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Patent Searching and Data


Title:
PARTICLE SEPARATOR HAVING A MULTI-PART HOUSING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/065831
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a particle separator (1) for treating exhaust gases from an internal combustion engine (2), wherein at least one metal layer (3) through which exhaust gas can flow is disposed in a housing (4) having an inlet opening (5), an outlet opening (6) and a central axis (7), wherein the housing (4) comprises a first part (8) having a first joint face (10) and a second part (9) having a second joint face (11), wherein the first joint face (10) and the second joint face (11) correspond to one another, so that the first part (8) and the second part (9) can be positioned along the central axis (7) relative to one another and the at least one metal layer (3) is spaced over the entire surface from the first joint face (10) and the second joint face (11) over the entire periphery. A particle separator and a method for producing same is proposed, which can be manufactured cost-effectively in a simple manner with few means and in particular is suitable for retrofitting to an existing exhaust system.

Inventors:
SITTIG JOACHIM (DE)
VOIT MICHAEL (DE)
KURTH FERDI (DE)
WIERES LUDWIG (DE)
Application Number:
PCT/EP2011/068995
Publication Date:
May 24, 2012
Filing Date:
October 28, 2011
Export Citation:
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Assignee:
EMITEC EMISSIONSTECHNOLOGIE (DE)
SITTIG JOACHIM (DE)
VOIT MICHAEL (DE)
KURTH FERDI (DE)
WIERES LUDWIG (DE)
Foreign References:
DE102006013709A12007-09-27
EP0154145A21985-09-11
DE3203237A11983-08-11
US20070151231A12007-07-05
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
RÖSSLER, Matthias (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Partikelabscheider (1) zur Behandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine (2), wobei mindestens eine von Abgas durchströmbare metallische Lage (3) in einem Gehäuse (4) mit einer Einlassöffnung (5), einer Auslassöffnung (6) und einer Zentrumsachse (7) angeordnet ist, wobei das Gehäuse (4) einen ersten Teil (8) mit einer ersten Fügefläche (10) und einen zweiten Teil (9) mit einer zweiten Füge fläche (11) aufweist, wobei die erste Fügefläche (10) und die zweite Fügefläche (11) miteinander korrespondieren, und die mindestens eine metallische Lage (3) die erste Fügefläche (10) und die zweite Fügefläche (11) vollumfänglich beabstandet.

Partikelabscheider (1) nach Patentanspruch 1, wobei die erste Fügefläche (10) und die zweite Füge fläche (11) nicht in einer flachen Ebene liegen.

Partikelabscheider (1) nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine metallische Lage (3) mittels des ersten Teils (8) und des zweiten Teils (9) durch ein Außengehäuse (13) miteinander verspannt sind.

Partikelabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Außengehäuse (13) im Bereich (17) der zueinander positionierten korrespondierenden ersten Fügefläche (10) und zweiten Füge fläche (11) des Gehäuses (4) einen Abstand (12) aufweist.

Partikelabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die mindestens eine metallische Lage (3) einen bearbeiteten Rand (14) aufweist, der zumindest teilweise außerhalb des Gehäuses (4) angeordnet ist.

6. Partikelabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die mindestens eine metallische Lage (3) das Außengehäuse (13) zumindest teilweise kontaktiert.

Verfahren zur Herstellung eines Partikelabscheiders (1), aufweisend ein Außengehäuse (13), eine von Abgas durchströmbare metallische Lage (3), einen ersten Teil (8) eines Gehäuses (4) mit einer ersten Fügefläche (10) und mit einem ersten Außenumfang (15), sowie einen zweiten Teil (9) eines Gehäuses (4) mit einer zweiten Fügefläche (11) und mit einem zweiten Außenumfang (16), umfassend zumindest die folgenden Schritte:

- Anordnen der metallischen Lage (3) zwischen dem ersten Teil (8) und dem zweiten Teil (9);

- Verklemmen der metallischen Lage (3) durch Zusammenführen des ersten Teils (8) und des zweiten Teils (9);

- Aufschieben des Außengehäuses (13) über den ersten Außenumfang (15) des ersten Teils (8) und den zweiten Außenumfang (16) des zweiten Teils (9); und

- Fügen des Außengehäuses (13) mit dem ersten Teil (8) und dem zweiten Teil (9) außerhalb eines Bereiches (17) der ersten Fügefläche (10) und zweiten Fügefläche (11).

Verfahren nach Patentanspruch 7, wobei der erste Teil (8) und der zweite Teil (9) aus einem Stück durch Trennen gefertigt werden.

Verfahren zur Herstellung eines Partikelabscheiders (1), aufweisend eine von Abgas durchströmbare metallische Lage (3), einen ersten Teil (8) eines Gehäuses (4) mit einer ersten Fügefläche (10) sowie einen zweiten Teil (9) eines Gehäuses (4) mit einer zweiten Fügefläche (11), welches zumindest folgende Schritte umfasst:

- Bereitstellen eines Gehäuses (4);

- Zerteilen des Gehäuses in eine erstes Teil (8) und ein zweites Teil (9), so dass eine nicht geradlinig verlaufende erste Fügefläche (10) und eine korrespondierende zweite Fügefläche (11) gebildet werden, - Anordnen der mindestens einen metallischen Lage (3) zwischen der ersten Fügefläche (10) und zweiten Fügefläche (11);

- Fixieren von erster Fügefläche (10) und zweiter Fügefläche (11) zueinander, so dass die metallische Lage (3) dazwischen gehalten wird.

Kraftfahrzeug (19) aufweisend ein Abgassystem (20) zur Behandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine (2) mit mindestens einer Abgasleitung (21), aufweisend eine Abgasrückführleitung (22), wobei ein Partikelabscheider (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche in der Abgasrückführleitung (22) vorgesehen ist.

Description:
Partikelabscheider mit mehrteiligem Gehäuse Die vorliegende Erfindung betrifft einen Partikelabscheider zur Behandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Gehäuse des Partikelabscheiders mehrteilig ausgeführt ist. Die Erfindung findet insbesondere Anwendung bei mobilen Verbrennungskraftmaschinen, wie sie beispielsweise bei Kraftfahrzeugen vorgesehen sind.

Das Abgas einer Verbrennungskraftmaschine enthält regelmäßig Schadstoffe und Feststoffe, die gerade unter Berücksichtigung der entsprechenden Vorschriften zum Schutz der Gesundheit und der Umwelt zu entfernen sind. Im Hinblick auf die Feststoffe wurde bereits vorgeschla- gen, Bestandteile des Brennstoffes, wie z. B. Ruß oder unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Schwefelverbindungen, etc. aus dem Abgas heraus zu filtern und dann (katalytisch und/oder thermisch und/oder chemisch) zu beseitigen bzw. umzuwandeln. Hierzu ist bekannt, Filter einzusetzen, die beispielsweise eine poröse Wand aufweisen, an bzw. in denen diese Fest- Stoffe zurückgehalten werden.

Neben diesen, aus dem verbrannten Brennstoff entstehenden Feststoffen können zusätzliche Partikel im Abgas mitgeführt werden, die einen anderen Ursprung haben und um Größenordnungen größer sind als diese Feststoffe. Verbrennungskraftmaschinen und die dazu gehörigen Abgasanlagen unterliegen im Betrieb oft starken Vibrationen. Hierdurch können sich Partikel, insbesondere in Form von Spänen, Stücken von Beschich- tungen und Ablagerungen, Teile von Abgasbehandlungseinheiten lösen, und - mitgerissen durch den Abgasstrom - nachfolgende Bauteile durch den Impuls des Einschlages beschädigen. Zudem können diese Partikel bei bewegten Bauteilen im Abgassystem, wie insbesondere einen Turbolader bzw. Turboverdichter, durch die erhöhte Reibwirkung in Dichtspalten zu erhöhter Abrasion führen. Zudem sind Abgassysteme bekannt, die einen Teil des erzeugten Abgases wieder der Verbrennungskraftmaschine zurückführen (AGR/EGR: Abgasrückführung), so dass für diesen Fall ebenfalls die Gefahr besteht, dass die Verbrennungskraftmaschine solchen Partikeln ausgesetzt wird und dabei Schaden nimmt.

Es hat sich nunmehr gezeigt, dass die zurückgehaltenen Partikel mit zu- nehmender Betriebsdauer Probleme erzeugen können. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass diese Partikel zum Beispiel keramisch und/oder metallisch sind und im Abgassystem nicht umgesetzt werden. Folglich sammeln sich diese Partikel im Abgassystem z. B. in der Nähe eines Partikelabscheiders an und/oder treffen immer wieder auf diesen auf. Eine solche Ansammlung von Partikeln kann zu einem lokalen bzw. schwankendem Druckverlust im Abgasstrom führen, der unerwünschte (leistungsmin- dernde) Effekte bei der Verbrennungskraftmaschine und/oder dem Abgassystem zur Folge haben kann. Außerdem steigt in diesem Fall auch die Belastung für den Partikelabscheider, so dass die Stabilität des Partikel- abscheiders eine zunehmende Bedeutung erlangt.

Darüber hinaus konnte bei flächigen Partikelabscheidern dieser Art auch festgestellt werden, dass der Verbund aus einer Sieblage und dem Gehäuse teilweise technisch sehr aufwändig und damit auch kostenintensiv realisiert wurde. Außerdem konnte auch beobachtet werden, dass sich dieser Verbund im Dauerbetrieb auch teilweise wieder gelöst hat, wodurch zum Teil neue (metallische) Partikel produziert wurden, die dann wieder nachgelagerte Bauteile des Abgassystems gefährdeten. Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten technischen Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Partikelabscheider zur Behandlung von Abgasen angegeben werden, der trotz hoher Belastungen durch große Partikel stabil bleibt und zugleich leicht zu fertigen ist. Dazu soll ein Verfahren zu dessen Herstellung vorgeschlagen werden.

Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Partikelabscheider und einem Verfahren zu dessen Herstellung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Anord- nung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Unteransprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, veranschaulicht die Erfindung und führt weitere Ausführungsbeispiele an.

Der erfindungsgemäße Partikelabscheider zur Behandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine weist mindestens eine von Abgas durchströmbare metallische Lage in einem Gehäuse mit einer Einlassöffnung, einer Auslassöffnung und einer Zentrumsachse auf, wobei das Gehäuse einen ersten Teil mit einer ersten Fügefläche und einen zweiten Teil mit einer zweiten Fügefläche aufweist, wobei die erste Fügefläche und die zweite Fügefläche miteinander korrespondieren und die mindes- tens eine metallische Lage die erste Fügefläche und die zweite Fügefläche vollumfänglich beabstandet.

Der erfindungsgemäße Partikelabscheider zur Behandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine weist mindestens eine für ein Abgas durchströmbare metallische Lage in einem Gehäuse mit einer Einlassöffnung, einer Auslassöffnung, einem Querschnitt und einer Zentrumsachse auf, wobei die mindestens eine metallische Lage wenigstens eine Wellung aufweist, die den Querschnitt des Gehäuses überspannt. Mit einem Partikelabscheider wird hier insbesondere eine Vorrichtung angesprochen, die z. B. (keramische und/oder metallische) Späne, Splitter, Brocken, etc. zurückhält, die von einem Bauteil des Abgassystems abgelöst wurden, beispielsweise infolge der Vibrationen im Betrieb und/oder der Pulsation des Abgasstroms und/oder der Alterung. Insbesondere können solche Partikel zurückgehalten werden, die sich aus einem keramischen oder keramisch beschichteten Wabenkörper gelöst haben. Auch können weniger stabile Partikel infolge des Impulses im Zusammenspiel mit der Steifigkeit oder Trägheit des Partikelabscheiders in kleinere, für weitere stromabwärts angeordnete Bauteile unbedenkliche Partikel zer- teilt werden. Die für das Abgas durchströmbare metallische Lage ist gerade im Hinblick auf die Zurückhaltung der vorstehend genannten Partikel ausgeführt. Bevorzugt ist hierbei, dass nur eine (einzelne) metallische Lage zum Einsatz kommt. Gegebenenfalls kann diese mit mehreren Schichten ausgeführt sein (z. B. einer ersten Schicht zum Heraussieben der Partikel und einer zweiten Schicht zur Fixierung der ersten Schicht in dem Gehäuse), wobei diese Schichten dann bevorzugt miteinander verlötet, verschweißt, versintert oder dergleichen sind. Damit stellt die metallische Lage insbe- sondere ein (einzelnes) Flächengebilde dar, das den Querschnitt des Gehäuses (vollständig) überspannt, so dass keine Strömung vorbei an der metallischen Lage möglich ist. Dabei ist die metallische Lage so robust bzw. formstabil ausgeführt, dass sie dauerhaft den Bedingungen (insbesondere den Kontakt mit den Partikeln) am Einsatzort des Abgassystems standhalten kann.

Die metallische Lage kann beispielsweise als gelochtes Blech, als Gitterblech, oder dergleichen ausgeführt sein. Zudem kann die metallische Lage (bevorzugt) als Gewebe ausgeführt sein, das regelmäßig und/oder unre- gelmäßig zueinander angeordnete Drähte, Filamente und/oder Späne um- fasst. Auch können Gelege und Gewirre verwendet werden, die mit Drähten, Filamenten und/oder Spänen gebildet sind. Diese Drähte, Filamente und/oder Späne können z. B. mittels Widerstandschweißen, Sintern und/oder Löten miteinander verbunden sein. Insbesondere zeichnet sich die metallische Lage durch ihre Durchlässigkeit für Abgase aus, wobei ein sehr geringer Druckverlust eintritt. Mit„metallisch" ist hier insbesondere eine eisenhaltige und/oder aluminiumhaltige metallische Legierung gemeint. Das Gehäuse ist in der Regel ein Blechmantel, der an die Form der Abgas- leitung angepasst ist. Das Gehäuse kann aus Rohrmaterial mit verschiedenen Querschnittsformen rund, oval, eckig oder sonstigen erforderlichen Formen gebildet sein. Insbesondere kommt hier ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse zum Einsatz, das beispielsweise zwischen die an- grenzenden Teile der Abgasleitung eingesetzt und mit diesen verschweißt werden kann.

Durch die Einlassöffnung strömt regelmäßig das Abgas in das Gehäuse ein und über die Auslassöffnung tritt das Abgas wieder aus. Die Zentrumsachse des Gehäuses verläuft regelmäßig durch den geometrischen Flächenschwerpunkt der Einlassöffnung und der Auslassöffnung, dabei kann die Zentrumsachse ggf. auch gekrümmt sein, wenn das Gehäuse eine Biegung aufweist. So bildet sie z. B. bei einer zylindrischen Ausfüh- rungsform die Zentrumsachse durch den Mittelpunkt des Kreisquerschnittes. Der Querschnitt des Gehäuses zwischen der Einlassöffnung und Auslassöffnung wird senkrecht zur Zentrumsachse betrachtet und kann variierende Flächengrößen und/oder Flächenformen aufweisen. Bevorzugt ist aber, dass die Größe und Form des Querschnitts entlang der Zentrumsachse gleich ausgebildet ist, also Einlassöffnung, Querschnitt und Auslassöffnung diesbezüglich gleich sind. Im Hinblick auf die Lage der mindestens einen metallischen Lage im Gehäuse ist bevorzugt, dass diese sich weder über die Einlassöffnung noch die Auslassöffnung hinaus erstreckt.

Im vorliegenden Fall ist das Gehäuse mehrteilig ausgeführt, nämlich mit mindestens zwei Teilen. Der erste Teil des Gehäuses und der zweite Teil des Gehäuses weisen zueinander zugewandte (in Richtung der Zentrumsachse weisende) Fügeflächen auf, die miteinander in einer Weise korres- pondieren, dass sie aufeinandergesetzt ein Gehäuse bilden, das an einer geeigneten Stelle in einem Abgassystem montierbar ist. Solche Fügeflächen sind insbesondere durch einen Trennvorgang eines einstückigen Gehäuses entstanden, so dass die korrespondierenden Fügeflächen einst die unmittelbaren Kontaktflächen des Gehäuses ausgebildet haben. Wei- terhin korrespondieren die Fügeflächen bevorzugt in der Art, dass (elastische und/oder plastische) Verformungen der metallischen Lage infolge der Positionierung der Gehäuseteile zueinander derartig berücksichtigt wird, dass die metallische Lage (gas-)dicht an den Fügeflächen anliegt. Im Übrigen ist hier noch darauf hinzuweisen, dass die Fügeflächen insbe- sondere nicht mit Flanschen oder dergleichen gebildet sind, also im Wesentlichen nur der Materialdicke der Wand des Gehäuses entsprechen.

Die metallische Lage ist zudem derart zum Gehäuse bzw. zum ersten Teil und zum zweiten Teil angeordnet, dass die erste Fügefläche und die zweite Fügefläche vollumfänglich beabstandet sind. Insbesondere sind die erste Fügefläche und die zweite Fügefläche (nur) um die Dicke der metallischen Lage gleichmäßig über den Umfang beabstandet. Damit wird mit anderen Worten auch zum Ausdruck gebracht, dass der Spalt zwi- sehen den Gehäuseteilen nach der Montage der einzelnen Komponenten vollständig von der metallischen Lage (und ggf. Verbindungsmitteln wie Lot, etc.) ausgefüllt ist. Folglich hat der Spalt im Wesentlichen die Dimension der Dicke der metallischen Lage. Damit wird sichergestellt, dass keine gasdurchlässigen Lücken zwischen der metallischen Lage sowie dem ersten Teil bzw. zweiten Teil des Gehäuses entstehen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Partikelabscheiders liegen die erste Fügefläche und die zweite Fügefläche nicht in einer flachen Ebene. Mit der„flachen Ebene" ist vor allem eine Ebene im mathematischen Sin- ne gemeint, die sich in einem Winkel zur Zentrumsachse durch den Partikelabscheider erstreckt. Im Gegensatz dazu ist bevorzugt, dass beide Fügeflächen in einer (mehrfach) gekrümmten, insbesondere wellenförmigen, Ebene quer (d. h. insbesondere senkrecht) zur Zentrumsachse angeordnet sind. Damit ergibt sich im Gehäuse in Umfangsrichtung ebenfalls ein wel- lenförmiger Verlauf der Fügeflächen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Partikelabscheiders ist die mindestens eine metallische Lage mittels des ersten Teils und des zweiten Teils durch ein Außengehäuse miteinander verspannt. Die metallische Lage ist hierbei zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil mittels deren Fügeflächen in Richtung der Zentrumsachse positioniert bzw. fixiert. Ein Außengehäuse ist (teilweise) um den ersten Teil und den zweiten Teil herum angeordnet und (bevorzugt) beabstandet zur metallischen Lage außen jeweils mit dem ersten Teil und dem zweiten Teil verbunden. Die Verbindung der Gehäuseteile mit dem Außengehäuse kann sowohl durch Stecken, Klemmen, Schrauben oder stoffschlüssig, z. B. Schweißen, Löten ausgeführt sein.„Stoffschlüssige" Verbindungen werden die Verbindungen genannt, bei denen die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Insbesondere sind der erste Teil und der zweite Teil sowie die metallische Lage untereinander lediglich durch Reibschluss durch die Verspannung mit dem Außengehäuse miteinander verbunden. Das bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die metallische Lage zwischen den Teilen des (inneren) Gehäuses (nur) gehalten bzw. geklemmt ist (also dort keine stoffschlüssigen Verbindungen notwendig sind), wobei die hierfür erforderliche Haltekraft mittels des Außengehäuses erzeugt wird. Das Außengehäuse ist dabei nach Art einer Hülse außen angeordnet und nahe der Einlassöffnung und der Auslassöffnung mit dem jeweiligen Teil des inneren Gehäuses verbunden (z. B. mittels einer Lötverbindung (Hartlot) oder einer Schweiß- Verbindung). Hierbei bilden die innen liegenden Teile des Gehäuses und das Außengehäuse eine Art umlaufenden Hohlraum aus, in den sich außen überstehende Teilbereiche der metallischen Lage hinein erstrecken können. In einer vorteilhaften Ausführungsform des Partikelabscheiders weist das Außengehäuse im Bereich der zueinander positionierten korrespondierenden ersten Fügefläche und zweiten Fügefläche des Gehäuses einen Abstand auf. Durch diesen Abstand kann die metallische Lage durch das Außengehäuse radial positioniert werden, z. B. in dem außen überstehen- de Teilbereiche der metallischen Lage (bei einer Lageveränderung im Betrieb) an das Außengehäuse anstößt. Außerdem wird für diesen Fall durch den umlaufenden Hohlraum und die gasdichte Verbindung des Außengehäuses hin zu den Gehäuseteilen sicher das Austreten von Abgas verhindert. Das Außengehäuse kann ebenfalls ein Teil eines bestehenden Ab- gassystems, z. B. einer Abgasleitung, sein.

Gemäß einer Weiterbildung des Partikelabscheiders weist die zumindest eine metallische Lage eine bearbeiteten Rand auf, der zumindest teilweise außerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Die metallische Lage wird oftmals aus einem Bandmaterial herausgetrennt. Hierbei entstehen geschnittene oder verschweißte Stellen im Randbereich, die eine veränderte Durchlässigkeit für Abgas aufweisen können und/oder teilweise lose bzw. labile Bestandteile aufweisen können, die sich während des Betriebes lösen könnten. Daher ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein solcher Teil eines bearbeiteten Randes außerhalb des Gehäuses, insbesondere in dem mit dem Außengehäuse gebildeten, umlaufenden Hohlraum, angeordnet ist. Der bearbeitete Rand kann zusätzlich einen Saum (z. B. mit einer zusätzlichen Metallfolie gebildet) und/oder Verstärkungsmittel (z. B. Zusatzstoffe, Schweißnähte, etc.) versehen sein, um beispielsweise den Klemmkräf- ten der Gehäuseteile dauerhaft standzuhalten.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Partikelabscheiders kontaktiert die mindestens eine metallische Lage das Außengehäuse zumindest teilweise. Hiermit kann erreicht werden, dass die metallische Lage durch das Außengehäuse radial positioniert, und/oder dass durch punktuelles Erhitzen, z. B. Punktwiderstandschweißen, eine feste oder zumindest sichernde Verbindung zwischen der metallischen Lage und dem Außengehäuse von außen hergestellt werden kann, ohne dass eine aufwendige Montage von der Innenseite her notwendig ist.

Als metallische Lage kommt beispielsweise ein Vlies in Betracht, das miteinander versinterte Drahtfilamente aufweist. Dieses lässt sich bevorzugt mit mindestens einem der nachfolgenden Merkmale beschreiben:

Durchmesser der Drahtfilamente: zwischen 20 und 50 um [Mik- rometer]; insbesondere aufgebaut mit zwei verschiedenartigen

(miteinander gemischten und/oder verbundenen) Drahtfilamenten (z. B. einerseits 20 bis 25 um; andererseits 38 um bis 42 um);

Flächengewicht des Vlies: zwischen 350 g/mm 2 und 550 g/mm 2 [Gramm pro Quadratmillimeter];

- Luftdurchlässigkeit des Vlies: zwischen 2300 und 3500 l/m 2 /s [Liter pro Quadratmeter und Sekunde].

Ein solches Vlies kann zum Zurückhalten von Ruß und/oder anderen Feststoffen des Abgases eingesetzt werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Partikelabscheiders weist die mindestens eine metallische Lage Öffnungen mit einer Weite in einem Bereich von mindestens 0,05 mm [Millimeter] auf. Ganz besonders bevorzugt ist, dass diese nur Öffnungen aufweist, die mindestens eine Ausdehnung von 0,05 mm haben. In diesem Fall hat die metallische Lage bevorzugt eine Abscheidewirkung (nur) für Partikel, die größer als die Öffnungen sind. Ganz besonderes bevorzugt ist, dass die Öffnungen maximal eine Weite bis 0,25 mm aufweisen, insbesondere im Bereich von 0,1 bis 0,2 mm. Durch den Partikelabscheider sollen insbesondere solche Par- tikel zurückgehalten werden, die nachfolgende (stromabwärts liegende) Komponenten des Abgassystems beschädigen oder verstopfen können. Gleichzeitig sollen aber auch möglichst große Öffnungen vorgesehen sein, die somit einen möglichst geringen Strömungswiderstand bieten. Eine (vorrangige) Umsetzung von Feststoffen aus der Verbrennung des Brenn- Stoffs (Benzin, Diesel, etc.) steht hierbei nicht im Vordergrund.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Partikelabscheiders vorgeschlagen. Der Partikelabscheider hat dabei ein Außengehäuse, eine von Abgas durchströmbare metallische Lage, einen ersten Teil eines Gehäuses mit einer ersten Fügefläche und mit einem ersten Außenumfang, und einen zweiten Teil eines Gehäuses mit einer zweiten Fügefläche und mit einem zweiten Außenumfang, wobei der erste Teil und der zweite Teil miteinander korrespondieren, umfassend zumindest die folgenden Schritte:

- Anordnen der metallischen Lage zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil, wobei die erste Fügefläche und die zweite Fügefläche zueinander gewandt sind;

Verklemmen der metallischen Lage durch Zusammenführen des ersten Teils und des zweiten Teils;

- Aufschieben des Außengehäuses über den ersten Außenumfang des ersten Teils und den zweiten Außenumfang des zweiten Teils;

Fügen des Außengehäuses mit dem ersten Teil und dem zweiten Teil außerhalb eines Bereiches der ersten Fügefläche und zweiten Fügefläche. Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung des oben beschriebenen Partikelabscheiders mit Außengehäuse. Insofern sind alle dort angeführten Aspekte hier ebenso zu berücksichtigen. Das Außengehäuse kann nach Art einer Muffe, Hülse oder ähnlichem als separates, einzelnes Bauteil ausgeführt sein, das über den ersten Außenumfang des ersten Teils und den zweiten Außenumfang des zweiten Teils aufschiebbar ist. Auch kann das Außengehäuse ein Abschnitt der Abgas- leitung sein. Der erste Teil mit seiner ersten Fügefläche und seinem ers- ten Außenumfang wird insbesondere rohrförmig sein. Der zweite Teil mit seiner zweiten Fügefläche und seinem zweiten Außenumfang ist insbesondere nach der Art des ersten Teils gefertigt. Der erste Außenumfang und der zweite Außenumfang korrespondieren in der Art, dass der erste Teil und zweite Teil im zusammengesetzten Zustand in das Außengehäu- se eingeführt werden können. Insbesondere sind der erste und der zweite Außenumfang zumindest im Bereich der ersten Fügefläche und der zweiten Fügefläche gleich. Die erste Fügefläche und die zweite Fügefläche korrespondieren bevorzugt auch in der Art, dass die metallische Lage den ersten Teil und den zweiten Teil so voneinander beabstanden, dass sie in das Außengehäuse eingeführt werden können. Hierbei können die Fügeflächen verschiedene, auch unebene, Flächen bilden, die so zueinander korrespondieren, dass sie auieinandergesetzt werden können (z. B. auch im Sinne eines Formschlusses - formschlüssige Verbindungen entstehen durch das Ineinandergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern, so dass sich die Verbindungspartner auch ohne oder bei unterbrochener Kraftübertragung nicht lösen.). Hierbei ist aber zu berücksichtigen, dass eine Dicke einer metallischer Lage von den Fügeflächen oder von einer der Fügeflächen subtrahiert wird. Durch das Anordnen der metallischen Lage zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil ist der Partikelabscheider bereits in seine endgültige Form gebracht. Es sei dabei angemerkt, dass das Anordnen der metallischen Lage zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil auch nach dem Aufschieben und/oder Fügen des Außengehäuses mit einem der Tei- le vorgenommen werden kann. Durch das Verklemmen der metallischen Lage ist diese fest arretiert. Insbesondere ist die metallische Lage ausreichend gesichert, um den Kräften durch das pulsierende Abgas und mögliche mitgerissene Partikel ausrei- chend standzuhalten. Es sei aber anzumerken, dass die Festigkeit der metallischen Lage auch erst durch zusätzliche Haltemittel erzeugt werden kann. Solche Haltemittel können z. B. Schweißpunkte, Schweißnähte, Lötpunkte, Lötnähte, Klebemittel oder Nieten und dergleichen sein. Auch hier sei angemerkt, dass das Verklemmen der metallischen Lage auch erst nach dem Aufschieben und/oder Fügen des Außengehäuses mit einem der Teile vorgenommen werden kann.

Beim Aufschieben des Außengehäuses über den ersten Außenumfang und den zweiten Außenumfang kann sowohl das Außengehäuse über den ers- ten und zweiten Teil (in beliebiger Reihenfolge) geschoben werden als auch (z. B. sequentiell) der erste und zweite Teil (in beliebiger Reihenfolge) in das Außengehäuse. Der erste Teil und der zweite Teil können sowohl nacheinander als auch gleichzeitig in das Außengehäuse eingeschoben werden. Hierbei kann die metallische Lage bereits dort angeordnet sein oder erst beim sequentiellen Aufschieben zwischen dem ersten Teil und dem zweiten angeordnet werden.

Zum Fügen des Außengehäuses mit dem ersten Teil und/oder dem zweiten Teil können verschiedene Fügeverfahren eingesetzt werden. Die Teile können konisch verklemmt werden, mit Spielpassung gegen einen Anschlag geschoben werden, aufgeschrumpft werden, stoffschlüssig miteinander verbunden werden, eingeschraubt oder eingeklickt werden. Bevorzugt wird das Außengehäuse mit den Teilen durch Widerstandsschweißpunkte von außen gefügt. Diese Schweißpunkte können auch lediglich als Sicherung zu einem der vorher genannten Fügeverfahren zusätzlich eingesetzt werden. Der Bereich der ersten Fügefläche und der zweiten Fügefläche ist so angeordnet, dass ein Einfluss des Fügeverfahrens durch Verformung, thermischen Verzug oder Berührung durch andere Bauteile mit der metallischen Lage vermieden wird. Insbesondere ist der Bereich so weit gewählt, dass die metallische Lage ohne Verformung im Außengehäuse angeordnet werden kann.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird die metallische Lage durch einen Abstand des Außengehäuses zu dem ersten Teil und dem zweiten Teil in dem Bereich in eine vorbestimmte Position geführt. Vorteilhafterweise ragt die metallische Lage über den Außenumfang des ersten Teils und zweiten Teils hinaus und muss beim vorläufigen Anordnen zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil nicht exakt positioniert werden. Durch das Aufschieben des Außengehäuses und den Abstand des Außengehäuses in dem Bereich der ersten Fügefläche und der zweiten Fügefläche wird die metallische Lage radial positioniert bzw. ausgerichtet. Der Abstand kann aber auch so gewählt sein, dass keine Berührung zwischen der metallischen Lage und dem Außengehäuse stattfinden kann. Hierdurch wird ein Einfluss z. B. durch Verformung des Außengehäuses unterbunden. In dem Fall ist das Führen in eine vorbestimmte Position durch den Abstand des Gehäuses zu dem ersten Teil und dem zweiten Teil so zu verstehen, dass der Monteur durch einen (gleichmäßigen) Hohlraum zwischen dem Rand der metallischen Lage und dem Außengehäuse in der exakten Positionierung unterstützt wird.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der erste Teil und der zweite Teil aus einem Stück durch Trennen gefertigt. Um in einfacher, schneller und kostengünstiger Weise einen ersten Teil und einen zweiten Teil mit einer ersten Fügefläche und einer exakt korrespondierenden zweiten Fügefläche zu erhalten, können der erste Teil und der zweite Teil zunächst einstückig ausgeführt sein. Als Trennverfahren kommt insbesondere eines der folgenden in Betracht: Sägen; Fräsen; thermische und mechanische Trennverfahren; Lasertren- nen. Bevorzugt werden solche Trennverfahren eingesetzt, die keine weitere Nachbearbeitung erforderlich machen, insbesondere das Laserschneiden.

Einem weiteren Aspekt der Erfindung folgend, wird ein Verfahren zur Herstellung eines Partikelabscheiders vorgeschlagen, der eine von Abgas durchströmbare metallische Lage, einen ersten Teil eines Gehäuses mit einer ersten Fügefläche sowie einen zweiten Teil eines Gehäuses mit einer zweiten Fügefläche hat, welches zumindest folgende Schritte umfasst:

Bereitstellen eines Gehäuses;

- Zerteilen des Gehäuses in eine erstes Teil und ein zweites Teil, so dass eine nicht geradlinig verlaufende erste Fügefläche und eine korrespondierende zweite Fügefläche gebildet werden,

Anordnen der mindestens einen metallische Lage zwischen der ersten Fügefläche und zweiten Fügefläche;

- Fixieren von erster Fügefläche und zweiter Fügefläche zueinander, so dass die metallische Lage dazwischen gehalten wird.

Dieses Verfahren betrifft insbesondere die Herstellung einer Variante der hier erfindungsgemäß beschriebenen Partikelabscheider. Unabhängig da- von kann zur Erläuterung der Verfahrensschritte auch auf die anderen Erläuterungen im Zusammenhang mit dem Partikelabscheider und/oder dem obigen Verfahren zurückgegriffen werden. Zum Teilen des Gehäuses kommt gerade im Hinblick auf den komplexen Verlauf der Fügeflächen zur Ausbildung der Wellung der metallischen Lage bevorzugt das Laser- schneiden zum Einsatz. Das Fixieren der metallischen Lage zwischen den Gehäuseteilen kann wiederum stoffschlüssig (durch Hartlöten, Schweißen, etc.) erfolgen.

Im Rahmen der Erfindung ist auch ein Kraftfahrzeug aufweisend eine An- Ordnung zur Behandlung von Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einer Abgasleitung aufweisend ein Abgasrückführ System beschrieben, wobei ein erfindungsgemäßer Partikelabscheider in dem Ab- gasrückführsystem vorgesehen ist. In einer Verbrennungskraftmaschine und dem Abgas System sind bewegte Teile vorgesehen. Insbesondere der Zylinder und Kolben der Verbrennungskraftmaschine sowie die Verdichterschaufeln eines Turboverdichters sind darauf angewiesen, dass sie trotz hoher thermischer Belastung eine gute Dichtung bewirken. Gerade scharfkantige keramische Teile können Turboverdichterschaufeln und Kolbendichtringe stark beschädi- gen. Hierbei wird nun insbesondere vorgeschlagen, den erfindungsgemäßen Partikelabscheider hinter einem keramischen Wabenkörper und/oder einem keramisch beschichteten Wabenkörper anzuordnen, vor allen Dingen in (d. h. einschließlich„unmittelbar an") der Abgasrückführleitung vor einem Turboverdichter. Durch den Partikelabscheider ist der negative Einfluss der Vergrößerung des Strömungswiderstandes praktisch dauerhaft vernachlässigbar. Zudem kann der Partikelabscheider aufgrund seiner anpassbaren baulichen Ausdehnung und Flexibilität sehr flexibel eingesetzt werden, vor allen Dingen in Bereichen der Abgasleitung, die bis- her aus baulichen Gründen ungenutzt blieben.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Die Figuren sind Schema tisch und benennen gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen. Es zeigen:

Fig. 1: einen Partikelabscheider mit verklemmter metallischer Lage und

Außengehäuse;

Fig. 2: einen Partikelabscheider mit geneigt angeordneter metallischer

Lage;

Fig. 3: einen Partikelabscheider mit nicht flachen Fügeflächen;

Fig. 4: einen Partikelabscheider vor dem Verklemmen der metallischen

Lage zwischen der ersten Fügefläche und der zweiten Fügefläche; Fig. 5: eine metallische Lage mit zwei Schichten;

Fig. 6: eine Draufsicht auf einen Partikelabscheider; und

Fig. 7: ein Kraftfahrzeug mit einem Partikelabscheider in dem Abgassystem. Fig. 1 zeigt einen Partikelabscheider 1 im zusammengebauten Zustand, bei dem die metallische Lage 3 zwischen einem ersten Teil 8 mit der ersten Fügefläche 10 und einem zweiten Teil 9 mit der zweiten Fügefläche 11 angeordnet ist. Der erste Teil 8 und der zweite Teil 9 bilden somit das (mehrteilige) Gehäuse 4. Das Gehäuse 4 befindet sich in dem Außengehäuse 13. Die Einlassöffnung 5 und die Auslassöffnung 6 definieren die Zentrumsachse 7. Hierbei kann der Partikelabscheider 1 eine beliebige Form aufweisen. Das Außengehäuse 13 ist im Bereich der ersten Fügeflä- che 10 und der zweiten Fügefläche 11 im Bereich 17 um den Abstand 12 so entfernt angeordnet, dass der bearbeitete Rand 14 der metallischen Lage 3 das Außengehäuse 13 gerade berührt. Hierbei können z. B. in den Kontaktpunkten 23 Stoff schlüssige Verbindungen zwischen dem Außengehäuse 13 und dem ersten Teil 8, zweiten Teil 9 und/oder der metalli- sehen Lage 3 am bearbeiteten Rand 14 vorgesehen sein.

Fig. 2 zeigt einen runden Partikelabscheider 1, in den durch die Einlassöffnung 5 die schräg angeordnete metallische Lage 3 zu sehen ist. Die schräge Anordnung der metallischen Lage 3 im Gehäuse 4 wird durch die erste Fügefläche 10 des ersten Teils 8 und die zweite Fügefläche 11 des zweiten Teils 9 vorgegeben. Hierbei ist die metallische Lage 3 so dargestellt, dass sie nicht über den ersten Außenumfang 15 des ersten Teils 8 und den zweiten Außenumfang 16 des zweiten Teils 9 hinausragt. In Fig. 3 ist der Partikelabscheider 1 in einer Seitenansicht gezeigt, wobei wiederum die Zentrumsachse 7 durch die Einlassöffnung 5 und die Auslassöffnung 6 des Gehäuses 4 definiert wird. In dieser Ausführungsform liegt die metallische Lage 3 gebogen zwischen der Fügefläche 10 des ersten Teils 8 und Fügefläche 11 des zweiten Teils 9.

Fig. 4 zeigt den ersten Gehäuseteil 8 mit der Fügefläche 10 und den zweiten Teil 9 mit der zweiten Fügefläche 11 und eine metallische Lage 3 mit bearbeitetem Rand 14 vor dem Zusammensetzen bzw. Anordnen. Hierbei ist gezeigt, dass die metallische Lage 3 zunächst flach sein kann und erst durch das Anordnen zwischen der ersten Fügefläche 10 und der zweiten Fügefläche 11 in die vorbestimmte Position 18 und anschließend in die gewünschte Form, wie sie z. B. in Fig. 3 zu sehen ist, gebracht wird.

Fig. 5 zeigt eine mehrschichtige Version einer metallischen Lage 3, wobei eine erste Schicht 31 und eine zweite Schicht 32 in direktem, flächigem Kontakt zueinander angeordnet sind (hier teilweise als Explosionsdarstellung). Die zuerst angeströmte erste Schicht 31 hat eine Weite 29 der Öffnungen 28, die um ein Vielfaches kleiner ist, als die Weite 29 der Öffnungen 28 in der nachfolgenden zweiten Schicht 32. Damit übernimmt (nur) die erste Schicht die Funktion der Partikelabscheidung, während die zweite Schicht 32 (allein) zur (rückwärtigen) Stütze bzw. teilweisen Auflage der ersten Schicht 31 dient. Jedenfalls hat die metallischen Lage 3 (bzw. hier die erste Schicht 31) Öffnung 28 mit einer Weite 29, die in einem Bereich von 0,05 bis 0,25 mm liegt.

In Fig. 6 ist ein Partikelabscheider 1 in Draufsicht gezeigt, wobei die metallische Lage 3 der Einfachheit halber mit einer Struktur gezeigt ist, die der Wellung optisch nicht entspricht. Fig. 6 zeigt bloß eine von vielfältigen Möglichkeiten der Ausgestaltung des Querschnittes 30 des Gehäuses 4 bzw. der Einlassöffnung 5. Ebenfalls möglich ist, dass die Einlassöffnung und die Auslassöffnung 6 zueinander verschiedene und/oder zum sonstigen Querschnitt 30 des Gehäuses 4 verschiedene Formen aufweist.

In Fig. 7 ist ein Kraftfahrzeug 19 gezeigt, das eine Verbrennungskraftma- schine 2, einen Partikelabscheider 1, einen Turbolader 26 und optional eine Abgasreinigungseinheit 24 aufweist. Das Abgassystem 20 besteht aus einer Abgasleitung 21 und einer Abgasrückführleitung 22. Der Hubraum der Verbrennungskraftmaschine 2 wird von der links dargestellten Seite mit aufgeladenem Abgas versorgt und auf der anderen Seite strömt Abgas in Strömungsrichtung 27 wieder aus. Durch den Partikelabscheider 1 in der Abgasrückführleitung 22 ist der Turboverdichter des Turboladers 26 vor jeglichen größeren Partikeln im Abgassystem 20 geschützt. Diese Partikel können beispielsweise von einer (teilweise) keramischen Abgasreinigungseinheit 24 stammen, die das Abgas zuvor durchströmt hat. Somit schützt der Partikelabscheider 1 alle nachfolgenden (stromab- wärts angeordneten) Bauteile vor größeren Partikeln aus der Verbren- nungskraftmaschine 2, vor dem Partikelabscheider 1 liegenden Abschnitte der Abgasleitung 21. Solche Bauteile sind insbesondere der Turbolader 26 und/oder andere Abgasreinigungseinheiten und/oder die Kühler 25 (bzw. Wärmetauscher), insbesondere in der Abgasrückführleitung 22. Somit sind auch die Verbrennungskraftmaschine 2 und ihre Hubräume vor der Beschädigung durch größere Partikel geschützt. Die Fig. 7 zeigt eine beliebige technisch sinnvolle Anordnung der Partikelabscheider 1 und stellt keine Begrenzung der exakten Anordnung des Partikelabschei- ders 1 dar.

Damit löst die Erfindung zumindest teilweise die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten technischen Probleme.

Bezugszeichenliste

1 Partikelabscheider

2 Verbrennungskraftmaschine

3 metallische Lage

4 Gehäuse

5 Einlassöffnung

6 Auslassöffnung

7 Zentrumsachse

8 erster Teil

9 zweiter Teil

10 erste Fügefläche

11 zweite Fügefläche

12 Abstand

13 Außengehäuse

14 bearbeiteter Rand

15 erster Außenumfang

16 zweiter Außenumfang

17 Bereich

18 vorbestimmte Position

19 Kraftfahrzeug

20 Abgassystem

21 Abgasleitung

22 Abgasrückführleitung

23 Kontaktpunkt

24 Abgasreinigungseinheit

25 Kühler

26 Turbolader

27 Strömungsrichtung

28 Öffnung

29 Weite

30 Querschnitt

31 erste Schicht

32 zweite Schicht




 
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