DE29808664U1 - Filtereinrichtung zum Entfernen von Ruß aus rußhaltigen Gasen, insbesondere aus Abgasen von Diesel-Brennkraftmaschinen - Google Patents

Filtereinrichtung zum Entfernen von Ruß aus rußhaltigen Gasen, insbesondere aus Abgasen von Diesel-Brennkraftmaschinen

Info

Publication number
DE29808664U1
DE29808664U1 DE29808664U DE29808664U DE29808664U1 DE 29808664 U1 DE29808664 U1 DE 29808664U1 DE 29808664 U DE29808664 U DE 29808664U DE 29808664 U DE29808664 U DE 29808664U DE 29808664 U1 DE29808664 U1 DE 29808664U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
filter device
zone
filling
gas
designed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE29808664U
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WOLFGANG MERTNER INH ING KURT
Original Assignee
WOLFGANG MERTNER INH ING KURT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WOLFGANG MERTNER INH ING KURT filed Critical WOLFGANG MERTNER INH ING KURT
Priority to DE29808664U priority Critical patent/DE29808664U1/de
Publication of DE29808664U1 publication Critical patent/DE29808664U1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/9454—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/022—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
    • F01N3/0226—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous the structure being fibrous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/027—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2835—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support fibrous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2882—Catalytic reactors combined or associated with other devices, e.g. exhaust silencers or other exhaust purification devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2275/00—Filter media structures for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2275/10—Multiple layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2279/00—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
    • B01D2279/30—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for treatment of exhaust gases from IC Engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2250/00—Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/02—Combinations of different methods of purification filtering and catalytic conversion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/30—Arrangements for supply of additional air
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Description

DE 7519 ·.."..' ·«·'-Patentanwalt
Diplom-Physiker
Reinfried Frhr. &ngr;. Schorlemer
Karthäuserstr. 5A 34117 Kassel Allemagne
Telefon/Telephone (0561) 15335
(0561)780031
Telefax/Telecopier (0561)780032
Firma Ing. Wolfgang Mertner Inn. Ing. Kurt Kirscht, 37318 Wahlhausen
Filtereinricfatung zürn Entfernen von Ruß aus rußhaltigen Gasen, insbesondere aus Abgasen von Diesel-Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Filtereinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Filtereinrichtungen dieser Gattung sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt (DE 40 33 019 Al, DE 42 44 511 Al, DE 44 47 314 Al, DE 195 05 211 Al). Sie beruhen auf der Erkenntnis, daß sich faserartiges Filtriennaterial, das ca. 65 bis 95 Gew. % Al2O3 mit Siliciumdioxid (SiO2) und ggf. geringe Mengen an Zirconiumdioxid (ZrO2) als Rest enthält, hervorragend als Filtermedium für rußhaltige Abgase eignet. Ein derartiges Filtriermaterial besitzt den zusätzlichen Vorteil, daß es eine hohe Temperaturfestigkeit aufweist und daher nicht nur zur Filtration von heißen, aus Brennkraftmaschinen stammenden Abgasen, sondern auch zur Regeneration, d.h. zum periodischen Entfernen der auf dem Filtriermaterial abgelagerten Rußschichten mit Hilfe von elektrischen Heizvorrichtungen, Brennern oder dgl. geeignet ist.
Zur Verbesserung der Qualität der von einer derartigen Filtereinrichtung abgegebenen, weitgehend rußfreien Gase ist es aus den oben angegebenen Druckschriften weiterhin bekannt, das Filtriermaterial gleichzeitig als Träger von Oxidations- und/oder Reduktionskatalysatoren zu verwenden, um in den Gasen vorhandene Schadstoffe wie Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxide (CO) und Stickoxide (NOx) durch katalytische Reaktionen zu oxidieren bzw. zu reduzieren und damit weitgehend unschädlich zu machen.
Die mit den bekannten Filtereinrichtungen erzielten Ergebnisse sind noch nicht ausreichend befriedigend. Insbesondere die katalytische Wirkung läßt zu wünschen übrig. Daneben wird in vielen Fällen auch eine unzureichende Filterwirkung erzielt. Insbesondere haben Versuche ergeben, daß das Filtriermaterial nicht ausreichend stabil gegenüber den beim Betrieb (z.B. in einem Kraftfahrzeug) auftretenden Vibrationen und Schwingungen ist und nach verhältnismäßig kurzer Betriebsdauer zu einer nahezu staubförmigen Masse zerfällt, wodurch die Filtriereigenschaften praktisch verloren gehen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Filtereinrichtung der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß sie dauerhaft gute Filtriereigenschaften und verbesserte katalytische Eigenschaften besitzt. Außerdem soll die Filtereinrichtung besser kontrollierbare Filtriereigenschaften erhalten.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. 15
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
20
Fig. 1 einen grob schematischen, im oberen Teil teilweise aufgebrochenen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung und
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Filtereinrichtung nach Fig. 1.
Nach Fig. 1 enthält eine erfindungsgemäße Filtereinrichtung ein Gehäuse 1, das je einen durch eine gasdurchlässige Wand gebildeten Eingang 2 und Ausgang 3 für das Gas aufweist und einen zwischen diesen beiden angeordneten Raum einschließt, in dem sich eine Füllung befindet, die im wesentlichen aus kristallinem Aluminiumoxid in Faserfonn besteht. Diese Füllung dient einerseits als Rußfilter, andererseits als Katalysator. Zu diesem Zweck enthält die Füllung drei räumlich von einander getrennte Zonen 4, 5 und 6, die in Strömungsrichtung des Gases (Pfeil &ggr; = Einströmrichtung, Pfeile w_ = Durchström- und Ausstromrichtung) hintereinander angeordnet sind und nacheinander vom Gas
durchströmt werden. Die in Durchströmungsrichtung erste Zone 4 ist dabei ausschließlich als Rußfilter ausgerichtet. Die dritte Zone 6 dient vorzugsweise ausschließlich der Katalyse. Die zweite Zone 5 dient als Trennzone, die vermeidet, daß die dritte Zone 6 mit Ruß beladen wird.
5
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Gehäuse 1 als Hohlzylinder ausgebildet, der einen mittleren Durchgang 7 aufweist, dessen Achse parallel zur Richtung des Pfeils &ggr; verläuft und durch eine innere Zylinderwand begrenzt ist, die als Ganzes den Eingang 2 in das Gehäuse bildet. Die den Eingang 2 bildende Zylinderwand ist mit radialem Abstand von einer äußeren Zylinderwand umgeben, die als Ganzes den Ausgang 3 bildet. An einem in Fig. 1 unteren Ende ist das Gehäuse 1 mit einer ersten Stirnwand 8 verschlossen, die sowohl den Raum zwischen den beiden Zylinderwänden als auch den Durchgang 7 gasdicht abschließt. Am entgegengesetzten Ende weist das Gehäuse 1 eine zweite, ringförmige Stirnwand 9 auf. Diese läßt den Durchgang 7 vorzugsweise auf seiner ganzen Querschnittsfläche frei, schließt den Raum zwischen den Zylinderwänden jedoch gasdicht ab. Dadurch ist der von der kristallinen Aluminiumoxidfüllung belegte Raum bis auf den vom Eingang 2 und Ausgang 3 eingenommenen Bereich hermetisch abgedichtet, wohingegen der Durchgang 7 von der Stirnwand 9 bis zur Stirnwand 8 frei ist, so daß das mittels einer nicht dargestellten Leitung zugeführte Gas längs der gesamten, vom Eingang 2 gebildeten, zylindrischen Eintrittsfläche radial in das Gehäuse 1 einströmen kann. Vorzugsweise erstrecken sich der Eingang 2, der Ausgang 3 und der Durchgang 7 über die ganze, in Richtung des Pfeils &ngr; gemessenen Länge des Gehäuses
Zur Erzielung einer guten Filterwirkung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Füllung zumindest im Bereich der ersten und zweiten Zone 4 bzw. 5 aus kristallinem Aluminiumoxid mit gerichteter Faserform auszubilden. Inbesondere besteht die erste Zone 4 aus einer schematisch angedeuteten Faserform 10, die in Durchströmungsrichtung des Gases (Pfeile sO ausgerichtet ist, während die zweite Zone 5 aus kristallinem Aluminiumoxid mit einer schematisch angedeuteten Faserform 11 hergestellt wird, die im wesentlichen senkrecht zur Durchströmungsrichtung des Gases angeordnet ist. Diese Faserausrichtung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß sich in der ersten Zone 4 eine gute Tiefenwirkung vor allem bei Anwendung eines überwiegend parallel zur Strömungsrichtung gerichteten Filtriermaterials erzielen läßt, wohingegen bei einer Anwendung
-A-
desselben Filtriermaterials, jedoch bei senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufender Ausrichtung keine oder nur eine geringe Tiefenwirkung erzielbar ist, d.h. sich im Gas enthaltene Rußpartikel überwiegend an der angeströmten Oberfläche ansammeln. Dadurch werden im Bereich der ersten Zone 4 gute Filtereigenschaften erzielt, während die zweite Zone 5 als eine Trennzone wirkt, die die erste Zone 4 durchdringende Rußpartikel bereits weitgehend im Bereich einer Grenzfläche 12 zwischen der ersten und zweiten Zone 4 bzw. 5 sammelt und bei entsprechend bemessener Dicke keine Partikel bis zur dritten Zone durchläßt.
Die Füllung der Filtereinrichtung wird im Bereich der ersten Zone 4 vorzugsweise aus übereinander gestapelten, ringförmigen Scheiben 14 zusammengesetzt, die aus Aluminiumoxidmatten bzw. -platten durch Ausschneiden, Stanzen oder dgl. erhalten werden, wobei die Faserausrichtung in den Matten oder Platten im wesentlichen parallel zu deren Breitseiten gewählt ist und daher entsprechend Fig. 2 auch im wesentlichen parallel zu zwischen den einzelnen Scheiben 14 befindlichen Trennebenen 15 verläuft. Dagegen kann die Füllung im Bereich der zweiten Zone 5 z.B. aus wenigstens einem aus derselben Matte bzw. Platte erhaltenen, quadratischen bzw. rechteckigen Ausschnitt bestehen, der außen wenigstens einmal in Umfangsrichtung um den Stapel aus Scheiben 14 herumgelegt wird und eine diesen einschließende Umhüllung bildet.
Die dritte Zone 6 kann wie die zweite Zone 5 ausgebildet und hergestellt sein, wobei allerdings die Ausrichtung weniger bedeutsam ist und auch eine völlig regellose Ausrichtung gewählt werden könnte. Außerdem wird die Zone 6 der Füllung aus einem Aluminiumoxid in Faserform erhalten, das im Gegensatz zu dem Material der Zonen 4 und 5 zuvor zusätzlich in fein verteilter Form mit katalytisch aktivem Material belegt wurde, indem es zumindest an seiner Oberfläche, vorzugsweise jedoch auch in seiner ganzen Tiefe mit Katalysatormaterialien in Form von Platin, Palladium, Rhodium oder dgl. belegt wird. Vorzugsweise grenzt dabei die dritte Zone 6 längs einer parallel zur Grenzfläche 12 und zur Richtung des Pfeils &ngr; verlaufenden Grenzfläche 16 unmittelbar an die Zone 5.
Die Scheiben 14 und zweckmäßig auch die Zonen 5 und 6 füllen den Raum zwischen den Stirnwänden 8 und 9 vollständig aus. Dabei grenzt die erste Zone 4 vorzugsweise
unmittelbar an die den Eingang 2 bildende Zylinderwand, während die dritte Zone 6 direkt an die den Ausgang 3 bildende Zylinderwand grenzt. Um dabei zu vermeiden, daß sich im Bereich der Trennebenen 15 Kriechwege für das zu reinigende Gas ergeben, in denen keine oder eine nur geringe Filterwirkung erzielt wird, wird der Stapel aus Scheiben 14 vorzugsweise mit einer gewissen, in Richtung des Pfeils &ngr; wirkenden Vorspannung zwischen den Stirnwände 8 und 9 angeordnet. Eine entsprechende Vorspannung ist auch für die in den Zonen 5 und 6 angeordneten Umhüllungen zweckmäßig, da sich andernfalls unerwünschte Kriechwege im Bereich von Grenzflächen 17 bzw. 18 ergeben könnten, mit denen die Scheiben 14 und Zonen 5 bzw. 6 an die Stirnwände 8 und 9 grenzen. Um derartige Leckagen weitgehend unmöglich zu machen, sind die Stirnwände 8 und 9 nach einer besonders bevorzugen Ausführungsform der Erfindung mit vorzugsweise ringförmigen, in die Füllung ragenden Stegen 20 versehen, die das durch den Eingang 2 zuströmende Gas von den Grenzflächen 17, 18 fernhalten. Aus demselben Grund ist an dem Ende des Durchgangs 7, an dem das Gas zuströmt, ein bis über die Grenzfläche 18 erstreckter und diese abdeckender Kragen 21 an die Stirnwand 9 angeformt. Ein entsprechender Kragen 21a ist an die Stirnwand 8 angeformt.
Die den Eingang 2 und den Ausgang 3 bildenden, gasdurchlässigen Zylinderwände sind vorzugsweise als Drahtgewebe, Lochbleche oder dgl. ausgebildet, die einerseits keine Erhöhung des Strömungswiderstandes bewirken, andererseits die Füllung fest innerhalb des Gehäuses 1 halten. Dabei ist zumindest eine der Stirnwände 8, 9 vorzugsweise als lösbar mit den Gehäuse 1 verbundener Deckel ausgebildet, damit die Filtereinrichtung zu Inspektions-, Warnings- und Kontrollzwecken jederzeit geöffnet werden kann. Außerdem ist die beschriebene Filtereinrichtung zweckmäßig als eine komplett vorgefertige, als Ganzes handhabbare und transportierbare Filterpatrone ausgebildet. Diese Filterpatrone kann z.B. so ausgebildet sein, daß sie sich leicht an einem Fahrzeug (PKW, Gabelstabier, Motorboot oder dgl.) mit Dieselmotor anbringen und mit dessen Auspuffrohr verbinden laßt, wobei bei Bedarf auch ein Einbau in einen üblichen Schalldämpfertopf vorgesehen werden kann. Allerdings wurde überraschend festgestellt, daß die beschriebene Filtereinrichtung auch so gute schalldämmende Eigenschaften besitzt, daß ein gesonderter Schalldämpfer entfallen kann.
Beim Betrieb der beschriebenen Filtereinrichtung wird das zu reinigende Gas, z.B. das
Abgas einer Diesel-Brennkraftmaschine, dem offenen Ende des Durchgangs 7 in Richtung des Pfeils &ngr; zugeleitet. Von dort verteilt sich das Gas radial bzw. senkrecht zur Richtung des Pfeils &ngr; durch die den Eingang 2 bildende Lochwand oder dgl. auf die einzelnen Scheiben 14 der ersten Zone 4, in der im Gas enthaltene Partikel, insbesondere Rußpartikel, zurückgehalten werden. Erreicht das Gas die Grenzfläche 12, dann ist die Rußfiltrierung praktisch abgeschlossen, was sich im Versuch daran zeigt, daß die Zone 5 nur sehr wenig mit Rußpartikeln belegt ist und praktisch keine Rußpartikel auch die Grenzfläche 16 erreichen. Innerhalb der Zone 6 kann daher das von störenden Partikeln befreite Gas katalytisch behandelt werden. Dabei wird wegen der Anwendung von kristallinem Aluminiumoxid in Faserform mit einfachen Mitteln eine sehr große, mit dem Gas wechselwirkende Katalysatorfläche zur Verfugung gestellt. Wegen der durch die Zone 5 herbeigeführten Trennwirkung kann dabei trotz der räumlichen Hintereinanderschaltung des Rußfilterabschnitts und des Katalysatorabschnitts innerhalb desselben Gehäuses 1 vermieden werden, daß die Katalysatorzone allmählich mit Ruß angereichert und dadurch unbrauchbar gemacht wird. Das gilt selbst dann, wenn die eigentliche Filtrierzone 4 aus den Scheiben 14 zusammengesetzt wird und dadurch nicht ausgeschlossen werden kann, daß zahlreiche Rußpartikel auch die Grenzflächen 15 durchwandern und bis zur Grenzfläche 12 gelangen. Vorteilhaft ist außerdem, daß trotz Anwendung einer Füllung in Faserform eine mechanisch stabile, einfach herzustellende Filterpatrone geschaffen werden kann.
Die Regeneration der Filtereinrichtung, d.h. die Entfernung der in der Zone 4 angesammelten Rußpartikel, kann zweckmäßig mit einer Zündquelle 22, z.B. einer Brenn- oder Heizvorrichtung erfolgen, die in Fig. 1 zusätzlich angedeutet ist. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um eine elektrische Heizspirale, die sich im wesentlichen über die ganze Länge des Durchgangs 7 erstreckt, aber im Vergleich zu diesem einen so kleinen Querschnitt aufweist, daß sie die Strömung des zugeführten Gases nicht behindert. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform könnte auch die innere Zylinderwand des Gehäuses 1 als Widerstandsheizelement ausgebildet sein. Außerdem weist in diesem Fall die Stirnwand 8 eine in den Durchgang 7 mündende Öffnung 23 auf, über die mittels einer Leitung 24 Druckluft in den Durchgang 7 eingeführt werden kann, die die Verbrennung der Rußpartikel ermöglicht.
&igr; ♦· ·
-7-
Altemativ kann für die Regeneration ein gesondertes Regenerationsgerät vorgesehen werden. Dieses besteht z.B. aus einem geschlossenen Gehäuse, das eine Bedienungsöffnung zum Einsetzen der kompletten Filtereinrichtung nach Fig. 1 und 2, einen Drucklufteinlaß und -auslaß und die erforderlichen Überwachungselemente und elektrischen Steuerungen aufweist. Während die Zündquelle 22 bzw. Brenn- oder Heizvorrichtung eine von Zeit zu Zeit erfolgende Regeneration bei stillgesetzter Brennkraftmaschine oder dgl., jedoch ohne Demontage ermöglicht, bringt ein separates Regenerationsgerät den Vorteil mit sich, daß die beschriebene Filterpatrone komplett von dem die Brennkraftmaschine aufweisenden Fahrzeug oder dgl. entfernt und regeneriert werden kann, während gleichzeitig eine Wechsel-Filterpatrone in das Fahrzeug oder dgl. eingebaut wird, so daß dieses nur für die kurze Zeit der Umrüstung stillgesetzt werden braucht. Im übrigen werden der beschriebenen Filtereinrichtung zweckmäßig geeignete Sensoren in Form von Manometern oder dgl. zugeordnet, um feststellen zu können, wann der Rußfilterabschnitt der Filtereinrichtung regeneriert werden muß, obwohl es alternativ auch möglich ist, die Regeneration stets periodisch nach Ablauf einer vorgewählten Zeitspanne durchzuführen.
Als besonders gut geeignetes Material für die Zonen 4, 5 und 6 der Füllung haben sich solche Aluminiumoxidfasermatten erwiesen, die von der Firma Rath GmbH, D-40223 Düsseldorf, unter der Bezeichnung "Altra Mat 80" in Dichten von 60 bis 140 kg/m3 und in Stärken von ca. 12,5 mm und 25 mm angeboten werden. Nach dem zugehörigen Datenblatt enthält dieses Material 80 Gew. % Al2O3 und 20 Gew. % SiO2, und die Dauerbetriebstemperatur des Materials beträgt 1600 0C. Tests haben überraschend gezeigt, daß dieses Material auch mechanisch äußerst stabil ist und auch beim Dauerbetrieb nicht zerfällt und zerbröselt. Dagegen bestehen das Gehäuse 1 bzw. die Zylinderwände und Stirnwände vorzugsweise aus hochtemperaturfestem Edelstahl. Außerdem könnten hochtemperaturfeste Kleber verwendet werden, um die einzelnen Scheiben 14 zusätzlich im Bereich der Grenzflächen 15 untereinander oder im Bereich der Grenzflächen 17 und 18 mit den Stirnwänden 8 und 9 fest zu verbinden.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, das auf vielfache Weise abgewandelt werden kann. Insbesondere kann das Gehäuse 1 auch aus einem Hohlzylinder mit einem anderen als einem kreisrunden, insbesondere z.B. mit einem quadratischen oder ovalen Querschnitt bestehen. Ein kreisrunder Querschnitt bringt
jedoch den Vorteil mit sich, daß die radial zur Achse (Pfeile v) liegenden Strömungswege überall im wesentlichen gleich lang sind. Weiterhin können bei Bedarf innerhalb des Gehäuses und ggf. auch zwischen den Zonen 4, 5 und 6 weitere Zonen mit speziellen Eigenschaften und zusätzliche, aus Lochblechen, Drahtnetzen oder dgl. bestehende Zwischenwände vorgesehen werden, sofern durch sie nicht in unerwünschter Weise eine zu starke Reduzierung des Strömungswiderstandes herbeigeführt wird. Außerdem muß das Gehäuse nicht insgesamt hohlzylindrisch ausgebildet sein, da die einzelnen Zonen auch dann, wenn sie in einer anderen als der beschriebenen Weise hintereinander angeordnet werden, aus parallel und/oder quer zur Strömungsrichtung gestapelten Aluminiumoxidfasermatten mit entsprechender Ausrichtung zusammengesetzt werden können. Weiter kann die dritte Zone 6 je nach Bedarf als Einweg- oder Mehrwegkatalysator ausgebildet werden, wobei die gesamte Filtereinrichtung möglichst nahe an dem das Abgas erzeugenden Dieselmotor oder dgl. angeordnet werden sollte, um die im Abgas gespeicherte Wärme optimal für die katalytische Wirkung innerhalb der Zone 6 ausnutzen zu können.
Schließlich versteht sich, daß die einzelnen Merkmale auch in anderen als den beschriebenen und dargestellten Kombinationen verwendet werden können.

Claims (18)

fc · f -9- Ansprüche
1. Filtereinrichtung zum Entfernen von Ruß aus rußhaltigen Gasen, insbesondere Abgasen von Diesel-Brennkraftmaschinen, mit einem Gehäuse (1), das je einen durch eine gasdurchlässige Wand gebildeten Eingang (2) und Ausgang (3) für das Gas aufweist und einen an den Eingang (2) und den Ausgang (3) grenzenden Raum einschließt, in dem sich eine Füllung aus Aluminiumoxid enthaltenden Fasern befindet, die einerseits als Rußfilter, andererseits als Katalysator gegenüber Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und/oder Stickoxiden ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung aus krsitallinem Aluminiumoxid in Faserform besteht und eine als Rußfilter eingerichtete erste Zone (4), eine auf diese folgende, als Trennzone ausgebildete zweite Zone (5) und eine auf diese folgende, als Katalysator eingerichtete dritte Zone (6) enthält, wobei diese drei Zonen (4, 5, 6) zwischen dem Eingang (2) und dem Ausgang (3) in Durchströmungsrichtung (w) des Gases hintereinander angeordnet sind.
2. Filtereinrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung zumindest im Bereich der ersten und zweiten Zone (4, 5) aus kristallinem Aluminiumoxid mit einer innerhalb der ersten Zone (4) im wesentlichen parallel und in der zweiten Zone (5) im wesentlichen senkrecht zur Durchströmungsrichtung (w) des Gases gerichteten Faserform (10,11) besteht.
3. Filtereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Zonen der Füllung aus übereinander- bzw. hintereinander gestapelten Scheiben zusammengesetzt sind, die aus Matten mit im wesentlichen parallel zu den Breitseiten gerichteter Faserform erhalten sind.
4. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) im wesentlichen als Hohlzylinder ausgebildet ist und einen mittleren, als Gaszuleitung dienenden Durchgang (T), eine innere, an den Durchgang (T) grenzende, den Eingang (2) bildende Zylinderwand, eine äußere, die innere Zylinderwand umgebende, den Ausgang (3) bildende Zylinderwand, eine erste, den ganzen Hohlzylinder gasdicht abschließende Stirnwand (8) und eine zweite, den Hohlzylinder nur zwischen den beiden Zylinderwände gasdicht abschließende, ringförmige, den Durchgang (T) freilassende Stirnwand (9) aufweist.
5. Filtereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zone (4) der Füllung aus übereinander gestapelten, ringförmigen Scheiben (14) zusammengesetzt ist, die aus Fasermatten erhalten sind.
6. Filtereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (14) den gesamten Raum zwischen den beiden Stirnwände (8, 9) ausfüllen.
7. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zone (5) der Füllung aus wenigstens einer über die ganze Höhe des Hohlzylinders erstreckten, die erste Zone (4) zylindrisch umschließenden Umhüllung besteht.
8. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Zone (6) der Füllung als eine entsprechend der zweiten Zone (5) ausgebildete und diese zylindrisch umschließende Umhüllung ausgebildet und in fein verteilter Form mit katalytisch aktivem Material versehen ist.
9. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie als eine komplett vorgefertige Filterpatrone ausgebildet ist.
10. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stirnwand (8) als lösbar mit dem Gehäuse (1) verbundener Deckel ausgebildet ist.
11. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Zone (4) der Füllung unmittelbar an die innere Zylinderwand, die dritte Zone (6) der Füllung unmittelbar an die äußere Zylinderwand und die zweite Zone (5) der Füllung unmittelbar an die erste und die dritte Zone (4, 6) grenzt.
12. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der drei Zonen (4, 5, 6) mit einer vorgewählten Vorspannung zwischen den beiden Stirnwänden (8, 9) angeordnet ist.
13. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwände (8, 9) mit den Durchgang (7) ringförmig umgebenden, in die Füllung ragenden
-11-
bzw. diese abdeckenden Stegen bzw. Kragen (20, 21) versehen sind.
14. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die den Eingang (3) und/oder Ausgang (4) bildende Wand aus einem Drahtgewebe oder Lochblech besteht.
15. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer integrierten Vorrichtung (22) zur Regeneration der ersten und zweiten Zone (4, 5) der Füllung versehen ist.
16. Filtereinrichtung nach einem der Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (22) in dem Durchgang (7) des Hohlzylinders angeordnet ist.
17. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stirnwand (8) eine in den Durchgang (7) mündende, zur Zufuhr von Druckluft bestimmte Öffnung (23) aufweist.
18. Filtereinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Zylinderwand als Widerstandsheizelement der Vorrichtung (22) ausgebildet ist.
DE29808664U 1998-05-15 1998-05-15 Filtereinrichtung zum Entfernen von Ruß aus rußhaltigen Gasen, insbesondere aus Abgasen von Diesel-Brennkraftmaschinen Expired - Lifetime DE29808664U1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE29808664U DE29808664U1 (de) 1998-05-15 1998-05-15 Filtereinrichtung zum Entfernen von Ruß aus rußhaltigen Gasen, insbesondere aus Abgasen von Diesel-Brennkraftmaschinen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE29808664U DE29808664U1 (de) 1998-05-15 1998-05-15 Filtereinrichtung zum Entfernen von Ruß aus rußhaltigen Gasen, insbesondere aus Abgasen von Diesel-Brennkraftmaschinen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE29808664U1 true DE29808664U1 (de) 1998-09-17

Family

ID=8057114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE29808664U Expired - Lifetime DE29808664U1 (de) 1998-05-15 1998-05-15 Filtereinrichtung zum Entfernen von Ruß aus rußhaltigen Gasen, insbesondere aus Abgasen von Diesel-Brennkraftmaschinen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE29808664U1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19855092A1 (de) * 1998-11-28 2000-05-31 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen des Abgases einer Brennkraftmaschine
WO2007070344A1 (en) * 2005-12-16 2007-06-21 Corning Incorporated Low pressure drop coated diesel exhaust filter
EP2058480A1 (de) * 2007-11-09 2009-05-13 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Abgasreinigungssystem
US8062604B2 (en) 2001-12-29 2011-11-22 Pall Corporation Filter element

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19855092A1 (de) * 1998-11-28 2000-05-31 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen des Abgases einer Brennkraftmaschine
DE19855092B4 (de) * 1998-11-28 2007-11-29 Volkswagen Ag Vorrichtung und Verfahren zum Reinigen des Abgases einer Brennkraftmaschine
US8062604B2 (en) 2001-12-29 2011-11-22 Pall Corporation Filter element
WO2007070344A1 (en) * 2005-12-16 2007-06-21 Corning Incorporated Low pressure drop coated diesel exhaust filter
EP2058480A1 (de) * 2007-11-09 2009-05-13 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Abgasreinigungssystem

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4005189C2 (de) Abgasreinigungsvorrichtung für einen Dieselmotor
EP0035053B1 (de) Katalytisches Filter für die Dieselabgasreinigung
DE3788421T2 (de) Apparat zur Behandlung von Teilchen im Abgas aus einem Dieselmotor.
EP0633065B1 (de) Vorrichtung zur Reinigung schadstoffbeladener Abluft durch heterogene Katalyse
DE10164480A1 (de) Filterelement
DE2944841C2 (de)
DE69514608T2 (de) Partikelfilter
EP1286750B1 (de) Filtereinrichtung
DE602004011176T2 (de) Vorrichtung zum Filtern und Brennen von Teilchenmaterial
EP0236817B1 (de) Gehäuse für Abgasnachbehandlungssysteme,insbesondere für Partikelfiltersysteme
EP0542002B1 (de) Katalysator für die Abgase eines Verbrennungsmotors
DE60221241T2 (de) Elektrisch regenerierbares filterelement
EP1013328B1 (de) Filtereinrichtung
EP0379032B1 (de) Abgasfilter
DE602004005899T2 (de) Abgassystem mit partikelfilter für einen magermotor
AT396967B (de) Abgasfilter für dieselmotoren
DE112006003497T5 (de) Dieselpartikelfilter mit Metallfasergewebe
DE3402960A1 (de) Filtersystem fuer dieselmotorabgase
DE3910554A1 (de) Unter verwendung einseitig verschlossener gelochter rohre aufgebautes partikelfilter
DE60313151T2 (de) Behandlung von abgasen aus einem verbrennungsmotor
EP0056584B1 (de) Bifunktionaler Filter zur Behandlung von Abgasen
DE29808664U1 (de) Filtereinrichtung zum Entfernen von Ruß aus rußhaltigen Gasen, insbesondere aus Abgasen von Diesel-Brennkraftmaschinen
DE19821869A1 (de) Filtereinrichtung zum Entfernen von Ruß aus rußhaltigen Gasen, insbesondere aus Abgasen von Diesel-Brennkraftmaschinen
DE4022321A1 (de) Filter
DE10202005B4 (de) Filtereinrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification

Effective date: 19981029

R156 Lapse of ip right after 3 years

Effective date: 20020301