电加热再生型柴油机颗粒物净化器
技术领域
本发明涉及尾气净化处理领域，尤其涉及一种柴油机尾气净化器。
背景技术
柴油机颗粒物净化器(Diesel Particulate Filter，以下简称DPF)，是一种安装在柴油发动机排放系统中的过滤器，它可以将游离态的碳微粒排放物质进入大气之前将其捕捉。
DPF可以有效地减少颗粒物的排放。然而DPF在长期工作中，捕捉器里的颗粒物逐渐增加，会使发动机排气背压升高，最终导致发动机性能下降。所以要定期除去沉积的颗粒物，从而恢复DPF的过滤性能。这就需要DPF另外配备再生功能。再生指的是利用外界能量来提高DPF内部的温度，使被捕捉的颗粒物着火燃烧。当DPF中的温度达到550℃时，沉积的颗粒物就会氧化燃烧,如果温度达不到550℃，过多的沉积物就会堵塞DPF，这时就需要利用外加能源(例如电加热器，燃烧器或发动机操作条件的改变)来提高DPF内的温度，使颗粒物氧化燃烧，最终达到循环再生的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电加热再生型柴油机颗粒物净化器，对柴油发动机尾气中的颗粒物成分以捕捉方式进行有效的净化。
本发明的另一目的在于提供一种电加热再生型柴油机颗粒物净化器，对净化器内部滤芯上残留的颗粒物以电加热氧化燃烧的方式进行再生循环，以达到增加设备使用寿命的目的。
本发明的另一目的在于提供一种电加热再生型柴油机颗粒物净化器，对电加热器的启停，热效率控制实现自动化管理，以达到减少人工维护成本的目的。
为了实现上述至少一个发明目的，本发明提供了一种电加热再生型柴油机颗粒物净化器，包括外壳、滤芯组件、以及电加热组件，所述滤芯组件与所述电加热组件以交错形式沿轴向排列，并被设置于所述外壳的内部。
在一些实施例中，其中所述外壳包括可拆卸盖板，所述可拆卸盖板、所述滤芯组件、所述加热组件组成为一个整体模块，能够从所述外壳中拆卸更换。
在一些实施例中，其中所述外壳包括壳体、前端封头以及后端封头，所述前端封头位于所述电加热再生型柴油机颗粒物净化器的进气端，以焊接形式与所述壳体连接，所述后端封头位于所述电加热再生型柴油机颗粒物净化器的出气端，以焊接形式与所述可拆卸盖板连接，其中所述壳体包括封装、内衬以及壳体保温层，所述内衬的内表面涂覆有热反射涂料，所述壳体保温层被设置于所述封装以及所述内衬之间。
在一些实施例中，其中所述可拆卸盖板设置有盖板主体，所述盖板主体涂覆有热反射涂料，并且内部设置有盖板隔热层，其中所述壳体的所述壳体保温层和所述可拆卸盖板的所述盖板隔热层采用以硅酸铝纤维为主的材料。
在一些实施例中，其中所述壳体为耐高温钢材，其中所述壳体保温层包裹所述内衬的外表面或者被设置于所述壳体的所述封装的外表面，其中所述壳体还包括壳体连接法兰，所述盖板主体与所述壳体连接法兰用螺栓螺母连接，连接处用金属垫片密封，其中所述加热组件还设置有电极接线柱，所述电极接线柱被穿设于所述后端封头中，其中所述后端封头包括排气管以及传感器接口，所述电极接线柱被穿设于所述排气管，所述传感器接口以焊接方式连接在所述排气管，用以连接外部的压力传感器或温度传感器。
在一些实施例中，其中所述外壳还包括内部加强组件，所述可拆卸盖板用螺栓螺母与所述壳体连接，所述内部加强组件与所述可拆卸盖板以焊接形式连接，所述内部加强组件与所述加热组件之间的缝隙用耐高温无机胶热固填充或者焊接，所述可拆卸盖板与所述加热组件之间的缝隙用耐高温无机胶热固填充或者焊接，所述滤芯组件与所述电加热组件之间的连接缝隙通过耐高温无机胶热固填充或者焊接，所述壳体和所述可拆卸盖板形成封闭腔体。
在一些实施例中，其中所述内部加强组件包括限位封板、多个纵向加强筋以及至少两个环形抱箍，其中各所述纵向加强筋的一端在所述限位封板的外边缘均匀分布，并向外垂直纵向延伸至所述可拆卸盖板，并且各所述纵向加强筋的另一端与所述可拆卸盖板以焊接方式连接，其中各所述环形抱箍平行于所述限位封板，并且和各所述纵向加强筋以焊接形式连接，其中所述滤芯组件以及所述电加热组件被设置于所述内部加强组件的所述限位封板、所述纵向加强筋以及所述环形抱箍形成的腔体内。
在一些实施例中，其中所述滤芯组件包括金属烧结滤芯和网孔管，所述金属烧结滤芯由铁铬铝材质的金属纤维烧结毡制作，通过折波和压焊工艺成型，形成星型褶皱结构，所述网孔管被嵌套于所述金属烧结滤芯内部。
在一些实施例中，其中所述电加热组件包括至少两个陶瓷加热盘，各所述陶瓷加热盘并联电连接，各所述陶瓷加热盘的内部为螺旋状电阻丝，外壳为耐高温陶瓷，其中各所述陶瓷加热盘采用扁平圆盘结构，以紧凑结构布置电阻丝的同时增大热辐射面。
在一些实施例中，其中各所述陶瓷加热盘之间用耐高温纯镍芯电线并联连接，耐高温纯镍芯电线采用耐高温陶瓷线管包裹，从而增强机械强度，防止漏电，其中耐高温陶瓷线管用U型扣点焊的方式固定于所述滤芯组件的内壁上，其中耐高温纯镍芯电线的电极连接端子采用耐高温陶瓷，其中所述加热组件的相邻两个所述陶瓷加热盘的热辐射叠加于所述滤芯组件，从而所述滤芯组件加速升温至600℃以上，其中所述加热电组件采用220V或380V供电，电气开关位于所述电加热再生型柴油机颗粒物净化器外部的控制箱或控制柜中。
附图说明
图1是根据本发明的一个优选实施例的一种电加热再生型柴油机颗粒物净化器的立体示意图。
图2是根据本发明的上述优选实施例的所述电加热再生型柴油机颗粒物净化器的爆炸分解图。
图3是根据本发明的上述优选实施例的所述电加热再生型柴油机颗粒物净化器的爆炸分解图。
图4是根据本发明的上述优选实施例的所述电加热再生型柴油机颗粒物净化器的爆炸分解图。
图5是根据本发明的上述优选实施例的所述电加热再生型柴油机颗粒物净化器的爆炸分解图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
如图1至图5所示为基于本发明的优选实施例的一种电加热再生型柴油机颗粒物净化器。本发明的所述电加热再生型柴油机颗粒物净化器能够对柴油发动机尾气中的颗粒物成分以捕捉方式进行有效的净化，能够对净化器内部滤芯上残留的颗粒物以电加热氧化燃烧的方式进行再生循环，增加设备使用寿命，免去频繁清洗或更换已堵塞滤芯的麻烦。还能够对电加热器的启停，热效率控制实现自动化管理，减少人工维护成本。
具体地，所述电加热再生型柴油机颗粒物净化器包括外壳100，滤芯组件200以及电加热组件300。所述滤芯组件200以及所述电加热组件300被设置于所述外壳100的内部。所述滤芯组件200与所述电加热组件300以交错形式沿轴向排列，所述滤芯组件200与所述电加热组件300之间的连接缝隙通过耐高温无机胶热固填充，形成结合体，防止漏气。所述滤芯组件200与所述电加热组件300的结合体由所述外壳100的内部结构进行限位，防止出现形变和位移。优选地，在本发明的这个优选实施例中，前述进行限位的所述外壳100的内部结构被实施为内部加强组件150。所述内部加强组件150具有限位腔，将所述滤芯组件200与所述电加热组件300的结合体限位于限位腔内，从而在所述电加热再生型柴油机颗粒物净化器工作时稳定热辐射源的位置。
更具体地，所述外壳100包括壳体110、前端封头120、可拆卸盖板130、后端封头140以及所述内部加强组件150。本发明的所述电加热再生型柴油机颗粒物净化器具有进气端以及出气端。所述前端封头120位于本发明的所述电加热再生型柴油机颗粒物净化器的进气端，以焊接形式与所述壳体110连接。所述后端封头140位于本发明的所述电加热再生型柴油机颗粒物净化器的出气端，以焊接形式与所述可拆卸盖板130连接，所述可拆卸盖板130用螺栓螺母与所述壳体110连接，所述内部加强组件150与所述可拆卸盖板130以焊接形式连接，所述内部加强组件150与所述加热组件300之间的缝隙用耐高温无机胶热固填充，所述可拆卸盖板130与所述加热组件300之间的缝隙用耐高温无机胶热固填充。
进一步地，所述壳体110包括封装111、内衬112、壳体连接法兰114，优选地，所述壳体110的所用材料选用耐高温钢材，例如：不锈钢。所述内衬112的内表面涂覆有热反射涂料，以提高所述电加热再生型柴油机颗粒物净化器空间内部的热利用效率。值得一提的是，在其他实施例中，所述壳体110还包括壳体保温层，所述壳体保温层被设置于所述封装111以及所述内衬112之间，更优选地，所述壳体保温层包裹所述内衬112的外表面，以进一步地提高所述电加热再生型柴油机颗粒物净化器空间内部的热利用效率。可以理解的是，在其他实施例中，所述壳体保温层还能够被设置于所述封装111的外表面。
所述可拆卸盖板130包括盖板主体131以及盖板连接法兰133。所述盖板主体131涂覆有热反射涂料，并且内部设置有盖板隔热层。所述盖板主体131与所述壳体连接法兰114用螺栓螺母连接，连接处用金属垫片密封，从而所述将所述壳体110和所述可拆卸盖板130可拆卸地连接在一起。
进一步地，所述加热组件300还设置有电极接线柱，所述加热组件300的所述电极接线柱被穿设于所述后端封头140中。更具体地，所述后端封头140包括排气管141以及传感器接口142。所述加热组件300的所述电极接线柱被穿设于所述排气管141。所述传感器接口142以焊接方式连接在所述排气管141，用以连接外部的压力传感器或温度传感器。
进一步地，所述内部加强组件150包括限位封板151、纵向加强筋152以及环形抱箍153。所述限位封板151、所述纵向加强筋152以及所述环形抱箍153以焊接方式组装。在这个优选实施例中，设置有四个所述纵向加强筋152，各所述纵向加强筋152的一端在所述限位封板151的外边缘均匀分布，并向外垂直纵向延伸至所述可拆卸盖板130，并且各所述纵向加强筋152的另一端与所述可拆卸盖板130以焊接方式连接。本领域的技术人员可以理解的是，这里的数量四个仅仅作为举例，在其他实施例中，还可以设置其他数量以增强整体的结构强度。所述环形抱箍153平行于所述限位封板151，并且和各所述纵向加强筋152以焊接形式连接。在这个优选实施例中，所述环形抱箍153的数量被设置为四个。当然，本领域的技术人员可以理解的是，这里的数量四个仅仅作为举例，在其他实施例中，还可以设置其他数量以增强整体的结构强度。
所述滤芯组件200以及所述电加热组件300被设置于所述内部加强组件150的所述限位封板151、所述纵向加强筋152以及所述环形抱箍153形成的腔体内。
进一步地，所述滤芯组件200包括金属烧结滤芯201和网孔管202，所述金属烧结滤芯201由铁铬铝材质的金属纤维烧结毡制作，通过折波和压焊工艺成型，当柴油机尾气通过滤芯时，颗粒物会被过滤，然后积累在滤芯的褶皱结构里。优选地，所述金属烧结滤芯201形成星型褶皱结构。所述网孔管202被嵌套于所述金属烧结滤芯201内部，能够保证所述金属烧结滤芯201不在高温气流中发生结构性形变。所述网孔管202在所述金属烧结滤芯201的内部进行支撑，保证所述金属烧结滤芯201星型褶皱结构的整体规整。优选地，所述金属烧结滤芯201采用的金属纤维的丝径为22μm。在这个优选实施例中，所述金属烧结滤芯201的数量被设置为两个，沿柴油机尾气的气流方向排列。当然，本领域的技术人员可以理解的是，这里的数量两个仅仅作为举例，在其他实施例中，还可以设置其他数量以对应不同的柴油发动机排气量和功率段。
进一步地，所述电加热组件300包括多个陶瓷加热盘，各所述陶瓷加热盘并联电连接。各所述陶瓷加热盘的内部为螺旋状电阻丝，外壳为耐高温陶瓷，结构简单，可靠性高。优选地，在这个优选实施例中，各所述陶瓷加热盘之间用耐高温纯镍芯电线并联连接，耐高温纯镍芯电线采用耐高温陶瓷线管包裹，从而起到增强机械强度，防止漏电的作用。每根耐高温陶瓷线管用U型扣点焊的方式固定于所述网孔管202的内壁上。电极连接端子采用耐高温陶瓷。所述加热电组件300可采用220V或380V供电，电气开关位于所述电加热再生型柴油机颗粒物净化器外部的控制箱或控制柜中。在本发明的这个优选实施例中，所述陶瓷加热盘的数量设置为三个。当然，本领域的技术人员可以理解的是，这里的数量三个仅仅作为举例，在其他实施例中，还可以设置其他数量以提高热效率，减少滤芯积碳。
值得一提的是，所述可拆卸盖板130、所述滤芯组件200、所述加热组件300组成为一个整体模块，能够从所述外壳100中拆卸更换，结构简单，易于制造，便于更换。当后期出现所述金属烧结滤芯201破孔，机械结构损坏，电路老化等情况时，可以一体化更换，节省检修产生的人工成本。
值得一提的是，所述加热组件300的各所述陶瓷加热盘采用扁平圆盘结构，以紧凑结构布置电阻丝的同时增大热辐射面。所述加热组件300的相邻两个所述陶瓷加热盘的热辐射叠加于所述滤芯组件200，所述金属烧结滤芯201会加速升温，当所述金属烧结滤芯201上的褶皱结构表面温度达到600℃以上时，积碳和其他颗粒物的氧化燃烧速率将会大幅度提高，再生循环开始。
值得一提的是，本发明的所述电加热再生型柴油机颗粒物净化器采用了封闭、紧凑的内部结构，有利于减少空气对流，减少热辐射损失，提高电热利用效率。提升所述壳体110的所述内衬112和所述可拆卸盖板130的所述盖板主体131上涂覆的热反射涂料能提供约15％的热辐射反射，反射的热辐射能量会进一步提升所述滤芯组件200的再生循环。所述壳体110和所述可拆卸盖板130形成封闭腔体，由于在封闭腔体内，有限厚度的保温材料对腔体内温度场和流态会产生影响，保温材料的热惰性非常强，在以不锈钢材为介质的热传导中会起到缓冲区作用，有利于能量的积累。所述壳体110的所述壳体保温层和所述可拆卸盖板130的所述盖板隔热层采用以硅酸铝纤维为主的材料，具有优秀的隔热性，可以进一步提高设备整体热效率，从而降低能耗。
值得一提的是，为了降低日常人工维护成本，本发明的所述电加热再生型柴油机颗粒物净化器可以实现电加热的自动化控制，此项功能通过压差传感器、温度传感器、单片机、时间继电器组成的控制系统完成。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
