CN117377530A - 用于干粉涂覆过滤器的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提出了一种用于干粉涂覆过滤器(2)的设备(1)，该设备包括：i)用于保持过滤器的过滤器保持器；ii)用于接收干粉和气体的混合物的入口通道(5)，该入口通道(5)在使用中与由该过滤器保持器保持的该过滤器(2)的入口面(3)连通；以及iii)出口通道(6)，该出口通道包括：第一端(31)，该第一端在使用中与由该过滤器保持器保持的该过滤器(2)的出口面(4)连通；以及与真空发生器(9)连通的第二端(32)。该入口通道(5)包括扩散器(21)以及在该扩散器(21)的下游的发散部分(22)，该发散部分朝向该过滤器(2)的该入口面(3)向外锥形化或以其它方式增加其用于流动的面积。
Description
本公开涉及用于干粉涂覆过滤器的设备和方法。例如，本公开涉及涂覆包括多孔基底的过滤器，该多孔基底具有入口面和出口面，其中这些面由多孔结构分开。过滤器可以是例如用于内燃机的排放控制装置的壁流式过滤器。
背景技术
存在关于从内燃机，尤其是从汽车应用中的柴油和汽油发动机排放微粒物质(PM)(通常称为烟灰)的问题。主要问题与潜在健康影响相关联，特别是与大小在纳米范围内的非常微小的颗粒相关联。
柴油微粒过滤器(DPF)和汽油微粒过滤器(GPF)已经使用多种材料(包括烧结金属、陶瓷或金属纤维等)制造，其中实际大规模生产中的最常见类型是由多孔陶瓷材料制成的壁流式种类，该多孔陶瓷材料以沿主体长度延伸的许多小通道的单片阵列形式制造。交替的通道在一端被堵塞，因此废气被迫通过多孔陶瓷通道壁，该多孔陶瓷通道壁防止大部分微粒穿过，因此仅经过滤的气体进入环境。商业生产中的陶瓷壁流式过滤器包括由堇青石、各种形式的碳化硅和钛酸铝制成的那些陶瓷壁流式过滤器。车辆上的实用过滤器的实际形状和尺寸以及诸如通道壁厚度和其孔隙率等特性取决于所关注的应用。气体通过的陶瓷壁流式过滤器的过滤器通道壁中的孔的平均尺寸典型地在5μm至50μm的范围内并且通常约20μm。鲜明对比的是，来自现代乘用车高速柴油发动机的大多数柴油微粒物质的大小非常小，例如10nm至200nm。
一些PM可能保留在过滤器壁中的孔结构内，并且这可以在一些应用中逐渐积聚直到孔被PM的网络桥接，并且此PM网络然后使得能够容易地在过滤器通道的内壁上形成微粒饼。微粒饼是极好的过滤介质，并且其存在提供非常高的过滤效率。在一些应用中，烟灰在沉积时在过滤器上被连续燃烧，这防止微粒饼在过滤器上积聚。
对于一些过滤器，例如轻型柴油微粒过滤器，需要定期从过滤器中去除捕获的PM以防止过大背压的积聚，过大背压的积聚对发动机性能有害并且可能导致燃料经济性差。因此，在柴油应用中，保留的PM通过在某一过程中在空气中将其燃烧而从过滤器中去除，在该过程期间，达到点燃保留的PM所需的高温所使用的可用的空气量和过量燃料的量被非常小心地控制。在通常称为再生的此过程将要结束时，去除过滤器中最后剩余的微粒可能导致过滤效率显著降低，并且将许多小颗粒的突发释放到环境中。因此，过滤器在首次使用时和随后在每个再生事件之后并且还在每个再生过程的后一部分期间使用时可能具有低过滤效率。
因此，期望随时改进和/或维持过滤效率—例如在过滤器首次使用时的早期寿命期间，和/或在再生期间和再生之后立即，和/或当过滤器装载有烟灰时。
本申请人已经发现(如在其申请WO2021028691A1中完全描述的，该申请据此全文以引用方式并入)，在过滤器首次使用时的早期寿命期间和/或在再生期间和紧随其后，和/或当过滤器装载有烟灰时具有改进的过滤效率的过滤器可通过包括以下步骤的处理方法获得：
a)在贮存器中容纳干粉；
b)将过滤器定位在过滤器保持器中，所述过滤器包括多孔基底，所述多孔基底具有入口面和出口面，所述入口面和所述出口面由多孔结构分开；
c)通过向所述过滤器的所述出口面施加压力减小来建立通过所述过滤器的所述多孔结构的初级气流；
d)将所述干粉从所述贮存器转移到位于所述过滤器的所述入口面上游的喷雾装置；以及
e)使用所述喷雾装置朝向所述过滤器的所述入口面喷雾所述干粉，使得所述干粉被夹带在所述初级气流中并穿过所述过滤器的所述入口面以接触所述多孔结构。
在WO2021028691A1中，本申请人描述了干粉可如何任选地包含热解氧化铝、热解二氧化硅、热解二氧化钛、二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、碳气凝胶、二氧化钛气凝胶、氧化锆气凝胶或二氧化铈气凝胶中的一者或多者。具体地，描述了已涂覆有振实密度为0.05g/l且d50为5.97微米的热解氧化铝的过滤器的示例。
虽然已经发现这种处理方法产生具有改进的过滤效率特性的过滤器，但仍需要进一步改进此类过滤器的处理，具体地，改进经处理的过滤器的耐久性。
因此，本申请人已经发现(如其在2020年2月21日提交的申请GB2002483中完全描述的，该申请据此全文以引用方式并入)，通过在喷雾工艺中使用干粉可改进经处理的过滤器的耐久性，该干粉包含用于通过热分解形成金属氧化物的金属化合物或由该金属化合物组成。
在GB2002483中，本申请人描述了与用金属氧化物(包括例如热解氧化铝)处理相比，使用热分解成金属氧化物的金属化合物作为干粉可对经处理的过滤器的耐久性产生实质性改进的情况，尤其是在过滤器的后续操作期间对干粉保持粘附到多孔结构上并抵抗从多孔结构上脱粘的能力的实质性改进。
令人惊讶的是，本申请人已经发现，可以在不存在任何额外粘合剂或粘附促进剂，或不需要对过滤器进行任何高温烧结的情况下实现这些干粉的改进的粘附。具体地，已经令人惊讶地发现，使用此类干粉可产生良好的粘附，同时保持高过滤效率并且具有可接受的冷流背压。
虽然已经发现WO2021028691A1和GB2002483的处理方法在生产改进的过滤器中是有效的，但是仍然期望改进用于用干粉涂覆过滤器的设备和方法，特别是实现干粉到过滤器的多孔结构上和/或到过滤器的多孔结构中的更可取的分布。
发明内容
在第一方面，本公开提供了一种用于干粉涂覆过滤器的设备，该设备包括：
i)用于保持过滤器的过滤器保持器；
ii)用于接收干粉和气体的混合物的入口通道，入口通道在使用中与由过滤器保持器保持的过滤器的入口面连通；以及
iii)出口通道，该出口通道包括：第一端，该第一端在使用中与由过滤器保持器保持的过滤器的出口面连通；以及与真空发生器连通的第二端；
其中入口通道包括：
扩散器；以及
在扩散器的下游的发散部分，该发散部分朝向过滤器的入口面向外锥形化或以其它方式增加其用于流动的面积。
有利地，已经发现扩散器与发散部分的组合使用改进了干粉到过滤器的多孔结构上和/或到过滤器的多孔结构中的分布。特别地，可在过滤器的入口面上使干粉的分布更均匀。此外，即使对于具有大直径的过滤器(例如重型柴油过滤器)，干粉也可有效地分布到过滤器的入口面的外周边缘。
也有利地，已经发现扩散器与发散部分的组合使用提供了干粉的改进的分布，其更能容忍进入入口通道的到来的干粉和气体的混合物的参数的变化。例如，可利用用于将干粉喷雾或以其它方式注射到气流中的喷嘴的不同几何形状来实现改进的分布。因此，当使用本公开的设备时，可选择用于干粉的喷嘴以满足规范要求(诸如粉末流量)，而不需要过度地关注喷嘴获得到气体流中的均匀粉末分布的能力。更确切地说，扩散器和发散部分承担实现干粉在过滤器的入口面处的改进的分布的主要作用。此类布置允许对设备的更好优化，因为喷嘴和扩散器/发散部分可各自被选择以满足其自身的功能要求，而不影响对另一部件的选择。因此，设备提供了一种用于实现干粉的改进的分布的灵活、模块化的方法。
发散部分可以为锥形。发散部分可以10°至80°、任选地40°至60°、任选地45°至55°的角度向外锥形化。发散部分可具有50mm至300mm的轴向长度。
入口通道可进一步包括在扩散器与发散部分之间的颈部部分。颈部部分可以为柱形。颈部部分可具有0mm至40mm、任选地5mm至40mm、任选地10mm至30mm、任选地5mm、10mm、15mm、20mm或25mm的轴向长度。颈部部分可具有40mm至100mm的内径。颈部部分可具有小于或等于扩散器的外径的内径。
扩散器可位于或邻近颈部部分的入口，或者可位于或邻近其中不存在颈部部分的发散部分。
入口通道可进一步包括在扩散器与入口通道的壁之间的旁通流动间隙。旁通流动间隙可以是在扩散器的环形外边缘与入口通道的管状壁之间的环形间隙。环形间隙的宽度可以为1mm至5mm、任选地3mm。
入口通道可进一步包括位于或邻近颈部部分的出口的第二扩散器。
设备可进一步包括扩散器保持器。扩散器保持器可从上方或下方支撑扩散器，使得在扩散器的环形外边缘与入口通道的管状壁之间存在不间断的环形间隙。
有利地，不间断的环形间隙的使用可提供干粉在过滤器的入口面处、尤其是到入口面的外周区域的改进的分布。不希望受理论的束缚，据信气体和干粉通过不间断的环形间隙的环形流动使得气体和干粉的混合物的至少一部分能够沿发散部分的内面朝向过滤器的入口面的外周区域紧密靠近地流动。在扩散器的外边缘周围不存在障碍物也可减少大涡流的形成。
入口通道可进一步包括在扩散器的上游和/或与扩散器重合的会聚部分，该会聚部分朝向扩散器向内锥形化或以其它方式减小其用于流动的面积。会聚部分可以为锥形。会聚部分可以40°至60°、任选地45°至55°的角度向内锥形化。会聚部分可具有50mm至300mm的轴向长度。扩散器可位于或邻近会聚部分的出口。
入口通道的总轴向长度可以为400mm或更小、任选地350mm或更小。
扩散器可包括板，该板包括多个孔。扩散器可包括导向表面，该导向表面具有相对于扩散器的纵向轴线的30°至60°、任选地45°的倾角。
发散部分可以与扩散器的导向表面的倾角相同的角度向外锥形化。
扩散器可包括一个或多个安装点，该一个或多个安装点用于连接到设备的一个或多个系杆。
入口通道可形成为头部套件的一部分，该头部套件可选择性地与保持在过滤器保持器中的过滤器的入口面接合。
入口通道可被配置为模块化系统，该模块化系统具有可被组装和拆卸的两个或更多个部件。
模块化系统可包括：包括会聚部分的第一部件以及包括发散部分的第二部件。
模块化系统可包括多个不同的第二部件，该多个不同的第二部件中的每个不同的第二部件具有发散部分的不同配置。
在第二方面，本公开提供了一种用于使用涂覆设备对用于从废气过滤微粒物质的过滤器进行处理的方法，该方法包括以下步骤：
a)将过滤器定位在过滤器保持器中，过滤器具有入口面和出口面，入口面和出口面由多孔结构分开；
b)通过向过滤器的出口面施加压力减小来建立循序地穿过涂覆设备的入口通道、过滤器的多孔结构和涂覆设备的出口通道的气流；
c)在位于过滤器的入口面的上游的位置处将干粉喷雾到气流中以形成干粉和气体的混合物；以及
d)将干粉和气体的混合物沿涂覆设备的入口通道朝向过滤器的入口面抽吸并且抽吸通过过滤器的入口面，使得干粉接触过滤器的多孔结构；
其中在入口通道中，干粉和气体的混合物的至少一部分被抽吸通过扩散器并且随后穿过入口通道的发散部分，该发散部分在其通向过滤器的入口面的路径上向外锥形化或以其它方式增加其用于流动的面积。
在入口通道中，干粉和气体的混合物的该至少一部分可在穿过扩散器之后并且在进入发散部分之前被抽吸通过颈部部分。
颈部部分可具有0mm至40mm、任选地5mm至40mm、任选地10mm至30mm、任选地5mm、10mm、15mm、20mm或25mm的轴向长度。
在入口通道中，干粉和气体的混合物的一部分可通过在扩散器与入口通道的壁之间穿过而绕过扩散器。
在入口通道中，干粉和气体的混合物的该至少一部分可被抽吸通过第二扩散器。
在入口通道中，干粉和气体的混合物的该至少一部分可被抽吸通过在扩散器的上游和/或与扩散器重合的会聚部分，该会聚部分朝向扩散器向内锥形化或以其它方式减小其用于流动的面积。
过滤器的入口面可具有90mm至330mm的直径或最大特征尺寸。
在第三方面，本公开提供了一种用于干粉涂覆过滤器的设备，该设备包括：
i)用于保持过滤器的过滤器保持器；
ii)用于接收干粉和气体的混合物的入口通道，入口通道在使用中与由过滤器保持器保持的过滤器的入口面连通；以及
iii)出口通道，该出口通道包括：第一端，该第一端在使用中与由过滤器保持器保持的过滤器的出口面连通；以及与真空发生器连通的第二端；
其中入口通道包括：
扩散器；以及
在扩散器的环形外边缘与入口通道的管状壁之间的环形旁通流动间隙。
有利地，如上所述，由于上述原因，不间断的环形间隙的使用可提供干粉在过滤器的入口面处、尤其是到入口面的外周区域的改进的分布。
环形旁通流动间隙的宽度可以为1mm至5mm、任选地3mm。
设备可进一步包括扩散器保持器，该扩散器保持器从上方或下方支撑扩散器，使得环形旁通流动间隙在扩散器的周边周围不间断。
扩散器可包括一个或多个安装点，该一个或多个安装点用于连接到设备的一个或多个系杆。
通过设备喷雾和在如上所述的方法中使用的干粉可包含以下项或由以下项组成：一种或多种耐火粉末，任选地包括一种或多种热解耐火粉末；和/或一种或多种气凝胶。该一种或多种热解耐火粉末可以通过火法工艺、例如火焰热解产生。该一种或多种热解耐火粉末可以包括热解氧化铝、热解二氧化硅、热解二氧化钛、其它热解金属氧化物和热解混合氧化物中的一者或多者。该一种或多种气凝胶可以包括二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、碳气凝胶、二氧化钛气凝胶、氧化锆气凝胶、二氧化铈气凝胶、金属氧化物气凝胶和混合氧化物气凝胶中的一者或多者。
在这些示例中，干粉的振实密度可小于0.10g/cm3，任选地小于0.08g/cm3，任选地小于0.07g/cm3，任选地小于0.06g/cm3，任选地小于0.05g/cm3。干粉的d50(按体积)可小于25微米，任选地小于20微米，任选地小于10微米。
通过设备喷雾和在如上所述的方法中使用的干粉可另选地包含以下项或由以下项组成：用于通过热分解形成金属氧化物的金属化合物。干粉可以由单一金属化合物组成，或者可以由混合物或共混物或连续剂量的两种或更多种金属化合物组成。该金属化合物或每种金属化合物可以包含一种或多种金属阳离子。在存在多种金属阳离子的情况下，这些金属化合物可以采用相同或不同的金属。金属化合物可以包含以下项或由以下项组成：金属氢氧化物、金属磷酸盐、金属碳酸盐、金属硫酸盐、金属高氯酸盐、金属碘化物、金属草酸盐、金属乙酸盐、金属氯酸盐或它们的混合物。金属化合物的金属可以包含以下项或由以下项组成：镁、钙、锶、钡、铝、锆、锰、锂、铁、钴、镍、铜或镓中的一者或多者。干粉还可包含金属氧化物或混合金属氧化物。任选地，干粉包含90重量％或更多的用于通过热分解形成金属氧化物的金属化合物，以及10重量％或更少的金属氧化物或混合金属氧化物。任选地，干粉包含95重量％或更多的用于通过热分解形成金属氧化物的金属化合物，以及5重量％或更少的金属氧化物或混合金属氧化物。任选地，干粉包含99重量％或更多的用于通过热分解形成金属氧化物的金属化合物，以及1重量％或更少的金属氧化物或混合金属氧化物。金属氧化物或混合金属氧化物的金属可以包含以下项或由以下项组成：铝、镁、钙、锶、钡、铝、锆、锰、锂、铁、钴、镍、铜或镓中的一者或多者。任选地，干粉包含以下项或由以下项组成：金属氢氧化物、金属磷酸盐、金属碳酸盐或它们的混合物。金属氢氧化物可以选自由以下项组成的组：氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化锶和氢氧化钡。金属磷酸盐可以选自由以下项组成的组：磷酸镁、磷酸钙、磷酸锶和磷酸钡。金属碳酸盐可以选自由以下项组成的组：碳酸镁、碳酸钙、碳酸锶和碳酸钡。
在这些示例中，干粉的振实密度可为1g/cm3至3g/cm3，任选地1.5g/cm3至2.5g/cm3，任选地约2g/cm3。干粉的d50(按体积)可以小于10微米、任选地小于5微米、任选地约2微米。
干粉可由单一粉末类型或混合粉末类型组成。
在本说明书中，术语“过滤器”是指具有适于从废气过滤微粒物质的多孔结构的多孔基底。多孔基底可以例如由烧结金属、陶瓷或金属纤维等形成。过滤器可以是由多孔材料(例如陶瓷)制成的壁流式种类，多孔材料以沿主体长度延伸的许多小通道的单片阵列形式制造。例如，过滤器可以由堇青石、各种形式的碳化硅或钛酸铝形成。
过滤器可以是“裸”过滤器或另选地可以是具有并入的催化功能能力(诸如氧化、NOx捕集或选择性催化还原活性)的一种过滤器。多孔基底可以包括涂覆过滤器的多孔结构的组合物(称为载体涂层)。载体涂层可以是催化载体涂层。催化载体涂层可以包括选自由以下组成的组的催化剂：烃捕集器、三元催化剂(TWC)、NOx吸收剂、氧化催化剂、选择性催化还原(SCR)催化剂、贫NOx催化剂和它们中的任何两种或更多种的组合。催化剂(例如TWC、NOx吸收剂、氧化催化剂、烃捕集器和贫NOx催化剂)可以含有一种或多种铂族金属，特别是选自由铂、钯和铑组成的组的那些铂族金属。
因此，被涂覆的过滤器可以是例如催化的烟灰过滤器(CSF)、选择性催化还原过滤器(SCRF)、贫NOx捕集过滤器(LNTF)、汽油微粒过滤器(GPF)、氨泄漏催化剂过滤器(ASCF)或它们中的两种或更多种的组合(例如，包括选择性催化还原(SCR)催化剂和氨泄漏催化剂(ASC)的过滤器)。
过滤器的形状和尺寸(例如，诸如通道壁厚度和其孔隙率等特性)可以根据过滤器的预期应用而变化。过滤器可以被配置为与内燃机一起使用以对由内燃机排放的废气过滤。内燃机可以是汽油火花点火式发动机。然而，在被配置为与柴油或汽油发动机形式的内燃机一起使用时，过滤器具有特定应用。
在本说明书中，术语“干粉”是指未悬浮或溶解在液体中的微粒组合物。这并不一定意味着完全不存在所有水分子。干粉任选地是自由流动的。
在本说明书中，术语“振实密度”是指根据欧洲药典7.0的第2.9.35节的方法1用1250次振实测量的粉末的振实密度。
在本说明书中，术语“g/l”(克/升)是指干粉的质量除以过滤器的体积。
在本说明书中，当参考干粉的量时，术语“装载”和“质量装载”是指添加到过滤器中的粉末的质量，并且可通过在将粉末施加到过滤器之前和之后对过滤器称重来测量。
在本说明书中，术语“d50(按体积)”是指通过从英国马尔文的MalvernPanalytical Ltd获得的带有Aero s分散单元的Malvern 3000测量的d50(按体积)测量结果。分散条件：空气压力＝2barg，进料速率＝65％，料斗间隙＝1.2mm。根据Malvern />3000用户手册中提供的说明设置折射率和吸收参数。
在本说明书中，术语“真空发生器”是指用于产生压力减小的设备或设备的组合。合适设备的非限制性示例包括根据文丘里原理操作的真空发生器、真空泵，例如旋转叶片和液环真空泵以及再生鼓风机。
在本说明书中，术语“压力传感器”是指用于测量绝对压力和/或相对压力的设备或设备的组合。合适设备的非限制性示例包括可以是隔膜压力换能器的压力换能器。例如，可以使用可从德国克林根贝格的WIKA Alexander Wiegand SE&Co.KG获得的P30压力变送器。
在本说明书中，术语“控制器”是指可以包括硬件和/或软件的功能。控制器可以包括控制单元或者可以是在专用或共享计算资源上运行的计算机程序。控制器可以包括单个单元或者可以由可操作地连接的多个子单元构成。控制器可以位于一个处理资源上，或者可以分布在空间上分离的处理资源上。控制器可以包括微控制器、一个或多个处理器(诸如一个或多个微处理器)、存储器、可配置逻辑、固件等。
在本说明书中，范围和量可以表示为“约”特定值或范围。“约”也包括确切的量。例如，“约2微米”意指“约2微米”以及“2微米”。通常，术语“约”包括预期在实验误差内的量。术语“约”可以包括在所提供的值小5％至大5％以内的值。例如，“约2微米”意指“介于1.9微米与2.1微米之间”。
在本说明书中，干粉“由……组成”的表达意指基本上仅由指定成分组成的干粉，如本领域技术人员将认识到的通常遇到的不可避免的杂质除外。
附图说明
现在将参考附图仅以举例的方式描述本公开的方面和实施方案，在附图中：
图1是用于干粉涂覆过滤器的设备的示意图；
图2是图1的设备的部件以及过滤器的示意图；
图3是图1的设备的部件的截面图；
图4是图3的设备的透视图；
图5是可形成图3的设备的一部分的扩散器的实施方案的透视图；
图6是图5的扩散器的平面图；
图7是在图6的A-A线上剖开的扩散器的截面图；
图8是可形成图3的设备的一部分的扩散器的另一实施方案的透视图；
图9是图8的扩散器的平面图；
图10是在图9的A-A线上剖开的扩散器的截面图；
图11是可形成图3的设备的一部分的扩散器的另一实施方案的透视图；
图12是图11的扩散器的平面图；
图13是在图12的A-A线上剖开的扩散器的截面图；
图14是在图12的B-B线上剖开的扩散器的截面图；
图15示意性地示出了通过并非根据权利要求的设备的流动；
图16和图17示出了对根据本公开的设备的第一实施例的CFD分析的结果；
图18和图19示出了对根据本公开的设备的第二实施例的CFD分析的结果；并且
图20和图21示出了对根据本公开的设备的第三实施例的CFD分析的结果。
具体实施方式
本领域读者将认识到，除非当前上下文另外教导，否则本公开的一个方面或实施方案的一个或多个特征可以与本公开的任何其它方面或实施方案的一个或多个特征组合。
现在将首先参考图1来描述根据本公开的设备和方法的实施例，该图示出了用于干粉涂覆过滤器2(例如用于从废气过滤微粒物质的过滤器)的设备1的示意图。过滤器2是包括多孔基底的类型，该多孔基底具有入口面3和出口面4，入口面3和出口面4由多孔结构分开。
设备1包括用于保持过滤器2的过滤器保持器、入口通道5和出口通道6。
设备也可包括例如干粉的源7、喷雾装置8和真空发生器9。
过滤器保持器可用于在涂覆期间将过滤器2维持在静止位置。过滤器保持器可抓握过滤器2的上端和/或下端。过滤器保持器可包括可膨胀上密封囊13(也称为上部可膨胀套环)和/或可膨胀下密封囊14(也称为下部可膨胀套环)，该可膨胀上密封囊和可膨胀下密封囊支撑过滤器2的相应上端和下端。可膨胀上密封囊13和可膨胀下密封囊14可与过滤器2的外表面接触和/或接合。它们各自可在过滤器2周围形成不透液或不透气密封。可膨胀上密封囊13和可膨胀下密封囊14可由一个或多个壳体支撑(例如由该一个或多个壳体的内壁支撑)。过滤器2可以过滤器2的入口面3在最上面的竖直取向定位在过滤器保持器中。
源7可以为用于容纳干粉以及将干粉输送到喷雾装置8的任何合适的源。例如，源7可包括贮存器(诸如料斗)。源7可包括投配装置，该投配装置用于通过例如重量、体积、颗粒数量或时间来投配干粉。源7可包括输送装置，该输送装置用于将干粉输送到喷雾装置8，诸如，例如用于干粉的重量或体积进料。附加地或另选地，喷雾装置8可通过文丘里效应来朝向喷雾装置8抽吸干粉。
喷雾装置8可以为用于将干粉传递到入口通道5中的任何合适的装置。优选地，干粉被喷射到入口通道5中。喷雾装置8可包括用于干粉的一个或多个出口。该一个或多个出口可设置在一个或多个喷雾喷嘴10中，如图1的实施例中所示。一个或多个出口可位于入口通道5之外并且被取向为将干粉引导到入口通道5中。例如，如通过图1中的实施例所示，一个或多个出口可设置在入口通道5的入口上方，其中喷雾喷嘴10正好位于入口通道5的入口的上方。附加地或另选地，一个或多个出口可位于入口通道5之内。该一个或多个出口可以相对于入口通道5的纵向轴线的任何合适的角度进行取向。例如，该一个或多个出口可在平行于纵向轴线的方向上喷雾干粉。该一个或多个出口可与纵向轴线重合地对准。
喷雾装置8可包括加压气体(例如，空气)的源11，该加压气体的源被提供以移动干粉并且将干粉从喷雾装置8的该一个或多个出口喷出。例如，源11可以为具有压缩机的压缩空气发生器，该压缩空气发生器从空气入口接收空气并且经由进料管线12将压缩空气供应到该一个或多个出口。
出口通道6包括：第一端31，该第一端在使用中与由过滤器保持器保持的过滤器2的出口面4连通；以及与真空发生器9连通的第二端32。可提供真空发生器9以用于：在使用中，通过经由出口通道6向过滤器2的出口面4施加压力减小，来建立通过入口通道5和过滤器2的多孔结构的初级气流。出口通道6的第一端31可直接或间接地耦接到出口面4。第一端31可呈真空锥15的形式，该真空锥可限定漏斗，该漏斗具有：与过滤器2的出口面4接合的较宽端，以及与通向真空发生器9的导管16连通的较窄端。可膨胀下密封囊14可在过滤器2的出口面4与真空锥15之间形成密封。
真空发生器9可包括通过导管16连接到真空锥15的真空泵17。可通过控制器来控制真空泵17以控制初级气流的体积流量。
真空发生器9和/或出口通道6可设置有体积流量传感器。体积流量传感器可以为与沿导管16定位的一个或多个压力传感器18组合的孔口板。设备1可进一步包括用于监测过滤器2的背压的压力传感器。可使用单个压力传感器。单个压力传感器可位于真空发生器9、导管16或真空锥15中。
控制器可控制例如真空发生器9和喷雾装置8的操作。控制器也可被配置为：独立于控制由真空发生器9产生的初级气流来控制干粉从源7到喷雾装置8的输送。例如，控制器可控制源7的投配装置的操作。控制器可被配置为：独立于控制初级气流来控制干粉朝向过滤器2的入口面3的喷雾。在本说明书中使用术语‘独立’是指控制器单独地并且与其他变量的状态无关地控制干粉的喷雾和初级气流的变量中的每个变量的能力。例如，控制器可在不同时喷雾干粉的情况下建立初级气流。例如，控制器可在不改变初级气流的体积流量的情况下增加或降低干粉的喷雾速率。例如，控制器可在不改变干粉的喷雾速率的情况下增加或降低初级气流的体积流量。例如，控制器可独立于控制真空发生器9的操作来控制喷雾装置8的操作。
入口通道5适用于接收干粉和气体的混合物。气体可以例如为通过真空发生器9的操作而生成的初级气流和/或来自喷雾装置8的气体流。例如，真空发生器9的操作可建立初级气流，使得气体被抽吸到入口通道5的入口20中。入口20可对周围大气开放，使得气体直接从大气被抽吸到入口20中。另选地，入口20可耦接到上游导管，使得气体从所述上游导管被抽吸到入口20中。
来自喷雾装置8的气体流可被注射到入口通道5中。在图1的例示实施例中，气体由于两种作用而进入入口通道5—气体通过由真空发生器9生成的吸力从大气被抽吸到入口20中，并且附加的气体(与干粉一起)通过喷雾装置8被注射。
干粉和气体的混合可发生在入口通道5中。此外，干粉和气体的混合可在干粉到达入口通道5之前发生，例如在喷雾装置8和/或连接在入口通道5的上游的任何导管中。
入口通道5在使用中与由过滤器保持器保持的过滤器2的入口面3连通。
如图2中示意性地示出的，入口通道5包括扩散器21以及在扩散器21的下游的发散部分22，该发散部分朝向过滤器2的入口面3向外锥形化或以其它方式增加其用于流动的面积。此外，入口通道5可包括会聚部分23和颈部部分24。
发散部分22用于朝向过滤器2的入口面3约束和引导气体和干粉的流。发散部分22可以为管状。发散部分22可以为锥形。发散部分22可以10°至80°、任选地40°至60°、任选地45°至55°的角度α向外锥形化，如图2所示。发散部分22的壁可具有20°至160°、任选地80°至120°、任选地90°至110°的夹角。
发散部分22可具有50mm至300mm的轴向长度La。发散部分22的上游端25可具有40mm至100mm的内径Da。该内径Da可与颈部部分24的内径Dc相同。发散部分22的下游端26可具有内径Db，该内径可与过滤器2的入口面3的直径基本上相同。下游端26可以为圆形、椭圆形或其它形状。下游端26的形状可与过滤器2的入口面3的形状相匹配。
入口通道5可进一步包括在下游端26与过滤器2的入口面3之间的附加管状部分33。附加管状部分33可以为柱形。附加管状部分33的下游端可以为圆形、椭圆形或其它形状。该形状可与过滤器2的入口面3的形状相匹配。
在存在的情况下，颈部部分24位于扩散器21与发散部分22之间。颈部部分24可以为柱形，并且可具有0mm至40mm、任选地5mm至40mm、任选地10mm至30mm、任选地5mm、10mm、15mm、20mm或25mm的轴向长度Lb。颈部部分24的内径Dc可以为40mm至100mm。
会聚部分23可朝向颈部部分24和/或发散部分22向内锥形化或以其它方式减小其用于流动的面积。会聚部分23用于朝向颈部部分24和/或发散部分22约束和引导气体和干粉的流。会聚部分23可以为管状。会聚部分23可以为锥形。会聚部分可以40°至60°、任选地45°至55°的角度β向内锥形化。会聚部分23的壁可具有80°至120°、任选地90°至110°的夹角。
会聚部分23可具有50mm至300mm的轴向长度Lc。会聚部分23的上游端27可具有140mm至700mm的内径Dd。会聚部分23的下游端28可具有40mm至100mm的内径De。该内径De可与颈部部分24的内径Dc相同。
入口通道5可进一步包括在会聚部分23的上游端27的上游的附加管状部分29。附加管状部分29可以为柱形。
扩散器21可位于或邻近会聚部分23的出口，即位于或邻近下游端28，在该下游端处，该会聚部分连接到颈部部分24或发散部分22(如果不存在颈部部分)。在一些实施例中，扩散器21可位于颈部部分24中。然而，优选的是，扩散器21在颈部部分24的入口处或附近(例如正好在该颈部部分的入口的上游)位于会聚部分23中，例如朝向会聚部分23的下游端28。
颈部部分24的内径Dc可小于或等于扩散器21的外径。
入口通道5优选地进一步包括在扩散器21与入口通道5的壁之间的旁通流动间隙30。例如，旁通流动间隙30可以为在扩散器21的环形外边缘与入口通道5的管状壁(例如会聚部分23的锥形壁)之间的环形间隙。环形间隙的宽度可以为1mm至5mm、任选地3mm。
在一些实施例中，入口通道5可进一步包括第二扩散器，该第二扩散器位于颈部部分24的出口处或附近，优选地位于颈部部分24内。
图3和图4更详细地示出了入口通道5的实施例并且例示了附加构造细节。入口通道5安装到支撑板35，特别地其中会聚部分23的上游端27的凸缘通过螺栓36固定到支撑板35的底侧。呈料斗形式的用于干粉的源7经由支撑臂37和支撑环38也安装到支撑板35，如图4中可见。呈喷雾喷嘴10的形式的喷雾装置8通过使用夹紧和密封布置39安装成从料斗悬垂。
扩散器21经由扩散器保持器安装到支撑环38和支撑板35。在图3和图4的实施例中，扩散器保持器包括两个L形系杆40，该两个L形系杆向下延伸穿过附加管状部分29并且在会聚部分23内。如图3所示，系杆40从上方支撑扩散器21。这样，旁通流动间隙30可被保持为不间断，即可形成围绕扩散器21的整个周边的连续环形间隙。
如图3所示，入口通道5可形成为多于一个件。例如，入口通道5可以为模块化系统，该模块化系统具有可组装和拆卸的两个或更多个部件。例如，模块化系统可具有：包括会聚部分23的第一部件以及包括发散部分22的第二部件。第一部件和/或第二部件可任选地包括颈部部分24的至少一部分。另选地，颈部部分24可包括模块化系统的第三部件。
可提供夹紧和密封布置或其它合适的装置以将第一部件和第二部件组装在一起。例如，在图3的例示实施例中，可提供夹紧和密封布置41以在接头处将第一部件和第二部件耦接在一起。接头可设置在颈部部分24内。
模块化系统可包括多个不同的第二部件，该多个不同的第二部件中的每个不同的第二部件可具有发散部分22的不同配置。例如，每个第二部件可在轴向长度La、内径Da、内径Db、角度α和下游端26处的截面形状中的一者或多者方面有所不同。每个第二部件可任选地被组装到相同的第一部件。这样，在不必改变包括例如会聚部分23和扩散器21的第一部件的配置或定位的情况下，入口通道5可易于被配置用于与不同的过滤器2一起使用和/或用于不同的过程。因此，第一部件可被配置为入口通道5的永久或基部部件，并且第二部件可被配置为入口通道5的可替换部件。
发散部分22的下游端26可设置有用于将入口通道5耦接到过滤器2的密封件42，例如可膨胀套环。该密封件可以为过滤器保持器的可膨胀上密封囊13或者附加密封件。
入口通道5可形成可选择性地与过滤器2的入口面3接合的头部套件的一部分。入口通道的总轴向长度Ld可以为400mm或更小、任选地350mm或更小。
扩散器21包括导向表面和孔。导向表面用于在气体和干粉的流在越过和/或穿过扩散器21时对其进行导向。孔用于允许气体和干粉穿过扩散器21。导向表面可促进干粉在气体中的混合，并且可改变干粉的颗粒在气体流内的分布。导向表面可因此改变干粉在气体流内的分布。导向表面可具有相对于扩散器21的纵向轴线的30°至60°、任选地45°的倾角。导向表面优选地向外锥形化，即，使得越过导向表面的气体和干粉的流朝向入口通道5的管状壁被向外引导。发散部分22的向外锥形化的角度α可与扩散器21的导向表面的倾角相同。
扩散器21可具有2、3、4或更大的旋转对称阶。
图5至图7示出了设备1的扩散器21的一个实施例。扩散器21包括板50，该板包括多个孔51。板50可以为盘形，例如圆形。板50可包括外环52和内环53，其中孔51位于外环与内环之间。一个或多个肋54可连接外环52和内环53。如图所示，可提供限定四个孔51的四个肋54。肋54在取向上可以为径向。内环53可包括中心孔55。
外环52和内环53的表面构成扩散器21的导向表面。特别地，上表面(在使用中面向上游的那些)可形成导向表面。外环52和内环53的上部面可具有相对于扩散器21的纵向轴线的30°至60°、任选地45°的倾角，如图7所示。
该扩散器21具有4阶旋转对称。
图8至图10示出了设备1的扩散器21的另一实施例。扩散器21类似于先前实施例的扩散器，但包括四个环，外环52、内环53和两个中间环56、57。因此，提供了孔51的三个环形布置以及中心孔55。
图11至图14示出了设备1的扩散器21的另一实施例。扩散器21类似于第一实施例的扩散器，但包括三个肋54而不是四个。此外，在扩散器21的上部面中设置有用于连接到系杆40的安装点58。
该扩散器21具有3阶旋转对称。
设备1以及特别地入口通道5可用于用干粉涂覆过滤器，该干粉包含以下项或由以下项组成：一种或多种耐火粉末，任选地包括一种或多种热解耐火粉末；和/或一种或多种气凝胶。附加地或另选地，设备1可用于用干粉涂覆过滤器，该干粉包含以下项或由以下项组成：用于通过热分解形成金属氧化物的金属化合物。在示例中，金属化合物可以包含以下项或由以下项组成：金属氢氧化物、金属磷酸盐、金属碳酸盐、金属硫酸盐、金属高氯酸盐、金属碘化物、金属草酸盐、金属乙酸盐、金属氯酸盐或它们的混合物。
涂覆有干粉的过滤器2可在用干粉涂覆之前设置有如本领域中已知的催化涂层。可使用通过本领域中已知的方法由催化浆料制备的载体涂层。载体涂层可以是例如烃捕集器、三元催化剂(TWC)、NOx吸收剂、氧化催化剂、选择性催化还原(SCR)催化剂、贫NOx催化剂和它们中的任何两种或更多种的组合。可在施加催化涂层之后煅烧过滤器2。
在设备1的使用的实施例中，过滤器2可首先被装载到过滤器保持器中。过滤器2可以在处理期间保持在静止位置。过滤器2可由在过滤器2的上端和/或下端处的过滤器保持器抓握。可膨胀上密封囊13和可膨胀下密封囊14可膨胀以与过滤器2的外表面接触和/或接合。过滤器2可被保持处于以过滤器的入口面3在最上面的竖直取向。过滤器保持器的操作(例如可膨胀上密封囊13和可膨胀下密封囊14的膨胀)可由控制器控制。
真空发生器9可由控制器激活以建立通过入口通道5、过滤器2和出口通道6的初级气流。任选地，在将干粉转移到喷雾装置8的喷雾喷嘴10并且朝向过滤器2的入口面3喷雾之前建立初级气流。由真空发生器9生成的压力减小的水平可由控制器独立于干粉从源7转移到喷雾装置8的速度或质量速率来控制。初级气流的体积流量可以是10m3/h至5000m3/h，任选地400m3/h至2000m3/h，任选地600m3/h至1000m3/h。
干粉可通过喷雾装置8朝向过滤器2的入口面3喷雾到入口通道5中。干粉沿附加管状部分29和会聚部分23朝向扩散器21行进。
在气体和干粉通过会聚部分23时，干粉的颗粒可经历共混效应，其中颗粒在气流中混合。
在到达扩散器21时，气体和干粉的至少一部分可越过扩散器21的导向表面并且穿过扩散器21的孔51。气体和干粉的一部分可穿过中心孔55。一些气体和干粉可由导向表面导向以围绕扩散器的外部流动，即穿过环形旁通流动间隙30。例如，对于接触外环52的气体和干粉可发生这种情况。气体和干粉的一部分可在不首先接触扩散器21的情况下穿过环形旁通流间隙30。例如，对于靠近入口通道的管状壁流动的气体和/或干粉(例如沿管状壁的层流)可发生这种情况。
扩散器用于使干粉在气流中进一步共混和重新分布。
在离开或绕过扩散器21之后，气体和干粉通过颈部部分24，在该颈部部分处可发生进一步共混。
气体和干粉然后通过发散部分22。有利地，发散部分22可用于使干粉的颗粒跨流截面更均匀地分布，并且特别地可帮助干粉流到过滤器2的入口面3的外周边缘。这可帮助获得进入过滤器2的干粉跨入口面3的更均匀分布。
在涂覆期间，可监测过滤器2的背压。可通过使用压力传感器来监测背压。控制器可被配置为当例如达到预定背压时，停止干粉朝向过滤器2的入口面3的喷雾。预定背压可以是绝对背压。绝对背压可以在600m3/小时的流速下为20mbar-180mbar。另选地，预定背压可以是相对背压。除此之外或另选地，当达到预定总喷雾时间时，可停止干粉朝向过滤器2的入口面3的喷雾。
方法可被配置为：递送10g/l至40g/l、任选地15g/l至30g/l、任选地约20g/l的干粉的过滤器的最大装载；或者递送<10g/l、任选地<5g/l、任选地<2g/l的干粉的过滤器的最大装载。
实施例
图15示出了通过未设置有扩散器的入口通道的干粉和气体的流。可以看出，颈部部分和发散部分的存在导致干粉在气流中的一些扩散和混合。然而，所得到的粉末分散体被高度集中到过滤器的入口面的中心区域，其中几乎没有干粉到达入口面的外周区域。
图16和图17示出了根据本公开的设备1的第一实施例的CFD分析的结果。在该实施例中，颈部部分24具有5mm的轴向长度Lb。扩散器21为图8至图10所示的类型。
CFD分析表明，与图15的实施例相比，干粉跨过滤器的整个入口面更均匀地分布。特别地，由于扩散器和发散部分的组合效应，使得干粉能够到达甚至入口面的外周区域。也值得注意的是，发散部分中的流包含一些相对较大尺度的涡流。这些涡流可有益于促进干粉与气流的混合。然而，如图所示，它们也可导致入口面的区域中的一些流在入口面的位于中心与外周之间的中间区域中基本上沿入口面(例如横向于纵向轴线)。此类流可以是有益的，因为它们可用于驱逐通道的壁上的干粉在入口面的表面上的任何积聚。然而，它们可导致进入通道的干粉量跨入口面的一些不均匀性。
图18和图19示出了根据本公开的设备1的第二实施例的CFD分析的结果。在该实施例中，颈部部分24具有10mm的轴向长度Lb。扩散器21为图8至图10所示的类型。
CFD分析再次表明，与图15的实施例相比，干粉跨过滤器的整个入口面更均匀地分布。特别地，由于扩散器和发散部分的组合效应，使得干粉能够到达甚至入口面的外周区域。也值得注意的是，与图16和图17的实施例相比，已使发散部分中的涡流显著减小。有益地，在入口面附近的区域中，跨整个入口面的流基本上平行于纵向轴线，并且已消除了在图16和图17的实施例中经历的横向流。然而，跨入口过滤器的面的干粉的量中存在明显的一些不均匀性。例如，在中心和外周处进入的干粉的量略微大于中间区域中的干粉的量。
图20和图21示出了根据本公开的设备1的第三实施例的CFD分析的结果。在该实施例中，颈部部分24具有10mm的轴向长度Lb。扩散器21为图5至图7所示的类型。
CFD分析表明，干粉跨过滤器的整个入口面更均匀地分布。类似于图18和图19的实施例，进入入口面的流跨整个入口面基本上平行于纵向轴线。此外，流跨入口面非常均匀，并且比图18和图19的实施例中的流更均匀。要注意的是，发散部分中的涡流基本上被消除，并且进入入口面的流非常稳定-如可通过以下事实看出：在入口面上方相当大的距离内，流线跨入口面是直的并且平行的。
本公开的设备可被配置为涂覆多种形状和大小的过滤器。
在一个非限制性实施例中，入口通道5被配置为带有用于涂覆直径为330.2mm的基底的以下尺寸：
·发散部分22以55°的角度α向外锥形化，使得发散部分22的壁具有70°的夹角；
·发散部分22具有225mm的轴向长度La；
·发散部分22的上游端25具有73mm的内径Da；
·发散部分22的下游端26具有335mm的内径Db；
·颈部部分24具有28mm的轴向长度Lb；
·颈部部分24的内径Dc为73mm；
·会聚部分以45°的角度β向内锥形化，使得会聚部分23的壁具有90°的夹角；
·会聚部分23具有112mm的轴向长度Lc；
·会聚部分23的上游端27具有196mm的内径Dd；以及
·会聚部分23的下游端28具有73mm的内径De。
本公开的其他方面和实施方案在以下条款中阐述：
条款A1.一种用于干粉涂覆过滤器的设备，该设备包括：
i)用于保持过滤器的过滤器保持器；
ii)用于接收干粉和气体的混合物的入口通道，该入口通道在使用中与由该过滤器保持器保持的该过滤器的入口面连通；以及
iii)出口通道，该出口通道包括：第一端，该第一端在使用中与由该过滤器保持器保持的该过滤器的出口面连通；以及与真空发生器连通的第二端；
其中该入口通道包括：
扩散器；以及
在该扩散器的下游的发散部分，该发散部分朝向该过滤器的该入口面向外锥形化或以其它方式增加其用于流动的面积。
条款A2.根据条款A1所述的设备，其中该发散部分为锥形。
条款A3.根据条款A1或条款A2所述的设备，其中该发散部分以10°至80°、任选地40°至60°、任选地45°至55°的角度向外锥形化。
条款A4.根据任一前述条款所述的设备，其中该发散部分具有50mm至300mm的轴向长度。
条款A5.根据任一前述条款所述的设备，其中该入口通道进一步包括在该扩散器与该发散部分之间的颈部部分。
条款A6.根据条款A5所述的设备，其中该颈部部分为柱形。
条款A7.根据条款A5或条款A6所述的设备，其中该颈部部分具有0mm至40mm、任选地5mm至40mm、任选地10mm至30mm、任选地5mm、10mm、15mm、20mm或25mm的轴向长度。
条款A8.根据条款A5至A7中任一项所述的设备，其中该颈部部分具有40mm至100mm的内径。
条款A9.根据条款A5至A8中任一项所述的设备，其中该颈部部分具有小于或等于该扩散器的外径的内径。
条款A10.根据任一前述条款所述的设备，其中该扩散器位于或邻近颈部部分的入口，或者位于或邻近其中不存在颈部部分的该发散部分。
条款A11.根据任一前述条款所述的设备，其中该入口通道进一步包括在该扩散器与该入口通道的壁之间的旁通流动间隙。条款A12.根据条款A11所述的设备，其中该旁通流动间隙是在该扩散器的环形外边缘与该入口通道的管状壁之间的环形间隙。条款A13.根据条款A12所述的设备，其中该环形间隙的宽度为1mm至5mm、任选地3mm。
条款A14.根据任一前述条款所述的设备，其中该入口通道进一步包括位于或邻近该颈部部分的出口的第二扩散器。
条款A15.根据任一前述条款所述的设备，其中该设备进一步包括扩散器保持器。
条款A16.根据条款A15所述的设备，其中该扩散器保持器从上方或下方支撑该扩散器，使得在该扩散器的环形外边缘与该入口通道的管状壁之间存在不间断的环形间隙。
条款A17.根据任一前述条款所述的设备，其中该入口通道进一步包括在该扩散器的上游和/或与该扩散器重合的会聚部分，该会聚部分朝向该扩散器向内锥形化或以其它方式减小其用于流动的面积。
条款A18.根据条款A17所述的设备，其中该会聚部分为锥形。
条款A19.根据条款A17或条款A18所述的设备，其中该会聚部分以40°至60°、任选地45°至55°的角度向内锥形化。
条款A20.根据条款A17至A19中任一项所述的设备，其中该会聚部分具有50mm至300mm的轴向长度。
条款A21.根据条款A17至A20中任一项所述的设备，其中该扩散器位于或邻近该会聚部分的出口。
条款A22.根据任一前述条款所述的设备，其中该入口通道的总轴向长度为400mm或更小、任选地350mm或更小。
条款A23.根据任一前述条款所述的设备，其中该扩散器包括板，该板包括多个孔。
条款A24.根据任一前述条款所述的设备，其中该扩散器包括导向表面，该导向表面具有相对于该扩散器的纵向轴线的30°至60°、任选地45°的倾角。
条款A25.根据条款A24所述的设备，其中该发散部分以与该扩散器的该导向表面的该倾角相同的角度向外锥形化。
条款A26.根据任一前述条款所述的设备，其中该扩散器包括一个或多个安装点，该一个或多个安装点用于连接到该设备的一个或多个系杆。
条款A27.根据任一前述条款所述的设备，其中该入口通道形成为头部套件的一部分，该头部套件可选择性地与保持在该过滤器保持器中的该过滤器的该入口面接合。
条款A28.根据任一前述条款所述的设备，其中该入口通道被配置为模块化系统，该模块化系统具有可被组装和拆卸的两个或更多个部件。
条款A29.根据条款A28所述的设备，其中该模块化系统包括：包括该会聚部分的第一部件以及包括该发散部分的第二部件。条款A30.根据条款A29所述的设备，其中该模块化系统包括多个不同的第二部件，该多个不同的第二部件中的每个不同的第二部件具有该发散部分的不同配置。
条款B1.一种用于使用涂覆设备对用于从废气过滤微粒物质的过滤器进行处理的方法，该方法包括以下步骤：
a)将过滤器定位在过滤器保持器中，该过滤器具有入口面和出口面，该入口面和该出口面由多孔结构分开；
b)通过向该过滤器的该出口面施加压力减小来建立循序地穿过该涂覆设备的入口通道、该过滤器的该多孔结构和该涂覆设备的出口通道的气流；
c)在位于该过滤器的该入口面的上游的位置处将干粉喷雾到该气流中以形成干粉和气体的混合物；以及
d)将该干粉和气体的混合物沿该涂覆设备的该入口通道朝向该过滤器的该入口面抽吸并且抽吸通过该过滤器的该入口面，使得该干粉接触该过滤器的该多孔结构；
其中在该入口通道中，该干粉和气体的混合物的至少一部分被抽吸通过扩散器并且随后穿过该入口通道的发散部分，该发散部分在其通向该过滤器的该入口面的路径上向外锥形化或以其它方式增加其用于流动的面积。
条款B2.根据条款B1所述的方法，其中在该入口通道中，该干粉和气体的混合物的该至少一部分在穿过该扩散器之后并且在进入该发散部分之前被抽吸通过颈部部分。
条款B3.根据条款B2所述的方法，其中该颈部部分具有0mm至40mm、任选地5mm至40mm、任选地10mm至30mm、任选地5mm、10mm、15mm、20mm或25mm的轴向长度。
条款B4.根据条款B1至B3中任一项所述的方法，其中在该入口通道中，该干粉和气体的混合物的一部分通过在该扩散器与该入口通道的壁之间穿过而绕过该扩散器。
条款B5.根据条款B1至B4中任一项所述的方法，其中在该入口通道中，该干粉和气体的混合物的该至少一部分被抽吸通过第二扩散器。
条款B6.根据条款B1至B5中任一项所述的方法，其中在该入口通道中，该干粉和气体的混合物的该至少一部分被抽吸通过在该扩散器的上游和/或与该扩散器重合的会聚部分，该会聚部分朝向该扩散器向内锥形化或以其它方式减小其用于流动的面积。
条款B7.根据条款B1至B6中任一项所述的方法，其中该过滤器的该入口面具有90mm至330mm的直径或最大特征尺寸。
条款C1.一种用于干粉涂覆过滤器的设备，该设备包括：
i)用于保持过滤器的过滤器保持器；
ii)用于接收干粉和气体的混合物的入口通道，该入口通道在使用中与由该过滤器保持器保持的该过滤器的入口面连通；以及
iii)出口通道，该出口通道包括：第一端，该第一端在使用中与由该过滤器保持器保持的该过滤器的出口面连通；以及与真空发生器连通的第二端；
其中该入口通道包括：
扩散器；以及
在该扩散器的环形外边缘与该入口通道的管状壁之间的环形旁通流动间隙。
条款C2.根据条款C1所述的设备，其中该环形旁通流动间隙的宽度为1mm至5mm、任选地3mm。
条款C3.根据条款C1或条款C2所述的设备，该设备进一步包括扩散器保持器，该扩散器保持器从上方或下方支撑该扩散器，
使得该环形旁通流动间隙在该扩散器的周边周围不间断。条款C4.根据条款C1至C3中任一项所述的设备，其中该扩散器包括一个或多个安装点，该一个或多个安装点用于连接到该设备的一个或多个系杆。
条款D1.根据条款A1至A30或B1至B7或C1至C4中任一项所述的设备或方法，其中该干粉包含以下项或由以下项组成：
a)金属化合物，该金属化合物用于通过热分解形成金属氧化物；
b)金属氧化物；或者
c)气凝胶。
条款D2.根据条款D1所述的设备或方法，其中该金属化合物包含以下项或由以下项组成：金属氢氧化物、金属磷酸盐、金属碳酸盐、金属硫酸盐、金属高氯酸盐、金属碘化物、金属草酸盐、金属乙酸盐、金属氯酸盐或它们的混合物。条款D3.根据条款D1或D2所述的设备或方法，其中该金属化合物的金属包含以下项或由以下项组成：镁、钙、锶、钡、铝、锆、锰、锂、铁、钴、镍、铜或镓中的一者或多者。
条款D4.根据条款D1至D3中任一项所述的设备或方法，其中选项c)的该金属氧化物包括一种或多种热解金属氧化物或热解混合氧化物，例如热解氧化铝、热解二氧化硅或热解二氧化钛。
条款D5.根据条款D1至D4中任一项所述的设备或方法，其中该气凝胶包括二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、碳气凝胶、二氧化钛气凝胶、氧化锆气凝胶、二氧化铈气凝胶、金属氧化物气凝胶和混合氧化物气凝胶中的一者或多者。
条款D6.根据条款D1至D5中任一项所述的设备或方法，其中该干粉具有1g/cm3至3g/cm3、任选地1.5g/cm3至2.5g/cm3、任选地约2g/cm3的振实密度。
条款D7.根据条款D1至D6中任一项所述的设备或方法，其中该干粉具有小于10微米、任选地小于5微米、任选地约2微米的d50(按体积)。
Claims (25)
1.一种用于干粉涂覆过滤器的设备，所述设备包括：
i)用于保持过滤器的过滤器保持器；
ii)用于接收干粉和气体的混合物的入口通道，所述入口通道在使用中与由所述过滤器保持器保持的所述过滤器的入口面连通；以及
iii)出口通道，所述出口通道包括：第一端，所述第一端在使用中与由所述过滤器保持器保持的所述过滤器的出口面连通；以及与真空发生器连通的第二端；
其中所述入口通道包括：
扩散器；以及
在所述扩散器的下游的发散部分，所述发散部分朝向所述过滤器的所述入口面向外锥形化或以其它方式增加其用于流动的面积。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述发散部分为锥形。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中所述发散部分以10°
至80°、任选地40°至60°、任选地45°至55°的角度向外锥形化。
4.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述入口通道还包括在所述扩散器与所述发散部分之间的颈部部分。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述颈部部分具有0mm至40mm、任选地5mm至40mm、任选地10mm至30mm、任选地5mm、10mm、15mm、20mm或25mm的轴向长度。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的设备，其中所述颈部部分具有40mm至100mm的内径。
7.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述扩散器位于或邻近颈部部分的入口，或者位于或邻近其中不存在颈部部分的所述发散部分。
8.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述入口通道还包括在所述扩散器与所述入口通道的壁之间的旁通流动间隙。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述旁通流动间隙是在所述扩散器的环形外边缘与所述入口通道的管状壁之间的环形间隙。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述环形间隙的宽度为1mm至5mm、任选地3mm。
11.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述设备还包括扩散器保持器，并且所述扩散器保持器从上方或下方支撑所述扩散器，使得在所述扩散器的环形外边缘与所述入口通道的管状壁之间存在不间断的环形间隙。
12.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述入口通道还包括在所述扩散器的上游和/或与所述扩散器重合的会聚部分，所述会聚部分朝向所述扩散器向内锥形化或以其它方式减小其用于流动的面积。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述会聚部分为锥形。
14.根据权利要求12或权利要求13所述的设备，其中所述会聚部分以40°至60°、任选地45°至55°的角度向内锥形化。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的设备，其中所述扩散器位于或邻近所述会聚部分的出口。
16.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述入口通道的总轴向长度为400mm或更小、任选地350mm或更小。
17.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述扩散器包括导向表面，所述导向表面具有相对于所述扩散器的纵向轴线的30°至60°、任选地45°的倾角。
18.根据权利要求17所述的设备，其中所述发散部分以与所述扩散器的所述导向表面的所述倾角相同的角度向外锥形化。
19.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述扩散器包括一个或多个安装点，所述一个或多个安装点用于连接到所述设备的一个或多个系杆。
20.一种用于使用涂覆设备对用于从废气过滤微粒物质的过滤器进行处理的方法，所述方法包括以下步骤：
a)将过滤器定位在过滤器保持器中，所述过滤器具有入口面和出口面，所述入口面和所述出口面由多孔结构分开；
b)通过向所述过滤器的所述出口面施加压力减小来建立循序地穿过所述涂覆设备的入口通道、所述过滤器的所述多孔结构和所述涂覆设备的出口通道的气流；
c)在位于所述过滤器的所述入口面的上游的位置处将干粉喷雾到所述气流中以形成干粉和气体的混合物；以及
d)将所述干粉和气体的混合物沿所述涂覆设备的所述入口通道朝向所述过滤器的所述入口面抽吸并且抽吸通过所述过滤器的所述入口面，使得所述干粉接触所述过滤器的所述多孔结构；
其中在所述入口通道中，所述干粉和气体的混合物的至少一部分被抽吸通过扩散器并且随后穿过所述入口通道的发散部分，所述发散部分在其通向所述过滤器的所述入口面的路径上向外锥形化或以其它方式增加其用于流动的面积。
21.根据权利要求20所述的方法，其中在所述入口通道中，所述干粉和气体的混合物的所述至少一部分在穿过所述扩散器之后并且在进入所述发散部分之前被抽吸通过颈部部分。
22.根据权利要求20或权利要求21所述的方法，其中在所述入口通道中，所述干粉和气体的混合物的一部分通过在所述扩散器与所述入口通道的壁之间穿过而绕过所述扩散器。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的方法，其中在所述入口通道中，所述干粉和气体的混合物的所述至少一部分被抽吸通过在所述扩散器的上游和/或与所述扩散器重合的会聚部分，所述会聚部分朝向所述扩散器向内锥形化或以其它方式减小其用于流动的面积。
24.一种用于干粉涂覆过滤器的设备，所述设备包括：
i)用于保持过滤器的过滤器保持器；
ii)用于接收干粉和气体的混合物的入口通道，所述入口通道在使用中与由所述过滤器保持器保持的所述过滤器的入口面连通；以及
iii)出口通道，所述出口通道包括：第一端，所述第一端在使用中与由所述过滤器保持器保持的所述过滤器的出口面连通；以及与真空发生器连通的第二端；
其中所述入口通道包括：
扩散器；以及
在所述扩散器的环形外边缘与所述入口通道的管状壁之间的环形旁通流动间隙。
25.根据权利要求24所述的设备，其中所述环形旁通流动间隙的宽度为1mm至5mm、任选地3mm。
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