具有至少一個電極的保持器的製造方法

2023-04-27 07:02:36 2

具有至少一個電極的保持器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種具有用於在排氣管線（3）中製造電場的至少一個電極（2）的保持器（1）。該保持器（1）具有盤件（4）和緊固於盤件（4）上和/或盤件（4）中的至少一個電導體（8），該盤件（4）由電絕緣材料製成並且具有流入側（5）和流出側（6）以及開口（7），廢氣可通過該開口（7）從流入側（5）向流出側（6）流動。電導體（8）至少在盤件（4）的流入側（5）上由電絕緣材料覆蓋，並且與朝向流出側（6）延伸的一個或多個電極（2）電接觸。由於在運行期間電導體（8）完全由絕緣材料包圍，使得為能夠形成的漏電電流而必須由煙塵層覆蓋的表面區域增加。因此，漏電長度增加，其中一個或多個電極（2）同時布置在廢氣中。不必經常地清除沉積在保持器（1）和排氣管線（3）上的煙塵顆粒。
【專利說明】具有至少一個電極的保持器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有用於在排氣管線中產生電場的至少一個電極的安裝機構。
【背景技術】
[0002]在具有移動內燃機的機動車、特別是柴油驅動機動車中，內燃機的廢氣通常含有大量禁止排放到大氣中的煙塵顆粒。這通過相應的廢氣排放法規來預先規定，其指定關於每單位重量或每單位體積的廢氣中煙塵顆粒的數量和質量的限制值，有時也針對整個機動車指定限制值。煙塵顆粒特別是指廢氣中的未燃碳和烴。
[0003]已經討論過眾多用於清除移動內燃機的廢氣中的煙塵顆粒的不同概念。除了交替封閉的壁流式過濾器、開放式旁流過濾器、重力驅動分離器等以外，也已提出使廢氣中的顆粒帶電然後藉助靜電吸引力來進行沉積的系統。這種系統尤其可稱為「靜電過濾器」或「電過濾器」。
[0004]在「電過濾器」的情況中，由小的煙塵顆粒結團形成的較大煙塵顆粒和/或帶電煙塵顆粒受到所提供的電場和/或等離子體的作用。在過濾器系統中，帶電煙塵顆粒和/或較大煙塵顆粒通常更容易分離出來。煙塵顆粒團聚體由於其相對高的質量慣性而在廢氣流路的運輸中更具惰性，從而更容易積累在廢氣流路的分流點上。帶電煙塵顆粒由於其自身電荷而被吸引到可積聚並消散其電荷的表面上。這也有利於在機動車的運行過程中從廢氣流路中移除煙塵顆粒。
[0005]對於這種電過濾器，已經因此提出了使用放置在排氣管線中的多個發射極和集電極。在這裡，例如利用大致居中地經過排氣管線延伸的中心發射極和作為集電極的排氣管線的周圍側表面來形成電容器。通過發射極和集電極的所述布置，相對於廢氣的流動方向呈橫向地產生了電場，其中發射極可以例如是工作在位於約15KV (15000伏)範圍內的高電壓。以這種方式，可以特別地用於電暈放電，其通過使隨廢氣一起流經電場的顆粒受到單極電荷作用的方式而產生。由於上述電荷，顆粒在靜電庫侖力的作用下向集電極移動。
[0006]除了將排氣管線用作集電極的系統以外，也已知集電極例如是金屬絲柵格形式的系統；在這種情況下，採用金屬絲柵格上的顆粒沉積是為了適當地將顆粒與其他顆粒聚集在一起，由此實現團聚體。然後，流經格柵的廢氣再次夾帶著相對較大的顆粒，並將它們導送到傳統的過濾器系統中。
[0007]在排氣管線中發射極和集電極布置為一方位於另一方之後的情況下，期望多個電極分布於排氣管線的橫截面上，從而產生均勻分布的電場，或者相對於排氣管線橫截面可調節的電場。然而，經常遇到的問題是，由於電極及其安裝機構上的沉積煙塵顆粒，在電極與排氣管線之間會出現處於不同電勢的漏電電流。所述漏電電流例如導致對排氣管線的充電，應當予以阻止。已經知道，已沉積在電極和安裝部件上的煙塵可以通過再生的方式、特別是通過催化輔助再生以及對廢氣短暫加熱的方式而以規律的時間間隔來消除。為了僅需要以較長的時間間隔來執行電極及其安裝機構上的沉積煙塵的完全再生，期望儘可能長時間地阻止漏電電流或將其維持在較低水平。[0008]還必須考慮的是，關於為煙塵分離系統提供此類部件，應當使用儘可能是簡單的部件，特別是能夠通過低廉的大規模生產來製造的部件。

【發明內容】

[0009]以此為出發點，本發明的目的在於至少部分地解決相對於現有技術較為突出的問題。特別是，本發明尋求提供一種具有一個或多個電極的安裝機構，其中儘可能不會發生漏電電流，或僅發生很小的漏電電流。
[0010]所述目的通過根據權利要求1的特徵的安裝機構和根據權利要求11的特徵的裝置來實現。安裝機構的其他優選實施例限定在從屬權利要求中。應當指出，權利要求中單獨指定的特徵可以以任何期望的技術便利方式進行彼此結合，並形成本發明的其他實施例。在說明書中，特別結合附圖，對本發明進行說明並指定附加的示例性實施例。
[0011]所述目的通過具有用於在排氣管線中產生電場的一個或多個電極的安裝機構來實現，其中所述安裝機構具有由電絕緣材料構成的盤件，所述盤件具有流入側和流出側並且具有開口，通過所述開口廢氣可從所述流入側流向所述流出側，安裝機構還具有至少一個緊固在所述盤件上和/或所述盤件中的電導體，其中所述電導體至少位於所述盤件的流入側，由電絕緣材料所覆蓋，並且與朝向所述流出側延伸的一個或多個電極電接觸。
[0012]所述安裝機構特別設計成可以布置在內燃機的所述排氣管線中。優選的，至少有3個電極、甚至特別優選至少有10個電極緊固於所述安裝機構。在裝配狀態下，所述內燃機的廢氣流經所述排氣管線和所述安裝機構，其中所述安裝機構的朝向內燃機的那一側形成所述流入側，並且在流動方向上的相反一側形成所述安裝機構的流出側。
[0013]在本發明的上下文中，盤件理解為是指在關於所述流動方向呈橫向上的尺寸明顯大於其在所述流動方向上的尺寸的主體；優選的，所述盤件在關於所述流動方向呈橫向上的最大長度至少是所述盤件在所述流動方向上的最大長度的3倍。特別的，在所述盤件中形成有用於廢氣的通道，其在所述盤件中大致從所述流入側向所述流出側延伸，並因此形成供氣體流通過的所述開口。所述盤件尤其可由電絕緣材料形成，特別是由陶瓷形成。
[0014]在所述盤件上或所述盤件中緊固有電導體，其能夠以導電方式將一個或多個電極與電壓源連接。特別的，所述電導體由金屬線或衝壓金屬板構成。所述電導體在所述流入側由電絕緣材料覆蓋，這特別意味著所述電絕緣性材料在所述廢氣的流動方向上完全覆蓋所述電導體，使得沒有廢氣能夠直接接觸到所述電導體。
[0015]在運行過程中，在所述排氣管線中流動的廢氣通過所述開口穿過所述安裝機構，其中通過所述電極尖端處的電暈或等離子放電而對包含在所述廢氣中的煙塵顆粒進行後續的電離。藉助所述電導體在所述流入側由所述電絕緣材料所覆蓋的事實，在所述流入側沒有煙塵顆粒會沉積在所述電導體上。任何在所述流入側上的煙塵顆粒沉積至多出現在所述電絕緣材料上。通過本發明，為能夠形成從所述一個或多個電極向所述排氣管線的漏電電流而必須由煙塵層覆蓋的表面區域大幅增加，由此使得漏電電流的形成概率降低。漏電電流的路徑長度也稱為漏電長度，其通過本發明而被增加。
[0016]根據本發明的一種有利改進，所述電導體具有被引導穿過所述排氣管線的壁的電絕緣延長部。通過所述電導體的電絕緣延長部，可以從所述排氣管線的外部將所述電導體與電壓源連接，其中所述電導體優選地在其引導穿過所述壁的位置點處由所述電絕緣材料環繞。
[0017]所述電導體還優選地緊固在所述盤件的至少一個凹槽中。凹槽是在所述盤件中的凹陷，特別是在所述流出側上形成的所述盤件中的凹陷。因此，所述電導體在所述流入側上仍然由所述電絕緣材料覆蓋。這還具有如下優點:在運行期間廢氣不會接觸到所述電導體的兩側，由此使得煙塵顆粒僅沉積在所述流出側那一端的所述電導體上。以這種方式，為能夠在所述電導體與排氣管線之間形成漏電電流而必須由煙塵覆蓋的所述表面區域進一步擴大。
[0018]所述電導體還優選地通過連接材料、特別是通過高溫矽膠、高溫粘合劑或高溫漿料而緊固在所述盤件上和/或所述盤件中。所述連接材料特別適用於補償所述電絕緣材料與所述電導體之間的熱膨脹係數差異。因此，所述電導體固定地與所述盤件連接，但二者之間的應力不會到達破壞它們之間的緊固連接的程度。
[0019]根據本發明一個特別優選的實施例，所述安裝機構具有布置在所述盤件的流出側的蓋部，其中所述蓋部具有用於容納所述電極的切口。所述蓋部同樣優選地由所述電絕緣材料製成。優選的，所述盤件和蓋部完全包圍了所述電導體。因此，所述電導體優選地由所述電絕緣材料將其所有側面包圍，使得沒有煙塵顆粒能夠沉積在所述電導體上。煙塵顆粒的沉積至多會發生在所述一個或多個電極上。應當指出，所述電導體將特別理解為指代那些關於所述流動方向基本上呈橫向地位於所述盤件中和/或所述盤件上的導電材料。所述電導體的沿所述流動方向延伸的部分則相應性地分配給所述電極。
[0020]特別的，所述蓋部可以通過非強制聯鎖、強制聯鎖和/或材料連接的方式與所述盤件連接。為製備材料連接，可以使所述盤件初始地設有所述電導體，並且將所述蓋部隨後澆注到所述盤件上，其中設置在所述盤件中的開口在所述蓋部中通過對應的模板來產生。所述蓋部具有與所述盤件中的那些開口重合的開口，並且還具有供所述電極突出穿過的切口。在這種情況下，所述電極在所述電絕緣材料內與所述電導體連接。
[0021]可選的，所述盤件可以初始地設有所述電導體，其中將預先製備的所述蓋部隨後從所述流出側那一端推入到具有所述電導體的所述盤件上。這裡，特別的，所述蓋部中設置的開口與所述盤件的開口重合，並且還設置了供所述電極突出穿過的切口。
[0022]突出部還優選地自所述蓋部出發，環繞所述切口在所述流動方向上延伸，使得所述電極同樣自所述電導體出發在所述蓋部的圍繞下突出地延伸。以這種方式，漏電長度進一步增加。
[0023]本發明的另一有利改進中，所述一個或多個電極和所述電導體通過強制聯鎖、非強制聯鎖和/或材料連接彼此連接。
[0024]在強制聯鎖情況下，所述電導體與所述電極的空間形式及其相對於彼此的布置可以防止它們相對於彼此的相對運動。在非強制聯鎖情況下，用於阻止兩個部件相對於彼此運動的力作用於所述兩個部件上。在材料連接情況下，所述部件由於在部件之間的分子鍵而彼此相連。材料連接可以例如藉助於將所述電極焊接到所述電導體上的方式來製備。非強制聯鎖例如藉助於將所述電極推入到所述蓋部的切口中的方式來產生，使得所述蓋部將電極保持為與所述電導體電接觸。
[0025]所述盤件特別優選地為壺形外觀，並具有朝向所述流出側突出的外區域。因此，突出的外區域以與所述電極相同的方向朝著所述流出側延伸，並且以這種做法來覆蓋所述排氣管線的壁的內表面。這裡，所述外區域特別地與所述排氣管線的壁的內表面接觸。這也進一步增大了為能夠在所述電極與排氣管線壁之間形成漏電電流而必須由煙塵覆蓋的所述表面區域。
[0026]所述突出的外區域還特別優選地沿著所述排氣管線延伸超過至少一個電極。這意味著，所述外區域自所述盤件起在所述流動方向上的長度大於所述電極自所述盤件起在所述流動方向上的長度。以這種方式來實現，在所述電極和所述排氣管線的壁之間，即在關於所述流動方向的橫向上，不會形成火花放電。
[0027]在本發明的另一優選實施例中，所述盤件可以通過大體橫向的構造安裝到所述排氣管線中，並且基本上完全橫跨過所述排氣管線的橫截面。因此，所有廢氣都必定會流過所述安裝機構。以這種方式，可以保證所有廢氣圍繞所述電極流動。
[0028]本發明的又一有利實施例提出，所述盤件具有彼此電絕緣的至少一個第一電導體和至少一個第二電導體，其中第一組電極和第二組電極分別與所述電導體的其中之一電接觸。因此，至少兩個電導體緊固在所述盤件中，電極中的一組電極可以通過所述電導體分別與高壓單元連接。以這種方式，可以不同的電勢對所述電極充電，從而使電場能夠通過在所述排氣線的橫截面上局部分布的方式而適應於排氣管線的不同的幾何形狀、流動剖面或廢氣組分。
[0029]根據本發明的另一方面，提出了一種位於排氣管線中的用於電離內燃機的廢氣中的煙塵顆粒的裝置，其包括至少一個根據本發明的安裝機構和位於流動方向下遊的顆粒分離器。所述裝置還特別包括電壓源和對電極，所述電壓源通過電導體與電極連接，所述對電極用於在電極與所述對電極之間產生電場。因此，該裝置限定為首先對廢氣中含有的顆粒進行電離，其中所電離的煙塵顆粒沉積在顆粒分離器中。
[0030]所述顆粒分離器特別優選地形成對電極。因此，所述顆粒分離器具有雙重功能，其分離出經電離的顆粒，同時促成電場的產生和/或形成。
[0031]本發明可以特別用於汽車領域，例如具有帶排氣系統的機動車，其中所述排氣系統具有至少一個根據本發明的類型的裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]下面將基於附圖並通過示例的方式來對本發明及其【技術領域】進行解釋說明。附圖示出了特別優選的實施例，然而本發明並不限於此。在附圖中分別示意性示出:
[0033]圖1示出了具有根據本發明的安裝機構的一個實施例的機動車；
[0034]圖2示出了具有根據本發明的安裝機構的一個實施例的排氣管線；
[0035]圖3示出了根據本發明的安裝機構的一個實施例的橫截面圖；和
[0036]圖4示出了根據本發明的安裝機構的一個實施例的蓋部。
【具體實施方式】
[0037]圖1示意性示出了具有內燃機18並具有與該內燃機相連的排氣系統23的機動車
22。排氣系統23包括排氣管線3，其中形成有具有根據本發明的帶有電極2的安裝機構I的裝置17的實施例。廢氣以流動方向19流經安裝機構1，從流入側5流至流出側6。在流動方向19上，在排氣管線3中處於安裝機構I的下遊布置了顆粒分離器20，其屬於裝置17。在運行期間，內燃機18中的含有煙塵顆粒的的廢氣初始流過安裝機構I的開口，並進入電極2的區域。在那裡，通過電極2的尖端處的電暈或等離子放電對煙塵顆粒進行電離，並且經電離的煙塵顆粒沉積在顆粒分離器20中。
[0038]下面，將根據圖2至4對安裝機構的實施例作出更詳細說明。
[0039]圖2示意性地示出了排氣管線3中的安裝機構I的一個實施例的縱向剖面圖。安裝機構I通過可膨脹的墊件21緊固在由壁10界定的排氣管線3中。安裝機構I包括具有從流入側5向流出側6延伸的開口 7的盤件4。在盤件4中緊固有以導電形式與電極2連接的電導體8。由電絕緣材料製成的盤件4在流入側5的那一端完全覆蓋了電導體。電導體8位於盤件4的凹槽11中，並且通過連接材料12緊固在那裡。電導體8還具有由電絕緣材料環繞並延伸穿過排氣管線3的壁10的延長部9。電導體8可以在那裡與電壓源連接。
[0040]安裝機構I還具有由電絕緣材料構成的外區域15，該外區域15與排氣管道3的壁10相接觸地在流出側6上沿流動方向19延伸。安裝機構I還包括蓋部13,在本示例中，該蓋部13示出為與盤件4分離，但其在工作期間被推動並固定於盤件4上。蓋部13具有可供電極2穿過其而伸出的切口 14。而且，蓋部13具有開口 7，其在組裝狀態下與盤件4上的開口 7重疊。下面將參考圖3來將對排氣管線3的橫截面16作更詳細說明。
[0041]圖3示出了通過圖2所示安裝機構的橫截面16。盤件4由通過可膨脹的墊件21與排氣管線3的壁10連接。盤件4具有在運行期間供內燃機18的廢氣流過的開口 7。在盤件4上形成有可通過連接材料12將電導體8緊固於其中的凹槽11。電極2以導電的形式緊固於電導體8。電導體8還具有穿過排氣管線的壁10而伸出的延長部9，其中該延長部9由電絕緣材料環繞。
[0042]圖4以橫截面的方式示出圖2中的蓋部13。蓋部13具有與盤件4的開口 7相對應的開口 7。並且，還提供了在組裝狀態下可供電極2延伸穿過的切口 14。
[0043]利用電導體8在運行期間由絕緣材料完全包圍的情況，使得為能夠形成漏電電流而必須由煙塵層覆蓋的表面區域擴大。由此，漏電長度增加，其中多個電極同時布置在廢氣中。不必經常地移除沉積在安裝機構和排氣管線上的煙塵顆粒。
[0044]附圖標記列表
[0045]I安裝機構
[0046]2 電極
[0047]3排氣管線
[0048]4 盤件
[0049]5流入側
[0050]6流出側
[0051]7 開口
[0052]8電導體
[0053]9延長部
[0054]10 壁
[0055]11 凹槽
[0056]12連接材料[0057]13 蓋部
[0058]14 切口
[0059]15外區域
[0060]16橫截面
[0061]17 裝置
[0062]18內燃機
[0063]19流動方向
[0064]20顆粒分離器
[0065]21可膨脹的墊件
[0066]22機動車
[0067]23排氣系統
【權利要求】
1.一種具有用於在排氣管線(3)中產生電場的一個或多個電極(2)的安裝機構(1)，其中所述安裝機構(I)具有盤件(4)和緊固於所述盤件(4)上和/或所述盤件(4)中的至少一個電導體(8)，所述盤件(4)由電絕緣材料製成，具有流入側(5)和流出側(6)，並且具有開口( 7 )，廢氣能通過所述開口( 7 )從所述流入側(5 )向所述流出側(6 )流動，並且所述電導體(8)至少在所述盤件(4)的所述流入側(5)上由所述電絕緣材料覆蓋，並且與朝向所述流出側(6)延伸的所述一個或多個電極(2)電接觸。
2.如權利要求1所述的安裝機構(1)，其中，所述電導體(8)具有被引導穿過所述排氣管線(3)的壁(10)的延長部(9)。
3.如權利要求1或2所述的安裝機構(1)，其中，所述電導體(8)緊固在所述盤件(4)的至少一個凹槽(11)中。
4.如上述權利要求中任一項所述的安裝機構(1)，其中，所述電導體(8)通過連接材料(12 )緊固在所述盤件(4 )上和/或所述盤件(4 )中。
5.如上述權利要求中任一項所述的安裝機構(I)，其中，所述安裝機構具有布置在所述盤件(4)的所述流出側(6)上的蓋件，其中所述蓋件(13)具有用於容納所述電極(2)的切口(14)。
6.如上述權利要求中任一項所述的安裝機構(I)，其中，所述一個或多個電極(2)和所述電導體(8)通過以下工作原理中的至少一個進行相互連接: -強制聯鎖， -非強制聯鎖，和 -材料連接。
7.如上述權利要求中任一項所述的安裝機構(1)，其中，所述盤件(4)為具有朝向所述流出側(6)突出的外區域(15)的壺狀形式。
8.如權利要求7所述的安裝機構(1)，其中，突出的所述外區域(15)沿所述排氣線(3)延伸超過至少一個電極(2)。
9.如上述權利要求中任一項所述的安裝機構(1)，其中，所述盤件(4)以大體橫向的構造安裝到所述排氣管線(3)中，並且基本上完全橫跨過所述排氣管線(3)的橫截面(16)。
10.如上述權利要求中任一項所述的安裝機構(1)，其中，所述盤件(4)具有至少一個第一電導體(8)和至少一個第二電導體(8)，所述第一和第二電導體彼此電絕緣，並且第一組和第二組電極(2)分別與所述電導體(8)的其中之一電接觸。
11.一種用於在排氣管線(3)中電離內燃機(18)的廢氣中的煙塵顆粒的裝置(17)，包括至少一個如上述權利要求中任一項所述的安裝機構(1)，以及布置在流動方向(19)上的下遊的顆粒分離器(20)。
12.如權利要求11所述的裝置(17)，其中，所述顆粒分離器(20)形成對電極。
【文檔編號】F01N3/01GK103827453SQ201280047511
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年9月6日 優先權日:2011年9月28日
【發明者】簡·霍奇森, 克裡斯蒂安·福斯曼 申請人:依米泰克排放技術有限公司