改进的蜂窝式过滤器制造技术

一种改进的陶瓷蜂窝式过滤器，其中所述陶瓷蜂窝式过滤器具有至少一个外拐角，在向下观察所述蜂窝的通道时所述至少一个外拐角的形状包括如下各项：（ｉ）至少两个圆弧，其中所述圆弧中的至少一个的曲率半径不同于其它一个或多个圆弧的曲率半径，（ｉｉ）非圆弧、或（ｉｉｉ）至少４个没有任何弧的直倒角。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进的蜂窝式过滤器相关申请的交叉引用本申请要求美国临时专利申请60/927,653的权益。 专利
本专利技术涉及一种改进的陶瓷蜂窝式微粒过滤器。具体地，本专利技术涉及 具有提高的强度和提高的抗处理损伤性的挤压蜂窝式陶瓷过滤器。
技术介绍
柴油发动机，由于它们运行的方式，排出两种(微粒)的冷凝物或聚集 物的烟尘粒子或很细的液滴，以及典型的有害汽油发动机废气(即，HC和 CO)。这些微粒(在本文中为柴油烟尘)富含冷凝的、多核的烃，它们中的 一些可能是致癌的。由于危险物柴油烟尘对健康的危害的意识与对柴油发动机提供的更 大燃料效率的要求相冲突，已经颁布了抑制允许排出的柴油烟尘的量的规 定。为了满足这些挑战，已经使用了烟尘过滤器。如由GB 1,014,498和美 国专利4,828,807示例，过滤器有许多构造。大多数普通的有用的过滤器 往往是具有堵塞的通道的多孔陶瓷蜂窝，因而如由美国专利4,329,162示 例，废气必需进入通道并且通过通道壁。如由美国专利4,304,585; 4,333，518; 4,381，815; 4,953,627; 5,914,187; 6,669,751; 6,984,253; 7,056，568和美国专利出版物2006/029333示例，陶 瓷蜂窝由制造更大的装置如流通催化剂(flow through catalyst)(3通)、交流 换热器和柴油过滤器的更小部分制成。具体地，美国专利6,669,751和美国专利出版物2006/029333描述了接 合例如方形横截面的过滤器部分，其中外拐角具有直倒角或曲率半径为 0.3mm - 2.5 mm的圆拐角。后者进一步教导了拐角可以具有直倒角和具有 上述曲率半径的圆拐角。这些倒角被描述为可用于提高强度(耐热冲击性)。然而，这些拐角所遇到的问题是在拐角的厚壁处的灵活性有限，不能顾及 到在处理时可能发生的损害(g卩，仍然具有倒角的尖锐拐角，在拐角中不能具有充分硬的涂层模具(hard coat dies),并且不能精确地再现预期的形状 (这由美国专利公布2006/029333所述)，从而可能导致应力集中，而应力 集中导致边缘破碎等)。需要的是避免一个或多个现有技术的问题如上述问题中的一个或多 个的柴油微粒过滤器。专利技术概述本申请人已经发现了一种改进的蜂窝式烟尘过滤器，其可以由一个或 多个部分组装，并且可以使有效过滤最大化并且将处理和应用过程中的损 害最小化。本专利技术的第一方面是一种陶瓷蜂窝式过滤器，其包括具有入口端和出 口端的多孔陶瓷蜂窝体，所述入口端和出口端通过从陶瓷体的入口端延伸 至出口端的相邻的入口和出口通道连接，所述入口和出口通道由入口和出 口通道之间的多个交错的薄气体过滤多孔间隔壁限定，并且由陶瓷插塞限 定，使得入口通道具有在陶瓷体的出口端的入口陶瓷插塞，并且出口通道 具有在陶瓷体的入口端的出口陶瓷插塞，使得流体在进入入口端时必须通 过间隔壁，以从出口端离开，其中陶瓷蜂窝体具有至少一个外拐角，在向 下观察所述蜂窝的通道时所述至少一个外拐角的形状包括以下各项(i)至 少两个圆弧，其中所述圆弧中的至少一个的曲率半径不同于一个或多个其 它圆弧，(ii)非圆弧、或(iii)至少4个没有任何弧的直倒角。令人惊奇的是，在一个实施方案中，与在外拐角具有简单的圆半径的 拐角相比，应力量可以降低至少5%。该应力甚至可以低10%、15%或20%。 同样地，在一个适宜的实施方案中，与上述的外拐角相对的内拐角可以具 有与本文中所述的外拐角形状(即，不是圆形的)相同的形状或者不同的形 状。在一个实施方案中，两个相邻的拐角具有允许例如不同部分的定向以 促进通道末端的堵塞和组装多个部分的不同形状。本专利技术还允许在拐角的 定点的壁厚更大，其另外允许在处理和组装过程中避免划伤和破裂的弹性 更大。该过滤器或蜂窝可以用于其中可用于具有陶瓷蜂窝，如微粒过滤器 (例如，柴油微粒过滤器)、交流换热器和流通催化剂的任何用途。附图简述附图说明图1是本专利技术的陶瓷蜂窝式过滤器在向下观察所述过滤器的通道时的 拐角的视图。图2是本专利技术的陶瓷蜂窝式过滤器在向下观察所述过滤器的通道时的 拐角的视图。图3是非本专利技术的陶瓷蜂窝式过滤器在向下观察所述过滤器的通道 时的拐角的视图。专利技术详述在实施本专利技术的过程中，多孔的陶瓷蜂窝以及插塞(注意，插塞可以 是与蜂窝相同或不同的陶瓷，以及可以仅仅是收縮在一起以封闭通道的蜂 窝的间隔壁)可以是任何适合的陶瓷或陶瓷的组合，如在本领域中己知的用 于过滤柴油烟尘的那些。示例性的陶瓷包括氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮 化硅、氮化铝、氧氮化硅、碳氮化硅、莫来石、堇青石、(3锂辉石、钛酸 铝、硅酸铝锶、硅酸铝锂。优选的多孔陶瓷体包括碳化硅、堇青石和莫来石或它们的组合。碳化硅优选为美国专利6，582，796和6,669,751Bl和WO 出版物EP1142619A1、 WO 2002/070106A1中所述的碳化硅。WO 2004/011386A1 、 WO 2004/011124A1 、 US2004/0020359A1 和 WO 2003/051488A1描述了其它适合的多孔体。陶瓷优选为具有针状粒子的陶瓷。这些针状陶瓷多孔体的实例包括 WO 2005/097706所述的那些，以及针状莫来石，所述针状莫来石被描述 于例如美国专利5，194,154; 5,173,349; 5,198,007; 5,098,455; 5，340，516; 6,596,665和6,306，335;美国专利申请出版物2001/0038810;和国际PCT 出版物WO 03/082773。多孔的陶瓷蜂窝通常具有约30%至85%的孔隙率。优选地，多孔的 陶瓷蜂窝的孔隙率至少约40%，更优选为至少约45%，还更优选为至少约 50%，并且最优选为至少约55%至优选至多约80%，更优选至多约75%并6且最优选至多约70%。蜂窝以及通道可以是任何使得它具有至少一个拐角的几何横截面形 状。示例性的横截面形状包括正方形、矩形、梯形、平行四边形、环状扇 形体、五边形、六边形和八边形。蜂窝可以是任何尺寸，并且依赖于用途。 在一个实施方案中，蜂窝可以与其它蜂窝(即，部分)组装成更大的过滤器， 这在本领域中是熟知的，这在之前引用的专利中有描述。蜂窝可以通过任何适合的方法来形成，所述方法是例如本领域中己 知的那些，例如最普通的方法是挤出由陶瓷微粒以及挤出添加剂和液体组成的陶瓷可塑坯料，所述添加剂和液体用于使坯料(mass)塑化并且粘合微 粒。然后通过加热并且进一步加热将挤出的蜂窝干燥除去液体(通常为水)， 除去有机添加剂如润滑剂、粘合剂和表面活性剂，使得陶瓷微粒熔合或烧 结在一起或者产生随后熔合在一起的新微粒。这些方法由大量的专利和公 开文献描述过，以下仅仅是少数代表性实例美国专利4，329，162; 4,741,792; 4,001,028; 4,162,285; 3,899,326; 4,786,542; 4,837,943和 5,538,681。本专利技术的一个或多个拐角可以通过任何适合的方法形成，例如使用已知的方法形成，已知方法包括.例如，(l)研磨烧结的蜂窝(即，在蜂窝被烧结后，使用其中刻印(imprint)有拐角的形状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷蜂窝式过滤器，所述陶瓷蜂窝式过滤器包括具有入口端和出口端的多孔陶瓷蜂窝体，所述入口端和出口端由从所述陶瓷体的入口端延伸至出口端的相邻的入口和出口通道连接，所述入口和出口通道由入口和出口通道之间的多个交错的薄的气体过滤多孔间隔壁限定，并且由陶瓷插塞限定，使得所述入口通道具有在所述陶瓷体的出口端的入口陶瓷插塞，并且所述出口通道具有在所述陶瓷体的入口端的出口陶瓷插塞，使得流体在进入所述入口端时必须通过间隔壁，以从所述出口端离开，其中所述陶瓷蜂窝体具有至少一个外拐角，在向下观察所述蜂窝的通道时所述至少一个外拐角的形状包括以下的各项：（ｉ）至少两个圆弧，其中所述圆弧中的至少一个的曲率半径不同于其它的一个或多个圆弧的曲率半径，（ｉｉ）非圆弧、或（ｉｉｉ）至少４个没有任何弧的直倒角。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-5-4 60/927,6531.一种陶瓷蜂窝式过滤器，所述陶瓷蜂窝式过滤器包括具有入口端和出口端的多孔陶瓷蜂窝体，所述入口端和出口端由从所述陶瓷体的入口端延伸至出口端的相邻的入口和出口通道连接，所述入口和出口通道由入口和出口通道之间的多个交错的薄的气体过滤多孔间隔壁限定，并且由陶瓷插塞限定，使得所述入口通道具有在所述陶瓷体的出口端的入口陶瓷插塞，并且所述出口通道具有在所述陶瓷体的入口端的出口陶瓷插塞，使得流体在进入所述入口端时必须通过间隔壁，以从所述出口端离开，其中所述陶瓷蜂窝体具有至少一个外拐角，在向下观察所述蜂窝的通道时所述至少一个外拐角的形状包括以下的各项(i)至少两个圆弧，其中所述圆弧中的至少一个的曲率半径不同于其它的一个或多个圆弧的曲率半径，(ii)非圆弧、或(iii)至少4个没有任何弧的直倒角。2. 权利要求1所述的陶瓷蜂窝式过滤器，其中每一个外拐角具有所 述形状。3. 权利要求2所述的陶瓷蜂窝式过滤器，其中所述外拐角具有不同的形状，使得能够从所述拐角的定向区别所述入口和出口端。4. 权利要求3所述的陶瓷蜂窝式过滤器，其中所述外拐角的每一个 都具有不同的形状。5. 权利要求1所述的陶瓷蜂窝式过滤器，其中所述形状是具有至少 两个圆弧的形状，其中所述圆弧中的至少一个的曲率半径不同于其它一个 或多个圆弧的曲率半径。6. 权利要求5所述的陶瓷蜂窝式过滤器，其中所述形状具有至少3 个圆弧。7. 权利要求6所述的陶瓷蜂窝式过滤器，其中所述形状具有2个曲 率半径相同的圆弧，和1个曲率...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里D扎维沙，
申请(专利权)人：陶氏环球技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]