專利名稱：用于在廢氣系統(tǒng)中產(chǎn)生電場(chǎng)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在廢氣系統(tǒng)中、尤其是在機(jī)動(dòng)車輛的廢氣系統(tǒng)中產(chǎn)生電場(chǎng)的裝置。尤其是，本發(fā)明涉及用于處理包含煤煙顆粒的廢氣的裝置，該裝置可以尤其與所謂的靜電過(guò)濾器或電過(guò)濾器一起使用。就此程度而言，本發(fā)明優(yōu)選應(yīng)用在機(jī)動(dòng)車輛領(lǐng)域中的移動(dòng)式內(nèi)燃機(jī)的廢氣處理中。
背景技術(shù)：
已經(jīng)討論過(guò)用于在移動(dòng)式內(nèi)燃機(jī)中從廢氣中消除煤煙顆粒的多種不同的理念。除了交替在側(cè)部上閉合的壁流式過(guò)濾器、開(kāi)放的次級(jí)流動(dòng)過(guò)濾器、重力沉淀器等，已經(jīng)提出了這樣的系統(tǒng)，即其中使廢氣中的顆粒帶電，并且之后使用靜電引力使顆粒沉淀。這些系統(tǒng)尤其已知稱作為“靜電過(guò)濾器”或“電過(guò)濾器”。對(duì)于這樣的電過(guò)濾器而言，大致上提出了布置在廢氣管線中的(多個(gè))放電電極和集電極。在該情況中，例如利用大約居中地延伸通過(guò)廢氣管線的中間放電電極和作為集電極的廢氣管線的周圍側(cè)部表面來(lái)形成電容器。通過(guò)該放電電極和集電極的布置，相對(duì)于廢氣的流動(dòng)方向橫向地形成電場(chǎng)，其中可以例如通過(guò)處于大約15kV的區(qū)域中的高壓來(lái)操作放電電極。其結(jié)果是尤其可以形成電暈放電，通過(guò)電暈放電，與廢氣一同流動(dòng)通過(guò)電場(chǎng)的顆粒以單極的形式帶電。由于這種帶電，顆粒由于靜電庫(kù)侖力而移動(dòng)到集電極。除了其中廢氣管線實(shí)施為集電極的系統(tǒng)，還已知有這樣的系統(tǒng)，其中集電極實(shí)施為例如絲網(wǎng)。在該情況中，絲網(wǎng)上的顆粒的積累具有如下目的，即在特定的條件下將顆粒與另外的顆粒結(jié)合，以借此實(shí)現(xiàn)凝聚。流動(dòng)通過(guò)絲網(wǎng)的廢氣之后將相對(duì)較大的顆粒凝聚物攜帶起來(lái)，并且將它們輸送至傳統(tǒng)的過(guò)濾系統(tǒng)。即使迄今為止的上述系統(tǒng)已經(jīng)證明至少在試驗(yàn)中對(duì)于煤煙顆粒的處理而言是適用的，在機(jī)動(dòng)車輛中為批量生產(chǎn)而實(shí)施該理念仍然構(gòu)成很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。這對(duì)于廢氣中的劇烈波動(dòng)的、有時(shí)非常高的煤煙負(fù)載而言尤其如此。同樣地，對(duì)現(xiàn)有的用于廢氣系統(tǒng)的這種系統(tǒng)進(jìn)行所期望的改裝仍然構(gòu)成很大困難。尤其是，在機(jī)動(dòng)車輛的廢氣系統(tǒng)中會(huì)產(chǎn)生大致上突然增多的廢氣量，但是這例如在用來(lái)產(chǎn)生動(dòng)力的固定式內(nèi)燃機(jī)中不會(huì)產(chǎn)生。另外，例如由于地面的不平，廢氣系統(tǒng)會(huì)承受到機(jī)械負(fù)載。另外，必須考慮到如下事實(shí)，即考慮到這種廢氣系統(tǒng)的增加的功率和/或效率，必須(周期性地和/或連續(xù)地)將過(guò)濾系統(tǒng)再生以消除煤煙顆粒，所述再生包括煤煙到氣態(tài)組分的轉(zhuǎn)化。當(dāng)再生過(guò)濾系統(tǒng)時(shí)，還知曉的是不僅通過(guò)簡(jiǎn)單加熱、也就是說(shuō)燃燒煤煙(催化劑驅(qū)動(dòng)的氧化轉(zhuǎn)化)來(lái)進(jìn)行間歇的再生，而且還可通過(guò)二氧化氮(NO2)來(lái)轉(zhuǎn)化煤煙。通過(guò)二氧化氮連續(xù)再生的優(yōu)勢(shì)是煤煙可以在低很多的溫度下(尤其低于250°C)就已經(jīng)被轉(zhuǎn)換了。由此原因，在許多應(yīng)用情況中優(yōu)選連續(xù)再生。然而這導(dǎo)致了如下問(wèn)題，即必須要保證廢氣中的二氧化氮與累積的煤煙顆粒接觸到足夠的程度。在本情況中，技術(shù)困難產(chǎn)生于對(duì)機(jī)動(dòng)車輛中的這種廢氣系統(tǒng)實(shí)施連續(xù)操作，其中內(nèi)燃機(jī)的不同負(fù)載導(dǎo)致不同的廢氣流、廢氣組成和/或溫度。
另外，需要考慮到當(dāng)使得這樣的煤煙沉淀系統(tǒng)能夠得到這樣的部件時(shí)，就要使用盡可能簡(jiǎn)單的部件、尤其是還有可以作為批量生產(chǎn)的一部分而劃算地制造的部件。另外，尤其針對(duì)電極的設(shè)計(jì)，需要考慮到在特定的條件下電極必須在廢氣管線中對(duì)齊布置，尤其是布置成使得在電極的區(qū)域中不會(huì)產(chǎn)生不期望的高沖壓或不期望的廢氣渦流。

發(fā)明內(nèi)容
以此為基礎(chǔ)，本發(fā)明的目的是至少部分地解決針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所描述的問(wèn)題。尤其是要提出一種用于在廢氣系統(tǒng)中產(chǎn)生電場(chǎng)的裝置，其可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方式和已知的技術(shù)而甚至作為批量生產(chǎn)的一部分來(lái)獲得。另外，本裝置可容易地整合到廢氣管線中，尤其是以這樣的方式整合，使得電極可以朝向所期望的電場(chǎng)或所指定的顆粒捕集器選擇性定向。這些目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的特征的裝置來(lái)達(dá)到。從屬權(quán)利要求中詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的進(jìn)一步的有利改進(jìn)。所理解的是，在權(quán)利要求中所單獨(dú)詳細(xì)說(shuō)明的特征可以任何技術(shù)上合適的方式彼此結(jié)合，并且公開(kāi)了本發(fā)明的進(jìn)一步的改進(jìn)。根據(jù)本發(fā)明的用于在廢氣系統(tǒng)中產(chǎn)生電場(chǎng)的裝置具有廢氣管線，其中布置有至少一個(gè)設(shè)置成與電源相接觸的電極。在本情況中，該至少一個(gè)電極通過(guò)至少一個(gè)金屬板形成，該至少一個(gè)電極沿廢氣的流動(dòng)方向延伸，并且所有的電極都具有多個(gè)沿著廢氣的流動(dòng)方向的凸起。該裝置尤其為靜電過(guò)濾器的極點(diǎn)。此處優(yōu)選為，電場(chǎng)為(如果可能的話為脈沖的)直流電壓場(chǎng)。在該情況中，可以產(chǎn)生尤其是處于從IOkV (千伏特)到30kV的范圍中的電壓。廢氣系統(tǒng)尤其為移動(dòng)式內(nèi)燃機(jī)的廢氣系統(tǒng)，尤其是機(jī)動(dòng)車輛的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣系統(tǒng)。如果合適的話，廢氣管線的實(shí)施為相應(yīng)的電場(chǎng)的區(qū)域可以是電絕緣的，其中這可以沿廢氣管線的軸向方向、以及徑向朝外地來(lái)實(shí)施。此處，該至少一個(gè)電極置于廢氣管線的內(nèi)部中——也就是說(shuō)處于廢氣流動(dòng)通過(guò)的空間。這里，該至少一個(gè)電極例如通過(guò)相應(yīng)的電導(dǎo)體、插頭、錫焊連接件等布置成與電源電接觸。尤其是，此處也優(yōu)選使用電源的通過(guò)廢氣管線的電封裝的引線。為了電極在廢氣管線的內(nèi)部中的改善的對(duì)齊，以及與電極的接觸的簡(jiǎn)化的制造和形成，還提出了電極通過(guò)至少一個(gè)金屬板形成?！敖饘侔濉崩斫鉃橛绕涫怯善教沟慕饘俨牧现瞥傻?平面的)條帶。這里，金屬板可以實(shí)施為使得其大體上是光滑的或平坦的，但金屬板也可以被結(jié)構(gòu)化，也就是說(shuō)例如其具有皺折。對(duì)于制造作為廢氣系統(tǒng)中的催化劑載體的金屬蜂窩體而言，批量生產(chǎn)已經(jīng)是非常先進(jìn)的，其結(jié)果是這里已經(jīng)實(shí)施了類似構(gòu)造的金屬板的精確實(shí)施方案?，F(xiàn)在可以利用這種生產(chǎn)知識(shí)來(lái)實(shí)施也作為電極的這種金屬板，并且使用它們來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的電場(chǎng)。為此目的，金屬板必須通過(guò)相應(yīng)的接觸導(dǎo)體、電導(dǎo)體、焊接點(diǎn)等來(lái)構(gòu)造，其結(jié)果是可以通過(guò)金屬板自身來(lái)形成預(yù)定的電流路徑，如果適合的話，也可為金屬板使用絕緣覆蓋層或鑲嵌物。當(dāng)然，在該情況中可考慮相應(yīng)的電導(dǎo)材料。金屬板的平面?zhèn)葍?yōu)選布置成平行于廢氣的流動(dòng)方向。其結(jié)果是，金屬板帶來(lái)針對(duì)流動(dòng)廢氣的最小的可能流阻。金屬板尤其由具有低歐姆電阻的材料來(lái)制造，作為附加或替代，其可具有有限的氧化能力。金屬板優(yōu)選地由均質(zhì)材料制造，其結(jié)果是在凸起處形成了具有良好的電離能力的均勻場(chǎng)。金屬板優(yōu)選具有小于0.1mm、尤其優(yōu)選地小于0.065mm、非常尤其優(yōu)選地小于0.035mm的厚度。在該情況中，尤其優(yōu)選的是，該至少一個(gè)電極沿著廢氣的流動(dòng)方向延伸。也就是說(shuō)，換言之，金屬板相對(duì)廢氣的流動(dòng)方向布置成使得其帶來(lái)最小的可能流阻。在此方面，金屬板的平面?zhèn)扔绕洳贾贸善叫杏趶U氣的流動(dòng)方向。作為電極的布置和實(shí)施方案的結(jié)果，避免了當(dāng)與電極發(fā)生接觸時(shí)廢氣的強(qiáng)紊流，和/或當(dāng)廢氣通過(guò)時(shí)所增加的壓強(qiáng)損失。另外，該至少一個(gè)電極具有多個(gè)沿著廢氣的流動(dòng)方向的凸起。相應(yīng)的凸起可以例如通過(guò)如下事實(shí)來(lái)生成，即將金屬板的靠近端側(cè)邊緣的材料移除或沖壓掉。尤其是沿電場(chǎng)方向定向的剩余部分的凸起適合于形成電場(chǎng)的局部中心。在特定的條件下，同樣合適的是，僅僅這些凸起布置為與相應(yīng)的電導(dǎo)體接觸，而金屬板的剩余部分電絕緣。因此，流動(dòng)可以針對(duì)這些凸起選擇性地引導(dǎo)。尤其是在該情況中，有利的是，金屬板或凸起相對(duì)廢氣管線布置或定向?yàn)槭沟盟鼈兩沙蚣姌O、尤其是布置在下游的顆粒捕集器的均勻電場(chǎng)。此處尤其優(yōu)選的是，僅僅設(shè)置一個(gè)金屬板，然而其具有多個(gè)凸起，每個(gè)形成電極尖端。尤其優(yōu)選的是，該至少一個(gè)凸起在流動(dòng)方向上具有15mm (毫米)到20mm (毫米)的長(zhǎng)度,其結(jié)果是在操作中避免了凸起的振動(dòng)。另外，所提出的是，至少三個(gè)凸起形成為在每種情況中均與至少兩個(gè)相鄰的凸起相隔一定的距離，其中該距離大致相等。這尤其意味著距離最多相差10%。該距離優(yōu)選為至少IOmm,尤其優(yōu)選為至少30mm,非常尤其優(yōu)選為至少50mm。以此方式,形成了非常均勻的電場(chǎng)，其具有在凸起的區(qū)域中沿著橫截面均勻分布的局部場(chǎng)強(qiáng)極大值。為此目的，凸起必須彼此相隔一定距離地布置在金屬板上，與彎曲一致。相對(duì)大的距離也尤其阻止了在凸起之間形成(不期望的)電場(chǎng)。該至少一個(gè)凸起優(yōu)選形成構(gòu)成尖端的電極，其中凸起的尖端具有至多30°、優(yōu)選至多20°、尤其優(yōu)選為至多10°的角度。還提出了該凸起的至少一個(gè)端點(diǎn)相對(duì)于流動(dòng)方向橫向地定向，其中多個(gè)凸起的尖端可以沿不同方向定向。根據(jù)本裝置的一個(gè)改進(jìn)，提出了該至少一個(gè)電極整合到蜂窩體中。因此可以知道例如可得到這樣的金屬蜂窩體，其中由金屬箔片制成的至少局部結(jié)構(gòu)化的層一個(gè)在另一個(gè)之上堆疊、纏繞和/或卷繞，以形成大致平行的通道。即使這些蜂窩體的金屬箔片能夠?qū)嵤橄鄬?duì)薄的材料厚度(如果合適的話)，蜂窩結(jié)構(gòu)應(yīng)該整體上考慮為相對(duì)剛性的，使得電極可以通過(guò)這些金屬箔片或蜂窩體牢固地固定到金屬板上。其結(jié)果是，蜂窩體因此可以構(gòu)成電極或金屬板的支撐結(jié)構(gòu)。如果合適的話，此處顯然是電極必須相對(duì)于蜂窩體電絕緣。如果在該情況中例如設(shè)置了電絕緣的覆蓋層，則它們也可以作為通到電極的電導(dǎo)體的基底，這些導(dǎo)體可容易地安裝到電絕緣覆蓋層。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)尤其優(yōu)選的應(yīng)用領(lǐng)域，最后提出了顆粒捕集器在廢氣的流動(dòng)方向上布置在該至少一個(gè)電極的下游。此處極其優(yōu)選的是，顆粒捕集器(直接)布置在下游并在此處作為一種類型的集電極。其結(jié)果是，流動(dòng)通過(guò)位于該至少一個(gè)電極和顆粒捕集器之間的區(qū)域的煤煙顆粒在位于那里的電場(chǎng)中帶電，并且最終朝向顆粒捕集器的過(guò)濾材料偏轉(zhuǎn)。在該情況中，當(dāng)然還可以同時(shí)進(jìn)行聚集。顆粒捕集器尤其是所謂的開(kāi)放的次級(jí)流動(dòng)過(guò)濾器，其中不設(shè)有完全關(guān)閉的流動(dòng)通道。相反地，顆粒捕集器通過(guò)金屬非紡織體和金屬波紋形成，其中設(shè)置有開(kāi)口、引導(dǎo)結(jié)構(gòu)等。此處，引導(dǎo)結(jié)構(gòu)在流動(dòng)通道中形成流動(dòng)限制，其結(jié)果是顆粒捕集器內(nèi)部的煤煙顆粒的停留時(shí)間或撞擊可能性增加。關(guān)于這一方面可參照本申請(qǐng)人的已知專利公開(kāi)，其更詳細(xì)地表征了顆粒捕集器和/或其再生；尤其是，此處可完全參照下列文獻(xiàn)的說(shuō)明書(shū):WO A01/80978;W0 A02/00326;W0 A2005/099867;W0 A2005/066469;W0A2006/136431;W0 A2007/140932。此處，這樣的顆粒捕集器優(yōu)選地基于CRT方法連續(xù)地再生。為此目的，例如氧化催化轉(zhuǎn)化器可以連接到裝置的上游，其中一氧化氮(也)被氧化以形成二氧化氮，二氧化氮之后在顆粒捕集器中與煤煙反應(yīng)。另外，還可能的是，這樣的氧化作用覆蓋層在顆粒捕集器自身中實(shí)施，或是在其一個(gè)區(qū)域中實(shí)施，或是在顆粒捕集器的所有區(qū)域中實(shí)施。


下面將參照附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。所理解的是，附圖顯示了尤其優(yōu)選的實(shí)施方案的變體，然而本發(fā)明并不限制于此。在附圖中，在每種情況中處于示意性的形式:圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實(shí)施方案變體的剖視圖；并且圖2顯示了裝置的另一個(gè)實(shí)施方案變體的細(xì)節(jié)，其涉及到通過(guò)蜂窩結(jié)構(gòu)形成的電極，并且圖3顯示了裝置的一個(gè)實(shí)施方案變體的流動(dòng)方向上的平面圖。
具體實(shí)施例方式圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于在廢氣系統(tǒng)3中產(chǎn)生電場(chǎng)2的裝置I的第一實(shí)施方案變體。在此處，裝置I還包括廢氣管線4的區(qū)域，其中布置有至少一個(gè)電極5。在此處所顯示的實(shí)施方案的變體中，多個(gè)電極5整合到一(單獨(dú)的)蜂窩體10中。為了相應(yīng)地形成電接觸而設(shè)置了電源6，其被引導(dǎo)通過(guò)電接觸部分12，使得其相對(duì)于廢氣管線4電絕緣。此處，電極5通過(guò)(如果合適的話為分離的)金屬板7形成，金屬板7大致上平行于廢氣的流動(dòng)方向8延伸，并且在端部處具有多個(gè)凸起9。在該情況中，在電極5和在流動(dòng)方向8上隨后布置的顆粒捕集器11之間形成了煤煙顆?？梢栽谄渲心刍驇щ姷乃谕碾妶?chǎng)2。帶電的顆粒之后沖擊到顆粒捕集器11上，在那里它們優(yōu)選地嵌入到過(guò)濾材料之中或之上，并且在再生范圍內(nèi)被轉(zhuǎn)換成氣態(tài)組分。此處，凸起9同樣由其直至尖端18的長(zhǎng)度16來(lái)示出，其中尖端18形成了角度17。圖2顯示了裝置I的一個(gè)實(shí)施方案的變體，其中電極5同樣整合到蜂窩體10中。此處顯示了其中布置有多個(gè)至少局部結(jié)構(gòu)化的(非電活性的)金屬箔片(顯示為白色)和(至少局部電活性的)金屬板(顯示為黑色)的柱形殼體13的立體圖。在該情況中，在金屬箔片或金屬板的結(jié)構(gòu)之間形成了通道，流體可以流過(guò)這些通道，并且通道大致上彼此平行地延伸。與所期望的金屬板7的電接觸可以通過(guò)相應(yīng)的電源6并經(jīng)殼體13來(lái)實(shí)施，其結(jié)果是保證了到電極5的能量供應(yīng)。此處，電極5以凸起的形式延伸過(guò)端側(cè)，其中它們優(yōu)選在蜂窩體10的橫截面上平均分布。圖3是根據(jù)本發(fā)明的裝置I的一個(gè)實(shí)施方案的沿著或逆著廢氣的流動(dòng)方向的平面不意圖。蜂窩體10布置在殼體13中。蜂窩體10包含至少一個(gè)金屬板7,其形成作為電極5的凸起9?？梢酝ㄟ^(guò)電接觸部分12對(duì)電極施加電壓。每個(gè)凸起9至少與相鄰的電極5相隔第一距離14和第二距離15。第一距離14和第二距離15大致相等，其中凸起9在蜂窩體10的端面上平均分布。因此，已經(jīng)至少部分地解決了開(kāi)篇處關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)所述的問(wèn)題。尤其是，詳細(xì)說(shuō)明了用于在廢氣系統(tǒng)中產(chǎn)生電場(chǎng)的裝置，即使在批量生產(chǎn)的范圍內(nèi)，其也可以通過(guò)簡(jiǎn)單的方式和已知的技術(shù)來(lái)獲得。另外，裝置可以容易地整合到廢氣管線中，尤其是以這樣的方式，即使得電極可以相對(duì)所期望的電場(chǎng)或指定的顆粒捕集器選擇性對(duì)齊。附圖標(biāo)記列表I 裝置2 電場(chǎng)3廢氣系統(tǒng)4廢氣管線5 電極6 電源7金屬板8流動(dòng)方向9 凸起10 蜂窩體11顆粒捕集器12電接觸部分13 殼體14 第一距離15第二距離16 長(zhǎng)度17 角度18 尖端
權(quán)利要求
1.一種用于在廢氣系統(tǒng)(3)中產(chǎn)生電場(chǎng)(2)的裝置(I)，具有廢氣管線(4)，其中布置有至少一個(gè)設(shè)置成與電源(6)相接觸的電極(5)，其中所述至少一個(gè)電極(5)通過(guò)至少一個(gè)金屬板(7)形成，所述至少一個(gè)電極(5)沿廢氣的流動(dòng)方向(8)延伸，并且所有的所述電極(5)都具有多個(gè)沿著廢氣的流動(dòng)方向(8)的凸起(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(I)，其特征在于，最多設(shè)置三個(gè)所述電極(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置(I)，其特征在于，形成了至少三個(gè)所述凸起(9)，其中在每種情況中，各凸起與至少兩個(gè)相鄰的凸起(9)相隔距離(14，15)，其中所述距離(14，15)相等。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其特征在于，所述至少一個(gè)電極(5)整合到蜂窩體(10)中。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(I)，其特征在于，所述顆粒捕集器(11)在廢氣的流動(dòng)方向(8)上布置在所述至少一個(gè)電極(5)的下游。
全文摘要
用于在廢氣系統(tǒng)(3)中產(chǎn)生電場(chǎng)(2)的裝置(1)，包括廢氣管線(4)，其中布置有至少一個(gè)與供電單元(6)相接觸的電極(5)，該至少一個(gè)電極(5)設(shè)計(jì)為具有至少一個(gè)片狀金屬部件(7)。
文檔編號(hào)B03C3/49GK103118790SQ201180044238
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者羅爾夫·布呂克, 簡(jiǎn)·霍奇森, 克里斯蒂安·福斯曼 申請(qǐng)人:依米泰克排放技術(shù)有限公司