加热单元、颗粒过滤器清洗装置以及设备的制作方法

1.本实用新型属于涉及汽车领域，具体涉及加热单元、颗粒过滤清洗装置以及颗粒过滤器清洗设备。


背景技术：

2.柴油车排气系统包括排气管以及设置在排气管中的颗粒过滤器(diesel particulate filter，简称dpf)，当排气管中的尾气通过dpf时，尾气中的颗粒物以及油污被dpf的滤芯吸附过滤。但是，随着柴油车排气系统工作时间的增加，dpf滤芯内部的颗粒物以及油污也随之累积。dpf滤芯内部的累积的颗粒物以及油污会导致车辆出现排气背压升高、油耗升高以及动力下降等问题。此外，当dpf滤芯堵塞严重时，还会造成尾气无法排放。
3.目前传统的解决方法是定期将dpf从柴油车排气系统中拆出后进行清洗，使其恢复正常工作水平。常用的清洗dpf的方法为加热再生清洗，这种方法的原理为通过高温加热使dpf内部吸附的颗粒物等燃烧氧化，从而实现清洗目的。加热再生清洗通常通过dpf加热炉来实现，dpf加热炉具有炉腔以及盘绕在炉腔内的电阻丝，dpf放置在炉腔内，dpf加热炉利用自然热传导进行加热，并依靠盘绕在炉腔内的电阻丝加热空气以及通过热辐射将热量传递给dpf。然而，该清洗dpf的方法传热效率较差，对dpf进行清洗的整个过程耗时较长，能耗成本极高。


技术实现要素：

4.本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种加热单元、颗粒过滤器清洗装置以及颗粒过滤器清洗设备。
5.本实用新型提供了一种加热单元，具有这样的特征，包括：管状壳体；绝缘柱体，设置在管状壳体内，具有复数个贯穿腔道；多根电热丝，分别设置在复数个贯穿腔道中；接线单元，设置在管状壳体的端部，其中，每一根电热丝均具有两个连接端，接线单元具有与外部电源相通并且用于与连接端相电连接的多个接线端，多根电热丝的所有连接端与多个接线端之间按照预定的连接方式进行电连接。
6.在本实用新型提供的加热单元中，还可以具有这样的特征：其中，外部电源提供u相、v相、w相的三相交流电，电热丝设置成3m根，m≥1，分为m组，每根电热丝的两个连接端分别为第一连接端和第二连接端，接线端设置成3m个，分为m组，每组中的三个接线端分别与u相、v相、w相的电源端相连通，预定的连接方式为：每组电热丝中的所有第一连接端相互连接，所有第二连接端分别与相应一组接线端中的三个相互连接；或者预定的连接方式为：每组电热丝串联连接，相邻两个的电热丝的第一连接端和第二连接端分别形成三个连接点，该三个连接点分别与相应一组接线端中的三个相互连接。
7.在本实用新型提供的加热单元中，还可以具有这样的特征：其中，接线单元含有三个接线桩，该三个接线桩设置在管状壳体的端部上，接线桩包括不锈钢连接件以及包裹在该不锈钢连接件外表面的耐高温绝缘套，三个不锈钢连接件分别与u相、v相、w相的电源端
相连通，各组接线端中同相的接线端与同相的与不锈钢连接件连接。
8.在本实用新型提供的加热单元中，还可以具有这样的特征：其中，多个腔道沿绝缘柱体的周向分布成两层，每层中的腔道设定为3m个，每根电热丝呈u形分布在成对分布的两个腔道中，成对的两个腔道中一个位于一层，另一个位于另一层。
9.在本实用新型提供的加热单元中，还可以具有这样的特征：其中，多个腔道沿绝缘柱体的周向分布成两层作为中心层和边缘层，中心层中的腔道设定为2m个，边缘层中的腔道设定为4m个，每根电热丝呈u形分布在成对分布的两个腔道中，成对的两个腔道相邻设置，并且所有的电热丝呈中心对称。
10.在本实用新型提供的加热单元中，还可以具有这样的特征：其中，贯穿腔道内设置有至少三个用于对电热丝进行定位的凸起，凸起用于使电热丝位于贯穿腔道的中心处。
11.在本实用新型提供的加热单元中，还可以具有这样的特征：其中，管状壳体为金属壳体，长度为65cm～75cm，内径为20cm～22cm，绝缘柱体的长度比管状壳体的长度短3cm～10cm，绝缘柱体与管状壳体之间形成间隙，间隙为0.4cm～0.75cm，绝缘柱体包括多个依次相邻接合的陶瓷柱体部分。
12.在本实用新型提供的加热单元中，还可以具有这样的特征：其中，颗粒过滤器清洗装置还包括放置颗粒过滤器的清洗腔室以及将高温空气输入到清洗腔室的高温空气输入单元，加热单元位于清洗腔室的下方，并把加热至高温的空气通过高温空气输入单元输入至清洗腔室。
13.本实用新型提供了一种颗粒过滤器清洗装置，具有这样的特征，包括：清洗腔室，用于放置颗粒过滤器；加热单元，用于对空气流进行加热；空气流驱动单元，用于对空气流提供流动的驱动力；空气流输入单元，把加热单元加热后形成的高温空气流输入至清洗腔室；空气流输出单元，把清洗腔室内的高温空气流进行输出；以及空气流回流单元，把来自于空气流输出单元的高温空气流进行回流使得高温空气流循环流动，其中，加热单元为如上任意一项的加热单元。
14.本实用新型提供了一种颗粒过滤器清洗设备，具有这样的特征，包括：柜体；颗粒过滤器清洗装置；以及控制装置，用于控制颗粒过滤器清洗装置的运行，其中，颗粒过滤器清洗装置为如前的颗粒过滤器清洗装置。
15.本实用新型中的颗粒过滤器清洗设备可以对颗粒过滤器，例如柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter，简称dpf)、汽油机颗粒捕集器(gasoline particulate filter，简称gpf)等进行清洗。此外，颗粒过滤器清洗设备还可以对燃油车排气系统中的其它需要定期清洗颗粒物的零部件，例如对氧化型催化转化器(diesel oxidation catalyst，简称doc)、废气再循环系统(exhaust gas re
‑
circulation，简称egr)、选择性催化还原系统(selective catalytic reduction，简称scr)等中所涉及的零部件等进行清洗；并且，只需将这些待清洗的零部件放置在该设备的清洗腔室内，保证高温空气流能从这些零部件内部通过，即可实现清洗。另外，针对颗粒过滤器以外的零部件进行清洗时，为了实现更好的清洗效果，还可以选择将适于清洗颗粒过滤器的颗粒过滤器清洗设备中的承托部更换成与零部件相适配的承托部件。
16.实用新型的作用与效果
17.根据本实用新型所涉及的加热单元、颗粒过滤清洗装置以及颗粒过滤器清洗设
备，因为颗粒过滤器清洗设备的颗粒过滤清洗装置具有加热单元，加热单元设置在管状壳体内的绝缘柱体具有复数个贯穿腔道，多根电热丝分别设置在复数个贯穿腔道中，每根电热丝均具有两个连接端，所有连接端与设置在管状壳体端部的接线单元的接线端按照预定方式电连接，接线端与外部电源相通向电热丝供电，使得通过贯穿腔道的空气流能够被电热丝加热，且空气流分别通过不同的贯穿腔道与加热丝充分接触，使得通过加热单元的空气流的温度能够快速达到预定温度，加热效率极高，且能源损耗更少。因此，本实用新型的颗粒过滤清洗装置以及颗粒过滤器清洗设备能够一次性地将颗粒过滤器中的颗粒油污清洗干净，操作简单，节省人工成本。
附图说明
18.图1是本实用新型的实施例中颗粒过滤器清洗设备的结构示意图；
19.图2是本实用新型的实施例中颗粒过滤器清洗装置的结构示意图；
20.图3是本实用新型的实施例中加热单元的结构示意图；
21.图4是本实用新型的实施例中加热单元的端面结构示意图；
22.图5是本实用新型的实施例中绝缘柱体的结构示意图；
23.图6是本实用新型的实施例中每组电热丝的连接关系示意图；
24.图7是本实用新型的变形例一中的绝缘柱体的端面结构示意图；
25.图8是本实用新型的变形例二中的每组电热丝的连接关系示意图。
具体实施方式
26.为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本实用新型一种加热单元、颗粒过滤器清洗装置以及颗粒过滤器清洗设备作具体阐述。
27.<实施例>
28.本实施例详细描述颗粒过滤器清洗设备的具体结构和使用方法。
29.图1是本实施例中颗粒过滤器清洗设备的结构示意图。
30.如图1所示，颗粒过滤器清洗设备1包括柜体2、颗粒过滤器清洗装置3以及控制装置4。
31.柜体2为不锈钢的长方体柜，底面的四角上分别固定有四个支撑脚5，使柜体2与地面具有一定的距离，便于散热。
32.控制装置4安装在柜体2上，控制颗粒过滤器清洗装置3的运行。
33.图2是本实施例中颗粒过滤器清洗装置的结构示意图。
34.如图2所示，颗粒过滤器清洗装置3安装在柜体2内，包括空气流驱动单元6、空气流回流单元7、加热单元8、空气流输入单元9、清洗腔室10、空气流输出单元11、进气单元32以及排气单元33。
35.空气流驱动单元6具有驱动电机12、鼓风机13和驱动管道14。驱动电机12安装在柜体2的顶部，鼓风机13与驱动电机12的输出端连接，具有空气入口15与空气出口16，鼓风机13能够在驱动电机12的驱动将空气从空气入口15吸入，生成空气流后从空气出口16排出。驱动管道14与鼓风机13的空气出口16连通，空气流从鼓风机13中生成后进入驱动管道14。
三个接线端与w接线桩连接。
52.图6是本实施例中每组电热丝的连接关系示意图。
53.以第一组电热丝19的连接关系为例进行说明，如图6所示，三根电热丝19的第一连接端23相互连接，三根电热丝19的第二连接端24分别与u1接线端、v1接线端以及w1接线端连接。
54.另外两组电热丝的连接关系与第一组电热丝的连接关系相似，在此不再赘述。
55.在本实施例中，外部电源提供的三相交流电压为380v，经过上述方式连接后，施加在每根电热丝19上的电压为220v。
56.另外，多个电热丝19的第一连接端23与第二连接端24的外表面上包裹有陶瓷珠(图中未示出)，防止多根电热丝19之间相互接触发生短路。
57.空气流输入单元9为管道，与加热单元8连通，输送加热单元8生成的高温空气流。
58.清洗腔室10为长方体箱，包括保温腔体29以及安装在保温腔体29上的保温门30，保温腔体29和保温门30均包括金属层以及设置在金属层外侧的保温层，金属层上设置有多个贯穿孔31。清洗腔室10位于加热单元8的上方，与空气流输入单元9相连通。颗粒过滤器放置在清洗腔室10中，加热单元8生成的高温空气流通过空气流输入单元9进入清洗腔室10，对颗粒过滤器中沉积的颗粒进行清洗。
59.空气流输出单元11为管道，分别与清洗腔室10以及空气流驱动单元6相连通，在空气流驱动单元6的驱动下使得高温空气流循环流动。
60.进气单元32为管道，与空气流输入单元9相连通，能够通过空气流输入单元9向清洗腔室10中通入外部空气。
61.排气单元33为管道，与空气流驱动单元6相连通，能够将高温空气流排出。
62.进气单元32与空气流输入单元9之间、排气单元33与空气流驱动单元6之间以及空气流驱动单元6与空气流回流单元7之间均设置有电控阀。
63.本实施例中的颗粒过滤器为dpf，本实施例中的颗粒过滤器清洗设备1的工作过程如下：
64.首先，操作者启动颗粒过滤器清洗设备1，将颗粒过滤器放入保温腔体29中，关好保温门30，并通过控制装置4开启空气流驱动单元6。进气单元32的电控阀关闭，排气单元33与空气流驱动单元6之间的电控阀关闭，空气流驱动单元6与空气流回流单元7之间的电控阀开启。空气流驱动单元6将空气从空气入口15吸入后生成空气流并从空气出口16排入空气流回流单元7中，空气流通过空气流回流单元7输送至加热单元8。打开外部电源，外部电源向接线单元20的3个接线桩25提供u、v、w三相交流电，连接在接线桩26上的9个接线端26分别向9根电热丝19供电，电热丝19通电后温度上升，总功率达到27kw。空气流通过绝缘柱体上的18条贯穿腔道22，分别与贯穿腔道22内的电热丝19进行热交换后，空气流升温为高温空气流。高温空气流通过空气流输入单元9进入保温腔体29，并对保温腔体29内的颗粒过滤器进行清洗，使得颗粒过滤器内积存的颗粒充分燃烧。高温空气流通过颗粒过滤器后转为低温空气流，低温空气流在空气流驱动单元6的驱动作用下再次通过空气入口15进入空气流驱动单元6，并从空气出口16进入空气流回流单元7进行再次循环。
65.本实施例中，在10min
‑
20min内升温到550℃～700℃，到达清洗阶段，清洗阶段的温度为550℃～700℃维持10min
‑
20min。经过多次试验，在该温度条件下就能够对颗粒过滤
器内的颗粒油污进行清洗，并且在清洗过程中颗粒过滤器内的颗粒油污能够完全燃烧，不产生因燃烧不充分而产生的有害气体。
66.清洗结束后，进气单元32的电控阀完全开启，排气单元33与空气流驱动单元6之间的电控阀开启，空气流驱动单元6与空气流回流单元7之间的电控阀关闭。外部的空气在空气流驱动单元6的作用下依次通过进气单元32、空气流输入单元9、清洗腔室10、空气流输出单元11以及排气单元33后排出。等到颗粒过滤器下降至能够取出的温度后，打开保温门30取出清洗后的颗粒过滤器。
67.<变形例一>
68.本变形例与实施例的区别在于颗粒过滤器清洗设备1的加热单元34不同。
69.图7是本变形例中的绝缘柱体的端面结构示意图。
70.如图7所示，加热单元34的绝缘柱体35具有复数个贯穿腔道36，多个贯穿腔道36沿绝缘柱体35的周向分布成两层作为中心层和边缘层，中心层中的贯穿腔道设定为2m个，边缘层中的腔道设定为4m个。
71.在本变形例中，m＝3，中心层中的贯穿腔道36截面呈扇形，数量为6个，扇形的三个角上均具有向扇形中心凸出的第一凸起37，该第一凸起37沿贯穿腔道36的长度方向延伸至贯穿腔道36的两端。边缘层中的贯穿腔道截面呈四边形，数量为12个，四边形的四个角上均具有向四边形中心凸出的第二凸起38，该第二凸起38沿贯穿腔道36的长度方向延伸至贯穿腔道36的两端。
72.每根电热丝19分布在成对分布的两个贯穿腔道36中，成对的两个贯穿腔道36相邻设置，并且所有的电热丝19呈中心对称。贯穿腔道36内的第一凸起37和第二凸起38使得电热丝19的位置保持在贯穿腔道的中心处，使得电热丝与腔道的接触面积减小，降低导热率，提高对空气流的加热效率。
73.<变形例二>
74.本变形例与实施例的区别在于每组电热丝的连接关系不同。
75.图8是本变形例中的每组电热丝的连接关系示意图。
76.以第一组电热丝19的连接关系为例进行说明，如图8所示，三根电热丝19串联连接，相邻两个的电热丝19的第一连接端23和第二连接端24分别形成三个连接点，该三个连接点分别与相应一组的u1接线端、v1接线端以及w1接线端相互连接。
77.另外两组电热丝的连接关系与第一组电热丝19的连接关系相似，在此不再赘述。
78.实施例的作用与效果
79.根据本实施例所涉及的加热单元、颗粒过滤清洗装置以及颗粒过滤器清洗设备，因为颗粒过滤器清洗设备的颗粒过滤清洗装置具有加热单元，加热单元设置在管状壳体内的绝缘柱体具有复数个贯穿腔道，多根电热丝分别设置在复数个贯穿腔道中，每根电热丝均具有两个连接端，所有连接端与设置在管状壳体端部的接线单元的接线端按照预定方式电连接，接线端与外部电源相通向电热丝供电，使得通过贯穿腔道的空气流能够被电热丝加热，且空气流分别通过不同的贯穿腔道与加热丝充分接触，使得通过加热单元的空气流的温度能够快速达到预定温度，加热效率极高，且能源损耗更少。
80.根据本实施例所涉及的颗粒过滤器清洗装置，在对放置在清洗腔室中的颗粒过滤器进行清洗时，空气流驱动单元驱动空气流通过空气流回流单元进入加热单元，加热单元
对空气流进行加热使之成为高温空气流后，通过空气流输入单元进入清洗腔室对颗粒过滤器进行清洗，清洗后高温空气流再通过空气流输出单元回到空气流回流单元重新进行循环。因为加热单元能够在10min
‑
20min内将空气流加热到550℃～700℃，并维持该温度10min
‑
20min，使得颗粒过滤器中的颗粒和油污能够充分燃烧，不产生二次污染，且一步完成清洗，提高对颗粒过滤器的清洗效率。
81.根据本实施例所涉及的颗粒过滤器清洗设备，因为具有上述颗粒过滤器清洗装置以及控制装置，所以能够在控制装置的控制下，完成对颗粒过滤器的清洗，清洗效率高，步骤简单，人工人本低，且使用高温空气流对颗粒过滤器进行清洗，不需要额外的高压脉冲气流设备，设备成本低，适宜推广。
82.上述实施方式为本实用新型的优选案例，并不用来限制本实用新型的保护范围。
83.在本实用新型的实施例中，管状壳体为耐高温的不锈钢材料，在实际应用中，管状壳体的材料可以为任何耐高温的材料。
84.在本实用新型的实施例中，管状壳体为耐高温的不锈钢材料，接线桩需要包含陶瓷的耐高温绝缘套，在实际应用中，管状壳体为绝缘材料时，接线桩可以不具有耐高温绝缘套。
85.在本实施例中，接线单元的接线桩为不锈钢连接件，接线端通过不锈钢连接件与外部电源连接。在实际应用中，接线单元的接线桩可以为内部中空的柱状，接线端穿过接线桩直接与外部电源连接。