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Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet des Ausfilterns von
Partikeln aus Verbrennungsabgasen, die durch die Verbrennung fossiler
Brennstoffe, wie Kohle, Heizöl oder Dieselöl entstehen. Eine spezielle Anwendung der
vorliegenden Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet des Ausfilterns von
Partikeln aus Abgasen aus einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einer
Dieselbrennkraftmaschine, die ein Motor in einem Fahrzeug, beispielsweise einem
Lastwagen, einer Lokomotive, einem Flugzeug oder einem Schiff sein kann, oder
die eine Arbeitsmaschine in einem Kraftwerk bilden kann. Alternativ oder zusätzlich
kann die vorliegende Erfindung auf dem technischen Gebiet des Ausfilterns von
Partikeln aus Verbrennungsabgasen eingesetzt werden, die von Kraftwerken oder
Müllverwertungsanlagen abgegeben werden.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, Partikel oder Ruß aus den Abgasen oder
Verbrennungsgasen herauszufiltern, die bei der Verbrennung brennbarer Materialien,
wie Kohle oder Öl, insbesondere Heizöl oder Dieselöl entstehen.
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Abgas- oder Verbrennungsgasfilter für Dieselmaschinen bezwecken das
Herausfiltern des Rußes aus dem Abgas oder Verbrennungsgas der
Dieselbrennkraftmaschine. Die Emission von Ruß aus Dieselbrennkraftmaschinen ist nicht
wünschenswert, da die Oberfläche der Rußpartikel geringe Mengen von Adsorbate enthalten,
wobei die Rußpartikel und die Substanzen bzw. Adsorbate als Ursache von
Schäden angesehen werden.
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Einige Filter zum Ausfiltern von Ruß aus Abgasen und Verbrennungsgasen, die
durch Dieselbrennkraftmaschinen erzeugt werden, sind durch einen Monolithen aus
porösem Keramikmaterial gebildet, der aus dünnwandigen Leitungen besteht. Die
Leitungen verlaufen parallel zueinander und sind jeweils mit ihrer gesamten Länge
in die Strömungsrichtung des Abgases oder Verbrennungsgases ausgerichtet. Die
Leitungen sind entweder an dem stromaufwärts liegenden Ende oder dem
stromabwärts liegenden Ende verschlossen und sind dabei häufig in einem
Schachbrettmuster abwechselnd mit einem geöffneten oder geschlossenen Ende
angeordnet. Auf diese Weise hat jede Leitung ein geöffnetes und ein geschlossenes Ende.
Bei einer alternativen Ausgestaltung kann der Filter in der Form einer Spirale
gewickelt sein, um ein gasdurchlässiges Paket ähnlich einem gewickelten Stück
Wellpappe zu bilden. Auf diese Weise ist die Abdeckung der einzelnen Leitungen
nicht mehr nur wie ein Schachbrettmuster, sondern ebenfalls wie eine Spirale
aufgebaut.
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Wenn die Emissionen aus einer Dieselbrennkraftmaschine durch die vorstehend
erwähnten Filterarten hindurchgeführt werden, gelangen die Abgase oder
Verbrennungsgase in diejenigen Leitungen, welche auf der Einlaßseite offen sind.
Anschließend strömen die Abgase oder Verbrennungsgase zwangsweise seitlich
durch die porösen Leitungswände in die benachbarten Leitungen hinein, welche an
der Auslaßseite offen sind. In diesem Fall werden die Rußpartikel in den Leitungen
gesammelt, welche an der stromaufwärtigen Seite offen sind, da sie nicht durch
die Leitungswände hindurchtreten können. Der angesammelte Ruß wird
abgebrannt, wenn eine bestimmte Temperatur erreicht wird und wenn eine
ausreichende Sauerstoffkonzentration in dem Abgas oder Verbrennungsgas vorhanden ist,
wodurch der Filter anschließend regeneriert ist. Zwischen zwei derartigen
Vorgängen steigt der Abgas- oder Verbrennungsgasgegendruck beträchtlich an, was
eine erhöhte Belastung des Filters bedeutet. In einigen Fällen kann das Abbrennen
bzw. Verbrennen des Rußes extreme Formen annehmen. Wenn der Filter eine hohe
Temperatur infolge des Betriebes der Brennkraftmaschine und infolge des
Hindurchführens einer großen Abgas- oder Verbrennungsgasströmung mit einem
geringen Sauerstoffgehalt durch den Filter erreicht hat und wenn die Abgas- oder
Verbrennungsgasströmung anschließend auf eine geringe Strömung mit einem
hohen Sauerstoffgehalt verringert wird, wird der Ruß verbrannt, wobei durch
dieses Abbrennen infolge der geringen Strömung die durch das Abbrennen
erzeugte Energie in dem Filter gespeichert wird, was zu einem extremen Anstieg in
der Temperatur des Filters führt, wodurch die Möglichkeit besteht, daß der
Schmelzpunkt des Keramikmaterials überschritten und der Filter zerstört wird.
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Das vorstehend erwähnte Problem ist in dem US-Patent Nr. 4,667,469 erläutert,
welches durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Beschreibung wird.
Gemäß den Lehren des oben erwähnten US-Patents wird eine spezielle Struktur
des Keramikgasfilters beansprucht, um das vorstehend erläuterte Problem zu lösen.
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Gasfilter, die in Übereinstimmung mit
den Lehren des eingangs erwähnten US-Patentes aufgebaut sind, empfindlich
gegenüber Beschädigungen infolge des Abbrennens des Rußes sind.
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In den US-Patenten Nr. 4,436,538 und 4,604,869, die durch Bezugnahme
Bestandteil der vorliegenden Beschreibung werden, sind alternative
Keramikgasfilterstrukturen offenbart. Diesen bekannten Gasfiltern, die auf Keramikmaterialien
aufgebaut sind, ist die Tatsache gemeinsam, daß die Gasfilter in hohem Maße
empfindlich gegenüber Beschädigungen durch Abbrennen des in den Gasfiltern
angesammelten Rußes sind. Weiterhin sind die bekannten, auf Keramikmaterialien
beruhenden Gasfilter von einer extrem geringen mechanischen Festigkeit. Es hat
sich dabei herausgestellt, daß eine Corningglass-Filterscheibe, die einen Bestandteil
des in dem US-Patent Nr. 4,667,469 beschriebenen Gasfilters bildet, sehr spröde
ist und eine extrem geringe Zugfestigkeit besitzt.
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Die JP-A-57 110 311, die JP-A-58 143 817 und die US-A-4,813,231 betreffen
ebenfalls verschiedene Arten von Filterkörpern, insbesondere Filterkörper, die aus
SiC hergestellt sind.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines
Verbrennungsgas-Filtermittels vorzuschlagen, mit dem die vorstehend erwähnten
Verbrennungsprobleme gelöst werden.
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Im Vergleich zu den bekannten Keramikgas-Filterstrukturen, welche im Augenblick
überaus teuer sind, liegt ein Vorteil der vorliegenden Erfindung in der Tatsache
begründet, daß das Verbrennungsgasfiltermittel gemäß der vorliegenden Erfindung
durch den Einsatz von extrem einfachen Fertigungsvorgängen, die per se innerhalb
des Standes der Technik gut bekannt sind, aus sehr billigen Materialien hergestellt
und demzufolge mit einem geringen Preis verkauft werden kann.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht im Vergleich zu dem
bekannten Keramikgas-Filterstrukturen, die eine extrem geringe mechanische
Festigkeit besitzen, darin, daß das Verbrennungsgasfiltermittel, welches gemäß der
vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, eine hohe mechanische Festigkeit
besitzt, die es ermöglicht, Filtermittelanordnungen, welche größer sind als die
Filteranordnungen, die aus den bekannten Keramikfilterstrukturen aufgebaut sind,
bereitzustellen. Bekannte Keramikstrukturen oder Keramikfilteranordnungen sind in
einer Größe größer als 2 bis 5 l schwer herzustellen, da eine große Struktur zu
brüchig wird und infolge von Schwingungen, wie sie in einem Fahrzeug erzeugt
werden, zerstört werden kann. Im Gegensatz zu diesen bekannten
Filteranordnungen kann das Gasfiltermittel, welches gemäß der vorliegenden Erfindung
hergestellt ist, in Anordnungen mit einer Größe von zumindest 20 bis 30 l
eingesetzt werden. Auf diese Weise können in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung große Montageeinheiten bereitgestellt werden.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu den bekannten
Keramikgasfilterstrukturen, welche eine extrem geringe thermische Leitfähigkeit
und einen extrem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen, besteht in
der Tatsache, daß im Gegensatz zu den bekannten Keramikgasfilterstrukturen, die
eine sehr anspruchsvolle Einbettung erfordern, das Verbrennungsgasfiltermittel,
welches gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, auf einfache Weise in
beispielsweise ein Gefäß oder Gehäusemittel aus einem niedriglegierten, rostfreien
Stahl oder in ein anderes Gefäß oder Gehäusemittel aus einem anderen geeigneten
Metallmaterial eingebettet werden kann.
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Die vorstehenden sowie weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden durch
ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines porösen
Filterkörpers durch Mischen von SiC-Partikeln mit einer Partikelgröße von 75 bis
170 um, eines Grünlings oder flüchtigen Binders, eines die Plastizität oder
Viskosität steuernden Agens und eines Lösungsmittels zum Herstellen einer plastischen
Paste, durch Extrudieren der Paste zum Bilden eines extrudierten Grünlingkörpers
und durch Sintern des extrudierten Körpers zum Herstellen eines Filterkörpers,
wodurch ein dauerhafter oder keramischer Binder generiert wird, wobei der
Filterkörper eine maximale Porengröße von 10 bis 100 um, eine Wärmeleitfähigkeit von
mindestens 5 W/(mK) und eine Porosität von 30 bis 60% besitzt.
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Die Grundlage der technischen Lösung des vorstehend erläuterten Problems
besteht in einer Realisierung dahingehend, daß die Akkumulation der Energie
infolge des Verbrennens der in dem porösen Filterkörper angesammelten Partikel
durch Herstellen des porösen Filterkörpers aus SiC beseitigt oder verringert werden
kann, der eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt, um auf diese Weise die Wärme, die
sich lokal durch das Verbrennen der in dem porösen Filterkörper angesammelten
Partikel entsteht, über den porösen Filterkörper zu führen bzw. zu verteilen,
wodurch der lokale Temperaturanstieg, der in dem porösen Filterkörper durch das
Verbrennen entsteht, verringert und demzufolge die thermischen
Beanspruchungen, die der poröse Filterkörper lokal ausgesetzt ist, auf ein solches Maß verringert
werden können, daß jede verhängnisvolle Zerstörung des porösen Filterkörpers
beseitigt ist.
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Ein besonderer Aspekt betrifft die Regenerierungstechnik. Vorzugsweise wird das
Abbrennen bzw. Verbrennen der Partikel durch Erhitzen des porösen Filterkörpers
auf eine solche Temperatur bewirkt, daß die Partikel verbrannt werden.
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Auf diese Weise kann der poröse Filterkörper die Wärme aus einer externen
Wärmequelle oder einen elektrischen Strom führen, der eine Erwärmung des
Filterkörpers bewirkt, um die Wärme zum Erhitzen des Filterkörpers zu erzeugen. Die
Temperatur, bei der Kohlenstoff in der Atmosphäre zu Kohlenmonoxid oxidiert
wird, beträgt ca. 500ºC, während die Temperatur, bei der Kohlenstoffpartikel, die
in dem Abgas oder dem Verbrennungsgas aus beispielsweise einer
Dieselbrennkraftmaschine enthalten sind, bei einer Temperatur von ca. 500 bis 550ºC oxidiert
werden. Vorausgesetzt, daß ein oxidierender Kohlenstoffkatalysator, wie
beispielsweise Vanadiumpentoxid, Fe&sub2;O&sub3; oder andere eisenhaltige Oxide oder Kupferoxide
verwendet wird, liegt die Temperatur, auf die der Filterkörper in Übereinstimmung
mit dem Regenerationsaspekt erhitzt wird, im Bereich von 300 bis 600ºC,
vorzugsweise 300 bis 450ºC.
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Die vorstehend erwähnte Regeneration des gemäß der vorliegenden Erfindung
hergestellten Filtermittels durch Erhitzen des porösen Filterkörpers auf eine solche
Temperatur, daß sämtliche Partikel, die sich in dem porösen Filterkörper
angesammelt haben, verbrannt werden, kann vorzugsweise periodisch ausgeführt werden.
Der Schritt des Führens des Verbrennungsgases durch das Filtermittel wird
vorzugsweise ebenfalls periodisch ausgeführt, so daß zumindest zwei poröse
Filterkörper verwendet werden, von denen einer mittels Hindurchführen des
Verbrennungsgases durch den Filter zum Ausfiltern der Partikel aus dem Verbrennungsgas
verwendet wird, wogegen der andere poröse Filterkörper durch Erhitzen des porösen
Filterkörpers auf eine Temperatur, die das Verbrennen sämtlicher darin sich
angesammelter Partikel ermöglicht, regeneriert wird. Nach einer Zeitperiode, die einen
Betriebszyklus bildet, wird der erste Filterkörper regeneriert und der andere
Filterkörper zum Ausfiltern der Partikel aus dem Verbrennungsgas durch Hindurchführen
des Verbrennungsgases eingesetzt.
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Es ist jedoch zu bemerken, daß die periodische Regenerierung der porösen
Filterkörper, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden
sind, nicht auf einen Satz poröser Filterkörper beschränkt ist, der zumindest zwei
poröse Filterkörper enthält, da ein einzelner poröser Filterkörper periodisch auf eine
Temperatur erhitzt werden kann, bei der sämtliche in dem Filter angesammelte
Partikel verbrannt werden, während das Verbrennungsgas weiterhin durch den
porösen Filterkörper hindurchgeführt wird oder während der poröse Filterkörper
nicht in Betrieb ist (die die Partikel erzeugende Maschine oder das die Partikel
erzeugende Kraftwerk, deren Abgas oder Verbrennungsgas durch den porösen
Filterkörper geführt wird, befindet sich nicht in Betrieb). Weiterhin kann während
der Regeneration des porösen Filterkörpers, der gemäß dem Verfahren der
vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, Sauerstoff in den porösen Filterkörper
zum Beschleunigen des Verbrennens der in dem Filter angesammelten Partikel
eingebracht werden oder ein chemischer Bestandteil, der das Verbrennen der
Partikel unterstützt oder katalysiert, verwendet werden, oder vorerwärmte Luft in
den porösen Filterkörper eingeführt werden, um das Verbrennen der in dem
porösen Filterkörper angesammelten Partikel zu bewirken, was in Übereinstimmung mit
diesem alternativen Ausführungsbeispiel dem Zweck des Führens der Wärme, die
sich infolge des Verbrennens der Partikel lokal bildet, durch den porösen
Filterkörpers dient, um das Risiko einer Beschädigung des porösen Filterkörper infolge jedes
lokalen, übermäßigen Einwirkens von extrem hohen Temperaturen zu beseitigen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird der poröse Filterkörper durch Führen eines
Spülluftstromes in eine Richtung, die entgegengesetzt zu der Richtung der durch
den Filterkörper hindurchgeführten Verbrennungsgase ist, regeneriert oder gespült,
um in einer Rückführ- oder Umkehrströmung den Hauptbestandteil der in dem
porösen Filterkörper angesammelten Partikel auszublasen.
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Es ist innerhalb des technischen Gebietes der Kunststoffmaterialien bekannt, steife
Metallfilter zum Filtern einer Kunststoffmaterialmasse zu verwenden. Innerhalb
dieses technischen Gebietes sind mehrere steife Metallfilter entwickelt worden und
dienen zum Bereitstellen eines Filters, der in der Lage ist, hohen Druckgradienten
infolge der innewohnenden hohen mechanischen Festigkeit des steifen Metallfilters
zu widerstehen. In den US-Patenten Nr. 3,620,690; 3,788,486 und 3,940,269,
die durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Beschreibung werden, sind
eine gesinterte, austenitische-ferritische Chrom-Nickel-Stahllegierung, ein steifer
Filter zum Filtern von geschmolzenen thermoplastischem Harz sowie weiterhin ein
Vorgang zum Mischen pulverisierten austenitischen, rostfreien Chrom-Nickel-Stahl
offenbart. Entsprechend den in diesen US-Patenten beschriebenen Techniken
können Gegenstände mit geringen Dichten geschaffen werden, von denen
ausgegangen wird, daß sie spezielle Eigenschaften als Filterelemente besitzen. Jedoch
ist zu bemerken, daß die in diesen US-Patenten beschriebenen Filter nur eine
geringe oder wenig Aufmerksamkeit der thermischen Leiteigenschaften der
Metallfilterelemente und weiterhin dem vorstehend beschriebenen Verbrennungsproblem
widmen.
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Ein poröser Filterkörper kann in Übereinstimmung mit Techniken geschaffen
werden, die im Stand der Technik per se bekannt sind, wie die Techniken, die in
den vorstehend erwähnten US-Patenten 3,620,690; 3,940,269 und 3,788,486
beschrieben worden sind, und weiterhin in Übereinstimmung mit den Techniken,
die in zahlreichen Entgegenhaltungen erläutert werden, wie den folgenden US-
Patenten mit den Nummern: 2,792,302; 2,709,651; 2,902,363; 2,593,943;
3,223,523; 3,836,302 sowie 3,919,384, auf die Bezug genommen wird.
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Gemäß dieser Techniken können die porösen Filterkörper aus metallischen
Pulvermaterialien oder metallähnlichen Pulvermaterialien durch eine Vielzahl von
Verarbeitungsvorgängen, die den sehr bekannten Kaltpreßvorgang mit oder ohne
einem Übergangsporen-Bildungsmittel, wie Fasern oder Kugeln aus einem
Kunststoffmaterial, zum Beispiel organische Polymermaterialien, beispielsweise
Siliconzusammensetzungen, Polypropylen oder Polystyren umfassen, und nachfolgendem
Sintern sowie einer sogenannten drucklosen Sintermethode hergestellt werden.
Alternativ können die porösen Filterkörper durch einen Gießvorgang, beispielsweise
einem Spritzgießvorgang, wie einen Spritzgießvorgang, bei dem eine Form, wie
eine Kunststoffmaterialform oder eine Wachsform, verwendet wird, hergestellt
werden. Nach Füllen der Form mit dem speziellen Metall oder metallähnlichen
Material wird das Kunststoffmaterial oder das Wachs weggeschmolzen oder
verbrannt. Das Material kann in die Form in einer flüssigen Phase gegossen
werden, die eine flüchtige Flüssigkeit und/oder eine Flüssigkeit oder ein festes
Bindemittel enthält. Jedoch werden gemäß der vorliegenden Erfindung die porösen
Filterkörper in einem Extrudiervorgang, beispielsweise in Übereinstimmung mit den
Vorgehensweisen, die in den vorstehend erwähnten US-Patenten Nr. 3,836,302
sowie 3,919,384 beschrieben sind, hergestellt. Es ist darüber hinaus bekannt, ein
metallisches Pulver mit einem Bindemittel zu mischen und gegebenenfalls die
Mischung leicht zu verfestigen und/oder die Mischung isostatisch linear zu pressen
und die Mischung zu sintern, wobei in dem Sintervorgang das Bindemittel entfernt
wird, oder zu verfestigen, um das Metallpulver zusammenzubinden. In den
vorstehend erwähnten US-Patenten sind eine Vielzahl von Materialien und
Bindemittel offenbart. Diese Verfahren finden Anwendung bei der Herstellung von
speziellen porösen Partikeln, wobei die Auswahl der optimalen
Verfahrensparameter usw. für jede Anwendung von der Größe der herzustellenden Gegenstände,
ihrer Kontur, ihrer Abmessung, ihrer Porosität und/oder Permeabilität, ihrer
mechanischen Festigkeit und weiterhin von ihrer Wärmeleitfähigkeit abhängen.
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In einem Bericht "Technical and Economic Evaluation of a Cold Isostatic Pressing
Technique and Examination of the Pre-green specimen process", der durch
Technological Institute/Industrial Metallurgy, eine Abteilung des Teknologisk Institut,
Tåstrup, Dänemark, im Februar 1987 herausgegeben worden ist, sind Aspekte
eines Verfahrens zum Herstellen von Proben oder Gegenständen auf der Basis von
Pulvermaterialien offenbart. Der Bericht zielt hauptsächlich auf hochkompakte
Proben. Jedoch kann die in diesem Bericht beschriebene Technik, wie es aus einem
nachstehend noch dargestellten Beispiel hervorgeht, auf eine sehr einfache Weise
durch Verringern des statischen Druckes auf einen sehr geringen Druckwert für die
Herstellung eines hochporösen Filterkörpers des Verbrennungsgasfiltermittels
gemäß der vorliegenden Erfindung angepaßt werden. Soweit dieses vorteilhafte
Verfahren betroffen ist, wird Bezug auf den Bericht und auf das nachstehend
diskutierte Beispiel genommen.
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In Abhängigkeit der Eigenschaften des porösen Filterkörpers des
Verbrennungsgasfiltermittels, welches gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, d. h.
in Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit, der mechanischen Festigkeit, der Fähigkeit,
erhöhten oder hohen Temperaturen ausgesetzt zu werden, die durch den
Schmelzpunkt des Filterkörpers bestimmt sind, der Größe, den Abmessungen und der
Struktur des Filterkörpers usw. wird oder werden die Materialien des Filterkörpers
bestimmt.
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SiC ist kein Metall, zeigt jedoch metallische Eigenschaften oder Charakteristiken,
insbesondere eine hohe Wärmeleitfähigkeit und weiterhin eine hohe elektrische
Leitfähigkeit. Ein derartiges Material bietet und zeigt einen hohen
Korrosionswiderstand. Eine Wärmeleitfähigkeit über 10 W/mK ist in dem vorliegenden
Zusammenhang eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Siliciumcarbid, SiC, weist neben einer hohen
Wärmeleitfähigkeit von 90 bis 100 W/mK einen hohen Schmelzpunkt von ca.
2400ºC auf und widersteht weiterhin der Oxidation bei erhöhten Temperaturen.
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In dem deutschen Patent Nr. 34 40 202 und in den veröffentlichten deutschen
Patentanmeldungen Nr. 32 32 729 und 34 38 217 sind interessierende
Kohlenstoffoxidationskatalysatoren wie Zirkoniumoxidchlorid (ZrOCl&sub2;), Lithiumoxid (Li&sub2;O)
und Vanadiumpentoxid (V&sub2;O&sub5;) offenbart. Der Katalysator kann daher ein
Beschichtungsmaterial des Körpers bilden.
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Es wird angenommen, daß das poröse Filterkonzept der vorliegenden Erfindung es
ermöglicht, Kohlenstoffoxidationskatalysatoren auszuwählen, die sich von den
Kohlenstoffoxidationskatalysatoren unterscheiden, welche in Verbindung mit
Verbrennungsgasfiltern bisher verwendet wurden, die aus keramischen Materialien
aufgebaut sind, da sich die Katalysatoren, die mit einem Körper aus SiC kompatibel
sind, von den Katalysatoren unterscheiden, die mit den bekannten Keramikfiltern
kompatibel sind oder in Verbindung mit den bekannten Keramikfiltern verwendet
werden können.
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Das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Filtermittel kann in
verschiedenen Größen und Strukturen, wie den Strukturen, die in den nachstehenden
Erläuterungen beschrieben sind, ausgeführt werden. Bei dem vorliegenden, bevorzugten
Ausführungsbeispiel des gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten
Filtermittels besitzt der poröse Filterkörper eine Verbrennungsgas-Einlaßseitenfläche und
eine gegenüberliegende Gasauslaß-Seitenfläche, mehrere erste blinde
Filterausnehmungen, die sich senkrecht in den Körper von der Einlaßseitenfläche aus
erstrecken, und mehrere zweite blinde Filterausnehmungen, die sich senkrecht in den
Körper von der Auslaßseitenfläche aus erstrecken, wobei die blinden Filterhöhlen
bzw. Filterausnehmungen der ersten und der zweiten Ausnehmungen voneinander
beabstandet und wechselseitig gegenüberliegend angeordnet sind.
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Alternativ oder weiterhin kann der poröse Filterkörper des gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellten Filtermittels Trennwände aufweisen, die eine
Honigwabenstruktur bilden, oder der poröse Filterkörper kann eine röhrenförmige Struktur
besitzen. In Übereinstimmung mit einer weiteren Alternative oder einer zusätzlichen
Ausführungsform des Verbrennungsgasfiltermittels, das in Übereinstimmung der
vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, wird der poröse Filterkörper durch
eine im wesentlichen kreisförmige Scheibe mit einer Dicke gebildet, welche um
mehrere Zehnerpotenzen kleiner als der Durchmesser der Scheibe ist. Die
vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele des Filtermittels sind überaus
vorteilhafte Ausgestaltungen zum Filtern der Partikel oder des Rußes aus den
Abgasen, die durch Dieselbrennkraftmaschinen erzeugt werden, wie beispielsweise
Dieselbrennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen.
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Die aus dem durch eine Dieselbrennkraftmaschine erzeugten Verbrennungsgas
herauszufilternden Partikel enthalten hauptsächlich Kohlenstoff, können jedoch
weiterhin, wie dies vorstehend erwähnt worden ist, Zusätze enthalten, die aus
Zusätzen zu dem Dieselöl stammen, Zusätze von Schmiermitteln und Materialien
oder Partikeln, die aus dem Maschinenverschleiß herrühren. Der Ursprung der
Partikel ist nicht vollständig aufgedeckt, jedoch zeigt eine Spektroskopieanalyse
der Partikel, die aus einer Dieselbrennkraftmaschine stammen, daß die Partikel
unter anderem enthalten: Li, B, C, F, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Cr, Mn,
Fe, Co, Ni, Cu und Zn. Die durch eine Dieselbrennkraftmaschine erzeugten Partikel
sind extrem klein, d. h. mehr als 50% der Partikel sind kleiner als 0,5 um und
besitzen eine Dichte von 0,05 bis 0,1 g/cm³. Eine weitere Analyse der Partikel
zeigt, daß der lösbare, organische Bestandteil der Partikel 5 bis 20 Vol.-%, in
einigen Fällen sogar bis zu 90 Vol.-% beträgt, der Gehalt des Wasserstoffes 0 bis
2 Vol.-%, der Gehalt des Kohlenstoffs 70 bis 90 Vol.-% und der Gehalt der Asche
0 bis 2 Vol.-% beträgt. Die Form der Partikel ist unregelmäßig und bildet einen
extrem großen Oberflächenbereich, so daß die Partikel hochporös sind und eine
weiche Oberfläche aufweisen.
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Aus dem Vorstehenden ist entnehmbar, daß die aus dem durch eine
Dieselbrennkraftmaschine erzeugten Verbrennungsgas herauszufilternden Partikel nicht nur
Kohlenstoffpartikel sind, welche zu Kohlenmonoxid oxidiert werden können und
weiterhin mittels beispielsweise einem Platinkatalysatormittel, wie es im Stand der
Technik bekannt ist, in Kohlendioxid oxidiert werden können. Jedoch verbleiben
einige Bestandteile der Partikel in dem Filterkörper und führen zu einem Zusetzen
des Filterkörpers. Daher wird angenommen, daß ein gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestelltes Filtermittel eine begrenzte Lebensdauer von ca. 3000 bis
4000 h, entsprechend 100 000 bis 150 000 km Fahrstrecke eines Kraftfahrzeuges
mit einer Dieselbrennkraftmaschine aufweist.
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Wie vorstehend bereits darauf hingewiesen worden ist, wird für das
Verbrennungsgasfiltermittel, das gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist,
angenommen, daß es auf dem Gebiet des Ausfilterns von Partikeln aus
Verbrennungsgasen, die in Kraftwerken, Müllverbrennungs- bzw. Müllverwertungsanlagen
usw. durch die Verbrennung brennbarer Materialien, wie fossile Brennstoffe,
beispielsweise Kohle, Heizöl oder Dieselöl, oder Abfall bzw. Müll entstehen,
eingesetzt werden kann. Im Augenblick werden die durch Kraftwerke erzeugten
Verbrennungsgase mittels elektrostatischer Filter, Beutelfilter oder Textilfilter, die
Membranen enthalten, welche aus Kunststoffmaterialien, wie Glasfaserharz,
Teflon, Dralon usw. hergestellt sind, die jedoch nicht Temperaturen im Bereich von
ca. 200ºC ausgesetzt werden können, und sogenannten Multizyklonfiltern
gefiltert. Im Gegensatz zu diesen bekannten Filtern wird für das gemäß der
vorliegenden Erfindung hergestellte Filtermittel angenommen, daß es ein effizientes Mittel
zum Filtern von Partikeln aus Verbrennungsgasen bildet, welche in Kraftwerken
oder Müllverbrennungsanlagen erzeugt werden. Bei diesem Anwendungsgebiet
wird das Filtermittel vorzugsweise in Übereinstimmung mit einem
Ausführungsbeispiel eingesetzt, bei dem der poröse Filterkörper eine rohrförmige Struktur besitzt,
durch dessen Umfangswand das Verbrennungsgas geführt wird. Vorzugsweise
werden mehrere rohrförmige Filterkörper in einer Filteranordnung eines
Verbrennungsgasfilters verwendet, der in einem Kraftwerk des vorstehend genannten Typs
eingesetzt wird.
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Das SiC-Material des porösen Filterkörpers kann, wie dies vorstehend erläutert
worden ist, direkt, beispielsweise durch Einsatz von Druck oder Wärme, die zum
Beispiel mittels eines elektrischen Stromes erzeugt wird, oder durch einfaches
Erwärmen des Materials oder alternativ bzw. zusätzlich mittels eines Bindemittels
zusammengebunden werden. In den Entgegenhaltungen, auf die vorstehend Bezug
genommen wird, sind eine Vielzahl von Bindemitteln erwähnt. Das in Verbindung
mit dem speziellen Metallmaterial zu verwendende Bindemittel, welches in dem
porösen Filterkörper des Verbrennungsgasfiltermittels, das gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt worden ist, zusammengebunden wird, ist ein Bindemittel,
welches durch eine Hochtemperaturbehandlung hergestellt wird, wie dem
Einwirken einer Temperatur von 1000 bis 2000ºC, beispielsweise einer Temperatur
von 1400 bis 1900ºC, oder ist ein wärmeflüchtiges Bindemittel, wie ein
wärmeaktivierbarer Kleber. Beispiele derartiger Bindemittel sind elastomerische,
thermoplastische oder synthetische Polymermaterialien oder Harzbasisbindemittel, die im
Stand der Technik per se bekannt sind. Alternativ kann das Bindemittel ein Metall
wie Molybdän, Zinn, ein Metall, das durch eine Reduktion eines Metallsalzes
hergestellt wird, ein Metallsalz oder ein Metalloxid, das beispielsweise durch eine
chemische Behandlung der Oberfläche des speziellen Metallmaterials erhalten wird,
sein, da das Material in dem porösen Filterkörper zusammengebunden wird.
Weiterhin kann das Bindemittel alternativ oder zusätzlich ein Silicat sein, wie Ton
oder hydriertes Aluminiumsilicat (Al&sub2;O&sub3;·2SiO&sub2;·2H&sub2;O) oder eine andere
Metallsilicatzusammensetzung, beispielsweise Pottasche oder Natriumsilicat, welches ein
Bindemittel ist, das im Stand der Technik per se bekannt ist und das beispielsweise
in dem vorstehend erwähnten Artikel beschrieben und offenbart ist, der durch das
Technological Institute/Industrial Metallurgy und weiterhin in dem vorstehend
genannten US-Patent Nr. 4,604,869 veröffentlicht worden ist. Weiterhin wird
alternativ angenommen, daß Silicidsäureester ein vorteilhaftes Bindemittel ist.
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Wie vorstehend erwähnt worden ist, wird das SiC in Übereinstimmung mit den
Techniken, die in den vorstehend genannten Entgegenhaltungen beschrieben sind,
in einem Sintervorgang, d. h. durch Erwärmen des Materials auf eine hohe
Temperatur aneinander gebunden. Bei dem Hochtemperatur-Sintervorgang wird das
Sintern vorzugsweise in einer reduzierten Atmosphäre, wie beispielsweise einer
Wasserstoffatmosphäre oder im Vakuum ausgeführt, um das Entstehen von
Oxiden aus SiC an den Oberflächen des speziellen SiC im wesentlichen zu
beseitigen, das zu sintern ist. Bei dem Hochtemperatur-Sintervorgang des SiC wird das
Sintern vorzugsweise in einer Stickstoffatmosphäre oder einer inerten Atmosphäre,
wie He oder Ar, oder in der Atmosphäre ausgeführt. Das spezielle SiC kann
weiterhin oder zusätzlich vor dem Sintervorgang durch Einsatz von Druck auf das
Material in einem sogenannten isostatischen Preßvorgang in eine kompakte Form
gebracht werden, wobei bei diesem Vorgang weiterhin Wärme dem Material
zugeführt werden kann.
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Die Erfindung wird nun nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren
erläutert. Hierbei ist:
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Fig. 1 eine perspektivische und teilweise geschnittene Ansicht eines
Ausführungsbeispiels eines porösen Filterkörpers, der gemäß der
vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, und
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Fig. 2 eine perspektivische, schematische Ansicht eines Segments des in Fig.
1 gezeigten porösen Filterkörpers.
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In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines porösen Filterkörpers, der gemäß der
vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, wiedergegeben, wobei der Filter
dieses Ausführungsbeispiels in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 70
gekennzeichnet ist. Der poröse Filterkörper 70 weist prinzipiell eine
Honigwabenstruktur auf, die in einem Extrudiervorgang hergestellt worden ist, welcher
nachstehend unter Bezugnahme auf die Beispiele 1 oder 2 näher erläutert werden wird.
Der poröse Filterkörper 70 besitzt eine Außenwand 86, die eine kreisförmige,
zylindrische Außenwand bildet. In seiner Längsrichtung erstrecken sich mehrere
Durchgangskanäle von dem einen Ende, das in Fig. 1 gezeigt ist, zu dem
gegenüberliegenden Ende des kreisförmigen, zylindrischen Körpers 70, wobei einer dieser
Kanäle mit dem Bezugszeichen 72 gekennzeichnet ist. Der Kanal 72 ist an seinem
einen Ende, das in Fig. 1 gezeigt ist, offen und an seinem gegenüberliegenden
Ende, das in Fig. 1 nicht gezeigt ist, durch ein Plattensegment verschlossen. Die
Kanäle, die sich in der Nachbarschaft des Kanals 72 befinden, sind im Gegensatz
zu dem Kanal 72 durch Plattensegmente 74 an ihren in der Fig. 1 gezeigten Enden
verschlossen. Jedoch sind diese benachbarten Kanäle an ihren gegenüberliegenden
Enden, die in Fig. 1 nicht gezeigt sind, offen. Eine poröse Trennwand, die sich
innerhalb des porösen Filterkörpers 70 längs erstreckt, ist mit dem Bezugszeichen
76 gekennzeichnet. Die Plattensegmente 74 können aus porösen oder
nichtporö
sen Plattensegmenten bestehen.
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In Fig. 2 ist ein Segment bzw. Abschnitt der honigwabenförmigen, porösen
Filterkörperstruktur 70, die in Fig. 1 gezeigt ist, im größeren Maßstab wiedergegeben.
In Fig. 2 ist der Kanal 72 gezeigt, der durch gegenüberliegende Trennwände 76, 78
definiert ist und der an seinem unteren Ende durch das Filterplattensegment 74
verschlossen ist. Aus der Fig. 2 geht weiterhin hervor, daß die Kanäle benachbart
zu dem Kanal 72 an ihren oberen Enden durch Filterplattensegmente 74
verschlossen sind. In Fig. 2 bilden die oberen Enden der Vertikalkanäle ein
Verbrennungsgaseinlaßende, durch die das Partikel enthaltende Verbrennungsgas eintritt, wie es
durch einen Pfeil 80 gekennzeichnet ist. Der Pfeil 80 gibt die Richtung wieder,
entlang der das Verbrennungsgas in den porösen Filterkörper geleitet oder geführt
wird. Die in dem porösen Filterkörper enthaltenen Partikel sind durch Punkte
wiedergegeben, wobei einer dieser Punkte durch das Bezugszeichen 82
gekennzeichnet ist. Die Partikel werden durch die Trennwände 76, 78 und weiterhin durch
die Filterplattensegmente 74 gefangen, wenn der Verbrennungsgasstrom durch die
Trennwände 76, 78 des porösen Filterkörpers zwangsweise hindurchgeführt wird,
wie es durch die Pfeile gekennzeichnet ist, wobei einer dieser Pfeile durch das
Bezugszeichen 84 gekennzeichnet ist. Nachdem das Verbrennungsgas durch die
Trennwände 76, 78 zwangsweise hindurchgeführt worden ist, enthält es in keinem
wesentlichen Ausmaß mehr Partikel oder Ruß.
BEISPIEL 1 (kein Teil der Erfindung)
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Poröse Metallfilterkörper mit einer Honigwabenstruktur, wie sie in Fig. 1 gezeigt
ist, wurden bei Stobbe Engineering A/S' Laboratory in Gentofte, Dänemark, und an
dem Institut of Mineral Industry, der Technischen Universität von Dänemark,
Lyngby, hergestellt. Der Fertigungsvorgang war prinzipiell ein Extrudiervorgang, bei
dem eine Tonne und eine Schraube verwendet wurden. Aus einem Metallpulver
des Typs AISI 316 L, das durch die Firma Höganäs geliefert worden ist, wurde
eine Extrudierpaste hergestellt, die weiterhin einen "Grünling" oder ein flüchtiges
Bindemittel des Methylcellulosetyps enthält, das durch die Firma Hoechst
hergestellt und unter dem Handelsnamen Tylose MH 300 P vertrieben wird. Die
Plastizität und die Viskosität der Paste wurde durch Wasser und Alkohol gesteuert bzw.
eingestellt. Bei verschiedenen Experimenten bildete das in der Paste enthaltene
Bindemittel 5 bis 10 Gew.-% und der Gehalt des Wassers sowie des Alkohols 24
bis 40 Gew.-%. Verschiedene Verhältnisse zwischen Wasser und Alkohol im
Bereich von 1 : 1,5 bis 1 : 0,3 wurden getestet. Es wurde festgestellt, daß das
Vorsehen von Wasser und Alkohol eine weitaus größere plastische verformbare
Paste im Vergleich zu einer Paste, die nur Wasser enthält, schaffte. Das Vorsehen
von Alkohol hatte keinen Einfluß auf die Handhabungsfestigkeit der "Grünling"-
Körper, die in dem Extrudiervorgang hergestellt worden sind. Es wird
angenommen, daß eine chemische Reaktion stattfindet, wenn Alkohol der Paste als ein die
Viskosität und die Plastizität steuerndes Mittel hinzugefügt wird.
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Die Extrusion wurde bei einer Temperatur von ca. 18ºC ausgeführt und mit einer
Maschine durchgeführt, die eine 80-mm-Schraube besitzt, welche sich durch eine
Formvorrichtung erstreckt, die eine Extrudierform mit einer Einlaßoberfläche und
einer Auslaßoberfläche besitzt. Durch den Extrudiervorgang wurden
Honigwabenstrukturen mit 25 bis 100 Zellen/in² hergestellt. Der Extrudierarbeitsdruck lag im
Bereich von 8 bis 15 bar und die Partikelgröße des Metallpulvers lag im Bereich
von 45 bis 150 um. Durch den Extrudiervorgang wurden "Grünling"-Körper
hergestellt, welche in einem Ofen mit einer konstanten Feuchtigkeit von 40 bis 80%
relativer Feuchtigkeit und einer Temperatur von 30 bis 65ºC für zumindest 2 bis
4 Tage getrocknet wurden. Die getrockneten "Grünling"-Körper wiesen eine hohe
Handhabungsfestigkeit auf, was sowohl eine Bearbeitung und Anordnung in einem
Sinterofen erlaubte. Ein Sintern der "Grünling"-Körper wurde in einem Ofen
ausgeführt, in dem eine H&sub2;-Atmosphäre in einer gasdichten Metall- oder Keramikkammer
bei einer Temperatur von 1200 bis 1300ºC erzeugt wurde.
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Nach dem Trocknen und Sintern wiesen die Körper eine Schrumpfung von 2 bis
10% auf. Die so hergestellten porösen Filterkörper besaßen eine hohe Porosität
von 60 bis 70% und eine Porengröße von 30 bis 50 um. Die Dichte des Materials
betrug ca. 2,7 g/cm³ und die Gesamtfülldichte ca. 1,3 bis 1,4 g/cm³. Die
Wärmeleitfähigkeit des porösen Metallfilterkörpers wurde gemessen und es wurde
festgestellt, daß die Wärmeleitfähigkeit zumindest dem 5- bis 10-fachen des Materials
Cordierit entsprach, welches eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als 1 W/mK
besitzt und welches ein Keramikmaterial ist, das bei bekannten
Verbrennungsgasfiltern eingesetzt wird.
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Es wurde festgestellt, daß die Temperatur, bei der der Extrudiervorgang ausgeführt
worden ist, von geringer Bedeutung für die Handhabungsfestigkeit der "Grünling"-
Körper ist. Es wurde weiterhin festgestellt, daß die Partikelgröße in Verbindung mit
dem Extrudierdruck, dem Gehalt des die Viskosität und Plastizität steuernden
Mittels (Wasser und Alkohol) und dem Bindemittel für die Porosität des Produktes
entscheidend waren.
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Die porösen, eine wabenförmige Struktur aufweisenden Filterkörper, die auf diese
Weise hergestellt wurden, besaßen eine weitaus größere Zugfestigkeit und waren
weitaus elastischer als ähnliche Strukturen, die aus Cordierit hergestellt wurden.
Sie erlaubten ein weitaus einfacheres Einbetten ohne das Vorsehen einer Einlage
zwischen dem Filterkörper und der Einbettung. Bei bekannten
Verbrennungsgasfiltern ist eine Einlage zwischen dem oder den Keramikkörpern und der Einbettung
vorgesehen, da die Wärmeausdehnungskoeffizienten des keramischen Materials
und des Einbettungsmaterials unterschiedlich sind.
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Untersuchungen haben gezeigt, daß sogar eine um 10% größere Filteroberfläche
durch Verwenden poröser Metallfilterkörper in einer Metalleinbettung im Vergleich
zu einer ähnlichen Struktur mit identischen äußeren Einbettungsabmessungen, die
jedoch eine bekannte Cordierit- oder Keramikfilterstruktur enthalten, vorgesehen
werden kann.
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Es wird angenommen, daß poröse Metallfilterkörper verschiedener Formen und
Strukturen durch Einsatz eines Kaltpreßvorganges mit einem
Übergangsporenbildungsmittel (Polypropylen oder Polystyren), einem Gießen mit einer verlorenen
Wachsform, einem Einspritzgießen, dem River-Einspritzgießvorgang und dem
linearen Pressen hergestellt werden kann. Von den folgenden Bindemitteln und
Plastiziermitteln wird angenommen, daß sie zum Steuern der
Handhabungsfestigkeit und der mechanischen Eigenschaften der Paste von Bedeutung sind, aus der
die porösen Metallfilterkörper hergestellt werden: Glycerin, Wachse, wie Wachse,
die durch die Firma Hoechst hergestellt werden, Ethylsilicate, die durch Wacker
hergestellt werden, Natriumsilicate, die durch Diamond Shamrock hergestellt
werden, und Polyvinylalkohole, die durch Kuraray Puval hergestellt werden. Die
folgenden, speziellen Metallpulvermaterialien sind von besonderem Interesse: AISI
316 L, das durch Höganäs hergestellt wird, und Avesta MA 253.
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Abgesehen von der vorstehend beschriebenen H&sub2;-Atmosphäre, die in einem
Hochtemperaturofen (1200 bis 1300ºC) enthalten ist, wird angenommen, daß ein
Vakuumofen, in dem eine Temperatur von 1400ºC erzeugt wird, zum Sintern der
"Grünling"-Körper in die porösen Metallfilterkörper verwendet werden kann.
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Es ist zu bemerken, daß poröse Metallfilterkörper aus einigen der Verbindungen der
vorstehend erwähnten Materialien hergestellt worden sind.
BEISPIEL 2
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Poröse Filterkörper verschiedener Formen, die aus dem metallartigen Material SiC
hergestellt wurden, wurden bei Stobbe Engineering A/S' Laboratory in Gentofte,
Dänemark und an dem Institut of Mineral Industry der Technischen Universität von
Dänemark gefertigt. Die porösen SiC-Filterkörper wurden durch Einsatz von
Extrudiertechniken und Einspritzgießtechniken gefertigt, bei denen Einspritz- und
Extrudierdrücke im Bereich von 5 bis 15 bar erzeugt wurden.
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Die porösen SiC-Filterkörper wurden aus SiC-Körnern mit einer Größe von 75 bis
170 um gefertigt. Ein "Grünling" oder ein flüchtiges Bindemittel sowie ein
permanentes oder keramisches Bindemittel wurden verwendet. Die folgenden
permanenten oder keramischen Bindemittel wurden eingesetzt: Glasmullit und Siliciumnitrid.
Die folgenden flüchtigen Bindemittel oder "Grünling"-Bindemittel wurden
verwendet: Methylcellulose, Ton und Kohlenstoffschwarz in einer Gesamtmenge von
5 bis 15 Gew.-%. Die folgenden Mittel zum Steuern der Plastizität und Viskosität
wurden in einer Menge von bis zu 0,2 Gew.-% eingesetzt: Glycerol und Alkohol.
Wasser und Alkohol wurden weiterhin als Lösungsmittel in einer Menge von 20 bis
25 Gew.-% verwendet.
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Aus den vorstehend erwähnten Bestandteilen, die zusammen eine Paste bilden,
wurden "Grünling"-Körper hergestellt und anschließend diese Körper getrocknet.
Die "Grünling"-Körper wurden daraufhin auf eine Temperatur von 1500 bis
1900ºC zum Herstellen der permanenten oder keramischen Bindung und zum
nachfolgenden Zuammensintern der Körper erhitzt. Aus dem Tonbindemittel, dem
Glasmullit, wurde der Sintervorgang in der Atmosphäre ausgeführt. Siliciumnitrid
wurde als permanentes oder keramisches Bindemittel aus dem vorgesehenen
Tonbinder hergestellt, wobei der Sintervorgang in einer Stickstoffatmosphäre
ausgeführt wurde. Durch Sintern der "Grünling"-Körper in einer
Stickstoffatmosphäre, wobei die "Grünling"-Körper Ton als das flüchtige Bindemittel oder das
"Grünling"-Bindemittel enthielten, wurde weiterhin Al&sub2;O&sub3; als permanentes
Bindemittel erzeugt.
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Die auf diese Weise hergestellten, porösen SiC-Filterkörper wurden untersucht und
wiesen die folgenden Eigenschaften auf: die Porosität lag im Bereich von 30 bis
60% und die Fülldichte im Bereich von 1,0 bis 1,7 g/cm³, was zu einer
geometrischen Fülldichte des Filterkörpers im Bereich von 0,5 bis 0,8 g/cm³ führte. Es
wurde festgestellt, daß die Porengröße der porösen SiC-Filterkörper auf
verschiedene Anforderungen, die durch die Anfangsgröße der SiC-Körper bestimmt ist,
passend eingestellt werden konnten.
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Es wird angenommen, daß die folgenden Bestandteile in Verbindung mit den
porösen SiC-Filterkörpern verwendet werden können:
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Permanentes Bindemittel: mikrokristalline Siliciumcarbide anstelle von Glasmullit
oder Siliciumnitrid,
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Grünlinge oder flüchtige Bindemittel: Wachse, Ethylsilicat, Polycarbosilan anstelle
von oder zusätzlich zu Methylcellulose, Ton und Kohlenstoffschwarz.
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Es wird weiterhin angenommen, daß der Sintervorgang in einer Atmosphäre
ausgeführt werden kann, die sich von der Atmosphäre oder der N&sub2;- bzw.
Stickstoffatmosphäre unterscheidet, beispielsweise in einer Argon- oder
Heliumatmosphäre.
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Der poröse SiC-Filterkörper besitzt eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber
Korrosion und eine hohe Wärmeleitfähigkeit (100 W/mK). Der
Korrosionswiderstand ist insbesondere in Verbindung mit dem Filtern der Abgase aus den
Dieselbrennkraftmaschinen wichtig, deren Abgase als in hohem Maße korrosiv bekannt
sind. Der poröse SiC-Filterkörper gemäß der vorliegenden Erfindung besaß
weiterhin einen hohen Schmelzpunkt, was sicherstellt, daß der poröse Filterkörper unter
keinen Umständen schmilzt.
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Abgesehen von seiner Fähigkeit, thermischen Belastungen, die durch das
Verbrennen der in dem porösen Filterkörper gefangenen Partikel hervorgerufen
werden, zu widerstehen, stellt das poröse Filterkonzept der vorliegenden Erfindung
distinkte Vorteile im Vergleich zu den bekannten
Keramikfilter-Verbrennungsgasstrukturen bereit. Das Verbrennungsgasfiltermittel, das gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt worden ist, schafft eine weitestgehend optimale Raum-
Oberflächenbeziehung, was von großer Wichtigkeit in Verbindung bei Automobilen,
Kraftfahrzeugen, Lokomotiven usw. ist, wo das Verbrennungsgasfiltermittel eine
maximale Kompaktheit aufweisen muß, um einen minimalen Raum zu
beanspruchen, und stellt darüber hinaus eine adäquat große Filteroberfläche bereit.
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Wie vorstehend erläutert worden ist, kann der poröse Filterkörper der vorliegenden
Erfindung mit einem Katalysator zum Katalysieren des Verbrennungsvorganges des
Rußes, der sich in dem porösen Filterkörper angesammelt hat, versehen sein.
Jedoch kann der Katalysator alternativ in der Einbettung oder dem Gehäuse,
beispielsweise einer inneren Beschichtung hiervon vorgesehen sein.
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Es wird weiterhin angenommen, daß die Lehren der vorliegenden Erfindung auf
anderen technischen Gebieten Anwendung finden können, bei denen Gase oder
Flüssigkeiten zu filtern sind, wobei sich bei diesen Filtervorgängen Partikel in den
Filtermedien ansammeln, worauf die Partikel verbrannt werden, so daß der
Filterkörper bei dem Verbrennen hohen Temperaturen ausgesetzt ist, die gesteuert oder
verringert oder sogar beseitigt werden sollten, um das Risiko jeder bleibenden
Beschädigung des Filterkörpers zu vermeiden.