耐缺陷的蜂窝体结构制造技术

在一种实施方式中，一种由陶瓷材料形成的蜂窝体结构或陶瓷蜂窝体结构包含至少一个限定蜂窝体结构的周界的外壁。多个一级区域间壁和二级区域间壁可沿着蜂窝体结构的轴向方向延伸并横跨蜂窝体结构的宽度。一级区域间壁和二级区域间壁彼此相交以将蜂窝体结构的径向截面划分成多个区域。一级区域间壁和二级区域间壁具有最大厚度为T

Defect resistant honeycomb structure

In one embodiment, a honeycomb structure or a ceramic honeycomb structure formed of ceramic material comprising at least one outer wall defining a perimeter of the honeycomb structure. A number of regional level and the two level regional partition partition can be extended along the axial direction of honeycomb structure and honeycomb structure across the width. The level of regional partition and two regional partitions intersect each other to the radial section of honeycomb structure divided into a plurality of areas. The level of regional partition and two regional partition has a maximum thickness of T

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耐缺陷的蜂窝体结构相关申请的交叉引用本申请依据35U.S.C.§119要求于2014年7月25日提交的美国临时申请系列号62/029040的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过引用将其全文纳入本文。背景
本说明书总体上涉及用于过滤和/或催化剂应用中的蜂窝体结构，更具体而言，涉及耐缺陷的用于过滤和/或催化剂应用中的蜂窝体结构。
技术介绍
蜂窝体结构，例如由陶瓷材料形成的蜂窝体结构被广泛用作消费品和商业设备中的抗污染装置中。例如，蜂窝体结构可作为催化转化器基材和颗粒物过滤器被用于车辆的尾气排放系统中。蜂窝体结构通常由限定出多个平行的气体引导通道的薄且多孔的陶瓷壁基质(也被称为“网格”)形成。蜂窝体结构的这些薄且多孔的壁使结构容易因使用过程中所经历的机械冲击和/或极端的温度起伏而损坏和/或破裂。具体而言，蜂窝体结构的等静压强度主要受限于薄且多孔的壁中的几何缺陷。例如，在蜂窝体结构的制造过程中，形成结构的网格基质通常可具有一种或多种几何异常，例如弯曲或网格缺失。蜂窝体结构中数以千计的网格中的一个几何异常就会显著降低该蜂窝体结构的等静压强度，有可能导致该结构在使用和/或加工过程中发生机械失效。通常采用检验系统来甄别制造过程中蜂窝体结构中所产生的几何缺陷。具有超出规定阈值的几何缺陷的蜂窝体结构会被废弃。然而，这些缺陷的经常出现会导致显著的生产损耗，并且会导致生产成本的上升。所以，需要替代性的方法以降低蜂窝体结构对缺陷的敏感程度，从而改善具有这些缺陷的蜂窝体结构的等静压强度。专利技术概述根据一种实施方式，一种由陶瓷材料形成的蜂窝体结构或陶瓷蜂窝体结构包含至少一个限定蜂窝体结构的周界的外壁。多个一级区域间壁可沿着蜂窝体结构的轴向方向延伸并横跨蜂窝体结构的宽度。一级区域间壁可基本上彼此平行且各一级区域间壁的相反端沿着宽度方向与所述至少一个外壁相交。多个二级区域间壁可沿着轴向方向延伸并与一级区域间壁相交。一级区域间壁和二级区域间壁将蜂窝体结构的径向截面划分成多个区域。一级区域间壁和二级区域间壁具有最大厚度为TZmax的单壁厚度。相邻区域可被单个一级区域间壁或单个二级区域间壁隔开。各区域可包含多个通道壁，所述通道壁相交而将所述区域细分成多个沿着蜂窝体结构的轴向方向延伸的贯通通道，各区域内的多个通道壁的厚度至少为tC；且TZmax＞2tC。在另一种实施方式中，一种由陶瓷材料形成的蜂窝体结构或陶瓷蜂窝体结构可包含至少一个限定蜂窝体结构的周界的外壁。多个一级区域间壁可沿着蜂窝体结构的轴向方向延伸并横跨蜂窝体结构的宽度。一级区域间壁可基本上彼此平行且各一级区域间壁的相反端可沿着宽度方向与所述至少一个外壁相交。多个二级区域间壁可沿着轴向方向延伸并与一级区域间壁相交。一级区域间壁和二级区域间壁可将蜂窝体结构的径向截面划分成多个区域。一级区域间壁和二级区域间壁具有最大厚度为TZmax的单壁厚度。相邻区域可被单个一级区域间壁或单个二级区域间壁隔开。各区域可包含多个通道壁，所述通道壁相交而将所述区域细分成多个沿着蜂窝体结构的轴向方向延伸的贯通通道。各区域内的多个通道壁的厚度可小于TZmax且大于或等于tC。各区域内的多个通道壁在与一级区域间壁和二级区域间壁的相邻处的厚度可厚于其在各区域的中心处的厚度，且TZmax＞2tC。在以下的详细叙述中披露了本文所述的蜂窝体结构的附加特征和优点，其中的部分内容对于本领域的技术人员而言，可以通过所述内容或通过实施本文所描述的实施方式包括以下的详细叙述、所附权利要求以及附图而变得显而易见。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都描述了各种实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各种实施方式的进一步理解，附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本文所描述的各种实施方式，且与描述一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。附图的简要说明图1示意性地图示了根据本文所展示和描述的一种或多种实施方式的蜂窝体结构；图2示意性地图示了根据本文所展示和描述的一种或多种实施方式的蜂窝体结构的局部截面；图3示意性地图示了一种蜂窝体结构的区域的截面，其中，该区域内的通道壁的厚度向着该区域的中心递减；图4示意性地图示了根据本文所展示和描述的一种或多种实施方式的具有六边形贯通通道的蜂窝体结构的局部截面；图5A～5C示意性地图示了蜂窝体结构中可能发生的几何异常；图6用图表图示了两种蜂窝体结构的等静压强度(归一化为施加的拉伸应力的峰值的倒数)随一级区域间壁和二级区域间壁的厚度而变化的情况；图7用图表图示了经过加固的蜂窝体结构和未经加固的蜂窝体结构的等静压强度(归一化为施加的拉伸应力的峰值的倒数)随中间具有切口网格的相邻通道壁的数量而变化的情况；以及图8用图表图示了以下三种蜂窝体结构的归一化的比强度(相对等静压强度/堆积密度)：(1)未经加固的蜂窝体结构；(2)经过加固的蜂窝体结构；和(3)具有与经过加固的蜂窝体结构等价的堆积密度的未经加固的蜂窝体结构。专利技术详述下面详细参考耐缺陷的蜂窝体结构的各种实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只要可能，在附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的组件。图1图示了耐缺陷蜂窝体结构的一种实施方式，其在本文中以附图标记100表示。该蜂窝体结构通常可包含至少一个限定所述蜂窝体结构的周界的外壁；多个一级区域间壁可沿着蜂窝体结构的轴向方向延伸并横跨蜂窝体结构的宽度。一级区域间壁可基本上彼此平行且各一级区域间壁的相反端可沿着宽度方向与所述至少一个外壁相交。多个一级区域间壁可沿着轴向方向延伸并与一级区域间壁相交。一级区域间壁和二级区域间壁可将蜂窝体结构的径向截面划分成多个区域。一级区域间壁和二级区域间壁具有最大厚度为TZmax的单壁厚度。相邻区域可被单个一级区域间壁或单个二级区域间壁隔开。各区域可包含多个通道壁，所述通道壁相交而将所述区域细分成多个沿着蜂窝体结构的轴向方向延伸的贯通通道。各区域内的多个通道壁的厚度可至少为tC。TZmax可大于2tC。下面将特别参照附图对耐缺陷蜂窝体结构的各种实施方式进行描述。如本文所用，术语“等静压强度(isostaticstrength)”是指一个蜂窝体结构所能够承受而不发生失效的最大等静压(单位为MPa)。等静压强度通过施加均压以在径向方向上“挤压”蜂窝体结构来确定。增加等静压直至发生失效以确定蜂窝体的等静压强度。现在参考图1和2，图1中示意性地图示了一种蜂窝体结构100，图2中示意性地图示了蜂窝体结构100的径向截面的一部分。蜂窝体结构100可用作过滤来自气流(例如尾气气流)中的颗粒物质的过滤器和/或对气流中可能夹带的特定种类的污染物进行催化的催化基材。在本文所述的实施方式中，蜂窝体结构100可由陶瓷材料制成，例如堇青石、碳化硅、氧化铝、钛酸铝或其它任何适合在升高了的温度下使用的陶瓷材料。或者，蜂窝体结构100可由具有催化性能的活性材料制成，例如沸石。蜂窝体结构100通常包含具有多个沿着轴向方向(即沿着图1所示的坐标轴的+/-Z方向)在入口端102与出口端104之间延伸的贯通通道101或孔道的蜂窝主体。蜂窝体结构100还包含包围多个通道101的外壁105(也称为“表皮”)。该外壁105可在蜂窝体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷蜂窝体结构，其包含：至少一个限定所述蜂窝体结构的周界的外壁；多个沿着所述蜂窝体结构的轴向方向延伸并横跨所述蜂窝体结构的宽度的一级区域间壁，其中，所述一级区域间壁基本上彼此平行且各一级区域间壁的相反端沿着所述宽度方向与所述至少一个外壁相交；以及多个沿着轴向方向延伸并与所述一级区域间壁相交的二级区域间壁，所述一级区域间壁和所述二级区域间壁将所述蜂窝体结构的径向截面划分成多个区域，其中：所述一级区域间壁和所述二级区域间壁具有最大厚度为T

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.25 US 62/029,0401.一种陶瓷蜂窝体结构，其包含：至少一个限定所述蜂窝体结构的周界的外壁；多个沿着所述蜂窝体结构的轴向方向延伸并横跨所述蜂窝体结构的宽度的一级区域间壁，其中，所述一级区域间壁基本上彼此平行且各一级区域间壁的相反端沿着所述宽度方向与所述至少一个外壁相交；以及多个沿着轴向方向延伸并与所述一级区域间壁相交的二级区域间壁，所述一级区域间壁和所述二级区域间壁将所述蜂窝体结构的径向截面划分成多个区域，其中：所述一级区域间壁和所述二级区域间壁具有最大厚度为TZmax的单壁厚度；相邻区域被单个一级区域间壁或单个二级区域间壁隔开；各区域包含多个通道壁，所述通道壁相交而将所述区域细分成多个沿着所述蜂窝体结构的轴向方向延伸的贯通通道，各区域内的所述多个通道壁具有的厚度至少为tC；且TZmax＞2tC。2.如权利要求1所述的蜂窝体结构，其特征在于，还包含不完整的贯通通道和完整的贯通通道，其中，所述蜂窝体结构的各个完整的贯通通道受至少一个厚度为tC的通道壁限制。3.如权利要求1所述的蜂窝体结构，其特征在于，TZmax≤10tC。4.如权利要求1所述的蜂窝体结构，其特征在于，所述多个一级区域间壁的厚度在tC至TZmax之间变化。5.如权利要求1所述的蜂窝体结构，其特征在于，所述多个二级区域间壁的厚度在tC至TZmax之间变化。6.如权利要求1所述的蜂窝体结构，其特征在于，相邻的一级区域间壁被至少两个贯通通道隔开。7.如权利要求1所述的蜂窝体结构，其特征在于，所述一级区域间壁、所述二级区域间壁、所述外壁和所述多个通道壁包含相同的材料。8.如权利要求1所述的蜂窝体结构，其特征在于，所述一级区域间壁、所述二级区域间壁和所述通道壁是整体式的。9.如权利要求1所述的蜂窝体结构，其特征在于，所述蜂窝体结构的孔道密度大于或等于约10...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·M·比尔，J·T·哈里斯，S·T·尼克森，K·H·韦帕科马，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US