1 F/40894
Die Erfindung betrifft eine Filteranordnung zum Abscheiden von Russpartikel aus einem Abgasstrom, die zumindest eine vom Abgasstrom durchströmte Elektrodenanordnung zur Aufladung der Russpartikel und deren Anreicherung mit Sauerstoffionen, die mithilfe eines nachfolgenden, elektrischen Feldes oder rein mechanisch aus dem Abgasstrom, entfernt werden, umfasst, und die Elektrodenanordnung zumindest eine Elektrode aufweist, die an einem stabförmigen Träger befestigt ist, wobei das der Elektrode abgewandte Ende des zumindest einen Trägers in einem hülsenförmigen Aussenlager entlang eines Einspannbereiches eingespannt ist, und im Einspannbereich des zumindest einen Trägers der innere Querschnitt des hülsenförmigen Aussenlagers dem Querschnitt des Trägers im wesentlichen entspricht,
gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Filteranordnungen dieser Art können etwa als plasmaregenerierte Russfilter ausgeführt sein, bei denen eine Elektrodenanordnung eine Entladungseinheit bildet, in der die Russpartikel elektrisch aufgeladen und gleichzeitig mit Sauerstoffionen angereichert werden, wobei die aufgeladenen Partikel in einer nachfolgenden Abscheideeinheit, etwa in einem keramischen Wabenkörper, mithilfe eines elektrischen Feldes abgeschieden werden. Filteranordnungen dieser Art werden auch als so genannte "offene Systeme" bezeichnet.
Filteranordnungen der gattungsgemässen Art können aber auch als so genannte "geschlossene Systeme" ausgeführt sein, bei denen in einer nachfolgenden Abscheideeinheit der Abgasstrom in einseitig verschlossene Kanäle eines keramischen Wabenkörpers eingeleitet wird, und die Russpartikel beim radialen Durchtritt des Abgasstromes von einem Kanal zum benachbarten Kanal an den axialen Trennwänden der Kanäle abgeschieden werden. In diesem Fall dient die Elektrodenanordnung insbesondere zur Anreicherung der Russpartikel mit Sauerstoffionen, was die Verbrennungstemperatur bei der Regeneration durch das Plasma in der nachfolgenden Abscheideeinheit senkt.
Die Entladungseinheit besteht dabei aus einer inneren Elektrode, der so genannten Sprühelektrode, und einer die Sprühelektrode konzentrisch umgebenden, äusseren Gegenelektrode.
Zwischen diesen beiden Elektroden wird der Abgasstrom hindurch geleitet. Der Abgasstrom stammt etwa aus einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs, wobei die Filteranordnung im Abgasstrang dieses Fahrzeugs angeordnet ist .
Die Sprühelektrode ist an einem stabförmigen Träger befestigt, der wiederum in ortsfesten Aussenlagern gehalten ist. Der Träger muss aus Gründen der elektrischen Isolation der Last, also der Sprühelektrode, aus Keramik oder einem anderen zum Sprödbruch neigenden Werkstoff gefertigt werden.
Da aber andererseits aufgrund der Kriechströme am berussten Träger dessen Durchmesser möglichst klein gehalten werden muss, erreicht man aufgrund der durch den Abgasstrom verursachten Schwingungen leicht die Grenze zum Ermüdungsbruch, und durch die Erschütterungen der Fahrbahn auch zum Sprödbruch.
Soll ausserdem ein Bauteil durch einen oder mehrere Träger, vorzugsweise in Form von Stäben oder Rohren, an einem oder mehreren ortsfesten Lagern fixiert werden, so entsteht dadurch im Allgemeinen ein schwingungsfähiges System, das einerseits ganz bestimmte Resonanzfrequenzen hat, die durch eine, zum Teil auch geringfügige Anregung mit einer dieser Frequenzen zu unangenehmen Schwingungen oder gar zu einer "Resonanzkatastrophe", also zum Bruch, führen können.
Es ist daher das Ziel der Erfindung, eine Filteranordnung mit einer Elektrodenaufhängung zu verwirklichen,
die die Wahrscheinlichkeit von Ermüdungs- und Sprödbrüchen, sowie resonanter Schwingungsanregungen verringert .
Diese Ziele werden durch die Merkmale von Anspruch 1 erreicht. Anspruch 1 bezieht sich auf eine Filteranordnung zum Abscheiden von Russpartikel aus einem Abgasstrom, die zumindest eine vom Abgasstrom durchströmte Elektrodenanordnung zur Aufladung der Russpartikel und deren Anreicherung mit Sauerstoffionen, die mithilfe eines nachfolgenden, elektrischen Feldes oder rein mechanisch aus dem Abgasstrom, entfernt werden, umfasst, und die c r rf f o er ec- c
Elektrodenanordnung zumindest eine Elektrode aufweist, die an einem stabf[delta]rmigen Träger befestigt ist, wobei das der Elektrode abgewandte Ende des zumindest einen Trägers in einem hülsenförmigen Aussenlager entlang eines Einspannbereiches eingespannt ist,
und im Einspannbereich des zumindest einen Trägers der innere Querschnitt des hülsenförmigen Aussenlagers dem Querschnitt des Trägers im wesentlichen entspricht. Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass am Einspannbereich in axialer Richtung ein Stützbereich anschliesst, wobei der innere Querschnitt des Stützbereiches in Richtung des Einspannbereiches stetig in den inneren Querschnitt des Einspannbereiches übergeht, und sich in entgegen gesetzter Richtung in axialer Richtung aufweitet .
Durch die erfindungsgemässe Massnahmen kann erreicht werden, dass bei jeder Durchbiegung des Trägers die lastseitige Einleitung der Kraft in den Träger, durch die das Drehmoment am Aussenlager aufgefangen wird, durch den sich aufweitenden Abschnitt in Richtung Last verschoben wird, die Aufhängung des schwingungsfähigen Systems dadurch kürzer wird, und deren Resonanzfrequenz sich daher mit zunehmender Auslenkung verstellt .
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn gemäss Anspruch 2 die Krümmung der Schnittlinie der Innenfläche des Stützbereiches mit einer Ebene von Biegelinien des Trägers, die sich jeweils bei zunehmender und in derselben Belastungsrichtung wirkenden Last einstellen, ausreichend gering gewählt ist, sodass bei jeweils zunehmenden Lastinkrementen das jeweils anfängliche,
lagerseitige und vom Stützbereich beabstandete Biegekurveninkrement der in Belastungsrichtung gesehen äussersten Kontur des Trägers in Anlage mit dem Stützbereich gerät, wie noch näher ausgeführt werden wird.
Anspruch 3 sieht vor, dass der innere Querschnitt des Stützbereiches um die Längsachse des eingespannten Trägers dieselbe Symmetrie aufweist wie der Träger selbst.
Handelt es sich also etwa bei dem Träger um einen Stab mit rundem, viereckigem oder sechseckigem Querschnitt, so weist auch der eis- (c)r co sich aufweitende Abschnitt des Aussenlagers einen runden, viereckigen oder sechseckigen Querschnitt auf.
Anspruch 4 schlägt vor, dass zwei Träger vorgesehen sind, und die an ihnen befestigte Elektrode mit zwei hülsenförmigen Innenlagern versehen ist, in das jeweils ein der Elektrode zugewandtes Ende des jeweiligen Trägers entlang eines Einspannbereiches eingespannt ist, und deren innerer Querschnitt dem Querschnitt des jeweiligen Trägers im Einspannbereich im wesentlichen entspricht, wobei sich am Einspannbereich in axialer Richtung jeweils ein Stützbereich anschliesst, wobei der innere Querschnitt des Stützbereiches in Richtung des Einspannbereiches stetig in den inneren Querschnitt des Einspannbereiches übergeht,
und sich in entgegen gesetzter Richtung in axialer Richtung aufweitet. Somit sind nicht nur die jeweiligen, äusseren Enden der beiden Träger in einem erfindungsgemässen Lager eingespannt, sondern auch die jeweiligen inneren Enden der beiden Träger, wobei die von den beiden Trägern gehaltene Elektrode über erfindungsgemäss ausgeführte Innenlager verfügt .
Anspruch 5 und 6 beschreiben analog zu Anspruch 2 und 3 vorteilhafte Ausführungen der Innenlager.
So beschreibt Anspruch 5, dass die Krümmung der Schnittlinie der Innenfläche des Stützbereiches des jeweiligen Innenlagers mit einer Ebene von Biegelinien des Trägers, die sich jeweils bei zunehmender und in derselben Belastungsrichtung wirkenden Last einstellen, ausreichend gering gewählt ist, sodass bei jeweils zunehmenden Lastinkre enten das jeweils anfängliche, lagerseitige und vom Stützbereich beabstandete Biegekurveninkrement der in Belastungsrichtung gesehen äussersten Kontur des Trägers in Anlage mit dem Stützbereich gerät. Anspruch 6 schlägt vor, dass der Querschnitt des Stützbereiches des jeweiligen Innenlagers um die Längsachse des eingespannten Trägers dieselbe Symmetrie aufweist wie der Träger selbst.
Gemäss Anspruch 7 und Anspruch 8 ist es vorteilhaft, wenn der Träger im hülsenförmigen Aussen- bzw.
Innenlager formschlüssig ec (c)^ (c)c (c)<->gehalten ist, und insbesondere keine Schweiss-, Klebe- oder Kittstellen aufweist. Dabei wird man ein eventuell notwendiges Spiel für Temperaturänderungen berücksichtigen.
Gemäss Anspruch 9 weist der zumindest eine stabförmige Träger einen kreisförmigen Querschnitt auf. Da es aber vermieden werden soll, dass sich der Träger im Aussenlager verdrehen kann, ist es in diesem Fall gemäss Anspruch 10 vorteilhaft, wenn der Träger über einen Teilbereich seines eingespannten Bereiches einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist. Anspruch 11 sieht etwa vor, dass der von der Kreisform abweichende Querschnitt durch einen ebenen Anschliff im Umfangsbereich des Trägers verwirklicht wird.
Anspruch 12 und 13 schlagen vor, dass der Stützbereich des hülsenförmigen Aussen- bzw.
Innenlagers eine Beschichtung aus einem plastisch verformbaren Material aufweist. Bei dem plastisch verformbaren Material kann es sich gemäss Anspruch 14 und 14 etwa um ungehärteten und rostfreien Stahl, Messing, oder Bronze handeln.
Gemäss Anspruch 15 kann auch vorgesehen sein, dass ein hülsenoder ringförmiger Reiter vorgesehen ist, der mit Spiel am Träger geführt ist. Der massive Reiter kann etwa aus Keramik oder Metall gefertigt sein, und nimmt durch das Spiel auftretende Schwingungsenergie in unterschiedlichen Positionen auf, was ebenfalls das Auftreten von Resonanzen unterbindet.
Anspruch 16 bezieht sich schliesslich auf ein Filteranordnung, bei der die an dem stabf[delta]rmigen Träger befestigte Elektrode den Träger hülsenförmig umgibt, und an ihrem dem Austrittspunkt des Abgasstromes aus der Elektrodenanordnung zugewandten Ende mit Öffnungen versehen ist.
Diese Öffnungen ermöglichen eine Gasströmung aus dem rückwärtigen Hohlraum der Elektrodenanordnung und verhindern ein Einströmen der aufgeladenen Russpartikel von hinten über den Träger, da sich dort eintretende Russpartikel bevorzugt durch Dipolkräfte ablagern. c ce cc eo [beta]e
Eine Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Hierbei zeigen die
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines an seinem linken Ende in einem herkömmlichen Aussenlager formschlüssig eingespannten Trägers mit dem Durchmesser D in einem ungebogenen Zustand (gerade Linien) und einem gebogenen Zustand (gebogene Linien) , wobei das die Biegung hervorrufende Moment Fl immer an der gleichen Stelle in das Lager abgeleitet wird,
Fig. 2 die Situation von Fig. 1 bei erfindungsgemäss verlängertem Aussenlager mit sich aufweitendem Querschnitt, wobei sich der Angriffspunkt des Momentes Fl am Träger um die Distanz a verschiebt und an der Stelle F2 in das Lager abgeleitet wird, sodass sich der Lastarm um die Distanz a verkürzt und die Auslenkung des Trägers gleichzeitig abnimmt,
Fig. 3 die Situation von Fig. 2 bei zunehmender Last bzw.
zunehmendem Moment am Träger auf F2, wobei sich der Angriffspunkt des Momentes F2 am Träger um die Distanz b verschiebt und in F3 abgeleitet wird, sodass sich der Lastarm um die zunehmende Distanz b verkürzt und die Auslenkung des Trägers weiter abnimmt,
Fig. 4 eine Darstellung eines plasmaregenerierten Russfilters, der aus einer Entladungseinheit, in der die Russpartikel einem elektrischen Feld ausgesetzt werden, und einer Abscheideeinheit, in der die Russpartikel in einem keramischen Wabenkörper abgeschieden werden, besteht,
Fig. 5 einen Längsschnitt durch die Entladungseinheit gemäss Fig. 4, in der die auf Hochspannung stehende Sprühelektrode von einer auf Masse liegenden Gegenelektrode durch Stäbe aus Keramik elektrisch isoliert aufgehängt ist, wobei auch ein Detailausschnitt von Fig. 5, die die Ausführung der Aussenlager zeigt, hinzugefügt ist, und die Fig.
6 einen Querschnitt durch die Entladeeinheit gemäss Fig. 5.
Die Fig.l zeigt eine schematische Darstellung eines an seinem linken Ende in einem Lager 6' herkömmlicher Ausführung formschlüssig eingespannten Trägers 5 mit einem kreisförmigen Querschnitt und dem Durchmesser D. Das Lager 6' ist hülsenförmig ausgeführt, wobei im Einspannbereich 9 des Lagers 6' der innere Querschnitt des hülsenförmigen Lagers 6' dem Querschnitt des Trägers 5 im Wesentlichen entspricht. Im unbelasteten Zustand weist der Träger 5 keine Biegung auf, was durch die geradlinig nach rechts verlaufenden Linien in der Fig. 1 angedeutet ist. Dabei hat der Träger 5 eine Längsachse L. Dabei ist zu bemerken, dass der Träger 5 so dimensioniert sein wird, dass die durch eine Elektrode 3 (in der Fig. 1 nicht ersichtlich) gegebene Last keine nennenswerte Biegung des Trägers 5 hervorruft.
Stärkere Biegungen des Trägers 5 werden erst durch zusätzliche Belastungen verursacht, wie sie durch den Abgasstrom oder durch äussere Erschütterungen der Filteranordnung gegeben sind. In diesen Fällen beginnt sich der Träger 5 unter Einwirkung einer Last durchzubiegen (siehe gebogene Linien in der Fig. 1, die zur Übersichtlichkeit überhöht dargestellt sind) . Eine Biegung eines Trägers 5 wird in der Regel durch eine Biegelinie dargestellt, die in der neutralen Fläche des gebogenen Trägers 5 liegt, also in jener Fläche, in der die Zug- und Druckkräfte verschwinden. Bei zunehmender und jeweils in derselben Belastungsrichtung wirkenden Last stellen sich unterschiedliche und in einer Ebene liegende Biegelinien ein, wobei im Folgenden stets von elastischen Verformungen des Trägers 5 ausgegangen wird.
Für jede Biegung kann ferner die in Belastungsrichtung B gesehen äusserste Kontur 8 des Trägers 5 identifiziert werden. In der Fig. 1 wirkt dabei die Last von oben nach unten auf den Träger 5, sodass die Belastungsrichtung B nach unten orientiert ist.
Das die Durchbiegung des Trägers 5 hervorrufende Moment Fl wird dabei bei einem Lager 6' herkömmlicher Ausführung immer an der gleichen Stelle in das Lager 6' abgeleitet, unabhängig vom Ausmass der Biegung. Die Fig. 2 stellt im Gegensatz dazu ein erfindungsgemässes Lager 6 dar, bei dem sich am Einspannbereich 9 des Lagers 6 in axialer Richtung ein Stützbereich 7 anschliesst, wobei der innere Querschnitt des Stützbereiches 7 in Richtung des Einspannbereiches 9 stetig in den inneren Querschnitt des Einspannbereiches 9 übergeht, und sich in entgegen gesetzter Richtung in axialer Richtung aufweitet.
Der Stützbereich 7 stellt somit einen trompetenförmigen Teil dar, um den der Einspannbereich 9 des Lagers 6 verlängert ist.
Dabei wird es vorteilhaft sein, wenn die Krümmung der Schnittlinie der Innenfläche des Stützbereiches 7 mit der Ebene der Biegelinien des Trägers 5, also jener Kurve, die in der Fig. 2 als Kontur des Stützbereiches 7 erscheint, ausreichend gering gewählt ist, sodass bei jeweils zunehmenden Lastinkrementen das jeweils anfängliche, lagerseitige und vom Stützbereich 7 beabstandete Biegekurveninkrement der in Belastungsrichtung B gesehen äussersten Kontur 8 des Trägers 5 in Anlage mit dem Stützbereich 7 gerät. Wird etwa ein zunächst unbelasteter Träger 5 mit einem Lastinkrement belastet, so wird sich der Träger 5 geringfügig um den Angriffspunkt des Moments Fl biegen, insbesondere auch die äusserste Kontur 8 des Trägers 5.
Das erste Teilstück der Biegekurve dieser äussersten Kontur 8 vom Angriffspunkt des Moments Fl wird als Biegekurveninkrement bezeichnet. Die AufWeitung des Querschnitts des Stützbereiches 7 ist nun so zu wählen, dass sich das Biegekurveninkrement am Stützbereich 7 abstützt, also in Anlage mit dem Stützbereich 7 gerät. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn sich der trompetenförmige Stützbereich 7 schwächer öffnet, als es dem Verlauf des Biegekurveninkrements entsprechen würde, da in diesem Fall eine bessere Stützwirkung erreicht wird.
Des Weiteren ist zu berücksichtigen, dass sich die Elastizität des Trägers 5 im Laufe des Betriebs auch verringern kann, etwa durch tiefe Temperaturen oder durch Materialalterung.
Der Angriffspunkt des Momentes Fl am Träger 5 verschiebt sich daher bei einem erfindungsgemässen Lager 6 um die Distanz a und wird an der Stelle F2 in das Lager 6 abgeleitet, wobei sich der Lastarm um die Distanz a verkürzt und die Auslenkung des Trägers 5 gleichzeitig abnimmt.
Wie bereits erwähnt wurde, ist es vorteilhaft, wenn sich der Stützbereich 7 in Richtung seiner Öffnung hinreichend langsam von dem Träger 5 entfernt, damit es schon bei kleinen Schwingungsamplituden des Trägers 5 zu einer Verlagerung des Angriffspunktes des Momentes F2 am Träger 5 und am trompetenförmigen Stützbereich 7 kommt.
Wird nun der Träger 5 mit einem weiteren Lastinkrement belastet, so wird sich der Träger 5 geringfügig um den neuen Angriffspunkt des Moments F2 biegen, insbesondere auch die äusserste Kontur 8 des Trägers 5. Das erste Teilstück der Biegekurve dieser äussersten Kontur 8 vom Angriffspunkt des Moments F2 wird wiederum als Biegekurveninkrement bezeichnet, und ist vor dem weiteren Lastinkrement zunächst noch vom Stützbereich 7 beabstandet, gerät aber nach Einsetzen des weiteren Lastinkrements ebenfalls in Anlage mit dem Stützbereich 7.
Die Aufweitung des Querschnitts des Stützbereiches 7 ist nun auch in diesem Bereich so zu wählen, dass sich das Biegekurveninkrement auch tatsächlich am Stützbereich 7 abstützt.
Wie in der Fig. 3 gezeigt ist, erhöht sich unter höherer Last das Moment am Träger auf F2, der Angriffspunkt des Momentes F2 am Träger 5 verschiebt sich um die Distanz b, und wird in F3 abgeleitet, wobei sich der Lastarm um die zunehmende Distanz b verkürzt und die Auslenkung des Trägers 5 weiter abnimmt.
Durch ein erfindungsgemässes Lager 6 wird somit erreicht, dass bei jeder Durchbiegung des Trägers 5 die lastseitige Einleitung der Kraft in den Träger 5, durch die das Drehmoment am Lager 6 aufgefangen wird, durch den sich nach aussen langsam öffnenden Stützbereich 7 in Richtung Last verschoben wird, die Aufhängung des schwingungsfähigen Systems dadurch kürzer wird,
und deren Resonanzfrequenz sich daher mit zunehmender Auslenkung verstellt. Mit anderen Worten verschiebt sich bei kontinuierlich zunehmender Last der Einleitpunkt der Kraft kontinuierlich in Richtung der Last. Eine Vorrichtung dieser Art zeichnet sich durch eine ganze Reihe weiterer Vorteile aus:
-) Durch die Verschiebung der Einleitung der Kraft am Träger 5 je nach seiner Auslenkung werden Ermüdungsbrüche des Trägers 5 vermieden, da es zu einer Verteilung der Schwingungsbelastungen über einen weiten Bereich des Trägers 5 kommt .
-) Bei der Zunahme der Last wird die Krafteinleitung am Träger 5 in Richtung Last verschoben;
der Lastarm wird kleiner, es kommt zu einer Versteifung der Aufhängung und die Einleitung eines Gewaltbruches wird reduziert .
-) Durch die Verschiebung der Krafteinleitung am Träger 5 je nach seiner Auslenkung kommt es bei Schwingungen zu einer starken Dämpfung, da sich nicht nur die Schwingungsfrequenz mit der Auslenkung verändert, sondern sich die gesamte Aufhängung bei grösserer Auslenkung versteift.
-) Durch die Zunahme der Schwingungsamplitude im Resonanzfall verschiebt sich der Aufpunkt der Last am Träger 5, was zu einer Verstimmung der Resonanz führt;
daher ist eine resonante Anregung nur dann möglich, wenn die Anregung durch ein weisses Frequenzspektrum erfolgt, also alle anregenden Frequenzen mit gleicher Intensität vorhanden sind.
Insbesondere muss darauf geachtet werden, dass sich erfindungsgemäss der trompetenförmige Stützbereich 7 der Aufhängung im Ruhezustand dem Träger 5 tangential nähert, also der innere Querschnitt des Stützbereiches 7 in Richtung des Einspannbereiches 9 stetig in den inneren Querschnitt des Einspannbereiches 9 übergeht, sodass sich bei steigender Belastung der Aufpunkt der Last kontinuierlich in Richtung Last bewegt.
Die Kurve der trompetenförmigen Öffnung des Stützbereiches 7, die die oben beschriebenen Vorgänge am besten umsetzt, wird sowohl durch die mechanischen Eigenschaften des Trägerwerkstoffes, als auch durch die auftretenden statischen und dynamischen Belastungen des Trägers 5 vorgegeben. Falls der Träger 5 etwa ein Stab mit kreisförmigem Querschnitt ist, wird es in der Regel ein entsprechender Drehkörper um die Achse L des Stabes sein.
Wichtig für die optimale Funktion des beschriebenen Lagers 6 ist es, dass der Träger 5 im Lager 6 bis auf die Fertigungstoleranzen und das notwendige Spiel für Temperaturänderungen formschlüssig gehalten ist, aber nicht eingeschweisst, geklebt oder gekittet wird.
Hierzu kann etwa der Träger 5 bei der Montage in das auf 700[deg.]C bis 800[deg.]C angelassene Lager 6 eingesetzt werden.
Natürlich kann eine Lagerung mithilfe eines Lagers 6 mit trompetenförmigem Stützbereich 7 auf beiden Seiten des Trägers 5 angewendet werden, da es dann zu einer noch deutlicheren Dämpfung gegenüber Schwingungen und zu einer höheren Versteifung bei Belastungen kommt. Ausserdem lässt sich die Dämpfung erfindungsgemäss noch weiter durch eine geeignete Materialwahl der Innenfläche des Stützbereiches 7 erhöhen, die durch plastische Verformbarkeit beim Abrollen der Träger 5 Energie aufnimmt.
Hierzu kann etwa ungehärteter und rostfreier Stahl, Messing, oder Bronze verwendet werden.
Die Kurve, nach der sich der Stützbereich 7 zu der Last hin öffnet, kann je nach technischer Problemstellung eine konstante, eine progressiv zunehmende, oder auch eine abnehmende Krümmung aufweisen. Allerdings muss in vorteilhafter Weise sichergestellt werden, dass sich die Öffnung des trompetenförmigen Stützbereichs 7 des Lagers 6 nach jedem Punkt der Krafteinleitung Fl, F2, F3 (Fig.l bis Fig.3) schwächer aufweitet, als es der Biegekurve der äussersten Kontur 8 für weiter zunehmende Belastungen entspricht.
Die Form des Stützbereiches 7 wird so bestimmt, dass die Krümmung der Schnittlinie der Innenfläche des Stützbereiches 7 mit der entsprechenden Ebene der Biegelinien des Trägers 5 ausreichend gering gewählt ist,
sodass bei jeweils zunehmenden Lastinkrementen das jeweils anfängliche, lagerseitige und vom Stützbereich 7 beabstandete Biegekurveninkrement der in Belastungsrichtung B gesehen äussersten Kontur 8 des Trägers 5 in Anlage mit dem Stützbereich 7 gerät. Experimentell kann dieser trompetenförmige Verlauf bestimmt werden, indem etwa bei fester Einspannung des Trägers 5 seine in allen Richtungen gleichmässig oder nach einem vorgegebenen Lastkollektiv vorgenommenen Auslenkungen punktweise mit steigender Belastung gemessen, oder durch Wachs- oder Tonstücke abgenommen werden, die am Lager 6 festgehalten sind.
Weist der Träger 5 einen Querschnitt auf, der über seine Länge nicht konstant ist und/oder von der Stabform abweicht, so kann der trompetenförmige Verlauf des Stützbereiches 7 so bestimmt werden,
dass sich der trompetenförmige Verlauf als Einhüllende aller schrittweise mit steigender Belastung näher der Last aufgenommener Auslenkungspunkte des Trägers darstellt.
Besondere Vorteile besitzt eine solche Aufhängung, wenn der Träger 5 aus Gründen der elektrischen Isolation der Last aus Keramik oder einem änderen zum Sprödbruch neigenden Werkstoff gefertigt werden muss, wie dies etwa bei der Sprühelektrode 3 einer Filteranordn[upsilon]ng, wie sie im Folgenden beschrieben wird, notwendig ist.
Die Fig. 4 zeigt hierfür eine Darstellung einer Ausführungsform eines plasmaregenerierten Russfilters, der aus einer Entladungseinheit 1, in der die Russpartikel elektrisch aufgeladen werden, und einer Abscheideeinheit 2, in der die aufgeladenen Partikel in einem keramischen Wabenkörper abgeschieden werden, besteht.
In der Fig. 5 ist ein Längsschnitt durch die Entladungseinheit 1 dargestellt, in der die auf Hochspannung stehende Sprühelektrode 3 von der auf Masse liegende Gegenelektrode 4 durch zwei stabförmige Träger 5 aus Keramik elektrisch isoliert aufgehängt ist. Die jeweils der Elektrode 3 abgewandten Enden 5a der beiden Träger 5 sind dabei in hülsenförmigen Aussenlagern 6a gehalten, und die der Elektrode 3 zugewandten Enden 5b der Träger 5 in den hülsenförmigen Innenlagern 6b.
Die keramischen Träger 5 müssen einerseits sehr dünn sein, um auf ihrer mit Russ verunreinigten Oberfläche nicht zuviel Leckagestrom zu verursachen, aber andererseits hinreichend stabil gegen Schwingungen und Stösse, wie sie im Fahrbetrieb eines Autos unvermeidlich sind.
Insbesondere dürfen die keramischen Träger 5 im jahrelangen Betrieb keine Ermüdungsbrüche bekommen, und müssen bei starken Stössen durch schlechte Strassen eine hohe Auslenkung der Sprühelektrode 3 vermeiden, da sonst die Entladungsstrecke zwischen Sprühelektrode 3 und Gegenelektrode 4 lokal zu stark verringert wird, was elektrische Überschläge auslösen würde.
Alle diese Probleme wurden erfindungsgemäss durch Lager 6 mit trompetenförmigen Stützbereichen 7 gelöst, in denen die Träger 5 eingespannt sind.
Die trompetenförmigen Stützbereiche 7 der Lager 6 sind im Detailausschnitt zur Fig. 5 übertrieben dargestellt. Der Stützbereich 7 wird sich in Richtung zur Last hinreichend langsam öffnen, um schon bei kleinen Auslenkungen oder Schwingungsamplituden eine Verlagerung des Angriffspunktes des Momentes F2 (siehe Fig. 2) am keramischen Träger 5 und am trompetenförmigen Stützbereich 7 zu erreichen.
Diese trompetenförmigen Stützbereiche 7 werden vorzugsweise durch Formpressen hergestellt und nach ihrer Bearbeitung und vor dem Zusammenstecken mit den kalten Trägern 5 auf etwa 700[deg.]C bis 800[deg.]C angelassen, um bis zu der maximalen Betriebstemperatur der Filteranordnung von etwa 650[deg.]C eine hinreichende Formschlüssigkeit zwischen Träger und Lager zu bekommen.
In der Fig. 6 ist ein Querschnitt durch die Entladungseinheit 1 gemäss der Fig. 5 gezeigt, in der insbesondere die konzentrische Anordnung der Sprühelektrode 3 und der Gegenelektrode4ersichtlich ist.
Durch eine erfindungsgemässe Ausgestaltung der Lager 6 können Ermüdungsbrüche kaum mehr stattfinden, da sich die Einleitung der Kraft am keramischen Träger 5 fortwährend verschiebt, und resonant angeregte Schwingungen durch die sich ändernde Schwingungsamplitude sofort zu einer Verstimmung der Resonanzfrequenz führen.
Gewaltbrüche bei extremen Auslenkungen werden durch eine Reduktion des Lastarmes und dem damit inhärenten Abbau der Kraft an der Einspannung des Trägers 6 ebenfalls vermieden.
Besonders sinnvoll ist es, wenn sich auch auf der Seite der Sprühelektrode 3 das Innenlager 6b um den eingespannten Träger 5 gegen das feste Aussenlager 6a hin trompetenförmig öffnet, da es dann zu einer noch deutlicheren Dämpfung gegenüber Schwingungen und zu einer höheren Versteifung bei Belastungen kommt .
In weiteren Ausführungsformen kann der Träger 5 ein elliptischer oder auch ein mehrkantiger keramischer Stab, vorzugsweise mit vier- oder sechseckigem Querschnitt aus z.B. gebranntem Aluminiumoxid, sein, da ein Drehen der Sprühelektrode 3 um ihre Achse während des Betriebes aus vielerlei Gründen unerwünscht ist.
In diesem Fall muss auch der trompetenförmige Stützbereich 7 des Lagers 6 einen dem Querschnitt des Trägers 5 entsprechenden, inneren Querschnitt aufweisen. In anderen Worten muss der innere Querschnitt des Stützbereiches 7 um die Längsachse L des eingespannten Trägers 5 dieselbe Symmetrie aufweisen wie der Träger 5 selbst.
Zur weiteren Störung etwa auftretender Resonanzen ist es ausserdem vorteilhaft, auf dem Träger 5 jeweils einen hülsenoder ringförmigen Reiter laufen zu lassen, der mit Spiel am Träger 5 geführt ist. Der massive Reiter kann etwa aus Keramik oder Metall gefertigt sein, und nimmt durch das Spiel auftretende Schwingungsenergie in unterschiedlichen Positionen auf.
Ausserdem trägt er auch zur Erhöhung der Zeitstandsfestigkeit der keramischen Isolationsstrecke bei, da er durch die Beschleunigungen und Verzögerungen, denen des Fahrzeug während seines Betriebes ausgesetzt ist, den sich auf den stabförmigen Trägern 5 absetzenden Russ durch seine Bewegung abschabt .
Bei einer hier beschriebenen Filteranordnung, bei der die an dem stabförmigen Träger 5 befestigte Elektrode 3 den Träger 5 hülsenförmig umgibt, ist es ausserdem vorteilhaft, wenn die Elektrode 3 an ihrem dem Austrittspunkt des Abgasstromes aus der Elektrodenanordnung zugewandten Ende mit Öffnungen versehen ist.
Diese Öffnungen ermöglichen eine Gasströmung aus dem rückwärtigen Hohlraum der Elektrodenanordnung und verhindern ein Einströmen der aufgeladenen Russpartikel von hinten über den Träger 5, da sich dort eintretende Russpartikel bevorzugt durch Dipolkräfte auf dem Isolator ablagern.
Mithilfe der Erfindung wird somit eine Filteranordnung mit einer Elektrodenaufhängung 1 verwirklicht, bei der die Wahrscheinlichkeit von Ermüdungs- und Sprödbrüchen der stabförmigen Träger 5, sowie resonanter Schwingungsanregungen verringert ist .
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The invention relates to a filter arrangement for separating soot particles from an exhaust gas flow which comprises at least one electrode arrangement through which the exhaust gas flow charges the soot particles and enriches them with oxygen ions which are removed by means of a subsequent electric field or purely mechanically from the exhaust gas flow the electrode arrangement has at least one electrode which is fastened to a rod-shaped carrier, wherein the end of the at least one carrier facing away from the electrode is clamped in a sleeve-shaped outer bearing along a clamping region, and in the clamping region of the at least one carrier the inner cross-section of the sleeve-shaped outer bearing has the cross section substantially corresponds to the carrier,
according to the preamble of claim 1.
Filter arrangements of this type can be embodied as a plasma-generated soot filter, for example, in which an electrode assembly forms a discharge unit in which the soot particles are electrically charged and simultaneously enriched with oxygen ions, wherein the charged particles in a subsequent deposition unit, such as in a ceramic honeycomb body, using an electric Field be deposited. Filter arrangements of this type are also referred to as so-called "open systems".
However, filter arrangements of the generic type can also be embodied as so-called "closed systems" in which the exhaust gas flow is introduced into channels of a ceramic honeycomb body closed in one downstream separation unit, and the soot particles pass from one channel to the adjacent channel during the radial passage of the exhaust gas flow The axial partitions of the channels are deposited. In this case, the electrode arrangement is used, in particular, for enriching the soot particles with oxygen ions, which lowers the combustion temperature during the regeneration by the plasma in the subsequent separation unit.
The discharge unit consists of an inner electrode, the so-called spray electrode, and an outer counter electrode concentrically surrounding the spray electrode.
Between these two electrodes, the exhaust gas flow is passed through. The exhaust gas flow comes about from an internal combustion engine of a vehicle, wherein the filter assembly is arranged in the exhaust system of this vehicle.
The spray electrode is attached to a rod-shaped carrier, which in turn is held in stationary outer bearings. For reasons of electrical insulation of the load, ie the spray electrode, the carrier must be made of ceramic or another material susceptible to brittle fracture.
Since, on the other hand, due to the leakage currents on the brushed carrier whose diameter must be kept as small as possible, due to the vibrations caused by the exhaust gas easily reaches the limit to fatigue failure, and by the vibrations of the road to brittle fracture.
If, in addition, a component is to be fixed to one or more stationary bearings by means of one or more carriers, preferably in the form of rods or tubes, this generally results in a system capable of oscillating, which on the one hand has very specific resonance frequencies, which by one, in part also slight excitation with one of these frequencies can lead to unpleasant oscillations or even to a "resonance catastrophe", ie to breakage.
It is therefore the object of the invention to realize a filter arrangement with an electrode suspension,
which reduces the likelihood of fatigue and brittle fractures, as well as resonant vibrational excitations.
These objects are achieved by the features of claim 1. Claim 1 relates to a filter assembly for separating soot particles from an exhaust gas flow, which comprises at least one flowed through by the exhaust gas electrode assembly for charging the soot particles and their enrichment with oxygen ions, which are removed by means of a subsequent electric field or purely mechanically from the exhaust gas stream , and the crf fo ec c
Electrode assembly has at least one electrode which is fixed to a rod-shaped carrier, wherein the end facing away from the electrode of the at least one carrier is clamped in a sleeve-shaped outer bearing along a Einspannbereiches,
and in the clamping region of the at least one carrier, the inner cross section of the tubular outer bearing substantially corresponds to the cross section of the carrier. According to the invention, provision is made for a support region to adjoin the clamping region in the axial direction, wherein the inner cross section of the support region continuously merges in the direction of the clamping region into the inner cross section of the clamping region, and widens in the opposite direction in the axial direction.
By the measures according to the invention it can be achieved that with each deflection of the carrier, the load-side introduction of the force into the carrier, by which the torque is absorbed at the outer bearing is displaced by the widening portion towards the load, the suspension of the oscillatory system thereby shorter is, and their resonant frequency is therefore adjusted with increasing deflection.
It is particularly advantageous if, according to claim 2, the curvature of the line of intersection of the inner surface of the support region with a level of bending lines of the carrier, each set with increasing and acting in the same load direction load, is chosen sufficiently low, so that with each increasing load increments the each initial,
bearing-side and spaced from the support area Biegekurveninkrement seen in the loading direction outermost contour of the carrier in contact with the support area device, as will be explained in more detail.
Claim 3 provides that the inner cross section of the support area around the longitudinal axis of the clamped carrier has the same symmetry as the carrier itself.
If, for example, the support is a rod with a round, quadrangular or hexagonal cross-section, then the section of the outer bearing that widened outwards has a round, quadrangular or hexagonal cross-section.
Claim 4 proposes that two carriers are provided, and the electrode attached to them is provided with two sleeve-shaped inner bearings, in each of which an electrode facing the end of the respective carrier is clamped along a Einspannbereiches, and whose inner cross-section of the cross section of the respective carrier essentially corresponds to the clamping region, with a respective support region adjoining the clamping region in the axial direction, the inner cross section of the supporting region continuously merging in the direction of the clamping region into the inner cross section of the clamping region,
and widens in the opposite direction in the axial direction. Thus, not only the respective, outer ends of the two carriers are clamped in a bearing according to the invention, but also the respective inner ends of the two carriers, the electrode held by the two carriers having inner bearings designed according to the invention.
Claim 5 and 6 describe analogous to claim 2 and 3 advantageous embodiments of the bottom bracket.
Thus, claim 5 describes that the curvature of the line of intersection of the inner surface of the support region of the respective inner bearing with a level of bending lines of the carrier, each set with increasing and acting in the same load direction load, is chosen sufficiently low, so duen with each increasing Entink the each initial, bearing side and spaced from the support area Biegekurveninkrement seen in the loading direction outermost contour of the wearer device in contact with the support area. Claim 6 proposes that the cross section of the support region of the respective inner bearing about the longitudinal axis of the clamped carrier has the same symmetry as the carrier itself.
According to claim 7 and claim 8, it is advantageous if the carrier in the sleeve-shaped outer or
Inner bearing form-fit ec (c) ^ (c) c (c) is held <->, and in particular no welding, adhesive or Kittstellen has. In doing so, one will consider a possibly necessary game for temperature changes.
According to claim 9, the at least one rod-shaped carrier has a circular cross-section. However, since it should be avoided that the carrier can rotate in the outer bearing, it is advantageous in this case according to claim 10, when the carrier over a portion of its clamped region has a deviating from the circular cross-section. Claim 11 provides, for example, that the cross-section deviating from the circular shape is realized by a flat bevel in the peripheral region of the carrier.
Claim 12 and 13 suggest that the support region of the sleeve-shaped outer or
Inner bearing has a coating of a plastically deformable material. The plastically deformable material may be according to claim 14 and 14 about uncured and stainless steel, brass, or bronze.
According to claim 15 it can also be provided that a sleeve or annular tab is provided which is guided with play on the carrier. The massive rider can be made of ceramic or metal, for example, and absorbs vibration energy arising from the game in different positions, which also prevents the occurrence of resonances.
Claim 16 finally relates to a filter arrangement in which the electrode attached to the rod-shaped support surrounds the carrier in the shape of a sleeve and is provided with openings at its end facing the exit point of the exhaust gas flow from the electrode arrangement.
These openings allow a gas flow from the rear cavity of the electrode assembly and prevent inflow of the charged soot particles from the rear over the carrier, since there deposit soot preferably deposited by Dipolkräfte. c ce cc eo [beta] e
An embodiment of the invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.
This show the
Fig. 1 is a schematic representation of a at its left end in a conventional outer bearing positively clamped carrier with the diameter D in an unbent state (straight lines) and a bent state (curved lines), wherein the bending moment causing Fl always at the same Location is derived in the camp
Fig. 2 shows the situation of Fig. 1 in inventively extended outer bearing with widening cross section, wherein the point of application of the moment Fl shifts to the carrier by the distance a and is derived at the point F2 in the camp, so that the load arm to the distance a shortens and decreases the deflection of the wearer at the same time,
3 shows the situation of Fig. 2 with increasing load or
Increasing moment on the carrier on F2, wherein the point of application of the moment F2 on the carrier shifts by the distance b and is derived in F3, so that the load arm is shortened by the increasing distance b and the deflection of the carrier continues to decrease,
4 shows a representation of a plasma-generated soot filter which consists of a discharge unit in which the soot particles are exposed to an electric field and a separation unit in which the soot particles are deposited in a ceramic honeycomb body.
Fig. 5 is a longitudinal section through the discharge unit according to Fig. 4, in which the standing on high voltage discharge electrode is suspended electrically insulated from a grounded counter electrode by rods of ceramic, wherein also a detail of Fig. 5, which shows the execution of the outer bearing , is added, and the Fig.
6 shows a cross section through the unloading unit according to FIG. 5.
The Fig.l shows a schematic representation of a at its left end in a bearing 6 'of conventional design form-fitting clamped carrier 5 with a circular cross-section and the diameter D. The bearing 6' is sleeve-shaped, wherein in the clamping region 9 of the bearing 6 'of inner cross section of the sleeve-shaped bearing 6 'corresponds to the cross section of the carrier 5 is substantially. In the unloaded state, the carrier 5 has no bending, which is indicated by the straight line to the right in FIG. 1. In this case, the carrier 5 has a longitudinal axis L. It should be noted that the carrier 5 will be dimensioned so that the load given by an electrode 3 (not visible in FIG. 1) does not cause any appreciable bending of the carrier 5.
Stronger bends of the carrier 5 are only caused by additional loads, as given by the exhaust stream or by external shocks of the filter assembly. In these cases, the carrier 5 begins to deflect under the action of a load (see curved lines in Fig. 1, which are shown exaggerated for clarity). A bend of a carrier 5 is usually represented by a bending line which lies in the neutral area of the curved support 5, that is in the area in which the tensile and compressive forces disappear. When the load is increasing and acting in the same direction of loading, different bending lines lying in one plane appear, and elastic deformations of the carrier 5 are always assumed below.
For each bend, the outermost contour 8 of the carrier 5 seen in the loading direction B can also be identified. In FIG. 1, the load acts from top to bottom on the carrier 5, so that the loading direction B is oriented downwards.
The deflection Fl of the carrier 5 causing moment Fl is always derived in a bearing 6 'of conventional design in the same place in the camp 6', regardless of the extent of the bend. 2, in contrast, represents a bearing 6 according to the invention in which a support region 7 adjoins the clamping region 9 of the bearing 6 in the axial direction, wherein the inner cross section of the support region 7 in the direction of the clamping region 9 is continuous in the inner cross section of the clamping region 9 passes, and widens in the opposite direction in the axial direction.
The support area 7 thus represents a trumpet-shaped part, by which the clamping area 9 of the bearing 6 is extended.
It will be advantageous if the curvature of the line of intersection of the inner surface of the support region 7 with the plane of the bending lines of the carrier 5, ie that curve which appears in FIG. 2 as a contour of the support region 7, is chosen sufficiently low, so that at each Increasing Lastinkrementen the respective initial, bearing-side and spaced from the support portion 7 Biegekurveninkrement viewed in the loading direction B outermost contour 8 of the carrier 5 in contact with the support portion 7 device. If, for example, an initially unloaded carrier 5 is loaded with a load increment, then the carrier 5 will bend slightly around the point of application of the moment F1, in particular also the outermost contour 8 of the carrier 5.
The first part of the bending curve of this outermost contour 8 from the point of application of the moment Fl is referred to as a bending curve increment. The Aufweitung of the cross section of the support region 7 is now to be chosen so that the Biegekurveninkrement supported on the support portion 7, that is in abutment with the support portion 7. It is particularly advantageous if the trumpet-shaped support region 7 opens weaker, as it would correspond to the course of Biegekurveninkrements, since in this case a better support effect is achieved.
Furthermore, it should be noted that the elasticity of the carrier 5 may also decrease during operation, for example due to low temperatures or material aging.
The point of application of the moment Fl on the carrier 5 therefore shifts in the case of a bearing 6 according to the invention by the distance a and is diverted into the bearing 6 at the point F2, the load arm being shortened by the distance a and the deflection of the carrier 5 decreasing at the same time.
As already mentioned, it is advantageous if the support region 7 moves away sufficiently slowly from the carrier 5 in the direction of its opening, so that even at small oscillation amplitudes of the carrier 5 there is a displacement of the point of application of the moment F2 on the carrier 5 and on the trumpet-shaped support region 7 is coming.
If the carrier 5 is then loaded with a further load increment, then the carrier 5 will bend slightly around the new point of application of the moment F2, in particular also the outermost contour 8 of the carrier 5. The first part of the bending curve of this outermost contour 8 from the point of application of the moment F2 is again referred to as Biegekurveninkrement, and is initially spaced from the support area 7 before the further Lastinkrement, but also gets in touch with the support area 7 after insertion of the further Lastinkrements.
The widening of the cross section of the support region 7 is now also to be selected in this region such that the bending curve increment is actually supported on the support region 7.
As shown in FIG. 3, under higher load, the moment on the carrier increases to F2, the point of application of the moment F2 on the carrier 5 shifts by the distance b, and is derived in F3, where the load arm is the increasing distance b shortened and the deflection of the carrier 5 continues to decrease.
By an inventive bearing 6 is thus achieved that at each deflection of the carrier 5, the load-side introduction of the force in the carrier 5, through which the torque is absorbed at the bearing 6, is displaced by the outwardly slowly opening support region 7 towards the load , the suspension of the oscillatory system thereby becomes shorter,
and their resonance frequency is therefore adjusted with increasing deflection. In other words, with continuously increasing load, the point of introduction of the force shifts continuously in the direction of the load. A device of this kind is characterized by a whole series of further advantages:
-) By shifting the introduction of the force on the carrier 5 depending on its deflection fatigue fractures of the carrier 5 are avoided, since it comes to a distribution of vibration loads over a wide range of the carrier 5.
-) When the load increases, the introduction of force on the carrier 5 is shifted in the direction of the load;
the load arm becomes smaller, it comes to a stiffening of the suspension and the initiation of a violent break is reduced.
-) By shifting the application of force to the carrier 5 depending on its deflection occurs in vibrations to a strong damping, since not only the oscillation frequency changes with the deflection, but stiffens the entire suspension at greater deflection.
-) Due to the increase in the oscillation amplitude in the case of resonance, the reference point of the load shifts on the carrier 5, which leads to a detuning of the resonance;
Therefore, a resonant excitation is only possible if the excitation is carried out by a white frequency spectrum, so all stimulating frequencies are present with the same intensity.
In particular, care must be taken that, according to the invention, the trumpet-shaped supporting region 7 of the suspension tangentially approaches the carrier 5 in the resting state, that is, the inner cross section of the supporting region 7 continuously merges into the inner cross section of the clamping region 9 in the direction of the clamping region 9, so that with increasing load the reference point of the load moves continuously towards the load.
The curve of the trumpet-shaped opening of the support region 7, which best converts the processes described above, is determined both by the mechanical properties of the carrier material, as well as by the occurring static and dynamic loads of the carrier 5. If the carrier 5 is about a rod with a circular cross-section, it will usually be a corresponding rotary body about the axis L of the rod.
Important for the optimal function of the bearing 6 described is that the carrier 5 is held in the bearing 6 positively to the manufacturing tolerances and the necessary clearance for temperature changes, but not welded, glued or cemented.
For this purpose, for instance, the carrier 5 can be inserted during assembly into the bearing 6 tempered to 700 ° C. to 800 ° C.
Of course, a bearing can be applied by means of a bearing 6 with trumpet-shaped support portion 7 on both sides of the carrier 5, as it then comes to an even greater attenuation against vibrations and a higher stiffening under loads. In addition, the damping according to the invention can be further increased by a suitable choice of material of the inner surface of the support region 7, which absorbs energy by plastic deformability when rolling the carrier 5.
This can be used, for example, unhardened and stainless steel, brass, or bronze.
The curve according to which the support region 7 opens toward the load can, depending on the technical problem, have a constant, a progressively increasing, or even a decreasing curvature. However, it must be ensured in an advantageous manner that the opening of the trumpet-shaped support region 7 of the bearing 6 widens weaker after each point of the force introduction Fl, F2, F3 (FIGS. 1 to 3) than the bending curve of the outermost contour 8 for continues to increase loads.
The shape of the support region 7 is determined such that the curvature of the intersection of the inner surface of the support region 7 with the corresponding plane of the bending lines of the support 5 is chosen to be sufficiently low,
so that in each case increasing load increments the respective initial, bearing-side and spaced from the support portion 7 Biegekurveninkrement seen in the loading direction B outermost contour 8 of the carrier 5 comes into contact with the support portion 7. Experimentally, this trumpet-shaped course can be determined by measured at fixed clamping of the carrier 5 in all directions evenly or according to a predetermined load collective deflections measured point by point with increasing load, or removed by wax or clay pieces that are held on the bearing 6.
If the support 5 has a cross-section which is not constant over its length and / or deviates from the rod shape, then the trumpet-shaped profile of the support region 7 can be determined in such a way that
that the trumpet-shaped course represents as an envelope of all gradually removed with increasing load closer to the load deflection points of the wearer.
Particular advantages such a suspension, if the carrier 5 for reasons of electrical insulation of the load made of ceramic or a change to brittle fracture prone material must be made, such as in the spray electrode 3 a Filteranordn [upsilon] ng, as described below is necessary.
4 shows a representation of an embodiment of a plasma-generated soot filter which consists of a discharge unit 1, in which the soot particles are electrically charged, and a separation unit 2, in which the charged particles are deposited in a ceramic honeycomb body.
FIG. 5 shows a longitudinal section through the discharge unit 1, in which the high-voltage spray electrode 3 is suspended in an electrically insulated manner from the counterelectrode 4 which is grounded by two rod-shaped carriers 5 made of ceramic. The respective ends 5a of the two carriers 5 facing away from the electrode 3 are held in sleeve-shaped outer bearings 6a, and the ends 5b of the carriers 5 facing the electrode 3 in the sleeve-shaped inner bearings 6b.
On the one hand, the ceramic supports 5 must be very thin in order not to cause too much leakage on their surface soiled with soot, but on the other hand sufficiently stable against vibrations and shocks which are unavoidable when driving a car.
In particular, the ceramic support 5 may not get fatigue fractures during years of operation, and must avoid strong shocks by poor roads a high deflection of the spray 3, otherwise the discharge gap between the spray 3 and counter electrode 4 is locally reduced too much, which would cause electrical flashovers ,
All these problems have been solved according to the invention by bearings 6 with trumpet-shaped supporting regions 7 in which the carriers 5 are clamped.
The trumpet-shaped support portions 7 of the bearing 6 are exaggerated in detail to FIG. 5. The support region 7 will open sufficiently slowly in the direction of the load in order to achieve a displacement of the point of application of the moment F2 (see FIG. 2) on the ceramic support 5 and on the trumpet-shaped support region 7 even with small deflections or oscillation amplitudes.
These trumpet-shaped support portions 7 are preferably made by compression molding and annealed after processing and prior to mating with the cold carriers 5 to about 700 ° C. to 800 ° C., up to the maximum operating temperature of the filter assembly of about 650 [deg.] C to get a sufficient form-fit between carrier and bearing.
FIG. 6 shows a cross section through the discharge unit 1 according to FIG. 5, in which in particular the concentric arrangement of the discharge electrode 3 and the counter electrode 4 is apparent.
Due to an embodiment of the bearing 6 according to the invention, fatigue fractures can hardly take place any more since the introduction of the force on the ceramic carrier 5 continuously shifts and resonantly excited oscillations due to the changing oscillation amplitude immediately lead to a detuning of the resonance frequency.
Violent fractures at extreme deflections are also avoided by a reduction of the load arm and the inherent reduction of the force on the clamping of the carrier 6.
It is particularly useful if on the side of the spray electrode 3, the inner bearing 6b opens trumpet-shaped around the clamped carrier 5 against the fixed outer bearing 6a, since then there is an even greater attenuation against vibrations and a higher stiffening under loads.
In further embodiments, the support 5 may be an elliptical or even a polygonal ceramic rod, preferably with a hexagonal or hexagonal cross-section of e.g. burned alumina, since rotating the spray electrode 3 about its axis during operation is undesirable for a variety of reasons.
In this case, the trumpet-shaped support region 7 of the bearing 6 must also have an internal cross section corresponding to the cross section of the support 5. In other words, the inner cross section of the support region 7 about the longitudinal axis L of the clamped carrier 5 must have the same symmetry as the carrier 5 itself.
For further disturbance of resonances occurring, for example, it is also advantageous to run on the carrier 5 in each case a sleeve-shaped or annular tab which is guided with play on the carrier 5. The massive rider can be made of ceramic or metal, and absorbs the vibration energy occurring in different positions by the game.
In addition, it also contributes to increasing the creep strength of the ceramic insulation route, since it abschabt by the accelerations and decelerations, which is exposed to the vehicle during its operation, settling on the rod-shaped carriers 5 Russ by its movement.
In a filter arrangement described here in which the electrode 3 fixed to the rod-shaped carrier 5 surrounds the carrier 5 in the manner of a sleeve, it is also advantageous if the electrode 3 is provided with openings at its end facing the exit point of the exhaust gas flow from the electrode arrangement.
These openings allow a gas flow from the rear cavity of the electrode assembly and prevent inflow of the charged soot particles from the rear over the carrier 5, since there are soot particles deposited preferentially by Dipolkräfte on the insulator.
By means of the invention, a filter arrangement is thus realized with an electrode suspension 1, in which the probability of fatigue and brittle fractures of the rod-shaped carrier 5, as well as resonant vibration excitations is reduced.