矩形出口蜂窝结构、颗粒过滤器、挤出模具及其制造方法技术

一种颗粒过滤器，具有相互连接的多孔壁部的矩阵的蜂窝结构，上述矩阵包括分别限定有多个入口通道和出口通道的入口单元格和出口单元格，其中，至少一部分的出口单元格大于任何入口单元格，并且至少一些出口通道的横截面形状为矩形。作为其它的方面描述了蜂窝挤出模具。蜂窝体、蜂窝结构以及制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】矩形出口蜂窝结构、颗粒过滤器、挤出模具及其制造方法相关申请的交叉引用本申请要求于2016年04月22日提交的美国临时申请系列第62/326,384号的优先权权益以及于2017年01月31日提交的美国临时申请系列第62/452,765号的优先权权益，上述美国临时申请的内容整体通过引用的方式由本文所依赖并包含在本文中。
本专利技术涉及一种颗粒过滤器以及蜂窝结构，上述颗粒过滤器诸如是包括封口蜂窝结构的过滤器，上述蜂窝结构由多孔陶瓷壁部构成且诸如用于从例如来自发动机废气流的流体流过滤颗粒。
技术介绍
对于过滤器而言，在废气后处理系统中已经采用了诸如封口多孔陶瓷蜂窝过滤器这样的柴油颗粒过滤器(DPF)。
技术实现思路
本专利技术涉及一种包括蜂窝结构、蜂窝结构体或蜂窝体的主体，上述主体能够包括封口件以使得上述蜂窝体为颗粒过滤器，该颗粒过滤器诸如是包括封口蜂窝结构或封口蜂窝结构体的过滤器，诸如是包括由多孔陶瓷壁部构成的蜂窝结构的过滤器，上述多孔蜂窝壁部诸如用于从例如来自发动机废气流的流体流过滤颗粒。蜂窝结构体的蜂窝结构包括单元格的矩阵，上述单元格由彼此相关联地配置的多孔壁部构成，在上述矩阵中能够确认有多个单元格子集，其中，单元格的壁部限定有能够或根据选定的封口型式封口的通道，其中，单元格的选定子集或子集在本文中被称为重复结构单元(否则在本文中被称为重复块、重复单元或单元块)。单元格壁部可用作两个或多个单元格的共用边界壁部。单元格壁部和封口件限定单元格通道、即入口通道和出口通道，并且重复结构单元表征为包括重复单元格型式或重复结构单元(即，着重于结构壁部)和/或重复通道单元(即，着重于通道)。通道适于允许基于给定的合适条件下的流体流动(例如，可由气体和颗粒构成的废气流动)，上述给定的合适条件诸如是流体生物流动、封口件的存在、颗粒负载以及单元格壁部结构。因此，蜂窝结构包括构建的结构，该构建的结构包括可确认的复数个重复结构单元(或复数个重复单元格型式)或多个重复单元(或多个重复单元格型式)，无论上述多个重复单元是否由壁部的整体整列构成，或者蜂窝结构的一些部分是否是由较小的部件或部段粘结在一起而形成较大的单元格矩阵或单元组的组件。在一组实施例中，相交的壁部由多孔陶瓷材料构成，上述多孔陶瓷材料诸如是堇青石、堇青石钛酸镁铝、钛酸铝、莫来石、钛酸铝、碳化硅、矾土或上述材料的组合。在一个方面中，本专利技术涉及一种颗粒过滤器，该颗粒过滤器包括蜂窝结构，该蜂窝结构包括入口单元格与出口单元格的较大比值以及相关联的通道，同时该蜂窝结构还包括相对于入口单元格或通道具有较大的液压直径的一些出口单元格或通道以用于良好的压降性能(清洁压降性能和烟怠负载压降性能)。颗粒过滤器、蜂窝体以及蜂窝结构还具有相对较大比例的、与出口单元接界的入口单元格(或通道)以提供有利的清洁压降性能和烟怠负载压降性能。在一些实施例中，本文所公开的颗粒过滤器、蜂窝体以及蜂窝结构同时提供良好的灰分贮存以及较低的压降。在另一方面，蜂窝结构设置成包括相交的多孔单元格壁部的矩阵，该多孔单元格壁部在蜂窝结构的入口端与出口端之间轴向延伸，上述矩阵限定有多个入口单元格和出口单元格以及由相应的入口单元格和相应的出口单元格限定的对应的入口通道和出口通道，其中，至少一部分的出口通道的横截面面积大于任何所述入口通道的横截面面积，并且至少一些出口通道包括矩形的形状。在另一方面，提供挤出模具。该模具包括模具主体的出口面，该模具主体包括相交的槽的矩阵，上述相交的槽的矩阵包括局部槽型，上述矩阵限定有模具重复单元，其中，上述局部槽型不完全地延伸跨越所述出口面，上述模具重复单元包括：四个或多个模具销，上述模具销由第一模具销型和第二模具销型制成，上述第一模具销型的横截面面积大于上述第二模具销型的横截面面积，上述第一模具销型包括具有两个第一侧部长度Lo和两个第二侧部宽度Wo的矩形形状的横截面，其中，Lo>Wo，所述局部槽型的槽以T形交叉点的方式终止在至少一个第一侧部上，上述第二模具销型包括小于上述第一侧部长度Lo的长度的一半的侧部长度Li。在又一方面中，提供一种制造包括蜂窝结构的蜂窝体的方法。该方法包括提供一种挤出模具，该挤出模具包括：模具主体的出口面，上述模具主体包括相交的槽的矩阵，上述相交的槽的矩阵包括局部槽型，上述矩阵限定有模具重复单元，其中，上述局部槽型不完全地延伸跨越上述出口面，上述模具重复单元包括：四个或多个模具销，上述模具销由第一模具销型和第二模具销型制成，上述第一模具销型的横截面面积大于上述第二模具销型的横截面面积，上述第一模具销型包括具有两个第一侧部长度Lo和两个第二侧部宽度Wo的矩形形状的横截面，其中，Lo>Wo，所述局部槽型的槽以T形交叉点的方式终止在至少一个第一侧部上，上述第二模具销型包括小于上述第一侧部长度Lo的长度的一半的侧部长度Li；通过相交的槽的矩阵挤出批料混合物以形成生坯体；加热或烧制上述生坯体以形成包括蜂窝结构的主体，该蜂窝结构包括相交的多孔单元格壁部的矩阵，上述多孔单元格壁部在上述蜂窝结构的入口端与出口端之间轴向延伸，上述矩阵限定有多个入口单元格和出口单元格以及由相应的入口单元格和相应的出口单元格限定的对应的入口通道和出口通道，其中，至少一部分的出口通道的横截面面积大于任何入口通道的横截面面积，并且至少一些出口通道包括矩形形状的横截面。附加的特征和优势将在随后的详细描述中提出，并在某种程度上从该描述中变得对本领域技术人员显而易见或通过实践包括随后的详细描述、权利要求以及附图中描述的实施例而被认识。要理解到，前述说明和后续详细描述描述了各种实施例，且意在提供用于理解所要保护的主题的本质和特征的概览或框架。包括附图以提供对各种实施例的进一步理解，且附图包含在本说明书中而构成本说明书的一部分。附图示出了本文中描述的各种实施例，并与说明书一起用于阐述所要保护的主题的原理和运行。附图说明图1A示意性地描绘和示出了用于颗粒过滤器的已知的蜂窝结构的代表性部分，该已知的蜂窝结构具有封口型式，其中，在上述封口型式中具有正方形的单元格阵列结构、矩阵或壁网以及相等尺寸的入口单元格和出口单元格(以阴影线示出的出口单元格的封口件)。图1B示出了图1A的蜂窝结构的重复结构单元。图2A示意性地描绘和示出了用于颗粒过滤器的蜂窝结构的代表性部分，该蜂窝结构具有配置成已知的封口型式的封口件，其中，在上述已知的封口型式中具有正方形的单元格阵列结构、矩阵或壁网，并且该蜂窝结构具有较大的入口单元格和较小的出口单元格的不对称设计(以阴影线示出的出口单元格的封口件)。图2B示出了图2A的不对称设计的蜂窝结构的重复结构单元。图3A示出了颗粒壁流式过滤器的比照的封口蜂窝结构的代表性部分，该封口蜂窝结构具有配置成封口型式的封口件，其中，在该封口型式中，入口单元格的数量大于出口单元格(以阴影线示出)的数量。图3B示出了图3A的蜂窝结构的重复结构单元。图4A示出了根据本专利技术的一个或多个实施例的颗粒过滤器的封口蜂窝结构的代表性部分。图4B示出了根据本专利技术的一个或多个实施例的图4A的封口蜂窝结构的重复结构单元。图4C是沿剖切线4C-4C剖取的、包括图4A的封口蜂窝结构的过滤器的局部剖切侧视图，并且示出了根据本专利技术的一个或多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种颗粒过滤器，包括：蜂窝结构，所述蜂窝结构包括相交的多孔单元格壁部的矩阵，所述多孔单元格壁部在所述蜂窝结构的入口端与出口端之间轴向延伸，所述矩阵限定有多个入口单元格和出口单元格以及由相应的入口单元格和相应的出口单元格限定的对应的入口通道和出口通道，其中，至少一部分的所述出口通道的横截面面积大于任何所述入口通道的横截面面积，并且至少一些所述出口通道包括矩形形状的横截面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.22 US 62/326,384;2017.01.31 US 62/452,7651.一种颗粒过滤器，包括：蜂窝结构，所述蜂窝结构包括相交的多孔单元格壁部的矩阵，所述多孔单元格壁部在所述蜂窝结构的入口端与出口端之间轴向延伸，所述矩阵限定有多个入口单元格和出口单元格以及由相应的入口单元格和相应的出口单元格限定的对应的入口通道和出口通道，其中，至少一部分的所述出口通道的横截面面积大于任何所述入口通道的横截面面积，并且至少一些所述出口通道包括矩形形状的横截面。2.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，每个所述出口通道的横截面面积大于任何所述入口通道的横截面面积。3.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，一些所述出口通道的横截面面积等于入口通道的横截面面积。4.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，一些所述出口通道的横截面面积大于或等于入口通道的横截面面积的两倍。5.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，在垂直于轴向的平面中的横截面观察时，所述相交的多孔单元格壁部的矩阵配置成x-y网格的布置，所述矩阵包括平行对齐于x方向的第一平行壁部组以及平行对齐于y方向的第二平行壁部组，其中，所述x方向与所述y方向正交。6.如权利要求5所述的过滤器，其特征在于，在给定的x位置处的所有壁部相互连接以形成壁部的第一直线，并且在给定的y位置处仅少部分的壁部相互连接以形成壁部的第二直线，所述壁部的第二直线的方向与所述壁部的第一直线的方向正交。7.如权利要求5所述的过滤器，其特征在于，对应于至少三个连续的单元格的壁部以端对端的方式相互连接以形成多个壁部的第一直线，并且在给定的y位置处仅少部分的壁部相互连接以形成多个壁部的第二直线。8.如权利要求5所述的过滤器，其特征在于，在给定的x位置处的所有壁部相互连接以形成壁部的第一直线，并且在给定的y位置处仅少部分的壁部相互连接以形成壁部的第二直线。9.如权利要求5所述的过滤器，其特征在于，在所述矩阵中位于给定的x位置处的多个壁部相互连接以形成第一直线。10.如权利要求5所述的过滤器，其特征在于，在所述x-y网格中的多个y位置处以及所述x-y网格中的给定的x位置处，在所述矩阵中位于y位置处的多个壁部相互连接以形成直线。11.如权利要求5所述的过滤器，其特征在于，并非所有在所述矩阵中位于选定的y位置处沿x方向延伸的壁部以端对端的方式配置成一直线。12.如权利要求5所述的过滤器，其特征在于，在所述矩阵中位于选定的y位置处沿x方向延伸的一些壁部以端对端的方式配置成一直线。13.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述矩阵包括第一平行壁部组和第二平行壁部组，当在垂直于轴向的平面观察时，所述第二平行壁部组相对于第一壁部组正交地定向。14.如权利要求13所述的过滤器，其特征在于，所述第一壁部组连续相互连接地跨越相交的壁部的所述矩阵的整个宽度。15.如权利要求14所述的过滤器，其特征在于，第二壁部组不连续相互连接地跨越相交的壁部的所述矩阵的整个宽度。16.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述入口通道和所述出口通道彼此轴向平行地延伸。17.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述入口通道具有在垂直于轴向的平面中的多边形横截面形状。18.如权利要求17所述的过滤器，其特征在于，所述多边形横截面形状的至少一个顶点包括倒圆部分。19.如权利要求17所述的过滤器，其特征在于，所述多边形横截面形状的至少一个顶点包括斜切部分。20.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述矩形形状包括出口长度Lo，所述出口长度Lo在垂直于轴向的平面中大于跨越入口通道的入口长度Li的两倍。21.如权利要求20所述的过滤器，其特征在于，所述矩形形状的至少一个顶点包括倒圆部分。22.如权利要求20所述的过滤器，其特征在于，所述矩形形状的至少一个顶点包括斜切部分。23.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，至少一些所述入口通道在垂直于轴向的平面中具有正方形的横截面形状以及入口长度Li，所述入口长度Li在垂直于轴向的平面中与至少一些所述出口通道的出口宽度Wo相等。24.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述入口通道在垂直于轴向的平面中具有正方形的横截面形状以及入口长度Li，并且所述出口通道的出口长度Lo大于所述入口通道的所述入口长度Li的两倍。25.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述入口通道的数量是所述出口通道的数量的3倍或更多倍。26.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述入口通道的数量是所述出口通道的数量的3倍至10倍之间。27.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述蜂窝结构的入口开口正面面积OFAin包括所述入口通道在垂直于轴向的平面中的面积的总和，并且所述蜂窝结构的出口开口正面面积OFAout包括所述出口通道在垂直于轴向的平面中的面积的总和，其中，所述入口开口正面面积OFAin>所述出口开口正面面积OFAout。28.如权利要求27所述的过滤器，其特征在于，所述入口开口正面面积OFAin：所述出口开口正面面积OFAout的比值在1.5至5.0之间。29.如权利要求27所述的过滤器，其特征在于，所述入口开口正面面积OFAin：所述出口开口正面面积OFAout的比值与和所述出口通道共用壁部的所述入口通道的周长的平均分数的乘积为至少0.67且小于1.0。30.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述矩阵中的所有所述多孔单元格壁部的厚度相同。31.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述矩阵中的所有所述多孔单元格壁部的平均厚度相同。32.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，一个或多个入口通道在所述矩阵中配置于任意两个所述出口通道之间。33.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，壁部包括多个第一壁部和多个第二壁部，其中，所述第一壁部具有第一平均厚度，所述第二壁部具有第二平均厚度，并且所述第二平均厚度大于所述第一平均厚度。34.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述矩阵包括多个重复结构单元，每个单元包括限定相应的出口通道以及邻近所述相应的出口通道的多个围绕或抵靠的入口通道的壁部组。35.如权利要求34所述的过滤器，其特征在于，每个所述重复结构单元包括沿轴向(z方向)延伸的壁部，所述沿轴向延伸的壁部包括平行对齐于第一方向的第一侧壁部组以及平行对齐于第二方向的第二侧壁部组，其中，所述第一方向与所述第二方向正交，并且所述第一方向和所述第二方向分别与轴向正交。36.如权利要求35所述的过滤器，其特征在于，每个所述重复结构单元包括：出口限定组的壁部，所述出口限定组的壁部包括第一壁部组的第一组壁部，所述第一壁部组的第一组壁部与第二壁部组的第二组壁部相互连接以在所述重复结构单元中共同限定对应的出口通道或出口单元格，所述出口单元格具有多个角部；以及除了所述出口限定组的壁部以外的至少一个壁部，其中，所述至少一个壁部在对应的出口单元格的角部之间的中间位置处与所述出口限定组的壁部...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·M·比尔，何苏浩，A·KE·海贝尔，K·R·米勒，P·坦登，D·J·汤普森，
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