專利名稱：逆向噴氣再生的壁流式金屬網(wǎng)板柴油車排氣微粒捕集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于車輛尾氣凈化設(shè)備范圍，特別涉及一種逆向噴氣再生的壁流式金屬網(wǎng)板柴油車排氣微粒捕集器。
背景技術(shù)：
柴油機是一種具有良好的動力性、經(jīng)濟性和耐久性能、并被廣泛應(yīng)用的動力裝置。但是柴油機排放的有害顆粒物比汽油機高許多，特別是直徑為0.01～10微米的微細顆粒有致癌作用，嚴重威脅人體健康，這已成為制約柴油機進一步應(yīng)用的瓶頸之一。目前，在柴油機排氣管路上安裝微粒捕集器是一種有效而經(jīng)濟的后處理技術(shù)。它通過攔截、沉積等手段將柴油機排氣中微粒聚集在過濾器中，當微粒積累到一定程度后，再用燃燒等手段將其除去，也就是所謂的再生。微粒捕集器采用的過濾材料和過濾結(jié)構(gòu)對整個系統(tǒng)的性能(如壓力降、傳熱和傳質(zhì)特性、強度和過濾效率)有很大的影響。
目前所采用的過濾材料大多數(shù)為陶瓷材料，例如堇青石、莫來石和碳化硅等，但是陶瓷材料具有不可克服的導(dǎo)熱性差、抗機械振動能力差等缺點。以FeCrAl耐熱耐蝕合金編織的金屬絲網(wǎng)代替陶瓷基過濾材料，在強度、韌性、導(dǎo)熱性、抗機械振動和抗高溫沖擊性能等方面具有較大優(yōu)勢。
近年來再生方式的研發(fā)熱點是催化燃燒。影響催化再生的一個關(guān)鍵因素是盡可能擴大催化劑與顆粒物的接觸面積，這對于以表面過濾為主要機理的壁流式蜂窩體會產(chǎn)生過度的背壓損失。這一技術(shù)需要使用含硫量低于50×10-6的柴油，而目前我國柴油含硫量為500×10-6～2000×10-6，容易導(dǎo)致催化劑中毒失效。在催化劑作用下，顆粒物在300℃以上開始氧化燃燒，但現(xiàn)代柴油車的排氣溫度工況往往低于300℃，催化劑不易起燃。針對熱再生方法存在的局限性，逆向噴氣再生具有較明顯的優(yōu)勢(1)顆粒物不在過濾體中燃燒，避免了熱再生方法普遍存在的過濾體熱疲勞損壞問題；(2)可清除過濾體中的不可燃燒物質(zhì)(主要是空氣中的灰塵和燃燒產(chǎn)生的硫酸鹽)，避免不可燃燒物質(zhì)堵塞過濾體。
柴油機尾氣微粒捕集器一般有壁流式、軸向過濾式和徑向過濾式三種過濾結(jié)構(gòu)。壁流式結(jié)構(gòu)是目前研究和應(yīng)用最廣的過濾體結(jié)構(gòu)形式，國外已有該結(jié)構(gòu)形式的標準化產(chǎn)品。該結(jié)構(gòu)的過濾效率很高，通常可達到90％，但對過濾材料的機械強度要求較高。目前應(yīng)用軸向式過濾方式的過濾材料一般采用多孔結(jié)構(gòu)，過濾體內(nèi)通道曲折復(fù)雜，微粒主要沉積在過濾體的前端，所以過濾材料利用率較低，而且微粒的沉積造成孔道很快堵塞，需要進行頻繁的再生。徑向式過濾多采用纖維氈為過濾材料，具有韌性好，過濾效率高等優(yōu)點，但由于纖維的密集分布，再生過程較為緩慢。
本發(fā)明綜合了各種過濾材料、過濾結(jié)構(gòu)和再生方式的優(yōu)點，提出一種壁流式金屬網(wǎng)板柴油機排氣微粒捕集器，并采用逆向噴氣方式對沉積在金屬網(wǎng)板上的微粒進行反吹再生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供對柴油機排放尾氣中的顆粒物進行過濾捕集，減少微粒排放造成污染的一種逆向噴氣再生的壁流式金屬網(wǎng)板柴油車排氣微粒捕集器，所述壁流式金屬網(wǎng)板微粒捕集裝置是外殼1兩端為進氣口10和出氣口7，外殼1內(nèi)固定復(fù)合金屬網(wǎng)板過濾層2，并通過前檔板5、后擋板6連接成“WW”型結(jié)構(gòu)，在復(fù)合金屬網(wǎng)板過濾層2兩邊形成進氣通道3和排氣通道4；其特征在于在進氣口10和復(fù)合金屬網(wǎng)板過濾層2之間設(shè)置擴張室8，擴張室8上端連接掃氣閥11，下端連接碳煙則二次收集裝置9；外殼1的出氣口7一邊設(shè)置氣動碟閥15，并且在過濾層2和氣動碟閥15之間通過反吹腔16、電磁脈沖閥14和壓縮空氣貯氣筒13接通。
所述過濾層2針對發(fā)動機的具體排放量，由6～16層的不同目數(shù)的金屬絲網(wǎng)板匹配復(fù)合而成。
所述復(fù)合金屬網(wǎng)板過濾層2在捕集器內(nèi)可安裝6～10片。
本發(fā)明的有益效果是發(fā)動機排氣進入微粒捕集裝置后，排氣中的顆粒被截留在過濾層上，從而實現(xiàn)降低排氣污染，保護環(huán)境的目的。采用金屬絲網(wǎng)的制造成本較低；結(jié)構(gòu)簡單，易于制造；微粒的過濾效率可達到70％以上；排氣背壓損失小，捕集容量高；機械強度高，易于采用反吹再生技術(shù)，再生效果好。


圖1為逆向噴氣再生裝置的壁流式金屬網(wǎng)板柴油機排氣微粒捕集器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為擴張室內(nèi)部結(jié)構(gòu)之一種示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供對柴油機排放尾氣中的顆粒物進行過濾捕集，減少微粒排放造成污染的一種逆向噴氣再生的壁流式金屬網(wǎng)板柴油車排氣微粒捕集器。在圖1所示的逆向噴氣再生裝置的壁流式金屬網(wǎng)板柴油機排氣微粒捕集器的結(jié)構(gòu)示意圖中，外殼1兩端為進氣口10和出氣口7，外殼1內(nèi)，復(fù)合金屬網(wǎng)板過濾層2以一定角度傾斜，并通過前檔板5、后擋板6連接成“WW”型結(jié)構(gòu)，固定在外殼1內(nèi)；在復(fù)合金屬網(wǎng)板過濾層2兩邊形成進氣通道3和排氣通道4；在進氣口10和復(fù)合金屬網(wǎng)板過濾層2之間設(shè)置擴張室8，擴張室8上端連接掃氣閥11，下端連接碳煙則二次收集裝置9；外殼1的出氣口7一邊設(shè)置氣動碟閥15，并且在過濾層2和氣動碟閥15之間通過反吹腔16、電磁脈沖閥14和壓縮空氣貯氣筒13接通。
圖2所示為擴張室內(nèi)部結(jié)構(gòu)之一種示意圖。在擴張室8的內(nèi)部腔室固定橫隔板17，將擴張室8分成三個腔室，其擴張室是用來降低壓縮空氣的壓力和流速。擴張室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以是多種形式，但其基本原理都是利用隔板，引導(dǎo)高速流動的反吹氣流，使反吹氣流可以到達擴張室各個部分，不是直接流向掃氣閥，從而增強掃氣效果，充分利用擴張室的空間，從而提高再生效率。高速氣流經(jīng)過降速，完成掃氣過程后，經(jīng)過濾排入大氣。
所述復(fù)合金屬網(wǎng)板過濾層2在捕集器內(nèi)可安裝6～10片。
針對發(fā)動機的具體排量，可通過調(diào)節(jié)金屬絲網(wǎng)的目數(shù)和層數(shù)來匹配。一般由6～16層的不同目數(shù)的金屬絲網(wǎng)板匹配復(fù)合而成。發(fā)動機排氣經(jīng)進氣口10進入微粒捕集裝置的擴張室8依次經(jīng)過進氣通道3、復(fù)合金屬網(wǎng)板過濾層2、排氣通道4，排氣中的顆粒被截留在過濾層2上，從而實現(xiàn)降低排氣污染，保護環(huán)境的目的。
當顆粒物沉積達到一定數(shù)量后，排氣背壓上升，自動控制裝置12控制掃氣閥11、電磁脈沖閥14啟動逆向噴氣反吹再生，在過濾體過濾過程中，排氣進入擴張室8，由于在正常排氣狀態(tài)下，掃氣閥為常閉狀態(tài)，氣動碟閥15為常開狀態(tài)，絕大部分排氣流經(jīng)過濾體2，經(jīng)過氣動碟閥15排到大氣中。當過濾體需要再生時，氣動碟閥15關(guān)閉，掃氣閥11打開，大部分排氣從掃氣閥11直接排入大氣。當電磁脈沖閥14打開時，壓縮空氣從貯氣筒13通過過濾層2后端的反吹腔16從與排氣流向相反的方向噴入過濾層2，掃氣閥11仍保持開啟狀態(tài)，直到壓縮氣體將原來擴張室8內(nèi)的氣體擠出時，將累積的顆粒物從過濾層2中吹出，掃氣閥11立刻關(guān)閉，而后壓縮空氣經(jīng)金屬絲網(wǎng)過濾后排到大氣中，碳煙則存集在二次收集裝置9中，并在收集器內(nèi)集中燃燒完成過濾的再生過程。上述過濾層2采用焊接方式固定在外殼1上。過濾材料為多層復(fù)合金屬網(wǎng)板，由不同疏密程度的金屬絲網(wǎng)按一定順序疊放，經(jīng)壓制、燒結(jié)或鉚接而成。
權(quán)利要求
1.一種逆向噴氣再生的壁流式金屬網(wǎng)板柴油車排氣微粒捕集器，所述壁流式金屬網(wǎng)板微粒捕集裝置是外殼(1)兩端為進氣口(10)和出氣口(7)，外殼(1)內(nèi)固定復(fù)合金屬網(wǎng)板過濾層(2)，并通過前檔板(5)、后擋板(6)連接成“WW”型結(jié)構(gòu)，在復(fù)合金屬網(wǎng)板過濾層(2)兩邊形成進氣通道(3)和排氣通道(4)；其特征在于在進氣口(10)和復(fù)合金屬網(wǎng)板過濾層(2)之間設(shè)置擴張室(8)，擴張室(8)上端連接掃氣閥(11)，下端連接碳煙則二次收集裝置(9)；外殼(1)的出氣口(7)一邊設(shè)置氣動碟閥(15)，并且在過濾層(2)和氣動碟閥(15)之間通過反吹腔(16)、電磁脈沖閥(14)和壓縮空氣貯氣筒(13)接通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述逆向噴氣再生的壁流式金屬網(wǎng)板柴油車排氣微粒捕集器，其特征在于所述過濾層(2)針對發(fā)動機的具體排放量，由6～16層的不同目數(shù)的金屬絲網(wǎng)板匹配復(fù)合而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述所述逆向噴氣再生的壁流式金屬網(wǎng)板柴油車排氣微粒捕集器，其特征在于所述復(fù)合金屬網(wǎng)板過濾層(2)在捕集器內(nèi)安裝6～10片。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于環(huán)保設(shè)備范圍的一種逆向噴氣再生的壁流式金屬網(wǎng)板柴油車排氣微粒捕集器。在外殼內(nèi)，復(fù)合金屬網(wǎng)板過濾層以一定角度傾斜，通過擋板連接成“WW”型結(jié)構(gòu)。在進氣口和復(fù)合金屬網(wǎng)板過濾層之間設(shè)置擴張室，擴張室連接掃氣閥和炭煙二次收集裝置；在出氣口一邊的氣動碟閥、反吹腔和壓縮空氣貯氣筒與外殼接通。發(fā)動機排出的廢氣從捕集器入口進入，經(jīng)過“WW”型復(fù)合金屬網(wǎng)板，廢氣中的顆粒物被截留捕集。當顆粒物沉積達到一定數(shù)量后，排氣背壓上升，逆向噴氣再生裝置啟動，將累積的顆粒物從過濾體中吹出，被二次收集，并在收集器內(nèi)集中燃燒。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單實用，成本低廉，凈化效果好再生效果好，壽命長，是值得大力推廣的好產(chǎn)品。
文檔編號F01N3/023GK1693682SQ20051008008
公開日2005年11月9日 申請日期2005年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日
發(fā)明者翁端, 張春潤, 吳曉東, 資新運, 劉東旭, 姜大海, 李凱, 鄧成林 申請人:清華大學(xué), 中國人民解放軍軍事交通學(xué)院