SE530797C2

SE530797C2 - Method and system for cleaning filters

Info

Publication number: SE530797C2
Application number: SE0700173A
Authority: SE
Inventors: Lars-Goeran Haakansson
Original assignee: Ubd Cleantech Ab
Priority date: 2007-01-24
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2008-09-16
Also published as: SE0700173L

Description

530 797 l Det ﬁnns således ett behov av en effektiv metod för rengöring av partikelﬁlter och även för mätning av resultatet av rengöringen för att garantera funktionen hos filtret, vilka rekonditionerade ﬁlter kunde användas som reservdelar. 530 797 l There is thus a need for an efficient method for cleaning particle filters and also for measuring the result of the cleaning to guarantee the function of the filter, which reconditioned filters could be used as spare parts.

KORT BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en ny metod och system för rengöring av partikelﬁlter och efterföljande mätning av renhetsgraden.BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a new method and system for cleaning particle filters and subsequent measurement of the degree of purity.

Detta ändamål erhålles med särdragen hos de oberoende patentkraven.This object is obtained with the features of the independent claims.

Föredragna utföringsformer av uppfinningen är föremålet för underkraven.Preferred embodiments of the invention are the subject matter of the subclaims.

Enligt en huvudaspekt av uppfinningen kännetecknas den av en metod att rengöra ett partikelﬁlter, i synnerhet för förbränningsmotorer, innefattande stegen att: a) applicera värme till det inre av partikelﬁltret under en viss tidsperiod för att bränna de infångade partiklarna, b) avlägsna de brända partiklarna från partikelﬁltret, c) mäta partikelﬁltret, varvid mätningarna jämförs med värden på ett oanvänt filter av den speciﬁka typen. Och om de mätta värdena avviker från värdena hos det oanvända filtret med en iörbestämd mängd, upprepa stegen a) till c) tills de mätta värdena är inom ett godkänt spann.According to a main aspect of the invention, it is characterized by a method of cleaning a particle filter, in particular for internal combustion engines, comprising the steps of: a) applying heat to the interior of the particle filter for a certain period of time to burn the trapped particles, b) removing the burned particles from the particle filter, c) measuring the particle filter, comparing the measurements with values of an unused filter of the specific type. And if the measured values deviate from the values of the unused filter by a predetermined amount, repeat steps a) to c) until the measured values are within an approved range.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen innefattar den vidare steget att kyla partíkelﬁltret på ett kontrollerat sätt efter uppvärmningssteget.According to another aspect of the invention, it further comprises the step of cooling the particle filter in a controlled manner after the heating step.

Enligt ännu en aspekt av uppfinningen utförs avlägsnandet av brända partiklar under uppvärmningssteget. Sedan utförs företrädesvis avlägsnandet av brända partiklar genom att blåsa luft in i partikelﬁlnet. 530 797 3 Enligt en annan aspekt av uppfmningen mäts mängden avlägsnade brända partiklar och om den är under en viss förbestämd mängd avslutas uppvärmningssteget.According to yet another aspect of the invention, the removal of burned particles is performed during the heating step. Then, the removal of burned particles is preferably performed by blowing air into the particle line. According to another aspect of the invention, the amount of burnt particles removed is measured and if it is below a certain predetermined amount, the heating step is terminated.

Enligt en ytterligare aspekt av uppfinningen utförs mätsteget c) genom att mäta tryckfallet över partikelﬁltret.According to a further aspect of the invention, the measuring step c) is performed by measuring the pressure drop across the particle filter.

Alternativt eller dessutom utförs steget c) genom att fylla partikelﬁltret med rök och därefter mäta opaciteten genom ﬁltret.Alternatively or additionally, step c) is performed by filling the particle filter with smoke and then measuring the opacity through the filter.

Fördelarna och nyttan med föreliggande uppfinning är ﬂera.The advantages and benefits of the present invention are yours.

Vârmeprocessen där sotet bränns har visat sig mycket eiïektiv ßr avlägsnande av avsevärda mängder partiklar som är fångade i de smala ﬁlterutrymmena, mycket bättre än till exempel högtrycksvätska som injiceras i filtret. Uppvärmningsprocessen är dessutom miljövänlig eftersom avfallet från processen just är lite aska. Om vätska skulle användas måste denna behöva renas efter operationen. Efter uppvärmningssteget mäts fltret avseende renhetsgraden, och om den inte är tillräcklig, upprepas uppvärmningssteget.The heating process where the soot is burned has proven to be very effective in removing considerable amounts of particles trapped in the narrow alteration spaces, much better than, for example, high-pressure liquid injected into the filter. The heating process is also environmentally friendly because the waste from the process is just a little ash. If fluid is to be used, it must need to be cleaned after the operation. After the heating step, the filter is measured for the degree of purity, and if it is not sufficient, the heating step is repeated.

Företrädesvis avlägsnas det brända sotet från ﬁltret under processen genom att injicera luftstötar. Uppvärmningssteget kunde kontrolleras och stoppas av ett antal parametrar. Exempelvis kan steget stoppas efter en viss tidsperiod, vilken har satts av empiriska tester av uppvärmning av partikelﬁlter under olika tidsperioder och genom mätning av mängden avlägsnat sot. Det brända sotet som avges från ﬁltret av luftstötama kan även användas som en parameter för att stoppa uppvärmningssteget, på så sätt att när mängden som avgivits efter en luftstöt är under en viss mängd, är detta en indikation av renhetsgraden och processen stoppas.Preferably, the burnt soot is removed from the filter during the process by injecting air shocks. The heating step could be controlled and stopped by a number of parameters. For example, the step can be stopped after a certain period of time, which has been set by empirical tests of heating of particulate matter during different time periods and by measuring the amount of soot removed. The burnt soot emitted from the filter of the air shocks can also be used as a parameter to stop the heating step, so that when the amount emitted after an air shock is below a certain amount, this is an indication of the degree of purity and the process is stopped.

För att övervaka och kontrollera effektiviteten hos bränningssteget mäts filtret. En mätning av differenstrycket över ﬁltret indikerar renhetsgraden 530 797 då den jämförs med differensuycket hos ett rent, oanvânt ﬁlter. Vidare utförs även en opacitetsmâtriing för att detektera möjliga sprickor i ﬁltret.To monitor and control the efficiency of the firing step, the filter is measured. A measurement of the differential pressure across the filter indicates the degree of purity 530 797 when compared with the differential pressure of a pure, unused filter. Furthermore, an opacity measurement is also performed to detect possible cracks in the filter.

För detta leds rök genom ﬁltret och opaciteten mäts efter ﬁltret, och den måtta opaciteten jâinförs med opacitetsmâtningar hos ett rent, oanvânt ﬁlter. Företrådesvis utförs både differenstrycksmâtrlingen och opacítetsmâtningen med filtret i en uppställning.For this, smoke is passed through the filter and the opacity is measured after the filter, and the degree of opacity is introduced with opacity measurements of a clean, unused filter. Preferably, both the differential pressure measurement and the opacity measurement are performed with the filter in one array.

Dessa och andra aspekter på samt fördelar med föreliggande uppfinning kommer att framgå av denföljande detaljerade beskrivningen och från de bifogade ritningsﬁgtirerna.These and other aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description and from the accompanying drawings.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGSFIGURERNA I den följande detaljerade beskrivningen av uppfinningen kommer hänvisning att göras till de bifogade ritningsﬁgurerna, varvid Fig. 1 visar ett ﬂödesdiagram av metoden enligt uppﬁnningen, Fig. 2 visar schematiskt brânnprocessen enligt uppfinningen, och Fig. 3 visar schematiskt ett exempel på. mâttippstållriing.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING FIGURES In the following detailed description of the invention, reference will be made to the accompanying drawing figures, in which Fig. 1 shows a fate diagram of the method according to the invention, Fig. 2 schematically shows the fire process according to the invention, and Fig. 3 schematically shows an example. . measuring tip steel ring.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Figur 1 visar ett schematiskt ﬂödesschema av metoden enligt föreliggande uppﬁnning. Partikelﬁltren som skall renas inspekteras först för visuella defekter såsom sprickor, skadade fåstbeslag och liknande. Sedan rengörs ﬁltren externt. Detta kan exempelvis göras genom att tvätta den yttre ytan med varmt vatten efter det att alla hål har pluggats. Eventuell korrosion eller andra främmande ämnen som inte avlägsnas av vattnet, avlägsnas genom blästring. Därefter avlägsnas rör och möjliga kontakter samt skadade bultar. 530 75? 5 Nästa steg är sedan att rengöra det inre av partikelﬁltret. Enligt föreliggande uppfinning utförs detta genom att bränna bort sotet och kolförerxingar som har avsatts på ﬁlterytorna. Figur 2 visar ett exempel på ett brânningssteg. Partikelfiltret anordnas först företrädesvis med en svepning av isolerande värme-resistent material och ansluts sedan till en gaskälla. OZ-innehållet i gasen är företrädesvis i området 2~5%. En kontrollenhet för massilödet är anordnad i ledningen för gasiriloppet för att kontrollera volymﬂödet och blandningen. Sedan förvärms gasen företrädesvis innan den förs in i partikelﬁltret. Partikelﬁltret upphettas till temperaturer över den exotermiska reaktionen hos sotet när det bränns bort, men inte för hög, vilket därigenom undviker att skada de keramiska ﬁlterytorna. Temperatursensorer är anordnade för att övervaka de ovan nämnda temperaturerna. Under detta steg bränns kolföreningaxna bort från ﬁlterytorna under det att volymﬂödet och OZ-koncentratzionen kontrolleras beroende på avgas- och iriloppstemperattirer.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Figure 1 shows a schematic fate diagram of the method according to the present invention. The particles to be cleaned are first inspected for visual defects such as cracks, damaged fasteners and the like. The filters are then cleaned externally. This can be done, for example, by washing the outer surface with warm water after all the holes have been plugged. Any corrosion or other foreign matter that is not removed from the water is removed by blasting. Then remove pipes and possible contacts as well as damaged bolts. 530 75? The next step is then to clean the interior of the particle filter. According to the present invention, this is done by burning off the soot and carbon blacks which have been deposited on the filter surfaces. Figure 2 shows an example of a firing step. The particulate filter is first preferably arranged with a sweep of insulating heat-resistant material and then connected to a gas source. The OZ content of the gas is preferably in the range of 2 ~ 5%. A mass flow control unit is provided in the gas flow line to control the volume flow and the mixture. Then the gas is preferably preheated before it is introduced into the particle filter. The particle filter is heated to temperatures above the exothermic reaction of the soot when it is burned off, but not too high, thereby avoiding damaging the ceramic filter surfaces. Temperature sensors are provided to monitor the above-mentioned temperatures. During this step, the carbon compound axes are burned away from the filter surfaces while controlling the volume flow and the OZ concentration depending on the exhaust and flow temperatures.

Oxidaﬁonsprocessen mäts och övervakas av 02-sensorn och temperaturkontroll vid ñltrets främre del och i den ﬂödande gassuömmen.The oxidation process is measured and monitored by the 02 sensor and temperature control at the front of the filter and in the destructive gas seam.

Det skall naturligtvis förstås att den upphettade luften kan användas istället för syrgas och kvävgas och även i kombination med üyckluft, såsom kommer att beskrivas nedan.It should of course be understood that the heated air can be used instead of oxygen and nitrogen and also in combination with compressed air, as will be described below.

Om partikelfiltret kombineras med en katalysator i en enhet, vilket kan vara fallet för en del fordon, skall det brända sotet inte passera katalysatorn. Dessa typer av enheter är ofta anordnade med en dräneringspassage i ﬁlterhuset som leder till ett utrymme mellan filtret och katalysatorn. I detta fall pluggas utloppet till enheten och dräneringspassagen öppnas, där det brända sotet kan avlägsnas.If the particulate filter is combined with a catalyst in one unit, as may be the case for some vehicles, the burnt soot should not pass through the catalyst. These types of units are often arranged with a drainage passage in the filter housing which leads to a space between the filter and the catalyst. In this case, the outlet to the unit is plugged and the drainage passage is opened, where the burnt soot can be removed.

Slutet på oxidationsprocessen kan utföraspà några olika sätt. Det enklaste är att avsluta upphettningen efter en förbestämd tidsperiod, vilken tidsperiod är baserad på empiriska studier av vissa typer av 53Ü 797 partíkelﬁlter. Ett annat sätt är att avsluta upphettriingen när O2~ koncentrationen i utloppet är lika med justerad tillförselkoncentration.The end of the oxidation process can be performed in a few different ways. The simplest is to end the heating after a predetermined time period, which time period is based on empirical studies of certain types of 53Ü 797 particle particles. Another way is to end the heating when the O2 concentration in the outlet is equal to the adjusted supply concentration.

En tredje väg är att mäta mängden brända partiklar under upphettningsprocessen. I detta avseende utsätts parﬁkeliiltret för stötar med injicerad luft genom det med vissa tidsintervaller. Luftstötarna får de brända partiklarna att skjutas ut från filtret. Mängden partiklar kan sedan användas som ett mått på när brärmprocessen kan avslutas.A third way is to measure the amount of particles burned during the heating process. In this respect, the parcel filter is exposed to shocks by injected air through it at certain time intervals. The air shocks cause the burned particles to be expelled from the filter. The amount of particles can then be used as a measure of when the brimming process can be completed.

När brännsteget har avslutats behöver rengöringsresultatet mätas och bedömas. Detta kan göras enligt uppﬁnningen på ett antal sätt. Figur 3 visar en schematisk uppställning.When the burning step has been completed, the cleaning result needs to be measured and assessed. This can be done according to the invention in a number of ways. Figure 3 shows a schematic arrangement.

Ett sätt är att mäta diíferenstrycket över partikelﬁlüet där höga värda hos ditïerenstrycket är en indikation på ett smutsigt filter eftersom ﬁltret är igensatt med sot och andra kolföreningar. Det måtta differenstrycket jämförs med differenstrycksvârdet hos ett rent oanvänt ﬁlter av den specifika typen. Trycksensorer 20, 22 är sedan placerade vid inloppet och utloppet hos ﬁltret och en tryckkälla (ej visad) används för att påföra tryck till filtret. Trycksensorerna är anslutna till lämpliga organ för hantering av signalerna från sensorerna och fór att jämföra dem med förbestämda tryckvärden.One way is to measure the differential pressure across the particle där lüet where high values of the dithieren pressure are an indication of a dirty filter because the tr filter is clogged with soot and other carbon compounds. The measure of the differential pressure is compared with the differential pressure value of a purely unused alter of the specific type. Pressure sensors 20, 22 are then placed at the inlet and outlet of the filter and a pressure source (not shown) is used to apply pressure to the filter. The pressure sensors are connected to suitable means for handling the signals from the sensors and for comparing them with predetermined pressure values.

Ett annat sätt att mäta resultatet av upphettningsprocessen är att mäta opaciteten genom partikelﬁltret. Filtret är i detta läge anslutet till ett rakt rör 24. Röret är i en ände anordnat med en ljussändare 26, exempelvis en kraftfull LED, och den andra änden år anordnad med en optisk mottagare 28. Ljussändaren är ansluten till lämpliga drivorgan för att driva denna och den optiska mottagaren är ansluten till signalbehandlingsorgan. Rök matas sedan in genom partikelﬁltret och sedan in i röret tills en stabil koncentration av gas erhållits. Opaciteten mäts sedan och jämförs med värdena hos ett rent oanvänt filter. Opacitetsmättiingen ger en indikation 530 797 att filtret är sprucket, vilket ger höga värden. En kombination av smutsigt ﬁlter som har sprickor kan ge normala vården på differentialtrycks- mätningarna men kommer att ha höga vården på opacitetsmämingarria.Another way to measure the result of the heating process is to measure the opacity through the particle filter. The filter is in this position connected to a straight tube 24. The tube is arranged at one end with a light transmitter 26, for example a powerful LED, and the other end is arranged with an optical receiver 28. The light transmitter is connected to suitable drive means for driving it. and the optical receiver is connected to signal processing means. Smoke is then fed through the particle filter and then into the tube until a stable concentration of gas is obtained. The opacity is then measured and compared with the values of a purely unused filter. The opacity saturation gives an indication 530 797 that the filter is cracked, which gives high values. A combination of dirty ter lter that has cracks can provide normal care on the differential pressure measurements but will have high care on the opacity measurement area.

Når ett kombinerat ﬁlter och katalysator skall mätas, måste katalysatorn tändas och upphettas för att ha de korrekta driftsförhållandena.When a combined filter and catalyst are to be measured, the catalyst must be ignited and heated to have the correct operating conditions.

Andra mätorgan kan inkludera laserskanning och i synnerhet för att lokalisera sprickor och igensatta kanaler i ﬁltret. Det är även möjligt att använda optiska och /eller bildbehandlings- anordningar för att inspektera rengöringsresultatet inuti filtret.Other measuring means may include laser scanning and in particular for locating cracks and clogged channels in the filter. It is also possible to use optical and / or image processing devices to inspect the cleaning result inside the filter.

Såsom nämnts ovan, jämförs de mätta värdena med tidigare mätta värden och förbestämda vården hos ett nytt ﬁlter. Om de mätta värdena avviker från de förbestämda värdena med en viss mängd, indikerar detta att upphettníngssteget inte har varit helt framgångsrikt. I det fallet utsätts ﬁltret för ännu ett upphettningssteg för ytterligare rengöring. Efter upphettningssteget mäts filtret återigen såsom beskrivits ovan. Detta upprepas tills de mätta värdena är inom ett accepterbart område jäinfört med de fórbestämda värdena. Det skall naturligtvis förstås att om ett ﬁlter är sprucket kommer inte ytterligare upphettningsprocesser att utföras. I de fallen kastas antingen filtreteller sprickstället detekteras och sprickorna repareras.As mentioned above, the measured values are compared with previously measured values and predetermined care of a new alter. If the measured values deviate from the predetermined values by a certain amount, this indicates that the heating step has not been completely successful. In this case, the filter is subjected to another heating step for further cleaning. After the heating step, the filter is measured again as described above. This is repeated until the measured values are within an acceptable range compared to the predetermined values. It should of course be understood that if an ﬁlter is cracked, no further heating processes will be performed. In those cases, either the filter or the crack site is discarded and the cracks are repaired.

Når filtret är renort förflyttas det till ett slutbehandlingssteg där filtret utsätts för ytbehandling och kommer att ges ett unikt testnummer för senare spårbarhet av det speciﬁka filtret. Även om en del exempel på rengörings- och testutrusming har nämnts ovan skall det förstås att andra typer av utrustning, system och principer kan utnyttjas för att utföra metoden enligt uppfinningen. Därför skall uﬁöﬁngsfonnerna beskrivna ovan och visade i ﬁgurerna endast anses 53Ü Tfﬁ? utgöra icke-begränsande exempel på föreliggande uppﬁnning och att den kan modiﬁeras inom ramen för patentkraven.When the filter is clean, it is moved to a final treatment step where the filter is subjected to surface treatment and will be given a unique test number for later traceability of the specific filter. Although some examples of cleaning and test equipment have been mentioned above, it should be understood that other types of equipment, systems and principles may be utilized to perform the method of the invention. Therefore, the u ﬁ ö ﬁ ng fonts described above and shown in the ﬁ gures are only considered 53Ü Tf ﬁ? constitute non-limiting examples of the present invention and that it may be modified within the scope of the claims.

Claims

A method of purifying a particle filter, in particular for internal combustion engines, comprising the steps of: -a) supplying heat to the interior of the particulate filament for a period of time to burn off the trapped particles, ~ b) removing the the burnt particles from the particle filter, ~ c) to measure the particle filter, the measurements being compared with the values of an unused filter of the specific type, and - if the measured values deviate from the values of the unused filter by a certain measure, steps a) to c are repeated ) ülls the measured values are within an approved range. The method of claim 1, further comprising the step of cooling the particle in a controlled manner after the heating step. A method according to claim 1 or 2, wherein the removal of burned particles is performed during the heating step. The method of claim 3, wherein the removal of burned particles is performed by blowing air into the particle filter. A method according to claim 3 or 4, wherein the amount of removed burnt particles is measured and if below a certain predetermined amount the heating step is terminated. . Method according to claim 1, wherein the measuring step c) is performed by measuring the accident over the particle filter. . Method according to claim 1, wherein the measuring step c) is performed by filling the particle filter with smoke and then measuring the opacity through the filter. . Method according to claim 7, wherein laser light is used. 530 797 IO 9. Systems for cleaning a particle filter, in particular for internal combustion engines, comprising means for applying heat to the interior of the particle filter for a certain period of time to burn entrapped particles, means for removing the burned particles from the particle filter, means for to measure the particle size, comparing the measurements with values of an unused filter of the specific type. The system of claim 9, further comprising means for cooling the particle filter in a controlled manner after the heating step. The system of claim 9 or 10, further comprising means for removing burnt particles during the heating step. The system of claim 11, wherein the means for removing burnt particles comprises means for blowing air into the particle filter. The system of claim 11 or 12, further comprising means for measuring the amount of removed burnt particles and means for terminating the heating step if the amount is below a certain predetermined amount. The system of claim 9, wherein the means for measuring the particle filter comprises means capable of measuring the pressure drop across the particle filter. The system of claim 9, wherein the means for measuring the particle filter comprises means for filling the particle filter with smoke and means for measuring the opacity through the filter.