CN108278142A - 一种蜂窝陶瓷堵孔结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及蜂窝陶瓷过滤器领域，公开了一种蜂窝陶瓷堵孔结构，包括：进口蜂窝陶瓷面和出口蜂窝陶瓷面，进口蜂窝陶瓷面和出口蜂窝陶瓷面包括处于皮肤边缘的S≤25％的第一区域格子和S＞25％的第二区域格子，全部第一区域格子在进口面和/或出口面封堵；其中，S为某个格子的不完整格子面积占完整格子面积的比例。本发明提供的一种蜂窝陶瓷堵孔结构，将小的不完整格子选择性进行封堵，满足排放要求，且背压小，抗热震性能好，制作成本低，过滤效果好。

Description

一种蜂窝陶瓷堵孔结构
技术领域
本发明涉及蜂窝陶瓷过滤器领域，特别是涉及一种蜂窝陶瓷堵孔结构。
背景技术
蜂窝陶瓷壁流式过滤器可将汽油机及柴油机尾气中的碳黑去除。传统的过滤器设计，它有进口及出口，以及将进出口隔开的多孔壁。这些相互连接的壁将过滤器分成了进口通道及出口通道。为捕捉碳黑及灰，进口通道的出口端被封堵，而出口通道的进口被堵。这样的间隔被堵的结构就象国际象棋的棋盘。这种设计可强迫尾气从多孔壁上通过，使得颗粒物沉积在通道里或壁上。通常，进出口通道具有同样面积的正方形截面。当碳黑量达到一定程度，再生过程发生，会烧去这些碳黑。
在蜂窝陶瓷过滤器的生产中，蜂窝的结构是由挤出成型完成。在此过程中，相互连接的壁与最外面的壁(又称皮肤)形成了蜂窝陶瓷结构。大部分互相连接的壁形成的格子通道是完整的正方形状。但是，有些壁与皮肤形成的格子是不规则结构，这些格子叫不完整格子。理论上来说，这些不完整格子可依据通常的棋盘式堵孔方式。但实际上，对于由挤出的皮肤及连接的壁形成的不完整格子，非常难以实现高质量的堵孔工艺。有些问题是过滤器的挤出质量造成，有些是由激光打孔工艺造成，等等。因此，需要堵孔后人工检测及手工封堵遗漏的格子。因为颗粒数(PN)环保的要求，这些问题必须解决。
皮肤附近的不完整格子数目(Np)，可由下面公式估算：
Np＝πNd (1)
其中π是圆周率，Nd是格子在直径线上的总数目。从此公式(1)可看出，不完整格子具有很大的数量，所以不能忽略不计，尤其为满足PN排放法规及背压的考虑。
虽然有很通常的工艺封堵完整的格子，但封堵不完整格子并不是一件简单的事。对于大尺寸的过滤器来说，通常工艺是磨外圆后，再把皮肤材料放上(叫植皮工艺)。在植皮过程中，不完整格子会被皮肤材料自动填充。对于小尺寸的过滤器来说，皮肤在挤出工艺中形成，必须有办法封堵这些不完整格子。
现有技术中对不完整格子的一种处理方式：不完整格子的封堵是与正常的完整格子一样。在生产中，会发现有些格子是未封堵或封堵错了。有许多原因造成这些问题，一些是因为挤出质量，一些是基于打孔工艺。因此，需要花更多时间修正这些不完整格子封堵问题。
现有技术中对不完整格子的一种处理方式：不完整格子是由挤出材料封堵，就像挤出的壁一样。此种方法可具有高过滤效果以满足颗粒重量(PM)的排放要求。但是，由于更多的材料被挤入此小的区域，结构模量增大，从而导致在再生中遇到抗热震性能不够的问题。
现有技术中对不完整格子的一种处理方式：所有的不完整格子都不封堵。虽然此方案可满足一些以前的排放要求，但对新的排放要求，如颗粒数目(PN)要求，这种方案不可取。
所以，要有一种封堵不完整格子的方法，且此法不能对PN排放，背压及热应力造成负影响。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种蜂窝陶瓷堵孔结构，解决现有技术中因对不完整格子不处理或过分处理导致的不符合排放要求、背压增大以及抗热震性能差的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种蜂窝陶瓷堵孔结构，其特征在于，包括：进口蜂窝陶瓷面和出口蜂窝陶瓷面，所述进口蜂窝陶瓷面和所述出口蜂窝陶瓷面包括处于皮肤边缘的S≤25％的第一区域格子和S＞25％的第二区域格子，全部所述第一区域格子在进口面和/或出口面封堵；其中，S为某个格子的不完整格子面积占完整格子面积的比例。
其中，所述第一区域格子为S≤12.5％的格子，所述第二区域格子为S＞12.5％的格子。
其中，全部所述第一区域格子在进口面封堵，在出口面开口。
其中，全部所述第一区域格子在出口面封堵，在进口面开口。
其中，所述第二区域格子的进口面和出口面均为间隔封堵。
(三)有益效果
本发明提供的一种蜂窝陶瓷堵孔结构，将小的不完整格子选择性进行封堵，满足排放要求，且背压小，抗热震性能好，制作成本低，过滤效果好。
附图说明
图1为本发明实施例1进口蜂窝陶瓷面的局部结构图；
图2为本发明实施例1出口蜂窝陶瓷面的局部结构图；
图3为本发明实施例2进口蜂窝陶瓷面的局部结构图；
图4为本发明实施例2出口蜂窝陶瓷面的局部结构图；
图5为本发明实施例3进口蜂窝陶瓷面的局部结构图；
图6为本发明实施例4出口蜂窝陶瓷面的局部结构图；
图中，1、第一区域格子；2、第二区域格子。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-图6所示，本发明公开一种蜂窝陶瓷堵孔结构，包括：进口蜂窝陶瓷面和出口蜂窝陶瓷面，进口蜂窝陶瓷面和出口蜂窝陶瓷面包括处于皮肤边缘的S≤25％的第一区域格子1和S＞25％的第二区域格子2，全部第一区域格子1在进口面和/或出口面封堵；其中，S为某个格子的不完整格子面积占完整格子面积的比例。
本发明是针对蜂窝陶瓷过滤器，其结构是由多孔的壁互相连接的进、出口通道构成。进口通道在出口端被封堵，而出口通道在进口端被封堵。利用这样的结构，可迫使尾气从进口通道流入，经过多孔的壁，再从出口通道流出。因此，这种封堵图案(类似棋盘式结构)能把颗粒物收集在通道内。本发明的过滤器有皮肤，此过滤器可是圆形，椭圆，或其它形状，此过滤器由挤出工艺形成。一般来说，此过滤器的材料是陶瓷材料，如堇青石，碳化硅，钛酸铝，及莫来石等，但也可是其它可挤出的材料，如玻璃，玻璃陶瓷，塑料，以及金属。一般来说，本发明过滤器的气孔率在20％到70％之间。对汽油机及柴油机尾气过滤器，气孔平均尺寸在5到50微米间，更倾向于10到30微米间。蜂窝陶瓷过滤器每平方英寸有50到350个格子，更倾向于100到300个格子。壁厚可从0.05到0.5毫米，更倾向于0.1到0.4毫米。
具体的，S是衡量不完整格子的指标。当S接近1时，不完整格子类似于完整格子。假设所有的不完整格子按S数值是平均分布，则S等于或小于25％的不完整格子占所有不完整格子的25％。按通常的棋盘式填堵，一半的格子是不堵的。而从本发明，这些格子是填堵的，产生多余的封堵格子。再假设这些不完整格子都具有S值25％，则这些格子的所有相对面积(相对于直径线上的完整格子)是：
25％*π*(25％/2)＝9％
以上是保守计算，因为不是所涉及的不完整格子都具有S等于25％。由于直径线上的格子数小于整个过滤器的5％，因此，此设计影响的区域小于整个过滤器格子数的0.5％，或小于通常棋盘堵孔方式不堵孔格子的1％。因而，假如填堵所有S等于或小于25％的格子，对背压的影响是很小的。
对于以上的填堵设计，可用于进口或出口端，或者两端同时填堵。当此法用于两端同时堵时，对背压的影响在2％以下。
优选地，第一区域格子1为S≤12.5％的格子，第二区域格子2为S＞12.5％的格子。
其中，全部第一区域格子1在进口面封堵，在出口面开口。
其中，全部第一区域格子1在出口面封堵，在进口面开口。
其中，第二区域格子2的进口面和出口面均为间隔封堵。
实施例1：
如图1和图2所示，将所有的S≤25％的第一区域格子1的进口端封堵，在出口端不封堵。对于S大于25％的第二区域格子2，按通常的棋盘式实行封堵间隔式封堵。经实验和计算，本实施例对背压的影响小于1％。
实施例2：
如图3和图4所示，将所有的S≤25％的第一区域格子1的出口端封堵，在进口端不封堵。对于S大于25％的第二区域格子2，按通常的棋盘式实行封堵间隔式封堵。经实验和计算，本实施例对背压的影响小于1％。
实施例3：
如图5和图6所示，将所有的S≤25％的第一区域格子1的进口端和出口端均封堵。对于S大于25％的第二区域格子2，按通常的棋盘式实行封堵间隔式封堵。经实验和计算，本实施例对背压的影响小于2％。
此外，若挤出工艺及激光打孔工艺质量好，S值可进一步降低到12.5％而没有精确度的问题，如以下实施例4-实施例6。
实施例4：
本实施例与实施例1基本相同，为了描述的简要，在本实施例的描述过程中，不再描述与实施例1相同的技术特征，仅说明本实施例与实施例1不同之处：
本实施例的第一区域格子1为S小于等于12.5％的格子，而第二区域格子2。第一区域格子1的进口端封堵，在出口端不封堵。第二区域格子2，按通常的棋盘式实行封堵间隔式封堵。
实施例5：
本实施例与实施例2基本相同，为了描述的简要，在本实施例的描述过程中，不再描述与实施例2相同的技术特征，仅说明本实施例与实施例2不同之处：
本实施例的第一区域格子1为S小于等于12.5％的格子，而第二区域格子2。第一区域格子1的出口端封堵，在进口端不封堵。第二区域格子2，按通常的棋盘式实行封堵间隔式封堵。
实施例6：
本实施例与实施例3基本相同，为了描述的简要，在本实施例的描述过程中，不再描述与实施例3相同的技术特征，仅说明本实施例与实施例3不同之处：
本实施例的第一区域格子1为S小于等于12.5％的格子，而第二区域格子2。第一区域格子1的进口端和出口端均封堵。第二区域格子2，按通常的棋盘式实行封堵间隔式封堵。经实验和计算，本实施例对背压的影响小于1％。
本发明提供的一种蜂窝陶瓷堵孔结构，将小的不完整格子选择性进行封堵，满足排放要求，且背压小，抗热震性能好，制作成本低，过滤效果好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种蜂窝陶瓷堵孔结构，其特征在于，包括：进口蜂窝陶瓷面和出口蜂窝陶瓷面，所述进口蜂窝陶瓷面和所述出口蜂窝陶瓷面包括处于皮肤边缘的S≤25％的第一区域格子(1)和S＞25％的第二区域格子(2)，全部所述第一区域格子(1)在进口面和/或出口面封堵；其中，S为某个格子的不完整格子面积占完整格子面积的比例。
2.如权利要求1所述的蜂窝陶瓷堵孔结构，其特征在于，所述第一区域格子(1)为S≤12.5％的格子，所述第二区域格子(2)为S＞12.5％的格子。
3.如权利要求1或2所述的蜂窝陶瓷堵孔结构，其特征在于，全部所述第一区域格子(1)在进口面封堵，在出口面开口。
4.如权利要求1或2所述的蜂窝陶瓷堵孔结构，其特征在于，全部所述第一区域格子(1)在出口面封堵，在进口面开口。
5.如权利要求1所述的蜂窝陶瓷堵孔结构，其特征在于，所述第二区域格子(2)的进口面和出口面均为间隔封堵。
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