PL173058B1 - Filtr sadzy - Google Patents

Abstract

1. Filtr sadzy posiadający ceramiczną porowatąstrukturę filtrującąz ukształtowanymi w niej kanalikami wlotowymi, otwartymi od strony wlotu spalin, i czystymi kanalikami, znajdującymi się po stronie oczyszczonych spalin, znamienny tym, że zaopatrzony jest w wewnętrznąstrukturę grzejnąw postaci zasilanych elektrycznie elementów rezystywnych (4) umieszczonych w czystych kanalikach filtra.

Description

Przedmiotem wynalazku jest filtr sadzy ograniczający emisję sadzy powstającej podczas eksploatacji silników o zapłonie samoczynnym w pojazdach, maszynach roboczych oraz pojazdach transportowych, przeznaczony do stosowania w systemach antysadzowych instalowanych w układach wylotowych.

Filtry sadzy wykorzystywane w motoryzacji najczęściej wykonane sąz porowatej ceramiki bądź spieków porowatych w postaci monolitu z ukształtowanymi w nim w wielu równoległych rzędach kanalikami pozwalającymi na zwiększenie powierzchni filtracyjnej. Kanaliki wlotowe są otwarte od strony spalin a przeciwnie zorientowane czyste kanaliki znajdują się po stronie oczyszczonych spalin.

We współczesnych systemach antysadzowych regeneracja filtra ceramicznego może być prowadzona w warunkach bez przepływu spalin silnikowych lub podczas ich przepływu. Podczas regeneracji filtry ogrzewane sąz zewnętrznego źródła ciepła, którym jest zwykle palnik na olej napędowy lub grzałka elektryczna. Podczas regeneracji gorący czynnik gazowy ogrzany palnikiem lub grzałką elektryczną konwekcyjnie ogrzewa sadzę, powodując jej lokalny samozapłon. Sadza jest złym przewodnikiem ciepła i, zwykle, prądu elektrycznego. Intensywność przewodzenia ciepła przez sadzę do podłoża ceramicznego jest niewielka; dopiero po jej lokalnym utlenieniu odsłonięta ceramika może lepiej przejmować ciepło, które w głębiej położonych porach filtra spowoduje samozapłon osadzonej tam sadzy. W miejscach, gdzie sadza -i ceramika osiągnie temperaturę zapłonu, sadza jest wypalana z kanalików i porów udrażniając coraz większą objętość filtra.

Sadza, z racji nierównomiernego przebiegu procesu utleniania, na przykład w miejscach gdzie jest większajej koncentracja, utrudnia dopływ ciepła, przyczynia się do powstawania lokalnych niebezpiecznych naprężeń termicznych w materiale ceramicznym. Stanowi to jedną z wad ogrzewania ceramiki filtra ciepłem pochodzącym z zewnątrz. Ponadto regeneracja filtra za pomocą palnika i spalanego w tym celu oleju dodatkowo obciąża bilans paliwowy pojazdu i zwiększa emitowaną masę spalin. Ceramika filtra, w porównaniu z sadzą, znacznie lepiej przewodzi ciepło. W dotychczasowych sposobach regeneracji filtrów ta cecha ceramiki jest słabo wykorzystywana.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie w całości lub części tych wad poprzez opracowanie konstrukcji filtra regenerowanego ciepłem wydzielanym wewnątrz jego objętości, bez pośrednictwa sadzy.

173 058

Pierwszy filtr według wynalazku charakteryzuje się tym, że zaopatrzony jest w wewnętrzną strukturę grzejną w postaci zasilanych elektrycznie elementów rezystywnych umieszczonych w czystych kanalikach filtra, znajdujących się po stornie oczyszczonych spalin.

Drugi filtr charakteryzuje się tym, że monolit filtra wykonany jest z porowatej ceramiki rezystywnej tworzącej wewnętrzną objętościową strukturę grzewczą, przy czym struktura ta na wlocie spalin, od strony kanalików wlotowych, połączonajest z pierwszym przewodem, a od strony oczyszczonych spalin, na wylocie czystych kanalików, połączonajest z drugim przewodem obwodu zasilania elektrycznego.

W filtrze według wynalazku podczas regeneracji filtra doprowadzanie ciepła do warstwy sadzy następuje od strony podłoża, na którym ona spoczywa. Pozwala to na wyeliminowanie niekorzystnego, ze względu na bilans energetyczny regeneracji, pośrednictwa sadzy w przejmowaniu ciepła przez materiał filtra od gorącego czynnika gazowego i uzyskanie bardzo wysokiej sprawności wykorzystania energii potrzebnej do wywołania samozapłonu sadzy. Możliwe przy tym jest sterowanie przebiegiem objętościowego nagrzewania filtra poprzez odpowiedni dobór rnlnn/Mi al inb

VII 1 CL· j OVU11VJA V1V1UV11W 11 C,AZ-VJAA j CAl.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój ceramicznego filtra sadzy z rezystywnymi elementami grzewczymi a fig. 2 przedstawia przekrój filtra sadzy z ceramiki rezystywnej.

Przedstawiony na fig. 1 filtr wykonany jest z materiału ceramicznego o porowatej strukturze filtrującej 1 z ukształtowanymi w niej wielorzędowo kanalikami wlotowymi 2 otwartymi od strony wlotu spalin i przeciwnie zorientowanymi czystymi kanalikami wylotowymi 3, znajdującymi się po stronie oczyszczonych spalin. W niektórych czystych kanalikach filtra, znajdujących się po stronie oczyszczonych spalin, umieszczone są spiralne, prętowe lub taśmowe oporowe elementy grzewcze 4 odpowiednio rozmieszczone względem pozostałych równoległych kanalików. Po włączeniu zasilania elektrycznego oporowe elementy grzewcze 4 ogrzewają strukturę filtrującą 1 podnosząc energię sadzy w kanalikach wlotowych 2 do poziomu samozapłonu. Na rysunku obszar zakreskowany w kanalikach wlotowych przedstawia gromadzącą się zwykle w tym obszarze sadzę. Odpowiednie rozmieszczenie elementów grzewczych 4 wewnątrz monolitu filtra a także dobór ich rezystancji pozwala wpływać na rozkład pola temperatury i przepływ ciepła w okresie regeneracji.

Filtr przedstawiony na fig. 2 wykonany jest z kompozycji ceramicznej domieszkowanej substancjami używanymi w technologiach wytwarzania mas rezystywnych (ruten, grafit). Wykonany z ceramiki rezystywnej wielokanalikowy monolit filtra łączy w sobie cechy filtra i rezystora zapewniając ogrzewanie sadzy od podłoża na całej powierzchni porowatej struktury filtrującej 1'. Monolit filtra na wlocie spalin, od strony kanalików wlotowych 2 i na wylocie od strony czystych kanalików wylotowych 3 połączony jest z przewodami 5, 5' obwodu zasilania elektrycznego. Z pierwszym przewodem 5, od strony kanalików wlotowych 2 a z drugim przewodem 5' od strony czystych kanalików wylotowych 3. Objętościowy sposób ogrzewania struktury filtra charakteryzuje się dość jednorodnym polem temperatury w ceramice i krótkim czasem osiągania wymaganej temperatury oraz bliskiej optymalnej sprawności wykorzystania energii potrzebnej do wywołania samozapłonu sadzy.

173 058

F1G.1 ΐ

FJG.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 2,00 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Filtr sadzy posiadający ceramicznąporowatąstrukturę filtrującąz ukształtowanymi w niej kanalikami wlotowymi, otwartymi od strony wlotu spalin, i czystymi kanalikami, znajdującymi się po stronie oczyszczonych spalin, znamienny tym, że zaopatrzony jest w wewnętrzną strukturę grzejnąw postaci zasilanych elektrycznie elementów rezystywnych (4) umieszczonych w czystych kanalikach filtra.
2. 2. Filtr sadzy posiadający ceramicznąporowatą strukturę filtrującą z ukształtowanymi w niej kanalikami wlotowymi, otwartymi od strony wlotu spalin, i czystymi kanalikami, znajdującymi się po stronie oczyszczonych spalin, znamienny tym, że struktura filtrująca (1') wykonana jest z ceramiki rezystywnej tworzącej wewnętrzną objętościową strukturę grzewczą filtra, przy czym struktura ta na wlocie spalin, od strony kanalików wlotowych (2), połączonajest z pierwszym przewodem (5), a od strony oczyszczonych spalin na wylocie czystych kanalików połączonajest z drugim przewodem (5') obwodu zasilania elektrycznego.