CN102171422A - 用于再生过滤器的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于再生适于从气体(40)中去除颗粒物质(120)的过滤器(30；300)的方法。所公开的方法包括至少产生至少一个电弧放电脉冲(130；135；140)，所述至少一个电弧放电脉冲(130；135；140)适于产生至少一个压力波以使得颗粒物质(120)从过滤器(30；300)移除。此外，本发明涉及一种过滤器再生装置和柴油颗粒过滤器(30；300)。

Description

用于再生过滤器的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于再生或清洁适于从气体去除颗粒物质的任何类型的颗粒收集面的方法，所述颗粒收集面优选为过滤器，例如柴油颗粒过滤器。此外，本发明涉及一种过滤器再生装置，例如柴油过滤器再生装置，且同样涉及一种柴油颗粒过滤器(DPF)。
背景技术
内燃发动机等以及例如固定式碳氢化合物燃烧设备趋于经由它们的排气系统排放通常被称作颗粒物或颗粒物质的含碳颗粒，例如炭烟和/或灰分。在努力在源头减少颗粒排放的同时，在这种设备的排气系统中的颗粒过滤器有助于满足日益严格的环境法规和公众期望。
可被再生的颗粒过滤器通常是已知的。基本上，已知的再生技术可分为三组再生技术。在第一组中，通过使用排气中的过量氧气或者使用来自发动机的NOx排放物的微量NO2氧化积聚的颗粒例如炭烟来实现再生，也就是进行热处理。但是，相应的氧化反应的起始温度相对较高，例如高于600℃。第二组再生技术使用用于产生与气体分子相互作用的高激励电子的非热等离子体，由此产生游离基。这些游离基有助于进一步提高碳的氧化。第三组可包括通过机械作用、流体和/或压力波来再生过滤器的再生技术。
WO 01/04467公开了一种用于从气体流中去除颗粒的装置和方法。具有小于100mm的深度的陶瓷单块过滤器使用第一电极在过滤器的第一端附近产生大气局部放电。虽然深度减小的陶瓷过滤器和大气载荷放电相结合据称能提供比全部已知装置更有效的颗粒去除和过滤器再生性能，但是已经证实该性能可被进一步改善。
WO 2007/023267 A1公开了用于从气体流中去除颗粒的装置和方法，该方法也使用大气载荷放电。上述两个文献都在电极和过滤器体之间的间隙中使用大气载荷放电。由于所产生的大气载荷放电，捕获在过滤器中的颗粒物质用作大气载荷放电的接地端，且该放电使颗粒物质氧化。由于使用大气载荷放电，过滤器的再生需要将过滤器材料设计成耐高温的，例如超过600℃或甚至超过1000℃。此外，对于再生类似柴油颗粒过滤器的颗粒过滤器来说，能量消耗可能相对较高。在EP1 192 335 B1中也公开了一种非常类似的方法和过滤器装置。
在WO 94/07008中公开了从气体流中去除导电颗粒的方法和装置。通过使所捕获的颗粒经受一段时间的火花放电和/或短期电弧放电以使得颗粒点燃并通过燃烧转化成气态化合物，就地再生被颗粒污染的过滤器。
US 2001/0042372 A1公开了一种使用了无热等离子发生器的废气过滤系统，该无热等离子发生器周期性地或连续地氧化沉淀或捕获在设置于无热等离子发生器下游的过滤器中的碳。EP 1 219 340 Al还涉及一种能够降低在处理燃烧排气流的方法中使用的能耗的无热等离子反应堆。由US2002/0076368A1可知具有低能耗的另一无热等离子反应堆。
由GB 257,283可知用于清洁导电气体净化腔的集尘表面的机械方法。根据所公开的装置，集尘表面设置和构造成它们在流过净化腔体的气体的压力发生波动时将会弯曲。由于集尘表面的弯曲或屈服运动，致使附着于它们的灰尘掉落。压力波动可自动发生，或者可人为地产生以确保集尘表面的均匀振动。这里，过滤器装置的翼缘壁将根据作用于其外部的气体或空气压力的变化而弯曲。
在US 2007/0137150 Al中示出了用于从机器的过滤装置去除颗粒的另一系统。这里，该系统可包括构造成引导气体流通过过滤装置的流体组件，该流体组件的一个或多个元件可去除地附着于该过滤装置的第一开口。该系统还可包括发声组件，该发生组件构造成朝向过滤装置引导声波以从过滤装置去除颗粒。为了从过滤装置去除物质，可使用加热器或其它热源以升高过滤装置的温度。该加热器还可将所捕获颗粒物质的温度升高到其燃烧温度以上，由此烧掉所收集的颗粒物质并再生该过滤装置同时留下灰分。
US 5,900,043公开了一种具有利用声波发生器快速清洁而没有破损限制的处理的静电过滤器。
WO 2008/054262 A1公开了一种用于清洁柴油颗粒过滤器的装置。一真空源安置成抽取通过过滤器的清洗流体和废料。一收集器安置成在过滤器清洁过程中接收从过滤器释放的废料。
在US 2005/0106985 A1中，反应器包括反应器主体，该反应器主体具有由电介质材料制成的总体细长形状且被在该主体中纵向延伸的分离的并行通道穿过。提供电极以在该主体中产生放电电晕用于开始气体流的处理。
在EP1 304 456 A1中公开了一种再生性炭烟过滤器装置和用于利用微波发生器再生炭烟过滤器的方法。
在DE 103 45 925 A1中，颗粒过滤器采用适于产生用于加热和燃烧颗粒物质的交流电场的装置。
全部现有过滤器再生系统需要大且复杂的系统。本发明用于至少部分地改进或克服现有过滤器再生系统的一个或多个方面。
发明内容
根据本发明的第一方面，一种用于再生适于从气体去除颗粒物质的过滤器的方法可包括产生至少一个电弧放电脉冲，优选地至少一系列电弧放电脉冲，其中所述至少一个电弧放电脉冲适于产生至少一个电弧放电并由此产生用于移除颗粒物质的至少一个压力波，所述颗粒物质包括炭烟，和由过滤器捕获的其他颗粒物质，包括灰分。
根据本发明的第二方面，一种过滤器再生装置可包括脉冲产生装置。所述脉冲产生装置可适于产生至少一个电弧放电脉冲，其中所述至少一个电弧放电脉冲适于产生至少一个电弧放电并由此产生使捕获在过滤器中的颗粒从过滤器移除的至少一个压力波。该过滤器再生装置可选择地还包括适于从过滤器中去除已经被移除的颗粒物质。
本发明的另一方面涉及一种柴油颗粒过滤器，该柴油颗粒过滤器可由适于捕获颗粒物质的过滤器材料组成，该过滤器材料可以耐受的最高温度为大约600℃，优选地为大约500℃至550℃，或更优选地为大约400℃至450℃。该柴油颗粒过滤器还可包括至少两个电极，所述至少两个电极适于在过滤器中产生由至少一个电弧放电脉冲引起的至少一个电弧放电，所述电弧放电通过至少一个压力波从过滤器移除捕获在过滤器中的颗粒物质。
本发明的又一方面涉及至少一个电弧放电的应用，所述电弧放电构造成不燃烧过滤器中捕获的颗粒物质而是优选地通过至少一个压力波从过滤器中移除捕获在过滤器中的颗粒物质。
应当理解，前述的一般说明和接下来的详细说明仅是示例性和说明性的，而并不是对本发明的限制。
基于下文的说明、附图和所附的权利要求，本发明的其他特征和方面对于本领域技术人员是显而易见的。
附图说明
图1示出根据本发明第一示例性实施例的过滤器再生装置的示例性实施例的示意性框图；
图2是例如图1所示的过滤器再生装置中所使用的过滤器的示例性实施例的示意性透视图；
图3是包括根据示例性装置模式的电极的例如图2中所示的过滤器的示意性截面图；
图4是图2和3所示的过滤器的示意性纵视图；
图5是例如图1所示的过滤器再生装置中所使用的过滤器的另一示例性实施例的示意性透视图；
图6是例如图1所示的过滤器再生装置中所使用的脉冲产生装置的示例性实施例的框图；
图7是用于产生电弧放电脉冲的示意性电路图的示例；
图8是示出由如图6或7所示的电路产生的一系列电弧放电脉冲的示例性实施例的图；
图9示出例如由图6和7所示的电路产生的一个电弧放电脉冲的各种示例性实施例，其中所述脉冲具有不同的功率或形状或振幅；
图10是示出根据本发明的示例性过滤器再生装置的实验室测试装置的示意性框图；
图11示出从使用图10所示的试验装置的试验产生的再生前曲线和相对的再生“三分钟”后曲线；
图12示出使用图10所示的实验室试验装置获得的试验结果，
图13示出根据本发明局部处理的具有入口通道和出口通道的过滤器的纵向截面图。
具体实施方式
参考附图，图1-4和6-9示出根据本发明的无热再生过滤器装置5的示例性实施例。
图1示出适于从例如来自内燃发动机的废气的气体40中去除颗粒物质120的无热过滤器再生装置5的示意性框图。废气40在离开可能为例如柴油发动机的内燃发动机(未示出)时可能具有比较高的温度。图1示出的过滤器装置5可包括壳体6，过滤装置30容纳在该壳体6中。过滤器入口10与壳体6连接。排气管20与过滤器入口10连接。过滤器出口15可在过滤装置30的另一侧与壳体6连接。过滤器出口15可终止在用于已过滤气体50的排气管25中。
在图1所示的本示例性实施例中，支线80与过滤器入口10流体连通。可配备有抽气风扇95的储存容器90与支线80连接。可动阀85设置在端口86处以便可通过阀85开启或关闭端口86。当然，可提供或配装其他可控制装置用于关闭和开启过滤器入口10和储存容器90之间的连接。
如示意性地所示，脉冲产生装置70通过电线75连接到电极100、110(例如参见图2-4、6和7)。如例如图2-4所示，所述电极设置在过滤装置30内。
经由排气管20且随后经由过滤器入口10进入过滤器装置5的废气40需要经过过滤装置30。已清洁的废气50可经由过滤器出口15和所连接的排气管25离开过滤器30。下面将参考图2-5对过滤装置30和废气在过滤装置30中的路径的结构和设计进行详细说明。
在过滤装置30的通常操作期间，也就是当清洁进入过滤器入口10的废气40时，阀85关闭支线80的端口86。
如果已经根据上述和下文更详细说明的方法将颗粒物质120从过滤装置30移除，则阀85被致动以开启端口86。抽气风扇95可被致动以抽吸已经从过滤器30移除的且例如松弛地位于过滤装置30的单元或通道35中的颗粒物质120。通道35的形状可以是管状的，并且例如通道开口宽度可以为大约2mm。但是，其他尺寸的通道也是合适的。
可通过在分布在过滤装置30中的多个电极100、110之间产生一个或多个电弧放电脉冲系列来实现从过滤装置30移除至少一部分被捕获的颗粒物质120。产生系列的电弧放电脉冲130、135、140以便产生压力波并使颗粒物质120从过滤装置30移除或分离。可在发动机(未示出)关闭且由此没有废气40进入过滤元件30时，产生一个或多个系列的电弧放电脉冲130、135、140。
图2示出可具体化为整体式过滤器例如整体式陶瓷过滤器的过滤装置30的示例性实施例的示意性透视图。过滤装置30可包括彼此平行设置的多个单元35、36。在图2所示的过滤装置30的示例性实施例中，单元35与过滤器入口10流体连通。各单元35的一端例如通过插塞45封闭。插塞45可插入并固定在单元35中。作为替代，该插塞可与单元35一体形成。
单元36可与过滤器出口15流体连通，且这些单元36具有位于单元35的端塞45的相反侧的端塞45。设计并形成将单元35与单元36隔离的过滤器壁55，以使得在进入过滤装置30的废气40中的颗粒物质120被捕获在过滤器壁55中。因此，被过滤或被净化的废气50不包含任何颗粒物质120，或者仅包含与进入过滤装置30的废气40相比数量减少的颗粒物质120。
如图2所示，单元35与过滤器入口10流体连通，且被与过滤器出口15流体连通的单元36包围。换句话说，在过滤装置30的此示例性实施例中，单元35和单元36是以交替模式设置的。
图3涉及例如在过滤装置30中的电极100、110的设置。应该认识到，图3所示的电极100、110的设置只是一示例性实施例，当然，电极100、110的其他设置模式也是可能的。这里，电极100，也就是与优选为直流电源的电源225的端子连接的电极以六边形模式围绕有源电极110设置，该有源电极也就是与电源225的正极或正端子连接的电极。上述端子可与电源225的负极连接。
在特定实施例中，可能适合以例如五边形、三角形或其他模式围绕有源电极110设置电极100。基本设置可包括与另一有源电极110成间隔关系的电极100。在电极100与一个或多个有源电极110之间产生系列电弧放电脉冲130、135、140，其中电弧放电脉冲130、135、140形成或适配为产生压力波，由于通过过滤器特别是过滤器壁55传播的压力波而从过滤器30移除颗粒物质120。
在根据本发明的过滤器装置5的本示例性实施例中，电极100，例如接地电极，和有源电极110可以是直导线电极，但也可使用其他形式的电极100、110，例如螺旋或盘旋导线电极等。
图4示出了例如图2和3所示的过滤装置30的纵向截面中过滤装置30内的电极100的代表性布置。在所示布置中，两个电极100彼此间隔开例如5个通道35、36的距离。但是，例如根据过滤器壁55的厚度、过滤器壁55的材料等，两个电极100之间的其他距离也是合适的。在另一个示例性实施例中，电极100可设置在每个过滤器壁55中，或在每个第二或第三或第四等的过滤器壁55中。有源电极可设置在单元35中，例如不接触过滤器壁55。
图5示出过滤装置300的又一示例性实施例。作为图2所示过滤装置的替代，过滤装置300具有褶状的过滤器壁305、310。褶状的过滤器壁305、310可设置在围绕例如筒形过滤装置300的中心线(未示出)的圆上。包含颗粒物质120的废气40需要从过滤装置300的外部通过过滤器壁305、310进入过滤装置300的内部20。凭借通过过滤器壁305、310，可在过滤装置300的前端的一端引导已净化的废气50排出过滤装置300。为了从过滤器壁305、310移除或松动所捕获的颗粒物质，例如分别在过滤装置300的外侧和过滤装置300的内侧设置至少一对电极100、110。因此，至少一个过滤器壁305、310设置在两个电极100、110之间。如果产生根据本发明的至少一个脉冲系列，则产生电弧放电且由于特定的电弧放电脉冲系列而产生压力波，所述压力波使得捕获在过滤器壁305、310中的颗粒物质120从过滤器壁305、310移除。
如果过滤装置300以中心线竖直的方式设置，则被去除的颗粒物质120可由于重力而下落并能够被收集在储存袋等中。作为替换，被移除的颗粒物质120可通过例如风扇(例如低压风扇)或任何其他适当的技术装置而被吹入容器等中。又一替换为，通过例如真空装置或任何其他适当的技术装置抽吸所移除的颗粒物质。
图6示出为了再现再生处理而可能需要的电力供应部件的框图，但是不限于仅通过这些部件进行再生处理。通过电源225供应能量，该电源可以常规地为车辆电池或其他局部电源。再生处理通过利用开关226将该电源与其他电力供应部件连接而开始。开关226可以是物理连接，或者更可能是嵌入功率转换器组件227中的电子装置或控制仪器。
在需要时存在的功率转换器227将电源225供应的电能转换成适于储存在能量储存部件228中的形式。能量储存部件228可以常规地为电容器，但是可以是其他的储存装置。装置228可能需要在其输出端产生电流波形，其由使用者通过嵌入在部件之一内的或外部的控制策略进行控制。这可通过利用第二开关229释放储存在储存部件228中的能量而实现，该第二开关229可以是物理仪器或嵌入式受控部件或处理。为了获得所需的电压和电流水平，所储存的能量可能需要通过第二功率转换装置230，该第二功率转换装置可以常规地为变压器。
在一些实施方式中可以不需要转换器230。最末级的输出与电极100、110物理连接。
图7示出一可能的电力供应布局。此电力供应利用电池作为能源231。电池231与功率转换器232连接，该功率转换器将电池电压转换成能向过滤器内的电极100、110供电的更高电压。可通过改变功率转换器232的支路237、238、239来改变高压输出。转换器232的高压输出当前通过支路237的公知作用而被限制。支路237可以是二极管倍压整流电路。支路237的输出电流向能量储存电容器233充电。当需要输出放电脉冲时，利用火花隙234将该电容器转换到电极(通过236连接)上。火花隙234可根据需要的控制程度而被控制或自整流。
电力供应操作使用控制器235，该控制器可以是微控制器或不同的模拟或数字电路。控制器235决定驱动高压变压器238的半桥逆变器239的运行。通过该控制器的动作来开启或关闭再生系统。
用于产生电弧放电脉冲系列的电路的此示例性实施例设计成使得分别与连接线280和270连接的电极100、110产生电弧放电，该电弧放电继而在过滤装置30、300中产生压力波。优选地，引起电弧放电的脉冲130的上升时间rt可以是相当短的，例如1ns至1000ns，优选地大约为10ns至200ns，更优选地大约为80ns至120ns，甚至更优选地为100ns。脉冲的最大振幅可以是1.00MW至大约5.00MW，优选地大约为1.25MW至2.50MW。峰值放电电流脉冲可能在大约200ns的时间范围内大于100A且所供应电压可以高达20kV。优选地，所产生的电弧放电脉冲130、135、140具有大约10A至1000A的峰值脉冲电流，优选地大约为100A。电弧放电脉冲系列可以包括脉冲130；135；140，其具有大约0.1mJ/mm至100mJ/mm的每弧长脉冲能量释放，优选地在1mJ/mm至10mJ/mm之间。每个电弧放电脉冲130；135；140的脉冲上升时间可以是大约10-9s至10-7s，优选地为10-8s。脉冲数目可达每升过滤器容积106，优选地为每升103脉冲至每升105脉冲，优选地脉冲重复率在大约5Hz至50Hz之间，优选地在大约10Hz至20Hz之间。过滤器容积由过滤器的外部尺寸决定。
图9示出例如借助于500pF、1500pF和2500pF的电容器产生的单电弧放电脉冲130、135、140的各个示例性实施例。
图10是适于说明根据本发明方法的实验室试验过滤器装置的示意性框图。实验室试验过滤器装置500可包括壳体510，载有颗粒物质的过滤器装置520设置在该壳体510中。由于例如在过滤器装置520内的电极100、110的设置和产生至少一个电弧放电脉冲系列，颗粒物质可从过滤器装置520或需要去除已过滤材料的任何其他表面移除。
清洁过滤器530以与过滤器装置520相距一定距离设置在过滤器装置520的下游。过滤器装置520是载有颗粒物质达3.8g/l的200cpsi堇青石WFF。根据本发明对颗粒物质进行处理，以从过滤器表面移除颗粒物质。使用小的民用600w真空吸尘器抽吸通过过滤器的空气，将所捕获的颗粒物质传输入第二清洁过滤器530中，以允许进行所去除颗粒物质量的质量测量。具有16W的平均能量消耗的十五个电弧放电脉冲连续地施加到过滤器达三分钟。使用背压和质量测量来确定根据本发明的方法处理的效果。该构造仅用于通过收集从必须被再生的已装载的过滤器装置520上去除的颗粒物质，并将它收集在下游的过滤器530中并分别称重重量的损失和增加，来审核所去除的颗粒物质的质量。
图12所示的表示出两个过滤器520、530的质量变化。它表明通过重复脉冲电弧放电三分钟电弧放电所提供的十五个有源电极，从第一过滤器520去除了大约5.3g的颗粒物质。如图11所示，在50至200kg/h之间这将过滤器的背压降低了平均86％。相应于深度板式过滤模式，在过滤器的结构中每升颗粒物质为0.5至1g(特别是1.22-2.44g)。这意味着所捕获颗粒物质中的大约7.4g位于滤饼层中。假定根据本发明的方法处理仅72％的过滤器容积，滤饼层的大约5.3g(71％)的去除表明根据本发明的方法对于在短时间内以低功率去除颗粒物质滤饼层是非常有效的。
最后，图13示出过滤装置30的纵向截面图，其中利用根据本发明的方法，颗粒物质120从一些通道35中的过滤器壁55上被移除。
工业实用性
本发明的如图1所示的再生过滤器装置5可用于再生过滤装置30或过滤装置300，和/或本领域已知的其他适当的过滤装置或物质收集装置。这种装置可用于任何需要去除物质例如颗粒物质或颗粒物的应用中。例如，本发明的方法和装置可用于柴油、汽油、天然气和/或本领域已知的其他燃烧发动机或燃烧炉中。还能用于其他的应用。例如用于从颗粒材料产生气溶胶的制药工业中。本发明的方法和装置还可用于吸入器、热交换器，特别是清洁型热交换器等，并且用于燃料喷射器的清洁。
如上所述，本发明的方法和装置5可特别与任何作业机械、公路车辆、越野车辆、固定式机器和/或其他产生废气的机器结合使用，以从安装在其上的过滤装置去除物质。
在再生期间，过滤装置30、300可保持在其通常的工作位置。但是，还可能以可替换方式安装过滤装置30、300，以去除载有颗粒物质的过滤装置30、300以将它安装在固定的再生装置中。在这种固定的再生装置中，可将一定数量的电极100、110设置成插入过滤装置30、300且随后根据本发明的方法产生一个或多个系列电弧放电脉冲，引起通过过滤装置30、300传播的压力波，并且由此移除颗粒物质120。
本发明的方法和装置的特征在于电弧放电，该电弧放电使颗粒物质例如炭烟和/或灰分等松弛，这样它能随后以与不使用本发明方法的工序相比低得多的压力或流动要求而被去除。
炭烟和/或灰分和/或其他颗粒物质可聚集在单独的或组合式容器中，例如上述容器中。如果提供单独的再生装置，则例如通过吹风机或真空装置，从过滤装置30、300移除的颗粒物质可以被从过滤装置30、300吹出，或者所移除的颗粒物质120可被抽吸到相关的容器中。为了从过滤装置30、300去除颗粒物质120，可关闭内燃发动机(未示出)使得燃烧终止，且没有废气从内燃发动机流到其排气管20。可通过控制器(未示出)、机器操作者或技术人员致动阀85，以打开将过滤器入口10与储存容器90相连接的支线80的端口86。随后，可通过致动脉冲产生装置70来再生过滤装置30、300。
可替换地，可在颗粒物质被移除之后进行经由阀85的端口86的打开，也就是致动脉冲产生装置70，这样在颗粒物质120被部分或完全从过滤装置30、300移除之后，建立过滤器入口和储存容器90之间的连接。
所捕获的颗粒物质120从过滤装置30、300的移除可包括产生至少一系列电弧放电脉冲，该电弧放电脉冲可具有确定的重复率且包括根据所确定重复率的一定数量的相同或相似的脉冲。在一系列电弧放电脉冲和随后系列的电弧放电脉冲之间可设定确定的时间段。在本发明方法的示例性实施例中，产生一系列电弧放电脉冲直到去除捕获在过滤装置30中的所要求数量的颗粒物质120或确定比例的估算的颗粒物质120。
例如，可以在几秒至几小时时间段产生一系列电弧放电脉冲。在另一示例性实施例中，一系列电弧放电脉冲产生大约几秒至几分钟，且随后是另一或相同时间周期的具有相同或另一重复率的后续其他系列的电弧放电脉冲。
电弧放电脉冲系列的数目和/或重复率和/或一系列电弧放电脉冲的脉冲振幅和上升时间可适于获得过滤装置30、300的最佳再生。例如，一系列电弧放电脉冲的每个电弧放电脉冲的上升时间可以在大约1ns至1000ns或更多的范围内，优选为大约100ns，更优选为5ns至50ns，或更优选为大约10ns。
应该认识到，上述范围的每个值和每个中间值都是本发明方法的一部分。在两个相继的电弧放电脉冲系列之间，或在一个或更多的电弧放电脉冲系列的产生的终止之后，可跟随从过滤装置30、300去除所移除的颗粒物质120的步骤。可替换地以一个或多个放电脉冲系列或在从过滤装置30、300移除颗粒物质的终止之后，实施所移除的颗粒物质120的去除。
如果必须去除所移除的颗粒物质120，则可致动抽气风扇95以从过滤装置30抽出通道35内的所移除的颗粒物质120。还可能从过滤装置300外部抽出所移除的物质120。风扇或抽气装置可以是将空气进给到过滤器的其他侧面且用于将颗粒物质从过滤器吹出的风扇或鼓风机。
当所移除的颗粒物质120被传送到容器90时，容器90可被排空，或者整个容器90与支线80断开连接，以使容器90在另外的位置排空或就地再生。
如上所示，可产生至少一系列电弧放电脉冲，以通过产生能引起穿过过滤装置30、300传播的压力波的电弧放电来从过滤装置30、300移除颗粒物质120。脉冲的上升时间rt和/或最大振幅amp和/或数目和/或电弧放电脉冲系列的数目可影响穿过过滤装置30、300传播的压力波的产生。
本发明的方法和再生过滤器装置5可产生与已知系统相比更低的能耗。此外，优势是能产生更少的CO2。此外，仅有较少或甚至没有灰分留在过滤器中。本发明的方法使得可降低过滤装置30、300最高温度设计，并且因此过滤装置可由更便宜和/或更有效的材料组成。
一般而言，根据本发明，可在通过特定的电弧放电脉冲或至少一系列特定的电弧放电脉冲移除颗粒物质之后，从过滤器去除所移除的颗粒物质，例如炭烟和/或灰分。换句话说，本发明的核心是至少一个特定电弧放电的应用，该特定电弧放电可从过滤器移除颗粒物质而不燃烧颗粒物质。因此，本发明的方法可以是用于再生任何过滤器的方法，其适于通过与燃烧颗粒物质的现有技术解决方案相比相对低的温度从气体去除颗粒物质。捕获在过滤器中的颗粒物质不被燃烧而是从过滤器中机械地敲出。
根据本发明方法的一方面，“自动选择性”是重要的，因为电弧放电位于炭烟的颗粒上，也就是它大多数不在清洁的过滤器表面上使用。然而，即使过滤器中未载有炭烟而是载有其他颗粒物质，例如灰分或其他污染物，也可使用本发明的方法。因此，灰分的移除可以是本发明的方法和装置的附加优势，因为当前灰分的形成限制了颗粒过滤器例如柴油颗粒过滤器的寿命，且本发明可使他们使用更长时间。
另一方面是本发明的装置方法可以是紧凑的，且本发明的方法和装置可以是低成本的。
虽然这里已经描述了本发明的优选实施例，但可进行改进和修改而不背离所附权利要求的范围。
在此明确指出，出于原始公开的目的以及出于独立于实施例和/或权利要求中的特征的组合来限制所要求保护发明的目的，说明书和/或权利要求中公开的全部特征被单独地且彼此独立地公开。在此明确指出，出于原始公开的目的以及出于特别是作为数值范围的限制来限制所要求保护的发明的目的，所有数值范围或各组实体的说明公开了每个可能的中间值或中间实体。

Claims (34)

1.一种用于再生适于从气体(40)去除颗粒物质(120)的过滤器(30；300)的方法，所述方法包括以下方法步骤：
产生至少一个电弧放电脉冲(130；135；140)，所述至少一个电弧放电脉冲(130；135；140)适于在所述过滤器(30；300)中产生至少一个电弧放电，且由此产生至少一个压力波，所述至少一个压力波使捕获在所述过滤器(30；300)中的颗粒物质(120)从所述过滤器(30；300)移除。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
优选地通过吹走或抽吸，从所述过滤器(30；300)去除所移除的颗粒物质(120)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，产生由至少一系列电弧放电脉冲(130；135；140)引起的所述过滤器(30；300)中的至少一系列电弧放电，所述至少一系列电弧放电脉冲(130；135；140)适于产生使捕获在所述过滤器(30；300)中的颗粒物质(120)从所述过滤器(30；300)移除的压力波。
4.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，所述至少一个电弧放电脉冲(130；135；140)具有大约10A、优选为大约50A的最小峰值脉冲电流和/或大约1000A、优选为大约100A的最大峰值脉冲电流。
5.如权利要求3或4所述的方法，其中，所述电弧放电脉冲包括每放电长度的脉冲能量释放为大约0.1mJ/mm至100mJ/mm、优选在1mJ/mm至10mJ/mm之间的脉冲(130；135；140)。
6.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，每个电弧放电脉冲(130；135；140)的脉冲上升时间(rt)为大约10-9s至10-7s，优选为10-8s。
7.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，脉冲数目达每升过滤器容积106，优选为每升103脉冲至每升105脉冲，和/或优选地脉冲重复率在大约5Hz至50Hz之间，优选为大约10Hz至20Hz。
8.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，还包括重复进行产生所述至少一系列电弧放电脉冲(130；135；140)的顺序。
9.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，脉冲宽度为大约1至1000ns，优选为10至500ns，更优选为大约50ns。
10.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，最小脉冲高度为大约2A。
11.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，设置至少一个第一电极(100)和至少一个第二电极(110)，并且所述方法还包括通过所述至少一个电弧放电脉冲，优选地通过所述至少一系列电弧放电脉冲(130；135；40)，在所述至少一个第一电极(100)和所述至少一个第二电极(110)之间产生电弧放电。
12.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，所述过滤器(30；300)包括具有与入口侧(305)相对的出口侧(310)的至少一个过滤器壁(55；300)，以及至少一个第一电极(100)和至少一个第二电极(110)，所述至少一个第一电极(100)设置在所述入口侧(305)或所述出口侧(310)，且所述至少一个第二电极(110)设置在所述入口侧(305)或所述出口侧(310)，
所述方法还包括通过所述至少一个电弧放电脉冲，优选地通过所述至少一系列电弧放电脉冲(130；135；40)，在位于或穿过所述过滤器壁(55；300)的所述至少一个第一电极(100)和所述至少一个第二电极(110)之间产生电弧放电。
13.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，发动机颗粒过滤器例如柴油发动机颗粒过滤器(30；300)被再生，且所述颗粒物质包括发动机燃料燃烧产物，诸如柴油发动机颗粒物质和/或炭烟(120)和/或灰分。
14.一种过滤器再生装置(5)，包括：
适于产生至少一个电弧放电脉冲(130；135；140)的脉冲产生装置(70)，所述至少一个电弧放电脉冲(130；135；140)适于在过滤器(30；300)内产生至少一个电弧放电且由此产生至少一个压力波，所述至少一个压力波使捕获在所述过滤器(30；300)中的颗粒物质(120)从所述过滤器(30；300)移除。
15.如权利要求14所述的过滤器再生装置，还包括：
适于从所述过滤器(30；300)去除所移除的颗粒物质(120)的颗粒去除装置(90；95)。
16.如权利要求14或15所述的过滤器再生装置，其中，所述脉冲产生装置(70)适于产生至少一系列电弧放电脉冲(130；135；140)，所述系列电弧放电脉冲(130；135；140)适于在过滤器(30；300)内产生电弧放电且由此产生压力波，所述压力波使捕获在所述过滤器(30；300)中的颗粒物质(120)从所述过滤器(30；300)移除。
17.如权利要求14-16中的一项或多项所述的过滤器装置，其中，所述过滤器(30；300)包括至少一个过滤器壁(55；300)以及至少一个第一电极(100)和至少一个第二电极(110)，所述过滤器壁具有适于捕获颗粒物质(120)的入口侧(305)和与所述入口侧(305)相对的出口侧(310)，所述第一电极和第二电极适于在所述过滤器(30；300)内产生电弧放电。
18.如权利要求14-17中的一项或多项所述的过滤器装置，其中，在所述过滤器(30；300)中设置有至少一个第一电极(100)，特别是接地电极，并且优选为有源电极(110)的至少一个第二电极(110)与所述第一电极(100)相距一定距离。
19.如权利要求18所述的过滤器装置，其中，多个第一电极(100)彼此连接，和/或多个第二电极(110)彼此连接。
20.如权利要求19所述的过滤器装置，其中，所述多个第二电极(110)与所述至少一个第一电极(100)相距一定距离均匀地分布。
21.如权利要求14-20中的一项或多项所述的过滤器装置，其中，在所述过滤器(30；300)中设置有若干个第一电极(100)，且每个第一电极(100)与两个或更多个第二电极(110)相关联，所述第二电极与相应的第一电极(100)相距一定距离。
22.如权利要求14-21中的一项或多项所述的过滤器装置，其中，所述脉冲产生装置(70)包括优选为直流电压源的电压源(225)以及至少一组包括至少一个第一电极(100)和至少一个第二电极(110)的电极，其中，所述至少一个第一电极(100)与高电压端子连接，且相同组电极中的所述至少一个第二电极(110)接地。
23.如权利要求22所述的过滤器装置，还包括适于改变所述端子的极性的逆变器(205)。
24.如权利要求15-23中的一项或多项所述的过滤器再生装置，其中，所述颗粒去除装置(90；95)包括鼓风机装置，优选为低压鼓风机，所述鼓风机适于将从所述过滤器(30；300)移除的颗粒物质(120)吹入储存装置(90)。
25.如权利要求15-23中的一项或多项所述的过滤器再生装置，其中，所述颗粒去除装置(90；95)包括抽吸装置(95)，所述抽吸装置适于将所移除的颗粒物质(120)吸入储存装置(90)。
26.如权利要求14-25中的一项或多项所述的过滤器再生装置，其中，所述脉冲产生装置(70)适于产生均具有大约10A的最小峰值脉冲电流和/或大约1000A、优选为大约100A的最大峰值脉冲电流的电弧放电脉冲。
27.如权利要求14-26中的一项或多项所述的过滤器再生装置，其中，所述脉冲产生装置(70)适于产生至少一系列电弧放电脉冲，所述系列电弧放电脉冲包括每电弧放电长度的脉冲能量释放为大约0.1mJ/mm至100mJ/mm、优选在1mJ/mm至10mJ/mm之间的脉冲(130；135；140)。
28.如权利要求14-27中的一项或多项所述的过滤器再生装置，其中，所述脉冲产生装置(70)适于产生均具有大约10-9s至10-7s、优选为10-8s的脉冲上升时间的电弧放电脉冲。
29.如权利要求14-28中的一项或多项所述的过滤器再生装置，其中，所述脉冲产生装置(70)适于产生至少一系列电弧放电脉冲(130；135；140)，其中脉冲数目达每升过滤器容积106，优选为每升103脉冲至每升105脉冲，优选地具有大约5Hz至50Hz、优选为10Hz至20Hz的脉冲重复率。
30.如权利要求14-29中的一项或多项所述的过滤器再生装置，还包括适于从气体(40)去除颗粒物质(120)的过滤器(30；300)，例如整体式颗粒过滤器。
31.一种具有适于捕获颗粒物质的过滤器材料(55)的柴油颗粒过滤器(30；300)，其中，所述过滤器材料具有大约600℃、优选为大约500℃至550℃、或更优选为大约400℃至450℃的最高耐受温度。
32.如权利要求31所述的柴油颗粒过滤器(30；300)，还包括至少一对电极(100；110)，所述一对电极适于在所述过滤器(30；300)中产生由至少一个电弧放电脉冲(130；135；140)引起的电弧放电，且由此在所述过滤器(30；300)内产生至少一个压力波，所述压力波使捕获在所述过滤器(30；300)中的颗粒物质(120)从所述过滤器(30；300)移除。
33.如权利要求31或32所述的柴油颗粒过滤器(30；300)，其中，所述过滤器材料从陶瓷、优选为堇青石和纸组成的组中选择。
34.至少一个电弧放电的应用，所述电弧放电构造成不燃烧捕获在过滤器中的颗粒物质但是使捕获在所述过滤器中的颗粒物质从所述过滤器移除。
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