涂层单元制造技术

本实用新型专利技术涉及一种涂层单元，用于采用干粉末‑气体气溶胶来为壁流式过滤器涂层。所述单元由三个相互连接的子单元组成，所述子单元安装在涂层设备中，使得可使用粉末‑气体气溶胶来为所述壁流式过滤器涂层。具有本实用新型专利技术的特征的特殊涂层单元是简单而优化的。

【技术实现步骤摘要】
涂层单元
本技术涉及一种涂层单元。
技术介绍
机动车辆中的内燃机的排气通常包含有害气体一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)和可能的硫氧化物(SOx)以及颗粒，这些颗粒主要由固体碳质微粒和可能粘附的有机附聚物组成。这些物质被称为主要排放物。一氧化碳、碳氢化合物和颗粒是燃料在发动机的燃烧室中不完全燃烧的产物。如果燃烧温度超过了1200℃，气缸中进气的氮气和氧气就会产生氮氧化物。硫氧化物由有机硫化合物的燃烧产生，这些有机硫化合物总是少量地包含在非合成燃料中。未来在欧洲、中国、北美和印度遵守适用的法定机动车辆排气限值需要从排气中大规模地除去所谓的有害物质。为了从机动车辆的排气中除去这些对环境和健康有害的排放物质，开发出了许多催化废气净化技术，其基本原理通常以以下方法为根据：将待净化的排气引导通过流通式(flow-through)蜂窝体或壁流式(wall-flow)蜂窝体，该蜂窝体带有涂覆于其上的催化活性涂层。催化剂在形成无害的产物、例如二氧化碳、水和氮气的情况下促进各种排气组分的化学反应。刚才描述的流通式蜂窝体或壁流式蜂窝体也被称为催化剂载体、载体或基材孔芯，然而在其表面或形成其表面的壁中承载催化活性涂层。该催化活性涂层通常在所谓的涂层过程中以悬浮液的形式涂覆在催化剂载体上。汽车废气催化器制造商过去为此公开了许多这类方法(EP1064094B1、EP2521618B1、WO10015573A2、EP1136462B1、US6478874B1、US4609563A、WO9947260A1、JP5378659B2、EP2415522A1、JP2014205108A2)。为除去颗粒排放物，带或不带附加催化活性涂层的柴油颗粒过滤器(DPF)或汽油颗粒过滤器(GPF)是合适的机组。为满足法律标准，对于当前和未来的内燃机废气后处理应用而言，出于成本原因，但是也出于结构空间原因，将颗粒过滤器与其他催化活性功能相结合是值得期待的。颗粒过滤器(无论其是否带有活性涂层)的使用导致与相同尺寸的流通载体相比排气背压的明显提高，并由此导致发动机扭矩的降低或可能燃料消耗的增加。为使排气背压不再继续升高，用于催化器的催化活性贵金属或过滤器中的氧化催化剂材料的氧化载体材料的涂覆量通常小于流通载体中的涂覆量。因此，带催化涂层的颗粒过滤器的催化有效性通常不如同样大尺寸设计的流通孔芯。已经做出了一些努力来提供这样的颗粒过滤器：其由于活性涂层而具有良好的催化活性并且还是具有尽可能低的排气背压。一方面，经证明有益的是：催化活性涂层并非作为层位于多孔的壁流式过滤器的壁上，而是将过滤器的壁执行为带有催化活性材料(WO2005016497A1、JPH01-151706、EP1789190B1)。为此，如此选择催化涂层的颗粒尺寸，使得颗粒可侵入壁流式过滤器的细孔中并在该处通过煅烧被固定。过滤器的可通过涂层进行优化的另一功能性在于其过滤效率、即过滤效果本身。在WO2011151711A1中描述了一种方法，借助该方法为无涂层或带催化涂层的过滤器施加干的气溶胶。气溶胶通过颗粒尺寸为0.2μm至5μm的粉状高熔点金属氧化物的分布来提供，并且借助气流通过壁流式过滤器的进气端来引导。在此，单个颗粒聚集成桥接的颗粒网络，并且作为层沉淀在单个穿越壁流式过滤器的进气道的表面。过滤器的粉末典型装载量为每升过滤器容积5g至50g。明确指出，不期望使用金属氧化物在壁流式过滤器的细孔中实现涂层。WO2012030534A1中描述了另一种用于提高催化惰性过滤器的过滤效率的方法。在此，在入口侧的流动通道的壁上通过在颗粒气溶胶上方沉积陶瓷颗粒产生过滤层(“discriminatinglayer”)。这些层由锆、铝或硅的氧化物组成，优选以1nm至5μm的纤维形式，并且层厚大于10μm，通常为25μm至75μm。在涂层过程之后，在加热过程中对所涂覆的粉末颗粒进行煅烧。US8388721B2中描述了借助干颗粒的雾化在壁流式过滤器机组的孔内进行涂层。在此，粉末自然应侵入细孔深处。壁表面的20％至60％应对于碳黑颗粒而言是能够触及的，因此保持开放。取决于粉末-气体混合物的流动速度，可在入口与出口侧设置或多或少强烈的粉末梯度。同样地，在EP2727640A1中描述了向细孔内引入粉末，例如借助气溶胶发生器。在此，使用例如包含氧化铝颗粒的气流如此为未带催化涂层的壁流式过滤器涂层，使得颗粒大小为0.1μm至5μm的整个颗粒作为多孔填料沉淀在壁流式过滤器的细孔中。这些颗粒本身可在过滤效果之外还实现过滤器的另一功能性。示例性地，这些颗粒以大于80g/l的量参照过滤器容积沉淀在过滤器的细孔中。这些颗粒在此填满通道壁中被填充的细孔的容积的10％至50％。该过滤器既在装载有炭烟、也在无炭烟的情况下在装载有炭烟的过滤器的排气背压较低时具有相对于未经处理的过滤器的优化的过滤效率。尽管如此，仍存在对于颗粒过滤器的需求，在这些颗粒过滤器中过滤效率在排气背压方面经过了优化。DE4225970C1描述了一种用于为催化剂载体进行粉末涂层的方法。这些催化剂载体为流通式蜂窝体并且优选在涂覆粉末-气体气溶胶前用专用的水状溶液进行了润湿。在EP2502661A1和EP2502662B1中提到了其他用于通过粉末应用来为过滤器进行壁涂层的方法。在其中也示出使用粉末-气体气溶胶来涂覆过滤器的对应的设备，其中粉末涂抹器和壁流式过滤器分别分开，使得空气在涂层期间被吸入穿过该间隙。专利文献US8277880B2中描述了另一种方法，其中为提高催化惰性壁流式过滤器的过滤效率，在过滤器的入口通道表面产生一层膜(“Trappinglayer”)。入口通道表面的过滤膜通过抽吸装载有陶瓷颗粒(例如碳化硅、堇青石)的气流来实现。蜂窝体在涂覆过滤层后在高于1000℃的温度下燃烧，以提高通道壁上粉末层的粘附强度。
技术实现思路
本技术的目的在于，给出一种简单且经过优化的涂层单元，借助该涂层单元可为壁流式过滤器类型的基材涂上干燥的粉末-气体气溶胶涂层。就此而论，使用具有本技术的特征的特殊涂层单元证实是非常有利的。按照本技术的涂层单元，用于采用干粉末-气体气溶胶来为壁流式过滤器涂层。所述单元由三个相互连接的子单元组成，所述子单元安装在涂层设备中，使得可使用粉末-气体气溶胶来为所述壁流式过滤器涂层。通过提供一种用于采用干粉末-气体气溶胶来为壁流式过滤器涂层的涂层单元，具有：1.用于将所述粉末-气体气溶胶与进来的气流4混合的子单元10；2.用于产生加速的活塞流的文氏管段20；以及3.用于容纳所述壁流式过滤器类型的基材3的子单元30，其中1.至3.下的所述单元如此相互连接，使得涂层过程期间粉末-气体气溶胶无法向外渗透，来达到上述目的的解决。一种涂层单元，用于采用干粉末-气体气溶胶来为壁流式过滤器涂层，具有：用于将所述粉末-气体气溶胶与进来的气流混合的第一子单元；用于产生加速的活塞流的文氏管段；以及用于容纳所述壁流式过滤器类型的基材的第二子单元，...

【技术保护点】
1.一种涂层单元，用于采用干粉末-气体气溶胶来为壁流式过滤器涂层，其特征在于，所述涂层单元具有：/n用于将所述粉末-气体气溶胶与进来的气流(4)混合的第一子单元(10)；/n用于产生加速的活塞流的文氏管段(20)；以及/n用于容纳所述壁流式过滤器类型的基材(3)的第二子单元(30)，/n其中，第一子单元(10)、文氏管段(20)以及第二子单元(30)如此相互连接，使得涂层过程期间粉末-气体气溶胶无法向外渗透。/n

【技术特征摘要】
1.一种涂层单元，用于采用干粉末-气体气溶胶来为壁流式过滤器涂层，其特征在于，所述涂层单元具有：
用于将所述粉末-气体气溶胶与进来的气流(4)混合的第一子单元(10)；
用于产生加速的活塞流的文氏管段(20)；以及
用于容纳所述壁流式过滤器类型的基材(3)的第二子单元(30)，
其中，第一子单元(10)、文氏管段(20)以及第二子单元(30)如此相互连接，使得涂层过程期间粉末-气体气溶胶无法向外渗透。


2.根据权利要求1所述的涂层单元，
其特征在于，
用于将所述粉末-气体气溶胶与所述进来的气流混合的所述第一子单元(10)具有用于产生所述粉末-气体气溶胶(2)的单元。


3.根据权利要求2所述的涂层单元，
其特征在于，
用于将所述粉末-气体气溶胶与进来的气流混合的所述第一子单元(10)具有用于产生旋涡的装置(1)，所述用于产生旋涡的装置布置在用于产生所述粉末-气体气溶胶(2)的单元的入流侧。


4.根据权利要求1至3之一所述的涂层单元，
其特征在于，
所述文氏管...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·弗尔斯特，A·奥尔特斯多夫，N·戴贝尔，S·策尔勒，J·科赫，M·根施，W·哈塞尔曼，
申请(专利权)人：优美科股份公司及两合公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE