[发明专利]过滤器滤芯

说明书

发明技术领域

本发明涉及过滤器滤芯和提供过滤器滤芯的方法，具体涉及适合从废气中过滤烟灰的过滤器滤芯，比如适用于过滤柴油机燃烧装置如柴油机燃机的柴油机废气的过滤器滤芯，例如作为DOC催化剂载体。

发明背景

包含金属纤维的过滤介质在本领域中已知。作为例子，WO03/047720揭示了一种多层烧结金属纤维过滤介质，用于从柴油机燃机废气中过滤柴油机烟灰。虽然性能令人满意，但该介质可能具有的缺点在于，在仅仅容纳了有限量的烟灰之后所述介质即告堵塞。这是由使用了孔隙率较低的过滤介质等等造成的。因此，需要进行非常频繁和大量的再生操作，例如采用电再生(即在介质中通电流，使所述介质由于焦耳效应而发热)进行的再生或通过在柴油机或废气中注入催化性化合物进行的再生。其它缺点包括该介质的效率有局限，介质上的压降较高，且价格相当昂贵。

WO04/104386描述了一种替代性的多层过滤介质，适合过滤柴油机燃烧装置如柴油机燃机的废气。该介质由于厚度大得多而增加了烟灰容纳能力。所述介质的缺点在于，为达到这种增加了的烟灰容纳能力，体积要大，并且可能在过滤介质上获得相对较高的压降，在生料即未使用的过滤介质时也是如此。

所述过滤介质包含金属纤维层，这些层通过气流铺置或湿铺置法提供，诸方法在本领域中已知。所述纤维层也称为纤维网。所述纤维基本在平行于所述网面(web surface)的平面内延伸。在各个平面中，所述纤维具有随机取向。在整合到所述过滤器滤芯中之前，任选地将多个这样的纤维网叠置，以提供所需的网厚度。

在例如要提供一个沿其平均流动路径即圆柱形体的轴向包括多个相邻相连的纤维网的圆柱形过滤器滤芯时，提供多个具有适当厚度的纤维网。任选地，烧结所述诸网，以粘合网中的纤维和/或增加网的密度即孔隙率。例如通过模切法从各纤维网切出圆盘。以正确的顺序叠置各圆盘，并封装在圆柱形外壳中。得到一个具有流入口和流出口的过滤器滤芯，分别位于所述圆柱形外壳的两个外端，限定基本平行于圆柱形外壳的轴的流动路径。由于纤维基本在平行于网面的平面内延伸，过滤器滤芯中纤维的取向基本垂直于流动路径。

如果外纤维网，即提供过滤器滤芯流入侧和流出侧的两个网未经烧结，则可以提供防止纤维随提供给过滤器滤芯的气体流出圆柱形外壳的装置。这样的装置可以是金属丝网或多孔板或片。

切割或冲孔操作会影响所述网的整体性。除非对所述网进行烧结，冲孔或切割的网的整体性会损失并垮散。由于具有可压缩性，在冲孔或切割以及使用过程中难以控制并且在一段时间后难以维持高孔隙率。

发明内容

本发明的目的是提供一种过滤效果良好且压降减小的过滤器滤芯，以及一种制造这种过滤器滤芯的方法。

本发明提供一种过滤器滤芯，特别用于从柴油机燃机废气中过滤柴油机烟灰，其包括：界定过滤器体外边界的罩壳，所述罩壳具有限定平均流动方向的流入侧和流出侧，所述罩壳具有基本平行于平均流动方向的轴和入口横截面积，所述罩壳界定过滤器体在平均流动路径方向上的外边界，所述罩壳在径向上具有不透气性，所述过滤器体至少部分地用包含纤维的过滤材料填充，其中大部分的纤维至少部分地环绕所述轴，所述过滤材料的入口表面积大于所述罩壳的横截面积。所述过滤材料入口表面积与所述罩壳横截面积之比优选大于2。

根据本发明的一个方面，所述目的还可通过一种过滤器滤芯来达到，所述过滤器滤芯特别用于从柴油机燃机废气中过滤柴油机烟灰，其包括：界定过滤器体外边界的罩壳，所述罩壳具有限定平均流动方向的流入侧和流出侧，所述罩壳具有基本平行于平均流动方向的轴，所述罩壳界定过滤器体在平均流动路径方向上的外边界，所述罩壳在径向上具有不透气性，所述过滤器体至少部分地用包含纤维的过滤材料填充，其中大部分的纤维至少部分地环绕所述轴，所述过滤器体包含插入物材料，其中所述插入物材料具有高于过滤材料的透气性，且所述插入物材料仅部分地在平均流动方向上突出。本发明的一些过滤器滤芯可含有在轴向上不易移位的纤维，任选地为金属纤维，虽然这些纤维并未彼此烧结在一起。烧结不是必需的，因此可以更为节省成本的方式提供所述过滤器滤芯。

由于所述过滤材料具有环绕纤维特别是金属纤维，与现有已知的过滤器滤芯相比，对于给定的孔隙率，所述过滤材料透气性增加。如果所述过滤器滤芯用来例如从柴油机燃烧装置如柴油机燃机中过滤废气，过滤介质上的压降减小使所述燃烧装置在其废气中受到的反压较低。由此可导致较低的燃料消耗，因此所述柴油机燃烧装置如柴油机燃机的运行成本也较低。