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EP0236817A1 - Gehäuse für Abgasnachbehandlungssysteme,insbesondere für Partikelfiltersysteme - Google Patents

Gehäuse für Abgasnachbehandlungssysteme,insbesondere für Partikelfiltersysteme Download PDF

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EP0236817A1
EP0236817A1 EP87102379A EP87102379A EP0236817A1 EP 0236817 A1 EP0236817 A1 EP 0236817A1 EP 87102379 A EP87102379 A EP 87102379A EP 87102379 A EP87102379 A EP 87102379A EP 0236817 A1 EP0236817 A1 EP 0236817A1
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EP
European Patent Office
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monoliths
housing
exhaust gas
systems
inflow
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EP87102379A
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Gerhard Dr.-Ing. Lepperhoff
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FEV Europe GmbH
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FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S55/00—Gas separation
    • Y10S55/30—Exhaust treatment

Definitions

  • the invention relates to a housing for exhaust gas aftertreatment systems, in particular for particle filter systems or catalyst systems with a plurality of monolithic individual bodies for the treatment of the exhaust gas from internal combustion engines.
  • the service life of commercial vehicles is up to 1 million km. This lifespan has not yet been reached by particle filters. In addition to the risk of filter destruction due to thermal cracks and melting during soot oxidation, it is also possible that the filter may become clogged with ash residues over time.
  • Such a construction allows individual catalytic converter bodies to be removed and replaced, but relatively cumbersome and time-consuming assembly work is required since the housing as a whole has to be opened in order to remove individual catalytic converter bodies for inspection and, if necessary, to replace them with new ones.
  • the object is to create a housing for exhaust gas aftertreatment systems, in particular for particle filter systems for the exhaust gas of internal combustion engines, which allows damage to the filter elements or the like. can be recognized and eliminated in a particularly simple manner, in particular as part of the usual vehicle or engine maintenance. If possible, even the driver of a vehicle, e.g. of an omnibus used in city traffic can continuously check the condition of the filter so that damage that leads to a deterioration in the exhaust gas composition is recognized as early as possible.
  • a housing for exhaust gas aftertreatment systems of the type described in the introduction in that several monoliths arranged in parallel in the flow direction, in particular individual filters made of porous material through which the exhaust gas flows, are arranged such that the outflow sides of the monoliths when the housing is opened visible and the monoliths are interchangeable, and that the housing wall assigned to the outflow sides of the monoliths is divided such that one or more monoliths can be checked and replaced separately.
  • the exhaust gas to be cleaned passes through pipe 1 into an inflow housing 2, and from there it arrives in the direction of arrows 3, 4 and 5 in individual filters 6, 7 and 8 and 6 ⁇ , 7 ⁇ and 8 ⁇ ( Fig. 2). After flowing through the filters connected in parallel, the cleaned exhaust gas reaches an outlet housing 9, where it is deflected in the direction of arrows 10, 11 and 12 and passed on via exhaust pipe 13.
  • the individual monolithic filters 6, 7 and 8 and 6 ⁇ , 7 ⁇ and 8 ⁇ are preferably ceramic honeycomb bodies, and they are arranged tightly and tightly in a housing 14. They contain parallel channels, the inflow channels to the outflow side and the outflow channels to the inflow side being closed. The separated particles are deposited on the walls of the inflow channels.
  • the outlet housing 9 of the filter arrangement is placed on a base plate 15 such that it can be opened quickly by loosening a few screws 16 or other quick-release fasteners during maintenance work. After opening the housing, filter damage to the individual monoliths 6-8 and 6 ⁇ -8 ⁇ (Fig. 2) can easily be recognized by the blackening caused by the soot of the unfiltered exhaust gas.
  • the ceramic monoliths 6-8 and 6 ⁇ -8 ⁇ are housed separately in a sheet metal jacket.
  • the ceramic monolith with its sheet metal housing in which it is mounted is exchanged from the filter outlet side.
  • the sheet metal sheaths, as shown in FIG. 1 are clamped between two base plates, namely base plate 17 and base plate 15.
  • the base plate 15 consists of several parts, only the part corresponding to the defective filter needing to be dismantled, which means that work is considerably easier when individual elements are replaced.
  • the outlet-side base plate 15 is divided according to lines 21 and 22 so that an opening is provided for the control and, if necessary, for the replacement of filters for two filters.
  • three or more filters can also be combined in maintenance and exchange groups, to which a corresponding removable part of the base plate 15 is then assigned.
  • the monolithic individual filters can be inserted tightly and tightly between the base plates 15 and 17 with the aid of seals 20.
  • the invention can also be used advantageously in the exhaust gas aftertreatment by catalysts when several catalysts are required in large engines to reduce the pollutants. These catalysts are also advantageously arranged in parallel in a housing, and each monolith is held separately. If individual catalysts are destroyed, e.g. by melting or poisoning, these catalysts in the exhaust gas aftertreatment system can be replaced quickly and easily.

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Abstract

Bei einem Gehäuse für Abgasnachbehandlungssysteme, insbeson­dere für Partikelfiltersysteme oder Katalysatorsysteme mit mehreren monolithischen Einzelkörpern für die Behandlung des Abgases von Brennkraftmaschinen, sind mehrere in Strömungs­richtung parallel angeordnete Monolithe, insbesondere Ein­zelfilter aus porösem, von dem Abgas durchströmtem Material, derart angeordnet, daß die Anström- und/oder Abströmseiten der Monolithe bei Öffnung des Gehäuses sichtbar und die Mo­nolithe austauschbar sind, wobei die den Anström- bzw. Ab­strömseiten der Monolithe zugeordnete Gehäusewandung derart geteilt ist, daß ein oder mehrere Monolithe separat geprüft und ausgewechselt werden können.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse für Abgasnachbe­handlungssysteme, insbesondere für Partikelfiltersysteme oder Katalysatorsysteme mit mehreren monolithischen Einzel­körpern für die Behandlung des Abgases von Brennkraftma­schinen.
  • Für Abgasnachbehandlungssysteme, insbesondere für keramische Partikelfilter in Nutzfahrzeugen, sind Volumina oberhalb des Hubvolumens des Fahrzeuges erforderlich. Derartig große Fil­ter sind in Fahrzeugen bruchgefährdet und empfindlich gegen­über den bei der Partikeloxidation auftretenden thermischen Spannungen. Aus diesem Grund werden anstelle eines großen Partikelfilters vielfach mehrere kleine, parallel beauf­schlagte Filter eingesetzt.
  • Die Lebensdauer von Nutzfahrzeugen beträgt bis zu 1 Mio km. Diese Lebensdauer wird von Partikelfiltern zur Zeit noch nicht erreicht. Neben der Gefahr der Filterzerstörung durch thermische Risse und Anschmelzungen während der Rußoxidation ist es auch möglich, daß die Filter durch Ascherückstände mit der Zeit verstopfen.
  • Es wäre daher ein Gehäuse für Abgasnachbehandlungssysteme, insbesondere für Partikelfiltersysteme für das Abgas von Brennkraftmaschinen erwünscht, bei dem Schäden rechtzeitig erkannt und behoben werden können.
  • Durch GB-PS 1 289 928 ist ein Abgasnachbehandlungssystem bekannt geworden, bei dem die reduzierenden und oxidierenden Mittel in Blockform ausgebildet sind und an einer Platte be­festigt sind, welche eine abnehmbare Bodenwandung des Ge­häuses bildet.
  • Eine soche Konstruktion erlaubt zwar, daß einzelne Katalysa­torkörper entnommen und ausgetauscht werden können, jedoch sind dabei verhältnismäßig umständliche und zeitaufwendige Montagearbeiten erforderlich, da das Gehäuse als ganzes ge­öffnet werden muß, um einzelne Katalysatorkörper zur Über­prüfung zu entnehmen und sie erforderlichenfalls durch neue zu ersetzen.
  • Demgegenüber ist die Aufgabe gestellt, ein Gehäuse für Ab­gasnachbehandlungssysteme, insbesondere für Partikelfilter­systeme für das Abgas von Brennkraftmaschinen, zu schaffen, welches erlaubt, daß Schäden der Filterelemente o.dgl. in besonders einfacher Weise erkannt und behoben werden können, insbesondere im Rahmen der üblichen Fahrzeug- oder Motor­wartung. Auch sollte nach Möglichkeit sogar der Fahrer ei­nes Fahrzeuges, z.B. eines im Stadtverkehr eingesetzten Om­nibusses, den Zustand der Filter laufend kontrollieren kön­nen, damit Schäden, die zu einer Verschlechterung der Abgas­zusammensetzung führen, möglichst frühzeitig erkannt werden.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Gehäuse für Abgasnachbehandlungssysteme der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß mehrere in Strömungsrichtung paral­lel angeordnete Monolithe, insbesondere Einzelfilter aus porösem, von dem Abgas durchströmten Material, derart an­geordnet sind, daß die Abströmseiten der Monolithe bei Öff­nung des Gehäuses sichtbar und die Monolithe austauschbar sind, und daß die den Abströmseiten der Monolithe zugeord­nete Gehäusewandung derart geteilt ist, daß ein oder mehre­re Monolithe separat geprüft und ausgewechselt werden kön­nen.
  • Hinsichtlich weiterer Merkmale und bevorzugter Ausführungs­formen der Erfindung wird auf die Unteransprüche und die nachfolgende Beschreibung Bezug genommen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben.
    • Fig. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch ein Gehäu­se für Abgasnachbehandlungssysteme gemäß der Erfindung.
    • Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer Grundplatte zur Auf­nahme und Halterung von Einzelfiltern.
    • Fig. 3 zeigt eine Einzelheit der Fig. 1.
  • Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, tritt das zu reinigende Abgas durch Rohr 1 in ein Einströmgehäuse 2, und von dort gelangt es in Richtung der Pfeile 3, 4 und 5 in einzelne Filter 6, 7 und 8 sowie 6ʹ, 7ʹ und 8ʹ (Fig. 2). Nach Durchströmen der parallel geschalteten Filter gelangt das gereinigte Abgas in ein Austrittsgehäuse 9, und es wird dort in Richtung der Pfeile 10, 11 und 12 umgelenkt und über Abgasrohr 13 weiter­geleitet.
  • Die einzelnen monolithischen Filter 6, 7 und 8 sowie 6ʹ, 7ʹ und 8ʹ sind vorzugsweise keramische Wabenkörper, und sie sind fest und dicht in einem Gehäuse 14 angeordnet. Sie ent­halten parallele Kanäle, wobei die Einströmkanäle zur Ab­strömseite und die Abströmkanäle zur Einströmseite geschlos­sen sind. Die abgeschiedenen Partikeln werden an die Wandun­gen der Einströmkanäle angelagert.
  • Das Austrittsgehäuse 9 der Filteranordnung ist so auf eine Grundplatte 15 aufgesetzt, daß es bei Wartungsarbeiten schnell durch Lösen weniger Schrauben 16 oder sonstiger Schnellver­schlüsse geöffnet werden kann. Nach Öffnen des Gehäuses kön­nen Filterschäden der einzelnen Monolithen 6-8 und 6ʹ-8ʹ (Fig. 2) einfach an der Schwärzung durch den Ruß des unge­filtert durchtretenden Abgases erkannt werden.
  • Um ein einfaches Austauschen der keramischen Monolithen 6-8 und 6ʹ-8ʹ zu ermöglichen, sind diese separat in einem Blech­mantel untergebracht. Im Gegensatz zu bisher bekannten Fil­tersystemen, bei denen im Schadensfalle ein hoher Montage­ aufwand notwendig ist, um die Monolithen in ihrem Gehäuse auszutauschen und abzudichten, wird bei dem in Fig. 1 dar­gestellten Ausführungsbeispiel der Keramikmonolith mit sei­nem Blechgehäuse, in welchem er gelagert ist, von der Fil­teraustrittsseite her ausgetauscht. Die Blechmäntel sind hierzu, wie in Fig. 1 gezeigt ist, zwischen zwei Grundplat­ten, nämlich Grundplatte 17 und Grundplatte 15, eingespannt. Zum Wechsel des Filters ist es lediglich notwendig, die aus­laßseitige Grundplatte 15 mit vorteilhafterweise außerhalb des korrosiven Abgases liegenden Schrauben 19 zu lösen. Be­sonders vorteilhaft ist dabei, daß die Grundplatte 15 aus mehreren Teilen besteht, wobei zum Wechsel lediglich der mit dem defekten Filter korrespondierende Teil demontiert zu werden braucht, was bei Austausch einzelner Elemente eine erhebliche Arbeitserleichterung bedeutet.
  • Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal ist, daß in der in Fig. 1 dargestellten Weise die monolithischen Filter 6, 7 und 8 sowie 6ʹ, 7ʹ und 8ʹ rechtwinklig zur Zu- und Abströmrich­tung der zu behandelnden Gase angeordnet sind. Es wird dabei in vielen Fällen auch genügen, eine solche Anordnung nur auf derjenigen Seite vorzusehen, bei der eine Öffnung für die Kontrolle und erforderlichenfalls für den Ersatz von Filtern erfolgen soll. Diese Bauart ermöglicht eine besonders ein­fache und bedienungsfreundliche Kontrolle und Auswechslung von Filtern.
  • Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, ist die auslaßseitige Grund­platte 15 nach den Linien 21 und 22 so geteilt, daß eine Öffnung für die Kontrolle und erforderlichenfalls für den Ersatz von Filtern für jeweils zwei Filter vorgesehen ist. Es ist jedoch auch möglich, die Grundplatte 15 so aufzu­teilen, daß jeweils nur ein Filter freigelegt wird. Ent­sprechend dem jeweiligen Anwendungsfall können jedoch auch drei oder mehr Filter in Wartungs- und Austauschgruppen zusammengefaßt werden, denen dann ein entsprechender de­montierbarer Teil der Grundplatte 15 zugeordnet ist.
  • Für den Fall, daß ein Prüfen und erforderlichenfalls ein Austauschen der Filterkörper von der Einströmseite her er­wünscht ist, ist dies dadurch möglich, daß die in Fig. 2 dargestellte Ausbildung der Grundplatte im unteren Teil der in Fig. 1 dargestellten Filteranordnung angebracht wird. Es ergibt sich dann die gleiche Konstruktion, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, nur mit umgekehrter Strömungsrichtung der zu behandelnden Abgase.
  • Wie in den Figuren 1 und 3 dargestellt ist, können die mono­lithischen Einzelfilter mit Hilfe von Dichtungen 20 fest und dicht zwischen die Grundplatten 15 und 17 eingesetzt werden.
  • Die Erfindung kann auch in vorteilhafter Weise bei der Abgas­nachbehandlung durch Katalysatoren dann eingesetzt werden, wenn mehrere Katalysatoren bei großen Motoren zur Verminderung der Schadstoffe notwendig sind. Auch diese Katalysatoren werden vorteilhafterweise parallel in einem Gehäuse angeord­net, und jeder Monolith ist separat gehaltert. Bei Zerstö­rung einzelner Katalysatoren, z.B. durch Anschmelzung oder Vergiftung, können diese Katalysatoren im Abgasnachbehand­lungssystem einfach und schnell ausgetauscht werden.

Claims (3)

1. Gehäuse für Abgasnachbehandlungssysteme, insbesondere für Partikelfiltersysteme oder Katalysatorsysteme mit mehreren monolithischen Einzelkörpern für die Behandlung des Abgases von Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß mehre­re in Strömungsrichtung parallel angeordnete Monolithe, insbesondere Einzelfilter aus porösem, von dem Abgas durch­strömtem Material, derart angeordnet sind, daß die Anström- ­und/oder Abströmseiten der Monolithe bei Öffnung des Gehäu­ses sichtbar und die Monolithe austauschbar sind, und daß die den Anström- bzw. Abströmseiten der Monolithe zugeordne­te Gehäusewandung derart geteilt ist, daß ein oder mehrere Monolithe separat geprüft und ausgewechselt werden können.
2. Gehäuse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens zwei im wesentlichen parallele Grundplatten, zwischen denen die Monolithe mechanisch derart eingespannt sind, daß sie rechtwinklig zur Zu- und/oder Abströmrichtung angeordnet sind, wobei die den Anström bzw. Abströmseiten der Monolithe zugeordnete Grundplatte, z.B. mit Hilfe von Schrauben, so befestigt ist, daß sie leicht entfernt werden kann.
3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von Blechgehäusen umgebenen Monolithe einzeln in den Grundplatten abgedichtet sind.
EP87102379A 1986-03-13 1987-02-19 Gehäuse für Abgasnachbehandlungssysteme,insbesondere für Partikelfiltersysteme Expired EP0236817B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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DE19863608371 DE3608371A1 (de) 1986-03-13 1986-03-13 Gehaeuse fuer abgasnachbehandlungssysteme, insbesondere fuer partikelfiltersysteme

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0236817A1 true EP0236817A1 (de) 1987-09-16
EP0236817B1 EP0236817B1 (de) 1989-11-08

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EP87102379A Expired EP0236817B1 (de) 1986-03-13 1987-02-19 Gehäuse für Abgasnachbehandlungssysteme,insbesondere für Partikelfiltersysteme

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DE (2) DE3608371A1 (de)

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