WO2006045666A1 - Partikelfilter mit partikelfilterinnenrohr - Google Patents

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WO2006045666A1
WO2006045666A1 PCT/EP2005/054398 EP2005054398W WO2006045666A1 WO 2006045666 A1 WO2006045666 A1 WO 2006045666A1 EP 2005054398 W EP2005054398 W EP 2005054398W WO 2006045666 A1 WO2006045666 A1 WO 2006045666A1
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WO
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housing
particle filter
inner tube
particulate filter
particle
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/054398
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Eggenmueller
Ingolf Schubert
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/0211—Arrangements for mounting filtering elements in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0002—Casings; Housings; Frame constructions
    • B01D46/0005—Mounting of filtering elements within casings, housings or frames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2271/00—Sealings for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2271/02—Gaskets, sealings
    • B01D2271/022—Axial sealings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • particulate filter From gas streams containing impurities in the form of solid particles, these can be filtered out by particle filters.
  • One possible construction of the particulate filter envisages connecting end-closed filter bags alternately on the inflow and outflow sides to form a filter body.
  • the filter body is fixed with a flange in a housing and flows through the gas stream.
  • Such particulate filters find e.g. Ein ⁇ set for soot removal from exhaust gases of self-igniting internal combustion engines.
  • DE 203 13 032 U1 relates to a sintered metal particle filter with a filter body formed from individual filter bags which are alternately inflowed and outflowed end-closed and with a filter body housing at least partially bordering the filter body in the region of a closure of the filter body, via which the filter body is suspended by means of a mounting flange attached thereto. With the mounting flange of the filter body between two exhaust gas associated with the housing halves is suspended clamped.
  • particulate filters which may contain a particulate filter inner tube
  • the particulate filter inner tube and the particulate filter insert contained therein are connected to the canning by means of a flange connection via a common flange.
  • Canning is understood below to mean a filter wrapper or a housing of the particle filter, which is manufactured by the exhaust system manufacturer.
  • the flange connection separates the inflow side, at which the particle-containing exhaust gas flows, from the outflow side of the particle filter, at which the purified exhaust gas exits.
  • Another possibility, in addition to a flange connection to fix the filter inner tube with the Canning and to separate the inflow side of the outflow side of the particulate filter is given by the use of Banl ⁇ mats.
  • the particle filter insert is advantageously hardened, e.g. by means of a flange or a cohesive connection, attached to the arranged at a fixed distance to the housing particulate filter inner tube.
  • the particulate filter inner tube separates the P
  • satin the P
  • Ceinning the P
  • the particle filter insert is not connected to the housing as in the prior art (for example according to DE 203 13 032 U1) by means of a flange on the upstream side, but the connection is made centrally on the particle filter inner tube.
  • a suitable particulate filter cartridge may e.g. a sintered metal filter, which is formed of individual, alternately upstream and downstream end-closed filter bags.
  • the individual filter bags are preferably arranged in a circle.
  • other filters known to the person skilled in the art, e.g. Honeycomb filter.
  • the housing of the particulate filter according to the invention comprises two housing halves, which receive the particulate filter inner tube with the particulate filter insert contained therein and which are connected to a central connecting seam.
  • the particulate filter inner tube is arranged centrally in the housing and wherein the fixing of the Pumblefllterinnenrohrs is arranged on the housing at the connec tion seam of the housing.
  • the fixation of the particle filter inner tube to the housing can be done for example via a flange or via a cohesive connection.
  • the housing halves can also be connected via flanges or via a cohesive connection to the connecting seam.
  • the particle filter inner tube and the housing surrounding it are connected to one another without flanges.
  • the flangeless connection of the particle filter inner tube and the housing also results in an advantageous manner in a gas-tight separation from the inflow side and the outflow side.
  • the particle filter inner tube is supported on the housing with a number of beads formed in the particle filter inner tube.
  • a weld seam can be formed which, on the one hand, can be produced automatically and, on the other hand, represents a connection which is substantially less weighty than a flange connection.
  • the further beads which can be formed in the particle filter inner tube serve - for example in the case of a symmetrical arrangement - in contrast to the bead, which forms a weld with the housing, as a sliding seat to compensate for thermal expansions acting in the axial direction.
  • the two outer beads can also be achieved in an advantageous manner that the particulate filter inner tube can be supported on the surrounding housing, so that the weight of the particle filter provided in the particle filter Pumblefiltereinsat ⁇ and its vibrations can be accommodated.
  • the defined distance of about 1.5 mm to 2 mm can be maintained by their investment on the inside of the housing of the particulate filter, which remains auf ⁇ maintained over the entire desired life of the particulate filter and the heat insulation is used ,
  • Particle filter inner tube separates the particle filter insert from the housing and in which a fixation of the particle filter inner tube to the housing via a flange and
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the invention proposed
  • FIG. 1 shows an embodiment variant of a particle filter according to the invention whose particle filter inner tube separates the particle filter insert from the housing and in which the particle filter inner tube is fixed to the housing via a flange.
  • a particle filter 1 is used to clean a particle-containing exhaust stream 2, which leaves the particle filter 1 after passage of a particle filter insert 6 in the flow direction 11 as a purified exhaust gas 3.
  • the particle filter 1 comprises a multi-part housing 10, which comprises a first housing part 4 with flange and a second housing part 5 likewise with a flange and two housing halves 15, 16, the housing halves 15, 16 being connected to the housing parts via a flange connection 4, 5 are connected and enclose the particle filter insert 6.
  • the particle filter insert 6 is embedded in the two housing halves 15, 16 of the housing 10 of the particle filter 1.
  • the two Georesus ⁇ halves 15, 16 are connected to each other at a centrally located junction 17.
  • the particle filter insert 6 is enclosed by a particle filter inner tube 7, which is fixed by means of a flange on the circumference of the multi-part housing 10.
  • the particle filter insert 6 shown in FIG. 1 is made of individual filter pockets 9, which are closed alternately upstream and downstream and annularly connected to one another.
  • the filter pockets 9 of the particle filter insert 6 are welded to the Ab flow side with a support ring 35.
  • the outer diameter of the support ring 35 corresponds to the outer diameter of the particulate filter inner tube 7.
  • the compound of the particle filter insert 6 with the particulate filter inner tube 7 takes place by a Sch the ⁇ binding of the support ring 35 with the particulate filter inner tube 7.
  • On the upstream side is on Particle filter inner tube 7, a support 36 formed against which the Prism ⁇ filter insert 6 is supported.
  • the flanged connection between the particulate filter inner tube 7 and the housing 10 is constructed such that the particulate filter inner tube 7 has at its center a particulate filter inner flange 14 which is secured at the junction 17 of the two housing shafts 15, 16 between two housing flanges 18, 19, e.g. by means of screws, all three
  • the particle filter inner tube 7 thus has a fixed distance along its circumference to the housing 10 and separates the Prismf ⁇ lter- insert 6 of the housing. As a result, a heat insulation is ensured, the unimpeded heat exchange between the particulate filter cartridge 6 and the housing
  • the particle-containing exhaust gas 2 enters into the particle filter insert 6 at the inflow side 12 and leaves the particle filter insert 6 at the outflow side 13 as purified exhaust gas 3.
  • the particulate filter inner tube 7 is connected by means of the flange with the multi-part housing 10. At the same time, the flange connection separates the inflow side 12 from the outflow side 13.
  • FIG. 2 shows a further embodiment variant of the solution proposed according to the invention, in which the particle filter inner tube is supported with several beads on the inside of the housing surrounding the particle filter inner tube.
  • the particle filter 1 according to the representation in FIG. 2 comprises a likewise multi-part housing 31, whose housing halves 32, 33 each have an integrally formed cone 8.
  • the housing halves 32, 33 of the housing 31 are connected to one another at a connecting seam 17.
  • a deformed particulate filter inner tube 20 is inserted.
  • the deformations 21, 22 and 23 are designed as sheet metal beads in the particle filter inner tube 20 made of metallic material.
  • Deformations 21, 22, 23 are shown in FIG. Position in Figure 2 a semicircular rounded contour, which relates to the first deformation 21 and the third deformation 23.
  • the joint 17 of the two housing halves 32, 33 is e.g. a cohesive connection 24 at a deformation 22 of the particle filter inner tube 20.
  • the Gezzausezzalf ⁇ th 32, 33 abut each other at the connection point 17 and are also connected to each other by a material connection.
  • the particle filter inner tube 20 has a plurality of deformations 21, 22, 23, with which the particle filter inner tube 20 rests against the housing 31 and of which the one deformation 22 with a provided as a fixation 34 cohesive connection 24 to the housing 31 at the junction 17 of the two housing halves 32, 33 is executed.
  • the second deformation 22 in the deformed particle filter inner tube 20 shown in the illustration in FIG. 2 represents a connection point at which a coherent connection 24 can be produced between the inner side of the multi-part housing 31 and the particle filter inner tube 20 formed in its interior
  • the cohesive connection 24 is produced by means of the welding process, so that in the circumferential direction of the particle filter inner tube 20 between the outside of the second deformation 22, which contacts the inside of the multi-part housing 31, a gas-tight connection with respect to the flow direction in the flow direction 11 ⁇ ending exhaust gases 2, 3 sets.
  • the second deformation 22, on which the material-locking connection 24 is carried out serves as a separation point between the inflow side 12 and the outflow side 13 of the particle filter 1.
  • a bypass of leakage flows is avoided with added filter element. Contamination of the purified exhaust gas 3 flowing out at the outflow side 13 with particulate-containing exhaust gas 2, which flows into the particulate filter 1 at the inlet side 12, can be prevented by the formation of the integral connection 24.
  • the first deformation 21 and third deformation 23, which are formed, for example, as sheet metal beads serve as sliding seats which, in the case of a thermally induced expansion of the particle filter inner tube 20 with increasing thermal stress in the axial direction with respect to the flow direction Move 11 of the gas and thus allow an axial expansion of the particulate filter inner tube 20 with increasing heating of the particulate filter 1, without tension within the particle particulate filter 1 occur.
  • annular gap height h can be predetermined exactly by the depth of the aforementioned deformations 21, 22, 23. During operation of the particulate filter 1 proposed according to the invention, this does not change over its service life and remains constant.
  • the three deformations 21, 22 and 23 formed in the lateral surface of the particle filter inner tube 20 are each spaced apart at an axial distance 30.
  • the axial distance 30 results depending on the available space and depending on how many contact points 29 between the deformations 21, 22 and 23 and the inside of the multi-part housing 31 are desired.
  • the result is an approximately linear contact in the circumferential direction of the multi-part housing between the inside of the multi-part housing 31 and the curves 28 of the first deformation 21 and the third deformation 23
  • the second deformation 22 is provided with a flattened approximately rectangular cross section, so that the largest possible contact area is established between the outer side of the second deformation 22 and the inner side of the multi-part housing 31, so that the production of a gas-tight cohesive connection 24 at this point, ie in the present case in the middle of the deformed particulate filter inner tube 20 by means of welding can be made particularly simple.
  • the particle filter 1 resulting from FIG. 1 or FIG. 2 can be used, for example, in exhaust systems of internal combustion engines, in particular in the exhaust gas tract of self-igniting internal combustion engines.
  • the particle filter insert 6 can be designed, for example, as a sintered metal filter which can be inserted into the particle inner tube 20.
  • other embodiments of the particle filter insert 6 which can be inserted into the deformed particle filter tube 20 are also conceivable, which are not shown in the drawings.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Partikelfilter zur Reinigung eines partikelhaltigen Gasstromes (2) mit einem in einem Gehäuse (10, 31) aufgenommenen Partikelfiltereinsatz (6) der in Strömungsrichtung (11) durchströmt wird. Der Partikelfiltereinsatz (6) ist von einem Partikelfilterinnenrohr (7, 20) umgeben, wobei das Partikelfilterinnenrohr (7, 20) über eine Fixierung (34) mit dem Gehäuse (10, 31) verbunden ist und den Partikelfiltereinsatz (6) von dem Gehäuse (10, 31) trennt, so dass keine direkte Verbindung zwischen dem Partikelfiltereinsatz (6) und dem Gehäuse (10, 31) besteht. Die Fixierung erfolgt an einem mittleren Bereich des Partikelfilterinnenrohrs.

Description

Partikelfilter mit Partikelfilterinnenrohr
Stand der Technik
Aus Gasströmen, die Verunreinigungen in Form fester Partikel enthalten, können diese durch Partikelfilter ausgefiltert werden. Ein möglicher Aufbau des Partikelfilters sieht vor, wechselweise anströmseitig und abströmseitig endverschlossene Filtertaschen zu einem Filterkörper zu verbinden. Der Filterkörper wird mit einer Flanschverbindung in einem Gehäuse fixiert und von dem Gasstrom durchströmt. Solche Partikelfilter finden z.B. Ein¬ satz zur Rußentfernung aus Abgasen von selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen.
DE 203 13 032 Ul bezieht sich auf ein Sintermetallpartikelfilter mit einem aus einzelnen, wechselweise anströmseitig und abströmseitig endverschlossenen Filtertaschen gebildeten Filterkörper und mit einem im Bereich eines Abschlusses des Filterkörpers angebundenen, den Filterkörper in seiner Längserstreckung zumindest teilweise einfassenden Filterkörper¬ gehäuse, über das der Filterkörper mittels eines daran angebrachten Befestigungsflansches aufgehängt ist. Mit dem Befestigungsflansch wird der Filterkörper zwischen zwei dem Ab- gasstrang zugeordneten Gehäusehälften eingespannt aufgehängt.
Darstellung der Erfindung
Bei Partikelfiltern, die ein Partikelfilterinnenrohr enthalten kann, das Partikelfϊlterinnen- röhr und der darin enthaltene Partikelfiltereinsatz mittels einer Flanschverbindung über einen gemeinsamen Flansch mit dem Canning verbunden werden. Unter Canning wird nachfolgend eine Filterumwicklung bzw. ein Gehäuse des Partikelfilters verstanden, wel¬ ches vom Abgasanlagenhersteller hergestellt wird. Die Flanschverbindung trennt zugleich die Einströmseite, an dem das partikelhaltige Abgas einströmt, von der Ausströmseite des Partikelfilters, an der das gereinigte Abgas austritt. Eine weitere Möglichkeit, neben einer Flanschverbindung das Filterinnenrohr mit dem Canning zu fixieren und die Einströmseite von der Ausströmseite des Partikelfilters zu trennen, ist durch die Verwendung von Quell¬ matten gegeben.
Bei Einsatz von Quellmatten hat sich herausgestellt, dass diese sich vor Erreichen der an¬ gestrebten Lebensdauer des Partikelfilters auflösen. Dadurch ist die Position des Partikel¬ filters und die Aufrechterhaltung eines isolierenden Luftspaltes zwischen Partikelfilter- innenrohr und Canning sowie die Trennung zwischen Einströmseite und Ausströmseite nicht mehr im ausreichenden Maß gewährleistet.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung wird der Partikelfiltereinsatz in vorteil- harter Weise, z.B. mittels eines Flansches oder einer stoffschlüssigen Verbindung, an dem zu dem Gehäuse mit einem festen Abstand angeordneten Partikelfilterinnenrohr befestigt. Das Partikelfilterinnenrohr trennt den Partikelfüteremsatz von dem Gehäuse (Canning), so dass keine direkte Verbindung zwischen dem Partikelfiltereinsatz und dem Gehäuse be¬ steht. Der Partikelfiltereinsatz wird nicht wie im Stand der Technik (z.B. gemäß DE 203 13 032 Ul) mittels eines Flansches an der Anströmseite mit dem Gehäuse verbunden, sondern die Verbindung erfolgt mittig am Partikelfilterinnenrohr. Somit werden durch die erfin¬ dungsgemäße Lösung mit Hilfe des Partikelfilterinnenrohrs ein schneller Wärmeverlust des heißen Partikelfiltereinsatzes an das kältere Gehäuse und die Umgebung und dabei auftre¬ tende Verformungen des Partikelfiltereinsatzes und Spannungen zwischen dem Partikelfil- tereinsatz und seiner Verbindung mit dem Gehäuse vermieden. Die Filtertaschen des Parti¬ kelfiltereinsatzes sind z.B. nur mit dem Partikelfilterinnenrohr verschweißt und haben da¬ durch keinen direkten Wärmeübergang zu dem Gehäuse.
Ein geeigneter Partikelfiltereinsatz kann z.B. ein Sintermetallfilter sein, das aus einzelnen, wechselweise anströmseitig und abströmseitig endverschlossenen Filtertaschen gebildet ist. Die einzelnen Filtertaschen sind aber vorzugsweise kreisförmig angeordnet. Neben dem Sintermetallfϊlter sind auch weitere dem Fachmann bekannte Filter einsetzbar, z.B. Waben¬ filter.
Der Einsatz nur schwierig zu montierender Quellmatten ist ferner nunmehr nicht mehr er¬ forderlich. Die bei der Montage von Quellmatten auftretenden losen Teile können entfal¬ len, wodurch sich die Montage und damit die Fehlerquote erheblich verringert.
Durch die mittige, das heisst nicht randständige Befestigung des Partikelfilterinnenrohrs an dem Gehäuse können durch die Befestigung verursachte Spannungen zwischen dem Parti¬ kelfilterinnenrohr und dem dieses umschließenden Gehäuse vermieden werden. Ferner wird dadurch, dass die Befestigung in einem Bereich zumindest nahe des Massenschwer¬ punktes des Filters angeordnet ist, eine schwingungsärmere Befestigung erreicht. Der Par¬ tikelfiltereinsatz wird durch die mittige, d.h. in einem mittleren Bereich des Partikelfilte- rinnenrohrs angeordnete Befestigung weniger zu Schwingungen angeregt als ein endseitig befestigter Partikelfiltereinsatz. Dabei umfasst das Gehäuse des erfindungsgemäßen Parti¬ kelfilters zwei Gehäusehälften, die das Partikelfilterinnenrohr mit dem darin enthaltenen Partikelfiltereinsatz aufnehmen und die an einer mittig gelegenen Verbindungsnaht mitein- ander verbunden sind, wobei das Partikelfilterinnenrohr mittig in dem Gehäuse angeordnet ist und wobei die Fixierung des Partikelfllterinnenrohrs an dem Gehäuse an der Verbin¬ dungsnaht des Gehäuses angeordnet ist. Die Fixierung des Partikelfilterinnenrohrs an dem Gehäuse kann beispielsweise über einen Flansch oder über eine stoffschlüssige Verbindung erfolgen. Die Gehäusehälften können ebenfalls über Flansche oder über eine stoffschlüssi¬ ge Verbindung an der Verbindungsnaht verbunden sein.
Bei einer Ausführungsform der erfϊndungsgemäß vorgeschlagenen Lösung werden ferner gemäß einer bevorzugten Ausführungsform das Partikelfilterinnenrohr und das dieses um- schließende Gehäuse flanschlos miteinander verbunden. Dadurch wird das Gewicht einer Flanschverbindung eingespart. Durch die flanschlose Verbindung von Partikelfilterinnen¬ rohr und Gehäuse ergibt sich ferner in vorteilhafter Weise eine gasdichte Trennung von Einströmseite und Ausströmseite. In vorteilhafter Weise stützt sich das Partikelfilterinnen¬ rohr mit einer Anzahl von im Partikelfilterinnenrohr ausgeformten Sicken am Gehäuse ab. An einer der am Partikelfilterinnenrohr ausgebildeten Sicken kann eine Schweißnaht aus¬ gebildet werden, die einerseits automatisiert herstellbar ist und die andererseits eine im Vergleich zu einer Flanschverbindung wesentlich gewichtsgünstigere Verbindung darstellt. Die weiteren im Partikelfilterinnenrohr ausbildbaren Sicken, dienen - beispielsweise bei symmetrischer Anordnung — Im Gegensatz zu der Sicke, die eine Schweißnaht mit dem Gehäuse bildet, als Schiebesitz zum Ausgleich von in axialer Richtung wirkenden Wärme¬ dehnungen. Mittels der beiden äußeren Sicken kann ferner in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass das Partikelfilterinnenrohr am dieses umgebenden Gehäuse abgestützt werden kann, so dass das Gewicht des im Partikelfilterinnenrohr vorgesehenen Partikelfiltereinsat¬ zes sowie dessen Schwingungen aufgenommen werden können.
Je nach Ausbildung der Sicken im Partikelfilterinnenrohr, kann durch deren Anlage an der Innenseite des Gehäuses des Partikelfilters der definierte Abstand von etwa 1,5 mm bis 2 mm erhalten bleiben, der über die gesamte angestrebte Lebensdauer des Partikelfilters auf¬ rechterhalten bleibt und der Wärmeisolierung dient.
Bei einer Ausbildung einer Schweißnaht als Fixierung zwischen dem Partikelfilterinnen¬ rohr und der Innenseite des dieses umgebenden Gehäuses wird wegen der stoffschlüssigen Verbindung eine gasdichte Trennung der Einströmseite, an welcher Partikel beladenes Ab¬ gas in das Partikelfilter einströmt, von der Ausströmseite, an welcher gereinigtes Abgas das Partikelfilter verlässt, erreicht.
Zeichnung Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
Figur 1 eine Ausfuhrungsvariante eines erfindungsgemäßen Partikelfilters, dessen
Partikelfilterinnenrohr den Partikelfiltereinsatz von dem Gehäuse trennt und bei dem eine Fixierung des Partikelfilterinnenrohrs an dem Gehäuse über einen Flansch besteht und
Figur 2 eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Lösung, bei der sich das Partikelfilterinnenrohr mit mehreren Sicken an der Innenseite des dieses umgebenden Gehäuses abstützt.
Ausfuhrungsvarianten
Aus der Darstellung gemäß Figur 1 geht eine Ausfuhrungsvariante eines erfindungsgemä¬ ßen Partikelfilters hervor, dessen Partikelfilterinnenrohr den Partikelfiltereinsatz von dem Gehäuse trennt und bei dem eine Fixierung des Partikelfilterinnenrohrs an dem Gehäuse über einen Flansch besteht.
Ein Partikelfilter 1 dient zur Reinigung eines partikelhaltigen Abgasstromes 2, der den Partikelfilter 1 nach Passage eines Partikelfiltereinsatzes 6 in Strömungsrichtung 11 als gereinigtes Abgas 3 verlässt. Das Partikelfilter 1 umfasst ein mehrteilig ausgebildetes Ge¬ häuse 10, welches einen ersten Gehäuseteil 4 mit Flansch und ein zweites Gehäuseteil 5 ebenfalls mit einem Flansch sowie zwei Gehäusehälften 15, 16 umfasst, wobei die Gehäu¬ sehälften 15, 16 über eine Flanschverbindung mit den Gehäuseteilen 4, 5 verbunden sind und den Partikelfiltereinsatz 6 umschließen. In die zwei Gehäusehälften 15, 16 des Gehäu¬ ses 10 des Partikelfilters 1 ist der Partikelfiltereinsatz 6 eingelassen. Die zwei Gehäuse¬ hälften 15, 16 sind an einer mittig gelegenen Verbindungsstelle 17 miteinander verbunden. Der Partikelfiltereinsatz 6 ist von einem Partikelfilterinnenrohr 7 umschlossen, welches mittels einer Flanschverbindung am Umfang des mehrteiligen Gehäuses 10 fixiert ist. Der in Figur 1 dargestellte Partikelfiltereinsatz 6 ist aus einzelnen Filtertaschen 9, die wechsel¬ weise anströmseitig und abströmseitig verschlossen und kreisringförmig miteinander ver¬ bunden sind, gefertigt. Die Filtertaschen 9 des Partikelfiltereinsatzes 6 sind an der Ab- Strömseite mit einem Stützring 35 verschweißt. Der Außendurchmesser des Stützringes 35 entspricht dem Außendurchmesser des Partikelfilterinnenrohres 7. Die Verbindung des Partikelfiltereinsatzes 6 mit dem Partikelfilterinnenrohr 7 erfolgt durch eine Schweißver¬ bindung des Stützringes 35 mit dem Partikelfilterinnenrohr 7. An der Anströmseite ist am Partikelfilter-innenrohr 7 eine Abstützung 36 ausgeformt, gegen welche sich der Partikel¬ filtereinsatz 6 abstützt.
Die Flanschverbindung zwischen dem Partikelfilterinnenrohr 7 und dem Gehäuse 10 ist so aufgebaut, dass das Partikelfilterinnenrohr 7 in seiner Mitte einen Partikelfilterinnen- rohrflansch 14 aufweist, der an der Verbindungsstelle 17 der zwei Gehäusehäften 15, 16 zwischen zwei Gehäuseflanschen 18, 19 befestigt ist, z.B. mittels Schrauben, die alle drei
Flansche 14, 18, 19 miteinander verbinden. Das Partikelfilterinnenrohr 7 weist so entlang seines Umfangs einen festen Abstand zu dem Gehäuse 10 auf und trennt den Partikelfϊlter- einsatz 6 von dem Gehäuse. Dadurch wird eine Wärmeisolation gewährleistet, die einen ungehinderten Wärmeaustausch zwischen dem Partikelfiltereinsatz 6 und dem Gehäuse
(Canning) 10 verhindert.
Das erste Gehäuseteil 4 wie auch das zweite Gehäuseteil 5, umfassen jeweils einen ange- formten Konus 8, der jeweils an einer Einströmseite 12 und an einer Ausströmseite 13 in einen Rohrabschnitt übergeht.
Das partikelhaltige Abgas 2 an tritt an der Einströmseite 12 in den Partikelfiltereinsatz 6 ein und verlässt den Partikelfiltereinsatz 6 an der Ausströmseite 13 als gereinigtes Abgas 3.
Gemäß der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante ist das Partikelfilterinnenrohr 7 mittels der Flanschverbindung mit dem mehrteilig ausgebildeten Gehäuse 10 verbunden. Die Flanschverbindung trennt zugleich die Einströmseite 12 von der Ausströmseite 13.
Der Darstellung gemäß Figur 2 ist eine weitere Ausfuhrungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung zu entnehmen, bei der sich das Partikelfilterinnenrohr mit mehre¬ ren Sicken an der Innenseite des das Partikelfilterinnenrohr umgebenden Gehäuses ab¬ stützt.
Das Partikelfilter 1 gemäß der Darstellung in Figur 2 umfasst ein ebenfalls mehrteilig aus¬ gebildetes Gehäuse 31, dessen Gehäusehälften 32, 33 jeweils einen angeformten Konus 8 aufweisen. Die Gehäusehälften 32, 33 des Gehäuses 31 werden an einer Verbindungsnaht 17 miteinander verbunden.
In das mehrteilig ausgebildete Gehäuse 31 der Ausfuhrungsvariante gemäß Figur 2 ist ein verformtes Partikelfilterinnenrohr 20 eingelassen. In der Darstellung gemäß Figur 2 sind die Verformungen 21, 22 und 23 als Blechsicken im aus metallischem Material gefertigten Partikelfilterinnenrohr 20 ausgeführt. Die Verformungen 21, 22, 23 weisen gemäß der Dar- Stellung in Figur 2 eine halbkreisförmig gerundete Kontur auf, was die erste Verfor¬ mung 21 und die dritte Verformung 23 betrifft.
Die Verbindungsstelle 17 der beiden Gehäusehälften 32, 33 ist z.B. eine stoffschlüssige Verbindung 24 an einer Verformung 22 des Partikelfilterinnenrohrs 20. Die Gehäusehälf¬ ten 32, 33 stoßen an der Verbindungsstelle 17 aneinander und sind ebenfalls durch eine stoffschlüssige Verbindung miteinander verbunden. Das Partikelfilter-innenrohr 20 weist mehrere Verformungen 21, 22, 23 auf, mit denen das Partikelfilterinnenrohr 20 an dem Gehäuse 31 anliegt und von denen die eine Verformung 22 mit einer als Fixierung 34 vor- gesehenen stoffschlüssigen Verbindung 24 zu dem Gehäuse 31 an der Verbindungsstelle 17 der zwei Gehäusehälften 32, 33 ausgeführt ist.
Die in der Darstellung gemäß Figur 2 mittig dargestellte zweite Verformung 22 im ver¬ formten Partikelfilterinnenrohr 20 stellt eine Verbindungsstelle dar, an welcher eine stoff- schlüssige Verbindung 24 zwischen der Innenseite des mehrteiligen Gehäuses 31 und dem in dessen Inneren aufgenommen verformten Partikelfilterinnenrohr 20 hergestellt werden kann. Vorzugsweise wird die stoffschlüssige Verbindung 24 im Wege des Schweißverfah¬ rens hergestellt, so dass sich in Umfangsrichtung des Partikelfilterinnenrohres 20 zwischen der Außenseite der zweiten Verformung 22, die die Innenseite des mehrteiligen Gehäuses 31 kontaktiert, eine gasdichte Verbindung in Bezug auf die in Strömungsrichtung 11 strö¬ menden Abgase 2, 3 einstellt.
In der Darstellung gemäß Figur 2 dient die zweite Verformung 22, an der die stoffschlüssi¬ ge Verbindung 24 ausgeführt wird, als Trennstelle zwischen der Einströmseite 12 und der Ausströmseite 13 des Partikelfilters 1. Durch die stoffschlüssige Verbindung 24 zwischen der Außenseite der zweiten Verformung 22 und der Innenseite des mehrteiligen Gehäuses 31 wird ein Bypass von Leckageströmen bei zugesetztem Filterelement vermieden. Eine Kontamination des an der Ausströmseite 13 ausströmenden gereinigten Abgases 3 mit par- tikelhaltigem Abgas 2, welches an der Eintrittseite 12 in das Partikelfilter 1 einströmt, kann durch die Ausbildung der stoffschlüssigen Verbindung 24 unterbunden werden.
Die beispielsweise als Blechsicken ausgebildete erste Verformung 21 und dritte Verfor¬ mung 23 dienen in der Darstellung gemäß Figur 2 als Schiebesitze, die sich bei einer ther¬ misch bedingten Ausdehnung des Partikelfilterinnenrohres 20 bei zunehmender thermi- scher Beanspruchung in axiale Richtung in Bezug auf die Strömungsrichtung 11 des Gases verschieben und demzufolge eine axiale Ausdehnung des Partikelfilterinnenrohres 20 bei zunehmender Erwärmung des Partikelfilters 1 erlauben, ohne dass Verspannungen inner¬ halb des Bauteils Partikelfilter 1 auftreten. Durch die mit stoffschlüssiger Verbindung 24 zu dem Gehäuse 31 ausgebildete zweite Verformung 22 im Partikelfilterinnenrohr 20 ist neben der gasdichten Trennung von Einströmseite 12 und Ausströmseite 13 des Partikel- fϊlters 1 eine exakte Positionierung des Partikelfilterinnenrohres 20 mittig in den zwei Ge¬ häusehälften 32, 33 im mehrteilig ausgebildeten Gehäuse 31 gewährleistet. Daneben ist sichergestellt, dass je nach Ausführung der ersten Verformung 21 und der zweiten Verfor¬ mung 22, an welcher eine stoffschlüssige Verbindung 24 zu dem Gehäuse 31 erzeugt wird und je nach Ausführung der dritten Verformung 23, sich zwischen der Innenseite des mehrteilig ausgebildeten Gehäuses 31 und dem Partikelfilterinnenrohr 20 ein Ringspalt 25 mit definierter Ringspalthöhe h einstellt. Dieser Ringspalt 25 ist hinsichtlich der thermi- sehen Isolierung äußerst wichtig. Da dieser Ringspalt 25 durch die Ausführung der ersten Verformung 21, der zweiten Verformung 22 sowie der dritten Verformung 23 bedingt ist, kann durch die Tiefe der erwähnten Verformungen 21, 22, 23 die Ringspalthöhe h genau¬ estens vorgegeben werden. Diese verändert sich im Betrieb des erfindungsgemäß vorge¬ schlagenen Partikelfilters 1 über dessen Lebensdauer nicht und bleibt konstant.
Wenngleich in der Darstellung gemäß Figur 2 am verformten Partikelfilterinnenrohr 20 nur drei Verformungen 21, 22 und 23 ausgebildet sind, ist es jedoch durchaus möglich, ent¬ sprechend der Baulänge des Partikelfilters 1 im Partikelfilterinnenrohr 20 mehr als drei Verformungen 21, 22 und 23 einzubringen.
Aus der Darstellung gemäß Figur 2 geht hervor, dass die drei in der Mantelfläche des Par¬ tikelfilterinnenrohres 20 ausgebildeten Verformungen 21, 22 und 23 jeweils in einem Axi¬ alabstand 30 aneinander beabstandet sind. Der Axialabstand 30 ergibt sich je nach dem zur Verfügung stehenden Bauraum und je nach dem, wie viele Kontaktstellen 29 zwischen den Verformungen 21, 22 und 23 und der Innenseite des mehrteiligen Gehäuses 31 gewünscht sind. Werden die erste Verformung 21 sowie die dritte Verformung 23 mit Rundungen 28 ausgebildet, so ergibt sich ein etwa linienförmig in Umfangsrichtung des mehrteiligen Ge¬ häuses verlaufender Kontakt zwischen der Innenseite des mehrteiligen Gehäuses 31 und den Rundungen 28 der ersten Verformung 21 und der dritten Verformung 23. Demgegen- über ist die zweite Verformung 22 mit einem abgeplatteten etwa rechteckförmigen Quer¬ schnitt versehen, so dass sich ein möglichst großer Kontaktbereich zwischen der Außen¬ seite der zweiten Verformung 22 und der Innenseite des mehrteiligen Gehäuses 31 einstellt, so dass die Erzeugung einer gasdichten stoffschlüssigen Verbindung 24 an dieser Stelle, d.h. im vorliegenden Fall in der Mitte des verformten Partikelfilterinnenrohres 20 im Wege des Schweißens besonders einfach hergestellt werden kann.
Durch eine der Anzahl der Verformungen 21, 22, 23 des Partikelfilterinnenrohres 20 ent¬ sprechende Anzahl von Kontaktstellen 29 mit der Innenseite des mehrteilig ausgebildeten Gehäuses 31 des Partikelfilters 1, ergibt sich eine dementsprechende Anzahl von Stütz¬ stellen des Partikelfilterinnenrohres 1 gegen das mehrteilig ausgebildete Gehäuse 31. Da¬ mit können einerseits das Filtergewicht, d.h. das Gewicht des im Inneren des Partikelfilte¬ rinnenrohres 20 aufgenommenen Partikelfiltereinsatzes 6 aufgenommen sowie dessen Schwingbewegungen abgefangen werden.
Der aus Figur 1 oder Figur 2 hervorgehende Partikelfilter 1 lässt sich beispielsweise in Ab¬ gassystemen von Verbrennungskraftmaschinen einsetzen, insbesondere im Abgastrakt von selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen. Der Partikelfiltereinsatz 6 kann zum Bei- spiel als ein in das Partikelinnenrohr 20 einschiebbarer Sintermetallfilter ausgestaltet sein. Daneben sind jedoch auch andere Ausführungsvarianten des in das verformte Partikelfilte- rinnenrohr 20 einfügbaren Partikelfiltereinsatzes 6 denkbar, die zeichnerisch in den Figuren nicht dargestellt sind.
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Bezugszeichenliste
1 Partikelfilter
2 partikelhaltiges Abgas
3 gereinigtes Abgas 4 erstes Gehäuseteil mit Flansch
5 zweites Gehäuseteil mit Flansch
6 Partikelfiltereinsatz
7 Partikelfilterinnenrohr
8 angeformter Konus 9 Filtertasche
10 Gehäuse (Canning)
11 Strömungsrichtung Gas
12 Einströmseite
13 Ausströmseite 14 Partikelfilterinnenrohrflansch
15 Erste Gehäusehälfte
16 Zweite Gehäusehälfte
17 Verbindungsstelle
18 Erster Gehäuseflansch 19 Zweiter Gehäuseflansch
20 Verformtes Partikelfilterinnenrohr
21 erste Verformung
22 zweite Verformung
23 dritte Verformung 24 stoffschlüssige Verbindung
25 Ringspalt h Ringspalthöhe
26 erster Schiebesitz
27 zweiter Schiebesitz 28 Rundung
29 Kontaktstelle Gehäuse
30 Axialabstand
31 mehrteiliges Gehäuse
32 erste Gehäusehälfte 33 zweite Gehäusehälfte
34 Fixierung
35 Stützring
36 Abstützung

Claims

Patentansprüche
1. Partikelfilter zur Reinigung eines partikelhaltigen Gasstromes (2) mit einem in einem Gehäuse aufgenommenen Partikelfiltereinsatz (6), der in Strömungsrichtung (11) durchströmt wird, wobei der Partikelfiltereinsatz (6) von einem Partikelfilterinnenrohr umgeben ist und das Partikelfilterinnenrohr über eine Fixierung mit dem Gehäuse (10, 31) verbunden ist und den Partikelfiltereinsatz (6) von dem Gehäuse (10,31) trennt, so dass keine direkte Verbindung zwischen dem Partikelfiltereinsatz (6) und dem Gehäu¬ se (10,31) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung (34) des Partikelfilte- rinnenrohrs (7,20) an dem Gehäuse (10,31) an einem mittleren Bereich des Partikel- filterinnenrohrs erfolgt.
2. Partikelfilter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10,31) zwei Gehäusehälften (15, 16; 32,33) umfasst, wobei die zwei Gehäusehälfϊten an einer Verbindungsstelle (17) miteinander verbunden sind.
3. Partikelfilter gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle in einem mittleren Bereich des Partikelfilters, insbesondere mittig, gelegen ist.
4. Partikelfilter gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung (34) an der Verbindungsstelle (17) des Gehäuses (10, 31) angeordnet ist.
5. Partikelfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Partikelfilterinnenrohr (7, 20) mittig in dem Gehäuse (10, 31) angeordnet ist.
6. Partikelfilter gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Gehäusehälf¬ ten (15, 16) an der Verbindungsstelle (17) über zwei mit den Gehäusehälften (15, 16) verbundene Gehäuseflansche (18, 19) verbunden sind und die Fixierung (34) des Par- tikelfilterinnenrohrs (7) an dem Gehäuse (10) ein Partikelfilterinnenrohrflansch (14) ist, der zwischen den zwei Gehäuseflanschen (15, 16) befestigt ist.
7. Partikelfilter gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Partikelfilterinnen¬ rohr (20) mindestens eine Verformung (21 ;22;23) aufweist, mit der das Partikelfilte¬ rinnenrohr (20) an dem Gehäuse (31) anliegt, wobei mindestens eine Verformung (22) mit einer als Fixierung (34) vorgesehenen stoffschlüssigen Verbindung (24) zu dem
Gehäuse (31) an der Verbindungsstelle (17) der zwei Gehäusehälften (32,33) ausge¬ führt ist.
8. Partikelfilter gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungen (21, 22, 23) am Umfang des Partikelfilterinnenrohres (20) in axialer Richtung voneinander beabstandet sind.
9. Partikelfilter gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungen (21, 22, 23) an der Innenwand des Gehäuses (31) anliegen.
10. Partikelfilter gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungen (21, 22, 23) als über den Umfang des Partikelfilterinnenrohres (20) vorspringende Erhe- bungen ausgeführt sind.
11. Partikelfilter gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungen (21, 22, 23) sickenförmig ausgebildet sind und die in der Nähe einer Einströmseite (12) und in der Nähe einer Ausströmseite (13) angeordneten Verformungen (21,23) Schiebesit- ze (26, 27) darstellen.
12. Partikelfilter gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung (24) als Schweißverbindung ausgeführt ist.
13. Partikelfilter gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Außen- umfangsfläche des Partikelfilterinnenrohres (20) und der Innenseite des Gehäuses (31) ein Ringspalt (25) ausgebildet ist, dessen Ringspalthöhe (h) der Tiefe der Verformun¬ gen (21, 22, 23) im Partikelfilterinnenrohr (20) entspricht.
14. Partikelfilter gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Einströmseite (12) und Ausströmseite (13) durch die stoffschlüssige Verbindung (24) zwischen der Verfor¬ mung und dem Gehäuse gasdicht voneinander getrennt sind.
15. Partikelfilter gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Partikelfilterinnen- röhr (20) durch die Verformungen (21, 22, 23) im Gehäuse (31) des Partikelfilters (1) radial abgestützt ist.
16. Partikelfilter gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfiltereinsatz (6) ein Sintermetallfilter ist.
17. Partikelfilter gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelfiltereinsatz (6) aus wechselweise anströmseitig und abströmseitig verschlossenen und kreisringförmig angeordneten Filtertaschen (9) ge- fertigt ist, wobei die Filtertaschen (9) mit einem abströmseitig angeordneten Stützring (35) verschweißt sind und er Stützring (35) mit dem Partikelfϊlterinnenrohr (7) ver¬ schweißt ist.
18. Partikelfilter gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass am Partikelfϊlterinnen¬ rohr (7) anströniseitig eine Abstützung (36) ausgebildet ist, gegen die sich der Partikel¬ filtereinsatz (6) abstützt
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