DE3852937T2

DE3852937T2 - Abgasfilter.

Info

Publication number: DE3852937T2
Application number: DE3852937T
Authority: DE
Inventors: Maeno Hiroshi; Oda Noriyuki; Ukawa Shigeru; Sudo Takatoshi
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1987-12-01
Filing date: 1988-11-30
Publication date: 1995-09-07
Anticipated expiration: 2008-12-01
Also published as: DE3852937D1; EP0318958A3; US4935042A; EP0318958B1; EP0318958A2

Description

Die Erfindung betrifft ein plattenähnliches Filterelement, eine Filtereinheit, die durch Aufstapeln mehrerer der Filterelemente gebildet wird, oder eine Filtervorrichtung, die die Filtereinheit enthält, um Teilchen im wesentlichen festzuhalten oder zu entfernen, die im Abgas enthalten sind, das von einem Dieselmotor ausgegeben wird, wie er hauptsächlich für verschiedene Fahrzeuge, Schiffe oder industrielle Anwendungen verwendet wird.
Das von einem Dieselmotor abgegebene Abgas enthält Teilchen mit Kohlenstoffteilchen als Hauptkomponente mit ziemlich hohem Anteil, was zu Luftverschmutzung führt.
Es wurden verschiedene Vorrichtungen vorgeschlagen, um Teilchen, wie sie im Abgas enthalten sind, unter Verwendung einer Filtereinrichtung festzuhalten oder zu entfernen.
Zum Beispiel offenbart JP1-A-56 124 417 eine Filtereinheit 20 aus Keramik, wie in Figur 9 dargestellt. Dasselbe Filter (Stand der Technik) ist in EP-A-0 308 525 beschrieben. Die Filtereinheit 20 zeigt insgesamt die Außenform eines rechteckigen Prismas und sie weist mehrere (acht in Figur 9) rechteckige, plattenähnliche Körper 21, 22, die parallel zueinander angeordnet sind, vertikale Endrippen 23, 25 und eine Anzahl Zwischenrippen 24, 26 auf.
Die plattenähnlichen Körper 21, 22, die Rippen 23, 25 und die Zwischenrippen 24, 26 insgesamt oder zumindest die plattenähnlichen Körper 22 bestehen aus einer gasdurchlässigen, porösen, dünnen Keramikwand mit Filterfunktion. Die plattenähnlichen Körper 21 bilden die obere und untere Wand der Filtereinheit 20 und die plattenähnlichen Körper 22 bilden die Zwischenwände. Zwischen benachbarten plattenähnlichen Körpern 21, 22 und zwischen benachbarten plattenähnlichen Körpern 22, 22 sind jeweils die Endrippen 23 beziehungsweise die Zwischenrippen 24 so eingefügt, daß sie parallel zu einer Seite des plattenähnlichen Körpers 21 liegen. Die oberen Kanten der Rippen 23, 24 sind mit dem oberen plattenähnlichen Körper 21 oder 22 verbunden und die unteren Kanten der Rippen 23, 24 sind mit dem unteren plattenähnlichen Körper 22 oder 21 verbunden wodurch mehrere Kanäle 27 für teilchenenthaltendes Gas gebildet sind, die an beiden Enden offen sind. An einer Seite des plattenähnlichen Körpers 22 sind die Rippen 23, 24 ausgebildet und an der anderen Seite desselben plattenähnlichen Körpers 22 sind die Rippen 25, 26 ausgebildet, die sich in der Richtung rechtwinklig zu den Rippen 23, 24 erstrecken. Die Rippen 25, 26 sind im wesentlichen auf dieselbe Weise wie die Rippen 23, 24 geformt und sie unterscheiden sich dahingehend, daß sie in der Richtung rechtwinklig zu derjenigen der Rippen 23, 24 ausgebildet sind. So sind abwechselnd eine Mehrzahl Kanäle 27 für teilchenenthaltendes Gas und Kanäle 28 für reines Gas gebildet, bei denen beide Enden offen sind, wobei die Richtung der ersteren Kanäle rechtwinklig zu der der letzteren Kanäle ist.
In der Filtereinheit sind beide Enden der Kanäle 27 für teilchenenthaltendes Gas offen, jedoch sind die Öffnungen an der einen Seite der Kanäle 27 direkt oder indirekt verschlossen und Abgas von einem Dieselmotor wird in die Öffnungen der anderen Seite der Filtereinheit 20 eingeleitet. Alternativ kann das Abgas vom Dieselmotor gleichzeitig von den an beiden Enden offenen Öffnungen eingeleitet werden. Die plattenähnlichen Körper 22 wirken als Filterwand und Teilchen werden an der Oberfläche der plattenähnlichen Körper 22 auf der Seite der Kanäle 27 für teilchenenthaltendes Gas festgehalten, wodurch reines Gas ohne Teilchen durch die plattenähnlichen Körper 22 tritt und dann über die Kanäle 28 für reines Gas zur Außenseite der Filtereinheit gelangt. Die festgehaltenen kohlenstoffartigen Teilchen im Abgas werden dadurch entfernt, daß sie verbrannt werden, wenn die plattenähnlichen Körper 22 in geeigneten Zeitintervallen erhitzt werden. So wird die Filtereinheit 20 regeneriert.
Bei der vorstehend beschriebenen bekannten Technik werden die gesammelten Kohlenstoffteilchen durch Erhitzen der plattenähnlichen Körper 22 mit Filterfunktion auf die Zündtemperatur der Teilchen abgebrannt, um sie dadurch zu entfernen. Jedoch werden die plattenähnlichen Körper 22 wiederholt hoher Temperatur ausgesetzt, wenn die Teilchen periodisch abgebrannt werden. Demgemäß beschleunigt sich ein Sintervorgang der plattenähnlichen Körper, wobei die Verteilung der Größe der ursprünglich geformten Poren eine Änderung erfährt, wobei der Druckverlust während des Festhaltevorgangs für die Teilchen ansteigt. Dies führt zu einer Schwierigkeit beim Aufrechterhalten einer stabilen Funktion der Filtereinheit. Ferner kann eine Beschädigung durch Verschmelzen der plattenähnlichen Körper 22 auftreten, wenn sie zum Zeitpunkt des Abbrennens der Teilchen einer hohen Temperatur unterliegen. Wenn eine solche Beschädigung auftritt, ist es nicht mehr möglich, Teilchen festzuhalten.
Die Teilchen des Abgases eines Dieselmotors beinhalten nicht nur Kohlenstoff sondern auch eine nicht vernachlässigbare Menge an nicht verbrennbaren Komponenten (z.B. 1 - 5 Gewichts-% bezogen auf die Gesamtmenge der Teilchen) und diese nicht verbrennbaren Komponenten werden ebenfalls von der Filtereinheit festgehalten. Ferner enthält das Abgas Komponenten wie SOx und NOx, die Materialien korrodieren, die die Leitungselemente bilden, wodurch nicht verbrennbare Feststoffkomponenten erzeugt werden, die sich an der Filterwand abscheiden. Diese nicht verbrennbaren Feststoffkomponenten können durch Verbrennen nicht entfernt werden und sie sammeln sich in der Filtereinheit an, wo sie ein Verstopfen hervorrufen, wodurch sich die Eigenschaften der Filtereinheit verschlechtern.
JP-A-59 225 721 offenbart eine Staubentfernungsvorrichtung für ein Gas, das heiße Stäube enthält. Die Staubentfernungsvorrichtung weist mehrere vertikale Filterröhren auf, deren beide Enden offen sind. Staub enthaltendes Gas wird vom oberen Teil der Filterröhren her eingeleitet. Stäube, die durch die Filterrohrwände daran gehindert werden, durch diese hindurchzutreten, bewegen sich in den Filterröhren nach unten und werden in einem Staubkasten aufgefangen, der unter den Filterröhren angeordnet ist, während reines Gas, das durch das Hindurchlaufen durch die Filterrohrwände erhalten wird, von den Seitenwänden der Filtereinheit ausgegeben wird. Es ist zu beachten, daß die in diesem Dokument offenbarte Staubentfernungsvorrichtung dazu geeignet ist, Gas mit großer Strömungsrate zu behandeln, das nicht verbrennbare Stäube enthält, die von einer Vorrichtung wie einem Konverter in einer Eisenhütte ausgegeben werden. Jedoch schlägt das Dokument nicht die Anwendung der Vorrichtung auf die Behandlung des Abgases eines Dieselmotors vor.
Wenn diese Art von System für eine kompakte Filtereinheit angenommen wird, ist es leicht, einfach geformte Filterröhren herzustellen, jedoch besteht die Schwierigkeit, daß ein Zusammenbauprozeß, der viel Arbeit und Zeit erfordert, notwendig ist, um eine Anzahl dünner Filterröhren mit Zwischenräumen zwischen den Räumen an Trägerplatten zu befestigen und daß es nicht einfach ist, eine Filtereinheit mit großer Kapazität herzustellen.
Die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung hat (in JP-A- 0 177 715 und EP-A-0 308 525 (nicht vorveröffentlicht)) eine Filtervorrichtung für das Abgas eines Dieselmotors vorgeschlagen, wie sie in Figur 10 dargestellt ist, um das vorstehend genannte Problem zu überwinden.
Es wird ein typisches Beispiel für eine solche Vorrichtung beschrieben.
Eine Filtereinheit 33 mit rechteckiger, fester Form, die im wesentlichen dieselbe wie die in Figur 9 dargestellte Filtereinheit ist, wird verwendet.
Die Filtereinheit wird in einem Kasten 31 mit Öffnungen im oberen und unteren Teil und mit einem Seitenstutzen durch das Zwischenfügen von Dichtteilen 32 befestigt, wie in Figur 10 dargestellt. In der Filtereinheit 33 existieren Kanäle 34 für teilchenenthaltendes Gas, die sich vertikal durch die Filtereinheit 33 erstrecken, (wie in Fig. 10 durch Pfeilmarkierungen mit durchgezogener Linie dargestellt) sowie Kanäle 35 für reines Gas (wie in Figur 10 durch Pfeilmarkierungen mit gestrichelter Linie dargestellt), die die Kanäle für teilchenenthaltendes Gas kreuzen, wobei jeweils ein Ende verschlossen und das andere Ende offen ist, und alle Kanäle werden durch plattenähnliche Körper 22 aus gasdurchlässigem, porösem Material festgelegt.
Ein Einlaßtrakt 37 ist im oberen Teil des Gehäuses 31 ausgebildet, um Abgas vom Dieselmotor einzuleiten. Eine Auslaßleitung 38 ist an derjenigen Seite des Gehäuses 31 angeschlossen, an der die Kanäle 35 für reines Gas offen sind. Die Auslaßleitung 38 ist mit einem Drosselabschnitt 39 mit einem Teil mit verringertem Durchmesser versehen und die Abschnitte, die sich stromaufwärts und stromabwärts in bezug auf den Drosselabschnitt anschließen, öffnen sich leicht. Eine Düse 40 zum Ausblasen von Gas unter Druck, die zur Rückspülung verwendet wird, ist nahe der stromabwärtigen Seite des Drosselabschnitts 39 vorhanden und öffnet sich zur stromaufwärtigen Seite.
Ein Teilchenaufnahmeabschnitt 41 ist im unteren Teil des Gehäuses 31 vorhanden. Der Teilchenaufnahmeabschnitt 41 ist mit einer Schale 42, einer Filterplatte 43 mit einem elektrischen Widerstandsheizer 46, einem Aschekomponente-Entnahmestutzen 44 mit einer wegnehmbaren Abdeckplatte 47 (die im allgemeinen geschlossen ist) und einem Gastrakt 45 versehen.
Ein Teil des Bodens der Schale 42 ist durchbrochen und die Filterplatte 43 ist in diesen Teil eingesetzt, so daß die Schale 42 und die Filterplatte 43 insgesamt die unteren offenen Enden der Kanäle 34 für teilchenenthaltendes Gas der Filtereinheit 33 umgeben. Der Aschekomponente-Entnahmestutzen 44 ist am Boden der Schale 42 offen und der Gastrakt 45 ist unter der Filterplatte 43 angeordnet. Die Filterplatte 43 besteht aus gasdurchlässigem, porösem Material. Das Verhältnis des Filterbereichs der Filterplatte 43 zu demjenigen der Filtereinheit 33 ist dergestalt, daß es sich um ungefähr 20 % oder einen kleineren Teil, insbesondere um einen Teil von ungefähr 0,5 % - 5 % handelt, weswegen ein kleiner Teil des gesamten über den Einlaßtrakt 37 eingeleiteten Abgases durch die Filterplatte 43 läuft und der restliche Teil des Abgases durch die plattenähnlichen Körper 22 der Filtereinheit 33 hindurchtritt, um zur Auslaßleitung 38 zu strömen.
Das Abgas des Dieselmotors wird vom Einlaßtrakt 37 über die oberen offenen Enden in die Kanäle 34 für teilchenenthaltendes Gas der Filtereinheit 33 eingeleitet. Der größte Teil des Abgases läuft durch die plattenähnlichen Körper 22, die Kanäle 35 für reines Gas und strömt dann zur Auslaßleitung 38. Jedoch werden Teilchen im Abgas durch die plattenähnlichen Körper 22 festgehalten und scheiden sich an der Innenfläche der Kanäle 34 für teilchenenthaltendes Gas ab. Ein Teil der Teilchen strömt zusammen mit einem Teil des Abgases über das unten offene Ende der Kanäle 34 für teilchenenthaltendes Gas in den Teilchenaufnahmeabschnitt 41. Der Teil des Abgases läuft durch die Filterplatte 43 zum Gastrakt 45. Jedoch können die Teilchen in einem Teil des Abgases nicht durch die Filterplatte 43 treten und scheiden sich an der Innenfläche der Filterplatte 43 ab.
Nach einem Fortführen des Teilchenfesthaltebetriebs für eine vorgegebene Zeitspanne wird für kurze Zeit ein Rückspülvorgang ausgeführt. Beim Rückspülvorgang wird Gas unter Druck, insbesondere Druckluft von der Düse 40 für kurze Zeit wie ungefähr 0,1 Sek. - 1 Sek. ausgeblasen. Das ausgeblasene Gas regt das Gas um die Düse 40 herum an und Gas, das das mehrfache des ursprünglich ausgeblasenen Gases ist, strömt impulsförmig zu den Kanälen 35 für reines Gas. Die impulsförmige Gasströmung strömt durch die plattenähnlichen Körper 22 zu den Kanälen 34 für teilchenenthaltendes Gas. Dann werden die Teilchen, die sich an der Innenfläche der Kanäle 34 für teilchenenthaltendes Gas angesammelt haben, abgelöst. Ein Teil der Teilchen wird in die Kanäle 34 für teilchenenthaltendes Gas getrieben, jedoch fällt der größte Teil in den Teilchenaufnahmeabschnitt 41. Im Teilchenaufnahmeabschnitt 41 wird ein Gasstrom erzeugt, der durch die Filterplatte 43 läuft und mit dem Gasstrom wird der größte Teil der Teilchen, die sich an der Innenfläche der Filterplatte 43 abgeschieden und angesammelt haben, mitgenommen.
So werden die Teilchen, die während des Teilchenfesthaltevorgangs an den Innenflächen der Kanäle 34 für teilchenenthaltendes Gas festgehalten wurden, durch den Rückspülvorgang zur Innenfläche der Filterplatte 43 bewegt, um dadurch die Filterfunktion der Filtereinheit 33 zu regenerieren. Die Teilchen auf der Filterplatte 43 werden durch Erhitzen des elektrischen Widerstandsheizers 46 abgebrannt und entfernt.
Nach relativ langzeitiger Verwendung der Vorrichtung tritt Ansammlung eines nicht verbrennbaren Rückstands oder von Asche auf. In diesem Fall wird die Abdeckplatte 47 geöffnet, um den Rückstand oder die Asche zu entfernen. Alternativ kann ein zwangsweises Entfernen durch eine geeignete Kratzeinrichtung erfolgen.
Jedoch hat die vorstehend genannte Filtervorrichtung die folgenden Nachteile. Wenn das Rückspülgas impulsförmig wiederholt in die Kanäle 35 für reines Gas eingeleitet wird, wirkt momentan ein Kopf von Gas unter hohem Druck wie ungefähr 0,3 - 0,4 kg/cm² auf die Innenseite der Kanäle 35 für reines Gas. Jede Anwendung des Druckkopfs führt zu einer Spannung in den plattenähnlichen Körpern 22, die die Kanäle 35 für reines Gas von den Kanälen 34 für teilchenenthaltendes Gas in der Filtereinheit 33 trennen und schließlich werden die plattenähnlichen Körper 22 zerstört.
Ferner weist die herkömmliche Filtereinheit, wie sie in Figur 9 dargestellt ist, eine komplizierte Struktur auf, was viel Arbeit und eine lange Herstellzeit erfordert, wobei die Ausbeute gering ist.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Filterelement mit einem Aufbau, der ausreichend beständig gegenüber Biegespannungen ist, wie sie wiederholt durch den Druckkopf von Rückspülgas wirken, eine Filtereinheit, die leicht hergestellt werden kann und zu guter Ausbeute führt und die durch Aufstapeln der plattenähnlichen Filterelemente gebildet wird, und eine Filtervorrichtung unter Verwendung einer solchen Filtereinheit, zu schaffen.
Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung ist ein plattenähnliches Filterelement geschaffen, wie es in Anspruch 1 definiert ist, das folgendes aufweist: einen plattenähnlichen Körper aus einem gasdurchlässigen, porösen Material mit einem Paar einander abgewandter Endseiten, und mehrere Durchgangslöcher, die im plattenähnlichen Körper von einer der Endseiten zur anderen ausgebildet sind, wobei die mehreren Durchgangslöcher Innenwandflächen aufweisen, die zu den beiden Seitenflächen des plattenähnlichen Körpers ausgebaucht sind, wobei die Seitenflächen näher an den Durchgangslöchern liegen.
Als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein plattenähnliches Filterelement geschaffen, bei dem der plattenähnliche Körper über rechteckige Seitenwandflächen verfügt und die Querschnittsform jedes der Durchgangslöcher entlang einer Ebene rechtwinklig zu den Mittellinien der Löcher aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Kreis, einer Ellipse und einem Vieleck mit 4 (vier) Ecken oder mehr besteht.
Als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein plattenähnliches Filterelement geschaffen, bei dem jede Mittellinie der mehreren Durchgangslöcher im wesentlichen linear ist und sich diese ungefähr parallel zueinander erstrekken, zusätzlich, daß die Öffnungen der mehreren Durchgangslöcher an den entgegengesetzten Endflächen im wesentlichen ausgerichtet sind.
Als anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein plattenähnliches Filterelement geschaffen, in dem Rippen entlang der Kanten der einander abgewandten Endflächen so ausgebildet sind, daß sie an den Kanten auf der Seite der Seitenfläche überstehen, die die Endflächen verbindet.
Als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein plattenähnliches Filterelement geschaffen, bei dem eine Keramik für den luftdurchlässigen, porösen, plattenähnlichen Körper verwendet ist, wobei Sintermetall oder poröses Glas abhängig von der Art des zu behandelnden teilchenenthaltenden Gases verwendet werden kann.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung ist eine Filtereinheit geschaffen, wie sie in Anspruch 4 definiert ist, die mehrere plattenähnliche Filterelemente aufweist, von denen jedes durch einen plattenähnlichen Körper gebildet wird, der aus einem gasdurchlässigen, porösen Material mit einem Paar einander abgewandter Endflächen und aus mehreren Durchgangslöchern besteht, die sich von einer der Endflächen zur anderen erstrecken, wobei die mehreren Durchgangslöcher Innenwandflächen aufweisen, die zu den beiden Seitenflächen der plattenähnlichen Körper hin ausgebaucht sind, wobei die Seitenflächen dichter bei den Durchgangslöchern liegen, wobei die mehreren plattenähnlichen Filterelemente parallel zueinander so aufeinandergestapelt sind, daß jedes Paar einander entgegengesetzter Endflächen mit Durchgangslochöffnungen der aufeinandergestapelten Filterelemente ausgerichtet ist, und wobei Kanäle, die von den Durchgangslöchern durch die porösen Wände der plattenähnlichen Körper getrennt sind, zwischen benachbarten Filterelementen ausgebildet sind.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Filtereinheit sind die Kanäle an beiden Seiten eines Paars der einander abgewandten Endflächen offen, die sich von den einander abgewandten Endflächen unterscheiden, in denen die Öffnungen der mehreren Durchgangslöcher ausgebildet sind.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Filtereinheit sind mehrere plattenähnliche Filterelemente, von denen jedes Rippen aufweist, die sich entlang der Kanten des Paars einander abgewandter Endflächen erstrecken und zur selben Seitenfläche vorstehen, parallel zueinander so aufeinandergestapelt, daß Kanäle mit einer Breite, die im wesentlichen der Höhe der Rippen entspricht, gebildet sind, wobei die Kanäle von den mehreren Durchgangslöchern durch die porösen Wände der plattenähnlichen Körper getrennt sind.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Filtereinheit sind mehrere Filterelemente mit zwischen benachbarte Filterelemente eingefügten Abstandshalter so aufeinandergestapelt, daß Kanäle gebildet werden, deren Breite im wesentlichen der Höhe der Abstandshalter entspricht, wobei die Kanäle von den mehreren Durchgangslöchern durch die porösen Wände der plattenähnlichen Körper getrennt sind.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung ist eine Filtervorrichtung geschaffen, wie sie in Anspruch 5 beansprucht ist, die eine Filtereinheit mit mehreren Filterelementen aufweist, von denen jedes einen plattenähnlichen Körper aus einem gasdurchlässigen, porösen Material mit einem Paar einander abgewandter Endflächen und mehrere Durchgangslöcher aufweist, die im plattenähnlichen Körper von der einen Endfläche zur anderen ausgebildet sind, wobei die mehreren Durchgangslöcher Innenwandflächen aufweisen, die zu den beiden Seitenflächen des plattenähnlichen Körpers ausgebaucht sind, wobei die Seitenflächen dichter an den Durchgangslöchern liegen, und wobei die Filterelemente parallel zueinander so aufeinandergestapelt sind, daß jedes Paar einander abgewandter Endflächen mit Durchgangslochöffnungen übereinandergestapelter Filterelemente ausgerichtet ist, und wobei Kanäle, die von den mehreren Durchgangslöchern durch poröse Wände der plattenähnlichen Körper getrennt sind, zwischen den benachbarten Filterelementen ausgebildet sind, wobei die Kanäle an beiden Seiten eines Paars einander abgewandter Endflächen offen sind, die sich von den einander abgewandten Endflächen unterscheiden, in denen die Öffnungen der mehreren Durchgangslöcher ausgebildet sind, und mit einem Metallgehäuse mit einem Einlaß für Staub enthaltendes Gas, einem Auslaß für reines Gas und einem Auslaß für Staub, das die Filtereinheit durch Abdichtteile festhält.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ist die vorstehend genannte Filtereinheit unter Verwendung einer Polstereinrichtung und/ oder einer Federeinrichtung als Druckbelastung eingebaut.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ist der Auslaß der Vorrichtung für reines Gas mit einem Einlaß für Gas unter Druck versehen, um einen Rückspülvorgang auszuführen, um die Vorrichtung zu regenerieren, wobei das Gas unter Druck vorzugsweise Druckluft ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung werden mehrere in der Filtereinheit ausgebildete Durchgangslöcher dazu verwendet, für Strömung eines Staub enthaltenden Gases zu sorgen und die zwischen den benachbarten Filterelementen ausgebildeten Kanäle werden zum Durchströmen reinen Gases verwendet.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung wird das Abgas von einem Dieselmotor als Staub enthaltendes Gas behandelt.
Obwohl die Filtereinheit unter Verwendung eines einzelnen plattenähnlichen Filterelements ausgebildet werden kann, ist es leicht, eine Filtereinheit mit gewünschter Filteroberfläche dadurch zu errichten, daß eine geeignete Anzahl von Filterelementen parallel zueinander so aufgestapelt wird, daß vorgegebene Zwischenräume durch Rippen und/oder Abstandshalter zwischen den benachbarten Filterelementen gebildet werden.
Das heißt, daß bei einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung mehrere der in einem plattenförmigen Filterelement, das aus einem gasdurchlässigen, porösen Material besteht, ausgebildete Durchgangslöcher zum Durchleiten von Gas als Kanäle für Staub enthaltendes Gas verwendet werden, wobei die zwischen den benachbarten Filterelementen ausgebildeten Zwischenräume als Kanäle für reines Gas verwendet werden. Wenn den Durchgangslöchern Staub enthaltendes Gas zugeführt wird, wird Staub im Gas an der Innenwandfläche der Durchgangslöcher des Filterelements festgehalten, während dafür gesorgt wird, daß nur die gasförmige Komponente durch die porösen Wände hindurchtritt, wodurch gereinigtes Gas durch die Kanäle für reines Gas strömt, die zwischen benachbarten Filterelementen ausgebildet sind.
Die Teilchen, die sich an der Innenwandfläche der Durchgangslöcher angesammelt haben, werden von dieser Innenwandfläche leicht dadurch abgelöst, daß in die zwischen den Filterelementen ausgebildeten Kanäle für reines Gas eine Rückspül-Gasströmung eingegeben wird, um dadurch ein Regenerieren der Filtereinheit auszuführen. Der Gasdruckkopf beim Rückspülvorgang wirkt von der Seite der Seitenfläche her, die die Kanäle für reines Abgas festlegt, zur Innenseite der mehreren Durchgangslöcher hin.
Beim erfindungsgemäßen Filterelement ist jede der Innenwandflächen der Durchgangslöcher so ausgebildet, daß sie zu den Seitenflächen des Filterelements ausgebaucht sind, die dichter an den Durchgangslöchern liegen. Demgemäß wird auf die poröse Wand keine große Biegespannung ausgeübt, abweichend vom Fall bei einer ebenen porösen Wand, wie sie für ein herkömmliches Filterelement verwendet wird, bei dem alle Innenwandflächen der Durchgangslöcher keine ausgebauchte Innenwandfläche aufweisen. Demgemäß kann das erfindungsgemäße Filterelement dem Gasdruckkopf standhalten, wie er wiederholt einwirkt, wenn Rückspülvorgänge ausgeführt werden, und es kommt nur selten zu einer verheerenden Beschädigung der porösen Filterwand.
Die Seitenflächen des Filterelements sind im wesentlichen eben. Die Seitenflächen stehen parallel zueinander und sie sind breiter als die anderen Flächen, die den plattenähnlichen Körper bilden. Die Durchgangslöcher erstrecken sich jeweils zwischen den gepaarten, ebenen Seitenflächen parallel zu diesen, so daß sie von einer Endseite zur anderen Endseite durch den plattenähnlichen Körper laufen.
Die Größe der Durchgangslöcher des Filterelements kann abhängig von den Bedingungen ausgewählt werden. Da jedoch eine Nachfrage nach verringertem Filtervolumen besteht, insbesondere wenn das Filterelement zum Festhalten von Teilchen im von einem Dieselmotor ausgegebenen Abgas verwendet wird, ist es bevorzugt, daß der Innendurchmesser der Durchgangslöcher verringert wird, um dadurch die Filterfläche pro Volumen zu erhöhen. Wenn jedoch der Innendurchmesser zu klein ist, kommt es zu einem Verstopfen der Durchgangslöcher. Demgemäß liegt der bevorzugte Innendurchmesser der Durchgangslöcher im Bereich von ungefähr 3 mm bis 10 mm und die Dicke des Filterelements liegt im Bereich von ungefähr 6 mm bis 30 mm.
Wenn zum Beispiel eine Filtervorrichtung zum Behandeln eines Staub enthaltenden Gases verwendet wird, das von einer unveränderlichen Systemquelle erzeugt wird und eine relativ große Filtereinheit verwendet werden kann, kann ein Filterelement mit einer Dicke von ungefähr 1,5 cm - 25 cm und einem Innendurchmesser der Durchgangslöcher von 1 cm - 20 cm verwendet werden. Wenn jedoch das Gewicht eines einzelnen, plattenähnlichen Filterelements zu groß ist, ist es schwierig, das Filterelement von Hand zu handhaben. Demgemäß ist es bevorzugt, daß das Gewicht einer Filterelementeinheit 15 kg oder weniger beträgt.
Da das plattenähnliche Filterelement gemäß der Erfindung über einfache Struktur verfügt, kann es leicht z. B. durch einen Extrusionsprozeß, einen Gießprozeß usw. hergestellt werden, während das Auftreten fehlerhafter Erzeugnisse verringert werden kann. Ferner kann eine Filtereinheit mit gewünschter Filterfläche dadurch erzielt werden, daß eine geeignete Anzahl von Filterelementen parallel zueinander aufgestapelt wird und Rippen und/oder Abstandshalter zwischen benachbarte Filterelemente eingefügt werden, gefolgt vom Verkleben oder Verbinden derselben zu einem Stück.
Bei der erfindungsgemäßen Filtereinheit sollte die Breite der Kanäle, die dazu verwendet werden, für die Strömung gereinigten Abgases zu sorgen, und die zwischen benachbarten Filterelementen ausgebildet sind, die parallel zueinander aufgestapelt sind, klein sein, um die Filterfläche pro Volumen in der Filtereinheit zu erhöhen. Vorzugsweise ist die Breite der Kanäle kleiner als die Hälfte des Innenersatzdurchmessers der durch das Filterelement laufenden Durchgangslöcher. Jedoch ist es schwierig, die Breite der Kanäle sehr klein herzustellen, solange nicht die Genauigkeit der Oberflächenebenheit der Seitenflächen erhöht wird. Ferner steigt der Widerstand beim Zuführen von Rückspülgas an, was die Rückspülung erschwert, wenn die Breite der Kanäle zu klein ist. Demgemäß beträgt die günstige Breite der Kanäle 1,5 mm oder mehr.
In den Zeichnungen ist folgendes dargestellt:
Figur 1 ist eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen plattenähnlichen Filterelements;
Figur 2 ist eine perspekivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Filtereinheit, die durch Aufstapeln der in Figur 1 dargestellten Filterelemente gebildet ist;
Figur 3 ist ein Querschnitt durch die in Figur 2 dargestellte Filtereinheit;
Figur 4 ist ein Teilschnitt durch ein Filterelement, der veranschaulicht, daß ein Gasdruckkopf auf das Filterelement wirkt, wenn ein Rückspülvorgang ausgeführt wird;
Figuren 5 bis 8 sind jeweils Teilquerschnitte von Filterelementen anderer Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer plattenähnlicher Filterelemente;
Figur 9 ist eine perspektivische Darstellung einer herkömmlichen Filtereinheit und
Figur 10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Filtervorrichtung zeigt, in der die in Figur 9 dargestellte Filtereinheit verwendet ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen plattenähnlichen Filterelernents.
Ein plattenähnliches Filterelement 51 besteht aus einem plattenähnlichen Körper 52 aus gasdurchlässigem, porösem Material.
Als Material für den plattenähnlichen Körper kann z. B. Keramik, Sintermetall, poröses Glas verwendet werden. Unter diesen sind Keramik wie Cordierit, β-Spodumen, Aluminiumtitanat, Zirkon, Mullit, Siliciumcarbid und Siliciumnitrid mit ausgezeichneten Eigenschaften hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit, thermischer Beständigkeit und thermischer Schockbeständigkeit besonders bevorzugt, da Eignung für die Behandlung verschiedener Arten Staub enthaltender Gase besteht.
Mehrere Durchgangslöcher 55 sind so im plattenähnlichen Körper 52 ausgebildet, daß sie sich von einer Endfläche 53 zur anderen Endfläche 54 eines Paars einander abgewandter Endflächen des plattenähnlichen Körpers 52 erstrecken. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind mehrere Durchgangslöcher 55 in einer einzelnen, ausgerichteten Reihe gebildet. Jedoch ist es möglich, die Durchgangslöcher in zwei oder drei Reihen im plattenähnlichen Körper 52 auszubilden, solange nicht die von der Erfindung beabsichtigte Wirkung beeinträchtigt wird.
Figur 4 ist ein Querschnitt entlang der Ebene rechtwinklig zu den Mittellinien der mehreren Durchgangslöcher, die im Filterelement parallel zueinander ausgebildet sind. Jede Innenwandfläche 56 der Durchgangslöcher 55 ist zu den Seitenflächen hin ausgebaucht, die dichter bei den Durchgangslöchern liegen, und zwar in bezug auf eine Mittellinie 1 in Dickenrichtung des plattenähnlichen Körpers 52. Genauer gesagt, ist die Querschnittsform jedes der Durchgangslöcher so ausgebildet, daß die Beziehung b > a und c > a besteht, wobei der Abstand zwischen einer Seitenfläche 57 und dem mittleren Abschnitt der Innenwandfläche 56 mit a bezeichnet ist und der Abstand zwischen der Seitenfläche 57 und beiden Endabschnitten der Innenwandfläche 56, die die Mittellinie 1 schneidet, mit b und c bezeichnet ist.
In Figur 4 sind Löcher mit kreisförmigem Querschnitt als Durchgangslöcher 55 verwendet. Jedoch können verschiedene Querschnittsformen verwendet werden, solange die Beziehungen b > a und c > a erfüllt sind. Das heißt, daß ein Loch mit elliptischem Querschnitt (Figur 5), ein Loch mit quadratischem Querschnitt (Figur 6), ein Loch mit sechseckigem Querschnitt (Figuren 7 und 8) verwendet werden kann. Im Fall von Figur 8 ist es wichtig, daß die Länge d einer Seite des sechseckigen Lochs nicht zu groß gemacht wird, wenn die Seite der Innenwandfläche 56 des Durchgangslochs parallel zur Seitenfläche 57 liegt.
In Figur 1 sind Rippen 58 jeweils entlang der Kanten der Endflächen 53, 54 des plattenähnlichen Körpers 52, an denen mehrere Durchgangslöcher 55 ausgebildet sind, so ausgebildet, daß sie auf der Seite einer Seitenfläche 57 vorstehen. Obwohl die Rippen 58 für die Erfindung nicht wesentlich sind, erleichtern sie die Zusammenbauarbeit, wenn mehrere plattenähnliche Filterelemente zum Aufbauen einer Filtereinheit, die weiter unten beschrieben wird, aufeinandergestapelt werden.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel stehen die Rippen 53 auf derselben Seite an der Seitenfläche des plattenähnlichen Körpers 52 vor. Jedoch kann eine der Rippen 58 am plattenähnlichen Körper 52 an der Gegenseite zur anderen Rippe 58 ausgebildet sein. Ferner können die Rippen 58 am plattenähnlichen Körper 52 T-förmig oder I-förmig an den beiden Seiten ausgebildet sein.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Rippen 58 entlang jeder der Kanten der einander abgewandten Endflächen des plattenähnlichen Körpers 52 ausgebildet. Jedoch kann eine gewünschte Anzahl Rippen zusätzlich zwischen den Rippen 58 parallel zu diesen ausgebildet sein. In diesem Fall legen die Rippen Kanäle fest, die zwischen benachbarten, aufeinandergestapelten plattenähnlichen Körpern ausgebildet sind. Ferner ist es möglich, eine Rippe entlang des anderen Paars Kanten so auszubilden, daß sie rechtwinklig zu den Rippen 58 steht, und wenn die Filterelemente aufeinandergestapelt werden, verschließen die Rippen einen der Auslässe der Kanäle, die zwischen benachbarten Filterelementen ausgebildet sind.
Die Figuren 2 und 3 zeigen eine Filtereinheit 61, die durch Aufeinanderstapeln mehrerer Filterelemente 51 gebildet wurde. Die Filtereinheit 61 ist mit mehreren Kanälen zwischen benachbarten Filterelementen dadurch versehen, daß Filterelemente 51 parallel aufeinandergestapelt sind, wobei die Kanäle von den in den plattenähnlichen Körpern ausgebildeten Durchgangslöchern durch poröse Wände der plattenähnlichen Körper getrennt sind.
In der Filtereinheit 61 sind die Filterelemente 51 so angeordnet, daß die Endflächen mit den Öffnungen der Durchgangslöcher 55 ausgerichtet sind und die an den Filterelementen 51 ausgebildeten Rippen 58 in derselben Richtung ausgerichtet sind.
Die Rippen 58 sind mit den Seitenflächen 57 benachbarter Filterelemente 51 unter Verwendung zum Beispiel eines Bindemittels mit Wärmebeständigkeit auf staubdichte Weise verbunden. Alternativ wird eine Kisseneinrichtung oder jeweils eine Dichtung zwischen die Endfläche der Rippen 58 und die Seitenflächen 57 des nächsten Filterelements 51 eingefügt, gefolgt von einem Zusammendrücken, um eine Verbindung herzustellen. Auch können mehrere Filterelemente 51 dadurch miteinander verbunden werden, daß sie einstückig zusammengesintert werden. So werden Öffnungen von Kanälen 62 für reines Gas, die durch die Rippen 58 und die Seitenflächen 57 festgelegt sind, an der Seite ausgebildet, die sich von derjenigen Seite unterscheidet, an der die mehreren Durchgangslöcher 55 geöffnet sind und zwar durch Aufstapeln mehrerer Filterelemente 51.
Die Filtereinheit 61 kann als Filtereinheit 63 für die in Figur 10 dargestellte Filtervorrichtung verwendet werden, d.h., daß dann, wenn ein teilchenenthaltendes Gas wie das Abgas eines Dieselmotors von einer der Einlaßöffnungen der Durchgangslöcher 55 zugeführt wird, feine Teilchen an den Innenwandflächen der Durchgangslöcher festgehalten werden und nur reines Gas durch die gasdurchlässigen, porösen Wände der plattenähnlichen Körper 52 hindurchtritt, so daß gereinigtes Gas durch die Kanäle 62 für reines Gas erhalten wird.
Die im teilchenenthaltenden Gas enthaltenen Teilchen werden an den Innenwandflächen der Durchgangslöcher 55 festgehalten und ein Teil der Teilchen verbleibt an den Innenwandflächen, während der andere Teil in einen Teilchenaufnehmer 41 aus den anderen Öffnungen der Durchgangslöcher 55 (Figur 10) hineinfällt, wo die Teilchen gesammelt werden.
Nach einer Zeitspanne eines Staubfesthaltevorgangs sammeln sich Teilchen an den Innenwandflächen der Durchgangslöcher 55 an, wodurch sich die Filterverluste erhöhen. Dann wird mit geeigneten Zeitintervallen ein Rückspülvorgang z. B. dadurch ausgeführt, daß Gas unter Druck durch eine Düse 40 eingeblasen wird, die an der Auslaßseite der Kanäle für reines Gas vorhanden ist, wie in Figur 10 dargestellt. Das von der Düse ausgeblasene Gas unter Druck regt Gas um die Düse herum an, um einen impulsförmigen Strom zu erzeugen, der in die Kanäle 62 für reines Gas eingeblasen wird. Infolgedessen steigt der Druck in den Kanälen 62 für reines Gas augenblicklich ziemlich an und ein Druck P wirkt wiederholt auf die Außenflächen 57 der Filterelemente 51, wie in Figur 4 dargestellt. Der wiederholte Druck P arbeitet so, daß er Teile der porösen Wände zwischen den Durchgangslöchern 55 und den Seitenflächen 57 zusammendrückt. Jedoch ist beim erfindungsgemäßen plattenähnlichen Filterelement die Innenwandfläche 56 der Durchgangslöcher 55 so ausgebildet, daß sie zu den Seitenflächen 57 hin ausgebaucht ist, die näher an den Durchgangslöchern liegen. Demgemäß ist die Biegespannung in den Wänden, wie sie durch den Druck P hervorgerufen wird, vom Gesichtspunkt der Strukturdynamik her klein. Daher ist es vermeidbar, daß es zu einem Zerbrechen der porösen Filterwände kommt.
In der in Figur 2 dargestellten Filtereinheit 62 können statt der Rippen 58 Abstandshalter dazu verwendet werden, benachbarte Filterelemente 51 voneinander zu trennen. In diesem Fall liegen die Filterelemente 51 in Form ebener Platten vor, die einfach unter Verwendung z. B. eines Extrusionsprozesses hergestellt werden können.
Die Rippen 58 können am plattenähnlichen Körper entlang der Kante der Endflächen ausgebildet werden, die parallel zu den Mittellinien der Durchgangslöcher 55 sind, die durch den plattenähnlichen Körper gehen, und zwar so, daß sie zur Seite der Seitenfläche überstehen. Wenn mehrere solche Filterelemente 51 aufeinandergestapelt werden, sind Kanäle 62 für reines Gas an denselben Endflächen offen, an denen die Öffnungen der Durchgangslöcher 55 liegen. In diesem Fall ist es erforderlich, eine Abdichteinrichung bereitzustellen, um die Kanäle für reines Gas von den Kanälen für Staub enthaltendes Gas zu trennen.
Beim erfindungsgemäßen plattenähnlichen Filterelement ist es erwünscht, daß mehrere Durchgangslöcher 55 als Kanäle für Staub enthaltendes Gas verwendet werden und daß die zwischen benachbarten Seitenflächen 57 gebildeten Kanäle als Kanäle für reines Gas verwendet werden. Jedoch ist es auch möglich, daß die Durchgangslöcher 55 als Kanäle für reines Gas verwendet werden und die Kanäle zwischen den Seitenflächen 57 als Kanäle für Staub enthaltendes Gas verwendet werden, wenn keine Gefahr besteht, daß die plattenähnlichen Körper zerbrechen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ist in Figur 10 dargestellt, wobei sich der Aufbau der Filtereinheit von demjenigen gemäß der japanischen Patentanmeldung Nr. 232 360/1987 unterscheidet.

[BEISPIEL]

Als ein Beispiel der Erfindung wurde eine Filtereinheit mit dem Aufbau wie in Figur 2 hergestellt und es wurde eine Filtervorrichtung mit dem Aufbau wie in Figur 10 hergestellt, bei dem die Filtereinheit den Aufbau von Figur 2 aufwies.
Zum Vergleich wurde eine Filtervorrichtung wie in Figur 10 hergestellt, bei der die Filtereinheit den Aufbau wie in Figur 9 aufwies. Technische Angaben zu den geprüften Filtereinheiten und Testbedingungen wie auch die Testergebnisse werden nachfolgend beschrieben.
Für ein erfindungsgemäßes plattenähnliches Filterelement gilt das folgende:
Material: Cordierit
Formungsverfahren: Gießen
Porosität: ungefähr 34 %
Mittlere Porengröße: ungefähr 22 um
Länge x Breite x Dicke: 240 x 224 x 15 mm
Durchmesser eines kreisförmigen Durchgangslochs: 7 mm
Schrittweite der kreisförmigen Durchgangslöcher: 10 mm
Rippenhöhe: 2,8 mm
Für eine Filtereinheit gemäß der Erfindung gilt das folgende:
25 Filterelementteile wurden aufeinandergestapelt, um einen Filterblock herzustellen und eine Filtereinheit wurde dadurch erzeugt, daß drei Filterblöcke so aufeinandergestapelt wurden, daß die zwischen benachbarten Filterelementen gebildeten Kanäle miteinander in Verbindung standen. Versuche wurden dadurch ausgeführt, daß die kreisförmigen Durchgangslöcher der Filterelemente als Kanäle für teilchenenthaltendes Gas verwendet wurden und die Kanäle zwischen benachbarten Filterelementen als Kanäle für reines Gas verwendet wurden.
Breite der Kanäle für reines Gas: ungefähr 3,0 mm
Wirksame Filterfläche: ungefähr 7,2 m²
Filtereinheit zum Vergleich:
Material: Cordierit
Formungsverfahren: Einstückiges Gießen
Porosität: ungefähr 34 %
Mittlere Porengröße: ungefähr 23 um
Länge x Breite x Dicke: 700 x 350 x 350 mm
Breite eines Abgaskanals: 5 mm
Breite eines Kanals für reines Gas: 5 mm
Wirksame Filterfläche: 7,1 m²

Testbedindungen

Verwendeter Motor: Verdrängung: 6,6 l Dieselmotor mit Direkteinspritzung Nennleistung: 180 PS; 300 U/Min.
Abgas: Motorbetrieb bei 200 U/Min.;130 PS Temperatur des Abgases: 550 ºC Strömungsrate des Abgases: 430 Nm²/Std. bei Normalbedingungen

Bedindungen für den Rückspülvorgang

Luftdruck (an der Druckquelle): 6,0 kg/cm²
Rückspülperiode: 0,1 Sek.
Intervall des Rückspülvorgangs: 300 Sek.
Ausblasdüse: Öffnungsdurchmesser von 25 mm x 2 Stücke
Menge der Druckluft für den
Rückspülvorgang: 85 Nl bei Normalbedingungen

Testergebnisse

Mittlerer Druckverlust des verwendeten Filters:
Beispiel: ungefähr 1,2 bar (1200 mm Wassersäule)
Vergleichsbeispiel: ungefähr 1,2 bar (1200 mm Wassersäule)
(Nach ungefähr 20 Stunden wurde eine Verringerung des Druckverlustes beobachtet.)
Konzentration von Teilchen im gereinigten Gas:
Beispiel: ungefähr 3 mg/Nm³ bei Normalbedingungen
(Keine Änderung nach 50 Stunden) Vergleichsbeispiel: ungefähr 3 mg/Nm³ bei Normalbedingungen
(Die Konzentration begann nach ungefähr 20 Stunden anzusteigen und erreichte nach 30 Stunden ungefähr 120 mg/Nm², da es zu einer Beschädigung (einem Riß) in einem Filter kam.)
Es könnte befürchtet werden, daß bei einem erfindungsgemäßen plattenähnlichen Filterelement die Innenwandfläche der Durchgangslöcher nicht gleichmäßig als Filterfläche verwendet werden kann, da sich die Dicke des Wandabschnitts zwischen der Innenwandfläche der Durchgangslöcher und der Seitenfläche des plattenähnlichen Körpers ändert und der Durchlaßwiderstand nicht gleichmäßig ist. Jedoch konnte bestätigt werden, daß das erfindungsgemäße Filterelement auf Grund der Tatsache, daß der Druckverlust, wie er während des Staubfesthaltevorgangs entsteht, stark von der Schicht der an der Filterfläche festgehaltenen Teilchen abhängt, ohne Schwierigkeiten verwendet werden konnte.
So wird gemäß der Erfindung ein plattenähnliches Filterelement mit einer Mehrzahl Durchgangslöcher in einem plattenähnlichen Körper aus gasdurchlässigem, porösem Material ausgebildet. Eine Filtereinheit mit gewünschter Filterfläche kann leicht dadurch erhalten werden, daß eine geeignete Anzahl Filterelemente mit geeigneten Zwischenraumkanälen zwischen benachbarten Filterelementen aufeinandergestapelt wird. Das einfache Verarbeitungsverfahren für die Filterelemente verringert das Auftreten fehlerhafter Erzeugnisse wesentlich.
Wie im vorstehend angegebenen Beispiel dargelegt, kann ein Zerbrechen der porösen Filterwand, d.h. eine Beschädigung der Filterelemente, selbst dann verhindert werden, wenn Gas unter hohem Druck in die Kanäle für reines Gas eingeleitet wird, wenn ein Rückspülvorgang ausgeführt wird. Bei einem erfindungsgemäßen Filterelement ist die Innenwandfläche der Durchgangslöcher der Filterelemente, die die Kanäle für teilchenenthaltendes Gas bilden, zu den Seitenflächen ausgebaucht. Dies erlaubt das Anlegen hohen Drucks an die Wandflächen.
Wenn eine Filtervorrichtung unter Verwendung einer Filtereinheit, die durch Aufeinanderstapeln der vorstehend genannten Filterelemente hergestellt ist, als Filtervorrichtung zu behandelndes Abgases eines Dieselmotors verwendet wird, kann die Filtervorrichtung durch einen Rückspülvorgang regeneriert werden und sie kann auf stabile Weise für eine ausreichend lange Zeitspanne verwendet werden.
Obwohl das plattenähnliche Filterelement, die Filtereinheit oder die Filtervorrichtung gemäß der Erfindung zum Entfernen von Teilchen aus dem von einem Dieselmotor ausgegebenen Abgas geeignet sind, ist Verwendung zum Behandeln eines Staub enthaltenden Gases möglich, wie es z. B. von einem Hochofen, einem Konverter, einem Koksofenl einer Kohlevergasungsanlage, einer Anlage zum Verbrennen von Kernreaktorrückständen, einer Flüssigkeitskatalysator-Krackanlage, einem Fließbett- Dampferzeuger usw. ausgegeben wird.
Gemäß der Erfindung bestehen neben der Eigenschaft, daß Staub in einem Staub enthaltenden Gas mit einer kompakten Filtervorrichtung mit großer Filterfläche pro Volumen ohne Abkühlen des Gases entfernt werden kann, verschiedene Vorteile bei industrieller Verwendung. Genauer gesagt, besteht eine neue Möglichkeit der Energieeinsparung beim Rückgewinnen von Wärmeenergie aus einem heißen, Staub enthaltenden Gas, was bisher wegen des Vorhandenseins von Staub nicht ausgeführt wurde, was nun aber sogar für eine Ausrüstung kleiner Kapazität realisiert werden kann. Ferner kann der Staub in trockenem Zustand entfernt werden, wodurch der gesammelte Staub wirkungsvoll verwendet werden kann.

Claims

1. Plattenähnliches Filterelement (51) mit einem plattenähnlichen Körper (52) aus einem gasdurchlässigen, porösen Material mit einem Paar einander abgewandter Endflächen (53, 54) und mehreren parallelen Durchgangslöchern (55), die im plattenähnlichen Körper (52) von einer der Endflächen (53) zur anderen (54) ausgebildet sind, wobei die Form jedes Durchgangslochs (55) im Querschnitt dergestalt ist, daß die Beziehung b > a und c > a gilt, wobei a den Abstand zwischen der näheren Seitenfläche (57) der Platte und dem mittleren Teil der Innenwandfläche (56) bezeichnet und b und c den Abstand zwischen der Seitenfläche (57) und beiden Endabschnitten der Innenwandfläche (56) bezeichnen, die die Mittellinie (1) schneidet, die sich parallel zur Seitenfläche (57) erstreckt.

2. Plattenähnliches Filterelement (51) nach Anspruch 1, bei dem Rippen (58) entlang der Kanten der einander abgewandten Endflächen (53, 54) so ausgebildet sind, daß sie an den Kanten der Seite der Seitenfläche (57) vorstehen, die an die Endflächen (53, 54) angrenzen.

3. Plattenähnliches Filterelement (51) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem das Material des gasdurchlässigen, porösen, plattenähnlichen Körpers Keramik ist.

4. Filtereinheit (33; 61) mit mehreren plattenähnlichen Filterelementen (51) nach Anspruch 1, bei der die mehreren plattenähnlichen Filterelemente (51) mit einem Abstand übereinandergestapelt sind, der durch die Höhe von Rippen (58) oder Abstandshaltern festgelegt ist, die zwischen den Filterelementen (51) vorhanden sind, so daß jedes Paar einander abgewandter Endflächen (53, 54) mit Durchgangslochöffnungen der aufeinandergestapelten Filterelemente (51) ausgerichtet ist, wobei Kanäle (52) zwischen benachbarten Filterelementen gebildet werden, die an beiden Seiten eines Paars einander abgewandter Endflächen offen sind, die sich von den einander abgewandten Endflächen (53, 54) unterscheiden, und wobei die Kanäle (62) durch die porösen Wände der plattenähnlichen Körper (52) voneinander getrennt werden.

5. Filtervorrichtung mit einer Filtereinheit (33) nach Anspruch 4 und einem Metallgehäuse (31), das die Filtereinheit durch Dichtteile (32) fest in sich hält, wobei das Metallgehäuse (31) mit einem Einlaßtrakt (37) für Staub enthaltendes Gas und einer Auslaßleitung (38) für reines Gas versehen ist, wobei die Auslaßleitung (38) für reines Gas mit einem Einlaß für Gas unter Druck (40) versehen ist, um einen Rückspülvorgang zum Regenerieren der Vorrichtung auszuführen, wobei die mehreren im Filterelement (51) ausgebildeten Durchgangslöcher (55) als Kanäle verwendet werden, durch die das Staub enthaltende Gas (54) strömt, und die zwischen benachbarten Filterelementen (51) ausgebildeten Kanäle (62) als Kanäle verwendet werden, durch die das reine Gas (35) strömt.

6. Filtervorrichtung nach Anspruch 5, bei der das zu behandelnde, Staub enthaltende Gas das Abgas eines Dieselmotors ist.