CN104334843A - 设计为部分过滤器的颗粒过滤器 - Google Patents

设计为部分过滤器的颗粒过滤器 Download PDF

Info

Publication number
CN104334843A
CN104334843A CN201380027087.5A CN201380027087A CN104334843A CN 104334843 A CN104334843 A CN 104334843A CN 201380027087 A CN201380027087 A CN 201380027087A CN 104334843 A CN104334843 A CN 104334843A
Authority
CN
China
Prior art keywords
filter
passage
filter block
particulate
blocks
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201380027087.5A
Other languages
English (en)
Inventor
H-J.舒尔特
K.施雷韦
J.科尔
S.斯泰格尔特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HJS Emission Technology GmbH and Co KG
Original Assignee
HJS Emission Technology GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE202012102041U external-priority patent/DE202012102041U1/de
Application filed by HJS Emission Technology GmbH and Co KG filed Critical HJS Emission Technology GmbH and Co KG
Publication of CN104334843A publication Critical patent/CN104334843A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/022Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
    • F01N3/0222Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous the structure being monolithic, e.g. honeycombs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/56Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition
    • B01D46/62Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition connected in series
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/56Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition
    • B01D46/62Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition connected in series
    • B01D46/64Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition connected in series arranged concentrically or coaxially
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0093Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are of the same type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0097Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/031Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters having means for by-passing filters, e.g. when clogged or during cold engine start
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

本发明涉及一种设计为部分过滤器的颗粒过滤器,尤其设计为用于从内燃机的废气流中去除碳烟颗粒的碳烟颗粒过滤器,所述颗粒过滤器包括保持在过滤器壳体(2)内的、设计为通道过滤器的过滤块单元(3),所述过滤块单元(3)具有大量平行的、被过滤器壁(7)彼此分隔的通道(6、6.1)。所述过滤块单元(3)包含至少两个沿废气的流动方向相继连接的过滤块(5、5.1)。通过将每个过滤块(5、5.1)的第一组通道在流出侧开放并且将另一组通道在流出侧封闭,每个过滤块(5、5.1)均被设计为部分过滤器。

Description

设计为部分过滤器的颗粒过滤器
本发明涉及一种设计为部分过滤器的颗粒过滤器,其尤其设计为用于从内燃机的废气流中去除碳烟颗粒的碳烟颗粒过滤器,所述颗粒过滤器包括保持在过滤器壳体内的、设计为通道过滤器的过滤块单元,所述过滤块单元具有大量平行的、被过滤器壁彼此分隔的通道。
这种类型的颗粒过滤器例如用于清洁由柴油发动机驱动的车辆的废气。借助这种类型的过滤器从废气流中滤除携带在废气流中的碳烟颗粒。除了以烧结金属为基础的颗粒过滤器,还使用过滤块由陶瓷材料制成的颗粒过滤器。这种过滤块设计为通道过滤器的形式并且具有大量沿过滤块的纵向延伸的平行通道,这些通道相互间被过滤器壁分隔。通道的横截面几何形状可以是方形的。同样可以使用其它横截面几何形状。这种通道过滤器的过滤器通道交替地在流入侧或流出侧被封闭。这表示,流入在流出侧被封闭的通道内的废气必须穿过该通道的过滤器壁,以便到达与之相邻布置的在流出侧开放的通道。由此在这种过滤器中,过滤器壁构成过滤器介质。由于平行地布置交替地在流入侧或流出侧开放的通道,它们有时也称为蜂窝状过滤器。
除了使用全部废气在过滤器的每个运行状态下必须穿透过滤器壁的颗粒过滤器(因此也称为完整过滤器),也使用具有一个或多个旁通通路(Bypass-Wegsamkeit)的颗粒过滤器。在此,一个或多个旁通通路的主要目的是,即便过滤体单元由于特别高的碳烟颗粒填充情况而产生相对较高的废气背压,废气仍可以流过过滤器壳体。若废气背压过大,则会损害内燃机的运行。虽然这种类型的颗粒过滤器以一定的时间间隔通过进行碳烟氧化而被再生。但是碳烟氧化无法在机动车的所有运行状态下进行。在这种也称为碳烟燃烧的再生过程中,需要关注这种燃烧是否尽可能彻底地进行,这又意味着,必须持续足够的时间,在这期间中发动机仍处于运行状态。已知不同的方案,用于为这种颗粒过滤器再生确定尽可能最佳的时间点并且随后通过输入热量而触发再生过程。因此,总是反复出现的情况是,虽然希望实施颗粒过滤器的再生,但是不能被触发。在这种情况下,通过旁通通路确保尽管颗粒过滤器的填充程度较高但仍不会出现过高的废气背压。
参考法律上的极限值,在很多情况下也不需要100%的过滤。调整到所需的分离率有助于降低燃料消耗。
由现有技术已知颗粒过滤器中的不同的旁通或旁路解决方案。由此例如在DE 10 2005 023 518 A1中描述了一种无堵塞的过滤器设备,其中过滤块单元沿流动方向间隔地前后相续地布置,并且对于每个过滤块单元均存在围绕该过滤块单元引导的旁路。以这种方式实现相应过滤块单元的局部环流。
在陶瓷过滤块中也可实现过滤器内部的旁路。陶瓷过滤块通过具有过滤器壁的基体在挤出成型过程中制成。在随后的步骤中,首先贯通的通道交替地在其端部通过安装密封塞被封闭。为了提供旁通通路,由EP 1 408 208 B1已知,流出侧的密封塞设置有贯穿孔。如果前提是这种陶瓷蜂窝状过滤器的通道横截面大约仅能为1.5mm,则之后在密封塞内开设贯穿孔是困难的。此外,对于这种直径必须设置得极小的贯穿孔所存在的风险是,在存在较低的碳烟量或灰尘量时贯穿孔就已经被堵塞并且由此失去其效用。
由US 7,128,961B2已知一种陶瓷蜂窝状过滤器,其中一些壁板交叉点在基体的挤出成型时便没有构造。由此,在过滤器的整个长度上在两个在流入侧开放的和两个在流出侧开放的通道之间存在旁通通路。在由该专利文献已知的颗粒过滤器中,在制造过滤器基体时即在挤出成型时加工出旁通通路。由此这种过滤器体无法通过通常的工具制造。此外在由该专利文献已知的方案中,这种旁通通路的有效流动横截面面积是较难调节的。在除此之外相互邻接的过滤器壁之间空出的间距在该方案中必须保持得很小,以使在过滤器的整个长度上延伸的旁路的总通路不会过大。
从所讨论的现有技术出发,本发明所要解决的技术问题是,如此改进前述的颗粒过滤器,使其能够以简单的方式且因此首先低成本地制造,并且还确保足够的分离度。
根据本发明,所述技术问题通过一种前述类型的陶瓷的颗粒过滤器解决,其中,过滤块单元包含至少两个沿废气的流动方向依次相继连接的过滤块,其中,通过将每个过滤块的第一组通道在流出侧开放并且将另一组通道在流出侧封闭,每个过滤块均被设计为部分过滤器。
在该过滤块单元的技术方案中,设置有至少两个沿废气的流动方向相继布置的过滤块。每个过滤块设计为部分过滤器,因此大量其通道在一端被封闭并且另外的大量通道开放。通过该技术方案,设计为部分过滤器的颗粒过滤器能在不同的构型中实现。由此,根据第一实施例的规定,至少两个过滤块被合并成过滤块单元,其中每个过滤块的封闭侧是在流出侧。由此,这些过滤块中的每一个均被提供为部分过滤器。通过至少两个这种过滤块的相继连接能够设置分离度。在此可以规定,过滤块的纵向延伸长度和由此每个过滤块的通道的长度是不同的。例如,布置在流入侧的过滤块可以短于沿流动方向连接在后面的过滤块。在这种设计方案中,第一过滤块中的分离率小于第二过滤块中的分离率。
根据另外的设计方案规定,所述过滤块单元具有在所述过滤器壳体中布置在流入侧的具有通道的第一过滤块,在这些通道中只有第一组通道的通道在其流入侧的端部被封闭,并且所述过滤块单元还具有在所述过滤器壳体中沿废气的流动方向连接在所述第一过滤块后面的具有通道的第二过滤块,在这些通道中只有第二组通道的通道在其流出侧的端部被封闭,所述第一和第二过滤块在端侧相互邻接,并且在数个分隔两个相邻通道的过滤器壁内,从所述两个过滤块的至少一个的端面开始开设作为旁通通路的缺口。所述缺口当然也可以相互连接多个通道,因此缺口可以穿过多个或者大量过滤器壁延伸。
在该颗粒过滤器中,过滤块单元由两个过滤块组合而成。这两个过滤块分别具有大量平行的通道。特别是在两个过滤块上,其中在一个过滤块中,第一组过滤器通道在流入侧被封闭,并且在另一个过滤块中,第二组通道在流出侧被封闭,因此这些通道分别装配有密封塞。过滤块单元的两个过滤块在过滤器壳体中如此相互布置,使得具有流入侧密封塞的过滤块相对于另一个过滤块在流入侧布置在过滤器壳体内。第二过滤器由此沿废气的流动方向连接在第一过滤块的后面。其中,封闭相应通道组的密封塞位于过滤块的流出侧上。两个过滤块通过其相互指向的端面相互邻接。优选的是,两个过滤块的通道组以相互对齐的布置方式保持在过滤器壳体内,因此这些通道组最终原则上构成具有交替地在流入侧或流出侧封闭的通道的本身已知的过滤体。该颗粒过滤器的特点是,为了形成旁通通路,在两个过滤块的两个相互指向的端面中的至少一个端面的区域内在分隔相邻通道的过滤器壁内开设缺口。这些缺口从与密封塞对置的相应端面出发并且沿轴向延伸一段预设的长度。在过滤器壁内的缺口构成横向通路,通过该通路可以使流入在流入侧开放的通道中的废气直接流入在流出侧开放的通道内。以这种方式构成旁通通路,通过该旁通通路可以使流入颗粒过滤器的废气流动穿过颗粒过滤器,而无须穿透过滤器壁。旁通通路通常在总体上具有这样的横截面面积,使得在颗粒过滤器按规定运行时仅能有流入过滤体单元内的废气的一部分未被过滤地穿过过滤体单元,例如最大不超过20%。应理解的是,根据所希望的要求,也可以是流过过滤块单元的废气的较大一部分在旁通通路的相应设计中未被过滤地流过过滤块单元。由此,不应排除这种可能性,即在一般运行时仅极少出现的情况中,例如在过滤块单元的碳烟填充量过大或者在内燃机以极低的负荷运行或空转运行时,短时间地实际上有极大部分或所有的废气流动穿过旁通通路。
通过从两个过滤块中的至少一个的端面开始设置缺口来构造旁通通路,可以非常准确地构造通路和由此形成的流动横截面面积。这由此实现,即一方面这种缺口可以在过滤器壁的整个横截面面积上延伸或者也可以仅在过滤器壁的一部分横截面面积上延伸。另一方面在于,这种旁通通路的可供流通的横截面面积也通过该通路的轴向延伸确定。因此在该设计方案中存在两个变量,就此可以调节形成有效的旁通通路横截面面积。
特别有利的是,在颗粒过滤器的技术方案中,旁通通路可以在事后,也就是在制造出通常的过滤块单元之后进行构造。由此,可以使用同一个原始过滤块,以便针对特定应用地且在无需改变真正制造过程的情况下构造具有不同横截面面积的旁通通路。例如可以通过钻孔、铣削或类似工艺事后开设缺口。
此外,在事后设置旁通通路时,可以针对应用特定地考虑流入过滤块单元的废气的均匀分布。在流入颗粒过滤器的废气理想地均匀分布时,可以使旁通通路均匀地分布在过滤块的横截面中。如果不是理想的均匀分布,则可以在希望时将旁通通路例如设置在由于非均匀分布而携带较少碳烟颗粒的区域内。根据所希望的目的,也可以将上述方案相反地实施。
旁通通路可以分别根据通道横截面的设计在该实施例中将两个或多个、例如四个相邻的通道相连接。
为了设立这种过滤体单元,可以从具有交替地在端部被封闭的通道的传统的完整过滤器出发。从这种过滤块出发,该过滤块为了构造两个按照本发明的过滤块而沿横向被分割,例如在中间区域内。由此形成具有第一组通道的在流入侧被封闭的通道的第一过滤块和具有第二组通道的在流出侧被封闭的通道的第二过滤块。在该设计方案中首先确保,当两个过滤块在端侧相互邻接时,这两个过滤块的通道可以对齐地布置(应规定这种布置)。在优选的设计方案中,两个过滤块在颗粒过滤器中以这种布置方式相互定向。在各个过滤器通道中可以设置连接销。在该设计方案中,不必补偿在使用两个独立制造的过滤块时必须容忍的公差。为了设立两个所需的过滤块,将具有在端部交替地封闭的通道的完整过滤器分割的方案(其在该实施方式的范围内相当于制造用过滤体)还具有的优点是,能够以这种方式方法实施分割,使两个过滤块准确匹配地相互邻接,这可能在过滤块应通过其端部相互邻接以便构成过滤体单元时是有利的。这种准确匹配的相互邻接也能够通过以下方式方法实施,即,使过滤块的两个端面沿横向相互卡钩或固定(这例如在断面中是典型的)。由此,根据一种设计方案规定,如此分割制造用过滤体,使得至少在部分横截面面积上产生断面。这也可以通过对制造用过滤体进行倾斜或弯曲的分割而实现。
通过两个过滤块以所述的方式方法构成过滤块单元的所要求保护的方案还具有的优点是,简化了催化剂涂层的设置。最后,在两个过滤块中仅大量平行的通道被封闭。此外,可以毫无问题地为两个过滤块配设不同的催化剂涂层。根据另外的设计方案规定,布置在流入侧的过滤块在其流入侧的过滤器表面上并且另一过滤体在其流出侧的过滤器表面上具有催化剂涂层。
特殊的颗粒过滤器设计方案也允许在所述两个过滤块之间存在另一过滤块。但是,该过滤块并不具有在端部被封闭的通道。该过滤块的通道用于将第一过滤块的通道与布置在流出侧的过滤块的通道相连接。然而这种例如中间连接的过滤块可以配置不同的催化剂涂层。替代布置在过滤块之间的另外的过滤块,也可以在该位置设置制造用过滤器的被催化剂涂层的中间件。
两个过滤块通常通过它们相互指向的端面相互邻接地、也可以在中间连接可伸缩的补偿材料(例如金属丝网)的情况下固定在过滤器壳体内。
由以下结合附图对实施例的说明得出本发明的其它优点和改进方案。在附图中:
图1示出根据本发明一种设计方案的颗粒过滤器的局部剖面图,
图2示出图1中的由两个过滤块装配而成的过滤块单元的局部纵剖面图,
图3a、图3b示出布置在流入侧的过滤块的局部立体图(图3a)和布置在流出侧的过滤块针对第一过滤块放大显示的局部立体图(图3b),
图4示出根据用于提供旁通通路的另一设计方案的布置在流出侧的过滤块的结构设计,
图5示出作为颗粒过滤器的由两个部分过滤块构成的过滤块单元的另一实施例的示意图,
图6示出作为颗粒过滤器的由两个部分过滤块构成的过滤块单元的另一实施例的示意图,
图7示出作为颗粒过滤器的由两个部分过滤块构成的过滤块单元的另一实施例的示意图。
设置用于安装在柴油内燃机的排气管路内的颗粒过滤器1包括容纳在过滤器壳体2内且保持在其内的过滤块单元3。所述过滤块单元3通过中间连接支承垫4而位置固定地保持在过滤器壳体2内,该支承垫在所示的实施例中由丝网构成。所示实施例的过滤块单元3由两个过滤块5、5.1构成。所述过滤块5、5.1由陶瓷材料制造成蜂窝状过滤器。因此,穿过过滤块单元3沿纵向延伸段延伸有多条平行的通道(参见图2)。相邻的通道交替地在流入侧或流出侧被封闭。在流出侧被封闭的通道标有附图标记6,并且在流入侧被封闭的通道标有附图标记6.1。通道6、6.1彼此分别通过过滤器壁7相互分隔。通道6、6.1的横截面几何形状是方形,因此每个通道6、6.1被四个过滤器壁7包围。过滤器壁7用于当流入在流出侧被封闭的通道6内的废气穿过过滤器壁7时对该废气进行过滤。此后留下了废气内所携带的颗粒、尤其是碳烟颗粒,该碳烟颗粒逐渐积累于在流出侧被封闭且在流入侧开放的通道6的流入侧的表面上。通道6、6.1借助密封塞8封闭。由此,在过滤块单元3中,在流出侧被封闭的通道6构成第一组通道,并且流入侧被封闭的通道6.1构成第二组通道。
过滤块单元3由两个过滤块5、5.1构成,所述过滤块沿流动方向相继地布置并且通过其相互指向的端侧相互邻接。所述两个过滤块5、5.1在相互邻接的布置方式下通过支承垫4内的边框和过滤器壳体2内的适配被保持。由此,所述两个过滤块5、5.1首先至少是彼此独立的物体,为了形成过滤块单元3才将它们彼此设置为所示的布置结构。在该布置结构中,两个过滤块5、5.1的纵轴向的通道彼此对齐。
在图2中可以看到,过滤块5在第一组通道中包括非封闭的通道,即通道6的部分通道并且包括第二组在流入侧被封闭的通道,即通道6.1的一部分。在过滤块5.1中则是相反的。在该过滤块5.1中,通道6的一部分在流出侧被封闭,而通道6.1的一部分在流出侧开放。
过滤体5、5.1以传统的方式方法通过对具有过滤通道的基体进行挤出成型来制造,在随后的步骤中将密封塞8交替地在相对置的端部装入基体中。这也可以在过滤体烧制之后进行。在随后的步骤中,所述制造用过滤体沿横向被分割,从而产生两个过滤体5、5.1。由此,这两个过滤体5、5.1可以在端侧在分割位置上准确匹配并且所有通道相互对齐地布置。
将制造用过滤体分割,由此可以从两个过滤块之一的端面开始设置横向流动通路,从而形成大量的旁通通路。在所示的实施例中,这种设置过程是在沿废气流动方向处于后面的过滤块5.1的指向过滤块5的端面上实现的。其中根据预设的网栅,从过滤块5.1的指向过滤块5的端侧开始,例如通过钻孔或铣削从分隔两个相邻通道的过滤器壁上去除掉一些部段,用于形成缺口。这可以在两个过滤体5、5.1的局部三维视图中看到。所述旁通通路标记有附图标记9。通过去除不连续的过滤器壁部段,在该实施例中分别使在流出侧被封闭的通道6与在流出侧开放的通道6.1相连接。应理解的是,可供流通的旁通通路9的总和不会大到使得流入过滤块单元3内的废气在整体上仅能通过旁通通路9流过过滤块单元3。如此规定旁通通路9的总和的横截面面积尺寸,使得所保留的废气背压仍然足够的大,以使流入过滤块单元3内的废气至少在不超过设定的或可设定的过滤器填充量的情况下大部分仍流过过滤器壁7。
图4示出用于在过滤块内设置旁通通路的另一可能设计方案。图4与图3b同样地示出沿流动方向处于后方的过滤块5.2的指向沿流动方向连接在前方的过滤块的端面。与过滤块5.1不同的是,在该过滤块5.2中,在过滤器壁的交叉点上设置旁通通路9.1。以这种方式,分别使两个在流出侧被封闭的过滤器通道与两个在流出侧开放的过滤器通道相连接。
特别由图3b和图4可知,影响对旁通通路9、9.1的通过性的尺寸设计的不仅是过滤器壁7内构成该延伸段的缺口的纵向延伸量,也有这种缺口在横向平面中的延伸量。
除了前述的措施还可以规定,如果要制造出相对更大的旁通通路,则两个在端侧相互邻接的过滤块5、5.1应以较小的间隙相互布置。
在实施例中,在沿流动方向处于后方的过滤块内从该过滤块指向另一个过滤块的端面开始开设旁通通路。应理解的是,在第一过滤块的指向后面的过滤块的端面内或者在两个过滤块端面内都可以开设旁通通路。
在所示的实施例中,沿流动方向处于后面的过滤块5.1短于第一过滤块5。这也应作为例子理解。为了实现本发明,制造用过滤块的分割也可毫无问题地在其它位置、例如居中地进行。
图5示意性地示出颗粒过滤器的另一实施例,该颗粒过滤器的过滤块单元10.1由两个分别设计为部分过滤器的过滤块11、11.1构成。过滤块11、11.1同样是通道过滤器,其分别具有多个在其端部被封闭的通道和另外的多个贯穿开放的通道。与在前述实施例中过滤块5、5.1在过滤块单元3内的布置不同的是,过滤块11、11.1同向地相继连接。过滤块11、11.1的封闭侧指向下游方向。在所示实施例中,过滤块11、11.1的通道交替地开放和封闭。其它的分布也是可行的。过滤块单元10.1的过滤块11、11.1具有相同的大小。同样通过使用在其中部分割以构成两个过滤块11、11.1的制造用过滤器来形成过滤块11、11.1。随后,将过滤块11、11.1置于图5所示的定向和布置结构中。过滤块11、11.1同样如过滤块单元3的过滤块那样在中间连接支承垫的情况下固定在过滤器壳体内。
在一个设计方案中,两个部分过滤器同向地相继连接(图5所示实施例的颗粒过滤器就是这种情况),在这种设计方案中,人们原则上力求达到对携带在流过颗粒过滤器的废气内的碳烟的大于50%的分离度。
在该过滤块11、11.1的设计方案中,通过通道壁的多孔性和每个单位面积内的通道或腔室的密度来调整分离度。有时也要考虑每个过滤块的长度。在此,使用壁板孔隙度在40至75%之间的过滤器。优选地,壁板孔隙度在55至70%之间,进一步优选在60至65%之间。有意思的是业已证明,在该范围以外分离度会过低。每个单位面积内的通道密度或腔室密度通常以单位“cpsi(每平方英寸的腔室)”给出。优选使用具有100至400cpsi的、优选在200至350cpsi之间的过滤块。
图6示出图5的实施例的备选方案,其中过滤块12、12.1不是等长的,其中布置在流入侧的过滤块12比沿流动方向布置在后面的过滤块更短。
图7示出另一实施例,其中两个部分过滤器同向地相继连接。两个过滤块13、13.1具有旋转对称的流入侧几何形状。实施这种设计方案用于应对碳烟在废气流中的不均匀分布。在流入侧前方的过滤块13在流入侧锥形地变细。布置在流出侧的过滤块13.1具有互补的凹陷。其它的截面形状也是可行的,尤其也可以是非对称的。
在所有所述的实施例中,也可以在过滤块之间单独地或者与一个或多个其它成套设备组合地设置流动转向的和/或导热的加装件。这也同样适用于在过滤块单元之前和之后布置这种元件。
不同实施例均是结合陶瓷过滤块进行的说明。应理解的是,替代陶瓷材料,也可以使用如烧结材料的其它材料构成通道过滤器。
在各个实施例中相互结合地描述的特征也可以彼此独立地或者以另一结合方式相互结合。
具有至少两个过滤块的过滤块单元的设计方案同样在热应力方面是有利的。根据该设计方案,各个过滤体的长度相应较短,尤其短于传统上一体式制造的过滤块单元的长度。由于松弛地相互邻接,两个过滤块上的不同热力作用不一定会使另一个过滤块中产生应力。
附图标记列表
1           颗粒过滤器
2           过滤器壳体
3           过滤块单元
4           支承垫
5、5.1、5.2 过滤块
6、6.1      通道
7           过滤器壁
8           密封塞
9、9.1      旁通通路
10          过滤块单元
11、11.1    过滤块
12、12.1    过滤块
13、13.1    过滤块

Claims (14)

1.一种设计为部分过滤器的颗粒过滤器,尤其设计为用于从内燃机的废气流中去除碳烟颗粒的碳烟颗粒过滤器,所述颗粒过滤器包括保持在过滤器壳体(2)内的、设计为通道过滤器的过滤块单元(3),所述过滤块单元(3)具有大量平行的、被过滤器壁(7)彼此分隔的通道(6、6.1),其特征在于,所述过滤块单元(3)包含至少两个沿废气的流动方向相继连接的过滤块(5、5.1;11、11.1;12、12.1;13、13.1),其中,通过将每个过滤块(5、5.1;11、11.1;12、12.1;13、13.1)的第一组通道在流出侧开放并且将另一组通道在流出侧封闭,每个过滤块(5、5.1;11、11.1;12、12.1;13、13.1)均被设计为部分过滤器。
2.如权利要求1所述的颗粒过滤器,其特征在于,所述过滤块(5、5.1;11、11.1;12、12.1;13、13.1)是制造成完整过滤器的过滤块的部段。
3.如权利要求1或2所述的颗粒过滤器,其特征在于,所述过滤块单元(3)具有在所述过滤器壳体(2)中布置在流入侧的带有通道的第一过滤块(5),其中只有第一组通道的通道(6.1)在其流入侧的端部上被封闭,并且所述过滤块单元(3)还具有在所述过滤器壳体(2)中沿废气的流动方向连接在所述第一过滤块(5)后面的带有通道(6)的第二过滤块(5.1),其中只有第二组通道的通道(6)在其流出侧的端部上被封闭,所述第一和第二过滤块(5、5.1)在端侧相互邻接,并且在数个分隔两个相邻的通道(6、6.1)的过滤器壁(7)内,从所述两个过滤块(5、5.1)的至少一个的端面开始开设作为旁通通路(9、9.1)的缺口。
4.如权利要求3所述的颗粒过滤器,其特征在于,所述缺口(9.1)设置在所述过滤器壁(7)的交叉点的区域内,并且因此由构成这种交叉点的过滤器壁(7)限定的通道(6、6.1)相互连接。
5.如权利要求1至4之一所述的颗粒过滤器,其特征在于,所述至少两个过滤块(5、5.1;11、11.1;12、12.1;13、13.1)的通道(6、6.1)相互对齐地布置。
6.如权利要求2所述的颗粒过滤器,其特征在于,所述过滤块(5、5.1)的两个端面精确匹配地相互邻接。
7.如权利要求6所述的颗粒过滤器,其特征在于,所述两个过滤块(5、5.1)的两个相互邻接的端面至少在部分区域内具有互补的断面结构。
8.如权利要求1至7之一所述的颗粒过滤器,其特征在于,所述两个过滤块(5、5.1;11、11.1;12、12.1;13、13.1)在中间连接耐热可伸缩的补偿材料、例如支承垫(4)的情况下保持在所述过滤器壳体(2)内。
9.如权利要求1至8之一所述的颗粒过滤器,其特征在于,所述过滤块单元的两个过滤块中的至少一个具有催化剂涂层。
10.如权利要求8所述的颗粒过滤器,其特征在于,所述两个过滤块具有不同的催化剂涂层。
11.如权利要求9或10所述的颗粒过滤器,其特征在于,布置在流入侧的过滤块在其流入侧的过滤器表面上具有催化剂涂层并且第二过滤体在其流出侧的过滤器表面上具有催化剂涂层。
12.如权利要求1至11之一所述的颗粒过滤器,其特征在于,所述第一过滤块的通道与所述第二过滤块的通道在非对齐的布置中保持在所述过滤器壳体内,其中,所述两个过滤块围绕所述过滤块单元的纵轴线彼此相对错移一个角度地布置。
13.如权利要求1至5或8至12之一所述的颗粒过滤器,其特征在于,所述过滤块单元的两个过滤块相互间隔。
14.如权利要求13所述的颗粒过滤器,其特征在于,在所述过滤块单元的两个过滤块之间接入另外的、尤其用于清洁废气的设备,例如催化器。
CN201380027087.5A 2012-06-04 2013-03-11 设计为部分过滤器的颗粒过滤器 Pending CN104334843A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012104834.7 2012-06-04
DE202012102041.6 2012-06-04
DE102012104834 2012-06-04
DE202012102041U DE202012102041U1 (de) 2012-06-04 2012-06-04 Als Teilfilter ausgeführter Partikelfilter
PCT/EP2013/054883 WO2013182327A1 (de) 2012-06-04 2013-03-11 Als teilfilter ausgeführter partikelfilter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104334843A true CN104334843A (zh) 2015-02-04

Family

ID=47901968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380027087.5A Pending CN104334843A (zh) 2012-06-04 2013-03-11 设计为部分过滤器的颗粒过滤器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20150132193A1 (zh)
CN (1) CN104334843A (zh)
BR (1) BR112014027896A2 (zh)
IN (1) IN2014MN02284A (zh)
WO (1) WO2013182327A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110284943A (zh) * 2018-03-19 2019-09-27 日本碍子株式会社 蜂窝结构体
CN111577424A (zh) * 2020-04-27 2020-08-25 中国第一汽车股份有限公司 一种排气颗粒捕集器及车辆
CN112789097A (zh) * 2018-10-01 2021-05-11 纬湃技术有限公司 颗粒过滤器

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012100687A1 (de) * 2012-01-27 2013-08-01 Hug Engineering Ag Verfahren zum Erhitzen eines Reinigungs-Strömungskörpers und Reinigungsvorrichtung

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4464185A (en) * 1981-03-07 1984-08-07 Nippon Soken, Inc. Exhaust gas filter
JP2002306915A (ja) * 2001-02-09 2002-10-22 Denso Corp ハニカム構造体
US7189375B2 (en) * 2002-09-16 2007-03-13 Delphi Technologies, Inc. Exhaust treatment device
JP4373067B2 (ja) 2002-10-10 2009-11-25 日本碍子株式会社 ハニカム構造体及びその製造方法並びに当該ハニカム構造体を用いた排ガス浄化システム
JP4172986B2 (ja) 2002-10-10 2008-10-29 日本碍子株式会社 ハニカム構造体及びその製造方法並びに当該ハニカム構造体を用いた排ガス浄化システム
JP4369141B2 (ja) * 2003-02-18 2009-11-18 日本碍子株式会社 ハニカムフィルタ及び排ガス浄化システム
DE102005023518B4 (de) 2005-05-21 2007-09-06 Umicore Ag & Co. Kg Verstopfungsfreies Filteraggregat mit hohem Wirkungsgrad
JP2007117864A (ja) * 2005-10-27 2007-05-17 Hino Motors Ltd パティキュレートフィルタ

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110284943A (zh) * 2018-03-19 2019-09-27 日本碍子株式会社 蜂窝结构体
CN110284943B (zh) * 2018-03-19 2022-06-03 日本碍子株式会社 蜂窝结构体
CN112789097A (zh) * 2018-10-01 2021-05-11 纬湃技术有限公司 颗粒过滤器
CN111577424A (zh) * 2020-04-27 2020-08-25 中国第一汽车股份有限公司 一种排气颗粒捕集器及车辆
WO2021218632A1 (zh) * 2020-04-27 2021-11-04 中国第一汽车股份有限公司 排气颗粒捕集器及车辆
CN111577424B (zh) * 2020-04-27 2022-01-14 中国第一汽车股份有限公司 一种排气颗粒捕集器及车辆

Also Published As

Publication number Publication date
US20150132193A1 (en) 2015-05-14
IN2014MN02284A (zh) 2015-08-07
WO2013182327A1 (de) 2013-12-12
BR112014027896A2 (pt) 2017-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102625727B (zh) 微粒过滤器和过滤微粒物质的方法
CN101801499B (zh) 排气后处理过滤器和包含其的排气后处理系统
JP4934194B2 (ja) フィルタエレメント
US4390355A (en) Wall-flow monolith filter
US8128723B2 (en) Partially plug-less DPF
CN104334843A (zh) 设计为部分过滤器的颗粒过滤器
CN110475599B (zh) 图案堵塞的蜂窝体、微粒过滤器及用于其的挤出模头
KR101916049B1 (ko) 촉매가 코팅된 매연 필터
DE102015011432A1 (de) Wabenfilter
US6764527B2 (en) Honeycomb structure constituted by main and sub honeycomb structures
DE102017008763A1 (de) Verschlossene Wabenstruktur
CN104053486A (zh) 具有不对称通道的用于废气微粒的陶瓷过滤器
CN101903080B (zh) 微粒过滤装置
CN109209575B (zh) 一种颗粒捕集器过滤体的非对称孔道结构
DE3806324C2 (zh)
WO2005093229A2 (de) Abgasanlage für eine brennkraftmaschine
DE102017103555B4 (de) Partikelfilter für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer katalytisch wirksamen Beschichtung
DE102005032954B4 (de) Partikelfilter für Abgase
DE202013002596U1 (de) Abgasnachbehandlungssystem
DE102013111070A1 (de) Verfahren zum Verbessern der Regenerationseffizienz eines Partikelfilters
DE102015122096B4 (de) Abgasreinigungseinheit für Ottomotor
DE102017003047A1 (de) Verschlossene Wabenstruktur
DE102016223331A1 (de) Katalytischer Partikelfilter
CN205913896U (zh) 过滤器
JPH0275711A (ja) パティキュレートトラップ装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150204