CN102089059A

CN102089059A - 过滤器滤芯

Info

Publication number: CN102089059A
Application number: CN2008801304011A
Authority: CN
Inventors: I·谢尔德曼斯; F·韦斯切夫; J·范达默; E·兰伯特
Original assignee: Bekaert NV SA
Current assignee: Bekaert NV SA
Priority date: 2008-07-14
Filing date: 2008-07-14
Publication date: 2011-06-08
Also published as: EP2321031A2; JP2011528078A; US20110107732A1; WO2010006638A2; WO2010006638A3

Abstract

本发明的过滤器滤芯包括具有限定平均流动方向的流入侧和流出侧的过滤器体(702)。所述过滤器体具有基本平行于平均流动方向的轴(708)，且还包括界定平均流动路径方向上过滤器体外边界的罩壳(716)。所述罩壳在径向上具有不透气性。所述过滤器体用过滤材料填充，所述过滤材料包含纤维，大部分纤维至少部分地环绕所述轴。所述过滤材料还包含插入物材料(704，706)，其透气性高于过滤材料。所述插入物材料仅部分地在平均流动方向上突出。所述过滤器滤芯优选用于从柴油机燃机废气中过滤柴油机烟灰。

Description

过滤器滤芯

发明技术领域

本发明涉及过滤器滤芯和提供过滤器滤芯的方法，具体涉及适合从废气中过滤烟灰的过滤器滤芯，比如适用于过滤柴油机燃烧装置如柴油机燃机的柴油机废气的过滤器滤芯，例如作为DOC催化剂载体。

发明背景

包含金属纤维的过滤介质在本领域中已知。作为例子，WO03/047720揭示了一种多层烧结金属纤维过滤介质，用于从柴油机燃机废气中过滤柴油机烟灰。虽然性能令人满意，但该介质可能具有的缺点在于，在仅仅容纳了有限量的烟灰之后所述介质即告堵塞。这是由使用了孔隙率较低的过滤介质等等造成的。因此，需要进行非常频繁和大量的再生操作，例如采用电再生(即在介质中通电流，使所述介质由于焦耳效应而发热)进行的再生或通过在柴油机或废气中注入催化性化合物进行的再生。其它缺点包括该介质的效率有局限，介质上的压降较高，且价格相当昂贵。

WO04/104386描述了一种替代性的多层过滤介质，适合过滤柴油机燃烧装置如柴油机燃机的废气。该介质由于厚度大得多而增加了烟灰容纳能力。所述介质的缺点在于，为达到这种增加了的烟灰容纳能力，体积要大，并且可能在过滤介质上获得相对较高的压降，在生料即未使用的过滤介质时也是如此。

所述过滤介质包含金属纤维层，这些层通过气流铺置或湿铺置法提供，诸方法在本领域中已知。所述纤维层也称为纤维网。所述纤维基本在平行于所述网面(web surface)的平面内延伸。在各个平面中，所述纤维具有随机取向。在整合到所述过滤器滤芯中之前，任选地将多个这样的纤维网叠置，以提供所需的网厚度。

在例如要提供一个沿其平均流动路径即圆柱形体的轴向包括多个相邻相连的纤维网的圆柱形过滤器滤芯时，提供多个具有适当厚度的纤维网。任选地，烧结所述诸网，以粘合网中的纤维和/或增加网的密度即孔隙率。例如通过模切法从各纤维网切出圆盘。以正确的顺序叠置各圆盘，并封装在圆柱形外壳中。得到一个具有流入口和流出口的过滤器滤芯，分别位于所述圆柱形外壳的两个外端，限定基本平行于圆柱形外壳的轴的流动路径。由于纤维基本在平行于网面的平面内延伸，过滤器滤芯中纤维的取向基本垂直于流动路径。

如果外纤维网，即提供过滤器滤芯流入侧和流出侧的两个网未经烧结，则可以提供防止纤维随提供给过滤器滤芯的气体流出圆柱形外壳的装置。这样的装置可以是金属丝网或多孔板或片。

切割或冲孔操作会影响所述网的整体性。除非对所述网进行烧结，冲孔或切割的网的整体性会损失并垮散。由于具有可压缩性，在冲孔或切割以及使用过程中难以控制并且在一段时间后难以维持高孔隙率。

发明内容

本发明的目的是提供一种过滤效果良好且压降减小的过滤器滤芯，以及一种制造这种过滤器滤芯的方法。

本发明提供一种过滤器滤芯，特别用于从柴油机燃机废气中过滤柴油机烟灰，其包括：界定过滤器体外边界的罩壳，所述罩壳具有限定平均流动方向的流入侧和流出侧，所述罩壳具有基本平行于平均流动方向的轴和入口横截面积，所述罩壳界定过滤器体在平均流动路径方向上的外边界，所述罩壳在径向上具有不透气性，所述过滤器体至少部分地用包含纤维的过滤材料填充，其中大部分的纤维至少部分地环绕所述轴，所述过滤材料的入口表面积大于所述罩壳的横截面积。所述过滤材料入口表面积与所述罩壳横截面积之比优选大于2。

根据本发明的一个方面，所述目的还可通过一种过滤器滤芯来达到，所述过滤器滤芯特别用于从柴油机燃机废气中过滤柴油机烟灰，其包括：界定过滤器体外边界的罩壳，所述罩壳具有限定平均流动方向的流入侧和流出侧，所述罩壳具有基本平行于平均流动方向的轴，所述罩壳界定过滤器体在平均流动路径方向上的外边界，所述罩壳在径向上具有不透气性，所述过滤器体至少部分地用包含纤维的过滤材料填充，其中大部分的纤维至少部分地环绕所述轴，所述过滤器体包含插入物材料，其中所述插入物材料具有高于过滤材料的透气性，且所述插入物材料仅部分地在平均流动方向上突出。本发明的一些过滤器滤芯可含有在轴向上不易移位的纤维，任选地为金属纤维，虽然这些纤维并未彼此烧结在一起。烧结不是必需的，因此可以更为节省成本的方式提供所述过滤器滤芯。

由于所述过滤材料具有环绕纤维特别是金属纤维，与现有已知的过滤器滤芯相比，对于给定的孔隙率，所述过滤材料透气性增加。如果所述过滤器滤芯用来例如从柴油机燃烧装置如柴油机燃机中过滤废气，过滤介质上的压降减小使所述燃烧装置在其废气中受到的反压较低。由此可导致较低的燃料消耗，因此所述柴油机燃烧装置如柴油机燃机的运行成本也较低。

由于存在插入物材料，可承受废气的过滤材料的外表面增大。堵塞增大了的过滤材料外表面的时间也增加了，因此较之不带插入物材料的相同过滤材料，其随时间的压降减小。所述插入物材料不必提供过滤作用，因此所述插入物材料的透气性可显著高于过滤材料的透气性。所述插入物材料特别设计为提供自由空间，优选形成液体的流动通道，使所述插入物材料的压降非常低，可忽略不计。由于所述插入物材料不是在流动方向上沿过滤材料的整个长度延伸，确保了不会有流体的任何部分不经过滤就流过过滤器滤芯。较佳地，至少一部分的插入物材料始自流入侧，使即将到来的液体的一部分可在过滤器滤芯内受到快速引导。

由于过滤材料具有低于插入物材料的透气性，插入物材料内部的压力低于过滤材料内部。插入物材料内部的较高压力导致的效果是液体可以很容易地在插入物材料内部流动，随后不仅在过滤器滤芯的轴向上，而且在垂直于其轴向的方向上受迫流过过滤材料。由于废气烟灰具有高于载体气体的密度，烟灰会在插入物材料的末端累积，使载体气体仍可在径向上流过各表面而不会增大过滤器滤芯产生的压降。

在优选的实施方式中，在过滤器体内的不同直径上提供始自流入侧的第一插入物材料和始自流出侧的第二插入物材料。特别地，以交替的方式提供若干个第一插入物材料和/或若干个第二插入物材料。沿径向从过滤器滤芯的中轴到罩壳，第一插入物材料和第二插入物材料可一个接一个地排列。这样得到一种过滤材料的设计，在轴向上在横截面视图中呈锯齿形或蜿蜒状。特别地，相邻插入物材料之间的距离大体上是恒定的，保障在流动方向上过滤材料具有恒定的最小厚度。特别地，由于存在第二插入物材料，压降进一步减小，因为至少一部分的过滤后流体会沿所述第二插入物材料离开过滤器滤芯。

在又一实施方式中，插入物材料由波纹金属片提供，其中金属片特别包括开口。由于该波纹片，在轴向上提供有多个流动通道，其中各流动通道的一个表面由过滤材料提供。在金属片中具有开口的情况中，开口区域为过滤材料所包围，增加由过滤材料提供的流动通道表面。包括开口的金属片甚至可以是其形状稳定性足以提供流动通道的网丝等。金属片的波纹设计以横截面而言可以具有锯齿形、U形或各种其它形状，以便在过滤材料内提供空间。

所述金属片优选由金属纤维网制成，特别优选由与所述过滤材料相同的材料制成，其中金属片具有高于过滤材料的形状稳定性。例如，金属片的纤维可具有较大的直径或排列更紧密。由于插入物材料的金属纤维网，插入物材料本身可提供额外的过滤作用，因为废气的载体气体会通过插入物材料，所以烟灰颗粒不仅会由过滤材料留住还会由插入物材料留住。

特别地，插入物材料至少部分地环绕罩壳的轴，其中插入物材料在平均流动方向上的横截面的形状为环形或半环形。由于横截面具有(半)环形，在制造过滤器滤芯时，通过将过滤材料和插入物材料卷绕，可以很容易地提供插入物材料。此外，优选为圆柱形的过滤器体内的插入物材料的圆形形状形成了一种坚固的设计，因为过滤器滤芯的各部分不会垮散。此外，插入物材料可以管状形式提供，其中所述管在轴向上可以有狭缝。

依据本发明的一些实施方式，过滤器体内过滤材料中至少50％的纤维至少部分地环绕所述轴。依据本发明的一些实施方式，过滤器体内过滤材料中至少85％的纤维至少部分地环绕所述轴。

术语“环绕”应理解为围绕。因此，“至少部分地环绕所述轴的纤维”表示所述纤维至少部分地围绕所述轴。这最好按以下方式来看：将所述纤维沿平均流动路径方向投影到与平均流动路径垂直的平面AA’上。

沿平均流动路径方向投影到平面AA’上、与平均流动路径垂直的纤维的投影线不一定为圆形或圆弧、圆心与轴在该平面AA’上的投影重合。最佳拟合线，即与沿平均流动路径方向投影到与平均流动路径垂直的平面AA’上的纤维的投影线最紧密拟合的线，其凹侧的朝向轴在该平面AA’上的投影。

包含纤维、任选地为金属纤维的过滤材料具有在70％-90％范围内的孔隙率P。与包含相同体积的过滤材料、具有相同孔隙率、由相同纤维提供、但其纤维取向平行于一个垂直于流动路径的平面的过滤器滤芯相比，依据本发明第一方面的过滤器滤芯获得的透气性显著提高。可提高超过60％。在过滤器滤芯用来从例如柴油机燃烧装置如柴油机燃机中过滤废气的情况中，对于给定的纤维性质(如外表面(mantle surface)、当量直径平均横截面分布等)和给定的过滤介质性质如孔隙率和过滤材料填充的过滤器体的高度而言，这种较高透气性特别有利。

所述过滤器体可任选地为圆锥形，例如具有圆形或椭圆形横截面。对于圆柱形过滤器体而言，任选地，所述过滤器体可以是具有圆形或椭圆形横截面的圆柱形。

依据本发明的一些实施方式，大部分的纤维基本至少在过滤器滤芯的轴向上延伸。至少50％的存在于过滤材料中的纤维基本在过滤器滤芯的轴向上延伸。任选地，至少85％的存在于过滤材料中的纤维基本在过滤器滤芯的轴向上延伸。

依据本发明的一些实施方式，所述纤维可以是固结纤维结构的一个部分，绕着基本平行于平均流动方向的卷轴卷绕。所述固结纤维结构可以是纤维网。所述纤维网可以是通过任何合适的网成型过程获得的纤维网，如气流铺置网、湿铺置网或梳理网。所述网优选非织造网，任选地针刺成型。

所述固结纤维结构可包含至少一个纤维束。所述固结纤维结构可包含至少一个、任选多个相同或互不相同的纤维束，不同之处在于纤维类型、纤维性质如纤维当量直径、纤维材料或纤维束性质如束细度。纤维束可以是粗梳条子(card silver)。

所述固结纤维结构，比如网或至少一个纤维束，绕着平行于其一个边缘的轴卷绕或缠绕，任选地缠绕于所述边缘本身，在去除所述罩壳时具有沿径向膨胀的倾向。情况在所述罩壳向过滤材料的边界施加径向向内的力时尤其如此。该向内的力具有如下作用：在气体将要流过过滤器滤芯时，所述过滤材料沿平均流动路径的方向在过滤器体内移位的倾向较小或甚至无此倾向。所述过滤材料夹持在罩壳和/或插入物材料内。由于过滤材料移位的倾向较小或甚至无移位倾向，抑制纤维移出圆柱形外壳的装置是不必要的，即使过滤器体流入侧或流出侧的纤维未经过烧结。

任选地，所述过滤介质的所有层包含金属纤维或甚至由金属纤维组成。

任何合适类型的金属或金属合金均可用来提供所述金属纤维。所述金属纤维由例如钢如不锈钢制成。任选地，不锈钢合金是AISI 300或AISI 400系列合金，比如AISI 316L或AISI 347，或使用包含铁、铝和铬的合金，包含铬、铝和/或镍、0.05-0.3重量％钇、铈、镧、铪或钛的不锈钢，例如DIN1.4767合金或可也使用铜或铜合金，或钛或钛合金。所述金属纤维也可由镍或镍合金制成。

金属纤维可通过任何现有已知的金属纤维生产方法制成，例如，通过拉束(bundle drawing)操作、通过JP3083144所描述的削卷(coil shaving)操作、通过削丝(wire shaving)操作(如钢丝棉)或通过由熔融金属合金浴提供金属纤维的方法。为提供具有平均长度的金属纤维，可采用WO02/057035所描述的方法或采用US4664971所描述的提供金属纤维细粒的方法切割所述金属纤维，或将其拉伸折断。

优选所述金属纤维的当量直径D小于100μm，比如小于65μm，更优选小于36μm，比如35μm、22μm或17μm。任选地，所述金属纤维的当量直径小于15μm，比如14μm、12μm或11μm，或甚至小于9μm，比如8μm。任选地，所述金属纤维的当量直径D小于7μm，或小于6μm，例如小于5μm，比如1μm、1.5μm、2μm、3μm、3.5μm或4μm。

所述金属纤维可以是无端金属纤维，无端纤维也称为长丝，或者可以具有平均纤维长度L_纤维，任选地在0.1cm-5cm范围内。

因此，所述纤维束可以是一束削卷金属纤维。或者，所述纤维束可以是一束通过拉束获得的金属纤维。所述拉束金属纤维任选地是卷曲纤维，例如通过EP280340所描述的方法获得。

所述纤维束可包含多条金属纤维，如200-10000条纤维或长丝，或更多。

在使用包含金属纤维的网的情况中，可通过气流铺置或湿铺置过程提供所述网。所述金属纤维网可具有1mm-50mm的厚度和100g/m²-600g/m²的单位面积重量(surface weight)。

所述过滤材料可还包含粉末成分，如金属粉末颗粒，并/或可包含催化性组分。

过滤器体的高度即过滤器体沿平均流动路径的长度不视作对本发明的限制。可以是3cm-20cm，如通常是5cm。

填充过滤器体积的过滤材料可具有例如70％-99％的孔隙率。过滤材料的孔隙率可以是沿过滤器体的高度保持均匀，或可以沿过滤器体积的高度有所变化。孔隙率从流入侧到流出侧可以逐渐或阶梯式地发生变化，其中流入侧的孔隙率大于流出侧。

过滤材料入口表面积与罩壳横截面积之比优选大于2。依据垂直于平均流动路径的平面，过滤器体横截面的表面积可沿过滤器体的高度保持均一(比如圆柱形过滤器体的情况)或有所变化(比如圆锥形过滤器体的情况)。依据垂直于平均流动路径的平面，横截面表面积可以是在例如450mm²-100000mm²范围内，比如在450mm²-13000mm²范围内，例如12500mm²或96200mm²。

在使用金属纤维的情况中，罩壳可以是金属罩壳，任选地由与用来提供金属纤维相似或相同的金属合金提供。

在优选的实施方式中，过滤材料在轴向上包含大体为圆锥形的空腔并/或在轴向上包含大体为圆锥形的延伸部。特别地，所述圆锥形空腔位于流入侧，所述圆锥形延伸部位于流出侧。由于存在圆锥形空腔，所述过滤器滤芯流入侧的表面增加了。过滤器滤芯流入侧的堵塞得到延迟或甚至阻止。特别地，所述圆锥形空腔和圆锥形延伸部的形状大体相同，用于提供相邻设置的过滤材料轴向上的面对面接触。可通过将一个过滤材料的圆锥形延伸部插入另一个过滤材料的圆锥形空腔中来将相邻过滤器滤芯固着在一起。应理解，术语“圆锥形”也表示平截头体形状，或包含三角形的横截面或半圆形或椭圆形的横截面。

本发明的目的也可以依据本发明的第二方面通过提供过滤器滤芯的方法达到。所述方法包括以下步骤：

-提供包含纤维的固结纤维结构，所述固结纤维结构至少具有前缘；

-将所述固结纤维结构绕着平行于所述前缘的卷轴卷绕，由此提供具有第一直径的过滤材料；

-以在轴向上仅部分地在过滤材料上的方式提供插入物材料；

-绕着卷轴将所述插入物材料卷绕到过滤材料上；

-将另一个固结纤维结构绕着所述卷轴卷绕，由此提供具有第二直径的过滤材料；

-提供一个在基本平行于所述卷轴的方向上接触过滤材料外边界的不透气罩壳，以提供用过滤材料填充的过滤器体，所述罩壳向所述过滤器体提供限定平均流动方向的流入侧和流出侧，所述过滤器体的轴基本平行于该平均流动方向。

如此，则提供一种过滤器滤芯，其包括罩壳，限定出优选为圆锥形的过滤材料。依据本发明的第一方面，所述过滤材料包含纤维，其中的大部分纤维，比如至少50％或至少85％，至少部分地环绕所述轴。由于采用卷绕，所述过滤材料的直径可进行精确调整。此外，不同的层由其下一个外层夹持在一起，形成坚固的过滤器滤芯。在卷绕插入物材料的过程中，过滤材料可同时绕着其处未提供插入物材料的表面卷绕。虽然使用不同材料，但可确保在轴向上直径恒定。

特别地，连续的卷绕插入物材料和卷绕固结纤维结构的步骤进行一次以上，优选进行若干次。较佳地，第一插入物材料的位置始自流入侧，第二插入物材料的位置始自流出侧。由于卷绕过滤材料和卷绕插入物材料的卷绕步骤可重复若干次，可以提供一种承受废气等的过滤材料表面显著增加的坚固的过滤器滤芯，其中仅有少量的不同制造步骤是必需的。由于第一插入物材料和第二插入物材料以彼此交替的方式排列，所述过滤材料在轴向上的横截面呈蜿蜒状，增加了用于进气的表面并减小了压降。

依据本发明的一些实施方式，可通过用箔或板在基本平行于卷轴的方向上覆盖过滤材料的外边界来提供所述不透气罩壳，方法是将所述箔或板卷绕在过滤材料上并密封所述箔或板，以提供在轴向上接触过滤器体积外边界、在径向上具有不透气性的罩壳。通过将箔或板如金属箔或金属板卷绕在卷绕过的过滤材料上提供的罩壳，会对过滤材料施加径向向内(即朝向所述卷轴)的力。依据本发明的一些实施方式，所述过滤器体可配有接触过滤器体外边界的罩壳，沿过滤器体积的轴将其分为至少两个部分，以提供至少两个过滤器滤芯。可以此方式有效地提供包含相同过滤材料和罩壳的众多过滤器滤芯。

依据本发明的一些实施方式，固结纤维结构可以绕着其前缘卷绕。

依据本发明的一些实施方式，所述固结纤维结构可以是纤维网。

依据本发明的一些实施方式，所述固结纤维结构包含至少一个纤维束。

通过改变存在于网中给定位置的纤维量，或通过局部增加网、卷绕束或缠绕束的层数来改变存在于平均流动路径给定位置的纤维量。特别地，在使用纤维束进行卷绕时，可以很方便地改变位于平均流动路径给定高度的纤维量以及过滤器滤芯在该区段的孔隙率。

任选地，所述纤维是金属纤维，而所述罩壳通过将金属箔或板卷绕在包含所述金属纤维的过滤材料来提供。

依据本发明的第三方面，提供一种提供过滤模块的方法。所述方法包括以下步骤：

-依据本发明的第二方面并如上所述，提供N个过滤器滤芯，N等于或大于2；

-将第i个过滤器滤芯的流入口与第i-1个过滤器滤芯的流出侧偶联，i的变化范围是2至N。

这N个过滤器滤芯的罩壳可具有相同的外周长。在所述罩壳由金属制成的情况中，所述过滤器滤芯的偶联可通过将所述罩壳相互焊接或夹持在一起来完成。

不同的过滤器滤芯可包含不同的过滤材料。通过卷绕相同或不同的固结纤维结构提供所述过滤材料。

在优选的实施方式中，通过采用相应形状的工具在轴向上对过滤器滤芯施加压力，向所述过滤器滤芯提供在轴向上大体为圆锥形的空腔，并/或提供在轴向上大体为圆锥形的延伸部。可通过夹持装置例如夹具等经由罩壳来夹持住所述过滤器滤芯。在所述过滤器滤芯被固定后，可将圆锥形工具压入所述过滤材料中，用于提供圆锥形空腔。由于施加压力，所述过滤材料会在压制方向上发生局部移动，使所述过滤材料的轴向厚度保持恒定。如果是这样，可在相反侧提供相应形状的工具，以保障过滤材料的确定形状的圆锥形延伸部。

依据一些实施方式，N个过滤器滤芯中至少有一个包含催化组分。如果N个过滤器滤芯中至少有两个包含催化组分，N个过滤器滤芯之一中的催化组分可不同于其它过滤器滤芯的催化组分。

依据本发明的一些实施方式，所述方法可包括在第一过滤器滤芯之前或两个连续的过滤器滤芯之间提供至少一个加热器的步骤。任选地，在第一过滤器滤芯之前以及在一些或各对连续的过滤器滤芯之间提供加热器。加热器可以是电加热器。

可根据位于连续的过滤器滤芯之前或之间的温度和/或压力传感器对所述加热器进行控制。

依据本发明的第四方面，提供一种过滤模块。所述过滤模块包括N个过滤器滤芯，N等于或大于2，所述过滤器滤芯是如上所述的本发明第一方面所述的过滤器滤芯。通过将第i个过滤器滤芯的流入口与第i-1个过滤器滤芯的流出侧偶联来使N个过滤器滤芯相互偶联，i的变化范围是2至N。

依据本发明的实施方式，至少有一个过滤器滤芯包含催化组分。

依据本发明的实施方式，所述过滤模块可包括至少一个、任选地多个如N个位于第一过滤器滤芯之前或两个连续的过滤器滤芯之间的加热器。

在所附的独立权利要求和从属权利要求中列出了本发明的具体和优选的方面。可以将从属权利要求中的特征与独立权利要求中的特征以及其它从属权利要求中的特征进行适当组合，而并不仅限于权利要求书中所明示陈述的情况。

虽然本领域中一直存在对装置的改进、改变和发展，但认为本发明的概念代表了实质性新的和新颖的改进，包括脱离现有技术惯例，得以提供具有该性质的更有效、稳定和可靠的装置。

本发明揭示的内容允许设计改进的柴油机废气过滤系统，例如用于过滤柴油机燃烧装置如柴油机燃机的废气。由于透气性增大，过滤介质上的压降减小，使燃烧装置所承受的反压变低。由此可使燃料消耗降低，并使配有包含本发明过滤介质的废气过滤器的柴油机燃烧装置如柴油机燃机的运行成本降低。燃料消耗降低也意味着CO₂排放降低，符合关于微粒物质和NO_X的柴油机排放的严格规定，降低温室气体排放。

通过以下详细描述，结合通过实施例说明本发明原理的附图，本发明的以上和其它特性、特征和优点将是显而易见的。提供的这种描述仅用于示例之目的，不对本发明的范围进行限制。以下引用的附图标记表示所述附图。

附图简要说明

图1a-1c、图2a-2d和图3a-3c显示本发明一个方面的提供过滤器滤芯的方法的示意性连续步骤。图2e显示本发明过滤器滤芯的入口表面积增大的另一个实施方式。

图4a和图4b是存在于本发明一个方面的过滤器滤芯的纤维的投影视图。

图5示意性地显示本发明一个方面的提供过滤模块的方法的连续步骤。

图6示意性地显示本发明一个方面的过滤模块。

图7示意性地显示本发明一个方面的过滤器滤芯的径向横截面视图。

图8示意性地显示如图7所示的过滤器滤芯的轴向横截面视图。

在不同的图中，相同的附图标记表示相同或类似的元件。

具体实施方式

将就具体实施方式并参照特定附图对本发明进行描述，但本发明并不受此限制，而是仅由权利要求书限定。这些附图仅为示意性而不具限制性。在附图中，为达到说明的目的，可能放大了一些元件的尺寸而未按比例绘制。这些尺寸和相对尺寸并不与本发明落实在实践中时的实际相对应。

此外，在说明书以及权利要求书中的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用来区别类似的元件，而不必然地描述时间上或空间上的等级顺序或任何其它方式的顺序。应理解，在合适的情况下，如此使用的术语可互换使用，本发明描述的实施方式能够按照除本文所描述或说明的顺序以外的其它顺序进行操作。

此外，在说明书和权利要求书中，术语“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等用于描述目的，而不必然地用于描述相对位置。应理解，在合适的情况下，如此使用的术语可互换使用，本发明描述的实施方式能够按照本文所描述或说明的方向以外的其它方向进行操作。

应注意，权利要求书中使用的术语“包含”不应解释为被限制在其后列出的器件上，这个术语并不排除其它元件或步骤。因此应将其解释为指明所提到的特征、整数、步骤或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤或组件或其组合的存在或增加。因此，“包含装置A和B的设备”表述的范围不应局限于仅由组件A和B组成的设备。它表示就本发明而言，所述设备的相关组件仅仅是A和B。

类似地，应注意，同样用于权利要求书的术语“偶联”不应解释为仅限制于直接连接。可以使用术语“偶联”和“连接”，以及它们的衍生词。应理解，这些术语不是用作彼此的同义词。因此，“与装置B偶联的装置A”表述的范围不应局限于装置A的输出端与装置B的输入端直接连接的装置或系统。它意味着A的输出端和B的输入端之间存在一个路径，这个路径可以是包括其它装置或器件的路径。“偶联”可表示两个或多个元件有直接的物理接触或电接触，或两个或多个元件相互没有直接接触但仍相互协同或彼此交互。

说明书中提及“一个实施方式”或“一种实施方式”即意味着结合该实施方式描述的具体特征、结构或性质被包括在本发明的至少一个实施方式中。因此，在说明书中各处出现的短语“在一个实施方式中”或“在一实施方式中”不必然地全部都指向同一个实施方式，但也可能是如此。此外，具体的特性、结构或特征在一个或多个实施方式中可以任何合适的方式组合，其通过本发明的描述对本领域普通技术人员是显然的。

类似地，应理解，在对本发明示例性实施方式的描述中，为达到简化说明和有助于理解各个创造性方面中的一个或多个方面的目的，有时将本发明的各种特征在单个实施方式、附图或其描述中组合在一起。然而，这种进行说明的方法不应解释为反映了本发明需要比各权利要求中明文引用的特征更多的特征的意图。相反，如所附权利要求书所反映，创造性方面就在于比单个上述实施方式的所有特征少。因此，将详细说明书之前的权利要求书在此明示结合到该详细说明书中，其中各权利要求独自作为本发明的独立实施方式。

此外，本领域技术人员应理解，尽管本文描述的一些实施方式包括一部分的包括在其它实施方式中的特征，但却不包括其它的包括在其它实施方式中的特征，但是，不同实施方式中各特征的组合应处于本发明的范围之内，形成不同的实施方式。例如，在所附权利要求书中，可以任何组合使用任何要求保护的实施方式。

此外，一些实施方式在本文中被描述为可由计算机系统的处理器或实施所述功能的其它手段实现的方法或方法要素的组合。因此，具有实施这样的方法或方法要素的必要指令的处理器形成实施所述方法或方法要素的手段。此外，本文所描述的设备实施方式的要素是用于实施由实施本发明目的的要素所执行的功能的一种手段的示例。

在本文提供的描述中列出大量具体细节。然而应理解，本发明实施方式可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其它实例中，为了不妨害对本发明描述的理解，没有详细显示众所周知的方法、结构和技术。

提供以下术语仅为有助于对本发明的理解：

术语“孔隙率”P应理解为P＝100*(1-d)/(SF)，其中d＝(1m³烧结金属纤维介质的重量)，SF＝提供烧结金属纤维介质的金属纤维的每立方米合金的比重。

“透气性”(也称为AP)采用作为ISO 4002等效物的NF 95-352所描述的设备测定。修正NF 95-352也即ISO 4002的测试方法以使所述设备适应更大的过滤器体直径。这是通过在过滤器体和所述设备的流入孔之间安装一个中间漏斗形元件来实现的。该漏斗形元件一侧与流入孔的外周长匹配，另一侧与过滤罩壳的外周长匹配。所述漏斗形元件与流入孔和过滤罩壳上皆密封以避免渗漏。

术语特定纤维的“当量直径”应理解为具有圆形径向横截面的假想纤维的直径，这种横截面具有与所述特定纤维的平均横截面表面积相同的表面积。

现在通过对本发明若干实施方式的详细描述来描述本发明。很明显，可根据本领域技术人员的知识构建本发明的其它实施方式，而不背离本发明的真正精神和技术教示，本发明仅受所附权利要求书条款的限制。

图1a-1c显示本发明第二方面的提供过滤器滤芯的连续步骤。

如图1a中的第一步所示，提供固结纤维结构101，所述结构101包含纤维102。所述固结纤维结构是纤维网，具有前缘103、后缘104以及两个侧缘105和106。固结纤维结构101是基本为矩形的纤维网。

固结纤维结构的一些合适的例子是例如当量直径为35μm的削卷金属纤维的随机气流铺置网。所述网的宽度是例如10mm-150mm，单位面积重量是约300g/m²。一种替代物是当量直径为22μm的削卷金属纤维的随机气流铺置网。所述网的宽度是例如10mm-150mm，单位面积重量是约450g/m²。另一种替代物是当量直径为17μm的拉束金属纤维的随机气流铺置网。所述网的宽度是例如10mm-150mm，单位面积重量是约300g/m²。另一种替代物是当量直径为12μm的拉束金属纤维的随机气流铺置网。所述网的宽度是例如10mm-150mm，单位面积重量是约200g/m²。

固结纤维结构101中的纤维102基本在一个平行于网表面107的平面内取向。在该平面中，纤维的取向是随机的。一些纤维基本沿后缘或前缘排列，其它在平行于侧缘的方向上延伸，还有一些的取向在二者之间。

金属箔110沿后缘104附着于固结纤维结构101，例如通过焊缝112将箔110沿后缘焊接到固结纤维结构101上。箔110是铁-铬-铝合金箔如FECRALLOY

箔，其宽度W与固结纤维结构101的宽度相同，长度Lf至少足以环绕缠绕后的固结纤维结构的周长一次。箔的厚度约230μm。箔的宽度可以通过将宽度约为700mm的箔纵切成宽度为W的合适部分的方式进行调整。

将固结纤维结构101绕着卷轴130缠绕或卷绕，所述卷轴130平行于前缘103。在本实施方式中，固结纤维结构101绕着前缘103自身缠绕。缠绕以如箭头131所示的方向进行。在缠绕过程中，由于固结纤维结构101基本为矩形，可将侧缘105和106分别保持排列成一行，使其一旦被卷绕就处在一个平面之中。

通过卷绕固结纤维结构101提供过滤材料111。如即将进一步详细解释的那样，大部分纤维102(在本实施方式中，例如大于85％)至少部分地环绕轴130。这是因为所述纤维存在于网中，其取向基本平行于网表面107。由于网表面107现在转变为螺旋形，绕着轴130形成螺旋，与网表面107共面的纤维遵循一个按照该螺旋至少部分地环绕轴130的路径。

通过用箔110以基本平行于卷轴130的方向覆盖过滤材料111的外边界113来提供不透气罩壳。这是如图1b所示通过继续将所述箔卷绕在过滤材料上来完成的。由于箔110与固结纤维结构101相互偶联，这可以在一次操作中完成。箔110至少在过滤材料111上完整地缠绕一次。在箔110的后缘114接触箔时，如图1c所示，例如通过沿焊缝141进行焊接，将所述箔密封到自身上。如此，得到一种罩壳140，所述罩壳140以基本平行于卷轴130的方向接触过滤材料111的外边界113，以提供一个用过滤材料111填充的过滤器体150。

罩壳140在径向即由轴130向外的方向上具有不透气性。

通过在缠绕过程中对所述箔施加充分大的缠绕张力，过滤材料111在径向上受到向内压缩。这种压缩导致过滤材料在径向上受到预加张力。所述张力将过滤材料夹持在罩壳中，避免过滤材料和过滤材料的纤维部分发生移位，随通过过滤器滤芯的气体在轴向上发生移动。

如此，得到本发明第一方面的过滤器滤芯100。过滤器滤芯100包括不透气罩壳140，所述罩壳向过滤器体150提供限定平均流动方向153的流入侧151和流出侧152。圆柱形的过滤器体150的轴与卷轴130相同，基本平行于平均流动方向153。过滤器滤芯100的过滤器体150的高度H与宽度Ww相同。

按照具有平行于后缘或前缘的分量的方向存在于纤维网中的纤维，至少部分地环绕轴130。按照具有平行于侧缘的分量的方向存在于纤维网中的纤维，至少部分地在过滤器滤芯100的轴向上延伸。

固结纤维结构101是纤维网，而箔110卷绕的方式使得过滤器滤芯的直径D为127mm。过滤材料的孔隙率为例如97％或更大。透气率可以通过在流入侧151和流出侧152之间的200Pa压降来测定，这种压降取决于纤维的当量直径、过滤器体的高度、孔隙率等，如以下表1所示。

表1

°＝拉束纤维

*＝削卷纤维

本发明第一方面的一种替代性的过滤器滤芯200可以采用其连续性步骤如图2a-2d示意性所示的方法得到。

如图2a所示，提供一种固结纤维结构201，所述结构201包含纤维202的束208。固结纤维结构201具有前缘203。

纤维束208包含削卷或拉束的金属纤维，其具有任何合适的当量直径，例如35μm或22μm。所述纤维束的细度通常为3g/m。在采用拉束金属纤维束的情况中，纤维束中的纤维任选地形成卷曲以增大纤维以及纤维束的膨松度。

固结纤维结构201中的纤维202基本取向为与纤维束208平行。

将固结纤维结构201缠绕或卷绕在杆232上，所述杆形成卷轴230。缠绕以如箭头231所示的方向进行。纤维束208在杆232上缠绕的长度是L1。纤维束通过往复引导器234引导，引导器在杆上的两个极点(表示为点a和b)之间引导纤维束208。所述杆的旋转和所述引导器的往复运动，使纤维束围绕杆232以例如螺旋路径缠绕。

通过小心地限定沿所述杆的长度在给定位置的缠绕次数，可确定和改变不同位置存在的纤维量。如图2b所示，可得到圆锥形缠绕的纤维层，沿圆锥体长度具有不同的厚度。在2b中显示缠绕操作过程中所述引导器遵循的路径。在第一阶段I，沿圆锥体完整长度Z1区提供纤维束。在第二阶段II中，沿Z2区的长度缠绕纤维束，而在第三阶段III仅沿Z3区缠绕纤维束。在Z3区提供的纤维较多，而在Z1区提供的纤维最少。

通过卷绕固结纤维结构201得到过滤材料211。如即将进一步详细解释的那样，大部分纤维202(在本实施方式中，例如85％或更多)至少部分地环绕轴230。这是因为纤维以平行于纤维束的方向存在于纤维束中。由于纤维束208现在转变为具有轴230的螺旋，所述纤维遵循一个至少部分地环绕轴230的路径。

在如图2c所示的另一个步骤中，箔210是铁-铬-铝合金箔如FECRALLOY

箔，其宽度Wf与固结纤维结构101的缠绕长度L1相同，长度Lf至少足以环绕缠绕后的固结纤维结构的周长一次。箔的厚度可为约230μm。箔的宽度可以通过将宽度约为700mm的箔纵切成宽度为W的合适部分来进行调整。

通过用箔210以基本平行于卷轴230的方向覆盖过滤材料211的外边界213来提供不透气罩壳。这是如图2c所示通过将所述箔卷绕在过滤材料上来进行的。箔210至少在过滤材料211上完整地缠绕一次。在箔210的后缘214接触箔时，如图2d所示，例如通过沿焊缝241进行焊接，将所述后缘密封到箔上。如此，得到罩壳240，所述罩壳240以基本平行于卷轴230的方向接触过滤材料211的外边界213，以提供用过滤材料211填充的过滤器体250，如图2d所示。

罩壳240在径向即由轴230向外的方向上具有不透气性。

通过在缠绕过程中对所述箔施加充分大的缠绕张力，过滤材料211在径向上受到向内压缩，使得在缠绕或卷绕过程中获得的圆锥形过滤材料211转变为圆柱形。存在较多纤维的区将受到更大程度的压缩，使位于这些区的过滤材料变得更紧密。可获得具有孔隙率不同的连续区P1、P2和P3的过滤材料211。

提供罩壳240后，可通过在轴向上将杆232从过滤材料211中拉出而将其去除。

如此，得到过滤器滤芯200，其包括不透气罩壳240，所述罩壳向过滤器体积250提供限定平均流动方向253的流入侧251和流出侧252。圆柱形的过滤器体250的轴与卷轴230相同，基本平行于平均流动方向253。过滤器滤芯200的过滤器体250的高度H与宽度Wf相同。

应理解，可以缠绕纤维束208以提供圆柱形过滤器体并配上罩壳，例如缠绕在缠绕过的过滤器体上的箔。可以获得一种轴向孔隙率基本均一的类似过滤器滤芯。作为一个实施例，固结纤维结构201是当量直径为22μm的削卷纤维的纤维束，箔210卷绕的方式使过滤器滤芯具有127mm的直径D和50mm的长度。孔隙率为97％的过滤材料具有470升/平方分米/分钟的透气率，缠绕到98％孔隙率的相同纤维束具有635升/平方分米/分钟的透气率。作为另一个实施例，固结纤维结构201是当量直径为35μm的削卷纤维的纤维束，箔210卷绕的方式使过滤器滤芯具有127mm的直径D和50mm的长度。孔隙率为97％的过滤材料具有722升/平方分米/分钟的透气率。缠绕到98％孔隙率的相同纤维束具有926升/平方分米/分钟的透气率。透气率通过在流入侧251和流出侧252之间200Pa的压降来测定。

由于大部分纤维在纤维束208中是沿着纤维束的方向，大部分纤维至少部分地环绕轴230。由于所述纤维束以螺旋形式缠绕，所述纤维的方向有轴向分量，因此大部分纤维至少部分地在过滤器滤芯200的轴向上延伸。

任选地，但未在图1a-1c或图2a-2d中示出，所述过滤器体一旦配有接触过滤器体外边界的罩壳即可沿过滤器体的轴被分为至少两个部分，以提供至少两个过滤器滤芯。根据切割自过滤器体和罩壳的长度，可提供不同或相同高度的过滤器滤芯。图2e显示本发明过滤器滤芯的另一个实施方式，具有圆锥形过滤介质211。在该实施方式中，所述过滤材料在轴向上包括大体为圆锥形的空腔并/或在轴向上包括大体为圆锥形的延伸部。特别地，所述圆锥形空腔可位于流入侧，所述圆锥形延伸部位于流出侧。由于存在圆锥形空腔，所述过滤器滤芯流入侧的表面增大了。这个增加可能是过滤器表面积如果没有圆锥形式而仅为平坦表面时的2倍以上。增大了的表面积减少或延迟过滤器滤芯在流入侧的堵塞。特别地，所述圆锥形空腔和圆锥形延伸部的形状大体相同，以便提供相邻位置过滤材料的轴向面对面接触。

本发明第一方面的一种替代性的过滤器滤芯300可以采用其连续性步骤如图3a-3c示意性所示的方法得到。

得到的圆锥形过滤介质211与通过如图2a-2b所示的方法提供的相同。

通过用两个圆锥形外壳301和302以基本平行于卷轴230的方向覆盖过滤材料211的外边界213来提供不透气罩壳340。将过滤材料211夹持在相互连接的两个外壳301和302之间。这可以通过例如将轴向延伸的凸缘310和311相互用螺栓连接、焊接或铆接在一起进行。任选地，可在所述凸缘之间提供密封312。如此，得到罩壳340，所述罩壳340以基本平行于卷轴230的方向接触过滤材料211的外边界213，以提供用过滤材料211填充的过滤器体350，如图3a-3c所示。

罩壳340在径向即由轴230向外的方向上具有不透气性。

由于圆锥形缠绕而存在较多纤维的区将使对应于基本垂直于轴230的平面的横截面具有较大的表面积。

提供罩壳340后，可通过在轴向上将杆232从过滤材料211中拉出而将其去除。

如此，得到过滤器滤芯300，其包括不透气罩壳340，所述罩壳向过滤器体积350提供限定平均流动方向353的流入侧351和流出侧352。圆锥形的过滤器体350的轴与卷轴230相同，基本平行于平均流动方向353。过滤器滤芯300的过滤器体350的高度H与卷绕长度L1相同。

由于大部分纤维在纤维束208中是沿着纤维束的方向，大部分纤维至少部分地环绕轴230。由于所述纤维束以螺旋形式缠绕，所述纤维的方向会有轴向分量，因此大部分纤维至少部分地在过滤器滤芯300的轴向上延伸。

图4a和4b中的401和411分别示意性显示一些纤维的投影线403和413，沿平均流动路径的方向投影在垂直于平均流动路径400的平面AA’上。

图4a和4b中的402和412分别示意性显示一些纤维在平面BB’上的投影线404和414，其包含投影在垂直于该平面BB’的方向上的平均流动路径。

图4a对应于过滤器滤芯100。405表示轴130的投影。

图4b对应于过滤器滤芯200。415表示轴230的投影。

如401明确显示，所述纤维在平面AA’上的投影显示一个至少部分地环绕轴的投影405的路径。因此，投影到平面AA’上的纤维也至少部分地环绕所述轴，如3D所示。最佳拟合线的凹侧朝向投影405。

如402明确显示，所述纤维在平面BB’上的投影显示一个有沿轴向延伸的分量的路径。作为实施例，由406表示其投影的纤维沿长度La在轴向延伸。

如411明确显示，所述纤维在平面AA’上的投影显示一个至少部分地环绕轴的投影415的路径。这点更加明显，因为用来提供过滤材料的纤维束208中的纤维长于用来提供过滤器滤芯100的纤维网中的纤维。因此，投影到平面AA’上的纤维也至少部分地环绕所述轴，如3D所示。最佳拟合线的凹侧朝向投影415。

如412明确显示，所述纤维在平面BB’上的投影显示一个有沿轴向延伸的分量的路径。作为实施例，投影为416的纤维沿长度La在轴向延伸。

再转向本发明的第三方面，图5示意性显示提供过滤模块的方法。所述方法包括提供N个过滤器滤芯501、502和503的步骤，在本实施方式中是3个。所述过滤器滤芯是例如圆柱形过滤器滤芯。根据本发明所述方法中的任意方法，首先分别提供过滤器体510、520和530，其分别配有接触所述过滤器体外边界的罩壳511、521和531，以此方式来提供各过滤器滤芯。将配有接触过滤器体外边界的罩壳的过滤器体沿其轴分为若干部分，由此每次至少提供两个本发明的过滤器滤芯。

在本实施方式中，提供三个不同的过滤器滤芯501、502和503。各过滤器滤芯具有流入侧510和流出侧511。

在另一个步骤中，将第i个过滤器滤芯的流入口与第i-1个过滤器滤芯的流出侧偶联，该实施方式中i的变化范围是2至3。所述罩壳是金属罩壳，例如将其沿焊缝507焊接，其沿所述罩壳的外端相互气密偶联。如此，得到过滤模块500，其具有流入侧505和流出侧506，且包括多个本发明的过滤器滤芯。应理解，可进行众多组合以将过滤器滤芯组合形成过滤模块，所述过滤器滤芯系根据本发明的方法提供。

作为实施例，提供过滤模块500，其具有流入侧505和流出侧506，且包括三个直径为127mm的圆柱形过滤器滤芯，所述过滤器滤芯是：

·第一过滤器滤芯501，其提供流入侧505，包含由300g/m²的网提供的30μm削卷纤维，所述网是气流铺置随机成网的纤维网。所述网根据如图1所示的实施方式缠绕。所述过滤器滤芯的高度是在例如10mm-150mm范围内，通常是50mm。

·第二中间过滤器滤芯502，其包含由450g/m²的网提供的22μm削卷纤维，所述网是气流铺置随机成网的纤维网。所述网根据如图1所示的实施方式缠绕。所述过滤器滤芯的高度是在例如10mm-150mm范围内，通常是50mm。

·第三过滤器滤芯503，其包含由300g/m²的网提供的17μm拉束纤维，所述网是气流铺置随机成网的纤维网。所述网根据如图1所示的实施方式缠绕。所述过滤器滤芯的高度是在例如10mm-150mm范围内，通常是50mm。第三过滤器滤芯提供流出侧506。

任选地，但未在图5中示出，在流动方向上在第三过滤器滤芯后提供第四过滤器滤芯。该第四过滤器滤芯可包含由200g/m²的网提供的12μm拉束纤维，所述网是气流铺置随机成网的纤维网。所述网根据如图1所示的实施方式缠绕。所述过滤器滤芯的高度是在例如10mm-150mm范围内，通常是50mm。应理解，在包括第四过滤器滤芯的本实施方式中，提供流出侧的是第四过滤器滤芯而非第三过滤器滤芯。

作为替代方法，通过缠绕至少一个、任选地多个细度为3g/m的30μm削卷纤维的纤维束来提供第一过滤器滤芯。根据图2的实施方式缠绕所述纤维束，提供在轴向上具有基本均一孔隙率的圆柱形过滤器体。所述过滤器滤芯的高度可以是在10mm-150mm范围内，但通常是50mm。

或者可以通过缠绕至少一个、任选地多个细度为3g/m的22μm削卷纤维的纤维束来替代性地提供第二过滤器滤芯。根据图2的实施方式缠绕所述纤维束，提供在轴向上具有基本均一孔隙率的圆柱形过滤器体。所述过滤器滤芯的高度可以是在10mm-150mm范围内，但通常是50mm。

如图6所示，过滤模块600包括加热器601，例如可以在第一过滤器滤芯610之前和/或各连续的过滤器滤芯620和630、630和640之间提供电加热器。

可同时或单独控制这些加热器并用电流对其充电，以加热通过过滤模块的气体。气体升高的温度会点燃由过滤器滤芯610、620、630和/或640滞留的碳，以便使过滤模块600再生。

可根据位于连续的过滤器滤芯之前或之间的温度和/或压力传感器对加热器601进行控制。

在本发明的过滤模块中，例如可以通过涂布过滤器体中的至少部分金属纤维来向过滤器滤芯中的至少一个提供催化剂。本发明的实施方式可以是DOC-催化剂载体。DOC表示柴油机氧化催化剂，这样的元件通常置于柴油机微粒过滤器之前。本发明实施方式的DOC元件将烃氧化为CO₂和H₂O，可从NOx产生N₂O。本发明的实施方式包括作为DOC元件的过滤器滤芯，其中纤维具有较高的纤维直径：＞50μm，例如100μm。

在本发明过滤模块的另一个实施方式中，可通过涂布过滤器体中的至少部分金属纤维来向过滤器滤芯中的至少一个提供催化剂，所述催化剂适合采用选择性催化还原(SCR)反应降低废气中的NOx。

在本发明过滤模块的另一个实施方式中，可向过滤器滤芯中的至少一个提供催化剂，催化碳、含碳化合物或CO燃烧生成CO₂。

在本发明过滤模块的另一个实施方式中，向过滤器滤芯中的至少一个提供催化剂，以从废气中过滤大部分碳颗粒后紧接着将NOx氧化为NO₂。可用催化剂涂布位于至少第一过滤器滤芯下游的至少第二过滤器滤芯的至少部分纤维，用NO₂还原为N₂所提供的氧，促进过滤后的碳颗粒的氧化。

如图7所示，过滤器滤芯700包括若干层过滤材料702和绕中轴708卷绕的插入物材料704、706。由于存在插入物材料704，提供自由空间形成流动通道710。第一插入物材料704始自流入侧712，第二插入物材料706始自流出侧714，其中第一插入物材料704和第二插入物材料706从中轴708向外交替排列。过滤材料702的纤维束和插入物材料704、706被收入罩壳716中，特别通过压配合收入。由于流入侧712上存在流动通道710，承受废气等的过滤材料702的表面增大了。由于流出侧714上存在流动通道710，过滤气体的压降减小了。

如图8所示，插入物材料704、706呈管状，与中轴708同轴。这使得在径向横截面视图中插入物材料704、706是环状设计。在所示实施方式中，插入物材料704、706是波纹片或丝网，以在相邻弯曲之间提供流动通道710。

实现本发明方法的目的和体现本发明的过滤器滤芯的其它设置对本领域技术人员是明显的。

应理解，虽然本文已对本发明装置的优选实施方式、特定构造和构型以及材料进行了讨论，可对形式和细节进行各种改变或修改，而不背离由所附权利要求书限定的本发明的范围。

Claims

1.一种过滤器滤芯，用于从柴油机燃机废气中过滤柴油机烟灰，其包括：界定过滤器体外边界的罩壳，所述罩壳具有限定平均流动方向的流入侧和流出侧，所述罩壳具有基本平行于平均流动方向的轴，所述罩壳界定过滤器体在平均流动路径方向上的外边界，所述罩壳在径向上具有不透气性，所述过滤器体至少部分用包含纤维的过滤材料填充，其中大部分的纤维至少部分地环绕所述轴，所述过滤器体包含插入物材料，其中所述插入物材料具有高于所述过滤材料的透气性，且所述插入物材料仅部分地在平均流动方向上突出。

2.如权利要求1所述的过滤器滤芯，其特征在于，在所述过滤器体内的不同直径上提供始自流入侧的第一插入物材料和始自流出侧的第二插入物材料。

3.如权利要求1或2所述的过滤器滤芯，其特征在于，由波纹金属片提供所述插入物材料，其中所述金属片包括开口。

4.如权利要求3所述的过滤器滤芯，其特征在于，所述金属片由金属纤维网制成，优选由与过滤材料相同的材料制成，其中所述金属片具有高于所述过滤材料的形状稳定性。

5.如权利要求1-4中任一项所述的过滤器滤芯，其特征在于，所述插入物材料至少部分地环绕所述罩壳的轴，其中所述插入物材料在平均流动方向上的横截面的形状是环形或半环形。

6.如权利要求1-5中任一项所述的过滤器滤芯，其特征在于，所述纤维是固结纤维结构的一部分，其绕着基本平行于平均流动方向的卷轴卷绕。

7.如权利要求1-6中任一项所述的过滤器滤芯，其特征在于，所述过滤材料在轴向上包括大体为圆锥形的空腔并/或在轴向上包括大体为圆锥形的延伸部。

8.一种提供过滤器滤芯的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供在轴向上仅部分地在所述过滤材料上的插入物材料；

-将所述插入物材料围绕卷轴卷绕到所述过滤材料上；

-将另一个固结纤维结构绕着卷轴卷绕，由此提供具有第二直径的过滤材料；

-提供在基本平行于卷轴的方向上接触过滤材料外边界的不透气罩壳，用于提供用过滤材料填充的过滤器体，所述罩壳向过滤器体提供限定平均流动方向的流入侧和流出侧，所述过滤器体的轴基本平行于平均流动方向。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，随后卷绕插入物材料和卷绕固结纤维结构的步骤进行一次以上，优选进行若干次，其中第一插入物材料的位置始自流入侧，第二插入物材料的位置始自流出侧。

10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，通过用箔或板在基本平行于卷轴的方向上覆盖过滤材料的外边界来提供所述不透气罩壳，通过将所述箔或板卷绕在过滤材料上并密封所述箔或板，用于提供在轴向上接触过滤器体外边界、在径向上具有不透气性的罩壳。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，将所述罩壳和过滤器体积沿过滤器体的轴分为至少两部分，以提供至少两个过滤器滤芯。

12.一种提供过滤模块的方法，所述方法包括以下步骤：

-如权利要求8-11中任一项所述，提供N个过滤器滤芯，N等于或大于2；

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，通过采用相应形状的工具在轴向上对所述过滤器滤芯施加压力向所述过滤器滤芯在轴向上提供大体为圆锥形的空腔并/或在轴向上提供大体为圆锥形延伸部。

14.一种包括N个过滤器滤芯的过滤模块，N等于或大于2，所述过滤器滤芯是如权利要求1-7中任一项所述的过滤器滤芯，通过将第i个过滤器滤芯的流入口与第i-1个过滤器滤芯的流出侧偶联来使N个过滤器滤芯相互偶联，i的变化范围是2至N。

15.如权利要求14所述的过滤模块，其特征在于，所述过滤模块包括至少一个位于第一过滤器滤芯之前或两个连续的过滤器滤芯之间的加热器。

16.一种过滤器滤芯，特别用于从柴油机燃机废气中过滤柴油机烟灰，其包括：界定过滤器体积外边界的罩壳，所述罩壳具有限定平均流动方向的流入侧和流出侧，所述罩壳具有基本平行于平均流动方向的轴和入口横截面积，所述罩壳界定在平均流动路径方向上的过滤器体外边界，所述罩壳在径向上具有不透气性，所述过滤器体至少部分用包含纤维的过滤材料填充，其中大部分的纤维至少部分地环绕所述轴，所述过滤材料的入口表面积大于所述罩壳的横截面积。

17.如权利要求16所述的过滤器滤芯，其特征在于，所述过滤材料入口表面积与所述罩壳横截面积之比大于2。