專利名稱：用于排氣系統(tǒng)的廢氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于排氣系統(tǒng)的廢氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
本發(fā)明含義下的廢氣凈化裝置理解為是指比如顆粒過濾器、氧化催
化轉(zhuǎn)化器或NOx (氮氧化物)儲(chǔ)存催化轉(zhuǎn)化器。這種廢氣凈化裝置通常 包括透氣性基質(zhì)，其中廢氣流過所述透氣性基質(zhì)，由此使廢氣得以凈化。 在顆粒過濾器的情況下，當(dāng)廢氣流過基質(zhì)時(shí)，比如廢氣中所含有的煤煙 顆粒從廢氣中濾出。在大多數(shù)情況下，用于基質(zhì)的材料易碎且抗彎強(qiáng)度 低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種廢氣凈化裝置，其獨(dú)特之處在于即使在使用易碎 的基質(zhì)材料時(shí)也可筒單地制造，另外，在所述廢氣凈化裝置中，在操作 中基質(zhì)快速地變熱從而獲得使廢氣凈化裝置有效操作或再生所需的溫 度。
為此，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于排氣系統(tǒng)的廢氣凈化裝置，其 具有殼體，所述殼體包括入口和出口；以及透氣性基質(zhì)，所述透氣性 基質(zhì)呈中空體的形式并且布置在從所述入口到所述出口的流動(dòng)路徑中， 所述中空體由多個(gè)平坦的基板組成。具體而言，中空體的內(nèi)部與入口處 于流體連通，使得廢氣的流動(dòng)路徑從入口經(jīng)過基質(zhì)然后導(dǎo)向出口。結(jié)果， 在進(jìn)入廢氣凈化裝置的殼體之后，廢氣流首先與基質(zhì)接觸，隨后才與殼 體接觸。由此，在殼體能夠從廢氣流中吸取較大量的熱量之前，作為中 空體的、熱質(zhì)量較低的基質(zhì)首先變熱。由于中空體是由多個(gè)平坦的(也 就是平直的)基板組成，所以該中空體能夠由甚至是易碎的材料以簡單 方式生產(chǎn)，并且能夠牢固地保持在殼體中。不需要使基質(zhì)材料彎曲，因此在排氣系統(tǒng)的生產(chǎn)期間或在操作中都將不會(huì)出現(xiàn)過度的彎曲應(yīng)力。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，布置在所述基質(zhì)內(nèi)部的是第二基質(zhì)， 所述第二基質(zhì)同樣是由多個(gè)平坦的基板組成的中空體。由此，提供了始 于第一基質(zhì)的內(nèi)部、經(jīng)過第二基質(zhì)而進(jìn)入所述第二基質(zhì)的內(nèi)部、并從該 處通至出口的第二流動(dòng)路徑。具有兩個(gè)基質(zhì)的構(gòu)形提供了表面增大連同 壓力損失低的優(yōu)點(diǎn)。
優(yōu)選地，中空體的形狀與截棱錐的側(cè)面相對(duì)應(yīng)。當(dāng)4吏用其中一個(gè)布 置在另一個(gè)內(nèi)部的兩個(gè)中空體時(shí)，更具體地，這兩個(gè)中空體放置成彼此 沿相反的方向?？商娲?，中空體當(dāng)然也可以呈中空筒體的形式，即其 板間距離在其整個(gè)長度上是恒定的。
已發(fā)現(xiàn)如果截棱錐具有尤其是方形的矩形或者六角形的底部，那么 生產(chǎn)將會(huì)尤其簡單。
當(dāng)中空體呈截棱錐形狀時(shí)，更具體地，基&呈梯形；在兩個(gè)差^質(zhì)的情 況下，內(nèi)部中空體的^1被制成為小于外部中空體的基波。
為了彼此附接且附接在殼體中，優(yōu)選地，基板由框架結(jié)構(gòu)保持。
框架結(jié)構(gòu)可以包括用于基板的多個(gè)緊固構(gòu)件，所述緊固構(gòu)件比如可 以是將基板保持到框架結(jié)構(gòu)上的夾子、釘子或者鉚釘。
可替代地或者附加地，框架結(jié)構(gòu)可以由輪廓件(profiles)組成，所述 輪廓件的橫截面呈U形，并且基板比如直接保持在所述輪廓件中。
如已經(jīng)描述的一樣，在大多數(shù)情況下，將易碎材料用于基質(zhì)。具體 而言，基板包括以下材料中的至少一種泡沫金屬、海綿狀金屬結(jié)構(gòu)體、 金屬纖維、金屬燒結(jié)中空球體、金屬絲網(wǎng)、編織絲、多孔金屬網(wǎng)、陶瓷 纖維和泡沫陶瓷。所有這些材料的特征在于其高度多孔性。
另外，基板可以設(shè)置有催化活性覆層。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，為基質(zhì)的上游端和下游端各自設(shè)置一個(gè)保持 件，所述保持件基本上構(gòu)造為具有至少一個(gè)通道開口的盤子或平坦底 部。由此，基質(zhì)可以簡單且牢固地安裝在殼體中。
5在本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)方案中，中空體包括多個(gè)基板，所述基板堆 疊成一個(gè)位于另 一個(gè)之上并由不同的材料制成。通過針對(duì)材料的不同的 特定凈化和過濾性能而使用的材料系統(tǒng)化協(xié)作，由此而能夠?qū)崿F(xiàn)尤其良 好的凈化效果。
如已經(jīng)描述，廢氣凈化裝置可以是顆粒過濾器、顆粒接收累積器、
氧化催化轉(zhuǎn)化器或NOx (氮氧化物)儲(chǔ)存催化轉(zhuǎn)化器。當(dāng)然，這些部件 的任意適宜的組合也是可行的；比如，可以想到的是將顆粒過濾器與氧 化催化轉(zhuǎn)化器合并。


從以下參照附圖的若干優(yōu)選實(shí)施方式的描述中，本發(fā)明的進(jìn)一步特 征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，其中
圖1圖示的是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的廢氣凈化裝置的縱向剖視
圖2圖示的是用在圖1的廢氣凈化裝置中的基板的視圖3圖示的是用在圖1的廢氣凈化裝置中的框架構(gòu)件的視圖4圖示的是沿著圖3中的線IV-IV的剖視圖，其中插入有基板；
圖5圖示的是圖1的廢氣凈化裝置的框架結(jié)構(gòu)的示意性立體圖6圖示的是根據(jù)可替代構(gòu)形的框架構(gòu)件的視圖7圖示的是沿著圖6中的線VII-VII的剖視圖，其中插入有基板；
圖8圖示的是與圖7相似的剖視圖，但是用于替代性構(gòu)形的基質(zhì)；
圖9圖示的是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的、用于廢氣凈化裝置的框 架結(jié)構(gòu)以及保持件的示意性立體圖10圖示的是圖9中的框架結(jié)構(gòu)的一部分的剖視圖；以及
圖11圖示的是與圖IO相比已作了略微修改的框架結(jié)構(gòu)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1圖示的是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的廢氣凈化裝置10，所述廢 氣凈化裝置可以是顆粒過濾器、顆粒接收累積器、氧化催化轉(zhuǎn)化器、NOx (氮氧化物)儲(chǔ)存催化轉(zhuǎn)化器或以上裝置的任意組合。更具體地廢氣凈 化裝置10用于機(jī)動(dòng)車輛的排氣系統(tǒng)，而且包括具有入口 14和出口 16 的殼體12。呈中空體形式的透氣性第一基質(zhì)18布置在殼體12內(nèi)部。同 樣呈中空體形式的第二基質(zhì)20布置在第一基質(zhì)18內(nèi)部。兩個(gè)基質(zhì)18、 20即兩個(gè)中空體的形狀與具有矩形尤其是方形的底部的截棱錐的側(cè)面 相對(duì)應(yīng)，并且這兩個(gè)基質(zhì)18、 20分別由多個(gè)平坦基板22和24組成， 在該實(shí)例中各自是四個(gè)平坦基板?；?2、 24各自呈梯形(見圖2)， 形成內(nèi)部的第二基質(zhì)20的基板24小于形成外部的第一基質(zhì)18的基板 22。
對(duì)于基板22、 24而言，可以考慮多種材料。這里能夠想到的是4吏 用具有開孔的泡沫金屬或金屬"海綿結(jié)構(gòu)"、金屬纖維、金屬中空球體、 金屬絲網(wǎng)、編織絲、多孔金屬網(wǎng)、陶瓷纖維，或者泡沫陶瓷或陶瓷"海 綿結(jié)構(gòu)"。另外，基板22、 24可以包括催化活性覆層。
基板22和/或24由框架結(jié)構(gòu)26保持，在圖5中以略微修改形式示 意性地圖示了所述框架結(jié)構(gòu)，而且所述框架結(jié)構(gòu)包括多個(gè)同樣呈梯形 的、彼此連接的框架構(gòu)件28 (見圖3)。如從圖4中所明顯看出，框架 結(jié)構(gòu)26或各個(gè)單獨(dú)的框架構(gòu)件28由橫截面呈U形的輪廓件30組成。
在基質(zhì)18、 20的上游端32和下游端34，設(shè)置有相應(yīng)的保持件36 和38，所述保持件支撐框架結(jié)構(gòu)26進(jìn)而支撐基質(zhì)18、 20。兩個(gè)保持件 36和38中的每個(gè)都基本上呈具有通道開口的盤子的形式，其中第一保 持件36的進(jìn)入開口由40表示，而第二保持件38的排出開口由42表示。
到達(dá)廢氣凈化裝置10的廢氣經(jīng)過進(jìn)入開口 40流入形成在第一基質(zhì) 18內(nèi)部且第二基質(zhì)20外部的環(huán)型中間空間44。從沿廢氣的流動(dòng)路徑A 的方向逐漸變窄的該中間空間44，廢氣能夠流到外側(cè)也就是穿過第一基 質(zhì)18，或者，廢氣能夠流到內(nèi)側(cè)，在該實(shí)例中為穿過第二基質(zhì)20,隨 后，廢氣經(jīng)過排出開口 42到達(dá)出口 16。由此，廢氣流只在已流過第一 基質(zhì)18之后才與較冷的殼體12接觸。廢氣流中流過第二基質(zhì)20的部分根本不與殼體12接觸?；|(zhì)18、 20因其較低的熱質(zhì)量而能夠非常快 速地變熱，而殼體12則變熱較慢， 一方面是因?yàn)槠錈豳|(zhì)量而另一方面 則是因?yàn)椴豢杀苊獾乇恢車諝饫鋮s。因此，尤其在冷起動(dòng)之后，所產(chǎn) 生的廢氣能夠較為快速地使基質(zhì)18、 20變熱，因?yàn)閺U氣與幾乎未冷卻 的基質(zhì)接觸。結(jié)果是，比如在顆粒過濾器中，非?？焖俚剡_(dá)到再生基質(zhì) 18、 20所必需的溫度。
圖6和7圖示的是框架結(jié)構(gòu)26或框架構(gòu)件28的可替代構(gòu)形，其包 括多個(gè)呈夾子46的形式的緊固元件，所述夾子46保持基板22和/或24 而且其橫截面同樣呈U形設(shè)計(jì)。
如圖8中所示，基質(zhì)18、 20中的每個(gè)或者相應(yīng)的中空體可以分別 包括多個(gè)基板22、 22，、 22"和24、 24，、 24"，這些基板堆疊成一個(gè)位 于另一個(gè)之上并且由不同的材料制成。在顆粒過濾器和氧化催化轉(zhuǎn)化器 的組合中，比如可以采用金屬纖維作為過濾器材料，并且可以將具有催 化活性覆層的金屬中空球體或泡沫金屬用于氧化催化轉(zhuǎn)化器的材料，然 后，沿廢氣的流動(dòng)方向看，也就是，在第一基質(zhì)18位于內(nèi)側(cè)的情況下 并且在第二基質(zhì)20位于中空體的外側(cè)的情況下，氧化催化轉(zhuǎn)化器的材 料布置在過濾器材料的上游。
圖9圖示的是用在替代性設(shè)計(jì)的基質(zhì)18和20中的框架結(jié)構(gòu)26,所 述基質(zhì)18和20的形狀呈其底部為六角形的截棱錐的側(cè)面。在該實(shí)例中， 同樣地，各個(gè)單獨(dú)的基板22、 24呈梯形，這里，六個(gè)所述基板形成相 應(yīng)的中空體，并且，基質(zhì)18、 20或框架結(jié)構(gòu)26由保持件36、 38保持 在殼體12中。
圖lO和ll圖示的是對(duì)應(yīng)的框架結(jié)構(gòu)26的兩種不同設(shè)計(jì)。在根據(jù)圖 10的構(gòu)形中，框架構(gòu)件28由其橫截面構(gòu)成半個(gè)六角形的輪廓件48形成。 另一方面，根據(jù)圖11,基板22、 24設(shè)置成使得通過呈釘子或鉚釘50 的形式的緊固元件而被固定至成角度的框架構(gòu)件28。
另外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠斟酌而利用所描述的所有特征，不 管是單獨(dú)地還是彼此組合地，來實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的目的。
8
權(quán)利要求
1.一種用于排氣系統(tǒng)的廢氣凈化裝置，包括殼體(12)，所述殼體包括入口(14)和出口(16)；以及透氣性基質(zhì)(18，20)，所述透氣性基質(zhì)呈中空體的形式并布置在從所述入口(14)到所述出口(16)的流動(dòng)路徑(A)中，所述中空體由多個(gè)平坦的基板(22，24；22，22’，22”，24，24’，24”)組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，布置在所 述基質(zhì)(18)內(nèi)部的是第二基質(zhì)(20)，所述第二基質(zhì)同樣是由多個(gè)平 坦的基板(24 )組成的中空體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，所述中 空體的形狀與截棱錐的側(cè)面相對(duì)應(yīng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，所述截棱 錐具有尤其是方形的矩形或者六角形的底部。
5. 根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的廢氣凈化裝置，其特征在于， 所述基板(22， 24; 22， 22，， 22", 24， 24，， 24")呈梯形。
6. 根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的廢氣凈化裝置，其特征在于， 所述基板(22， 24; 22， 22，， 22", 24， 24，， 24")由框架結(jié)構(gòu)(26) 保持。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，所述框架 結(jié)構(gòu)(26)包括用于所述基板(22， 24; 22， 22，， 22", 24， 24，， 24") 的多個(gè)緊固構(gòu)件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的廢氣凈化裝置，其特征在于，所述框 架結(jié)構(gòu)(26)由輪廓件(30)組成，所述輪廓件的橫截面呈U形。
9. 根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的廢氣凈化裝置，其特征在于， 所述基板(22， 24; 22， 22，， 22"， 24， 24，， 24")包括以下材料中的 至少一種泡沫金屬、海綿狀金屬結(jié)構(gòu)體、金屬纖維、金屬中空球體、金屬絲網(wǎng)、編織絲、多孔金屬網(wǎng)、陶資纖維和泡沫陶瓷。
10. 根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的廢氣凈化裝置，其特征在于， 所述基板(22， 24; 22， 22，， 22", 24， 24，， 24")包括催化活性覆層。
11. 根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的廢氣凈化裝置，其特征在于， 為所述基質(zhì)(18， 20)的上游端(32)和下游端(34)各自設(shè)置一個(gè)保 持件(36， 38)，所述保持件基本上構(gòu)造為具有至少一個(gè)通道開口的盤 子。
12. 根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的廢氣凈化裝置，其特征在于， 所述中空體包括多個(gè)基板(22， 22，， 22"， 24， 24，， 24")，所述基板 堆疊成一個(gè)位于另一個(gè)之上并由不同的材料制成。
13. 根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的廢氣凈化裝置，其特征在于， 所述廢氣凈化裝置包括顆粒過濾器、顆粒接收累積器、氧化催化轉(zhuǎn)化器 和/或NOx儲(chǔ)存催化轉(zhuǎn)化器。
全文摘要
一種用于排氣系統(tǒng)的廢氣凈化裝置(10)，包括殼體(12)，所述殼體具有入口(14)和出口(16)；以及透氣性基質(zhì)(18，20)，所述透氣性基質(zhì)呈中空體的形式、布置在從所述入口(14)到所述出口(16)的流動(dòng)路徑(A)中，其中，所述中空體由若干平整的基板(22，24)組成。
文檔編號(hào)B01D46/10GK101680324SQ200880013910
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日
發(fā)明者沃爾夫?qū)す? 馬雷克·比爾克 申請(qǐng)人:排放控制技術(shù)德國(奧格斯堡)有限公司