DE3228325A1 - Filter- und nachverbrennungseinrichtung fuer abgase - Google Patents

Filter- und nachverbrennungseinrichtung fuer abgase

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Description

J. Eberspächer . 7300 Ks? 1 i ιι^ρπ/Ν . , 21. 6.
Eb e ι- s p:i c he r s t r . 2 k
Filter- und Nachverbrennungseinrichtung für Abgase.
Die Erfindung betrifft, eine Einrichtung zur Filterung von Festkbrperpartikelir und zur ka.talytischen Nachverbrennung bei Abgasen, insbesondere bei -1MtP-puffgasen von Brennkraftmaschinen.
Derartige 'Einrichtungen sind in vielfältigen Ausbildungen bekannt geworden. Sie haben alle- den Nachteil, daß sie die erforderliche Rußabscheitlung nur unvollständig bewältigen, so daß die katalytisch /wirksame Mass·* schnell unbrauchbar wird; außerdem sind sie gewöhnlich verwickelt aufgebaut und beanspruchen viel Raum. ·
Erf i::dungsauf gäbe ist deshalb, eine derartige Einrichtung anzugeben, die bei geringem baulichen Aufwand und Raumbedarf die Rußabscheidung der Abgase im jeweils erforderlichen Ausmaß einwandfrei bewältigt .
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 dadurch gelöst, daß zwischen einem mit Fintrittsoffnungen versehenen Eintritts-wuerboden an einem Eintrittstrichter und einem mit Austritt sof fnungen versehenen Austritt s-Querbo'den an einem Austrittstrichter innerhalb eines Gehäuses mehrere radial durchströmbare zylindrische Filterelemente von kreisring- oder ovalringfÖrmigem quer-L schnitt mit ι adialem Abstand axial bzw. üqui el istant
ineinander angeordnet sind wobei sie Eintritts-, Zwischen- und Austrittsräume ähnlicher For.1:· bilden; ferner sind an den inneren Filterelementen die Austrittsräume von den anliegenden Eintrittsräumen des nächsten FiI terolementes durch axiale bzw. äv,u Ldist ante Wände- ge trennt; schließlich besteht jedes Filterelement aus einem perforierten AbschluGmnri t t? 1 , einem gasdurchlässigen FiI terkörper aus Drahtge.-iri ck oder Keramikfasergevirr und einem perforierten 8* ü t i-mant el .
Die Qayrboden werden dabei durch pLnen ΓΛ~? · vo" einem mittleren Rohr umhüllten Spannanker, zum Ausginich von Wärmedehnungen vorzugsweise unter Zwischenschaltung einer Feder, zusammengespannt. Der Eintrittstrichter und/oder der Austrittstrichter ist mittels eines bekannten Verbindungselements, z. B. einer ?:heJ Le, unter Zwischenschaltung einer Dichtung mit dem Gehäuse lösbar verbunden.
Dieser Aufbau ergibt beste Raurnausnut/ung für ; i Icerund Nachbrennzwe :ke · Der Abgasstroi.i vird gl ei elin ''ßig auf mehrere Filterelemente verteilt und auf der gesamten Fläche diesen zugeführt und von diesen wieder abgeführt. Die Filterelemente sind zur Reinigung bzv. zum Austausch leicht herausnehmbar. Bei grundsätzlich gleichem Aufbau können auch mehrere Filterelemente zur Verstärkung ihrer Wirkung hintereiriandergeschal tet werden; dies kann in einer Strömungsrichtung oder auch in zueinander entgegengesetzten Richtungen geschehen.
Das innerste Filterelement bildet zusammen mit dem mittigen Spannrohr einen zylindrischen F.i itrittsraum bei radial nach außen gerichteter Strömung und upj radial nach innen gerichteter Strf .Hing einen zylindrischen Austri t tsraum von ringförmigem ',uc-rschii i t.; , Dunient-
sprechend bildet das äußerste Filterelement zusammen mit der;! Gehäuse einen zylindrischen Außenrauni hzv. Innenraum von ringförmigem Querschnitt. Bei der vorstehend angeführten Hintereinanderschaltungin einer Stromungsrichtung sind zwei Filterelemente unter Bildung eines zylindrischen Zvischenraums von kreisring- bzw. ovalringförmigeni Querschnitt mit radialem Abstand ineinander angeordnet. Bei der vorstehend angeführten Hintereinanderschaltung· in zvei entgegengesetzten Richtungen sind in einem Gehäuse zwei Gruppen von Filterelementen durch einen Mit Durchtritt soffnungen versehenen Zwischen-Querboden getrennt angebracht; die Durchtritts^ffnungeri bringen dabei den Austrittsraurn eines Eintritts-Filter^lements mit dem Eintrittsraum des nachgeschalteten ^iIterelements in Verbindung.
Die Füllung der Filterkörper, also das Drahtgestrick oder das Keramikfasergewirr kann für Nachverbrennung katalytisch wirksam beschichtet sein. Die Füllung wird dabei zwischen dem angeführten Abschlußmantel und dem Stützmantel gehalten; sie kann aber auch als formbeständiger Filterkörper ausgebildet sein. Ferner künnen die Filterkörper, z. B. aus flachen Streifen, schraubenförmig gewickelt sein. Schließlich können die Eintrittsräume und bei den Doppelfilterelementen auch die Zwischenräume zumindest teilweise mit für Nachverbrennung katalytisch wirksamem Material oder derart beschichtetem Material, wie Drahtgestrick, gefüllt sein oder es können die Abschlußmäntel eine ζ . B. schraubenförmig gewickelte Schicht aus oder mit für Nachverbrennung katalytisch wirksamem Material tragen; diese Schichten sollen schon bei etwa 200 C, die Füllung der Filterkörper selbst aber erst über o_tva -JOO C wirksam werden. Dadurch werden Letztere J
erheblich geschont.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung mit mehreren Ausführungsbeispielen erläutert; dabei zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäße Filter- und Nachbrenneinrichtung· mit mehreren parallel geschalteten, radial nach außen durchstrombaren FiIrerelementen, Fig. .2 eine solche Einrichtung, .',«doch
mit radial nach innen durch strömbaren Doppel-Fil terol enienr en , Fig. 3 eine weitere derartige F i nri chtun,- -,
jedoch mit im ersten Teil radial nach außen und im zweiten, nachgeschalteten Teil mit radial nach innen durchströmbaren Einfach-FiIterelementen, jeweils im Längsschnitt.
Nach Fig. 1 sind zwischen einem mit Eintrittsöffnungen 2' versehenen Eintritts-Querboden 2, der an einem Eintrittstrichter 1 angebracht ist, und einem mit Austritt soff nungen 3 ' versehenen Austritts-Querboden 3» der an einem Austrittstrichter 10 angebracht ist, innerhalb eines rohrförmigen Gehäuses 12 von kreis- oder ovalförmigem Querschnitt mehrere zylindrische Filterelemente h angeordnet; sie haben entsprechend der Querschnittsform des Gehäuses kreisring- oder ovalringförmigen Querschnitt und sind mit radialem Abstand axial bzv. äquidistant ineinander angeordnet. Zwischen zwei Filterelementen liegt jeweils eine Wand 9 von ähnlicher Querschnittsform. Dadurch werden Eintrittsräume 5 und Austrittsräume 9' von kreisring- oder ovalringförmigen) Querschnitt gebildet. Das innerste Filterelement '+ bildet zusammen mit einem zwischen den Querböden angeordneten Spannrohr lh einen innersten Pintrittsraum t_5» "während das nußerste Filterelement zusammen mit ->
—r)—
dem Gehäuse einen äußersten Austrittsraum 9' bildet. Die Eintritts- und Austrittsöffnungen 21 und 3' liegen so, daß sie mit den Eintritts- bzw. Austrittsräumen 3 bzw. Q' fluchten.
Die Filterelemente k bestehen aus einem perforierten Anschlußmantel 6, einem gasdurchlässigen Fi1terkörper 7 aus Drahtgestrick oder Keramikfasergewirr und einem perforierten Stützmantel 8. Der Filterkörper kann für Nachverbrennung katalytisch wirksam beschichtet sein. Die Eintrittsräume 5 können ganz oder teilweise mit für Nachverbrennung katalytisch wirksamem Material, z. B. mit beschichtetem Drahtgestrick, gefüllt sein. Auch können die Abschlußmäntel 6 eine z. B. schraubenförmig gewickelte Schicht aus solchem Material tragen.
Die Querböden sind durch einen vom Spannrohr l't umhüllten Spannanker 16 unter Zwischenschaltung einer Wärmedehnungen berücksichtigenden Feder 15 zusammengespannt. Der Eintrittstrichter besteht beim Ausführungsbeispiel mit dem Gehäuse aus einem Stück, während der Austrittstrichter mittels einer Schelle 11 unter Zwischenschaltung einer Dichtung 13 mit dem Gehäuse lösbar zusammengespannt ist.
Die Abgase strömen vom Eintrittstrichter 1 her durch die Öffnungen 2' des Querbodens 2 in die einzelnen Eintri11sräurne 5> wo sie sich auf die ganze Länge der Filterelemente h verteilen. Sie durchdringen diese, und zwar im Ausführungsbeispiel radial nach außen, treten auf der ganzen Länge der Filterelemente in die einzelnen Austrittsräume 9' aus und strömen von dort durch die Öffnungen 3' des Querbodens 3 über den Austrittstrichter 10 aus.
Nach Fig. 2 sind in Abwandlung zwei zylindrische FiI-
-JH-
terelemente -ι und hx mit radialem Abstand koaxial bzw. äquidistant ineinander angeordnet, so daß sie einen zylindrischen Zwischenraum 5' von kreisring- oder ovalringförmigem Querschnitt einschließen und ein Doppel-Filterelement bilden. Im dargestellten Ausführungsbeispiol geht die Strömung radial nach innen.
Nach Fig. 3 sind in weiterer Abwandlung in einem Gehäuse 12a Eintritts-Filterelemente ^a mit radial nach außen gerichteter Strömung Austritts-FiIterelemente kb mit radial nach innen gerichteter Strömung nachgeschaltet; zwischen ihnen befindet sich ein Zwischen-Querboden 17» dessen Durchtri I, tsöf fnungen 17' jeweils den Austrit tsraum ^a' eines Filterelenientes ka mit einem Eintrittsraum J>b eines nachgeschalteten Filterelementes 4b in Verbindung bringen.

Claims (12)

  1. Patentansprüche
    Fi.iter— und Xachverbrennungseinrichtung für Abgase, insbesondere von Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen einem mit Eiritrittsöffnungen (2) versehenen Eintritts-Querboden (21) an einem Eintritt stricht er (1) und einem mit AustrittsUffnungen (V i versehenen Austritts-Querboden (3) an einen .-'.'.r?- t;r· t tstr icht-or ( 1 0 ) innerhalb eines Gehäuse (12, 12a j ;:!f!hrere radial durchströmbare zylindrische Filterei etiir-ntfi {k,- 't ' , -^a, ^a', kh, 4h') von kreisring- oder ovalrii!{;förmigem Querschnitt mit radialem Abstand koaxial bzw. äquidistant ineinander unter Bildung ·von Einti tts-, Zwischen- und Austrittsräumen (3» 5'» 9') ähnlicher Form angeordnet sind, wobei an den inneren Filterelementen die Austrittsräume (9!) von den anlegenden Eintrittsräumen (5) durch koaxiale bzw. äquidistante Wände (9) getrennt sind und jedes Filterelement aus einem perforierten Abschlußmantel (6), einem gasdurchlässigen Filterkörper (7) aus Drahtgestrick oder Keramikfasergewirr und einem perforierten Stützmantel (8) besteht.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innerste Filterelement (k) zusammen mit einem zwischen den Querböden (2, 3) mittig angeordneten Spannrohr (1'O einen zylindrischen Eintrittsraum (5) oder Austrittsraum (91) von ringförmigen Querschnitt bildet (Fig. 1 bzw. 2).
  3. 3· Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das äußerste Filterelement (4) zusammen mit dem Gehäuse (12) einen zylindrischen Austritts-( 9 ' ) oder Eintrittsraum (5) von ringförmigem Querschnitt bildet (Fig. 1 bzw. 2).
  4. 't, Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet t daß zwei Filterelemente (4 + 4') unter Bildung eines zylindrischen Zwischenraumes (5') von kreisring- oder ovalringförmigem Querschnitt mit rndicij-:^ Abstand ineinander angeordnet sind und ein Doppel-Filterelement bilden (Fig. 2).
  5. ~j. Einrichung nach einem der Ansprüche 1 bis -4, dadurch gekennz''i chnet, daß im Gehäuse (i2a) Eintrit t s-Filtereleinente (4a) bzw. Eintritts-Doppel-Filtprelemente ('ta + ha.') und, durch einen mit Durchtrittsöffnungen (I?1) versehenen Zwischen-Querboden (1?-) getrennt, Austritts-Filterelemente (4b) bzw. Austritts-Doppel-Filterelemente (4b + 4b1) mit radial entgegengesetzter Strömung hintereinandergeschaltet angeordnet sind, wobei die Durchtrittsöffnungen jeweils den Austrittsraum (Qa') eines Eintritts-Filterelementes (4a) mit dem Eintrittsraum (5b) des nachgeschalteten Filterelementes (4bJ in Verbindung bringen (Fig. 3)·
  6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Querböden (2, 3> 17) durch einen ggf. vom Spannrohr (i4) umhüllten Spannanker (16), vorzugsweise unter Zwischenschaltung einer Feder (15)j zusnrnmengespannt sind.
  7. 7, Einrichtung nach e i.nem der Ansprüche 1 bis G, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittstrichter (l) und/oder
    dor Austrittstrichter (1O) mittels eines bekannten Vorbindungseiementes (11), z.R. einer Schelle, unter Zviächenschaltung einer Dichtung (13) mit dem Goluuse (12 bzw. 12') lösbar verbunden ist.
  8. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtgestrick oder das keramikfasergevirr der Filterkörper (?) für Nachverbrennung katalytisch -wirksam beschichtet ist.
  9. 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,- dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkörper (?) formbeständig ausgebildet sind.
  10. 10. Einrichtung nach Anspruch 9S dadurch gekennzeichnet. daß die Filterkörper (?)» z.B. aus flachen Streifen, schraubenförmig gewickelt sind.
  11. 11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsräume (5) und Zwischenräume (5') zumindest teilweise mit für Nachverbrennung katalytisch wirksamem Material oder mit derart, beschichtetem Material, wie Drahtgestrick, gefüllt sind.
  12. 12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußmäntel (6) eine z.B. schraubenförmig gewickelte Schicht aus oder mit für Nachverbrennung katalytisch wirksamem Material tragen.
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