粉末喷雾系统、粉末喷雾喷嘴和方法技术方案

一种粉末喷雾系统包括：干粉(4)的源；喷雾喷嘴(25)；以及将该干粉的源与该喷雾喷嘴连接的供应导管(16)。该喷雾喷嘴包括：具有喷嘴出口(51)的喷嘴主体(50)；用于干粉的第一导管(52)；以及用于气体的第二导管(53)。该第一导管在与该供应导管连通的粉末入口(54)和粉末出口(55)之间延伸。该第二导管在气体入口(56)和气体出口(57)之间延伸，该气体出口位于该粉末出口附近，使得流经该第二导管并流出该气体出口的气体在该粉末出口处产生抽吸力，以促进干粉流经该第一导管并流出该粉末出口和该喷嘴出口。该粉末出口和该气体出口被取向成促进气体与干粉的混合。该第一导管(52)是粉末入口(54)和粉末出口(55)之间的直导管。(54)和粉末出口(55)之间的直导管。(54)和粉末出口(55)之间的直导管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】粉末喷雾系统、粉末喷雾喷嘴和方法
[0001]本公开涉及一种粉末喷雾系统和粉末喷雾喷嘴。具体地，本公开涉及一种粉末喷雾系统和粉末喷雾喷嘴，其可用作用于对过滤器进行涂覆的设备的一部分，并用于对过滤器进行涂覆的方法中，该过滤器包括具有入口表面和出口表面的多孔基底，其中入口表面通过多孔结构与出口表面分离。过滤器可以是例如用于内燃机的排放控制装置的壁流式过滤器。

技术介绍

[0002]存在关于从内燃机，尤其是从汽车应用中的柴油和汽油发动机排放微粒物质(PM)(通常称为烟灰)的问题。主要问题与潜在健康影响相关联，特别是与大小在纳米范围内的非常微小的颗粒相关联。
[0003]柴油微粒过滤器(DPF)和汽油微粒过滤器(GPF)已经使用多种材料(包括烧结金属、陶瓷或金属纤维等)制造，其中实际大规模生产中的最常见类型是由多孔陶瓷材料制成的壁流式种类，该多孔陶瓷材料以沿主体长度延伸的许多小通道的单片阵列形式制造。交替的通道在一端被堵塞，因此废气被迫通过多孔陶瓷通道壁，该多孔陶瓷通道壁防止大部分微粒穿过，因此仅经过滤的气体进入环境。商业生产中的陶瓷壁流式过滤器包括由堇青石、各种形式的碳化硅和钛酸铝制成的那些陶瓷壁流式过滤器。车辆上的实用过滤器的实际形状和尺寸以及诸如通道壁厚度和其孔隙率等特性取决于所关注的应用。气体通过的陶瓷壁流式过滤器的过滤器通道壁中的孔的平均尺寸典型地在5μm至50μm的范围内并且通常约20μm。鲜明对比的是，来自现代乘用车高速柴油发动机的大多数柴油微粒物质的大小非常小，例如10nm至200nm。
[0004]一些PM可能保留在过滤器壁中的孔结构内，并且这可以在一些应用中逐渐积聚直到孔被PM的网络桥接，并且此PM网络然后使得能够容易地在过滤器通道的内壁上形成微粒饼。微粒饼是极好的过滤介质，并且其存在提供非常高的过滤效率。在一些应用中，烟灰在沉积时在过滤器上被连续燃烧，这防止微粒饼在过滤器上积聚。
[0005]对于一些过滤器，例如轻型柴油微粒过滤器，需要定期从过滤器中去除捕获的PM以防止过大背压的积聚，过大背压的积聚对发动机性能有害并且可能导致燃料经济性差。因此，在柴油应用中，保留的PM通过在某一过程中在空气中将其燃烧而从过滤器中去除，在该过程期间，达到点燃保留的PM所需的高温所使用的可用的空气量和过量燃料的量被非常小心地控制。在通常称为再生的此过程将要结束时，去除过滤器中最后剩余的微粒可能导致过滤效率显著降低，并且将许多小颗粒的突发释放到环境中。因此，过滤器在首次使用时和随后在每个再生事件之后并且还在每个再生过程的后一部分期间使用时可能具有低过滤效率。
[0006]因此，期望随时改进和/或维持过滤效率—例如在过滤器首次使用时的早期寿命期间，和/或在再生期间和再生之后立即，和/或当过滤器装载有烟灰时。
[0007]Liu,X.、Szente,J.、Pakko,J.、Lambert,C.等人，“使用人造灰分改进零里程时的GPF性能(Using Artificial Ash to Improve GPF Performance at Zero Mileage)，SAE
技术论文2019
‑
01
‑
0974，2019，doi:10.4271/2019
‑
01
‑
0974描述了一种对裸过滤器基底装载由雾化器产生的亚微米氧化铝颗粒以制造“人造灰分”涂层来减少冷启动条件期间的烟灰排放的工艺。该工艺由以下组成：通过用压缩空气雾化液体悬浮液来产生气溶胶颗粒，通过使所得的含灰分的液滴流过烘箱来干燥该所得的含灰分的液滴，并且通过过滤而捕获干燥的灰分颗粒以将它们装载到过滤器中。该工艺利用高容量雾化器(型号PLG
‑
2100，PALAS，德国)为全大小砖提供100l/min的流速。通过DustTrak气溶胶监测仪(美国明尼苏达州TSI公司)记录的过滤器上的压降和过滤器前后的PM浓度来监测过滤器的装载。虽然所述工艺显示在冷启动条件期间烟灰排放减少，但其限于可以喷雾干燥的物质，需要雾化器、干燥烘箱和气溶胶监测仪，并且人造灰分装载条件可能受到在液体气溶胶到达过滤器基底之前实现液体气溶胶完全干燥所需的条件的约束。
[0008]WO2011/151711描述了一种制造过滤器的方法，该过滤器用于从稀薄燃烧的内燃机排放的废气过滤微粒物质。过滤器包括具有入口表面和出口表面的多孔基底，其中入口表面通过含有第一平均孔径的孔的多孔结构与出口表面分离。入口表面包括桥接网络，该桥接网络包括在多孔结构的孔上的互连的耐火材料颗粒。该方法包括使过滤器基底的入口表面与包括干粉形式的耐火材料的气溶胶接触的步骤。虽然所述工艺显示过滤器在首次使用时和随后在每个再生事件之后PM排放减少，但是期望提供改进的工艺，特别是关于所产生的过滤器的参数的可控性的改进的工艺。
[0009]US2019/0048771描述了发动机废气微粒过滤器，该发动机废气微粒过滤器包括多孔基底，该多孔基底上具有相对于基底的过滤器体积在0.01g/L至60g/L范围内的浓度的惰性纳米颗粒，纳米颗粒的一部分被布置为形成被配置为从废气流中捕获微粒的抗再生多孔结构。虽然所述过滤器旨在提供微粒过滤器的零里程效率的改进，但是期望提供改进的工艺，特别是改进工艺的可控性和灵活性。
[0010]本申请人已经发现(如在其2019年8月15日提交的申请GB1911704中完全描述的，该申请据此全文以引用方式并入)，在过滤器首次使用时的早期寿命期间和/或在再生期间和紧随其后和/或当过滤器装载有烟灰时具有改进的过滤效率的过滤器可通过包括以下步骤的处理方法获得：
[0011]a)在贮存器中容纳干粉；
[0012]b)将过滤器定位在过滤器保持器中，所述过滤器包括多孔基底，所述多孔基底具有入口面和出口面，所述入口面和所述出口面由多孔结构分开；
[0013]c)通过向所述过滤器的所述出口面施加压力减小来建立通过所述过滤器的所述多孔结构的初级气流；
[0014]d)将所述干粉从所述贮存器转移到位于所述过滤器的所述入口面上游的喷雾装置；和
[0015]e)使用所述喷雾装置朝向所述过滤器的所述入口面喷雾所述干粉，使得所述干粉被夹带在所述初级气流中并穿过所述过滤器的所述入口面以接触所述多孔结构。
[0016]在GB1911704中，本申请人描述了干粉可如何任选地包含热解氧化铝、热解二氧化硅、热解二氧化钛、二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、碳气凝胶、二氧化钛气凝胶、氧化锆气凝胶或二氧化铈气凝胶中的一者或多者。具体地，描述了已涂覆有振实密度为0.05g/l且d50为5.97微米的热解氧化铝的过滤器的示例。
[0017]虽然已经发现这种处理方法产生具有改进的过滤效率特性的过滤器，但仍需要进一步改进此类过滤器的处理，具体地，改进经处理的过滤器的耐久性。
[0018]因此，本申请人已经发现(如其在2020年2月21日提交的申请GB2002483中完全描述的，该申请据此全文以引用方式并入)，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种粉末喷雾系统，包括：a)干粉源；b)喷雾喷嘴；和c)供应导管，所述供应导管将所述干粉源与所述喷雾喷嘴连接；其中所述喷雾喷嘴包括：i)喷嘴主体，所述喷嘴主体具有喷嘴出口；ii)第一导管，所述第一导管用于干粉；和iii)第二导管，所述第二导管用于气体；所述第一导管在与所述供应导管连通的粉末入口和粉末出口之间延伸；所述第二导管在气体入口和气体出口之间延伸，所述气体出口位于所述粉末出口附近，使得流经所述第二导管并流出所述气体出口的气体在所述粉末出口处产生抽吸力，以促进干粉流经所述第一导管并流出所述粉末出口和所述喷嘴出口；所述粉末出口和所述气体出口被取向成促进所述气体与所述干粉的混合。2.根据权利要求1所述的粉末喷雾系统，其中所述粉末出口包括：单个粉末孔；或者多个粉末孔，每个粉末孔与所述第二导管的所述气体出口相关联。3.根据权利要求2所述的粉末喷雾系统，其中所述粉末孔或每个粉末孔的孔口直径为0.5mm至5.0mm，任选地1.0mm至2.5mm，任选地1.0mm至2.0mm。4.根据权利要求1所述的粉末喷雾系统，其中所述喷嘴出口位于所述喷嘴主体的第一端面中，并且所述粉末入口位于所述喷嘴主体的相反的第二端面中。5.根据权利要求1所述的粉末喷雾系统，其中所述第一导管是所述粉末入口和所述粉末出口之间的直导管。6.根据权利要求1所述的粉末喷雾系统，其中所述第一导管平行于所述喷嘴主体的纵向轴线，并且任选地与所述纵向轴线重合。7.根据权利要求1所述的粉末喷雾系统，其中所述第一导管包括镗孔，所述镗孔的内径从所述粉末入口处的第一直径减小到所述粉末出口处或其附近的第二直径。8.根据权利要求1所述的粉末喷雾系统，其中所述第一导管包括镗孔，所述镗孔的内径从所述粉末入口处的第一直径平滑地减小到所述粉末出口处或其附近的第二直径。9.根据权利要求1所述的粉末喷雾系统，其中所述第一导管包括镗孔，所述镗孔的内径专门经由一个或多个渐缩部段从所述粉末入口处的第一直径减小到所述粉末出口处或其附近的第二直径。10.根据权利要求1所述的粉末喷雾系统，其中所述喷嘴主体包括一个或多个次级气体出口，所述一个或多个次级气体出口与所述喷嘴出口间隔开并且被取向成导引一个或多个次级气流冲击离开所述喷嘴出口的气体与干粉流，所述冲击在所述喷嘴主体的外部并且距所述喷嘴出口一定距离；其中所述一个或多个次级气体出口被取向成导引所述一个或多个次级气流，使得它们与离开所述喷嘴出口的所述气体与干粉流的入射角为30
°
至90
°
，任选地45
°
至75
°
，任选地60
°
。11.根据权利要求10所述的粉末喷雾系统，其中所述一个或多个次级气体出口包括2、
4、6、8个或更多个次级气体出口；并且任选地，所述一个或多个次级气体出口形成1、2、3、4对或更多对次级气体出口，其中每对次级气体出口包括两个次级气体出口，所述两个次级气体出口位于所述喷嘴出口的彼此相反的两侧上。12.根据权利要求10所述的粉末喷雾系统，其中所述喷嘴主体包括第三导管，所述第三导管与所述第二导管分开，用于将气体供应到所述次级气体出口。13.根据权利要求1所述的粉末喷雾系统，其中所述干粉源与所述喷嘴主体的所述第一导管对准，任选地其中所述干粉源与所述第一导管的纵向轴线重合。14.根据权利要求1所述的粉末喷雾系统，其中所述干粉源和所述喷雾喷嘴之间的所述供应导管是直的。15.根据权利要求1所述的粉末喷雾系统，其中所述喷雾喷嘴被取向成使得所述喷嘴出口面向下，并且所述干粉源位于所述喷雾喷嘴正上方。16.根据权利要求1所述的粉末喷雾系统，还包括：清洗喷嘴，所述清洗喷嘴位于所述第一导管内，所述清洗喷嘴连接到气体供应源并且具有朝向所述粉末出口取向的出口；并且任选地其中所述清洗喷嘴的所述出口包括1至10个、任选地1至3个孔口；并且任选地，所述孔口或每个孔口的孔口直径为0.5mm至1.5mm，任选地0.5mm。17.一种粉末喷雾喷嘴，包括：i)喷嘴主体，所述喷嘴主体具有喷嘴出口；ii)第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：庄信万丰股份有限公司，
类型：发明
国别省市：