EP3491230A1 - Siebdichtung und verfahren zu deren betrieb - Google Patents

Siebdichtung und verfahren zu deren betrieb

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EP3491230A1
EP3491230A1 EP17754092.9A EP17754092A EP3491230A1 EP 3491230 A1 EP3491230 A1 EP 3491230A1 EP 17754092 A EP17754092 A EP 17754092A EP 3491230 A1 EP3491230 A1 EP 3491230A1
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EP
European Patent Office
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seal
screen body
screen
sieve
current
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Withdrawn
Application number
EP17754092.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thilo Lutz
Wojtek Kolasinski
Magnus Reichert
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ElringKlinger AG
Original Assignee
ElringKlinger AG
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Publication date
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    • 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
    • F01N3/029—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 by adding non-fuel substances to exhaust

Definitions

  • a screen seal is provided as protection at a ent ⁇ speaking branch of the exhaust line.
  • Such sieve seals have proven themselves in exhaust gas recirculation or short EGR lines.
  • a filter in the form of a sieve part or sieve body at a loading ⁇ operation under exposure to very hot exhaust gases in an EGR line already in temperature ranges below 600 ° C. can soak up soot and deposits. This process can lead to a significant increase in backpressure and, ultimately, even failure of a particular EGR path by blockage of the filter.
  • Such situ ⁇ ation may occur in a low-pressure EGR branch in particular.
  • a component failure or damage to the filter element itself performs this pre ⁇ transition to a performance degradation of the driving combustion ⁇ combustion engine.
  • the present invention has the object to remedy this situation in the form of a sieve seal and a method for permanent Be ⁇ drive a sieve seal of this type.
  • the filter element comprises at least one heating wire. According ⁇ deposits are heated to the extent that these areas are burned, comparable to a light bulb effect.
  • a heating wire is woven as a heating element in the metal fabric or is applied separately, in particular at a small distance from the metal fabric of the screen member.
  • a plurality of heating ⁇ wires are provided in and / or on the screen body. It can be used separately here selec ⁇ tive weft or warp threads ⁇ by a corresponding electrical interconnection. In this case, heating wires usually differ from other wires or a material of Siebkör ⁇ pers by their electrical resistance.
  • the screen body or an entire woven fabric, mesh or knitted fabric is flowed through at least in the region of a current path of current and used as a thermally effective heating fabric, wherein in one embodiment of the invention, at least in Be ⁇ rich a fixation in the seal an insulation for preventing ⁇ an electrical short circuit is provided. Due to the structure of the screen body from the electric ⁇ formation of a narrow path for the electrical current when He ⁇ warming and numerous contact points within the streamed through ⁇ material of the screen body is unlikely. However, a region heated by current flow should, as far as possible , cover areas which are particularly affected by deposits.
  • a current flow via a tap of the screen part using the gasket layer as a second pole or ground potential is embossed ⁇ .
  • This embodiment shows the particular advantage ei ⁇ ner largest current density in the area where accumulate usually the strongest deposits and, accordingly, a maximum burn-off is carried out.
  • a method for permanently operating a screen seal according to the vorste ⁇ existing embodiments is proposed, which is characterized in ⁇ net, that a current flow through at least a portion of the Sieb ⁇ body is maintained over a period of time
  • a temperature threshold of about 600 ° C
  • the ge ⁇ called threshold temperature can be lowered to approximately 450- 550 ° C ⁇ the.
  • a method for controlling the current flow through a sieve seal constructed according to the invention using the teaching of the non-prepublished patent application DE 10 2015 110 977.8 is given, the contents of which is incorporated by this reference in the disclosure of this patent application.
  • ⁇ at a blockage based on a strong temperature gradient is detected using a TEG in the region of the strainer portion or in or on the wire part. This sensor signal from the TEG is now used to control the current flow through the screen part.
  • a catalytic coating at least in Tei ⁇ len of the screen body even a reduction of said Tem ⁇ peraturschwelle to about 350 - 500 ° C reached.
  • a catalytic coating of the type mentioned reference is made in full to the disclosure of the German patent application DE 10 2016 114 916.0, which disclosed a wet-chemically applied coating of an alkali and / or alkaline earth alloy with exemplary embodiments for the stated purpose.
  • a path is taken, for example, the teaching of DE 10 2013 212 733 AI runs opposite.
  • upstream is arrange ⁇ th particulate filter not targeted increase an exhaust Tempe ⁇ temperature to more than 600 ° C with appropriate crizungsvor ⁇ transitions caused.
  • ge ⁇ it is that, in particular guide branch significantly lower in a low-pressure exhaust-gas operating temperatures Ver ⁇ burning carbonaceous deposits by a specific catalytic coating of the screen body is effected.
  • Ver ⁇ burning carbonaceous deposits by a specific catalytic coating of the screen body is effected.
  • ⁇ required thermal energy is so significantly reduced, so ⁇ a thermal reaction safely and automatically gestar ⁇ tet, and then independently run to a maximum elimination of deposits on the screen body.
  • a catalytically active coating of the screen body or screen body is thus achieved that no additional thermal energy, for example by heating an upstream particulate filter, introduced into this screen body ⁇ who must to cause elimination of soot particles.
  • the catalytic coating is based on alkali and / or alkaline earth alloys and has a high abrasion resistance with high efficiency in the catalytic conversion of organic solids with a combustion ⁇ activity below about 400 ° C.
  • suitable catalytically ⁇ table acting substances as well as coating methods to the disclosures of EP 2134795 Bl and EP 393 948 Bl, reference is made in full to 2 here.
  • a regeneration or a burn-up of the screen body on at ⁇ collected soot by supplying electrical energy by way of advantageous ⁇ enough, at any desired time can be accomplished by a device according to the invention.
  • this process is therefore no longer limited in particular to fast highway driving with correspondingly high exhaust gas temperatures.
  • Figure 1 a sectional view of a firstUEsbei ⁇ game using a known screen seal
  • Figure 2 a plan view of a known screen seal according to
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 3 shows a further plan view of a known Siebdich ⁇ processing of Figure 1;
  • FIG. 4a shows a detail of a sectional view of a white ⁇ more advanced embodiment, adapting a known filter seal and be ⁇
  • FIG. 4b a top view of the detail of FIG. 4a.
  • FIG. 1 shows a section of a non-white ⁇ ter illustrated exhaust gas recirculation in an exhaust train of a motor vehicle.
  • a screen seal 1 in a plane D to provide a sealing function between a first flange 2 and a second flange 3 is provided, see WO 2015 014992 AI details.
  • the screen seal 1 has a screen body 4 only indicated here with a three-dimensional design not described in detail below and is flowed along an arrow F by a fluid or exhaust gas through ⁇ .
  • the screen body 4 is fixed in the region of the sealing function with a seal 5 that gases can occur over a full free cross-sectional area A of connecting to the flange 3 ⁇ pipe 6 through the screen body 4 through.
  • the fixing of the screen body 4 on the seal 5 is in accordance with the disclosure of the European patent application with the application number EP 13178968.7 ⁇ for example, by a convolution instead, is formed by an annularly closed bead. 7
  • the screen body 4 comprises a fabric or braid of metal wires.
  • a radial recess 8 is provided on the first flange 2 in the embodiment of FIG.
  • This recess 8 is dimensioned for receiving the bead 7 so that when fixing the flanges 2, 3 by recesses 9 thereby the seal 5 experiences a full-surface compression and a sealing effect is not exclusively based on a fixation of the bead 7 between the flanges 2, 3.
  • a screen seal 1 of the type described above has as protection against entry of particles in combustion chambers of a not shown in an exhaust ⁇ recirculation branch or an EGR line of Brennkraftmaschi ⁇ NEN proven. Nevertheless, it has been determined that screen body furring for operation with waste gas streams at temperatures ranging un ⁇ ter about 600 ° C in the EGR line by soot formation and storage ⁇ requirements. This process can lead to a significant increase to ⁇ a gas back pressure and even ultimately lead to a failure of a respective EGR route.
  • the opposite the screen body 4 are electrically completely iso ⁇ profiled sealing sheet 5 forms towards a second pole 12 and a ground potential to the flanges 2, 3 in an electrically non-iso lating ⁇ coated area.
  • FIG. 2 illustrates a top view of a design of a well ⁇ th filter seal 1 according to FIG. 1 where a feed line 10 is provided which is electrically accessible from the outside and electrically conductively against ⁇ electrically insulated across the seal 5 by partial coating as well as with the screen body 4 verbun ⁇ is the.
  • This supply line 10 is on the screen body 4 opposite and also electrically conductive with this ver ⁇ connected a second pole 12 is provided.
  • a second pole 12 is provided in the screen body 4, for example, separated weft or warp threads are selectively used by a corresponding electrical interconnection depending on the material used and type of sieve formation.
  • a current flow can be selectively directed in a preferred direction, namely to an opposite second pole 12.
  • the said temperature threshold is at said Tempe ⁇ raturwert, if not by the addition of additives in the form of a urea injection into the exhaust line to about 450 - 550 ° C or by the use of a catalytic coating at least parts of the screen body 4 to ca 350 ° C to 500 ° C can be lowered.
  • a nassche by immersion coating part of the screen body 4 ⁇ mixture produced is indicated by way of example in a range B in FIG.
  • the area B may be small, a coating omissions with ⁇ dig and a small amount of the catalyst will precipitate.
  • the Minim B ⁇ least applied in the region as part of the coating on the material of the screen body 4 by wet chemical, pre-dried and finally be ⁇ burned. This step can be done by printing, spraying, dipping or dipping before, but also after the shaping screen body 4. Even a finished Siebdich ⁇ tion can be retrofitted accordingly with a catalytically effective sectionbe ⁇ coating.
  • FIG 3 shows a plan view of a furtherandsbei ⁇ game using the figures of Figures 1 and 2 known filter seal 1.
  • a sensor element 14 is arranged in the region of the free cross-sectional area A.
  • a strip or rag 15th made of metallic sheet metal, which serves as a protruding into the free cross- sectional area A strip as a holder for the sensor element 14.
  • the sensor element 14 is designed as a thermoelectric generator, TEG for short. It has been obser ⁇ tet that a temperature difference between both outer surfaces of the screen body 4 occurs in progressive clogging of the Siebkör ⁇ pers. 4 By means of this temperature difference, the TEG generates a voltage as a sensor output signal S.
  • sensor output signal S is therefore indirectly clogging of the screen body 4 bar ⁇ bar.
  • this sensor output S can also be a time or a period of time
  • a temperature of at least 600 ° C in the event that soot particles must be eliminated by oxidation of the screen body 4.
  • the outer terminal 17 is electrically connected via the power 10 with the metallic sheet 15, which in turn is connected to the strainer 4.
  • the metallic sheet 15 approximately opposite can in turn not shown in more detail Darge ⁇ imputed a second pole 12 as a non-electrically insulating coated area of the bead 7 before ⁇ seen, which is connected via the flanges 2, 3 electrically grounded or earth , Once again, this results in a current path 13 passing through the screen body 4.
  • FIG. 4a finally illustrates a section of a Thomasdar ⁇ position of a further embodiment with adjustment of the above filter seal 1-described known.
  • a guard ring 18 is provided, which still covers the Ma ⁇ material of the screen 4.
  • the guard ring 18 is also integrated into the bead 7 via folding of the materials of the screen body 4 and the seal 5.
  • the guard ring a piece 18 extends far into the free cross-sectional area A.
  • FIG. 4b shows a top view of the detail of FIG. 4a to show a possible shape of a figure
  • Guard ring 18 with a free arm 19 which is electrically connected in the region 21 of the bead 7 with the underlying screen body 4 in the course of folding.
  • a current flow I can be impressed between the two poles.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Siebdichtung 1 für einen AGR-Zweig einer Verbrennungskraftmaschine, wobei die Siebdichtung (1) als einstückig ausgebildetes Bauteil aus einer Dichtung 5, die über eine innere freie Querschnittsfläche A hinweg einen Siebkörper 4 eingefasst hält. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum dauerhaften Betreiben einer derartigen Siebdichtung. Um Abhilfe im Fall einer Versottung und/oder Rußbildung und Ansammlung von Ablagerungen in der Siebdichtung 1 zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass der Siebkörper 4 mindestens teilweise zum Durchfließen mit einem Strom I derart ausgebildet ist, dass sich eine zur Beseitigung mindestens wesentlicher Teile der Ablagerungen ausreichende Temperatur T einstellt bzw. eine entsprechende Temperaturschwelle von bis zu ca. 600 °C überschritten ist.

Description

Siebdichtung und Verfahren zu deren Betrieb
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Siebdichtung für einen AGR-Zweig einer Verbrennungskraftmaschine, wobei die Siebdich¬ tung als einstückig ausgebildetes Bauteil aus einer Dichtung, die über einen inneren freien Querschnitt hinweg einen Sieb¬ körper eingefasst hält. Ferner betrifft die vorliegende Erfin¬ dung ein Verfahren zum dauerhaften Betreiben einer derartigen Siebdichtung in einem mit kohlenstoffhaltigen Partikeln bela- denen Fluidstrom, der durch einen Abgasstrang einer Verbren¬ nungskraftmaschine geführt wird.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass beispielsweise im Niederdruck- und/oder Hochdruckbereich einer Abgasanlage eines durch eine Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Kraftfahr¬ zeugs Siebe eine freie Querschnittsfläche des Abgasstrangs überspannend zusammen mit Dichtungen oder anderen Trägern ein¬ gesetzt werden, um in Strömungsrichtung dahinterliegende emp¬ findliche Bauteile vor Fremdstoffen oder Störkörpern zu schüt¬ zen. Diese Siebe können je nach Abgastemperatur mit festen o- der gasförmigen Partikeln durchflutet und beladen werden. Da¬ bei sind alle Bauteile in einem Abgasstrom nach besten Mög¬ lichkeiten optimal auf den geringsten Gegendruck der gesamten Abgasanlage auszulegen. Diverse Ausführungsformen für derar¬ tige Siebdichtungen sind insbesondere aus der WO 2015 014992 AI bekannt. Um mögliche Schäden durch den Eintrag z.B. abplat¬ zender Keramikpartikel in einem Abgas-Strom von Brennkammern einer Verbrennungskraftmaschine abzuhalten, ist an einer ent¬ sprechenden Abzweigung des Abgasstranges eine Siebdichtung als Schutz vorgesehen. Derartige Siebdichtungen haben sich in Ab- gasrückführ- bzw. kurz AGR-Leitungen bewährt. In bekannten Vorrichtungen der vorstehend beschriebenen Art ist während des Betriebs nun festgestellt worden, dass ein Filter in Form eines Sieb-Teils bzw. Siebkörpers bei einem Be¬ trieb unter Beaufschlagung mit sehr heißen Abgasen in einer AGR-Leitung schon in Temperaturbereichen unter 600 °C durch Rußbildung und Ablagerungen versotten kann. Dieser Vorgang kann zu einem erheblichen Anstieg eines Gegendrucks und in letzter Konsequenz sogar zu einem Ausfall einer betreffenden AGR Strecke durch Blockade des Filters führen. Derartige Situ¬ ationen können insbesondere in einem Niederdruck-AGR-Zweig auftreten. Dabei führt schon vor einem Ausfall des Bauteils bzw. einer Beschädigung des Filterelements selber dieser Vor¬ gang zu einem Leistungsabfall der antreibenden Verbrennungs¬ kraftmaschine .
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel hier Abhilfe in Form einer Siebdichtung sowie eines Verfahren zum dauerhaften Be¬ treiben einer derartigen Siebdichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von An¬ spruch 1 dadurch gelöst, dass der Siebteil mindestens teil¬ weise zum Durchfließen mit einem elektrischen Strom derart ausgebildet ist, dass eine zur thermischen Beseitigung mindes¬ tens wesentlicher Teile der Ablagerungen ausreichende Tempera¬ tur von bis zu ca. 600°C an bzw. auf dem Siebkörper erreicht oder eine entsprechende Temperaturschwelle überschritten wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprü¬ che. Demnach umfasst das Filterelement in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mindestens einen Heizdraht. Dem¬ nach werden Ablagerungen soweit erwärmt, dass diese Bereiche freigebrannt werden, vergleichbar einem Glühlampeneffekt. In einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Heizdraht als Heizelement in dem Metallgewebe verwoben oder wird separat aufgebracht, insbesondere unter einem geringen Abstand zu dem Metallgewebe des Siebteils.
Vorzugweise sind in und/oder auf dem Siebkörper mehrere Heiz¬ drähte vorgesehen. Es können hier getrennt Schuss- oder Kett¬ fäden durch eine entsprechende elektrische Verschaltung selek¬ tiv verwendet werden. Dabei unterscheiden sich Heizdrähte i.d.R. von sonstigen Drähten oder einem Material des Siebkör¬ pers durch ihren elektrischen Widerstand.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Siebkörper bzw. ein gesamtes Gewebe, Geflecht oder Gewirke mindestens im Bereich eines Strompfades von Strom durchflössen und als thermisch wirksames Heizgewebe verwendet, wobei in einer Ausführungsform der Erfindung mindestens im Be¬ reich einer Fixierung in der Dichtung eine Isolation zur Ver¬ hinderung eines elektrischen Kurzschlusses vorgesehen ist. Aufgrund der Struktur des Siebkörpers ist die elektrische Aus¬ bildung eines engen Pfades für den elektrischen Strom bei Er¬ wärmung und zahlreichen Kontaktstellen innerhalb des durch¬ strömten Materials des Siebkörpers unwahrscheinlich. Ein durch Stromfluss erwärmter Bereich sollte aber nach Möglichkeit Be¬ reiche abdecken, die besonders von Ablagerungen betroffen sind .
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird dazu ein Stromfluss über eine Anzapfung des Siebteils unter Verwendung der Dichtungslage als zweiten Pol bzw. Massepotential einge¬ prägt. Diese Ausführungsform zeigt den besonderen Vorteil ei¬ ner größten Stromdichte in dem Bereich, wo sich im Regelfall die stärksten Ablagerungen ansammeln und dementsprechend auch ein maximaler Abbrand durchzuführen ist. Als weitere Lösung der vorstehenden Aufgabe wird ein Verfahren zum dauerhaften Betreiben einer Siebdichtung gemäß den vorste¬ henden Ausführungen vorgeschlagen, das sich dadurch auszeich¬ net, dass ein Stromfluss durch mindestens einen Teil des Sieb¬ körper über einen Zeitabschnitt At aufrechterhalten wird, um durch Erwärmung des Siebkörpers eine Temperaturschwelle von ca. 600° C zu überschreiten, ab der auf dem Siebkörper ange¬ sammelter Ruß soweit abgebrannt wird, dass der Siebkörper wie¬ der in einem erforderlichen Maße von fluiden Abgasen durch¬ strömt wird. Unter Verwendung von Additiven, vorzugsweise von Harnstoff, der in den Abgaspfad eingedüst wird, kann die ge¬ nannte Temperaturschwelle auf ca. 450- 550°C herabgesetzt wer¬ den .
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung des Stromflusses durch eine erfindungsgemäß aufgebaute Siebdichtung unter Anwendung der Lehre der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2015 110 977.8 angegeben, deren Inhalt durch diesen Verweis mit in die Offenbarung dieser Patentanmeldung aufgenommen wird. Hier¬ bei wird unter Verwendung eines TEG im Bereich des Siebteils bzw. in oder an dem Siebteil eine Verstopfung auf Basis eines starken Temperaturgradienten detektiert. Dieses Sensorsignal aus dem TEG wird nun zur Ansteuerung des Stromflusses durch den Siebteil hindurch verwendet.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird durch Verwendung einer katalytischen Beschichtung zumindest in Tei¬ len des Siebkörpers sogar eine Herabsetzung der besagten Tem¬ peraturschwelle auf ca. 350 - 500 °C erreicht. Für Details und weitere Ausgestaltungen einer katalytischen Beschichtung der genannten Art wird vollumfänglich auf die Offenbarung der deutschen Patentanmeldung DE 10 2016 114 916.0 verwiesen, die zu dem genannten Zweck eine nasschemisch aufgetragene Be- schichtung aus einer Alkali- und/oder Erdalkalilegierung mit Ausführungsbeispielen offenbart. Durch diese Ausführungsform der Erfindung wird ein Weg eingeschlagen, der z.B. der Lehre der DE 10 2013 212 733 AI entgegengesetzt verläuft. Es wird also unter Einsparung zusätzlicher Messstellen und Elektronik mit elektrischen Zuleitungen sowie kraftstoff-intensiven Rege¬ nerationen eines nicht mit Ruß beladenen, stromauf angeordne¬ ten Partikelfilters keine gezielte Erhöhung einer Abgastempe¬ ratur auf mehr als ca. 600 °C mit entsprechenden Regelungsvor¬ gängen hervorgerufen. Stattdessen wird hier nun darauf ge¬ setzt, dass bei insbesondere in einem Niederdruck-Abgasrück- führzweig deutlich geringeren Betriebstemperaturen ein Ver¬ brennen kohlenstoffhaltiger Ablagerungen durch eine katalyti- sche Beschichtung des Siebkörpers bewirkt wird. Schon durch eine nur teilweise Beschichtung des Siebkörpers wird eine er¬ forderliche thermische Energie so deutlich herabgesetzt, so¬ dass eine thermische Umsetzung sicher und selbsttätig gestar¬ tet wird, um dann selbstständig bis zu einer weitestgehenden Beseitigung der Ablagerungen auf dem Siebkörper abzulaufen. Durch eine katalytisch wirksame Beschichtung des Siebkörpers bzw. Siebkörpers wird damit erreicht, dass keine zusätzliche thermische Energie, z.B. durch Aufheizen eines vorgeschalteten Rußpartikelfilters, in diesen Siebkörper hin eingebracht wer¬ den muss, um eine Beseitigung von Rußpartikeln zu bewirken.
Vorzugsweise ist die katalytische Beschichtung auf Basis von Alkali- und/oder Erdalkalilegierungen aufgebaut und weist eine hohe Abriebfestigkeit bei hoher Effizienz in der katalytischen Umsetzung von organischen Feststoffen mit einer Verbrennungs¬ aktivität unter ca. 400°C auf. Hinsichtlich geeigneter kataly¬ tisch wirkender Substanzen sowie Beschichtungsverfahren wird an dieser Stelle vollumfänglich auf die Offenbarungen der EP 2 134 795 Bl sowie der EP 2 393 948 Bl verwiesen. In jedem Fall kann durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung eine Regeneration bzw. ein Abbrand von auf dem Siebkörper an¬ gesammeltem Ruß durch Zuführung elektrischer Energie vorteil¬ hafterweise zu jedem gewünschten Zeitpunkt vollzogen werden. Damit ist dieser Vorgang also insbesondere nicht mehr beschränkt auf schnelle Autobahnfahrten mit entsprechend hohen Abgastemperaturen .
Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile erfindungsge¬ mäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Ausführungsbei¬ spiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung:
Figur 1: eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbei¬ spiels unter Verwendung einer bekannten Siebdichtung;
Figur 2: eine Draufsicht auf eine bekannte Siebdichtung gemäß
Figur 1;
Figur 3: eine weitere Draufsicht auf eine bekannte Siebdich¬ tung gemäß Figur 1 ;
Figur 4a: einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung eines wei¬ teren Ausführungsbeispiels unter Anpassung einer be¬ kannten Siebdichtung und
Figur 4b: eine Draufsicht auf den Ausschnitt von Figur 4a.
Über die verschiedenen Abbildungen hinweg werden für gleiche Elemente stets die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Die Skizze von Figur 1 zeigt einen Ausschnitt einer nicht wei¬ ter dargestellten Abgas-Rückführung in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs. Um ein Eindringen von Partikeln aus dem Abgas- sträng über die Abgas-Rückführung z.B. in eine Verbrennungs¬ kraftmaschine zu vermeiden, ist eine Siebdichtung 1 in einer Ebene D zur Bereitstellung einer Dichtungsfunktion zwischen einem ersten Flansch 2 und einem zweiten Flansch 3 vorgesehen, siehe WO 2015 014992 AI zu Details. Die Siebdichtung 1 weist einen hier nur angedeuteten Siebkörper 4 mit einer nachfolgend nicht näher beschriebenen dreidimensionalen Gestaltung auf und wird entlang eines Pfeils F von einem Fluid bzw. Abgas durch¬ strömt. Der Siebkörper 4 ist im Bereich der Dichtungsfunktion so mit einer Dichtung 5 fixiert, dass Gase über eine volle freie Querschnittsfläche A eines an den Flansch 3 anschließen¬ den Rohrs 6 durch den Siebkörper 4 hindurch treten können. Die Fixierung des Siebkörpers 4 an der Dichtung 5 findet gemäß der Offenbarung der europäischen Patentanmeldung mit der Anmelde¬ nummer EP 13178968.7 z.B. durch eine Faltung statt, durch die eine ringförmig geschlossene Wulst 7 gebildet wird. Auch mit Blick auf Möglichkeiten der konstruktiven Ausgestaltung des Siebkörpers 4 wird auf die Offenbarung der genannten Patentan¬ meldung verwiesen. Im Weiteren wird in den nachfolgend be¬ schriebenen Ausführungsbeispielen ohne Beschränkung davon aus¬ gegangen, dass der Siebkörper 4 ein Gewebe bzw. Geflecht aus Metalldrähten umfasst.
Um die Dichtungsfunktion nicht zu beeinträchtigten, ist in dem Ausführungsbeispiel von Figur 1 an dem ersten Flansch 2 eine radiale Ausnehmung 8 vorgesehen. Diese Ausnehmung 8 ist zur Aufnahme der Wulst 7 so dimensioniert, dass bei Fixierung der Flansche 2, 3 durch Ausnehmungen 9 hierdurch die Dichtung 5 eine vollflächige Verpressung erfährt und eine Dichtwirkung nicht ausschließlich auf einer Fixierung der Wulst 7 zwischen den Flanschen 2, 3 beruht.
Eine Siebdichtung 1 der vorstehend beschriebenen Art hat sich als Schutz vor Eintragung von Partikeln in Brennkammern einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine in einem Abgas¬ rückführungszweig bzw. einer AGR-Leitung von Brennkraftmaschi¬ nen bewährt. Dennoch ist festgestellt worden, dass Siebkörper bei einem Betrieb mit Abgasströmen in Temperaturbereichen un¬ ter ca. 600 °C in der AGR-Leitung durch Rußbildung und Ablage¬ rungen versotten. Dieser Vorgang kann zu einem erheblichen An¬ stieg eines Gasgegendrucks und in letzter Konsequenz sogar zu einem Ausfall einer betreffenden AGR-Strecke führen.
Als Lösung dieses Problems ist die Siebdichtung 1 in der Ab¬ bildung von Figur 1 um eine elektrische Zuleitung 10 erweitert worden. Diese Zuleitung 10 tritt elektrisch isoliert in einer in Figur 1 nur grob angedeuteten Art und Weise von außen her druckdicht und temperaturbeständig in den Flanschbereich hin¬ ein ein. Dort ist die Zuleitung 10 mit einer Anzapfung 11 in einem zentralen Bereich des Siebkörpers 4 zum Einleiten bzw. Einprägen eines Stromflusses I als ein erster Pol vorgesehen. Statt dass nun separat Heizdrähte vorgesehen werden, wird in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfin¬ dung ein Drahtmaterial des Siebkörpers 4 selber als Heizdraht verwendet. Dabei ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung natür¬ lich nicht auf die Verwendung z.B. von Edelstahldrähten als Heizdrähten beschränkt, es können auch metallische Drähte mit größerem spezifischem Widerstand zum Aufbau des Siebkörpers 4 verwendet werden.
Die gegenüber dem Siebkörper 4 elektrisch vollständig iso¬ lierte Dichtungslage 5 bildet in einem nicht elektrisch iso¬ lierend beschichteten Bereich einen zweiten Pol 12 bzw. ein Massepotential zu den Flanschen 2, 3 hin. Damit wird ein elektrischer Kurzschluss vermieden und zudem ein verteilter Stromfluss I von der Anzapfung 11 zu dem zweiten Pol hin über den Siebkörper 4 hinweg erzeugt, der im Bereich dieses Strom- fluss-Pfades 13 zu einer raschen Erwärmung des Siebkörpers 4 führt. In nur grob angedeuteter Weise ist hier eine Wulst 7 der Siebdichtung 1 und/oder die Dichtung 5 selber dadurch als zweiter Pol 12 ausgebildet, dass sie mit dem Siebkörper 4 als auch in einer Einbaulage mit mindestens einem der Flansche 2, 3 in elektrisch leitendem Kontakt stehen. Aufgrund einer na¬ hezu punktuellen Kontaktierung im Bereich der Anzapfung 11 tritt dort auch die höchste Stromdichte auf, die somit auch eine maximale Erwärmung in dem Bereich hervorruft, der i.d.R. von Ansammlungen und Ablagerungen von Ruß am stärksten betrof¬ fen ist. So lässt sich schnell eine Temperaturschwelle von ca. 600 °C, ab der sich auf dem Siebkörper 4 angesammelter Ruß ab¬ gebrannt wird, erreichen und sogar zur Sicherstellung des Ab- brands überschreiten. Damit ist ein Siebkörper 4 nach einem über eine Zeit At aufrecht erhaltenen Stromfluss I soweit von Versottungen und/oder angesammeltem Ruß befreit, dass er wie¬ der in einem erforderlichen Maße von fluiden Abgasen durchströmt wird.
Figur 2 stellt eine Draufsicht auf eine Bauform einer bekann¬ ten Siebdichtung 1 gemäß Figur 1 dar. Hier ist eine Zuleitung 10 vorgesehen, die von außen elektrisch zugänglich und gegen¬ über der Dichtung 5 elektrisch durch teilweise Beschichtung isoliert sowie mit dem Siebkörper 4 elektrisch leitend verbun¬ den ist. Dieser Zuleitung 10 ist an dem Siebkörper 4 gegenüberliegend und ebenfalls elektrisch leitend mit diesem ver¬ bunden ein zweiter Pol 12 vorgesehen. Im Siebkörper 4 werden je nach eingesetztem Material und Art der Sieb-Bildung z.B. getrennt Schuss- oder Kettfäden durch eine entsprechende elektrische Verschaltung selektiv verwendet. Damit kann ein Stromfluss selektiv in eine Vorzugsrichtung gelenkt werden, nämlich zu einem gegenüberliegenden zweiten Pol 12. Durch den Siebkörper 4 hindurch ergibt sich in diesem Ausführungsbeispiel so als kürzeste Verbindung ein angedeuteter Strompfad 13, der wiederum durch ein Zentrum des Siebkörpers 4 verläuft. Entlang dieses Strompfades erzeugt der Strom I die größte Er¬ wärmung, die eine pyrolytische Beseitigung von Anhaftungen o- der Ablagerungen ab einer Temperaturschwelle von ca. 600 °C be¬ wirkt .
Die genannte Temperaturschwelle liegt bei den genannten Tempe¬ raturwert, sofern nicht durch den Zusatz von Additiven in Form einer Harnstoffeinspritzung in den Abgasstrang auf ca. 450 - 550 °C oder durch die Verwendung einer katalytischen Beschich- tung zumindest von Teilen des Siebkörpers 4 auf ca. 350°C bis 500 °C abgesenkt werden können. Eine durch Eintauchen nassche¬ misch hergestellte Teilbeschichtung des Siebkörpers 4 ist in Figur 1 in einem Bereich B exemplarisch angedeutet. Da es für die vorstehend angegebene Reduzierung einer als Temperatur¬ schwelle bezeichneten Starttemperatur für eine pyrolytische Beseitigung kohlstoffbasierter Beläge auf oder an dem Siebkör¬ per 4 nur einer Anwesenheit des betreffenden Katalysators be¬ darf, kann der Bereich B klein, eine Beschichtung unvollstän¬ dig und eine Menge des Katalysators gering ausfallen. Als ka- talytisch wirksames Material werden hier Alkali- und/oder Erdalkalilegierungen verwendet, die in dem Bereich B mindes¬ tens als Teilbeschichtung auf das Material des Siebkörpers 4 nasschemisch aufgetragen, vorgetrocknet und schließlich einge¬ brannt werden. Dieser Schritt kann durch Drucken, Besprühen, Tauchen oder Eintunken vor, aber auch nach der Formgebung Siebkörpers 4 erfolgen. Sogar eine fertig herstellte Siebdich¬ tung kann entsprechend mit einer katalytisch wirksamen Teilbe¬ schichtung nachträglich ausgerüstet werden.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbei¬ spiel unter Verwendung der aus den Abbildungen der Figuren 1 und 2 bekannte Siebdichtung 1. Hierbei wird im Bereich der freien Querschnittsfläche A ein Sensorelement 14 angeordnet. Zu dessen sicheren Fixierung ist ein Streifen bzw. Lappen 15 aus metallischem Blech vorgesehen, der als in die freie Quer¬ schnittsfläche A hineinragender Streifen als Halter für das Sensorelement 14 dient. Das Sensorelement 14 ist als thermo- elektrischer Generator, kurz TEG, ausgebildet. Es ist beobach¬ tet worden, dass bei fortschreitender Verstopfung des Siebkör¬ pers 4 eine Temperaturdifferenz zwischen beiden Außenflächen des Siebkörpers 4 auftritt. Durch diese Temperaturdifferenz erzeugt der TEG eine Spannung als Sensor-Ausgangssignal S. An¬ hand dieses über einen internen, separaten Signalweg 16 zu ei¬ nem äußeren Anschluss 17 geführten Sensor-Ausgangssignals S ist also indirekt ein Verstopfen des Siebkörpers 4 feststell¬ bar. Damit kann dieses Sensorausgangssignal S zum externen An¬ steuern eines einzuprägenden Stroms I unter Einstellung auch einer Zeit bzw. eines Zeitabschnitts At für die Beaufschlagung mit Strom benutzt werden. Dabei sollte durch die Beaufschla¬ gung mit dem Strom I eine Temperatur von mindestens 600 °C in dem Fall erreicht werden, dass Rußpartikel durch Oxidation von dem Siebkörper 4 beseitigt werden müssen. Zur Einleitung des Stroms I ist der äußere Anschluss 17 über die Leistung 10 mit dem metallischen Blech 15 elektrisch verbunden, das seinerseits mit dem Siebkörper 4 verbunden ist. Dem metallischen Blech 15 ungefähr gegenüberliegend kann in nicht weiter darge¬ stellter Art und Weise wiederum ein zweiter Pol 12 als nicht elektrisch isolierend beschichteter Bereich des Wulstes 7 vor¬ gesehen sein, der über die Flansche 2, 3 elektrisch mit Masse bzw. Erde verbunden ist. Wiederum ergibt sich so ein durch den Siebkörper 4 hindurch verlaufender Strompfad 13.
Figur 4a stellt schließlich einen Ausschnitt einer Schnittdar¬ stellung eines weiteren Ausführungsbeispiels unter Anpassung der vorstehend beschriebenen, bekannten Siebdichtung 1 dar. In Weiterbildung der vorstehend beschriebenen Fixierung des Sieb¬ körpers 4 an der Dichtung 5 durch Faltung mit Bildung der Wulst 7 ist hier nun ein Schutzring 18 vorgesehen, der das Ma¬ terial des Siebkörpers 4 noch überdeckt. Der Schutzring 18 wird ebenfalls über Faltung der Materialien des Siebkörpers 4 und der Dichtung 5 mit in die Wulst 7 integriert. Um das Mate¬ rial des Siebkörpers 4 mechanisch zu unterstützen, erstreckt sich der Schutzring 18 ein Stück weit in die freie Querschnittsfläche A hinein.
Ferner weist der Schutzring 18 einen freien Arm 19 auf, der über eine geschlossene Dicht-Sicke 20 der Dichtung 5 hinweg in einen äußeren Anschluss 10 hin ausläuft. Unter elektrischer Isolierung des Siebkörpers 4 gegenüber der Dichtung 5 ist der Schutzring 18 durch die Faltung in einem Bereich 21 der Wulst 7 mit dem Siebkörper 4 elektrisch leitend verbunden. Damit ist der Siebkörper 4 über den freien Arm 19 des Schutzrings 18 als zweiter Pol bzw. Anschluss außerhalb des Bereichs der Flansche 2, 3 elektrisch kontaktierbar . Ein erster Pol bzw. Anschluss 11 kann z.B. gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungs¬ beispielen der Figuren 1 bis 3 geschaffen werden.
Figur 4b zeigt schließlich eine Draufsicht auf den Ausschnitt von Figur 4a zur Darstellung einer möglichen Form eines
Schutzrings 18 mit einem freien Arm 19, der in dem Bereich 21 der Wulst 7 mit dem darunterliegenden Siebkörper 4 im Zuge der Faltung elektrisch leitend verbunden ist. Damit kann zwischen den zwei Polen auch ein Stromfluss I eingeprägt werden.
Damit sind vorstehend bevorzugte Ausführungsbeispiele für ein elektrisch beheizbares Filter in Form eines Siebkörpers mit dem Schwerpunkt eines Einsatzes in einem AGR-Zweig eines Kraftfahrzeugs beschrieben worden, wobei eine Integration des Filters in einer Dichtung eine Erleichterung in der Handhabung darstellt und das neue Merkmal der jederzeit verfügbaren Be- heizbarkeit eine von einem aktuellen Motorbetriebszustand un¬ abhängige pyrolytische Reinigung des Siebkörpers ermöglicht. Zugleich dient die Dichtung selber auch einer Zuführung und Ableitung eines elektrischen Stroms oder als Träger entspre¬ chender Zuleitungen. Es ergibt sich damit ein kompaktes Bau¬ teil mit neuen, sehr vorteilhaften Eigenschaften und Funktio¬ nalitäten .
Bezugszeichenliste
Siebdichtung
erster Flansch
zweiter Flansch
Siebkörper
Dichtung
Rohr
Wulst/Faltung zur Verbindung Dichtung 5 + Siebkörper 4 Ausnehmung am ersten Flansch 2 zur Aufnahme von Wulst 7 Ausnehmung für Schraubbolzenverbindung der Flansche 2,3 0 Zuleitung
1 Anzapfung des Siebkörpers 4 (erster Pol bzw. Anschluss) 2 zweiter Pol/Anschluss als nicht elektrisch isolierend beschichteter Bereich an Wulst 7 oder Dichtung 5
3 Strompfad
4 Sensorelement/TEG
5 in die freie Querschnittsfläche hineinragender Streifen als Halter für das Sensorelement 14
6 Signalweg bzw. Signalleitung für das Sensorsignal S 7 äußerer elektrischer Anschluss
8 Schutzring
9 freier Arm
0 radial geschlossene Dichtsicke der Dichtung 5
1 Kontaktbereich zwischen Schutzring 18 und Siebkörper 4
A freie Querschnittsfläche
B Bereich einer Teilbeschichtung des Siebkörpers 4
D Ebene der Dichtungsfunktion
F Fluid-Strömungsrichtung durch den Siebkörper 4
I elektrischer Strom
S Sensorausgangssignal
T Temperatur im Bereich des Siebkörpers 4
At Zeitabschnitt, über den der Stromfluss I aufrecht er¬ haltenen wird

Claims

Ansprüche
1. Siebdichtung (1) für einen AGR-Zweig einer Verbrennungs¬ kraftmaschine, wobei die Siebdichtung (1) als einstückig ausgebildetes Bauteil aus einer Dichtung (5) und einem Siebkörper (4) besteht, und der Siebkörper (4) über eine innere freie Querschnittsfläche (A) der Dichtung (5) hin¬ weg eingefasst angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Siebkörper (4) mindestens teilweise zum Durchfließen mit einem elektrischen Strom (I) derart ausgebildet ist, dass sich eine zur thermischen Beseitigung mindestens we¬ sentlicher Teile der Ablagerungen ausreichende Temperatur (T) von bis zu ca. 600°C einstellt.
2. Siebdichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass der Siebkörper (4) mindes¬ tens einen Heizdraht umfasst.
3. Siebdichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Heizdraht als Heizelement in oder an dem Siebkörper (4) vorgesehen oder separat aufgebracht ist, insbesondere unter einem gerin¬ gen Abstand zu dem Siebkörper (4) .
4. Siebdichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in, an und/oder auf dem Siebkörper (4) mehrere Heizdrähte vorgesehen sind.
5. Siebdichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Wesentlichen der gesamte Siebkörper (4) dazu ausgebildet ist, um als Heizgewebe verwendet von Strom (I) durchflössen zu werden.
6. Siebdichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzapfung (12) des
Siebkörpers (4) zum Einleiten bzw. Einprägen eines Strom¬ flusses (I) als ein erster Pol vorgesehen ist, wobei min¬ destens ein Bereich (12) der Dichtungslage (5) einen zweiten Pol bzw. ein Massepotential bildet.
7. Siebdichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Wulst (7) der Siebdich¬ tung (1) und/oder die Dichtung (5) selber dadurch als zweiter Pol ausgebildet sind, dass sie mit dem Siebkörper (4) als auch in einer Einbaulage in einem Bereich mit mindestens einem der Flansche (2, 3) in elektrisch lei¬ tendem Kontakt steht.
8. Siebdichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an dem Siebkörper (4) ein TEG-Element (14) als Sensor zur Ausgabe eines Signals (S) zur Steuerung des Stroms (I) vorgesehen ist.
9. Verfahren zum dauerhaften Betreiben einer Siebdichtung in einem AGR-Zweig einer Verbrennungskraftmaschine gemäß ei¬ nes der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Stromfluss (I) durch min¬ destens einen Teil eines Siebkörper (4) über einen Zeitab¬ schnitt (At) aufrechterhalten wird, um durch Erwärmung des Siebkörpers (4) eine Temperaturschwelle von ca. 600°C zu erreichen oder gar zu überschreiten, ab der auf dem Sieb¬ körper (4) angesammelter Ruß soweit abgebrannt wird, dass der Siebkörper (4) wieder in einem erforderlichen Maße von fluiden Abgasen durchströmt wird.
10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass in oder an dem Siebkörper (4) ein TEG- Element (14) als Sensor zur Ausgabe eines Signals (S) zur Steuerung des Stroms (I) durch mindestens einen Teil des Siebkörpers (4) verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung von Additi¬ ven die Temperaturschwelle zum Abbrennen von auf dem Sieb¬ körper (4) angesammeltem Ruß auf ca. 450 - 550°C herabge¬ setzt wird
12. Verfahren nach einem der beiden Ansprüche 9 und 10,
dadurch gekennzeichnet, dass diese Temperaturschwelle bei Verwendung einer katalytischen Beschichtung zumindest in Teilen oder einem Bereich (B) des Siebkörpers auf ca. 350 - 500 °C herabgesetzt wird.
13. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass als katalytisch wirksames Material Al¬ kali- und/oder Erdalkalilegierungen verwendet werden.
14. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass katalytisch wirksame Material mindestens als Teilbeschichtung auf das Material des Sieb¬ körpers (4) nasschemisch aufgetragen, vorgetrocknet und schließlich eingebrannt wird.
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