超声波用于清洁壁流式过滤器基材的用途制造技术

本发明专利技术涉及通过超声波清除壁流式过滤器塞子上的涂层的干沉积物。塞子上的涂层的干沉积物。塞子上的涂层的干沉积物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声波用于清洁壁流式过滤器基材的用途


[0001]本专利技术的目的在于通过超声波(US)清洁涂覆有干粉的壁流式过滤器基材。

技术介绍

[0002]机动车辆中内燃机的废气通常含有有害气体一氧化碳(CO)和烃类(HC)、氮氧化物(NOx)和可能的硫氧化物(SOx)，以及主要由固体含碳微粒和可能附着的有机附聚物组成的微粒。这些被称为主要排放物。CO、HC和微粒是燃料在发动机的燃烧室内不完全燃烧的产物。当燃烧温度超过1200℃时，进气中的氮和氧在气缸中形成氮氧化物。硫氧化物是有机硫化合物燃烧引起的，有机硫化合物中的少量始终存在于非合成燃料中。为了在未来符合适用于欧洲、中国、北美和印度的机动车辆的法定废气排放限制，需要从废气中大量去除所述有害物质。为了去除机动车辆废气中这些对健康和环境有害的排放物，已经开发了多种用于净化废气的催化技术，其基本原理通常基于引导需要净化的废气通过其上施加有催化活性涂层的流通式或壁流式蜂窝体。催化剂促进不同废气组分的化学反应，同时形成无害产物，诸如二氧化碳、水和氮气。
[0003]刚才所述的流通式或壁流式蜂窝体也被称为催化剂支撑体、载体或基材整料，因为它们在其表面上或在形成该表面的壁中携带催化活性涂层。催化活性涂层通常在所谓的涂覆操作中以悬浮液(洗涂层)的形式施加到催化剂支撑体上。从这个意义上来讲，许多此类工艺在过去由机动车废气催化剂制造商公布(EP1064094B1、EP2521618B1、WO10015573A2、EP1136462B1、US6478874B1、US4609563A、WO9947260A1、JP5378659B2、EP2415522A1、JP2014205108A2)。
[0004]另选地，涂层也可以通过干粉施加进行。该方法似乎提供了优点，特别是对于将干粉施加到壁流式过滤器基材的入口侧，如果废气背压的增加不过大，则允许有针对地调整所需过滤效率(US8388721B2；EP2727640A1；US8277880B2；EP2502661A1；EP2502662B1；WO2011151711A1；US9745227B2；WO18115900A1)。
[0005]当壁流式过滤器涂覆有干粉时，在流入表面的塞子上可能出现沉淀物形式的沉积物。这些沉积物由于各种原因是不利的。一方面，沉积物可能在涂覆的壁流式过滤器的进一步处理期间分离并导致杂质，另一方面，结果可能产生不利的产品性能(动压力增加、超过最大长度规格、光学评价)。
[0006]使用超声波清洁设备是众所周知的。通常，处理在所谓的超声波浴中进行。用于干洗的超声波的应用不太常见。例如，US6474349B1描述了通过超声波从管道清洁污垢和杂质。
[0007]US4364167公开了通过超声波从平坦表面去除灰尘。然而，在这种情况下，脉动气流覆盖有超声波，因此用于清洁。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是通过壁流式过滤器基材的干粉涂层下游的工艺步骤去除由壁流
式过滤器的涂层在涂层的入口侧的塞子上形成的沉积物。在沉积材料的该清除过程中，涂覆材料在壁流式过滤器中的分布应当保持不受影响，以便相应制造的过滤器的所需性能不受负面影响。
[0009]为了实现所述目的，提出了使用超声波来无接触地清除涂覆有干粉的壁流式过滤器基材(2)的塞子上的干沉淀物。当壁流式过滤器基材涂覆有干粉时，该方法是本领域技术人员已知的，粉末的残留物经常保留在壁流式过滤器的塞子上的入口区域中。由于所述塞子上或多或少的固体粉末的小堆，残留物变得明显(图4)。所述堆干扰以下工艺步骤。沉积在那里的材料可以通过由超声波引起的压力波动选择性地和成功地从塞子表面或基材表面去除。压力波动确保了在基材表面上涂覆之后沉积材料的雾化。在这种情况下，优选用扬声器产生声波。该方法是无接触的，由此避免/减少对壁流式过滤器的可能的机械损坏或对壁流式过滤器的其他影响。超声波设备(5)可以非常容易地集成到壁流式过滤器的涂覆系统中。
[0010]现有技术中常用的所有陶瓷材料均可用作壁流式整料或壁流式过滤器基材。优选使用由堇青石、碳化硅或钛酸铝制成的多孔壁流式过滤器基材。这些壁流式过滤器基材具有流入通道和流出通道，其中流入通道的相应的下游端和流出通道的相应的上游端由气密“塞”交替地封闭。在这种情况下，迫使要净化的并流经过滤器基材的废气通过流入通道和流出通道之间的多孔壁，这会带来极佳的微粒过滤效果。微粒的过滤性能可以通过孔隙率、孔/半径分布和壁的厚度来设计。未经涂覆的壁流式过滤器的孔隙率涂层通常大于40％，一般为40％至75％，特别为50％至70％[根据申请日期的最新版本DIN 66133进行测量]。未经涂覆的过滤器的平均孔径(average pore size)(平均孔径(mean pore diameter)；Q3分布的d50)为至少7μm，例如7μm至34μm，优选超过10μm，特别更优选为10μm至25μm，或非常优选为15μm至20μm[根据申请日期的最新版本DIN 66134进行测量]。
[0011]根据本专利技术，干壁流式过滤器基材具有施加的干粉，该施加的干粉通过本领域技术人员惯用的方法(参见上述文献)进入过滤器的入口区域。在这种情况下，干粉/气体气溶胶优选进入干壁流式过滤器基材的流入通道。特别优选使用如DE102018111246A1中描述的方法和设备。
[0012]将干粉/气体气溶胶施加到干壁流式过滤器基材上，该基材预先可选地以经典湿法催化涂覆，导致粉末状成分，特别是高熔点金属化合物，优选氧化物，从而在气体流动之后沉积在过滤器中的流入通道的表面上和可选地沉积在过滤器的孔中。原则上，本领域技术人员知道如何由相应的粉末和气体产生气溶胶，以便随后引导气溶胶通过壁流式过滤器，该壁流式过滤器将粉末施加到其上。为了生产相应的壁流式过滤器，通过将粉末分散在气体中，然后将粉末引导到气流中并将其抽吸进或按压进过滤器的入口侧或流入通道中而无需进一步供应气体，干式过滤器有利地在其输入表面上与干粉/气体气溶胶接触。出于职业安全的原因，抽吸优选于按压。
[0013]本领域的技术人员出于本目的而考虑的所有气体均可用作产生气溶胶和输入过滤器中的气体。空气的使用是非常特别优选的。然而，也可以使用相对于所用的粉末可产生氧化(例如，O2、NO2)或还原(例如，H2)活性的其他反应气体。对于某些粉末，惰性气体(例如，N2)或稀有气体(例如，He)的使用也可证明是有利的。还可以设想所列气体的混合物。
[0014]在本专利技术中优选用于产生气溶胶的粉末是本领域技术人员公知的。这些一般来讲
是高熔点金属化合物，其通常在机动车废气领域中用作催化剂的支撑体材料。优选使用对应的金属氧化物、金属硫酸盐、金属磷酸盐、金属碳酸盐或金属氢氧化物粉末。非常特别优选的是使用为空气和金属氧化物粉末的混合物的气溶胶。用于金属化合物的可能的金属具体地为选自碱金属、碱土金属或土金属或过渡金属的那些。优选使用选自钙、镁、锶、钡、铝、硅、钛、锆、铈的此类金属。如上所述，这些金属可优选用作氧化物。非本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.超声波用于无接触清除涂覆有干粉的壁流式过滤器基材(2)的塞子上的干沉淀物的用途。2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，使用超声焊极(1)产生所述超声波，所述超声焊极在空气中发出声音，然后所述声音冲击所述沉淀物。3.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其特征在于，从超声焊极发射表面的中心点到基材表面的距离(h3)为1mm
‑
100mm。4.根据权利要求3所述的用途，其特征在于，所述声音以20
°
至80
°
的倾角(α)冲击所述基材表面。5.根据前述权利要求1或2中任一项所述的用途，其特征在于，通过具有超声焊极(1)的用于产生超声波的装置(5)产生所述超声波，并且额外使用反射器，通过所述反射器将所述超声波反射到待清洁的所述基材表面上。6.根据权利要求5所述的用途，其特征在于，所述用于产生超声波的装...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：优美科股份公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：