CN112789097A - 颗粒过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于过滤内燃机的废气的过滤器，该过滤器具有流入侧(7)和流出侧(8)，其中，过滤器由多个非织造织物层(1、4、13、15、18)形成，所述多个非织造织物层在位于流入侧(7)的端侧处和位于流出侧(8)的端侧处分别具有由平坦带条(2)形成的不透气的端部区域，其中，非织造织物层(1、4、13、15、18)至少在一侧具有波纹层条(3、5、12、17)，该波纹层条沿着平坦带条(2)布置并且在流入侧(7)或流出侧(8)上将彼此相邻的两个非织造织物层(1、4、13、15、18)彼此间隔开。

Description

颗粒过滤器

技术领域

本发明涉及一种用于过滤内燃机的废气的过滤器，该过滤器具有流入侧和流出侧，其中，过滤器由多个非织造织物层形成，所述多个非织造织物层在位于流入侧的端侧处和位于流出侧的端侧处都分别具有由平坦带条形成的不透气的端部区域。

背景技术

过滤器被用于过滤内燃机的废气。通过过滤器的设计方案可以有针对性地过滤出废气流中的不同颗粒。为此例如可以影响过滤元件的孔径大小或者影响过滤元件自身的数目。

内燃机的燃烧室中的压力的增加会导致更多地形成微型颗粒。受此影响的不仅是柴油发动机，还有越来越多的汽油发动机。因此，需要新的改进的过滤器。

在现有技术中已知具有例如由堇青石或碳化硅制成的陶瓷过滤器基体的过滤器。这些过滤器基体的缺点特别是，在其使用时产生高的背压，此外它们承受热冲击的性能差并且不能承受较高的机械负荷。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种过滤器，该过滤器由金属材料制成并且具有简单且坚固的构造。

过滤器的目的由具有权利要求1的特征的过滤器实现。

本发明的实施例涉及一种用于过滤内燃机的废气的过滤器，该过滤器具有流入侧和流出侧，其中，过滤器由多个非织造织物层形成，所述多个非织造织物层在位于流入侧的端侧处和位于流出侧的端侧处都分别具有由平坦带条形成的不透气的端部区域，其中，非织造织物层至少在一侧/单侧具有波纹层条，该波纹层条沿着平坦带条布置并且在流入侧或流出侧处将彼此相邻的两个非织造织物层彼此间隔开。

由所使用的非织造织物层形成用于过滤器的过滤材料。所选择的非织造织物材料可以根据使用目的被调整，使得孔径大小与要过滤的颗粒相匹配。非织造织物材料优选是金属的。

非织造织物层形成从流入侧朝向流出侧能够流经的流动通道。过滤器在此被构造成，使得流入的废气在能够在流出侧从过滤器中再流出之前必须至少一次流动穿过一个非织造织物层。因此，废气在流入侧处流入的流动通道必须在与流入侧相背离的端部处被气密地封闭，或者至少使废气受到相比于非织造织物层更高的流动阻力。这种封闭可以任选以形锁合的、材料锁合的、力锁合的方式或者通过上述方式的任意组合来实现。

平坦带条可以任选被连接至非织造织物层的上侧或下侧。这可以在流入侧和流出侧被同向或反向地实施。

波纹层条在一侧布置在每个非织造织物层的平坦带条上并且用于稳定非织造织物层并且此外特别用于与相应最近的非织造织物层间隔开。由多个非织造织物层产生的堆叠结构有利地交替地包括在流入侧具有波纹层条的非织造织物层和接下来在流出侧具有波纹层条的非织造织物层。

特别有利的是，在流入侧与流出侧交替地使两个彼此直接相邻的平坦带条相互气密地连接。通过将彼此直接相邻的非织造织物层的两个平坦带条的气密连接，可以在入口侧或出口侧封闭流动通道。因此可以使气流被迫穿过非织造织物层，因为直接的流动路径被气密的连接部封锁。

平坦带条可以在流入侧和流出侧处被设计得彼此相同或者彼此不同。这尤其涉及如所选择的材料、宽度、厚度、形状等特性本身或者涉及平坦带条在非织造织物层的上侧或下侧上的布置。

还有利的是，过滤器由彼此堆叠的非织造织物层形成，其中，非织造织物层在流入侧和流出侧处交替地具有波纹层条。

通过在流入侧和流出侧交替地布置波状层条，总是交替地提供流动通道，该流动通道向流入侧打开并且向流出侧关闭，反之亦然。以这种方式产生过滤器结构，该过滤器结构使向流入侧中流入的废气被迫流动穿过非织造织物层之一。

一种优选的实施例的特征在于，在形成在非织造织物层之间的流动通道中彼此间隔开地布置有一个或多个波纹层条，其中，非织造织物层支撑在波纹层条上。在流动通道中的这种附加的波纹层条有利于提高过滤器的稳固性。附加的波纹层条在此布置得平行于在输入侧或输出侧处的波纹层条并且与布置在非织造织物层上的另外的平坦带条连接。另选地，波纹层条也可以直接与相应的非织造织物层连接或者与形成相应的流动通道的两个非织造织物层连接。

还优选的是，在流入侧和/或流出侧处布置有封闭元件，该封闭元件气密地封闭如下流动通道：该封闭元件布置在该流动通道中。

通过附加的封闭元件可以使流动通道气密地封闭，由此迫使经由非织造织物层溢流到相邻的流动通道中。由此可以提高过滤效果，同时由此同样提高了由过滤器引起的背压。

此外有利的是，在流入侧和/或流出侧处，在流动通道中的至少一个流动通道中布置有多孔的、透气的封闭元件。通过多孔的并且至少部分透气的封闭元件，可以提高在流动通道中的一些流动通道中的流动阻力，由此同样改善对相应的非织造织物层的通流。同时，这些多孔封闭元件可以附加地用作过滤元件。在流入侧处，这种多孔封闭元件例如可以用于将可能堵塞非织造织物层的特别大的颗粒保持在过滤器外面。

此外有利的是，非织造织物层在基本状态中具有弧形的形状，其中，该弧形具有保持不变的半径或者沿着与过滤器的通流方向横向的方向可变的半径。

非织造织物层的这种弧形设计有利于例如通过非织造织物层的螺旋形地卷绕来形成v形流动通道，该v形流动通道在流入侧或流出侧处具有特定的开口尺寸。

也适宜的是，形成过滤器的、由非织造织物层形成的堆叠结构不仅包括具有弧形基本形状的非织造织物层、而且包括具有直的基本形状的非织造织物层。这有利于任选地产生在一侧锥形地逐渐变细或锥形地扩宽的流动通道，或者产生在两侧锥形地逐渐变细或扩宽的流动通道。过滤器可以通过选择相应预成形的非织造织物层来适配于相应的使用目的。

在螺旋形地卷绕弧形的非织造织物层时，已经基于弧形的基本形状而产生具有v形横截面的流动通道。通过选择非织造织物层的弯曲半径，可以影响限定流动通道的通道壁的定位角(Anstellwinkel)。

还优选的是，形成过滤器的堆叠结构被卷绕成蜂窝体。卷绕特别可以意味着，所述堆叠结构被螺旋形地卷绕。此外，通过将各层例如围绕两个芯轴卷绕，使得堆叠结构也可以s形地卷绕。

此外有利的是，所述堆叠结构围绕布置在中心的管被卷绕，其中，所述管在蜂窝体的轴向方向上延伸。通过将堆叠结构围绕中心管卷绕，规定了堆叠结构的各层的第一内部弯曲半径。如果没有这种内管，在层被过紧地卷绕的情况下，层会发生弯折。

因此，通过管形成了一个起始点，从该起始点开始可以螺旋形地卷绕各层。在此例如可以规定，各个层被焊接在管的外半径上并且由此相对于管固定。然后，将这些层围绕管卷绕并从而形成螺旋形蜂窝体。

管优选地可以具有直至20mm的直径。管可以是在轴向方向上能够被通流的或者被完全地或者也仅部分地封闭。作为管的替代，也可以使用柱形的实心材料。

此外有利的是，至少一些非织造织物层除了具有在端侧的平坦带条之外还具有其它平坦带条，所述其它平坦带条与端侧的平坦带条平行/并行地取向。这有利于为设置额外的波纹层条或其它间隔保持件提供基础，所述额外的波纹层条或其它间隔保持件可以布置在流动通道内以使过滤器稳固。

此外适宜的是，过滤器具有沿流动方向v形地扩宽的流动通道和/或具有沿流动方向v形地逐渐变细的流动通道和/或具有沿流动方向横截面恒定的流动通道。通过选择流动通道或其构型，可以影响过滤器中的通流方向。

本发明的有利的改进方案在从属权利要求和下面的附图说明中进行描述。

附图说明

下面根据实施例参照附图对本发明进行详细说明。图中示出：

图1示出具有平坦带条和波纹层条的非织造织物层的视图，

图2示出穿过由多个非织造织物层组成的层堆叠结构的截面图，

图3示出在过滤器的流入侧或流出侧处的两个平坦带条之间的接合部位的视图，

图4示出在流动通道中具有气密的和多孔的封闭元件的过滤器的截面图，

图5示出弧形的非织造织物层的俯视图，和

图6示出过滤器的两个视图，其中示出不同的通道几何构型。

具体实施方式

图1示出一个非织造织物层1的视图，在该非织造织物层的端侧接合有平坦带条2。在平坦带条2上布置有波纹层条3。平坦带条2同样也布置在非织造织物层1的另一端部上，然而在此未示出。

图2示出由多个如在图1中所示的非织造织物层构成的堆叠结构。在非织造织物层4之间布置有多个波纹层条5，以用于将非织造织物层4彼此间隔开。层堆叠结构的左侧区域以后对于过滤器来说形成流入侧7并且右侧区域形成过滤器的流出侧8。沿着非织造织物层4从流入侧7到流出侧8的延伸部布置有另外的波纹层条5，其用于将非织造织物层4彼此间隔开。

图3示出非织造织物层1的两个平坦带条2的接合部位。上方的非织造织物层1具有波纹层条3，而下方的不具有波纹层条3的非织造织物层1的平坦带条2贴靠至上方的非织造织物层1的平坦带条2。

在两个平坦带条2之间的接合部位9被气密地封闭，以防止废气在平坦带条2之间流动。

因此，在废气在未示出的流出侧上从过滤器中再流出之前，废气被迫沿着波纹层条3流入流动通道中并且随后流动穿过非织造织物层1之一。

波纹层条3理想地具有在1mm到10mm之间的高度，其中，该高度优选为5mm。波纹部的宽度优选在2mm到15mm之间并且特别优选为5mm。波纹形状可以不同地设计并且例如设计为正弦形、矩形、三角形或其它形状。

由过滤器的波纹层条产生的孔数(Zellenzahl)理想地应当在每平方英寸25个到440个孔(cpsi孔数/平方英寸)之间。

图4在左侧部分中示出一种另选的设计方案，其中，通过封闭元件11在流入侧和流出侧处交替地封闭所形成的流动通道10。废气因此可以沿着波纹层条12之一流入流动通道10之一中，并且在该流动通道中由于布置在该流动通道10的端部处的封闭元件11而被迫流动穿过非织造织物层13。

在图4的右侧部分中示出类似的结构，其中，封闭元件14在此是多孔的并且允许废气在一定程度上通流。根据对封闭元件14的孔度的选择，废气可以更多或更少地流动穿过该封闭元件，或者更强或更弱地被迫流动穿过非织造织物层13。多孔的封闭元件14例如也可以用作附加的过滤元件，以便将废气中的粗颗粒保持在过滤器之外，从而例如防止过滤器堵塞。

优选地，多孔的封闭元件14具有在2mm到10mm之间的厚度，特别优选地具有5mm的厚度。封闭元件14的高度优选在2mm到10mm之间，特别优选为3mm。孔度优选在10％到80％之间，特别优选在40％到70％之间。孔径大小理想地在1μm到20μm之间。特别优选为5μm。

图5示出弧形的非织造织物层15。附图标记16表示当非织造织物层15被卷绕成过滤器时非织造织物层15的可能的通流方向。

非织造织物层15在其与通流方向16横向的延伸方向上具有弯曲的弧形走向，并且半径要么可以保持不变、要么可以变化(半径1至6)。

弯曲的非织造织物层15的目标是通过螺旋形卷绕来产生v形流动通道。在此，在各层卷绕之间得出的间距理想地与用作间隔保持件的波纹层条的高度一样大。

图6在左侧区域中示出过滤器的截面图，其中，两个所示的非织造织物层15是如图5中所示的弧形非织造织物层。通过非织造织物层15的卷绕得到一种v形的通道几何构型。此外交替地在流入侧和流出侧处在非织造织物层15之间分别布置有波纹层条17。

在图6的右侧部分中在过滤器中示出弧形的非织造织物层15和直的非弧形的非织造织物层18的组合。通过非织造织物层15、18的组合产生的通道几何构型同样呈锥形地逐渐变细或者呈锥形地扩宽，然而，通过直的非织造织物层18形成的限定流动通道的壁不是倾斜地定位，而是直地且平行于通流方向地延伸。

各实施例的不同特征也可以相互组合。图1至图6的实施例特别不具有限制性的特征并且用于说明本发明构思。

Claims (12)

1.一种用于过滤内燃机的废气的过滤器，该过滤器具有流入侧(7)和流出侧(8)，其中，过滤器由多个非织造织物层(1、4、13、15、18)形成，所述多个非织造织物层在位于流入侧(7)的端侧处和位于流出侧(8)的端侧处都分别具有由平坦带条(2)形成的不透气的端部区域，

其特征在于，

非织造织物层(1、4、13、15、18)至少在一侧具有波纹层条(3、5、12、17)，该波纹层条沿着平坦带条(2)布置并且在流入侧(7)或流出侧(8)处将彼此相邻的两个非织造织物层(1、4、13、15、18)彼此间隔开。

2.根据权利要求1所述的过滤器，其特征在于，在流入侧(7)与流出侧(8)交替地使两个彼此直接相邻的平坦带条(2)相互气密地连接。

3.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器，其特征在于，过滤器由彼此堆叠的非织造织物层(1、4、13、15、18)形成，其中，非织造织物层(1、4、13、15、18)在流入侧(7)和流出侧(8)处交替地具有波纹层条(3、5、12、17)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器，其特征在于，在形成在非织造织物层(4)之间的流动通道中彼此间隔开地布置有一个或多个波纹层条(5)，其中，非织造织物层(4)支撑在所述波纹层条(5)上。

5.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器，其特征在于，在流入侧(7)和/或流出侧(8)处布置有封闭元件(11)，该封闭元件气密地封闭如下流动通道(10)：该封闭元件(11)布置在该流动通道中。

6.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器，其特征在于，在流入侧(7)和/或流出侧(8)处，在流动通道(10)中的至少一个流动通道中布置有多孔的、透气的封闭元件(14)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器，其特征在于，非织造织物层(15)在基本状态中具有弧形的形状，其中，该弧形具有保持不变的半径或者具有沿与过滤器的通流方向(16)横向的方向变化的半径。

8.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器，其特征在于，形成过滤器的、由非织造织物层(15、18)形成的堆叠结构既包括具有弧形基本形状的非织造织物层(15)，又包括具有直的基本形状的非织造织物层(18)。

9.根据权利要求8所述的过滤器，其特征在于，形成过滤器的堆叠结构被卷绕成蜂窝体。

10.根据权利要求9所述的过滤器，其特征在于，所述堆叠结构被围绕布置在中心的管卷绕，其中，所述管在蜂窝体的轴向方向上延伸。

11.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器，其特征在于，至少一些非织造织物层(1、4、13、15、18)除了具有在端侧的平坦带条(2)之外还具有其它平坦带条，所述其它平坦带条与端侧的平坦带条(2)平行地取向。

12.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器，其特征在于，该过滤器具有沿流动方向v形地扩宽的流动通道(10)和/或具有沿流动方向v形地变细的流动通道(10)和/或具有沿流动方向横截面恒定的流动通道。

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