DE4229135C1

DE4229135C1 - Soot filter for diesel engines - assembled from interlocking and sealing flanged filter plates

Info

Publication number: DE4229135C1
Application number: DE4229135A
Authority: DE
Inventors: Heinrich 7052 Schwaikheim De Bockel; Franz Dipl.-Ing. 7310 Plochingen De Huber; Leopold Dipl.-Ing. 7066 Baltmannsweiler De Jungbauer; Manfred Dipl.-Ing. 7307 Aichwald De Stotz; Guenter Dipl.-Ing. 7050 Waiblingen De Sulzbacher
Original assignee: Mercedes Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1992-09-01
Filing date: 1992-09-01
Publication date: 1993-08-26
Anticipated expiration: 2012-09-02

Abstract

Soot filter for diesel engines has a filter body consisting of several spaced filter plates. Each plate has projecting longitudinal flanges with grooves parallel to them. A transverse edge has a flange for closing off the channels formed between the plates and is divided into tongues (TT) which engage cut-outs in the adjacent plate. ADVANTAGE - Ease of assembly, increase of flow area.

Description

Die Erfindung betrifft einen Filter zum Reinigen von durch ihn hindurchströmenden Gasen, insbesondere einen Rußfilter von Dieselmotoren, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er aus der zugrundegelegten DE-OS 39 37 809 als bekannt hervor geht.The invention relates to a filter for cleaning through it gases flowing through, in particular a soot filter from Diesel engines according to the preamble of claim 1 as he from the underlying DE-OS 39 37 809 as known goes.

Die DE-OS 39 37 809 betrifft einen Rußfilter für Dieselmotoren zum Reinigen der durch ihn hindurchströmenden Abgase von fein verteilten Rußpartikeln. Der Rußfilter weist mehrere überein ander angeordnete Filterplatten auf, die aus formgepreßten, insbesondere miteinander gesinterten, metallischen Spänen ge bildet sind. Jeweils benachbarte Filterplatten sind entlang ihrer beiden profilierten Längsränder ineinander gefügt und dichtend miteinander verschweißt. Zwischen den Filterplatten sind in etwa parallel zu den Längsrändern verlaufende und teilweise in die Filterplatten eingeformte taschenartige Kanäle angeordnet, die an ihrem einen Ende verschlossen sind. Hierbei ist zwischen Einlaßkanälen, deren Einlaßöffnung auf der zu strömseitig anzuordnenden Stirnseite des Filterkörpers ange ordnet sind, und Auslaßkanälen, deren Auslaßöffnungen auf der gegenüberliegenden Stirnseite angeordnet sind, zu unterschei den, wobei die Einlaßkanäle mit den lagenweise abwechselnd an geordneten Auslaßkanälen nur durch die poröse Wandung der Fil terplatten miteinander verbunden sind. Der dichtende Verschluß der Kanäle entlang einer jeden Stirnseite erfolgt durch ein im Querschnitt U-förmiges Klammerprofil, das über jeweils zwei sich entlang ihrer die Kanäle endseitig begrenzenden Querränder sich berührender Filterplatten geschoben wird, wodurch die beiden Querränder der benachbarten Filterplatten aufeinander gepreßt werden. Allerdings wird durch die Klanmerprofile der Strömungsquerschnitt eines jeden einzelnen Kanals verringert, was einen hohen Strömungswiderstand bedingt. Die Herstellung dieses Filterkörpers ist zudem aufwendig, da zwei unterschied liche Teile und wenigstens zwei unterschiedliche Bearbeitungs arten, nämlich Schweißen der Längsränder und Klammern der Querränder, benötigt werden. Das Schweißen der Längsränder ist zudem problematisch und bedarf einer hohen Sorgfalt, da der ganze Querschnitt auf einmal geschweißt werden muß, womit eine hohe Stromstärke verbunden ist.DE-OS 39 37 809 relates to a soot filter for diesel engines for cleaning the fine gases flowing through it distributed soot particles. The soot filter has several other arranged filter plates made of molded, in particular, sintered metallic chips forms are. Adjacent filter plates are along their two profiled longitudinal edges joined together and welded together to form a seal. Between the filter plates are approximately parallel to the longitudinal edges and pocket-like channels partially molded into the filter plates arranged, which are closed at one end. Here is between inlet channels whose inlet opening on the to upstream side of the filter body is arranged are arranged, and outlet channels, the outlet openings on the opposite end face are arranged to differentiate the, the inlet channels alternating with the layers ordered outlet channels only through the porous wall of the fil terplatten are interconnected. The sealing closure the channels along each end face are made by an im Cross section U-shaped bracket profile, each over two along their transverse edges delimiting the channels at the ends touching filter plates is pushed, whereby the two transverse edges of the adjacent filter plates on top of each other be pressed. However, the Klanmer profiles of Flow cross-section of each individual channel reduced, which requires a high flow resistance. The production this filter body is also complex because two differences Liche parts and at least two different machining types, namely welding the longitudinal edges and clamps of the Cross edges, are required. The welding of the longitudinal edges is also problematic and requires great care, since the whole cross section must be welded at once, with which one high current is connected.

Die Aufgabe der Erfindung ist es den gattungsgemäß zugrundege legten Filter dahingehend weiterzuentwickeln, daß der Filter einfacher zu fertigen ist, wobei gleichzeitig der Strömungs querschnitt eines jeden Kanals vergrößert werden soll.The object of the invention is based on the generic put filters in such a way that the filter is easier to manufacture, while maintaining the flow cross section of each channel is to be enlarged.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Filter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die beanspruchte Anordnung eines Längssteges und einer Längsnut an jedem der Längsränder einer Filterplatte, sowie eines Quer steges an dem die Kanäle verschließenden Querrand der einzelnen Filterplatte ist der Filterkörper des Filters einfacher zu fertigen, da nach dem Aufeinanderlegen der Filterplatten die Längsstege in die Längsnuten der folgenden Filterplatte und die Querstege nur auf die nächstfolgende Filterplatte umgebogen bzw. gebördelt werden müssen. Nach dem Umbiegen bzw. Bördeln der Längs- und Querstege weist der Filterkörper eine hohe Ei genstabilität und eine bessere Abdichtung an den Querrändern auf. Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Filterkörpers werden nur noch gleichartige Bauteile, und zwar die Filter platten mit an ihren Rändern angeordneten Längs- und Querstegen benötigt, weshalb der Montage- und Teileaufwand reduziert ist. Ferner hat es sich als günstig erwiesen, daß bei dem bean spruchten Filterkörper eine Verringerung seines Bauraumes bei vorgegebenen Strömungsquerschnitt bzw. eine Erhöhung des Strö mungsquerschnittes bei vorgegebenen Bauraum realisiert ist, da der Strömungsquerschnitt der Kanäle der gestapelten Filter platten nur noch um den Raumbedarf des zur Dichtheit der Ka nalenden und zur Befestigung der Platten umgebogenen Quersteges reduziert wird.The object is achieved with a filter with the characterizing features of claim 1 solved. Through the claimed arrangement of a longitudinal web and a longitudinal groove each of the longitudinal edges of a filter plate, as well as a cross webs on the transverse edge of the individual closing the channels Filter plate, the filter body of the filter is easier to manufacture, because after laying the filter plates on the Longitudinal webs in the longitudinal grooves of the following filter plate and Cross bars only bent over to the next filter plate or must be flanged. After bending or flanging the longitudinal and transverse bars of the filter body have a high egg gene stability and better sealing at the transverse edges on. For producing a filter body according to the invention are only similar components, namely the filters panels with longitudinal and transverse webs arranged at their edges required, which is why the assembly and parts effort is reduced. It has also proven to be favorable that the bean said filter body a reduction in its space predetermined flow cross section or an increase in the flow mung cross-section is realized with given space, because the flow cross section of the channels of the stacked filters plate only around the space required for the tightness of the Ka ends and crossbar bent to fasten the panels is reduced.

Sinnvolle Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprü chen entnehnbar. Im übrigen wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles im folgenden erläutert. Dabei zeigtThe subclaims are useful embodiments of the invention Chen removable. Otherwise, the invention is based on a the embodiments shown in the figures below explained. It shows

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Filterkörper, Fig. 1 shows a schematic section through a filter body,

Fig. 2 zwei hintereinander angeordnete und miteinander zu einem Filterkörper zu verbindende Filterplatten, Fig. 2, two successively arranged and interconnecting to a filter body filter plates,

Fig. 3 eine Aufsicht auf eine Filterplatte nach Fig. 1, Fig. 3 is a plan view of a filter plate according to Fig. 1,

Fig. 4 eine stirnseitige Ansicht einer Filterplatte nach Fig. 2, Fig. 4 is an end view of a filter plate according to Fig. 2,

Fig. 5 einen parallel zu einem Längsrand gelegten Längs schnitt durch eine der Filterplatten nach Fig. 2 entlang der Linie V-V, Fig. 5 is a longitudinal edge at a defined parallel longitudinal section through one of the filter plates of FIG. 2 taken along the line VV,

Fig. 6a und 6b eine Ausschnittsvergrößerung eines Längsrandes des Filters vor und nach dem Umbiegen der Längsstege und Figs. 6a and 6b shows an enlarged detail of a longitudinal edge of the filter before and after bending of the longitudinal webs and

Fig. 7a und 7b eine Ausschnittsvergrößerung einer Stirnfläche des Filters vor und nach dem Umbiegen der Zungen des Quersteges. Fig. 7a and 7b shows an enlarged detail of an end face of the filter before and after the bending of the tongues of the transverse web.

In Fig. 1 ist ein parallel zu einem Längsrand 2 verlaufender schematischer Schnitt durch den Filterkörper 9 eines Filters dargestellt. Der Filterkörper 9 des vorzugsweise als Rußfilter für Dieselmotoren vorgesehenen Filters ist aus mehreren über einander angeordneten Filterplatten 1, 1′ gebildet. Jede ein zelne Filterplatte 1, 1′ weist eine definiert geformte Oberflä che auf und ist parallel zur Strömungsrichtung (Pfeil A) der Gase ausgerichtet. Durch die Oberflächenform der Filterplatten 1, 1′ werden zwischen jeweils zwei aufeinandergelegten Filter platten 1, 1′ in Strömungsrichtung (Pfeil A) der Abgase taschenartig verlaufende Kanäle 5 ausgebildet. Die Filter platten 1, 1′ werden gegeneinander um 180° um ihre Längsachse gedreht geschichtet, womit der Filterkörper 9 entlang seiner Schichtung abwechselnd in Strömungsrichtung (Pfeil A) nur nach vorne bzw. nach hinten offene Kanäle 5 aufweist. Verschluß bzw. Dichtheit bedeutet im vorliegenden Falle, daß das zu reinigende Abgas von der zuströmseitigen Abgasseite nur noch durch die filteraktive Wandung der Filterplatten 1, 1′ auf die abström seitige Auspuffseite gelangen kann.In Fig. 1 a extending parallel to a longitudinal edge 2 a schematic section through the filter body 9 of a filter. The filter body 9 of the filter preferably provided as a soot filter for diesel engines is formed from a plurality of filter plates 1 , 1 'arranged one above the other. Each an individual filter plate 1 , 1 'has a defined shaped surface and is aligned parallel to the direction of flow (arrow A) of the gases. Due to the surface shape of the filter plates 1 , 1 'between two superimposed filter plates 1 , 1 ' in the flow direction (arrow A) of the exhaust gases pocket-shaped channels 5 are formed. The filter plates 1 , 1 'are stacked against each other rotated by 180 ° about their longitudinal axis, so that the filter body 9 along its stratification alternately in the direction of flow (arrow A) has only open channels 5 to the front or rear. Closure or tightness means in the present case that the exhaust gas to be cleaned from the inflow-side exhaust side can only get through the filter-active wall of the filter plates 1 , 1 'to the exhaust-side exhaust side.

Entlang ihrer Längsränder 2 weist, gegebenenfalls außer einer obigen und einer unteren Filterendplatte, eine jede Filter platte 1, 1′ einen baulich integrierten Längssteg 3 und eine in etwa parallel zu den Längsrändern 2 ausgerichtete Längsnut 4 auf. Im vorgefertigten Zustand ragen die Längsstege 3 nach au ßen ab und werden, wie in Fig. 6a und 6b dargestellt, bei der Herstellung des Filterkörpers 9 in die Längsnut 4 der nächst folgenden Filterplatte 1′ umgebogen bzw. gebördelt.Along its longitudinal edges 2 , optionally in addition to an upper and a lower filter end plate, each filter plate 1 , 1 'has a structurally integrated longitudinal web 3 and an approximately parallel to the longitudinal edges 2 aligned longitudinal groove 4 . In the prefabricated state, the longitudinal webs 3 protrude outwards and, as shown in FIGS . 6a and 6b, are bent or flanged in the longitudinal groove 4 of the next filter plate 1 'during the manufacture of the filter body 9 .

Die der Kanalöffnung gegenüberliegenden Querränder 6 der Fil terplatten 1, 1′ weisen einen entlang ihrer Erstreckung verlaufenden und baulich mit der jeweiligen Filterplatte 1, 1′ baulich integrierten Quersteg 7 auf, der zum gegenseitigen Haltern der aneinander anliegenden Querränder 6, 6′ der Filter platten 1, 1′ und zum stirnseitigen dichtenden Verschluß bzw. Blindlegen der zwischen den Filterplatten 1, 1′ befindlichen Kanäle 5 vorgesehen ist. Der Quersteg 7 ragt im vorgefertigten Zustand von der Filterplatte 1, 1′ nach außen ab und wird bei der Fertigung des Filterkörpers 9 auf die Flachseite 10 der benachbarten Filterplatte 1′ umgebogen bzw. gebördelt.The transverse edges of the channel opening 6 of the Fil terplatten 1 , 1 'have a extending along their extension and structurally integrated with the respective filter plate 1 , 1 ' structurally integrated crossbar 7 , the plates for mutual holding of the abutting cross edges 6 , 6 'of the filter 1 , 1 'and for sealing on the end face or blanking of the channels 5 located between the filter plates 1 , 1 ' is provided. The crossbar 7 protrudes in the prefabricated state from the filter plate 1 , 1 'to the outside and is bent or flanged during manufacture of the filter body 9 on the flat side 10 of the adjacent filter plate 1 '.

Die Querstege 7 müssen jedoch nicht generell auf die Flachseite 10 der benachbarten Filterplatte 1′ umgebogen werden, sondern können auch, wenn die Eigenstabiltät des Filterkörpers 9 bspw. wegen einem den Filterkörper 9 stabilisierend aber gas durchlässig umgebenden Gehäuse, geringer sein kann, einfach auch nur auf die Stirnseite 8′ der nächstfolgenden Filterplatte 1′ gebogen bzw. gebördelt werden. In diesem Fall ist von be sonderem Vorteil, daß der Strömungsquerschnitt der Kanalöff nungen gegenüber einem Filterkörper 9 mit auf die Flachseite 10 gebogenen Querstegen 7 bei gleichem Bauvolumen vergrößert ist, da lichte Weite der Kanalöffnungen nicht durch die Wandung des Quersteges 7 reduziert ist. Gegenüber den Filterkörpern 9 nach dem bisherigen Stand der Technik gilt dieser Vorteil für beide eben beschriebenen Ausführungsformen.However, the cross bars 7 must not be generally bent on the flat side 10 of the adjacent filter plate 1 ', but can also, if the Eigenstabiltät of the filter body, for example the ninth for a filter body 9 stabilizing but gas permeable surrounding housing, may be less easy even on the face 8 'of the next filter plate 1 ' are bent or crimped. In this case, it is of particular advantage that the flow cross-section of the channel openings compared to a filter body 9 with transverse webs 7 bent onto the flat side 10 is increased with the same overall volume, since the clear width of the channel openings is not reduced by the wall of the transverse web 7 . Compared to the filter bodies 9 according to the prior art, this advantage applies to both the embodiments just described.

Bei den Filterplatten 1, 1′ können aneinanderliegende Querränder 6, 6′ benachbarter Filterplatten 1, 1′ auch unterschiedlich lang ausgebildet sein, womit bei der Fertigung nur der längere Querrand 6, der den Quersteg 7 bildet, über den kürzeren Quer rand 6′ gebogen bzw. gebördelt werden muß. Bei der Dimensionierung des den Quersteg 7 bildenden Überstandes des einen Querrandes 6 über den anderen Querrand 6′ ist der Einfluß des umgebogenen Querrandes 6 auf den Strömungsquerschnitt und die Eigenstabilität zu beachten. In the filter plates 1 , 1 'adjacent transverse edges 6 , 6 ' of adjacent filter plates 1 , 1 'can also be of different lengths, which means that only the longer transverse edge 6 , which forms the transverse web 7, is bent over the shorter transverse edge 6 ' during manufacture or must be flanged. In the dimensioning of the crossbar 7 overhang of one transverse edge 6 over the other transverse edge 6 ', the influence of the bent transverse edge 6 on the flow cross section and the inherent stability must be taken into account.

In den Fig. 2 bis 7b ist eine weitere Ausgestalltung der Erfindung dargestellt, die sich von der oben beschriebenen Ausführungsform vor allen durch die abweichende Ausbildung der Querstege 7, die in einzelne hintereinander angeordnete Zungen 11 unterteilt sind, unterscheidet. Ferner weisen die Filter platten 1, 1′ auf den den Zungen 11 entgegengesetzten Stirn seiten 8′ randnah angeordnete Aussparungen 12 auf, durch die bei der Fertigung die Zungen 11 hindurchgesteckt und auf der abgewandten Flachseite 10 der benachbarten Filterplatte 1′ klemmend angelegt werden, was in den Fig. 7a und 7b als Ausschnittsvergrößerungen dargestellt ist. Die dichtende Ver bindung der Längsränder 2 ist, wie aus den Ausschnittvergröße rungen der Fig. 6a und 6b ersichtlich, der Verbindung des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 ähnlich.In Figs. 2 to 7b a further Substituted stable Tung of the invention is shown, which differs from the embodiment described above, above all by the different configuration of the cross-members 7, which are divided into individual tags 11 arranged behind one another. Furthermore, the filter plates 1 , 1 'on the opposite sides of the tongues 11 8 ' on the edge arranged recesses 12 through which the tongues 11 are inserted during manufacture and on the opposite flat side 10 of the adjacent filter plate 1 'are clamped, what is shown in FIGS. 7a and 7b as enlarged sections. The sealing Ver connection of the longitudinal edges 2 is, as can be seen from the cutout stanchions of FIGS . 6a and 6b, the connection of the embodiment of FIG. 1 similar.

Als günstig hat es sich ferner erwiesen, an den quer zu den Kanälen 5 verlaufenden und diese verschließenden Querrändern 6′ einen Anlagesteg 13 anzuordnen ist, der in Richtung auf den an ihn angelegten Querrand 6 der nachfolgenden Filterplatte 1′ abragt. Dadurch ist ein Anschlag für anzulegende Filterplatten 1, 1′ vorhanden, wobei der Anschlagsteg 13 zusätzlich noch in der Art einer Dichtlippe wirkt.When low, it has also proved to which extending transverse to the channels 5 and this closing transverse edges 6 'has a bearing web 13 is to be arranged, in the direction of the applied thereto transverse edge 6 of the subsequent filter plate 1' protrudes. As a result, there is a stop for filter plates 1 , 1 'to be applied, the stop web 13 additionally acting in the manner of a sealing lip.

Claims

1. Filter zum Reinigen von durch ihn hindurchströmenden Gasen, insbesondere Rußfilter für Dieselmotoren, mit einem Filterkör per, der aus mehreren im Abstand übereinander angeordneten, definiert geformten und parallel zur Strömungsrichtung der Gase ausgerichteten Filterplatten gebildet ist, die an den parallel zur Strömungsrichtung liegenden, profilierten Längsrändern dichtend aufeinanderliegen und die abwechselnd an der in Strö mungsrichtung vorderen bzw. hinteren Querrand ebenfalls dich tend verbunden sind, derart, daß innerhalb des Filterkörpers abwechselnd in Strömungsrichtung nach vorne bzw. in Strömungs richtung nach hinten offene, taschenartige Kanäle gebildet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß jede der Filterplatten (1, 1′) entlang beider Längsränder (2) einen baulich mit der Filterplatte (1, 1′) integrierten und im vorgefertigten Zustand der Filterplatte (1, 1′) abra genden Längssteg (3) und eine parallel zu den Längsrändern (2) ausgerichtete Längsnut (4) aufweist, wobei jeder Längs steg (3) im zusammengebauten Zustand der Filterplatten (1, 1′) in die Längsnut (4) der nächstfolgenden Filterplatte (1′) umgebogen bzw. gebördelt ist und
daß an jeder Filterplatte (1, 1′) entlang eines quer zu den Kanälen (5) verlaufenden und diese verschließenden Querran des (6) ein mit der Filterplatte (1, 1′) baulich integrierter und im vorgefertigten Zustand von der Filterplatte (1, 1′) abragender Quersteg (7) angeordnet ist, der im zusammengebauten Zustand der Filterplatten (1, 1′) auf die benachbarte Filter platte (1′) des Filterkörpers (9) umgebogen bzw. gebördelt ist.1.Filter for cleaning gases flowing through it, in particular soot filters for diesel engines, with a filter body which is formed from a plurality of filter plates which are arranged one above the other at a distance and are defined and oriented parallel to the direction of flow of the gases. sealingly lie one profiled longitudinal edges and alternately forward on the in Strö flow direction or rear transverse edge are also connected you tend such that within the filter body alternately direction in the flow direction to the front or in flow are formed rearwardly open, pocket-like channels, characterized in that ,
that each of the filter plates ( 1 , 1 ') along both longitudinal edges ( 2 ) a structurally integrated with the filter plate ( 1 , 1 ') and in the prefabricated state of the filter plate ( 1 , 1 ') abra ing longitudinal web ( 3 ) and one parallel to the longitudinal edges ( 2 ) aligned longitudinal groove ( 4 ), each longitudinal web ( 3 ) in the assembled state of the filter plates ( 1 , 1 ') in the longitudinal groove ( 4 ) of the next filter plate ( 1 ') is bent or flanged and
that on each filter plate ( 1 , 1 ') running along a transverse edge of the channels ( 5 ) and closing them ( 6 ), a structurally integrated with the filter plate ( 1 , 1 ') and in the prefabricated state of the filter plate ( 1 , 1 ') projecting crossbar ( 7 ) is arranged, which is bent or flanged in the assembled state of the filter plates ( 1 , 1 ') on the adjacent filter plate ( 1 ') of the filter body ( 9 ).

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Quersteg (7) in einzelne hintereinander angeordnete Zungen (11) unterteilt ist, daß die Filterplatten (1, 1′) an dem den Zungen (11) entgegengesetzten Querrand (6′) randnah ange ordnete nach Lage und Form dem Querschnitt der Zungen (11) entsprechende Aussparungen (12) aufweist.2. Filter according to claim 1, characterized in that the crossbar ( 7 ) is divided into individual tongues ( 11 ) arranged one behind the other, that the filter plates ( 1 , 1 ') on the opposite edge of the tongues ( 11 ) ( 6 ') is arranged according to the position and shape of the cross section of the tongues ( 11 ) corresponding recesses ( 12 ).

3. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Querrand (6) mit dem Quersteg (7) gegenüberlie genden Querrand (6′) auf der dem Quersteg (7) gegenüberliegen den Flachseite (10) der Filterplatten (1, 1′) ein Anlagesteg (13) angeordnet ist.3. Filter according to claim 1, characterized in that on the transverse edge ( 6 ) with the transverse web ( 7 ) lying opposite transverse edge ( 6 ') on the transverse web ( 7 ) opposite the flat side ( 10 ) of the filter plates ( 1 , 1st ') A landing stage ( 13 ) is arranged.