Жаростойкий и регенерируемый фильтрующий элемент с заданными путями прохождения потока

Жаростойкий и регенерируемый фильтрующий элемент с заданными путями прохождения потока

Реферат

 

Изобретение может быть использовано в выхлопных системах двигателей внутреннего сгорания. Многослойный жаростойкий и регенерируемый, предпочтительно покрываемый каталитически активным материалом фильтрующий элемент, служащий для задерживания частиц из протекающего через него потока газа, имеет заданные пути прохождения этого потока газа, причем пути прохождения потока отделены друг от друга слоями газонепроницаемого материала и в них в каждом случае последовательно в направлении потока расположены по меньшей мере одна первая ступень фильтрования и одна вторая ступень более тонкого фильтрования. Кроме того, описан способ изготовления многослойного жаростойкого и регенерируемого фильтрующего элемента для задерживания частиц, прежде всего частиц сажи, из протекающего через него потока газа, предпочтительно потока газа от ДВС, причем в фильтрующем элементе имеются заданные пути прохождения потока. Этот способ заключается в том, что в процессе формирования отделенных друг от друга слоями из газонепроницаемого материала путей прохождения потока в фильтрующем элементе на одном пути прохождения потока одновременно располагают по меньшей мере одну первую ступень фильтрования и одну вторую ступень более тонкого фильтрования, причем эти первую и вторую ступени фильтрования располагают на пути прохождения потока, если смотреть в направлении потока через фильтрующий элемент, последовательно. Изобретение обеспечивает высокую пропускную способность с малыми потерями давления и упрощает изготовление фильтрующего элемента. 2 с. и 18 з.п.ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к фильтрующему элементу, служащему для задерживания частиц из протекающего через него потока газа и имеющему заданные пути прохождения этого потока газа. Этот фильтрующий элемент обладает жаростойкостью и допускает его регенерацию. Предлагается также способ изготовления жаростойкого и регенерируемого фильтрующего элемента для задерживания частиц, в частности частиц сажи, из протекающего через него потока газа, предпочтительно потока газа от двигателя внутреннего сгорания. В изготовленном таким способом фильтрующем элементе предусмотрены заданные пути прохождения потока.

Предпочтительной областью применения настоящего изобретения является фильтрационная очистка отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания. Возрастающее во всем мире осознание необходимости охраны окружающей среды приводит к тому, что, в частности, в рассматриваемой области наблюдается тенденция по поиску решений, направленных на уменьшение выбросов вредных веществ, их очистку, нейтрализацию и, в конечном итоге, снижение до максимально низкого уровня, безопасного для человека и среды его обитания. В результате этих работ в середине 80-х годов большое внимание уделялось проблеме снижения содержания частиц сажи в отработавших газах, например, транспортных средств. Предлагались также фильтрующие устройства различных конструкций для отфильтровывания этих частиц из отработавших газов. Ниже приведен краткий обзор некоторых известных из уровня техники публикаций, в которых описаны фильтрующие устройства и содержание которых в объеме, касающемся конструктивного исполнения этих фильтрующих устройств и используемых при их изготовлении материалов, включено в настоящее описание в качестве ссылки.

В DE 3744265 описан сажевый фильтр для очистки ОГ двигателей внутреннего сгорания, в котором предусмотрены гофрировка и складки, изменяющие направление потока ОГ. В слои сажевого фильтра встроен плоский фильтровальный материал. Кроме того, в этой публикации описан также способ получения гофрировки и складок, причем в применяемые стальные листы с определенным шагом вставляют поперечные перемычки. Из DE 3330020 известен фильтр ОГ для дизельных двигателей из проволочной тканой сетки, сетчатая ткань которого может иметь самое разнообразное конструктивное исполнение. В этом фильтре открытые торцовые участки расположены напротив закрытых торцовых участков, чем определяется путь прохождения потока ОГ через фильтр. Закрытые торцовые участки выполнены обжатием компонентов фильтра.

В ЕР 0134002 описаны различные используемые с этой целью конструкции, а также соответствующий способ, позволяющий путем свертывания сетчатой ткани вместе с покровным слоем изготавливать газопроницаемый пакет. В публикации DE 2951316 описан каталитический фильтр для очистки ОГ дизельных двигателей, в конструкции которого использована металлическая сетчатая ткань с попеременно чередующимися слоями из гофрированной сетчатой ткани и непроницаемого покровного слоя. Торцовые поверхности фильтра закрываются крышками таким образом, чтобы закрытый торцовый участок располагался напротив открытого торцового участка. Фильтрующее действие этого каталитического фильтра определяется размером ячеек сетки, а также пористостью оксидного слоя, нанесенного на сетчатую ткань.

Другое техническое решение, позволяющее обеспечить прохождение потока по заданному пути в фильтрующем элементе, представлено в OS 2733640. В этой публикации описана матрица-носитель каталитического нейтрализатора для очитки ОГ двигателей внутреннего сгорания, на стальные поверхности которого нанесено соответствующее покрытие. Выступы, соответственно углубления в стальном листе взаимодействуют с геометрическим замыканием с соседним стальным листом, определяя тем самым пути прохождения потока в матрице-носителе.

Из DE 3744265 также известен сажевый фильтр, в котором слои гофрированного или сфальцованного материала закрыты поперечно продольному направлению гофра или складки.

Наряду с вышеописанными фильтрами, изготовленными из металлических листов или фольги, к уровню техники также относятся экструдированные, соответственно керамические фильтры. Из G 8700787.8 известен сажевый фильтр для дизельных двигателей, в котором неупорядоченно расположенные керамические волокна образуют фильтрующий элемент с открытыми порами. В фильтрующий элемент заделан проволочный нагревательный элемент, который должен нагревать до некоторой температуры этот фильтрующий элемент практически по всему его объему.

Из JP-57-163112 известен сажевый фильтр, который изготовлен из пенокерамики, окруженной с обеих сторон металлической фольгой. Металлическая фольга может нагреваться от электрической энергии. Пенокерамика с листами металлической фольги скручена в рулон с образованием фильтрующего элемента.

Описанный в DE 3501182 фильтр ОГ для дизельных двигателей выполнен в виде монолитного фильтровального блока из пористой керамики. В этом фильтровальном блоке имеется множество каналов, проходящих в основном направлении потока ОГ. Эти каналы закрыты вставляемыми попеременно с противоположных сторон пробками. Назначение этих пробок состоит в том, чтобы увеличить длину пути потока ОГ, обеспечивая его последовательное протекание более чем вдоль одной стенки канала. При этом пористость стенок каналов, последовательно сообщающихся благодаря применению пробок, должна уменьшаться в направлении потока. Уменьшение пористости должно достигаться нанесением на заготовку фильтровального блока средства, уменьшающего пористость, при этом в изготавливаемом таким путем фильтре для ОГ в результате многократного нанесения средства должны создаваться зоны, различающиеся своей пористостью. Такой фильтр из-за необходимости применения пробок, а в некоторых случаях и из-за необходимости многократного нанесения покрытия на стенку является очень дорогим в изготовлении. Разделение монолитного фильтровального блока на зоны с различной пористостью нанесенного на стенки покрытия должно, как полагают, существенно снижать противодавление перед фильтром, возрастающее по мере увеличения срока службы. Хотя конструкция фильтровального блока и обеспечивает протекание газов через последовательно расположенные зоны с различной пористостью, тем не менее получить точную информацию о пути прохождения потока невозможно. Кроме того, отдельные потоки газов постоянно перемешиваются друг с другом в фильтровальном блоке, что в результате возникающих при этом эффектов приводит к нежелательной потере давления в самом фильтровальном блоке.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача создать жаростойкий и регенерируемый фильтрующий элемент, который сочетал бы в себе высокую пропускную способность с малыми потерями давления при фильтровании и протекании через него потока, при этом должна быть обеспечена возможность его изготовления с минимальным количеством технологических операций. Еще одной задачей изобретения является разработка способа изготовления жаростойкого и регенерируемого фильтрующего элемента, который обеспечивал бы изготовление таких фильтрующих элементов с минимальными трудозатратами.

Первая задача изобретения решается с помощью предложенного многослойного жаростойкого и регенерируемого фильтрующего элемента, служащего для задерживания частиц из протекающего через него потока газа и имеющего заданные пути прохождения частичных потоков газа, при этом в направлении потока расположены по меньшей мере одна первая ступень фильтрования и одна вторая ступень фильтрования. Согласно изобретению пути прохождения потока отделены друг от друга слоями газонепроницаемого материала, а указанные по меньшей мере одна первая ступень фильтрования и одна вторая ступень фильтрования, являющаяся ступенью более тонкого фильтрования, расположены последовательно в каждом пути прохождения потока газа.

Предпочтительно в этом фильтрующем элементе предусмотреть три или более ступеней фильтрования с уменьшающимся в направлении потока размером фильтрующих отверстий.

В предпочтительном варианте выполнения фильтрующий элемент состоит из попеременно чередующихся слоев фильтровального материала и слоев газонепроницаемого материала, при этом слои фильтровального материала имеют уменьшающийся в направлении потока размер фильтрующих отверстий, а слои газонепроницаемого материала образуют направляющие поверхности для потока, которые двукратно или многократно отклоняют поток газа, обеспечивая его двукратное или многократное пересечение слоев фильтровального материала.

Следует отметить, что предложенный фильтрующий элемент предназначен для задерживания прежде всего частиц сажи из потока газа от двигателя внутреннего сгорания.

При этом целесообразно фильтрующий элемент выполнить с возможностью прохождения через него потока газа в радиальном направлении.

Причем в фильтрующем элементе могут быть предусмотрены проточные каналы, в которых расположены первая ступень фильтрования и вторая ступень фильтрования.

Нужно также отметить, что фильтрующий элемент может иметь слой, набранный в пакет и/или свернутый в рулон с металлической фольгой, в который заделаны первая и/или вторая ступени фильтрования.

Первая и вторая ступени фильтрования могут быть объединены в общий фильтр.

В этом фильтрующем элементе фильтр или ступень фильтрования может быть расположен (а) в одной плоскости в проточном канале таким образом, что его (ее) поперечное сечение в проточном канале, через которое проходит очищаемый газ, больше наименьшего поперечного сечения указанного проточного канала.

В одном из вариантов выполнения фильтрующего элемента ступень фильтрования имеет сток, в котором скапливаются отфильтрованные этой ступенью фильтрования частицы.

Целесообразно в фильтрующем элементе предусмотреть средства для регенерации.

Целесообразно расположить по меньшей мере рядом со стоком средства для регенерации ступени фильтрования, в частности средства для термического превращения скапливающихся в этом месте частиц.

По меньшей мере на некоторых участках фильтрующего элемента может быть нанесено каталитическое покрытие.

На него может быть нанесено по меньшей мере два различных типа каталитически активного покрытия.

Так, на первой ступени фильтрования может быть предусмотрено каталитически активное покрытие, способствующее восстановлению прежде всего оксидов азота, а по меньшей мере на одной последующей ступени фильтрования - каталитически активное покрытие, способствующее окислению прежде всего углеводородов.

Предпочтительно на слои фильтровального материала нанести каталитически активное покрытие, предпочтительно снижающее температуру воспламенения сажи и отличное от нанесенного на слои газонепроницаемого материала покрытия, которое предпочтительно способствует окислению. Фильтрующий элемент согласно изобретению может выполняться с электрическим подогревом.

Так, первая ступень фильтрования и/или вторая ступень фильтрования могут быть выполнены с возможностью прямого подогрева.

Вторая задача изобретения решается в результате предложенного способа изготовления многослойного жаростойкого и регенерируемого фильтрующего элемента для задерживания частиц, прежде всего частиц сажи, из протекающего через него потока газа, предпочтительно потока газа от двигателя внутреннего сгорания, когда в фильтрующем элементе в направлении потока газа расположены по меньшей мере одна первая ступень фильтрования и одна вторая ступень фильтрования и имеются заданные пути прохождения потока.

Согласно изобретению в процессе формирования отделенных друг от друга слоями газонепроницаемого материала путей прохождения потока в фильтрующем элементе на одном пути прохождения потока одновременно располагают по меньшей мере одну первую ступень фильтрования и одну вторую ступень фильтрования, являющуюся ступенью более тонкого фильтрования, при этом указанные первую и вторую ступени фильтрования располагают на пути прохождения потока последовательно.

Предпочтительно фильтрующий элемент изготавливать экструзией или спеканием, при этом его пористость варьируют в соответствии с заданной пористостью ступени фильтрования, подбирая пористость предназначенного для его экструзии или спекания материала из нескольких таких материалов для экструзии или спекания различной пористости.

Таким образом, в предлагаемом жаростойком и регенерируемом фильтрующем элементе, служащем для задерживания частиц из протекающего через него потока газа и имеющем заданные пути прохождения этого потока газа, указанные пути прохождения потока отделены друг от друга. В этих путях в каждом случае последовательно в направлении потока расположены по меньшей мере одна первая ступень фильтрования и одна вторая ступень более тонкого фильтрования. Благодаря разделению путей прохождения потока обеспечивается, с одной стороны, прохождение каждым частичным потоком газа по заданному определенному пути через отдельные ступени фильтрования. С другой стороны, предотвращаются потери давления в результате перемешивания различных частичных потоков газа. Благодаря отделению путей прохождения потока друг от друга упрощается конструктивное исполнение фильтрующего элемента. Соответствующие ступени фильтрования в этом случае могут быть размещены в одном пути прохождения потока независимо от соседних путей прохождения потока.

Первая ступень фильтрования задерживает из протекающего потока газа частицы, которые имеют определенный минимальный размер. Эта ступень поэтому служит своего рода фильтром грубой очистки, препятствующим дальнейшему прохождению более крупных, т.е. имеющих большую площадь их поверхности и/или более объемных, частиц примесей. Прошедший такую предварительную фильтрацию поток газа затем поступает на вторую ступень фильтрования, представляющую собой ступень более тонкого фильтрования. Эта ступень фильтрования позволяет отфильтровывать из потока газа частицы, более мелкие в сравнении с задержанными на первой ступени фильтрования. Преимущество разделения процесса фильтрования в фильтрующем элементе на различные ступени состоит в том, что, если рассматривать фильтрующую поверхность одной ступени фильтрования, то на ней всегда имеется достаточное количество промежуточных полостей, через которые могут проходить частицы, еще более мелкие в сравнении с отфильтрованными на этой ступени фильтрования. Если бы имелась только одна ступень фильтрования с одной единственной заданной максимальной проницаемостью, то при определенных обстоятельствах скопление всех отфильтрованных частиц привело бы к слишком высокой потери давления. Благодаря применению различных ступеней фильтрования, расположенных последовательно одна за другой на одном пути прохождения потока, нагрузка по отфильтровыванию частиц различной крупности распределяется также по нескольким фильтрующим поверхностям, причем весь поток, содержащий частицы, также распределяется по отдельным, отделенным друг от друга путям его прохождения. В соответствии с суммарной площадью фильтрующих поверхностей всех ступеней фильтрования при эксплуатации снижается потеря давления в сравнении с фильтром с одной единственной пористостью, при условии, что пути прохождения потока для суммированных фильтрующих поверхностей оптимально рассчитаны с точки зрения аэрогидродинамики.

Для многих областей применения достаточно, чтобы фильтрующий элемент имел две ступени фильтрования. Однако в зависимости от конкретной области применения изобретения, типа частиц, а также насыщенности потока газа частицами в некоторых случаях целесообразнее предусматривать три или более ступеней фильтрования с уменьшающимся в направлении потока размером фильтрующих отверстий в фильтрующем элементе. Тем самым процесс фильтрования в фильтрующем элементе можно проводить с очень тонкой градуировкой. Если, например, известно, что в фильтруемом потоке газа преобладают частицы определенного размера, причем этот размер имеет некоторый разброс в пределах заданного отклонения от номинального, то применение нескольких ступеней фильтрования с очень тонкой градацией размеров фильтрующих отверстий позволяет распределить процесс фильтрования частиц по нескольким ступеням фильтрования. При этом перегрузка отдельных ступеней фильтрования изначально исключается.

Согласно одному из вариантов выполнения жаростойкий и регенерируемый фильтрующий элемент состоит из попеременно чередующихся слоев из фильтровального материала и слоев из газонепроницаемого материала. При этом слои из фильтровального материала имеют уменьшающийся в направлении потока размер фильтрующих отверстий, тогда как слои из газонепроницаемого материала образуют направляющие поверхности для потока. Эти направляющие поверхности двукратно или многократно отклоняют поток газа, обеспечивая его двукратное или многократное пересечение слоев из фильтровального материала. В то время как направляющие поверхности служат для образования путей прохождения потока и для отделения последних друг от друга, слои из фильтровального материала образуют преимущественно соответствующие ступени фильтрования. Фильтровальным материалом может служить, например, простая сетчатая ткань, проволочная сетчатая ткань кружевного плетения или другие известные жаростойкие фильтровальные материалы. Последние могут представлять собой, например, волокнистые фильтры или же пенокерамические фильтры. В качестве примера последних можно назвать пенополиуретаны, которые пропитывают фильтровальным материалом (кордерит или А 1203) и затем сушат с последующим обжигом. Действие волокнистых фильтров в свою очередь существенно зависит от соотношения между диаметром волокон и диаметром частиц. Для отфильтровывания из ОГ дизельных двигателей частиц с размером от 0,1 до 1 мкм в диаметре наиболее эффективны волокна с диаметром приблизительно от 4 до 30 мкм. Для достижения достаточной стойкости, в частности относительно регенерируемости, волокна в зависимости от материала можно выбирать также с большими диаметрами. В остальном же можно также применять фильтры из стальной ваты с диаметром проволоки, например, 0,25 мм. Слои из фильтровального материала и газонепроницаемого материала могут быть металлическими или же керамическими. Основные ограничения на выбор материала главным образом накладывают конкретные условия применения данного фильтрующего элемента.

В предпочтительной области применения, а именно при очистке от частиц ОГ двигателей внутреннего сгорания, в частности от частиц сажи, содержащихся в ОГ дизельных двигателей, возрастание температуры при регенерировании фильтрующего элемента также накладывает ограничения на выбор материалов, равно как и температура самого потока газа при его прохождении через фильтрующий элемент. Благодаря применению каталитического покрытия из неблагородных металлов температуру воспламенения сажи удается понизить с приблизительно 500^oС до приблизительно 400^oС. За счет же применения металлсодержащих присадок к топливу температуру воспламенения можно снизить даже до 150^oС. Однако необходимо учитывать, что, например, при движении транспортного средства температура при сгорании сажи может возрастать при неблагоприятных условиях до 1400^oС и выше. Однако появление таких температур предотвращается благодаря выполнению фильтрующего элемента согласно изобретению. В других областях применения фильтрующего элемента ограничение на выбор материала накладывается, например, необходимой кислотостойкостью, образующейся эрозией, обусловленной типом частиц, а также их скоростью в потоке или другими факторами.

От области применения фильтрующего элемента также зависит стоимость конструктивного исполнения путей прохождения потока. Последние равным образом могут быть образованы зазорами между слоями, как это имеет место, например, в одном из вариантов выполнения фильтрующего элемента с помощью отстоящих одна от другой стенок, например, различных экструдированных круглых гильз, которые, будучи вставлены одна в другую с различными зазорами между ними, образуют фильтрующий элемент. Если к этому фильтрующему элементу фильтруемый поток газа подводить снаружи, то профильтрованный поток газа можно отводить из внутренней полости последней из экструдированных трубок. Гильзы могут быть соединены между собой, например, дополнительными опорами. Другая возможность крепления этих гильз, каждая из которых действует в качестве соответствующей ступени фильтрования, состоит в креплении по их торцам. Последние при радиальном прохождении потока газа необходимо закрывать, чтобы образовывались пути прохождения потока снаружи внутрь такого фильтра. Предпочтительно предусмотреть уменьшение проницаемости ступеней фильтрования и в этом направлении. Преимущество прохождения потока в таком направлении заключается в том, что на самой наружной трубке или гильзе, которая, как очевидно, имеет наибольшую площадь поверхности, улавливаются наиболее крупные частицы. Благодаря большой поверхности гильзы задерживание крупных частиц не приводит к столь большим потерям давления, как это имело бы место в случае, например, самой внутренней гильзы при тех же расходах потока газа и насыщенности частицами и их крупности. В другом варианте предусмотрено выполнение путей прохождения потока в виде проточных каналов. В соответствии с этим вариантом фильтрующий элемент может быть изготовлен свертыванием в рулон, набором в пакет, экструзией или иным образом. При этом проточный канал ограничен направляющими поверхностями для потока, которые могут иметь различное исполнение, образуя и/или подразделяя поперечное сечение, сквозь которое проходит поток газа и которое в сравнении с другими размерами фильтрующего элемента имеет меньший размер.

Ступени фильтрования в одном из вариантов выполнения в свою очередь могут быть образованы отдельными фильтрами или - в другом варианте - из нескольких фильтров, набранных в виде пакета. В предпочтительном варианте выполнения фильтрующий элемент имеет слой, набранный в пакет и/или свернутый в рулон с металлической фольгой, причем первый и/или второй фильтр заделан в этот слой. Этому слою можно придать любую форму, причем в фильтрующем элементе он может также способствовать его жесткости. Кроме того, заделка одного или двух фильтров в один слой с металлической фольгой позволяет также применять для фильтра материалы, которые сами по себе не обладают достаточной прочностью или конкретной формой, например сыпучую массу и т.п. При этом один фильтр соответствует одной ступени фильтрования. В еще одном варианте выполнения одной, соответственно нескольких последовательных ступеней фильтрования предусмотрено, что первый и второй фильтры объединены в общий фильтр. Это может означать, что такой общий фильтр охватывает по длине несколько путей прохождения потока или же, что последовательно расположенные на одном пути прохождения потока ступени фильтрования образованы самим фильтром. Фильтр может быть, например, металлической тканью с изменяющимся по ее длине размером ячеек, образуя тем самым различные ступени фильтрования. Могут быть рассмотрены также и другие фильтры, известные из вышеприведенного уровня техники.

Для наиболее эффективного использования одной ступени фильтрования, соответственно одного фильтра предпочтительно располагать фильтр или ступень фильтрования в одной плоскости в проточном канале таким образом, чтобы его (ее) поперечное сечение в проточном канале, через которое проходит очищаемый газ, было больше наименьшего поперечного сечения этого проточного канала. Распределение потока газа при его прохождении через ступень фильтрования по большей площади в сравнении с площадью поперечного сечения канала позволяет, во-первых, избежать больших потерь давления, поскольку в ступени фильтрования имеется большее количество отверстий для прохождения потока, а, во-вторых, забивка этих отверстий вследствие большего их числа в сравнении с расположенной вертикально в поперечном сечении ступенью фильтрования затруднена. Кроме того, фильтр или ступень фильтрования имеют в данном случае конструктивно оптимальное исполнение. Их можно расположить, в частности, таким образом, чтобы улучшить как жесткость фильтрующего элемента, так и его упругость. Поэтому ступень фильтрования в этом варианте выполнения фильтрующего элемента обладает способностью к деформации под нагрузкой. Эта деформация может быть как пластической, так и упругой, в зависимости от того, какие нагрузки при применении фильтрующего элемента в соответствующей области следует учитывать.

Согласно еще одному варианту выполнения в фильтрующем элементе предусмотрена ступень фильтрования со стоком, в котором предпочтительно скапливаются отфильтрованные этой ступенью фильтрования частицы. Под понятием "сток" следует понимать, во-первых, элемент пространственной формы, в котором при прохождении потока через ступень фильтрования соответствующая геометрия этого элемента допускает некоторую миграцию задержанных на данной ступени фильтрования частиц. Направление такой миграции может определяться соответствующей конструкцией ступени фильтрования. С этой целью ступень фильтрования может иметь углубления, желобки, сужения, вершеобразные элементы, а также направляющие поверхности. Во-вторых, под понятием "сток" следует понимать все те средства, которые на соответствующей ступени фильтрования обеспечивают наличие своего рода главной точки притяжения задержанных частиц. Эти средства могут иметь химическую, физическую или электрическую природу.

Образующиеся на ступенях фильтрования при длительном прохождении потока через фильтрующий элемент скопления частиц в стоке и вокруг него облегчают регенерирование фильтрующего элемента. При длительной эксплуатации фильтрующего элемента его фильтрующее действие с течением времени ослабевает. Следовательно, необходимо попытаться восстановить эффективность фильтра по меньшей мере до близкого к первоначальному уровня. Поэтому в одном из вариантов выполнения в фильтрующем элементе по меньшей мере рядом со стоком предусмотрено средство для регенерации ступени фильтрования. Этим средством может служить средство термического превращения скопившихся в стоке частиц. Однако возможны и другие решения, например, можно предусмотреть сточные каналы для частиц и т.п. Регенерация фильтрующего элемента может происходить химическим, термическим или механическим путем, причем выбор типа регенерации, как правило, зависит от нескольких параметров. Вопрос о том, предпочесть ли механическое удаление частиц, например, вытряхиванием или смыванием другим возможным методам регенерации необходимо решать в зависимости от конкретного конструктивного исполнения фильтрующего элемента, применяемых при этом материалов и установки, в которой установлен фильтрующий элемент. В соответствии с этим тип задержанных частиц и их свойства, например спекаемость и т.п., как очевидно, также играют определенную роль. Может оказаться предпочтительным регенерировать различные ступени фильтрования фильтрующего элемента различным образом. Так, например, может оказаться целесообразным наиболее мелкие частицы, скапливающиеся в последующих ступенях фильтрования в направлении потока, подвергать термическому превращению, а более крупные частицы, задерживаемые на предшествующих в направлении потока ступенях фильтрования, лучше удалять механическим путем. Поэтому выбор метода регенерации зависит и от энергетических факторов.

Согласно еще одному предпочтительному варианту выполнения по меньшей мере на некоторые участки фильтрующего элемента нанесено каталитически активное покрытие. Это покрытие может служить не только для превращения проходящего через фильтрующий элемент потока газа, но и выполнять определенную функцию в самом фильтрующем элементе. Такой функцией может быть нагревание части фильтрующего элемента или всего элемента в результате каталитической реакции, а также возможность регенерации ступени фильтрования. Предлагаемый фильтрующий элемент может применяться на химических установках, а также в работающих на отходящих газах установках, в которых поток газа имеет столь высокие температуры, что применение в них нежаростойких фильтрующих элементов привело бы к повреждению последних.

При применении на транспортных средствах с дизельными двигателями в фильтрующем элементе наиболее предпочтительно предусматривать два различных каталитически активных покрытия с тем, чтобы целенаправленно улучшить определенные параметры. Так, например, превращение оксидов азота, содержащихся в ОГ, в безвредные компоненты может быть наиболее эффективным в том случае, если имеются углеводороды, которые могут связывать кислород, восстанавливаемый из оксида азота. Поэтому предпочтительно на первой ступени фильтрования предусмотреть каталитически активное покрытие, способствующее восстановлению, для разложения оксидов азота. И лишь на последующих ступенях предусматривают покрытие, способствующее окислению оставшихся углеводородов (и моноксида углерода, если таковой имеется).

Одновременно с этим или альтернативно этому на разных слоях можно предусматривать различные покрытия, в частности на газопроницаемых слоях, в которых скапливается сажа, можно предусмотреть каталитически активное покрытие, снижающее температуру воспламенения сажи, а на газонепроницаемые слои нанести покрытие, способствующее окислению углеводородов.

Согласно еще одному варианту фильтрующий элемент выполнен с подогревом. Этот подогрев может осуществляться электрически или каким-либо иным путем, например путем химической реакции, теплопередачи и т.п. Предпочтительно первую ступень фильтрования и/или вторую ступень фильтрования выполнить с возможностью прямого нагрева. Это позволяет, во-первых, нагревать поток газа, а во-вторых, обеспечить также регенерирование таким путем самой ступени фильтрования. Фильтрующий элемент можно подогревать целиком или же только некоторые его части. Этого можно достичь как за счет соответствующего конструктивного исполнения фильтрующего элемента, так и, например, с помощью электрических выводов в случае электрического подогрева. В частности, фильтрующий элемент можно сконструировать таким образом, чтобы некоторые его поверхности нагревались особенно интенсивно, в то время как другие поверхности в сравнении с первыми нагревались лишь слабо.

В соответствии с еще одной задачей в изобретении предлагается также способ изготовления жаростойкого и регенерируемого фильтрующего элемента для задерживания частиц, прежде всего частиц сажи, из протекающего через него потока газа, предпочтительно потока газа от двигателя внутреннего сгорания. В этом фильтрующем элементе также имеются заданные пути для проходящего через него потока газа. В процессе формирования путей прохождения потока в фильтрующем элементе на одном пути прохождения потока одновременно располагают по меньшей мере одну первую ступень фильтрования и одну вторую ступень более тонкого фильтрования, причем эти первую и вторую ступени фильтрования располагают на пути прохождения потока, если смотреть в направлении потока через фильтрующий элемент, последовательно. Такой способ наиболее пригоден прежде всего для изготовления фильтрующего элемента с одной первой и одной второй ступенями фильтрования, как он описан выше. Преимущество этого способа состоит в том, что дополнительная после изготовления фильтрующего элемента установка в нем ступени фильтрования отпадает как отдельная технологическая операция. Благодаря этому данный способ обеспечивает не только экономию времени, но и требует меньших затрат в сравнении с известными из уровня техники способами.

Поэтому под понятием "одновременно" согласно изобретению понимается также технологическая операция, во время которой формируется путь прохождения потока, например, при укладке в стопку различных металлических листов или путем их свертывания в рулон. Если речь идет об экструдированном элементе, то способ можно осуществлять таким образом, чтобы при изготовлении фильтрующего элемента экструзией его необходимая пористость обеспечивалась путем варьирования или подбора пористости материала для экструзии в соответствии с заданной пористостью ступени фильтрования. Этого можно достичь, применяя для экструзии материал, соответственно материалы с различными размерными характеристиками. В случае шламов, например, к ним примешивают материалы с различной пористостью. Если фильтрующий элемент изготавливают спеканием, то в этом случае агломерационную форму можно заполнять в соответствии с заданной пористостью ступени фильтрования порошковыми материалами различного гранулометрического состава. В соответствующих устройствах для изготовления фильтрующего элемента такого типа предпочтительно предусмотрена смесительная аппаратура, которая позволяет регулировать размерные характеристики материала при изготовлении фильтрующего элемента. В зависимости от заданной ступени фильтрования способ можно осуществлять таким образом, чтобы достигался либо плавный переход от одной пористости к другой, либо целенаправленное отграничение одной пористости от другой.

Другие предпочтительные варианты выполнения и отличительные особенности изобретения более подробно поясняются в последующем описании со ссылкой на прилагаемые чертежи. Предпочтительные модификации и их различные сочетания могут быть скомбинированы из выше- и нижеописанных отличительных признаков. На чертежах, в частности, показано: на фиг.1 - вырез из фильтрующего элемента с одной первой ступенью фильтрования и одной второй ступенью более тонкого фильтрования, на фиг. 2 - вырез из фильтрующего элемента согласно другому варианту выполнения с одной первой и одной второй ступенями фильтрования, каждая из которых имеет по одному стоку, на фиг.3 - вырез из фильтрующего элемента, в котором предусмотрена возможность отклонения потока фильтруемого газа, на фиг. 4 - фильтрующий элемент, проточные каналы которого обеспечивают радиально-осевое отклонение потока, на фиг.5 - поэлементное изобр