DE8801474U1

DE8801474U1 - Regenerierbarer Rußfilter für das Abgas von Verbrennungsmotoren

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Publication number: DE8801474U1
Application number: DE8801474U
Authority: DE
Original assignee: Huss Maschinenfabrik & Co Kg 2800 Bremen De GmbH
Current assignee: Huss Maschinenfabrik & Co Kg 2800 Bremen De GmbH
Priority date: 1988-02-05
Filing date: 1988-02-05
Publication date: 1989-06-22
Also published as: DE3861767D1; EP0326659B1; EP0326659A1; ATE60824T1

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen regenerierbaren Rußfilter for das Abgas von Verbrennungsmotoren, mit einem Gehäuse, das Ein- und Au&trittsstutzen fur das Abgas und eine Wärmeisolierung aufweist, mit mindestens einem Pilterkorper im Gehäuse und mit einem Brennraum zwischen dem Abgas-Eintrittsstutzen und dem Pilterkorper, in welchem abgeschiedene RuBpartikel zwecks Regeneration des Filterkörpers verbrannt werden können.

Derartige Rußfilter werden beispielsweise zur Reinigung des Abgases nicht-stationärer Dieselmotoren verwendet. Der Rußfilter etwa eines in dieser Heise ausgerüsteten Gabelstaplers scheidet während des arbeitstäglichen Betriebs die im Abgas enthaltenen Rußpartikel ab. Ka Ende der Arbeitszeit wird nach Stillsetzen des Dieselmotors der Brennraum durch Beheizen auf eine Temperatur gebracht, bei der sich die Rußpartikel - unter gleichzeitigem Zutritt von Verbrennungsluft entzünden und verbrennen; dabei wird in der Regel die ZQndtemperatur der Rußpartikel katalytisch herabgesetzt.

Bei dem eingange geschilderten bekennten Rußfilter dieser Art sind die Pilterkorper (im allgemeinen werden mehrere Pilterkorper parallel in einem Rußfilter eingesetzt) nebeneinander in einer Trennwand gehalten, welche den Innenraum des Gehäuses in einen Brennraum und einen Sammelraum für das gefilterte Abgas unterteilt. Diese Trennwand ist mit den untereinander verflchwel0ten Othäueewandungen ebenfalle verschweißt/ und

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auch die Pilterkorper sind ebenso in der Trennwand befestigt. Nur unterhalb der Trennwand, also im Bereich des Brennraumes, ist das Gehäuse wärmeisoliert und trägt beidseitig Eintrittsstutzen für das Abgas bzw. die bei der Regenerierung benotigte Verbrennungsluft. Entsprechend sind oberhalb der Pilterkorper, also im Bereich des Sammelraums für das vom RuB befreite Abgas, Austrittsstutzen in beiden Stirnwänden des (dort nicht wärmeisolierten) Gehäuses vorgesehen.

Dieser Aufbau des bekannten Rußfilters mac^V!: eine Wartung oder Reparatur desselben, die sich regelmäßig im j Innern des Gehäuses abspielen müßte, praktisch uronog-

j lieh. Insbesondere kommt man nicht an den Pilterkor-

! per heran, so daß etwa bei Ausfall eines von mehreren

\ Pilterkorpern (infolge Zerstörung) der gesamte Rußfil

ter ausgetauscht und weggeworfen werden muß. Das ist nicht nur apparativ aufwendig, sondern erfordert auch wegen der mehrfachen Anschlüsse des Filters beträchtlichen Montageaufwand.

Hinzu kommt, daß der bekannte RuBfilteraufbau regelmäßige Regenerationephasen erfordert, während derer kein Abgas hindurchgeleitet werden kann und daher der Verbrennungemotor stillgesetzt werden muß. Dies wiederum bedeutet eine Arbeitspause der damit ausgerüsteten Anlage, etwa des schon erwähnten Gabelstapler·. Wollte man den Gabelstapler kontinuierlich betreiben, so müßte man entweder die gesamten Pilter auswechseln (was wegen des erwähnten Montageaufwandes praktisch ausscheidet) oder zwei Pilteranlagen vorsehen, die parallel betreibbar bzw. regenerierbar sind; wenn letzter·· beim Betrieb der Geeamtanlage erfolgen soll, müßten neuerlich· Schwierigkeiten beseitigt oder ^n Rauf genommen werden.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Zugang namentlioh iu den Filterltörpern auf einfaohe Weise zu ermöglichen, um insbesondere Wartung«- und Reparaturarbeiten durchführen zu können, zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der Filterkörper leicht auswechselbar im Gehäuse angeordnet ist. In bevorzugter Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist die Anordnung so getroffen, dae der Brennraum als vom Gehäuse getrennte Brennkammer ausgebildet und diese mit dem Filterkörper zu einer Baueinheit zusammengefaßt ist, weiche lösbar im Gehäuse gehalten ist.

Die leichte Auswechselbare!» der Filterkörper, welche eine entsprechende Wartung und Reparatur in kostensparender weise erlaubt, kann konstruktiv auf verschiedene Weise verwirklicht werden. Die vorerwähnte Weiterbildung hat den Vorzug, daß sie die Realisierung der leichten Auswechselbarkeit in besonders eleganter Weise ermöglicht und weitere bauliche wie betriebliche Vorteile mit sich bringt. So kann apparativ der Einsatz thermisch hochfester (und damit teurer) Werkstoffe auf die Wandung der Brennkammer beschränkt bleiben, während das übrige Gehäuse aus billigerem Material besteht. Ferner läßt sich die Einheit aus Brennkammer und Filterkörpern - mit dem während eines Arbeitszyklus* angesammelten RuB - leicht aus dem Gehäuse herausnehmen und durch eine andere gleichartige Einheit ersetzen; mit de« neue« bzw. regenerierten Einsatz kann der Verbrennungsmotor sofort weiterbetrieben «erden, während die mit Ruß beladene Baueinheit an anderer Stelle, beispielsweise in einem stationär betriebenen Filtergehäuse ähnlichen Aufbaue regeneriert wird.

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Voraugeweiee igt eine itirnwind dtf Oehäuaea ale Deckel tin·· Kaetenf ausgebildet, wobei der Deckel die Baueinheit ttiqt tow!· am Kaits«n löfbar und gaidloht befestigt ist. Letzteres ISBt sich vorteilhaft zum Beispiel mit Hilfe eines Schnellspannverschlussee bewerkstelligen.

Die Montagearbelt bei der Wartung oder Reparatur bzw. der vorstehend beschriebenen Auswechslung der ganzen Baueinheit wird weiter vermindert, wenn die Ein- und Auetrittestutzen in der dem Deckel gegenüberliegenden Stirnwand des Kastens angeordnet sind und zwischen dem Eintrittsstutzen und einer Einlaßöffnung der Brennkammer eine Dichtung vorgesehen ist. Dabei ist die Anordnung vorzugsweise so getroffen, daB die BinlaBöffnung der Brennkammer auBeneeitig von einem Rohrstück umgeben ist, welches im Einbauzustand konzentrisch in den Eintrittsstutzen ragt, welcher eine außen am RohrstQck anliegende Ringdichtung trägt. Beim öffnen des Deckels und Herausziehen der Baueinheit aus dem Gehäuse wird dann nicht nur die Dichtung zwischen dem Deckel und detf Kasten gelöst, sondern auch die dichtende Verbindung zwischen dem Eintrittestutzen und dem Brennraum im Innern der Brennkammer geöffnet. Umgekehrt wird beim Einsetzen einer anderen oder der regenerierten Baueinheit die dichtende Verbindung zwischen dem Innenraum der Brennkammer und dem Eintrittsstutzen fur das Abgas automatisch wiederhergestellt.

Die Regenerierung der Pilterkorper erfordert eine besondere Aufheizung dee Brennraumee and damit der Filter körper, damit unter Zutritt von Verbrennungsluft die

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tußpartikel verbrennen. Jen« erwärmung und die verbrennungswürm* f (Ihren zu tiner Auedehnung dee oaees/ und dit daduroh einaetsende Abitrömung sieht Verbrennungsluft n*6h. Sofern dt· Regenerierung dee filtere, und zwar spezifisch der Baueinheit aus Brennkammer und Filterkörpern nicht innerhalb des Gehäuses vorgenommen wird, bedarf es nicht notwendigerweise der herkömmlichen Anordnung einer Heizeinrichtung und eines Einlas- aaa fllr Ai &agr; Uerhmnmmooinft. Vielmehr IcSnntte Hai aoial a-

weise die - nach Entnahme der Baueinheit aus dem Gehäuse freiliegende - Abgas-Eintritteöffnung der Brennkammer zur Erwärmung ihres Innenraums (etwa durch Einführen einer Heizvorrichtung) und sum Zuführen von Verbrennungsluft genutzt werden.

Soweit aber - in bekannter Weise - eine in den Brennraum ragend« Heizvorrichtung vorgesehen ist, ist diese vorzugsweise am Deckel befestigt und ragt in die Brennkammer. Dann kann der Träger für die Heizvorrichtung auch einen (üblicherweise regelbaren) Einlaß für die Verbrennungsluft enthalten.

Heitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand anderer Unteransprüche.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, darin zeigt:

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt gemäß der Linie 1*1 in Figur 2t und

2 teile eine Stirnansicht von rechte in Pig. 1, teils einen Vertikalschnitt gemäß der Linie &Igr;&idigr;-&idiagr;&Igr; in Pig. I.

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Das im ganzen mit \ bezeichnete Gehäuse besteht aus einem Kasten 2 und einem dessen eine Stirnseite verechllösenden Deukel 3, Letzterer h?st einen umlaufenden Pianeeh 4, der im Beispiel mit einem entsprechenden oegenflanseh S dee Kasten« 2 verichfaubt iet (fcehrauben 6). Statt der zahlreichen, in fig. 2 nur angedeuteten Schrauben &bgr; kann auch ein - nicht dargestellter :. SchnellspannverschluS vorgesehen sein. In jedem Falle

ist zwischen dem Deckel 3 und dem Kasten 2 eine Diehtung 7 angeordnet, welche im geschlossenen Zustand des

';, Gehäuses 1 dessen Innenraum insoweit gasdicht abschließt

■^r; Sowohl der Kasten 2 als auch der Deckel 3 haben eine

' Innenwand 8 und eine Außenwand 9, zwischen denen eine

Schicht 10 aus wärmeisolierendem Material angeordnet ist. Pratzen la dienen zur Befestigung des Gehäuses 1, beispielsweise am Rahmenwerk eines Gabelstaplers.

Am Deckel 3, nämlich dessen Innenwand 8, ist eine Brennkammer 11 befestigt, und zwar mit der einen stirnkante ihrer umlaufenden, mehrfach abgekröpften Seitenwandung 12. An der anderen Stirnkante der Seitenwandung 12 ist eine Stirnwandung 13 der Brennkammer 11 befestigt und diese dadurch abgeschlossen. Auch gegenüber dem übrigen Innenraum des Gehäuses 1. Die Wandungen 12» 13 bestehen beispielsweise aus V2A-Stahl, während die Außen- und Innenwände 8, 9 des Gehäuses £ aus weniger hitzebeständigem Material, beispielsweise Stahl St37, bestehen können; lediglich die Innenwand 8 des Deckels 3 wäre - jedenfalls im Bereich der Brennkammer 11 - davon auszunehmen.

In den oberen Abschnitt 12a der Wandung 12 der Brennkammer 11 sind Pilterkorper 14 gasdicht eingesetzt, s« &ldquor;aß

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das den Filter durchströmende Abgas die in bekannter Weise lamellenartig ausgebildeten Filterkörper durchströmen muB. Außerhalb der Brennkammer 11 umgibt die Filterkörper 14 ein Sammelraum 15 fur das von Pußpartikeln befreite Abgas.

In der dem Deckel 3 des Gehäuses 1 gegenüberliegenden Stirnwand 16 des Kastens 2 sind ein Eintrittsstutzen 17 und ein Austrittsstutzen 18 für das Abgas befestigt, und zwar jeweils nur mit der Innenwand 8 verschweißt, während gegenüber der Außenwand 9 ein Ringspalt 19 offen ist, der eine Warrebrucke von der Innenwand 8 über den Stutzen 17 oder 18 zur Außenwand 9 verhindert. Der Ringspalt 19 kann - um das Eindringen von Regen oder anderen Flüssigkeiten (auch Farbe) in die Schicht 10 zu ver- , meiden - durch einen schlecht wärmeleitenden Ring geschlossen werden (nicht dargestellt).

Während der Austrittsetutzen 18 aus einem einfachen RohrstQck besteht, hat der Eintrittestutzen 17 einen außen- wie inneneeitig gestuften Ringkörper 20 mit einer ringförmigen Ausnehmung 21, in deren Bereich eine Ringdichtung 22 angeordnet ist. In die Ausnehmung 21 1st - in dem in Fig. 1 dargestellten Betriebszustand - «in · RohrstQck 23 eingeschoben, welches die Eintritteöffnung 24 der Brennkammer 11 umgibt und in deren etlrnwandung ' 13 befestigt ist. Mit seiner Außenseite liegt das Rohr- \ stuck 23 an der Dichtung 22 an, so daß eine gaedichte » Verbindung zwischen dem Abgae-Eintrittsstutzen 17 und . dem Brennraum in der Brennkammer 11 hergestellt ist. I

Koaxial zum Eintrittsstutzen 17 ist in einem Durchbruch des Deckels 3 ein Träger 25 für das Heizelement 26 einer

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im ganzen mit 27 bezeichneten elektrischen Heizvorrichtung befestigt. Das Heizelement 26 ragt in der dargestellten Weise in den Innenraum der Brennkammer 11, so daß dieser in der Regenerationsphase erhitzt werden kann. In nicht dargestellter Weise erfolgt die Stromzufuhr Sber den Anschlußteil 28 der Heizvorrichtung 27.

Durch den Träger 25 erstreckt sich nicht nur das Jeizelement 26, sondern es kann - im wesentlichen konzentrisch zu diesem - Verbrennungsluft zugeführt werden, welche durch einen mengenregelbaren Einlaß 29 einströmt. Die bei der Regeneration entstehenden Verbrennungsgase entweichen ebenso wie im Filterbetrieb das Abgas durch den Austrittsstutzen 18 in die Atmosphäre.

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Patentanwälte

Aktenzeichen: Neuanmeldung DipL-Ing. Günther Eiumfiidr

DipL-lng. Dieter K. Speiser Dring. Werner W. Rabat

Datum: 5. Februar 1988 DipL-Ing. DetlefNinnemann

DipL-Ing. Jürgen Brügge

Huss Maschinenfabrik GmbH & Co. KG, Stresemannstr. 56, 2800 Bremen

Ragenerierbarer Rußfilter fur das Abgas von Verbrennungsmotoren

ANS P R U C H E

1. Regenerierbarer Rußfilter für das Abgas von Verbrennungsmotoren,

mit einem Gehäuse, das Ein- und Auetrittsstutzen für das Abgas und eine Wärmeisolierung aufweist, mit mindestens einem Filterkörper im Gehäuse und mit einem Brennraum zwischen dem Abgas-Eintrittestutzen und dem Filterkörper, in welchem abgeschiedene Ruepartikel zwecke Regeneration des Pilterkörpers verbrannt werden können,

dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkörper (14) leicht auswechselbar im Gehäuse (1) angeordnet ist.

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2. RuBfilter nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum als vom Gehäuse (1) getrennte Brennkammer (11) ausgebildet und diese mit dem Filterkörper (14) zu einer Baueinheit zusammengefaßt ist, welche losbar im Gehäuse (1) gehalten ist.
3. Rußfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stirnwand des Gehäuses (1) als Deckel (3) eines Kastens (2) ausgebildet ist, und daß 4er Deckel (3) die Baueinheit (11, 14) trägt sowie am Kasten (2) losbar und gasdicht (Dichtung 7) befestigt ,,st.
4. Rußfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (3) mit Hilfe eines Schneilspannver-•chlusses am Kasten (2) befestigt ist.
5. Rußfilter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkorper (14) in einer sich im wesentlichen senkrecht zum Deckel (3) erstreckenden Wandung (12a) der Brennkammer (11) befestigt ist.
6. Rußfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (12, 13) der Brenn-

\ kammer (11) aus einem thermisch hoher belastbaren Werk-

jj «toff ale das Gehäuse (1) bestehen.

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7. Rußfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch

gekennzeichnet, daß die Bin- und Auetrittsstutzen (17, 18) in der dem Deckel (3) gegenüberliegenden Stirnwand (16) des Kastens (2) angeordnet sind, und daS zwischen dem Bintritteetutzen (17) und einer Einlaßöffnung (24) der Brennkammer (11) eine Dichtung (22) vorgesehen let.

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&bgr;. ßuefliter naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 die Einlaßöffnung (24) außeneeitig von einem Rohretück (23) umgeben Ht, welohee im Einbautet and kons«ntrleeh In den lintffititeafeutzen (i?) fagt, der eine außen am Rohretilck (23) anliegende Ringdichtung (22) trägt.

9. Rußfilter nach einem der Ansprüche 3 bis 8 mit einer in den Brennraum ragenden Heizvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (27) am Deckel (3) befestigt ist und ihr Heizelement (26) in die Brennkammer (11) ragt.

10. Rußfilter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Träger (25) für die Heizvorrichtung (27) ein insbesondere regelbarer Einlaß !29) für Verbrennungsluft vorgesehen ist.

11. Rußfilter nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rasten (2) und der Deckel (3) des Gehäuses (1) doppelwandig ausgebildet sind und zwischen Innen- und Außenwand (8, 9) eine Schicht (10) aus Wärme-Isoliermaterial angeordnet ist.

12. Rußfilter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Austrittsstutzen (17, 18) sowie der Träger (25) fur die Heizvorrichtung (27) nur an der Innenwand (8) befestigt sind, und daß zwischen ihnen and der Außenwand (9) ein geringer Luftspalt (19) vorgesehen let.

13. Rußfilter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (19) durch einen Ring aus schlecht wärmeleitendem Material geschlossen ist.