CN102606257A - 废气过滤装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废气过滤装置，包括：壳体；过滤单元，其布置在壳体中以过滤废气；和流动均匀单元，其布置在过滤单元中以使废气旋转，从而使得废气在过滤单元中均匀地流动。该废气过滤装置可以保持废气的流动均匀，从而可以提高过滤效率。

Description

废气过滤装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2010年11月25日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2010-0118223号的优先权和权益，该申请的全部内容为了所有目的而通过引用结合于本文中。
技术领域
本发明涉及一种废气过滤装置。更特别地，本发明涉及的废气过滤装置可以保持废气在该废气过滤装置中均匀地流动，从而可以提高过滤效率。
背景技术
一般地，从内燃机中排出的废气包括有害物质，例如氮氧化合物(NOx)、碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、微粒材料(PM)等等，因此已经发展出消除这些有害物质的装置和方法。
特别地，在柴油发动机车辆中，已经使用废气过滤装置或后处理装置来过滤微粒物质等等，所述废气过滤装置或后处理装置例如柴油机微粒过滤器(DPF)、柴油机氧化催化剂(DOC)等等。
然而，当废气过滤装置中的废气的流动不均匀时，过滤可能只在废气过滤装置的一部分实施，使得整体的过滤效率降低。
本发明背景部分公开的上述信息仅仅用来增加对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本国本领域一般技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明致力于提供一种废气过滤装置，其优点在于保持废气在该废气过滤装置中的流动均匀，从而提高过滤效率且提高该废气过滤装置的耐久性。
根据本发明的示例性实施例的废气过滤装置可以包括：壳体；过滤单元，其布置在壳体中以过滤废气；和流动均匀单元，其布置在过滤单元中以使废气旋转，从而使得废气在过滤单元中均匀地流动。
流动均匀单元可以是沿过滤单元的长度方向的弯曲板。
流动均匀单元可以是沿过滤单元的长度方向的具有不变角度的均匀弯曲板。
流动均匀单元可以是沿过滤单元的长度方向的具有渐增弯曲角度的弯曲板。
流动均匀单元可以是沿过滤单元的长度方向的具有渐减弯曲角度的弯曲板。
过滤单元可以包括：多孔管，其沿壳体的长度方向布置；过滤主体，其布置在多孔管的外圆周；第一凸缘，其沿多孔管的宽度方向布置以支撑过滤主体；和第二凸缘，其沿多孔管的宽度方向布置以支撑过滤主体且废气通道在该第二凸缘上形成。
过滤单元还可以包括包围过滤主体的套管。
过滤主体可以由沿多孔管的长度方向布置的多个部分组成且具有圆筒形形状。
过滤主体可以由在多孔管上分层布置的多个部分组成。
过滤主体可以包括柴油机微粒过滤器(DPF)、柴油机氧化催化剂(DOC)、氮氧化合物去除设备(选择性氧化还原：SCR或稀薄NOx捕获：LNT)和三效催化剂(TWC)中的至少一者。
过滤主体可以是多孔金属泡沫过滤材料。
旁路凸缘可以布置在第一凸缘和过滤主体之间，且微型通道形成于该旁路凸缘，该微型通道用于与过滤单元的内部、壳体和过滤主体连通。
如上文所述，根据本发明的示例性实施例的废气过滤装置可以保持废气在该废气过滤装置中的流动均匀，从而提高过滤效率且提高该废气过滤装置的耐久性，且还可以防止该废气过滤装置的损坏。
附图说明
图1是示出了根据本发明的示例性实施例的废气过滤装置的横截面立体图。
图2是示出了根据本发明的示例性实施例的废气过滤装置的横截面视图。
图3是示出了根据本发明的示例性实施例的废气过滤装置的流动均匀单元的视图。
图4是示出了根据本发明的示例性实施例的废气过滤装置的过滤主体的视图。
图5是示出了根据本发明的示例性实施例的废气过滤装置的另一过滤主体的视图。
图6是示出了传统的废气过滤装置的废气速度分布的视图。
图7至图9是示出了根据本发明的示例性实施例的废气过滤装置的废气速度分布的视图。
图10是示出了根据本发明的示例性实施例的废气过滤装置的过滤主体中的废气速度分布的曲线图。
<附图标记说明>
10：废气过滤装置        20：壳体
30：过滤单元            40：流动均匀单元
50：多孔管              60：过滤主体
70：第一凸缘            80：第二凸缘
82：废气通道            90：套管
100：旁路凸缘           102：微型通道
110：外部壳体           120：第一排气管
122：第一排气管孔       124：第二排气管
126：第二排气管孔       130：第一支撑凸缘
132：第一支撑凸缘孔     134：第二支撑凸缘
136：第二支撑凸缘孔。
具体实施方式
下文将参考附图详细地描述本发明的示例性实施例。
图1是示出了根据本发明的示例性实施例的废气过滤装置的横截面立体图，图2是示出了根据本发明的示例性实施例的废气过滤装置的横截面视图，图3是示出了根据本发明的示例性实施例的废气过滤装置的流动均匀单元的视图。
下面，将参考图1至图3来描述根据本发明的示例性实施例的废气过滤装置的配置。
根据本发明的示例性实施例的废气过滤装置10包括：壳体20；过滤单元30，其布置在壳体20中以过滤废气；和流动均匀单元40，其布置在过滤单元30中以使废气旋转，从而使得废气在过滤单元30中均匀地流动。
流动均匀单元40是沿过滤单元30的长度方向的弯曲板。
流动均匀单元40可以是沿过滤单元30的长度方向的具有不变角度的均匀弯曲板。
过滤单元30包括：多孔管50，其沿壳体20的长度方向布置；过滤主体60，其布置在多孔管50的外圆周；第一凸缘70，其沿多孔管50的宽度方向布置以支撑过滤主体60；和第二凸缘80，其沿多孔管50的宽度方向布置以支撑过滤主体60且废气通道82形成于其上。
过滤单元30还包括包围过滤主体60的套管90，其用于保护过滤主体60免受碰撞。
亦即，过滤主体60可以具有由多孔管50、第一凸缘70、第二凸缘80和套管90支撑的中空的圆筒形形状。
多孔管50和套管90支撑过滤主体60，且多个孔形成于其上，用于使废气平稳地流入到过滤主体60中，且多孔管50和套管90由抗热振材料制成。
过滤主体60可以由陶瓷制成，例如SiC、堇青石、AT、SiN等等，或者过滤主体60由金属制成，例如箔类型、泡沫类型、丝网类型的金属、金属纤维等等。
过滤主体60可以包括柴油机微粒过滤器(DPF)、柴油机氧化催化剂(DOC)、氮氧化合物去除设备(选择性氧化还原：SCR或稀薄NOx捕获：LNT)和三效催化剂(TWC)中的至少一者。
亦即，过滤主体60可以由不同类型的过滤材料依序地分层构成，使得可以同时地过滤掉废气中的氮氧化合物(NOx)、碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、微粒材料(PM)。因此与分别装配的DPF、DOC或三效催化剂相比，根据本发明的示例性实施例的过滤主体60可以节省空间，可以提高过滤效率且可以降低制造成本。
特别地，过滤主体60可以由多孔金属泡沫过滤材料制成，使得过滤主体60可以抗热振，具有布局的设计自由，且可以涂设有多种催化剂，从而可以提高过滤效率且可以降低制造成本。
图4是示出了根据本发明的示例性实施例的废气过滤装置的过滤主体的视图。
参考图4，过滤主体62(60)可以由沿多孔管50的长度方向布置的多个部分组成且具有圆筒形形状。
图5是示出了根据本发明的示例性实施例的废气过滤装置的另一过滤主体的视图。
参考图5，过滤主体64(60)可以由在多孔管50上分层布置的多个部分组成。
如图4和图5中所示，过滤主体60可以由多孔金属泡沫过滤材料制成且可以具有不同的形状，使得无论废气过滤装置的形状如何，都可以应用过滤主体60，且可以将不同的催化剂涂设到过滤主体60上，从而可以减小废气过滤装置的体积。
图6是示出了传统的废气过滤装置的废气速度分布的视图，图7至图9是示出了根据本发明的示例性实施例的废气过滤装置的废气速度分布的视图。
图7是示出了具有流动均匀单元的废气过滤装置的废气速度分布的视图，图7的流动均匀单元沿长度方向具有两圈回转(720°回转)，图8是示出了具有流动均匀单元的废气过滤装置的废气速度分布的示图，图8的流动均匀单元沿长度方向具有四圈回转(1440°回转)，图9是示出了具有流动均匀单元的废气过滤装置的废气速度分布的视图，图9的流动均匀单元沿长度方向具有十圈回转(3600°回转)。
参考图6至图9，当流动均匀单元配置在废气过滤装置中时，废气过滤装置的废气速度分布被均匀化，已经确定，流动均匀单元的回转圈数越多，废气过滤装置的废气速度分布越均匀。
图10是示出了根据本发明的示例性实施例的废气过滤装置的过滤主体中的废气速度分布的曲线图。
在该曲线图中，每一速度曲线表示流入到过滤主体60中的废气速度。
在实验中，废气过滤装置是具有大约38mm的内部半径和具有71mm的外部半径的中空圆筒，且气体的速度在距离中心大约45mm处测得。在实验中，多孔金属泡沫用作过滤主体。
然而，根据本发明的示例性实施例的废气过滤装置并不限于实验中的例子，相反地，不同的废气过滤装置可以具有相同的结果。
参考图10，当流动均匀单元配置在废气过滤装置中时，废气过滤主体60中的废气速度分布被均匀化，已经确定，流动均匀单元的回转圈数越多，流入过滤主体60中的废气速度分布越均匀。
亦即，当流动均匀单元未配置在废气过滤装置中时，过滤主体60中的入口附近的废气的相对速度小，过滤主体60中的出口附近的废气的相对速度大，使得沿过滤主体60的长度方向的废气流量可以不同。
然而，当流动均匀单元40配置在废气过滤装置10中时，过滤主体60中的入口附近的废气的流速相对增大，过滤主体60中的出口附近的废气的流速相对减小，使得沿过滤主体60的长度方向流动的废气的流速差可以被减小。
在该曲线图中，由于速度偏差较小，可以注意到，废气流动是均匀的，且经确定，流动均匀单元的回转圈数越多，过滤主体60中的废气速度分布越均匀。
亦即，流动均匀单元40可以引起废气过滤装置10中的废气的均匀流动，特别地，流动均匀单元40也可以引起过滤主体60中的废气的均匀流动。
特别地，流动均匀单元40可以使废气的流向处于过滤主体60的方向且产生离心力，使得废气的均匀流动成为可能。
在附图中，虽然流动均匀单元40是沿过滤单元30的长度方向的具有不变角度的均匀弯曲板，但是其不限于此。
亦即，速度分布可以根据废气过滤装置的尺寸、废气速度、过滤主体的种类、过滤效率等等而不同，因此不同的回转形状或回转角度的改变是可能的，并且，沿流动均匀单元40的长度方向的改变回转形状或回转角度的改变是可能的。
亦即，流动均匀单元40可以是沿过滤单元30的长度方向的具有渐增弯曲角度的弯曲板。
并且，流动均匀单元可以是沿过滤单元的长度方向的具有渐减弯曲角度的弯曲板。
可以根据废气过滤装置的尺寸、废气速度、过滤主体的种类、过滤效率等等而选定流动均匀单元40的形状或角度的改变。
参考图1和图2，根据本发明的示例性实施例的废气过滤装置10包括外部壳体110和第一排气管120，第一排气管120与排气歧管连接，且第一排气管孔122在第一排气管120上形成。
且第二排气管孔126在第二排气管124上形成，第二排气管124用于将过滤后的废气排出到外部或消声器(未示出)。
第一支撑凸缘130和第二支撑凸缘134布置在外部壳体110中，第一支撑凸缘孔132在第一支撑凸缘130上形成，第二支撑凸缘孔136在第二支撑凸缘134上形成。
第一排气管孔122、第二排气管孔126、第一支撑凸缘孔132和第二支撑凸缘孔136可以引起废气的噪声消减。
旁路凸缘100布置在第一凸缘70和过滤主体60之间，且与过滤单元30、壳体20和过滤主体60的内部连通的微型通道102在旁路凸缘100上形成。
如果并未实施过滤主体60的适当的再生，且发动机的运行持续地在微粒材料(PM)沉积在过滤主体60的情况下发生，则过滤主体60可能被损坏。
为了防止过滤主体60的损坏，布置了旁路凸缘100。
如果实施了过滤主体60的适当的再生，则流入过滤单元30的入口的废气速度相对大，且压力相对小，使得流过微型通道102的废气量可以保持在可允许的范围内。
如果微粒材料(PM)沉积在过滤主体60中且过滤单元30的内部压力增大，则废气可以通过旁路凸缘100的微型通道102而流出，因此可以防止废气过滤装置10的损坏。
在此情况下，可以使用废气传感器、压力传感器等等(未示出)来探测废气过滤装置的故障，且可以通过警示灯或警铃来提醒驾驶员废气过滤装置的故障。此外，驾驶员可以实施更换、维修、再生等等，因此可以防止废气过滤装置的损坏。亦即，可以应用跛行回家功能。
虽然本发明已经联系当前认为的实践性的示例性实施例而进行了描述，但是需了解，本发明并不限于所公开的这些实施例。相反地，其旨在覆盖包含于权利要求的精神及范围内的各种修改及等同方案。

Claims (12)

1.一种废气过滤装置，包括：
壳体；
过滤单元，其布置在所述壳体中以过滤废气；和
流动均匀单元，其布置在所述过滤单元中以使废气旋转，从而使得废气在该过滤单元中均匀地流动。
2.根据权利要求1所述的废气过滤装置，其中，所述流动均匀单元是沿所述过滤单元的长度方向的弯曲板。
3.根据权利要求2所述的废气过滤装置，其中，所述流动均匀单元是沿所述过滤单元的长度方向的具有不变角度的均匀弯曲板。
4.根据权利要求2所述的废气过滤装置，其中，所述流动均匀单元是沿所述过滤单元的长度方向的具有渐增弯曲角度的弯曲板。
5.根据权利要求2所述的废气过滤装置，其中，所述流动均匀单元是沿所述过滤单元的长度方向的具有渐减弯曲角度的弯曲板。
6.根据权利要求2所述的废气过滤装置，其中，所述过滤单元包括：
多孔管，其沿壳体的长度方向布置；
过滤主体，其布置在所述多孔管的外圆周；
第一凸缘，其沿所述多孔管的宽度方向布置以支撑所述过滤主体；和
第二凸缘，其沿所述多孔管的宽度方向布置以支撑所述过滤主体，且废气通道在该第二凸缘上形成。
7.根据权利要求6所述的废气过滤装置，其中，所述过滤单元还包括包围所述过滤主体的套管。
8.根据权利要求6所述的废气过滤装置，其中，所述过滤主体由沿着所述多孔管的长度方向布置的多个部分组成且具有圆筒形形状。
9.根据权利要求6所述的废气过滤装置，其中，所述过滤主体由在所述多孔管上分层布置的多个部分组成。
10.根据权利要求6所述的废气过滤装置，其中，所述过滤主体包括柴油机微粒过滤器、柴油机氧化催化剂、氮氧化合物去除设备(选择性催化还原：SCR或稀薄NOx捕获：LNT)和三效催化剂中的至少一者。
11.根据权利要求6所述的废气过滤装置，其中，所述过滤主体是多孔金属泡沫过滤材料。
12.根据权利要求6所述的废气过滤装置，其中，旁路凸缘布置在所述第一凸缘和所述过滤主体之间，且微型通道形成于该旁路凸缘，该微型通道用于与所述过滤单元的内部、所述壳体和所述过滤主体连通。
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