CN107664051A - 基于气固分离的微米木纤维柴油机尾气过滤器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于气固分离的微米木纤维柴油机尾气过滤器，包括中央过滤体、周边过滤体、高速电机、离心叶轮、过滤器顶罩、过滤器外壳、进气管和出气管。中央过滤体和周边过滤体同轴安装在过滤器外壳内，过滤器外壳与过滤器顶罩通过螺栓连接，离心叶轮安装在过滤器顶罩内，并通过联轴器与高速电机连接，高速电机以螺栓连接的方式固定在过滤器顶罩上。尾气进入过滤器，经过离心叶轮分离出PM并被周边过滤体初次过滤后,继而绕着螺旋锥状中央过滤体外壁上的导流槽均匀地流入滤腔内，此过程中，中央过滤体对未被周边过滤体捕集的PM进行二次过滤。此装置使用寿命长、更换周期长、不易硫中毒、成本低廉，能够充分过滤汽车尾气中的PM。
Description
技术领域：
本发明属于汽车尾气净化领域，具体涉及一种基于气固分离的微米木纤维柴油机尾气过滤器。
背景技术：
目前，尾气机外净化技术在柴油车尾气净化研究方面占据着重要的地位，其中柴油机尾气颗粒捕集器(DPF)凭借其过滤效率较高且使用寿命较长等优势在部分柴油车上得到了使用。在当前市场上流行的DPF中，其过滤体多为实心柱状，材料多为堇青石、蜂窝陶瓷和碳化硅等，过滤方式主要依靠过滤体的微孔对碳烟颗粒进行捕集。这种传统的过滤装置具有结构稳定、耐热性能好、过滤效率高等优点，但同时还存在着制造成本偏高、过滤体容易产生硫中毒、长期使用后排气背压增大从而影响发动机性能等问题。所以，为了改进当今社会柴油车PM过滤器的不足，本设计基于气固分离技术，利用成本低廉且不易硫中毒的微米木纤维为滤材制成滤芯为螺旋锥型的柴油机尾气过滤器。该过滤器能够更有效地对柴油车尾气中的碳烟颗粒进行分离过滤，具有成本低廉、不易硫中毒、排气背压小、使用寿命长、绿色环保。
发明内容：
为了解决上述技术问题，提供一种基于气固分离的微米木纤维柴油机尾气过滤器，采用的技术方案如下：
基于气固分离的微米木纤维柴油机尾气过滤器主要是一种基于气固分离技术的PM过滤器，它包括离心叶轮、中央过滤体、周边过滤体、高速电机、过滤器外壳、过滤器顶罩、进气管和出气管。中央过滤体包括前密封盖、后密封盖、中央过滤体金属网内骨架、中央过滤体金属网外骨架、前端面、后端面和中央滤芯，中央滤芯安装于中央过滤体金属网内外骨架中，中央滤芯的前后端面分别与前后密封盖用耐热胶密封。周边过滤体包括周边过滤体前密封盖、周边过滤体后密封盖、周边过滤体金属网外骨架、周边过滤体金属网内骨架、周边过滤层，周边过滤层安装于周边过滤体金属网内外骨架中，周边过滤层的前后端面分别与周边过滤体前后密封盖用耐热胶密封。中央过滤体及周边过滤体同轴安装在过滤器外壳内，过滤器外壳通过螺栓与过滤器顶罩相连接，高速电机通过螺栓连接固定在过滤器顶罩上，离心叶轮与高速电机通过联轴器连接，并固定在过滤器顶罩内。中央过滤体中滤芯的材料是一种针叶材，取材非常广泛，成本低廉，过滤效果好，其外壁上的双金属网交叉结构保证了过滤体结构的稳定，金属丝绕成的螺旋锥型增大了有效过滤面积，同时，外壁上的螺旋导流槽能够引导尾气均匀地做螺旋运动，渐开线齿廓也增大了有效过滤面积，使得尾气与木纤维滤芯更加充分地接触。周边过滤体中滤层的材料和中央滤芯一样，过滤层内外也均由双金属网交叉结构固定成形。当尾气由进气管进入过滤器后，沿着离心叶轮的切线方向流动，经过叶轮离心力和颗粒自身重力的作用，悬浮在气固两相气流中不同粒径和密度的固体颗粒受到不同作用力而改变运动轨迹，部分碳烟颗粒加速沉降到周边过滤体上，未被捕集的碳烟颗粒会沿着锥型中央过滤体外壁的螺旋槽均匀地运动，避免了尾气单一的从一个位置大量通过，从而造成阻塞，致使滤芯过滤性能降低。尾气经过中央过滤体的外表面进入中央过滤体的内部，经中央滤芯吸附过滤后从出气管排出。
此装置过滤效率高，滤芯表面可以与尾气充分均匀地接触，且能够分离过滤碳烟颗粒，使用寿命长，成本低廉，绿色环保，制造工艺性强，能够有效地过滤汽车尾气中的PM。
附图说明：
图1是基于气固分离的微米木纤维柴油机尾气过滤器的中央过滤体结构示意图。
图2是一种基于气固分离的微米木纤维柴油机尾气过滤器结构图。
图中：1前密封盖、2中央过滤体金属网内骨架、3前端面、4中央过滤体金属网外骨架、5中央滤芯、6后端面、7后密封盖、8高速电机、9离心叶轮、10螺栓、11过滤器外壳、12周边过滤体金属网外骨架、13周边过滤体金属网内骨架、14出气管、15周边过滤体后密封盖、16周边过滤层、17周边过滤体前密封盖、18进气管、19过滤器顶罩、20螺栓
具体实施方式：
把金属网制成螺旋锥型中央过滤体金属网外骨架4及锥型中央过滤体金属网内骨架2、锥型周边过滤体金属网内骨架13及周边过滤体金属网外骨架12。将木材加工成约40一80um厚、0.5一5mm宽、20一50mm长的微米木纤维。将切削后的微米木纤维制成中央滤芯5和周边过滤层16并分别装入其内外骨架中。 将制备好的中央过滤体前端面3、后端面6与前密封盖1、后密封盖7用耐热胶胶结在一起。以同样方法将制备好的周边过滤体前后端面与周边过滤体前密封盖17、周边过滤体后密封盖15密封。将周边过滤体紧贴着过滤器外壳11放置在过滤室内。将中央过滤体放入过滤室，放置时要保证其与过滤室中心在同一轴线上。将高速电机8用螺栓20固定在过滤器顶罩19上，高速电机由汽车电源驱动。通过联轴器连接高速电机与过滤体上方的离心叶轮9。过滤器外壳和过滤器顶罩采用螺栓10连接，连接时要保证密封性。进气管18焊接在过滤器顶罩上，出气管14与过滤器外壳后端焊接在一起。组装后的过滤器的进气管直接与柴油机排气管相连。当尾气由进气管进入过滤器后，沿着离心叶轮的切线方向流动，经过叶轮离心力和颗粒自身重力的作用，悬浮在气固两相气流中不同粒径和密度的固体颗粒受到不同作用力而改变运动轨迹，部分碳烟颗粒被周边过滤体捕集。其余未被周边过滤体捕集的颗粒沿着锥型中央过滤体外壁的螺旋槽均匀流动，并由中央过滤体的外表面进入中央过滤体内部，经中央滤芯吸附过滤后从出气管排出。此过程中，尾气被螺旋锥型中央过滤体充分过滤，减少其对空气的污染。
Claims (4)
1.基于气固分离微米木纤维柴油机尾气过滤器，包括中央过滤体、周边过滤体、高速电机(8)、离心叶轮(9)、过滤器顶罩(19)、过滤器外壳(11)、进气管(18)和出气管(14)，中央过滤体及周边过滤体同轴安装在过滤器外壳(11)内，过滤体外壳(11)通过螺栓(10)与过滤器顶罩(19)相连接，离心叶轮(9)安装在过滤器顶罩(19)内，离心叶轮(9)通过联轴器连接高速电机(8)，高速电机通过螺栓(20)固定在过滤器顶罩(19)上。
2.根据权利要求1所介绍的基于气固分离微米木纤维柴油机尾气过滤器，其特征在于：周边过滤体包括周边过滤体前密封盖(17)、周边过滤体后密封盖(15)、周边过滤体金属网外骨架(12)、周边过滤体金属内骨架(13)、周边过滤层(16)，周边过滤层(16)安装于周边过滤体金属网外骨架(12)、周边过滤体金属内骨架(13)内，周边过滤层的前后端面分别与周边过滤体前密封盖(17)、周边过滤体后密封盖(15)用耐热胶密封，周边过滤体对经离心叶轮离心后的柴油机尾气颗粒物进行初次过滤。
3.根据权利要求1所介绍的基于气固分离微米木纤维柴油机尾气过滤器，其特征在于：中央过滤体包括前密封盖(1)、中央过滤体金属网内骨架(2)、前端面(3)、中央过滤体金属网外骨架(4)、中央滤芯(5)、后端面(6)、后密封盖(7)，中央滤芯(5)安装于中央过滤体金属网内骨架(2)和中央过滤体金属网外骨架(4)内，中央滤芯的前端面(3)、后端面(6)分别与前密封盖(1)、后密封盖(7)用耐热胶密封，中央过滤体对未被周边过滤体捕集的柴油机尾气颗粒物进行二次过滤。
4.根据权利要求1所介绍的基于气固分离微米木纤维柴油机尾气过滤器，其特征在于：中央过滤体形状为锥型，且外壁上开有渐开线齿廓型的螺旋导流槽，过滤体结构对柴油机尾气颗粒物有一定的离心作用。
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