專利名稱：由金屬箔制成的顆粒過濾器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由金屬箔制成的顆粒過濾器，所述過濾器具有能流過流體且相互相鄰設(shè)置的通道。各通道具有至少一個入口和出口。此外，該顆粒過濾器具有第一通道和與其相鄰的第二通道，該第一通道在該顆粒過濾器的第一端側(cè)具有敞開的進(jìn)入截面。本發(fā)明還提供了一種生產(chǎn)顆粒過濾器的方法。
EP0134002公開了一種由紡織金屬絲布制成的柴油尾氣過濾器及其生產(chǎn)方法。該柴油尾氣過濾器由可以一層一層疊置或螺旋式成型以形成組件的數(shù)層構(gòu)成。一層包括起皺的或折疊的篩布和平面狀的、封閉的或穿孔的覆蓋層。該柴油尾氣過濾器的兩個端面被設(shè)計成使封閉的端面部分正對敞開的端面部分，其中一個端面部分通過擠壓封閉。為此將起皺的或折疊的層以層疊狀壓入該平面狀層之上。
本發(fā)明的目的是提供一種顆粒過濾器和生產(chǎn)顆粒過濾器的方法，它簡化了該顆粒過濾器的生產(chǎn)，同時還在該顆粒過濾器中產(chǎn)生大表面積。
該目的由具有權(quán)利要求1的特征的由金屬箔制成的顆粒過濾器和具有權(quán)利要求14的特征的方法達(dá)到。有利的改進(jìn)和特征在各從屬中給出。
由金屬箔制成的顆粒過濾器具有能流過流體且相互相鄰設(shè)置的通道，各通道具有至少一個入口和出口。該顆粒過濾器具有第一通道和與第一通道相鄰的第二通道。該第一通道在該顆粒過濾器的第一端側(cè)具有敞開的進(jìn)入截面，該截面至少部分延伸進(jìn)入第一通道。該第一通道在與該進(jìn)入截面相對的部分具有朝向第二端側(cè)的封閉部分。該顆粒過濾器的特征在于—該封閉部分至少盡可能地封閉能流過流體的第一通道，—至少一個形成第一通道的壁具有穿孔作為引入第二通道的過濾器通路，
—第二通道具有敞開的出口截面，該截面與該進(jìn)入截面相對應(yīng)，和—第一通道和第二通道的壁由金屬箔制成。
第一通道和第二通道的壁由金屬箔制成使得它們各自具有與流體接觸的大表面積。盡管當(dāng)使用紡織金屬絲布時僅有該布的各根絲線可用于提供表面積，但一起形成第一通道的壁除了穿孔之外具有一個封閉的表面。作為引入相鄰的第二通道的過濾器通路的穿孔還具有能接觸流體的表面。因此，與紡織金屬絲布相比，這種穿孔壁具有較大的表面積，例如當(dāng)提供有合適的涂層時或當(dāng)適當(dāng)選擇該金屬箔的材料時還具有較大的有效表面積。這可以用于催化反應(yīng)或其他反應(yīng)或這種顆粒過濾器的可能應(yīng)用場合。
將這種表面積大的優(yōu)點與這種顆粒過濾器可以少的加工步驟生產(chǎn)的優(yōu)點結(jié)合。所要求的穿孔例如預(yù)制于金屬箔中。形成單個通道的相應(yīng)成型有利地是在一唯一的加工步驟中完成，而與金屬箔是否具有穿孔無關(guān)。作為舉例，有利的是所有形成通道的壁具有穿孔，以便在生產(chǎn)過程中金屬箔可以與位置和取向無關(guān)地被加工。
此外，對金屬箔進(jìn)行穿孔可以達(dá)到過濾器通路在之后形成的顆粒過濾器中的準(zhǔn)確位置。紡織金屬絲布在加工過程中具有絲線偏移的危險，但這在金屬箔穿孔的情況下是不可能的。這種過濾器通路還能使穿孔的密度在金屬箔上改變且因此在待形成的通道壁上改變，而且還能使該穿孔的直徑改變。若要在該顆粒過濾器中形成不同的過濾器級，尤其可以使用該方案。
為了避免經(jīng)過該顆粒過濾器而產(chǎn)生高壓力損失，第二通道具有對應(yīng)于進(jìn)入截面的敞開的出口截面。結(jié)果使得可以將壓力損失設(shè)定為大約與穿孔的數(shù)目和尺寸成比例。根據(jù)有利的改進(jìn)，該顆粒過濾器的第一通道具有封閉部分，該部分被設(shè)計成不允許任何流體通過。在這種情況下，過濾器通路形成進(jìn)入第二通道的唯一入口。該第一通道的封閉部分用作阻隔壁，從而迫使流體通過過濾器通路。含于流體流中的顆粒在過濾器通路處聚集，然后在該封閉部分的區(qū)域中收集。這可以例如通過在該封閉部分的區(qū)域中提供一種菱形體而被促進(jìn)。由于在封閉部分的區(qū)域中的流動設(shè)計，在所述位置形成的流體的阻隔增壓區(qū)域(Staugebiet)可以以如下方式利用，即盡管顆粒確實到達(dá)所述區(qū)域，但它們隨后在該區(qū)域沉積。因此，過濾器通路仍然暢通且該顆粒過濾器要求較少的再生循環(huán)。為了再生，顆粒過濾器可以在封閉部分的區(qū)域中具有合適的再生裝置，如電加熱裝置、催化涂層等。
為了簡化該顆粒過濾器的生產(chǎn)，第一通道和第二通道具有相同的形狀，但以相互相對的方向設(shè)置。這意味著對于金屬箔僅需要一種生產(chǎn)工具；在具有層狀結(jié)構(gòu)的顆粒過濾器的情況下，所有金屬箔可以先在一個方向上進(jìn)行加工，然后將其交替地在相互相對的方向上翻轉(zhuǎn)。有利的是，第一和第二通道還形成可優(yōu)選以這種方式生產(chǎn)的蜂窩體，即其中第一和第二通道相互交替。
根據(jù)有利的改進(jìn)，第一和第二通道的壁由單一的金屬箔形成。這使得金屬箔由一金屬箔卷解繞出來，然后進(jìn)行所需的穿孔步驟，并在隨后的加工位置將所需的形狀壓印于金屬箔上。然后可以將金屬箔制成卷繞或?qū)盈B形式的顆粒過濾器。只是在該加工步驟中才必須將金屬箔從金屬箔卷上切除。已經(jīng)以該方式層壓或卷繞的顆粒過濾器在單個壁相互接觸的位置處具有接頭，例如通過硬釬焊接產(chǎn)生。
優(yōu)選使用在加工前具有涂層的金屬箔。該涂層可以具有催化性質(zhì)，結(jié)果使得該顆粒過濾器的表面的尺寸由于該涂層而再次顯著增加，或該涂層還可以包含連接劑，如焊料，以將相互接觸的顆粒過濾器壁連接起來。為此，例如將連接劑在加工成該顆粒過濾器過程中或加工之后條狀地施于金屬箔上。該連接劑還可以例如涂施于該金屬箔的一相應(yīng)的涂層上。
為了增加該顆粒過濾器的表面積，第一和/或第二通道具有漸縮的截面也被證明是有利的。該截面優(yōu)選呈楔形。對于第一通道，該漸縮的截面用作入口，結(jié)果降低了所流入的流體的壓力損失。此外，流體所作用到的有效表面積尺寸增加，因為流體以一定角度流到表面上。與此同時，這種設(shè)置使得已經(jīng)聚集在過濾器通路處的顆粒被流入顆粒上的流體變相地沖洗掉。結(jié)果待過濾掉的顆粒向前移動到第一通道的封閉部分的區(qū)域中。顆粒的這種移動因該金屬過濾器的相對壁總是具有穿孔這一事實而得到促進(jìn)。結(jié)果，沿這些壁形成流動層，流體沿該流動層保持移動。由于在這種通道的中央?yún)^(qū)域形成的渦流，顆粒在通道的長度方向上被繼續(xù)向前帶入通道封閉部分的區(qū)域中，在那里它們可能發(fā)生沉積。
顆粒過濾器的另一重要參數(shù)是其引起的壓力損失。然而，為了能形成大表面積，同時具有高過濾作用但不帶來高壓力損失，試驗已經(jīng)表明有利的是改變過濾器通路的直徑。已經(jīng)證明有利的是過濾器通路為金屬箔中的小孔，其尺寸為3-25微米，優(yōu)選5微米。采用這種直徑可以優(yōu)化這些否則會相互矛盾的參數(shù)。這在顆粒過濾器具有大約80,000-120,000個過濾器通路/米2壁時得到促進(jìn)。在這種情況下米2壁以流動的流體可流于其上的方式定義。
由于顆粒過濾器特別是在用于機(jī)動車中時經(jīng)受高溫，因此它必須是熱穩(wěn)定的且還應(yīng)對機(jī)械振動穩(wěn)定。這可以用能夠產(chǎn)生具有厚20-65微米，優(yōu)選30-40微米的過濾器通路的壁的金屬箔達(dá)到。特別是30-40微米壁厚區(qū)可以低成本地生產(chǎn)通道，但卻可得到一個特別輕但在操作中具有足夠的穩(wěn)定性和強(qiáng)度的顆粒過濾器。
顆粒過濾器的涂層在產(chǎn)生通道后施加也已證明是有利的。
此外，本發(fā)明提供了一種由金屬箔生產(chǎn)顆粒過濾器的方法，該方法特別可用于生產(chǎn)上述顆粒過濾器。該方法包括下列步驟—從至少一個無端存儲器拉出金屬箔，—特別是以條狀形式施加連接劑，—在金屬箔中成型以后的通道，—卷繞或疊置金屬箔，從而形成以相反方向設(shè)置的第一和第二通道，該第一通道在該顆粒過濾器的第一端側(cè)具有敞開的進(jìn)入截面，該截面至少部分延伸進(jìn)入第一通道，該第一通道在與該進(jìn)入截面相對的部分具有朝向第二端側(cè)的封閉部分，以及—永久性地連接相互貼靠的通道的接觸表面，從而僅僅由金屬箔形成顆粒過濾器。
根據(jù)有利的改進(jìn)，該方法通過在上述步驟之前或之后涂覆金屬箔而被進(jìn)一步發(fā)展。該方法的進(jìn)一步設(shè)置在于將金屬箔在上述步驟之前或之后進(jìn)行穿孔。
本發(fā)明的其他有利設(shè)置和改進(jìn)以及特征參照下列附圖更詳細(xì)地說明，其中

圖1說明由被涂覆的金屬箔制成的顆粒過濾器，圖2說明由金屬箔制成的第二顆粒過濾器，圖3說明顆粒過濾器的金屬箔中穿孔的變化，以及圖4說明由金屬箔生產(chǎn)顆粒過濾器的生產(chǎn)線。
圖1說明第一顆粒過濾器1。該顆粒過濾器具有第一通道2，第二通道3和第三通道4。該過濾器由一層一層層疊的金屬箔5構(gòu)成。金屬箔5形成通道2、3、4的壁6。一起形成第一通道2的第一壁7和第二壁8具有作為引入第二通道3和第三通道4的過濾器通路的第一穿孔9。流過顆粒過濾器1的流體10(由箭頭表示)在顆粒過濾器1的第一端側(cè)12處進(jìn)入敞開的進(jìn)入截面11。該進(jìn)入截面延伸進(jìn)入第一通道2中。第一通道2在與該進(jìn)入截面11相對的位置具有朝向第二端側(cè)14的封閉部分13使得流體被迫通過穿孔9。這是因為由在該封閉部分13處建立的反壓強(qiáng)迫流體10進(jìn)入第二通道3和第三通道4。根據(jù)所示實施方案，該封閉部分13并不具有任何穿孔，因此以氣密方式封閉能夠流過的流體10。在另一設(shè)計(這里并未示出)中，該封閉部分13也具有穿孔。這允許流體10流過第一通道2的整個長度。根據(jù)其他有利的設(shè)置，僅在該封閉部分13的第一區(qū)域A中提供穿孔，而在該封閉部分13的第二區(qū)域B中并沒有穿孔。結(jié)果由于第二區(qū)域B中缺少流動，該區(qū)域作為死區(qū)和在第一通道2中聚集顆粒的位置。
第二通道3具有敞開的出口截面15，其對應(yīng)于第一通道2的敞開的進(jìn)入截面11。該圖所示敞開的進(jìn)入截面11和敞開的出口截面15具有的優(yōu)點是，由于其尺寸的縮小或增加，它們噴嘴或噴霧器狀地作用于流體10，這有助于使通過第一顆粒過濾器1產(chǎn)生的壓力損失減至最小。然而，也可以使該出口截面15大于進(jìn)入截面11，結(jié)果使得流體的流動減慢。另一方面，若需要在顆粒過濾器的下游增加流速，則出口截面15也可以小于進(jìn)入截面11。
圖2說明第二顆粒過濾器16。該第二顆粒過濾器16由金屬箔17生產(chǎn)。充滿顆粒的第二流體18(如箭頭所示)經(jīng)由第四通道19流動，通過第二穿孔20進(jìn)入第五通道21。該金屬箔17經(jīng)折疊而形成通道19、21的第三壁22和第二封閉部分23。通道19、21的截面漸縮。在該優(yōu)選的設(shè)置中，該截面以楔形收縮。這樣，可以在通道的整個長度上達(dá)到噴嘴狀效果并增加流體直接流于其上的各通道的面積。
圖3說明金屬箔的一部段24，其上具有改變的第三穿孔25。過濾器通路26的密度在該部段24的長度上增加。這可以通過改變過濾器通路26之間的距離以及這些通路的數(shù)目和直徑而達(dá)到。如圖所示，箭頭所示的流體有利地流經(jīng)該部段24。在該通道中，結(jié)果是流動利用了該部段24的整個長度。
圖4說明有利的生產(chǎn)線27，其可以用于實施由金屬箔生產(chǎn)顆粒過濾器，特別是所要求保護(hù)的顆粒過濾器的方法。為此，將金屬箔29從無端存儲器-在此是一金屬箔卷28-解繞。在接下來的加工步驟中，將連接劑30施于金屬箔29上。這可以以條狀形式有利地進(jìn)行，而且宜沿著隨后相互抵靠的表面相互接觸并待相互連接的那些區(qū)域。在另一步中，對顆粒過濾器的之后形成的通道進(jìn)行成型。在所示的實施方案中，這通過第一壓機(jī)31和第二壓機(jī)32進(jìn)行。第一壓機(jī)31將與第二壓機(jī)32相同的幾何圖案壓到金屬箔28上。然而，它們相互之間旋轉(zhuǎn)180°。在隨后的加工步驟中，壓入的幾何圖案33與金屬箔29分離。交替偏移180°的壓印允許已經(jīng)以該方式壓印的幾何圖案一層一層地連續(xù)相互疊置。疊置導(dǎo)致形成第一和第二通道，所述通道一方面具有相同的形狀，但另一方面以相互相反的方向設(shè)置。然后，在未示出的加工步驟中，相互壓靠的接觸表面永久地相互連接，例如通過硬釬焊接，從而僅僅由金屬箔形成顆粒過濾器。在生產(chǎn)線27的接下來的加工步驟中，顆粒過濾器35通過激光34穿孔。優(yōu)選地，在進(jìn)行穿孔之前，顆粒過濾器35例如被設(shè)有一催化涂層，該步驟進(jìn)一步增加了顆粒過濾器35的表面積。
參考號的列表1 第一顆粒過濾器2 第一通道3 第二通道4 第三通道5 金屬箔6 壁7 第一壁8 第二壁9 第一穿孔10流體11敞開的進(jìn)入截面12第一端側(cè)13封閉部分14第二端側(cè)15敞開的出口截面16第二顆粒過濾器17金屬箔18第二流體19第四通道20第二穿孔21第五通道22第三壁23第二封閉部分24部段25第三穿孔26過濾器通路27加工站28金屬箔的無端存儲器(卷)29 金屬箔30 連接劑31 第一壓機(jī)32 第二壓機(jī)33 壓印的幾何圖案34 激光35 顆粒過濾器
權(quán)利要求
1.一種由金屬箔(5；17；29)制成的顆粒過濾器(1；16；35)，具有能流過流體(10；18)且相互相鄰設(shè)置的通道(2，3，4；19，21)，各通道(2，3，4；19，21)具有至少一個入口和出口，該顆粒過濾器具有一個第一通道(2；19)和與第一通道相鄰的第二通道(3，4；21)，該第一通道(2；19)在該顆粒過濾器(1；16；35)的第一端側(cè)(12)具有一個敞開的進(jìn)入截面(11)，該截面至少部分延伸進(jìn)入第一通道(2；19)，該第一通道(2；19)在與該進(jìn)入截面(11)相對的部分具有朝向第二端側(cè)(14)的封閉部分(13；23)；該顆粒過濾器的特征在于—該封閉部分(13；23)至少盡可能地封閉能流過流體(10；18)的第一通道(2；19)，—至少一個形成第一通道(2；19)的壁(7，8)具有穿孔(9)作為引入第二通道(3，4；21)的過濾器通路(26)，—第二通道(3，4；21)具有敞開的出口截面(15)，該截面至少大約與該進(jìn)入截面(11)相對應(yīng)，和—第一通道(2；19)和第二通道(3，4；19)的壁(6，7，8)由金屬箔(5；17；29)制成。
2.如權(quán)利要求1所要求的顆粒過濾器(1；16；35)，其特征在于過濾器通路(26)形成進(jìn)入第二通道(3，4；21)的唯一入口。
3.如權(quán)利要求1或2所要求的顆粒過濾器(1；16；35)，其特征在于第一通道(2；19)和第二通道(3，4；19)具有相同的形狀，但以相互相反的方向設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1，2或3所要求的顆粒過濾器(1；16；35)，其特征在于第一通道(2；19)和第二通道(3，4；19)相互交替形成蜂窩體。
5.如前述權(quán)利要求之一所要求的顆粒過濾器(1；16；35)，其特征在于第一通道(2；19)和第二通道(3，4；19)的壁由單一的金屬箔(5；17；29)形成。
6.如前述權(quán)利要求之一所要求的顆粒過濾器(1；16；35)，其特征在于第一通道(2；19)和/或第二通道(3，4；19)具有漸縮的截面。
7.如權(quán)利要求6所要求的顆粒過濾器(1；16；35)，其特征在于該漸縮的截面呈楔形。
8.如前述權(quán)利要求之一所要求的顆粒過濾器(1；16；35)，其特征在于過濾器通路(26)為金屬箔(5；17；29)中的孔，其直徑為3-25微米，優(yōu)選5微米。
9.如前述權(quán)利要求之一所要求的顆粒過濾器(1；16；35)，其特征在于顆粒過濾器(1；16；35)具有大約80,000-120,000個過濾器通路(26)/米2壁(6)。
10.如前述權(quán)利要求之一所要求的顆粒過濾器(1；16；35)，其特征在于具有過濾器通路(26)的壁(3，4)的厚度為20-65微米，優(yōu)選30-40微米。
11.如前述權(quán)利要求之一所要求的顆粒過濾器(1；16；35)，其特征在于顆粒過濾器(1；16；35)具有涂層。
12.如權(quán)利要求11所要求的顆粒過濾器(1；16；35)，其特征在于涂層在產(chǎn)生通道(2，3，4)之后施加。
13.如前述權(quán)利要求之一所要求的顆粒過濾器(1；16；35)，其特征在于穿孔(9)在通道(2，3，4)生成之后產(chǎn)生。
14.一種由金屬箔生產(chǎn)顆粒過濾器(1；16；35)，特別是權(quán)利要求1所要求的顆粒過濾器(1；16；35)的方法，包括下列步驟—從至少一個無端存儲器(28)拉出金屬箔，—特別是以條狀形式施加連接劑(30)，—在金屬箔(29)中成型之后形成的通道，—卷繞或疊置金屬箔(29)，從而形成以相反方向設(shè)置的第一通道(2；19)和第二通道(3，4；21)，該第一通道(2；19)在該顆粒過濾器(1；16；35)的第一端側(cè)(12)具有敞開的進(jìn)入截面(11)，該截面至少部分延伸進(jìn)入第一通道(2；19)，該第一通道(2；19)在與該進(jìn)入截面(11)相對的部分具有朝向第二端側(cè)(14)的封閉部分(13；23)，以及—永久性地連接相互壓靠的通道的接觸表面，從而僅僅由金屬箔(28)形成顆粒過濾器(1；16；35)。
15.如權(quán)利要求14所要求的方法，其特征在于金屬箔(28)在權(quán)利要求14所述的步驟之前或之后被涂覆。
16.權(quán)利要求14或15所要求的方法，其特征在于金屬箔(28)在權(quán)利要求14或權(quán)利要求15所述的步驟之前或之后被穿孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由金屬箔(5)制成的顆粒過濾器(1),具有能流過流體(10)的并置通道(2,3,4)。本發(fā)明還涉及一種生產(chǎn)所述過濾器的方法。各通道(2,3,4)具有至少一個入口和出口。該顆粒過濾器還具有第一通道(2)和與其相鄰的第二通道(3,4),該第一通道(2)在該顆粒過濾器(1)的第一端側(cè)(12)具有敞開的進(jìn)入截面,該截面至少部分延伸進(jìn)入第一通道(2)。該第一通道(2)在與該進(jìn)入截面(11)相對的部分具有朝向第二端側(cè)(14)的封閉部分(13)。所述封閉部分(13)至少盡可能地封閉能流過流體(10)的第一通道(2),其中至少一個形成第一通道(2)的壁(7,8)具有穿孔(9)作為引入第二通道(3,4)的過濾器通路(26),而第二通道(3,4)具有敞開的出口截面(15),該截面至少大約與該進(jìn)入截面(11)相對應(yīng)。第一通道(2)和第二通道(3,4)的壁(6,7,8)也由金屬箔(5)制成。
文檔編號B01D46/40GK1367712SQ00811064
公開日2002年9月4日 申請日期2000年5月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月28日
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