[发明专利]利用微粒流体检测蜂窝结构体中的缺陷的方法、系统和装置

说明书

本申请要求2005年7月29日提交的题为“Method，System and Apparatus forDetecting Defects in a Honeycomb Body Using a Particulate Fluid”的美国临时申请的权益。

技术领域

本发明一般涉及微粒过滤器。更具体地讲，本发明涉及利用微粒流体检测蜂窝式微粒过滤器中的缺陷的方法和装置。

背景技术

壁流蜂窝式过滤器被用于除去流体(比如废气流)中的固体微粒。图1示出了典型的现有技术壁流蜂窝式过滤器100。蜂窝式过滤器100具有：输入端面102；输出端面104；以及互连多孔壁106的阵列，该阵列从输入端面102纵向地延伸到输出端面104。互连多孔壁106形成了输入单元108和输出单元110的栅格。在输出单元110与输入端面102邻接之处用塞子112使输出单元110闭合，而在它们与输出端面104邻接之处则打开。相反，在输入单元108与输出端面104邻接之处用塞子(未示出)使输入单元108闭合，而在它们与输入端面102邻接之处则打开。这种过滤器100通常被包括在刚性外壳(未示出)中。被引至蜂窝式过滤器100的输入端面102处的流体进入输入单元108，流过互连多孔壁106并且进入输出单元110，并且在输出端面104处从蜂窝式过滤器100中出来。

在典型的单元结构中，每一个输入单元108都在一个或多个边上与输出单元110邻接，反之亦然。输入单元108和输出单元110可以具有图1所示的正方形横截面，或者可以具有其它单元几何结构，比如矩形、三角形、六边形、八边形等。内燃机微粒过滤器通常都由陶瓷材料制成，比如堇青石、钛酸铝、或碳化硅。对于内燃机微粒过滤而言，其蜂窝密度介于约10～300个单元/平方英寸即约1.5～46.5个单元/平方厘米(更典型的是介于约100～200个单元/平方英寸即约15.5～31个单元/平方厘米)之间的蜂窝式过滤器被视为可用于在紧凑的结构中提供足够大的薄壁表面面积。壁厚度可以从用于提供结构完整性的最小尺寸约0.002英寸即0.05毫米起变得更大，但是通常都小于会使过滤体积达到最小的约0.060英寸即1.5毫米。对于像堇青石、钛酸铝和碳化硅等陶瓷材料而言，在较佳的蜂窝密度处，最常选择约0.010～0.030英寸即0.25～0.76毫米的范围。

当微粒(比如废气中的烟灰)流过蜂窝式过滤器100的互连多孔壁106时，该流体中的一部分微粒便留在了互连多孔壁106上或其中。在过滤该流体中的微粒的过程中，蜂窝式过滤器100的效率与互连多孔壁106的效用有关。在使用具有上述特性的蜂窝式过滤器的情况下，按微粒的重量计算，可以实现高达或超过90％的过滤效率。然而，蜂窝式过滤器的过滤效率或完整性可能因制造缺陷(比如孔、裂口、或裂缝)而大打折扣。这种缺陷允许流体穿过过滤器却没有进行适当的过滤。由此，在应用于内燃机微粒过滤的蜂窝式过滤器的生产过程中，可能期望能对蜂窝式过滤器进行测试，看看有没有会影响过滤效率的缺陷。可以对检测到缺陷的蜂窝式过滤器进行维修，或者若不可维修，则将其丢弃。

美国专利申请公报2003/0112437(Enomoto等人)揭示了一种利用微粒(比如烟)来检测内燃机微粒过滤器中的缺陷的方法。该方法包括产生微粒并将它们引至过滤器的输入端面使得这些微粒进入该过滤器。有缺陷的单元很容易让其内部的微粒流入相邻的单元或者流过有缺陷的塞子。由此，在蜂窝式过滤器的输出端面处，出现了大量来自有缺陷的单元/塞子且通常较大的微粒。设置一光源(比如激光源)以发射光线，使得该光线穿过该过滤器的附近区域以便照射从中出现的那些微粒。在过滤器上方安装一照相机，以便对与上述光线相交的微粒所产生的反射光束拍照。所拍图像中较明亮的斑点对应于含缺陷的单元/塞子。