WO2020070020A1 - Partikelfilter - Google Patents

Partikelfilter

Info

Publication number
WO2020070020A1
WO2020070020A1 PCT/EP2019/076268 EP2019076268W WO2020070020A1 WO 2020070020 A1 WO2020070020 A1 WO 2020070020A1 EP 2019076268 W EP2019076268 W EP 2019076268W WO 2020070020 A1 WO2020070020 A1 WO 2020070020A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
filter
layers
filter according
strips
inflow side
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/076268
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sven Schepers
Peter Hirth
Ferdi Kurth
Michael Voit
David Odenthal
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vitesco Technologies GmbH filed Critical Vitesco Technologies GmbH
Priority to CN201980064757.8A priority Critical patent/CN112789097B/zh
Publication of WO2020070020A1 publication Critical patent/WO2020070020A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • B01D46/10—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces
    • B01D46/12—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces in multiple arrangements
    • 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
    • B01D46/52—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material
    • B01D46/521—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material
    • B01D46/523—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material with means for maintaining spacing between the pleats or folds
    • 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
    • B01D46/52—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material
    • B01D46/528—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using wound sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2279/00—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
    • B01D2279/30—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for treatment of exhaust gases from IC Engines

Definitions

  • the invention relates to a filter for filtering an exhaust gas of an internal combustion engine with an inflow side and an outflow side, the filter being formed from a plurality of nonwoven layers, each end of which has a gas-impermeable end region formed by a smooth strip strip on the inflow side and the outflow side.
  • Filters are used to filter the exhaust gas from internal combustion engines. By designing the filter, different particles in the exhaust gas flow can be filtered out in a targeted manner. For this purpose, for example, the pore size of the filter elements can be influenced or the number of filter elements per se.
  • Filters are known in the prior art which have ceramic filter substrates, for example made of corderite or silicon carbide.
  • a particular disadvantage of these filter substrates is that a high back pressure arises when they are used, and they also have poor thermal shock behavior and are susceptible to higher mechanical loads.
  • An embodiment of the invention relates to a filter for filtering an exhaust gas of an internal combustion engine with an inflow side and an outflow side, the filter being formed from a plurality of nonwoven layers, each of which has a gas-impermeable end region formed on the inflow side and the outflow side by a smooth strip strip, whereby the nonwoven layers have, at least on one side, a corrugated layer strip which is arranged along the smooth strip and spaced two mutually adjacent nonwoven layers on the inflow side or the outflow side.
  • the filter material for the filter is formed by the fleece layers used.
  • the selected nonwoven material can be adapted to the intended use so that the pore size matches the particles to be filtered.
  • the nonwoven material is preferably metallic.
  • the nonwoven layers form flow channels which can be flowed through from the inflow side to the outflow side.
  • the filter is constructed in such a way that the inflowing exhaust gas has to flow through a nonwoven layer at least once before it can flow out of the filter again on the outflow side.
  • the flow channels into which the exhaust gas flows on the inflow side must therefore be closed in a gas-tight manner at the end facing away from the inflow side, or at least oppose the exhaust gas with a higher flow resistance than the nonwoven layer does.
  • the closure can optionally be form-fitting, conclusively, non-positively or by any combination thereof.
  • the smooth tape strips can optionally be tied to the top or bottom of the nonwoven layers. This can be provided in the same direction or against sensible on the inflow side and the outflow side.
  • the corrugated layer strips are arranged on one side on a smooth strip strip per non-woven layer and serve to stabilize the non-woven layer and also primarily to space the next non-woven layer.
  • a stack produced from a plurality of nonwoven layers advantageously advantageously alternately has a nonwoven layer with a corrugated layer strip on the inflow side and subsequently a nonwoven layer with a corrugated layer strip on the outflow side.
  • the smooth strip strips can be designed identically on the inflow side and the outflow side or differ from one another. This applies in particular to properties such as the selected material, the width, the thickness, the shape per se or the arrangement of the smooth tape strips on the top or bottom of the nonwoven layer.
  • the filter is formed from stacked nonwoven layers, the nonwoven layers alternately have a corrugated layer strip on the inflow side and the outflow side.
  • a preferred exemplary embodiment is characterized in that one or more corrugated layer strips are arranged at a distance from one another in the flow channels formed between the non-woven layers, the non-woven layers being supported on the corrugated layer strips.
  • Such additional Wellla gene strips in the flow channels are advantageous to increase the stability of the filter.
  • the additional Wellla gene strips are arranged parallel to the corrugated layer strips on the input side or the output side and are connected to further smooth strip strips, which are arranged on the nonwoven layers.
  • the corrugated layer strips can also be connected directly to the respective nonwoven layer or to the two nonwoven layers forming the respective flow channel.
  • a closure element is arranged on the inflow side and / or the outflow side, which closes the respective flow channel in which the closure element is arranged in a gas-tight manner.
  • the flow channels can be closed in a gas-tight manner, as a result of which an overflow through the nonwoven layer is forced into adjacent flow channels.
  • This allows the filter effect to be increased, which also increases the back pressure caused by the filter.
  • a porous, gas-permeable closure element is arranged in at least one of the flow channels on the inflow side and / or the outflow side.
  • the flow resistance in individual flow channels can be increased by a porous and at least partially gas-permeable closure element, which also improves the flow through the respective nonwoven layers.
  • these porous closure elements can also be used as filter elements. On the upstream side, such a porous closure element could be used, for example, to keep particularly large particles that would clog the nonwoven layers out of the filter.
  • the nonwoven layers in the basic state have an arcuate shape, the arc having a constant radius or having a variable radius along a direction transverse to the flow direction of the filter.
  • Such an arcuate design of the nonwoven layer is geous before, for example, by creating a v-shaped flow channel by spiral winding the nonwoven layer, which has a certain opening size on the inflow side or the outflow side.
  • the stack of nonwoven layers forming the filter has both nonwoven layers with an arcuate basic shape and nonwoven layers with a straight basic shape. This is advantageous in order to optionally produce conically tapering or widening flow channels or bilaterally tapering or widening flow channels.
  • the filter can be adapted to the respective application by the choice of preformed fleece layers.
  • the stack forming the filter is wound into a honeycomb body.
  • wound up can mean that the stack is wound up in a spiral.
  • the stack can also be wound in an S-shape, for example by winding the layers around two mandrels.
  • the stack is wound around a centrally arranged tube, the tube running in the axial direction of the honeycomb body.
  • the first inner bending radius for the layers of the stack is specified. Without such an inner tube, the layers may bend if they were wound too tightly.
  • the pipe thus forms a starting point from which the layers can be wound up in a spiral. It can be provided, for example, that the individual layers are welded to the outer radius of the tube and are thus fixed in relation to the tube. The layers are then wrapped around the tube, creating the spiral honeycomb body.
  • the tube can preferably have a diameter of up to 20 mm. It can be flowed through in the axial direction or closed completely or only partially.
  • a cylindrical solid material can also be used.
  • At least individual nonwoven layers have further smooth strip strips which are aligned parallel to the smooth strip strips at the end. This is beneficial to a base for additional corrugated sheet strips or to form other spacers that can be disposed within the flow channels to stabilize the filter.
  • the filter has flow channels widening in a V-shape in the flow direction and / or has flow channels tapering in a V-shape in the flow direction and / or has flow channels with a constant cross section in the flow direction.
  • the flow direction in the filter can be influenced by the choice of the flow channels or their shape.
  • FIG. 1 is a view of a nonwoven layer with a smooth strip and a corrugated layer strip
  • FIG. 3 is a view of a joint between two smooth strip strips on the inflow or outflow side of the filter
  • Fig. 4 is a sectional view through a filter with gas-tight and porous closure elements in the flow channels
  • Fig. 5 is a plan view of an arcuate non-woven layer
  • Fig. 6 two views of a filter, being different
  • FIG. 1 shows a view of a nonwoven layer 1 to which a smooth tape strip 2 has been attached at the end.
  • a corrugated sheet strip 3 is arranged on the smooth strip strip 2.
  • a smooth tape strip 2 is also arranged at the other end of the nonwoven layer 1, but is not shown here.
  • FIG. 2 shows a stack of several nonwoven layers, as shown in FIG. 1.
  • several corrugated layer strips 5 are arranged for spacing the nonwoven layers 4 from one another.
  • the left area of the layer stack later forms the inflow side 7 for the filter and the right area forms the outflow side 8 of the filter.
  • further corrugated layer strips 5 are arranged, which serve to space the fleece layers 4 apart.
  • FIG. 3 shows the joint of two smooth tape strips 2 of a nonwoven layer 1.
  • the upper nonwoven layer 1 has a corrugated layer strip 3, while the lower nonwoven layer 1 with the smooth tape strip 2, which has no corrugated layer strip 3, bears against the smooth tape strip 2 of the upper nonwoven layer 1.
  • the butt joint 9 between the two smooth strip strips 2 is sealed gas-tight to prevent the exhaust gas from flowing between the smooth strip strips 2.
  • the exhaust gas is forced to flow into the flow channel along the corrugated sheet strip 3 and then through one of the Fleece layers 1 to flow before the exhaust gas flows out of the filter on the outflow side, not shown.
  • the corrugated layer strip 3 ideally has a height of between 1 mm and 10 mm, the height preferably being 5 mm.
  • the width of the corrugation is preferably between 2 mm and 15 mm and is particularly preferably 5 mm.
  • the corrugated shape can be designed differently and can, for example, be sinusoidal, rectangular, triangular or in another shape.
  • the number of lines generated by the corrugated layers of the filter should ideally be between 25 and 440 cells per square inch (cpsi).
  • FIG. 4 shows in the left part an alternative embodiment in which the flow channels 10 on the inflow side and the outflow side are alternately closed by closure elements 11. Exhaust gas can thus flow along one of the corrugated layer strips 12 into one of the flow channels 10 and is forced there to flow through the nonwoven layer 13 due to the closure element 11 arranged at the end of the flow channel 10.
  • a similar structure is shown in the right part of FIG. 4, the closure element 14 being porous here and allowing a certain flow of exhaust gas.
  • the porous closure element 14 can, for example, also serve as an additional filter element in order to keep coarse particles in the exhaust gas from the filter, for example to prevent the filter from becoming blocked.
  • the porous closure element 14 preferably has a thickness between 2 mm and 10 mm, particularly preferably 5 mm.
  • the height of the closure element 14 is preferably between 2 mm and 10 mm, particularly preferably 3mm.
  • the porosity is preferably between 10% and 80%, particularly preferably between 40% and 70%.
  • the pore size is ideally between lym and 20 ym. particularly preferably 5 ⁇ m.
  • FIG. 5 shows an arc-shaped nonwoven layer 15.
  • Reference 16 shows the possible direction of flow through the nonwoven layer 15 when the nonwoven layer 15 is wound up to form a filter.
  • the fleece layer 15 has in its direction of extension transverse to the flow direction 16 a curved arcuate course and can either follow a constant radius or a changing radius (radius 1 to 6).
  • the aim of the curved nonwoven layer 15 is to create v-shaped flow channels by the spiral winding.
  • the distance between the individual windings is ideally as large as the height of the corrugated layer strips used as spacers.
  • FIG. 6 shows a sectional view of a filter in the left area, both fleece layers shown being 15 arc-shaped fleece layers, as shown in FIG. 5.
  • the winding of the nonwoven layers 15 results in a V-shaped channel geometry.
  • a corrugated layer strip 17 is alternately arranged between the nonwoven layers 15 on the inflow side and the outflow side.
  • FIG. 6 a combination of an arcuate nonwoven layer 15 and a straight non-arcuate nonwoven layer 18 is shown in the filter.
  • the channel geometry generated by a combination of the fleece layers 15, 18 is also tapered or flared, however the wall formed by the straight fleece layer 18 is not inclined, but runs straight and parallel to the direction of flow.
  • the different features of the individual games can also be combined with one another.
  • the exemplary embodiments from FIGS. 1 to 6 have in particular no restrictive character and serve to illustrate the inventive concept.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Filter zur Filterung eines Abgases eines Verbrennungsmotors mit einer Einströmseite (7) und einer Ausströmseite (8), wobei der Filter auseiner Mehrzahl von Vlieslagen (1, 4, 13, 15, 18) gebildet ist, die endseitig auf der Einströmseite (7) und der Ausströmseite (8) jeweils einen durch einen Glattbandstreifen (2) gebildeten gasundurchlässigen Endbereich aufweisen, wobei die Vlieslagen (1, 4, 13, 15, 18) zumindest einseitig einen Welllagenstreifen (3, 5, 12, 17) aufweisen, welcher entlang des Glattbandstreifens (2) angeordnet ist und zwei zueinander benachbarte Vlieslagen (1, 4, 13, 15, 18) an der Einströmseite (7) oder der Ausströmseite (8) zueinander beabstandet.

Description

Beschreibung
Partikelfilter
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Filter zur Filterung eines Abgases eines Verbrennungsmotors mit einer Einströmseite und einer Ausströmseite, wobei der Filter aus einer Mehrzahl von Vlieslagen gebildet ist, die endseitig auf der Einströmseite und der Ausströmseite jeweils einen durch einen Glattbandstreifen gebildeten gasundurchlässigen Endbereich aufweisen.
Stand der Technik
Zur Filterung des Abgases von Verbrennungsmotoren werden Filter eingesetzt. Durch die Gestaltung der Filter können verschiedene Partikel im Abgasstrom gezielt herausgefiltert werden. Hierzu kann beispielsweise die Porengröße der Filterelemente beein flusst werden oder die Anzahl der Filterelemente an sich.
Durch die erhöhten Drücke in den Brennräumen von Verbren nungsmotoren kommt es verstärkt zur Entstehung von kleinsten Partikeln. Neben Dieselmotoren sind hiervon auch Benzinmotoren immer mehr betroffen. Daher werden neue verbesserte Filter benötigt .
Im Stand der Technik sind Filter bekannt, die keramische Filtersubstrate, beispielsweise aus Corderit oder Silizi- umcarbid aufweisen. Nachteilig an diesen Filtersubstraten ist insbesondere, dass bei ihrer Verwendung ein hoher Gegendruck entsteht, außerdem besitzen sie ein schlechtes Thermoschock- verhalten und sind anfällig gegenüber höheren mechanischen Belastungen . Darstellung der Erfindung , Aufgabe , Lösung , Vorteile
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Filter zu schaffen, welches aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist und einen einfachen und robusten Aufbau aufweist.
Die Aufgabe hinsichtlich des Filters wird durch einen Filter mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Filter zur Filterung eines Abgases eines Verbrennungsmotors mit einer Einströmseite und einer Ausströmseite, wobei der Filter aus einer Mehrzahl von Vlieslagen gebildet ist, die endseitig auf der Einströmseite und der Ausströmseite jeweils einen durch einen Glattbandstreifen gebildeten gasundurchlässigen Endbereich aufweisen, wobei die Vlieslagen zumindest einseitig einen Welllagenstreifen aufweisen, welcher entlang des Glattband streifens angeordnet ist und zwei zueinander benachbarte Vlieslagen an der Einströmseite oder der Ausströmseite zuei nander beabstandet.
Das Filtermaterial für den Filter ist durch die verwendeten Vlieslagen gebildet. Das gewählte Vliesmaterial kann dem Verwendungszweck entsprechend angepasst werden, so dass die Porengröße zu den zu filternden Partikeln passt. Das Vlies material ist bevorzugt metallisch.
Die Vlieslagen bilden Strömungskanäle aus, welche von der Einströmseite hin zur Ausströmseite durchströmt werden können. Der Filter ist dabei derart aufgebaut, dass das einströmende Abgas zumindest einmal eine Vlieslage durchströmen muss bevor es an der Ausströmseite wieder aus dem Filter ausströmen kann. Die Strömungskanäle, in welche das Abgas an der Einströmseite einströmt müssen daher an dem der Einströmseite abgewandten Ende gasdicht verschlossen sein, oder dem Abgas zumindest einen höheren Strömungswiderstand entgegensetzen als die Vlieslage es tut. Der Verschluss kann wahlweise formschlüssig, stoff- schlüssig, kraftschlüssig oder durch eine beliebige Kombination daraus erfolgen.
Die Glattbandstreifen können wahlweise an der Oberseite oder der Unterseite der Vlieslagen angebunden sein. Dies kann an der Einströmseite und der Ausströmseite gleichsinnig oder gegen sinnig vorgesehen sein.
Die Welllagenstreifen sind einseitig auf einem Glattbandstreifen je Vlieslage angeordnet und dienen zur Stabilisierung der Vlieslage und außerdem vornehmlich zur Beabstandung von der jeweils nächsten Vlieslage. Ein aus mehreren Vlieslagen er zeugter Stapel weist vorteilhafterweise abwechselnd eine Vlieslage mit einem Welllagenstreifen an der Einströmseite auf und darauf folgend eine Vlieslage mit einem Welllagenstreifen an der Ausströmseite.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn wechselseitig an der Ein strömseite und der Ausströmseite zwei direkt zueinander be nachbarte Glattbandstreifen miteinander gasdicht verbunden sind. Durch die gasdichte Verbindung zweier Glattbandstreifen von direkt zueinander benachbarten Vlieslagen kann ein Strö mungskanal eingangsseitig oder ausgangsseitig verschlossen werden. Somit kann eine Gasströmung durch die Vlieslage erzwungen werden, da der direkte Strömungsweg durch die gasdichte Ver bindung blockiert ist.
Die Glattbandstreifen können an der Einströmseite und der Ausströmseite identisch ausgebildet sein oder voneinander abweichend. Dies betrifft insbesondere Eigenschaften wie das gewählte Material, die Breite, die Dicke, die Form an sich oder die Anordnung der Glattbandstreifen auf der Oberseite oder der Unterseite der Vlieslage.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Filter aus aufeinanderge stapelten Vlieslagen gebildet ist, wobei die Vlieslagen wechselseitig an der Einströmseite und der Ausströmseite einen Welllagenstreifen aufweisen.
Durch die wechselseitige Anordnung der Welllagenstreifen an der Einströmseite und der Ausströmseite, werden immer abwechselnd Strömungskanäle geschaffen, die zur Einströmseite geöffnet sind und zur Ausströmseite geschlossen sind und umgekehrt. Auf diese Weise wird ein Filteraufbau erzeugt, der das in die Einströmseite einströmende Abgas zwingt durch eine der Vlieslagen hin durchzuströmen .
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass in den zwischen den Vlieslagen ausgebildeten Strömungs kanälen beabstandet zueinander einer oder mehrere Welllagen streifen angeordnet sind, wobei die Vlieslagen an den Well lagenstreifen abgestützt sind. Solche zusätzlichen Wellla genstreifen in den Strömungskanälen sind vorteilhaft um die Stabilität des Filters zu erhöhen. Die zusätzlichen Wellla genstreifen sind dabei parallel zu den Welllagenstreifen an der Eingangsseite oder der Ausgangsseite angeordnet und sind mit weiteren Glattbandstreifen verbunden, die an den Vlieslagen angeordnet sind. Alternativ können die Welllagenstreifen auch direkt mit der jeweiligen Vlieslage beziehungsweise mit den beiden den jeweiligen Strömungskanal bildenden Vlieslagen verbunden sein.
Auch ist es zu bevorzugen, wenn an der Einströmseite und/oder der Ausströmseite ein Verschlusselement angeordnet ist, welches den jeweiligen Strömungskanal, in welchem das Verschlusselement angeordnet ist, gasdicht verschließt.
Durch ein zusätzliches Verschlusselement können die Strö mungskanäle gasdicht verschlossen werden, wodurch ein Über strömen durch die Vlieslage in benachbarte Strömungskanäle erzwungen wird. Dadurch kann die Filterwirkung erhöht werden, wobei dadurch ebenfalls der durch den Filter verursachte Ge gendruck erhöht wird. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn an der Einströmseite und/oder der Ausströmseite ein poröses, gasdurchlässiges Verschlusselement in zumindest einem der Strömungskanäle an geordnet ist. Durch ein poröses und zumindest teilweise gas durchlässiges Verschlusselement kann der Strömungswiderstand in einzelnen der Strömungskanäle erhöht werden, wodurch die Durchströmung der jeweiligen Vlieslagen ebenfalls verbessert wird. Gleichzeitig können diese porösen Verschlusselemente zusätzlich als Filterelemente eingesetzt werden. An der Ein strömseite könnte ein solches poröses Verschlusselement bei spielsweise dazu eingesetzt werden besonders große Partikel, die die Vlieslagen verstopfen würden aus dem Filter herauszuhalten.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Vlieslagen im Grundzustand eine bogenförmige Form aufweisen, wobei der Bogen einen gleichbleibenden Radius aufweist oder einen sich entlang eine Richtung quer zur Durchströmungsrichtung des Filters verän derlichen Radius aufweist.
Eine solche bogenförmige Gestaltung der Vlieslage ist vor teilhaft, um beispielswese durch das spiralförmige Aufwickeln der Vlieslage einen v-förmigen Strömungskanal zu erzeugen, der eine bestimmte Öffnungsgröße an der Einströmseite oder der Ausströmseite aufweist.
Auch ist es zweckmäßig, wenn der den Filter bildende Stapel aus Vlieslagen sowohl Vlieslagen mit bogenförmiger Grundform als auch Vlieslagen mit gerader Grundform aufweist. Dies ist vorteilhaft, um wahlweise einseitig sich konisch verjüngende oder sich konisch erweiternde Strömungskanäle zu erzeugen, oder beidseitig konisch verjüngende oder erweiternde Strömungska näle. Der Filter kann durch die Wahl entsprechend vorgeformter Vlieslagen auf den jeweiligen Anwendungszweck angepasst werden.
Beim spiralförmigen Aufwickeln bogenförmiger Vlieslagen ergibt sich bereits aufgrund der bogenförmigen Grundform ein Strö mungskanal, der einen v-förmigen Querschnitt aufweist. Über die Wahl der Biegeradien der Vlieslage kann der Anstellwinkel der die Strömungskanäle begrenzenden Kanalwandungen beeinflusst werden.
Auch ist es zu bevorzugen, wenn der den Filter bildende Stapel zu einem Wabenkörper aufgewickelt ist. Aufgewickelt kann insbesondere heißen, dass der Stapel spiralförmig aufgewickelt ist. Darüber hinaus kann der Stapel auch s-förmig aufgewickelt sein, indem die Lagen beispielsweise um zwei Dorne aufgewickelt werden .
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der Stapel um ein zentral angeordnetes Rohr aufgewickelt ist, wobei das Rohr in axialer Richtung des Wabenkörpers verläuft. Durch das Aufwickeln des Stapels um ein zentrales Rohr, wird der erste innere Biegeradius für die Lagen des Stapels vorgegebenen. Ohne ein solches In nenrohr kann es zum Abknicken der Lagen kommen, wenn diese zu eng aufgewickelt werden würden.
Es wird durch das Rohr somit ein Ansatzpunkt gebildet von welchem aus die Lagen spiralförmig aufgewickelt werden können. Es kann hierbei beispielsweise vorgesehen werden, dass die einzelnen Lagen am Außenradius des Rohres angeschweißt werden und somit gegenüber dem Rohr fixiert werden. Anschließend werden die Lagen um das Rohr gewickelt und so der spiralförmige Wabenkörper erzeugt .
Das Rohr kann bevorzugt einen Durchmesser von bis zu 20 mm aufweisen. Es kann in axialer Richtung durchströmbar sein oder ganz oder auch nur teilweise verschlossen sein. Alternativ zu einem Rohr kann auch ein zylinderförmiges Vollmaterial genutzt werden .
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn zumindest einzelne Vlieslagen zusätzlich zu den endseitigen Glattbandstreifen weitere Glattbandstreifen aufweisen, welche parallel zu den endseitigen Glattbandstreifen ausgerichtet sind. Dies ist vorteilhaft, um eine Basis für zusätzliche Welllagenstreifen oder andere Abstandshalter zu bilden, die innerhalb der Strömungskanäle angeordnet sein können, um den Filter zu stabilisieren.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der Filter sich v-förmig in Strömungsrichtung erweiternde Strömungskanäle aufweist und/oder sich in Strömungsrichtung v-förmig verjüngende Strömungskanäle aufweist und/oder in Strömungsrichtung einen konstanten Querschnitt aufweisende Strömungskanäle aufweist. Durch die Wahl der Strömungskanäle beziehungsweise deren Formgebung kann die Durchströmungsrichtung im Filter beeinflusst werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben .
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht einer Vlieslage mit einem Glattband streifen und einem Welllagenstreifen,
Fig. 2 eine Schnittansicht durch einen Lagenstapel aus mehreren Vlieslagen,
Fig. 3 eine Ansicht einer Stoßstelle zwischen zwei Glatt bandstreifen an der Einströmseite oder der Aus- strömseite des Filters,
Fig. 4 eine Schnittansicht durch einen Filter mit gasdichten und porösen Verschlusselementen in den Strömungs kanälen, Fig. 5 eine Aufsicht auf eine bogenförmige Vlieslage, und
Fig . 6 zwei Ansichten eines Filters, wobei unterschiedliche
Kanalgeometrien gezeigt sind.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die Figur 1 zeigt eine Ansicht einer Vlieslage 1, an welche endseitig ein Glattbandstreifen 2 angefügt wurde. Auf dem Glattbandstreifen 2 ist ein Welllagenstreifen 3 angeordnet. Ein Glattbandstreifen 2 ist ebenfalls auch am anderen Ende der Vlieslage 1 angeordnet, hier jedoch nicht abgebildet.
Die Figur 2 zeigt einen Stapel aus mehreren Vlieslagen, wie sie in Figur 1 gezeigt sind. Zwischen den Vlieslagen 4 sind mehrere Welllagenstreifen 5 zur Beabstandung der Vlieslagen 4 vonei nander angeordnet. Der linke Bereich des Lagenstapels bildet für den Filter später die Einströmseite 7 und der rechte Bereich bildet die Ausströmseite 8 des Filters. Entlang der Erstreckung der Vlieslagen 4 von der Einströmseite 7 zur Ausströmseite 8 sind weitere Welllagenstreifen 5 angeordnet, die zur Beabstandung der Vlieslagen 4 zueinander dienen.
Figur 3 zeigt die Stoßstelle zweier Glattbandstreifen 2 einer Vlieslage 1. Die obere Vlieslage 1 weist einen Welllagenstreifen 3 auf, während die untere Vlieslage 1 mit dem Glattbandstreifen 2, der keinen Welllagenstreifen 3 aufweist, an dem Glatt bandstreifen 2 der oberen Vlieslage 1 anliegt.
Die Stoßstelle 9 zwischen den beiden Glattbandstreifen 2 ist gasdicht verschlossen, um ein Strömen des Abgases zwischen die Glattbandstreifen 2 zu verhindern.
Das Abgas wird so gezwungen entlang des Welllagenstreifens 3 in den Strömungskanal einzuströmen und anschließend durch eine der Vlieslagen 1 zu strömen, bevor das Abgas auf der nicht gezeigten Ausströmseite wieder aus dem Filter ausströmt.
Der Welllagenstreifen 3 weist idealerweise eine Höhe zwischen 1mm und 10mm auf, wobei die Höhe bevorzugt 5mm beträgt. Die Breite der Wellung beträgt bevorzugt zwischen 2mm und 15mm und beträgt besonders bevorzugt 5mm. Die Wellform kann unterschiedlich ausgestaltet sein und beispielsweise sinusartig, rechteckig, dreieckig oder in einer anderen Form ausgebildet sein.
Der von den Welllagenstreifen des Filters erzeugte Zeilenzahl sollte idealerweise zwischen 25 und 440 Zellen per square inch (cpsi) liegen.
Die Figur 4 zeigt im linken Teil eine alternative Ausgestaltung, bei welcher an der Einströmseite und der Ausströmseite wech selseitig die ausgebildeten Strömungskanäle 10 durch Ver schlusselemente 11 verschlossen sind. Abgas kann so entlang eines der Welllagenstreifen 12 in einen der Strömungskanäle 10 einströmen und wird dort aufgrund des am Ende der Strömungskanals 10 angeordneten Verschlusselementes 11 gezwungen durch die Vlieslage 13 zu strömen.
Im rechten Teil der Figur 4 ist ein ähnlicher Aufbau gezeigt, wobei das Verschlusselement 14 hier porös ist und eine gewisse Durchströmung mit Abgas zulässt. Je nach Wahl der Porosität des Verschlusselementes 14 kann mehr oder weniger Abgas durch es hindurch strömen, beziehungsweise wird der Zwang des Abgases die Vlieslage 13 zu durchströmen größer oder kleiner. Das poröse Verschlusselement 14 kann beispielsweise auch als zusätzliches Filterelement dienen, um grobe Partikel im Abgas aus dem Filter zu halten, um beispielsweise ein Verstopfen des Filters zu verhindern .
Bevorzugt weist das poröse Verschlusselement 14 ein Dicke zwischen 2mm und 10mm auf, besonders bevorzugt 5mm. Die Höhe des Verschlusselements 14 ist bevorzugt zwischen 2mm und 10mm, besonders bevorzugt 3mm. Die Porosität ist bevorzugt zwischen 10% und 80%, besonders bevorzugt zwischen 40% und 70%. Die Porengröße ist idealerweise zwischen lym und 20 ym. besonders bevorzugt 5 ym.
Die Figur 5 zeigt eine bogenförmige Vlieslage 15. Mit dem Bezugszeichen 16 ist die mögliche Durchströmungsrichtung der Vlieslage 15 dargestellt, wenn die Vlieslage 15 zu einem Filter aufgewickelt ist.
Die Vlieslage 15 weist in ihrer Erstreckungsrichtung quer zur Durchströmungsrichtung 16 einen gekrümmten bogenförmigen Verlauf auf und kann entweder einem gleichbleibenden Radius folgen oder einem sich verändernden Radius (Radius 1 bis 6) .
Ziel der gebogenen Vlieslage 15 ist es v-förmige Strömungskanäle durch das spiralförmige Aufwickeln zu erzeugen. Der sich zwischen den einzelnen Wicklungen ergebende Abstand ist dabei ideal erweise so groß, wie die Höhe der als Abstandshalter verwendeten Welllagenstreifen .
Figur 6 zeigt im linken Bereich eine Schnittansicht eines Filters, wobei beide gezeigte Vlieslagen 15 bogenförmige Vlieslagen, wie in Figur 5 gezeigt, sind. Durch das Aufwickeln der Vlieslagen 15 ergibt sich eine v-förmige Kanalgeometrie. Ansonsten ist wechselseitig an der Einströmseite und der Ausströmseite jeweils ein Welllagenstreifen 17 zwischen den Vlieslagen 15 angeordnet.
Im rechten Teil der Figur 6 ist im Filter eine Kombination einer bogenförmigen Vlieslage 15 und einer geraden nicht bogenförmigen Vlieslage 18 gezeigt. Die durch eine Kombination der Vlieslagen 15, 18 erzeugte Kanalgeometrie ist ebenfalls konisch sich verjüngend beziehungsweise sich konisch erweiternd, jedoch ist die durch die gerade Vlieslage 18 gebildete den Strömungskanal begrenzende Wandung nicht schräg angestellt, sondern verläuft gerade und parallel zur Durchströmungsrichtung. Die unterschiedlichen Merkmale der einzelnen Ausführungsbei spiele können auch untereinander kombiniert werden. Die Aus führungsbeispiele der Figuren 1 bis 6 weisen insbesondere keinen beschränkenden Charakter auf und dienen der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens.

Claims

Patentansprüche
1. Filter zur Filterung eines Abgases eines Verbrennungsmotors mit einer Einströmseite (7) und einer Ausströmseite (8), wobei der Filter aus einer Mehrzahl von Vlieslagen (1, 4, 13, 15, 18) gebildet ist, die endseitig auf der Ein strömseite (7) und der Ausströmseite (8) j eweils einen durch einen Glattbandstreifen (2) gebildeten gasundurchlässigen Endbereich aufweisen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vlieslagen (1, 4, 13, 15, 18) zumindest einseitig einen Welllagenstreifen (3, 5, 12, 17) aufweisen, welcher entlang des Glattbandstreifens (2) angeordnet ist und zwei zueinander benachbarte Vlieslagen (1, 4, 13, 15, 18) an der Einströmseite (7) oder der Ausströmseite (8) zueinander beabstandet.
2. Filter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass wechselseitig an der Einströmseite (7) und der Ausströmseite (8) zwei direkt zueinander benachbarte Glattbandstreifen (2) miteinander gasdicht verbunden sind.
3. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Filter aus aufeinandergestapelten Vlieslagen (1, 4, 13, 15, 18) gebildet ist, wobei die Vlieslagen (1, 4, 13, 15, 18) wechselseitig an der Einströmseite (7) und der Aus strömseite (8) einen Welllagenstreifen (3, 5, 12, 17) aufweisen .
4. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in den zwischen den Vlieslagen (4) ausgebildeten Strömungskanälen beabstandet zueinander einer oder mehrere Welllagen streifen (5) angeordnet sind, wobei die Vlieslagen (4) an den Welllagenstreifen (5) abgestützt sind.
5. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadur ch ge kenn z e i chne t , dass an der
Einströmseite (7) und/oder der Ausströmseite (8) ein
Verschlusselement (11) angeordnet ist, welches den je weiligen Strömungskanal (10), in welchem das Verschlus selement (11) angeordnet ist, gasdicht verschließt.
6. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadur ch ge kenn z e i chne t , dass an der
Einströmseite (7) und/oder der Ausströmseite (8) ein poröses, gasdurchlässiges Verschlusselement (14) in zu mindest einem der Strömungskanäle (10) angeordnet ist.
7. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadur ch ge kenn z e i chne t , dass die
Vlieslagen (15) im Grundzustand eine bogenförmige Form aufweisen, wobei der Bogen einen gleichbleibenden Radius aufweist oder einen sich entlang eine Richtung quer zur Durchströmungsrichtung (16) des Filters veränderlichen
Radius aufweist.
8. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadur ch ge kenn z e i chne t , dass der den
Filter bildende Stapel aus Vlieslagen (15, 18) sowohl
Vlieslagen (15) mit bogenförmiger Grundform als auch Vlieslagen (18) mit gerader Grundform aufweist.
9. Filter nach Anspruch 8, dadu r ch gekenn z e i chne t , dass der den Filter bildende Stapel zu einem Wabenkörper aufgewickelt ist.
10. Filter nach Anspruch 9, dadu r ch gekenn z e i chne t , dass der Stapel um ein zentral angeordnetes Rohr aufgewickelt ist, wobei das Rohr in axialer Richtung des Wabenkörpers verläuft.
11. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadur ch gekenn z e i chne t , dass zumindest einzelne Vlieslagen (1, 4, 13, 15, 18) zusätzlich zu den endseitigen Glattbandstreifen (2) weitere Glattband- streifen aufweisen, welche parallel zu den endseitigen
Glattbandstreifen (2) ausgerichtet sind.
12. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadur ch gekenn z e i chne t , dass der Filter sich v-förmig in Strömungsrichtung erweiternde Strö mungskanäle (10) aufweist und/oder sich in Strömungs richtung v-förmig verjüngende Strömungskanäle (10) auf weist und/oder in Strömungsrichtung einen konstanten Querschnitt aufweisende Strömungskanäle aufweist.
PCT/EP2019/076268 2018-10-01 2019-09-27 Partikelfilter WO2020070020A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201980064757.8A CN112789097B (zh) 2018-10-01 2019-09-27 颗粒过滤器

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018216841.5A DE102018216841B4 (de) 2018-10-01 2018-10-01 Partikelfilter
DE102018216841.5 2018-10-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020070020A1 true WO2020070020A1 (de) 2020-04-09

Family

ID=68104634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/076268 WO2020070020A1 (de) 2018-10-01 2019-09-27 Partikelfilter

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN112789097B (de)
DE (1) DE102018216841B4 (de)
WO (1) WO2020070020A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022115395A1 (de) 2022-06-21 2023-12-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und mit einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung, Abgasnachbehandlungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine und Partikelfilter

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004001718A1 (de) * 2004-01-13 2005-08-04 Robert Bosch Gmbh Endlosfaltfilter für Partikelfilterung
DE102016220707A1 (de) * 2016-10-21 2018-04-26 Continental Automotive Gmbh Filter und Verfahren zur Herstellung eines Filters

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10128937A1 (de) 2001-06-18 2003-01-02 Hjs Fahrzeugtechnik Gmbh & Co Partikelfilter, insbesondere für Abgase von Dieselbrennkraftmaschinen
DE10235766A1 (de) 2002-08-02 2004-02-19 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Abgasfilter und Verfahren zum Reinigen eines Abgases
WO2004082805A1 (ja) * 2003-03-20 2004-09-30 Ambic Co., Ltd. 内燃機関用不織布エアーフィルター
DE102004031809B4 (de) * 2004-07-01 2006-06-14 Carl Freudenberg Kg Filterelement und Filteranordnung
BR112014027896A2 (pt) * 2012-06-04 2017-06-27 Hjs Emission Tech Gmbh & Co Kg filtro de partículas

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004001718A1 (de) * 2004-01-13 2005-08-04 Robert Bosch Gmbh Endlosfaltfilter für Partikelfilterung
DE102016220707A1 (de) * 2016-10-21 2018-04-26 Continental Automotive Gmbh Filter und Verfahren zur Herstellung eines Filters

Also Published As

Publication number Publication date
CN112789097A (zh) 2021-05-11
CN112789097B (zh) 2023-02-28
DE102018216841B4 (de) 2020-06-04
DE102018216841A1 (de) 2020-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1853800B1 (de) Wabenkörper mit zerklüfteten stirnseiten
EP1706608B1 (de) Wabenkörper aus lagen mit umstülpungen und lagen mit gegenstrukturen
EP1399241A1 (de) Partikelfilter für abgase von brennkraftmaschinen
DE602006000699T2 (de) Filtereinrichtung für Diesel-Abgase
DE4345130C1 (de) Hohlzylindrisches Filterelement
WO2005115589A1 (de) Reinigungseinsatz für abgasreinigungsanlagen, insbesondere für partikelfilter
DE102009018422A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Wabenkörpers
DE3806131C2 (de)
DE112016001431T5 (de) Abgasreinigungsfilter
WO2020070020A1 (de) Partikelfilter
WO2018073142A1 (de) Filter und verfahren zur herstellung eines filters
DE102016215289B4 (de) Wabenkörper zur Abgasnachbehandlung
DE10356997A1 (de) Partikelfilter
WO2006114345A1 (de) FILTEREINRICHTUNG, INSBESONDERE RUßPARTIKELFILTER, FÜR EIN ABGASSYSTEM EINER BRENNKRAFTMASCHINE
EP1787705A1 (de) Filtereinrichtung, insbesondere für ein Abgassystem einer Dieselbrennkraftmaschine
DE112017006597T5 (de) Poröser Wabenfilter
WO2005113113A1 (de) Filtereinrichtung, insbesondere für ein abgassystem einer brennkraftmaschine
EP1525378A1 (de) Metallische lage mit bereichen unterschiedlicher materialdicke, verfahren zur herstellung einer solchen metallischen lage und zumindest teilweise aus solchen metallischen lagen hergestellter wabenk rper
DE202007003597U1 (de) Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung
DE102012022988A1 (de) Filtereinrichtung, insbesondere Dieselpartikelfilter
WO2005079953A1 (de) Partikelfilter, insbesondere russfilter für abgase von dieselverbrennungsmaschinen
WO2004035175A2 (de) Filteranordnung zum abscheiden von partikeln aus einem flüssigen und/oder gasförmigen medium
DE102013012193A1 (de) Körper mit Fluidkanälen
DE10235767C1 (de) Blechlage mit Bereichen unterschiedlicher Materialdicke, Verfahren zur Herstellung einer solchen Blechlage und aus solchen Blechlagen hergestellter Wabenkörper
DE102004026798A1 (de) Abgaspartikelfilter

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19779863

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19779863

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1