DE9014423U1 - Exhaust filter - Google Patents

Description

AbgasfilterExhaust filter

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Entfernung von Ruß aus Abgasen von Brennkraftmaschinen und Gebäude-Heizungsanlagen, insbesondere von Diesel-Brennkraftmaschinen, wobei der Ruß mit Hilfe eines Filters aus dem Abgas abfiltriert wird, der einen innen angeordneten Raum enthält, in den das zu reinigende Abgas eingeleitet wird, einen den inneren Raum umgebenden Raum, in dem sich das Filtriermaterial befindet, das thermisch hoch belastbare Fasern enthält, wobei innerer und äußerer Raum durch eine gasdurchlässige, feste Wandung getrennt sind und der eine gasdurchlässige, gewebeartige Umhüllung um das Filtriermaterial enthält, an welcher das Filtermaterial direkt anliegt.The present invention relates to a method and a device for carrying out the method for removing soot from exhaust gases from internal combustion engines and building heating systems, in particular from diesel internal combustion engines, wherein the soot is filtered out of the exhaust gas with the aid of a filter which contains an internal space into which the exhaust gas to be cleaned is introduced, a space surrounding the internal space in which the filtering material is located, which contains fibers with a high thermal load capacity, wherein the inner and outer spaces are separated by a gas-permeable, solid wall and which contains a gas-permeable, fabric-like covering around the filtering material, against which the filter material is directly in contact.

Das zunehmende Umweltbewußtsein hat schon seit langem, so z.B. in den Vereinigten Staaten von Amerika seit 1978, dazu geführt, daß für Kraftfahrzeuge mit Otto-Motoren Katalysatoren vorgeschrieben werden, um in den Abgasen die Emissionen an Kohlenwasserstoffen. Kohlenmonoxid und NO_x zu minimieren. Increasing environmental awareness has long led, for example in the United States of America since 1978, to the requirement for catalytic converters in vehicles with gasoline engines in order to minimize emissions of hydrocarbons, carbon monoxide and NO _x in the exhaust gases.

Erst seit wenigen Jahren sind auch Diesel fahrzeuge unter Kritik geraten, nachdem der Verdacht geäußert wurde, daß die im Abgas dieser Fahrzeuge enthaltenen Rußpartikel möglicherweise krebserzeugend sind.Only in the last few years have diesel vehicles also come under criticism, after suspicions were raised that the soot particles contained in the exhaust gases of these vehicles may be carcinogenic.

Zahlreiche Fahrzeughersteiler und andere Fachleute haben sich daher während der letzten Jahre intensiv mit Lösungsmöglichkeiten befaßt, die Emission von Rußpartikeln zu vermeiden bzw. zumindest weitgehend zu vermeiden.Over the last few years, numerous vehicle manufacturers and other experts have therefore been working intensively on possible solutions to avoid, or at least largely avoid, the emission of soot particles.

In der DE-OS 25 19 609 ist eine Vorrichtung zum Abtrennen von Ruß beschrieben, in aer ein gefalteter Filter beschrieben ist, in dem sich an mehreren Stellen Initialzünder und Temperaturfühler befinden. Durch Differenzdruckmessung vor und hinter dem Filter wird an einer bestimmten Stelle die Zündung in Gang gesetzt, so daß in diesem Bereich der Ruß abbrennt. Da es sich bei den hier verwendeten Filtern um Materialien handelt von nur begrenzter thermischer Belastbarkeit (S. 8, Absatz 2), wird durch die oben genannten Temperaturfühler bei Erreichen einer bestimmten Temperatur ein By-pass ge-DE-OS 25 19 609 describes a device for separating soot, which describes a folded filter in which initial igniters and temperature sensors are located at several points. By measuring the differential pressure in front of and behind the filter, ignition is started at a certain point so that the soot burns off in this area. Since the filters used here are made of materials with only limited thermal resilience (page 8, paragraph 2), a bypass is created by the above-mentioned temperature sensors when a certain temperature is reached.

öffnet, so daß ein Teil des Abgases ungefiltert abströmt.opens so that part of the exhaust gas flows out unfiltered.

In der DE-OS 30 17 784 wird ein Rußfilter aus poröser Keramik beschrieben, in dem eine Heizspirale eingelassen ist, die mit dem Filter in Verbindung steht. Das Filter ist ronrenförmig, wobei das ungereinigte Abgas ins Innere der Röhre geleitet wird, in lern sich ein schraubenförmiges Leitblech befindet, so daß der Ruß aufgrund seines höheren spezifischen Gewichts durch Fliehkraft auf der ■*»-fieren Wand des Filters abgeschieden wird.DE-OS 30 17 784 describes a soot filter made of porous ceramic, in which a heating coil is embedded, which is connected to the filter. The filter is tube-shaped, whereby the uncleaned exhaust gas is led into the interior of the tube, in which there is a screw-shaped guide plate, so that the soot is deposited on the ■*»-free wall of the filter by centrifugal force due to its higher specific weight.

Die DE-OS 30 24 539 offenbart eine Vorrichtung zum Beseitigen vor- Ruß aus Abgasen, die im wesentlicher; aus einem Filter besteht, das gemäß angegebenen Beispiel aus SiO2~Fasern besteht. Das Abbrennen des abgelagerten Rußes erfolgt durch Mikrowellen, wobei Wandelement reingasseitig am Filter angeordnet sind, die für Mikrowellen undurchlässig sind.DE-OS 30 24 539 discloses a device for removing soot from exhaust gases, which essentially consists of a filter which, according to the example given, consists of SiO2 fibers. The deposited soot is burned off using microwaves, with wall elements which are impermeable to microwaves being arranged on the filter on the clean gas side.

Vom gleichen Anmelder wird in der CE-OS 31 11 228 ein Rußfilter ebenfalls aus SiO₂-Fasern offenbart, wobei nach Beladung öer abgeschiedene Ruß mit Hilfe eines pulverförmigen oder flüssigen Rußentfernungsinittels zum Verbrennen gebracht wird. Als ein solches Mittel wird Kupfer-(I)-chlorid genannt. Diese Erfindung bemüht sich um die Lösung der Aufgabenstellung auf dem bebiet der Rußentfernung aus Abgasen von Diesel-Brennkraftmaschinen, die Temperatur zur Verbrennung des abgeschiedenen Rußes auf &zgr; 600 °C zu senken.The same applicant has disclosed a soot filter in CE-OS 31 11 228, also made of SiO ₂ fibers, in which after loading the deposited soot is burned with the aid of a powdered or liquid soot removal agent. Copper (I) chloride is mentioned as such an agent. This invention seeks to solve the problem in the field of soot removal from exhaust gases of diesel internal combustion engines, namely to reduce the temperature for burning the deposited soot to 600 °C.

Ein weiteres Verfahren zur Abtrennung und Verbrennung des abgetrennten Rußes wird in der DE-OS 36 22 623 beschrieben. Das Filter besteht aus gesponnenen Quarzglas- oder Keramikfasern oder aus offenporiger Schaumkeramik oder feinem Oxid-Keramikgranulat.Another process for separating and burning the separated soot is described in DE-OS 36 22 623. The filter consists of spun quartz glass or ceramic fibers or of open-pored foam ceramic or fine oxide ceramic granulate.

Wesentliches erfinderisches Merkmal ist die Verbrennung des am Filter abgelagerten Rußes durch Nutzung der elektrischen Leitfähigkeit des Rußes selbst.The key inventive feature is the combustion of the soot deposited on the filter by utilising the electrical conductivity of the soot itself.

Die DE-OS 36 35 038 offenbart Rußfilter, wie sie vom gleichen Anmelder in der DE-OS 36 22 623 beschrieben sind, die jedoch zusätzlich fein- und grob-DE-OS 36 35 038 discloses soot filters as described by the same applicant in DE-OS 36 22 623, but which additionally have fine and coarse

maschige Siebe enthalten, wobei das verwendete Filtergranulatmaterial durch Druckluft verdichtet wird.contain mesh sieves, whereby the filter granulate material used is compressed by compressed air.

Auch die DE-OS 23 53 346 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur cntfer.iyj von urrnt.bs-'^n teilchen fön«! gen Stoffen süS .^ei;p«?:i v?-n '/crbr^nnungsmotoren. Es v/erden Filter aus feuerfestem, polykristallinen Material verwendet, wobei die Temperatur des in den Filter geleiteten Abgases so hoch sein muß, daß zumindest ein Teil der herausfiltrierten festen Teilchen verbrennt. D-er Filter kann auch Katalysatoren zur Verbesserung der Verbrennung enthalten sowie Katalysatoren zur Entfernung von CO, NO_x und Kohlenwasserstoff«^. Um im Falle der Rußverbrersnung genügend hohe Abgastemperatüren einhalten zu könner., v/i*·&aacgr; der Filter im allgemeinen fnöt-: ;chst dicht hinter dem Motor angebracht. Unter Kaltstartbedingurgen sararr-yH sich daher zunächst Pti£ im Filter an, der anschließend bi! hoher Belastung nach Errei^ chen der erforderlichen Temperatur verbrermt. Die FiItermaterxalien können die Form von Stapelfasern, Papier, Tüchern, Bahnen, Platten und Filzen besitzen aber vxdc. Zylinder, Pfropfen oder Kissen aus Fasern stnn, v/obei bei den letzteren eine verhältnismäßig kleine Oberfläche vorliegt Mohla Zylinder v.eraen 'UrT'is Wicklung der zuerst genannten Materialien auf einem rohrförmigen Dorn hergestellt, der auch im Filter verbleiben kann.DE-OS 23 53 346 also describes a process and a device for removing solid particles from ^combustion engines. Filters made of fireproof, polycrystalline material are used, whereby the temperature of the exhaust gas fed into the filter must be high enough that at least some of the solid particles filtered out burn. The filter can also contain catalysts to improve combustion and catalysts to remove CO, NO _x and hydrocarbons. In order to be able to maintain sufficiently high exhaust gas temperatures in the case of soot combustion, the filter is generally installed as close as possible behind the engine. Under cold start conditions , particulate matter initially builds up in the filter, which then cools down to a minimum. high load after the required temperature has been reached. The filter materials can be in the form of staple fibres, paper, cloth, sheet, plate and felt , but can also be cylinders, plugs or pads made of fibres, the latter having a relatively small surface area. Cylinders are made by winding the former materials on a tubular mandrel, which can also remain in the filter.

Um einen zu hohen Rückdruck bei entsprechender Ablagerung fester Partikel und damit eine Beschädigung des Filters zu vermeiden, ist bei einem Teil r des Standes der Technik ein Unwegventi1 vorgesehen, um für diesen Fall Abgas ungefiltert am Filter vorbeileiten zu können.In order to avoid excessive back pressure in the event of a corresponding deposit of solid particles and thus damage to the filter, a bypass valve is provided in some prior art systems in order to be able to bypass the filter unfiltered in this case.

In der DE-OS 34 44 397 ist ein Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Formteilen offenbart, die sich auch zur Verwendung als Filterelemente für Abgase aus Verbrennungsmotoren eignen. Die Formteile werden aus einer Aufschlämmung feuerfester Fasern und zusätzlicher feinteiliger feuerfester Materialien hergestellt. Es werden Fasern bestimmter Länge beansprucht. Die feinteiIigen Materialien werden durch Flockungsmitteln auf den Fasern abgeschieden. Das Wasser wird aus der Aufschlämmung abgesaugt und auf das Formteil Druck von 2 bar durch Aufpressen eines Stempels ausgeübt. Bas Absaugen erfolgt aus einem raft Siebboden versehenen Formkasten, wesentlich ist je- DE -OS 34 44 397 discloses a process for producing refractory molded parts which are also suitable for use as filter elements for exhaust gases from internal combustion engines. The molded parts are made from a slurry of refractory fibers and additional finely divided refractory materials. Fibers of a certain length are used. The finely divided materials are deposited on the fibers by flocculants. The water is sucked out of the slurry and a pressure of 2 bar is applied to the molded part by pressing on a stamp. The suction takes place from a molding box provided with a strong sieve bottom, but it is essential that the molded parts are

doch, daß gleichzeitig Druck ausgeübt wird. Die feuerfesten Fasern sind übliche keramische Fasern mit Al203~Gehalten von 45 Gew.%. Die fei &eegr;verteil ten Materialien können sein: SiC>2, AIgC^* Schamotte, Kaoline, ZrO£, Zirkonsili-_< kat, TiÜ2 und C; 2&Ogr;3· Durch die Anwendung von Druck werden gewünschte Dichten bis zu 1 g'un³ erhalten. Als Bindemittel werden anorganische Phosphate und organische Bindemittel verwendet.However, pressure is exerted at the same time. The refractory fibers are conventional ceramic fibers with Al203 contents of 45% by weight. The freely distributed materials can be: SiO2, AlgC^*, chamotte, kaolin, ZrO3, zirconium _silicate , TiO2 and C; 2O3. By applying pressure, desired densities of up to 1 g/ ³ are obtained. Inorganic phosphates and organic binders are used as binding agents.

In der EP-A-0275 372 wird ein Rußfilter für Dieselmotoren offenbart, der aus einem pfropfenartigen keramischen Fasermaterial besteht. Die keramischen Fasern können in Wirrlage angeordnet sein. Das Material ist gemäß | EP-A-0178 426 Si(^ und A^C^. Die Regeneration erfolgt durch elektrische Beheizung. Ober Aufbsu eines Gegendrucks und Wirksamkeit der Filtration e wird nichts offenbart,EP-A-0275 372 discloses a soot filter for diesel engines which consists of a plug-like ceramic fiber material. The ceramic fibers can be arranged in a random position. The material is Si(^ and A^C^ according to | EP-A-0178 426. Regeneration is carried out by electrical heating. Nothing is disclosed about the application of a counterpressure and the effectiveness of the filtration .

In den Europäischen Patenten EP-B-0089 751 und EP-B-0089 756 werden Rußfilter beschrieben, die aus einem Keramikblock bestehen, der durch Spritzguss hergestellt wird und sehr zahlreiche Kanäle enthält, wobei die Kanäle, in die das zu reinigende Abgas strömt ausgangssei tig geschlossen sind und parallele Kanäle eingangsseitig geschlossen und ausgangsseitig offen sind.European patents EP-B-0089 751 and EP-B-0089 756 describe soot filters consisting of a ceramic block produced by injection molding and containing a large number of channels, whereby the channels into which the exhaust gas to be cleaned flows are closed on the outlet side and parallel channels are closed on the inlet side and open on the outlet side.

Diese von Corning Glass Works in USA entwickelten Keramikkörper werden technisch als Rußfilter eingesetzt.These ceramic bodies, developed by Corning Glass Works in the USA, are used technically as soot filters.

Der größte Keramikblock von 38 cm Länge und einem Durchmesser von 38 cm enthält in einer Richtung ca. 17.600 Kanäle und ebensoviele parallele Kanäle. Die Kanäle haben eine quadratische Form mit einer Seitenlänge von ca. 0,2 mm. Das Abgas fließt durch die sehr dünnen porösen Wände der Eingangskanäle in die ausgangssei tig offenen Re'ingaskanäle. Die volle Filtrierwirkung der Filter, sie liegt bei den auf dein Harkt erhältlichen Filtern je nach Typ zwischen 65 bis 95 % dös im ungereinigten Abgas vorhandenen Rußes, wird erst nach mindestens einer Stunde Betriebszeit erreicht, da dann genügend Ruß abgelagert ist, um selbst als Filter zu wirken. jThe largest ceramic block, 38 cm long and 38 cm in diameter, contains around 17,600 channels in one direction and just as many parallel channels. The channels are square in shape with a side length of around 0.2 mm. The exhaust gas flows through the very thin porous walls of the inlet channels into the clean gas channels that are open on the outlet side. The full filtering effect of the filters, which for the filters available on the market is between 65 and 95 % of the soot present in the uncleaned exhaust gas, depending on the type, is only achieved after at least one hour of operation, as by then enough soot has been deposited to act as a filter itself.

Der Gegendruck steigt je nach Filtertyp bereits nach 1,5 bis 4 Stunden auf 130-150 mbar an.Depending on the filter type, the back pressure increases to 130-150 mbar after just 1.5 to 4 hours.

Da die Kanalwandungen sehr dünn sind, treten leicht Rissbildung und Druck auf, wobei ungefiltertes Abgas austritt. Die Materialempfindlichkeit wird erhöht durch Rekristallisationsvorgänge im Keranrikmaterial, insbesondere beim Regenerieren, wodurch zusätzliche Versprödung auftritt.Since the channel walls are very thin, cracks and pressure easily occur, causing unfiltered exhaust gas to escape. The material sensitivity is increased by recrystallization processes in the ceramic material, especially during regeneration, which causes additional embrittlement.

Die Filter und ihre Eigenschaften sind im einzelnen in der Corning Glass Schrift "Dieselfilter von Corning" beschrieben.The filters and their properties are described in detail in the Corning Glass publication "Diesel Filters from Corning".

Hiermit im Zusammenhang ist von großem Interesse, daß von Daimler-Benz ein Rußfilter für LKW's erprobt wird, das Kupferoxid als Verbrennungskatalysatcr enthält= wobei zusätzlich Acetylaceton eingespritzt wird. Für die Vorrichtung werüen DN 20*000,00 veranschlagt ("Auto, Motor, Sport", Januar 1989). In "Auto-Zeltung" März 1989, S. 84, werden Entwicklungsarbeiten von VW beschrieben, bei denen ein Rußfilter aus Keramikmaterial eingesetzt wird und als Ve^-brennungskatalysator dem Kraftstoff Eisenoxid zugemischt wird.In this context, it is of great interest that Daimler-Benz is testing a soot filter for trucks that contains copper oxide as a combustion catalyst, with acetylacetone also being injected. The cost of the device is estimated at DN 20,000.00 ("Auto, Motor, Sport", January 1989). In "Auto-Zeltung" March 1989, p. 84, development work by VW is described in which a soot filter made of ceramic material is used and iron oxide is added to the fuel as a combustion catalyst.

Hierbei ist zu bedenken, daß bei kontinuierlicher Zuführung eines Oxidationskatalysators, das Oxidationsmittel selbst emittiert werden kann oder das durch unvollständige Verbrennung von Verbrennungshilfsmitteln unerwünschte Emissionen auftreten.It should be borne in mind that if an oxidation catalyst is continuously added, the oxidizing agent itself may be emitted or undesirable emissions may occur due to incomplete combustion of combustion aids.

Der geschilderte Stand der Technik macht deutlich, daß der Fachmann noch weit von einer technisch und wirtschaftlich optimalen Lösung entfernt ist.The state of the art described makes it clear that the expert is still far from a technically and economically optimal solution.

Die Anmelderin hat nunmehr überraschend gefunden, daß Ruß aus Abgasen von Brennkraftmaschinen und Gebäude-Heizungsanlagen, insbesondere von Diesel-Brennkraftmaschinen in sehr wirtschaftlicher und in bisher unerreicht wirksamer Weise entfernt werden kann durch eine Vorrichtung, die einen Raum besitzt, in den das Abgas eingeleitet wird, der eingangsseitig offen und ausgangsseitig geschlossen ist und einen Raum, in dem sich faserartiges, hochtemperaturfestes Filtriermaterial befindet, daß der Raum in den das zu reinigende Abgas abgeleitet wird, von einer festen, gasdurchlässigen Wandung umgeben ist,» daß um die Wandung das faserartige Filtriermaterial angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, das um das faserartige FiltriermaterialThe applicant has now surprisingly found that soot from exhaust gases from internal combustion engines and building heating systems, in particular from diesel internal combustion engines, can be removed in a very economical and previously unattainable manner by means of a device which has a space into which the exhaust gas is introduced, which is open on the inlet side and closed on the outlet side, and a space in which fibrous, high-temperature-resistant filtering material is located, that the space into which the exhaust gas to be cleaned is discharged is surrounded by a solid, gas-permeable wall, that the fibrous filtering material is arranged around the wall, characterized in that

eine gasdurchlässige Umhüllung angeordnet ist durch die das gereinigte Abgas austritt, daß das faserartige Filtriermaterial direkt an der gasdurchlässigen Umhüllung anliegt, daß das faserartige Filtriermaterial 65-94,4 Gew.% AI2O3 und 5,6-35 Gew.% SiO₂ oder SiO₂ + ZrO₂ enthält, wobei der ZrO₂-Anteil > 0,05-15 Gew.% der Summe von SiO₂ + ZrO₂-Menge betragen kann und daß das Filtriermaterial eine Dichte von 0,03-1,5 g/cm³, bevorzugt von 0,06-1 g/cm³ und besonders bevorzugt von 0,06-0,5 g/cm³ besitzt.a gas-permeable casing is arranged through which the cleaned exhaust gas exits, that the fibrous filtering material lies directly against the gas-permeable casing, that the fibrous filtering material contains 65-94.4 wt.% Al2O3 and 5.6-35 wt. % SiO ₂ or SiO ₂ + ZrO ₂ , where the ZrO ₂ content can be > 0.05-15 wt.% of the sum of SiO ₂ + ZrO ₂ amounts and that the filtering material has a density of 0.03-1.5 g/cm ³ , preferably 0.06-1 g/cm ³ and particularly preferably 0.06-0.5 g/cm ³ .

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Entfernung von Ruß aus den Abgasen von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Diesel-Brennkraftmaschinen und Gebäude-Heizungsanlagen, in dem man das zu reinigende 'J Abgas in einen Raum einleitet, der eingangssei tig offen und ausgangssei tigThe present invention further relates to a method for removing soot from the exhaust gases of internal combustion engines, in particular diesel internal combustion engines and building heating systems, in which the exhaust gas to be cleaned is introduced into a space which is open on the inlet side and

geschlossen ist und durch einen Raum leitet, in dem sich faserart!ges, hochtemperaturfestes Filtriermaterial befandet, daß das Abgas von dem Raum in den es eingeleitet wird, in den Raum in dem sich das Filtriermaterial befindet, durch eine zwischen diesen Räumen liegende feste, gasdurchlässige Wandung strömt, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas nach Durchfluß durch das Filtriermaterial durch eine gasdurchlässige, das Filtriermaterial umgebende Umhüllung strömt, an die das Filtriermaterial direkt anliegt, wobei I das faserartige Filtriermaterial 65-94,4 Gew.% Al₂O₃ und 5,6-35 Gew.2 SiO₂ I oder SiO₂ + ZrO₂ enthält, wobei der ZrO₂-Anteil > 0,05-15 Gew.% der Summe von SiO₂ + ZrO₂-Menge betragen kann, und daß das Filtriermaterial eine Dichte wie oben angegeben besitzt. ^x is closed and passes through a space in which fibrous, high-temperature-resistant filter material is located, that the exhaust gas flows from the space into which it is introduced into the space in which the filter material is located, through a solid, gas-permeable wall located between these spaces, characterized in that the exhaust gas, after flowing through the filter material, flows through a gas-permeable casing surrounding the filter material, against which the filter material lies directly, wherein I the fibrous filter material contains 65-94.4 wt.% Al ₂ O ₃ and 5.6-35 wt.% SiO ₂ I or SiO ₂ + ZrO ₂ , wherein the ZrO ₂ content can be > 0.05-15 wt.% of the sum of SiO ₂ + ZrO ₂ amounts, and that the filter material has a density as stated above. ^x

Die Erfindung ist in den Figuren 1-6 beispielhaft dargestellt.The invention is illustrated by way of example in Figures 1-6.

Figur 1 stellt einen erfindungsgemäßen Filter im Querschnitt dar. Die Figuren 2-4 stellen den Druckaufbau in Abhängigkeit von der Durchleitungszeit und der Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar. In den Figuren 5+6 sind beispielhaft konstruktive Anordnungen des erfindungsgemäßen Filters dargestellt.Figure 1 shows a filter according to the invention in cross section. Figures 2-4 show the pressure build-up as a function of the passage time and the design of the device according to the invention. Figures 5+6 show exemplary structural arrangements of the filter according to the invention.

Der erfindungsgemäße Filter eignet sich inbesondere für die Filtration von Ruß aus dem Abgas von Dieselmotoren. Bevorzugt ist der Filter röhrenförmig.The filter according to the invention is particularly suitable for filtering soot from the exhaust gases of diesel engines. The filter is preferably tubular.

Das Abgas wird in einen Raum eingeleitet, der sich im Inneren des Filters,The exhaust gas is introduced into a space located inside the filter,

B bevorzugt im Zentrum befindet, z.B. als röhrenförmiger Raum mit bei spiels- rB is preferably located in the center, e.g. as a tubular room with, for example,

weise rundem oder ovalen Querschnitt, wobei die gesamte Filtervorrichtung _ V ebenfalls einen runden oder ovalen Querschnitt besitzen kann. Dies ist je- \ doch nicht zwingend erforderlich. Auch andere Querschnitte sind erfindungs- *ple round or oval cross-section, whereby the entire filter device _ V can also have a round or oval cross-section. However , this is not absolutely necessary. Other cross-sections are also possible according to the invention. *

gemäß brauchbar, wie rechteckige, viereckige, unregelmäßige und andere. "usable as rectangular, square, irregular and others."

Bei diesem zentralen Raum handelt es sich bevorzugt um einen Leerraum. Er >·This central space is preferably an empty space. It >·

kann jedoch auch gasdurchlässige Einbauten enthalten. Der Durchmesser des ttmay also contain gas-permeable components. The diameter of the tt

Raumes liegt im all gerne? nen bei 1-30 cm. Der Raum ist nach außen durch eine IThe room is generally between 1-30 cm. The room is connected to the outside by an I

formfeste Wandung abgegrenzt, die jasdurchlässig ist. Bevorzugt besteht die fThe wall is rigid and permeable to water. Preferably, the

&ngr; Wandung aus einem mit öffnungen versehenen Blech, wie beispielsweise einem f&ngr; Wall made of a sheet metal provided with openings, such as a f

Lochblech oder einem Drahtkorb. Formfest bedeutet, daß die Wandung ohne 1Perforated sheet or a wire basket. Dimensionally stable means that the wall without 1

I Ausübung einer genügend großen Kraft auf dieselbe, eine feste Form beibe- jI Applying a sufficiently large force to it, maintaining a fixed shape j

hält. Das Material kann Stahl, Edelstahl, Kupfer oder andere Metalle bzw. |_: The material can be steel, stainless steel, copper or other metals or | _:

Metall-Legierungen sein. Die Wandung kann erfindungsgemäß ferner aus kera- £Metal alloys. The wall can also be made of ceramics according to the invention.

ffitscneffi Material oäer anderen formfesteR, temperaturbeständigen Materialien |ffitscneffi material or other dimensionally stable, temperature-resistant materials |

bestehen. Um die Wandung ist ein Raum angeordnet, in dem sich das eigent- IThere is a space around the wall in which the actual I

liehe Filtriermaterial befindet. Dieses besteht vollständig oder zumindest ^A This consists entirely or at least ^{of A}

überwiegend aus einem speziellen Fasermaterial, das ganz oder überwiegend jpredominantly made of a special fibre material which is wholly or predominantly

aus &Agr;&idiagr;£&thgr;3 und SiO₂ besteht, wobei der Al₂03-Anteil -. 65 Gew.% bevorzugt 1consists of αδθ3 and SiO ₂ , wherein the Al ₂ 03 content is -. 65 wt.% preferably 1

=. 70 Gew.% beträgt. Es ist dem Fachmann bekannt, daß zahlreiche sonstige
Metall- und Ha¹ Wrexalloxide als Verunreinigungen in A1203/S102 bzw, Aluminiumsilikaten vorliegen können, wie Älkalioxide und Efdalkalioxide,
ZrO₂, TiO₂, &Ogr;2&Ogr;3, B₂O₃, GeO₂, Manganoxid, seltene Erdoxide u.a. = 70 wt.%. It is known to the person skilled in the art that numerous other
Metal and Ha ¹ Wrexall oxides may be present as impurities in A1203/S102 or aluminum silicates, such as alkali oxides and efalkali oxides,
ZrO ₂ , TiO ₂ , &Ogr;2&Ogr;3, B ₂ O ₃ , GeO ₂ , manganese oxide, rare earth oxides, etc.

Die erfindungsgemäßen als Filtriermaterial dienenden Fasern aus Al£03 und
SiO₂ können ebenfalls solche Verunreinigungen enthalten. Bevorzugt ist
Hauptbestandteil <<_■ Fasern Mullit (3Al₂O₃ . 2SiO₂), der mit 20-100 Gew.%
vorliegen kann, bevorzugt mit 60-100 Gew.% und besonders bevorzugt mit 80-100 Gew.£. Neben der Mu!!it-Form kann das Al₂O₃ und SiO₂ auch U- anderer
Form vorlie^n.The inventive fibers made of Al£03 and
SiO ₂ may also contain such impurities.
Main component <<_■ Fibres Mullite (3Al ₂ O ₃ . 2SiO ₂ ), which contains 20-100 wt.%
preferably with 60-100 wt.% and particularly preferably with 80-100 wt.%. In addition to the multi-ite form, the Al ₂ O ₃ and SiO ₂ can also be U- other
form present.

Die e.'findungsgemäß das Filtermaterial bildenden Fasern liegen polykristallin, zumindest überwieg^nd polykristallin vor.The fibers forming the filter material according to the invention are polycrystalline, or at least predominantly polycrystalline.

&bull; r · * m &bull; r · * m

Das erfindungsgemäß eingesetzte Fasennaterial kann in einer Menge* die als Verunreinigung anzusehen ist hinaus, auch ZrÜ2 enthalten. Geht man von einer als Verunreinigung anzusehenden Menge von > 0-0,05 Gew.? ZrO£ aus, so kann das Fasermaterial > 0,05-15 Gew.% an ZrO £ enthalten.The fiber material used according to the invention can also contain ZrO2 in an amount that is to be regarded as an impurity. If one assumes an amount that is to be regarded as an impurity of > 0-0.05 wt.% ZrO2, the fiber material can contain > 0.05-15 wt.% ZrO2.

Die Fasern des erfindungsgemäßen Filtriermaterials können grundsätzlich nach verschiedenen Methoden hergestellt werden. Sie werden jedoch nich.; aus der Schmelze hergestellt, sondern können z.B. durch Umwandlung von Primärfasern durch Temperieren gewonnen werden, oder durch ein Extrusions-Sinter-Verfahren oder Spinn-Sinter-Verfahren. Bevorzugt werden die Fasern des erfindungsgemäßen Filtriermaterials in einem organischen Bindematerial zu einem breiartigen Material gemischt, in dem sich die genannten Oxide bevorzugt in einem gelartigen Zustand befinden. Aus dem Brei werden die Fasern gezogen* nach dem Ziehen getempert und anschließend bei mindestens 1.400 "C gebrannt, bevorzugt > 1.400 ⁰C, jedoch unterhalb 2.000 ⁰C.The fibers of the filter material according to the invention can in principle be produced using various methods. However, they are not produced from the melt, but can be obtained, for example, by converting primary fibers by tempering, or by an extrusion-sintering process or a spinning-sintering process. The fibers of the filter material according to the invention are preferably mixed in an organic binding material to form a pulp-like material in which the oxides mentioned are preferably in a gel-like state. The fibers are drawn from the pulp, tempered after drawing and then fired at at least 1,400 °C, preferably > 1,400 ^° C, but below 2,000 ^° C.

Die Fasern haben die Eigenschaft, daß sie auch bei sehr starker thermischer Belastung, wie z.B. durch Temperaturänderungen, bei denen Temperaturspitzen bis wenigstens 2.000 "C auftreten, nicht rekristallisieren und dabei zerfallen, zerbrechen oder zerbröseln.The fibers have the property that they do not recrystallize and thus disintegrate, break or crumble even under very strong thermal stress, such as temperature changes where temperature peaks of at least 2,000 "C occur.

Der zentral angeordnete Raum ist eingangssei tig offen und ausgangsseitig geschlossen, so da£ das zu reinigende Abgas voll ständig durch die gasdurchlässige Wand in das Filtriermaterial eintreten muß. Das Filtriermaterial besteht bevorzugt vollständig aus den beschriebenen Fasern. Es können jedoch auch andere temperaturbeständige Materialien wie z.B. gasdurchlässige Metall- oder Keramikkörper oder Metallfasern eingebettet sein.The centrally arranged space is open on the inlet side and closed on the outlet side, so that the exhaust gas to be cleaned must completely pass through the gas-permeable wall into the filter material. The filter material preferably consists entirely of the fibers described. However, other temperature-resistant materials such as gas-permeable metal or ceramic bodies or metal fibers can also be embedded.

Die Fasern sind im Filtrierraum bevorzugt in Wirrlage angeordnet. Sie können aber auch jikrttenartig, watteartig, vliesartig, schichtweise, vakuumgefürntt oder anders geformt bzw. angeordnet sein, wobei sie auch gerichtet sein können.The fibers are preferably arranged randomly in the filter chamber. However, they can also be arranged in a jumble-like, cotton-like, fleece-like, layered, vacuum-formed or in another shape or arrangement, and they can also be oriented.

Um das Filtriermaterial herum ist eine Umhüllung angeordnet die bevorzugtA casing is arranged around the filter material which preferably

gewebeartig ist, die vorzugsweise ebenfalls aus den erfindungsgemäßen, die Fasern bildenden Material besteht. Sie kann jedoch auch aus anderen hochtemperaturfesten Materialien bestehen. Es ist dem Fachmann bekannt, daß zahlreiche Materialien hochtemperaturfeste Eigenschaften haben, wie z.B. Aluminiumsilikate, Aluminiumsilikate mit hohem Aluminiumoxidanteil, Chromoxid, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Zir^onoxid, Eisenoxide, Silikate, wie bzw. Erdalkalisilikate, Erdalkali- und Al kali oxide, Titanoxid, Boroxid, Aluroiniumborosilikate- natürliche Alumim'umsilikate wie Gesteinsbildner, Tone, Tonerden und sonstige Aluminiumsilikatmineralien, Kohlenstoff, Karbide, wie z.B. Silizium- oder Borcarbid, Manganoxide, Germaniumoxid, Seltene Erden oder Kombinationen dieser Materialien.fabric-like, which preferably also consists of the material according to the invention that forms the fibers. However, it can also consist of other high-temperature-resistant materials. It is known to the person skilled in the art that numerous materials have high-temperature-resistant properties, such as aluminum silicates, aluminum silicates with a high aluminum oxide content, chromium oxide, silicon dioxide, aluminum oxide, zirconium oxide, iron oxides, silicates such as alkaline earth silicates, alkaline earth and alkali oxides, titanium oxide, boron oxide, aluminum borosilicates - natural aluminum silicates such as rock formers, clays, aluminas and other aluminum silicate minerals, carbon, carbides such as silicon or boron carbide, manganese oxides, germanium oxide, rare earths or combinations of these materials.

Die gev/ebeartige Umhüllung ist gasdurchlässig, so daß das gereinigte Abgas aus ihr austreten kann und abströmen kann. Die Filtervorrichtung befindet sich in einem schall dämpferartigen Behälter, der üblicherweise aus Stahlblech oder Edel stahl blech angefertigt ist und ausgangssei tig geschlossen ist. Zwischen Stahiblec' ur>a Umhüllung können zur Fixierung der Filtervorrichtung längsgerichtete rippenartige Halterungen oder sonstige Halterungen oder Stahlwolle oder dergleichen angeordnet sein, so daß ein Raum vorhanden ist, durch den das gereinigte Abgas zum Ausgang des schall dämpferartigen Behälters strömen kann. Die Filtriervorrichtung in dem Behälter hat stark schalldämpfende Wirkung, so daß sich im allgemeinen ein zusätzlicher Schal 1 dämpfer erübri gt.The veil-like casing is gas-permeable so that the cleaned exhaust gas can exit it and flow away. The filter device is located in a silencer-like container, which is usually made of sheet steel or stainless steel and is closed at the outlet. Longitudinal rib-like holders or other holders or steel wool or the like can be arranged between the steel sheet and the casing to fix the filter device, so that a space is available through which the cleaned exhaust gas can flow to the outlet of the silencer-like container. The filter device in the container has a strong sound-dampening effect, so that an additional silencer is generally not necessary.

Um die gewebeartige Umhüllung ist im allgemeinen eine feste gasdurchlässige Wandung angeordnet, wie z.B. ein Lochblech oder ein Drahtkäfig. X A solid gas-permeable wall, such as a perforated sheet or a wire cage, is generally arranged around the fabric-like covering. X

Die Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, daß ein besondes geringer Druckaufbau während des Filtrationsbetriebs beobachtet wird, wenn das faserartige Filtriermaterial direkt an der gev/ebeartigen Umhüllung anliegt, wenn sich also keine beispielsweise gitterartige oder lochblechartige Wandung zwischen Umhüllung und Filtriermaterial befindet. Dies ist, wie später noch zu erläutern ist, in den Figuren 2-4 dargestellt. Die gev/ebeartige Umhüllung, verhindert.trotz_{senr guter} Durchlässigkeit für das gereinigte Gas den Durchtritt auch kleinster Faserteilchen im &mgr;-Bereich.The applicant's investigations have shown that a particularly low pressure build-up is observed during filtration when the fibrous filter material is in direct contact with the mesh-like casing, i.e. when there is no lattice-like or perforated-plate-like wall between the casing and the filter material. This is shown in Figures 2-4, as will be explained later . The mesh-like casing, despite _{its good} permeability for the purified gas, prevents even the smallest fiber particles in the μ range from passing through.

§ Grundsätzlich kann das Abgas auch in der erfindungsgemäßen Weise von außen § In principle, the exhaust gas can also be extracted from the outside in the manner according to the invention.

1 nach innen durch die Filtervorrichtung strömen. Der Strömungsv/eg von innen ₍ 1 flow inwards through the filter device. The flow path from the inside ₍

I nach außen ist jedoch erfindungsgemäß bevorzugt, da dies besonders beim Regenerieren dos Filtere von Vorteil ist.However, I to the outside is preferred according to the invention, since this is particularly advantageous when regenerating the filter.

i Aufgrund der erfindungsgemäöen Filteranordnung muß das zu reinigende Abgasi Due to the filter arrangement according to the invention, the exhaust gas to be cleaned

1 vollständig durch dfe. Filter hindurchtreten.1 pass completely through the filter.

I Länge, Wanddicke und Innendurchmesser der Filterröhren können je -ach Ho-I Length, wall thickness and inner diameter of the filter tubes can be -ach Ho-

1 tortyp in weiten Grenzen variieren. In Abhängigkeit von der Motorstärke, im1 gate type can vary widely. Depending on the engine power, in

1 yp1 yp

I ^ allgemeinen mit zunehmender Motorstärke, können größere oder auch mehrereI ^ generally with increasing engine power, larger or even multiple

I Filter eingesetzt werden.I Filters are used.

I Die erfindungsgemäßen Filter können Längen von einigen Zentimetern bis zurI The filters according to the invention can have lengths from a few centimeters to

5 Größenordnung von Metern besitzen, übliche Längen liegen bei 15-80 cm vor- § _zl!g_SV#eic_S h_si 30-60 c-nu Auch die Durchmesser der Zufluß- und Abflußräume5 have a size of meters, usual lengths are 15-80 cm. § _zl! g _SV# eic _S h _s i 30-60 c-nu The diameters of the inflow and outflow spaces

I und die Filterwände können wenige Millimeter bis viele Zentimeter starkI and the filter walls can be a few millimetres to many centimetres thick

I sein. Hier hat der Kraftfahrzeugfachmann einen breiten Raum, nach für ihnI. Here the motor vehicle specialist has a wide space to

6 wichtigen Gesichtspunkten diese Werte auszuwählen. Es ist hierbei zu be-I rückjichtigen, daß sich die Dichte des erfindungsgemäß eingesetzten Mate-1 rials und die Wandstärke des Filters eryänzen können.6 important aspects in selecting these values. It must be taken into account that the density of the material used according to the invention and the wall thickness of the filter can complement each other.

I (·\ In Verbindung nrit der spezifischen Struktur der erfindungsgemäßen Filteran- I (·\ In connection with the specific structure of the filter elements according to the invention

i. Ordnung ist die Dichte des Materials von Bedeutung. Sie liegt bei 0,03-1,5 i. Order, the density of the material is important. It is between 0.03 and 1.5

^; g/cm³, bevorzugt bei 0,06-1 g/cm³ und besonders bevorzugt bei 0,06-0,5 ^; g/cm ³ , preferably 0.06-1 g/cm ³ and particularly preferably 0.06-0.5

i g/cm³, wobei die Dichte im angegebenen Bereich im Filter örtlich auch un- i g/cm ³ , whereby the density in the specified range in the filter may also be locally

I terschiedlich sein kann.I can be different.

1 Obgleich hochtemperaturbeständige Fasermaterialien mit Dichten in diesem1 Although high temperature resistant fibre materials with densities in this

I Bereich bekannt sind, ist bisher nicht erkannt worden, daß die erfindungs-I area, it has not yet been recognized that the inventive

I gemäßen Filter mit den erfindungsgemäßen Dichten und der erfindungsgemäßenI according to the invention with the inventive densities and the inventive

? Anordnung eine praktisch vollständige Entfernung fester Partikel durch Abfiltrieren zulassen, ohne daß sich ein unerwünscht hoher Druck aufbaut, der zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch des das Abgas erzeugenden Fahrzeugs führt. ? Arrangement permits a practically complete removal of solid particles by filtration without the build-up of an undesirably high pressure which leads to increased fuel consumption of the vehicle producing the exhaust gas.

Bei den erfindungsgemäßen Filtermaterial dichten liegen übliche Filterwanddicken bei ca. 5-300, bevorzugt 10-150 mm, wobei im Falle der hohen Dichten _t diese Dicken unterschritten und im Falle der niederen Dichten d*ese DickenFor the filter material densities according to the invention, usual filter wall thicknesses are approximately 5-300, preferably 10-150 mm, whereby in the case of high densities _t these thicknesses are undercut and in the case of low densities d* these thicknesses

Dichte und Wandstärke sind nicht nur von besonderer Bedeutung dafür, daß der Ruß im Abgas unmittelbarnacfistarten des Motors vollständig aufgefangen wird, sondern auch bezüglich des sehr wichtigen durch das Filter verursach-, ten Druckaufbaus. Bekanntlich verursacht zunehmender Druck rnotorausgangsseitig vor des Filter zunehmenden Kraftstoffverbrauch bzw. bei Einhaltung eines geringen Drucks häufiges Aborennen des abfiltrierten Rußt:-iag;.Density and wall thickness are not only of particular importance for ensuring that the soot in the exhaust gas is completely captured immediately after the engine has started, but also with regard to the very important pressure build-up caused by the filter. It is well known that increasing pressure on the engine output side in front of the filter causes increasing fuel consumption or, if a low pressure is maintained, frequent running off of the filtered soot.

Bei genügender Wandstärke können erfindungsgeniä? FiltermateH?"?!an arit einer Dichte <0,2 g/im³ besonders günstig sein. GrundsäU".Ic., können Anordnung und Anzahl der Fi Herröhren, Form, Wandstärke, Durchmesser und Länge der Fi">**rrÖhren sowie die Steuerung der Beheizung zur Regeneration der Filter nach Rußbeladung dem jeweiligen Fahrzeugtyp angepaßt werden.With sufficient wall thickness, filter materials according to the invention with a density of <0.2 g/m ³ can be particularly advantageous. Basically, the arrangement and number of filter tubes, the shape, wall thickness, diameter and length of the filter tubes as well as the control of the heating for regenerating the filters after soot loading can be adapted to the respective vehicle type.

Die nach außen geschlossenen Bereiche der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung können auf konventionelle Weise mit Deckeln, Platten und dergleichen verschlossen sein. Erfindungsgemäß kann die gewebeartige Umhüllung jedoch auch durch Vernähung verschlossen sein.The outwardly closed areas of the filter device according to the invention can be closed in a conventional manner with lids, plates and the like. According to the invention, however, the fabric-like covering can also be closed by sewing.

Die erfindungsgemäßen Filter können auch Träger für Oxidationskatalysatoren zur Oxidation von Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen und Ruß sowie für Reduktionskatalysatoren zur Reduktion von NO_x sein.The filters according to the invention can also be supports for oxidation catalysts for the oxidation of carbon monoxide, hydrocarbons and soot as well as for reduction catalysts for the reduction of NO _x .

Es ist allgemein bekannt, daß die sog. ungeregelten Abgaskatalysatoren im Falle von Ottomotoren ca. 50 % der Schadstoffe NO_x, CO und Kohlenwasserstoffe entfernen. Sog. geregelte Dreiwege-Abgaskatalysatoren, in denen mit hilfe einer Sonde die erforderliche Sauerstoffzufuhr geregelt wird und die aus einem Katalysatorsystem bestehen, das sowohl die Reduktion von NO_x als auch die Oxidation von CO ui.d Kohlenwasserstoffen katalysiert, können etwa 90 % der Kohlenwasserstoffe und des CO sowie 83 % des NO_x entfernen. GroßeIt is generally known that the so-called unregulated exhaust catalysts in the case of petrol engines remove about 50 % of the pollutants NO _x , CO and hydrocarbons. So-called regulated three-way exhaust catalysts, in which the required oxygen supply is regulated with the help of a probe and which consist of a catalyst system that catalyzes both the reduction of NO _x and the oxidation of CO and hydrocarbons, can remove about 90 % of the hydrocarbons and CO as well as 83 % of the NO _x .

Probleme bestehen noch immer bei dem Anfahren mit kalten Katalysatoren. Bei niederen Temperaturen wird die volle Aktivität des Katalysators nicht erreicht. Erst bei Temperaturen, wie sie sich nach längerem Fahrbetrieb ein-_< stellen, könne** auch bis zu 91 % der Schadstoffe entfernt werden. Es ist daher von groS- r Bedeutung, daß der Katalysator schnell auf Betriebstemperatur kommt. Durch die zeitweise geringe Aktivität des kalten Katalysators gelangen noch immer relativ große Mengen an Schadstoffen in die Atmosphäre.Problems still exist when starting up with cold catalysts. At low temperatures, the catalyst does not reach its full activity. Only at temperatures such as those that _occur after a long period of driving can up to 91 % of the pollutants be removed. It is therefore very important that the catalyst reaches operating temperature quickly. The temporarily low activity of the cold catalyst still means that relatively large quantities of pollutants are released into the atmosphere.

Bei den Katalysatoren des Standes der Technik wird das Abgas im allgemeinen über die Oberfläche des den Katalysator tragenden Materials geleitet. Es werden daher zum Teil sehr aufwendige Konstruktionen verwendet zur Vergrößerung der den Katalysator tragenden Oberfläche und zur Umlenkung des Abgases, um einen innigen Kontakt zwischen Abgas und Katalysator herbeizufUhren. So wird beispielsweise in der DE-OS 31 16 967 ein metallischer Wickelkörper offenbart. Nach DE-OS 27 59 559 werden gewellte beschichtete Metallbänder verwendet oder in DE-OS 29 05 241 und DE-OS 29 47 694 wird eine Kombination von gewickelten Wabenkörpern und glatten Metall bändern verwendet, die mit Katalysator beschichtet sind. Gemäß vorliegender Erfindung werden die Katalysatoren in fein verteilter Form auf und/oder in dem erfindungsgemäßen Filter mit seiner spezifischen Struktur eingebracht, wobei das Abgas vollständig durch den Filter geleitet wird. Der Katalysator kann sich auch in und an der Oberfläche des Fasermaterials selbst befinden. Durch die gleichmäßige hochdurchlässige Struktur des Filtermaterial^ von nur geringer Dichte, wird ein äußerst inniger Kontakt zwischen Abgas und Katalysatormaterial herbeigeführt. Hit dem erfindungsgemäßen Material werden schon kurz nach Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine die volle Aktivität des Katalysators und damit hohe Umsätze der Schadstoffe erreicht, so daß erfindungsgemäß insgesamt eine weitgehende Entfernung der Schadstoffe CO, NO_x, Kohlenwasserstoffe und Ruß erzielt werden kann. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgentäßen Vorrichtung ist das Ergebnis, daß der Abtrag an Katalysator von dem erfindungsgemäßen Material wesentlich geringer ist als bei Katalysatoren, die sich auf Oberflächen gemäß dem Stand der Technik befinden, insbesondere dann, wenn die Katalysatoren in dem Fasermater-»al selbst eingearbeitet sind.In the case of prior art catalysts, the exhaust gas is generally passed over the surface of the material carrying the catalyst. Therefore, very complex constructions are sometimes used to enlarge the surface carrying the catalyst and to divert the exhaust gas in order to bring about intimate contact between the exhaust gas and the catalyst. For example, a metallic wound body is disclosed in DE-OS 31 16 967. According to DE-OS 27 59 559, corrugated coated metal strips are used, or in DE-OS 29 05 241 and DE-OS 29 47 694, a combination of wound honeycomb bodies and smooth metal strips coated with catalyst is used. According to the present invention, the catalysts are introduced in finely distributed form on and/or in the filter according to the invention with its specific structure, with the exhaust gas being passed completely through the filter. The catalyst can also be located in and on the surface of the fiber material itself. The uniform, highly permeable structure of the filter material^ of only low density creates extremely close contact between the exhaust gas and the catalyst material. With the material according to the invention, the full activity of the catalyst and thus high conversions of the pollutants are achieved shortly after the internal combustion engine is started up, so that the invention can achieve a substantial removal of the pollutants CO, NO _x , hydrocarbons and soot. A further advantage of the method according to the invention and the device according to the invention is the result that the removal of catalyst from the material according to the invention is significantly lower than with catalysts which are located on surfaces according to the prior art, particularly when the catalysts are incorporated into the fiber material itself.

Es soll hier nicht weiter erläutert werden, wie solche Katalysatoren auf oder in dem Material auf- bzw. eingebracht werden, da hierfür sehr zahlreiche Verfahren für den Fachmann zugänglich sind und ohne weiteres im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewendet werden können. Erfindungsgemäß können alle Reduktions- und Oxidations-Katalysatoren bzw. deren Kombinationen verwendet werden. Zahlreiche Beispiele, sie sind jedoch keineswegs limitierend, da der Stand der Technik hier nicht vollständig wiedergegeben werden kann, sind im beschriebenen Stand der Technik angegeben. Es handelt sich beispielsweise, ohne daß diese Aufzählung vollständig ist, um folgende Elemente, deren Verbindungen und sonstige Verbindungen: Ruthenium, Rhodium, Osmium, Iridium, Platin, Palladium, Vanadium, Chrom, Mangan, Zinn, Kobalt, Nickelt Molybdän., Wolfram* Niob, Tantal, seltene Erden und andere sowie um Vanadate, Chromate, Chromite, Manganate, Manganite, Stannate, Molybdate, Wolframate, Niobate, Tantalate von Fe, Co, Ni, Cr, Mn, Cu, Zn, Ag, Cd, seltenen Erden und zahlreiche andere Verbindungen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind.It will not be explained further here how such catalysts are applied to or introduced into the material, since there are very numerous methods for this that are accessible to the person skilled in the art and can be used without further ado within the scope of the present invention. According to the invention, all reduction and oxidation catalysts or combinations thereof can be used. Numerous examples, but they are by no means limiting, since the state of the art cannot be fully reproduced here, are given in the described state of the art. For example, without this list being exhaustive, these are the following elements, their compounds and other compounds: ruthenium, rhodium, osmium, iridium, platinum, palladium, vanadium, chromium, manganese, tin, cobalt, nickel, molybdenum, tungsten*, niobium, tantalum, rare earths and others as well as vanadates, chromates, chromites, manganates, manganites, stannates, molybdates, tungstates, niobates, tantalates of Fe, Co, Ni, Cr, Mn, Cu, Zn, Ag, Cd, rare earths and numerous other compounds as are known from the state of the art.

Die erfindungsgemäßen Filter sind für die Entfernung der Schadstoffe NO_x, Kohlenmonoxid und der Kohlenwasserstoffe sowie von Ruß hervorragend geeignet, da sie den Ruß vollständig und mit nur sehr geringem Druckaufbau abtrennen, einen innigen Kontakt zwischen Schadstoffen und Katalysator ermöglichen, schnell auf die Temperatur der vollen Aktivität des Katalysators gebracht werden Können und beim Abtrennvorgang von Ruß mit nur geringem Kärmeaufwand sehr schnell auf Verbrennungstemperatur des Rußes gebracht werden können und zudem der Abtrag von Katalysator sehr gering ist. Die vorliegende Erfindung führt demgemäß zu bisher unerreichten Eigenschaften von Vorrichtungen zur Entfernung von Schadstoffen aus Abgasen.The filters according to the invention are excellently suited for removing the pollutants NO _x , carbon monoxide and hydrocarbons as well as soot, since they separate the soot completely and with only a very small build-up of pressure, enable intimate contact between pollutants and catalyst, can be quickly brought to the temperature of full activity of the catalyst and, during the separation process of soot, can be brought to the combustion temperature of the soot very quickly with only a small amount of heat and, in addition, the removal of catalyst is very low. The present invention therefore leads to previously unattainable properties of devices for removing pollutants from exhaust gases.

Die Katalysatoren können grundsätzlich auch im Einleitraum auf hochdurchlässigen Strukturen angebracht sein.In principle, the catalysts can also be installed in the inlet chamber on highly permeable structures.

Rußfilter müssen nach einer bestimmten Betriebsdauer, in der sich durch Rußablagerung auf oder im Filter der Gegendruck bis zu einer bestimmten Druckgrenze erhöht hat, regeneriert werden, d.h. der abgelagerte Ruß muß verbrannt werden.Soot filters must be regenerated after a certain period of operation, during which the back pressure has increased to a certain pressure limit due to soot deposits on or in the filter, i.e. the deposited soot must be burned off.

Nach dem Stand der Technik kann dies durch Einschalten einer elektrischen Beheizung, die sich beispielsweise als Heizwendel in einem Filterkörper befinden kann oder durch Einschalten eines Brenners erfolgen, wobei der Brenner mit Kraftstoff oder auch mit Heizgas aus einem zusätzlichen Druckgasbehälter betrieben v/erden kann. Hat das Filter die Verbrennungstemperatur des Rußes erreicht, kann im Bedarfsfall mittels eines Mini .!compressors Luft oder Sauerstoff über ein Kapillarsystem zugeführt v/erden. Nach Erreichen der Tempsratur, ggfs. bei Luftzuführung, kann bereits nach wenigen Minuten die Heizung abgeschaltet v/erden und das Filter steht für den nächsten Einsatz bereit.According to the current state of the art, this can be done by switching on an electric heater, which can be located in a filter body as a heating coil, for example, or by switching on a burner, whereby the burner can be operated with fuel or with heating gas from an additional compressed gas container. If the filter has reached the combustion temperature of the soot, air or oxygen can be supplied via a capillary system using a mini compressor if necessary. After the temperature has been reached, if necessary with air supply, the heater can be switched off after just a few minutes and the filter is ready for the next use.

Brenner sind im allgemeinen eingangsseitig vor der Filte^anordnung angebracht. Sie diener, sowohl dazu, das in r^'e Filter einströmende Abgas so hoch zu erhitzen, daß der Ruß abbrennt, als auch zur direkten Befeuerung der Filter, wobei die Brenner auch in die Filter hineinragen können. Sie können ferner den Zwischenräumen zwischen den Filtern angepaßt sein und beispielsweise als Ringbrenner ausgebildet sein.Burners are generally installed on the inlet side in front of the filter arrangement. They serve both to heat the exhaust gas flowing into the filter to such a high level that the soot burns off, and also to directly fire the filters, whereby the burners can also extend into the filters. They can also be adapted to the spaces between the filters and, for example, be designed as ring burners.

Durch das Vorhandensein von Oxidationskatalysatoren im Filter bzw. auf dem Filter zur Oxidation des Rußes zu CO2 kann im günstigsten Fall sogar erreicht werden, daß die Abgastemperatur selbst bereits zur Verbrennung oes Rußes ausreicht.The presence of oxidation catalysts in or on the filter to oxidize the soot to CO2 can, in the best case, even result in the exhaust gas temperature itself being sufficient to burn the soot.

Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Filter nahe am Abgasaustritt aus dem Motor angeordnet sind.This may be particularly the case if the filters are located close to the exhaust gas outlet from the engine.

In jedem Fall hat der Oxidationskatalysator die Wirkung, die Verbrennungstemperatur des Rußes herabzusetzen. In any case, the oxidation catalyst has the effect of reducing the combustion temperature of the soot.

Die Regeneration kann in der Weise erfolgen, daß zwei parallele Filteranordnungen vorliegen, von denen eine im Abgasfiltrierbetrieb ist und die andere regeneriert wird. Es kann jedoch auch in der V/eise regeneriert werden, daß bei Vorliegen nur einer Filteranordnung während des Filtrierbetriebs regeneriert wird.Regeneration can be carried out in such a way that there are two parallel filter arrangements, one of which is in exhaust gas filtering mode and the other is being regenerated. However, regeneration can also be carried out in such a way that there is only one filter arrangement and regeneration takes place during filtering mode.

Schließlich kann neben einer erfindungsgemäßen Filteranordnung zusätzlich f ein einfaches zuschaltbares Filterrohr vorhanden sein, auf das während der ^Finally, in addition to a filter arrangement according to the invention, there may also be a simple switchable filter tube, which can be accessed during the ^

in v/enigen Minuten ablaufenden Regeneration der erfindungsgemäßen Filteran- Iregeneration of the filter system according to the invention, which takes place in a few minutes.

Ordnung auf Filtrierbetrieb umgeschaltet wird, wobei kurzzeitig eine Drück- I order is switched to filtering mode, whereby a pressure I

erhöhung aufgrund der geringeren Oberfleche der Einzelfilterröhre auftritt. |increase occurs due to the smaller surface area of the individual filter tube. |

Da ,ie nach Fahrzeug mehrere Filteranordnungen eingesetzt v/erden können, |Since several filter arrangements can be used depending on the vehicle, |

werden in solchen Fällen uiese bevorzugt durch eine Taktschaltung oder ein \ In such cases, these are preferably replaced by a clock circuit or a \

Zeitrelais gesteuert» nacheinander aufgeheizt. &Idigr;Time relay controlled» heated one after the other. &Idigr;

Für die erfindungsgesäße FiItrier vorrichtung sind alle Regeneriervorrich- 1 tungen des Standes der Technik einsetzbar, ebenso wie Neuentwicklungen auf jt diesem Gebiet. SpAll regeneration devices of the state of the art can be used for the filtering device according to the invention, as well as new developments in this field.

Die hervorragenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Filtriervorrichtung § werden deutlich durch vom Technischen Überwachungsverein Rheinland in Köln- t Porz an 14. -17.08.1990 durchgefüiirte Messungen. IThe excellent properties of the filter device according to the invention are clearly demonstrated by measurements carried out by the Technical Inspection Association of Rhineland in Cologne-Porz on 14-17 August 1990. I

Als Kraftfahrzeug wurde ein PKV/ vom Typ Daimler-Benz 190 D, Baujahr 1986
mit einem km-Stand von 106.162 eingesetzt. Der Durchgang von Ruß durch das
Filter betrug 0,009 g/km. Dieser Viert v/urde sofort nach dem Start des Motors erreicht. Das Fasermaterial bestand aus 90 % Mullit. Die Vorrichtung \ The motor vehicle used was a Daimler-Benz 190 D, built in 1986
with a mileage of 106,162 km. The passage of soot through the
Filter was 0.009 g/km. This value was reached immediately after starting the engine. The fiber material consisted of 90 % mullite. The device \

entsprach der in Figur 1 dargestellten. ^l corresponded to that shown in Figure 1. ^l

Bei einem Vergleichstest mit einem aus der Schmelze gezogenen Al_?0₃/Si0₂- |In a comparison test with an Al _? 0 ₃ /Si0 ₂ - | pulled from the melt.

Faserfilter wurde diestr Wert nicht ganz erreicht. Durch die erfindungsgemässe Anordnung wurde jedoch der auch sehr gute Viert von 0,012 g/km erreicht. *This value was not quite achieved with the fiber filter. However, the arrangement according to the invention also achieved a very good value of 0.012 g/km. *

Vergleichsn^ssunyt.'i mit Rußfiltern des Standes der Technik ergeben 0,08-0,09 Comparisons with state-of-the-art soot filters yield 0.08-0.09

Das Ergebne zeigt* daß nicht nur die US-Norm von 0,124 g/km* sondern auch
die derzeitig strengste Worm des Staates Kalifornien in USA von 0,05 g/km
weit unterschritten werden.The result shows* that not only the US standard of 0.124 g/km* but also
the current strictest limit of the state of California in the USA of 0.05 g/km
be far below the limit.

Obgleich Keramikmaterialien in Monolit- oder Faserform zum Abfiltrieren von Ruß bekannt sind (s. z.B. EP-B 0089 751, EP-B-G089 756 und EP-Ä-0275 372} war es völlig unvorhersehbar und für den Fachmann überraschend, daß eine relatiy dünne Lage des erfindungsgemäßen Filtriermaterials in der erfindungsgemäßen Anordnung die Ergebnisse der Rußfilter des Standes der Technik um eine 10er Potenz übertreffen wurden.Although ceramic materials in monolithic or fiber form are known for filtering out soot (see e.g. EP-B 0089 751, EP-B-G089 756 and EP-Ä-0275 372), it was completely unforeseeable and surprising to the person skilled in the art that a relatively thin layer of the filter material according to the invention in the arrangement according to the invention would exceed the results of the soot filters of the prior art by a factor of 10.

Offenbar wirken erfindungsgemäß das Filtriermaterial in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Anordnung_s bei der das Filtriermaterial in direktem Kontakt ist mit einer gewebeartigen Umhüllung und in Verbindung mit der Dichte des erfindungsgemäßen Materials in einer synergistischen V/eise zusammen, daß gerade Rußpartikel mit ihren spezifischen Eigenschaften in besonders vorteilhafter Weise gebunden werden.Apparently, according to the invention, the filter material in conjunction with the arrangement _according to the invention in which the filter material is in direct contact with a fabric-like covering and in conjunction with the density of the material according to the invention act in a synergistic manner such that soot particles with their specific properties are bound in a particularly advantageous manner.

Es ist allgemein bekannt, daß trotz der Wirtschaftlichkeit der Diesel-Fahrzeuge die Rußemission ein schwerwiegender Nachteil ist. Diese Situation wird üurch die vorliegende Erfindung sprunghaft verbessert, wobei die Herstellungsart der Fasern, und die erfindungsgemäße Anordnung, insbesondere das Aufliegen der Fasern auf einer gewebeartigen thermisch stabilen Umhüllung sowie die Dichte des Filtermaterial eine entscheidende Rolle spielen.It is generally known that, despite the economic efficiency of diesel vehicles, soot emissions are a serious disadvantage. This situation is improved dramatically by the present invention, whereby the method of manufacturing the fibers and the arrangement according to the invention, in particular the resting of the fibers on a fabric-like, thermally stable covering and the density of the filter material, play a decisive role.

Zur Bestimmung des sehr wichtigen Kriteriums des Druckanstiegs während des Fahrbetriebs eines Dieselmotors wurde das o.g. Fahrzeug unter Vollast 2 Stunden gefahren. Nur ein geringer Druckanstieg konnte gemessen werden wurde keinAnstieg des CO-Gehalts im Abgas während dieser Fahrperiode festgestellt. Dies bedeutet, das kein höherer Kraftstoffverbrauch aufgetreten ist. Zum Vergleich wurde mit einem Filter wie sie zur Zeit in Testläufen eingesetzt v/erden die gleiche Fahrzeit gefahren. Nach 2-stündigem Fahrbetrieb war der Gegendruck um 160 mbar angestiegen.To determine the very important criterion of the pressure increase during operation of a diesel engine, the above-mentioned vehicle was driven for 2 hours under full load. Only a slight pressure increase could be measured and no increase in the CO content in the exhaust gas was detected during this driving period. This means that no increase in fuel consumption occurred. For comparison, the same driving time was driven with a filter such as those currently being used in test runs. After 2 hours of driving, the back pressure had increased by 160 mbar.

In einem weiteren Verglsichstest wurde die erfindungsgemäße Filtriervorric>?tung ei ng· setzt, jedoch wurde zwischen Fasermaterial und gewebeartiger Umhüllung ein nochdurchlässiges Lochblech angeordnet. Nach 2 Stunden Fahr zeit war der Gegendruck um 60 mbar angestiegen. Dieses Ergebnis zeigt eindeutig, daß durch das unmittelbar Anliegen der das Filtriermaterial bilden-In a further comparison test, the filtering device according to the invention was used, but a permeable perforated sheet was placed between the fiber material and the fabric-like covering. After 2 hours of operation, the counter pressure had increased by 60 mbar. This result clearly shows that the direct contact of the fibers forming the filtering material

den Fasern an der gewebeartigen Umhüllung eine Filtration und eine Strömung eintreten, die den Druckanstieg im Filter minimieren.the fibers on the fabric-like covering, filtration and flow occur, which minimize the pressure increase in the filter.

Die von der Anmelderin ermittelten Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäße Anordnung dazu führt, das ein einfaches Filtersystem aus einem Raum in den das zu reinigende Abgas eingeleitet wird und einem Filtrierraum in dem die die Filtration bewirkenden Fasern angeordnet sind, wobei zwischen dem Einleitraum und dem Filtrierraum eine feste lochblechartige Wandung angeordnet ist, und das Filtriermaterial in direktem Kontakt mit einer gewebeartigen Ufiwiimung nach aussen abgegrenzt ist, ein Filtrationsergebnis erreicht wird, das um eine 10er Potenz über den Ergebnissen des Standes der Technik liegt. Auch ohne den Einsatz von Doppel- oder Mehrfach-Filtern lassen sich daher die bestehenden Filtrationsnormen, wie sie in USA und Kalifornien vorliegen wesentlich unterschreiten.The results determined by the applicant show that the arrangement according to the invention results in a simple filter system consisting of a space into which the exhaust gas to be cleaned is introduced and a filtering space in which the fibers that effect the filtration are arranged, with a solid perforated sheet-like wall being arranged between the inlet space and the filtering space, and the filtering material being delimited from the outside in direct contact with a fabric-like insulation, achieving a filtration result that is a factor of 10 higher than the results of the prior art. Even without the use of double or multiple filters, the existing filtration standards, as they exist in the USA and California, can therefore be significantly undercut.

Ein weiteres überraschendes und unvorhersehbares Ergebnis wurde durch die vorliegende Erfindung "rhalten, das nämlich Ir einer bisher unerreicht kurzen Zeit eine Regeneration des Rußfilters möglich ist, so wurde mit Hilfe einer konventionellen elektrischen Beheizung innerhalb einer Minute und 30 Sekunden der nach einer bestimmten Filtrationszeit aufgebaute Gegendruck von 75 mbar auf den ursprünglichen Gegendruck von 15 mbar reduziert. Dieser schnelle Abbau des Gegendrucks ist bei konventionellen Filtern bisher unerreicht. Another surprising and unforeseeable result was obtained by the present invention, namely that the soot filter can be regenerated in a previously unattainable short time. With the help of a conventional electrical heater, the back pressure of 75 mbar built up after a certain filtration time was reduced to the original back pressure of 15 mbar within one minute and 30 seconds. This rapid reduction in back pressure is previously unattainable with conventional filters.

Der erfirrdungsgemäße Filter läßt sich nicht nur zur Reinigung von Abgasen von Verbrennungsmaschinen einsetzen, sondern er liefert analog gute Ergebnisse bei dem Einsatz zur Reinigung von Abgasen von Gebäude-Heizungsanlagen. Hierbei ist es jedoch von Vorteil, durch einen Ventilator das Heizungsabgas durch den Filter zu drücken.The filter according to the invention can not only be used to clean exhaust gases from combustion engines, but it also delivers good results when used to clean exhaust gases from building heating systems. In this case, however, it is advantageous to use a fan to force the heating exhaust gases through the filter.

Zur Ermittlung der thermischen Stabilität der in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Fasern v/urde der Einfluß von Mull it untersucht. Hierzu wurde mit einem Brenner die erfindungsgemäße Filtervorrichtung auf 2000 °C er hitzt und anschließend eine Abkühlung auf Raumtemperatur herbeigeführt. In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse zusammengestellt.To determine the thermal stability of the fibers used in the present invention, the influence of mulch was investigated. To do this , the filter device according to the invention was heated to 2000 °C using a burner and then cooled to room temperature. The results are summarized in the following table.

Fasertyp Häufigkeit der AufheizungFiber type Frequency of heating

10 20 50 100 200 300 40010 20 50 100 200 300 400

Mullit __-_----Mullite __-_----

80 Gew.% Mullit ________80 wt.% mullite ________

20 Gew.% Al₂O₃ 20 wt.% Al ₂ O ₃

80 Gew.% MuIlIt ________80 wt.% MuIlite ________

10 Gew.% Al₂O₃ 9 Gew.% SiO₂ iQ 1 Gew.% ZrO₂ 10 wt.% Al ₂ O ₃ 9 wt.% SiO ₂ iQ 1 wt.% ZrO ₂

60 Gew.% Mullit __._____ +60 wt.% mullite __._____ +

20 Gew.% Al₂O₃ 20 Gew.% SiO₂ 20 wt.% Al ₂ O ₃ 20 wt.% SiO ₂

20 Gew.% Mullit _____+20 wt.% mullite _____+

50 Gew.% Al₂O₃ 30 Gew.% SiO₂ 50 wt.% Al ₂ O ₃ 30 wt.% SiO ₂

Aus der Schmelze - - +From the melt - - +

gezogene Faser aus 70 Gew.% Al₂O₃ und 30 Gew.% SiO₂ drawn fiber made of 70 wt.% Al ₂ O ₃ and 30 wt.% SiO ₂

Beginnender Zerfall ist aurcU ·>- gekennzeichnet.Beginning decay is marked aurcU ·>-.

&ngr; Mit Hilfe der Figuren wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.&ngr; The present invention is explained in more detail with the help of the figures.

Figur 1Figure 1

!j In Figur (1) wird der Filtrierbereich durch (1) dargestellt. (2) ist der!j In figure (1) the filtration area is represented by (1). (2) is the

zentral angeordnete Raum zum Einleiten des zu reinigenden Abgases. (3) istcentrally arranged room for introducing the exhaust gas to be cleaned. (3) is

|; ein zwischen diesem und dem Filtrierraum angebrachtes Lochblech. (4) stellt|; a perforated plate placed between this and the filter chamber. (4) represents

die gewebeartige Umhüllung dar. (5) ist der äußere Raum, durch den das ge-the tissue-like covering. (5) is the outer space through which the

reinigte Abgas abströmt. (6) ist eine gasdurchlässige stützende Wand um Um-cleaned exhaust gas flows out. (6) is a gas-permeable supporting wall around

; hüllung (4). (7) ist die schall dämpferartige Ummantelung. ; covering (4). (7) is the silencer-like casing.

Figuren 2-4 | Figures 2-4 |

In den Figuren 2-4 ist der Druckaufbau in verschiedenen Filtern in Abhä'n- IIn Figures 2-4 the pressure build-up in different filters is shown in dependence on

' I gigkeit von de^v Betriebsdauer dargestellt, f ' I ness of the ^v operating time shown, f

In Figur 2 besteht das Filter nur aus einer von einem gasdurchlässigen |In Figure 2, the filter consists only of a gas-permeable |

Stützblech (6) umgebenen gewebeartigen Umhüllung (4). Das zu reinigende Ab- f.Support plate (6) surrounded by a fabric-like covering (4). The waste to be cleaned f.

gas tritt an den Innenraum (2) ein. fgas enters the interior (2). f

Die Kurve (a) zeigt einen relativ schnellen Druckaufbau. So ist bereits |Curve (a) shows a relatively rapid pressure build-up. This means that |

nach 2 Stunden ei &eegr; Gegendruck von 110 rabar erreicht.after 2 hours a back pressure of 110 bar is reached.

In Fi aur 3 ist ein erfindungsgemä'ßes Filter dargestellt, das aus einemIn Figure 3, a filter according to the invention is shown, which consists of a

inneren Rau;-? (2} besteht, in den das zu reinic^nde Abgas eintritt, einer Sinner room;-? (2}, into which the exhaust gas to be cleaned enters, a S

gasdurchli:3slgen festen Warsdu«g (3), dem eigentlichen n'irierraum (I)₅ der |gas-permeable solid warhead (3), the actual cooling chamber (I) ₅ of the |

erfindungsgemäß die thermisch stabilen Fasern enthält, der Umhüllung (4), |according to the invention contains the thermally stable fibers, the sheath (4), |

an welche (rz Fasern direkt anliegen und der äußeren stützenden* gasdurch- |to which (rz fibers are directly adjacent and the outer supporting* gas-permeable |

lässigen üar.dang {6). ■casual üar.dang {6). ■

Die Kurve (b) zeigt, daß der Gegendruck nur sehr langsam ansteigt und dann JCurve (b) shows that the back pressure increases only very slowly and then J

nahezu horizontal verläuft. So beträgt nach 2 Stunden Betriebszeit der | Gegendruck nur ca. 40 mbar.runs almost horizontally. After 2 hours of operation, the | back pressure is only about 40 mbar.

( ^In Figur 4 ist ein Filter dargestellt, in dem sich zwisehen dem Filtriermaterial und rf^r gewebeartigen Umhüllung (4) ein gasdurchlässiges Lochblech
(8} befindet. Die Kurve (c) zeigt den überraschenden Effekt dieses geänderten Aufbaus. Der Druckanstieg ist zwar geringer als in Kurve (a), jedoch
wesentlich stärker als in Kurve (b). So liegt nach 2 Stunden der Gegendruck
bei 6D mbar. ( ^Figure 4 shows a filter in which a gas-permeable perforated plate is located between the filter material and the fabric-like covering (4).
(8}. Curve (c) shows the surprising effect of this modified structure. The pressure increase is lower than in curve (a), but
significantly stronger than in curve (b). After 2 hours the counter pressure
at 6D mbar.

Obgleich dieses Verhalten nicht voll verstanden wird, ändern sich offenbar
die Ströjiiungsverbältnisse in der Art, daß der Aufbau eines Gegendrucks
wesentlich schneller eintritt als in einem erfindungsgemäßen Filter.Although this behavior is not fully understood, it appears that
the flow conditions in such a way that the build-up of a counter pressure
occurs much faster than in a filter according to the invention.

Das direkte Anliegen der Fasern an der gewebeartigen Umhüllung ist demgemäß ein sehr wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung.The direct contact of the fibers with the fabric-like covering is therefore a very important feature of the present invention.

Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt es daher mit einer sehr einfachen wirtschaftlichen Konstruktion, nämlich nur einem Einleitraum für das zu reinigende Abgas und nur einem Filtrierraum ein überraschendes bisher unerreichtes Ergebnis hinsichtlich Filtrationsfähigkeit und Druckaufbau zu erzielen. The arrangement according to the invention therefore makes it possible to achieve a surprising, previously unattainable result in terms of filtration capability and pressure build-up with a very simple, economical construction, namely only one inlet chamber for the exhaust gas to be cleaned and only one filter chamber.

Die erfindungsgemäße Wirkung tritt natürlich auch dann ein, v/enn ein Filter aus zv/ei oder mehreren Einleiträumen und Filtrierräumen besteht.The effect according to the invention naturally also occurs when a filter consists of one or more inlet chambers and filtration chambers.

in Figur 5 ist beispielhaft eine erfindungsgemäße Filterkonstruktion im Längsschnitt dargestellt. Figure 5 shows an example of a filter construction according to the invention in longitudinal section.

Oas zu reinigende Abgas tritt in den Raum (2) ein_r durchströmt die gasdurchlässige Wandung (3) und gelangt in den Filtrierraum (1) und tritt dann durch die Umhüllung (4) und die stützende gasdurchlässige Wandung (6).The exhaust gas to be cleaned enters the chamber (2), _flows through the gas-permeable wall (3) and reaches the filtering chamber (1) and then passes through the casing (4) and the supporting gas-permeable wall (6).

Eine weitere beispielhafte einfache Filterkonstruktion ist in Figur {6) dargestellt.Another example of a simple filter construction is shown in Figure {6) .

Das zu reinigende Abgas strömt in den Raum (2), durch die gasdurchlässige Wandung (3) in den Filtrierraüm (1). Die Umhüllung (4) ist sackartig vernäht. Um die Umhüllung ist die Stützwandung (6) angeordnet.The exhaust gas to be cleaned flows into the chamber (2), through the gas-permeable wall (3) into the filter chamber (1). The casing (4) is sewn like a sack. The support wall (6) is arranged around the casing.

Bei (9) ist die Umhüllung (4) an dem Einleitrohr (10) dicht, jedoch lösbar befestigt.At (9) the casing (4) is tightly but detachably attached to the inlet pipe (10).

Zum Abbrennen können beispielhaft elektrische Heizungen verwendet werden, deren Heizspiralen vorteilhaft zumindest teilweise nahe an der inneren gewebeartigen Umhüllung im Filtrierraum der Filter gemäß Figuren 5 und 6 liegen können.For example, electric heaters can be used for burning, the heating coils of which can advantageously be located at least partially close to the inner fabric-like covering in the filter chamber of the filters according to Figures 5 and 6.

FUr die erfindungsgemäßen Filtervorrichtungen können auch sonstige Abbrennvorrichtungen wie bereits beschrieben, eingesetzt werden.Other combustion devices as already described can also be used for the filter devices according to the invention.

Die erfindungsgemäßen Filter könnten in zahlreichen weiteren Varianten konstruiert sein, auch in der Weise, daß sie zur Reinigung von Abgas aus Gebäudeheizungen geeignet sind. Hierbei kann es erforderlich sein, das Abgas mittels eines Ventilators oder eines sonstigen Gebläses durch den Filter zu drücken.The filters according to the invention could be constructed in numerous other variants, including in such a way that they are suitable for cleaning exhaust gas from building heating systems. In this case, it may be necessary to force the exhaust gas through the filter using a fan or other blower.

■ Abgasfilter- ■ Exhaust filter-

1. Vorrichtung zum Entfernen von Ruß aus den Abgasen von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Diesel-Brennkraftmaschinen und aus den Abgasen von Gebäude-Heizungsanlagen, die einen Raum besitzt, in den das Abgas eingeleitet wird, der eingangssei tig offen und ausgangssei tig geschlos-1. Device for removing soot from the exhaust gases of internal combustion engines, in particular from diesel internal combustion engines and from the exhaust gases of building heating systems, which has a chamber into which the exhaust gas is introduced, which is open on the inlet side and closed on the outlet side.

, sen ist und einen Raum, in dem sich faserartiges, hochtemperaturfestes, sen and a room in which fibrous, high-temperature resistant

f mtriermaterial befindet, daß der Raum, in den das zu reinigende Abgasf mtriating material that the space into which the exhaust gas to be cleaned

eingeleitet wird, von einer festen, gasdurchlässigen Wandung umgeben ist, daß um die Wandung das faserartige Filtriermaterial angeordnet ist. dadurch gekennzeichnet, daß um das faserartige Filtriermaterialis introduced, is surrounded by a solid, gas-permeable wall, that the fibrous filter material is arranged around the wall. characterized in that the fibrous filter material

e'.iie gasdurchlässige Umnüllung angeordnet ist, durch die das gereinigte ; j Abgas austritt, daß das faserartige Filtriermaterial direkt an der gasdurchlässigen Umhüllung anliegt, daß das faserartige Filtermaterial ■ 65-94,4 Gew.% Al₂O₃ und 5,6-35 Gew.% SiO₂ oder SiO₂ + ZrO₂ enthält, wobei der ZrO₂-Anteil > 0,05-15 Gew.% er Summe von SiO₂ + ZrO₂-Menge betragen kann und daß das Filtriermaterial eine Dichte von 0,03-1,5 g/cm³, bevorzugt von 0,06-1 g/cm³ und besonders bevorzugt von 0,06-0,5 g/cm³ besitzt.e'.ii the gas-permeable casing is arranged through which the cleaned exhaust gas exits, that the fibrous filter material lies directly against the gas-permeable casing, that the fibrous filter material contains ■ 65-94.4 wt.% Al ₂ O ₃ and 5.6-35 wt.% SiO ₂ or SiO ₂ + ZrO ₂ , where the ZrO ₂ content can be > 0.05-15 wt.% of the sum of SiO ₂ + ZrO ₂ and that the filter material has a density of 0.03-1.5 g/cm ³ , preferably 0.06-1 g/cm ³ and particularly preferably 0.06-0.5 g/cm ³ .

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das Al₂O₃ und SiO₂ zu 20-100 Gew.%, bevorzugt zu 60-100 Gew.% und besonders bevorzugt 80-100 Gew.% als Hull it (3Al₂O₃ 2SiO₂) vorliegen.2. Device according to claim 1, characterized in that Al ₂ O ₃ and SiO ₂ are present at 20-100 wt.%, preferably at 60-100 wt.% and particularly preferably 80-100 wt.% as hull it (3Al ₂ O ₃ 2SiO ₂ ).

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that

J das faserartige Filtriermaterial auf die Weise hergestellt wurde, das J the fibrous filter material was manufactured in a manner that

aus den oxidischen Ausgangsmaterialien in einem organischen Bindematerial ein breiartiges Material hergestellt wird, in dem sich die genann-· ten Oxide bevorzugt in einem gelartigen Zustand befinden, dass aus dem Brei die Fasern gezogen v/erden und dieselben nach dem Ziehen getempert und anschließend bei mindestens 1.400 ⁰C, bevorzugt oberhalb 1.40C Z₃ jedoch unter 2.000 "C gebrannt werden.a pulp-like material is produced from the oxidic starting materials in an organic binding material, in which the said oxides are preferably in a gel-like state, the fibers are drawn from the pulp and, after drawing, are tempered and then fired at at least 1,400 ^° C, preferably above 1,400 ° _C but below 2,000 °C.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, das sich in dem Filtrierraum ausschließlich faserartiges Filtriermaterial befindet. 4. Device according to claims 1-3, characterized in that the filter chamber contains exclusively fibrous filter material.

&mdash; 7 &mdash;—7—

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das faserarttge FUtrierniaterfa! in V/irrlage angeordnet 1st.5. Device according to claims 1-4, characterized in that the fiber-like feed drum is arranged in a reverse position.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die das FiltrierniateriaT umgebende flexible Umhüllung gewebeartig ist und aus hochtemperaturfesten Fasern besteht.6. Device according to claims 1-5, characterized in that the flexible covering surrounding the filtering medium is fabric-like and consists of high-temperature-resistant fibers.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die gewebeartige Umhüllung aus Fasern gemäß Ansprüchen 1-3 besteht.7. Device according to claims 1-6, characterized in that the fabric-like covering consists of fibers according to claims 1-3.