PL197130B1

PL197130B1 - Filtr cząstek wykonany z metalu oraz sposób jego wytwarzania

Info

Publication number: PL197130B1
Application number: PL352355A
Authority: PL
Inventors: Wolfgang Maus
Original assignee: Emitec Emissionstechnologie
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 2000-05-22
Publication date: 2008-03-31
Also published as: PL352355A1; DE19924584A1; CN1261188C; KR100641610B1; US20030200737A1; US6576032B2; JP4733274B2; WO2000072944A1; RU2238133C2; JP2003500200A; KR20020029652A; CN1367712A; US20020050475A1; US6857188B2; EP1196232B1; DE50001069D1; EP1196232A1; AU4924400A

Abstract

1. Filtr cz astek wykonany z metalu, zawieraj acy kana- ly dro zne dla p lynu, usytuowane bezpo srednio obok siebie, przy czym ka zdy z kana lów ma przynajmniej jeden wlot i jeden wylot, z jednym pierwszym kana lem wlotowym i jednym s asiaduj acym z nim drugim kana lem odp lywowym, przy czym pierwszy kana l posiada otwarty przekrój wlotowy znajduj acy si e przy pierwszej powierzchni czo lowej filtra cz astek, który przynajmniej cz esciowo wchodzi w g lab pierwszego kana lu, przy czym pierwszy kana l ma przekrój wlotowy usytuowany na wprost drugiej powierzchni czo lo- wej za zako nczeniem, znamienny tym, ze: - zako nczenie (13, 23) pierwszego kana lu (2, 19) wlo- towego stanowi praktycznie ca lkowite zamkni ecie drogi przep lywaj acego p lynu (10, 18)……………………………… 11. Sposób wytwarzania filtrów cz astek z metalu, zna- mienny tym, ze najpierw wyci aga si e foli e metalow a z co najmniej jednego zasobnika bez ko nca (28), nast epnie nanosi si e materia l spoiwa (30), w szczególno sci w postaci paska, po czym w folii metalowej kszta ltuje si e wglebienia kana lów (29), zwija si e lub uk lada warstwy folii metalowej (29) tak, aby utworzy ly si e usytuowane przeciwnie pierwsze kana ly (2, 19) i drugie kana ly (3, 4, 21), przy czym pierwszy kana l (2, 19) ma otwarty przekrój wlotowy (11) od pierwszej strony czo lowej (12), prowadz acy przynajmniej cz esciowo do pierwszego kana lu (2, 19), a jednocze snie……………….… PL PL PL PL

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 197130 B1 (²¹) Numer zgłoszema: ³⁵²³⁵⁵ (13) (22) Data zgtoszenfe: 22.05.2000 <⁵¹ >^lnŁCI·

B01D 46/52 (2006.01) (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:

22.05.2000, PCT/EP00/04640 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

07.12.2000, WO00/72944 PCT Gazette nr 49/00 (54) Filtr cząstek wykonany z metalu oraz sposób jego wytwarzania

(30) Pierwszeństwo: 28.05.1999,DE,19924584.3	(73) Uprawniony z patentu: EMITEC GESELLSCHAFT FOR EMISSIONSTECHNOLOGIE MBH, Lohmar, DE
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 11.08.2003 BUP 16/03	(72) Twórca(y) wynalazku: Wolfgang Maus, Bergisch Giadbach, DE
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.03.2008 WUP 03/08	(74) Pełnomocnik: Łazewska Sławomira, Łazewska i Łazewski

(57) 1. Filtr cząstek wykonany z metalu, zawierający kanały drożne dla płynu, usytuowane bezpośrednio obok siebie, przy czym każdy z kanałów ma przynajmniej jeden wlot i jeden wylot, z jednym pierwszym kanałem wlotowym i jednym sąsiadującym z nim drugim kanałem odpływowym, przy czym pierwszy kanał posiada otwarty przekrój wlotowy znajdujący się przy pierwszej powierzchni czołowej filtra cząstek, który przynajmniej częściowo wchodzi w głąb pierwszego kanału, przy czym pierwszy kanał ma przekrój wlotowy usytuowany na wprost drugiej powierzchni czołowej za zakończeniem, znamienny tym, że:

- zakończenie (13, 23) pierwszego kanału (2, 19) wlotowego stanowi praktycznie całkowite zamknięcie drogi przepływającego płynu (10, 18)....................................

11. Sposób wytwarzania filtrów cząstek z metalu, znamienny tym, że najpierw wyciąga się folię metalową z co najmniej jednego zasobnika bez końca (28), następnie nanosi się materiał spoiwa (30), w szczególności w postaci paska, po czym w folii metalowej kształtuje się wgłębienia kanałów (29), zwija się lub układa warstwy folii metalowej (29) tak, aby utworzyły się usytuowane przeciwnie pierwsze kanały (2, 19) i drugie kanały (3, 4, 21), przy czym pierwszy kanał (2, 19) ma otwarty przekrój wlotowy (11) od pierwszej strony czołowej (12), prowadzący przynajmniej częściowo do pierwszego kanału (2, 19), a jednocześnie......................

FIG.1

5,6

PL 197 130 B1

Opis wynalazku

Przedstawiony wynalazek dotyczy filtra cząstek wykonanego z metalu oraz sposobu wytwarzania tego filtra. Filtry tego typu w szczególności mają zastosowanie w silnikach Diesla, służąc do oczyszczania gazów spalinowych m.in., jako katalizatory.

Z patentu EP 0 134 002 znany jest filtr gazów spalinowych do silnika Diesla, wykonany z tkaniny, z drutu, jak również sposób jego wykonania. Wspomniany filtr gazów spalinowych do silnika Diesla skonstruowany jest z warstw układanych w pakiety względnie ukształtowany jest w postaci spiralnego pierścienia. Warstwa skonstruowana jest z przekładek wykonanych z pofalowanej względnie pofałdowanej tkaniny w postaci siatki oraz z powłoki o strukturze zamkniętej bądź też nieciągłej. Obie powierzchnie czołowe filtra gazów spalinowych silnika Diesla są tak ukształtowane, że fragment zamkniętej powierzchni czołowej usytuowany jest naprzeciw fragmentu powierzchni czołowej otwartej, przy czym wycinek tworzący powierzchnię czołową zamocowany jest zaciskowo. Przekładka falista, względnie pofałdowana, dociskana jest przy tym do przekładki płaskiej.

Celem przedmiotowego wynalazku było opracowanie takiej konstrukcji filtra cząstek oraz sposobu jego wytwarzania, które umożliwiłyby uproszczenie produkcji filtrów cząstek, a przy tym równocześnie pozwoliłyby uzyskać dużą powierzchnię czynną wewnątrz filtra.

Przedmiotem wynalazku jest zatem filtr cząstek wykonany z metalu, zawierający kanały drożne dla płynu, usytuowane bezpośrednio obok siebie, przy czym każdy z kanałów ma przynajmniej jeden wlot i jeden wylot, z jednym pierwszym kanałem wlotowym i jednym sąsiadującym z nim drugim kanałem odpływowym, przy czym pierwszy kanał posiada otwarty przekrój wlotowy znajdujący się przy pierwszej powierzchni czołowej filtra cząstek, który przynajmniej częściowo wchodzi w głąb pierwszego kanału, przy czym pierwszy kanał ma przekrój wlotowy usytuowany na wprost drugiej powierzchni czołowej za zakończeniem, charakteryzujący się tym, że:

- zakończenie pierwszego kanału wlotowego stanowi praktycznie całkowite zamknięcie drogi przepływającego płynu,

- co najmniej jedna ze ścian tworzących pierwszy kanał posiada perforację stanowiącą przepusty filtra prowadzące do drugiego kanału,

- drugi kanał odpływowy posiada otwarty przekrój wylotowy co najmniej w przybliżeniu odpowiadający przekrojowi wlotowemu,

- ściany pierwszego i drugiego kanału wykonane są z folii metalowej oraz

- przepusty filtra stanowią jedyny wlot do drugiego kanału.

W jednym z korzystnych wariantów wykonania filtra cząstek według wynalazku jego pierwsze kanały i drugie kanały mają taki sam kształt, jednak są względem siebie umieszczone w przeciwnych kierunkach.

W innym korzystnym wariancie wykonania filtra cząstek według wynalazku pierwsze kanały i drugie kanały tworzą naprzemiennie struktury komórkowe typu plastra miodu.

W jeszcze innym korzystnym wariancie wykonania filtra cząstek według wynalazku ściany pierwszego i drugiego kanału ukształtowane są wyłącznie z jednej folii metalowej.

W następnym korzystnym wariancie wykonania filtra cząstek według wynalazku pierwszy i/lub drugi kanał mają zwężający się przekrój. W szczególnie korzystnym wariancie wykonania filtra cząstek według wynalazku zwężający się przekrój ma kształt klina.

W kolejnym korzystnym wariancie wykonania filtra cząstek według wynalazku przepust filtra jest otworem wykonanym w folii metalowej o średnicy od 3 do 25 pm, a korzystnie 5 pm.

W dalszym korzystnym wariancie wykonania filtr cząstek według wynalazku posiada od 80 000 do 120 000 przepustów na metr kwadratowy ściany.

W innym korzystnym wariancie wykonania filtra cząstek według wynalazku ściana z przepustami filtrującymi ma grubość od 20 do 65 pm, a korzystnie od 30 do 40 pm.

W jeszcze innym korzystnym wariancie wykonania filtr cząstek według wynalazku jest pokryty powłoką.

Przedmiotem wynalazku jest również sposób wytwarzania filtrów cząstek z metalu, w szczególności filtrów cząstek według wynalazku, cechujący się tym, że najpierw wyciąga się folię metalową z co najmniej jednego zasobnika bez końca, następnie nanosi się materiał spoiwa, w szczególności w postaci paska, po czym w folii metalowej kształtuje się wgłębienia kanałów, zwija się lub układa warstwy folii metalowej tak, aby utworzyły się usytuowane przeciwnie pierwsze kanały i drugie kanały, przy czym pierwszy kanał ma otwarty przekrój wlotowy od pierwszej strony czołowej, prowadzący

PL 197 130 B1 przynajmniej częściowo do pierwszego kanału, a jednocześnie pierwszy kanał, ma zakończenie usytuowane od strony przeciwnej do usytuowania przekroju wlotowego, przylegające do drugiej strony czołowej, zaś na koniec trwale łączy się leżące na wprost siebie powierzchnie styku kanałów, w związku z czym filtr cząstek wykonany jest wyłącznie z folii metalowej.

W korzystnym wariancie realizacji sposobu według wynalazku powłokę nanosi się na folię metalową przed albo po wytworzeniu filtra cząstek z metalu.

W innym korzystnym wariancie realizacji sposobu według wynalazku folię metalową poddaje się perforacji przed albo po wytworzeniu filtra cząstek metalu lub naniesieniu powłoki na folię metalową.

W filtrze cząstek według wynalazku, dzięki temu, że ściany pierwszego i drugiego kanału wykonane są z folii metalowej, charakteryzują się one odpowiednio dużą powierzchnią, mającą kontakt ze strumieniem płynu. Podczas gdy przy zastosowaniu tkaniny wykonanej z drutu powierzchnię czynną stanowią jedynie poszczególne jej włókna, to ściana tworząca powierzchnię pierwszego kanału ma postać powierzchni ciągłej, z wyjątkiem perforacji. Perforacje stanowiące przepusty filtra łączące z drugim kanałem mają ponadto powierzchnie, z którymi może stykać się substancja płynna. W przeciwieństwie do tkaniny drucianej (siatki) taka perforowana ściana, ma więc większą powierzchnię, która przykładowo, przy zastosowaniu odpowiedniej powłoki, względnie też przy odpowiednim doborze materiału na folię metalową, odznacza się dużą powierzchnią czynną. Stwarza to możliwości wywołania reakcji katalitycznych bądź też innych, względnie też możliwości rozszerzenia zastosowań tego rodzaju filtrów cząstek.

Wspomniana zaleta, polegająca na dużej powierzchni czynnej, łączy się z korzystnym wytwarzaniem tego rodzaju filtrów cząstek z zastosowaniem mniejszej liczby operacji technologicznych. Niezbędne perforacje wykonuje się przykładowo w folii metalowej. Nadawanie odpowiedniego kształtu w celu uformowania poszczególnych kanałów odbywa się, korzystnie, w jednej operacji, niezależnie od tego, czy folia metalowa ma wykonaną perforację czy też nie. Przykładowo korzystnie jest, gdy poszczególne ściany ukształtowanych już kanałów mają wykonaną perforację, dzięki czemu podczas procesu wytwarzania folie metalowe lub folia metalowa może być poddawana obróbce niezależnie od sposobu jej ułożenia oraz pozycjonowania.

Ponadto wykonanie perforacji folii metalowej umożliwia dokładne, pożądane ostateczne usytuowanie przepustów w gotowym filtrze cząstek. Podczas gdy w przypadku tkaniny siatkowej z drutu występuje ryzyko przesunięcia się położenia włókien, to w przypadku perforacji nie jest to możliwe. Zastosowanie perforacji jako przepustów filtra umożliwia to, że gęstość perforacji przechodzącej przez folię metalową a zarazem kształtowa ściana kanału może być zmieniana, tak samo, jak średnica otworów tworzących perforację. Kwalifikuje się to w szczególności do zastosowania wówczas, gdy w filtrze cząstek tworzone są różne stopnie filtrowania.

Dla uniknięcia wysokich strat ciśnienia spowodowanych przez filtr cząstek, drugi jego kanał ma odpowiednio dobrany swobodny przekrój wylotowy, dostosowany do przekroju wlotowego. Dzięki temu osiąga się to, że spadek ciśnienia regulowany jest w pewnym zakresie proporcjonalnie do liczby i wymiarów otworów tworzących perforację. Zgodnie z korzystnym, dalszym wariantem zastosowanego rozwiązania, filtr cząstek ma tak ukształtowane zakończenie pierwszego kanału, że jest ono niedrożne dla przepływu płynu. Tak więc przepusty filtra stanowią jedyny wlot do drugiego kanału. Zakończenie pierwszego kanału służy jako zapora, w związku z czym płyn jest przetłaczany wyłącznie przez przepusty filtra. Cząstki gromadzące się na przepustach filtra, znajdujące się w strumieniu płynu, będą więc gromadziły się w strefie zakończenia pierwszego kanału. Zjawisko to jest intensyfikowane przykładowo przez zastosowanie w strefie końcowej specjalnej siatki. Przez odpowiednie ukształtowanie przepływu w strefie końcowej kanału można wykorzystać powstającą tam strefę spiętrzenia w ten sposób, że cząstki wprawdzie tam docierają, jednak w końcowym efekcie nie osadzają się na stałe. Dzięki temu przepusty filtra pozostają drożne, a sam filtr cząstek wymaga mniejszej liczby cykli regeneracji. Dla celów regeneracji filtr cząstek, w szczególności w końcowej strefie zamknięć, może być wyposażony w odpowiednie systemy umożliwiające regenerację, jak np. ogrzewanie elektryczne, powłokę o właściwościach katalitycznych względnie podobne rozwiązania.

Dla uproszczenia wykonawstwa filtra cząstek oba jego kanały mają taki sam kształt, są jednak usytuowane przeciwnie względem siebie. Wymaga to zastosowania tylko jednego narzędzia do wykonania folii metalowej, przy czym w przypadku filtra cząstek o budowie warstwowej obróbkę poszczególnych folii metalowych przeprowadzać można najpierw w jednym kierunku i dopiero po tym zabiegu odwraca się je na przemian względem siebie. Korzystnie, pierwszy i drugi kanał mają budowę komórkową typu plastra miodu, przy czym kanały pierwszy i drugi można stosować zamiennie.

PL 197 130 B1

Zgodnie z dalszym, korzystnym wariantem realizacji, ściany pierwszego i drugiego kanału kształtuje się z jednej folii metalowej. Umożliwia to rozwijanie folii metalowej dostarczanej w postaci zwoju, a następnie poddawanie jej odpowiedniemu perforowaniu, jak również na następnym stanowisku obróbczym nadawanie pożądanego kształtu metodą obróbki plastycznej. Z kolei folia metalowa jest zwijana bądź też układana warstwowo, w celu ukształtowania filtra cząstek. Dopiero przed wykonaniem tej operacji obróbczej niezbędne jest odcięcie folii metalowej od zwoju. Filtr cząstek wykonany metodą zwijania, względnie też złożony z kolejnych warstw, w miejscach wzajemnego styku kolejnych ścianek charakteryzuje się spoinami, wykonanymi metodą lutowania twardego.

Korzystne jest zastosowanie folii z odpowiednią powłoką, naniesioną przed użyciem jej do przetwórstwa. Powłoka ta może wykazywać właściwości katalityczne, dzięki czemu dodatkowo powierzchnia filtra cząstek w następstwie zastosowania takiej powłoki ulega znacznemu zwiększeniu. Alternatywnie, zastosowana powłoka składać się może z materiału łączącego, jak np. z lutowia, dla umożliwienia połączenia na stałe stykających się ze sobą ścian filtra. W tym celu np. materiał tworzący złącze nanoszony jest na powierzchnię folii metalowej w postaci pasków, przed wykonaniem filtra cząstek. Możliwe jest także nanoszenie na powierzchnię folii metalowej materiału tworzącego spoinę np. w postaci odpowiedniej powłoki.

W celu zwiększenia powierzchni czynnej filtra cząstek okazało się ponadto korzystne zastosowanie pierwszego oraz/lub drugiego kanału o zbieżnym przekroju poprzecznym. Preferowana jest w tym przypadku zbieżność w kształcie klina. Dla pierwszego kanału zwężający się przekrój poprzeczny spełnia funkcję wlotu i dzięki temu uzyskuje się zmniejszenie strat ciśnienia. Dodatkowo zwiększa się aktywna powierzchnia filtra oddziałująca na substancję płynną, ponieważ jej strumień dopływa skośnie w kierunku powierzchni. Zarazem umożliwia to wypłukiwanie cząstek, gromadzących się przy otworach przepustów filtra, przez strumień przepływającego płynu. W efekcie wytrącane z płynu cząstki przemieszczają się w kierunku strefy zamykającej pierwszy kanał. Ruch cząstek jest wspomagany tym, że przeciwległe ściany filtra metalowego są odpowiednio perforowane. Wzdłuż tych ścian kształtuje się, dzięki temu, warstwa strumienia względem której płyn pozostaje w ruchu. W związku z zawirowaniami, powstającymi w środkowym obszarze tego rodzaju kanału, cząstki przenoszone są wzdłuż niego do strefy końcowej, w której mogą się osadzać.

Kolejnym ważnym parametrem filtra cząstek jest wynikająca z jego obecności strata ciśnienia. Aby możliwe było wytworzenie dużej powierzchni z równoczesnym dużym efektem filtrowania, jednak bez dużego spadku ciśnienia, ważne jest - jak wykazały próby - odpowiednie dobranie średnic przepustów filtra. Korzystne okazało się, że przepust filtra ma kształt otworu w folii metalowej o średnicy w zakresie od 3 do 25 pm, a w szczególności 5 pm. Przy tak dobranej średnicy udaje się zoptymalizować inne parametry układu, działające w przeciwnym kierunku. Wspomagające oddziaływanie osiąga się wówczas, gdy filtr cząstek ma od 80 000 do 120 000 przepustów filtrujących na 1 m² powierzchni ściany. Metr kwadratowy ściany filtra jest przy tym definiowany w ten sposób, że jest to powierzchnia, z którą może się stykać strumień filtrowanego płynu.

Ponieważ filtr cząstek narażony jest, w szczególności przy zastosowaniu w samochodach, na działanie wysokich temperatur, niezbędne jest, aby wykazywał on stabilność temperaturową, jak również - aby był stabilny w warunkach działania drgań mechanicznych. Jest to możliwe do uzyskania z wykorzystaniem folii metalowej, która nadaje się do wykonywania z niej ścianek o grubości od 20 do 65 pm, a korzystnie od 30 do 40 pm z przepustami filtrującymi. W szczególności zakres grubości ścianek od 30 do 40 pm umożliwia po pierwsze wykonywanie kanałów bez dużego nakładu przy uzyskiwaniu szczególnie lekkich filtrów, które jednak, pomimo to, odznaczają się wystarczającą stabilnością i odpornością w warunkach użytkowania.

Okazało się również korzystne, gdy powłoka filtra cząstek nanoszona była po wykonaniu kanałów.

Opracowano również sposób wytwarzania filtrów cząstek z zastosowaniem folii metalowej, za pomocą którego w szczególności możliwe było wykonanie filtra opisanego powyżej. Sposób ten składa się z następujących operacji:

- wyciągnięcie folii metalowej z co najmniej jednego zasobnika bez końca,

- naniesienie materiału spoiwa, w szczególności w postaci paska,

- ukształtowanie w folii metalowej wgłębień kanałów,

- zwinięcie lub ułożenie warstw folii metalowej tak, aby utworzyły się usytuowane przeciwnie pierwsze i drugie kanały, przy czym pierwszy kanał ma otwarty przekrój wlotowy od pierwszej strony czołowej elementu, wchodzącego przynajmniej częściowo do pierwszego kanału, przy czym pierwszy

PL 197 130 B1 kanał ma zakończenie usytuowane od strony przeciwnej do przekroju wlotowego, przylegające do drugiej strony czołowej oraz trwałe połączenie przylegających do siebie fragmentów powierzchni styku kanałów, w związku z czym filtr cząstek wykonany jest wyłącznie z folii metalowej.

W jednym z korzystnych wariantów realizacji sposób wytwarzania filtrów cząstek może być poszerzony o nanoszenie powłoki na folię metalową przed bądź też po wykonaniu powyższych operacji. Kolejny alternatywny wariant realizacji rozszerzonej wersji sposobu opisanego powyżej sposobu obejmuje perforację folii metalowej przed albo też po wykonaniu operacji wymienionych powyżej.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym:

fig. 1 przedstawia filtr cząstek wykonany z folii metalowej ułożonej warstwowo, fig. 2 przedstawia drugie rozwiązanie konstrukcyjne filtra cząstek wykonanego z jednej folii metalowej, fig. 3 przedstawia wariant wykonania perforacji w folii metalowej filtra cząstek oraz fig. 4 przedstawia linię produkcyjną wykonywania filtra cząstek z folii metalowej.

Figura 1 przedstawia pierwsze rozwiązanie konstrukcyjne filtra cząstek. Składa się on z pierwszego kanału 2 wlotowego, drugiego kanału 3 odpływowego oraz z trzeciego kanału 4 odpływowego. Wykonany jest on z folii metalowej 5, ułożonej warstwowo. Folia metalowa 5 tworzy ściany 6 kanałów 2, 3 i 4. Pierwsza ściana 7 oraz druga ściana 8, które łącznie tworzą pierwszy kanał 2 mają wykonaną pierwszą perforację 9 pełniącą funkcję dysz filtrujących prowadzących do drugiego kanału 3 oraz do trzeciego kanału 4. Płyn 10 zaznaczony strzałką, przepływający przez filtr cząstek 1, wchodzi do otwartego przekroju wlotowego 11 od pierwszej strony czołowej 12 filtra cząstek 1. Przekrój wlotowy prowadzi do wnętrza pierwszego kanału 2. Dzięki temu, że pierwszy kanał 2 ma zakończenie 13 usytuowane naprzeciw przekroju wlotowego 11, sięgające do powierzchni czołowej 14, to płyn ten może być przetłaczany przez perforację 9. W strefie zakończenia 13 generuje się przeciwciśnienie, które kieruje płyn do kanałów 3 i 4. Zakończenie 13 zgodnie z przedstawionym rozwiązaniem nie ma perforacji i jest w związku z tym dla płynu 10 zamknięte gazoszczelnie. W innym, nie przedstawionym tu rozwiązaniu, zakończenie 13 wykonane jest również z perforacją. Umożliwia to kierowanie płynu 10 przez całą długość kanału 2. Zgodnie z następnym, korzystnym wariantem realizacji, wykonanie perforacji przewidziane jest tylko w pierwszej strefie A zakończenia 13, podczas gdy w drugiej strefie B zakończenia 13 nie ma perforacji. Dzięki temu, ze względu na brak przepływu, druga strefa B pełni funkcję strefy martwej, a zarazem stanowi miejsce gromadzenia się w niej cząstek, w pierwszym kanale 2.

Drugi kanał 3 ma otwarty przekrój odpływowy 15, stanowiący odpowiednik otwartego przekroju wlotowego 11. Przedstawione tu otwarte przekroje wlotowe 11 oraz otwarty przekrój wylotowy 15 mają tę zaletę, że oddziałują one na płyn, w związku z przewężeniem, lub z zwiększeniem powierzchni przekroju, jak dysze lub dyfuzory. Przyczynia się to do minimalizowania strat ciśnienia spowodowanych przez filtr cząstek 1. Jednakże przekrój wylotowy 15 może być również większy niż przekrój wlotowy 11, dzięki czemu uzyskuje się spowolnienie strumienia płynu. Jeśli natomiast pożądane jest zwiększenie szybkości przepływu za filtrem cząstek, to wówczas przekrój wylotowy 15 może zostać wykonany jako mniejszy w porównaniu z przekrojem wlotowym 11.

Figura 2 przedstawia drugi filtr cząstek 16. Drugi wariant filtra cząstek 16 wykonany jest z jednej folii metalowej 17. Zawierający cząstki drugi rodzaj płynu 18, zaznaczony strzałką, przepływa w czwartym kanale 19 odpływowym przez drugą perforację 20 do piątego kanału odpływowego 21. Folia metalowa 17 jest tak pofałdowana, że tworzy ona trzeciego rodzaju ściany 22 kanałów 19 i 21, jak również zakończenia kanałów 23. Kanały 19 i 21 mają zwężający się przekrój. Przy takim korzystnym ukształtowaniu przekroje kanałów zbiegają się klinowo. W ten sposób wzdłuż całego kanału możliwe jest uzyskiwanie efektu dyszowego, jak również zwiększenie wielkości powierzchni, stykającej się bezpośrednio z strumieniem płynu, przypadającej na jeden kanał.

Figura 3 przedstawia wycinek 24 folii metalowej z wariantem trzeciej odmiany perforacji 25. Na pokazanym wycinku 24 wykroju wzrasta zagęszczenie przepustów 26 filtra. Jest to możliwe do uzyskania przez zmianę odległości przepustów 26 filtra, jak również ich liczby i średnicy. Jak pokazano, do wycinka 24 płyn dopływa korzystnie z kierunku pokazanego strzałką. W kanale uzyskuje się przepływ płynu, korzystny na całej pokazanej długości wycinka 24.

Figura 4 pokazuje korzystny wariant linii technologicznej 27, na której możliwy jest do zrealizowania sposób wykonywania filtrów cząstek z folii metalowej, w szczególności filtrów cząstek według wynalazku. W tym celu z zasobnika bez końca, w tym przypadku ze zwoju folii metalowej 28, rozwijana jest folia metalowa 29. W następnej operacji technologicznej na powierzchnię folii metalowej 29 nano6

PL 197 130 B1 szone jest spoiwo 30. Jest ono nanoszone korzystnie w postaci pasków, przy czym najbardziej celowe jest nanoszenie spoiwa wzdłuż tych stref, w których będą się stykały kolejno układane warstwy, z przeznaczeniem do ich połączenia. W następnej operacji odbywa się formowanie kanałów filtra cząstek. Jest to w przedstawionym rozwiązaniu konstrukcyjnym realizowane za pomocą pierwszej prasy 31 oraz drugiej prasy 32. Pierwsza prasa 31 nadaje folii 28 taki sam kształt, jak prasa 32. Są one jednak odpowiednio przesunięte względem siebie o 180°.

Podczas kolejnej operacji technologicznej uformowane fragmenty 33 folii metalowej 29 są od siebie oddzielane. Przesunięte na przemian o 180° wgłębienia umożliwiają to, że wytłaczane tym sposobem kształty mogą być układane sukcesywnie w stosy. Dzięki formowaniu stosów tworzone są pierwsze i drugie kanały. Mają one wprawdzie taki sam kształt, jednakże są przeciwnie względem siebie usytuowane. Z kolei, podczas nie pokazanej na rysunku operacji technologicznej, leżące naprzeciw siebie powierzchnie styku łączone są ze sobą trwale, przykładowo metodą lutowania twardego, co umożliwia wykonanie filtra cząstek wyłącznie z folii metalowej. W następnej operacji technologicznej na linii produkcyjnej 27 w filtrze cząstek 35 za pomocą lasera 34 wykonywana jest perforacja. Korzystnie, przed wykonaniem perforacji w filtrze cząstek 35, na jego powierzchnię nanoszona jest powłoka katalityczna, co w efekcie zwiększa powierzchnię aktywną filtra.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Fiitr cząstek wykonany z metalu, zawierający kanały droone dla płynu, usytuowane bezpośrednio obok siebie, przy czym każdy z kanałów ma przynajmniej jeden wlot i jeden wylot, z jednym pierwszym kanałem wlotowym i jednym sąsiadującym z nim drugim kanałem odpływowym, przy czym pierwszy kanał posiada otwarty przekrój wlotowy znajdujący się przy pierwszej powierzchni czołowej filtra cząstek, który przynajmniej częściowo wchodzi w głąb pierwszego kanału, przy czym pierwszy kanał ma przekrój wlotowy usytuowany na wprost drugiej powierzchni czołowej za zakończeniem, znamienny tym, że:

- zakończenie (13, 23) pierwszego kanału (2; 19) wlotowego stanowi praktycznie całkowite zamknięcie drogi przepływającego płynu (10, 18),

- co najmniej jedna ze ścian (7, 8) tworzących pierwszy kanał (2, 19) posiada perforację (9) stanowiącą przepusty filtra prowadzące do drugiego kanału (3, 4, 21),

- drugi kanał (3, 4, 21) odpływowy posiada otwarty przekrój wylotowy (3, 4, 21) co najmniej w przybliżeniu odpowiadający przekrojowi wlotowemu (11),

- ściany (6, 7, 8) pierwszego (2, 19) i drugiego (3, 4, 19) kanału wykonane są z folii metalowej oraz

- przepusty filtra (26) stanowią jedyny wlot do drugiego kanału (3, 4, 21).
2. FiKT ccąssek weeług zzss-z. 1, zr^ć^r^ir^r^r^i^ tym, że j eeo pierwszz k^r^^^^ (2; 19) i drugie kanały (3, 4; 19) mają taki sam kształt, jednak są względem siebie umieszczone w przeciwnych kierunkach.
3. FinT weeług zzstrz. 1 albo 2, zznmieenn tt«n, że pietwszz ((, 199 i (muie kanały (3, 4; 19) tworzą naprzemiennie struktury komórkowe typu plastra miodu.
4. FiNT według ζθ-^ζ. 1 albo 2, znamiennn tym, że ściany pierwszeeo (2; 19) i drugiego (3, 4; 19) kanału ukształtowane są wyłącznie z jednej folii metalowej (5, 7, 29).
5. Filit zcąstek weeług zzsttz. 1 zlbb ż, zznmieenn tym, ż^ zi^erwszy ¢, 119 i/luu driui ((, ż, 119 kanał mają zwężający się przekrój.
6. Mltr cząstek według zastrz. 5, znamienny tym, że zwężający się przekrój ma kształt klina.
7. Mltr cząstek według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przepust filtra (26) jest otworem wykonanym w folii metalowej (5, 7, 29) o średnicy od 3 do 25 pm, a korzystnie 5 pm.
8. Mltr cząstek według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada od 80 000 do 120 000 przepustów (26) na metr kwadratowy ściany (6).
9. iiltr cząstek według zastrz. 1, znamienny tym, że ściana (3, 4) z przepustami filtrującymi (26) ma grubość od 20 do 65 pm, a korzystnie od 30 do 40 pm.
10. ϋΚζ cząstek według zastrz. 1, znamienny tym, że jest pokryty powłoką.
11. Sposób wytwarzania filtrów cząstek z metalu, znamienny tym, że najpierw wyciąga się folię metalową z co najmniej jednego zasobnika bez końca (28), następnie nanosi się materiał spoiwa (30), w szczególności w postaci paska, po czym w folii metalowej kształtuje się wgłębienia kanałów (29), zwija się lub układa warstwy folii metalowej (29) tak, aby utworzyły się usytuowane przeciwnie pierwsze

PL 197 130 B1 kanały (2, 19) i drugie kanały (3, 4, 21), przy czym pierwszy kanał (2, 19) ma otwarty przekrój wlotowy (11) od pierwszej strony czołowej (12), prowadzący przynajmniej częściowo do pierwszego kanału (2, 19), a jednocześnie pierwszy kanał (2, 19), ma zakończenie usytuowane od strony przeciwnej do usytuowania przekroju wlotowego (11), przylegające do drugiej strony czołowej (14), zaś na koniec trwale łączy się leżące na wprost siebie powierzchnie styku kanałów, w związku z czym filtr cząstek wykonany jest wyłącznie z folii metalowej.
12. Sposób według zasttz. 11, znamienny tym, że powłokę nanosi się na follę metalową (28) przed albo po wytworzeniu filtra cząstek z metalu.
13. Spooób wedługzasttz. f 1 alt^o f 2, znamiennytym, że follęmetalową(28) poddajefśę peo foracji przed albo po wytworzeniu filtra cząstek z metalu lub naniesieniu powłoki na folię metalową.

Rysunki