WO2005059323A1 - Particle filter for the purification of exhaust gases - Google Patents

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WO2005059323A1
WO2005059323A1 PCT/DE2004/002193 DE2004002193W WO2005059323A1 WO 2005059323 A1 WO2005059323 A1 WO 2005059323A1 DE 2004002193 W DE2004002193 W DE 2004002193W WO 2005059323 A1 WO2005059323 A1 WO 2005059323A1
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filter
retaining ring
pockets
bags
particle
Prior art date
Application number
PCT/DE2004/002193
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Inventor
Stephan Wursthorn
Thomas Hauber
Buenyamin Duru
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/52Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material
    • B01D46/521Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material
    • B01D46/522Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material with specific folds, e.g. having different lengths
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/10Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces
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    • F01N2330/32Honeycomb supports characterised by their structural details characterised by the shape, form or number of corrugations of plates, sheets or foils
    • F01N2330/323Corrugations of saw-tooth or triangular form
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    • F01N2330/00Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/30Honeycomb supports characterised by their structural details
    • F01N2330/48Honeycomb supports characterised by their structural details characterised by the number of flow passages, e.g. cell density

Definitions

  • Soot particles are contained in the exhaust gas, in particular from non-elongation engines with inhomogeneous mixture formation. These soot particles can damage health. For this grand it is necessary to remove the soot particles from the exhaust gas. This is done through the use of particle filters, which are arranged in the exhaust system of the motor vehicle.
  • Particulate filters as used in the prior art include, for example, individual channels that are closed on one side.
  • the exhaust gas flowing into the channels on the open side must flow through the filter material.
  • the pores in the filter material are dimensioned so that the particles are retained and adsorbed on the filter material.
  • EP-A-1 256 369 discloses an exhaust gas filter in which a plurality of axial channels are formed by a folded filter medium. The channels are closed on one side. A compact design is achieved by winding up the folded filter medium. The wound filter is accommodated in a housing, so that the outside of the filter lies flush against the housing wall.
  • Another type of particle filter is known from DE-C-36 37 516.
  • This patent describes filter elements for dust filters which are fastened in a partition between the dust gas and the clean gas side and are surrounded by a housing provided with dust gas entry, clean gas discharge and dust gas discharge.
  • the gases to be cleaned flow through the filter elements from outside to inside.
  • the filtering outer surface of the filter element is made of wedge-shaped cells that are lined up around the central axis of the filter element, which are similar to a tube at their upper end and converge in a star shape at their lower end onto a center line which is arranged in the direction of the individual cell bisectors.
  • a particle filter constructed from filter bags is known, for example, from WO 02/102494 AI.
  • filter surfaces made of sintered metal have filter pockets in a wedge shape, with a pocket opening being assigned to the blunt wedge end.
  • the wedge surfaces as the side walls of the filter pockets run against the wedge end opposite the pocket opening and one of the wedge flanks running between the wedge ends, each in a wedge edge. In relation to the direction of flow of the particle filter, this results in large wedge-shaped spaces on one side that are delimited from one another by adjacent filter pockets.
  • the wedge interiors, which flow over filter surfaces allow large-scale escape of the gases via pocket openings.
  • the filter elements When the particle filter for exhaust gas purification of motor vehicles is in operation, the filter elements clog over time due to the filtered soot. This increases the flow resistance of the filter, which has a negative impact on the performance and fuel consumption of the ner internal combustion engine. For this reason, the filter elements must be cleaned regularly. This is done by heating, which burns the adsorbed soot particles.
  • the filter elements expand due to the high temperatures that occur during cleaning. To ensure that no additional tension occurs due to the strong heating of the filter pockets during regeneration, the end opposite the side attached to the housing is not connected to the housing.
  • the individual filter bags are only connected by a support ring.
  • the particle filter can be excited to vibrate during operation of the motor vehicle. This can lead to an additional high load at the connection points.
  • a particle filter as used in the prior art comprises filter bags which are connected to an inner retaining ring and an outer retaining ring.
  • the filter bags have side walls that are made of sintered metal.
  • the exhaust gas flows through the side walls made of sintered metal.
  • the particles contained in the exhaust gas mainly soot particles, are retained by the porous side walls.
  • the filter pockets are arranged in a star shape.
  • the side walls of the filter bags run radially from the inner retaining ring to the outer retaining ring.
  • the filter bags have an open end face through which the exhaust gas usually flows out.
  • the individual filter bags are connected to the outer retaining ring and the inner retaining ring on the outlet side.
  • the connection is preferably made by welding.
  • connection between the outer retaining ring and the filter bags must be tight during the entire operating time of the particle filter to ensure that the exhaust gas flows through the side walls made of porous sintered metal.
  • the particles are preferably soot.
  • the soot deposits have to be removed from time to time. This is preferably done by thermal regeneration.
  • the particle filter is brought to such a high temperature that the soot particles burn. These high temperatures cause the filter bags to expand considerably in both the axial and radial directions.
  • a particle filter designed according to the invention for cleaning exhaust gases from internal combustion engines comprises filter bags which are connected in a form-fitting manner on one end face to an outer retaining ring and an inner retaining ring.
  • the filter bags are arranged rotated at an angle of preferably more than 10 ° to the radial position such that an elongation of the filter bags in the radial direction leads to a movement of the inner retaining ring in the tangential direction.
  • the inner retaining ring rotates until the longitudinal expansion of the filter bags is balanced.
  • the filter bags are made of sintered metal.
  • the exhaust gas flows through porous walls made of sintered metal, particles contained in the exhaust gas being separated off on the sintered metal walls.
  • the sintered metal walls are preferably made from a wire mesh, which has an open cross section of more than 60%. A sintered metal layer is applied to the wire mesh, which is sintered together with the wire mesh.
  • the filter bags are preferably welded to the outer retaining ring.
  • a gas-tight connection between the individual filter bags and the outer retaining ring is hereby achieved.
  • the gas-tight connection between the filter bags and the outer retaining ring is required so that all of the exhaust gas flows through the sintered metal walls of the filter bags.
  • the particle filter designed according to the invention is fastened in a housing.
  • the particle filter is preferably fixed in the housing by screwing the outer retaining ring to the housing.
  • the side walls of the filter bag which extend from the inner retaining ring to the outer retaining ring can either be straight or curved.
  • the filter bags have a triangular cross-section in the case of straight side walls, and the filter bags have a crescent-shaped cross-section in the case of curved side walls.
  • FIG. 1.1 shows a top view of the outflow side of a particle filter manufactured according to the prior art
  • FIG. 1.2 shows a top view of the outflow side of a particle filter designed according to the invention with straight side walls of the filter pockets,
  • FIG. 2 shows a plan view of a section of the inflow side of a particle filter designed according to the invention with curved side walls of the filter pockets,
  • FIG. 3 shows a section through a particle filter with a housing
  • Figure 4 is a perspective view of a filter bag.
  • FIG. 1.1 shows a top view of the outflow side of a particle filter manufactured according to the prior art.
  • a particle filter 1 comprises filter pockets 5, which are connected at one end to an outer retaining ring 2, which is preferably designed as a flange, and an inner retaining ring 3.
  • the filter pockets 5 are preferably open on the end face with which the filter pockets 5 are connected to the outer retaining ring 2 and the inner retaining ring 3.
  • spacer plates 8 are accommodated in the filter pockets 5, which are preferably designed in the form of a corrugated plate.
  • the filter bags 5 are preferably connected to the outer retaining ring 2 and the inner retaining ring 3 in a form-fitting manner, e.g. by welding.
  • the filter bags 5 have side walls 6, which are preferably made of a sintered metal.
  • the sintered metal is a porous material through which the exhaust gas from the internal combustion engines flows.
  • a high-temperature-resistant wire mesh with an open cross-section of more than 60% is preferably used to manufacture the side walls 6, to which a high-temperature-resistant, porous sintered metal layer is applied and sintered together with the wire mesh.
  • the pore size of the side walls 6 made of sintered metal is selected so that particles contained in the exhaust gas, especially soot particles, are retained. As a result, the exhaust gas is cleaned of the particles contained therein.
  • the particle filter 1 is preferably accommodated in a housing (not shown in FIG. 1.1).
  • the connection of the particle filter 1 to the housing is preferably non-positively via the outer retaining ring 2 designed as a flange.
  • 2 holes 4 are made in the outer retaining ring, through which the particle filter 1 is screwed to the housing.
  • the particle filter 1 Due to the particles retained by the side walls 6 made of porous sintered metal, the particle filter 1 clogs up during operation.
  • the particle filter 1 must be cleaned from this Grand at regular intervals.
  • the particles are preferably cleaned thermally at high temperatures. As a result, the retained soot particles burn.
  • the high ones that occur during thermal regeneration Temperatures lead to a longitudinal expansion 7 of the side walls 6 of the filter bags 5.
  • the outer retaining ring 2 is screwed to the housing, not shown here, and thus has contact with the environment, to which heat is emitted from the outer retaining ring 2 and the housing the outer retaining ring 2 is less open than the filter pockets 5.
  • the extension of the filter pockets 5 is greater than the elongation of the outer retaining ring 2, which leads to the fact that at the connection points with which the filter pockets 5 are connected to the outer retaining ring 2 tensions occur.
  • the outer retaining ring 2 is colder than the filter pockets 5, as a result of which the filter pockets 5 have a greater thermal expansion than the outer retaining ring 2.
  • FIG. 1.2 shows a top view of the outflow side of a particle filter designed according to the invention with straight side walls of the filter pockets.
  • the filter pockets 5 in the particle filter 1 designed according to the invention are rotated by an angle 9 to the radial direction.
  • the angle 9 is preferably greater than 10 °.
  • the longitudinal expansion 7 of the side walls 6 of the filter pockets 5 causes the inner retaining ring 3 to be impressed with a movement in the tangential direction identified by the reference number 10.
  • the inner retaining ring 3 rotates until the longitudinal expansion 7 of the side walls 6 of the filter bags 5 is balanced.
  • the movement 10 of the inner retaining ring 3 in the tangential direction means that no stresses occur at the weld seams with which the filter bags 5 are fastened to the outer retaining ring 2 and crack formation is thus avoided. As a result, the life of the particle filter 1 is increased.
  • Another advantage, which results from the arrangement of the filter bags 5 rotated by the angle 9, is that with the same size of the outer retaining ring 2 and the inner retaining ring 3 as in the arrangement with radially arranged filter pockets known from the prior art , the filter area is increased while the filter volume remains the same.
  • FIG. 2 shows a section of a plan view of the upstream side of a particle filter designed according to the invention with curved side walls of the filter bags.
  • the filter pockets 5 can also have curved side walls 11. Even in the case of curved side walls 11, a longitudinal expansion 7 of the side walls 11 leads to a movement 10 of the inner retaining ring 3 in the tangential direction until the longitudinal expansion 7 is compensated, as a result of which the stresses on the connection of the filter bags 5 to the outer retaining ring 2 are reduced.
  • Another advantage of the curved side walls 11 can be seen in the fact that the filter surface is further enlarged compared to straight side walls 6 with the same diameter of the inner retaining ring 3 and the outer retaining ring 2.
  • the filter pockets 5 are closed on the upstream side. This ensures that the exhaust gas has to flow through the side walls 11 of the filter pockets 5.
  • the filter bags 5 on the upstream side are preferably closed by roller welding.
  • a side wall 11, 6 is first folded around the other side wall 11, 6 of the filter bag 5. Then the side walls 6, 11 are welded together at the fold 12.
  • the filter pockets 5 are also closed at a connection point 14.
  • the connection point 14 is also preferably produced by roll welding.
  • one side wall 11, 6 of the filter bag 5 is folded around the other side wall 11, 6 of the filter bag 5 and then welded.
  • the filter pockets 5 are connected to one another on the outflow side along the side walls 11, 6.
  • the connection is identified by reference number 13.
  • a tight connection of the individual filter pockets 5 to one another is preferably obtained by welding.
  • the filter bags 5 are held in position by a support ring 16, which runs along the outside of the filter bags 5.
  • FIG. 3 shows a section through a particle filter with a housing designed according to the invention.
  • the particle filter 1 is accommodated in a housing 19 through which the exhaust gas generated by the internal combustion engine flows.
  • the direction of flow of the particle filter is indicated by arrow 17.
  • the exhaust gas reaches the outer sides of the side walls 11, 6 of the filter bags 5, flows through the side walls 6, 11, as a result of which it is cleaned of particles contained in the exhaust gas, and exits the filter bags 5 again on the side facing the outer retaining ring 2.
  • the outflow direction of the exhaust gas from the housing 19 is indicated by the arrow 18.
  • a flange 21 is formed on the housing 19.
  • the housing 19 is closed with a housing cover 20 on which a flange 22 is formed.
  • the flange 21 of the housing 19, the outer retaining ring 2 of the particle filter 1 and the flange 22 of the housing cover 20 are screwed together along the bores 3.
  • FIG. 4 A perspective view of an individual filter bag is shown in Figure 4.
  • a filter bag 5 is identified here on the inflow side by the inflow direction 17, closed on the side facing the filter center and on the outside 23.
  • the filter bag 5 is open on the outflow side, here identified by the outflow direction 18.
  • the cross section on the outflow side is crescent-shaped.
  • the outside 23 of the filter bag 5 is also triangular.
  • a spacer plate 8 is accommodated in the filter bag 5.
  • the spacer sheet 8 is preferably in the form of a corrugated sheet.
  • the filter bag 5 is made of a high-temperature-resistant wire mesh with an open cross section of preferably more than 60%.
  • a high-temperature-resistant sintered metal layer is applied to the wire mesh, which is sintered together with the wire mesh. This material is bent into the shape of the filter bag 5: a fold is formed at the connection point 14, on which the filter bag 5 is preferably closed by roller welding.
  • a fold 12 is formed on the inflow side for closing.
  • the filter bag 5 is then also preferably closed along the fold 12 by roller welding.
  • the spacer plate 8 is inserted into the filter bag 5.
  • the filter pockets 5 are connected to one another in a form-fitting manner, preferably by welding, along the upper edge 24.
  • the arrangement of the filter bags 5 according to the invention to avoid stresses at the junction of the filter bags 5 with the outer retaining ring 2 is particularly suitable for all metallic filters in which the filter surfaces are connected to a flange or to a housing.

Abstract

The invention relates to a particle filter, for the purification of exhaust gases from self-igniting internal combustion engines, comprising filter pockets (5), having a positive fit connection to an external retainer ring (2) on a front face thereof. The filter pockets (5) are arranged turned at an angle (9) to the radial direction (8), such that a longitudinal extension (7) of the filter pockets (5), in the radial direction, leads to a movement (10) of the inner retainer ring (3) in a tangential direction.

Description

Partikelfilter zur Reinigung von AbgasenParticulate filter for cleaning exhaust gases
Technisches GebietTechnical field
Im Abgas insbesondere von Nerbrehnungskraftmaschinen mit inhomogener Gemischbildung sind Rußpartikel enthalten. Diese Rußpartikel können zu einer Schädigung der Gesundheit führen. Aus diesem Grand ist es erforderlich, die Rußpartikel aus dem Abgas zu entfernen. Dies geschieht durch den Einsatz von Partikelfiltern, die im Abgassystem des Kraftfahrzeugs angeordnet sind.Soot particles are contained in the exhaust gas, in particular from non-elongation engines with inhomogeneous mixture formation. These soot particles can damage health. For this grand it is necessary to remove the soot particles from the exhaust gas. This is done through the use of particle filters, which are arranged in the exhaust system of the motor vehicle.
Stand der TechnikState of the art
Partikelfilter, wie sie nach dem Stand der Technik eingesetzt werden, umfassen beispielsweise einzelne Kanäle, die einseitig verschlossen sind. Hierdurch muss das auf der offenen Seite in die Kanäle einströmende Abgas durch das Filtermaterial strömen. Die Poren im Filtermaterial sind dabei so dimensioniert, dass die Partikel zurückgehalten werden und am Filtermaterial adsorbieren. Aus EP-A-1 256 369 ist zum Beispiel ein Abgasfilter bekannt, bei dem durch ein gefaltetes Filtermedium eine Vielzahl axialer Kanäle ausgebildet ist. Die Kanäle sind jeweils einseitig verschlossen. Eine kompakte Bauweise wird dadurch erreicht, dass das gefaltete Filtermedium aufgewickelt wird. Der gewickelte Filter ist in einem Gehäuse aufgenommen, so dass die Außenseite des Filters bündig an der Gehäusewand anliegt.Particulate filters as used in the prior art include, for example, individual channels that are closed on one side. As a result, the exhaust gas flowing into the channels on the open side must flow through the filter material. The pores in the filter material are dimensioned so that the particles are retained and adsorbed on the filter material. For example, EP-A-1 256 369 discloses an exhaust gas filter in which a plurality of axial channels are formed by a folded filter medium. The channels are closed on one side. A compact design is achieved by winding up the folded filter medium. The wound filter is accommodated in a housing, so that the outside of the filter lies flush against the housing wall.
Eine weitere Bauart für Partikelfilter ist aus DE-C-36 37 516 bekannt. Diese Patentschrift beschreibt Filterelemente für Staubfilter, die in einem Trennboden zwischen der Staubgas- und der Reingasseite befestigt sind und von einem mit Staubgaseintrag, Reingasaustrag und Staubgasaustrag versehenen Gehäuse umgeben sind. Die Filterelemente sind von den zu reinigenden Gasen von außen nach innen durchströmt. Die filternde Außenfläche des Filterelements ist aus keilförmig verlaufenden, um die Mittelachse des Filterelements aneinander gereihten Zellen gestaltet, die an ihrem oberen Ende einem Schlauch ähnlich sind und an ihrem unteren Ende sternförmig auf eine Mittellinie zusarnmenlaufen, die in Richtung der einzelnen Zellenhalbierenden angeordnet ist. Ein aus Filtertaschen aufgebauter Partikelfilter ist zum Beispiel aus WO 02/102494 AI bekannt. Hierbei sind Filterflächen aus Sintermetall aufweisende Filtertaschen in Keilform ausgestaltet, wobei dem stumpfen Keilende eine Taschenöffnung zugeordnet wird. Die Keilflächen als Seitenwände der Filtertaschen laufen gegen das der Taschenöffnung gegenüberliegende Keilende und eine der zwischen den Keilenden verlaufenden Keilflanken jeweils in einer Keilschneide aus. Dadurch entstehen bezogen auf die Durchströmungsrichtung des Partikelfilters auf der einen Seite durch benachbarte Filtertaschen gegeneinander abgegrenzte, großflächige Keilräume. Auf der anderen Seite ermöglichen die über Filterflä- chen angeströmten Keilinnenräume über Taschenöffnungen einen großflächigen Austritt der Gase.Another type of particle filter is known from DE-C-36 37 516. This patent describes filter elements for dust filters which are fastened in a partition between the dust gas and the clean gas side and are surrounded by a housing provided with dust gas entry, clean gas discharge and dust gas discharge. The gases to be cleaned flow through the filter elements from outside to inside. The filtering outer surface of the filter element is made of wedge-shaped cells that are lined up around the central axis of the filter element, which are similar to a tube at their upper end and converge in a star shape at their lower end onto a center line which is arranged in the direction of the individual cell bisectors. A particle filter constructed from filter bags is known, for example, from WO 02/102494 AI. Here, filter surfaces made of sintered metal have filter pockets in a wedge shape, with a pocket opening being assigned to the blunt wedge end. The wedge surfaces as the side walls of the filter pockets run against the wedge end opposite the pocket opening and one of the wedge flanks running between the wedge ends, each in a wedge edge. In relation to the direction of flow of the particle filter, this results in large wedge-shaped spaces on one side that are delimited from one another by adjacent filter pockets. On the other hand, the wedge interiors, which flow over filter surfaces, allow large-scale escape of the gases via pocket openings.
Beim Betrieb der Partikelfilter zur Abgasreinigung von Kraftfahrzeugen setzen sich die Filterelemente mit der Zeit aufgrund des gefilterten Rußes zu. Dadurch steigt der Strö- mungs widerstand des Filters, was sich negativ auf die Leistung und den Kraftstoffverbrauch der Nerbrennungskraftmaschine auswirkt. Aus diesem Grund müssen die Filterelemente regelmäßig gereinigt werden. Dies geschieht durch Erhitzen, wodurch die adsorbierten Rußpartikel verbrennen.When the particle filter for exhaust gas purification of motor vehicles is in operation, the filter elements clog over time due to the filtered soot. This increases the flow resistance of the filter, which has a negative impact on the performance and fuel consumption of the ner internal combustion engine. For this reason, the filter elements must be cleaned regularly. This is done by heating, which burns the adsorbed soot particles.
Durch die bei der Reinigung auftretenden hohen Temperaturen dehnen sich die Filterelemente aus. Damit durch die starke Erhitzung der Filtertaschen bei der Regeneration keine zusätzlichen Spannungen auftreten, wird das Ende, das der am Gehäuse befestigten Seite gegenüberliegt, nicht mit dem Gehäuse verbunden. Die einzelnen Filtertaschen werden nur durch einen Stützring verbunden. Im laufenden Betrieb des Kraftfahrzeuges kann der Parti- kelfilter zu Schwingungen angeregt werden. Hierdurch kann es zu einer zusätzlichen hohen Belastung an den Verbindungsstellen kommen.The filter elements expand due to the high temperatures that occur during cleaning. To ensure that no additional tension occurs due to the strong heating of the filter pockets during regeneration, the end opposite the side attached to the housing is not connected to the housing. The individual filter bags are only connected by a support ring. The particle filter can be excited to vibrate during operation of the motor vehicle. This can lead to an additional high load at the connection points.
Ein Partikelfilter, wie er nach dem Stand der Technik eingesetzt wird, umfasst Filtertaschen, die mit einem inneren Haltering und einem äußeren Haltering verbunden sind. Die Filtertaschen haben Seitenwände, die aus Sintermetall gefertigt sind. Zur Reinigung des Abgases von Verbrennungskraftmaschinen strömt das Abgas durch die Seitenwände aus Sintermetall. Hierbei werden die im Abgas enthaltenen Partikel, vorwiegend Rußpartikel, von den porösen Seitenwänden zurückgehalten.A particle filter as used in the prior art comprises filter bags which are connected to an inner retaining ring and an outer retaining ring. The filter bags have side walls that are made of sintered metal. To clean the exhaust gas from internal combustion engines, the exhaust gas flows through the side walls made of sintered metal. The particles contained in the exhaust gas, mainly soot particles, are retained by the porous side walls.
Um eine möglichst große Filterfläche in einem bestimmten Gehäuse zu realisieren, sind die Filtertaschen sternförmig angeordnet. Dabei verlaufen die Seitenwände der Filtertaschen radial vom inneren Haltering zum äußeren Haltering. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Partikelfiltern haben die Filtertaschen eine offene Stirnseite, durch die das Abgas üblicherweise ausströmt.In order to achieve the largest possible filter area in a specific housing, the filter pockets are arranged in a star shape. The side walls of the filter bags run radially from the inner retaining ring to the outer retaining ring. In the case of the particle filters known from the prior art, the filter bags have an open end face through which the exhaust gas usually flows out.
Die einzelnen Filtertaschen sind auf der Austrittsseite mit dem äußeren Haltering und dem inneren Haltering verbunden. Die Verbindung erfolgt vorzugsweise durch Schweißen.The individual filter bags are connected to the outer retaining ring and the inner retaining ring on the outlet side. The connection is preferably made by welding.
Die Verbindung zwischen dem äußeren Haltering und den Filtertaschen muss während der gesamten Betriebszeit des Partikelfilters dicht sein, um sicherzustellen, dass das Abgas durch die Seitenwände aus porösem Sintermetall strömt.The connection between the outer retaining ring and the filter bags must be tight during the entire operating time of the particle filter to ensure that the exhaust gas flows through the side walls made of porous sintered metal.
Aufgrund der im laufenden Betrieb zurückgehaltenen Partikel setzt sich der Partikelfilter mit der Zeit zu. Bei den Partikeln handelt es sich dabei vorzugsweise um Ruß. Um den Strömungswiderstand des Partikelfilters möglichst gering zu halten, müssen die Rußablagerungen von Zeit zu Zeit entfernt werden. Dies geschieht vorzugsweise durch eine thermi- sehe Regeneration. Hierbei wird der Partikelfilter auf eine so hohe Temperatur gebracht, dass die Rußpartikel verbrennen. Diese hohen Temperaturen führen dazu, dass sich die Filtertaschen sowohl in axiale als auch in radiale Richtung stark ausdehnen.Due to the particles retained during operation, the particle filter clogs up over time. The particles are preferably soot. In order to keep the flow resistance of the particle filter as low as possible, the soot deposits have to be removed from time to time. This is preferably done by thermal regeneration. Here, the particle filter is brought to such a high temperature that the soot particles burn. These high temperatures cause the filter bags to expand considerably in both the axial and radial directions.
Aufgrand der Längendehnung der Filtertaschen in radiale Richtung treten Spannungen an den Schweißnähten der Filtertaschen am äußeren Haltering auf. Diese Spannungen führen dazu, dass sich im Laufe der Betriebszeit des Partikelfüters Risse an den Schweißnähten ausbilden. Die Ursache für die Rissbildung ist darin zu sehen, dass- sich der äußere Haltering weniger ausdehnt als die Filtertaschen.Due to the longitudinal expansion of the filter bags in the radial direction, stresses occur at the weld seams of the filter bags on the outer retaining ring. These tensions cause cracks to form on the weld seams during the operating time of the particle feeder. The cause of the crack formation is to be seen in the fact that the outer retaining ring expands less than the filter bags.
Die Risse führen zunächst dazu, dass die Verbindung der Filtertaschen mit dem äußeren Haltering instabil wird, des Weiteren kann Abgas durch die Risse strömen und wird somit nicht mehr von darin enthaltenen Partikeln gereinigt.The cracks initially lead to the connection of the filter bags with the outer retaining ring becoming unstable, furthermore exhaust gas can flow through the cracks and is therefore no longer cleaned of particles contained therein.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Partikelfilter zur Reinigung von Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen umfasst Filtertaschen, die an einer Stirnseite formschlüssig mit einem äußeren Haltering und einen inneren Haltering verbunden sind. Die Filtertaschen sind derart in einem Winkel von vorzugsweise mehr als 10° zur radialen Position verdreht ange- ordnet, dass eine Längendehnung der Filtertaschen in radiale Richtung zu einer Bewegung des inneren Halterings in tangentialer Richtung führt. Hierbei verdreht sich der innere Haltering so weit, bis die Längendehnung der Filtertaschen ausgeglichen ist. In einer bevorzugten Ausführungsform des Partikelfilters sind die Filtertaschen aus Sintermetall gefertigt. Hierbei strömt das Abgas durch poröse Wände aus Sintermetall, wobei im Abgas enthaltene Partikel an den Sintermetallwänden abgeschieden werden. Die Sintermetallwände werden vorzugsweise aus einem Drahtgeflecht gefertigt, welches einen offenen Querschnitt von mehr als 60 % aufweist. Auf das Drahtgeflecht wird eine Sintermetallschicht aufgebracht, die mit dem Drahtgeflecht zusammengesintert wird.A particle filter designed according to the invention for cleaning exhaust gases from internal combustion engines comprises filter bags which are connected in a form-fitting manner on one end face to an outer retaining ring and an inner retaining ring. The filter bags are arranged rotated at an angle of preferably more than 10 ° to the radial position such that an elongation of the filter bags in the radial direction leads to a movement of the inner retaining ring in the tangential direction. Here, the inner retaining ring rotates until the longitudinal expansion of the filter bags is balanced. In a preferred embodiment of the particle filter, the filter bags are made of sintered metal. Here, the exhaust gas flows through porous walls made of sintered metal, particles contained in the exhaust gas being separated off on the sintered metal walls. The sintered metal walls are preferably made from a wire mesh, which has an open cross section of more than 60%. A sintered metal layer is applied to the wire mesh, which is sintered together with the wire mesh.
Die Filtertaschen sind vorzugsweise mit dem äußeren Haltering verschweißt. Hierdurch wird eine gasdichte Verbindung zwischen den einzelnen Filtertaschen und dem äußeren Haltering erreicht. Die gasdichte Verbindung zwischen den Filtertaschen und dem äußeren Haltering ist erforderlich, damit das gesamte Abgas durch die Sintermetallwände der Filtertaschen strömt.The filter bags are preferably welded to the outer retaining ring. A gas-tight connection between the individual filter bags and the outer retaining ring is hereby achieved. The gas-tight connection between the filter bags and the outer retaining ring is required so that all of the exhaust gas flows through the sintered metal walls of the filter bags.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäß ausgebildete Partikelfilter in einem Gehäuse befestigt. Die Fixierung des Partikelfilters im Gehäuse erfolgt vorzugsweise durch eine Verschraubung des äußeren Halterings mit dem Gehäuse.In a preferred embodiment, the particle filter designed according to the invention is fastened in a housing. The particle filter is preferably fixed in the housing by screwing the outer retaining ring to the housing.
Die sich vom inneren Haltering zum äußeren Haltering erstreckenden Seitenwände der Filtertasche können entweder gerade oder gebogen ausgeführt sein. Bei gerade ausgeführ- ten Seitenwänden haben die Filtertaschen einen dreieckförmigen Querschnitt, bei gebogen ausgeführten Seitenwänden haben die Filtertaschen einen sichelförmigen Querschnitt.The side walls of the filter bag which extend from the inner retaining ring to the outer retaining ring can either be straight or curved. The filter bags have a triangular cross-section in the case of straight side walls, and the filter bags have a crescent-shaped cross-section in the case of curved side walls.
Zeichnungdrawing
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben.The invention is described in more detail below with reference to a drawing.
Es zeigt:It shows:
Figur 1.1 eine Draufsicht auf die Ausströmseite eines nach dem Stand der Technik gefertigten Partikelfilters,FIG. 1.1 shows a top view of the outflow side of a particle filter manufactured according to the prior art,
Figur 1.2 eine Draufsicht auf die Ausströmseite eines erfindungsgemäß ausgebildeten Partikelfilters mit geraden Seitenwänden der Filtertaschen,FIG. 1.2 shows a top view of the outflow side of a particle filter designed according to the invention with straight side walls of the filter pockets,
Figur 2 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt der Anströmseite eines erfindungsgemäß ausgebildeten Partikelfilters mit gebogenen Seitenwänden der Filtertaschen,FIG. 2 shows a plan view of a section of the inflow side of a particle filter designed according to the invention with curved side walls of the filter pockets,
Figur 3 einen Schnitt durch einen Partikelfilter mit Gehäuse, Figur 4 eine perspektivische Ansicht einer Filtertasche.FIG. 3 shows a section through a particle filter with a housing, Figure 4 is a perspective view of a filter bag.
Ausführungsvariantenvariants
Figur 1.1 ist eine Draufsicht auf die Ausströmseite eines nach dem Stande der Technik gefertigten Partikelfilters zu entnehmen.FIG. 1.1 shows a top view of the outflow side of a particle filter manufactured according to the prior art.
Ein Partikelfilter 1 umfasst Filtertaschen 5, die an einer Stirnseite mit einem äußeren Halte- ring 2, welcher vorzugsweise als Flansch ausgebildet ist, und einem inneren Haltering 3 verbunden sind. Vorzugsweise auf der Stirnseite, mit welcher die Filtertaschen 5 mit dem äußeren Haltering 2 und dem inneren Haltering 3 verbunden sind, sind die Filtertaschen 5 offen. Hierzu sind in den Filtertaschen 5 jeweils Abstandsbleche 8 aufgenommen, die vorzugsweise in der Form eines Wellblechs ausgebildet sind.A particle filter 1 comprises filter pockets 5, which are connected at one end to an outer retaining ring 2, which is preferably designed as a flange, and an inner retaining ring 3. The filter pockets 5 are preferably open on the end face with which the filter pockets 5 are connected to the outer retaining ring 2 and the inner retaining ring 3. For this purpose, spacer plates 8 are accommodated in the filter pockets 5, which are preferably designed in the form of a corrugated plate.
Die Verbindung der Filtertaschen 5 mit dem äußeren Haltering 2 und dem inneren Haltering 3 erfolgt vorzugsweise formschlüssig, z.B. durch Schweißen.The filter bags 5 are preferably connected to the outer retaining ring 2 and the inner retaining ring 3 in a form-fitting manner, e.g. by welding.
Die Filtertaschen 5 haben Seitenwände 6, die vorzugsweise aus einem Sintermetall gefer- tigt sind. Bei dem Sintermetall handelt es sich um einen porösen Werkstoff, durch den das Abgas der Verbrennungskraftmaschinen durchströmt. Zur Fertigung der Seitenwände 6 wird vorzugsweise ein hochtemperaturfestes Drahtgeflecht mit einem offenen Querschnitt von mehr als 60 % eingesetzt, auf welches eine hochtemperaturfeste, poröse Sintermetall- schicht aufgebracht und mit dem Drahtgeflecht zusarnmengesintert wird. Die Porengröße der Seitenwände 6 aus Sintermetall ist so gewählt, dass im Abgas enthaltene Partikel, vor allem Rußpartikel, festgehalten werden. Hierdurch wird das Abgas von den darin enthaltenen Partikeln gereinigt.The filter bags 5 have side walls 6, which are preferably made of a sintered metal. The sintered metal is a porous material through which the exhaust gas from the internal combustion engines flows. A high-temperature-resistant wire mesh with an open cross-section of more than 60% is preferably used to manufacture the side walls 6, to which a high-temperature-resistant, porous sintered metal layer is applied and sintered together with the wire mesh. The pore size of the side walls 6 made of sintered metal is selected so that particles contained in the exhaust gas, especially soot particles, are retained. As a result, the exhaust gas is cleaned of the particles contained therein.
Der Partikelfilter 1 ist vorzugsweise in einem in Figur 1.1 nicht dargestellten Gehäuse auf- genommen. Die Verbindung des Partikelfilters 1 mit dem Gehäuse erfolgt vorzugsweise kraftschlüssig über den als Flansch ausgebildeten äußeren Haltering 2. Hierzu sind in einer bevorzugten Ausführungsform im äußeren Haltering 2 Bohrungen 4 angebracht, durch die der Partikelfiler 1 mit dem Gehäuse verschraubt wird.The particle filter 1 is preferably accommodated in a housing (not shown in FIG. 1.1). The connection of the particle filter 1 to the housing is preferably non-positively via the outer retaining ring 2 designed as a flange. For this purpose, in a preferred embodiment, 2 holes 4 are made in the outer retaining ring, through which the particle filter 1 is screwed to the housing.
Durch die von den Seitenwänden 6 aus porösem Sintermetall zurückgehaltenen Partikel setzt sich der Partikelfilter 1 im Laufe des Betriebes zu. Aus diesem Grand muss der Partikelfilter 1 in regelmäßigen Abständen gereinigt werden. Die Reinigung von den Partikeln erfolgt vorzugsweise thermisch bei hohen Temperaturen. Hierdurch verbrennen die zurückgehaltenen Rußpartikel. Die bei der thermischen Regeneration auftretenden hohen Temperaturen führen zu einer Längendehnung 7 der Seiten wände 6 der Filtertaschen 5. Dadurch, dass der äußere Haltering 2 mit dem hier nicht dargestellten Gehäuse verschraubt ist und so Kontakt zur Umgebung hat, an die Wärme vom äußeren Haltering 2 und vom Gehäuse abgegeben wird, heizt sich der äußere Haltering 2 weniger stark auf als die Filter- taschen 5. Hierdurch ist die Ausdehnung der Filtertaschen 5 größer als die Dehnung des äußeren Halteringes 2, was dazu führt, dass an den Verbindungsstellen, mit denen die Filtertaschen 5 mit dem äußeren Haltering 2 verbunden sind, Spannungen auftreten.Due to the particles retained by the side walls 6 made of porous sintered metal, the particle filter 1 clogs up during operation. The particle filter 1 must be cleaned from this Grand at regular intervals. The particles are preferably cleaned thermally at high temperatures. As a result, the retained soot particles burn. The high ones that occur during thermal regeneration Temperatures lead to a longitudinal expansion 7 of the side walls 6 of the filter bags 5. Because the outer retaining ring 2 is screwed to the housing, not shown here, and thus has contact with the environment, to which heat is emitted from the outer retaining ring 2 and the housing the outer retaining ring 2 is less open than the filter pockets 5. As a result, the extension of the filter pockets 5 is greater than the elongation of the outer retaining ring 2, which leads to the fact that at the connection points with which the filter pockets 5 are connected to the outer retaining ring 2 tensions occur.
Auch im laufenden Betrieb ist der äußeren Haltering 2 kälter als die Filtertaschen 5, wo- durch die Filtertaschen 5 eine stärkere thermische Ausdehnung aufweisen als der äußere Haltering 2.Even during operation, the outer retaining ring 2 is colder than the filter pockets 5, as a result of which the filter pockets 5 have a greater thermal expansion than the outer retaining ring 2.
Die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen der Filtertaschen 5 und des äußeren Halterings 2 führen zu Spannungen an den Verbindungsstellen zwischen den Filtertaschen 5 und dem äußeren Haltering 2, woraus eine Rissbildung resultieren kann. Risse zwischen den Filtertaschen 5 und dem äußeren Haltering 2 führen dazu, dass Abgas direkt über die Risse strömt und nicht durch die Filtertaschen 5. Dies führt zu einer Verringerung der Reinigungsleistung des Partikelfilters 1, da nicht mehr das gesamte Abgas durch die Filtertaschen 5 strömt und somit das Abgas nur noch teilweise oder überhaupt nicht mehr gereinigt wird.The different thermal expansions of the filter pockets 5 and the outer retaining ring 2 lead to tensions at the connection points between the filter pockets 5 and the outer retaining ring 2, which can result in cracking. Cracks between the filter bags 5 and the outer retaining ring 2 cause exhaust gas to flow directly over the cracks and not through the filter bags 5. This leads to a reduction in the cleaning performance of the particle filter 1, since the entire exhaust gas no longer flows through the filter bags 5 and thus the exhaust gas is only partially or no longer cleaned.
Figur 1.2 zeigt eine Draufsicht auf die Ausströmseite eines erfindungsgemäß ausgebildeten Partikelfilters mit geraden Seitenwänden der Filtertaschen.FIG. 1.2 shows a top view of the outflow side of a particle filter designed according to the invention with straight side walls of the filter pockets.
Zur Reduzierung der auf die Verbindungsstelle der Filtertaschen 5 mit dem äußeren Haltering 2 wirkenden Spannungen sind bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Partikelfilter 1 die Filtertaschen 5 um einen Winkel 9 verdreht zur radialen Richtung angeordnet. Der Winkel 9 ist dabei vorzugsweise größer als 10°.In order to reduce the stresses acting on the connection point of the filter pockets 5 with the outer retaining ring 2, the filter pockets 5 in the particle filter 1 designed according to the invention are rotated by an angle 9 to the radial direction. The angle 9 is preferably greater than 10 °.
Durch die Verdrehung der Filtertaschen 5 um den Winkel 9 führt die Längendehnung 7 der Seitenwände 6 der Filtertaschen 5 aufgrund der Aufheizung und der dadurch verursachten thermischen Ausdehnung dazu, dass dem inneren Haltering 3 eine mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnete Bewegung in tangentialer Richtung aufgeprägt wird. Hierbei verdreht sich der innere Haltering 3 so weit, bis die Längendehnung 7 der Seitenwände 6 der Filter- taschen 5 ausgeglichen ist. Die Bewegung 10 des inneren Halteringes 3 in tangentialer Richtung führt dazu, dass an den Schweißnähten, mit denen die Filtertaschen 5 am äußeren Haltering 2 befestigt sind, keine Spannungen auftreten und somit eine Rissbildung vermieden wird. Hierdurch wird die Lebensdauer des Partikelfilters 1 erhöht. Eine Vergrößerung des Winkels 9 führt zu einer verbesserten Umsetzung der Längendehnung 7 in die Bewe- gung 10 des inneren Halterings 3 in tangentialer Richtung. Sobald die Filtertaschen 5 abkühlen und sich damit die Seitenwände 6 wieder verkürzen, dreht sich auch der innere Haltering 3 wieder in die Ausgangslage zurück.Due to the rotation of the filter pockets 5 by the angle 9, the longitudinal expansion 7 of the side walls 6 of the filter pockets 5, due to the heating and the thermal expansion caused thereby, causes the inner retaining ring 3 to be impressed with a movement in the tangential direction identified by the reference number 10. Here, the inner retaining ring 3 rotates until the longitudinal expansion 7 of the side walls 6 of the filter bags 5 is balanced. The movement 10 of the inner retaining ring 3 in the tangential direction means that no stresses occur at the weld seams with which the filter bags 5 are fastened to the outer retaining ring 2 and crack formation is thus avoided. As a result, the life of the particle filter 1 is increased. An increase in the angle 9 leads to an improved implementation of the longitudinal expansion 7 in the movement supply 10 of the inner retaining ring 3 in the tangential direction. As soon as the filter bags 5 cool and the side walls 6 shorten again, the inner retaining ring 3 also rotates back into the starting position.
Eine wie in Figur 1.2 dargestellte, zur radialen Position im Uhrzeigersinn verdrehte Anordnung der Filtertaschen 5 führt bei einer Längendehnung 7 der Seiten wände 6 der Filtertaschen 5 zu einer Bewegung 10 des inneren Halteringes 3 entgegen dem Uhrzeigersinn, um die Längendehnung 7 auszugleichen. Eine entgegen dem Uhrzeigersinn zur radialen Position verdrehte Anordnung der Filtertaschen 5 führt dagegen zu einer Bewegung 10 des inne- ren Halteringes 3 im Uhrzeigersinn, um die aufgrund der thermischen Ausdehnung beim Erhitzen der Filtertaschen 5 auftretende Längendehnung 7 der Seitenwände 6 auszugleichen.An arrangement as shown in Figure 1.2, rotated clockwise to the radial position of the filter bags 5 leads to a longitudinal expansion 7 of the side walls 6 of the filter bags 5 to a movement 10 of the inner retaining ring 3 counterclockwise to compensate for the longitudinal expansion 7. An arrangement of the filter pockets 5 which is rotated counterclockwise to the radial position, on the other hand, leads to a movement 10 of the inner retaining ring 3 in a clockwise direction in order to compensate for the longitudinal expansion 7 of the side walls 6 which occurs due to the thermal expansion when the filter pockets 5 are heated.
Ein weiterer Vorteil, der sich durch die um den Winkel 9 verdrehte Anordnung der Filterta- sehen 5 ergibt, ist, dass bei gleicher Größe des äußeren Halteringes 2 und des inneren Halteringes 3 wie bei der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung mit radial angeordneten Filtertaschen, die Filterfläche bei gleichbleibendem Filtervolumen vergrößert wird.Another advantage, which results from the arrangement of the filter bags 5 rotated by the angle 9, is that with the same size of the outer retaining ring 2 and the inner retaining ring 3 as in the arrangement with radially arranged filter pockets known from the prior art , the filter area is increased while the filter volume remains the same.
In Figur 2 ist ein Ausschnitt einer Draufsicht auf die Anströmseite eines erfindungsgemäß ausgebildeten Partikelfilters mit gebogenen Seitenwänden der Filtertaschen dargestellt.FIG. 2 shows a section of a plan view of the upstream side of a particle filter designed according to the invention with curved side walls of the filter bags.
Neben der in Figur 1.2 dargestellten Ausführungsform mit geraden Seitenwänden 6 der Filtertaschen 5 können die Filtertaschen 5 auch gebogene Seitenwände 11 haben. Auch bei gebogenen Seitenwänden 11 führt eine Längendehnung 7 der Seitenwände 11 zu einer Bewegung 10 des inneren Halteringes 3 in tangentialer Richtung, bis die Längendehnung 7 ausgeglichen ist, wodurch die Spannungen an der Verbindung der Filtertaschen 5 mit dem äußeren Haltering 2 verringert werden. Ein weiterer Vorteil der gebogenen Seitenwände 11 ist darin zu sehen, dass gegenüber geraden Seitenwänden 6 bei gleichem Durchmesser des inneren Halteringes 3 und des äußeren Halteringes 2 die Filterfläche weiter vergrößert wird.In addition to the embodiment shown in FIG. 1.2 with straight side walls 6 of the filter pockets 5, the filter pockets 5 can also have curved side walls 11. Even in the case of curved side walls 11, a longitudinal expansion 7 of the side walls 11 leads to a movement 10 of the inner retaining ring 3 in the tangential direction until the longitudinal expansion 7 is compensated, as a result of which the stresses on the connection of the filter bags 5 to the outer retaining ring 2 are reduced. Another advantage of the curved side walls 11 can be seen in the fact that the filter surface is further enlarged compared to straight side walls 6 with the same diameter of the inner retaining ring 3 and the outer retaining ring 2.
Auf der Anströmseite sind die Filtertaschen 5 geschlossen. Hierdurch wird gewährleistet, dass das Abgas durch die Seitenwände 11 der Filtertaschen 5 strömen muss. Das Ver- schliessen der Filtertaschen 5 auf der Anströmseite erfolgt vorzugsweise durch Roll- schweissen. Hierzu wird zunächst eine Seitenwand 11, 6 um die andere Seitenwand 11, 6 der Filtertasche 5 gefalzt. Anschliessend werden die Seiten wände 6, 11 am Falz 12 miteinander verschweisst. Auf der zu einem Hohlraum 15 im Inneren des Partikelfilters 1 zuweisenden Seite sind die Filtertaschen 5 an einer Verbindungsstelle 14 ebenfalls verschlossen. Die Verbindungsstelle 14 wird dabei ebenfalls vorzugsweise durch Rollschweissen erzeugt. Auch hier wird eine Seitenwand 11, 6 der Filtertasche 5 um die andere Seitenwand 11, 6 der Filtertasche 5 ge- falzt und anschließend verschweißt.The filter pockets 5 are closed on the upstream side. This ensures that the exhaust gas has to flow through the side walls 11 of the filter pockets 5. The filter bags 5 on the upstream side are preferably closed by roller welding. For this purpose, a side wall 11, 6 is first folded around the other side wall 11, 6 of the filter bag 5. Then the side walls 6, 11 are welded together at the fold 12. On the side facing a cavity 15 in the interior of the particle filter 1, the filter pockets 5 are also closed at a connection point 14. The connection point 14 is also preferably produced by roll welding. Here, too, one side wall 11, 6 of the filter bag 5 is folded around the other side wall 11, 6 of the filter bag 5 and then welded.
Damit zwischen den einzelnen Filtertaschen 5 an der Ausströmseite kein Abgas durchströmen kann, sind die Filtertaschen 5 an der Ausströmseite entlang der Seiten wände 11, 6 miteinander verbunden. Die Verbindung ist mit dem Bezugszeichen 13 gekennzeichnet. Auch hier wird eine dichte Verbindung der einzelnen Filtertaschen 5 miteinander vorzugsweise durch Verschweißen erhalten.So that no exhaust gas can flow through between the individual filter pockets 5 on the outflow side, the filter pockets 5 are connected to one another on the outflow side along the side walls 11, 6. The connection is identified by reference number 13. Here, too, a tight connection of the individual filter pockets 5 to one another is preferably obtained by welding.
Auf der Anströmseite werden die Filtertaschen 5 durch einen Stützring 16, der an der Außenseite der Filtertaschen 5 entlang läuft, an ihrer Position gehalten.On the upstream side, the filter bags 5 are held in position by a support ring 16, which runs along the outside of the filter bags 5.
Figur 3 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Partikelfilter mit Gehäuse.FIG. 3 shows a section through a particle filter with a housing designed according to the invention.
Der Partikelfilter 1 ist in einem Gehäuse 19 aufgenommen, durch welches das von der Verbrennungskraftmaschine erzeugte Abgas strömt. Die Anströmrichtung des Partikelfilters ist mit dem Pfeil 17 gekennzeichnet. Das Abgas gelangt an die Außenseiten der Seitenwände 11, 6 der Filtertaschen 5, strömt durch die Seitenwände 6, 11, wodurch es von im Abgas enthaltenen Partikeln gereinigt wird und tritt an der dem äußeren Haltering 2 zugewandten Seite wieder aus den Filtertaschen 5 aus. Die Ausströmrichtung des Abgases aus dem Gehäuses 19 ist mit dem Pfeil 18 gekennzeichnet.The particle filter 1 is accommodated in a housing 19 through which the exhaust gas generated by the internal combustion engine flows. The direction of flow of the particle filter is indicated by arrow 17. The exhaust gas reaches the outer sides of the side walls 11, 6 of the filter bags 5, flows through the side walls 6, 11, as a result of which it is cleaned of particles contained in the exhaust gas, and exits the filter bags 5 again on the side facing the outer retaining ring 2. The outflow direction of the exhaust gas from the housing 19 is indicated by the arrow 18.
Um den Partikelfilter 1 im Gehäuse 19 montieren zu können, ist am Gehäuse 19 ein Flansch 21 ausgebildet. Das Gehäuse 19 wird mit einem Gehäusedeckel 20 verschlossen, an dem ein Flansch 22 ausgebildet ist. Der Flansch 21 des Gehäuses 19, der äußere Halte- ring 2 des Partikelfilters 1 und der Flansch 22 des Gehäusedeckels 20 werden entlang den Bohrungen 3 miteinander verschraubt. Vorzugsweise befinden sich zwischen dem Flansch 21 und dem äußeren Haltering 2 sowie dem äußeren Haltering 2 und dem Flansch 22 Dichtringe. Hierdurch wird gewährleistet, dass kein Abgas an der Verbindung zwischen Gehäuse 19, Partikelfilter 1 und Gehäusedeckel 20 austreten kann.In order to be able to mount the particle filter 1 in the housing 19, a flange 21 is formed on the housing 19. The housing 19 is closed with a housing cover 20 on which a flange 22 is formed. The flange 21 of the housing 19, the outer retaining ring 2 of the particle filter 1 and the flange 22 of the housing cover 20 are screwed together along the bores 3. Preferably, there are sealing rings between the flange 21 and the outer retaining ring 2 and the outer retaining ring 2 and the flange 22. This ensures that no exhaust gas can escape at the connection between the housing 19, the particle filter 1 and the housing cover 20.
Damit kein Abgas durch den Hohlraum 15 ausströmen kann, ohne über die Filtertaschen 5 geleitet zu werden, ist der Hohlraum 15 an der Ausströmseite durch den inneren Haltering 3 verschlossen. Eine perspektivische Darstellung einer einzelnen Filtertasche ist in Figur 4 dargestellt.So that no exhaust gas can flow out through the cavity 15 without being passed through the filter pockets 5, the cavity 15 is closed on the outflow side by the inner retaining ring 3. A perspective view of an individual filter bag is shown in Figure 4.
Eine Filtertasche 5 ist an der Anströmseite hier durch die Anströmrichtung 17 gekennzeichnet, an der zur Filtermitte hinweisenden Seite und an der Außenseite 23 verschlossen. An der Ausströmseite, hier durch die Ausströmrichtung 18 gekennzeichnet, ist die Filtertasche 5 offen. Hierdurch ergibt sich bei Filtertaschen 5 mit geraden Seitenwänden 6 ein dreieckförmiger Querschnitt an der Ausströmseite. Bei Filtertaschen mit gebogenen Seitenwänden 11 ist der Querschnitt an der Ausströmseite sichelförmig.A filter bag 5 is identified here on the inflow side by the inflow direction 17, closed on the side facing the filter center and on the outside 23. The filter bag 5 is open on the outflow side, here identified by the outflow direction 18. In the case of filter bags 5 with straight side walls 6, this results in a triangular cross section on the outflow side. In the case of filter bags with curved side walls 11, the cross section on the outflow side is crescent-shaped.
Die Außenseite 23 der Filtertasche 5 ist ebenfalls dreieckförmig. Um die Filtertasche 5 an der Ausströmseite offenzuhalten, ist in die Filtertasche 5 ein Abstandsblech 8 aufgenommen. Das Abstandsblech 8 ist vorzugsweise in Form eines Wellblechs ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Filtertasche 5 aus einem hochtemperaturfesten Drahtgeflecht mit einem offenen Querschnitt von vorzugsweise mehr als 60 % gefertigt. Auf das Drahtgeflecht wird eine hochtemperaturfeste Sintermetallschicht aufgebracht, die mit dem Drahtgeflecht zusammengesintert wird. Dieses Material wird in die Form der Filtertasche 5 gebogen: An der Verbindungsstelle 14 wird ein Falz ausgebildet, an dem die Filtertasche 5 vorzugsweise durch Rollschweißen verschlossen wird. Zum Verschliessen an der Anströmseite wird ein Falz 12 gebildet. Die Filtertasche 5 wird dann entlang des Falzes 12 ebenfalls vorzugweise durch Rollschweißen verschlossen. Um die Filtertasche 5 an der Ausströmseite offenzuhalten, ist in die Filtertasche 5 das Abstandsblech 8 eingelegt. Um die einzelnen Filtertaschen 5 zum Partikelfilter 1 zu verbinden, werden die Filtertaschen 5 entlang der Oberkante 24 miteinander formschlüssig, vorzugsweise durch Schweissen, verbunden.The outside 23 of the filter bag 5 is also triangular. In order to keep the filter bag 5 open on the outflow side, a spacer plate 8 is accommodated in the filter bag 5. The spacer sheet 8 is preferably in the form of a corrugated sheet. In a preferred embodiment, the filter bag 5 is made of a high-temperature-resistant wire mesh with an open cross section of preferably more than 60%. A high-temperature-resistant sintered metal layer is applied to the wire mesh, which is sintered together with the wire mesh. This material is bent into the shape of the filter bag 5: a fold is formed at the connection point 14, on which the filter bag 5 is preferably closed by roller welding. A fold 12 is formed on the inflow side for closing. The filter bag 5 is then also preferably closed along the fold 12 by roller welding. In order to keep the filter bag 5 open on the outflow side, the spacer plate 8 is inserted into the filter bag 5. In order to connect the individual filter pockets 5 to form the particle filter 1, the filter pockets 5 are connected to one another in a form-fitting manner, preferably by welding, along the upper edge 24.
Die erfindungsgemäße Anordnung der Filtertaschen 5 zur Vermeidung von Spannungen an der Verbindungsstelle der Filtertaschen 5 mit dem äußeren Haltering 2 eignet sich insbesondere für alle metallischen Filter, bei denen die Filterflächen mit einem Flansch oder mit einem Gehäuse verbunden sind. The arrangement of the filter bags 5 according to the invention to avoid stresses at the junction of the filter bags 5 with the outer retaining ring 2 is particularly suitable for all metallic filters in which the filter surfaces are connected to a flange or to a housing.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Partikelfilter äußerer Haltering innerer Haltering Bohrung Filtertasche gerade Seitenwand Dehnungsrichtung Abstandsblech Winkel Bewegung des inneren Halteringes 3 in tangentialer Richtung gebogene Seitenwand Falz Verbindnug der Filtertaschen an der Ausströmseite Verbindungsstelle Hohlraum Stützring Anströmrichtung Ausströmrichtung Gehäuse Gehäusedeckel Flansch des Gehäuses 19 Flansch des Gehäusedeckels 20 Außenseite der Filtertasche 5 Oberkante Particle filter outer retaining ring inner retaining ring hole filter bag straight side wall expansion direction spacer plate angle movement of the inner retaining ring 3 in the tangential direction curved side wall fold connection of the filter bags on the outflow side connection point cavity support ring inflow direction outflow direction housing housing cover flange of the housing 19 flange of the housing cover 20 outside of the filter pocket 5 top edge

Claims

Patentansprüche claims
1. Partikelfilter zur Reinigung von Abgasen selbstzündender Verbrennungskraftmaschi- nen, Filtertaschen (5) umfassend, die an einer Stirnseite formschlüssig mit einem äußeren Haltering (2) und einem inneren Haltering (3) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtertaschen (5) derart in einem Winkel (9) zur radialen Position (8) verdreht angeordnet sind, dass eine Längendehnung (7) der Filtertaschen (5) in radialer Richtung zu einer Bewegung (10) des inneren Halteringes (3) in tangentialer Richtung führt.1. Particulate filter for cleaning exhaust gases of self-igniting internal combustion engines, comprising filter pockets (5) which are positively connected on one end face to an outer retaining ring (2) and an inner retaining ring (3), characterized in that the filter pockets (5) are such are arranged rotated at an angle (9) to the radial position (8) such that a longitudinal expansion (7) of the filter pockets (5) in the radial direction leads to a movement (10) of the inner retaining ring (3) in the tangential direction.
2. Partikelfilter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (9) mindestens 10° beträgt.2. Particulate filter according to claim 1, characterized in that the angle (9) is at least 10 °.
3. Partikelfilter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Uhrzeigersinn zur radialen Position verdrehte Anordnung der Filtertaschen (5) zu einer Bewegung (10) des inneren Halteringes (3) entgegen dem Uhrzeigersinn und eine entgegen dem Uhrzeigersinn zur radialen Richtung verdrehte Anordnung der Filterlaschen (5) zu einer Bewegung (10) des inneren Halteringes (3) im Uhrzeigersinn führt.3. Particulate filter according to one of claims 1 or 2, characterized in that an arrangement of the filter pockets (5) rotated clockwise to the radial position for a movement (10) of the inner retaining ring (3) counterclockwise and counterclockwise to the radial Twisted arrangement of the filter tabs (5) leads to a movement (10) of the inner retaining ring (3) in a clockwise direction.
4. Partikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtertaschen (5) aus Sintermetall gefertigt sind.4. Particulate filter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the filter bags (5) are made of sintered metal.
5. Partikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtertaschen (5) mit dem äußeren Haltering (2) verschweißt sind.5. Particulate filter according to one of claims 1 to 4, characterized in that the filter bags (5) are welded to the outer retaining ring (2).
6. Partikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter (1) mit dem äußeren Haltering (2) in einem Gehäuse (19, 20) befestigt ist.6. Particle filter according to one of claims 1 to 5, characterized in that the particle filter (1) with the outer retaining ring (2) is fixed in a housing (19, 20).
7. Partikelfilter nach Ansprach 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfilter (1) mit dem Gehäuse (19, 20) verschraubt ist.7. Particle filter according to spoke 6, characterized in that the particle filter (1) with the housing (19, 20) is screwed.
8. Partikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtertaschen (5) gerade Seitenwände (6) haben.8. Particulate filter according to one of claims 1 to 7, characterized in that the filter bags (5) have straight side walls (6).
9. Partikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtertaschen (5) gebogene Seitenwände (11) haben. 9. Particulate filter according to one of claims 1 to 7, characterized in that the filter bags (5) have curved side walls (11).
10. Partikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtertaschen (5) an der Anströmseite und an der zur Mitte hin weisenden Seite verschlossen sind.10. Particulate filter according to one of claims 1 to 9, characterized in that the filter bags (5) are closed on the inflow side and on the side pointing towards the center.
11. Partikelfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in die Filtertaschen (5) ein Abstandsblech (8) eingelegt ist.11. Particle filter according to one of claims 1 to 10, characterized in that a spacer plate (8) is inserted into the filter pockets (5).
12. Partikelfilter nach Ansprach 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandsblech (8) wellblechförmig ausgebildet ist. 12. Particulate filter according to spoke 11, characterized in that the spacer plate (8) is formed in a corrugated plate.
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