CN101193689A - 对齐和/或者组装过滤元件的装置、设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及过滤元件特别是粒子过滤器的对齐和/或者组装装置，所述装置包括：底部板，在该底部板上设置了所述元件，所述底部板例如固定在基板上：和一些壁，所述壁通过折叠单元朝向高处侧向可折叠使得所述元件保持在其间从而当所述壁处于高位置时被夹紧。本发明还涉及一种用于由插入到所述装置中的过滤元件组装过滤器的设备，和一种整体的过滤元件的对齐和/或者组装方法，特别是用于生产粒子过滤器。

Description

对齐和/或者组装过滤元件的装置、设备和方法
本发明涉及一种允许组装和/或者生产包括多个整体元件的粒子过滤器的方法、装置或者设备，特别是用在柴油发动机的排气管路中。
用于内燃机发动机，特别是柴油机汽车中的排气管路中的粒子过滤器主要包括蜂窝型结构。这样的结构包括一组相邻的导管或者管道，它们的轴线彼此平行，由多孔过滤壁分隔，所述导管在其端部中的一个或另一个上被阻塞以便限定入口腔室和出口腔室，所述入口腔室沿进入表面打开，所述出口腔室沿排出表面打开。所使用的材料特别是陶瓷性质的材料，例如堇青石，碳化硅等等。
为了解决与对于粒子过滤器的功能来说内在的再生阶段相联系的热力机械性能的问题以及因此提高其使用寿命，已经提出了一些将多个蜂窝的整体块或者元件相连的过滤结构。所述元件主要通过粘胶或者陶瓷性质的水泥而彼此粘合组装，在每个元件之间形成了接头，称为接头水泥或者嵌缝水泥，其在下文描述。
一些这样的过滤结构的生产示例例如描述在EP1479882中。根据其教导，平行六面体的元件，也称为整体块，在其纵向方向的水平位置中彼此前后连接在V形引导件上，该引导件由两个一般为垂直的平面支架形成。所组装的元件然后被干燥并且加工为构成最终结构，其周边部分主要围绕有覆盖水泥以便保证使用时的良好密封。该组装方法然而成本较高，因为所述元件被先后操作。这导致所述方法成本高并且生产率低。另外，在第一元件上沉积的接头水泥的干燥时间，尤其是硬化时间比最后的组装元件的干燥时间长，从而导致结构上的不可控的非均匀性，这有害于过滤器的使用寿命，尤其是不利于对其进行简单的控制。
本发明的目的是提供一种将上述的整体元件对齐和/或者组装的方法，特别允许大批量生产这样的过滤器，其生产率高并且成本抵。本发明的其他的目标在于获得组装的过滤器，在该过滤器中接头水泥可控地和均匀地分布在所述元件之间。
更精确地说，本发明根据第一方面涉及一种将过滤元件特别是粒子过滤器对齐和/或者组装的装置，所述装置包括：底部板，在该底部板上设置了所述元件，所述底部板例如固定在基板上；和一些朝向高处通过折叠单元侧向折叠的壁，使得所述元件保持在这些壁之间以便当所述壁在高位置时夹紧所述元件。
例如，所述壁通过设置在该基板的周边上的铰链而铰接在该基板上。
根据一个可能的实施例，所述侧向壁通过在高度上可移动的闭合框架可折叠地设置。
每个壁可以装备至少一个闭合凸轮，该闭合凸轮与设置在该闭合框架的对面的支座相互作用。
根据一个优选实施例，所述壁可以通过接合元件与停止螺丝一起被锁定在该闭合框架上，所述接合元件设置在至少两个相对的壁上，在该优选实施例中，基板固定设置在托盘上，在该优选实施例中，该闭合框架通过电子控制的举升装置的举升元件可被致动。
例如，该支座是滚柱轴承。
一般该举升装置的举升元件是液压缸或者气动缸或者一些线性单元，其包括转子和线性发动机的罩。
根据一个优选实施例，在该壁的内表面中的每一个上设置一个调整板，所述调整板最好用柔韧的材料或者塑料材料制成或者通过弹簧系统或者柔韧材料与可拆卸的壁相连。
本发明还涉及一种用于由过滤元件组装过滤器的设备，包括上述的装置和一些注射或者沉积单元，其沉积或者注射粘胶或者水泥到所述位于该装置中的元件之间。
所述设备还可以包括一些在该壁上间隔和摆动所述元件的单元。
根据一个优选实施例，壁的所述折叠单元配合或者从动于注射或者沉积单元。
最后，本发明涉及一种将整块的过滤元件对齐和/或者组装的方法，尤其是用于生产粒子过滤器，所述方法包括下述步骤：
-定位所述元件到所述装置中的步骤；
-通过折叠单元可侧向折叠的壁的动作或者移动来对齐所述元件的步骤，使得所述元件保持在所述壁之间从而当所述壁处于高位置时夹紧该元件。
根据一个实施例，通过可折叠的壁的运动彼此接触的元件的外部壁预先涂有粘胶或者水泥。
根据该方法的一个第二优选实施例，在定位步骤之后，在所述元件之间嵌缝的粘胶或者水泥的注射或者沉积步骤。
在本发明的典型的组装方法中，连续进行了下述步骤：
-将不同的元件根据其在最终组件中相应的位置设置在支架上；
-将所述元件固定在一个位置中，其间隔允许注射水泥或者粘胶；
-在相对设置的元件的壁的侧面之间注射嵌缝粘胶或者水泥，并且以从动地方式使所述元件在可折叠壁的动作下接近；
-将所述可折叠壁保持在高位置中，使得对所述元件彼此压紧保持，直到该粘胶或者水泥硬化或者凝固为止；
-通过减小由可折叠的壁的回缩所施加的压力将组装的过滤器脱模。
该方法还可以包括在该脱模之前的热处理该过滤器的步骤。
通过阅读由附图1-3所示出的本发明的装置和设备以及实施它们的方法的非限定性实施例，将很好地理解本发明，附图包括：
-图1给出了本发明装置的3维视图，处于闭合位置，此时它容纳了过滤元件；
-图2用3维视图表示了打开位置的装置，其在放置所述元件之前；
-图3示出了该装置和在组装过滤器的设备中实施该装置的实施例，其中在所述元件之间还注入了嵌缝水泥。
图1示出了将粒子过滤器特别是粒子柴油过滤器的过滤元件1对齐和/或者组装的装置。该过滤元件1以包的形式设置在底部板2上。该底部板2固定在基板3上。朝向高处可折叠的壁4通过铰链5铰接在该基板3上，所述壁4通过朝向高处和朝向底部可移动的闭合框架6可折叠，所述壁4包围组装成包的过滤元件1并且将它们紧紧地保持在所述壁之间。如果根据图1示出的实施例，在所述过滤元件1和壁4之间形成了一个裂缝，则闭合所述裂缝的、当所述壁4向高处折叠时确保彼此抵靠地保持过滤元件1的调整板12相应地固定在壁4的内表面上。为了获得闭合与打开该壁4时的均匀和受引导的移动，所述壁4装备了至少一个闭合凸轮7。所述闭合凸轮7与在该闭合框架6上的支座8相互作用，例如支座8是滚柱轴承。为了能够锁定该闭合框架6在其高位置中，其中该闭合框架将放置在底部板2上的所述过滤元件1的包保持，所述闭合框架6设置了一些结合到在壁4上的相应结合元件9中的停止螺栓10。承载该底部板2的基板3固定在一个托板11上。该托板11可以是允许将该过滤元件1送到干燥程序中的输送系统的输送托板，在该干燥程序中，该粒子过滤器以由过滤元件1构成的固定包形式形成。所述闭合框架6通过电子控制的举升装置被致动，该电子控制的举升装置没有在附图中示出。因此，举升装置的举升元件可调整地连接到该闭合框架6上。该举升装置的举升元件是液压缸或者气动缸。另外，它们可以构思为线性单元的形式，包括转子和线性发动机的罩。
图2示出了打开的装置，没有了调整板12。该闭合框架6通过举升装置的举升元件移动到下部位置中，所述侧向折叠的壁4与在所述支座8上的闭合凸轮7一起施加在该闭合框架6上。在该位置中，为该底部板2装备可移动包的过滤元件1或者取出由所述包通过干燥工艺形成的粒子过滤器。该装置具有下述的优点：所述闭合框架6的闭合应力和闭合速度可通过电子控制的举升装置控制。
由整块元件和本发明的装置组装过滤器的方法将在下面接合间隔装置(未在图3中示出)和注射水泥到待组装的整块元件之间的单元14进行描述。
实施所述设备的方法包括下述步骤：
在第一阶段，所述元件设置在被保持于打开位置(图2)中的装置中。所述元件大致根据其在最终的组件中的相应位置被设置。该装置在第一阶段通过在上部位置(参见图1)中移动闭合框架6和一些壁4被闭合，以便获得将所述元件彼此相对地最好的定位。该装置然后被部分地打开，壁4通常相对竖直方向构成一角度20-50度。包括用于嵌缝水泥通过的竖直和水平中空管的金属框架设置在所述元件的上面，如图3所示。该框架适合于所述元件在该装置中的构造和布置。该水平中空管在其下部装备一些注射嵌缝水泥的管子。所述元件通过公知类型的气动装卸系统(在图3中未示出)向壁4摆动而被间隔，所述气动装卸系统例如包括一些圆柱形握持指状物，具有最好是例如以硅酮胶为基的箍或者任何其他允许降低指状物的摩擦并且避免破坏所述元件的等同装置。这样获得的在该元件1的上边缘之间的距离13因此允许框架14下降到所述元件之间，例如如图3所示。为了更清晰起见，所述侧向壁4之间的间隔在图3中被夸大。当该框架位于最底下的位置时，嵌缝水泥通过管子被逐渐注入，从而从底部向高处填充存在于所述元件之间的空间。最好，水泥的注入与该框架14的逐渐的再装配运动和隔板4的关闭运动配合。特别地，该组装装置的闭合被注射框架的位置调节并且受制于该注射框架的位置。这样的位置允许最终获得组装的过滤器，其具有在过滤器整个体积中的均匀一致的接头厚度。另外在上述的过滤器组装方法中的本装置的应用还具有下述优点：限制必须的对设备的清洗频率，该水泥的毛边主要集中在所述元件的上表面之间和之上。
根据本发明，如果所述毛边在闭合该壳体时因为水泥的增加的流动性而形成，则该毛边最好仍然在该支撑板或者托板11上集中。另外，设置于该托板11上、与水泥的注射或者沉积设备和用于间隔或者摆动所述元件的移动设备以及折叠所述壁的设备分开的该可折叠的侧壁系统允许更容易且更快速地清洗所述机器。
本发明，例如它刚刚被描述的那样，很明显可以导致多种变形和/或者改进，对于本领域技术人员是明显的。这样的变形很明显必须理解为包含在本发明的范围内。更具体地说，这样的变形可以包括一个或者多个下述的布置：
-该装置和设备的该装卸系统，机械元件，特别是允许分开和靠近所述元件，特别是所述可移动壁的该装卸系统，适于陶瓷元件，此时该陶瓷元件例如作为SiC摩擦。例如图1中可见的调整板12(为了清晰起见在图2和3中没有被参考)被表面处理或者以被处理的特富龙类型或者硅酮类型或者钢类型的材料为基。可能，所述调整板12被选择为柔韧的或者塑料的以便减弱陶瓷元件的崩塌和避免其碎裂。根据另一实施例，该板12与可拆卸壁4通过弹簧或者柔韧材料的系统连接，以便增加该方法的灵活性，特别是相对所述元件在同一生产批次中或者从一个批次到另一批次之间的可能的尺寸波动而言。
-所述元件的尺寸误差适合于必须的接头品质：该截面的尺寸，该支承表面相对一个侧向表面或者一些侧向表面的垂直度，该侧向表面的凸度或者凹度。
-组装前该元件的机械性能选择和调整为一方面适于该接近装置施加的压力，另一方面适于嵌缝水泥施加的反作用压力。这样的选择可以特别根据元件的壁的厚度，其几何形状和其多孔度进行。
-允许组装的嵌缝水泥的颗粒度和流变性根据现有技术适合于所选的实施方式和所需的接头的尺寸特征。特别地，该水泥或者粘胶具有合适的塑性，该塑性允许了所述水泥或者粘胶在成形时受到压力作用。在如图3所示的注射实施情况中，该水泥必须具有允许其不过分困难地注射的流变性能，合适的干燥时间和/或者硬化时间以便避免过快的凝固或者例如堵塞注射管，还最好具有用于不堵塞注射管的流体化的优选表现。
-根据本发明的装置，在其闭合位置时，具有接近最终获得的组装过滤器的形状和体积的内部形状和体积，同时考虑了元件之间的接头尺寸。
-根据本发明的一个优选实施例的装置例如包括外部框架，该外部框架通过结合闭合凸轮，而重新组装并且可以调整该外部框架的速度使得获得了所述壁的均匀和受引导的移动。该闭合框架例如设置了停止调节螺栓，允许控制在所述元件上施加的压力以便不使所述元件碎裂。
-该装置在并不对应该闭合框架的最大高度而是对应于该高度的一部分一般是90％的位置处关闭，使得所述元件能够在其间滑动并且重新位于该底部板上的同一高度处。该元件在高度上的重新设置因此允许获得该组装的过滤器的改进的良好平面度。
-可调整重量和形状的板被设置并且用来在取回注射框架之后压靠在该元件组件上。所述变形还改进了过滤器的入口和出口表面的平面度。
-通过在该水泥中加入一种或者多种凝固加速剂不加热地进行或者通过提供微波的IR或者UV射线或者任何其他允许提供热量的已知装置进行该粘胶或者水泥在组装过滤器脱模之前的凝固或者硬化。
-根据一个允许最小化某些管道的因为嵌缝水泥的可能的溢流而导致的堵塞危险的可能的实施例，可以根据本发明在组装操作之前贴覆掩模。
-根据本发明，在所述的模型上，在该元件的每个端部打开的所述管道预先在组装之前可替换地被堵塞，所述模型例如在申请EP1508416或者EP1516658中描述，但是优选地所述管道还可以不被堵塞。
-所述元件可以包括，但是不是必须地包括允许控制接头厚度的间隔件。
-所述元件可以被制备为使得其具有一些不同的粘结区域，例如申请FR2853256或者EP1591431中描述的。
-所述元件可以采用用于组装的可能的任何形式。它们例如可以具有正方形或者矩形、三角形，六角形截面等等，或者它们的组合的形状的截面。
-根据本发明的一个变形，可自动流动的水泥用作嵌缝水泥。在这个情况中，该水泥的必须的数量没有被注射而是通过合适的装置简单地利用重力，即仅仅在其自身重量的作用下简单地沉积。在本说明书中，所述可自动流动根据由标准ASTM C71“与耐火有关的标准”定义的术语是指耐火的浆状混合物，这种可自动流动类型在英文中为“self-flow”。一般地，湿的混合物可以既无需震动又无需提供外部能量也不导致分离地进行实施。
附图标记清单：
1过滤元件
2底部板
3基板
4壁
5铰链
6闭合框架
7闭合凸轮
8支座
9接合元件
10停止螺栓
11托板
12调整板
13所述元件的上边缘之间的距离
14注射框架

Claims (16)

1.将过滤元件(1)，特别是粒子过滤器对齐和/或者组装的装置，所述装置包括：底部板(2)，在底部板上设置了所述元件，所述底部板例如固定在基板(3)上；和一些可朝向高处通过折叠单元(6，7，8)侧向折叠的壁(4)，使得所述元件保持在它们之间从而在所述壁处于高位置时被夹紧。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于：
所述壁通过铰链(5)铰接在所述基板上，该铰链设置在该基板(3)的外周上。
3.根据权利要求1或者2的装置，其特征在于：
所述侧向壁(4)可以通过在高度上可移动的闭合框架(6)可折叠地设置。
4.根据权利要求3的装置，其特征在于，
每个壁(4)装备有至少一个闭合凸轮(7)，该闭合凸轮(7)与设置在该闭合框架(6)对面的支座(8)相互作用。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，
所述壁(4)通过一些设置在至少两个相对壁(4)上的接合元件(9)由停止螺栓(10)锁止在该闭合框架(6)上，该基板(3)固定设置在托板(11)上并且该闭合框架(6)由电子控制的举升装置的举升元件致动。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于该支座(8)是滚柱轴承。
7.根据权利要求1-6中任一项的装置，其特征在于，
该举升装置的举升元件是液压或者气动缸或者包括了转子和线性发动机的罩的线性单元。
8.根据权利要求1-7任一项所述的装置，其特征在于，
在壁(4)的下表面中的任何一个上设置调整板(12)，所述调整板最好用柔韧的材料或者塑性材料或者通过弹簧系统或者柔韧材料系统与可拆卸壁相连的材料制成。
9.用于由过滤元件组装过滤器的设备，包括根据权利要求1-8中任一项所述的装置，和一些注射或者沉积粘胶或者水泥到位于所述装置内部的元件之间的单元(14)。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，还包括一些在该壁(4)上间隔和摆动所述元件的单元。
11.根据权利要求9或者10所述的设备，其特征在于，该壁的折叠单元与注射或者沉积单元(14)配合或者从动于注射或者沉积单元。
12.将整体的过滤元件对齐和/或者组装的方法，用于生产粒子过滤器，所述方法的特征在于包括下述步骤：
-定位上述权利要求中任一项所述元件到所述装置中的步骤；
-通过折叠单元可侧向折叠的壁的动作或者移动来对齐所述元件的步骤，使得所述元件保持在所述壁之间从而当所述壁处于高位置时夹紧该元件。
13.根据权利要求12所述的组装方法，其特征在于，通过可折叠壁的移动而彼此接触的元件的外部壁预先涂敷了粘胶或者水泥。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括在该定位步骤之后的注射或者沉积粘胶或者嵌缝水泥到所述元件之间的步骤。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，连续进行下述步骤：
-将不同的元件根据其在最终组件中相应的位置设置在支架上；
-将所述元件固定在一个位置中，其间隔允许注射水泥或者粘胶；
-在相对设置的元件的壁的侧面之间注射嵌缝粘胶或者水泥，并且在可折叠壁的动作下以从动地方式使所述元件接近；
-将所述可折叠壁保持在高位置中，使得保持所述元件彼此压紧，直到该粘胶或者水泥硬化或者凝固为止；
-通过减小由可折叠的壁的回缩所施加的压力将组装的过滤器脱模。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括在脱模步骤之前的对过滤器进行热处理的步骤。
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