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DE3815148A1 - Arrangement for mounting an exhaust gas filter in a metal housing - Google Patents

Arrangement for mounting an exhaust gas filter in a metal housing

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DE3815148A1
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J Eberspaecher GmbH and Co KG
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Abstract

An arrangement for mounting a filter for the flow of exhaust gas from an internal combustion engine with a plurality of filter elements arranged in a common metal housing is set forth, in which a fixed mounting of the filter on the inlet side and the arrangement of a loose mounting on the outlet side produce a secure mounting suitable for high thermal and mechanical stresses.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagerung eines, von dem Abgas einer Brennkraftmaschine durchströmten Filters mit mehreren in einem gemeinsamen metallischen Gehäuse mit einem Einlauf- und einem Auslauftrichter angeordneten Filterelemen­ ten aus jeweils einem umhüllten, perforierten Rohr, bei dem das Abgas das umhüllende Filtermaterial durchdringt und durch das Innere der perforierten Rohre abgeführt wird und bei dem die einzelnen Filterelemente in einer eingangsseitigen und einer ausgangsseitigen Platte gelagert sind, die jeweils Durchtritts­ öffnungen für das Abgas aufweisen.The invention relates to an arrangement for storing a with the exhaust gas of an internal combustion engine through the filter several in a common metallic housing with one Inlet and an outlet funnel arranged filter elements each from a covered, perforated tube, in which the Exhaust gas penetrates the enveloping filter material and through the Inside of the perforated pipes is discharged and in which the individual filter elements in one input and one output side plate are stored, each passage have openings for the exhaust gas.

Derartige Anordnungen werden insbesondere bei der Reinigung des Abgases von Dieselmotoren hinsichtlich der in diesem ent­ haltenen Rußpartikel verwendet, wobei das Filterelement oder die einzelnen Filterelemente bevorzugt als Wickelfilter ausge­ bildet sind. Als Umhüllung zur Bildung des Filters kommt dabei sowohl ein keramisches Flies als auch ein Drahtgestrick in Frage. Derartige Partikelfilter befinden sich bereits im Er­ probungsstadium und haben sich hinsichtlich der Filterwirkung bewährt. Es sollen dabei nicht nur Ruß, sondern auch weitere organische Partikel, wie z.B. Kohlenwasserstoffe, in sublimier­ ter oder kristallisierter Form oder als Kondensat ausgefiltert werden, sondern auch anorganische Partikel, wie z.B. die Aschen von Öladditiven, ggf. Rostpartikel und Salze aus dem Abgaskreis­ lauf sowie weitere bekannte Verunreinigungen. Derartige Filter werden bei den bekannten Anordnungen möglichst motornahe einge­ baut, wodurch sich wiederum eine sehr starke thermische und mechanische Belastung der Anordnung ergibt. Die z.B. bei einem Stadtbus im Linienbetrieb auftretende Abgastemperatur kann in der Größenordnung von 400°C liegen, wobei bekannterweise das Abgas impulsartig auftrifft und dadurch die mechanische Be­ lastung bewirkt. Bei diesen bekannten Anordnungen tritt aber neben diesen durch das Abgas induzierten Belastungen auch eine starke Schwingungsbelastung, insbesondere von radialen Schwin­ gungen, durch den Fahrbetrieb auf.Such arrangements are particularly useful for cleaning the exhaust gas of diesel engines with respect to the ent holding soot particles used, the filter element or the individual filter elements preferably out as a wound filter forms are. This comes as an envelope to form the filter both a ceramic tile and a wire mesh in Question. Such particle filters are already in the Er  stage of testing and have in terms of filter effect proven. Not only soot, but also others organic particles such as Hydrocarbons, in sublimation ter or crystallized form or filtered out as condensate but also inorganic particles, e.g. the ashes of oil additives, possibly rust particles and salts from the exhaust gas circuit run as well as other known impurities. Such filters are as close to the engine as possible in the known arrangements builds, which in turn creates a very strong thermal and mechanical stress on the arrangement results. The e.g. at a City bus exhaust gas temperature occurring in scheduled operation can of the order of 400 ° C, which is known to be Exhaust hits impulsively and thereby the mechanical loading load causes. In these known arrangements, however, occurs in addition to these loads induced by the exhaust gas strong vibration load, especially of radial vibration due to driving.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungs­ gemäßen Anordnung eine einfach aufgebaute und ohne besonderen Aufwand montierbare Lagerung mit Dämpfung der radialen Schwin­ gungen des Filterkörpers und einer axialen Abdichtung sowie einen Ausgleich der unterschiedlichen axialen Dehnungen zwischen Gehäuse und Filterkörper aufzuzeigen.The invention has for its object in a genus according to the arrangement a simply constructed and without special Easily mountable bearing with damping of the radial vibration conditions of the filter body and an axial seal as well a compensation of the different axial strains between Show housing and filter body.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Anordnung dadurch ge­ löst, daß die eingangsseitige Platte zwischen dem Einlauftrich­ ter und dem Gehäuse starr und die ausgangsseitige Platte im Ge­ häuse mittels eines elastischen Dämpfungselementes lose gelagert ist. Durch diese Ausgestaltung der eingangsseitigen festen und der ausgangsseitigen losen Lagerung wird je nach der thermischen Belastung eine zuverlässige Lagerung erreicht, wobei kein Ver­ klemmen des Filterkörpers mit dem Gehäuse auftritt, so daß der Filterkörper, sobald er ausgewechselt werden muß, leicht aus dem Gehäuse herausgenommen und ein neuer Filterkörper eingesetzt werden kann. Ferner ergibt sich der Vorteil, daß der Filter nicht infolge Verklemmens zerstört wird.This task is thereby ge in the generic arrangement triggers that the input plate between the inlet screed ter and the housing rigid and the output plate in Ge loose housed by means of an elastic damping element is. This configuration of the input side fixed and The output-side loose storage is depending on the thermal Load reaches a reliable storage, no Ver  clamp the filter body with the housing so that the Filter body, as soon as it needs to be replaced, easily from the Housing removed and a new filter body inserted can be. There is also the advantage that the filter is not is destroyed due to jamming.

Die Ausbildung des Festlagers kann dabei entweder derart erfolgen, daß die eingangsseitige Platte zwischen dem Flansch des Einlauf­ trichters und dem Flansch des Gehäuses starr gelagert ist oder nach einer weiteren Ausgestaltung, daß die starre Lagerung der eingangsseitigen Platte durch ein die Flansche umgreifendes Spannband bewirkt wird. Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, daß die eingangsseitige Platte in dem Gehäuse lösbar angeordnet ist. Dieses kann z.B. durch Einschrauben in ein in dem Gehäuse angebrachtes Gewinde erfolgen. Das ausgangsseitige Los­ lager ist in bevorzugter Weise derart ausgebildet, daß an der ausgangsseitigen Platte zur Aufnahme des radialen, elastischen Dämpfungselementes eine U-förmige Ringnut angeformt ist. Bei dieser Anordnung ist die ausgangsseitige Platte, in welcher die Partikelfiltereinsätze oder der Partikelfiltereinsatz auswechsel­ bar oder fest eingeschweißt angeordnet ist, ohne eine metallische Verbindung zwischen dieser ausgangsseitigen Platte und dem Gehäuse angeordnet, wobei die dämpfende und dichtende Verbindung durch ein elastisches Dämpfungselement erfolgt. Derartige Dämpfungs­ elemente können entweder aus gepreßtem Metalldraht oder Metall­ drahtgestrick (Gestrickkissen), aber auch aus Keramikfasern oder Keramikfasergewebe mit oder ohne Drahtgestrickeinlage bestehen. Derartige Ringe sind bekannt aus der US-PS 23 53 226, wo verschie­ dene Varianten für metallische Dämpfungsringe dargestellt sind. Weitere Beispiele ergeben sich aus der DE-OS 29 20 604. Diese Dämpfungselemente sind in der U-förmigen Ringnut gelagert und stellen die Verbindung zwischen der ausgangsseitigen Platte und dem Gehäuse dar. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist an der ausgangsseitigen Platte zur Aufnahme des radialen, elastischen Dämpfungselementes eine L-förmige Ringnut angeformt. Bei dieser Ausgestaltung hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß das Gehäuse an seinem stromabseitigen Ende nach innen eingezogen ist, so daß das radiale, elastische Dämpfungselement zwischen der ausgangs­ seitigen Platte, dem eingezogenen Gehäuseteil und dem Gehäuse­ mantel angeordnet ist und dort dämpfend und dichtend wirkt.The design of the fixed bearing can be done either that the inlet side plate between the flange of the inlet funnel and the flange of the housing is rigidly mounted or According to a further embodiment, that the rigid mounting of the plate on the input side by a flange encompassing the flanges Tension band is effected. Another practical embodiment provides that the input-side plate is detachable in the housing is arranged. This can e.g. by screwing into one in the Thread attached to the housing. The lot on the output side camp is preferably designed such that at the output side plate to accommodate the radial, elastic Damping element is formed into a U-shaped annular groove. At this arrangement is the output plate in which the Replace particle filter inserts or the particle filter insert bar or welded in place without a metallic Connection between this output plate and the housing arranged, the damping and sealing connection through an elastic damping element takes place. Such damping elements can either be made of pressed metal wire or metal knitted wire (knitted pillow), but also made of ceramic fibers or Ceramic fiber fabric with or without a wire mesh insert. Such rings are known from US-PS 23 53 226, where different The variants for metallic damping rings are shown. Further examples result from DE-OS 29 20 604. These Damping elements are stored in the U-shaped annular groove make the connection between the output plate and  represents the housing. According to a further embodiment is on the output side plate to accommodate the radial, elastic Damping element molded an L-shaped ring groove. At this Design has proven to be useful that the housing is drawn in at its downstream end, so that the radial, elastic damping element between the outlet side plate, the retracted housing part and the housing jacket is arranged and has a damping and sealing effect.

Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, daß der Filterkörper in axialer Richtung durchströmt wird. Die Zufuhr des Abgases kann auch seitlich erfolgen, so daß das Abgas in einem konzentrischen Ringraum der Filterkerze oder den Filterkerzen zugeführt wird. Die Lagerung des Filtereinsatzes bleibt hierbei jedoch die gleiche, wobei die eingangsseitige Lagerung dann an der stirn­ seitig verschlossenen Seite erfolgt.The invention is not limited to that of the filter body is flowed through in the axial direction. The supply of the exhaust gas can also take place laterally so that the exhaust gas in a concentric Annulus of the filter candle or the filter candles is supplied. However, the storage of the filter insert remains same, the input-side storage then on the forehead side closed side.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel vereinfacht und schematisch dargestellt. Dabei zeigt:In the drawings, an embodiment is simplified and shown schematically. It shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt mit mehreren Filter­ kerzen und eine U-förmige Nut, Fig. 1 candles a longitudinal section with a plurality of filters and a U-shaped groove,

Fig. 2 einen Längsschnitt bei gleichem Aufbau mit L-förmiger Nut. Fig. 2 shows a longitudinal section with the same structure with an L-shaped groove.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel strömt das Abgas aus der Rohrleitung 1 über den Einlauftrichter 2 in das Filtergehäuse 3, in dem im Ausführungsbeispiel mehrere perforierte Rohre 4 mit einer gewickelten Umhüllung 5 angeordnet sind und durchströmt die gewickelte Umhüllung 5 und gelangt durch das perforierte Rohr über den Auslauftrichter 6 und die nachfolgende Rohrleitung 7 in das Schalldämpfsystem. Der Einlauftrichter 2 ist über den Flansch 8 mit dem Flansch 9 des Gehäuses 3 fest verbunden, dabei können die beiden Flansche 8, 9 über die Ver­ schraubung 10 verbunden sein oder über ein Spannband 11. Zwischen den Flanschen 8 und 9 ist die eingangsseitige Platte 12 einge­ spannt. Diese eingangsseitige Platte 12 weist Abgasdurchtritts­ öffnungen 13 auf, durch welche das Abgas in die Räume zwischen den einzelnen Filterkerzen 14 geführt wird und von dort aus die gewickelte Umhüllung 5 und das perforierte Rohr 4 durchdringt. ln der eingangsseitigen Platte 12 ist das perforierte Rohr 4 entweder lösbar oder fest angeordnet, wobei das perforierte Rohr 4 eingangsseitig durch eine stirnseitige Verschlußplatte 15 verschlossen ist, so daß verhindert wird, daß das Abgas auf direktem Wege den Filter durchströmt. Ausgangsseitig sind die Filterkerzen 14 mit dem perforierten Rohr 4 in der ausgangssei­ tigen Platte 16 gelagert, wobei diese ausgangsseitige Platte 16 eine geschlossene Platte ist und das perforierte Rohr 4 offen ist. An der ausgangsseitigen Platte ist gemäß dem Ausführungs­ beispiel nach Fig. 1 eine U-förmige Nut 17 angeformt, in der das elastische Dämpfungselement 18 angeordnet ist. Dieses elastische Dämpfungselement wirkt als elastisches Dämpfungsele­ ment zwischen der ausgangsseitigen Platte 16 und dem Gehäuse 3 und verhindert ein Umströmen der Filterkerzen.In the embodiment shown in Fig. 1, the exhaust gas flows from the pipeline 1 via the inlet funnel 2 into the filter housing 3 , in which in the embodiment a plurality of perforated tubes 4 are arranged with a wrapped jacket 5 and flows through the wrapped jacket 5 and passes through the perforated Pipe via the discharge funnel 6 and the subsequent pipeline 7 into the silencer system. The inlet funnel 2 is fixedly connected via the flange 8 to the flange 9 of the housing 3 , the two flanges 8 , 9 can be connected via the screw connection 10 or via a tensioning strap 11 . Between the flanges 8 and 9 , the input side plate 12 is clamped. This input-side plate 12 has exhaust gas passage openings 13 through which the exhaust gas is guided into the spaces between the individual filter candles 14 and from there penetrates the wound casing 5 and the perforated tube 4 . In the input-side plate 12, the perforated tube 4 is arranged either removably or fixedly, wherein the perforated tube is 4 the input end closed by an end closure plate 15 so that it is prevented that the exhaust gas flows through the filter directly. On the output side, the filter candles 14 are mounted with the perforated tube 4 in the plate 16 on the exit side, this outlet side plate 16 being a closed plate and the perforated tube 4 being open. On the output plate, a U-shaped groove 17 is formed according to the embodiment of FIG. 1, in which the elastic damping element 18 is arranged. This elastic damping element acts as an elastic Dämpfungsele element between the output plate 16 and the housing 3 and prevents flow around the filter cartridges.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist das elastische Dämpfungselement 18 in einer L-förmigen Nut 19 angeordnet, wobei das elastische Dämpfungselement 18 zwischen dieser L-Nut 19 und einem nach innen gezogenen Gehäuseteil 20 anliegt und so dämpfend und dichtend wirkt.In the embodiment according to FIG. 2, the elastic damping element 18 is arranged in an L-shaped groove 19 , the elastic damping element 18 lying between this L-groove 19 and an inwardly drawn housing part 20 and thus having a damping and sealing effect.

Bei einer nicht dargestellten Ausführung mit seitlicher Anströ­ mung ist der Flansch 8 als durchgehende Platte ausgebildet und die Zuströmung erfolgt über einen Einlauftrichter auf mindestens nahezu der gesamten Länge der Filterkerzen.In an embodiment, not shown, with a lateral inflow, the flange 8 is designed as a continuous plate and the inflow takes place via an inlet funnel over at least almost the entire length of the filter cartridges.

Die ausgangsseitige Platte 16 weist keine Gehäuseberührung auf, d.h. sie ist samt der U-Nut 17 bzw. der L-Nut 19 mit Abstand zu dem Gehäuse 3 angeordnet, wobei der Abstand über das elastische Dämpfungselement 18 dichtend überbrückt wird. Die eingangssei­ tige Platte 12 kann auch mit einem Gewinde versehen sein und in ebenfalls nicht dargestellter Weise in ein Innengewinde des Ge­ häuses 3 eingesetzt sein. Durch diese erfindungsgemäße Ausge­ staltung wird erreicht, daß eingangsseitig eine starre Lagerung und ausgangsseitig eine lose Lagerung erfolgt, so daß die mecha­ nischen und thermischen Belastungen abgefangen werden können und der Filter leicht auswechselbar ist und im Betrieb nicht belastet wird.The output-side plate 16 has no housing contact, ie it is arranged together with the U-groove 17 or the L-groove 19 at a distance from the housing 3 , the distance being bridged in a sealing manner by means of the elastic damping element 18 . The input side plate 12 can also be provided with a thread and can also be inserted into an internal thread of the housing 3 in a manner not shown. By this inventive design is achieved that on the input side a rigid storage and on the output side there is a loose storage, so that the mechanical and thermal loads can be intercepted and the filter is easily replaceable and is not loaded during operation.

Claims (7)

1. Anordnung zur Lagerung eines von dem Abgas einer Brennkraft­ maschine durchströmten Filters mit mehreren in einem gemein­ samen metallischen Gehäuse mit einem Einlauf- und einem Aus­ lauftrichter angeordneten Filterelementen aus jeweils einem umhüllten, perforierten Rohr, bei dem das Abgas das umhüllende Filtermaterial durchdringt und durch das Innere der perforier­ ten Rohre abgeführt wird und bei dem die einzelnen Filterele­ mente in einer eingangsseitigen und einer ausgangsseitigen Platte gelagert sind, die jeweils Durchtrittsöffnungen für das Abgas aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die eingangsseitige Platte (12) zwischen dem Einlauftrichter (2) und dem Gehäuse (3) starr und die ausgangsseitige Platte (16) im Gehäuse (3) mittels eines elastischen Dämpfungsele­ mentes (18) lose gelagert ist.1. Arrangement for storage of a filter flowed through by the exhaust gas of an internal combustion engine with a plurality of filter elements arranged in a common metallic housing with an inlet and an outlet funnel, each of which consists of a covered, perforated tube in which the exhaust gas penetrates the through filter material and through the interior of the perforated tubes is discharged and in which the individual filter elements are mounted in an inlet-side and an outlet-side plate, each having through- openings for the exhaust gas, characterized in that the inlet-side plate ( 12 ) between the inlet funnel ( 2 ) and the housing ( 3 ) rigid and the output side plate ( 16 ) in the housing ( 3 ) by means of an elastic damping element ( 18 ) is loosely mounted. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingangsseitige Platte (12) zwischen dem Flansch (8) des Einlauftrichters (2) und dem Flansch (9) des Gehäuses (3) starr gelagert ist.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the input-side plate ( 12 ) between the flange ( 8 ) of the inlet funnel ( 2 ) and the flange ( 9 ) of the housing ( 3 ) is rigidly mounted. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Lagerung der eingangsseitigen Platte (12) durch ein die Flansche (8, 9) umgreifendes Spannband (11) bewirkt wird.3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the rigid mounting of the input-side plate ( 12 ) by a flanges ( 8 , 9 ) encompassing clamping band ( 11 ) is effected. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingangsseitige Platte (12) in dem Gehäuse (3) lösbar an­ geordnet ist. 4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the input-side plate ( 12 ) in the housing ( 3 ) is releasably arranged. 5. Anordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der ausgangsseitigen Platte (16) zur Aufnahme des radialen, elastischen Dämpfungselementes (18) eine U-förmige Ringnut (17) angeformt ist.5. Arrangement according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that a U-shaped annular groove ( 17 ) is integrally formed on the output-side plate ( 16 ) for receiving the radial, elastic damping element ( 18 ). 6. Anordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der ausgangsseitigen Platte (16) zur Aufnahme des radialen, elastischen Dämpfungselementes (18) eine L-förmige Ringnut (19) angeformt ist.6. Arrangement according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that an L-shaped annular groove ( 19 ) is formed on the output-side plate ( 16 ) for receiving the radial, elastic damping element ( 18 ). 7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) an seinem stromabseitigen Ende nach innen eingezogen ist (20).7. Arrangement according to claim 5 or 6, characterized in that the housing ( 3 ) is drawn in at its downstream end inwards ( 20 ).
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