NL2003025C2 - Filterinrichting voor het reinigen van door een dieselmoter uitgestoten verbrandingsgas en daarmee uitgerust aggregaat. - Google Patents

Description

FILTERINRICHTING VOOR HET REINIGEN VAN DOOR EEN DIESELMOTOR UITGESTOTEN VERBRANDINGSGAS EN DAARMEE UITGEROST AGGREGAAT

De uitvinding betreft een filterinrichting voor het reinigen van door een dieselmotor uitgestoten verbrandingsgas, omvattend een van een gasinlaat en een gasuitlaat voorziene gasdichte behuizing voor een 5 filterelement, welk filterelement door een inlaatkanaal is verbonden met de gasinlaat en door een uitlaatkanaal is verbonden met de gasuitlaat, waarbij in het inlaatkanaal een verwarmingsmiddel is opgenomen, welke filterinrichting verder is voorzien van drukmeetmiddelen voor het meten van de 10 gasdruk in het inlaatkanaal, en regelmiddelen voor regelen van het verwarmingsmiddel in afhankelijkheid van de door de drukmeetmiddelen gemeten gasdruk, waarbij de regelmiddelen zijn ingericht voor het inschakelen van het verwarmingsmiddel bij een door de drukmeetmiddelen gemeten gasdruk hoger dan 15 een vooraf bepaalde minimale waarde en continu met het verwarmingsmiddel zijn verbonden.

Een dergelijke inrichting is bekend uit US 2009/0136387 Al. De in deze publicatie beschreven filterinrichting is in het bijzonder bedoeld te worden toegepast in een voertuig 20 voor goederentransport over lange afstanden, dat is voorzien van een door een extra dieselmotor aangedreven vermogenseenheid. Het filter in de beschreven inrichting wordt gereinigd door dit te verhitten met lucht, die langs een verwarmingselement is geleid. Het verwarmingselement 25 wordt ingeschakeld door een regelcircuit, zodra door een druksensor in de gasstroom, stroomopwaarts ten opzichte van het filter, een vooraf bepaalde drempelwaarde wordt gemeten. In de bekende inrichting wordt niet gemeten of het voor het verwarmingselement benodigde vermogen daadwerkelijk 30 beschikbaar is.

Uit WO 92/14911 is een filterinrichting bekend met twee parallel geschakelde filterelementen, die elk aan hun inlaatzijde zijn voorzien van een verwarmingselement. De 2 bekende inrichting is bedoeld voor het regelen van de emissie van een dieselmotor in kleine tot middelgrote mechanische apparaten, in het bijzonder voor een filtersysteem voor deeltjes in een dieselmotor in een vorkheftruck.

5 Als uit meting van de gasdruk vóór de filterelementen of volgens een empirische werkwijze is vastgesteld dat het nodig is de filterelementen te regenereren, wordt het apparaat naar een goed geventileerd ventilatiestation gebracht, en worden de verwarmingselementen aangesloten op een door een 10 regelschakeling gestuurde uitwendige voeding, die de verwarmingselementen alternerend inschakelt, terwijl de dieselmotor draait. Het gas door een eerste respectievelijk een tweede filterelement wordt alternerend met behulp van het bijbehorende eerste respectievelijk tweede verwarmingselement 15 verhit, zodat op het eerste respectievelijk tweede filterelement neergeslagen roetdeeltjes als gevolg van de verhoogde temperatuur verbranden, en het filterelement aldus geregenereerd wordt.

Inherent aan de hierboven aangeduide bekende 20 filterinrichting is het vereiste van een paar parallel geplaatste filterelementen die elk van een verwarmingselement moeten zijn voorzien. Een verder nadeel van de bekende filterinrichting is dat deze niet tijdens het normale bedrijf van het door de dieselmotor aangedreven apparaat kan worden 25 gereinigd. Dit vormt in het bijzonder een probleem wanneer de dieselmotor voor het aandrijven van het apparaat met een laag vermogen draait, en het uitgestoten verbrandingsgas rijk aan roetdeeltjes is, als gevolg waarvan de filterelementen na een betrekkelijk korte periode geregenereerd moeten worden. Een 30 bijkomend nadeel komt voort uit het vereiste dat de dieselmotor tijdens de reiniging van de filterelementen moet draaien, en het reinigen dus ook buiten het eigenlijke gebruik van het apparaat tot brandstofkosten en emissies leidt.

35 Het is een doel van de uitvinding een filterinrichting te verschaffen waarvan het filterelement geregenereerd kan worden tijdens het normale bedrijf van het door de 3 dieselmotor aangedreven apparaat, in het bijzonder tijdens perioden waarin de dieselmotor voor het aandrijven van het apparaat met een laag vermogen draait, zonder daarbij de dieselmotor en het aangedreven apparaat bij een speciaal 5 daartoe bestemd regenereerstation te moeten plaatsen.

Het is voorts een doel het regenereren van een enkel filterelement uit te kunnen voeren, zonder de noodzaak tijdens het regenereren een deel van het verbrandingsgas door een parallel aan dat filterelement geschakeld tweede 10 filterelement te leiden.

Het is nog een doel het regenereren op verantwoorde wijze te onderbreken tijdens perioden waarin de dieselmotor op maximaal althans hoog vermogen moet draaien.

Deze doelen worden bereikt, en andere voordelen worden 15 behaald, met een filterinrichting volgens conclusie 1.

In een uitvoeringsvorm van een filterinrichting volgens de uitvinding is een temperatuursensor verschaft voor het meten van de temperatuur van het verbrandingsgas in het ingangskanaal, en zijn de regelmiddelen ingericht voor het 20 uitschakelen dan wel het uitgeschakeld houden van het verwarmingsmiddel bij een door de temperatuursensor gemeten temperatuur hoger dan een vooraf bepaalde minimale waarde.

Door minimale waarde van de temperatuur waarbij het verwarmingsmiddel uitgeschakeld wordt of blijft, wordt 25 bijvoorbeeld bepaald op ca. 400 °C. Bij deze temperatuur verbranden op het filterelement neergeslagen roetdeeltjes spontaan, en is een verwarmingselement overbodig.

In weer een uitvoeringsvorm omvat het verwarmingsmiddel bij voorkeur ten minste een weerstandselement dat door middel 30 van de regelmiddelen met de generator koppelbaar is.

Bij een door een dieselmotor aangedreven generator kan een deel van de gegenereerde stroom door het weerstandselement worden geleid, teneinde de voor de verwarming van het verbrandingsgas benodigde warmte te 35 produceren.

De voor het weerstandselement benodigde stroom is ruimschoots beschikbaar in een combinatie van een door een 4 dieselmotor aangedreven generator bij een lage belasting van de generator, wanneer het verbrandingsgas een relatief lage temperatuur heeft en er relatief veel roet op het filterelement neerslaat.

5 Door het uitschakelen dan wel het uitgeschakeld houden van het weerstandselement bij een door de vermogensmeter gemeten vermogen hoger dan een vooraf bepaalde minimale waarde wordt gewaarborgd dat de generator zijn maximale vermogen kan leveren aan een uitwendige belasting, zonder 10 vermogen aan het weerstandselement te hoeven leveren. Bij het uitschakelen van het weerstandselement wordt in deze uitvoeringsvorm gebruik gemaakt van het inzicht dat bij vol vermogen van de generator en de aandrijvende dieselmotor de verbrandingsgassen voldoende heet zijn om neergeslagen 15 roetdeeltjes op het filterelement spontaan te doen verbranden.

Het filterelement is in een praktisch voordelige uitvoeringsvorm losbaar in de behuizing bevestigd, en bevat bijvoorbeeld een keramisch materiaal.

20 Een losbaar in de behuizing bevestigd filterelement is gemakkelijk uitneembaar, en kan op snelle en eenvoudige wijze van een eerste filterinrichting naar een tweede filterinrichting worden overgebracht. Dit biedt in het bijzonder een kostenbesparing indien een gebruiker de 25 beschikking heeft over meerdere van een filterinrichting voorziene dieselmotoren, die evenwel niet tegelijkertijd ingezet behoeven te worden, zodat niet voor iedere filterinrichting een relatief kostbaar filterelement hoeft te worden aangeschaft.

30 Omwille van een goede warmte- en geluidsisolatie is het inwendige van de behuizing bijvoorbeeld opgevuld met warmte-isolerend en geluidabsorberend materiaal.

In weer een uitvoeringsvorm is de behuizing aan zijn buitenzijde bekleed met warmte-isolerend en geluidabsorberend 35 materiaal.

Het warmte-isolerende en geluidabsorberende materiaal is bijvoorbeeld een mineraal materiaal, dat bijvoorbeeld is 5 geselecteerd uit de groep aluminiumsilicaat, basaltwol, calciumsilicaat, geschuimd glas, keramische glasvezels, steenwol, vermiculiet, glaswol en perliet.

De uitvinding betreft voorts een aggregaat, omvattend 5 een combinatie van een dieselmotor en een door die dieselmotor aangedreven generator, waarbij de dieselmotor is voorzien van een hierboven beschreven filterinrichting.

De uitvinding zal in het volgende worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld, onder verwijzing naar 10 de tekeningen.

In de tekeningen tonen

Fig. 1 in perspectivisch beeld een uitvoeringsvorm van een geopende behuizing in liggende stand voor een filterinrichting volgens de uitvinding, 15 Fig. 2 in perspectivisch beeld de in fig. 1 getoonde behuizing in staande stand, gezien op het vlak dat in fig. 1 de onderzijde vormt, en

Fig. 3 in een vereenvoudigde schematische weergave een combinatie van een dieselmotor, een door die dieselmotor 20 aangedreven generator en een filterinrichting volgens de uitvinding.

In de figuren worden overeenkomstige onderdelen aangeduid met dezelfde verwi]zingsgetallen.

Fig. 1 toont een liggende gasdichte behuizing 1 in 25 geopende toestand, met een filterelement 2, aan de bodemzijde een inlaat 3 (voorgesteld door een gestreepte cirkel) voor door een dieselmotor uitgestoten verbrandingsgas en een uitlaat 4 voor gereinigd gas. Het filterelement 2 is door een gesloten inlaatkanaal 5 verbonden met de gasinlaat 3 en door 30 een uitlaatkanaal 6 verbonden met de gasuitlaat 4. In het inlaatkanaal 5 is een verwarmingelement 7 opgenomen (voorgesteld door stippellijnen). Het uitlaatkanaal 6 is deels samengesteld uit geperforeerde plaatdelen 8, om demping van geluid te bevorderen. Het filterelement 2 is een op zich 35 bekend katalytisch filter met een honingraatstructuur 12 van siliciumcarbide waarop een oppervlaktelaag van een oxidatie bevorderende katalysator is aangebracht. Het filterelement 2 6 is standaard voorzien van afdichtende isolatiebanden 9 en een draagbeugel 11, en is losbaar in het huis 1 opgenomen, geborgd met een op zich bekende klemconstructie. In een omtreksgroef 13 in een hittebestendig koord 14 opgenomen, 5 waarop een deksel gasdicht kan rusten. Om geluid maximaal te dempen zijn de ruimtes tussen de wanden 15 van het huis 1 en de ingangs- en uitgangskanalen 5, 7 opgevuld met basaltwol (niet getoond).

Fig. 2 toont de behuizing 1 van fig. 1 in staande stand, 10 gezien op het vlak dat in fig. 1 de onderzijde vormt, met een geluiddempend paneel dat is uitgevoerd als bak met brede omtreksrand 16 en een geperforeerde plaat 17, waarin een geluiddempend materiaal (niet getoond) is opgesloten. De inlaat 3 van de filterinrichting 10 steekt door een plaatje 15 18 op de geperforeerde plaat 17, en kan daar worden aangesloten op de uitlaat van een dieselmotor. In de inlaat 3 steekt een druksensor 19 voor het meten van de druk van het ingelaten verbrandingsgas. De figuur toont voorts een toegangspaneel 21 met een aansluiting 22 voor het 20 verwarmingselement 7 (aangeduid in fig. 1) en een aansluiting 23 voor een temperatuursensor die in het ingangskanaal 5 steekt.

Fig. 3 toont een schema van een combinatie 30 van een dieselmotor 24, een door die dieselmotor 24 aangedreven 25 generator 25 en een filterinrichting 10 volgens de uitvinding, met een regelschakeling 20. De regelschakeling 20 ontvangt inkomende signalen 26, 27 en 28 van respectievelijk de druksensor 19, de temperatuursensor 23 en de generator 25, en zendt na verwerking van deze inkomende signalen een 30 uitgaand signaal 29 waarmee het verwarmingselement 7 wordt geregeld. Pijlen 31 en 32 stellen respectievelijk het door de dieselmotor 24 uitgestoten verbrandingsgas en het door het filterelement 2 gereinigde gas voor.

Claims (17)

1. Filterinrichting (10) voor het reinigen van door een dieselmotor (24) uitgestoten verbrandingsgas (31), omvattend een van een gasinlaat (3) en een gasuitlaat (4) voorziene gasdichte behuizing (1) voor een filterelement (2), welk 5 filterelement (2) door een inlaatkanaal (5) is verbonden met de gasinlaat (3) en door een uitlaatkanaal (6) is verbonden met de gasuitlaat (4), waarbij in het inlaatkanaal (5) een verwarmingsmiddel (7) is opgenomen, welke filterinrichting (10) verder is voorzien van drukmeetmiddelen (19) voor het 10 meten van de gasdruk in het inlaatkanaal (5), en regelmiddelen (20) voor regelen van het verwarmingsmiddel (7) in afhankelijkheid van de door de drukmeetmiddelen (19) gemeten gasdruk, waarbij de regelmiddelen (20) zijn ingericht voor het inschakelen van het verwarmingsmiddel (7) bij een 15 door de drukmeetmiddelen (19) gemeten gasdruk hoger dan een vooraf bepaalde minimale waarde en continu met het verwarmingsmiddel (7) zijn verbonden, met het kenmerk, dat een vermogensmeter is verschaft voor het meten van het vermogen dat wordt geleverd door een door de dieselmotor (24) 20 aan te drijven generator (25), en de regelmiddelen (20) zijn ingericht voor het uitschakelen dan wel het uitgeschakeld houden van het verwarmingsmiddel (7) bij een door de vermogensmeter gemeten vermogen hoger dan een vooraf bepaalde minimale waarde.

2. Filterinrichting (10) volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een temperatuursensor (23) is verschaft voor het meten van de temperatuur van het verbrandingsgas (31) in het ingangskanaal (5), en de regelmiddelen (20) zijn ingericht voor het uitschakelen dan wel het uitgeschakeld houden van 30 het verwarmingsmiddel (7) bij een door de temperatuursensor (23) gemeten temperatuur hoger dan een vooraf bepaalde minimale waarde.

3. Filterinrichting (10) volgens een der conclusies 1-2, met het kenmerk, dat het verwarmingsmiddel (7) ten minste een weerstandselement omvat dat door middel van de regelmiddelen (20) met de generator (24) koppelbaar is.

4. Filterinrichting (10) volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat het filterelement (2) een keramisch 5 materiaal bevat.

5. Filterinrichting (10) volgens een der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat het filterelement (2) losbaar in de behuizing (1) is bevestigd.

6. Filterinrichting (10) volgens een der conclusies 1-5, 10 met het kenmerk, dat het inwendige van de behuizing (1) is opgevuld met warmte-isolerend en geluidabsorberend materiaal.

7. Filterinrichting (10) volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de behuizing (1) aan zijn buitenzijde is bekleed met warmte-isolerend en geluidabsorberend materiaal.

8. Filterinrichting (10) volgens een der conclusies 6-7, met het kenmerk, dat het warmte-isolerende en geluidabsorberende materiaal een mineraal materiaal is.

9. Filterinrichting (10) volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het minerale materiaal is geselecteerd uit de 20 groep aluminiumsilicaat, basaltwol, calciumsilicaat, geschuimd glas, keramische glasvezels, steenwol, vermiculiet, glaswol en perliet.

10. Filterinrichting (10) volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de behuizing (1) aan een eerste zijde is 25 voorzien van een inlaat (3) voor door de dieselmotor (24) uitgestoten verbrandingsgas en aan een tegenover de eerste zijde liggende tweede zijde van een uitlaat (4) voor gereinigd gas, waarbij het filterelement (2) door een gesloten inlaatkanaal (5) is verbonden met de gasinlaat (3) 30 en door een uitlaatkanaal (6) is verbonden met de gasuitlaat (4), en in het inlaatkanaal (5) een verwarmingselement (7) is opgenomen.

11. Filterinrichting (10) volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het uitlaatkanaal (6) deels is samengesteld uit 35 geperforeerde plaatdelen (8).

12. Filterinrichting (10) volgens een der conclusies 10-11, met het kenmerk, dat het filterelement (2) is voorzien van een draagbeugel (1)1, en losbaar in het huis (1) is opgenomen.

13. Filterinrichting (10) volgens een der conclusies 10- 12, met het kenmerk, dat de ruimtes tussen de wanden (15) van 5 het huis (1) en de ingangs- en uitgangskanalen (5, 7) zijn opgevuld met basaltwol.

14. Filterinrichting (10) volgens een der conclusies 10- 13, met het kenmerk, dat deze is voorzien van een druksensor (19) in de inlaat (3).

15. Filterinrichting (10) volgens een der conclusies 10- 14, met het kenmerk, dat deze is voorzien van een temperatuursensor in het ingangskanaal (5).

16. Filterinrichting (10) volgens een der conclusies 10- 15, met het kenmerk, dat in de behuizing (2) een 15 toegangspaneel (21) voor het verwarmingselement (7) is verschaft.

17. Aggregaat, omvattend een combinatie (30) van een dieselmotor (24) en een door die dieselmotor (24) aangedreven generator (25), met het kenmerk, dat de dieselmotor (24) is 20 voorzien van een filterinrichting (10) volgens een der conclusies 1-16.