DE102016114916A1

DE102016114916A1 - Screen body and method for its production and use

Info

Publication number: DE102016114916A1
Application number: DE102016114916.0A
Authority: DE
Inventors: Thilo Lutz
Original assignee: ElringKlinger AG
Current assignee: ElringKlinger AG
Priority date: 2016-08-11
Filing date: 2016-08-11
Publication date: 2018-02-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Siebkörper (4), der als Schutzelement zum Einbau in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine mit einer freien Querschnittsfläche (A) vorgesehen ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Siebkörpers (4) sowie eine vorteilhafte Verwendung zum dauerhaften Betreiben eines AGR-Zweigs. Um Abhilfe im Fall einer Versottung und/oder Rußbildung und Ansammlung von Ablagerungen in der Siebdichtung (1) zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass der Siebkörper 4 mindestens im Bereich der freien Querschnittsfläche (A) teilweise mit einer katalytischen Beschichtung (10) versehen ist, wobei die katalytische Beschichtung (10) eine Verbrennungsaktivität in Bezug auf organische Substanzen in einem Temperaturbereich deutlich unterhalb von ca. 600°C aufweist.The present invention relates to a screen body (4), which is provided as a protective element for installation in an exhaust line of an internal combustion engine with a free cross-sectional area (A). Furthermore, the present invention relates to a method for producing such a screen body (4) and an advantageous use for permanently operating an EGR branch. In order to remedy the situation in the case of sooting and / or soot formation and accumulation of deposits in the sieve seal (1), it is proposed that the sieve body 4 is at least partially provided with a catalytic coating (10) in the area of the free cross-sectional area (A). wherein the catalytic coating (10) has a combustion activity with respect to organic substances in a temperature range well below about 600 ° C.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen in einem Anwendungsfall als Schutzelement in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Siebkörper, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie eine vorteilhafte Verwendung eines Siebkörpers in einem dauerhaften Betrieb in einem mit kohlenstoffhaltigen Partikeln beladenen Fluidstrom, der durch einen Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine geführt wird. The present invention relates to a strainer in an application as a protective element in an exhaust system of an internal combustion engine, a method for its production and an advantageous use of a strainer in a permanent operation in a loaded with carbon particles fluid flow, which is passed through an exhaust line of an internal combustion engine.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass beispielsweise im Niederdruck- und/oder Hochdruckbereich einer Abgasanlage eines durch eine Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs Siebe eine freie Querschnittsfläche des Abgasstrangs überspannend zusammen mit Dichtungen oder anderen Trägern eingesetzt werden, um in Strömungsrichtung dahinterliegende empfindliche Bauteile vor Fremdstoffen oder Störkörpern zu schützen. Diese Siebe können je nach Abgastemperatur mit festen oder gasförmigen Partikeln durchflutet und beladen werden. Dabei sind alle Bauteile in einem Abgasstrom nach besten Möglichkeiten optimal auf den geringsten Gegendruck der gesamten Abgasanlage auszulegen. It is known from the prior art that, for example, in the low-pressure and / or high-pressure region of an exhaust system of a motor vehicle driven by an internal combustion engine, a free cross-sectional area of the exhaust system is used, together with seals or other carriers, to protect sensitive components behind foreign bodies, or in the direction of flow Protect interfering bodies. These sieves can be flooded and loaded with solid or gaseous particles depending on the exhaust gas temperature. All components in an exhaust gas flow are optimally designed for the lowest possible backpressure of the entire exhaust system.

In bekannten Vorrichtungen der vorstehend beschriebenen Art kann ein Sieb-Teil bzw. Siebkörper bei einem Betrieb in Temperaturbereichen unter 600°C in einer Abgasrückführungs- bzw. kurz AGR-Leitung durch Rußbildung und Ablagerungen versotten. Bei Temperaturen unter 600°C sind Partikel, wie vor allem Ruß, festkörperförmig und können den Filter fortschreitend beladen, einen Durchfluss fortschreitend mindern und den Filter damit während eines normalen Betriebs früher oder später ganz blockieren. Derartige Situationen können insbesondere in einem Niederdruck-AGR-Zweig auftreten. Dieser Vorgang kann zu einem erheblichen Anstieg eines Gegendrucks und in letzter Konsequenz sogar zu einem Ausfall einer betreffenden AGR Strecke führen. Aber schon vor einem Ausfall des Bauteils bzw. einer Beschädigung des Filterelements selber führt dieser Vorgang zu einem Leistungsabfall der antreibenden Verbrennungskraftmaschine. In known devices of the type described above, a sieve part or sieve body when operating in temperature ranges below 600 ° C in an exhaust gas recirculation or short EGR line by Soot formation and deposits deposit. At temperatures below 600 ° C, particles, such as soot, are solid-bodied and can progressively load the filter, progressively reducing flow, and thus block the filter sooner or later during normal operation. Such situations may occur especially in a low pressure EGR branch. This process can lead to a significant increase in backpressure and, ultimately, even failure of a relevant EGR route. But even before a failure of the component or damage to the filter element itself, this process leads to a loss of power of the driving internal combustion engine.

Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, hier effektive Abhilfe zu schaffen. The present invention aims to provide an effective remedy here.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der Siebkörper im Bereich einer freien Querschnittsfläche mindestens teilweise mit einer katalytischen Beschichtung versehen ist, wobei die katalytische Beschichtung eine Verbrennungsaktivität in Bezug auf organische Substanzen in einem Temperaturbereich unterhalb von ca. 600°C aufweist, also unterhalb einer Mindesttemperatur zur selbsttätigen Oxidation von Rußpartikeln der bekannten Art und Zusammensetzung. Damit kann erfindungsgemäß an oder auf einem Sieb ansammelnder Kohlenstoff bzw. Ruß und andere organische Substanzen unter deutlicher Reduktion einer Verbrennungstemperatur von dem Siebkörper beseitigt werden. Die Gefahr einer Versottung oder einer sonstigen, auf einer Ansammlung organischer Substanzen beruhenden Verstopfung ist damit vorteilhafterweise durch eine Beschichtung mit einem katalytischen Material so weit als möglich beseitigt worden. This object is achieved by the features of claim 1, characterized in that the screen body is provided in the region of a free cross-sectional area at least partially with a catalytic coating, wherein the catalytic coating has a combustion activity with respect to organic substances in a temperature range below about 600 ° C, ie below a minimum temperature for the automatic oxidation of soot particles of the known type and composition. Thus, carbon or soot and other organic substances accumulating on or on a sieve can be removed from the sieve body while significantly reducing a combustion temperature. The risk of sooting or other clogging based on a buildup of organic substances has thus been advantageously eliminated as far as possible by coating with a catalytic material.

Damit wird erfindungsgemäß ein Weg eingeschlagen, der z.B. der Lehre der DE 10 2013 212 733 A1 entgegengesetzt verläuft. Es wird also unter Einsparung zusätzlicher Messstellen und Elektronik mit elektrischen Zuleitungen sowie kraftstoff-intensiven Regenerationen eines nicht mit Ruß beladenen, stromauf angeordneten Partikelfilters keine gezielte Erhöhung einer Abgastemperatur auf mehr als ca. 600°C mit entsprechenden Regelungsvorgängen hervorgerufen. Stattdessen wird erfindungsgemäß darauf gesetzt, dass bei insbesondere in einem Niederdruck-Abgasrückführzweig deutlich geringeren Betriebstemperaturen ein Verbrennen kohlenstoffhaltiger Ablagerungen durch eine katalytische Beschichtung des Siebkörpers bewirkt wird. Schon durch eine nur teilweise Beschichtung des Siebkörpers wird eine erforderliche thermische Energie deutlich herabgesetzt, sodass eine thermische Umsetzung sicher und selbsttätig gestartet wird, um dann selbstständig bis zu einer weitestgehenden Beseitigung der Ablagerungen auf dem Siebkörper abzulaufen. Durch eine katalytisch wirksame Beschichtung des Siebkörpers bzw. Siebkörpers wird damit erreicht, dass keine zusätzliche thermische Energie, z.B. durch Aufheizen eines vorgeschalteten Rußpartikelfilters, in diesen Siebkörper hin eingebracht werden muss, um eine Beseitigung von Rußpartikeln zu bewirken. Thus, a path is taken according to the invention, for example, the teaching of DE 10 2013 212 733 A1 runs opposite. Thus, with the saving of additional measuring points and electronics with electrical supply lines and fuel-intensive regenerations of a not loaded with soot, upstream particulate filter no targeted increase in exhaust gas temperature to more than about 600 ° C caused with appropriate control operations. Instead, the invention is based on the fact that in particular in a low-pressure exhaust gas recirculation branch significantly lower operating temperatures burning of carbonaceous deposits is effected by a catalytic coating of the screen body. Already by only a partial coating of the screen body, a required thermal energy is significantly reduced, so that a thermal reaction is started safely and automatically, and then independently run to a maximum elimination of deposits on the screen body. By a catalytically active coating of the screen body or screen body is thus achieved that no additional thermal energy, eg by heating an upstream particulate filter, must be introduced into this screen body out to effect removal of soot particles.

Vorzugsweise ist die katalytische Beschichtung auf Basis von Alkali- und/oder Erdalkalilegierungen aufgebaut und weist eine hohe Abriebfestigkeit bei hoher Effizienz in der katalytischen Umsetzung von organischen Feststoffen mit einer Verbrennungsaktivität unter ca. 400°C auf. Hinsichtlich geeigneter katalytisch wirkender Substanzen sowie Beschichtungsverfahren wird an dieser Stelle vollumfänglich auf die Offenbarungen der EP 2 134 795 B1 sowie der EP 2 393 948 B1 verwiesen. Preferably, the catalytic coating is based on alkali and / or alkaline earth alloys and has a high abrasion resistance with high efficiency in the catalytic conversion of organic solids having a combustion activity below about 400 ° C. With regard to suitable catalytically active substances and coating methods is at this point fully to the disclosures of EP 2 134 795 B1 as well as the EP 2 393 948 B1 directed.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Siebkörper mit einer Dichtung einstückig zur Bildung einer Siebdichtung verbunden. Diverse Ausführungsformen für derartige Siebdichtungen mit Siebkörpern, die besonders zur Senkung eines Durchströmungswiderstandes ausgebildet sind, sind insbesondere aus der WO 2015/014992 A1 bekannt. Um mögliche Schäden durch den Eintrag z.B. abplatzender Keramikpartikel in einem Abgas-Strom von Brennkammern einer Verbrennungskraftmaschine abzuhalten, ist an einer entsprechenden Abzweigung des Abgasstranges eine derartige Siebdichtung als Schutz vorgesehen. Siebdichtungen haben sich in Abgasrückführ- bzw. kurz AGR-Leitungen von Brennkraftmaschinen bewährt. Nun werden sie erfindungsgemäß vorteilhafterweise um eine katalytische Eigenschaft zur selbsttägigen und dauerhaften Beseitigung kohlenstoffhaltiger Feststoffe erweitert ausgerüstet. In a particularly preferred embodiment of the invention, the screen body is integrally connected to a seal to form a screen seal. Diverse embodiments of such sieve seals with sieve bodies, which are particularly designed to reduce a flow resistance, are in particular from the WO 2015/014992 A1 known. To possible Damage caused by the entry, for example, flaking off ceramic particles in an exhaust gas stream of combustion chambers of an internal combustion engine, is provided at a corresponding branch of the exhaust line such a screen seal as protection. Sieve seals have proven themselves in exhaust gas recirculation or short EGR lines of internal combustion engines. Now they are according to the invention advantageously equipped to a catalytic property for the daily and permanent disposal of carbonaceous solids extended.

Gemäß einem bevorzugten Herstellungsverfahren erfolgt eine Verarbeitung eines Sieb-Teils bzw. Siebkörpers aus einem bereits zuvor katalytisch ausgerüsteten Material, d.h. metallischem Gewebe, Gewirke, mikro-perforiertem Blech etc.. Da die katalytische Beschichtung einerseits eine hohe Abriebfestigkeit aufweist, andererseits die katalytische Funktionalität tolerant gegenüber Kratzern oder sonstigen Beschädigungen ist, weist ein Siebkörper auch nach Abschluss einer dreidimensionalen Formgebung mit mehreren Verformungsschritten immer noch eine dauerhaft ausreichende katalytische Eigenschaft auf. Damit wird ein erfindungsgemäß ausgebildeter Siebkörper für einen dauerhaften und zudem wartungsfreien Betrieb in einem Fluidstrom eingesetzt. Insbesondere erübrigen sich erfindungsgemäß alle separaten Maßnahmen zu einem zusätzlich Brennstoff verzehrenden Aufheizen eines Abgasstroms. According to a preferred manufacturing method, a processing of a sieve part or sieve body from a previously catalytically equipped material, i. Metallic fabric, knitted fabrics, micro-perforated sheet metal, etc. Since the catalytic coating on the one hand has high abrasion resistance, on the other hand, the catalytic functionality is tolerant to scratches or other damage, a screen body still has a permanent even after completing a three-dimensional shaping with multiple deformation steps sufficient catalytic property. Thus, a trained according to the invention screen body is used for a permanent and also maintenance-free operation in a fluid stream. In particular, according to the invention, it is not necessary to carry out any separate measures for heating up an exhaust gas stream consuming additional fuel.

Alternativ hierzu wird ein Herstellungsverfahren vorgeschlagen, in dem ein fertig hergestellter bzw. ausgeformter und einbaubereiter Siebkörper oder eine Siebdichtung nur teilweise mit einer katalytischen Lösung und insbesondere einer katalytisch wirkenden Beschichtung in wässriger Lösung benetzt wird, insbesondere durch Eintunken oder Eintauchen. Nach einem Trocknungsschritt ist bereits eine ausreichende Anhaftung der katalytisch wirkenden Teil-Beschichtung in und an dem Sieb-Material gegeben, so dass ein fertig durch eine zusätzliche katalytische Beschichtung ausgerüstetes Bauteil einem Einbrennprozess unterzogen werden kann. Da die hierbei herrschenden Temperaturen weitgehend denen eines späteren regulären Einsatzes in einem eingebauten Zustand entsprechend, kann dieser separate Einbrennschritt entfallen und ein Einbrennen nach erfolgtem Einbau während einer Inbetriebnahme oder Erst-Inbetriebnahme erfolgen. Alternatively, a production method is proposed in which a finished or prepared and ready-to-install screen body or a screen seal is only partially wetted with a catalytic solution and in particular a catalytically active coating in aqueous solution, in particular by dipping or immersing. After a drying step, there is already sufficient adhesion of the catalytically active partial coating in and on the sieve material, so that a component finished by an additional catalytic coating can be subjected to a burn-in process. Since the prevailing temperatures largely corresponding to those of a later regular use in a built-in state, this separate baking step can be omitted and a burn-in done after installation during commissioning or initial startup.

Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile erfindungsgemäßer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung: Further features and advantages of embodiments according to the invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments with reference to the drawing. Therein show in a schematic representation:

1: eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels unter Verwendung einer bekannten Siebdichtung in einem Einsatz in einer nicht weiter dargestellten Abgasleitung und; 1 FIG. 2 is a sectional view of an embodiment using a known screen seal in an insert in an exhaust pipe (not shown) and FIG.

2a und 2b: wesentliche Schritte einer Fertigung einer Siebdichtung unter Verwendung eines katalytisch beschichteten Siebkörpers. 2a and 2 B : essential steps of manufacturing a sieve seal using a catalytically coated sieve body.

Über die verschiedenen Abbildungen hinweg werden für gleiche Elemente stets die gleichen Bezugszeichen verwendet. Throughout the various illustrations, the same reference numerals are always used for the same elements.

Die Skizze von 1 zeigt einen Ausschnitt einer nicht weiter dargestellten Abgas-Rückführung in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs. Um ein Eindringen von Partikeln aus dem Abgasstrang über die Abgas-Rückführung z.B. in eine Verbrennungskraftmaschine zu vermeiden, ist eine Siebdichtung 1 in einer Ebene D zur Bereitstellung einer Dichtungsfunktion zwischen einem ersten Flansch 2 und einem zweiten Flansch 3 vorgesehen, siehe WO 2015/014992 A1 zu Details. Die Siebdichtung 1 weist einen hier nur angedeuteten Siebkörper 4 mit einer nachfolgend nicht näher beschriebenen dreidimensionalen Gestaltung auf und wird entlang eines Pfeils F von einem Fluid bzw. Abgas durchströmt. Der Siebkörper 4 ist im Bereich der Dichtungsfunktion so mit einer Dichtung 5 fixiert, dass Gase über eine volle freie Querschnittsfläche A eines an den Flansch 3 anschließenden Rohrs 6 durch den Siebkörper 4 hindurch treten können. Die Fixierung des Siebkörpers 4 an der Dichtung 5 findet gemäß der Offenbarung der europäischen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer EP 13178968.7 z.B. durch eine Faltung statt, durch die eine ringförmig geschlossene Wulst 7 gebildet wird. Eine entsprechend dauerhaft zuverlässige Verbindung kann alternativ auch durch eine Klemmung oder eine Kombination aus Faltung und Klemmung hergestellt werden, was hier aber nicht weiter zeichnerisch dargestellt oder beschrieben wird. Auch mit Blick auf Möglichkeiten der konstruktiven Ausgestaltung des Siebkörpers 4 wird auf die Offenbarung der genannten Patentanmeldung verwiesen. Im Weiteren wird in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen ohne Beschränkung davon ausgegangen, dass der Siebkörper 4 ein Gewebe bzw. Geflecht aus Metalldrähten umfasst. The sketch of 1 shows a section of an exhaust gas recirculation not shown in an exhaust line of a motor vehicle. To avoid penetration of particles from the exhaust system via the exhaust gas recirculation, for example in an internal combustion engine, is a screen seal 1 in a plane D for providing a sealing function between a first flange 2 and a second flange 3 provided, see WO 2015/014992 A1 to details. The sieve seal 1 has a screen body only indicated here 4 with a three-dimensional design not described in detail below and is traversed along an arrow F by a fluid or exhaust gas. The sieve body 4 is in the field of sealing function so with a seal 5 fix that gases over a full free cross-sectional area A to the flange 3 subsequent tube 6 through the sieve body 4 can pass through. The fixation of the screen body 4 at the seal 5 finds according to the disclosure of the European patent application with the application number EP 13178968.7 for example, by a convolution, through which a ring-shaped closed bead 7 is formed. A corresponding permanently reliable connection can alternatively also be produced by a clamping or a combination of folding and clamping, which is not illustrated or described here in any further detail. Also with regard to possibilities of structural design of the screen body 4 Reference is made to the disclosure of said patent application. Furthermore, it is assumed in the embodiments described below without limitation that the screen body 4 comprises a mesh of metal wires.

Um die Dichtungsfunktion an dem Abgasstrang im Bereich der Flansche 2, 3 nicht zu beeinträchtigten, ist in dem Ausführungsbeispiel von 1 an dem ersten Flansch 2 eine radiale Ausnehmung 8 vorgesehen. Diese Ausnehmung 8 ist zur Aufnahme der Wulst 7 so dimensioniert, dass bei Fixierung der Flansche 2, 3 durch Ausnehmungen 9 hierdurch die Dichtung 5 eine vollflächige Verpressung erfährt und eine Dichtwirkung nicht ausschließlich auf einer Fixierung der Wulst 7 zwischen den Flanschen 2, 3 beruht. To the sealing function at the exhaust line in the area of the flanges 2 . 3 not to be affected, is in the embodiment of 1 on the first flange 2 a radial recess 8th intended. This recess 8th is to pick up the bead 7 dimensioned so that when fixing the flanges 2 . 3 through recesses 9 thus the seal 5 undergoes a full-surface compression and a sealing effect not only on a fixation of the bead 7 between the flanges 2 . 3 based.

Eine Siebdichtung 1 der vorstehend beschriebenen Art hat sich als Schutz vor Eintragung von Partikeln in Brennkammern einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine in einer AGR-Leitung bewährt. Dennoch ist festgestellt worden, dass Siebkörper bei einem Betrieb mit Abgasströmen in Temperaturbereichen unter 600°C in der AGR-Leitung durch Rußbildung und Ablagerungen versotten. Dieser Vorgang kann zu einem erheblichen Anstieg eines Gasgegendrucks und in letzter Konsequenz sogar zu einem Ausfall einer betreffenden AGR-Strecke führen, insbesondere in einem Niederdruck-AGR-Zweig, da sich hier ein erhöhter Durchströmungswiderstand noch schneller nachteilig auf eine vorgeschriebene Funktionalität auswirkt. A sieve seal 1 of the type described above has proven itself as protection against entry of particles in combustion chambers of an internal combustion engine not shown in an EGR line. Nevertheless, it has been found that sieve bodies when operated with exhaust gas streams in temperature ranges below 600 ° C in the EGR line by soot formation and deposits. This process can lead to a considerable increase in a gas back pressure and, ultimately, even a failure of a relevant EGR route, especially in a low-pressure EGR branch, since here an increased flow resistance even more quickly adversely affects a prescribed functionality.

Als Lösung dieses Problems ist die Siebdichtung 1 in der Abbildung von 1 um eine katalytische Beschichtung 10 des Siebkörpers 4 erweitert worden. Diese Beschichtung ist gemäß der Offenbarung der EP 2 134 795 B1 sowie der EP 2 393 948 B1 ausgebildet und wird nasschemisch auf das Material des Siebkörpers 4 aufgetragen, unter niedrigerer Temperatur vorgetrocknet und schließlich unter eine hohen Temperatur verfestigt bzw. eingebrannt. Vorteilhafterweise ist es für das Vorhandensein der katalytischen Eigenschaft des Siebkörpers 4 nur erforderlich, dass im Bereich des freien Querschnitts A in einem Bereich der Katalysator bzw. die katalytische Beschichtung vorhanden ist. Mit anderen Worten kann eine im Zuge des vorstehend beschriebenen nasschemischen Verfahrens erzeugte Beschichtung durch nachfolgende, i.d.R. mechanische Trenn- und Umformungsschritte verletzt oder gar teilweise beseitig worden sein, was das Vorhandensein und die katalytische Funktion und Eigenschaft des Siebkörpers 4 nicht beeinträchtigt. Es ist also vorteilhafterweise möglich, ein bereits zuvor katalytisch ausgerüstetes flächiges Material, d.h. metallisches Gewebe, Gewirke, mikro-perforiertem Blech etc. als quasi Endlosmaterial zuzuschneiden und auch in eine dreidimensionale Form des dargestellten Siebkörpers 4 hin mechanisch zu verformen. Auch wenn die katalytische Beschichtung einerseits eine hohe Abriebfestigkeit aufweist, so ist die katalytische Funktionalität andererseits mit Blick auf ihre Funktionalität auch tolerant gegenüber Kratzern oder sonstigen Beschädigungen. Ein Siebkörper 4 weist so auch nach Abschluss einer dreidimensionalen Formgebung mit mehreren Verformungsschritten immer noch eine dauerhaft ausreichende katalytische Eigenschaft auf. Damit ist es günstig, wenn diese katalytische Eigenschaft der Beschichtung gerade im Bereich eines Talgrunds bzw. eines relativen Extremums 11 des Siebkörpers 4 vorhanden ist, da sich regelmäßig hier zuerst thermisch umzusetzende kohlstoffhaltige Partikel ansammeln. The solution to this problem is the sieve seal 1 in the picture of 1 a catalytic coating 10 of the screen body 4 been extended. This coating is according to the disclosure of EP 2 134 795 B1 as well as the EP 2 393 948 B1 formed and wet-chemically on the material of the screen body 4 applied, pre-dried at a lower temperature and finally solidified or baked under a high temperature. Advantageously, it is for the presence of the catalytic property of the screen body 4 only required that in the region of the free cross-section A in a range of the catalyst or the catalytic coating is present. In other words, a coating produced in the course of the above-described wet-chemical process may have been damaged or even partially eliminated by subsequent, usually mechanical separation and transformation steps, which indicates the presence and the catalytic function and property of the sieve body 4 not impaired. It is thus advantageously possible to cut an already catalytically finished sheet material, ie metallic fabric, knitted fabric, micro-perforated sheet, etc., as quasi endless material and also into a three-dimensional shape of the illustrated screen body 4 to deform mechanically. Even if the catalytic coating on the one hand has a high abrasion resistance, on the other hand, the catalytic functionality is also tolerant of scratches or other damage in view of their functionality. A sieve body 4 Thus, even after completion of a three-dimensional shaping with several deformation steps still has a long-term sufficient catalytic property. Thus, it is favorable if this catalytic property of the coating is just in the region of a valley bottom or a relative extremum 11 of the screen body 4 is present, since regularly collect here first thermally reacted carbonaceous particles.

In einem alternativen Herstellungsverfahren wird ein fertig hergestellter bzw. ausgeformter und einbaubereiter Siebkörper 4 oder eine Siebdichtung 1 nur teilweise mit einer katalytischen Lösung und insbesondere einer katalytisch wirkenden Beschichtung in wässriger Lösung benetzt, insbesondere durch Eintunken. Nach einem Trocknungsschritt ist bereits eine ausreichende Anhaftung der katalytisch wirkenden Teil-Beschichtung 10‘ in und an dem Sieb-Material gegeben, wie in 1 durch die gepunktete Linie angedeutet. So kann ein fertig durch eine zusätzliche katalytische Teil-Beschichtung 10‘ ausgerüstetes Bauteil anschließend einem Einbrennprozess unter Temperaturen um ca. 1.000°C unterzogen werden. Dieser Einbrennprozess kann jedoch – je nach Einsatzbedingungen – auch in einem fertig verbauten Zustand des Siebkörpers 4 oder der Siebdichtung 1 im Rahmen einer Erst-Inbetriebnahme vollzogen werden, zumal eine Umsetzung von Kohlenstoff ebenfalls die erforderlichen Temperaturen eines Einbrennprozesses bewirken kann. Auch hierbei wird eine dauerhaft katalytisch wirkende Beschichtung erzeugt. In an alternative manufacturing process is a finished or prepared and ready to install screen body 4 or a sieve seal 1 only partially wetted with a catalytic solution and in particular a catalytically active coating in aqueous solution, in particular by drowning. After a drying step, there is already sufficient adhesion of the catalytically active partial coating 10 ' given in and on the sieve material, as in 1 indicated by the dotted line. So one can finish by an additional catalytic part coating 10 ' equipped component are then subjected to a baking process under temperatures of about 1,000 ° C. However, this baking process can - depending on the conditions of use - even in a finished installed state of the screen body 4 or the sieve seal 1 be carried out as part of a first commissioning, especially since a conversion of carbon can also cause the required temperatures of a baking process. Here, too, a permanently catalytically active coating is produced.

Die Abbildungen der 2a und 2b zeigen im Sinne eines finalen Zusammenbaus wesentliche Schritte einer Fertigung einer Siebdichtung 1 unter Verwendung des Siebkörpers 4 mit der katalytisch wirkenden Beschichtung 10. Hierzu sind der Siebkörper 4 und die Dichtung 5 entsprechend mechanisch vorbereitet bzw. geformt worden. Dabei weist die Dichtung 5 gegenüber der Darstellung der 1 zusätzlich eine konzentrisch um die Wulst 7 verlaufende, kreisförmig geschlossene Lamelle 12 bzw. Dichtsicke auf. Diese geschlossene Lamelle 12 dient einer Erhöhung der Dichtigkeit der Dichtung 5 zwischen den Flanschen 2, 3. The pictures of the 2a and 2 B show in the sense of a final assembly essential steps of a production of a sieve seal 1 using the screen body 4 with the catalytic coating 10 , For this purpose, the screen body 4 and the seal 5 accordingly mechanically prepared or molded. This is where the seal points 5 opposite the representation of the 1 additionally a concentric around the bead 7 running, circular closed lamella 12 or sealing bead on. This closed lamella 12 serves to increase the tightness of the seal 5 between the flanges 2 . 3 ,

An dem Siebkörper 4 ist an einem freien Endbereich 13 in einem ersten Verfahrensschritt ein radial nach außen umgekrempelter Rand 14 vorgeformt worden. Dieser Rand 14 wurde nachfolgend noch nach innen gerichtet eingezogen. Gemäß der Skizze von 2a wird der Siebkörper 4 in die zugehörige Dichtung 5 eingesetzt, wobei die zuvor im Wesentlichen ebene Dichtung 5 mit einer umlaufenden Sicke 15 einem geschlossenen Kragen 16 versehen worden ist. Der geschlossene Kragen 16 der Dichtung 5 und der umgekrempelte Rand 14 des Siebkörpers 4 sind derart aufeinander abgestimmt, dass der umgekrempelte Rand 14 den Kragen 16 teilweise hintergreift. Gemäß der Darstellung von 2a wird das Dichtungselement so eingesetzt, dass der Rand 14 des Siebkörpers 4 als dreidimensional geformtes Siebgewebe den Kragen 16 der Dichtung derart übergreift, dass mindestens ein Teil des Randes 14 den Kragen 16 hintergreift und so auch relativ weit in der Sicke 15 eingreift. On the screen body 4 is at a free end area 13 in a first process step, a radially outwardly umgekrempelter edge 14 preformed. This edge 14 was subsequently fed inward. According to the sketch of 2a becomes the screen body 4 in the associated seal 5 used, wherein the previously substantially planar seal 5 with a circumferential bead 15 a closed collar 16 has been provided. The closed collar 16 the seal 5 and the rolled up edge 14 of the screen body 4 are coordinated in such a way that the rolled-up edge 14 the collar 16 partially behind. As shown by 2a the sealing element is inserted so that the edge 14 of the screen body 4 as a three-dimensional shaped mesh the collar 16 the seal engages over so that at least part of the edge 14 the collar 16 engages behind and so also relatively far in the bead 15 intervenes.

Der Siebkörper 4 wird nachfolgend in die Dichtung 5 so vollständig eingesetzt, dass keine weitere Bewegung mehr möglich ist. Zu der in der Abbildung von 2b dargestellten Situation hin erfolgte nun mindestens ein Schritt des Faltens, Verpressens und/oder Klemmens. Am Ende dieses Schritts weist die Anordnung einen im Bereich der Dichtung 5 vergleichsweise ebenen Aufbau auf, der nun im Wesentlichen die Wulst 7 bildet. Demnach läuft die Dichtung 5 in einen verbleibenden Teil der Sicke 15 aus, in der die Wulst 7 liegt. Durch die hier nicht weiter dargestellte Abfolge der durch Faltung miteinander fest verbundenen Teile der Dichtung 5 sowie des Siebkörpers 4 kann die Anordnung jenseits der gestrichelt eingezeichneten Linie von einem Fluid in der freien Querschnittsfläche A durch den Siebkörper 4 durchströmt werden. Im Zuge des abschließenden Pressvorgangs sind also ein Teil des Randes 14 und des Kragens 16 durch Faltung bzw. Verklammerung dauerfest miteinander so verbunden, dass ein Fluid diese Anordnung nur durch den freien Teil des Siebkörpers 4 passieren kann. The sieve body 4 will be in the seal below 5 used so completely that no further movement is possible. To the in the Figure of 2 B Now, at least one step of folding, pressing and / or clamping has taken place. At the end of this step, the assembly has one in the region of the seal 5 comparatively flat structure, which now essentially the bead 7 forms. Accordingly, the seal runs 5 in a remaining part of the bead 15 out, in which the bead 7 lies. By not shown here sequence of folding together firmly connected parts of the seal 5 and the screen body 4 For example, the arrangement beyond the dashed line of a fluid in the free cross-sectional area A through the screen body 4 be flowed through. In the course of the final pressing process are therefore part of the edge 14 and the collar 16 by folding or clamping permanently connected to each other so that a fluid this arrangement only by the free part of the screen body 4 can happen.

Aufgrund der vorstehend beschriebenen und/oder angedeuteten, teilweise massiven mechanischen Umformungen gerade des Materials des Siebkörpers 4 ist es sehr wahrscheinlich, dass auch eine robuste und abriebfeste Beschichtung 10 auf dem Material des Siebkörpers 4 deutliche Beschädigungen erleidet. Aufgrund der katalytischen Eigenschaft dieser Beschichtung 10 ist es andererseits aber gar nicht notwendig, dass diese Beschichtung 10 vollständig geschlossen über einen gesamten Bereich der freien Querschnittsfläche A vorhanden ist. Um ein Verbrennen angelagerter kohlenstoffhaltiger Partikel an dem Material des Siebkörpers 4 zu starten, ist lediglich ein Zusammentreffen der katalytisch wirkenden Beschichtung 10 mit einem kohlenstoffhaltigen Partikel bei Temperaturen um ca. 350°C notwendig. Eine dann laufende Reaktion läuft dann auch in Bereichen des Siebkörpers 4 ohne Gegenwart einer katalytisch wirkenden Beschichtung 10 solange weiter, bis alle kohlenstoffhaltigen Partikel verbrannt worden und der Siebkörper 4 damit wieder frei durchstrombar ist. Due to the above-described and / or implied, partially massive mechanical transformations just the material of the screen body 4 It is very likely that also has a robust and abrasion resistant coating 10 on the material of the screen body 4 suffers significant damage. Due to the catalytic nature of this coating 10 On the other hand, it is not at all necessary that this coating 10 completely closed over an entire area of the free cross-sectional area A is present. To burn carbonaceous particles attached to the material of the sieve body 4 to start is merely a coincidence of the catalytically active coating 10 with a carbonaceous particle at temperatures around 350 ° C necessary. A then running reaction then runs in areas of the screen body 4 without the presence of a catalytic coating 10 continue until all the carbonaceous particles have been burned and the sieve body 4 so that it can be freely flowed through again.

Die vorstehend beschriebene Siebdichtung 1 kann aufgrund der katalytischen Beschichtung des Siebkörpers 4 dauerhaft und ohne Wartungsintervalle oder gar Wartungseingriffe in einem Fluidstrom eines Abgasstrangs einer Verbrennungskraftmaschine auch bei Temperaturen von deutlich weniger als 600°C betrieben werden, ohne dass hierbei beeinträchtigende Ablagerungen bis hin zu Verstopfungen eines AGR entstehen können. Zusätzliche Überwachungsvorrichtungen, Sensoren und separate Prozessschritte für Heizperioden mit zusätzlichem Kraftstoff-Aufwand bei geminderter Motorenleistung können damit entfallen. The sieve seal described above 1 can due to the catalytic coating of the screen body 4 be operated permanently and without maintenance intervals or even maintenance interventions in a fluid flow of an exhaust system of an internal combustion engine even at temperatures of significantly less than 600 ° C, without this adversely affecting deposits can even lead to blockages of an EGR. Additional monitoring devices, sensors and separate process steps for heating periods with additional fuel consumption with reduced engine performance can be eliminated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Siebdichtung filter seal
2 2: erster Flansch first flange
3 3: zweiter Flansch second flange
4 4: Siebkörper screen body
5 5: Dichtung poetry
6 6: Rohr pipe
7 7: Wulst/Faltung zur Verbindung Dichtung 5 + Siebkörper 4 Bead / fold to joint seal 5 + Sieve body 4
8 8th: Ausnehmung am ersten Flansch 2 zur Aufnahme von Wulst 7 Recess on the first flange 2 for receiving bead 7
9 9: Ausnehmung für Schraubbolzen zur Verbindung der Flansche 2, 3 Recess for bolts for connecting the flanges 2 . 3
10 10: Beschichtung coating
10‘ 10 ': Teil-Beschichtung Partial coating
11 11: „relatives Extremum“ des Siebkörpers 4 – maximales Tal "Relative extremum" of the sieve body 4 - maximum valley
12 12: kreisförmig geschlossene Lamelle circularly closed lamella
13 13: freier Endbereich des Siebkörpers 4 free end region of the screen body 4
14 14: Rand des Siebkörpers 4, radial nach außen umgekrempelt Edge of the screen body 4 , turned radially outwards
15 15: Sicke in der Dichtung 5 Beading in the seal 5
16 16: geschlossener Kragen an der Dichtung 5, gegenüber der Dichtungsebene D im Wesentlichen senkrecht aufgestelltclosed collar on the gasket 5 , set up substantially perpendicular to the sealing plane D
A A: freie Querschnittsfläche free cross-sectional area
D D: Ebene zur Bereitstellung einer Dichtungsfunktion Level to provide a sealing function
F F: Fluid-Flussrichtung Fluid-flow direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102013212733 A1 [0006] DE 102013212733 A1 [0006]
EP 2134795 B1 [0007, 0018] EP 2134795 B1 [0007, 0018]
EP 2393948 B1 [0007, 0018] EP 2393948 B1 [0007, 0018]
WO 2015/014992 A1 [0008, 0015] WO 2015/014992 A1 [0008, 0015]
EP 13178968 [0015] EP 13178968 [0015]

Claims

Siebkörper (4), der als Schutzelement zum Einbau in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine mit einer freien Querschnittsfläche (A) vorgesehen ist, insbesondere in einem Niederdruck-AGR-Zweig, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebkörper (4) mindestens im Bereich der freien Querschnittsfläche (A) teilweise mit einer katalytischen Beschichtung (10) versehen ist, wobei die katalytische Beschichtung (10) eine Verbrennungsaktivität in Bezug auf organische Substanzen in einem Temperaturbereich unterhalb von ca. 600°C aufweist. Sieve body ( 4 ), which is provided as a protective element for installation in an exhaust line of an internal combustion engine having a free cross-sectional area (A), in particular in a low-pressure EGR branch, characterized in that the screen body ( 4 ) at least in the region of the free cross-sectional area (A) partially with a catalytic coating ( 10 ), wherein the catalytic coating ( 10 ) has a combustion activity with respect to organic substances in a temperature range below about 600 ° C.

Siebkörper (4) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (10) aus Alkali- und/oder Erdalkalilegierungen besteht. Sieve body ( 4 ) according to the preceding claim, characterized in that the coating ( 10 ) consists of alkali and / or alkaline earth alloys.

Siebkörper (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebkörper (4) als Zuschnitt aus einem quasi Endlosmaterial eine dreidimensionale Form als Ergebnis mindestens einer mechanischen Formgebung aufweist. Sieve body ( 4 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the screen body ( 4 ) has a three-dimensional shape as a result of a quasi endless material as a result of at least one mechanical shaping.

Siebkörper (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebkörper (4) mit einer Dichtung (5) zur Bildung eines einstückig ausgebildeten Bauteils in Form einer Siebdichtung (1) verbunden ist, wobei der Siebkörper (4) im Wesentlichen über eine innere freie Querschnittsfläche (A) der Dichtung (5) hinweg eingefasst angeordnet in einer Wulst (7) mit der Dichtung (5) verbunden ist. Sieve body ( 4 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the screen body ( 4 ) with a seal ( 5 ) to form an integrally formed component in the form of a sieve seal ( 1 ), wherein the screen body ( 4 ) substantially over an inner free cross-sectional area (A) of the seal ( 5 ) arranged in a bead ( 7 ) with the seal ( 5 ) connected is.

Verfahren zu Herstellung eines Siebkörpers (4) zum Einbau als Schutzelement in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Siebkörpers (4) ein bereits zuvor katalytisch ausgerüstetes Material zugeschnitten und verformt wird, wobei hier metallische Gewebe, Gewirke, mikro-perforiertes Blech etc. als Material verwendet werden, oder ein fertig hergestellter bzw. ausgeformter und einbaubereiter Siebkörper (4) oder eine Siebdichtung (1) wird nur teilweise mit einer katalytischen Lösung und insbesondere einer katalytisch wirkenden Beschichtung in wässriger Lösung benetzt, und nachfolgend einem Trocknungsschritt zur Ausbildung einer in und an dem Sieb-Material ausreichend anhaftenden katalytisch wirkenden Teil-Beschichtung (10‘) unterzogen. Process for producing a sieve body ( 4 ) for installation as a protective element in an exhaust line of an internal combustion engine, characterized in that for the production of the screen body ( 4 ) a previously catalytically equipped material is cut and shaped, in which case metallic fabrics, knitted fabrics, micro-perforated sheet metal, etc. are used as material, or a ready-made or molded and ready-to-install sieve body ( 4 ) or a sieve seal ( 1 ) is wetted only partially with a catalytic solution and in particular a catalytically active coating in aqueous solution, and subsequently a drying step to form a sufficiently adherent in and on the sieve material catalytically active part coating ( 10 ' ).

Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (10, 10‘) durch Eintunken oder Eintauchen aufgetragen wird. Method according to the preceding claim, characterized in that the coating ( 10 . 10 ' ) is applied by dipping or dipping.

Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, als katalytisch wirksames Material Alkali- und/oder Erdalkalilegierungen verwendet werden, die als Beschichtung (10, 10‘) auf das Material des späteren Siebkörpers (4) nasschemisch aufgetragen, vorgetrocknet und schließlich eingebrannt werden. Method according to one of the two preceding claims, characterized in that are used as the catalytically active material alkali and / or alkaline earth metal alloys which are used as coating ( 10 . 10 ' ) on the material of the later Siebkörpers ( 4 ) are applied wet-chemically, predried and finally baked.

Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebkörper (4) über mindestens eine Faltung und/oder Klemmung unter Bildung einer Wulst (7) mit einer Dichtung (5) zur Bildung einer Siebdichtung (1) dauerhaft fixiert verbunden wird. Method according to the preceding claim, characterized in that the screen body ( 4 ) via at least one folding and / or clamping to form a bead ( 7 ) with a seal ( 5 ) to form a screen seal ( 1 ) is permanently fixed.

Verwendung eines Siebkörpers (4) in einem dauerhaften Betrieb in einem Fluidstrom eines Abgasstrangs einer Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebkörper (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer katalytischen Beschichtung (10) versehen ist und/oder gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8 gefertigt ist. Use of a sieve body ( 4 ) in a permanent operation in a fluid flow of an exhaust line of an internal combustion engine, characterized in that the screen body ( 4 ) according to one of claims 1 to 4 with a catalytic coating ( 10 ) and / or according to a method according to one of claims 5 to 8 is made.