專利名稱：：熱氣體過濾器芯子的制作方法
背景技術(shù)：
：本發(fā)明總的涉及用于從氣體流中去除顆粒物的過濾器，更具體地說，涉及一種過濾器適于改進(jìn)一種可再生過濾器芯子的流速和壓降的能力。雖然本申請討論的是本發(fā)明用于柴油發(fā)動機(jī)排氣過濾器的環(huán)境中，但本發(fā)明也適用于將顆粒從其它類型的氣體流中過濾掉。柴油發(fā)動機(jī)可發(fā)出一種有害的、多灰的排放物，通過采用柴油顆粒過濾器可使其有害程度變小。過濾器可捕獲發(fā)動機(jī)排出的炭灰顆粒，從而防止顆粒進(jìn)入大氣。然而，由這樣的過濾器捕獲的炭灰經(jīng)過一段時(shí)間后會發(fā)生積累。隨著炭灰在過濾器中的不斷積累，過濾器的效率下降，通過過濾器發(fā)生較大的壓降，發(fā)動機(jī)會遭受增大的排氣背壓而使發(fā)動機(jī)的性能降低。因此，被堵塞的過濾器必須周期性地加以更換或再生。隨著炭灰顆粒充填過濾器的速度各有不同，被堵塞的過濾器要及時(shí)更換既不方便，又較昂貴。因此，使過濾器周期性的再生(即，將捕獲的炭灰去除)是保持一干凈過濾器的較佳方法。有若干技術(shù)可使柴油顆粒過濾器再生。這些方法通常涉及將過濾器內(nèi)的炭灰顆粒點(diǎn)燃，借以將過濾器內(nèi)的炭灰顆粒燒掉。如授予Hirabayashi的美國專利4,912,920中所揭示的那樣，可采用一種將一燃燒氣體周期性地釋放到過濾器內(nèi)的技術(shù)。另一種技術(shù)利用電加熱元件與過濾元件相接觸。授予Bloom等人的美國專利5,252,164中描述了一種用電再生的過濾器。第三種技術(shù)利用了微波能來加熱過濾器，使捕獲在過濾器內(nèi)的顆粒點(diǎn)燃并燃燒，從而令過濾器再生。授予Fischer等人的美國專利5,453,116中描述了一種利用微波再生的過濾器。通過利用附加的燃燒氣體或者是電阻加熱來點(diǎn)燃捕獲的炭灰而得以再生的過濾器組件通常采用金屬結(jié)構(gòu)來支承過濾元件或者提供電阻加熱，而通過利用微波能來點(diǎn)燃捕獲的炭灰而得以再生的過濾器通常采用多孔的非金屬結(jié)構(gòu)來支承過濾元件。一種多孔金屬管、濾網(wǎng)、軋制鋼絲或類似的結(jié)構(gòu)常被用于支承過濾零件。例如，授予Bloom等人的美國專利5,258,164揭示了一種位于內(nèi)過濾元件20和外過濾元件22之間的電阻膨脹式金屬套筒21，它是用來加熱過濾元件20、22，進(jìn)而使它們再生。柴油排放物進(jìn)入多孔支承結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，并且徑向穿過過濾元件20、22?？稍偕倪^濾器芯子的使用受到過濾器芯子內(nèi)排放氣體的流速以及通過過濾器芯子兩端的壓降的限制。隨著通過過濾器芯子內(nèi)的流速以及壓降的增大，作用于過濾元件內(nèi)側(cè)的力也增大。作用力增大經(jīng)常會導(dǎo)致過濾元件在過濾器芯子發(fā)生膨脹或“脹大”，這樣會縮短過濾元件的總長。隨著過濾元件的脹大，為過濾元件提供支承的多孔結(jié)構(gòu)可在其端部暴露，從而使排放氣體在不經(jīng)過過濾元件的情況下流出過濾器芯子。這樣造成的泄漏會降低過濾器芯子的性能。因此，需要有一種能有效防止因過濾元件“脹大”而造成過濾器失效的再生型過濾器芯子，而且要容易制造，成本低廉。發(fā)明概要本發(fā)明涉及一種用于保持氣體流清潔的裝置和方法。本發(fā)明包括一顆粒過濾器，它包括一具有一穿孔部分和一敞開的端部的縱向空心管。敞開的端部具有一第一外徑，而穿孔部分具有一第二外徑。敞開端部的第一直徑小于穿孔部分的第二直徑。一過濾元件圍繞中空管設(shè)置，并縱貫穿孔部分的第二直徑部和敞開端部的第一直徑部。附圖簡要說明圖1是利用本發(fā)明的顆粒過濾器芯子來捕獲柴油顆粒的剖視圖；圖2是一已有技術(shù)的顆粒過濾器芯子的剖視圖；圖3是一具有“脹大”過濾元件的已有技術(shù)的顆粒過濾器芯子的正視圖；圖4是本發(fā)明的顆粒過濾器芯子的剖視圖。雖然以上附圖示出了一個(gè)較佳實(shí)施例，但所揭示的本發(fā)明的實(shí)施例僅僅是為了描述，而不是為了限制。應(yīng)該理解，本
技術(shù)領(lǐng)域：
的熟練人員在不偏離本發(fā)明原理的范圍和精神的前提下，還可以作出很多變型或不同的實(shí)施例。對實(shí)施例的詳細(xì)描述本發(fā)明提供了一種適于再生(就是可將收集的炭灰燒掉)的高效過濾器芯子。本發(fā)明特別適于防止顆粒過濾器芯子的過濾介質(zhì)在使用過程中發(fā)生“脹大”現(xiàn)象。在本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書中，下列術(shù)語具有如下含義“無機(jī)纖維”意指能抗高溫(例如大約600℃以上的溫度)、抗柴油排放氣體的化學(xué)作用、并具有紡織品的性質(zhì)(即，適于制成能用來裝入支承管內(nèi)或能卷繞于該支承管外的紗線(yarn)或織物)的任何無機(jī)纖維；“纖維束”意指多根或成束的單根纖維或絲；“紗線”意指已被絞在一起的多根或成束的單根纖維或絲；“連續(xù)絲無機(jī)紗線”意指能抗高溫(例如大約600℃以上的溫度)并且其長度足以繞支承管至少卷繞一次的任何無機(jī)紗線；較佳的是，連續(xù)的紗線至少是25cm長，更好的是，至少為1m長。參見圖1，一柴油顆粒捕集器10包括一外殼12，它由一圓筒體14、一排放物入口16和一排放物出口18組成。圓筒體14內(nèi)有多個(gè)平行、并列的過濾器組件20，每一組件均在其靠近排放物入口16處開放，并在其靠近排放物出口18處閉合。過濾器組件20在靠近排放物入口16的端壁22和靠近排放物出口18的端壁24之間延伸。過濾器組件20通過敞開的入口管26和閉合的端蓋28分別連接于端壁22和端壁24上。端壁22和端壁24連接于圓筒體14，并有助于引導(dǎo)排放氣體29通過過濾器組件20。端壁22堵住了相鄰過濾器組件20之間的空間，使得進(jìn)入排放入口16的排放氣體(參見圖1中的箭頭29)通過敞開的入口管26并進(jìn)入過濾器20的內(nèi)部。封閉的端蓋28將過濾器組件20的靠近端壁24的端部閉合，并迫使排放氣體29沿徑向朝外地通過過濾器芯子20，而后通過靠近排放物出口18的端壁24上的孔32排出。在另一實(shí)施例中，可以這樣來引導(dǎo)排放氣體，即，使排放氣體29從過濾器芯子20的外側(cè)沿徑向流入過濾器芯子20的內(nèi)部，隨后再排出過濾器芯子20的開放端。圖2示出了一種已有技術(shù)的過濾器芯子20。該過濾器芯子20是組裝成一個(gè)組件。一穿孔的支承管30在敞開的入口管26和閉合的端蓋28之間延伸。一過濾器元件32設(shè)置在支承管30、入口管26和端蓋28上。因此，該過濾器組件20是由支承管30、敞開的入口管26、閉合的端蓋28和過濾元件32組成。過濾元件32可以包括若干種無機(jī)材料。例如，可以用無機(jī)紗線結(jié)實(shí)地螺旋狀卷繞或橫繞在支承管30上，作為過濾元件32。還可有選擇地將一種以上的過濾材料組合起來形成過濾元件32。例如，可以在支承管30和無機(jī)紗線之間放進(jìn)一層非織造墊子，用所述無機(jī)紗線結(jié)實(shí)地螺旋狀卷繞或橫繞在非織造墊子和支承管30上。還可采用能獲得所需過濾性能的任何其它的過濾材料組合。例如，構(gòu)成過濾元件32的無機(jī)材料可以是玻璃纖維或陶瓷。如圖2所示，過濾元件32套在穿孔支承管30上，并延伸至入口管26和端蓋28。入口管26和端蓋28的外徑大致與穿孔支承管30的外徑相匹配。如上所述，在使用過程中，排放氣體29通過敞開的入口管26進(jìn)入過濾器芯子20，并徑向地流過過濾元件32。隨著流過過濾器芯子20的流速或壓降的增大，施加于過濾元件32之內(nèi)表面34上的作用力也增大。如圖3所示，作用力增大將導(dǎo)致過濾元件32在過濾器芯子20的中部附近膨脹(脹大)，這將導(dǎo)致過濾元件32的總長度縮短。隨著過濾元件32之有效長度的縮短，支承管20上的孔隙36將會暴露出來。脹大作用唯一抗力是過濾元件32與入口管26以及端蓋28與支承管30之間的密封。過濾元件32與入口管26以及端蓋28與支承管30之間的密封取決于陶瓷纖維卷繞到支承管30上的張力和卷繞角度。密封強(qiáng)度是卷繞角度的余弦值與陶瓷纖維張力的乘積。該密封強(qiáng)度決定了過濾器芯子所能承受的、不發(fā)生脹大的流速和壓降。目前，如圖2和圖3所示的已有技術(shù)的過濾器芯子的流速被限制為大約45acfm(1.27m3/min)，壓降為大約60英寸水柱(14.91kPa)。一旦過濾元件32與入口管26以及端蓋28與支承管30之間的密封被破壞，支承管30上的穿孔36將會暴露出來，導(dǎo)致排放氣體不經(jīng)過過濾元件32直接從穿孔36流出。于是，這種泄漏通道降低了過濾器芯子的性能。如圖4所示，利用本發(fā)明能克服脹大效應(yīng)，它通過改善過濾元件與支承管之間的密封強(qiáng)度而改進(jìn)了卷繞著可再生纖維的柴油顆粒過濾器芯子的流速和壓降能力。本發(fā)明的過濾器芯子120包括一敞開的入口管126和一閉合的端蓋128。一穿孔的支承管130在敞開的入口管126和閉合的端蓋128之間延伸。一過濾元件132套設(shè)在支承管130、入口管126和端蓋128上。過濾元件最好是由結(jié)實(shí)地螺旋狀卷繞或橫繞在支承管130上的無機(jī)紗線構(gòu)成。入口管126和端蓋128是“階梯形”的，它們分別包括徑向的凸肩140、142。將如圖4所示的本發(fā)明的過濾器芯子120與圖2所示的已有技術(shù)的過濾器芯子20作比較，可以看出已有技術(shù)的過濾器芯子的過濾元件32在支承管30上的定位方式與本發(fā)明的過濾器芯子120的過濾元件132在支承管130上的定位方式大不相同。在本發(fā)明的過濾器芯子120中，由螺旋卷繞或橫繞的紗線構(gòu)成的過濾元件132在徑向凸肩140、142上延伸，因而使過濾元件132的端部152分別延伸至入口管126和端蓋128的小直徑部分154。徑向凸肩140，142可增大過濾元件132與支承管130之間的密封強(qiáng)度。徑向凸肩140,142的高度“H”足以讓過濾元件132的螺旋卷繞或橫繞的紗線固定于支承管130。較佳的是，徑向凸肩140、142的高度“H”是在1/8英寸至3/4英寸(3.2mm至19.0mm)的范圍內(nèi)。隨著通過過濾器芯子120的壓降的增大，作用在過濾元件132的內(nèi)表面134上的作用力也增大，但在徑向凸肩140、142上延伸的過濾元件132不會發(fā)生移動。由于穿過過濾元件132的壓降增大的緣故而趨使過濾元件132的中部“脹大”，在徑向凸肩140、142上凸伸的過濾元件132的端部152就不會移動。若端部152受到限制，則過濾元件132的有效長度就不會縮短，這樣就能防止過濾元件132脹大。于是，本過濾器芯子120比圖2所示的已有技術(shù)的過濾器芯子20將能應(yīng)付更大的流速和壓降，同時(shí)又能維持原有的過濾器性能。在本發(fā)明過濾器芯子120的一較佳實(shí)施例中，支承管130是如同授予Smith等人的美國專利5,409,669中所揭示的電阻管。為了有助于將過濾器芯子120固定到一柴油顆粒捕集器(如圖1所示)上，可在入口管126和端蓋128上分別固定一基板160和安裝螺桿162?；蛘?，過濾器芯子120可以通過已有技術(shù)中已知的其它手段，例如通過焊接或螺栓聯(lián)接等手段固定于一柴油顆粒捕集器上。如上所述，在本發(fā)明的一較佳實(shí)施例中，過濾元件132是由一牢固地螺旋狀卷繞或橫繞在支承管130上的無機(jī)紗線構(gòu)成。有這樣幾個(gè)將無機(jī)紗線卷繞到支承管130上的卷繞技術(shù)的例子，授予Bloom等人的美國專利5,248,481中揭示了一種橫向移位的卷繞工藝，而授予Bloom等人的美國專利5,248,482揭示了一種沿徑向?qū)?zhǔn)的卷繞工藝。在橫向移位的卷繞工藝中，一連續(xù)絲紗線牢固地螺旋形橫向卷繞到支承管上而形成多個(gè)紗線層，所述紗線在卷繞之前已被卷曲變形(texturized)處理，產(chǎn)生許多連續(xù)纖維的紗圈或許多從紗線的紗芯伸展的纖維段(fibersegments)。紗線的連續(xù)卷繞的匝圈在各紗線層內(nèi)方向是相反的，從而形成交織的紗芯。各連續(xù)層的連續(xù)匝圈的紗芯是隔開的，形成具有四個(gè)側(cè)邊的諸開口，變形紗上的纖維圈或纖維段凸伸入每一四邊形開口，為氣體內(nèi)的顆粒構(gòu)成一捕集器。至少一個(gè)層內(nèi)的紗線的紗芯與一相鄰層內(nèi)的紗線的紗芯是有橫向位移的，使氣體通過該過濾材料時(shí)偏轉(zhuǎn)入一個(gè)曲折的路徑。徑向?qū)?zhǔn)的卷繞工藝也采用了橫繞在支承管上的變形的連續(xù)絲紗線。在各個(gè)層內(nèi)的紗線匝圈是相反方向卷繞的，以形成交織的紗芯，每一層的各匝圈的紗芯都徑向地對準(zhǔn)，構(gòu)成眾多相互間隔的、四側(cè)邊開口的壁。變形紗的纖維圈或纖維段凸伸入每個(gè)四邊形開口，構(gòu)成一個(gè)用于柴油排放顆粒的捕集器。較佳的是，卷繞或橫繞在支承管130上的無機(jī)紗線的直徑是大約0.5至大約5mm。更佳的是，該直徑是大約1至大約3mm。這樣的紗線通常是由大約780至大約7,800個(gè)單根無機(jī)纖維組成。較佳的是，無機(jī)紗線包括大約1,560至大約4,680根纖維。較佳的是，無機(jī)紗線是多股捻合的，因?yàn)檫@樣的構(gòu)造可以卷曲變形，從而提供比非捻合的無機(jī)紗線更好的過濾材料。無機(jī)紗線的卷曲變形可提高其過濾或捕集的效率。較佳的是，無機(jī)紗線可以構(gòu)造成膨松狀態(tài)，例如通過卷曲變形而使連續(xù)纖維的紗圈、單根的纖維段或者是它們的組合從一緊密的紗芯向外凸伸。連續(xù)纖維的紗圈是最佳的。無機(jī)紗線可以借助本
技術(shù)領(lǐng)域：
已有的技術(shù)來卷曲變形，例如噴氣或機(jī)械的卷曲變形工藝?？諝饩砬冃喂に囀潜容^理想的，因?yàn)榕c機(jī)械卷曲變形技術(shù)相比，該工藝通?？梢蕴峁┚哂休^少纖維段和較多纖維圈的變形紗。用于此目的的一種合適的空氣噴射變形機(jī)可從特拉華州NewCastle市的EnterpriseMachineandDevelopmentCorporation購得，其商品名為MODEL17SIDEWINDER。較佳的是，變形的無機(jī)紗線的直徑是大約1mm至大約10mm。更佳的是，變形的無機(jī)紗線的直徑是大約3mm至大約6mm。構(gòu)成無機(jī)紗線的無機(jī)纖維的直徑最好是大約5至大約20微米。更佳的是，無機(jī)纖維的直徑是大約7至大約15微米。與直徑超出規(guī)定范圍的纖維相比，直徑在規(guī)定范圍內(nèi)的纖維通常更便于制造和變形。另外，直徑基本在5微米以下的纖維較容易被損壞(即在變形時(shí)斷裂)。與由直徑在規(guī)定范圍內(nèi)的纖維制成的過濾器相比，由直徑基本在25微米以上的纖維制成的過濾器效率較低。構(gòu)成無機(jī)紗線的無機(jī)纖維最好是耐熱的。耐熱纖維可以是例如非晶的、多晶的，或者是它們的組合。有用的耐熱纖維包括特種高溫玻璃纖維，例如從俄亥俄州的Toledo市的Owens-Corning購得的S2GLASS或EGLASS；連續(xù)的熔凝硅石纖維，例如從肯塔基州的Louisville市的QuartzProductsCorporation購得的QUARTZELTM熔凝石英紗線；以及陶瓷金屬氧化物纖維，例如從明尼蘇達(dá)州的St.Paul市的3M公司購得的NEXTELTM312,440或550陶瓷纖維。還可以采用由玻璃和陶瓷紗線混合物制成的針織、機(jī)織或編織的織物。在大約330℃以下的場合，可以采用傳統(tǒng)的玻璃纖維。就加強(qiáng)過濾效率而言，無機(jī)紗線最好是如上所述的那樣牢固地螺旋狀卷繞或橫繞到支承管130上。無機(jī)紗線可以以各連續(xù)層的各連續(xù)匝圈的紗芯徑向?qū)?zhǔn)的方式(如美國專利5,248,482所述)卷繞到支承管130上，或者可以以各連續(xù)層的各連續(xù)匝圈的紗芯相互之間橫向移位的方式(如美國專利5,248,481所述)卷繞到支承管130上。較佳的是，每個(gè)過濾元件的厚度是大約1至25mm。對由牢固地螺旋狀卷繞或橫繞的變形紗(由無機(jī)纖維組成)構(gòu)成的過濾元件而言，卷繞或橫繞的無機(jī)纖維的較理想的總厚度是大約5mm至大約15mm。大大高于所述范圍的厚度可能會過度增加成本，或者還會導(dǎo)致不希望有的高背壓，而大大小于所述范圍的厚度可能會造成過濾的效率不夠?；蛘撸恳贿^濾元件132可包括由一種以上類型的過濾材料組成的一層或多個(gè)層。例如，過濾元件132可以包括一層或多層牢固地基本螺旋狀卷繞或橫繞的無機(jī)紗線?；蛘呖梢园ㄒ粚踊蚨鄬佑蔁o機(jī)纖維組成的非織造墊子，所述墊子被牢固地螺旋狀卷繞或橫繞的無機(jī)紗線固定在支承管130上。以下的例子可以說明利用本發(fā)明獲得的改進(jìn)的性能，但是這些例子并不是為了限制。例子為了確定用“階梯形”的濾芯設(shè)計(jì)在過濾器芯子內(nèi)所能達(dá)到的改進(jìn)性能，進(jìn)行了如下試驗(yàn)。試驗(yàn)1是一短期、高壓降和高流速的試驗(yàn)。試驗(yàn)2是一利用高壓降、高流速進(jìn)行長期耐久的試驗(yàn)。試驗(yàn)3是一特征試驗(yàn)，以便完全區(qū)分已有技術(shù)的過濾器芯子20和本發(fā)明的過濾器芯子120(含有“階梯形”的入口管126和“階梯形”的端蓋128)之間的差別。試驗(yàn)1短期、高壓降和高流速試驗(yàn)1的目的是為研究一已有技術(shù)的電再生過濾器芯子和本發(fā)明的過濾器芯子在短期穩(wěn)定狀態(tài)下的過濾性能。已有技術(shù)的過濾器芯子和本發(fā)明的過濾器芯子在很多方面都是一樣的，只是在本發(fā)明的過濾器芯子上設(shè)置了一個(gè)“階梯形”的入口管。兩個(gè)試驗(yàn)用濾芯的過濾元件是一樣的。該試驗(yàn)的條件是1)10分鐘的再生處理，隨后進(jìn)行1分鐘的冷卻；2)再生處理是在60kPa的壓力下起動的；3)通過濾芯的排放氣體流是2.81m3/分鐘/濾芯，排放氣體的歧管溫度是450℃；4)排放氣體是由一2.3升四缸柴油發(fā)動機(jī)以1845rpm的轉(zhuǎn)速和98N*m的載荷而生成的；5)采用低硫(0.05％)燃料和低灰分的油；6)兩個(gè)過濾器芯子被放到一個(gè)試驗(yàn)容器內(nèi)。與通常由一已有技術(shù)的過濾器芯子進(jìn)行處理的情況相比，該試驗(yàn)中所采用的試驗(yàn)條件將壓降增加了5倍，將流速提高2倍。在試驗(yàn)過程中收集的數(shù)據(jù)包括兩次再生處理之間的間隔時(shí)間，以及再生處理后的背壓。利用該試驗(yàn)可確定本發(fā)明的短期性能。本發(fā)明的試驗(yàn)是這樣進(jìn)行的對過濾器芯子(已有技術(shù)的濾芯和本發(fā)明的濾芯)加載炭灰，直至一預(yù)定的壓降60kPa。一旦過濾器芯子達(dá)到該壓降，就對它們進(jìn)行再生處理，隨后重復(fù)加載。試驗(yàn)持續(xù)進(jìn)行24小時(shí)，記錄下再生處理之間的加載時(shí)間。如果再生處理之間的加載時(shí)間保持恒定，該過濾器芯子就可以通過該項(xiàng)試驗(yàn)。這意味著在試驗(yàn)過程中，過濾器的性能保持不變。表1示出了對標(biāo)準(zhǔn)的過濾器芯子和帶有本發(fā)明的階梯形入口管的過濾器芯子進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果。如表1中的數(shù)據(jù)所示，已有技術(shù)的過濾器芯子在工作5小時(shí)后失效。已有技術(shù)的過濾器芯子到達(dá)起動再生處理所必須的壓降的時(shí)間增加到300分鐘，表明已發(fā)生了泄漏。對已有技術(shù)的過濾器芯子的檢查顯示，發(fā)生了“脹大”現(xiàn)象。進(jìn)一步的使用將導(dǎo)致已有技術(shù)的過濾器組件完全失效，這可由加載時(shí)間變?yōu)闊o限長所證明(表示不能再達(dá)到起動再生處理所需的壓降)。相反，本發(fā)明的過濾器芯子可通過該測試。雖然本發(fā)明過濾器芯子的最終加載時(shí)間從105分鐘增至120分鐘，但與已有技術(shù)的過濾器芯子相比，這是一個(gè)巨大的改進(jìn)。表1性能的結(jié)果<tablesid="table1"num="001"><tablewidth="607">已有技術(shù)的過濾器芯子本發(fā)明的過濾器芯子最初加載時(shí)間(0小時(shí))180分鐘105分鐘中間加載時(shí)間(5小時(shí))300分鐘100分鐘最終加載時(shí)間(20小時(shí))無限*120分鐘</table></tables>*壓降達(dá)到平衡，不再增大，因而再也不會達(dá)到再生處理的起動極限值。試驗(yàn)2長期、高壓降和高流速的試驗(yàn)試驗(yàn)2的目的是研究本發(fā)明的過濾器芯子在長期穩(wěn)定的狀態(tài)下(在高流速和高壓降水平)的過濾性能。在經(jīng)過大約1500小時(shí)以上的工作時(shí)間之后，觀察過濾器芯子的性能。在本發(fā)明的過濾器芯子的入口管126和端蓋128上安裝了“階梯形”的設(shè)計(jì)。該試驗(yàn)的條件是1)10分鐘的再生處理，隨后進(jìn)行1分鐘的冷卻；2)再生處理是在40kPa的壓力下起動的；3)通過濾芯的排放氣體流是2.8m3/分鐘/濾芯，排放氣體的歧管溫度是450℃；4)排放氣體是由一2.3升四缸柴油發(fā)動機(jī)以1845rpm的轉(zhuǎn)速和98N*m的載荷而生成的；5)采用了低硫(0.05％)燃料和低灰分的油；6)兩個(gè)過濾器芯子被放到一個(gè)試驗(yàn)容器內(nèi)。所觀察到的本發(fā)明過濾器芯子性能的特性包括兩次再生處理之間的間隔時(shí)間，以及過濾效率。加載時(shí)間加載時(shí)間是過濾器從再生后的壓降進(jìn)行加載至40kPa的壓降所需的時(shí)間。過濾器芯子在試驗(yàn)剛開始時(shí)的加載時(shí)間是45-50分鐘，而在測試末期的加載時(shí)間是大約20分鐘。隨著過濾器芯子被已通過發(fā)動機(jī)的潤滑油燃燒的副產(chǎn)品填滿，加載時(shí)間自然地隨時(shí)間縮短。潤滑油燃燒的副產(chǎn)品被稱作油灰。如果加載時(shí)間隨時(shí)間的逝去而延長，則表示本發(fā)明的過濾器芯子已失效。若因過濾元件和作為加熱器結(jié)構(gòu)的支承管之間的密封失效而導(dǎo)致排放氣體泄漏，則加載時(shí)間將延長。由于加載時(shí)間隨時(shí)間的逝去而縮短，所以在本發(fā)明的過濾器芯子內(nèi)沒有發(fā)生泄漏。效率測試隨本試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間的長短，本發(fā)明的過濾器芯子的效率范圍從78-98％。該效率值是在35kPa的壓降下獲取的。本發(fā)明過濾器芯子的效率隨著試驗(yàn)的進(jìn)一步進(jìn)行而增大。效率增大是因?yàn)橛突以谶^濾介質(zhì)內(nèi)的積累。油灰被收集在過濾元件內(nèi)，并充當(dāng)一種附加的過濾機(jī)構(gòu)。過濾器在試驗(yàn)進(jìn)行過程中保持高效，表示在過濾器芯子內(nèi)沒有泄漏途徑。另外，盡管壓降增大，本發(fā)明的過濾器芯子還是能維持高效。很明顯，已有技術(shù)的過濾器芯子在最高壓降下進(jìn)行測試時(shí)會失效。試驗(yàn)3具有本發(fā)明設(shè)計(jì)的或沒有本發(fā)明設(shè)計(jì)的過濾器芯子的特征試驗(yàn)試驗(yàn)3是在一3.4升的間接噴射Cummins柴油發(fā)動機(jī)上進(jìn)行的。該試驗(yàn)的工作條件是，發(fā)動機(jī)的工作速度是1560rpm，發(fā)動機(jī)上的載荷是132N*m。該試驗(yàn)是將一已有技術(shù)的過濾器芯子與本發(fā)明的過濾器芯子作過濾效率的比較。表2示出了試驗(yàn)3的結(jié)果。表2顯示本發(fā)明的過濾器芯子能在低流速下維持與已有技術(shù)類似的性能，并且在高流速下也行。雖然在高流速下本發(fā)明的過濾器芯子與已有技術(shù)的過濾器芯子在效率方面的差別是非常小的，但本發(fā)明的過濾器芯子可以在直到在最高壓降下進(jìn)行測試時(shí)也維持其過濾效率，不會失效。組合的測試結(jié)果表明本發(fā)明的過濾器芯子能在高流速和高壓降的情況下保持其耐用性，同時(shí)又可以維持較高的效率。因此，本發(fā)明的過濾器芯子清楚地體現(xiàn)出比已有技術(shù)的過濾器芯子更為優(yōu)越的性能。表2本發(fā)明的效率比較<tablesid="table2"num="002"><tablewidth="608">利用本發(fā)明不用本發(fā)明每個(gè)濾芯35acfm(1.0m3/分鐘)效率@20″H2O(4.97kPa)87％95％效率@80″H2O(19.88kPa)90％97％效率@140″H2O(34.80kPa)得不到98％每個(gè)濾芯140acfm(3.96m3/分鐘)效率@20″H2O(4.97kPa)67％67％效率@80″H2O(19.88kPa)66％63％效率@140″H2O(34.80kPa)得不到63％</table></tables>雖然上面已結(jié)合較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本
技術(shù)領(lǐng)域：
的熟練人員應(yīng)該可以在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下實(shí)現(xiàn)其它的變化。權(quán)利要求1．一種柴油顆粒過濾器芯子，包括一縱向的中空管，它具有一穿孔部分和一端部，所述端部具有一第一外徑，所述穿孔部分具有一第二外徑，所述第一直徑小于第二直徑；以及一設(shè)置在所述中空管上的過濾元件，該過濾元件套設(shè)在所述穿孔部分的第二直徑部以及端部的第一直徑部上。2．一種柴油顆粒過濾器芯子，包括一中空管，它具有一未穿孔的第一端部和一未穿孔的第二端部，所述第一端部和第二端部被在第一端部和第二端部之間延伸的一個(gè)縱向的穿孔中心部分分開，第一端部和第二端部具有一第一外徑，而穿孔中心部分具有一第二外徑，而第一直徑小于第二直徑；以及一設(shè)置在所述中空管上的過濾元件，所述過濾元件套設(shè)在未穿孔的第一端部、穿孔的中心部分、以及未穿孔的第二端部上。3．如權(quán)利要求2所述的柴油顆粒過濾器芯子，其特征在于，所述第一端部是密封的。4．如權(quán)利要求2所述的柴油顆粒過濾器芯子，其特征在于，所述中空管是一電阻加熱元件。5．如權(quán)利要求2所述的柴油顆粒過濾器芯子，其特征在于，所述過濾元件包括一螺旋狀卷繞在中空管上的耐熱紗線，以形成多個(gè)紗線層，這些紗線具有一讓絲或纖維段向外凸伸的紗芯，各連續(xù)的匝圈在每一層內(nèi)是相反方向卷繞的，形成交織的紗芯，每一層內(nèi)各匝圈的紗芯是隔開的，以提供大致均勻的四邊形開口，所述凸伸的纖維段在這些開口中相互嚙合而形成用于收集排放氣體所攜帶之顆粒的捕集器。6．如權(quán)利要求5所述的柴油顆粒過濾器，其特征在于，所述紗線是一無機(jī)紗線。7．一種供過濾含有顆粒的氣體的過濾器芯子使用的入口管，所述過濾器芯子至少有一個(gè)開口端，所述入口管包括一第一端部和一第二端部，入口管的第一端部具有一第一直徑，而入口管的第二端部具有一第二直徑，其中，第一直徑大于第二直徑，一過渡的階梯部分在第一端部的第一直徑部分和第二端部的第二直徑部分延伸，一過濾元件這樣固定于入口管，即，過濾元件芯子套設(shè)在入口管的第一端部和第二端部，使得過濾元件覆蓋入口管的階梯部分。8．如權(quán)利要求7所述的入口管，其特征在于，所述入口管的第二端部固定于一基板。9．如權(quán)利要求8所述的入口管，其特征在于，所述基板至少包括一個(gè)開口，以使排放氣體通過基板流入濾芯的內(nèi)部。10．如權(quán)利要求7所述的入口管，其特征在于，所述入口管還包括用于將入口管和過濾器芯子安裝到一排氣系統(tǒng)內(nèi)的裝置。全文摘要一種用于過濾排放氣體內(nèi)的顆粒的再生型氣體過濾器芯子(20,120),包括一中空管(130),該中空管具有一穿孔部分和一敞開的端部(154)。穿孔部分(130)的直徑大于敞開端部的直徑。一過濾元件(132)設(shè)置在中空管(130)上,該過濾元件(132)在直徑較大的穿孔部分(130)和直徑較小的敞開端部(154)之間延伸。文檔編號F01N3/022GK1213983SQ96180198公開日1999年4月14日申請日期1996年7月24日優(yōu)先權(quán)日1996年3月6日發(fā)明者R·C·舍克,R·L·布盧姆,T·K·伊斯塔申請人:美國3M公司