WO2006116993A2 - Russpartikelfilter mit katalytisch beschichtetem heizelement - Google Patents

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Abstract

Rußpartikelfilter für Dieselmotoren und Ölheizungen bestehend aus mindestens einem Filtergehäuse (3) , mindestens einem Filterelement (13, 14) und mindestens einem Heizelement (8) , das durch Öffnungen (6, 7) in das Filtergehäuse ragt, wobei das Heizelement aus zug und druckfesten Heizspirale (24 besteht, die mit katalytisch beschichteten Kerakschnüren umhüllt sind.

Description

Rußpartikelfilter mit variabel gesteuerter Rußabbrenήung
Beschreibung kennzeichneten Teil des Schutzanspruch 1 gelöst und in den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte
[0001] Die Erfindung betrifft einen mit Variabel geEinzelheiten beansprucht. steuerter Rußabbrennung und Katalysatorischer Wirkung für Dieselmotoren und Ölheizungen mit dem [0007] Vorteihaft bei diesem neuen Rußpartikelfilter Oberbegriff des Anspruch 1. Verwendung findet. ist nicht nur eine vorgesehene kontinuierlich Partikelreinigung sondern daß das Heizelement und oder
[0002] Es sind eine ganze Vielfalt an Partikelfilter Heizelemente ohne daß das Gehäuse zu öffnen, ausund Oxidationskatalysatoren bekannt, so zum Beigewechselt werden können, die Heizelemente sind spiel werden die Rußpartikel mit Hilfe von metalliso ausgestaltet, dass sie teilweise als Partikelfilter schen und oder keramischen Filterkörper dureh- Verwendung finden, desweiteren ist vorteilhaft, dass strömt, um die in der Abgasströmung befindlichen die konstuktiven Voraussetzungen in der Anordnung Rußpartikel zu sammeln, sie anschließend mit Hilfe und Flexibilität im gesamten Aufbau und Formgevon elektrischer Beheizung zum abbrennen der Rußbung des Rußpartikelfilter gegeben sind, einen weitepartikel gebracht werden, auch werden chemische ren Vorteil der Neuerung besteht auch darin, dass die Mittel zum zünden und abbrennen der Rußpartikel beaufschlagten Partikel am Filterelement unmittelbar verwendet. von innen nach außen abgebrannt werden, das hat zur Folge, dass ein wesentlicher Teil gegenüber be¬
[0003] Partikelfilter der vorgenannten Art sind aus rührungsfreien Heizquellen wesentlich an Energie der PCT/EP02/ 06724 bekannt, das Abbrennen der eingespart wird. Rußpartikel mit Heizspiralen zu zünden, diese Abbrenntechnik ist auch aus der Offenlegungsschrift 23 [0008] Erfindergemäß ist es auch vorteilhaft, den 45 775 ersichtlich, diese Abbrennsysteme haben alle Katalytischen Teil in Verbindung mit dem Rußpartiden Nachteil, dass die Wärmeeinwirkung auf die Parkelfilter in Reihe zu Schalten, und diese in einem Getikel angeströmt werden, um so die Rußpartikel zu häuse unterzubringen das den Vorteil hat, das AufAbbrennen zu veranlassen, diese Systeme benötiheizvolumen und die Energie mehrmals zu benutzen, gen viel Energie, da durch die Abgasströmung ein ein weiteres Merkmal wäre wiederum und wird empwesentlicher Anteil der Warmluft, die zum Abbrennen fohlen, das Gehäuse von innen nach außen mit eider Rußpartike) dringend benötigt werden, ohne Renem Thermomante) zu versehen, oder von außen mit aktion in die Umwelt gelangen, zwangsweise wird daeiner Thermohose zu ummanteln, dies hat wiederum durch der Energieaufwand unnötigerweise gesteiden Vorteil, Energie einzusparen, da die Abgaswärgert. me über einen größeren Zeitraum gespeichert wird, und das Gehäuse durch den Fahrtwind nicht abge-
[0004] Die Problematik bekannter Rußpartikelfilter gühlt werden kann, außerdem wird die Gefahr durch liegt hauptsächlich darin, daß die Kombination zwiErhitzen des Gehäuses zur Umwelt hin, einer Brand schen Filtereinheit und der Abbrenntechnik nicht, gefahr entgegengehalten. was die zeitliche Haltbarkeit angeht gewährleistet ist, entweder wird das Filtermedium bei zu hoher Ab[0009] Im wesentlichen und Aufgabe der Erfindung brenntemperatur porös und oder instabil bei der Alist darin zu sehen, daß die Heizeinheiten und deren ternative, das abbrennen der Rußpartikel mit Hilfe Anordnung so gestaltet sind, daß sie in sich, als Parvon chemischen Mittel, die die Abgastemperatur ertikelfilter Verwendung finden. So zum Beispiel werhöhen, besteht die Gefahr darin, daß andere Schadden wenn ein Filtermedium aus einem Metallgestoffe in die Umwelt gelangen, außerdem sind diese strüpp besteht, ein von außen in das Filtermedium Rußpartikelfilter in der Abbrenntechnik so konsipiert; eingeschraubter Korkenzieher ähnlicher Stabilisatordaß bei einer Störung der Heizeinheit, das reparieren heizkörper eingeschraubt, und oder mit einem mit viel Aufwand und hohe Kosten verbunden ist Schnellverschluß versehenen Stabilisatorheizkörper eingesteckt.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Partikelfilter der Eingangs genannten Art zur Ab[0010] Andere Gegenstände der Erfindung und der gasreinigung für Brennkraftmaschinen, insbesondere Umfang der vorweg beschriebenen und nachfolgenfür den Einsatz in Kraftfahrzeugen, zu schaffen, die den detaillierten Erläuterungen ist es jedoch offendie Nachteile der bekannten Rußfilter beseitigt, und sichtlich, dass die bevorzugten Ausführungs formen das nicht nur über den gesamten Betriebs- oder Nutder Erfindung nur der Erläuterung dient und keine Bezungszeitraum einen hinreichend gleichbleibenden schränkung darstellt, da für den Fachmann zahlreiRußabsorbtionswirkungsgrad aufweist, sondern che Änderungen erkennbar und möglich sind, ohne auch, der wartungsfrei arbeitet. Außerdem ist es Aufden Rahmen der Erfindung zu verlassen. gabe der Erfindung, einen derartige Rußpartikelfilter technisch einfach und modular auszubilden. [0011] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind soweit nötig, in den Zeichnungen dargestellt, und wer¬
[0006] Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen im den im folgenden näher beschrieben. [0012] Es zeigen aus Metall und oder Keramik als Grundkörper gefertigt ist, keine Möglichkeit besteht, die durchlaufende
[0013] FiäsJL eine Ansicht des Filtergehäuse 3an Kanäle und oder Öffnungen in Windungen und mit dem sich ein Eingang 4 und ein Ausgang 5 befindet, ringsumlaufende Nuten zu gestalten, werden je nach Gewindeöffnungen zum einschrauben der Heizelebedarf, Keramikschnüre zu einem Bündel zusamen- mente Stirnseitig 6 und Gewindeöffnungen längseitig gefügt, und dann durch eine Drehung des Bündels in 7 eingeschraubte Heizelemente mit Stomanschluß- eine Spiralenförmige Form gebracht, jFkjJ3 23,240 pol 8, eine Vorkammer zur Filtereinheit 9 eine Zwidies ist möglich, da die Heizspiralen aus Materialien schenkammer 10 eine Abschlußkammer 11 eine bestehen, die gleichzeitig als Zug und Druckfeder Thermoisoliemg 12 einen Ausschnitt des Katalyti- dienen, besteht die Gewähr, dass die ganze gebünschen Teil 13 ein Ausschnitt einer Filtereinheit 14 ein delte Einheit bruchsicher und erschütterungselasStromanschlußpol 15. tisch zusammengehalten werden.
[0014] EJSJ-Z e'n Heizelement 8 in Korkenz/'eher- [0024] Es ist möglich, dass an einem Fahrzeug aus form 16 eine Gewindeöffnung am Gehäuse 19 und freiraumgründen ein im Durchmesser größerer Partieinen Stromanschlußpol 15 kelfilter nicht angebracht werden kann, so besteht die Möglichkeit, dass Stabilisationsheizelemente wie aus
[0015] EM1J. Heizelement mit Heizstäben 17 GefJSs_4 18 fJäJI 21 JFjcLβ 20 zu ersehen sind in verwindeöffnung am Gehäuse 19 Stromanschlußpol 15 schiedenen Abständen je nach bedarf Filterscheiben, Filterdrähte integriert, dadurch kann ein verhältnis¬
[0016] R&d: Heizelement 8 mit Filterscheiben 18 mäßig schlanker Oxidationskatalysator und PartikelGewindeöffnung am Gehäuse 19 Stromanschlußpol filter an jedem Fahrzeug angebracht werden. 15
[0017] JFJäJS in einen Monolith 22 eingeführtes Heizelement 8 mit Filterscheiben 21
[0018] FJa1J in einen Monolith 22 eingeführtes Heizelement 8 mit Filterdrähten bestückt 20
[0019J HgTl Filtergehäuse 3 Monolith 22 Filterelement Endstück 8 und Hülsenbestückung 23 Spiralheizdrähte
[0020] FiguJl Hülsen 23 Spiralheizdraht Beschreibung
[0021] An FJa1J, ist zu ersehen, dass sich an einem Filtergehäuse ein Eingang befindet, wo der Abgasstrom eines Dieselmotor in das Filtergehäuse eingeleitet wird 4 dieser Abgasstrom wird über die Vorkammer 9 in den Monolith der auch als Katalysator dient eingeleitet 13 nach verlassen des Abgasstrom aus dem Katalytischen Teil fließt er wiederum in eine Hohlkammer 10 von da aus der Abgasstrom in den Partikelfilter 14 eingeleitet und von dort aus in die Umwelt entlassen wird. 11 ,5
[0022] Zum abbrennen und regenerieren der Rußpartikel werden von ausen je nach Beschaffenheit und Strukturierung des Monolith und oder Partikelfiltere- lemet dementsprechend bestückte und geformte Sta- bilisationsheizelemente an den am Filtergehäuse befindliche Gewindeöffnungen 6,7 eingeschraubt, 8 ΪML2. 16 Fig. 3 17 außerdem können die Stabilisati- onsheizelemente mit Hilfe eines Schnellverschlusses Fig, 4 18 eingesteckt werden.
[0023] Da aus Technischer Sicht ein Monolith, der

Claims

Schutzansprüche
1. Rußpartikelfilter mit Variabel gesteuerter Ruß- abbrennung und Katalysatorischer Wirkung für Dieselmotoren und Ölheizungen, mit mindestens einem Filtergehäuse, (3) und einem Filterelement (13)(14) besteht, dadurch gegennzeichnet, dass der Katalysatorische Teil (13) im Gehäuse (3) mit Keramikschnüren (23) in denen sich Heizspiralen (24) aus Zug und Druckfesten Materialien befinden zu einem Bündel zusammengefügt sind, und durch eine in sich Drehung des Keramikschnürenbündels spiralenför- mig geformt sind.
2. Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 dadurch gegennzeichnet, dass die Keramikhülsen (23) mit Katalysatorischer Wirkung beschichtet sind.
3. Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 dadurch gegennzeichnet, dass in das Filtergestrüp (14) Stabili- sationsheizelemente in in Korkenzieherform (15)(16)(19) eingeschraupt und oder mit Zieherform (15)(16)(19) eingeschraubt und oder mit einem Schnellverschluß eingesteckt sind.
4. Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gegennzeichnet, dass die Stabilisationsheize- lemente in verschiedenen Formgebungen (16) (17) versehen sind.
5. Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gegennzeichnet, dass die Stabilisationsheize- lemente mit verschiedenartigen Filterscheiben versehen sind. (18)(20)(21 )
6. Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gegennzeichnet, dass die Filterscheiben an dem Stabilisationsheizelθment aus verschiedenartiHohlkammem befinden. (9) (10) (11) gen Materialien zusammengesetzt sind.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen
7. Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gegennzeichnet, dass die Stabilisationsheize- lemente mit den Filterscheiben in ein Gehäuse eingeschraubt und oder mit einem Schnellverschluß versehenen eingesteckt sind. (22)
8. Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gegennzeichnet, dass in einem Filtergehäuse ein mit Katalysatorischer Wirkung und ein Rußpartikelfilter untergebracht sind. (13) (14)
9. Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gegennzeichnet, dass sich am Gehäuse Öffnungen mit und oder ohne Gewinde befinden. (6)(7)
10. Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gegennzeichnet, dass sich am Gehäuse ein Ein und Ausgang befindet, (4) (5)
11. Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gegennzeichnet, dass in einen Monolith der mit Qudratischen Öffnungen versehen ist, Keramikheiz- schnüre (23) mit Heizspiralen eigebracht sind. (22)(23)(24)
12. Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 11 dadurch gegennzeichnet, dass das Gehäuse von außen mit einer Thermohose überzogen ist.
13. Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 12 dadurch gegennzeichnet, dass das Gehäuse von innen zur Außenwelt hin mit hitzebeständigem Material verkleidet ist.(12)
14. Rußpartikeifilter nach Anspruch 1 bis 13 dadurch gegennzeichnet, dass die Aufheizphase der einzelnden Heizelemente Kontiuierlich durch ein ReIe gesteuert wird.
15. Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 14 dadurch gegennzeichnet, dass am Filtergehäuse an ge- eignter Stelle eine Öffnung mit Ventil vorgesehen ist, an der die benötigte Sauerstoffzufuhr eingeführt wird.
16. Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 15 dadurch gegennzeichnet, dass die Stabilisationsheize- lemente mit einem Gewinde und oder einem Schnellverschluß versehen sind. (8)
17. Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 16 dadurch gegennzeichnet, dass an den Stabilisations- heizelementen im äußeren Bereich Anschlußmöglichkeit für eine Stromzufuhr befindet.(15) .
18. Rußpartikelfilter nach Anspruch 1 bis 17 dadurch gegennzeichnet, dass sich im Gehäuse innern
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