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WO2013132045A2 - Partikelfiltervorrichtung für eine feuerungsvorrichtung - Google Patents

Partikelfiltervorrichtung für eine feuerungsvorrichtung Download PDF

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Publication number
WO2013132045A2
WO2013132045A2 PCT/EP2013/054678 EP2013054678W WO2013132045A2 WO 2013132045 A2 WO2013132045 A2 WO 2013132045A2 EP 2013054678 W EP2013054678 W EP 2013054678W WO 2013132045 A2 WO2013132045 A2 WO 2013132045A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
exhaust gas
filter structure
filter
firing
filter housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/054678
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2013132045A3 (de
Inventor
Thomas KNANDEL
Herbert PÜTTMANN
Alexander Reinhardt
Original Assignee
Mahle International Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International Gmbh filed Critical Mahle International Gmbh
Priority to DE112013001339.8T priority Critical patent/DE112013001339A5/de
Priority to CH01339/14A priority patent/CH707960B1/de
Priority to ATA9080/2013A priority patent/AT517389A5/de
Publication of WO2013132045A2 publication Critical patent/WO2013132045A2/de
Publication of WO2013132045A3 publication Critical patent/WO2013132045A3/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J3/00—Removing solid residues from passages or chambers beyond the fire, e.g. from flues by soot blowers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • F23J15/022—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material for removing solid particulate material from the gasflow
    • F23J15/025—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material for removing solid particulate material from the gasflow using filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/04—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by utilising inertia
    • B01D45/08—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by utilising inertia by impingement against baffle separators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2219/00—Treatment devices
    • F23J2219/10—Catalytic reduction devices

Definitions

  • the present invention relates to a particulate filter device for removing particles from exhaust gas of a firing device, having the features of the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a firing device, in particular a domestic firing device, preferably a wood firing device, which is equipped with such a particulate filter device.
  • a particle filter device for removing particles from exhaust gas of a firing device which is equipped with a filter structure, which is arranged in an exhaust gas flow path and which can be flowed through by the exhaust gas, wherein particles entrained in the exhaust gas accumulate on the filter structure ,
  • the filter structure is formed by a plurality of retaining elements which are movable relative to each other and may be formed for example by bristles or by fins or by shaking.
  • the filter structure with the aid of a corresponding holder is mounted directly in a chimney of the firing device, which dissipates the resulting during combustion exhaust gas from a combustion chamber of the firing device during operation of the firing device.
  • the known particulate filter device thus in particular simplifies retrofitting of existing firing devices with the particulate filter device so as to reduce the particulate emissions of the respective firing device.
  • the installation of the filter structure in the chimney of the firing device is comparatively complex.
  • the present invention is concerned with the problem of providing such a particulate filter device or a combustion device of this type. indicated improved embodiment, which is characterized in particular by a simplified assembly. In addition, an improved filtration effect is desired.
  • the invention is based on the general idea of associating the particle filter device with its own filter housing, in which the filter structure can be arranged in a particularly simple manner.
  • a filter housing comprises an exhaust gas inlet and an exhaust gas outlet, whereby the filter housing can be installed particularly easily in a chimney of a firing device or between the chimney and a housing of the firing device.
  • the use of a separate filter housing for the particulate filter device also makes it possible to choose the dimensions of the filter housing and thus also the dimensioning of the filter structure largely independent of the dimensions of the fireplace. In particular, this makes it possible to provide a flow-through cross-section within the filter housing which is larger than a cross-section through which the chimney can flow.
  • the filter structure for the larger cross-section of the filter housing can be designed, whereby higher separation efficiency can be realized with reduced flow resistance.
  • a combustion device thus comprises a combustion chamber, a chimney and a particle filter device with filter housing and filter structure of the type described above.
  • the filter structure preferably consists of a plurality of fibrous or thread-like or cord-shaped or wire-shaped elements, which may in particular have a corrugated structure and which are preferably substantially uniformly oriented with respect to their longitudinal direction, so that they are arranged side by side transversely to their longitudinal direction.
  • These structural elements are elastic and movable relative to each other.
  • the structural elements are preferably made of a metallic material. At least at one longitudinal end, the structural elements by means of a holding device can be fixed relative to each other, so that the respective holding device allows positioning of the filter structure within the filter housing.
  • the filtration effect of the filter structure is determined by the packing density of the structural elements within the filter structure. The higher the packing density, that is, the greater the number of structural elements per unit area or volume unit, the greater the filtration effect.
  • the drive of the exhaust gas is preferably carried out exclusively via the chimney effect, so on the withdrawal power of the chimney.
  • This extraction capacity which is also referred to below as the chimney draft, depends strongly on the temperature of the exhaust gas or on the temperature of the combustion chamber or the chimney.
  • the exhaust gas temperature is relatively low, so that the chimney draft is correspondingly small. If, in contrast, the firing device in the area of the combustion chamber is heated, high exhaust gas temperatures and a correspondingly enlarged flue draft result.
  • the combustion chamber can be connected or connected via the chimney of the firing device to a building-side, leading to an environment fume hood to use the chimney effect.
  • the particulate filter device is now preferably incorporated between the combustion chamber and the flue into the chimney of the combustion device, whereby the particulate filter device, e.g. for cleaning and maintenance purposes, accessible within the building.
  • a compression device which is designed such that it compresses the filter structure depending on the temperature of the exhaust gas.
  • this compression device is expediently designed so that it generates the lowest possible compression of the filter structure at low exhaust gas temperature, so that there is only a very small packing density within the filter structure.
  • the compression device increases the compression of the filter structure, so that at a high exhaust gas temperature, a correspondingly high packing density is present within the filter structure.
  • the packing density of the filter structure correlates with the flow resistance of the filter structure.
  • the compression device may include at least one actuator that can compress the filter structure for compression.
  • an actuating element can be formed, for example, by a bimetallic component or by a component made of a shape memory alloy, so that it deforms reversibly correspondingly to temperature.
  • the compression device operates preferably passive or de-energized, which reduces energy consumption and installation costs.
  • the structural elements of the filter structure are as mentioned above, preferably arranged oblong and transversely to their longitudinal direction next to one another and oriented substantially uniformly in their longitudinal direction.
  • the compression of the filter structure is now carried out with the aid of the compression device, preferably transversely to the orientation of the structural elements, so that therefore the distances of adjacent structural elements are reduced during compression.
  • the compression device preferably in the respective control element may be integrated according to an advantageous development of a cracking mechanism that triggers a sudden compressing on reaching a predetermined temperature during heating and / or a sudden decompression when cooling.
  • This sudden or stepped compression or decompression leads to a rapid movement of the structural elements relative to each other, resulting in an efficient cleaning of attached to the filter structure Particles leads.
  • a self-cleaning function for the filter structure can thus be integrated into the compression device.
  • the compression device can also be designed so that it performs the compression or decompression of the filter structure continuously and largely proportional to the exhaust gas temperature.
  • a large part of the particles carried in the exhaust gas consists of soot, ie unburned carbon. Especially at low temperatures, comparatively much soot can form, as a result of which a filter structure which is designed for a high separation efficiency is added comparatively rapidly. Therefore, there is also a need for a solution that enables regeneration of the filter structure during operation of the firing device.
  • the filter structure is equipped with a catalytically active coating.
  • a catalytically active coating leads to a reduction of the self-ignition temperature of the particle loading of the filter structure.
  • this autoignition temperature can be reduced to such an extent that, in normal operation of the combustion device, this autoignition temperature is generally exceeded. Consequently, when the firing device is sufficiently heated, spontaneous combustion occurs and the particle loading of the filter structure burns off.
  • the filter structure is characterized largely regenerated.
  • the filter housing may expediently be cylindrical and have an internal cross section, which is greater than an inlet cross section of the exhaust gas inlet and is larger than an outlet cross section of the exhaust gas outlet, transversely to its longitudinal central axis.
  • the exhaust inlet and the exhaust outlet may now be appropriate with respect to the longitudinal center axis of the filter housing axially aligned with each other, preferably in the installed state of the particulate filter device one above the other, be arranged on the filter housing.
  • the filter structure preferably has an annular and conical jacket body, which is arranged coaxially to the longitudinal central axis of the filter housing in the filter housing and thereby tapers in a funnel shape towards the exhaust gas inlet.
  • Such an embodiment results in a mechanical cleaning of the filter structure, for example, by knocking or shaking or hitting the filter structure, a large proportion of the particles dissolving along the funnel-shaped filter structure falls by gravity in the direction of the inlet opening or trickles.
  • the cleaned particles ultimately pass through the inlet opening into the combustion chamber, which in the case of a wood-firing device is in any case equipped with a corresponding catching device for combustion residues, eg an ash container.
  • a combination with a compression device in particular of the type described above, is particularly expedient.
  • the compression device is arranged on the inflow-side end region of the filter structure in order to be able to compress or decompress it in a temperature-dependent manner concentrically with respect to the longitudinal central axis.
  • the compression device and the filter structure are matched to one another so that forms a central opening in the decompressed state, ie at low temperature in the filter structure in the upstream end, within which the packing density of the filter structure is very low ,
  • this central opening can be at best free of structural elements of the filter structure, so that the filter structure surrounds the central opening in an annular manner.
  • the firing device For firing the firing device thus a central passage opening is created, which passes the exhaust path through the central opening, without the exhaust gas in this case the filter structure must flow through.
  • the central opening thus represents a bypass for bypassing the filter structure.
  • the compression device now causes the central opening closes with increasing exhaust gas temperature. This can - as already mentioned above - be stepless or stepped or abruptly. While the upstream axial end region of the filter structure is adjustable or compressible with the aid of the compression device, the downstream axial end region can expediently be fixedly arranged on the filter housing, for example with a suitable retaining device already mentioned above.
  • the upstream end of the conical filter structure has transversely to the longitudinal central axis expediently a cross section which is smaller than or at most equal to the size of an opening cross section of the exhaust gas inlet.
  • the downstream end of the filter structure expediently has a cross section transverse to the longitudinal central axis which is larger than an opening cross section of the exhaust gas outlet.
  • the filter structure in which the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet with respect to the longitudinal center axis of the filter housing to each other axially aligned, and in particular in the installed state of the particulate filter device are arranged on the cylindrical filter housing, the filter structure according to an advantageous embodiment, an annular shell body having is arranged coaxially to the longitudinal center axis of the filter housing in the filter housing, wherein a density of the filter structure within the shell body decreases in the direction of the exhaust gas inlet. If the filter structure consists of a multiplicity of individual, elongate structural elements, their packing density in the direction of flow of the filter housing thus increases.
  • the filter structure in a proximal to the exhaust arranged portion has a lower cleaning effect than in a distally arranged to the exhaust inlet portion. It has been found that such a configuration hardly has a disadvantageous effect with regard to the overall cleaning effect achievable with the filter structure.
  • this shaping results in a significantly improved cleaning effect for the filter structure during mechanical cleaning processes, such as, for example, knocking or beating or shaking of the filter structure.
  • Such a shape within the filter structure can be achieved particularly easily with elongate structural elements in that the structural elements are fixed to a holding device only at one axial end of the filter structure, while they are essentially free-standing at the opposite axial end, at least relative to one another.
  • the device according to the invention can be equipped with a cleaning device, with the aid of which the particles deposited on the filter structure can be cleaned off.
  • a cleaning device With the help of such a cleaning device, an arbitrary cleaning of the filter structure is preferably possible.
  • the particulate filter device can now also be equipped with a vacuum cleaner connection, via which a suction pipe of a vacuum cleaner can be connected. This makes it possible to suck off the particles dissolved during the arbitrary cleaning of the filter structure with a vacuum cleaner via the vacuum cleaner connection, in particular before the cleaned-off particles fall into the combustion chamber of the firing device. In this way, an additional contamination of the combustion chamber or a housing containing the combustion chamber of the combustion device when cleaning the particulate filter device can be avoided.
  • the vacuum cleaner connection is expediently arranged on the raw side or inlet side of the filter structure.
  • the vacuum cleaner When installed, the vacuum cleaner is located Conveniently below the filter structure and preferably below the exhaust gas inlet.
  • the vacuum cleaner connection can be arranged directly on the filter housing.
  • the filter housing can be equipped on its outer side with an inlet connecting piece, which encloses the exhaust gas inlet.
  • the vacuum cleaner connection can now also be arranged on this inlet connecting piece.
  • the cleaning device preferably operates normally, so that it can be actuated manually. It may include a mechanism that causes knocking or beating or shaking of the filter structure. Particularly useful is an embodiment in which the cleaning device can be actuated or triggered by means of negative pressure, which can be generated by means of the vacuum cleaner, which is connected to the vacuum cleaner port. In this case, the cleaning device is thus automatically actuated precisely when, with the aid of the vacuum cleaner connected to the vacuum cleaner connection, there is a vacuum required for the extraction of the particles.
  • the particulate filter device may be equipped with an uncontrolled bypass for the exhaust gas bypassing the filter structure.
  • the uncontrolled bypass is characterized by a flow-through cross-section, which is always largely independent of the respective exhaust gas temperature and is maintained in particular even at high exhaust gas temperatures.
  • the uncontrolled bypass allows undisturbed operation of the firing device even in the event that the filter structure clogged during operation of the firing device so far that the chimney draft is no longer sufficient to pull exhaust gas through the filter structure.
  • the suction effect of the chimney draft then amplifies correspondingly at the uncontrolled bypass, so that in this case sufficient exhaust gas can be withdrawn through the uncontrolled bypass.
  • the uncontrolled bypass is characterized by a flow-through bypass cross-section, which is small compared to the flow-through cross sections of the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet.
  • the bypass cross-section of the uncontrolled bypass is a maximum of 25% of the flow-through cross section of the exhaust gas inlet or the exhaust gas outlet.
  • the uncontrolled bypass is arranged on the inflow-side end region of the filter structure.
  • the uncontrolled bypass may be arranged annularly between the filter housing and the annular filter structure.
  • a cleaning device can now be provided for the uncontrolled bypass, which ensures that impurities accumulating at the uncontrolled bypass, in particular particles, are again cleaned off. In this way, the uncontrolled bypass can be protected from clogging by attaching particles.
  • a cleaning device may comprise a mechanism for stripping or knocking or shaking or hitting.
  • the annular collar is completely or at least in the adjoining the filter housing area equipped with two perforated plates or with two gratings, which lie axially to each other with respect to the longitudinal center axis and which are arranged to be movable relative to each other.
  • a perforated plate or a grid may be rotatably mounted on the other perforated plate or on the other grid about the longitudinal center axis of the filter housing.
  • the drive can be a relative adjustment between the two perforated plates or between the two gratings are effected, which performs a sufficient cleaning action for cleaning the accumulating on the perforated plates or on the grids particles.
  • Such a drive can be realized by means of a bimetallic component or by means of a component made of a shape memory alloy, so that the corresponding drive operates without current and temperature-dependent.
  • the particulate filter device may have a controlled bypass, which allows an exhaust-side bypass of the filter structure, wherein the controlled bypass is associated with a control, with the aid of a flow-through cross-section of the bypass can be controlled temperature-dependent.
  • a controlled bypass may be beneficial to the firing of the firing device.
  • the controlled bypass a bypass of the filter structure can be made possible for the starting, so that the high flow resistance of the filter structure does not come into play.
  • the controlled bypass can be closed accordingly, so that as a result of the exhaust gas flow through the filter structure and is cleaned.
  • the controlled bypass is characterized by a flow-through bypass cross section, which is essentially the same or similar in the open state compared to the flow-through cross sections of the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet.
  • a flow-through bypass cross section which is essentially the same or similar in the open state compared to the flow-through cross sections of the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet.
  • the bypass cross-section of the Bypasses controlled in the open state at least 50% of the flow-through cross-section of the exhaust gas inlet and the exhaust outlet.
  • the controlled bypass can be formed on an axial end region, preferably on the outlet side, within the particle filter device.
  • the controlled bypass is arranged concentrically in the filter structure, i. the filter structure encloses the controlled bypass ring.
  • the controlled bypass may expediently have a flap, preferably a butterfly flap, in order to be able to control the cross-section through which the bypass can flow.
  • a shaft may be provided, on which a drive for actuating the flap can attack.
  • a bimetallic component or a component of a shape memory alloy which causes a temperature-dependent rotation of the shaft or the flap.
  • the shaft may be led out of the filter housing and carry on the outside of the filter housing a handle through which a manual actuation of the flap is possible.
  • the controlled bypass may be arranged at an axial end region of the filter structure, preferably upstream, annularly between the filter structure and the filter housing.
  • the controlled bypass can be suitably designed so that its flow-through cross-section is not completely closed, so that therefore always an uncontrolled bypass component remains open.
  • the filter structure can cooperate at its respective end region for forming the controlled bypass with a seat structure. Filter structure and seat structure are now axially adjustable relative to each other.
  • a corresponding actuator can be realized, for example, by means of a bimetallic component or by means of a component made of a shape memory alloy.
  • the actuator drives the seat structure relative to the filter structure, which in this case is fixed to the filter housing.
  • the respective actuator is suitably designed so that it sets a maximum flow-through cross-section in the controlled bypass at low exhaust gas temperature, whereby the firing of the firing device is facilitated.
  • the adjustment can be made stepless or stepped.
  • the actuator is designed so that it does not fall below a predetermined minimum flow-through cross-section.
  • a stop in the adjustment path of the seat structure or the filter structure can be arranged, which ensures that a minimum predetermined flow-through cross-section is maintained even at high exhaust gas temperatures.
  • the particulate filter device can also be equipped with a cleaning device, with the aid of which particles deposited on the filter structure can be cleaned off.
  • the cleaning device is in this case provided with a movement device for introducing a movement into the filter structure relative to the filter housing, with an actuating device. device for actuating the movement device and equipped with a coupling device for mechanically coupling the actuating device with the movement device.
  • the actuating device is now arranged outside of the filter housing, whereby it is particularly easy to operate from outside the arranged in the interior of the filter housing movement means.
  • an embodiment in which the actuating device is arranged on a housing of the firing device that contains the combustion chamber is particularly advantageous.
  • the accessibility of the actuator can be significantly improved.
  • a commercially available, stove which can be installed in the home is already two meters high at the top of the house, whereby the chimney can be connected at the top.
  • the filter device is arranged between the housing of the firing device and the chimney, an actuating device arranged on the filter housing would be difficult to access.
  • the actuating device is a handle which is arranged on the housing of the firing device and is coupled via the coupling device to the movement device arranged in the filter housing.
  • the coupling device is coupled to a flap or door of the combustion chamber containing housing of the firing device, such that by pivoting the flap or door on the coupling means, the moving means for cleaning the filter structure is actuated.
  • the actuating device is formed by a flap or door of the housing of the firing device.
  • a grate which serves in the combustion chamber for laying firewood, movable in the housing and to couple via the coupling device with the movement device.
  • loading the grate and burning off the combustible material via the coupling device results in actuation of the movement device for cleaning the filter structure.
  • the grate movably arranged in the housing forms the actuating device of the cleaning device.
  • the movement device can be designed so that it generates a sudden movement of the filter structure. This can be realized, for example, by means of a spring structure or by means of a clicking mechanism.
  • 1 is an isometric view of a firing device
  • FIG. 2 is a simplified side view of a firing device
  • 3 and 4 each show a greatly simplified sectional view of a particulate filter device in the region of a filter structure in two different states
  • FIGS. 6 and 7 are each a highly simplified sectional view of a particulate filter apparatus in various states
  • 14 u. 15 is a greatly simplified schematic view of a firing device in various embodiments
  • a combustion device 1 in a housing 2 comprises a combustion chamber 3.
  • the combustion device 1 with a chimney 4 for discharging exhaust gas from the combustion chamber 3 and with a Particulate filter device 5 equipped for removing particles from the exhaust gas.
  • the firing device 1 is, in particular, a house-firing device, which can therefore be installed in a building.
  • the firing device 1 is particularly advantageously a wood firing device, with which wood and the like, in particular in a living space, can be fired.
  • the chimney 4 of the combustion device 1 connects the combustion chamber 3 with a fume hood, not shown here, of the building, which supplies the combustion exhaust gases to an environment of the building.
  • the particulate filter device 5 is now installed in the chimney 4 between the combustion chamber 3 and the flue.
  • the particulate filter device 5 has a filter housing 6, which is expediently incorporated on the inlet side into the chimney 4 or between the housing 2 and the chimney 4.
  • the filter housing 6 has an exhaust gas inlet 7, an exhaust gas outlet 8 and an interior space 9 in which an exhaust gas path 10, partially indicated by arrows, leads from the exhaust gas inlet 7 to the exhaust gas outlet 8.
  • the particulate filter device 5 also has a filter structure 1 1, which is disposed within the filter housing 6, namely in the interior 9, such that the filter structure 1 1 also lies in the flow path 10 and can be flowed through by the exhaust gas.
  • the filter structure 1 1 is designed so that it filters out entrained particles in the exhaust gas, wherein the deposited particles attach to the filter structure 1 1.
  • the particle filter device 5 can be equipped with a compression device 12 with the aid of which the filter structure 1 1 can be compressed depending on the temperature of the exhaust gas.
  • Fig. 3 shows a compressed state, which occurs at comparatively high exhaust gas temperatures while FIGS. 4 and 5 show a decompressed condition that sets at low exhaust gas temperatures.
  • the filter structure 1 1 expediently comprises a multiplicity of elongate structural elements which run largely parallel to one another or are oriented largely identically with respect to their longitudinal direction. Thus, the structural elements are juxtaposed transversely to their longitudinal direction.
  • the filter structure 1 1 may be provided with a catalytic coating, not shown here, to be able to initiate regeneration of the filter structure 1 1 by burning the particle load at a sufficient exhaust gas temperature.
  • the filter housing 6 is cylindrical and has according to FIG. 5 transverse to its longitudinal central axis 14, an inner cross-section 15 which is larger than an inlet cross-section 16 of the exhaust gas inlet 7 and larger than an outlet cross-section 17 of the exhaust gas outlet 8. Further, exhaust gas inlet are expediently 7 and exhaust outlet 8 with respect.
  • the longitudinal central axis 14 to each other axially aligned with the filter housing 6. In the mounted state or in the installed state within the combustion device 1, the exhaust gas outlet 8 is located vertically above the exhaust gas inlet 7. In FIGS. 5 to 8, the orientation of gravity for this installation state is indicated by an arrow 18.
  • the filter structure 1 1 has an annular conical jacket body 19, which is arranged coaxially to the longitudinal central axis 14 of the filter housing 6 in the filter housing 6 and tapers towards the exhaust inlet 7.
  • a compression device 12 is also provided, which is arranged here at the upstream end of the filter structure 1 1.
  • the compression device 12 is tuned to the filter structure 1 1, that in the decompressed state on the upstream side of the filter structure 1 1, a central through-opening 20 is formed. With increasing temperature of the upstream end portion of the filter structure 1 1 is compressed by the compression device 12 concentric with the longitudinal central axis 14, whereby the opening 20 is closed.
  • the particle filter device 5 can be equipped with a cleaning device 21, with which particles deposited on the filter structure 11 can be cleaned off. Further, the particulate filter device 5 is expediently equipped with a vacuum cleaner connection 22, to which a suction pipe of a vacuum cleaner can be connected, in order to be able to extract particles which have dissolved during cleaning of the filter structure 11.
  • the vacuum cleaner connection 22 is attached to an inlet connector 23, which is arranged on the outside of the filter housing 6 and surrounds the exhaust gas inlet 7.
  • the particle filter device 5 may have a controlled bypass 24, which bypasses the filter structure 11 on the exhaust side and to which a control element 25 is assigned, with the aid of which a cross-section of the bypass 24 which can flow through can be controlled as a function of the temperature.
  • the filter structure 11 is again designed to be annular, so that the controlled bypass 24 can be arranged centrally in the filter structure 11 at the outlet-side axial end region.
  • the control element 25 comprises a flap 26, which is rotatable by means of a shaft 27.
  • a bimetal component 28 or a corresponding component 28 made of a shape memory alloy can now, depending on the temperature in the exhaust gas, deflect the shaft 27 for rotation. hen the flap 26 control.
  • FIG. 6 now shows the state when the firing device 1 is fired.
  • the flap 26 is in its open position, so that the exhaust gas according to an arrow 30 through the controlled open bypass 24, bypassing the filter structure 1 1 can flow through the filter housing 6. If the firing device has reached its operating temperature, the controlled bypass 24 can be closed by means of the flap 26, as shown in FIG. 7, so that the exhaust gas flow is now forced to pass through the filter structure 11.
  • an uncontrolled bypass 31 can also be provided, which likewise allows an exhaust-side bypass of the filter structure 11.
  • the uncontrolled bypass 31 is arranged on the inflow-side axial end region of the filter structure 11, wherein it extends annularly between the filter housing 6 and the filter structure 11.
  • the filter structure 1 1 is axially supported on the housing side on an annular collar 32, which is arranged on the inside of the filter housing 6.
  • the annular collar 32 is formed by a perforated plate 33 or by a grid 33.
  • the annular collar 32 may be formed by two perforated plates 33 and by two grids 33, which lie on each other and are movable relative to each other.
  • an adjusting element 34 for example in the form of a bimetallic component and / or in the form of a component made of a shape memory alloy, it is possible to adjust the two perforated plates 33 or the grids 33 relative to one another in a temperature-dependent manner.
  • the use of a vibrating device or the use of a stripping device is also conceivable.
  • Figs. 12 and 13 now show embodiments in which the functionalities of the controlled bypass 24 and the uncontrolled bypass 31 are integrated with each other.
  • the controlled bypass 24 is configured so that it is not completely closable, so that even at high operating temperatures, a predetermined flow-through cross-section remains open, which then forms the uncontrolled bypass 31.
  • it may be provided, for example, to allow the filter structure 1 1 to interact with a seat structure 35 at its upstream end, the filter structure 11 and the seat structure 35 being adjustable relative to each other axially with respect to each other.
  • An actuator 36 e.g.
  • the filter structure 1 1 and seat structure 35 can be produced by means of a bimetallic component or by means of a component made of a shape memory alloy can now change depending on the temperature, the relative position between the filter structure 1 1 and seat structure 35.
  • the seat structure 35 is fixedly attached to the filter housing 6, so that the adjusting device 36 expediently lift the filter structure 1 1 in the filter housing 6. It is clear that a reverse arrangement is possible.
  • FIG. 13 now also shows a particular embodiment in which the density of the filter structure 1 1 within the shell body 19 decreases in the direction of the exhaust gas inlet 7.
  • a packing density of the individual structural elements of the filter structure 1 1 decreases in the direction of the exhaust gas inlet 7.
  • the elongate structural elements are fastened to one another exclusively by means of a holding device 45 at their end facing the exhaust gas outlet 8, while they do not abut against one another at the opposite longitudinal end facing the exhaust gas inlet 7 are attached.
  • the individual structural elements are not axially attached to each other between their axial ends.
  • the cleaning device 21 with the aid of which the filter structure 11 of particles deposited thereon can be cleaned, comprises a movement device 37 for introducing a movement into the filter structure 11 relative to the filter housing 6, an actuating device 38 for actuating the movement device 37 and a coupling device 39 for mechanically coupling the actuating device 38 with the movement device 37.
  • the actuating device 38 can be arranged comparatively far away from the movement device 37.
  • An arrangement outside the filter housing 6, namely preferably on or in the housing 2 of the firing device 1, is preferred.
  • the actuator 38 is formed by a flap 40 of the housing 2, through which the combustion chamber 3 is accessible. Accordingly, the coupling device 39 is connected to the flap 40, such that opening and / or closing the flap 40 via the coupling device 39 generates an actuation of the movement device 37, which leads to cleaning of the filter structure 1 1.
  • the actuator 38 is formed by a grate 41, which serves in the combustion chamber 3 for laying of firing 42.
  • the grate 41 is, for example, pivotally mounted in the housing 2.
  • a pivot bearing is provided at 43 and spaced therefrom a spring 44.
  • the burning of the fuel 42 leads to a pivoting of the grate 41st
  • the pivoting movement of the grate 41 over the Coupling device 31 can be used to actuate the movement device 37 in order to clean the filter structure 1 1.
  • the movement device 37 expediently has a knocking, or shaking or impact mechanism.
  • the manually operated cleaning devices 21 indicated in FIGS. 1, 2, 5 and 6 may also be provided.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Partikelfiltervorrichtung (5) zum Entfernen von Partikeln aus Abgas einer Feuerungsvorrichtung (1) mit einer Filterstruktur (11), die in einem Abgasströmungspfad (10) angeordnet ist und vom Abgas durchströmbar ist, wobei sich im Abgas mitgeführte Partikel an der Filterstruktur (11) anlagern. Ein vereinfachter Aufbau ergibt sich mithilfe eines Filtergehäuses (6), das einen Abgaseinlass (7), einen Abgasauslass (8) und einen Innenraum (9) aufweist, in dem der Abgaspfad (10) vom Abgaseinlass (7) zum Abgasauslass (8) verläuft und in dem die Filterstruktur (11) angeordnet ist.

Description

Partikelfiltervornchtung für eine Feuerungsvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Partikelfiltervorrichtung zum Entfernen von Partikeln aus Abgas einer Feuerungsvorrichtung, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft außerdem eine Feuerungsvorrichtung, insbesondere eine Hausfeuerungsvorrichtung, vorzugsweise eine Holzfeuerungsvorrichtung, die mit einer derartigen Partikelfiltervorrichtung ausgestattet ist.
Aus der EP 2 332 628 A1 ist eine Partikelfiltervorrichtung zum Entfernen von Partikeln aus Abgas einer Feuerungsvorrichtung bekannt, die mit einer Filterstruktur ausgestattet ist, die in einem Abgasströmungspfad angeordnet ist und die vom Abgas durchströmbar ist, wobei sich im Abgas mitgeführte Partikel an der Filterstruktur anlagern. Bei der bekannten Partikelfiltervorrichtung ist die Filterstruktur durch eine Vielzahl von Rückhalteelementen gebildet, die relativ zueinander beweglich sind und beispielsweise durch Borsten oder durch Lamellen oder durch Zotteln gebildet sein können. Bei der bekannten Partikelfiltervorrichtung wird die Filterstruktur mit Hilfe einer entsprechenden Halterung unmittelbar in einem Kamin der Feuerungsvorrichtung montiert, der im Betrieb der Feuerungsvorrichtung das bei der Verbrennung entstehende Abgas von einem Brennraum der Feuerungsvorrichtung abführt. Die bekannte Partikelfiltervorrichtung vereinfacht somit insbesondere eine nachträgliche Ausrüstung vorhandener Feuerungsvorrichtungen mit der Partikelfiltervorrichtung, um so die Partikelemissionen der jeweiligen Feuerungsvorrichtung zu reduzieren. Der Einbau der Filterstruktur in den Kamin der Feuerungsvorrichtung ist dabei vergleichsweise aufwändig.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine derartige Partikelfiltervorrichtung bzw. für eine derartige Feuerungsvorrichtung eine ver- besserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine vereinfachte Montage auszeichnet. Außerdem ist eine verbesserte Filtrationswirkung erwünscht.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, der Partikelfiltervorrichtung ein eigenes Filtergehäuse zuzuordnen, in dem die Filterstruktur besonders einfach angeordnet werden kann. Ein derartiges Filtergehäuse umfasst einen Abga- seinlass und einen Abgasauslass, wodurch das Filtergehäuse besonders einfach in einen Kamin einer Feuerungsvorrichtung oder zwischen dem Kamin und einem Gehäuse der Feuerungsvorrichtung eingebaut werden kann. Die Verwendung eines separaten Filtergehäuses für die Partikelfiltervorrichtung ermöglicht es außerdem, die Dimensionierung des Filtergehäuses und somit auch die Dimensionierung der Filterstruktur weitgehend unabhängig von der Dimensionierung des Kamins zu wählen. Insbesondere ist es dadurch möglich, innerhalb des Filtergehäuses einen durchströmbaren Querschnitt bereitzustellen, der größer ist als ein durchströmbarer Querschnitt des Kamins. In der Folge kann auch die Filterstruktur für den größeren Querschnitt des Filtergehäuses ausgelegt werden, wodurch höhere Abscheidegrade bei reduziertem Durchströmungswiderstand realisierbar sind.
Eine erfindungsgemäße Feuerungsvorrichtung umfasst somit einen Brennraum, einen Kamin und eine Partikelfiltervorrichtung mit Filtergehäuse und Filterstruktur der vorstehend beschriebenen Art. Die Filterstruktur besteht vorzugsweise aus einer Vielzahl faserförmiger oder fadenförmiger oder schnurförmiger oder drahtförmiger Elemente, die insbesondere eine gewellte Struktur besitzen können und die vorzugsweise hinsichtlich ihrer Längsrichtung im Wesentlichen gleichförmig orientiert sind, so dass sie quer zur ihrer Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Diese Strukturelemente sind dabei elastisch und relativ zueinander beweglich. Die Strukturelemente sind dabei bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff hergestellt. Zumindest an einem Längsende können die Strukturelemente mit Hilfe einer Halteeinrichtung relativ zueinander fixiert sein, so dass die jeweilige Halteeinrichtung ein Positionierung der Filterstruktur innerhalb des Filtergehäuses ermöglicht. Zwischen ihren Längsenden liegen die einzelnen Strukturelemente vorzugsweise lose aneinander an. Die Filtrationswirkung der Filterstruktur wird dabei durch die Packungsdichte der Strukturelemente innerhalb der Filterstruktur bestimmt. Je höher die Packungsdichte ist, also je größer die Anzahl der Strukturelemente pro Flächeneinheit oder Volumeneinheit ist, desto größer ist die Filtrationswirkung.
Bei Feuerungsvorrichtungen, die mit einem Kamin arbeiten, erfolgt der Antrieb des Abgases vorzugsweise ausschließlich über den Kamineffekt, also über die Abzugsleistung des Kamins. Diese Abzugsleistung, die im Folgenden auch als Kaminzug bezeichnet wird, hängt dabei stark von der Temperatur des Abgases bzw. von der Temperatur des Brennraums bzw. des Kamins ab. Beim Anfeuern der Feuerungsvorrichtung ist die Abgastemperatur vergleichsweise gering, so dass der Kaminzug entsprechend klein ist. Ist dagegen die Feuerungsvorrichtung im Bereich des Brennraums aufgeheizt, ergeben sich hohe Abgastemperaturen und ein entsprechend vergrößerter Kaminzug.
Bei derartigen passiven Feuerungsvorrichtungen ist die Verwendung von Partikelfiltervorrichtungen problematisch, da diese einen gewissen Durchströmungswiderstand besitzen. Während bei hohen Abgastemperaturen der große Kamin- zug in der Regel ausreicht, das Abgas durch die Filterstruktur hindurchzuziehen, kann bei niedrigen Abgastemperaturen, also vorzugsweise beim Anfeuern der Feuerungsvorrichtung der Kaminzug zu klein sein, um ausreichend Abgas durch die Filterstruktur hindurchzuziehen. Die Folge ist eine starke Rauchentwicklung im Brennraum. Ebenso kann das Feuer wieder erlöschen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Brennraum über den Kamin der Feuerungsvorrichtung an einen gebäudeseitigen, zu einer Umgebung führenden Abzugskamin anschließbar oder angeschlossen sein, um den Kamineffekt zu nutzen. Die Partikelfiltervorrichtung ist nun bevorzugt zwischen dem Brennraum und dem Abzugskamin in den Kamin der Feuerungsvorrichtung eingebunden, wodurch die Partikelfiltervorrichtung, z.B. für Reinigungs- und Wartungszwecke, innerhalb des Gebäudes zugänglich ist.
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann nun eine Kompressionseinrichtung vorgesehen sein, die dazu ausgestaltet ist, dass sie abhängig von der Temperatur des Abgases die Filterstruktur komprimiert. Dabei ist diese Kompressionseinrichtung zweckmäßig so ausgelegt, dass sie bei niedriger Abgastemperatur eine möglichst geringe Kompression der Filterstruktur erzeugt, so dass innerhalb der Filterstruktur nur eine sehr geringe Packungsdichte vorliegt. Mit zunehmender Abgastemperatur erhöht die Kompressionseinrichtung die Kompression der Filterstruktur, so dass bei einer hohen Abgastemperatur eine entsprechend hohe Packungsdichte innerhalb der Filterstruktur vorliegt. Die Packungsdichte der Filterstruktur korreliert jedoch mit dem Durchströmungswiderstand der Filterstruktur. Das bedeutet, dass es mit Hilfe der Kompressionseinrichtung möglich ist, für niedrige Abgastemperaturen einen geringen Durchströmungswiderstand einzustellen, der insbesondere so gering ausgelegt werden kann, dass auch ein kleiner Kaminzug ausreicht, das Abgas durch die Filterstruktur hindurchzuziehen. Dabei wird durchaus eine mit der reduzierten Packungs- dichte einhergehende reduzierte Reinigungswirkung in Kauf genommen. Mit zunehmender Abgastemperatur und in der Folge mit zunehmendem Kaminzug führt die Kompression der Filterstruktur zu einer zunehmenden Packungsdichte, was die Filtrationswirkung verbessert. Der dabei gleichzeitig zunehmende Durchströmungswiderstand wird durch den zunehmenden Kaminzug kompensiert, so dass stets ausreichend Abgas durch die Filterstruktur abgezogen werden kann.
Die Kompressionseinrichtung kann beispielsweise zumindest ein Stellelement aufweisen, das die Filterstruktur zum Komprimieren zusammendrücken kann. Ein derartiges Stellelement kann beispielsweise durch ein Bimetall-Bauteil oder durch ein Bauteil aus einer Formgedächtnislegierung gebildet sein, so dass es sich dementsprechend temperaturabhängig reversibel verformt. Somit arbeitet die Kompressionseinrichtung bevorzugt passiv bzw. stromlos, was den Energieverbrauch und den Installationsaufwand reduziert.
Die Strukturelemente der Filterstruktur sind wie vorstehend erwähnt, vorzugsweise länglich und quer zu ihrer Längsrichtung nebeneinander angeordnet und in ihrer Längsrichtung im Wesentlichen gleichförmig orientiert. Die Kompression der Filterstruktur erfolgt mit Hilfe der Kompressionseinrichtung nun bevorzugt quer zur Orientierung der Strukturelemente, so dass also beim Komprimieren die Abstände benachbarter Strukturelemente reduziert werden.
In die Kompressionseinrichtung, vorzugsweise in das jeweilige Stellelement kann entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung ein Knackmechanismus integriert sein, der bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur beim Aufheizen ein schlagartiges Komprimieren und/oder beim Abkühlen ein schlagartiges Dekomprimieren auslöst. Diese schlagartige bzw. gestufte Kompression bzw. Dekompression führt zu einer raschen Bewegung der Strukturelemente relativ zueinander, was zu einem effizienten Abreinigen von an der Filterstruktur angelagerten Partikeln führt. Auf diese Weise kann somit eine Selbstreinigungsfunktion für die der Filterstruktur in die Kompressionseinrichtung integriert werden.
Alternativ dazu kann die Kompressionseinrichtung auch so konzipiert sein, dass sie die Kompression bzw. die Dekompression der Filterstruktur stufenlos und weitgehend proportional zur Abgastemperatur durchführt.
Ein Großteil der im Abgas mitgeführten Partikel besteht aus Ruß, also aus unverbranntem Kohlenstoff. Gerade bei niedrigen Temperaturen kann vergleichsweise viel Ruß entstehen, wodurch eine Filterstruktur, die für eine hohe Abscheidewirkung konzipiert ist, vergleichsweise rasch zusetzt. Gesucht ist daher auch eine Lösung, die eine Regeneration der Filterstruktur während des Betriebs der Feuerungsvorrichtung ermöglicht.
Dieses Problem wird bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform dadurch gelöst, dass die Filterstruktur mit einer katalytisch aktiven Beschichtung ausgestattet ist. Eine derartige katalytisch aktive Beschichtung führt zu einer Reduktion der Selbstentzündungstemperatur der Partikelbeladung der Filterstruktur. Insbesondere kann mit Hilfe der katalytisch aktiven Beschichtung diese Selbstentzündungstemperatur so weit reduziert werden, dass im normalen Betrieb der Feuerungsvorrichtung diese Selbstentzündungstemperatur in der Regel überschritten wird. Folglich kommt es bei hinreichend aufgeheizter Feuerungsvorrichtung zu einer Selbstentzündung und zu einem Abbrand der Partikelbeladung der Filterstruktur. Die Filterstruktur ist dadurch wieder weitgehend regeneriert.
Das Filtergehäuse kann zweckmäßig zylindrisch sein und quer zu seiner Längsmittelachse einen Innenquerschnitt besitzen, der größer ist als ein Einlassquerschnitt des Abgaseinlasses und größer ist als ein Auslassquerschnitt des Abgasauslasses. Der Abgaseinlass und der Abgasauslass können nun zweckmäßig bezüglich der Langsmittelachse des Filtergehäuses axial zueinander fluchtend, vorzugsweise im Einbauzustand der Partikelfiltervorrichtung übereinander, am Filtergehäuse angeordnet sein. Bei einer derartigen Struktur des Filtergehäuses weist die Filterstruktur vorzugsweise einen ringförmigen und konischen Mantelkörper auf, der koaxial zur Längsmittelachse des Filtergehäuses im Filtergehäuse angeordnet ist und sich dabei in Richtung zum Abgaseinlass hin trichterförmig verjüngt. Eine derartige Ausführungsform führt dazu, dass bei einem mechanischen Abreinigen der Filterstruktur, z.B. durch ein Klopfen oder Rütteln oder Schlagen der Filterstruktur, ein großer Anteil der sich lösenden Partikel entlang der trichterförmigen Filterstruktur schwerkraftbedingt in Richtung Einlassöffnung fällt bzw. rieselt. Somit gelangen die abgereinigten Partikel letztlich durch die Ein- lassöffnung hindurch in den Brennraum, der im Falle einer Holzfeuerungsvorrichtung ohnehin mit einer entsprechenden Auffangvorrichtung für Verbrennungsrückstände ausgestattet ist, z.B. ein Aschebehälter.
Besonders zweckmäßig ist dabei eine Kombination mit einer Kompressionseinrichtung, insbesondere der vorstehend beschriebenen Art. Die Kompressionseinrichtung ist hierzu am anströmseitigen Endbereich der Filterstruktur angeordnet, um diesen zweckmäßig konzentrisch zur Längsmittelachse temperaturabhängig komprimieren bzw. dekomprimieren zu können. Besonders vorteilhaft ist nun eine Ausführungsform, bei welcher die Kompressionseinrichtung und die Filterstruktur so aufeinander abgestimmt sind, dass sich im dekomprimierten Zustand, also bei niedriger Temperatur in der Filterstruktur in deren anströmseitigen Endbereich eine zentrale Öffnung ausbildet, innerhalb der die Packungsdichte der Filterstruktur sehr niedrig ist. Insbesondere kann diese zentrale Öffnung bestenfalls frei von Strukturelementen der Filterstruktur sein, so dass die Filterstruktur die zentrale Öffnung ringförmig umschließt. Für das Anfeuern der Feuerungsvorrichtung wird somit eine zentrale Durchgangsöffnung geschaffen, die den Abgaspfad durch die zentrale Öffnung hindurchführt, ohne dass das Abgas hierbei die Filterstruktur durchströmen muss. Die zentrale Öffnung repräsentiert somit einen Bypass zur Umgehung der Filterstruktur. Die Kompressionseinrichtung führt nun dazu, dass sich die zentrale Öffnung mit zunehmender Abgastemperatur schließt. Dies kann - wie vorstehend bereits erwähnt - stufenlos oder gestuft bzw. schlagartig erfolgen. Während der anströmseitige axiale Endbereich der Filterstruktur mit Hilfe der Kompressionseinrichtung verstellbar bzw. komprimierbar ist, kann der abstromseitige axiale Endbereich zweckmäßig fest am Filtergehäuse angeordnet sein, beispielsweise mit einer geeigneten, vorstehend bereits erwähnten Halteeinrichtung.
Das anströmseitige Ende der konischen Filterstruktur besitzt quer zur Längsmittelachse zweckmäßig einen Querschnitt, der kleiner ist als oder maximal gleich groß ist wie ein Öffnungsquerschnitt des Abgaseinlasses. Im Unterschied dazu besitzt das abstromseitige Ende der Filterstruktur zweckmäßig einen Querschnitt quer zur Längsmittelachse, der größer ist als ein Öffnungsquerschnitt des Abgasauslasses. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei der die Öffnungsquerschnitte von Abgaseinlass und Abgasauslass gleich groß sind.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform, bei der am zylindrischen Filtergehäuse der Abgaseinlass und der Abgasauslass bezüglich der Längsmittelachse des Filtergehäuses zueinander axial fluchtend, und insbesondere im Einbauzustand der Partikelfiltervorrichtung übereinander, angeordnet sind, kann die Filterstruktur entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform einen ringförmigen Mantel körper aufweisen, der koaxial zur Längsmittelachse des Filtergehäuses im Filtergehäuse angeordnet ist, wobei eine Dichte der Filterstruktur innerhalb des Mantel körpers in Richtung zum Abgaseinlass abnimmt. Sofern die Filterstruktur aus einer Vielzahl einzelner, länglicher Strukturelemente besteht, nimmt somit deren Packungsdichte in der Durchströmungsrichtung des Filtergehäuses zu. Das bedeutet, dass die Filterstruktur in einem proximal zum Abga- seinlass angeordneten Abschnitt eine geringere Reinigungswirkung besitzt als in einem distal zum Abgaseinlass angeordneten Abschnitt. Es hat sich gezeigt, dass sich eine derartige Konfiguration im Hinblick auf die insgesamt mit der Filterstruktur erzielbare Reinigungswirkung kaum nachteilig auswirkt. Allerdings ergibt sich durch diese Formgebung eine erheblich verbesserte Abreinigungswir- kung für die Filterstruktur bei mechanischen Abreinigungsvorgängen, wie z.B. Klopfen oder Schlagen oder Rütteln der Filterstruktur. Besonders einfach lässt sich eine derartige Formgebung innerhalb der Filterstruktur bei länglichen Strukturelementen dadurch erreichen, dass die Strukturelemente nur an einem axialen Ende der Filterstruktur an einer Halteeinrichtung fixiert sind, während sie am entgegengesetzten axialen Ende im Wesentlichen freistehend sind, zumindest relativ zueinander.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Abreinigungseinrichtung ausgestattet sein, mit deren Hilfe die an der Filterstruktur angelagerten Partikel abgereinigt werden können. Mit Hilfe einer derartigen Abreinigungseinrichtung ist vorzugsweise eine willkürliche Abreinigung der Filterstruktur möglich. Zweckmäßig kann die Partikelfiltervorrichtung nun außerdem mit einem Staubsaugeranschluss ausgestattet sein, über den ein Saugrohr eines Staubsaugers angeschlossen werden kann. Hierdurch ist es möglich, die beim willkürlichen Abreinigen der Filterstruktur gelösten Partikel mit einem Staubsauger über den Staubsaugeranschluss abzusaugen, insbesondere bevor die abgereinigten Partikel in den Brennraum der Feuerungsvorrichtung fallen. Auf diese Weise lässt sich eine zusätzliche Verunreinigung des Brennraums bzw. eines den Brennraum enthaltenden Gehäuses der Feuerungsvorrichtung beim Abreinigen der Partikelfiltervorrichtung vermeiden.
Der Staubsaugeranschluss ist dabei zweckmäßig rohseitig bzw. einlassseitig der Filterstruktur angeordnet. Im Einbauzustand befindet sich der Staubsaugeran- schluss zweckmäßig unterhalb der Filterstruktur und vorzugsweise unterhalb des Abgaseinlasses. Beispielsweise kann der Staubsaugeranschluss unmittelbar am Filtergehäuse angeordnet sein. Ebenso kann das Filtergehäuse an seiner Außenseite mit einem Einlassanschlussstutzen ausgestattet sein, der den Abga- seinlass umschließt. Der Staubsaugeranschluss kann nun auch an diesem Einlassanschlussstutzen angeordnet sein.
Die Abreinigungseinrichtung arbeitet bevorzugt stromlos, so dass sie manuell betätigbar ist. Sie kann dabei einen Mechanismus umfassen, der ein Klopfen o- der Schlagen oder Rütteln der Filterstruktur bewirkt. Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei der die Abreinigungseinrichtung mit Hilfe von Unterdruck betätigt bzw. ausgelöst werden kann, der mit Hilfe des Staubsaugers, der an den Staubsaugeranschluss angeschlossen ist, erzeugt werden kann. In diesem Fall wird die Abreinigungseinrichtung somit automatisch genau dann betätigt, wenn mit Hilfe des an den Staubsaugeranschluss angeschlossenen Staubsaugers ein für die Absaugung der Partikel erforderlicher Unterdruck vorliegt.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Partikelfiltervorrichtung mit einem ungesteuerten Bypass zur abgasseitigen Umgehung der Filterstruktur ausgestattet sein. Der ungesteuerte Bypass charakterisiert sich durch einen durchströmbaren Querschnitt, der stets weitgehend unabhängig von der jeweiligen Abgastemperatur vorhanden ist und der insbesondere auch bei hohen Abgastemperaturen erhalten bleibt. Der ungesteuerte Bypass ermöglicht einen ungestörten Betrieb der Feuerungsvorrichtung auch für den Fall, dass sich die Filterstruktur während des Betriebs der Feuerungsvorrichtung soweit zusetzt, dass der Kaminzug nicht mehr ausreicht, hinreichend Abgas durch die Filterstruktur hindurchzuziehen. Die Saugwirkung des Kaminzugs verstärkt sich dann entsprechend am ungesteuerten Bypass, so dass für diesen Fall ausreichend Abgas durch den ungesteuerten Bypass abgezogen werden kann. Der ungesteuerte Bypass charakterisiert sich durch einen durchströmbaren By- passquerschnitt, der im Vergleich zu den durchströmbaren Querschnitten des Abgaseinlasses und des Abgasauslasses klein ist. Bspw. beträgt der Bypass- querschnitt des ungesteuerten Bypasses maximal 25 % des durchströmbaren Querschnitts des Abgaseinlasses bzw. des Abgasauslasses. Zweckmäßig ist der ungesteuerte Bypass am anströmseitigen Endbereich der Filterstruktur angeordnet. Insbesondere kann der ungesteuerte Bypass ringförmig zwischen dem Filtergehäuse und der ringförmigen Filterstruktur angeordnet sein.
Vorteilhaft kann am Filtergehäuse ein in den Innenraum vorstehender Ringkragen ausgebildet sein, an dem die Filterstruktur axial abgestützt ist. Der Ringkragen kann nun vollständig oder zumindest in einem an das Filtergehäuse anschließenden Bereich durch ein Lochblech bzw. durch ein Gitter gebildet sein. Die freien Querschnitte des Lochblechs bzw. des Gitters bilden nun den ungesteuerten Bypass, der radial zwischen Filtergehäuse und Filterstruktur an der Filterstruktur vorbeiführt. Besonders zweckmäßig kann nun für den ungesteuerten Bypass eine Reinigungseinrichtung vorgesehen sein, die dafür sorgt, dass sich am ungesteuerten Bypass anlagernde Verunreinigungen, insbesondere Partikel, wieder abgereinigt werden. Auf diese Weise kann der ungesteuerte Bypass vor einem Zusetzen durch sich anlagernde Partikel geschützt werden. Eine derartige Reinigungseinrichtung kann einen Mechanismus zum Abstreifen oder zum Klopfen oder Rütteln oder Schlagen umfassen. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher der Ringkragen vollständig oder zumindest in dem an das Filtergehäuse anschließenden Bereich mit zwei Lochblechen bzw. mit zwei Gittern ausgestattet ist, die bzgl. der Längsmittelachse axial aufeinander liegen und die relativ zueinander beweglich angeordnet sind. Bspw. kann das eine Lochblech bzw. das eine Gitter um die Längsmittelachse des Filtergehäuses drehbar auf das andere Lochblech bzw. auf das andere Gitter aufgelegt sein. Mithilfe eines entsprechen- den Antriebs kann eine Relativverstellung zwischen den beiden Lochblechen bzw. zwischen den beiden Gittern bewirkt werden, die eine ausreichende Reinigungswirkung zum Abreinigen der sich an den Lochblechen bzw. an den Gittern anlagernden Partikel führt. Ein derartiger Antrieb kann bzw. mithilfe eines Bimetall-Bauteils bzw. mithilfe eines Bauteils aus einer Formgedächtnislegierung realisiert werden, so dass der entsprechende Antrieb stromlos und temperaturabhängig arbeitet.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Partikelfiltervorrichtung einen gesteuerten Bypass aufweisen, der eine abgasseitige Umgehung der Filterstruktur ermöglicht, wobei dem gesteuerten Bypass ein Steuerelement zugeordnet ist, mit dessen Hilfe ein durchströmbarer Querschnitt des Bypasses temperaturabhängig gesteuert werden kann. Ein derartiger gesteuerter Bypass kann für das Anfeuern der Feuerungsvorrichtung von Vorteil sein. Beim Anfeuern ist die Abgastemperatur vergleichsweise gering, so dass der Kaminzug entsprechend klein ist. Je nach Konzeption der Filterstruktur reicht der Kaminzug beim Anfeuern nicht aus, um ausreichend Abgas durch die Filterstruktur hindurchzuziehen. Durch den gesteuerten Bypass kann für das Anfeuern eine Umgehung der Filterstruktur ermöglicht werden, so dass der hohe Durchströmungswiderstand der Filterstruktur nicht zum Tragen kommt. Bei höheren Temperaturen, bei denen der Kaminzug ausreicht, das Abgas durch die Filterstruktur zu ziehen, kann der gesteuerte Bypass entsprechend verschlossen werden, so dass in der Folge der Abgasstrom die Filterstruktur durchströmt und gereinigt wird.
Der gesteuerte Bypass charakterisiert sich durch einen durchströmbaren By- passquerschnitt, der im Vergleich zu den durchströmbaren Querschnitten des Abgaseinlasses und des Abgasauslasses im geöffneten Zustand im Wesentlichen gleich oder ähnlich groß ist. Bspw. beträgt der Bypassquerschnitt des ge- steuerten Bypasses im geöffneten Zustand mindestens 50 % des durchström baren Querschnitts des Abgaseinlasses bzw. des Abgasauslasses.
Gemäß einer Variante, bei der eine ringförmige Filterstruktur zum Einsatz kommt, kann der gesteuerte Bypass an einem axialen Endbereich, vorzugsweise aus- lassseitig, innerhalb der Partikelfiltervorrichtung ausgebildet sein. Dabei ist der gesteuerte Bypass konzentrisch in der Filterstruktur angeordnet, d.h. die Filterstruktur umschließt den gesteuerten Bypass ringförmig. Der gesteuerte Bypass kann bei einer solchen Ausführungsform zweckmäßig eine Klappe, vorzugsweise eine Schmetterlingsklappe, aufweisen, um den durchströmbaren Querschnitt des Bypasses steuern zu können. Zum Verdrehen der Klappe kann eine Welle vorgesehen sein, an der ein Antrieb zum Betätigen der Klappe angreifen kann. Bspw. kann zum Antreiben der Welle ein Bimetall-Bauteil oder ein Bauteil aus einer Formgedächtnislegierung verwendet werden, das ein temperaturabhängiges Verdrehen der Welle bzw. der Klappe bewirkt. Zusätzlich kann die Welle aus dem Filtergehäuse herausgeführt sein und an der Außenseite des Filtergehäuses eine Handhabe tragen, über die eine manuelle Betätigung der Klappe möglich ist.
Gemäß einer anderen Variante der Partikelfiltervorrichtung, bei der eine ringförmige Filterstruktur verwendet wird, kann der gesteuerte Bypass an einem axialen Endbereich der Filterstruktur, vorzugsweise anströmseitig, ringförmig zwischen der Filterstruktur und dem Filtergehäuse angeordnet sein. Dabei kann der gesteuerte Bypass zweckmäßig so ausgestaltet sein, dass sein durchströmbarer Querschnitt nicht vollständig verschließbar ist, so dass also stets ein ungesteuerter Bypassanteil offen bleibt. Auf diese Weise kann die Funktion des vorstehend bereits beschriebenen ungesteuerten Bypasses in den hier vorgestellten gesteuerten Bypass integriert werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Filterstruktur an ihrem jeweiligen Endbereich zum Ausbilden des gesteuerten Bypasses mit einer Sitzstruktur zusammenwirken. Filterstruktur und Sitzstruktur sind nun relativ zueinander axial verstellbar. Ein entsprechender Stellantrieb kann bspw. mithilfe eines Bimetall- Bauteils oder mithilfe eines Bauteils aus einer Formgedächtnislegierung realisiert werden. Zweckmäßig treibt der jeweilige Stellantrieb die Filterstruktur relativ zur Sitzstruktur an, die in diesem Fall am Gehäuse fest angeordnet ist. Alternativ treibt der Stellantrieb die Sitzstruktur relativ zur Filterstruktur an, die in diesem Fall fest am Filtergehäuse angeordnet ist.
Der jeweilige Stellantrieb ist zweckmäßig so konzipiert, dass er bei niedriger Abgastemperatur einen maximalen durchströmbaren Querschnitt beim gesteuerten Bypass einstellt, wodurch das Anfeuern der Feuerungsvorrichtung erleichtert ist. Mit zunehmender Temperatur verstellt der Stellantrieb die Filterstruktur relativ zur Sitzstruktur derart, dass der durch ström bare Querschnitt abnimmt. Die Verstellung kann dabei stufenlos oder gestuft erfolgen. Zweckmäßig ist der Stellantrieb so ausgestaltet, dass er einen vorbestimmten minimalen durchströmbaren Querschnitt nicht unterschreitet.
Zusätzlich oder alternativ kann ein Anschlag im Verstellweg der Sitzstruktur bzw. der Filterstruktur angeordnet sein, der dafür sorgt, dass ein minimaler vorbestimmter durchströmbarer Querschnitt auch bei hohen Abgastemperaturen erhalten bleibt.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Partikelfiltervorrichtung ebenfalls mit einer Abreinigungseinrichtung ausgestattet sein, mit deren Hilfe an der Filterstruktur angelagerte Partikel abgereinigt werden können. Die Abreinigungseinrichtung ist dabei mit einer Bewegungseinrichtung zum Einleiten einer Bewegung in die Filterstruktur relativ zum Filtergehäuse, mit einer Betätigungs- einrichtung zum Betätigen der Bewegungseinrichtung und mit einer Kopplungseinrichtung zum mechanischen Koppeln der Betätigungseinrichtung mit der Bewegungseinrichtung ausgestattet. Vorteilhaft ist nun die Betätigungseinrichtung außerhalb des Filtergehäuses angeordnet, wodurch es besonders einfach möglich ist, von außen die im Inneren des Filtergehäuses angeordnete Bewegungseinrichtung zu betätigen.
Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher die Betätigungseinrichtung an einem den Brennraum enthaltenden Gehäuse der Feuerungsvorrichtung angeordnet ist. Durch diese Maßnahme kann die Zugänglichkeit der Betätigungsvorrichtung erheblich verbessert werden. Bspw. ist ein handelsüblicher, im Haushalt aufstellbarer Kaminofen ohne weiteres bereits gehäusesei- tig zwei Meter hoch, wobei sich der Kamin oben anschließen kann. Selbst wenn die Filtereinrichtung zwischen dem Gehäuse der Feuerungsvorrichtung und dem Kamin angeordnet ist, wäre eine am Filtergehäuse angeordnete Betätigungseinrichtung nur schwer zugänglich.
Im einfachsten Fall handelt es sich bei der Betätigungseinrichtung um eine Handhabe, die am Gehäuse der Feuerungsvorrichtung angeordnet ist und über die Kopplungseinrichtung mit der im Filtergehäuse angeordnete Bewegungseinrichtung gekoppelt ist.
Besonders vorteilhaft ist nun eine Ausführungsform, bei der die Kopplungseinrichtung mit einer Klappe oder Tür des den Brennraum enthaltenden Gehäuses der Feuerungsvorrichtung gekoppelt ist, derart, dass durch ein Verschwenken der Klappe oder Tür über die Kopplungseinrichtung die Bewegungseinrichtung zum Abreinigen der Filterstruktur betätigt wird. Mit anderen Worten, in diesem Fall ist die Betätigungseinrichtung durch eine Klappe oder Tür des Gehäuses der Feuerungsvorrichtung gebildet. Alternativ ist auch denkbar, einen Rost, der im Brennraum zum Auflegen von Brenngut dient, beweglich im Gehäuse anzuordnen und über die Kopplungseinrichtung mit der Bewegungseinrichtung zu koppeln. In der Folge führt ein Beladen des Rostes sowie ein Abbrennen des Brennguts über die Kopplungseinrichtung zu einer Betätigung der Bewegungseinrichtung zum Abreinigen der Filterstruktur. Mit anderen Worten, der im Gehäuse beweglich angeordnete Rost bildet die Betätigungseinrichtung der Abreinigungseinrichtung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Bewegungseinrichtung so konzipiert sein, dass sie eine schlagartige Bewegung der Filterstruktur erzeugt. Dies kann bspw. mithilfe einer Federstruktur bzw. mittels eines Knackmechanismus realisiert werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch, 1 eine isometrische Ansicht einer Feuerungsvorrichtung,
2 eine vereinfachte Seitenansicht einer Feuerungsvorrichtung,
3 und 4 jeweils eine stark vereinfachte Schnittansicht einer Partikelfiltervorrichtung im Bereich einer Filterstruktur bei zwei verschiedenen Zuständen,
5 eine stark vereinfachte Schnittansicht einer Partikelfiltervorrichtung,
6 und 7 jeweils eine stark vereinfachte Schnittansicht einer Partikelfiltervorrichtung bei verschiedenen Zuständen,
8 ebenfalls eine vereinfachte Schnittansicht einer Partikelfiltervorrichtung bei einer anderen Ausführungsform,
9 bis 1 1 Ansichten eines Details IX der Partikelfiltervorrichtung aus Fig. 8 im
Bereich eines ungesteuerten Bypasses,
12 u.13 jeweils eine stark vereinfachte Schnittansicht einer Partikelfiltervorrichtung bei verschiedenen Ausführungsformen
14 u. 15 jeweils eine stark vereinfachte prinzipielle Ansicht einer Feuerungsvorrichtung bei verschiedenen Ausführungsformen
Entsprechend den Fig. 1 , 2, 14 und 15 umfasst eine Feuerungsvorrichtung 1 in einem Gehäuse 2 einen Brennraum 3. Außerdem ist die Feuerungsvorrichtung 1 mit einem Kamin 4 zum Abführen von Abgas aus dem Brennraum 3 und mit einer Partikelfiltervorrichtung 5 zum Entfernen von Partikeln aus dem Abgas ausgestattet. Bei der Feuerungsvorrichtung 1 handelt es sich insbesondere um eine Hausfeuerungsvorrichtung, die also in einem Gebäude aufgestellt werden kann. Besonders vorteilhaft handelt es sich bei der Feuerungsvorrichtung 1 um eine Holzfeuerungsvorrichtung, mit der also insbesondere in einem Wohnraum Holz und dergleichen verfeuert werden kann. Im eingebauten Zustand verbindet der Kamin 4 der Feuerungsvorrichtung 1 den Brennraum 3 mit einem hier nicht gezeigten Abzugskamin des Begäudes, der die Verbrennungsabgase einer Umgebung des Gebäudes zuführt. Die Partikelfiltervorrichtung 5 ist nun zwischen dem Brennraum 3 und dem Abzugskamin in den Kamin 4 eingebaut.
Die Partikelfiltervorrichtung 5 besitzt ein Filtergehäuse 6, das zweckmäßig ein- lassseitig in den Kamin 4 bzw. zwischen Gehäuse 2 und Kamin 4 eingebaut ist.
Gemäß den Fig. 5 bis 8, 12 und 13 besitzt das Filtergehäuse 6 einen Abgasein- lass 7, einen Abgasauslass 8 und einen Innenraum 9, in dem ein teilweise durch Pfeile angedeuteter Abgaspfad 10 vom Abgaseinlass 7 zum Abgasauslass 8 führt. Die Partikelfiltervorrichtung 5 weist außerdem eine Filterstruktur 1 1 auf, die innerhalb des Filtergehäuses 6, nämlich im Innenraum 9 angeordnet ist, derart, dass die Filterstruktur 1 1 außerdem im Strömungspfad 10 liegt und vom Abgas durchströmbar ist. Die Filterstruktur 1 1 ist dabei so konzipiert, dass sie im Abgas mitgeführte Partikel herausfiltert, wobei sich die abgeschiedenen Partikel an der Filterstruktur 1 1 anlagern.
Gemäß den Fig. 3 bis 5 kann die Partikelfiltervorrichtung 5 mit einer Kompressionseinrichtung 12 ausgestattet sein, mit deren Hilfe die Filterstruktur 1 1 abhängig von der Temperatur des Abgases komprimierbar ist. So zeigt bspw. Fig. 3 einen komprimierten Zustand, der sich bei vergleichsweise hohen Abgastemperaturen einstellt, während die Fig. 4 und 5 einen dekomprimierten Zustand zeigen, der sich bei niedrigen Abgastemperaturen einstellt.
Die Filterstruktur 1 1 umfasst zweckmäßig eine Vielzahl länglicher Strukturelemente, die weitgehend parallel zueinander verlaufen bzw. hinsichtlich ihrer Längsrichtung weitgehend gleich orientiert sind. Somit liegen die Strukturelemente quer zu ihrer Längsrichtung nebeneinander. Die Kompression mithilfe der Kompressionseinrichtung 12, die in Fig. 3 durch einen Doppelpfeil 13 angedeutet ist, ist quer zur Längsrichtung der Strukturelemente der Filterstruktur 13 orientiert.
Die Filterstruktur 1 1 kann mit einer hier nicht näher dargestellten katalytischen Beschichtung versehen sein, um bei hinreichender Abgastemperatur eine Regeneration der Filterstruktur 1 1 durch Abbrand der Partikelbeladung initiieren zu können.
Bei den hier gezeigten Ausführungsformen ist das Filtergehäuse 6 zylindrisch und besitzt gemäß Fig. 5 quer zu seiner Längsmittelachse 14 einen Innenquerschnitt 15, der größer ist als ein Einlassquerschnitt 16 des Abgaseinlasses 7 und größer ist als ein Auslassquerschnitt 17 des Abgasauslasses 8. Ferner sind zweckmäßig Abgaseinlass 7 und Abgasauslass 8 bzgl. der Längsmittelachse 14 zueinander axial fluchtend am Filtergehäuse 6 angeordnet. Im montierten Zustand bzw. im Einbauzustand innerhalb der Feuerungsvorrichtung 1 liegt der Abgasauslass 8 vertikal oberhalb des Abgaseinlasses 7. In den Fig. 5 bis 8 ist für diesen Einbauzustand die Orientierung der Schwerkraft durch einen Pfeil 18 angedeutet.
Gemäß der in Fig. 5 gezeigten bevorzugten Ausführungsform besitzt die Filterstruktur 1 1 einen ringförmigen konischen Mantel körper 19, der koaxial zur Längsmittelachse 14 des Filtergehäuses 6 im Filtergehäuse 6 angeordnet ist und sich zum Abgaseinlass 7 hin verjüngt. Bei dieser Ausführungsform ist ebenfalls eine Kompressionsvorrichtung 12 vorgesehen, die hier am anströmseitigen Endbereich der Filterstruktur 1 1 angeordnet ist. In diesem Fall ist die Kompressionseinrichtung 12 so auf die Filterstruktur 1 1 abgestimmt, dass im dekomprimierten Zustand an der Anströmseite der Filterstruktur 1 1 eine zentrale Durchgangsöff- nung 20 entsteht. Mit zunehmender Temperatur wird der anströmseitige Endbereich der Filterstruktur 1 1 durch die Kompressionseinrichtung 12 konzentrisch zur Längsmittelachse 14 komprimiert, wodurch die Öffnung 20 geschlossen wird.
Die Partikelfiltervorrichtung 5 kann gemäß den Fig. 1 , 2, 5, 6, 13 bis 15 mit einer Abreinigungseinrichtung 21 ausgestattet sein, mit der sich an der Filterstruktur 1 1 angelagerte Partikel abreinigen lassen. Ferner ist die Partikelfiltervorrichtung 5 zweckmäßig mit einem Staubsaugeranschluss 22 ausgestattet, an den ein Saugrohr eines Staubsaugers anschließbar ist, um Partikel absaugen zu können, die sich beim Abreinigen der Filterstruktur 1 1 gelöst haben. Bei den hier gezeigten Ausführungsformen ist der Staubsaugeranschluss 22 an einen Einlassanschlussstutzen 23 angebaut, der außen am Filtergehäuse 6 angeordnet ist und den Abgaseinlass 7 umschließt.
Gemäß den Fig. 6 und 7 kann die Partikelfiltervorrichtung 5 einen gesteuerten Bypass 24 aufweisen, der die Filterstruktur 1 1 abgasseitig umgeht und dem ein Steuerelement 25 zugeordnet ist, mit dessen Hilfe ein durchströmbarer Querschnitt des Bypasses 24 abhängig von der Temperatur gesteuert werden kann. Im Beispiel der Fig. 6 und 7 ist die Filterstruktur 1 1 wieder ringförmig ausgestaltet, so dass der gesteuerte Bypass 24 zentrisch in der Filterstruktur 1 1 am aus- lassseitigen axialen Endbereich angeordnet werden kann. Das Steuerelement 25 umfasst eine Klappe 26, die mithilfe einer Welle 27 verdrehbar ist. Ein Bimetall- Bauteil 28 oder ein entsprechendes Bauteil 28 aus einer Formgedächtnislegierung kann nun abhängig von der Temperatur im Abgas die Welle 27 zum Verdre- hen der Klappe 26 ansteuern. Zusätzlich kann eine außerhalb des Gehäuses 6 angeordnete Handhabe 29 vorgesehen sein, mit deren Hilfe die Klappe 26 manuell verstellt werden kann. Fig. 6 zeigt nun den Zustand beim Anfeuern der Feuerungsvorrichtung 1 . Die Klappe 26 befindet sich in ihrer Offenstellung, so dass das Abgas entsprechend einem Pfeil 30 durch den gesteuerten geöffneten Bypass 24 unter Umgehung der Filterstruktur 1 1 durch das Filtergehäuse 6 strömen kann. Hat die Feuerungsvorrichtung ihre Betriebstemperatur erreicht, kann gemäß Fig. 7 der gesteuerte Bypass 24 mithilfe der Klappe 26 verschlossen werden, so dass die Abgasströmung nunmehr gezwungen ist, durch die Filterstruktur 1 1 hindurchzutreten.
Gemäß den Fig. 6 bis 8 kann außerdem ein ungesteuerter Bypass 31 vorgesehen sein, der ebenfalls eine abgasseitige Umgehung der Filterstruktur 1 1 ermöglicht. Bei den gezeigten Beispielen der Figuren 6 und 8 ist der ungesteuerte Bypass 31 am anströmseitigen axialen Endbereich der Filterstruktur 1 1 angeordnet, wobei er sich ringförmig zwischen dem Filtergehäuse 6 und der Filterstruktur 1 1 erstreckt.
Im Einzelnen ist gemäß den Fig. 8 bis 1 1 die Filterstruktur 1 1 gehäuseseitig an einem Ringkragen 32 axial abgestützt, der an der Innenseite des Filtergehäuses 6 angeordnet ist. Zweckmäßig ist der Ringkragen 32 durch ein Lochblech 33 oder durch ein Gitter 33 gebildet. Gemäß Fig. 1 1 kann der Ringkragen 32 durch zwei Lochbleche 33 bzw. durch zwei Gitter 33 gebildet sein, die aufeinander liegen und relativ zueinander beweglich sind. Mithilfe eines Stellelements 34, bspw. in Form eines Bimetall-Bauteils und/oder in Form eines Bauteils aus einer Formgedächtnislegierung ist es möglich, die beiden Lochbleche 33 bzw. die Gitter 33 temperaturabhängig relativ zueinander zu verstellen. Alternativ ist entsprechend den Fig. 9 und 10 auch die Verwendung einer Rüttelvorrichtung bzw. die Verwendung einer Abstreifeinrichtung denkbar.
Die Fig. 12 und 13 zeigen nun Ausführungsformen, bei denen die Funktionalitäten des gesteuerten Bypasses 24 und des ungesteuerten Bypasses 31 ineinander integriert sind. Hierzu ist der gesteuerte Bypass 24 so konfiguriert, dass er nicht vollständig verschließbar ist, so dass auch bei hohen Betriebstemperaturen ein vorbestimmter durchströmbarer Querschnitt offenbleibt, der dann den ungesteuerten Bypass 31 bildet. Hierzu kann bspw. vorgesehen sein, die Filterstruktur 1 1 an ihrem anströmseitigen Ende mit einer Sitzstruktur 35 zusammenwirken zu lassen, wobei Filterstruktur 1 1 und Sitzstruktur 35 relativ zueinander axial bzgl. der Längsmittelachse 14 zueinander verstellbar sind. Eine Stellvorrichtung 36, die z.B. mithilfe eines Bimetall-Bauteils oder mithilfe eines Bauteils aus einer Formgedächtnislegierung hergestellt werden kann, kann nun abhängig von der Temperatur die Relativlage zwischen Filterstruktur 1 1 und Sitzstruktur 35 verändern. In den Beispielen der Fig. 12 und 13 ist die Sitzstruktur 35 fest am Filtergehäuse 6 angebracht, so dass die Stellvorrichtung 36 zweckmäßig die Filterstruktur 1 1 im Filtergehäuse 6 hubverstellt. Es ist klar, dass auch eine umgekehrte Anordnung möglich ist.
Fig. 13 zeigt nun außerdem eine besondere Ausführungsform, bei welcher die Dichte der Filterstruktur 1 1 innerhalb des Mantel körpers 19 in Richtung zum Ab- gaseinlass 7 abnimmt. Erreicht wird dies dadurch, dass eine Packungsdichte der einzelnen Strukturelemente der Filterstruktur 1 1 in Richtung zum Abgaseinlass 7 abnimmt. Bspw. lässt sich dies dadurch erreichen, dass die länglichen Strukturelemente ausschließlich an ihrem dem Abgasauslass 8 zugewandten Ende mithilfe einer Halteeinrichtung 45 aneinander befestigt sind, während sie am gegenüberliegenden, dem Abgaseinlass 7 zugewandten Längsende nicht aneinander befestigt sind. Außerdem sind die einzelnen Strukturelemente auch axial zwischen ihren axialen Enden nicht aneinander befestigt.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 14 und 15 umfasst die Abreinigungseinrich- tung 21 , mit deren Hilfe die Filterstruktur 1 1 von daran angelagerten Partikeln gereinigt werden kann, eine Bewegungseinrichtung 37 zum Einleiten einer Bewegung in die Filterstruktur 1 1 relativ zum Filtergehäuse 6, eine Betätigungseinrichtung 38 zum Betätigen der Bewegungseinrichtung 37 und eine Kopplungseinrichtung 39 zum mechanischen Koppeln der Betätigungseinrichtung 38 mit der Bewegungseinrichtung 37. Durch die Verwendung einer derartigen Kopplungseinrichtung 39 lässt sich die Betätigungseinrichtung 38 vergleichsweise weit entfernt von der Bewegungseinrichtung 37 anordnen. Bevorzugt ist dabei eine Anordnung außerhalb des Filtergehäuses 6, nämlich vorzugsweise am bzw. im Gehäuse 2 der Feuerungsvorrichtung 1 . Bei der in Fig. 14 gezeigten Ausführungsform ist die Betätigungseinrichtung 38 durch eine Klappe 40 des Gehäuses 2 gebildet, durch die der Brennraum 3 zugänglich ist. Dementsprechend ist die Kopplungseinrichtung 39 an die Klappe 40 angeschlossen, derart, dass ein Öffnen und/oder Schließen der Klappe 40 über die Kopplungseinrichtung 39 eine Betätigung der Bewegungseinrichtung 37 erzeugt, was zum Abreinigen der Filterstruktur 1 1 führt.
Bei der in Fig. 15 gezeigten Ausführungsform ist die Betätigungseinrichtung 38 durch einen Rost 41 gebildet, der im Brennraum 3 zum Auflegen von Brenngut 42 dient. Der Rost 41 ist bspw. im Gehäuse 2 schwenkbar gelagert. Bspw. ist bei 43 ein Schwenklager vorgesehen und beabstandet dazu eine Feder 44. Durch Beladen des Rostes 41 kann ein Verschwenken des Rostes 41 bewirkt werden.
Ebenso führt das Abbrennen des Brennguts 42 zu einem Verschwenken des Rostes 41 . In jedem Fall kann die Schwenkbewegung des Rostes 41 über die Kopplungseinnchtung 31 zum Betätigen der Bewegungseinrichtung 37 verwendet werden, um die Filterstruktur 1 1 abzureinigen.
Die Bewegungseinrichtung 37 besitzt zweckmäßig ein Klopf-, oder Rüttel- oder Schlagwerk.
Zusätzlich zu diesen integrierten Abreinigungseinnchtungen 21 können auch die in den Fig. 1 , 2, 5 und 6 angedeuteten, manuell betätigbaren Abreinigungsvor- richtungen 21 vorgesehen sein.
*****

Claims

Ansprüche
1 . Partikelfiltervorrichtung zum Entfernen von Partikeln aus Abgas einer Feuerungsvorrichtung (1 ) mit einer Filterstruktur (1 1 ), die in einem Abgasströmungspfad (10) angeordnet ist und vom Abgas durchströmbar ist, wobei sich im Abgas mitgeführte Partikel an der Filterstruktur (1 1 ) anlagern,
gekennzeichnet durch ein Filtergehäuse (6), das einen Abgaseinlass (7), einen Abgasauslass (8) und einen Innenraum (9) aufweist, in dem der Abgaspfad (10) vom Abgaseinlass (7) zum Abgasauslass (8) verläuft und in dem die Filterstruktur (1 1 ) angeordnet ist.
2. Feuerungsvorrichtung mit einem Brennraum (3), mit einem Kamin (4) und mit einer Partikelfiltervorrichtung (5) nach Anspruch 1 .
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Feuerungsvorrichtung (1 ) eine Hausfeuerungsvorrichtung, vorzugsweise eine Holzfeuerungsvorrichtung, ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Brennraum (3) über den Kamin (4) der Feuerungsvorrichtung (1 ) an einen gebäudeseitigen, zu einer Umgebung führenden Abzugskamin anschließbar oder angeschlossen ist, wobei die Partikelfiltervorrichtung (5) zwischen dem Brennraum (3) und dem Abzugskamin in den Kamin (4) der Feuerungsvorrichtung (1 ) eingebunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch eine Kompressionseinrichtung (12) zum Komprimieren der Filterstruktur (1 1 ) abhängig von der Temperatur des Abgases.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch eine katalytisch aktive Beschichtung der Filterstruktur (1 1 ).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
- dass das Filtergehäuse (6) zylindrisch ist und quer zu seiner Längsmittelachse (14) einen Innenquerschnitt (15) aufweist, der größer ist als ein Einlassquerschnitt (16) des Abgaseinlasses (7) und größer ist als ein Auslassquerschnitt (17) des Abgasauslasses (8),
- dass der Abgaseinlass (7) und der Abgasauslass (8) bzgl. der Längsmittelachse (8) des Filtergehäuses (6) axial zueinander fluchtend am Filtergehäuse (6) angeordnet sind,
- dass die Filterstruktur (1 1 ) einen ringförmigen und konischen Mantel körper (19) aufweist, der koaxial zur Längsmittelachse (14) des Filtergehäuses (6) im Filtergehäuse (6) angeordnet und sich zum Abgaseinlass (7) verjüngt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7
dadurch gekennzeichnet,
- dass am zylindrischen Filtergehäuse (6) der Abgaseinlass (7) und der Abgasauslass (8) bzgl. der Längsmittelachse (14) des Filtergehäuses (6) zueinander axial fluchtend angeordnet sind,
- dass die Filterstruktur (1 1 ) einen ringförmigen Mantel körper (19) aufweist, der koaxial zur Längsmittelachse (14) des Filtergehäuses (6) im Filtergehäuse (6) angeordnet ist, - dass die Dichte der Filterstruktur (1 1 ) innerhalb des Mantelkörpers (19) in Richtung zum Abgaseinlass (7) abnimmt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
gekennzeichnet durch eine Abreinigungseinrichtung (21 ) zum Abreinigen der an der Filterstruktur (1 1 ) angelagerten Partikel.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
gekennzeichnet durch einen Staubsaugeranschluss (22) zum Anschließen eines Saugrohrs eines Staubsaugers.
1 1 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
gekennzeichnet durch einen ungesteuerten Bypass (31 ) zur abgasseitigen Umgehung der Filterstruktur (1 1 ).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 ,
gekennzeichnet durch einen gesteuerten Bypass (24) zur abgasseitigen Umgehung der Filterstruktur (1 1 ), dem ein Steuerelement (25) zum temperaturabhängigen Steuern des durchströmbaren Querschnitts des Bypasses (24) zugeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
gekennzeichnet durch eine Abreinigungseinrichtung (21 ) zum Abreinigen von an der Filterstruktur (1 1 ) angelagerten Partikeln, die eine Bewegungseinrichtung (37) zum Einleiten einer Bewegung in die Filterstruktur (1 1 ) relativ zum Filtergehäuse (6), eine Betätigungseinrichtung (38) zum Betätigen der Bewegungseinrichtung (37) und eine Kopplungseinrichtung (39) zum mechanischen Koppeln der Betätigungseinrichtung (38) mit der Bewegungseinrichtung (37) aufweist, wobei die Betätigungseinrichtung (38) außerhalb des Filtergehäuses (6) angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Betätigungseinrichtung (38) durch eine Klappe (40) der Feuerungsvorrichtung (1 ) gebildet ist, durch die der Brennraum (3) zugänglich ist, so dass ein Öffnen und/oder Schließen der Klappe (40) die Bewegungseinrichtung (37) zum Bewegen der Filterstruktur (1 1 ) betätigt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Betätigungseinrichtung (38) durch einen Rost (41 ) gebildet ist, der im Brennraum (3) zum Auflegen von Brenngut (42) dient und im Brennraum (3) verstellbar angeordnet ist, derart, dass ein Belasten des Rostes (41 ) z.B. mit Brenngut und/oder ein Entlasten des Rostes (41 ) die Bewegungseinrichtung (37) zum Bewegen der Filterstruktur (1 1 ) betätigt.
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