark verkürzt wird. Durch ausreichende Überlappung der entsprechenden Wirkdurchmesser wird sichergestellt, dass die gesamte Fläche des jeweiligen Filterkörpers nahezu lückenlos abgedeckt wird. Durch die Festlegung der entsprechenden
Aufsetzpunkte wird sichergestellt, dass jeder Bereich der Filterfläche in Form eines Aufsetzpunktes genau mindestens einmal und/oder definiert sogar mehrmals ausgeblasen werden kann.
Zufälligkeiten oder Wahrscheinlichkeiten oder wenigstens einmaliges Überstreichen oder zwangsläufige Mehrfachüberstreichung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, sind somit ausgeschlossen. Der Nutzen liegt somit in einer definierten Reinigung des Filterkörpers über die gesamte Filterkörperfläche und darin, dass ein effizienter Einsatz der Maschinenzeit und der Energie (auch der Druckluft) gegeben ist.
Ferner ist die Möglichkeit vorgesehen, ausgewählte Bereiche nach der Kontrolle des Reinigungsergebnisses verlustfrei erneut definiert anzufahren und nach zu reinigen. Die Möglichkeit eines Echtzeit Monitorings, der Rest des
Restverschmutzungsgrades und die darauf folgend automatische Optimierung der Reinigungsstrategie für den aktuellen Filterkörper ohne Unterbrechung des
Reinigungsvorgangs (optimal gereinigte Aufsetzpunkte mit geringem Gegendruck) werden von der weiteren Reinigung ausgenommen (Aufsetzpunkte mit einem Gegendruck oberhalb des Zielwertes können automatisch immer zu einer
Reinigung angefahren werden), bis das Ziel erreicht ist oder eine weitere
Verbesserung nicht mehr erzielt wird.
Dadurch kann jeder Filterkörper mit einer minimal erforderlichen Reinigungszeit und minimal erforderlichem Aufwand bezüglich Energieeinsatzes gereinigt werden. Es entfällt jeglicher externe Messaufwand zur Feststellung der Reinigungsgüte und zur Datenbeschaffung für das Reinigungsprotokoll beziehungsweise des jeweils vorgesehenen Qualitätssicherungssystem. Hinsichtlich des Kostennutzenvorteils ist anzumerken, dass eine zusätzliche Voroder Nachreinigung, wie beispielweise eine thermische Reinigung durch
Ausbrennen des Filters, vollständig vermieden wird. Weitere
Zwischenreinigungsschritte und Prüfschritte entfallen ebenfalls. Ein weiterer Regenerationsofen für das Ausglühen ist somit nicht mehr notwendig.
Das System und das beschriebene Verfahren ermöglicht eine Filterreinigung während einer regulären Fahrzeug- und Maschinenwartung in der Werkstatt.
Aufgrund der zielgenauen Einblastechnik und der Verwendung ausschliesslich von Luft, findet keine Beeinflussung der katalytischen Filterbeschichtung des
Filterkörpers statt. Neben dem Erreichen von gleichlangen Wartungsintervallen kann die Filterlebensdauer noch weiter gesteigert werden und der Filter kann auch nach einem Reinigungsprozess nahezu die volle Leistung wieder erwirken. Ein weiterer Betriebskostenvorteil ist darin zu sehen, dass deutlich weniger Druckluft benötigt wird.
Aufgrund des Kontrollsystems und der ständigen Messung des Gegendruckes ist ein nahezu lückenloses Aufzeichnen eines Datenblattes für einen definierten Filterkörper jederzeit möglich. Technische Anbindungen, beispielsweise über W- LAN, LAN oder sonstigen Datenverbindungen bringen die Möglichkeiten mit sich, dass die Daten in einer„Cloud" abgelegt werden, sodass zu jeder Zeit von jedem Ort aus mit unterschiedlichen Zielsetzungen abgreifbar sind. Auch durch genau solch eine Datenbank ist es notwendig, ein intelligentes System zu entwickeln, das die Möglichkeit gibt, effektiv auf den Reinigungsprozess von entfernter Stelle mit entsprechenden Parametern einzuwirken. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor:
Zeichnungen
Fig. 1 A-C eine schematische Darstellung eines Filterkörpers, eines Innenlebens des Filterkörpers mit den entsprechenden Filterkanälen und
Darstellung der Strömungen innerhalb des Filterkörpers;
Fig. 2 A-B eine schematische Darstellung des Wirkverfahrens der
Ausströmeinrichtung im Vergleich zum Stand der Technik;
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Wirkungsverfahrens der
Ausströmeinrichtung in Bezug auf die zu reinigenden Filterkanäle eines Filterkörpers;
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Druckverlaufs der
Ausströmeinrichtung der Reinigungsvorrichtung.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
In Fig. 1 A und B ist ein Filterkörper F dargestellt. Der Filterkörper F weist eine wabenförmige Struktur auf, derart das einzelne Filterkanäle 2 in Längsrichtung L des Filterkörpers F ausgebildet sind. Die Filterkanäle 2 sind parallel angeordnet.
Die zueinander benachbarten Filterkanäle 2 weisen zumindest für Teile der Partikel durchlässige Wandungen 3 (Fig. 1 C) auf, sodass die Durchströmung von beispielsweise einem Abgasstrom in den Figuren dargestellten Pfeilrichtungen 4 erfolgt. Bei dem in den Figuren dargestellten Filterkörper F handelt es sich um einen Keramikfilter, nämlich einen„wall-flow-Filtermonolith". Dieser zeichnet sich dadurch aus, dass auf der Filter-Eintrittsseite E (die Seite, auf der der Abgasstrom in den Filterkörper F eintritt), mit Filterkanälen 2 versehen sind, die zu dieser Seite offen sind und auf der Filter-Austrittsseite A verschlossen sind und umgekehrt. Dadurch wird der Abgasstrom gezwungen, zunächst in die auf der Filter- Eintrittsseite E vorgesehenen Filterkanäle 2 einzutreten und dann durch die durchlässigen Wandungen 3 zu diffundieren bis dann der Abgasstrom durch die benachbarten Filterkanäle 2 zur Filter-Austrittsseite A austritt.
Die Partikelablagerung erfolgt auf den Innenflächen der Filterkanäle 2, sodass sich mit der Zeit die einzelnen Filterkanäle K mit Partikeln zusetzen.
In Fig. 2A ist schematisch eine einfache Vorrichtung zum Reinigung von
Filterkörpern F (wie in Fig. 1 dargestellt) gemäss den Ausführungen aus dem Stand der Technik gezeigt. Dieser Filterkörper weist eine Filter-Austrittsseite A und eine Filter-Eintrittsseite E auf. Die zur Filter-Eintrittsseite E offenen Filterkanäle sind mit Partikel P belegt. Die Belegung erfolgt an den Wandungen 3 und an dem jeweiligen Grund 1 1 , wo sich insbesondere stopfenartige Partikelablagerungen S bilden.
Die Vorrichtung besteht aus einem nicht näher dargestellten Gehäuse sowie einer innerhalb des Gehäuses angeordneten Reinigungsvorrichtung 5, die in der Fig. 2A schematisch dargestellt ist. Die Vorrichtung weist eine Haltevorrichtung auf, die geeignet ist, den Filterkörper F in einer definierten Position aufzunehmen und zu fixieren. Die Reinigungsvorrichtung 5 weist einen Manipulator mit einem oder mehreren Freiheitsgraden (Pfeile 6 in Fig. 2A) auf. An dessen freiem Ende ist eine Ausströmeinrichtung 7 angeordnet. Diese wird über nicht näher dargestellte Einrichtungen mit Luft versorgt. Die Ausströmeinrichtung 7 ist eine Düse, die einen gleichmässigen Luftstrom in die Filterkanäle 2 auf der Filter-Austrittsseite A des einbringt. Dabei ist die Düse in einem Abstand 8 zur Stirnseite der Filter- Austrittseite A des Filterkörpers F angeordnet. Der gleichmässige Luftstrom wird nun - wie anhand der Pfeile 9 dargestellt - auf die Stirnseite des Filterkörpers F aufgebracht und gelangt nur teilweise in den Filterkanal 2. Dort strömt die Luft weiter bis an den Grund 1 0 des jeweiligen zur Filter-Austrittsseite A offenen Filterkanals 2 und diffundiert durch die Wandung 3 in den benachbarten Filterkanal 2, der zur Filter-Eintrittsseite E offen ist. Eine Diffundierung in den benachbarten Filterkanal weiter in Richtung der Filter-Austrittsseite A kann nicht stattfinden, da der Druck innerhalb des Filterkanals 2 nicht ausreicht, um gegen die Wandung 3 zu arbeiten, die von den Partikeln P und insbesondere von den stopfenartigen Partikelablagerungen beaufschlagt sind. Aus diesem Grund kann eine Reinigung insbesondere in diesen Bereichen zumindest nur unzureichend erfolgen.
Fig. 2B zeigt den Unterschied zum Stand der Technik und damit die Erfindung. Diese sieht eine Ausströmeinrichtung 7 vor, die eine Vielzahl von zur Filter- Austrittsseite A offenen Filter-Kanäle 2 abdeckt, so dass kein Abstand zwischen der Ausströmeinrichtung 7 und der Stirnseite des Filterkörpers F vorgesehen ist. Alternativ ist eine Abdeckungseinheit 1 2 vorgesehen, die im Bereich des Abstands 8 angeordnet ist und einen zumindest nahezu einen geschlossenen Raum zwischen der Ausströmeinrichtung 7 und der Stirnseite des Filterkörpers F bildet. Die von der Ausströmeinrichtung emittierte Druckluft strömt in Pfeilrichtung 9 unmittelbar in die Öffnungen der Filterkanäle 2. Die Abdeckeinheit ( 1 2) ist als optionale Einrichtung zu verstehen, sofern der Abstand (8) zwischen Ausströmeinheit (7) und der Filter-Austrittsseite A bzw. der Filter-Eintrittsseite E zu gross ist.
Die dargestellte Ausströmeinheit (7) ist Teil einer Reinigungsvorrichtung. Diese umfasst ein Gehäuse, in dem der zu reinigende Filterkörper F angeordnet bzw. fixiert werden kann. Absaugeinrichtungen sorgen dafür, dass die ausgeblasenen Partikel aus dem Filterkörper F sachgerecht entsorgt werden.
Da die Druckluft in ausreichender Menge einströmt, auf der Stirnseite nicht entweichen kann, entsteht innerhalb der Filterkanäle 2 eine Druckluftsäule
(angedeutet durch mehrfach parallel gezeichnete Pfeile 9). Wird die durch die Ausströmeinrichtung 7 bereitgestellte Druckluft zumindest zweitweise mit einem Impuls versehen bzw. ist als Druckstoss ausgebildet, so diffundiert auch die Druckluft im Bereich, in dem die stopfenartigen
Partikelablagerungen S vorhanden sind, so dass diese gelockert und gelöst werden können.
Die in Fig. 2B dargestellte Ausströmeinrichtung 7 stellt nur ein
Ausführungsbeispiel dar. Vielmehr lässt sich die Erfindung der
Ausströmeinrichtung 7 auf jegliche Arten von Vorrichtungen 2 übertragen, unabhängig davon, ob die Ausströmeinrichtung 7 von einem Manipulator geführt wird und der Filterkörper F relativ zu der Ausströmeinrichtung 7 bewegt wird, oder die Ausströmeinrichtung 7 stationär ist und der Filterkörper F relativ dazu bewegt wird. Dabei spielt es auch keine Rolle, ob die Luftströmung senkrecht oder waagrecht durch den Filterkörper F geführt wird. Die Ausströmeinrichtung 7 ist vorzugsweise flächig ausgebildet und parallel zur Stirnseite des Filterkörpers F anordbar. Sie weist eine oder mehrere Austrittsöffnungen auf, aus denen Luft, insbesondere Druckluft ausgegeben wird, die dann in die entsprechenden
Filterkanäle 2 des Filterkörpers F gelangt. In Fig. 3 ist schematisch eine Draufsicht auf einen zu reinigenden Filterkörper F dargestellt. Ein Ausschnitt zeigt die schachbrettartige Struktur der jeweiligen Filterkanäle K. Dabei sind die zu der Bildseite offenen Filterkanäle 2 weiss dargestellt. Die verschlossenen Filterkanäle 2 sind dunkel dargestellt. Diese Ansicht entspricht der Stirnseite des Filterkörpers F auf der Filter-Austrittsseite A. Dies bedeutet, dass wenn diese Stirnseite mit Luft angeströmt wird, nur Luft durch die Öffnungen (weiss dargestellt) in den Filterkörper F dringen kann. Die entsprechenden Pfeile 9 zeigen die jeweiligen Luftströmungen an, die denen in der Fig. 2A entsprechen. Als ringförmiges Element ist schematisch die Ausströmeinrichtung 7 dargestellt, wobei die innerhalb der Ausströmeinrichtung 7 angeordneten Pfeile 9 den Weg der Druckluft innerhalb des Filterkörpers F zeigen (Diffusion durch die Wandungen 3 der Filterkanäle 2). Hierzu ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die
Ausströmeinrichtung 7 mehrere Austrittsöffnungen für den Austritt der Druckluft aufweist. Diese sind vorzugsweise parallel nebeneinander (vergleichbar mit einem Duschkopf) angeordnet. Eine Weiterbildung sieht vor, das die einzelnen
Austrittsöffnungen düsenartig und hinsichtlich ihrer Ausblasrichtung verstellbar sind. Alternativ ist vorgesehen, dass eine einzige Austrittsöffnung vorgesehen ist, deren Durchmesser nahezu dem der Ausströmeinrichtung 7 entspricht, so dass mit der Austrittsöffnung mehrere stirnseitig endenden Filterkanäle mit Luft
beaufschlagt werden können.
Die Druckluft wird vorzugsweise pulsartig aus der Ausströmeinrichtung 7 abgegeben und strömt in der gesamten Grösse des Durchmessers der
Ausströmeinrichtung 7 auf die Stirnfläche des zu reinigenden Filterkörpers F zu. Sitzt die Ausströmeinrichtung 7 nicht vollständig auf der Stirnseite des
Filterkörpers F auf, so sorgt die entsprechende Abdeckeinheit 1 2 dafür, dass zumindest nahezu keine Druckluft ausserhalb der Ausströmeinrichtung 7 ausweichen kann. Die Abdeckeinheit 1 2 ist als eine Art gummiartige Schürze zu verstehen, die die Ausströmeinheit 7 umgibt und in Kontakt mit der Stirnseite des Filterkörpers F tritt. Dadurch entsteht zwischen der bzw. den Austrittsöffnungen der Ausströmeinheit und der Stirnseite des Filterkörpers F ein nahezu
geschlossener Raum, so dass keine Streuverluste von Druckluft entstehen und die gesamte Energie in die Filterkanäle eingebracht werden kann.
Die Ausströmeinrichtung ist daher erfindungsgemäss wesentlich grösser als ein zu reinigender Filterkanal und weist somit einen Durchmesser auf, der mehrere stirnseitig endende Filterkanäle umfasst. Vorzugsweise werden mehrere stirnseitig endende Filterkanäle abgedeckt, insbesondere solche, die an jeder Seite
benachbarte Filterkanäle aufweisen. Entsprechende Abdichtmittel sorgen dafür, dass die Druckluft gezielt in die zu reinigenden Filterkanäle 2 des Filterkörpers F gelangt. Als Abdichtmittel kann die zuvor beschriebene Abdeckeinheit 1 2 vorgesehen sein. Exemplarisch werden nachfolgend vier Filterkanäle 2 betrachtet, die in der Fig. 3 mit den Buchstaben U, X, Y und Z gekennzeichnet sind. Es handelt sich dabei um Filterkanäle 2, die von der Druckluft beaufschlagt werden, aber sich aufgrund deren Position innerhalb der Ausströmeinrichtung 7 unterschiedlich verhalten.
Die mit X gekennzeichneten Filterkanäle 2 sind derart gelegen, dass diese zur Filter-Austrittsseite A geöffnet sind. Durch diese strömt die Druckluft während des Reinigungsprozesses und bildet sich die Drucksäule. Die mit U gekennzeichneten Filterkanäle 2 sind derart gelegen, dass diese zur Filter-Eintrittsseite E geöffnet sind. Sie werden von zwei Seiten (wenig) beaufschlagt, da in den zwei benachbarten Filterkanälen 2 jeweils eine Drucksäule aufgebaut ist. Aufgrund der geringen Beaufschlagung ist eine geringe
Krafteinwirkung auf die Partikel P und die stopfenartige Partikelablagerung S vorhanden.
Die mit Y gekennzeichneten Filterkanäle 2 sind derart gelegen, dass diese zur Filter-Eintrittsseite E geöffnet sind. Sie werden von vier Seiten beaufschlagt, da in den vier benachbarten Filterkanälen 2 jeweils eine Drucksäule aufgebaut ist.
Aufgrund der starken Beaufschlagung ist eine sehr hohe Krafteinwirkung auf die Partikel P und die stopfenartige Partikelablagerung S vorhanden.
Die mit Z gekennzeichneten Filterkanäle 2 sind derart gelegen, dass diese zur Filter-Eintrittsseite E geöffnet sind. Sie werden von drei Seiten beaufschlagt, da in den drei benachbarten Filterkanälen 2 jeweils eine Drucksäule aufgebaut ist.
Aufgrund der starken Beaufschlagung ist eine sehr hohe Krafteinwirkung auf die Partikel P und die stopfenartige Partikelablagerung S vorhanden.
Wird der Luftstrahl entsprechend gepulst, so ist festgestellt worden, dass die Reinigungseffizienz sich erhöht. Wird die Druckluft pulsartig ausgegeben, so kann vorzugsweise auch vorgesehen werden, dass diese mehrfach viele und schnelle Druckluftstösse ausgibt. Dadurch entsteht innerhalb des jeweiligen Filterkanals 2 bis zum Grund eine Luftsäule, die bewirkt, dass die weitere gepulste Druckluft nicht mehr bis in den Grund G, sondern viel weiter innerhalb des Filterkanals 2 bereits Wege sucht, um in den benachbarten Filterkanal 2 zu gelangen. Dadurch ist es möglich, auch die stopfenartige Partikelablagerung S zu lösen.
In Fig. 4 sind die möglichen Druckverläufe der Druckluft, die aus der
Ausströmeinrichtung 7 ausströmt über die Zeit (t) und den Druck (p) schematisch dargestellt. Die Kurve P1 zeigt den Druckverlauf bei einem normal belasteten mit Partikeln beladenen Filterkörper F. Zunächst wird mit hohem Druck impulsartig (Impulsphase IP) die Drucksäule innerhalb der Filterkanäle 2 aufgebaut, um insbesondere starke Verdichtungen von Partikeln aber auch die stopfenartigen Partikelablagerungen S zu lockern. Anschliessend wird durch kontinuierliche Druckluftabgabe
(Druckhaltephase DP) ein Ausblasen und damit Entfernen der Partikel aus dem Filterkörper F bewirkt. Je nach Filter, Filtergrösse und auch Filterkanalgrösse der jeweiligen Filterkörper sind die Impulsphasen (Zeitdauer t1 ) beziehungsweise Druckhaltephasen (Zeitdauer t2) zeitlich unterschiedlich gestaltet. Ein hoher Impuls sorgt dafür, dass das gefestigte, innerhalb der Filterkanäle angeordnete Material, insbesondere die harten Ablagerungen im hinteren Bereich des Filterkanals, der sogenannte Aschestopfen, sich löst. Durch den Druck in der Druckhaltephase wird die gelöste Masse durch den Filterkanal zu einer Seite hin befördert und zwar so lange, bis diese auch entsprechend austritt. Aufgrund dessen, dass die Ausströmeinrichtung unmittelbar an den Filterkanälen des Filterkörpers ansetzt, kann durch einen entsprechenden Gegendruck festgestellt werden, ob die Filterbeladung hoch ist (Druckverlauf bei zu hoher Filterbeladung) oder ob auch Defekte innerhalb des Filters (Druckverlauf bei Bruchriss innerhalb des Substrates oder Druckverlauf bei Loch an einer Stirnfläche) vorhanden ist. Die entsprechende Rückkopplung bewirkt also somit schon eine unmittelbare Anpassung an das entsprechende Verfahren. Stellen beispielsweise Sensoren fest, dass der Druckverlauf nicht dem Verlauf der Kurve P1 entspricht, so können aufgrund der unterschiedlichen Druckverläufe insbesondere in der Druckhaltephase DP Rückschlüsse auf die technische Funktion des Filterkörpers F gezogen werden.
So stellt die Kurve P2 einen Druckverlauf dar, der einer hohen Filterbeladung mit Partikeln unter anderem durch Verblockung oder Verschmelzung entspricht.
Die Kurve P3 zeigt einen Druckverlauf, der auf einen Bruch bzw. Riss innerhalb des Filters, insbesondere innerhalb der Filterkanäle 2 schliessen lässt.
Die Kurve P4 lässt auch ein Loch an der Stirnseite des Filterkörpers F schliessen.
Reinigungsverfahren
Wie zuvor beschrieben, wird der Filterkörper F in einem ersten Reinigungsvorgang von der Filter-Austrittsseite A mit Druckluft über die Ausströmeinrichtung 7 beaufschlagt. In diesem Reinigungsvorgang werden bereits erste Ablagerungen an den Wandungen ausgetragen und die stopfenartigen Partikelablagerungen zumindest gelockert.
In einem zweiten Reinigungsvorgang (hierzu wird der Filterkörper F gedreht oder die Ausströmeinrichtung ändert die Position) setzt die Ausströmeinrichtung 7 auf der Filter-Eintrittsseite an. Dieser zweite Reinigungsgang dient dazu über das gleiche Wirkprinzip (stehende Druckluftsäule in den benachbarten Filterkanälen) einen hohen Druckimpuls / Druckkräfte aus die stopfenartigen
Partikelablagerungen S auszuüben. Ferner ist vorgesehen, die bereits durch den ersten Reinigungsschritt gelockerte bzw. zumindest teilweise gelöste und ggfls. auch schon im Filterkanal in Richtung Ausgang geschobene stopfenartige
Partikelablagerung zu zerteilen bzw. zu zertrümmern. Im Anschluss an den zweiten Reinigungsschritt erfolgt dann der dritte
Reinigungsschritt, identisch mit dem erste Reinigungsschritt (wieder Reinigung von der Filter-Austrittsseite A her). Damit wird dann die stopfenartige
Partikelablagerung, die durch den zweiten Reinigungsschritt weiter gelöst bzw. in Richtung Filterkanal-Ausgang geschoben bzw. zertrümmert wurde, dann vollständig aus dem Filterkörper (aus dem Filterkanal) geblasen.
Die entsprechenden Datenaufbereitung der Messwerte aber auch der Werte der Filterkörper beziehungsweise die Kontrolle sorgt dafür, dass jeder Filterkörper individuell nach seinen Abmassen aber auch seinem Gebrauch und seinem Zustand behandelt und bearbeitet wird. Eine entsprechende Dokumentation auch im
Hinblick auf das Qualitätsmanagement findet sowohl off-als auch online statt. Dies ermöglicht es, dass auch ein und derselbe Filter an unterschiedlichen Orten gereinigt werden kann. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die entsprechenden Daten für den Lebenszyklus des jeweiligen Filterkörpers online (beispielsweise in einer Cloud zur Verfügung stehen) sodass sie immer und von überall eingesehen, abgegriffen und weitere verarbeitet beziehungsweise ergänzt werden kann.
B EZ U G S Z E I C H E N L I ST E
Vorrichtung und Verfahren zum Reinigen von insbesondere Partikelfiltern
1
2 Filterkanal
3 Wandung
4 Pfeil Abgasstrom
5 Reinigungsvorrichtung
6 Pfeil Luftstrom
7 Ausströmeinrichtung
8 Abstand
9 Pfeil Luftstrom
10 Grund Filterkanal (geöffnet zur Filter-Austrittsseite)
11 Grund Filterkanal (geöffnet zur Filter-Eintrittsseite)
12 Abdeckeinheit A Filter-Austrittsseite
E Filter-Eintrittsseite
F Filterkörper
L Längsrichtung
P Partikel
S stopfenartige Partikelablagerung
IP Impulsphase
DP Druckphase
P1-P4 Kurven
U,V,X,Y,Z exemplarische Filterkanäle 2

Claims

A N S P R Ü C H E
1 . Vorrichtung zum Reinigen von Filterkörpern mit Filterkanälen, insbesondere Partikelfiltern, im Wesentlichen bestehend aus einer Ausströmeinrichtung zum Beaufschlagen einer Stirnseite eines Filterkörpers mit Luft, insbesondere Druckluft sowie einer Einrichtung zur Lagerung des zu reinigenden
Filterkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmeinrichtung (7) derart bemessen ist, dass diese mehrere zur Ausströmeinrichtung (7) geöffneten Filterkanäle (2) des Filterkörpers F wahlweise entweder zumindest nahezu abdeckt oder eine Abdeckeinheit ( 1 2) vorgesehen ist, die zwischen der Ausströmeinrichtung (7) und der Stirnseite des Filterkörpers F einen zumindest nahezu geschlossenen Raum bildet, wobei die Luft zumindest zweitweise impulsartig in die Filterkanäle (2) des Filterkörpers F gegeben wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Ausströmeinrichtung (7) einen runden Durchmesser aufweist und mehrere stirnseitig endende offene Filterkanäle (2) abdeckt.
3. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmeinrichtung (7) mit einem Manipulator zumindest mit einem Freiheitsgrad gekoppelt ist.
4. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckeinheit 7 als eine Art gummiartige Schürze ausgebildet ist, die die Ausströmeinheit 7 umgibt und in Kontakt mit der Stirnseite des Filterkörpers F tritt.
5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmeinheit (7) mehrere Austrittsöffnungen für den Austritt der Luft aufweist.
6. Verfahren zum Reinigen von Filterkörpern mit Filterkanälen sowie Stirnseiten, gebildet aus Filter-Austrittsseite und Filter-Eintrittsseite, im Wesentlichen bestehend aus einer Ausströmeinrichtung zum Beaufschlagen einer Stirnseite eines Filterkörpers mit Luft, insbesondere Druckluft sowie einer
Fixiereinrichtung zur Lagerung des zu reinigenden Filterkörpers, wobei die Ausströmeinrichtung wahlweise an eine oder beide Stirnseiten des Filterkörpers ansetzt, wobei die Ausströmeinrichtung (7) derart bemessen ist, dass diese mehrere zur Ausströmeinrichtung (7) geöffneten Filterkanäle (2) wahlweise entweder zumindest nahezu abdeckt oder eine Abdeckeinheit ( 1 2) vorgesehen ist, die zwischen der Ausströmeinrichtung (7) und der Stirnseite des
Filterkörpers F einen zumindest nahezu geschlossenen Raum bildet, wobei die Luft zumindest zweitweise impulsartig in die Filterkanäle (2) gegeben wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
(a) Ansetzen der Ausströmeinrichtung (7) auf der Filter-Austrittsseite A und beaufschlagen mit Druckluftimpulsen über eine Zeitdauer t1 sowie von Dauerdruckluft über eine Zeitdauer t2, derart dass sich in den zur Filter- Austrittsseite A geöffneten Filterkanälen (2) eine Drucksäule bildet;
(b) Ansetzen der Ausströmeinrichtung (7) auf der Filter-Eintrittsseite E und beaufschlagen mit Druckluftimpulsen über eine Zeitdauer t1 sowie von Dauerdruckluft über eine Zeitdauer t2, derart dass sich in den zur Filter- Eintrittsseite E geöffneten Filterkanälen (2) eine Drucksäule bildet;
(c) Ansetzen der Ausströmeinrichtung (7) auf der Filter-Austrittsseite A und beaufschlagen zumindest mit Luft.
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