专利名称：用于排气系统的废气净化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于排气系统的废气净化装置。
背景技术：
本发明含义下的废气净化装置理解为是指比如颗粒过滤器、氧化催
化转化器或NOx (氮氧化物)储存催化转化器。这种废气净化装置通常 包括透气性基质，其中废气流过所述透气性基质，由此使废气得以净化。 在颗粒过滤器的情况下，当废气流过基质时，比如废气中所含有的煤烟 颗粒从废气中滤出。在大多数情况下，用于基质的材料易碎且抗弯强度 低。
发明内容
本发明提供了一种废气净化装置，其独特之处在于即使在使用易碎 的基质材料时也可筒单地制造，另外，在所述废气净化装置中，在操作 中基质快速地变热从而获得使废气净化装置有效操作或再生所需的温 度。
为此，根据本发明，提供了一种用于排气系统的废气净化装置，其 具有壳体，所述壳体包括入口和出口；以及透气性基质，所述透气性 基质呈中空体的形式并且布置在从所述入口到所述出口的流动路径中， 所述中空体由多个平坦的基板组成。具体而言，中空体的内部与入口处 于流体连通，使得废气的流动路径从入口经过基质然后导向出口。结果， 在进入废气净化装置的壳体之后，废气流首先与基质接触，随后才与壳 体接触。由此，在壳体能够从废气流中吸取较大量的热量之前，作为中 空体的、热质量较低的基质首先变热。由于中空体是由多个平坦的(也 就是平直的)基板组成，所以该中空体能够由甚至是易碎的材料以简单 方式生产，并且能够牢固地保持在壳体中。不需要使基质材料弯曲，因此在排气系统的生产期间或在操作中都将不会出现过度的弯曲应力。
根据本发明的优选实施方式，布置在所述基质内部的是第二基质， 所述第二基质同样是由多个平坦的基板组成的中空体。由此，提供了始 于第一基质的内部、经过第二基质而进入所述第二基质的内部、并从该 处通至出口的第二流动路径。具有两个基质的构形提供了表面增大连同 压力损失低的优点。
优选地，中空体的形状与截棱锥的侧面相对应。当4吏用其中一个布 置在另一个内部的两个中空体时，更具体地，这两个中空体放置成彼此 沿相反的方向。可替代地，中空体当然也可以呈中空筒体的形式，即其 板间距离在其整个长度上是恒定的。
已发现如果截棱锥具有尤其是方形的矩形或者六角形的底部，那么 生产将会尤其简单。
当中空体呈截棱锥形状时，更具体地，基&呈梯形；在两个差^质的情 况下，内部中空体的^1被制成为小于外部中空体的基波。
为了彼此附接且附接在壳体中，优选地，基板由框架结构保持。
框架结构可以包括用于基板的多个紧固构件，所述紧固构件比如可 以是将基板保持到框架结构上的夹子、钉子或者铆钉。
可替代地或者附加地，框架结构可以由轮廓件(profiles)组成，所述 轮廓件的横截面呈U形，并且基板比如直接保持在所述轮廓件中。
如已经描述的一样，在大多数情况下，将易碎材料用于基质。具体 而言，基板包括以下材料中的至少一种泡沫金属、海绵状金属结构体、 金属纤维、金属烧结中空球体、金属丝网、编织丝、多孔金属网、陶瓷 纤维和泡沫陶瓷。所有这些材料的特征在于其高度多孔性。
另外，基板可以设置有催化活性覆层。
根据优选实施方式，为基质的上游端和下游端各自设置一个保持 件，所述保持件基本上构造为具有至少一个通道开口的盘子或平坦底 部。由此，基质可以简单且牢固地安装在壳体中。
5在本发明的进一步改进方案中，中空体包括多个基板，所述基板堆 叠成一个位于另 一个之上并由不同的材料制成。通过针对材料的不同的 特定净化和过滤性能而使用的材料系统化协作，由此而能够实现尤其良 好的净化效果。
如已经描述，废气净化装置可以是颗粒过滤器、颗粒接收累积器、
氧化催化转化器或NOx (氮氧化物)储存催化转化器。当然，这些部件 的任意适宜的组合也是可行的；比如，可以想到的是将颗粒过滤器与氧 化催化转化器合并。
从以下参照附图的若干优选实施方式的描述中，本发明的进一步特 征和优点将变得明显，其中
图1图示的是根据本发明第一实施方式的废气净化装置的纵向剖视
图2图示的是用在图1的废气净化装置中的基板的视图3图示的是用在图1的废气净化装置中的框架构件的视图4图示的是沿着图3中的线IV-IV的剖视图，其中插入有基板；
图5图示的是图1的废气净化装置的框架结构的示意性立体图6图示的是根据可替代构形的框架构件的视图7图示的是沿着图6中的线VII-VII的剖视图，其中插入有基板；
图8图示的是与图7相似的剖视图，但是用于替代性构形的基质；
图9图示的是根据本发明第二实施方式的、用于废气净化装置的框 架结构以及保持件的示意性立体图10图示的是图9中的框架结构的一部分的剖视图；以及
图11图示的是与图IO相比已作了略微修改的框架结构的剖视图。
具体实施例方式
图1图示的是根据本发明第一实施方式的废气净化装置10，所述废 气净化装置可以是颗粒过滤器、颗粒接收累积器、氧化催化转化器、NOx (氮氧化物)储存催化转化器或以上装置的任意组合。更具体地废气净 化装置10用于机动车辆的排气系统，而且包括具有入口 14和出口 16 的壳体12。呈中空体形式的透气性第一基质18布置在壳体12内部。同 样呈中空体形式的第二基质20布置在第一基质18内部。两个基质18、 20即两个中空体的形状与具有矩形尤其是方形的底部的截棱锥的侧面 相对应，并且这两个基质18、 20分别由多个平坦基板22和24组成， 在该实例中各自是四个平坦基板。基板22、 24各自呈梯形(见图2)， 形成内部的第二基质20的基板24小于形成外部的第一基质18的基板 22。
对于基板22、 24而言，可以考虑多种材料。这里能够想到的是4吏 用具有开孔的泡沫金属或金属"海绵结构"、金属纤维、金属中空球体、 金属丝网、编织丝、多孔金属网、陶瓷纤维，或者泡沫陶瓷或陶瓷"海 绵结构"。另外，基板22、 24可以包括催化活性覆层。
基板22和/或24由框架结构26保持，在图5中以略微修改形式示 意性地图示了所述框架结构，而且所述框架结构包括多个同样呈梯形 的、彼此连接的框架构件28 (见图3)。如从图4中所明显看出，框架 结构26或各个单独的框架构件28由横截面呈U形的轮廓件30组成。
在基质18、 20的上游端32和下游端34，设置有相应的保持件36 和38，所述保持件支撑框架结构26进而支撑基质18、 20。两个保持件 36和38中的每个都基本上呈具有通道开口的盘子的形式，其中第一保 持件36的进入开口由40表示，而第二保持件38的排出开口由42表示。
到达废气净化装置10的废气经过进入开口 40流入形成在第一基质 18内部且第二基质20外部的环型中间空间44。从沿废气的流动路径A 的方向逐渐变窄的该中间空间44，废气能够流到外侧也就是穿过第一基 质18，或者，废气能够流到内侧，在该实例中为穿过第二基质20,随 后，废气经过排出开口 42到达出口 16。由此，废气流只在已流过第一 基质18之后才与较冷的壳体12接触。废气流中流过第二基质20的部分根本不与壳体12接触。基质18、 20因其较低的热质量而能够非常快 速地变热，而壳体12则变热较慢， 一方面是因为其热质量而另一方面 则是因为不可避免地被周围空气冷却。因此，尤其在冷起动之后，所产 生的废气能够较为快速地使基质18、 20变热，因为废气与几乎未冷却 的基质接触。结果是，比如在颗粒过滤器中，非常快速地达到再生基质 18、 20所必需的温度。
图6和7图示的是框架结构26或框架构件28的可替代构形，其包 括多个呈夹子46的形式的紧固元件，所述夹子46保持基板22和/或24 而且其横截面同样呈U形设计。
如图8中所示，基质18、 20中的每个或者相应的中空体可以分别 包括多个基板22、 22，、 22"和24、 24，、 24"，这些基板堆叠成一个位 于另一个之上并且由不同的材料制成。在颗粒过滤器和氧化催化转化器 的组合中，比如可以采用金属纤维作为过滤器材料，并且可以将具有催 化活性覆层的金属中空球体或泡沫金属用于氧化催化转化器的材料，然 后，沿废气的流动方向看，也就是，在第一基质18位于内侧的情况下 并且在第二基质20位于中空体的外侧的情况下，氧化催化转化器的材 料布置在过滤器材料的上游。
图9图示的是用在替代性设计的基质18和20中的框架结构26,所 述基质18和20的形状呈其底部为六角形的截棱锥的侧面。在该实例中， 同样地，各个单独的基板22、 24呈梯形，这里，六个所述基板形成相 应的中空体，并且，基质18、 20或框架结构26由保持件36、 38保持 在壳体12中。
图lO和ll图示的是对应的框架结构26的两种不同设计。在根据图 10的构形中，框架构件28由其横截面构成半个六角形的轮廓件48形成。 另一方面，根据图11,基板22、 24设置成使得通过呈钉子或铆钉50 的形式的紧固元件而被固定至成角度的框架构件28。
另外，本领域普通技术人员能够斟酌而利用所描述的所有特征，不 管是单独地还是彼此组合地，来实现根据本发明的目的。
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权利要求
1.一种用于排气系统的废气净化装置，包括壳体(12)，所述壳体包括入口(14)和出口(16)；以及透气性基质(18，20)，所述透气性基质呈中空体的形式并布置在从所述入口(14)到所述出口(16)的流动路径(A)中，所述中空体由多个平坦的基板(22，24；22，22’，22”，24，24’，24”)组成。
2. 根据权利要求l所述的废气净化装置，其特征在于，布置在所 述基质(18)内部的是第二基质(20)，所述第二基质同样是由多个平 坦的基板(24 )组成的中空体。
3. 根据权利要求1或2所述的废气净化装置，其特征在于，所述中 空体的形状与截棱锥的侧面相对应。
4. 根据权利要求3所述的废气净化装置，其特征在于，所述截棱 锥具有尤其是方形的矩形或者六角形的底部。
5. 根据任一项前述权利要求所述的废气净化装置，其特征在于， 所述基板(22， 24; 22， 22，， 22", 24， 24，， 24")呈梯形。
6. 根据任一项前述权利要求所述的废气净化装置，其特征在于， 所述基板(22， 24; 22， 22，， 22", 24， 24，， 24")由框架结构(26) 保持。
7. 根据权利要求6所述的废气净化装置，其特征在于，所述框架 结构(26)包括用于所述基板(22， 24; 22， 22，， 22", 24， 24，， 24") 的多个紧固构件。
8. 根据权利要求6或7所述的废气净化装置，其特征在于，所述框 架结构(26)由轮廓件(30)组成，所述轮廓件的横截面呈U形。
9. 根据任一项前述权利要求所述的废气净化装置，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 至少一种泡沫金属、海绵状金属结构体、金属纤维、金属中空球体、金属丝网、编织丝、多孔金属网、陶资纤维和泡沫陶瓷。
10. 根据任一项前述权利要求所述的废气净化装置，其特征在于， 所述基板(22， 24; 22， 22，， 22", 24， 24，， 24")包括催化活性覆层。
11. 根据任一项前述权利要求所述的废气净化装置，其特征在于， 为所述基质(18， 20)的上游端(32)和下游端(34)各自设置一个保 持件(36， 38)，所述保持件基本上构造为具有至少一个通道开口的盘 子。
12. 根据任一项前述权利要求所述的废气净化装置，其特征在于， 所述中空体包括多个基板(22， 22，， 22"， 24， 24，， 24")，所述基板 堆叠成一个位于另一个之上并由不同的材料制成。
13. 根据任一项前述权利要求所述的废气净化装置，其特征在于， 所述废气净化装置包括颗粒过滤器、颗粒接收累积器、氧化催化转化器 和/或NOx储存催化转化器。
全文摘要
一种用于排气系统的废气净化装置(10)，包括壳体(12)，所述壳体具有入口(14)和出口(16)；以及透气性基质(18，20)，所述透气性基质呈中空体的形式、布置在从所述入口(14)到所述出口(16)的流动路径(A)中，其中，所述中空体由若干平整的基板(22，24)组成。
文档编号B01D46/10GK101680324SQ200880013910
公开日2010年3月24日 申请日期2008年4月24日 优先权日2007年4月27日
发明者沃尔夫冈·哈恩, 马雷克·比尔克 申请人:排放控制技术德国(奥格斯堡)有限公司