測試蜂窩體過濾器的方法
【專利說明】測試蜂窩體過濾器的方法
[0001]本申請根據35U.S.C.§ 120要求2012年11月28日提交的美國專利申請系列號第13/687，759號的優先權，本文以該申請為基礎并將其全部內容結合于此。
技術領域
[0002]本發明通常涉及測試蜂窩體過濾器的方法，且更具體地涉及測試包含預定的過濾器溫度、預定的煙霧溫度、預定的煙霧濕度和/或預定的煙霧內液滴的平均液滴尺寸的蜂窩體過濾器的方法。
背景
[0003]壁流式蜂窩體過濾器通常用于從流體(如廢氣流)中除去固體顆粒。圖1顯示一種典型的蜂窩體過濾器100，其具有用于接收入口氣流的入口端面102、用于排出出口氣流的出口端面104和從入口端面102縱向延伸至出口端面104的通常平行的交叉多孔壁106的陣列。交叉多孔壁106限定了包含多個入口孔通道108和多個出口孔通道110的蜂窩體通道網絡107。出口孔通道110在其與入口端面102毗連處使用塞112閉合，并在其與出口端面104毗連處開口。相反地，入口孔通道108在其與出口端面104毗連處使用多孔塞(未顯示)閉合，并在其與入口端面102毗連處開口。蜂窩體過濾器100通常固定在順應的墊中并包含在剛性外殼(未顯示)內。朝向蜂窩體過濾器100的入口端面102的流體進入入口孔通道108，流過互連的多孔壁106并進入出口孔通道110，并在出口端面104處流出蜂窩體過濾器110。
[0004]在常規的孔結構中，各入口通道108在一側或多側與出口孔110相鄰，反之亦然。入口和出口通道108、110可具有如圖1所示的方形橫截面或可具有其他孔幾何形狀，例如圓形、矩形、三角形、六邊形、八邊形等。柴油機微粒過濾器通常由陶瓷材料制成，例如堇青石、鈦酸鋁、富鋁紅柱石或碳化硅。當微粒(如廢氣中發現的煙炱)流過蜂窩體過濾器100的互連多孔壁106時，流體流中的一部分顆粒被互連多孔壁106保留。蜂窩體過濾器100的效率與從流體中過濾微粒時互連多孔壁106的有效性相關。可使用蜂窩體過濾器實現超過80重量％的微粒的過濾效率。然而，蜂窩體過濾器的過濾效率或完整性可受到多種缺陷的損害，如壁或塞中的洞或裂紋(如裂縫)等。這類缺陷允許流體在不經適當過濾的情況下流過過濾器。因此，在蜂窩體過濾器的生產過程中，可能需要測試該蜂窩體過濾器是否具有這類可能影響過濾效率或完整性的缺陷。可修復或(如果不可修復)丟棄具有檢測到的缺陷的蜂窩體。
【發明內容】
[0005]在第一方面中，測試蜂窩體過濾器的方法包括提供蜂窩體過濾器的步驟(I)，所述蜂窩體過濾器包括沿蜂窩體過濾器軸的第一端部部分和第二端部部分。該蜂窩體過濾器包括由多個互連多孔壁限定的蜂窩體通道網絡。該蜂窩體通道網絡在第一部部分和第二端部部分之間沿蜂窩體過濾器的軸延伸。該方法還包括將蜂窩體過濾器的平均溫度維持在約10°C至約30°C的范圍內的步驟(II)。該方法還包括使具有潮濕液滴的煙霧在蜂窩體過濾器的第一端部部分流入蜂窩體通道網絡的步驟(III)，該煙霧包括至少80%的相對濕度。該方法還包括監測蜂窩體過濾器的第二端部部分的步驟(IV)，所述監測針對離開蜂窩體通道網絡的煙霧的潮濕液滴。
[0006]在第一方面的一個實施例中，步驟(II)將蜂窩體過濾器的平均溫度維持在約10°C至約25°C的范圍內，例如約20°C至約23°C。
[0007]在第一方面的另一個實施例中，步驟(III)使溫度范圍為約10°C至約30°C (例如約10°C至約25°C，例如約23°C至約25°C )的煙霧流動。
[0008]在第一方面的另一個實施例中，步驟(III)使具有平均液滴尺寸為約1微米至約25微米(例如約5微米至約25微米)的潮濕液滴的煙霧流動。
[0009]在第一方面的另一個實施例中，步驟(III)使煙霧在約32Pa至約37Pa的第一端部部分和第二端部部分之間的壓差下流動。
[0010]在第一方面的另一個實施例中，步驟(III)使煙霧以約0.075m/秒至約0.lm/秒的流速流過蜂窩體通道網絡。
[0011]在第二方面中，測試蜂窩體過濾器的方法包括提供蜂窩體過濾器的步驟(I)，所述蜂窩體過濾器包括沿蜂窩體過濾器軸的第一端部部分和第二端部部分。該蜂窩體過濾器包括由多個互連多孔壁限定的通道蜂窩體網絡。該蜂窩體通道網絡在第一部部分和第二端部部分之間沿蜂窩體過濾器的軸延伸。該方法還包括使具有潮濕液滴的煙霧在蜂窩體過濾器的第一端部部分流入蜂窩體通道網絡的步驟(II)。該煙霧包括約10°C至約30°C范圍的溫度和至少80%的相對濕度。該方法還包括監測蜂窩體過濾器的第二端部部分的步驟
(III)，所述監測針對離開蜂窩體通道網絡的煙霧的潮濕液滴。
[0012]在第二方面的一個實施例中，步驟(II)中流動的煙霧的溫度范圍為約10°C至約25°C，例如約23°C至約25。。。
[0013]在第二方面的另一個實施例中，步驟(III)使具有平均液滴尺寸為約1微米至約25微米(例如約5微米至約25微米)的潮濕液滴的煙霧流動。
[0014]在第二方面的另一個實施例中，步驟(III)使煙霧在約32Pa至約37Pa的第一端部部分和第二端部部分之間的壓差下流動。
[0015]在第二方面的另一個實施例中，步驟(III)使煙霧以約0.075m/秒至約0.lm/秒的流速流過蜂窩體通道網絡。
[0016]第二方面可單獨實施，或者與上文所述第二方面的一種實施例或任意實施例組合聯用來實施。
[0017]在第三方面中，方法包括提供蜂窩體過濾器的步驟(I)，所述蜂窩體過濾器包括沿蜂窩體過濾器軸的第一端部部分和第二端部部分。該蜂窩體過濾器包括由多個互連多孔壁限定的通道蜂窩體網絡。該蜂窩體通道網絡在第一部部分和第二端部部分之間沿蜂窩體過濾器的軸延伸。該方法還包括將蜂窩體過濾器的平均溫度維持在約10°C至約30°C的范圍內的步驟(II)。該方法還包括使具有潮濕液滴的煙霧在蜂窩體過濾器的第一端部部分流入蜂窩體通道網絡的步驟(III)，該潮濕液滴的平均液滴尺寸為約5微米至約25微米，該煙霧包括約10°C至約30°C范圍的溫度和至少80%的相對濕度。該方法還包括監測蜂窩體過濾器的第二端部部分的步驟(IV)，所述監測針對離開蜂窩體通道網絡的煙霧的潮濕液滴。
[0018]在第三方面的另一個實施例中，該方法還包括使煙霧在約32Pa至約37Pa的第一端部部分和第二端部部分之間的壓差下流動的步驟(III)。
[0019]在第三方面的另一個實施例中，步驟(III)使煙霧以約0.075m/秒至約0.lm/秒的流速流過蜂窩體通道網絡。
附圖簡要說明
[0020]參照附圖閱讀本發明的以下詳細描述，可以更好地理解本發明的上述各特征、方面和優點以及其他的特征、方面和優點，其中:
[0021]圖1是蜂窩體過濾器的常規視圖；
[0022]圖2是在對蜂窩體過濾器的第二端部部分進行潤濕之前圖1的蜂窩體過濾器的橫截面圖；
[0023]圖3是在對蜂窩體過濾器的第二端部部分進行潤濕時圖1的蜂窩體過濾器的橫截面圖；
[0024]圖4是在對蜂窩體過濾器的第二端部部分進行潤濕后圖1的蜂窩體過濾器的橫截面圖；
[0025]圖5是在對蜂窩體過濾器的第一端部部分進行潤濕時圖1的蜂窩體過濾器的橫截面圖；
[0026]圖6是在對蜂窩體過濾器的第一端部部分進行潤濕后圖1的蜂窩體過濾器的橫截面圖；
[0027]圖7是一種測試設備，用于測試具有潤濕的第一和第二端部部分的圖6的蜂窩體過濾器；
[0028]圖8顯示使用圖7的測試裝置進行測試時通過圖6的蜂窩體過濾器的煙霧流；
[0029]圖9顯示一種潤濕蜂窩體過濾器外周表面的方法；
[0030]圖10是圖9所示潤濕蜂窩體過濾器外周表面的方法的側視圖；
[0031]圖11顯示使用圖7的測試裝置進行測試時通過具有潤濕的外周表面的蜂窩體過濾器的煙霧流；
[0032]圖12表示測試結果，其顯示在使用圖7的測試裝置進行測試前蜂窩體過濾器的外周皮的飽和有效性；
[0033]圖13顯示在進行30秒的測試后具有潤濕的外周皮的蜂窩體過濾器的可重復性；
[0034]圖14顯示一種封閉設備，其經配置以在使用圖7的測試裝置進行測試時降低(如防止)煙霧流通過蜂窩體過濾器的內周通道；
[0035]圖15是沿圖14的軸15-15的閉合取向封閉設備的截面圖，其中閉合元件嚙合蜂窩體過濾器的第二端部部分的中心部分；
[0036]圖16顯示被旋轉至開放取向的圖15的封閉裝置；
[0037]圖17是閉合取向的封閉裝置的截面圖，其中封閉元件嚙合蜂窩體過濾器的第一端部部分的中心部分；
[0038]圖18顯示被旋轉至開放取向的圖17的封閉裝置；
[0039]圖19顯示用于使封閉元件嚙合蜂窩體過濾器的第一端部的中心部分的線性致動器；
[0040]圖20顯示被回縮至開放取向的圖19的線性致動器；
[0041]圖21顯示經膨脹以嚙合蜂窩體過濾器的第一端部的中心部分的可膨脹囊狀物；
[0042]圖22顯示經縮小以脫離蜂窩體過濾器的第一端部的中心部分的可膨脹囊狀物；且
[0043]圖23顯示用于使接近蜂窩體過濾器的第一端部部分的煙霧流偏向的偏流器。
詳細描述
[0044]在此將參照附圖更完整地描述本發明，附圖中給出了本發明的示例性的實施方式。只要有可能，在所有附圖中使用相同的附圖標記來表示相同或類似的部分。但是，所要求保護的發明可以以許多不同的方式實施，不應被解讀成限定于在此提出的實施方式。這些示例性的實施方式使得說明透徹而完整，能夠向本領域技術人員完全地展示所要求保護的本發明的范圍。
[0045]現在根據圖2-8，顯示一種測試蜂窩體過濾器100的示例性方法，包括提供蜂窩體過濾器(如圖1所示的常規蜂窩體過濾器100)的步驟。可通過制造蜂窩體過濾器或蜂窩體過濾器的部分來提供蜂窩體過濾器100。在其他實施例中，可以現成地提供蜂窩體過濾器，其中蜂窩體過濾器是在不同地點生產和/或購買的，以用于之后的測試。需要測試蜂窩體過濾器以確定蜂窩體過濾器中是否存在會干擾結構完整性、性能或過濾器的其他特性的裂紋或其他缺陷。隨后可進一步加工通過測試過程的蜂窩體過濾器以提供其他特性和/或可將蜂窩體過濾器安裝在過濾器組件(如柴油機微粒過濾器)內待用。
[0046]根據圖2，蜂窩體過濾器100包含沿蜂窩體過濾器100的長度“L”位于第一端部部分203和第二端部部分205之間的中間部分201。蜂窩體過濾器100包含蜂窩體通道網絡107，其包含多個入口孔通道108和多個出口孔通道110。蜂窩體通道網絡107由多個互連多孔壁106限定。如圖所示，在一些實施例中，多個互連多孔壁106可基本上彼此平行。如圖所示，蜂窩體通道網絡107可在第一端部部分203和第二端部部分205之間沿蜂窩體過濾器100的長度“L”延伸。
[0047]在測試蜂窩體過濾器100時，需要定位多孔壁106和/或塞112 (例如多孔塞)中缺陷(例如孔、裂紋(如裂縫)等)。例如，缺陷可位于中間部分201、第一端部部分203和/或第二端部部分205中。為顯示目的