專利名稱：：過濾介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及過濾介質(zhì)，具體地說，涉及用于過濾諸如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)之類的柴油燃燒裝置的柴油廢氣的過濾介質(zhì)、包括該柴油炭黑過濾介質(zhì)的汽車、以及制造和操作該過濾介質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
：包括金屬纖維的過濾介質(zhì)在本領(lǐng)域是已知的。例如，W003/047720披露了一種多層燒結(jié)金屬纖維過濾介質(zhì)，用于從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中過濾柴油炭黑。盡管表現(xiàn)令人滿意，但是該介質(zhì)可能有以下缺點(diǎn)在介質(zhì)堵塞之前只能保持有限數(shù)量的炭黑。結(jié)果，需要進(jìn)行非常頻繁和多次的再生作用，例如通過使用電再生來進(jìn)行再生(即，引導(dǎo)電流通過介質(zhì)，引起介質(zhì)由于焦耳效應(yīng)而發(fā)熱)，或者通過將催化化合物噴射入柴油或廢氣中來進(jìn)行再生。另一缺點(diǎn)是該介質(zhì)效率有限且相當(dāng)昂貴。W004/104386中描述了另外一種多層過濾介質(zhì)，適于過濾諸如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)之類的柴油燃燒裝置的柴油廢氣。該介質(zhì)由于其基本上較大的厚度而具有增大的炭黑保持能力。該介質(zhì)有以下缺點(diǎn)，為了達(dá)到該增大的炭黑保持能力，需要大的體積，且在過濾介質(zhì)上會(huì)獲得相對(duì)較高的壓降，在新的(即，未使用的)過濾介質(zhì)的情況下也是如此。然而，在過濾介質(zhì)的下游使用其它廢氣清潔元件(例如借助SCR工藝來將N0X還原成N02的元件)的情況下，大量炭黑是不利的。在再生過程中，點(diǎn)燃大量炭黑，且在氧化過程中，會(huì)對(duì)經(jīng)過過濾介質(zhì)的廢氣和因此再生過程中的SCR工藝提供太高的溫度。這種高溫可能會(huì)不利地影響SCR工藝的工作。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的過濾介質(zhì)以及制造和操作該過濾介質(zhì)的方法。例如，該介質(zhì)和方法可解決現(xiàn)有技術(shù)中已知的過濾介質(zhì)的至少一些問題。本發(fā)明的一些實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是提供一種過濾介質(zhì)，該過濾介質(zhì)具有比目前已知的一些過濾介質(zhì)等同或更好的過濾效率。本發(fā)明的一些實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)是提供一種過濾介質(zhì)，該過濾介質(zhì)生產(chǎn)成本較低。本發(fā)明一些實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)可以是提供一種過濾介質(zhì)，該過濾介質(zhì)提供可接受的炭黑承載能力，然而可供選擇的是與目前已知的炭黑過濾介質(zhì)相比需要較小的體積。本發(fā)明的一些實(shí)施例示出了在過濾介質(zhì)的體積上更加等同和均質(zhì)的炭黑保持性。應(yīng)該認(rèn)為，過濾介質(zhì)的這種更加均質(zhì)的承載可由氣流流過過濾介質(zhì)時(shí)所經(jīng)受的均勻壓降來引起。在過濾介質(zhì)用來過濾廢氣，例如過濾來自諸如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)之類的柴油燃燒裝置的廢氣的情況下，過濾介質(zhì)上減小的壓降引起燃燒裝置經(jīng)受較小的背壓。因此，由于諸如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)之類的柴油燃燒裝置設(shè)有根據(jù)本發(fā)明的包括過濾介質(zhì)的廢氣過濾器，這可導(dǎo)致該柴油燃燒裝置的較低的燃耗和因此較低的工作成本。以上目的通過根據(jù)本發(fā)明的過濾介質(zhì)和制造該過濾介質(zhì)的方法來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種過濾介質(zhì)。過濾介質(zhì)具有限定流動(dòng)方向的流入側(cè)和流出側(cè)。過濾介質(zhì)包括至少n個(gè)相繼層Lx的纖維介質(zhì)，x在1至n之間變化，n大于或等于2，LI是n個(gè)相繼層中最靠近過濾介質(zhì)的流入側(cè)的一層，Ln是n個(gè)相繼層中最靠近過濾介質(zhì)的流出側(cè)的一層。對(duì)于至少n個(gè)相繼層中的所有層Lx來說，比值Hx/(kx*Ax)在測(cè)量公差內(nèi)是相等的，其中，Hx是層Lx沿著流動(dòng)方向的平均厚度，Ax是沿著垂直于流動(dòng)方向的平面所取的橫截面的平均面積，kx是該層Lx的滲透系數(shù)。對(duì)于流過過濾層的具有動(dòng)態(tài)粘度y的流體的給定項(xiàng)目Q(mVh)來說，將獲得過濾層上的壓降A(chǔ)P，該壓降可使用達(dá)西公式算出AP=y*(H/k)*(Q/A)，其中AP是在過濾層上的壓降。ii=所用流體的動(dòng)態(tài)粘度；Q=每時(shí)間單位流過該層的流體量。A二提供流量Q的過濾層的面積。換而言之，它是沿著垂直于流動(dòng)方向的平面所取的橫截面的面積。Q/A=流過過濾層時(shí)的氣體速度；H/k二滲透因子H二厚度(m)k二滲透系數(shù)(l/m2)因此，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的過濾介質(zhì)用來過濾每時(shí)間單位的給定量(Q)時(shí)，該流體具有給定的動(dòng)態(tài)粘度P，這導(dǎo)致在至少n個(gè)相繼層的每個(gè)Lx層上基本上相等的AP。這可通過合適地選定Hx、kx和Ax以獲得基本上相等的AP來獲得。通常，使用250NmVh或450Nm3/h的每單位時(shí)間流量，使用動(dòng)態(tài)粘度P在45(TC處為0.000347的氣體，該動(dòng)態(tài)粘度是通常柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣的動(dòng)態(tài)粘度。對(duì)于250NmVh的每單位時(shí)間流量來說，10mbar的壓降是較佳的，而對(duì)于450Nm3/h的每單位時(shí)間流量來說，50mbar的壓降是較佳的。n個(gè)相繼層的數(shù)量是大于或等于2，可供選擇的是3-6，諸如3、4、5、6。AP是通過提供過濾介質(zhì)上的恒定壓降(200Pa)的流動(dòng)并測(cè)量流量(即每時(shí)間單位通過的氣體或空氣量)來測(cè)得的。在知道過濾介質(zhì)的尺寸并使用達(dá)西公式之后，可算出H/k。基本上相等的比值Hx/(kWAx)應(yīng)該理解成相鄰層之間在比值Hx/(kWAx)上的差位于正常的測(cè)量公差內(nèi)。術(shù)語"基本上相等的壓降A(chǔ)P"應(yīng)該理解成，只要La與Lb之間的差不大于正常的測(cè)量公差，諸如約14%，在第一層(假設(shè)是La)上測(cè)得的壓降與在第二層(假設(shè)是Lb)上測(cè)得的壓降就被認(rèn)為是相等的。根據(jù)本發(fā)明第一方面的過濾介質(zhì)使用較少的過濾材料以形成具有可接受的炭黑保持性和過濾效率的過濾介質(zhì)，尤其用于從燃燒裝置的柴油廢氣中過濾炭黑。對(duì)于一直沿著流動(dòng)路徑的長(zhǎng)度垂直于流動(dòng)方向的橫截面來說，過濾介質(zhì)可以具有恒定的面積。可供選擇的是，過濾介質(zhì)具有基本上圓柱形的體積?？晒┻x擇的是，過濾介質(zhì)具有錐形體積，可供選擇地錐形形狀的最小面提供過濾介質(zhì)的流入側(cè)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，過濾介質(zhì)具有限定流動(dòng)方向的流入側(cè)和流出側(cè)。過濾介質(zhì)可以包括至少n個(gè)相繼層Lx的纖維介質(zhì)，x在1至n之間變化，n大于或等于2。LI是n個(gè)相繼層中最靠近過濾介質(zhì)的流入側(cè)的一層。Ln是n個(gè)相繼層中最靠近過濾介質(zhì)的流出側(cè)的一層，可供選擇地提供流出側(cè)。對(duì)于過濾介質(zhì)的至少n個(gè)相繼層中的所有層Lx來說，比值Hx/(kx*Ax)在測(cè)量公差內(nèi)是相等的，其中，Hx是層Lx沿著流動(dòng)方向的平均厚度，Ax是沿著垂直于流動(dòng)方向的平面所取的橫截面的平均面積，kx是該層Lx的滲透系數(shù)。過濾介質(zhì)可以包括一個(gè)附加層Lm的纖維介質(zhì)，以提供過濾介質(zhì)的流出側(cè)。根據(jù)一些實(shí)施例，所有n個(gè)相繼層可以具有基本上相等的H/k?？晒┻x擇的是，Hx可以是例如15mm-250mm。根據(jù)一些實(shí)施例，過濾介質(zhì)可以包括至少一個(gè)附加層Lm的纖維介質(zhì)。根據(jù)一些實(shí)施例，至少一個(gè)附加層Lm的纖維介質(zhì)設(shè)置在至少n個(gè)相繼層Lx的流動(dòng)方向下游。層Lm(該層Lm可以可供選擇地提供流出側(cè))上的Hm/km*Am和因此壓降A(chǔ)P與層Lx(其中1《x《n)的Hx/kx*Ax和壓降A(chǔ)P不同。可供選擇的是，層Lm上的壓降A(chǔ)P小于該最后一層Lm的上游各層上的壓降。Hm/km*Am因此可供選擇地小于該最后一層Lm的上游各層Lx的Hx/kWAx。例如，最后一層可以是燒結(jié)的金屬纖維(Fecralloy⑧型合金)層，其孔隙率為80X，厚度H為0.42mm，k因子為1.35E_10。層Lm上約為3mbar-10mbar的壓降是可接受的。可供選擇的是，過濾介質(zhì)還包括附加層的纖維介質(zhì)，該附加層的纖維介質(zhì)設(shè)置在至少n個(gè)相繼層Lx的流動(dòng)方向上游或下游?？晒┻x擇的是，至少n個(gè)相繼層Lx的第一層提供過濾介質(zhì)的流入側(cè)。根據(jù)一些實(shí)施例，至少一個(gè)層Lm是燒結(jié)層。根據(jù)一些實(shí)施例，所有的層具有基本上相等的橫截面面積，該橫截面是沿著垂直于流動(dòng)方向的平面所取的橫截面。根據(jù)一些實(shí)施例，過濾介質(zhì)的至少部分層的纖維介質(zhì)可以包括金屬纖維?？晒┻x擇的是，過濾介質(zhì)的所有層的纖維介質(zhì)可以包括金屬纖維。可供選擇的是，過濾介質(zhì)的所有層可以包括金屬纖維，或者甚至由金屬纖維構(gòu)成。任何類型的金屬或金屬合金可用來形成金屬纖維。金屬纖維例如由諸如不銹鋼之類的鋼制成?？晒┻x擇地是，不銹鋼合金是AISI300或AISI400系列合金，諸如AISI316L或AISI347，或包括鐵、鋁和鉻的合金，也可使用含有重量比分比為0.05-0.3%的釔、鈰、鑭、鉿或鈦的含鐵、鋁和/或鉻不銹鋼，諸如DIN1.4767合金或FECRalloy⑧。還可使用銅或銅合金、或者鈦或鈦合金。金屬纖維也可由鎳或鎳合金制成。適于形成過濾介質(zhì)的金屬纖維例如是巻刮纖維、束拉(可供選擇的是巻曲的)金屬纖維、熔融拉拔纖維，或者可以是諸如鋼絲絨纖維、碾磨或研磨纖維之類的機(jī)加工纖維，或用W02006/015783所述方法獲得的纖維?；蛘撸梢允褂弥T如細(xì)金屬絲之類的金屬絲。金屬纖維可以由任何已知的金屬纖維生產(chǎn)方法制成，例如通過束拉操作、如JP3083144中所述的巻刮操作、金屬刮削操作(諸如鋼絲絨)、或從熔融金屬合金浴槽中形成金屬纖維的方法。為了形成具有其平均長(zhǎng)度的金屬纖維，金屬纖維可以使用如W002/057035所述的方法、或使用如US4664971所述的用來形成金屬纖維顆粒的方法切割而成。用來形成燒結(jié)金屬纖維介質(zhì)的金屬纖維的特點(diǎn)是具有當(dāng)量直徑D。6較佳的是，金屬纖維的當(dāng)量直徑D是100iim以下，諸如65iim以下，更佳的是36iim以下，諸如35iim、22iim或17iim。可供選擇的是，金屬纖維的當(dāng)量直徑是15ym以下，諸如14iim、12iim或11iim，或者甚至是9iim以下，諸如8iim?？晒┻x擇的是，金屬纖維的當(dāng)量直徑D是7iim以下或6iim以下，例如5iim以下，諸如1ym、1.5ym、2ym、3ym、3.5iim或4iim。金屬纖維可以是環(huán)狀金屬纖維，環(huán)狀纖維也稱為細(xì)絲，或者可以具有平均纖維長(zhǎng)度L纖維，其可供選擇地例如為0.lcm-5cm。根據(jù)一些實(shí)施例，金屬纖維可以是束拉金屬纖維。根據(jù)一些實(shí)施例，至少一個(gè)層是燒結(jié)層。根據(jù)一些實(shí)施例，n個(gè)相繼層中的每一個(gè)層是非燒結(jié)層。這些層的存在避免了在再生過程中、例如在該再生階段燃燒局部太集中的炭黑顆粒的情況下在過濾介質(zhì)中燒出孔。非燒結(jié)層也被稱為纖維幅或無紡幅，其可以用諸如空氣敷設(shè)、干法敷設(shè)或濕法敷設(shè)技術(shù)之類的任何已知成幅技術(shù)來形成。根據(jù)一些實(shí)施例，至少n個(gè)相繼層Lx中的每一個(gè)層包括纖維，所述層Lx中的每一個(gè)層的纖維具有當(dāng)量直徑Dx，其中Dx>Dx+1，1《x《n。根據(jù)一些實(shí)施例，n個(gè)相繼層的所有層Lx可以具有的孔隙率為90%-99%?？晒┻x擇的是，n個(gè)相繼層Lx(l《x《n)的孔隙率為90%-99%，諸如93%_97%，例如95%或97%?？晒┻x擇的是，所有n個(gè)相繼層Lx具有相等的孔隙率，諸如孔隙率為90%-99%，諸如93%_97%，例如95%或97%?？晒┻x擇的是，至少一個(gè)附加層Lm的孔隙率是80%-99%。根據(jù)一些實(shí)施例，至少一個(gè)層包括催化劑。第一層可以設(shè)有Pt/Pd催化劑，其作為D0C柴油氧化催化劑以將N0和N0X氧化成N02?；蛘?，第一層可設(shè)有用作與注射尿素協(xié)配的水解催化劑的催化劑。另外的層可如上所述設(shè)有D0C催化劑。根據(jù)一些實(shí)施例，過濾介質(zhì)還可包括金屬泡沫層或多孔介質(zhì)層，該金屬泡沫層或多孔介質(zhì)層包括中空金屬球?？晒┻x擇的是，過濾介質(zhì)還包括陶瓷纖維。本發(fā)明還涉及在諸如卡車或公共汽車之類的汽車中使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的柴油炭黑顆粒過濾器，以及包括該顆粒過濾器的汽車。過濾介質(zhì)可適于用作柴油炭黑顆粒過濾器的柴油炭黑顆粒過濾介質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種制造過濾介質(zhì)的方法，該過濾介質(zhì)具有限定流動(dòng)方向的流入側(cè)和流出側(cè)。該方法包括形成至少n個(gè)相繼層Lx的纖維介質(zhì)，x在1至n之間變化，n大于或等于2，Ll是n個(gè)相繼層中最靠近過濾介質(zhì)的流入側(cè)的一層，Ln是n個(gè)相繼層中最靠近過濾介質(zhì)的流出側(cè)的一層。對(duì)于至少n個(gè)相繼層中的所有層Lx來說，比值Hx/(kx*Ax)在測(cè)量公差內(nèi)是相等的，其中，Hx是層Lx沿著流動(dòng)方向的平均厚度，Ax是沿著垂直于流動(dòng)方向的平面所取的橫截面的平均面積，kx是該層Lx的滲透系數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，每個(gè)纖維介質(zhì)可通過以下方式形成提供包括纖維的固結(jié)纖維結(jié)構(gòu)，所述固結(jié)纖維結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)前邊；圍繞平行于所述前邊的盤繞軸線來盤繞所述固結(jié)纖維結(jié)構(gòu)，由此形成過濾介質(zhì)?？晒┻x擇的是，可提供透氣外殼或罩殼，該外殼或罩殼沿著基本上平行于盤繞軸線的方向接觸盤繞的固結(jié)纖維結(jié)構(gòu)的外界面。這樣，提供具有可供選擇的外殼或罩殼的纖維介質(zhì)，該纖維介質(zhì)包括纖維，其中大多數(shù)纖維，諸如至少50%或至少85%的纖維，至少部分地包圍用來盤繞固結(jié)纖維結(jié)構(gòu)的軸線。固結(jié)纖維結(jié)構(gòu)可以是纖維幅或者一個(gè)或多個(gè)纖維束。術(shù)語"包圍"應(yīng)被理解成圍繞地經(jīng)過。因此，"纖維至少部分地包圍軸線"是指纖維至少部分地圍繞軸線而經(jīng)過。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，大多數(shù)纖維基本上至少沿著盤繞方向延伸，即沿著固結(jié)纖維結(jié)構(gòu)所盤繞或巻繞的軸線延伸。過濾材料中的至少50%纖維基本上可以至少沿著該軸向延伸?？晒┻x擇的是，過濾材料中的至少85%纖維基本上可以至少沿著該軸向延伸。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，固結(jié)纖維結(jié)構(gòu)可以是纖維幅。纖維幅可以是用任何合適的成幅工藝獲得的纖維幅，諸如空氣敷設(shè)幅、濕法敷設(shè)幅或梳理幅。該幅較佳地是無紡幅，可供選擇的是穿針的。固結(jié)纖維結(jié)構(gòu)可包括至少一個(gè)纖維束。固結(jié)纖維結(jié)構(gòu)可包括至少一個(gè)、可供選擇地多個(gè)相同的或不同的束，這種不同可以是纖維類型、纖維性質(zhì)(諸如纖維當(dāng)量直徑或纖維材料)、或束性質(zhì)(諸如束的細(xì)度)上的不同。纖維束可以是通過任何合適的成束工藝獲得的纖維束。例如，纖維束可以是粗梳條子。圍繞平行于其一邊的軸線進(jìn)行盤繞或巻繞、可供選擇地圍繞該邊進(jìn)行巻繞的固結(jié)纖維結(jié)構(gòu)(諸如幅或至少一個(gè)纖維束)趨于徑向向外膨脹。束可以是巻刮金屬纖維的束?；蛘?，束可以是通過束拉獲得的金屬纖維的束。束拉金屬纖維可供選擇地是巻曲纖維，例如借助EP280340所述的方法來獲得。束可包括多根金屬纖維，諸如200-10000根纖維或細(xì)絲，甚至更多。在使用包括金屬纖維的幅的情況下，該幅可通過空氣敷設(shè)或濕法敷設(shè)工藝來形成。金屬纖維幅例如可以具有l(wèi)mm-50mm的厚度和100g/m2-600g/m2的表面重量。過濾材料還可包括諸如金屬粉末顆粒之類的粉末元件，和/或可包括催化部件。過濾介質(zhì)可以用在過濾元件中。過濾元件具有過濾容積，該過濾容積充填有過濾介質(zhì)。過濾容積的形狀和因此過濾元件的形狀可以適于過濾介質(zhì)的外形。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，過濾容積可以是柱形的。過濾容積可以可供選擇地是錐形的。對(duì)于柱形過濾容積來說，可供選擇的是，過濾容積可以具有圓形或橢圓形橫截面的柱形。過濾元件可包括外殼或"罩殼"，其限定過濾容積的外界面。外殼具有限定平均流動(dòng)方向的流入側(cè)和流出側(cè)，外殼具有基本上平行于平均流動(dòng)方向的軸線。外殼沿著平均流動(dòng)路徑的方向限定過濾容積的外界面。外殼在徑向是透氣的。過濾容積充填有根據(jù)本發(fā)明的過濾介質(zhì)。過濾介質(zhì)可以包括纖維，其中大多數(shù)纖維至少部分地包圍該軸線。包括根據(jù)本發(fā)明的過濾介質(zhì)的過濾元件可用于過濾諸如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)之類的柴油燃燒裝置的柴油廢氣。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)可以是諸如卡車或公共汽車之類的汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)。過濾8介質(zhì)可適于用作柴油炭黑顆粒過濾器的柴油炭黑顆粒過濾介質(zhì)。本發(fā)明的具體和較佳方面在所附的獨(dú)立和從屬權(quán)利要求中進(jìn)行了闡述。來自從屬權(quán)利要求的特征可與來自獨(dú)立權(quán)利要求的特征和來自其它從屬權(quán)利要求的特征合適地進(jìn)行組合，并不是僅僅如同權(quán)利要求書中所闡述的那樣。盡管在該領(lǐng)域?qū)ρb置經(jīng)常有改進(jìn)、改變和革新，但是本發(fā)明的原理被認(rèn)為代表了相當(dāng)新的和新穎的改進(jìn)，包括與現(xiàn)有實(shí)踐的不同之處，從而導(dǎo)致提供這種更加高效、穩(wěn)定和可靠的裝置。本發(fā)明的以上和其它特點(diǎn)、特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)從以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中變得明顯，附圖借助示例來示出了本發(fā)明的原理。該描述僅僅是為了示例而給出的，而并不對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。下面引用的圖指的就是附圖。圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的過濾介質(zhì)的示意剖視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的過濾介質(zhì)的示意剖視圖。在不同的圖中，相同的附圖標(biāo)記指的是相同或相似的元件。具體實(shí)施例方式本發(fā)明將針對(duì)具體實(shí)施例并參照某些附圖來進(jìn)行描述，但是本發(fā)明并不局限于此，而是只由權(quán)利要求書來限定。所述的附圖僅僅是示意性的，不是限制性的。在附圖中，為示例目的，一些元件的尺寸可能是夸大的，而并未按比例繪制。尺寸和相關(guān)尺寸并不對(duì)應(yīng)于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)際縮小比。而且，說明書和權(quán)利要求書中的詞語"頂部"、"底部"、"之上"、"之下"等是用來進(jìn)行說明的，并不一定描述相對(duì)位置。應(yīng)該理解，所用的詞語在適當(dāng)?shù)那闆r下是可互換的，這里所述的本發(fā)明諸實(shí)施例能以與這里所述或所示的定向不同的其它定向進(jìn)行工作。應(yīng)該注意，用在權(quán)利要求書中的詞語"包括"不應(yīng)被解釋為局限于其后所列出的裝置；它并不排除其它元件或步驟。因此，它被解釋為規(guī)定存在所涉及的所述特征、整體、步驟或部件，但并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟或部件、或其組合。因此，"一種裝置包括部件A和B"的表述范圍將不局限于只由部件A和B構(gòu)成的裝置。這就意味著，對(duì)于本發(fā)明來說，該裝置僅有的相關(guān)部件是A和B。類似地，應(yīng)該注意，同樣用在權(quán)利要求書中的詞語"聯(lián)接"不應(yīng)被解釋為局限于僅僅直接連接。因此，"裝置A聯(lián)接至裝置B"的表述范圍不應(yīng)局限于其中裝置A的輸出端直接連接至裝置B的輸入端的裝置或系統(tǒng)。這就意味著，在裝置A的輸出端和裝置B的輸入端之間存在一路徑，該路徑可以是包括其它裝置的路徑?，F(xiàn)在本發(fā)明將通過具有本發(fā)明若干實(shí)施例的具體實(shí)施方式來進(jìn)行描述。顯然，本發(fā)明的其它實(shí)施例可根據(jù)熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員的知識(shí)進(jìn)行構(gòu)造，而不脫離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)或技術(shù)指示，本發(fā)明僅由附后的權(quán)利要求書來限定。提供下面的術(shù)語僅僅是用來幫助理解本發(fā)明。這些定義不應(yīng)理解成具有比本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的范圍更小的范圍。術(shù)語"孔隙率"表示層的平均孔隙率，可在層的寬度、長(zhǎng)度和深度上對(duì)整個(gè)層求平均值而得出。層的術(shù)語"孔隙率P"應(yīng)該理解成100-D，其中D是層的密度。由給定材料形成的層的密度D是層的每體積重量與相同體積的理論重量之比(用百分比表述)，在理論重量的情況下，全部體積將完全由所述材料來提供。纖維的術(shù)語"當(dāng)量直徑"應(yīng)該理解成一假想圓的直徑，該假想圓的面積與纖維的徑向橫截面的平均面積相等。術(shù)語"巻刮"金屬纖維應(yīng)該理解成可用如EP319959A所述的方法獲得的纖維。術(shù)語"束拉"金屬纖維應(yīng)該理解成可用如EP280340A或US3379000所述的方法獲得的纖維。術(shù)語"熔融拉拔"金屬纖維應(yīng)該理解成可用如US5027886所述的方法獲得的纖維。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，如圖1所示，適于用作柴油炭黑顆粒過濾器的柴油炭黑顆粒過濾元件的過濾元件10包括過濾介質(zhì)IOO，并具有流入側(cè)110和流出側(cè)120。過濾介質(zhì)100適于用作柴油炭黑顆粒過濾器的柴油炭黑顆粒過濾元件的一部分。過濾元件10還包括罩殼11，罩殼11接觸過濾介質(zhì)100的外表面。罩殼11具有基本上錐形的外體積，因此過濾元件10也具有基本上錐形的外體積。過濾介質(zhì)100包括多層Lx(例如多達(dá)三個(gè)以上的相繼層)的纖維介質(zhì)和一個(gè)附加層Lm的纖維介質(zhì)。因此，x可在1至3或更高數(shù)值之間變化。這樣，三個(gè)相繼層是層Ll(圖1中標(biāo)示為101)、層L2(圖1中標(biāo)示為102)和層L3(圖1中標(biāo)示為103)。附加層Lm是層L4(圖1中標(biāo)示為104)。Ll提供柴油炭黑顆粒過濾器100的流入側(cè)110。L4提供過濾介質(zhì)100的流出側(cè)120。n個(gè)相繼層Lx，即層Ll、L2和L3具有基本上相等的比值Hx/kx*Ax。層Lx的厚度Hx是氣體容積在沿著平均流動(dòng)方向190流過該層時(shí)所遵循的流動(dòng)路徑的長(zhǎng)度。在該實(shí)施例中，平均流動(dòng)方向190平行于過濾元件10的基本錐形形狀的軸線。Ax是層Lx的橫截面的平均面積，該橫截面是沿著垂直于流動(dòng)方向的平面所取的。表1提供圖1所示的過濾介質(zhì)100的一實(shí)施例的層Lx的性質(zhì)、以及一個(gè)附加層Lm(在該實(shí)施例中是L4)的性質(zhì)。諸層包括金屬纖維，這些金屬纖維具有同樣如表1所示的性質(zhì)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>對(duì)于n個(gè)層(在該實(shí)施例中是3個(gè)相繼層)Lx來說，其中1《x《3，可以通過合適地選擇Ax來獲得相等的比值Hx/kx*Ax。過濾介質(zhì)100具有240.3mm的總厚度(是H1、H2、H3和H4之和)。所有的層，即3個(gè)相繼層L1至L3和第四附加層L4，都彼此相鄰地設(shè)置。對(duì)于除了第一層(LI)和最后一層(L4)之外的所有層來說，沿著流動(dòng)方向，層的朝向流入側(cè)的表面接觸相鄰上游層的朝向流出側(cè)的表面。錐形從小側(cè)至大側(cè)呈錐度，其最小側(cè)是流入側(cè)IIO，而其最大側(cè)是流出側(cè)120。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，如圖2所示，適于用作柴油炭黑顆粒過濾器的柴油炭黑顆粒過濾元件的過濾元件20包括過濾罩殼21和過濾介質(zhì)200，并具有流入側(cè)210和流出側(cè)220。過濾元件20還包括罩殼21，罩殼21接觸過濾介質(zhì)200的外表面。罩殼21具有基本上圓柱形的外體積，因此該過濾元件也具有基本上圓柱形的外體積。層Lx的厚度Hx是氣體容積在沿著平均流動(dòng)方向290流過該層時(shí)所遵循的流動(dòng)路徑的長(zhǎng)度，該實(shí)施例中，平均流動(dòng)方向290基本上平行于罩殼21的圓柱壁并因此基本上平行于圓柱軸線。Ax是沿著垂直于流動(dòng)方向的平面所取的橫截面的平均面積。由于過濾介質(zhì)200是基本上圓柱形的，所以Ax是沿著流動(dòng)方向290基本上恒定的，且對(duì)于所有層Lx都是基本上相等的。Ax例如可以在高達(dá)51470mm2或者甚至高達(dá)96208mm2或以上的范圍內(nèi)變化。過濾介質(zhì)200包括多層Lx(例如多達(dá)三個(gè)以上的相繼層)的纖維介質(zhì)和一個(gè)附加層Lm的纖維介質(zhì)，x在1至3或可能更高數(shù)值之間變化。這樣，三個(gè)相繼層是層LI(圖2中標(biāo)示為201)、層L2(圖2中標(biāo)示為202)和層L3(圖2中標(biāo)示為203)。附加層Lm是層L4(圖2中標(biāo)示為204)。Ll提供柴油炭黑顆粒過濾器200的流入側(cè)210。L4提供過濾介質(zhì)200的流出側(cè)220。表2提供圖2所示的過濾介質(zhì)200的一可能實(shí)施例的三個(gè)層Lx和一個(gè)附加層Lm的性質(zhì)。諸層包括金屬纖維，這些金屬纖維具有同樣如表2所示的性質(zhì)。表2LI(201)L2(202)L3(203)L4(204)Hx(mm)115.053.233.00.3Ax(m2)0，01270，01270.01270.012711<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>對(duì)于三個(gè)相繼層Lx來說，可獲得的比值Hx/kx*Ax為1.45E+91/m3。由于Ax是沿著流動(dòng)路徑290基本上相等的，所以三個(gè)相繼層Lx設(shè)有基本上恒定的Hx/kx為1.85E+71/m。該過濾介質(zhì)具有201.5mm的總厚度H總、(在該實(shí)施例中是H1、H2、H3和H4之和)。所有的層L1、L2、L3和L4設(shè)置成彼此相鄰，并使朝向流入側(cè)的層表面與前面相鄰層的朝向流出側(cè)的層表面相接觸。過濾介質(zhì)的另外實(shí)施例的性質(zhì)在表3、4、5、6和7中給出。相同的附圖標(biāo)記是指圖2所示的相似特征。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>如圖l和圖2所示，過濾元件可包括附加的部件，諸如位于流入側(cè)110或210的過濾介質(zhì)保持器180或280，和/或位于流出側(cè)120或220的過濾介質(zhì)保持器181或281。這些過濾介質(zhì)保持器例如是焊接或編織的金屬絲網(wǎng)，用來防止過濾材料在例如突然過壓等的情況下移位至罩殼外。此外，還可設(shè)置用于測(cè)量各層之間的壓力和/或溫度的附加接頭。圖1和2的實(shí)施例尤其適于卡車和公共汽車中的柴油炭黑顆粒過濾器。該實(shí)施例具有特定的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的一些實(shí)施例提供一種過濾介質(zhì)，該過濾介質(zhì)提供可接受的炭黑承載能力，然而與目前已知的炭黑過濾介質(zhì)相比需要較小的體積。應(yīng)該理解，盡管這里已經(jīng)對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的裝置討論了較佳實(shí)施例、具體結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、以及材料，但是可以在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種改變或修改而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。權(quán)利要求一種過濾介質(zhì)，所述過濾介質(zhì)具有限定流動(dòng)方向的流入側(cè)和流出側(cè)，所述過濾介質(zhì)包括至少n個(gè)相繼層Lx的纖維介質(zhì)，x在1至n之間變化，n大于或等于2，L1是所述n個(gè)相繼層中最靠近所述過濾介質(zhì)的所述流入側(cè)的一層，Ln是所述n個(gè)相繼層中最靠近所述過濾介質(zhì)的所述流出側(cè)的一層，其特征在于，對(duì)于所述至少n個(gè)相繼層中的所有層Lx來說，比值Hx/(kx*Ax)在測(cè)量公差內(nèi)是相等的，其中，Hx是所述層Lx沿著流動(dòng)方向的平均厚度，Ax是沿著垂直于所述流動(dòng)方向的平面所取的橫截面的平均面積，kx是該層Lx的滲透系數(shù)，并且，所述過濾介質(zhì)的至少部分層的纖維介質(zhì)包括金屬纖維。2.如權(quán)利要求1所述的過濾介質(zhì)，其特征在于，所述n個(gè)相繼層具有相等的Hx/kx。3.如權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的過濾介質(zhì)，其特征在于，所述過濾介質(zhì)包括至少一個(gè)附加層Lm的纖維介質(zhì)。4.如權(quán)利要求3所述的過濾介質(zhì)，所述至少一個(gè)附加層Lm的纖維介質(zhì)設(shè)置在所述至少n個(gè)相繼層Lx的流動(dòng)方向下游。5.如權(quán)利要求3至4中任一項(xiàng)所述的過濾介質(zhì)，其特征在于，所述至少一個(gè)層Lm是燒結(jié)層。6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的過濾介質(zhì)，其特征在于，所有層具有相等的橫截面，所述橫截面是沿著垂直于所述流動(dòng)方向的平面所取的橫截面。7.如任一前述權(quán)利要求所述的過濾介質(zhì)，其特征在于，所述過濾介質(zhì)的至少部分層的纖維介質(zhì)由金屬纖維構(gòu)成。8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的過濾介質(zhì)，其特征在于，所述金屬纖維是束拉金屬纖維。9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的過濾介質(zhì)，其特征在于，所述層中的至少一個(gè)層是燒結(jié)層o10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的過濾介質(zhì)，其特征在于，n個(gè)相繼層Lx中的每一個(gè)層是非燒結(jié)層。11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的過濾介質(zhì)，其特征在于，所述至少n個(gè)相繼層Lx中的每一個(gè)層包括纖維，所述層Lx中的每一個(gè)層的所述纖維具有當(dāng)量直徑Dx，其中Dx>Dx+1，1《x《n。12.如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的過濾介質(zhì)，其特征在于，所述n個(gè)相繼層中的所有層Lx的孔隙率在90%至99%的范圍內(nèi)。13.如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的過濾介質(zhì)，其特征在于，所述層中的至少一個(gè)層包括催化劑。14.如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的過濾介質(zhì)，其特征在于，所述過濾介質(zhì)還包括金屬泡沫層或多孔介質(zhì)層，所述金屬泡沫層或多孔介質(zhì)層包括中空金屬球。15.—種制造過濾介質(zhì)的方法，所述過濾介質(zhì)具有限定流動(dòng)方向的流入側(cè)和流出側(cè)，所述方法包括形成至少n個(gè)相繼層Lx的纖維介質(zhì)，x在1至n之間變化，n大于或等于2，Ll是所述n個(gè)相繼層中最靠近所述過濾介質(zhì)的所述流入側(cè)的一層，Ln是所述n個(gè)相繼層中最靠近所述過濾介質(zhì)的所述流出側(cè)的一層，其特征在于，對(duì)于所述至少n個(gè)相繼層中的所有層Lx來說，比值Hx/(kx*Ax)在測(cè)量公差內(nèi)是相等的，其中，Hx是所述層Lx沿著流動(dòng)方向的平均厚度，Ax是沿著垂直于所述流動(dòng)方向的平面所取的橫截面的平均面積，kx是該層Lx的滲透系數(shù)，并且，所述過濾介質(zhì)的至少部分層的纖維介質(zhì)包括金屬纖維。全文摘要根據(jù)本發(fā)明的過濾介質(zhì)(100)具有限定流動(dòng)方向(190)的流入側(cè)(110)和流出側(cè)(120)。過濾介質(zhì)包括至少n個(gè)相繼層Lx的纖維介質(zhì)，x在1至n之間變化，n大于或等于2，L1(101)是n個(gè)相繼層中最靠近過濾介質(zhì)的流入側(cè)的一層，Ln(103)是n個(gè)相繼層中最靠近過濾介質(zhì)的流出側(cè)的一層。對(duì)于至少n個(gè)相繼層中的所有層Lx來說，比值Hx/(kx＊Ax)在測(cè)量公差內(nèi)是相等的，其中，Hx是層Lx沿著流動(dòng)方向的平均厚度，Ax是沿著垂直于流動(dòng)方向的平面所取的橫截面的平均面積，kx是該層Lx的滲透系數(shù)。過濾介質(zhì)的至少部分層的纖維介質(zhì)包括金屬纖維。文檔編號(hào)F01N3/022GK101743048SQ200880024895公開日2010年6月16日申請(qǐng)日期2008年7月4日優(yōu)先權(quán)日2007年7月16日發(fā)明者E·蘭伯特,F·韋斯切夫,I·謝爾德曼斯,J·范達(dá)默申請(qǐng)人:N.V.貝卡特股份有限公司