DE102007012927A1

DE102007012927A1 - Soot filter arrangement

Info

Publication number: DE102007012927A1
Application number: DE102007012927A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hasselmann
Original assignee: Umicore AG and Co KG
Current assignee: Umicore AG and Co KG
Priority date: 2007-03-19
Filing date: 2007-03-19
Publication date: 2008-10-02
Also published as: WO2008113802A2; WO2008113802A3

Abstract

Es wird eine Rußfilter-Anordnung mit der Wirkung eines Wandflußfilters beschrieben, die sehr kostengünstig hergestellt werden kann. Die Rußfilter-Anordnung besteht aus einem keramischen Durchflußwabenkörper mit offener Porosität, welcher von einer Eintritts-Stirnfläche zu einer Austritts-Stirnfläche von parallelen, an beiden Stirnflächen offenen Strömungskanälen durchzogen ist. Die Filterwirkung wird dadurch erzeugt, daß auf die Eintritts-Stirnfläche und Austritts-Stirnfläche je eine Lochmaske derart aufgelegt wird, daß die offenen Bereiche der einen Lochmaske den geschlossenen Bereichen der anderen Lochmaske gegenüberliegen.A soot filter arrangement with the effect of a Wandflußfilters is described, which can be produced very inexpensively. The soot filter assembly consists of a ceramic Durchflußwabenkörper open porosity, which is traversed by an inlet end face to an outlet end face of parallel, open at both end faces flow channels. The filtering effect is produced by placing a shadow mask on the entrance end face and the exit end face in such a way that the open areas of one shadow mask face the closed areas of the other shadow mask.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rußfilter-Anordnung nach dem Prinzip eines Wandflußfilters.The The invention relates to a soot filter arrangement according to the principle of a Wandflußfilters.

Wandflußfilter bestehen aus einem keramischen Wabenkörper. Die Wabenkörper besitzen von einer Eintritts-Stirnfläche zu einer Austrittsstirnfläche parallele Strömungskanäle, die von den Kanalwänden gegeneinander abgegrenzt sind. Benachbarte Strömungskanäle sind an der Ein- und Austrittsstirnfläche wechselseitig mit einem undurchlässigen keramischen Stopfen verschlossen. Die an der Eintrittsstirnfläche offenen Kanäle bilden die Eintrittskanäle und die an der Austrittstirnfläche offenen Kanäle bilden die Austrittskanäle.wall-flow filters consist of a ceramic honeycomb body. The honeycomb body own from an entry face parallel to an exit face Flow channels that from the canal walls are delimited against each other. Adjacent flow channels are mutually alternating at the inlet and outlet end surfaces with an impermeable closed ceramic plug. The open at the entrance face channels form the entrance channels and at the exit end face open channels form the exit channels.

Solche Wandflußfilter werden in großer Stückzahl zur Entfernung von Ruß aus dem Abgas von Dieselmotoren eingesetzt. Zu diesem Zweck strömt das Abgas an der Eintrittsstirnfläche in die Eintrittskanäle. Beim Durchqueren des Filterkörpers müssen die Abgase durch die porösen Kanalwände hindurchtreten, um den Filterkörper durch die Austrittskanäle verlassen zu können. Dabei wird der vom Abgas getragene Ruß auf und in den Kanalwänden abgelagert. Es versteht sich von selbst, daß ein solches Filter auch zur Entfernung anderer Partikel aus einem Gas oder Flüssigkeitsstrom verwendet werden kann.Such wall-flow filters are in large numbers to Removal of soot the exhaust gas used by diesel engines. For this purpose, the exhaust gas flows at the entrance end face in the entrance channels. When crossing the filter body must Exhaust gases through the porous Pass channel walls, around the filter body through the exit channels to be able to leave. In this case, the soot carried by the exhaust gas is deposited on and in the channel walls. It goes without saying that one such filter also for removing other particles from a gas or liquid stream can be used.

Das keramische Material der Wandflußfilter kann aus Cordierit, Mullit, Aluminiumtitanat, Siliziumkarbid oder anderen keramischen Materialien bestehen. Bevorzugt wird wegen seiner hohen Temperaturfestigkeit und geringen Wärmeausdehnung Siliziumkarbid eingesetzt. Wandflußfilter aus Siliziumkarbid sind allerdings sehr teuer. Ein hoher Kostenfaktor stellt das wechselseitige Verschließen der Strömungskanäle dar. Die etwas preiswerteren Wandflußfilter aus Cordierit haben den Nachteil, daß die keramischen Stopfen, mit denen die Strömungskanäle verschlossen werden, einen anderen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen als das Material des Wabenkörpers. Dadurch kann es infolge der Temperaturwechselbeanspruchungen im Abgas der Dieselmotoren zu einer Zerstörung der Filter kommen.The ceramic material of wall flow filter can cordierite, mullite, aluminum titanate, silicon carbide or others consist of ceramic materials. It is preferred because of its high Temperature resistance and low thermal expansion silicon carbide used. wall-flow filters made of silicon carbide, however, are very expensive. A high cost factor the mutual closing the flow channels. The slightly cheaper wall-flow filters made of cordierite have the disadvantage that the ceramic plugs, with which the flow channels closed be, have a different coefficient of expansion than that Material of the honeycomb body. As a result, it may be due to the thermal cycling in the Exhaust gas of the diesel engines come to a destruction of the filter.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Rußfilter-Anordnung anzugeben, die wesentlich kostengünstiger als die bekannten Wandflußfilter hergestellt werden kann.task The present invention is therefore to provide a soot filter assembly, the much cheaper as the known Wandflußfilter can be produced.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Rußfilter-Anordnung, die einen keramischen Durchfluß-Wabenkörper mit offener Porosität enthält. Der Wabenkörper ist von einer Eintritts-Stirnfläche zu einer Austrittsstirnfläche von parallelen, an beiden Stirnflächen offenen, Strömungskanälen durchzogen. Die Filterwirkung wird dadurch erzeugt, daß auf den beiden Stirnfläche je eine Lochmaske mit offenen und geschlossenen Bereichen liegt, wobei die Lochmasken so angeordnet sind, daß die offenen Bereiche der Lochmaske auf der einen Stirnfläche den geschlossenen Bereichen der Lochmaske auf der anderen Stirnfläche gegenüberliegen.These Task is solved through a soot filter arrangement, the a ceramic flow-through honeycomb body with open porosity contains. The honeycomb body is from an entry face to an exit face of parallel, traversed at both end faces, flow channels. The filter effect is generated by the fact that on the two end face one each Shadow mask with open and closed areas lies, with the shadow masks are arranged so that the open areas of the shadow mask on one end face the closed areas of the shadow mask on the other face face.

Die Flächen der offenen und geschlossenen Bereiche der Lochmasken können dabei jeweils mehrere Strömungskanäle des Wabenkörpers überdecken. Das ist besonders vorteilhaft bei Wabenkörpern mit hoher Zelldichte (Anzahl der Strömungskanäle pro Querschnittsfläche) von mehr als 30 cm^–2. In diesem Fall ist es nicht notwendig, die Lochmasken relativ zu den Strömungskanälen des Wabenkörpers zu justieren.The surfaces of the open and closed regions of the shadow masks can each cover a plurality of flow channels of the honeycomb body. This is particularly advantageous in honeycomb bodies with high cell density (number of flow channels per cross-sectional area) of more than 30 cm ^-2 . In this case, it is not necessary to adjust the shadow masks relative to the flow channels of the honeycomb body.

Bei Wabenkörpern mit geringerer Zelldichte kann es zweckmäßig sein, die Flächen der Löcher und geschlossenen Bereiche der Lochmasken an die Querschnittsabmessungen der Strömungskanäle anzupassen. In diesem Fall müssen die Lochmasken relativ zu den Strömungskanälen so positioniert werden, daß dadurch die Strömungskanäle wechselseitig verschlossen sind.at honeycombs With a lower cell density, it may be appropriate to the surfaces of the Holes and closed areas of the shadow masks to the cross-sectional dimensions to adapt to the flow channels. In this case, need the shadow masks are positioned relative to the flow channels so that by the flow channels mutually are closed.

Das keramische Material des Wabenkörpers weist bevorzugt eine Porosität zwischen 30 und 90% auf mit einem mittleren Porendurchmesser von 10 bis 50 μm.The ceramic material of the honeycomb body points prefers a porosity between 30 and 90% on with a mean pore diameter of 10 to 50 μm.

Die Lochmasken werden bevorzugt aus Edelstahl gefertigt.The Hole masks are preferably made of stainless steel.

Zur weiteren Erläuterung dient 1. Sie zeigt den Aufbau der erfindungsgemäßen Rußfilter-Anordnung. Der keramische Durchfluß-Wabenkörper (2) befindet sich in einem Konvertergehäuse (1). Auf Ein- und Austrittsstirnflächen liegen die Lochmasken 3 und 5 mit den Löchern 4 und 6.For further explanation serves 1 , It shows the structure of the Rußfilter arrangement according to the invention. The ceramic flow honeycomb body ( 2 ) is located in a converter housing ( 1 ). On entrance and exit faces lie the shadow masks 3 and 5 with the holes 4 and 6 ,

Die Pfeile symbolisieren den Abgasstrom. Durch die Maskenanordnung ist das Abgas beim Durchqueren der Filteranordnung gezwungen durch die porösen Trennwände der Strömungskanäle zu fließen, um nach Eintritt durch die Löcher (4) der Maske (3) den Wabenkörper durch die Löcher (6) der Maske (5) wieder verlassen zu können. Beim Eintritt in das Filter ist der Abgasstrom noch mit Ruß beladen. Beim Verlassen der Rußfilter-Anordnung ist der Abgasstrom im wesentlichen vom Ruß befreit.The arrows symbolize the exhaust gas flow. As a result of the mask arrangement, the exhaust gas, as it passes through the filter arrangement, is forced to flow through the porous partitions of the flow channels in order, after entry through the holes (FIG. 4 ) of the mask ( 3 ) the honeycomb body through the holes ( 6 ) of the mask ( 5 ) to leave again. When entering the filter, the exhaust gas stream is still laden with soot. When leaving the soot filter assembly, the exhaust stream is substantially freed from soot.

Die Lochmuster der beiden Lochmasken können weitgehend frei gewählt werden, um die Filterwirkung zu optimieren. Die Fläche der einzelnen Löcher kann besonders bei hochzelligen Wabenkörpern mehrere Strömungskanäle überdecken, oder bei niedrigzelligen Wabenkörpern direkt an das Muster der Strömungskanäle angepaßt sein. Die Lochmuster können periodisch, aperiodisch oder radialsymmetrisch relativ zum Wabenkörper angeordnet sein. Die Lochmuster auf den beiden Lochmasken müssen nicht unbedingt zueinander ähnlich sein, sondern können zur Optimierung der Filterwirkung verschieden sein, solange die offenen Bereiche der einen Lochmaske im montierten Zustand der Filter-Anordnung den geschlossenen Bereichen der anderen Lochmaske gegenüberliegen.The hole patterns of the two shadow masks can be chosen largely freely in order to optimize the filter effect. The surface of the individual holes can cover a plurality of flow channels, especially in the case of high-cell honeycomb bodies, or, in the case of low-cell honeycomb bodies, can be adapted directly to the pattern of the flow channels. The hole patterns may be periodic, aperiodic or radial be arranged symmetrically relative to the honeycomb body. The hole patterns on the two shadow masks do not necessarily have to be similar to each other, but may be different for optimizing the filter effect, as long as the open areas of a shadow mask in the assembled state of the filter arrangement opposite the closed areas of the other shadow mask.

Claims

A soot filter assembly in the form of a Wandflußfilters, characterized in that the soot filter assembly includes a ceramic Durchflußwabenkörper open porosity, which is traversed between two end faces of parallel flow channels, which are delimited by channel walls with an open pore structure from each other and the filter effect is thereby generated in that a shadow mask with open and closed regions each lie on the two end surfaces, the shadow masks being arranged such that the open regions of the shadow mask on one end face are opposite the closed regions of the shadow mask on the other end surface.

Soot filter arrangement according to claim 1, characterized in that the surfaces of the open and closed Regions of the shadow masks each cover a plurality of flow channels of the honeycomb body.

Soot filter arrangement according to claim 1, characterized in that the open and closed Regions of the shadow masks are adapted to the cross-sectional areas of the flow channels and be positioned so that the flow channels mutually are closed.

Soot filter arrangement according to claim 1, characterized in that the honeycomb body made of cordierite, Mullite, aluminum titanate or silicon carbide exists.

Soot filter arrangement according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the honeycomb body a porosity between 30 and 90% with an average pore diameter of 10 has up to 50 microns.

Soot filter arrangement according to claim 1, characterized in that the shadow masks made of stainless steel are made.