WO2007039407A1 - Partikelfilter mit strömungsleitkörper - Google Patents

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WO2007039407A1
WO2007039407A1 PCT/EP2006/066203 EP2006066203W WO2007039407A1 WO 2007039407 A1 WO2007039407 A1 WO 2007039407A1 EP 2006066203 W EP2006066203 W EP 2006066203W WO 2007039407 A1 WO2007039407 A1 WO 2007039407A1
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flow guide
flow
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PCT/EP2006/066203
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Danny Jaeger
Michael Montillon
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • DE 10 2004 052 186.7 relates to a particulate filter, in particular for exhaust gases from diesel internal combustion engines.
  • This comprises a filter arrangement extending from an input side to an output side of the particle filter and located in a housing with at least one filter element.
  • the filter element is acted upon with exhaust gas on the input side, wherein in a region between the input side and the output side next to the filter arrangement, a flow guide is arranged in the housing. This is arranged to divert a portion of the exhaust gas to a side portion of the filter assembly between the input side and the output side of the particulate filter.
  • the filter arrangement has a region which is free of filter elements and accessible to the exhaust gases, in which region the flow guide body is arranged, which preferably extends from the inlet side to the outlet side of the particle filter.
  • the pressure loss can be reduced within a filter arrangement of a particle filter, in particular a particle filter for exhaust gases of diesel internal combustion engines.
  • a particle filter for exhaust gases of diesel internal combustion engines.
  • the present invention seeks to provide a particulate filter in which the backpressure is further reduced in berußem filter.
  • a further enlargement of the filter surface is effected by a multiply folded inner cylinder, which results in a further reduction of the pressure loss within a particle filter.
  • the effective total filter area can not increase. This is due to the fact that in a filter composite comprising a plurality of individual filter pockets, the filter pockets, which are preferably made of sintered metal material, touch in the inner regions of the filter arrangement.
  • any remaining cavity in the interior of a particle filter is converted into usable filter surface.
  • the back pressure formed by a sealing disk arranged on the outlet side of the particle filter impedes the main flow.
  • a folded hollow cylinder is proposed, by means of which the effective surface, which can be used to filter the particle-laden exhaust gas stream, can be increased by a factor of 3 to 9.
  • the pressure loss and thus the fuel consumption are further reduced by the proposed solution in the entire operating range of a self-igniting internal combustion engine.
  • the hollow cylinder is preferably made of sintered metal and represents a larger Filterfiambae having flow guide.
  • the hollow cylinder is preferably made as a multi-pointed hollow profile. A five-pointed cross-sectional profile of the
  • the sealing on the fastening-side end of the filter insert is effected by an overlap of the tabs formed on the upper end of the flow-guiding body.
  • One way to attach to the filter pockets of a filter composite recorded by the particulate filter is the tabs of z. B. welded in a five-pointed cross-sectional profile flow guide with one or two annular disks to be welded. The inserted at least one annular disc takes the place of the sealing disc. It could also be provided a perforated disc at the outlet end of the flow guide. At the opposite end of the z. B. five-pointed profile formed hollow cylinder, the ends can be closed by resistance welding or by kinking.
  • FIG. 1 shows a particle filter in a schematic view with a flow guide body enclosed by a filter pocket composite
  • FIG. 2 shows the front view of a hollow cylinder according to the invention used as a flow guide
  • FIG. 3 shows a plan view of the hollow cylinder according to the representation in FIG. 2,
  • FIG. 4 shows a folding blank for the production of the hollow cylinder serving as a flow guide body in accordance with the representations of FIGS. 2 and 3,
  • Figure 5 shows the folding blank according to Figure 4 in a partially folded state
  • FIG. 6 shows the view of an end face of the flow guide proposed according to the invention, designed as a five-pointed profile with bent overlapping material regions.
  • FIG. 1 shows a particle filter 10, in which a filter composite 12 is accommodated from a plurality of filter pockets arranged in a ring shape.
  • the filter pocket assembly 12 is accommodated in a housing 14, the filter pocket assembly 12, as shown in FIG. 1, having an internal cavity 16 around which the individual filter pockets forming the filter pocket assembly 12 are annularly grouped.
  • the tip of the flow guide body 22 has the particle-laden exhaust gas flow 20 passing through the inlet cross-section 27.
  • the exhaust gas stream cleaned after passage of the filter bag composite 12 leaves the filter pocket composite 12 and passes through an outlet cross section 29 and a perforated disc 18, which is provided on the side opposite the tip of the flow guide body 22.
  • the flow guide body 22 has a filter surface 24 which is formed by the lateral surface of the flow guide body 22 designed as a pointed cone.
  • FIG. 2 shows the plan view of a flow guide body proposed according to the invention.
  • FIG. 2 shows a front view of a multi-jagged flow-guiding body 22, which essentially has the shape of a hollow cylinder.
  • the flow guide body 22 shown in front view in FIG. 2 can be used in contrast to the flow guide body shown in FIG
  • a further reduction of the pressure loss in the interior 16, which is enclosed by the filter pocket composite 12 can be achieved and, on the other hand, a considerable enlargement of the filter area available for filtering the particle-laden exhaust gas flow by a factor of 3 to 9.
  • the flow guide body 22 is stabilized at one end of at least one annular disc 50, preferably two annular discs 52, via which the individual teeth which extend in the peripheral surface of the flow guide body 22 to increase the filter area are leads, are fixed to each other.
  • FIG. 3 shows a plan view of the flow guide body shown in its front view in FIG.
  • the flow-guiding body 22 in the form of a multi-pointed hollow cylinder is flown by the particle-laden exhaust gas flow 20 at its inlet side 26.
  • the perforated disk 18 shown in FIG. 1 is located on the outlet side 28 within the flow guide body 22, which is open, so that the enlarged peripheral surface of the flow guide body 22 can be used as an additional filter surface.
  • the first sealing disc 50 can be attached to the outlet side 28 of the flow-guiding body 22, via which the tips of the individual tooth-shaped elevations formed in the peripheral surface of the flow-guiding body 22 connected to each other.
  • the second, alternatively usable sealing washer 52 which is shown in the illustration of Figure 2, is not shown in Figure 3.
  • the particle-laden exhaust gas stream 20 flows through the flow guide body 22 from the inlet side 26 in the direction of the outlet side 28 and passes through the filter surface 24 of the flow guide body 22, which is considerably enlarged due to the folding of the peripheral surface of the flow guide body 22.
  • the material from which the flow guide body 22 is preferably made is a sintered metal material, from which the individual filter pockets of the filter pocket composite 20 shown schematically in FIG. 1 are manufactured. Due to the fact that both the flow guide 22, as proposed by the invention, and the filter bag assembly 12 as shown in Figure 1 are made of one and the same material, there is a uniform expansion behavior in the resulting operationally heating of the particulate filter 10th
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a folding blank from which the flow guide body proposed in accordance with the invention and illustrated in FIGS. 2 and 3 is manufactured.
  • a folding blank 30 shown in FIG. 4 has a number of folds 32 corresponding to the number of serrated elevations to be formed in the peripheral surface 96 of the flow guide body 22.
  • the folding blank 30 comprises ten adjacent strips 60 to 78.
  • the strips 60 to 78 extend in the longitudinal direction of the folding blank 30 from a first end face 34 to a second end face 36.
  • the first end face 34 corresponds to the inlet side 26 of the particle-laden one Exhaust stream 20 in the flow guide 22, while the second end face 36 of the outlet side 28 of the flow guide 22 in relation to the flow direction of the particle-laden exhaust stream 20 corresponds.
  • incisions 38 are made in the folding blank 30 in the corner edges 32. This results in the ends of the strips 60 to 78 each ü overlapping, bendable shaped ends 40.
  • the generated by the cuts 38 in the folding blank 30, overlapping ends 40 are mutually bent over each other, as the illustration in Figure 6 can be removed.
  • overlapping ends 40 can, for.
  • the first sealing washer 50 are welded, so that between the overlapping ends 40 and the first sealing washer 50 of the flow guide 22, a material connection is generated.
  • a further second sealing washer 52 are attached with a smaller diameter at the outlet end of the flow guide 22. This depends on the number of serrated elevations from, which are formed in the peripheral surface of the folding blank 30 of the flow guide 22.
  • FIG. 5 shows the folding blank as shown in FIG. 4 in a prefolded state.
  • FIG. 5 shows that the folding blank 30 is folded along the folds 32 shown in FIG. 3, so that, as shown in FIG. 5, a structure results, wherein one of the folds 32 in each case forms a later tooth-shaped elevation in the peripheral surface of the flow guide body 22 defined as shown in FIG.
  • the folds 32 each include, in the region of the second end face 36, the previously mentioned notches 38, which enable kinking of overlapping ends 40.
  • the folding blank 30 shown in FIGS. 4 and 5 serves to produce a flow guide body with five serrated elevations as shown in FIG. 6 and accordingly has a star-shaped appearance in the joined state.
  • FIG. 6 shows the view of a completely folded flow-guiding body 22, shown from its outlet side.
  • the Strömungsleit analyses 22 shown in Figure 6 includes five jagged elevations, each elevation by a first Filterfiumblee 92 and a second Filterfiumblee 94 is limited.
  • the five-pointed profile of the flow guide body 22 shown in FIG. 6 represents a preferred embodiment with regard to the enlargement of the filter surface on the flow guide body 22 and with regard to the possibility of sealing.
  • the second filter surface 94 of a serrated elevation and the first filter surface 92 of a serrated elevation which is seen in a clockwise direction, are oriented at an angle of 90 ° relative to each other.
  • FIG. 6 shows a first overlapping end 80 of the first strip 60 according to the folding blank in FIG. 4, which with respect to the orientation of the first strip 60 in the drawing plane according to FIG 4 is bent by 90 °.
  • the first strip 60 of the folding blank 30 forms the filter surface 92 of a first elevation 100 of a star-shaped profile 98 of the Strömungsleit stresses 22.
  • the first overlapping end 80 of the first strip 60 is bent over by 90 ° and covers the bent at this angle end of another strip of the
  • the first elevation 100 is also delimited by the second filter surface 94, which is represented by the second strip 62 of the folding portion 30 as shown in FIG.
  • the bent end of the second strip 62 in turn is covered by a second overlapping end 82 of the third strip 64.
  • the above statements with regard to the first elevation 100 apply analogously to a second elevation 102, a third elevation 104, a fourth elevation 106 and a fifth elevation 108 of the star-shaped profile 98 according to FIG. 6.
  • the bent overlapping ends 80, 82, 84, 86, 88 of the strips 60, 64, 68, 72 and 76 constitute a seal 42 at the exit end of the flow guide body 22.
  • the folded overlapping ends are all strips 60 to 78 of the folding blank 30 at the exit end fixed by means of the first annular disc 50. Since the folding blank 30 is made of a sintered metal material, the first annular disk 50 is preferably connected to the material of the flow guide body 22 by way of a material-locking joining process, preferably welded. The over the outer diameter of the first annular disc 50 projecting Sintermetallmaterial Suitee can be separated.
  • the overlapping ends of all strips 60 to 78 of the folding blank 30 according to FIG. 4 represent the outlet-side seal 42 of the flow-guiding body 22. Its passage cross-section is designated by reference numeral 90.
  • Either the perforated disc 18 or at least one annular disc 50, 52 is located on the outlet side 28 of the flow guide body 22 shown in FIG. 6. These serve to build up a counterpressure, so that the peripheral surface 96 of the flow guide body 22 can be used as an additional filter surface.
  • the flow guide body illustrated there formed as a star-shaped profile 98 with five elevations 100, 102, 104, 106 and 108, has a substantially enlarged filter surface.
  • Each of the elevations 100, 102, 104, 106 and 108 has two filter surfaces 92, 94, so that in comparison to the trained as a pointed cone flow guide 22 as shown in Figure 1, an increase in the effective filter area of the flow 22 at least by a factor of 3 is reached.
  • FIGS. 4 to 6 the production of the star-shaped pro file 98 according to FIG. 6 with five elevations 100, 102, 104, 106 and 108 has been described, it is possible - based on FIG.
  • the angle ⁇ can be 90 °, but an opening angle ⁇ at the respective elevations is in the case of a flow guide body 22 with, for example, six surveys about 30 ° and in the case of eight surveys, such. B. in the case of an eight-pointed star about 45 °.
  • the opening angle ⁇ of the individual elevations 100, 102, 104, 106 and 108 is approximately 18 °.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Partikelfilter, insbesondere für Abgase von selbstzündenden Brennkraftmaschinen, mit einem sich von einer Eintrittsseite (26) zu einer Austrittsseite (28) erstreckenden, in einem Gehäuse (14) befindlichen Filtertaschenverbund (12) mit 5 mindestens einem Filterelement, wobei der Filtertaschenverbund (12) auf der Eintrittsseite (26) mit einem Abgasstrom (20) beaufschlagt ist. Im Gehäuse (14) ist außer dem Filtertaschenverbund (12) ein Strömungsleitkörper (22) angeordnet. Der Strömungsleitkörper (22) ist als hohlzylindrischer Filterkörper mit durch Faltungen (32) vergrößerten Filterflächen (92, 94) ausgebildet.

Description

Partikelfilter mit Strömungsleitkörper
Stand der Technik
DE 10 2004 052 186.7 bezieht sich auf einen Partikelfilter, insbesondere für Abgase von Dieselbrennkraftmaschinen. Dieser umfasst eine sich von einer Eingangsseite zu einer Ausgangsseite des Partikelfilters erstreckende, in einem Gehäuse befindliche Filteranordnung mit mindestens einem Filterelement. Das Filterelement ist auf der Eingangsseite mit Abgas beaufschlagt, wobei in einem Bereich zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite neben der Filteranordnung ein Strömungsleitkörper im Gehäuse angeordnet ist. Dieser ist so beschaffen, dass dieser einen Teil des Abgases auf einen Seitenbereich der Filteranordnung zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Partikelfilters umlenkt. Die Filteranordnung weist einen von Filterelementen freien, den Abgasen zugänglichen Bereich auf, in welchem der Strömungsleitkörper angeordnet ist, der sich bevorzugt von der Eingangsseite zur Ausgangsseite des Partikelfilters erstreckt.
Mit einem Partikelfilter gemäß DE 10 2004 052 186.7 lässt sich innerhalb einer Filteranordnung eines Partikelfilters, insbesondere eines Partikelfilters für Abgase von Dieselbrenn- kraftmaschinen, der Druckverlust herabsetzen. Mit der vorgeschlagenen Geometrie des Strömungsleitkörpers ist jedoch nur eine begrenzte Reduzierung des Druckverlustes erreichbar, was nach wie vor unbefriedigend ist.
Vorteile der Erfindung
Ausgehend vom skizzierten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Partikelfilter bereitzustellen, in welchem der Gegendruck bei berußtem Filter weiter reduziert ist.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend, wird eine weitere Vergrößerung der Filterfiäche durch einen mehrfach gefalteten Innenzylinder bewirkt, was eine weitere Reduktion des Druckverlustes innerhalb eines Partikelfilters zur Folge hat. Durch eine weitere Erhöhung der Anzahl von Filtertaschen kann die effektive Gesamtfilterfläche nicht mehr erhöht werden. Dies ist dadurch gegeben, dass sich bei einem Filterverbund aus mehreren einzelnen Filtertaschen die bevorzugt aus Sintermetallmaterial gefertigten Filtertaschen in den inneren Bereichen der Filteranordnung berühren. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird im Inneren eines Partikelfilters noch vorhandener Hohlraum in nutz- bare Filterfiäche umgewandelt. Der durch eine an der Austrittsseite des Partikelfilters angeordnete Dichtscheibe gebildete Staudruck behindert die Hauptströmung. Es wird erfindungsgemäß ein gefalteter Hohlzylinder vorgeschlagen, durch welchen sich die wirksame Oberfläche, die zu einer Filterung des partikelbeladenen Abgasstroms herangezogen werden kann, um den Faktor 3 bis 9 vergrößern lässt. Im Vergleich zur aus DE 10 2004 052 186.7 bekannten Lösung wird durch die vorgeschlagene Lösung im gesamten Betriebsbereich einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine der Druckverlust und damit der Kraftstoffverbrauch weiter verringert.
Der Hohlzylinder wird bevorzugt aus Sintermetall gefertigt und stellt einen eine größere Filterfiäche aufweisenden Strömungsleitkörper dar. Der Hohlzylinder wird bevorzugt als mehrzackiges Hohlprofil gefertigt. Bevorzugt wird ein fünfzackiges Querschnittsprofil des
Hohlzylinders gewählt, welches einen sehr guten Kompromiss hinsichtlich der Größe der
Filterfiäche und der Abdichtung des Hohlzylinders am oberen und unteren Ende darstellt.
Die Abdichtung am befestigungsseitigen Ende des Filtereinsatzes erfolgt durch eine Über- lappung der am oberen Ende des Strömungsleitkörpers ausgebildeten Laschen.
Eine Möglichkeit zur Befestigung an den Filtertaschen eines vom Partikelfilter aufgenommenen Filterverbundes besteht darin, die Laschen des z. B. in einem fünfzackigen Querschnittsprofil ausgebildeten Strömungsleitkörpers mit einer oder zwei Ringscheiben zu ver- schweißen. Die eingesetzte mindestens eine Ringscheibe tritt an die Stelle der Dichtscheibe. Es könnte auch eine gelochte Scheibe am austrittsseitigen Ende des Strömungsleitkörpers vorgesehen werden. Am gegenüberliegenden Ende des in einem z. B. fünfzackigen Profil ausgebildeten Hohlzylinders können die Enden durch Widerstandsschweißen oder durch Abknicken verschlossen werden.
Durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen, in den Filtertaschenverbund eines Partikelfilters integrierten Strömungsleitkörper kann eine kürzere Regenerationszeitspanne erreicht werden, was sich aufgrund einer verbesserten Temperaturverteilung ergibt. Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung lässt sich eine gleichmäßigere Ascheablagerung am Filtertaschenverbund aufgrund einer verbesserten Strömungsverteilung erzielen. Dies wiederum hat zur Folge, dass sich bei gealtertem, veraschtem Filtertaschenverbund des Partikelfilters ein verringerter Differenzdruck einstellt und sich das Regenerationsverhalten des Partikelfilters aufgrund eines gleichmäßiger verlaufenden Wärmeeintrags verbessern lässt. Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
Figur 1 einen Partikelfilter in schematischer Ansicht mit einem von einem Filtertaschenverbund umschlossenen Strömungsleitkörper,
Figur 2 die Vorderansicht auf einen erfindungsgemäß als Strömungsleitkörper eingesetzten Hohlzylinder,
Figur 3 eine Draufsicht auf den Hohlzylinder gemäß der Darstellung in Figur 2,
Figur 4 einen Faltzuschnitt zur Fertigung des als Strömungsleitkörper dienenden Hohl- zylinders gemäß der Darstellungen der Figuren 2 und 3,
Figur 5 den Faltzuschnitt gemäß Figur 4 in teilweise gefaltetem Zustand und
Figur 6 die Ansicht einer Stirnseite des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Strömungsleitkörpers, ausgebildet als fünfzackiges Profil mit umgebogenen überlappenden Materialbereichen.
Ausführungsbeispiele
Der Darstellung gemäß Figur 1 ist ein Partikelfilter 10 zu entnehmen, in welchem ein Filterverbund 12 aus mehreren ringförmig angeordneten Filtertaschen aufgenommen ist. Der FiI- tertaschenverbund 12 ist in einem Gehäuse 14 untergebracht, wobei der Filtertaschenverbund 12 gemäß der Darstellung in Figur 1 einen inneren Hohlraum 16 aufweist, um welchen die einzelnen den Filtertaschenverbund 12 bildenden Filtertaschen ringförmig gruppiert sind.
Ein partikelbeladener Abgasstrom 20, welcher durch einen Eintrittsquerschnitt 27 an der Eintrittsseite 26 in das Gehäuse 14 des Partikelfilters 10 eintritt, passiert den Filtertaschenverbund 12 sowie den Hohlraum 16, in welchem sich ein Strömungsleitkörper 22 befindet, der gemäß der Darstellung in Figur 1 als Spitzkegel ausgeführt ist. Die Spitze des Strömungsleitkörpers 22 weist dem den Eintrittsquerschnitt 27 passierenden, partikelbeladenen Abgasstrom 20 zu. An einer Austrittsseite 28 verlässt der nach Passage des Filtertaschenverbundes 12 gereinigte Abgasstrom den Filtertaschenverbund 12 und passiert einen Austrittsquerschnitt 29 und eine Lochscheibe 18, welche an der der Spitze des Strömungsleitkörpers 22 gegen- überliegenden Seite vorgesehen ist. Gemäß der aus Figur 1 bekannten Lösung weist der Strömungsleitkörper 22 eine Filterfläche 24 auf, die durch die Mantelfläche des als Spitzkegel ausgebildeten Strömungsleitkörpers 22 gebildet wird.
Der Darstellung gemäß Figur 2 ist die Draufsicht auf einen erfindungsgemäß vorgeschlage- nen Strömungsleitkörper zu entnehmen.
Die Darstellung gemäß Figur 2 zeigt eine Vorderansicht eines mehrzackig ausgebildeten Strömungsleitkörpers 22, der im Wesentlichen die Gestalt eines Hohlzylinders aufweist. Abhängig von der Anzahl der zackenförmigen Erhebungen, die am Umfang des Strömungs- leitkörpers 22 ausgebildet werden und demzufolge dessen Filterfläche erheblich vergrößern, kann bei einem Einsatz des in Figur 2 in Vorderansicht dargestellten Strömungsleitkörpers 22 im Gegensatz zum in Figur 1 dargestellten, als Spitzkegel ausgebildeten Strömungsleitkörper 22 einerseits eine weitere Reduzierung des Druckverlustes im Innenraum 16, der vom Filtertaschenverbund 12 umschlossen ist, erreicht werden und andererseits eine erhebli- che Vergrößerung der zur Filterung des partikelbeladenen Abgasstromes 20 zur Verfügung stehenden Filterfläche um den Faktor 3 bis 9. Aus der Darstellung gemäß Figur 2 geht hervor, dass der Strömungsleitkörper 22 an einem Ende von mindestens einer Ringscheibe 50, bevorzugt zwei Ringscheiben 52, stabilisiert ist, über welche die einzelnen Zacken, die in der Umfangsfläche des Strömungsleitkörpers 22 zur Vergrößerung der Filterfläche ausge- führt sind, zueinander fixiert werden.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf den in Figur 2 in seiner Vorderansicht dargestellten Strömungsleitkörper.
Aus der Darstellung gemäß Figur 3 ist ersichtlich, dass der Strömungsleitkörper 22 in Form eines mehrzackig ausgebildeten Hohlzylinders an seiner Eintrittsseite 26 von dem partikelbeladenen Abgasstrom 20 angeströmt wird. An der Austrittsseite 28 befindet sich innerhalb des Strömungsleitkörpers 22 die in Figur 1 dargestellte Lochscheibe 18, die offen ist, so dass die vergrößerte Umfangsfläche des Strömungsleitkörpers 22 als zusätzliche Filterfläche genutzt werden kann.
An der Austrittsseite 28 des Strömungsleitkörpers 22 kann alternativ zur Lochscheibe 18 die erste Dichtscheibe 50 angebracht werden, über welche die Spitzen der einzelnen in der Umfangsfläche des Strömungsleitkörpers 22 ausgebildeten zackenförmigen Erhebungen miteinander verbunden sind. Die zweite, alternativ einsetzbare Dichtscheibe 52, die in der Darstellung gemäß Figur 2 wiedergegeben ist, ist in Figur 3 nicht dargestellt.
Der partikelbeladene Abgasstrom 20 durchströmt den Strömungsleitkörper 22 von der Ein- trittsseite 26 in Richtung auf die Austrittsseite 28 und passiert dabei die Filterfläche 24 des Strömungsleitkörpers 22, die aufgrund der Faltung der Umfangsfläche des Strömungsleitkörpers 22 erheblich vergrößert ist. Bei dem Material, aus welchem der Strömungsleitkörper 22 bevorzugt gefertigt ist, handelt es sich um ein Sintermetallmaterial, aus welchem auch die einzelnen Filtertaschen des in Figur 1 schematisch wiedergegebenen Filtertaschen- Verbundes 20 gefertigt werden. Aufgrund des Umstandes, dass sowohl der Strömungsleitkörper 22, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, als auch der Filtertaschenverbund 12 gemäß der Darstellung in Figur 1 aus ein und demselben Material gefertigt werden, ergibt sich ein gleichmäßiges Ausdehnungsverhalten bei der sich betriebsbedingt ergebenden Erwärmung des Partikelfilters 10.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Faltzuschnittes, aus welchem der in Figur 2 und 3 dargestellte, erfindungsgemäß vorgeschlagene Strömungsleitkörper gefertigt wird.
Ein in Figur 4 dargestellter Faltzuschnitt 30 weist eine der Anzahl der in der Umfangsfläche 96 des Strömungsleitkörpers 22 auszubildenden zackenförmigen Erhebungen entsprechende Anzahl von Faltungen 32 auf. In der Darstellung gemäß Figur 30 umfasst der Faltzuschnitt 30 zehn nebeneinander liegende Streifen 60 bis 78. Die Streifen 60 bis 78 verlaufen in Längsrichtung des Faltzuschnittes 30 von einer ersten Stirnseite 34 zu einer zweiten Stirnseite 36. Die erste Stirnseite 34 entspricht der Eintrittsseite 26 des partikelbeladenen Abgas- Stromes 20 in den Strömungsleitkörper 22, während die zweite Stirnseite 36 der Austrittsseite 28 des Strömungsleitkörpers 22 in Bezug auf die Strömungsrichtung des partikelbeladenen Abgasstromes 20 entspricht.
Im Bereich der zweiten Stirnseite 36 werden im Faltzuschnitt 30 Einschnitte 38 in die FaIt- kanten 32 eingebracht. Dadurch entstehen an den Enden der Streifen 60 bis 78 jeweils ü- berlappende, verbiegbar gestaltete Enden 40. Die durch die Einschnitte 38 in den Faltzuschnitt 30 erzeugten, überlappenden Enden 40 werden wechselseitig übereinander gebogen, wie der Darstellung gemäß Figur 6 entnehmbar ist. An den um 90° in Bezug auf die Streifen 60 bis 78 abgebogenen, überlappenden Enden 40 kann, wie z. B. in Figur 3 dargestellt, die erste Dichtscheibe 50 angeschweißt werden, so dass zwischen den überlappenden Enden 40 und der ersten Dichtscheibe 50 des Strömungsleitkörpers 22 eine stoffschlüssige Verbindung erzeugt wird. In analoger Weise kann, wie in Figur 3 angedeutet, eine weitere zweite Dichtscheibe 52 mit geringerem Durchmesser am austrittsseitigen Ende des Strömungsleitkörpers 22 befestigt werden. Dies hängt von der Anzahl der zackenförmigen Erhebungen ab, die in der Umfangsfläche des Faltzuschnittes 30 des Strömungsleitkörpers 22 ausgebildet werden.
Figur 5 ist der Faltzuschnitt gemäß der Darstellung in Figur 4 in einem vorgefalteten Zu- stand entnehmbar.
Aus Figur 5 geht hervor, dass der Faltzuschnitt 30 entlang der in Figur 3 dargestellten Faltungen 32 gefaltet ist, so dass sich, wie in Figur 5 dargestellt, eine Struktur ergibt, wobei jeweils eine der Faltungen 32 eine spätere zackenförmige Erhebung in der Umfangsfläche des Strömungsleitkörpers 22 gemäß der Darstellung in Figur 3 definiert. Die Faltungen 32 umfassen jeweils im Bereich der zweiten Stirnseite 36 die bereits erwähnten Einschnitte 38, welche ein Abknicken von überlappenden Enden 40 ermöglichen. Der in den Figuren 4 und 5 dargestellte Faltzuschnitt 30 dient der Herstellung eines in Figur 6 dargestellten Strömungsleitkörpers mit fünf zackenförmigen Erhebungen und weist demnach ein sternförmi- ges Aussehen im gefügten Zustand auf.
Der Darstellung gemäß Figur 6 ist die Ansicht eines fertiggefalteten Strömungsleitkörpers 22, von dessen Austrittsseite her dargestellt, zu entnehmen.
Der in Figur 6 dargestellte Strömungsleitkörper 22 umfasst fünf zackenförmige Erhebungen, wobei eine jede Erhebung durch eine erste Filterfiäche 92 und eine zweite Filterfiäche 94 begrenzt ist. Das in Figur 6 dargestellte fünfzackige Profil des Strömungsleitkörpers 22 stellt eine bevorzugte Ausführungsvariante dar hinsichtlich der Vergrößerung der Filterfiäche am Strömungsleitkörper 22 und hinsichtlich der Möglichkeit der Abdichtung. Wie der Darstellung gemäß Figur 6 entnommen werden kann, liegen jeweils die zweite Filterfiäche 94 einer zackenförmigen Erhebung und die erste Filterfläche 92 einer sich im Uhrzeigersinn gesehen nachfolgenden zackenförmigen Erhebung in einem Winkel von 90° orientiert zueinander. Bei einer Anzahl von mehr als 5 Erhebungen - abweichend von der Darstellung gemäß Figur 6 - ergeben sich zwangsläufig zwischen einer jeden zweiten Filterfläche 94 und der nachfolgenden ersten Filterfläche 92 einer im Uhrzeigersinn folgenden zackenförmigen Erhebung andere Winkel im Strömungsleitkörper.
Aus der Darstellung gemäß Figur 6 geht hervor, dass die im Zusammenhang mit den Figuren 4 und 5 durch die Einschnitte 38 an den Streifen 60 bis 78 jeweils gebildeten, überlap- penden Enden 40 um 90° in Bezug auf die die Filterflächen 92 und 94 bildenden Streifen 60 bis 78 umgebogen sind. Bevorzugt beträgt der Winkel, um welchen die überlappenden Enden 40 der einzelnen Streifen 60 bis 78 umgebogen werden, 90°. Figur 6 zeigt ein erstes überlappendes Ende 80 des ersten Streifens 60 gemäß des Faltzuschnittes in Figur 4, welches in Bezug auf die Orientierung des ersten Streifens 60 in der Zeichenebene gemäß Figur 4 um 90° abgeknickt ist. Der erste Streifen 60 des Faltzuschnittes 30 bildet die Filterfläche 92 einer ersten Erhebung 100 eines sternförmigen Profiles 98 des Strömungsleitkörpers 22. Das erste überlappende Ende 80 des ersten Streifens 60 ist um 90° umgebogen und überdeckt das ebenfalls um diesen Winkel umgebogene Ende eines weiteren Streifens des FaIt- Zuschnittes 30 gemäß der Darstellung in Figur 4. Die erste Erhebung 100 ist darüber hinaus durch die zweite Filterfläche 94 begrenzt, die durch den zweiten Streifen 62 des Faltzu- schnittes 30 gemäß der Darstellung in Figur 4 dargestellt wird. Das umgebogene Ende des zweiten Streifens 62 wiederum wird durch ein zweites überlappendes Ende 82 des dritten Streifens 64 überdeckt. Die vorstehenden Ausführungen in Bezug auf die erste Erhebung 100 gelten in analoger Weise für eine zweite Erhebung 102, eine dritte Erhebung 104, eine vierte Erhebung 106 sowie eine fünfte Erhebung 108 des sternförmigen Profiles 98 gemäß Figur 6. Die umgebogenen überlappenden Enden 80, 82, 84, 86, 88 der Streifen 60, 64, 68, 72 und 76 stellen eine Abdichtung 42 am austrittsseitigen Ende des Strömungsleitkörpers 22 dar. Wie gestrichelt angedeutet, werden die umgebogenen überlappenden Enden sämtli- eher Streifen 60 bis 78 des Faltzuschnittes 30 am austrittsseitigen Ende mittels der ersten Ringscheibe 50 fixiert. Da der Faltzuschnitt 30 aus einem Sintermetallmaterial gefertigt ist, wird die erste Ringscheibe 50 bevorzugt im Wege eines stoffschlüssigen Fügeverfahrens mit dem Material des Strömungsleitkörpers 22 verbunden, bevorzugt verschweißt. Die über den Außendurchmesser der ersten Ringscheibe 50 vorstehenden Sintermetallmaterialbereiche können abgetrennt werden.
Somit stellen die überlappenden Enden sämtlicher Streifen 60 bis 78 des Faltzuschnittes 30 gemäß Figur 4 die austrittsseitige Abdichtung 42 des Strömungsleitkörpers 22 dar. Dessen Durchtrittsquerschnitt ist durch Bezugszeichen 90 bezeichnet. An der in Figur 6 dargestell- ten Austrittsseite 28 des Strömungsleitkörpers 22 befindet sich entweder die Lochscheibe 18 oder mindestens eine Ringscheibe 50, 52. Diese dienen dem Aufbau eines Gegendrucks, so dass die Umfangsfläche 96 des Strömungsleitkörpers 22 als zusätzliche Filterfläche genutzt werden kann.
Aus der Darstellung gemäß Figur 6 geht hervor, dass der dort dargestellte Strömungsleitkörper, ausgebildet als ein sternförmiges Profil 98 mit fünf Erhebungen 100, 102, 104, 106 und 108, eine wesentlich vergrößerte Filterfläche aufweist. Jede der Erhebungen 100, 102, 104, 106 und 108 weist zwei Filterflächen 92, 94 auf, so dass im Vergleich zu dem als Spitzkegel ausgebildeten Strömungsleitkörper 22 gemäß der Darstellung in Figur 1 eine Vergrößerung der wirksamen Filterfläche des Strömungsleitkörpers 22 mindestens um den Faktor 3 erreicht wird. Wenngleich in den Figuren 4 bis 6 die Herstellung des sternförmigen Pro files 98 gemäß Figur 6 mit fünf Erhebungen 100, 102, 104, 106 und 108 versehen beschrieben wurde, besteht die Möglichkeit - in Anlehnung an Figur 2 - einen Strömungsleitkörper 22 auch mit einer größeren Anzahl von Erhebungen in seiner Umfangsfläche auszu- bilden. Dadurch wird die wirksame Filterfläche, durch welche der partikelbeladene Abgasstrom 20 bei Eintritt in das Gehäuse 14 des Partikelfϊlters 10 passiert, nochmals erhöht. Aus der Darstellung gemäß Figur 6 geht hervor, dass die Filterflächen 92, 94 jeweils in einem Winkel ß - gemäß dieses Ausführungsbeispiels ein rechter Winkel - zueinander verlaufen. Weist der Strömungsleitkörper 22 beispielsweise eine größere Anzahl als die in Figur 6 dargestellten fünf Erhebungen 100, 102, 104, 106 und 108 auf, so kann der Winkel ß 90° betragen, jedoch beträgt ein Öffnungswinkel α an den jeweiligen Erhebungen für den Fall eines Strömungsleitkörpers 22 mit beispielsweise sechs Erhebungen etwa 30° und im Falle von acht Erhebungen, so z. B. für den Fall eines achtzackigen Sternes etwa 45°.
Für den in Figur 6 dargestellten Fall liegt der Öffnungswinkel α der einzelnen Erhebungen 100, 102, 104, 106 und 108 bei etwa 18°.
Der vorstehend beschriebene Strömungsleitkörper 22 wird in den Hohlraum 16 des Filterta- schenverbundes 12 gemäß der Darstellung in Figur 1 eingelassen, so dass der durch den Strömungsleitkörper 22 gefilterte partikelbeladene Abgasstrom 20 nach Durchtritt durch die Filterflächen 92, 94 der Erhebungen 100 bis 108 des Strömungsleitkörpers 102 den den Strömungsleitkörper 22 umgebenden Filtertaschenverbund 12 durchströmt.

Claims

Patentansprüche
1. Partikelfilter, insbesondere für Abgase von selbstzündenden Brennkraftmaschinen, mit einem sich von einer Eintrittsseite (26) zu einer Austrittsseite (28) erstreckenden, in ei- nem Gehäuse (14) befindenden Filtertaschenverbund (12), mit mindestens einem Filterelement, welcher auf der Eintrittsseite (26) mit einem Abgasstrom (20) beaufschlagt ist, und wobei außer dem Filtertaschenverbund (12) ein Strömungsleitkörper (22) im Gehäuse (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsleitkörper (22) als hohlzylindrischer Filterkörper mit durch Faltungen (32) vergrößerter wirksamer FiI- terfläche (92, 94) ausgebildet ist.
2. Partikelfilter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsleitkör- per (22) von dem Filtertaschenverbund (12) umschlossen ist und koaxial zu diesem im Gehäuse (14) aufgenommen ist.
3. Partikelfilter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsleitkörper (22) aus einem Faltzuschnitt (30) eines Sintermetallmaterials gefertigt ist und die Faltungen (32) in Strömungsrichtung des Abgasstromes (20) verlaufen.
4. Partikelfilter gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltungen (32) im Faltzuschnitt (30) Filterflächen (92, 94) in Form von Streifen (60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78) begrenzen.
5. Partikelfilter gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Faltungen (32) an einer Stirnseite (36) senkrecht zur Strömungsrichtung des Abgasstroms (20) Einschnitte (38) aufweisen.
6. Partikelfilter gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (38) den Streifen (60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78) verformbare Enden (40; 80, 82, 84, 86, 88) definieren, die in Bezug auf die Streifen (60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78) um
90° verbiegbar sind.
7. Partikelfilter gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die um 90° in Bezug auf die Strömungsrichtung des Abgasstromes (20) umgebogenen Enden (40; 80, 82, 84, 86, 88) an einer Austrittsseite (28) des Strömungsleitkörpers (22) eine Abdichtung (42) bilden.
8. Partikelfilter gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Austrittsseite (28) des Strömungsleitkörpers (22) mindestens eine Ringscheibe (50, 52) vorgesehen ist, mit welcher der Strömungsleitkörper (22) mit dem diesen umgebenden Filtertaschenverbund (12) verbunden ist.
9. Partikelfilter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsleitkör- per (22) ein sternförmiges Querschnittsprofil (98) aufweist mit mindestens fünf Erhebungen (100, 102, 104, 106, 108).
10. Partikelfilter gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils aneinander grenzende Filterflächen (92, 94) jeweils zweier Erhebungen (100, 102, 104, 106, 108) bevorzugt einen rechten Winkel miteinander einschließen.
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