Russfilter mit Ringraum

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Rußfilter für Dieselmotoren mit einem Brenner und einer Brennkammer, der die auf den Filterkerzen abgesetzten Rußschichten abbrennt, wobei die Motorenabgase durch einen tangentialen Einlaß in einen, den Brenner umgebenden Ringraum geführt werden, von dem sie über die Brennkammer in den Filterraum gelangen, wobei zwischen dem Ringraum und der Brennkammer eine zylindrische Lochwand angeordnet ist, durch die die Abgase radial in die Brennkammer gelangen und sich eine Trennwand bis zur zylindrischen Lochwand der Brennkammer erstreckt, die den Ringraum von einer Expansionskammer oder dem Filterraum trennt.

[0002] Es ist bekannt, bei einem Rußfilter das Abgas des Dieselmotors durch einen tangentialen Einlaß in einen Ringraum einzuführen, der den Brenner umgibt und von dem die Abgase zum Filterraum strömen. Die im Ringraum kreisenden Abgase stören hierbei die durch den Einlaß eingehenden Gase, so daß erhebliche Verwirbelungen entstehen, die den gesamten Durchströmungswiderstand des Rußfilters erhöhen.

[0003] So ist insbesondere aus der EP 0 306 743 eine Rußfiltervorrichtung für Dieselmotoren bekannt, welche ein zylindrisches Gehäuse aufweist, das an einem Ende einen radialen oder tangentialen Einlaß für die Motorabgase hat. Der Abgaseinlaß führt in eine ringförmige Verteilerkammer, die die Hauptbrennerkammer des Brenners umgibt. Die Motorenabgase gelangen durch den Einlaß in den, den Brenner umgebenden Ringraum, von dem sie über die Brennkammer in den Filterraum gelangen, wobei der Bereich des Ringraums, in den die Abgase eintreten von dem Bereich des Ringraums, in den die Abgase nach vollständigem Durchströmen des Ringraums gelangen, durch eine Wand getrennt ist.

[0004] Es ist ferner aus der DE 40 12 411 ein Partikelfilter für Motorenabgase bekannt, bei dem die Motorenabgase durch einen tangentialen Einlaß in einen den Brenner umgebenden Ringraum geführt werden, von dem sie über die Brennkammer, in den Filterraum gelangen, wobei der Bereich des Ringraums, in dem die Abgase eintreten, von dem Bereich des Ringraums, in den die Abgase nach vollständigem Durchströmen des Ringraums gelangen, durch eine Wand getrennt ist. Das Zuströmgehäuse ist dabei spiralförmig ausgebildet.

[0005] Weiterhin ist aus der WO 86/04525 ein Katalysator zur Umsetzung von Kohlenwasserstoffen und zur Reduktion von Stickoxyden bekannt, der ein ringförmiges Zuströmgehäuse hat, in das die Abgase durch einen tangentialen Einlaß geführt werden, wobei eine radiale Trennwand im Ringraum im Bereich des Eingangsstutzens so angerodnet ist, daß die kreisenden Abgase nach einem vollständigen Durchströmen des Ringraums an der Trennwand gestoppt werden und den Bereich des Einlaßstutzens nicht mehr durchströmen können.

[0006] Nachteilig bei den oben beschriebenen Vorrichtungen bzw. Katalysatoren ist, daß der Durchströmwiderstand relativ hoch ist und bedingt durch die Konstruktionen der vom Brenner erzeugte Schall durch die Einlässe unverhältnismäßig stark austritt und störende Geräusche verursacht.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einem Rußfilter der eingangs genannten Art einen möglichst niedrigen Gesamtdurchströmungswiderstand und eine hohe Schalldämpfung zu erreichen.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bereich des Ringraums, in den die Abgase eintreten, von dem Bereich des Ringraumse, in den die Abgase nach vollständigem Durchströmen des Ringraums gelangen, durch ein im Ringraum angeordnetes Leitblech getrennt sind.

[0009] Durch ein Leitblech wird dafür gesorgt, daß der durch den Einlaß in den Ringraum gelangende Abgasstrom keinen zusätzlichen Verwirbelungen ausgesetzt ist und damit den Ringraum verhältnismäßig ungestört durchströmen kann, um dann spätestens beim Leitblech den Ringraum zu verlassen und zum Filterraum zu gelangen. Damit wird eine gleichmäßige Strömung vor, in und hinter dem Ringraum erreicht, so daß der gesamte Durchströmungswiderstand des Rußfilters wesentlich herabgesetzt wird. Ein solch geringer Durchströmungswiderstand des Gesamtsystems führt zu dem erheblichen Vorteil, daß entsprechend mehr Ruß abgelagert werden kann, da eine dickere Rußschicht aufliegen kann, ehe der Druck zum Durchströmen des Rußfilters nicht mehr ausreicht. Somit kann ein Abbrennen in größeren Zeitabständen erfolgen und die Lebensdauer des Rußfilters ist höher.

[0010] Der Rußfilter hat optimale schalldämpfende Eigenschaften. dies rührt zum einen daher, daß der Ringraum einen großen gleichmäßigen Beruhigumgsraum bildet, der zusammen mit der danach folgenden Expansionskammer hohe Schalldämpfwerte erreicht. Hierzu trägt auch das eingangsseitige Leitblech und die Strömungsteilung durch die zweite Ringkammer bei, die zwischen den zwei zylindrischen Lochblechen besteht.

[0011] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

[0012] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1:

Einen axialen Längsschnitt durch den Rußfilter und

Figur 2:

einen axialen Längsschnitt durch das Gehäuse im Bereich des Brenners

Figur 3:

einen Schnitt durch den Rußfilter nach III-III in Figur 1.

[0013] Der Rußfilter weist ein Gehäuse 1 auf, mit einem seitlichen tangential angeordneten Einlaß 2 und einem koaxial angeordnetem Auslaß 3. Der Einlaß führt in einen Ringraum 4, der einen Brenner 5 koaxial umgibt. Die zylindrische Lochwand 5b der Brennkammer 5a ist von einer zylindrischen zweiten Lochwand 5c koaxial umgeben und der Ringraum 5d ist zwischen zwei Lochwänden zur Expansionskammer 4a hin offen.

[0014] Die vom Brenner 5 ausgehenden Flammgase werden durch eine konische Leitplatte 6 umgelenkt, die sich in einer Expansionskammer 4a befindet. Die Gase werden von dort in den Filterraum 7 geführt, in dem sich eine größere Anzahl von Filterkerzen 8 parallel zueinander und Achsparallel zum Gehäuse 1 erstrecken.

[0015] Die Filterkerzen 8 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel Tiefenfilter mit keramischen Wicklungen 9 auf gelochten Metallfilterrohren 10. Die Rohre 10 sind auf dem, dem Brenner zugekehrtem Ende verschlossen und münden mit den gegenüberliegenden Enden in einem Sammelraum 11, der von einem Schalldämpfer 12 umgeben ist und zu dem Auslaß 3 führt.

[0016] Die Abgase des Dieselmotors gelangen durch den Einlaß 2 in den Ringraum 4 und von dort über die Brennkammer 5a in den Filterraum 7. Sie durchströmen den Filterraum 7 und durchdringen die zylindrischen Wände 8a der Filterkerzen 8, um danach durch das Innere der Filterkerzen 8 hindurch in den Sammelraum 11 und zum Auslaß 3 zu strömen. Hierbei setzt sich der in den Abgasen befindliche Ruß in den keramischen Wicklungen 9 und an der Außenseite als eine Schicht ab, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

[0017] In dem Ringraum 4 ist ein Leitblech 13 tangential zur zylindrischen Lochwand der Brennkammer 5a befestigt. Das Leitblech 13 trennt den Bereich 14 des Ringraums 4, in den die Abgase eintreten, von dem Bereich 15 des Ringraums 4, in den die Abgase nach vollständigem Durchströmen des Ringraums gelangen. Hierbei ist das Leitblech 13 derart schräg zur auftreffenden Strömung gestellt, daß der Abgasstrom zum Filterraum 7 bzw. zur Expansionskammer 4a hingeführt wird.

Ansprüche

1. Rußfilter für Dieselmotoren mit einem Brenner (5) und einer Brennkammer (5a), der die auf den Filterkerzen (8) abgesetzten Rußschichten abbrennt, wobei die Motorenabgase durch einen tangentialen Einlaß (2) in einen, den Brenner (5) umgebenden Ringraum (4) geführt werden, von dem sie über die Brennkammer (5a) in den Filterraum (7) gelangen, wobei zwischen dem Ringraum (4) und der Brennkammer (5a) eine zylindrische Lochwand (5b, 5c) angeordnet ist, durch die die Abgase radial in die Brennkammer (5a) gelangen und sich eine Trennwand bis zur zylindrischen Lochwand (5b, 5c) der Brennkammer (5a) erstreckt, die den Ringraum (4) von einer Expansionskammer (4a) oder dem Filterraum (7) trennt, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (14) des Ringraums (4), in den die Abgase eintreten, von dem Bereich (15) des Ringraums, in den die Abgase nach vollständigem Durchströmen des Ringraums gelangen, durch ein im Ringraum (4) angeordnetes Leitblech (13) getrennt sind.

2. Rußfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitblech (13) tangential zur zylindrischen Lochwand (5b, 5c) der Brennkammer (5a) angeordnet ist.

3. Rußfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitblech (13) derart schräg zur auftreffenden Strömung gestellt ist, daß der Abgasstrom zum Filterraum (7) hingeführt wird.

4. Rußfilter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Lochwand (5b) von einer zylindrischen zweiten Lochwand (5c) koaxial umgeben ist und der Ringraum (5d) zwischen den zwei Lochwänden zur Expansionskammer (4a) hin offen ist.

5. Rußfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Trennwand, die den Ringraum (4) von der Expansionskammer (4a) oder dem Filterraum (7) trennt, radial vom Gehäuse (1) bis zur zylindrischen zweiten Lochwand (5c) erstreckt.

Claims

1. A soot filter for diesel engines, having a burner (5) and a burner chamber (5a), the burner burning off the soot layers deposited on the filter cartridges (8), wherein the engine exhaust gases are guided via a tangential inlet (2) into an annular space (4) which encloses the burner (5) and from which the exhaust gases pass via the burner chamber (5a) into the filter space (7), a cylindrical perforate wall (5b, 5c) via which the exhaust gases pass radially into the burner chamber (5a) being disposed between the annular space (4) and the burner chamber (5a), and a partition extending as far as the cylindrical perforate wall (5b, 5c) of the burner chamber (5a) and separating the annular space (4) from an expansion chamber (4a) or the filter space (7) characterized in that the zone (14) of the annular space (4) which the exhaust gases enter is separated by a deflecting plate (13) disposed in the annular space (4) from the zone (15) of the annular space into which the exhaust gases pass after they have completely flowed through the annular space.

2. A soot filter according to claim 1, characterized in that the deflecting plate (13) is disposed tangentially of the cylindrical perforate wall (5b, 5c) of the burner chamber (5a).

3. A soot filter according to claim 2, characterized in that the deflecting plate (13) is so positioned at an angle to the impinging flow that the exhaust gas flow is guided in the direction of the filter space (7).

4. A soot filter according to one of the preceding claims, characterized in that the cylindrical perforate wall (5b) is coaxially enclosed by a second cylindrical perforate wall (5c), and the annular space (5d) between the two perforate walls is open in the direction of the expansion chamber (4a).

5. A soot filter according to claim 4, characterized in that the partition separating the annular space (4) from the expansion chamber (4a) or the filter space (7) extends radially from the casing (1) as far as the second cylindrical perforate wall (5c).

Revendications

1. Filtre à suies pour moteurs Diesel avec un brûleur (5) et une chambre de combustion (5a) qui brûle les couches de suies déposées sur les filtres-bougies (8), les gaz d'échappement du moteur étant guidés, à travers une admission tangentielle, dans un volume annulaire (4) entourant le brûleur (5) d'où ils arrivent, par l'intermédiaire de la chambre de combustion (5a), dans le volume de filtration (7), une paroi perforée cylindrique (5b, 5c) étant disposée entre le volume annulaire (4) et la chambre de combustion (5a), à travers laquelle les gaz d'échappement arrivent radialement dans la chambre de combustion (5a) et une paroi de séparation s'étendant jusqu'à la paroi perforée cylindrique (5b, 5c) de la chambre de combustion (5a), qui sépare le volume annulaire (4) d'une chambre d'expansion (4a) ou du volume de filtration (7),

caractérisé en ce que la zone (14) du volume annulaire (4) dans laquelle pénètrent les gaz d'échappement, est séparée de la zone 15 du volume annulaire dans laquelle arrivent les gaz d'échappement après écoulement complet à travers le volume annulaire par une tôle de guidage (13) disposée dans le volume annulaire (4).

2. Filtre à suies selon la revendication 1,

caractérisé en ce que la tôle de guidage (13) est disposée tangentiellement à la paroi perforée cylindrique (5b, 5c) de la chambre de combustion (5a).

3. Filtre à suies selon la revendication 2,

caractérisé en ce que la tôle de guidage (13) est orientée obliquement par rapport à l'écoulement incident de telle manière que le courant de gaz d'échappement est guidé en direction du volume de filtration (7).

4. Filtre à suies selon l'une des revendications précédentes,

caractérisé en ce que la paroi perforée cylindrique (5b) est entourée coaxialement par une seconde paroi perforée cylindrique (5c) et le volume annulaire (5d) entre les deux parois perforées est ouvert en direction de la chambre d'expansion (4a).

5. Filtre à suies selon la revendication 4,

caractérisé en ce que la paroi de séparation qui sépare le volume annulaire (4) de la chambre d'expansion (4a) ou du volume de filtration (7), s'étend radialement depuis le carter (1) jusqu'à la seconde paroi perforée cylindrique (5c).

Zeichnung