CN100523445C - 用于过滤内燃机的排放气体中含有的颗粒的过滤块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一过滤体(3)，其尤其用于过滤一内燃机的排放气体中含有的颗粒，根据本发明所述过滤体(3)通过借助一连接体(17)粘合过滤块(11)而形成，其特征在于，所述过滤块(11)中的一第一过滤块的一外表面(16)一其与所述过滤块(11)中的第二过滤块相对并且与所述连接体(17)相接触，包括至少一个凸起体和/或凹槽型的不规则部(30a，30b)。

Description

用于过滤内燃机的排放气体中含有的颗粒的过滤块
技术领域
[01]本发明涉及由多个过滤块组装而形成的一过滤体，所述过滤块尤其用于过滤内燃机、尤其是柴油机型内燃机的排放气体中含有的颗粒。
背景技术
[02]通常，排放气体在被排入大气之前，可以利用一现有技术公知的如图1和图2中所示类型的颗粒过滤器进行净化。
[03]颗粒过滤器1在图1中以沿图2中所示的剖面B-B的横剖面图方式示出，而在图2中以按照图1中所示的剖面A-A的纵剖面图方式示出。
[04]颗粒过滤器1通常包括至少一个过滤体3，该过滤体插在一金属包覆壳5里。过滤体3由多个过滤块11(标号11a-11i)组装和加工而形成，所述过滤块通过一陶瓷材料(堇青石、碳化硅等)采用挤压成形法制成，以便形成蜂窝式多孔隙结构。
[05]在组装和加工之前，一过滤块11(参照图3)一般具有一长方体的形状，所述长方体沿一轴线D-D延伸在一上游面12和一下游面13之间，所述两面基本为正方形状，且多个孔道14通到所述两面上，所述孔道14具有呈正方形的、笔直的且与轴线D-D相平行的截面。
[06]位于过滤块11周边的孔道、或者称“周边孔道”13p的所有外部面15，形成过滤块11的一外表面16(参照图3)。由于过滤块11的横截面基本为正方形状，外表面16因而具有四个面16a-16d，所述四个面两两相垂直。
[07]过滤块11挤压成形后，在其上游面(出口孔道14s)或下游面(入口孔道14e)上被交替地封堵，这是公知的。
[08]过滤块11a-11i彼此间通过连接体17采用粘结法接合在一起，所述连接体为通常由二氧化硅和/或碳化硅和/或氮化铝构成的陶瓷水泥材料制成。如此构成的组件可以再进行加工，以便例如具有一圆形的截面。由此制得一以C-C为轴的柱形过滤体3，所述过滤体可以被插进包覆壳5里，一个对排放气体密封的周边垫圈18布置在外过滤块11a-11h和包覆壳5之间。
[09]如图2中的箭头所示，排放气体流F经由入口孔道14e进入过滤体3，穿过所述孔道的过滤壁20，以便到达出口孔道14s，然后向外排出。
[10]使用一段时间后，集聚在过滤体3的入口孔道14e的颗粒或者“炭黑”会降低马达的性能。为此，应该对过滤体3定期进行再生处理，例如每500公里一次。再生又称“清淤”，指通过将所述炭黑加热到一可令其燃烧的温度而使“炭黑”发生氧化。
[11]在再生阶段中，排放气体将炭黑燃烧释放的所有热能向下游输送。另外，炭黑不是均匀地沉积在不同的孔道里，燃烧区域也不是均匀地分布在过滤体3中。最后，过滤体3的周边区域由环境空气穿过金属包覆壳5冷却。
[12]由此导致温度根据过滤体3的各区域而不同，而且也不是均匀地变化。由于温度在过滤体3内部的不均匀性，而且一方面用于过滤块11a-11i的和另一方面用于连接体17的材料的性质的差异，产生大幅的局部应力，所述应力可能导致断裂或局部裂缝。尤其，过滤块11a-11h与金属包覆壳5之间的接合面处与过滤块11a-11i与连接体17之间的接合面处的局部应力可能导致过滤块11a-11i脱散开，从而缩短颗粒过滤器1的使用寿命。
[13]本发明的目的在于提供一种可以降低所述脱散危险的新型过滤体。
[14]借助一过滤体就可达到该目的，所述过滤体尤其用于过滤一内燃机的排放气体中含有的颗粒，所述过滤体通过借助一连接体粘合过滤块而形成，其特点在于，所述过滤块中的第一过滤块的外表面—其与所述过滤块中的第二过滤块相对并且与所述连接体相接触，包括至少一个凸起体和/或凹槽型的不规则部。
[15]如同在以下描述中将详细看出的，不规则部在一过滤块的外表面上的存在有利于连接体17的黏附，以及降低在较高的热-机械应力的情况下出现的脱散风险。
[16]根据本发明的其它优选特征：
[17]—所述不规则部沿着所述过滤块的纵轴线延伸在所述第一过滤块的整个长度上，有利地是，这允许所述不规则部在挤压成形时形成；
[18]—所述不规则部为一凹槽，所述凹槽由所述气体的出口孔道的一外部面支撑，所述出口孔道布置在所述第一过滤块的周边上；
[19]—所述不规则部为一凹槽，所述凹槽设置在一孔道的一外壁的厚度里，所述孔道布置在所述第一过滤块的周边上，有利地是，这可以减少用于制造过滤块所必需的材料的数量；
[20]—所述不规则部为一凸起体，所述凸起体由所述气体的一入口孔道的外部面支撑，所述入口孔道布置在所述第一过滤块的周边上，有利地是，这可以增大所述入口孔道的内部容积，并且因而提高其炭黑的储存容量；
[21]—所述不规则部的宽度—在所述第一过滤块的一横向平面里测量，基本等于所述孔道的所述外部面的宽度；
[22]—所述外表面包括多个所述不规则部，所述不规则部有规则地相互间隔开；
[23]—所述第一过滤块的所述外表面的至少一部分在横截面上，具有一正弦的形状；
[24]—所述不规则部适配成形为可以被容纳在所述第二过滤块的一具有互补形状的不规则部里；
[25]—所述不规则部为一凹槽，所述凹槽设置在一孔道的外壁的厚度里，所述孔道布置在所述第一过滤块的周边上。
附图说明
[26]以下的描述通过参照附图，可以更好地理解和评估本发明的优点。在这些附图中：
[27]—图1示出一按照现有技术的颗粒过滤器，是沿图2中所示的横剖面B-B的横剖面图；
[28]—图2示出沿图1中所示的纵剖面A-A的同一颗粒过滤器；
[29]—图3示出一过滤块的透视图，所述过滤块能够用于制造一根据本发明的过滤体；
[30]—图4和图5以图3中所示平面P的横剖面方式，示出图3中所示的过滤块的细部；
[31]—图6和图7以横剖面方式示出按照本发明的不同变型的过滤块的细部。
[32]在上述非限定性的图中，不同元件不必以相同比例示出。不同图中采用相同标号以表示相同或相近的元件。
[33]图1和图2已经在前言里描述过，现在将描述已经部分说明过的图3。
[34]按照本发明，过滤块11的外表面16的第一面16a和第二面16b分别包括第一不规则部30a和第二不规则部30b，所述不规则部沿着过滤块11的纵轴D-D延伸。优选地，不规则部30a和30b具有一长度“L”—所述长度等于过滤块11的长度，并且所述不规则部从上游面12到下游面13，一直延伸在相应的周边孔道14a和14b的外部面32a和32b上。
[35]在图4和图5上以剖面图方式示出的不规则部30a和30b分别为一凸起体和一凹槽。所述不规则部的宽度“l”基本是相应的周边孔道14a和14b的外表面32a和32b的宽度。不规则部30a和30b以垂直于同一孔道—相应的孔道14a和14b—的方式布置。
[36]不规则部30a和30b的高度“h”可以是任意的。但优选地，高度“h”低于周边孔道14a和14b的外壁34a和34b的局部厚度，所述不规则部30a和30b分别延伸在所述周边孔道的外部面32a和32b上。
[37]优选地，形成凸起体30a和/或凹槽30b的周边孔道的外壁的厚度“e”基本是恒定的，并与邻近周边孔道的外壁的厚度“e”大致相等。
[38]优选地，厚度“e”永远不能为零，即不规则部不会造成周边孔道—所述不规则部设置在其上—的一侧开口。
[39]凸起体30a因而表现为孔道14a的外壁34a朝外的一变形部(图4)。由此对孔道14a有利地增大了其有效的内部容积。
[40]每次再生后，灰烬集聚在入口孔道内，这会限制所述入口孔道以后的效率并限制在下一次再生之前的过滤块的使用期限。因此为了延长过滤器的使用寿命，孔道14a优选为一入口孔道，即待过滤空气通过它被引进过滤块11里的一孔道。
[41]优选地，凹槽30b在一出口孔道14b上延伸(图5)。这有利地避免了入口孔道的容积损失。
[42]此外，一周边出口孔道的容积减小可以使其适应它所接收到的减小的已过滤气体容积。实际上，一周边出口孔道不通过其与连接体17相接触的面来接收已过滤气体。因此，它接收一气体容积，所述气体容积比布置在过滤块内部的孔道即“内孔道”—其四面都是过滤用的—接收的气体容积要小。如图5所示的凹槽30b可以减小周边出口孔道14b的截面，并且有利地是可以在不同出口孔道之间，使一孔道的截面积与所述孔道可能接收的气体容积之比保持均匀一致。因而会方便气流穿过过滤块的流动，并且降低载荷损失。
[43]为了进一步改善连接体17在过滤块11的外表面16的黏附性，凸起体30a的外表面和/或凹槽30b的外表面本身可以具有相应的微凹凸处36a和36b。
[44]如图6所示，一凹槽30b’还可以由一孔道14b′的一外壁34b′的厚度“e”的局部减小而形成。有利地是，用于制造过滤块11的必需材料的数量因而减少。此外，所述实施方式允许将凹槽设置在入口孔道14a′上，同时又不会减小所述孔道的内部容积。
[45]不规则部30a和30b的数量没有限制。在本发明的一实施方式中，凸起体30a和凹槽30b在过滤块11的外表面16的至少一面16a-16d的宽度上，交替地连续布置，从而优选覆盖相应的连续的入口孔道及出口孔道。优选地，纵向的凹槽30b和凸起体30a彼此间有规律地间隔开。
[46]凸起体和凹槽之间的变换可以是渐进的，因而不存在凸出角。例如在横截面上，过滤块的外表面16可以具有、至少局部地具有一正弦形状，这如图7所示。优选地，周边孔道的外壁34的厚度“e”基本是恒定的。
[47]凸起体30a或凹槽30b还可以以跨接在两孔道上的方式布置，所述布置优选用于加强过滤块11的机械粘聚性。
[48]优选地，不规则部30a和30b的尺寸和数量根据支承件即连接体17来确定，所述不规则部用于通过所述支承件连接在一起。不规则部30a和30b的形状、尺寸及数量尤其可以取决于连接体17的性质和/或厚度、不规则部在过滤块11的外表面16上的位置和/或过滤块11在过滤体3内部的位置。所以，同一过滤块11的所有面16a-16d不必配设有相同的不规则部。
[49]然而优选地，不规则部的宽度“l”小于或者等于、优选基本等于孔道—所述不规则部延伸在所述孔道上—的宽度。
[50]一不规则部的宽度“l”、长度“L”、厚度“e”以及朝向都是非限定性的。例如按照本发明，过滤块11的外表面16可以具有沿一个或者多个方向的对角纹、孔、凹槽等。宽度、厚度或者朝向还可以沿着同一不规则部而变化。
[51]在一未图示出的本发明的实施变型中，两过滤块—它们用于通过其两相应的面彼此相贴合而组装在一起，在所述两相应的面上具有不规则部，所述不规则部具有互补的形状并且布置为使得所述不规则部可以彼此间相互容纳。
[52]根据本领域技术人员公知的技术，纵向延伸的不规则部能够在过滤块11挤压成形的过程中借助一适合的模具制成。还可以牢固地通过“削切”过滤块11的外表面16和/或通过粘合、焊接或任何其它已知技术将突起件30a固定在过滤块的外表面上，而将不规则部设置在过滤块11的表面上。被添接的突起件30a的材料可以与构成过滤块11的材料相同或者不同。
[53]当然，本发明并不局限于以上示出并加以描述的实施方式，所述实施方式以示意且非限定性的方式给出。
[54]间置在两过滤块的对应外表面—所述外表面相互面对—之间的连接体17，可以是连续或者非连续的，只要它保证所述两过滤块的连接即可。
[55]过滤块11可以具有任意形状。
[56]孔道14的横截面并不只限于正方形。入口孔道的截面也可以不同于出口孔道的截面。一孔道的横截面也可以沿着该孔道周期性地或非周期性地变化。

Claims (13)

1.过滤体，其用于过滤一内燃机的排放气体中含有的颗粒，所述过滤体通过借助一连接体(17)粘合过滤块而形成，
其特征在于，所述过滤块中的一第一过滤块(11)的一外表面(16)——其与所述过滤块中的第二过滤块相对并且与所述连接体(17)相接触，包括至少一个凸起体和/或凹槽型的不规则部(30a，30b)。
2.按照权利要求1所述的过滤体，其特征在于，所述不规则部(30a，30b)沿着所述第一过滤块(11)的纵轴线(D-D)延伸在所述第一过滤块(11)的整个长度上。
3.按照权利要求1所述的过滤体，其特征在于，所述不规则部(30a，30b)为一凹槽(30b)，所述凹槽由所述气体的一出口孔道(14b)的一外部面(32b)支撑，所述出口孔道布置在所述第一过滤块(11)的周边上。
4.按照权利要求1所述的过滤体，其特征在于，所述不规则部(30a，30b)为一凸起体(30a)，所述凸起体由所述气体的一入口孔道(14a)的外部面(32a)支撑，所述入口孔道布置在所述第一过滤块(11)的周边上。
5.按照权利要求4所述的过滤体，其特征在于，所述不规则部(30a，30b)的宽度(l)——其在所述第一过滤块(11)的一横向平面(P)里测量，等于所述孔道(14a，14b)的所述外部面(32a，32b)的宽度。
6.按照权利要求1所述的过滤体，其特征在于，所述外表面(16)包括多个所述不规则部(30a，30b)，所述不规则部有规律地相互间隔开。
7.按照权利要求1所述的过滤体，其特征在于，所述第一过滤块(11)的所述外表面(16)的至少一部分在横截面上，具有一正弦的形状。
8.按照权利要求1所述的过滤体，其特征在于，所述不规则部(30a，30b)适配成形为可以被容纳在所述第二过滤块的一具有互补形状的不规则部(30a，30b)里。
9.按照权利要求1所述的过滤体，其特征在于，所述不规则部(30a，30b)为一凸起体(30a)，所述凸起体由所述气体的一入口孔道(14a)的外部面(32a)支撑，所述入口孔道布置在所述第一过滤块(11)的周边上；并且，所述不规则部(30a，30b)的宽度(l)——其在所述第一过滤块(11)的一横向平面(P)里测量，等于所述孔道(14a，14b)的所述外部面(32a，32b)的宽度。
10.按照权利要求1所述的过滤体，其特征在于，所述不规则部(30a，30b)为一凹槽(30b)，所述凹槽由所述气体的一出口孔道(14b)的一外部面(32b)支撑，所述出口孔道布置在所述第一过滤块(11)的周边上；并且，所述第一过滤块(11)的所述外表面(16)的至少一部分在横截面上，具有一正弦的形状。
11.按照权利要求1所述的过滤体，其特征在于，所述不规则部(30a，30b)为一凸起体(30a)，所述凸起体由所述气体的一入口孔道(14a)的外部面(32a)支撑，所述入口孔道布置在所述第一过滤块(11)的周边上；并且，所述第一过滤块(11)的所述外表面(16)的至少一部分在横截面上，具有一正弦的形状。
12.按照权利要求1所述的过滤体，其特征在于，所述第一过滤块(11)的所述外表面(16)的至少一部分在横截面上，具有一正弦的形状；并且，所述不规则部(30a，30b)适配成形为可以被容纳在所述第二过滤块的一具有互补形状的不规则部(30a，30b)里。
13.按照上述权利要求中任一项所述的过滤体，其特征在于，所述不规则部(30a，30b)为一凹槽(30b’)，所述凹槽设置在一孔道(14b’)的一外壁(34b’)的厚度里，所述孔道布置在所述第一过滤块(11)的周边上。
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