CN103827453B - 具有至少一个电极的保持器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有用于在排气管线（3）中制造电场的至少一个电极（2）的保持器（1）。该保持器（1）具有盘件（4）和紧固于盘件（4）上和/或盘件（4）中的至少一个电导体（8），该盘件（4）由电绝缘材料制成并且具有流入侧（5）和流出侧（6）以及开口（7），废气可通过该开口（7）从流入侧（5）向流出侧（6）流动。电导体（8）至少在盘件（4）的流入侧（5）上由电绝缘材料覆盖，并且与朝向流出侧（6）延伸的一个或多个电极（2）电接触。由于在运行期间电导体（8）完全由绝缘材料包围，使得为能够形成的漏电电流而必须由烟尘层覆盖的表面区域增加。因此，漏电长度增加，其中一个或多个电极（2）同时布置在废气中。不必经常地清除沉积在保持器（1）和排气管线（3）上的烟尘颗粒。

Description

具有至少一个电极的保持器
技术领域
本发明涉及一种具有用于在排气管线中产生电场的至少一个电极的安装机构。
背景技术
在具有移动内燃机的机动车、特别是柴油驱动机动车中，内燃机的废气通常含有大量禁止排放到大气中的烟尘颗粒。这通过相应的废气排放法规来预先规定，其指定关于每单位重量或每单位体积的废气中烟尘颗粒的数量和质量的限制值，有时也针对整个机动车指定限制值。烟尘颗粒特别是指废气中的未燃碳和烃。
已经讨论过众多用于清除移动内燃机的废气中的烟尘颗粒的不同概念。除了交替封闭的壁流式过滤器、开放式旁流过滤器、重力驱动分离器等以外，也已提出使废气中的颗粒带电然后借助静电吸引力来进行沉积的系统。这种系统尤其可称为“静电过滤器”或“电过滤器”。
在“电过滤器”的情况中，由小的烟尘颗粒结团形成的较大烟尘颗粒和/或带电烟尘颗粒受到所提供的电场和/或等离子体的作用。在过滤器系统中，带电烟尘颗粒和/或较大烟尘颗粒通常更容易分离出来。烟尘颗粒团聚体由于其相对高的质量惯性而在废气流路的运输中更具惰性，从而更容易积累在废气流路的分流点上。带电烟尘颗粒由于其自身电荷而被吸引到可积聚并消散其电荷的表面上。这也有利于在机动车的运行过程中从废气流路中移除烟尘颗粒。
对于这种电过滤器，已经因此提出了使用放置在排气管线中的多个发射极和集电极。在这里，例如利用大致居中地经过排气管线延伸的中心发射极和作为集电极的排气管线的周围侧表面来形成电容器。通过发射极和集电极的所述布置，相对于废气的流动方向呈横向地产生了电场，其中发射极可以例如是工作在位于约15KV（15000伏）范围内的高电压。以这种方式，可以特别地用于电晕放电，其通过使随废气一起流经电场的颗粒受到单极电荷作用的方式而产生。由于上述电荷，颗粒在静电库仑力的作用下向集电极移动。
除了将排气管线用作集电极的系统以外，也已知集电极例如是金属丝栅格形式的系统；在这种情况下，采用金属丝栅格上的颗粒沉积是为了适当地将颗粒与其他颗粒聚集在一起，由此实现团聚体。然后，流经格栅的废气再次夹带着相对较大的颗粒，并将它们导送到传统的过滤器系统中。
在排气管线中发射极和集电极布置为一方位于另一方之后的情况下，期望多个电极分布于排气管线的横截面上，从而产生均匀分布的电场，或者相对于排气管线横截面可调节的电场。然而，经常遇到的问题是，由于电极及其安装机构上的沉积烟尘颗粒，在电极与排气管线之间会出现处于不同电势的漏电电流。所述漏电电流例如导致对排气管线的充电，应当予以阻止。已经知道，已沉积在电极和安装部件上的烟尘可以通过再生的方式、特别是通过催化辅助再生以及对废气短暂加热的方式而以规律的时间间隔来消除。为了仅需要以较长的时间间隔来执行电极及其安装机构上的沉积烟尘的完全再生，期望尽可能长时间地阻止漏电电流或将其维持在较低水平。
还必须考虑的是，关于为烟尘分离系统提供此类部件，应当使用尽可能是简单的部件，特别是能够通过低廉的大规模生产来制造的部件。
发明内容
以此为出发点，本发明的目的在于至少部分地解决相对于现有技术较为突出的问题。特别是，本发明寻求提供一种具有一个或多个电极的安装机构，其中尽可能不会发生漏电电流，或仅发生很小的漏电电流。
所述目的通过根据权利要求1的特征的安装机构和根据权利要求11的特征的装置来实现。安装机构的其他优选实施例限定在从属权利要求中。应当指出，权利要求中单独指定的特征可以以任何期望的技术便利方式进行彼此结合，并形成本发明的其他实施例。在说明书中，特别结合附图，对本发明进行说明并指定附加的示例性实施例。
所述目的通过具有用于在排气管线中产生电场的一个或多个电极的安装机构来实现，其中所述安装机构具有由电绝缘材料构成的盘件，所述盘件具有流入侧和流出侧并且具有开口，通过所述开口废气可从所述流入侧流向所述流出侧，安装机构还具有至少一个紧固在所述盘件上和/或所述盘件中的电导体，其中所述电导体至少位于所述盘件的流入侧，由电绝缘材料所覆盖，并且与朝向所述流出侧延伸的一个或多个电极电接触。
所述安装机构特别设计成可以布置在内燃机的所述排气管线中。优选的，至少有3个电极、甚至特别优选至少有10个电极紧固于所述安装机构。在装配状态下，所述内燃机的废气流经所述排气管线和所述安装机构，其中所述安装机构的朝向内燃机的那一侧形成所述流入侧，并且在流动方向上的相反一侧形成所述安装机构的流出侧。
在本发明的上下文中，盘件理解为是指在关于所述流动方向呈横向上的尺寸明显大于其在所述流动方向上的尺寸的主体；优选的，所述盘件在关于所述流动方向呈横向上的最大长度至少是所述盘件在所述流动方向上的最大长度的3倍。特别的，在所述盘件中形成有用于废气的通道，其在所述盘件中大致从所述流入侧向所述流出侧延伸，并因此形成供气体流通过的所述开口。所述盘件尤其可由电绝缘材料形成，特别是由陶瓷形成。
在所述盘件上或所述盘件中紧固有电导体，其能够以导电方式将一个或多个电极与电压源连接。特别的，所述电导体由金属线或冲压金属板构成。所述电导体在所述流入侧由电绝缘材料覆盖，这特别意味着所述电绝缘性材料在所述废气的流动方向上完全覆盖所述电导体，使得没有废气能够直接接触到所述电导体。
在运行过程中，在所述排气管线中流动的废气通过所述开口穿过所述安装机构，其中通过所述电极尖端处的电晕或等离子放电而对包含在所述废气中的烟尘颗粒进行后续的电离。借助所述电导体在所述流入侧由所述电绝缘材料所覆盖的事实，在所述流入侧没有烟尘颗粒会沉积在所述电导体上。任何在所述流入侧上的烟尘颗粒沉积至多出现在所述电绝缘材料上。通过本发明，为能够形成从所述一个或多个电极向所述排气管线的漏电电流而必须由烟尘层覆盖的表面区域大幅增加，由此使得漏电电流的形成概率降低。漏电电流的路径长度也称为漏电长度，其通过本发明而被增加。
根据本发明的一种有利改进，所述电导体具有被引导穿过所述排气管线的壁的电绝缘延长部。通过所述电导体的电绝缘延长部，可以从所述排气管线的外部将所述电导体与电压源连接，其中所述电导体优选地在其引导穿过所述壁的位置点处由所述电绝缘材料环绕。
所述电导体还优选地紧固在所述盘件的至少一个凹槽中。凹槽是在所述盘件中的凹陷，特别是在所述流出侧上形成的所述盘件中的凹陷。因此，所述电导体在所述流入侧上仍然由所述电绝缘材料覆盖。这还具有如下优点：在运行期间废气不会接触到所述电导体的两侧，由此使得烟尘颗粒仅沉积在所述流出侧那一端的所述电导体上。以这种方式，为能够在所述电导体与排气管线之间形成漏电电流而必须由烟尘覆盖的所述表面区域进一步扩大。
所述电导体还优选地通过连接材料、特别是通过高温硅胶、高温粘合剂或高温浆料而紧固在所述盘件上和/或所述盘件中。所述连接材料特别适用于补偿所述电绝缘材料与所述电导体之间的热膨胀系数差异。因此，所述电导体固定地与所述盘件连接，但二者之间的应力不会到达破坏它们之间的紧固连接的程度。
根据本发明一个特别优选的实施例，所述安装机构具有布置在所述盘件的流出侧的盖部，其中所述盖部具有用于容纳所述电极的切口。所述盖部同样优选地由所述电绝缘材料制成。优选的，所述盘件和盖部完全包围了所述电导体。因此，所述电导体优选地由所述电绝缘材料将其所有侧面包围，使得没有烟尘颗粒能够沉积在所述电导体上。烟尘颗粒的沉积至多会发生在所述一个或多个电极上。应当指出，所述电导体将特别理解为指代那些关于所述流动方向基本上呈横向地位于所述盘件中和/或所述盘件上的导电材料。所述电导体的沿所述流动方向延伸的部分则相应性地分配给所述电极。
特别的，所述盖部可以通过非强制联锁、强制联锁和/或材料连接的方式与所述盘件连接。为制备材料连接，可以使所述盘件初始地设有所述电导体，并且将所述盖部随后浇注到所述盘件上，其中设置在所述盘件中的开口在所述盖部中通过对应的模板来产生。所述盖部具有与所述盘件中的那些开口重合的开口，并且还具有供所述电极突出穿过的切口。在这种情况下，所述电极在所述电绝缘材料内与所述电导体连接。
可选的，所述盘件可以初始地设有所述电导体，其中将预先制备的所述盖部随后从所述流出侧那一端推入到具有所述电导体的所述盘件上。这里，特别的，所述盖部中设置的开口与所述盘件的开口重合，并且还设置了供所述电极突出穿过的切口。
突出部还优选地自所述盖部出发，环绕所述切口在所述流动方向上延伸，使得所述电极同样自所述电导体出发在所述盖部的围绕下突出地延伸。以这种方式，漏电长度进一步增加。
本发明的另一有利改进中，所述一个或多个电极和所述电导体通过强制联锁、非强制联锁和/或材料连接彼此连接。
在强制联锁情况下，所述电导体与所述电极的空间形式及其相对于彼此的布置可以防止它们相对于彼此的相对运动。在非强制联锁情况下，用于阻止两个部件相对于彼此运动的力作用于所述两个部件上。在材料连接情况下，所述部件由于在部件之间的分子键而彼此相连。材料连接可以例如借助于将所述电极焊接到所述电导体上的方式来制备。非强制联锁例如借助于将所述电极推入到所述盖部的切口中的方式来产生，使得所述盖部将电极保持为与所述电导体电接触。
所述盘件特别优选地为壶形外观，并具有朝向所述流出侧突出的外区域。因此，突出的外区域以与所述电极相同的方向朝着所述流出侧延伸，并且以这种做法来覆盖所述排气管线的壁的内表面。这里，所述外区域特别地与所述排气管线的壁的内表面接触。这也进一步增大了为能够在所述电极与排气管线壁之间形成漏电电流而必须由烟尘覆盖的所述表面区域。
所述突出的外区域还特别优选地沿着所述排气管线延伸超过至少一个电极。这意味着，所述外区域自所述盘件起在所述流动方向上的长度大于所述电极自所述盘件起在所述流动方向上的长度。以这种方式来实现，在所述电极和所述排气管线的壁之间，即在关于所述流动方向的横向上，不会形成火花放电。
在本发明的另一优选实施例中，所述盘件可以通过大体横向的构造安装到所述排气管线中，并且基本上完全横跨过所述排气管线的横截面。因此，所有废气都必定会流过所述安装机构。以这种方式，可以保证所有废气围绕所述电极流动。
本发明的又一有利实施例提出，所述盘件具有彼此电绝缘的至少一个第一电导体和至少一个第二电导体，其中第一组电极和第二组电极分别与所述电导体的其中之一电接触。因此，至少两个电导体紧固在所述盘件中，电极中的一组电极可以通过所述电导体分别与高压单元连接。以这种方式，可以不同的电势对所述电极充电，从而使电场能够通过在所述排气线的横截面上局部分布的方式而适应于排气管线的不同的几何形状、流动剖面或废气组分。
根据本发明的另一方面，提出了一种位于排气管线中的用于电离内燃机的废气中的烟尘颗粒的装置，其包括至少一个根据本发明的安装机构和位于流动方向下游的颗粒分离器。所述装置还特别包括电压源和对电极，所述电压源通过电导体与电极连接，所述对电极用于在电极与所述对电极之间产生电场。因此，该装置限定为首先对废气中含有的颗粒进行电离，其中所电离的烟尘颗粒沉积在颗粒分离器中。
所述颗粒分离器特别优选地形成对电极。因此，所述颗粒分离器具有双重功能，其分离出经电离的颗粒，同时促成电场的产生和/或形成。
本发明可以特别用于汽车领域，例如具有带排气系统的机动车，其中所述排气系统具有至少一个根据本发明的类型的装置。
附图说明
下面将基于附图并通过示例的方式来对本发明及其技术领域进行解释说明。附图示出了特别优选的实施例，然而本发明并不限于此。在附图中分别示意性示出：
图1示出了具有根据本发明的安装机构的一个实施例的机动车；
图2示出了具有根据本发明的安装机构的一个实施例的排气管线；
图3示出了根据本发明的安装机构的一个实施例的横截面图；和
图4示出了根据本发明的安装机构的一个实施例的盖部。
具体实施方式
图1示意性示出了具有内燃机18并具有与该内燃机相连的排气系统23的机动车22。排气系统23包括排气管线3，其中形成有具有根据本发明的带有电极2的安装机构1的装置17的实施例。废气以流动方向19流经安装机构1，从流入侧5流至流出侧6。在流动方向19上，在排气管线3中处于安装机构1的下游布置了颗粒分离器20，其属于装置17。在运行期间，内燃机18中的含有烟尘颗粒的的废气初始流过安装机构1的开口，并进入电极2的区域。在那里，通过电极2的尖端处的电晕或等离子放电对烟尘颗粒进行电离，并且经电离的烟尘颗粒沉积在颗粒分离器20中。
下面，将根据图2至4对安装机构的实施例作出更详细说明。
图2示意性地示出了排气管线3中的安装机构1的一个实施例的纵向剖面图。安装机构1通过可膨胀的垫件21紧固在由壁10界定的排气管线3中。安装机构1包括具有从流入侧5向流出侧6延伸的开口7的盘件4。在盘件4中紧固有以导电形式与电极2连接的电导体8。由电绝缘材料制成的盘件4在流入侧5的那一端完全覆盖了电导体。电导体8位于盘件4的凹槽11中，并且通过连接材料12紧固在那里。电导体8还具有由电绝缘材料环绕并延伸穿过排气管线3的壁10的延长部9。电导体8可以在那里与电压源连接。
安装机构1还具有由电绝缘材料构成的外区域15，该外区域15与排气管道3的壁10相接触地在流出侧6上沿流动方向19延伸。安装机构1还包括盖部13，在本示例中，该盖部13示出为与盘件4分离，但其在工作期间被推动并固定于盘件4上。盖部13具有可供电极2穿过其而伸出的切口14。而且，盖部13具有开口7，其在组装状态下与盘件4上的开口7重叠。下面将参考图3来将对排气管线3的横截面16作更详细说明。
图3示出了通过图2所示安装机构的横截面16。盘件4由通过可膨胀的垫件21与排气管线3的壁10连接。盘件4具有在运行期间供内燃机18的废气流过的开口7。在盘件4上形成有可通过连接材料12将电导体8紧固于其中的凹槽11。电极2以导电的形式紧固于电导体8。电导体8还具有穿过排气管线的壁10而伸出的延长部9，其中该延长部9由电绝缘材料环绕。
图4以横截面的方式示出图2中的盖部13。盖部13具有与盘件4的开口7相对应的开口7。并且，还提供了在组装状态下可供电极2延伸穿过的切口14。
利用电导体8在运行期间由绝缘材料完全包围的情况，使得为能够形成漏电电流而必须由烟尘层覆盖的表面区域扩大。由此，漏电长度增加，其中多个电极同时布置在废气中。不必经常地移除沉积在安装机构和排气管线上的烟尘颗粒。
附图标记列表
1安装机构
2电极
3排气管线
4盘件
5流入侧
6流出侧
7开口
8电导体
9延长部
10壁
11凹槽
12连接材料
13盖部
14切口
15外区域
16横截面
17装置
18内燃机
19流动方向
20颗粒分离器
21可膨胀的垫件
22机动车
23排气系统

Claims (12)

1.一种具有用于在排气管线(3)中产生电场的一个或多个电极(2)的安装机构(1)，其中所述安装机构(1)具有盘件(4)和紧固于所述盘件(4)上和/或所述盘件(4)中的至少一个电导体(8)，所述盘件(4)由电绝缘材料制成，具有流入侧(5)和流出侧(6)，并且具有开口(7)，废气能通过所述开口(7)从所述流入侧(5)向所述流出侧(6)流动，并且所述电导体(8)至少在所述盘件(4)的所述流入侧(5)上由所述电绝缘材料覆盖，并且与朝向所述流出侧(6)延伸的所述一个或多个电极(2)电接触。
2.如权利要求1所述的安装机构(1)，其中，所述电导体(8)具有被引导穿过所述排气管线(3)的壁(10)的延长部(9)。
3.如权利要求1或2所述的安装机构(1)，其中，所述电导体(8)紧固在所述盘件(4)的至少一个凹槽(11)中。
4.如权利要求1或2所述的安装机构(1)，其中，所述电导体(8)通过连接材料(12)紧固在所述盘件(4)上和/或所述盘件(4)中。
5.如权利要求1或2所述的安装机构(1)，其中，所述安装机构具有布置在所述盘件(4)的所述流出侧(6)上的盖件，其中所述盖件(13)具有用于容纳所述电极(2)的切口(14)。
6.如权利要求1或2所述的安装机构(1)，其中，所述一个或多个电极(2)和所述电导体(8)通过以下工作原理中的至少一个进行相互连接：
-强制联锁，
-非强制联锁，和
-材料连接。
7.如权利要求1或2所述的安装机构(1)，其中，所述盘件(4)为具有朝向所述流出侧(6)突出的外区域(15)的壶状形式。
8.如权利要求7所述的安装机构(1)，其中，突出的所述外区域(15)沿所述排气管线(3)延伸超过至少一个电极(2)。
9.如权利要求1或2所述的安装机构(1)，其中，所述盘件(4)以大体横向的构造安装到所述排气管线(3)中，并且基本上完全横跨所述排气管线(3)的横截面(16)。
10.如权利要求1或2所述的安装机构(1)，其中，所述盘件(4)具有至少一个第一电导体(8)和至少一个第二电导体(8)，所述第一和第二电导体彼此电绝缘，并且第一组和第二组电极(2)分别与所述电导体(8)的其中之一电接触。
11.一种用于在排气管线(3)中电离内燃机(18)的废气中的烟尘颗粒的装置(17)，包括至少一个如上述权利要求中任一项所述的安装机构(1)，以及布置在流动方向(19)上的下游的颗粒分离器(20)。
12.如权利要求11所述的装置(17)，其中，所述颗粒分离器(20)形成对电极。
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