專利名稱：觸媒或過濾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體介質(zhì)流經(jīng)其間的觸媒或過濾裝置。在該方面，本發(fā)明涉及用以分離分布流體介質(zhì)中的固體和／或氣溶膠(aerosol)的過濾裝置，它通過使固體或氣溶膠沉積于表面上而實現(xiàn)過濾。本發(fā)明另外涉及觸媒裝置，流體介質(zhì)于其中與一觸媒活性表面相接觸，從而在該流體介質(zhì)中產(chǎn)生相應(yīng)的化學反應(yīng)。
該種裝置的主要問題涉及盡可能使所有流體介質(zhì)與一表面接觸，而同時需使流體介質(zhì)的流動阻力降至最低。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的使該裝置包括固定部件與可動部件，且引導流體介質(zhì)交替流經(jīng)該裝置的固定部件與可動部件。
在觸媒裝置中，使載體包括攜帶觸媒物質(zhì)且有流體介質(zhì)流經(jīng)其間的網(wǎng)格件或孔隙平板，并提供使垂直于流體介質(zhì)流動方向的網(wǎng)格件或孔隙平板移動的驅(qū)動裝置。
若將根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計用作供化油器或發(fā)動機的化油器入口區(qū)域中曲軸箱排放氣體用的油過濾器或活塞式發(fā)動機的排氣系統(tǒng)中的排出氣體清潔裝置，則另一本質(zhì)上的優(yōu)點為該裝置有消音器的作用，可大幅降低排出氣體的噪音。
在該方面，當移動為旋轉(zhuǎn)移動時，由于可動部件的驅(qū)動器需要最低的能量消耗，所以最好是讓所述可動部件于一圓柱形殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動。該殼體的圓柱形狀是為轉(zhuǎn)動之故。
在該方面，最好是將可動部件的旋轉(zhuǎn)軸線相對于殼體的圓柱形狀而同軸設(shè)置。這樣就能將裝置所需的空間減至最小。
特別理想的是，將一驅(qū)動裝置設(shè)置在該圓柱的一個末端面處。一較佳實施例所提供的可動部件為圓盤狀，設(shè)置在可動部件之間的固定部件為扁平狀。這樣提供的裝置具有特別緊湊的結(jié)構(gòu)。
最好是在圓柱的一端設(shè)置一氣體入口接頭，而在圓柱的另一端處設(shè)置一氣體出口接頭。這樣就使裝置中介質(zhì)的流動最優(yōu)化。
在這種情況下，可動部件與固定部件彼此相對的環(huán)形區(qū)域內(nèi)設(shè)置了若干個開口，藉以于介質(zhì)中產(chǎn)生極強的擾流。
一種特別簡單的裝置制造選擇是，將可動部件設(shè)置在一共軸上。
若該裝置是用來自介質(zhì)中分離氣溶膠，則最好是將可動部件的旋轉(zhuǎn)軸線水平設(shè)置，將氣體入口接頭與氣體出口接頭較佳設(shè)置在該殼體的頂側(cè)，且在殼體的底側(cè)另外設(shè)置一供分離后液體流出的出口。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，可動部件與固定部件呈中空圓柱形，且彼此同軸地交替設(shè)置。這樣就使可動部件以及流經(jīng)該裝置的介質(zhì)之間保持恒定的相對速度。
在這種情況下，最好是將一氣體入口接頭設(shè)置在圓柱的外周側(cè)，并將一氣體出口接頭設(shè)置其下端。因為旋轉(zhuǎn)圓柱的離心作用，欲以此方式分離出來的物質(zhì)總是朝遠離氣體出口的方向移動，這樣就能提高介質(zhì)的清潔度。
較佳的是，這種情況下，在可動部件與固定部件彼此相對布置的區(qū)域內(nèi)也設(shè)置了若干個開口。
如果將呈中空圓柱形式的可動部件設(shè)置在一共同受驅(qū)動載體盤上，則裝置就是一種特別簡單的設(shè)置。
若此裝置的目的是用以將氣溶膠自介質(zhì)中分離出來，則另外于該殼體的底側(cè)處提供一供分離后液體用的出流開口會特別有利。
若固定部件及可動部件為孔隙平板的形式，則根據(jù)本發(fā)明之裝置可非常經(jīng)濟地制得，在這種情況下，可藉由如噴鍍而涂布一特別有利的觸媒物質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明，若固定部件及可動部件為網(wǎng)格件形式，則可使該裝置具有特別輕的結(jié)構(gòu)。
驅(qū)動器最好是一電動機。
為了進一步提高裝置的效率，裝置的固定部件和／或可動部件可以是中空的，且可與供輔助氣體用的進給裝置相通。
若該裝置的可動部件是中空的，則供輔助氣體用的出流開口的特別有利的特定形狀是從與轉(zhuǎn)動方向相反的方向凸起，并形成一朝后開口的向外膨脹部分。藉由此布置，可利用該裝置可動部件的轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生更大的壓降，用以抽吸輔助氣體，同時該結(jié)構(gòu)可避免開口被不潔物質(zhì)堵塞。
若輔助氣體是空氣，則該裝置可以特別簡單的方式加以實施。
在一純觸媒裝置中，載體例如可以是設(shè)置在一垂直于流動方向的平面中的圓盤狀形式。這樣可以提供構(gòu)造得非常小的觸媒裝置。
然而，較佳的是，載體為一圓柱狀或截頭圓錐狀或圓錐狀鼓輪的形式。這種布置意味著它可以處理特別大量的氣體。
當氣體流經(jīng)載體而根據(jù)本發(fā)明的觸媒裝置中僅發(fā)生極輕微的壓降時，在例如機動車輛所用排出氣體觸媒轉(zhuǎn)化器中，有可能將新鮮空氣送入排出氣體流。以此方式，可一直確保欲以該觸媒轉(zhuǎn)化器處理的排出氣體中有過量的氧氣，而無需以λ探針作昂貴的調(diào)節(jié)。因此可省略昂貴的λ控制系統(tǒng)，和／或發(fā)動機可以以較好的效率和／或較高的壓縮比工作。
特別好的是，使另一介質(zhì)(例如新鮮空氣)藉由傳送該介質(zhì)的驅(qū)動裝置進給至觸媒轉(zhuǎn)化器的入口側(cè)。
還有較佳的是，當使用鼓輪狀的載體時，將載體設(shè)置在一空腔內(nèi)，該空腔垂直于鼓輪旋轉(zhuǎn)軸線的橫截面相應(yīng)呈一多邊形。
較佳的是，在此布置中，可在所述空腔內(nèi)部另外設(shè)置與所述介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)相對的裝置。
較佳的是，可使用一電動機作為驅(qū)動裝置。該驅(qū)動裝置同樣可作為排放氣體的驅(qū)動器，也就是例如借助排放氣體驅(qū)動的渦輪。在這種情況下，該渦輪亦可直接安裝在鼓輪狀載體上。驅(qū)動能亦可取自一發(fā)動機，其排出氣體被送至觸媒裝置。例如，觸媒裝置可簡單地由連接至發(fā)動機曲軸的V形皮帶驅(qū)動。
特別有利的是，該載體包括一個或多個涂布有觸媒物質(zhì)的細網(wǎng)格件。以此方式可獲得一特別輕的載體。
在該方面，軋制(平整)的網(wǎng)格件特別有利，因為它具有基本上較平坦的表面而于介質(zhì)中具有相當?shù)偷哪ゲ磷枇Α?br> 根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)是在慣性與離心力原理的基礎(chǔ)上工作的移動體尋求保持移動狀態(tài)，以及移動體尋求沿一直線移動。
在一實例中，流經(jīng)排放氣體管道的氣體流的流速是88米／秒(發(fā)動機每分鐘6000轉(zhuǎn)，排氣容量(sweptcapacity)5L，排放氣體管道直徑60mm)。在此情形下，根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速，載體的表面速度介于25米／秒和100米／秒之間。在表面處的氣體反應(yīng)因人為表面速度而不斷增加。本申請的發(fā)明人已構(gòu)思出關(guān)于視流速而定的觸媒處反應(yīng)速率增加的合適的測量方法。在這些測量中，會對觸媒反應(yīng)所產(chǎn)生排放氣體流中的鉑熱珠(platinum thermobends)進行有誤差的溫度測量。如表中所示的溫度上升是隨排放氣體流速度的變化而發(fā)生的顯示涂布的2升／分鐘空氣通4升／分鐘空氣通6升／分鐘空氣通鉑熱珠過量下的溫差 過量下的溫差 過量下的溫差℃ ℃ ℃℃75012．530．0 43．070012．530．0 43．065012．530．0 41．060012．029．0 40．055012．027．0 39．050012．024．5 35．04509．0 20．0 28．04000．4 10．0 13．5
此表是以1％的排放氣體中CO比例為準。隨著排放氣體中CO含量的增大，測得超過100℃的溫度也增加，雖然直徑1至1．5mm的熱珠是暴露在400至750℃溫度下的氣體流中。其顯示出有相對于排放氣體溫度而言超過100℃之溫差，因此熱珠處的熱量被釋放，這些熱能是由熱珠處排放氣體中所存在CO與CH成分的后燃燒而產(chǎn)生。根據(jù)本發(fā)明，其效果可將基于陶瓷氧化物并用于私人機動車輛的四沖程發(fā)動機的傳統(tǒng)觸媒轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)變成無毒金屬觸媒轉(zhuǎn)化器。
以下將結(jié)合各附圖詳細說明本發(fā)明的較佳實施例

圖1是呈軸向過濾器形式的本發(fā)明的一實施例的縱剖視圖；圖2是呈徑向過濾器形式的本發(fā)明的一實施例的縱剖視圖；圖3是呈軸向過濾器形式的本發(fā)明的一實施例的縱剖視圖，其中有額外的輔助空氣流經(jīng)固定部件；圖4是呈軸向過濾器形式的本發(fā)明的一實施例的縱剖視圖，其中有額外的輔助空氣流經(jīng)可動部件；圖5是示出了圖4中輔助氣體出口的細節(jié)情況的剖視圖；圖6是圖4的輔助氣體出口的前部視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明另一觸媒裝置的縱向截面圖，其具有電機驅(qū)動器、截頭圓錐形觸媒載體以及一額外的新鮮空氣進給處；圖8是沿圖7中Ⅰ-Ⅰ線剖取之截面圖；圖9是本發(fā)明另一實施例的縱向截面圖，其中該載體裝置是由裝設(shè)于其上的渦輪葉片驅(qū)動，且沒有輔助空氣進給至其中；圖10是圖9所示實施例的剖視圖；以及圖11是穿過根據(jù)本發(fā)明另一觸媒載體的剖視圖，其例如可用于排放廢氣的管道中；圖12是本發(fā)明另一較佳實施例的剖視圖，該實施例特別適于清潔柴油發(fā)動機的排放氣體；圖13示出了圖12的一個細節(jié)部分；圖14示出了圖12所示之實施例從上方看的情況。
圖1示出了本發(fā)明的一個實施例，其中欲處理的介質(zhì)基本上水平地流經(jīng)一呈橫臥圓柱形式的殼體10。欲處理介質(zhì)(如含油氣與霧氣的空氣、來自柴油或四沖程發(fā)動機的排放氣體)的氣體入口接頭12是設(shè)置在圓柱的左上部，處理后介質(zhì)的氣體出口接頭14是設(shè)置在圓柱的右上部。該兩個接頭，12，14最好不要同軸設(shè)置，而是互相錯開。
設(shè)置于圓柱圓周表面上的下方部分中的是一用于分離產(chǎn)物(例如油冷凝液)的出口接頭16。應(yīng)該理解，若該裝置是用作一觸媒裝置，則接頭16可予以省略。
相對于圓柱形狀殼體10的軸線同軸設(shè)置的是一通過右端面且連接至位于該處的壓縮空氣或電動機20的轉(zhuǎn)軸18。在轉(zhuǎn)軸18上固定部件于四個相互之間等距離間隔的圓盤22，作為可動部件。在圓盤22之間，三個固定部件圓盤24以相對于可動圓盤22一致的間隔被密封固定部件在殼體10周圍。轉(zhuǎn)軸18穿過這些固定部件圓盤24。
所有圓盤22，24均可包括網(wǎng)格材料或帶穿孔材料。較佳的是，圓盤22，24分別具有圓形套圈形式的相對設(shè)置區(qū)域26，其內(nèi)有孔。若該裝置是用作一觸媒裝置，則圓盤22，24包括觸媒激活物質(zhì)或至少部分涂布有該物質(zhì)。
圖2示出了本發(fā)明的另一實施例，其中該欲處理介質(zhì)流經(jīng)一直立圓柱形式的殼體110。欲處理介質(zhì)(如含油氣與霧氣的空氣、來自柴油或四沖程發(fā)動機的排放氣體)的氣體入口接頭112是設(shè)置在該圓柱的右上圓周表面。處理后介質(zhì)的氣體出口接頭114是設(shè)置在圓柱的下端中央。一用于分離產(chǎn)物(例如油冷凝液)的出口接頭116橫向設(shè)置在圓柱的下端內(nèi)。應(yīng)該理解，若該裝置是用作一觸媒裝置，則接頭116可予以省略。一轉(zhuǎn)軸118相對于圓柱形狀的軸線同軸地設(shè)置在殼體110中。轉(zhuǎn)軸118穿過上端面且連接至位于該處的壓縮空氣或電動機20。一載體圓盤119固定部件在轉(zhuǎn)軸118上，從該圓盤向下懸伸了三個不同直徑且彼此以相同間隔同心設(shè)置的中空圓柱122，以作為可動部件。兩個固定部件中空圓柱124被固定部件在殼體110中各可動中空圓柱122之間的一個水平中間板部分125上，其相對于可動中空圓柱122的間隔一致。在這些固定部件中空圓柱124旁邊，中間板部分125具有開口127，它們通向位于中間板下方的集油槽130，供分離產(chǎn)物之用。
氣體出口接頭114以管狀形式延伸穿過中間板部分125至一靠近殼體110一半高度的位置。
殼體110的上端面為蓋子132的形式，它通過一封閉件134來固定部件，電動機20固定部件于其上，轉(zhuǎn)軸118也安裝在其上。以此方式，若有必要進行維修或清潔，則該裝置可方便地被拆卸。
所有中空圓柱122，124均可包括網(wǎng)格材料及帶穿孔材料。較佳的是，中空圓柱122，124分別包括具有孔并且相對設(shè)置的圓柱形區(qū)域126。若該裝置是用作為一觸媒裝置，則中空圓柱122，124包括觸媒激活物質(zhì)或至少部分地涂布有該物質(zhì)。
圖3示出了圖1所示的軸向過濾器的改進型實施例，其中可另外供給一輔助氣體。當該裝置是用作將液體從氣溶膠或蒸汽-霧氣混合物分離的分離裝置時，輔助氣體用以冷卻介質(zhì)，并因而加強冷凝效果。在這種情況下，最好是用新鮮空氣作輔助氣體。
若該裝置是用作一觸媒裝置，當其作為一排放氣體的觸媒轉(zhuǎn)化器時，亦可供給新鮮空氣以提高排放氣體之λ值。在這種情況下，可避免使用昂貴的觸媒轉(zhuǎn)化器四沖程發(fā)動機的λ調(diào)節(jié)，并且不會有排放氣體放射值方面的缺點。此外，能可靠地防止令人擔心的觸媒轉(zhuǎn)化器過熱問題。應(yīng)該理解，當該裝置是用作一化學觸媒裝置時，可供給任何輔助氣體以及例如一反應(yīng)共同物(reactuin partner)。
在圖3所示的實施例中，每一固定部件圓盤24均是雙層的并包圍在一窄的中空空間或空腔204?？涨?04在轉(zhuǎn)軸18周圍的區(qū)域中以環(huán)形結(jié)構(gòu)封閉，殼體210的周圍表面亦為雙壁結(jié)構(gòu)，并包圍住另一中空空間或空腔202，空腔202與空腔204與相通。一輔助氣體接頭200與空腔202相通。因此，輔助氣體可通過輔助氣體接頭200，進入容器210周圍表面內(nèi)的空腔202，并由此進入各固定部件圓盤224之間的空腔204。輔助氣體可使圓盤224冷卻。輔助氣體經(jīng)過圓盤224中圓環(huán)形式的穿孔區(qū)域226之后，與也必須流經(jīng)該穿孔區(qū)域226的介質(zhì)接觸。在可動圓盤22中也設(shè)置了相對應(yīng)的穿孔區(qū)域26?；蛘?，可動圓盤22亦可包含網(wǎng)格材料。
為了不影響空腔202，在這種情況下，供分離產(chǎn)物的出口接頭216可于殼體210一末端面的下端處由橫向取出。
圖4示出了圖1所示的軸向過濾器的具有輔助氣體供給的另一實施例。然而，在此情況下，與圖3相反，輔助氣體不是經(jīng)過該裝置的固定部件進給，而是通過其可動部件。
在此實施例中，輔助氣體接頭300位殼體310與電動機20相反的末端面的中央。其形式為開放于殼體310中轉(zhuǎn)軸318內(nèi)部的固定部件管路，所述轉(zhuǎn)軸于此例中為一管狀形式。輔助氣體進給管路外側(cè)與管狀轉(zhuǎn)軸內(nèi)側(cè)間的密封完整性是由迷宮式密封件302達成。每兩個成一對的四對可動圓盤322均設(shè)置于轉(zhuǎn)軸318上。在圓盤322之間的是各狹窄的中空空間或空腔304，它們與轉(zhuǎn)軸318內(nèi)部相通，并封閉于圓盤322的外側(cè)邊緣。在此情況下，固定部件與可動圓盤24，322亦分別具有呈圓環(huán)形式并相對設(shè)置的穿孔區(qū)域26。轉(zhuǎn)軸318內(nèi)部在電動機端密封閉合。
因此，在這種情況下，輔助氣體通過輔助氣體進給處300而通入轉(zhuǎn)軸318內(nèi)的空腔中，并由此分配至各圓盤322之間的空腔304。輔助氣體通過穿孔區(qū)域26而與事實上亦必須流經(jīng)該穿孔區(qū)域的介質(zhì)相接觸。在該方面，圖4所示的結(jié)構(gòu)所享有的特別優(yōu)點是，輔助氣體是借助圓盤旋轉(zhuǎn)時的離心作用而向外傳送，而不需另外涉及此目的的輔助裝置。這樣，甚至可以補償相對輔助氣體而言稍微增加的欲凈化介質(zhì)的壓力。
為了進一步改善傳輸效果并同時避免出口阻塞，各出口最好是如圖5和圖6所示的結(jié)構(gòu)。在此布置中，設(shè)置于實際出口上方的是一個彎曲的蓋子348，其在圓盤322的轉(zhuǎn)動方向上為一閉合結(jié)構(gòu)，而在與轉(zhuǎn)動方向相反的方向上凸起。讓輔助氣體流過的開口350設(shè)置在蓋子348的后側(cè)。較佳的是，可以通過彎曲的蓋子348制得該結(jié)構(gòu)，所述蓋子是由將原先平坦的圓盤進行壓制而獲得的，在這種情況下，可利用沖壓或沖孔來進行，這樣即可具有一適當?shù)钠屏堰吘壎频瞄_口350。這種設(shè)有曲面的出口可設(shè)置在圓盤322所有的外側(cè)，或最好是只設(shè)置在圓盤322朝向遠離介質(zhì)流主要方向(如圖4中的大箭頭所示)的那一側(cè)。
在本發(fā)明具有旋轉(zhuǎn)圓盤322的實施例中，亦可提供一同時傳輸介質(zhì)的風扇輪或葉輪來取代圓盤322。
在本發(fā)明的這些實施例中，所謂“固定部件”部分亦可以在與可動部件移動方向相反的方向上被驅(qū)動。這樣可產(chǎn)生更佳的效果，但另一方向結(jié)構(gòu)費用會較高。
此想法于圖2所示的實施例中可特別容易地有效進行，因為在此情況下，只需使原先固定部件的中空圓柱也設(shè)置在一轉(zhuǎn)動圓盤上，然后例如以設(shè)置于底部的電動機驅(qū)動該轉(zhuǎn)動圓盤。
圖1、3和4中的實施例必須在外側(cè)另外設(shè)置輔助轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸平行于轉(zhuǎn)軸18延伸，并例如借助齒輪圈來驅(qū)動欲朝相反方向移動的圓盤。
圖7和圖8中所示的根據(jù)本發(fā)明的觸媒裝置基本上包含一殼體401，其形成一相對于外部封閉的內(nèi)部空間或空腔402。在所示實施例中，空腔401是立方體或平行六面體并帶有相應(yīng)形狀的空腔402。一鼓輪405設(shè)置在空腔402中，可繞相對于殼體401的兩端壁403和404垂直延伸的軸線L旋轉(zhuǎn)。鼓輪405完全設(shè)置在殼體401內(nèi)，在其鄰近端壁404內(nèi)側(cè)表面并處在垂直于縱向軸線L的平面中的末端部分406處，鼓輪固定部件于一轉(zhuǎn)軸407的一端，該轉(zhuǎn)軸407以密封關(guān)系穿過端壁404延伸出空腔402，且可被一設(shè)置于殼體401外的電動機408驅(qū)動而繞縱向軸線L旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，轉(zhuǎn)軸407例如可以是電動機408的輸出轉(zhuǎn)軸。應(yīng)該理解，亦可策劃出其它的驅(qū)動可能性，如利用皮帶輪代替電動機408，皮帶輪通過V-皮帶連接至發(fā)動機的曲軸。這樣做的優(yōu)點在于，鼓輪405的轉(zhuǎn)速與電動機的轉(zhuǎn)速成正比。因此若在高電動機速度下產(chǎn)生大量排放氣體流，則鼓輪405的轉(zhuǎn)速及與之相應(yīng)的觸媒裝置功效亦相對增加。
除了例如由一抗腐蝕金屬板毛坯所制的封閉端部406外，鼓輪405還包括一觸媒物質(zhì)用載體409，該載體為相對于一縱向軸線L呈旋轉(zhuǎn)對稱的結(jié)構(gòu)，并繞縱向軸線L延伸而形成鼓輪405的周圍表面，它也可以是圓錐或圓柱形。
較佳的是，一個或多個以例如濺射或氣相沉積而涂覆上觸媒物質(zhì)的微細孔篩金屬網(wǎng)格件，可作為觸媒物質(zhì)用的載體409。在該方面，使用軋制(平整)網(wǎng)格件因其低流阻而顯得較佳。
在本實施例中，載體409為截頭圓錐結(jié)構(gòu)，即鼓輪405的圓形內(nèi)徑由末端部分406朝鼓輪405相反于末端部分406的另一開口端410漸縮。在開口端410處，載體409最好是借助一同心圍繞縱向軸線L的環(huán)411來強化，亦即該環(huán)411于端部410處限定了一個用于鼓輪405的圓形開口。
在端部410處鼓輪405延伸入一輔助室412，該輔助室形成于端壁403的內(nèi)表面，且于端部410區(qū)域中延伸于鼓輪405周圍，其沿延伸長度僅為鼓輪總軸長的一部分。輔助室412與一自殼體410伸出、用以進給新鮮空氣的管狀接頭413相通。在該方面，新鮮空氣可另外由亦連接于電動馬達408的風扇提供，或者于鼓輪405的端部410設(shè)置適當?shù)臏u輪葉片，用以補充新鮮空氣。這種布置意味著排放氣體的氧含量可增加，因而可以觸媒物質(zhì)處獲得充分的氧氣，以便將發(fā)動機排放氣體中的有害副產(chǎn)物完全轉(zhuǎn)化。這樣就例如可消除昂貴的電動機λ控制。該觸媒轉(zhuǎn)化器特別適于裝配到因在發(fā)動機上無法安裝電子λ調(diào)節(jié)系統(tǒng)(例如因為它是一化油器發(fā)動機)而只能配備非調(diào)節(jié)式觸媒轉(zhuǎn)化器的機動車輛上。
此外，該觸媒裝置可直接設(shè)置于發(fā)動機后的電動機空間中，而不需擔心觸媒轉(zhuǎn)化器過熱，因為排放氣體實際上于任何情況下均可借助新鮮空氣的進給而冷卻。
一管狀部分415以密封關(guān)系通過端壁403。該管狀部分415與縱向軸線L同軸設(shè)置，其延伸入鼓輪405的空腔405’中的開口端是以同樣僅構(gòu)成鼓輪405總軸長的一部分的間隔與末端部分406相鄰設(shè)置。另一方面，管狀部分415同樣具有開口的另一端以密封關(guān)系向外通過端壁403，并將凈化后的排出氣體排放至如傳統(tǒng)排放裝置。在平行于壁414且與其維持一間隔的壁417內(nèi)設(shè)置了一接頭418，來自發(fā)動機的末凈化排出氣體(如箭頭B所示)進給至包圍鼓輪的空腔402部分。如圖所示，在所示實施例中，接頭418是這樣布置的，即沿縱向軸線L的方向，較靠近端壁403，較不靠近端壁404，因此，較靠近鼓輪405的幾乎沿形成于端壁403與404間的空腔402的整個長度延伸的端部410，較不靠近末端部分406，換言之，接頭418是位于鼓輪的直徑較末端部分406小的那一部分鼓輪405區(qū)域內(nèi)。此外，接頭418相對于包括縱向軸線L且垂直于壁414及端壁417延伸的中央平面M而橫向設(shè)置，使排出氣體幾乎以相對于鼓輪405的切線方向通入空腔402中，如圖8中箭頭B’所示。在圖示的實施例中，接頭418是緊鄰兩側(cè)壁419和420中之一設(shè)置的，所述側(cè)壁均垂直于末端壁403和404，亦垂直于壁414和417。
特別如圖8所示，殼體401形成一對應(yīng)于殼體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間或空腔403，其亦為立方體或平行六面體，但特別在垂直于縱向軸線L的截面上是非圓形的截面，在該實施例中具體為正方形。這種截面形狀使得當鼓輪405繞縱向軸線L轉(zhuǎn)動時，在包圍鼓輪405的空腔402部分中，無法形成隨鼓輪轉(zhuǎn)動的一定體積的空氣。因此，該正方形截面阻止形成隨鼓輪轉(zhuǎn)動的一定體積的空氣，因此亦即形成避免這種空氣移動的阻尼(chicane或baffle)配置。
若殼體為長方形截面或三角形截面或相應(yīng)的多角形截面，如六角形，則可實現(xiàn)相同效果。
亦可于殼體內(nèi)部進一步提供其它的阻尼布置，例如投影至空腔402為例如肋條、條狀或板狀422的形式。
圖8示出了本發(fā)明觸媒裝置的又一實施例。在此例中，發(fā)動機的排出氣體從一入口管423進入殼體427的內(nèi)部空間或空腔，如箭頭所示。在殼體內(nèi)設(shè)置的觸媒載體，在此例中，其亦為鼓輪425的形式，然而在所示實施例中為一圓柱形狀。該鼓輪在其相反于進給接頭423的端部密封閉合，并設(shè)有一轉(zhuǎn)子432。在轉(zhuǎn)子432與接頭423間還設(shè)置了一引導輪或葉輪431。相反于該端的另一端壁具有一同心開口，一出口管424以密封關(guān)系通過其間，然后該出口管424與常用的排出氣體系統(tǒng)(前置消音器與后置消音器)相通。鼓輪425利用適當?shù)陌惭b配置429可旋轉(zhuǎn)地安裝在出口管424上，其中安裝配置429亦使鼓輪425內(nèi)部相對于該殼體427內(nèi)部密封。
圖10是穿過圖9的剖視圖，該剖視圖示出了引導或驅(qū)動葉輪431的后面。鼓輪425的轉(zhuǎn)軸428與入口接頭423可于此看見。同時，顯然殼體427為正方形截面，而鼓輪423上相同尺寸的輪431與轉(zhuǎn)子環(huán)432均延伸至相對應(yīng)的殼體壁。
特別如圖9所示，鼓輪425的直徑小于轉(zhuǎn)子432的直徑。相反地，該直徑對應(yīng)于轉(zhuǎn)子環(huán)的內(nèi)徑。結(jié)果，如箭頭所示，來自發(fā)動機的排出氣體流經(jīng)入口接頭423，引導輪或葉輪431以及轉(zhuǎn)子環(huán)432，進入轉(zhuǎn)子環(huán)432后殼體427的內(nèi)部空間或空腔。由此，排出氣體被驅(qū)經(jīng)快速轉(zhuǎn)動的鼓輪425。該鼓輪的快速轉(zhuǎn)動以及鼓輪較佳地包括多層細節(jié)狀網(wǎng)飾的事實使得排放氣體中所含污染物的觸媒轉(zhuǎn)化的位置發(fā)生在一極小的空間內(nèi)。該凈化后的排出氣體流入鼓輪425的空腔中，并由此藉排放導管424進入常用排放設(shè)施中。在此實例的情況下，較適合在以后將本發(fā)明的觸媒轉(zhuǎn)化器而非傳統(tǒng)蜂巢式觸媒轉(zhuǎn)化器裝配到現(xiàn)有的機動車輛上。特別是不需對車輛作任何變動，尤其不需要提供與驅(qū)動電動的電連接。
圖11示出了本發(fā)明觸媒裝置所用載體的又一可能實施例。在此例中，鼓輪435的內(nèi)芯436包括一網(wǎng)格件，例如V2A網(wǎng)。其被一絕緣物437，如陶瓷材料所包圍。最后，絕緣物437可攜帶實際的觸媒載體439，其包括涂覆有觸媒物質(zhì)的篩狀金屬絲網(wǎng)。
下面將結(jié)合圖7和圖8來描述觸媒裝置的工作方式。
為了讓觸媒裝置工作，需開啟電動機408以使鼓輪405對縱向軸線L轉(zhuǎn)動，具體地說是以箭頭D方向轉(zhuǎn)動。
藉接頭413所供應(yīng)的新鮮空氣經(jīng)網(wǎng)格狀觸媒載體通入輔助室412的區(qū)域中，特別是還經(jīng)環(huán)411與管狀部分415處表面間所形成的環(huán)狀間隙進入鼓輪405的空腔405’中(箭頭A’)，最后藉管子部分415的開口端416排出至排放處(箭頭A”)。新鮮空氣的傳送是由裝設(shè)于鼓輪405上的風扇葉片或一連接至接頭413的合適的傳送器來進行的。由于鼓輪405的轉(zhuǎn)動以及因此而產(chǎn)生的離心力，所供給的新鮮空氣亦通過篩狀載體409而進入包圍鼓輪405的空腔402部分(箭頭A)，但隨后再流經(jīng)載體409，并藉由管子部分415如箭頭A”所示那樣排出。鼓輪405是借助空氣流A’、A”、A而于整個載體409區(qū)域中連續(xù)冷卻，且同時對觸媒載體上的觸媒物質(zhì)提供充足的氧氣。
圖12、13和14示出了在圖1所示實施例的基礎(chǔ)上的本發(fā)明的另一個實施例。該實施例特別適于對來自柴油排出氣體的柴油積炭進行清潔。當進行清潔時，需清潔的介質(zhì)從設(shè)置在圓柱形殼體外周面上的一氣體入口接頭512進入。所述氣體入口接頭512被引至一用于轉(zhuǎn)軸518的驅(qū)動裝置500，可動圓盤522安裝在所述轉(zhuǎn)軸上。這里的驅(qū)動裝置500是由一垂直于流入氣體的流動切線方向安裝的平板構(gòu)成，該平板并在轉(zhuǎn)軸518的一槽內(nèi)延伸穿過轉(zhuǎn)軸518的旋轉(zhuǎn)軸線。
可動和固定部件圓盤522的布置與圖1相對應(yīng)。在氣體排出側(cè)，所述圓盤522、524后面是構(gòu)造成驅(qū)動裝置500那樣的另一驅(qū)動裝置502。氣體由此經(jīng)過氣體排出接頭514后離開裝置，所述接頭也是沿一切線方向設(shè)置在所述圓柱形殼體的外周面上。
借助本發(fā)明的驅(qū)動裝置500、502的構(gòu)造，工作時會在驅(qū)動裝置內(nèi)靠近轉(zhuǎn)軸處產(chǎn)生真空。這種真空可以用來吸取輔助氣體，例如沿著轉(zhuǎn)軸518吸取周圍環(huán)境氣體。為此，借助轉(zhuǎn)軸518相對于殼體的密封，就足夠?qū)o助氣體進行分配。箭頭504和506示出了這種輔助氣體流。
為了實現(xiàn)需清潔介質(zhì)的較佳的傳送，在氣體入口側(cè)的驅(qū)動裝置500和圓盤522、524之間設(shè)置了一不滲透的圓盤508，它平行于圓盤522、524，延伸的長度大約是殼體半徑的一半。在圓盤522、524和氣體排出側(cè)的驅(qū)動裝置502之間還設(shè)置了一環(huán)件510，它從殼體壁向內(nèi)延伸大約半徑的一半。
根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)軸518可以連接于一無集電器(collectorless)發(fā)電機和一電動機550。所述電動機可以在連接于本發(fā)明裝置的柴油發(fā)動機運行的過程中作為一驅(qū)動電機，因為在這時會有大量的積炭產(chǎn)生，而同時不會產(chǎn)生足以驅(qū)動本發(fā)明裝置的排出氣體流。在連續(xù)工作的情況下，一部分排出氣體能量可以被用來產(chǎn)生電流，這樣就可以省略發(fā)電機。
圖13所示的細節(jié)部分示出了本發(fā)明的另一種較佳的改進。由于流過量較小，所以在靠近殼體周邊區(qū)域的固定部件圓盤524之間的區(qū)域內(nèi)沉積了過濾后的積炭。根據(jù)本發(fā)明，在固定部件圓盤524之間的該區(qū)域內(nèi)，設(shè)置了一電加熱元件560，該元件是通過一支承環(huán)上564的陶瓷絕緣層562安裝固定部件的。如果在工作過程中讓有規(guī)則間隔的電流通過所述加熱元件560，則可將積炭燒掉，并且很方便地去除。
在本發(fā)明的所有實施例中，可以注入另一種液體形式的反應(yīng)共同物。例如，當對柴油排出氣體進行清潔時，可以另外加入尿素，以結(jié)合氮的氧化物。
權(quán)利要求
1．一種過濾或觸媒裝置，可使一流體介質(zhì)在一殼體內(nèi)盡可能完全地與設(shè)置在殼體內(nèi)的一種配置的表面接觸，所述配置具有多個在介質(zhì)流動方向上延伸的小孔，其特征在于，該配置包括固定部件(24；124；224)和可動部件(22；122；322)，并且流體介質(zhì)是以這樣一種方式來加以引導，即，交替地流經(jīng)所述配置的各相應(yīng)的固定部件(24；124；224)和可動部件(22；122；322)。
2．如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述可動部件(22；122；322)是在一圓柱形殼體(10；110；210；310)內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
3．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述可動部件(22；122；322)的旋轉(zhuǎn)軸線是與所述圓柱形殼體(10；110；210；310)同軸設(shè)置的。
4．如以上任一項權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，在所述圓柱端面之一上設(shè)置了一驅(qū)動裝置(20)。
5．如以上任一項權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述可動部件(22；322)是圓盤形的，而布置在可動部件之間的固定部件(24；224)是扁平的。
6．如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，在所述圓柱的一端設(shè)置了一氣體入口接頭(12；112)，在圓柱的另一端設(shè)置了一氣體出口接頭(14；114)。
7．如權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，在所述可動部件(22；322)和固定部件(24；224)的呈圓環(huán)形式并且相對設(shè)置的區(qū)域(26)內(nèi)設(shè)置了若干個開口。
8．如權(quán)利要求5、6或7所述的裝置，其特征在于，所述可動部件(22；322)是設(shè)置在一共軸(18；318)上。
9．如權(quán)利要求6、7或8所述的裝置，其特征在于，它是用于將液體由氣溶膠分離，所述可動部件(22；322)的旋轉(zhuǎn)軸線是水平的，所述氣體入口接頭(12)和所述氣體出口接頭(14)是設(shè)置在殼體(10；210；310)的頂側(cè)，并在所述殼體的下側(cè)另外設(shè)置了一用于分離液體的出口(16)。
10．如權(quán)利要求1至4中任一項所述的權(quán)利要求，其特征在于，所述可動部件(122)和固定部件(124)呈中空圓柱形，它們彼此相對地交替同軸設(shè)置。
11．如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，一氣體入口接頭(112)是設(shè)置在所述圓柱的外周面上，而一氣體出口接頭(114)是設(shè)置在端部。
12．如權(quán)利要求10或11所述的裝置，其特征在于，在所述可動部件(122)和固定部件(124)的相對布置的區(qū)域(126)內(nèi)設(shè)置了若干個開口。
13．如權(quán)利要求10、11或12所述的裝置，其特征在于，所述呈中空圓柱形式的可動部件(122)是設(shè)置在一共同被驅(qū)動的載體圓盤(119)上。
14．如權(quán)利要求10、11、12或13所述的裝置，其特征在于，它是用于將液體由氣溶膠分離，在所述殼體的下側(cè)還另外設(shè)置了一個用于分離液體的出口(116)。
15．如以上任一項權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述固定部件(24；124；224)和／或可動(22；122；322)部件是穿孔板的形式。
16．如以上任一項權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述固定部件(24；124；224)和／或可動部件(22；122；322)是網(wǎng)格件形式。
17．如以上任一項權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，設(shè)置了一電動機(20)作為驅(qū)動裝置。
18．如以上任一項權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述配置的固定部件和／或可動部件(224；322)是中空的，并與一輔助氣體的供給裝置(200；300)連通。
19．如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述配置的可動部件(322)是中空的，并具有用于輔助氣體的出口，所述出口是由在與旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上凸伸的凸起部(348)形成，并構(gòu)成了一個向后引導的開口(350)。
20．如權(quán)利要求18或19所述的裝置，其特征在于，所述輔助氣體是空氣。
21．一種觸媒裝置，利用該裝置，通過讓氣體之類的流體介質(zhì)流經(jīng)一用于觸媒物質(zhì)的載體(409；425；439)，就可以使所述流體介質(zhì)與觸媒介質(zhì)接觸，其特征在于，所述載體(409；425；439)，包括攜有觸媒物質(zhì)并讓流體介質(zhì)流過的網(wǎng)格件或孔板，并設(shè)有一驅(qū)動裝置(408；432)，它可使所述網(wǎng)格件或孔板沿垂直于流體介質(zhì)流的方向移動。
22．如權(quán)利要求21所述的觸媒裝置，其特征在于，所述載體(409；425；439)是一圓盤形式，它設(shè)置在垂直于流動方向的一平面內(nèi)。
23．如權(quán)利要求21所述的觸媒裝置，其特征在于，所述載體(409；425；439)是一圓柱、或一接頭圓錐、或一錐形鼓輪(405；425)形式。
24．如權(quán)利要求21至23中任一項所述的觸媒裝置，其特征在于，在所述載體(409；425；439)的介質(zhì)供給側(cè)上設(shè)置了一用于向載體(409；425；439)供給另一介質(zhì)的裝置(413)。
25．如權(quán)利要求24或25所述的觸媒裝置，其特征在于。所述介質(zhì)是內(nèi)燃發(fā)動機的排出氣體，而所述另一介質(zhì)是新鮮空氣。
26．如權(quán)利要求24或25所述的觸媒裝置，其特征在于，所述用于供給另一介質(zhì)的裝置(413)包括一用于傳輸所述另一介質(zhì)的受驅(qū)動裝置。
27．如權(quán)利要求23或23以及其后權(quán)利要求中任一項所述的觸媒裝置，其特征在于，所述鼓輪(405；425)是布置在一腔室(402；427)內(nèi)，其垂直于鼓輪(405；425)之旋轉(zhuǎn)軸線的橫截面是多邊形的。
28．如權(quán)利要求21至27中任一項所述的觸媒裝置，其特征在于，在所述腔室(402)的內(nèi)部設(shè)有一可阻礙介質(zhì)旋轉(zhuǎn)運動的裝置(422)。
29．如權(quán)利要求21至28中任一項所述的觸媒裝置，其特征在于，所述驅(qū)動裝置(408)是一電動機。
30．如權(quán)利要求21至29中任一項所述的觸媒裝置，其特征在于，所述排出氣體的驅(qū)動器是設(shè)置為驅(qū)動裝置(432)。
31．如權(quán)利要求21至28中任一項所述的觸媒裝置，其特征在于，所述驅(qū)動能量來自于其排出氣體被供給至觸媒裝置的發(fā)動機。
32．如權(quán)利要求21至31中任一項所述的觸媒裝置，其特征在于，所述載體(408；425；439)包括一個或多個涂布有觸媒物質(zhì)的網(wǎng)格件。
33．如權(quán)利要求32所述的觸媒裝置，其特征在于，所述網(wǎng)格件是軋制(平的)網(wǎng)格件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種過濾或觸媒裝置,它可使一殼體內(nèi)的盡可能多的流體介質(zhì)與設(shè)置在殼體內(nèi)的一裝置的表面接觸,所述裝置具有多個在介質(zhì)流動方向上延伸的小孔。該裝置包括固定部件(24;124;224)和可動部件(22;122;322),并且流體介質(zhì)是以這樣一種方式來加以引導,即,交替地流經(jīng)所述配置的各相應(yīng)的固定部件(24;124;224)和可動部件(22;122;322)。本發(fā)明還涉及一種觸媒裝置,利用該裝置可使氣體之類的流體介質(zhì)與觸媒介質(zhì)接觸,所述流體介質(zhì)流經(jīng)一用于觸媒物質(zhì)的載體結(jié)構(gòu)(409;425;439)。所述載體結(jié)構(gòu)(409;425;439),包括攜有觸媒物質(zhì)并讓流體介質(zhì)流過的網(wǎng)格件或孔板,并設(shè)有一驅(qū)動裝置(408;432),它可使所述網(wǎng)格件或孔板沿垂直于流體介質(zhì)流的方向移動。
文檔編號B01D53/86GK1205650SQ96198391
公開日1999年1月20日 申請日期1996年9月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月12日
發(fā)明者A·謝勒 申請人:愛德機器工廠兩合公司