CN101484669A - 尤其用于燃烧设备的废气净化的蜂窝状结构的优化和其它应用领域 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种流体可流动通过的并且具有蜂窝状结构的装置，一种用于对蜂窝状结构进行模块式优化的系统，以及一种用于制造这种结构的方法。流体可流动通过的所述装置包括一具有蜂窝状结构的工作区。所述蜂窝状结构具有这样的形状和/或这样的尺寸，即，相对于具有至少两个具有矩形横截面的通道的整体装置，导热性较高和/或流阻较低和/或机械强度、尤其是抗压强度和/或抗拉强度较高和/或温度稳定性较高。

Description

尤其用于燃烧设备的废气净化的蜂窝状结构的优化和其它应用领域
技术领域
本发明涉及一种具有蜂窝状结构的、可被流体流动通过的装置，一种用于对所述蜂窝状结构的进行模块式优化的系统，以及一种制造这种结构的方法。
背景技术
在特别是在推进技术中的化石能量载体的燃烧中，在最近10年中，对环保的理解已经发生了这样的改变，即仅内燃机的燃烧优化不能实现充分的效果，以降低流动流体、即负载有颗粒的废气或废气颗粒状的体积流的浓度以使其对于环境是可容忍的。随着催化转化器的引入和制度化，已经开始应用气体材料。数年来，对负载有固体的废气流的过滤也已成为技术开发的核心内容。这里，在颗粒过滤中，由于最初的实际长期结果是已知的，这种技术处于验证阶段。在后续的多代颗粒过滤器中，对在此期间在大批量生产中使用的颗粒过滤器系统的问题以及它们已有的初始缺陷进行处理。
作为具有颗粒负载的所有类型的燃烧废气流的代表，这里针对用于柴油燃料驱动的内燃机的颗粒过滤器元件来说明问题和解决方案，其中所示的系统解决方案适用于液体燃料和气体燃料并且当然也适用于固体燃料或它们的组合。
所有燃烧类型的共同之处在于，气态废气体积流中包含或多或少高浓度的固体颗粒，其中所述固体颗粒或者源自例如燃料中的不可燃烧的组分、通常是杂质，或者源自不充分的燃烧过程本身、主要是炭黑，或者源自净化过程的催化剂的系统、所谓的添加剂或者源自它们的组合。但废气流中的固体流的其它组分也可以是燃烧设备本身的磨损组分。
受颗粒污染的燃烧设备的主要的但非排他的种类包括乘用车、商用车、可移动的或静止的作业机、轨道或水上推进机，以及用于加热或发电的设备例如家用加热设备、热电设备机组和工业热电设备，以及所有类型的涡轮或喷气式发动机，这些仅是可能的组件的示例。
根据现有技术，通常已知的主要由金属或陶瓷制成的、通常具有用于净化气态燃烧产物的催化剂涂层的整体式的催化转化器；其流动原理是废气体积流在该整体的壁上经过的流动，以及在此单片上的气体转化。对于颗粒的过滤，根据当前的现有技术，通过主要由陶瓷制成的、具有交替封闭的流入和流出通道的整体过滤器元件中的多孔壁进行的壁通过过滤、通过引导受负载的气体通过由陶瓷或也由金属制成的泡沫进行的过滤，或者通过通常由金属制成的通流过滤器进行的过滤在文献中和在市场上都有充分的说明。
对于颗粒过滤器中的发明创造，浓缩是新颖的并在技术上有重大的意义。
专利文献和专利申请文献，如US 4276071“Ceramic filter fordiesel exhaust particulates”、欧洲专利文献EP 0318958“Exhaust gastreating device”或国际专利申请WO 2005/033477“Partikelfilter füreinen Berbrennungsmotor”记载了使结构元素与实际要求相适应的第一类原则。在上述制造方法中，根据现有技术，主要是使用长期以来公知的方法：挤压模塑、具有所属的接合技术的薄膜浇铸和拉制技术、发泡、粉浆浇铸、模压和冲压。但是，对于制造企业和工业上的制造工艺，最常用的方法为专利文献EP 0627983“Verfahren zurHerstellung von 
Figure A200780024767D0009091554QIETU
 mit vorbestimmter Porenstruktur”中所述的利用喷嘴进行模制体的三维丝网印刷和模制体的三维印刷的方法。相反，蚀刻、侵蚀和激光方法实际证明对于原型演示是实用的，但是对于批量生产不实用。
发明内容
本发明的目的是，系统地和面向应用地消除催化转化器和过滤器中的具体弱点和问题，并且能够通过特别是与材料无关的面向产品的构造改变而应对同时新出现的问题。
本发明给出了问题的系统性解决方案，所述解决方案可在批量生产中实现，并且提高颗粒过滤器以及催化转化器的效率。这里，在本发明中，专注于在提高操作可靠性、优化效率、以及个体的可加工性和作为产品的使用的方面实现颗粒过滤器和催化转化器的部件的针对具体类型的可理想化性。
关于作为产品使用，在本发明的范围中，不同的目标参数均起到一定的作用，其中根据应用场合不同，可能希望实现一个或多个目标参数。这种目标参数例如可以是产品的导热性、流阻、对流动的流体如携带颗粒的气体、尤其是燃烧废气的导向的作用、机械稳定性和/或温度稳定性。
为了解决上述问题并实现本发明的任务，本发明的一个系统组成部分是定义特别是已存在的构件上的问题。第二系统组成部分是生成具体问题的单个结构元素。第三系统组成部分是将各系统组成部分在功能上集成到在构件中。由这些系统，各种非常不同的问题以及组合的综合解决方案可以针对对构件的具体要求模块式地合理地、迅速地和经济地应用，并且可将其提供给实现和使用过程。对利用目前为止的方法可实现的结构组合的较窄的范围—即一个构件中存在多个结构元素，可以这样得到扩展，即，实际上能够实现根据本发明要求保护的、针对应用优化的系统解决方案。
本发明的第一部分涉及在理论上掌握具有蜂窝状结构的产品的已有和可能存在的问题，其中形成蜂窝状结构的元件在本发明的一个实施变型中是多孔的，并且包括例如陶瓷、尤其是烧结的碳化硅。这种产品可以是例如用于燃烧设备的催化转化器和颗粒过滤器，并且作为系统解决方案的第一模块与例如用于其它问题定义和应用领域的其它模块相结合根据本发明被要求保护。下面给出主要的但非排他的示例性问题(P)：
P.1 对于颗粒过滤的应用领域，列出下列示例性的问题：
P.1.1.蜂窝状结构中的力线的直接的累加性传播，这会导致高应力
P.1.2.由于小的夹角而在通道壁的接触部位处产生应力峰值，所述应力峰值倾向于形成裂缝
P.1.3.影响流阻的流入通道面积到流出通道面积的不符合需要的分布
P.1.4.流入通道从通道末端到通道开端被炭黑和灰烬填充，这会对废气背压产生明显的影响
P.1.5.流入通道中残留不可燃烧的燃烧残余物和添加剂，这会明显地限制有效的可用过滤面积
P.1.6.在通道再生时在通道长度方向上的不均匀热分布，这导致再生时间变长
P.1.7.燃烧废气在过滤器横截面上不均匀的流入，这造成流入通道被不均匀地装载燃烧产物
P.1.8.由构件封装中出现的力导致的在进一步加工成过滤系统时产品的高损耗，其常常会导致构件破裂
P.1.9.由于过滤器元件的通常为整体的结构形式导致的受限的壳体几何形状和废气引导形式，这会导致与车身结构中可用的空间相冲突
P.1.10.由于过滤器元件的材料造成的其它问题和其它问题
P.2.对于催化转化器的应用领域，存在下列示例性问题：
P.2.1.在低表面积的同时高的材料比例造成不利的流量状态，这导致低的壁接触
P.2.2.传统的通道形状造成低的热稳定性，这种低热稳定性使得不能安置在发动机附近，这导致低的反应温度，低的反应温度又要求高的催化剂组分
P.2.3.整体式催化转化器载体所用的涂覆方法可仅用一种催化剂类型实施，这导致高的材料使用量
P.2.4.单一形状的通道设计在反应区的处理中仅能提供小的变化，这会导致大规格的构件
P.2.5.在多件式的废气系统中实现催化转化器到一过滤器之间的直接连通，有时在相同壳体内，有时在多个壳体内，这导致复杂的接合和密封技术
P.2.6.整体式结构形式仅允许在流入和流出位置使用合理的测量技术，这导致对反应参数只能进行较少的测量技术上的检测。
其它问题可被从关于催化转化器和颗粒过滤器的出版物中得出，或者可在实物—部分是全新的，部分处于不同使用阶段—上确定。
本发明的第二部分涉及上述产品如燃烧装置的催化转化器和颗粒过滤器的构件的可能的结构特征的理论上的掌握和产生，根据本发明该部分与另外的模块相结合作为系统解决方案的第二模块被要求保护。作为本发明的对问题的模块式解决方案的本质贡献，这些单个模块分量还根据本发明被单独保护。这主要但非排它地为下列结构特征(K)。
下面的结构特征是专门用于颗粒过滤器这个种类，但所述结构特征也可以用于相关的产品种类。
K.1.尽管传统的蜂窝状结构允许由机械和/或热应力、拉伸应力、压缩应力、弯曲应力或它们的组合导致的力场线进行传播，但是根据本发明的结构特征为将应力分配(分解)和/或应力转向的元件内置到产品的工作区域中，例如内置到在运行期间的被冲流的区域中，尤其内置到过滤面中。这里，一个实施例是对于或多或少为矩形的蜂窝状结构，在蜂窝状结构的单个或多个节点中嵌入内部空心的元件，其中该应力吸收和应力转向元件的内径通常选择得大于蜂窝状结构的壁厚。
K.2.热应力和机械应力导致在壁过渡部位和/或连接部位处由于应力峰值而形成裂缝的危险增加。根据本发明，该结构特征为在接触部位的角点处这样加入应力峰值预防元件，以便无论通道壁之间具有怎样的角度，通道壁的连接角均用或多或少明显的倒角元件补充。这里，应力峰值预防元件的尺寸和弯曲根据预期的应力的大小和可用空间确定。
K.3.特别是但非排他的，在一个构件中需要各孔腔(Zelle)的不同的体积和/或横截面比。因此，根据本发明，要求保护这样的结构元素，所述结构元素使得可以实现该比率的单独可调性。一个示例性的实施形式以这种形式在构件的各通道之间包括间隔元件，即，以形成一第五通道元件的按四个一组的组合的均匀布置的圆形通道为例，分别在相对的圆弧段上装入任意长度的连接元件。根据此连接元件的长度不同，第五元件的尺寸的比率改变。在流动通道的三角形地错开布置的实施形式中，其中三个通道包围一第四通道，类似地分别在该通道之间安装一连接元件。根据该连接元件的长度不同，第四元件的尺寸的比率改变。类似地，可以这样来理解这种结构，即，该结构元素可应用于所有其它的通道几何形状。
K.4.应将携带颗粒的体积流供应给过滤器。这里，理论上要实现的功(工作)取决于可用过滤面积和颗粒数量及大小，并且形成体积流背压，相反，在流出通道中，仅需要导出已清除了颗粒的体积流。因此，输出功的比率朝流入通道偏移。为了消除这种现象，在根据本发明的结构元素中，将流入通道扩展到其最大尺寸而将流出通道减小到其最小尺寸。
K.5.流入通道的负载由两个特征值来确定。其中一个特征值为炭黑对流入通道的临时负载，所述炭黑在通道壁上形成滤渣饼，必要时与为了促进再生而添加的添加剂相混合。这里，从流速最低的一侧开始填充流入通道。这种填充是临时的。在再生期间除去可转化的组分。第二个特征值是由不可燃烧的杂质和/或添加剂组成的滤渣饼中的永久组分。随着再生的进行，这些组分被释放，并且通过体积流的流动路径和通过物理的抖动被朝流入通道的端部运送。这种材料运送导致流入通道由所谓的灰烬永久地填充，所述灰烬在其沉积位置会妨碍过滤壁的过滤作用。用于使从流入通道的端部开始的灰烬沉积的影响最小化的结构元素是属于本发明的，即，将流入通道设计成过滤室，从该过滤室出发从引出一个或多个流出通道。这里，流出通道的方向在过滤室的内部是可以任意选择的。根据本发明的结构特征对重力对灰烬组分的沉积特性的影响具有这样的效果，即灰烬被主要集中于过滤室的下部和/或后部区域，因此流出通道的外侧的过滤壁的主要部分不会受到影响。
K.6.尽管对于乘用车过滤器元件的使用寿命周期阶段已实现了明显的进步，但是对于其它有时存在很高的沉积量的燃烧设备例如商用车辆而言，情况并非如此。这里，连续和/或断续地从流入通道导出沉积物成为最严重的问题。根据本发明通过一结构元素这样来解决这个问题，即，在最有可能出现灰烬积聚的过滤元件的位置安装排出装置。对于蜂窝状的流入通道形式，该排出装置为位于流入通道末端的区域内的活片和/或移动装置，所述活片和/或移动装置使流入通道的末端露出和/或封闭流出通道的末端，并且，为了使排放体积中的炭黑组分降至最低，优选在再生阶段结束时利用压力冲击将积聚的灰烬从过滤元件中压出。在使用过滤室的情况下，根据本发明的结构元素为设置在该过滤室壁中的、优选但非排他地能设置在过滤室的底部中的活片。一种在技术上要求更高的解决方案是例如在旋转阀或滑板的实施形式中安装闸门的形式的排出装置，这种排出装置使得可有利于安装地排出灰烬组分，而无需在工厂停留。为了使灰烬沉积物集中在排出位置，在该位置可建立收集区的形式的自由空间，该空间可根据具体空间条件的不同保持任意大小。重要的是，即使在灰烬收集区域中，也可以对尽可能大比例的炭黑进行再生过程，而不会使其位于低反应和/或无反应的空间内。
K.7.过滤器通道中的不均匀的温度分布在废气体积流的固体组分的处理中、尤其在再生中不会引起严重问题。首先，再生以热浪的形式从流入通道的入口侧前进到通道末端，除了沿在通道的纵向方向上具有不均匀的热分布之外，这还导致相当大的应力场，另一方面，随着再生的进行，再生效果在通道纵向轴线上变得越来越慢，这是因为，与只是部分或者还未再生的通道区域相比，已再生的前部通道区域具有明显更高的过滤能力，并由此具有明显更高的体积流通过量。根据本发明的一种结构元素为在流入通道的纵向方向上结合孔隙度梯度。在入口区域内选择高的孔隙度、孔隙的数量和/或尺寸，并因此过滤体积流高，并且所形成的滤渣饼可以最大地形成，而靠近通道末端选择较低的孔隙度，从而在该处过滤的体积流最小，并且仅形成较小的滤渣饼。此方面实现了再生温度的均匀化和再生时间的均匀化。通过根据本发明的形成过滤室的结构元素可以完全消除这个问题，其中例如再生可以在所有过滤室区域中几乎甚至完全均匀地并同时地进行，这是因为在过滤室的所有再生部位存在均匀的压力和温度条件。这里由在过滤器体积上再生的同时性因素还实现了缩短再生时间的效果。
K.8.主要由不对称的体积流供给和体积流分布造成的过滤器元件的各个流入通道的单独不均匀填充的单个问题是构滤器元件的再生中的一个主要问题，其影响主要是造成再生间隔的缩短。在再生期间，由于需要增加发动机控制效果的程度，并且这里尤其存在对于驱动能量转换不利的过程参数，所以这尤其对发动机功率和燃料消耗起作用。不同地装载有颗粒的流入通道由于不同的净化量实际需要不同的再生时间，所述再生时间目前是由单个的被装载的通道中最不利的—即持续时间最长—的再生时间确定的。对于通道形流入通道，在根据本发明的结构特征中，通过结合单独与发动机需求相匹配的通道宽度的梯度，从而在自由流横截面上相对于可用的过滤面积实现废气体积流的均匀化，解决了此问题。在通过过滤室进行废气过滤的情况下，这种效应小得多，因此通过在室横截面中内置导流元件可产生较小帮助。
K.9.在进一步处理中操作过滤器元件时存在的高的破裂危险对于过滤器元件本身的功能不太重要，但是对于系统本身的经济性和操作可靠性非常重要。由于壁厚度小且孔隙度高，所以在将过滤器元件包装且密封到壳体内时过滤器元件常常会破裂。根据本发明要求保护的外壁的加固结构的结构特征解决了此问题。在壁加固的特殊形式中，这种壁加固是具有内置的应力导出和应力转向元件的构造。尤其特别的是，在该结构中考虑了这样的情况，即当存在不同的壁厚时，尤其由于过滤元件的外壁承受较大的温度梯度并且只能向外卸荷，这里也会出现极大的温度差。这里所有应力必须由外周边缘本身承受。对于这种结构元素，特别应注意这样的状况，即根据将元件装入壳体带来的机械载荷，在操作期间热膨胀应力从过滤器元件的内部作用，同时背压通过密封材料从该壳体作用于过滤元件区域上。也就是说，最高的热机械载荷的位置通常被组合。
K.10.壳体设计的可能方案由于已知的整体式过滤元件构造而比较小。根据本发明，这样来考虑该问题，即，在作为过滤室的实施形式中，正如流出的、已净化的废气体积流可以沿所有方向导出一样，废气体积流可沿任何方向导入。在最简单的实施形式中，这两个体积流可沿相同方向，在极端情况下，可实现具有完全反向流的变型方案。尤其可以指出废气体积流的多路导出的可能性，因为所述过滤室方案允许同时沿多个方向导出。这里，一种结构可能性为使排出通道汇合到一汇集通道中，该汇集通道继而分别或成组共同地构成最终的流出通道。因此，可在过滤之后在结构上将废气路径最小化，并且例如在过滤器中可具有逆流状态，同时沿任何方向导出废气。
下文描述了其它的尤其是专门适于催化转化器类别的结构特征。
K.10.流动分布可用的表面特别是对于废气组分的催化转化是最重要的。这里，传统的四边形的通道形状可在一个方向上流动通过，因此还限定了废气体积流在催化转化器元件中的滞留时间。由于安装于车辆中以及下方的可能性受到限制，因此催化转化器必须被构造成具有大的周界范围，以便对于主要为非湍流的流确保废气体积流与催化转化器的壁有足够的壁接触。根据本发明的针对该问题的结构元素通过在流道中内置平行于催化转化器横截面设置的产生湍流的结构元件、例如撞击段来实现。另一种可能性是内置厚度较小的流格栅，所述流格栅也会导致废气体积流的壁接触增加。在最简单的实施形式中，给通道配设沿相同方向分布的沟槽或板条，即使通道横截面增加，这些沟槽或板条也明显提高有效的可用表面，而在此不会增加有效的流阻。
K.11 通常为多边形构造的流体通道的整体式结构形式受到与颗粒过滤器相同的热应力。但是，在这里，通道的内部破裂并不是故障判别准则，这是因为废气体积流中不会发生分离。但是，如果这种破裂在多个位置出现，则这会不可避免地导致催化转化器体部发生磨损。提高热机械稳定性的结构特征可以类似地由颗粒过滤器的结构特征得到。如果这些部件内置到催化转化器载体中，则可以设置在发动机附近，这意味着废气体积流较高的流入温度，从而允许降低催化剂浓度。
这两种结构特征仅是代表一系列其它的结构特征，所述其它结构特征对于本领域技术人员包含在这里所述的本发明中。
太阳能接收机及其结构元素的几个问题作为例子将在下面示例性而非限制其一般性地代表性地说明，并且根据本发明被保护。
P.3.太阳能接收机在能量获取中的问题
P.3.1.在太阳能获取中，在用于被称为太阳热能发电设备的能量转换器的太阳能接收机中存在问题。一个问题是接收机对热交换空气的流速有明显影响的流阻
P.3.2.另一个问题是被看作单个构件的接收机的不均匀的加热
P.3.3.另一个问题为仅用于实现接收机和载体空气之间有限的能量传递的流动通道的整体式、均匀的结构形式
P.3.4.另一个问题为在辐射能量集中度快速改变时接收机的反应惯性
P.3.5.由于安装面在用于能量传递的反应面上产生的损失的问题在能量获取中非常重要
P.3.6.最后一个但非终结的问题是接收机导致的、作用在下部结构上的重量载荷。
根据本发明下面给出了可以确定用于这些问题的结构元素，其中所列举的内容仅是示例性的。本领域技术人员在由各示例得到的原理中可想到其它的结构元素。
K.12.产成流动所需的压力方面的功能性问题原则上可通过缩短太阳能接收机通道的长度的结构元素来消除。在通过增加接收机的壁表面与载体空气之间的热传递的合适的元件来增加壁接触时，接收机长度可功能性地缩短至小于100毫米。在系统构造的经济方面，理想地优选接收机构件的高度优选小于100毫米，优选小于80毫米。
K.13.太阳能接收机在其横截面上不均匀加热的基本问题可通过根据本发明的结构元素这样来消除，即给通过试验和/或计算确定的温度较高的区域分配比较低温度的区域多的载体空气通过流。这在该结构元素中通过增加接收机通道横截面和/或结合低流阻的流道横截面来实现。由此导致的载体介质通过流速的提高造成较强的冷却，因此导致温度平衡。该结构元素可特别有利地在接收机表面的角点处实现。这里，该结构元素可在整个接收机通道长度上实现，或者仅被在能量入射侧和/或载体流的排出侧上实现。
K.14.由于低流率，根据现有技术设计成整体的接收机通道的问题通常仅造成非湍流的载体空气流，该载体空气流由于均匀的体积流具有从接收机通道表面到载体空气较低的热传递效果。通过根据本发明的一个结构元素这样来考虑该问题，即，在流动分布中装入这样的尾缘(Abrisskante)，所述尾缘造成体积流的适度涡流，但在此时本身不会引起热阻塞。一个示例性的实施形式是在热输入区之后对通道壁的加固。到达该加固部的空气流撞击变宽部并在这里形成涡流。当该结构元素设计成使入口侧的多个吸收器通道通入一延续引导通道时，可以获得相同的效果。入口侧的通道壁终止于过渡部位，并且也形成导致涡流以及由此导致更好的热传递的尾缘和/或过渡部。
K.15.相对于吸收能量接收机惯性问题对可在载体空气中实现的温度梯度有严重影响。导入的空气与穿过该接收机之后加热的空气的温度差越大，则对于相同能量传输功率可选择的空气体积流就越小，和/或对于相同体积流参数可以相应地提高可用的能量转换(量)。由于导入的能量射束仅直接穿入接收机表面几毫米，所以该结构元素是对于最小的流阻具有最大吸收表面的结构元素。优选地但不是排他地，这通过构造或多或少为圆形的进入口来实现，所述进入口可选地通过流动通道的表面构型配设有附加的吸收表面，例如凸出部、凹入部、板条段或附加段的形式的吸收表面。可根据流和热传递被最优地构造的所述吸收表面在数毫米之后就已经可以过渡为在流体技术方面最优的通道横截面，以降低流阻。这里，根据本发明有利的是，接收机中具有反应快速的材料复合物—例如通过较小的密度、精细颗粒度和/或孔隙体积和大小实现—的用于吸收能量的接收机表面直接或间接地与较深的接收机部分相邻接，该接收机部分具有较高热存储容量，并用作起补偿作用的接收机元件，而且同时具有提高稳定性的特性。
K.16.对于不能用于获取能量的反应器面的问题，根据本发明的结构特征这样来解决，即，反应面的各单个接收机通过内置应力导出或应力转向的局部片段形成，从而根据现有技术，利用多边形的接收机单元可实现更大面积的接收机元件，即至少100cm2的反应面积，但优选单个太阳能接收机的反应面积大于196cm2。因此，通过该载体结构大大降低了反应面积的减少，从而所获得的面积可用于获取能量。
K.17.对于反应器面子构造的重量载荷的问题，根据本发明的结构元素这样来解决，即，使用于太阳能接收机的材料具有仅对接收机材料内部的有效导热性有微小影响的孔隙率。为此，接收机材料由多孔金属制备或者由多孔陶瓷这样制备，即晶体组分具有内部接触部位，因此可实现必要的强度和导热性，而接收机材料的原料密度不高。
K.18.为了在技术上优化太阳能接收机，已经证实可使用多个单独元件的结构元素。利用该结构元素，可以将不同类型的流动结构和/或材料和/或材料特性如密度、导热性、孔隙率和/或不同生产技术相互组合，这得到一个组件，并且或者刚性地相互拼合成一个构件，或者仅由壳体边界保持在一起，或甚至仅通过其自身重量相互压靠在一起，其中在操作期间产生的载体空气流的压力有助于将其保持在一起。这样，可有目的地响应于太阳能接收机的极其不同的热机械状态以及对太阳能接收机的各个平面的要求，而不必考虑材料和/或形状上的限制。因此，作为示例而非排他地，在太阳能接收机的入口区域装入由热变形较小但是具有极高吸收能力的耐高温陶瓷材料制成的助热器(Thermobooster)，其后设有一由泡沫基体封闭的具有通道形状的金属热传递元件。
另外，为了简单起见，作为其它应用的代表，连接技术以及它们的结构元素的几个问题将被示例性地描述，并且根据本发明要求保护：
P.4.在构件相互密封中的接合技术的问题
P.4.1.可承受高的热和/或机械载荷的部件的接合通常需要大的密封表面。承受热载荷的壳体部件的情况尤其如此。这里，主要问题是也会在密封区域内出现的部件的热膨胀。
P.4.2.一个基本问题是密封材料的物质性。由于技术加工会使用尤其是具有高膨胀弹性的密封件，但这里所述密封件相对于部件稳定性在机械上不稳定。有效的稳定性复合件在此通常由连接元件生成。
P.4.3.在采用高度密封的构件时，内置迷宫式密封件通常是优选的。这里迷宫式密封件中的密封面与待密封部件的匹配是一基本问题。
根据上述模式，本领域技术人员可以根据接合技术中的技术问题补充其它的问题。
根据本发明下面给出针对这些问题可定义的结构元素，其中列举的内容仅是示例性的。根据在所述示例中得到的原理，本领域技术人员应认识到其它的结构元素。
K.19.在接合技术中，用于密封部件的材料的特性应尽可能类似于待密封的部件。尤其对于金属密封件，由于受限制的可制造性，这种情况尤其很少实现。根据本发明这样来实现该问题的分量解决方案，即，密封件本身与待密封的部件由相同材料制成。这里，对于相应的部件材料，也使用相同的材料种类：对于金属，使用金属；对于陶瓷，使用陶瓷，对于塑料，使用塑料，或者使用这些材料的组合。
K.20.密封件材料和/或形状的低机械稳定性的问题通常构成整个部件的弱点。根据本发明的分量解决方案在于，使得密封元件本身的稳定性至少等于该部件本身的稳定性，通过内置可在安装期间被压缩的和/或在负载下膨胀或收缩的密封室，这构成了所述分量解决方案。
K.21.对于与部件的密封面的密封匹配的问题通常是由迷宫式的和/或宽的密封面而产生的。这里，特别是对于热和/或机械的交变载荷，特别在角部或剧烈弯曲处，在密封件中会出现泄漏。这里，分量解决方案是无接缝制造的空腔密封件，在空间密封件中，可以根据相应密封位置的要求这样来改变空腔，即，空腔或多或少地厚，分为多个腔，具有不同的壁厚，以及特别是但非排他地不具有接缝位置。
尽管针对应用场合说明了多数常见的问题(P)，但是在本发明的范围中不是针对特定应用设计的结构元素(K)也构成可一般应用性的解决方案。因此，针对一个应用情况得到的结构元素当然也完全可以应用于其它应用场合，并在这里同样包含问题解决方案的一部分。因此，各结构元素的列举可以理解为所述结构元素不仅用于用来对其进行说明的特殊应用场合，而且还涉及本发明的每个应用场合。
本发明的第三部分是将所述各问题的分量解决方案的不同的单个解决方案组合成具有至少一个或多个由前述模块生成的单个解决方案的解决系统，本发明要求保护所述单个解决方案。这基本上但非排他地是以一个例子说明的，并且本领域技术人员参照本文可以容易扩展地给其补充其它例子(V)：
V.用于实现蜂窝状构件的优化中的问题的模块式解决方案的系统的有效性在此示例性地借助燃烧设备的颗粒过滤器、借助乘用车领域以及柴油颗粒过滤器的过滤示出，以便进一步应用解决方案系统：
这里，在解决方案矩阵中，模块1是针对用于乘用车的柴油颗粒过滤器由符合本说明书的术语命名法的问题组成的。这里，在解决方案矩阵中，模块2是由每个单个问题的分量解决方案的总和组成，所述分量解决方案符合说明书中的术语命名法。
在系统考虑中，现在给每个问题分配一个升高的值，该值为从1至100的点(1)P.x.y的形式，所述值是由应用的需求特征(曲线)根据重要性得出的。在系统考虑中，现在给用于所属问题的每个分量解决方案分配一个值，该值的形式为从-100到100的点(2)K.x.y，即也是损害。
由问题以及分量解决方案的值可以形成表示为E.x.y的积(1)P.x.y.＊(2)K.x.y.。现在，从问题与分量解决方案的各个积可得到表示为S.x的总和。
如果问题与分量解决方案的单个乘积的总和为负值，则将该分量解释为对产品是有害的，除非例外状况要求接受或容忍对系统的损害的分量。其它评估为正值的构件现在根据它们的点位置被归类为对于产品可接受的，并且将其分配给不同的制造方法H.1、2、...x，其中为每个分量解决方案分配一个最优的制造方法。
从每个被分配的制造方法的乘积点的总和得出对于所应用的在一制造方法中可能应用的各分量解决方案对产品尽可能大的优化的结果，其中不考虑具有负值点位置的分量解决方案。
这里，通过给相应的分量解决方案分配不同的制造方法，利用分量解决方案得到的模块式问题解决方案的系统的评估矩阵还可具有一个值，以便矩阵可被任意扩展，这对于本领域技术人员是易于实现的。
作为系统应用的结果的此客观的、非定制的优化，现在必须与实际条件相匹配。这主要包括生产能力的可获得性、优化的企业经济上的受益率、客户要求以及其它不能与产品本身以及优化设计直接相关联的条件。
用于利用分量解决方案优化问题的系统矩阵
Figure A200780024767D00221
在作为示例列出的具有如下所示的假想参数的矩阵中，分量解决方案K.2和K.3在使用制造方法H.3的情况下实现对产品最好的优化。如果生产技术上存在将制造方法H.1集成到制造方法H.3的生产流程中的可能性，则分量解决方案K.5也可以设想为下一个的优化级。在解释该示例的结果时清楚地显示，制造方法H.2不太适合于优化产品，并且分量解决方案K.1总体上甚至会对优化造成负面影响。这里，接受了对问题P.1.2中产生负面影响的分量K.2，这是由于此分量K.2对以较高的问题分类值起作用的问题P.1.1的正面影响被解释为更加重要。相反，分量解决方案K.1的优化对问题P.1.2的正面影响要低于分类较高的问题P.1.1.，分量解决方案K.1在优化程度方面对该问题P.1.1具有负面影响。
Figure A200780024767D00231
最后，根据本发明，通过单独或组合地应用根据本发明的模块，问题前述的模块式解决方案可以作为应用用于汽油设备、柴油设备、气体驱动设备、固体驱动设备、由气体与固体的组合驱动的设备并且还可作为在应用于具有电气构件的混合动力设备时的基础被要求保护。
特别是但非排他地，本发明的内容是前述系统解决方案用作用于燃烧设备的废气系统的催化转化器、颗粒过滤器或它们的组合的应用。
特别是，本发明的内容是所述系统解决方案用于乘用车、商用车辆、静止的作业机、移动的作业机、推进系统、喷气机、家用加热设备、发电设备和存在或生成废气的其它设备中的应用。
其中还包括根据本发明的系统解决方案在其它系统中的应用，例如热交换器、物质分离设备、用于雾化和/或分配在另一种流体中分布存在的流体元素的分散装置、静态混合器、能量获取设备、或密封系统中的应用，上述应用仅示例性地代表在存在体积流的情况下的一系列其它的应用，本领域技术人员可容易地想到这些应用，并且这些应用仅是该系统的通用应用性的示例，并且同样要求保护。
因此，本发明提供了一种装置，流体、例如携带有颗粒的燃烧废气可流动通过该装置，并且该装置可包括一具有蜂窝状结构的工作区，其中该蜂窝状结构在该装置的纵向和/或横向上具有这样的形状和/或尺寸—其中该纵向是在装置运行期间流体进入装置的方向，即，相对于具有至少两个横截面为矩形的通道的整体装置，导热性较大，和/或流阻较低，和/或机械强度、尤其是抗压强度和/或抗拉强度较高，和/或机械稳定性较高。
在一个有利的改进方案中，根据本发明的装置在蜂窝状结构中包括加固元件。例如，该装置为此具有这样的区域，该区域除了至少为形成蜂窝状结构所需的壁之外，还具有附加的支柱。
在本发明的另一个实施形式中，该装置在相应的蜂窝状结构中包括至少两个具有不同大小的孔腔的区域。
在本发明的一个实施变型中，装置的形成蜂窝状结构的元件、尤其是壁是多孔的并且包括例如陶瓷、尤其是烧结的碳化硅和/或至少一种金属和/或至少一种玻璃。
在本发明的一个优选实施形式中，该装置具有至少一个流入通道和至少一个流出通道。有利地，在根据本发明的装置中，流入通道的横截面与流出通道的横截面的比值大于1，优选地在约1.4至约1.8的范围内，尤其优选地为约1.6。
此外，本发明还提供了一种方法，在该方法中提供一种具有蜂窝状结构的、流体可流动通过的装置，其中装置构成该蜂窝状结构的元件、尤其是壁是多孔的，其中提供一种可塑性变形并接着可被固化的材料，并交替地重复下列两个步骤，以便逐层地构成确定的蜂窝状结构：
-由所述材料制成一对应于蜂窝状结构结构化的层；
-固化该层；
其中，该结构化的层针对应用场合构成。对于该层或蜂窝状结构的构造，如上所述，根据用于优化的模块式系统来完成。
为了说明通过模块式构件实现的根据本发明的系统解决方案的系统，下面将列出用于实现本发明的几个示例性而非排他的实施例。作为根据本发明的可能使用领域的代表，分别说明用于颗粒过滤器、催化转化器、太阳能接收机和密封件的示例。本领域技术人员可以依据根据本发明的系统容易地确定并且将被系统性地实现本发明的应用的其它示例。
示例1：乘用车炭黑过滤器
如果现在将所述模块式系统应用于乘用车的柴油炭黑过滤，则按照本说明书的第一模块在类别P.1.1至P.1.8的问题中限定最重要的问题。考虑采用的分量解决方案可在作为模块2的分量解决方案K.1至K.9的范围上示出。最重要的问题是：灰烬组分对流入通道的填充，在可用的过滤面积变得过小、废气背压不成比例地升高，而且废气体积流变得过低之前，目前所述填充允许的过滤器元件的寿命为大约120000公里。这里，对于运行超过200000公里的发动机，过滤器更换目前仍是唯一的解决方案。
第二重要的问题是热机械应力在过滤器横截面中的传播。特别当流入通道中温度变化大时，应力累加导致材料破裂，材料破裂不仅消除了在这些位置的过滤效果，而且由于所述材料破裂在破裂边缘处的机械磨损还会导致过滤器故障。第三重要的问题是在过滤器系统的制造期间总体上机械敏感性，这主要是由为了实现尽可能低的由于材料本身出现的废气背压所需的小的壁厚和高的孔隙度导致的。
在过滤器元件本身的再生中，尤其是例如在通道横截面上不均匀通道填充中，多边形通道在直到填满并且开始再生之前为圆形的流动通道内部形状的角点处具有厚层的炭黑负载部。在角点处例如1.4倍的厚度也需要1.4倍的再生时间，即在角点处仍在进行再生时，流入通道的扁平侧壁已被再生，因此只能延迟地供柴油炭黑过滤使用，或者在短暂的填充时间之后，已经具有降低关于体积流的过滤能力的非常明显的滤渣饼。这里应注意，在开始再生之前，滤渣饼会产生例如最高为过滤器元件的通道壁的基体的6倍的废气背压。
对问题以及分量解决方案的分析导致一种组合，该组合仅代表根据本说明书的其它优化可能性的例子，从而过滤器元件包括用于问题解决方案的如下分量：
-流入通道具有圆形形状，并且包围流出通道，由此可实现通道本身最大的热机械稳定性，可实现可能的最大的、均匀的炭黑填充状态，在通道纵向上产生尽可能低的流阻，以及实现其它次要优化因素
-流入通道由直接相对的壁上的间隔片相互隔开，从而有目的地使热机械应力传播转向，一方面可通过确定间隔片的尺寸，另一方面由于可自由地确定流入通道本身的尺寸，流入通道与流出通道的尺寸比值可任意地调整。由此例如完全可以产生大于1.6比1的流入通道体积与流出通道体积的体积比，这意味着容量实际上从当前的120000公里实际增加到超过190000公里。
-从间隔片到通道的过渡部位具有多个倒圆元件，所述倒圆元件实现将应力缓和地转向到相应相邻的过滤器通道上。由此实现的显著的热机械稳定性的提高可用于使得过滤器通道壁设计得较薄，并且可结合较高的孔隙度，这导致较低的由基体引起的流阻，或仅用于降低破裂的危险。
-过滤器元件的外壁设置加强的厚度，除了较高的材料比例之外，该外壁还包含附加的应力分配元件。由此，由于加固的外壁还可承受更多的来自过滤器内部的应力，所以整个过滤器元件本身用于装入壳体的机械稳定性明显提高，并且运行稳定性也得到提高。
-其它的改进，例如单室系统，灰烬的处理装置，流动方向改变，或其它的通道形状，如三角形、六边形，过滤器横截面上的通道直径梯度，过滤器元件长度上的孔隙度梯度等，也是可能的，并且由该系统对于本领域技术人员是显而易见的。
所述利用构件实现的模块式问题处理的系统可在根据EP0627983的三维丝网印刷的制造方法的范围中使用，或者还可用于通过同样在该专利文献中说明的喷印方法印刷过滤器元件。
本发明提供的如下方法尤其适合于制造具有如上所述的蜂窝状结构的流体可流动通过的装置或制造上述结构元素。为此，本发明还涉及一种用于制造具有蜂窝状结构的流体可流动通过的装置或尤其如上所述的结构元素的方法，其中该装置构成蜂窝状结构的元件、尤其是壁为多孔的，其中提供一种可塑性变形并接着可被固化的材料，并交替地重复下列两个步骤，以便逐层地构成确定的蜂窝状结构：
-由所述材料制成一对应于蜂窝状结构结构化的层；
-固化该层；
其中，该结构化的层针对应用场合构成。
在根据本发明的方法的一个优选实施形式中，对于层或蜂窝状结构的构造，根据如上所述的用于优化的模块式系统来完成。
附图说明
下面参考附图根据另外的实施例详细说明本发明，在附图中：
图1分别用示意图示出用于柴油机颗粒过滤器的蜂窝状结构的横截面视图(左侧)和放大的细部视图(右侧)，
图2为本发明的另一个实施例中用于柴油机颗粒过滤器的元件组合的示意图，
图3是用于催化转化器的蜂窝状结构的横截面示意图，并且
图4是用于太阳能接收机的蜂窝状结构的示意图。
具体实施方式
在图1中示出用于乘用车的柴油机颗粒过滤器的实施例，这是示例性并因此不是排他的，而仅是可从说明书中导出的其它解决方案产品的代表。其中，1指示加固的外壁，2指示该外壁中的应力吸收元件，3指示入口通道，4指示出口通道，5指示通道过渡板条，6指示倒圆元件。
在本发明的范围中，入口通道和出口通道之间的过渡部的形状以及应力吸收元件的形状与构件的外部尺寸一样可以自由选择。如图1所示，特别是可以选择圆形的造型，例如圆弧形过渡部或圆形应力吸收元件。根据应用，如图1所示的包括过滤器局部的各个元件的形状也可以是不一致的，和/或除了圆形形状之外还可包括其它形状，例如椭圆形、圆锥形、多边形等。
除了造型之外或者作为形状的备选，在本发明的另一个实施例中，入口通道4的横截面与出口通道5的横截面之比大于1，并且优选地位于在约1.4至约1.8的范围内，优选地为约1.6。
示例2：载重汽车炭黑过滤器
在考虑载重汽车的颗粒过滤器时，基本上存在与示例1中的乘用车相类似的问题。但是，在这里侧重点完全不同，因此最重要的问题涉及可在七位数字的公里范围内的驱动设备的运行动力。另外，尤其当载重行驶时，炭黑量的形成也明显较大和快。如果在该应用场合采用借助于构件模块实现的模块式问题解决方案的系统，则得到这样的结果，即对于这种驱动组件，在设计构型上，结合有过滤通道的入口室为最合理的且在技术上最有效的过滤元件形是。专利申请WO2005/033477中所记载的沉降室在这里并不能构成灰烬的排出问题的解决方案，因为在沉降室内不仅积聚灰烬，而且主要是积聚再生条件几乎不能达到的炭黑。在一个设计构型中，为了清楚期间图2中示出根据本发明的这种柴油机颗粒过滤器，该过滤器可由一个部件制成的，但是也可由多个组装的部件构成。应理解，在结构形状中，部件设置的梯度(斜度)与位置的结合、孔隙度的分级以及但非排他地还有流动方向和其它特征，是本领域技术人员容易想到的，并且可结合到解决方案系统中。
这里，在图2中，11指示入口室，12指示过滤通道，而13指示灰烬收集区，在该灰烬收集区中可实现未示出的排出装置。在此结构中，很明显，这里还可结合与用于乘用车的颗粒过滤器中和/或催化转化器中存在的结构元素相似的本说明书的结构元素。在此示例中尤其应强调，可以独立地选择安装方向，这还使得废气体体积流可从上方流入，这又有益于灰烬积聚，所述灰烬积聚由此借助于重力被明显简化。示出具有逆流的过滤器。已经证明，对于这种产品的情况，根据专利文献EP0627983的制造方法也是最适合的。
示例3：催化转化器
在催化转化器的情况下，目前的问题不太严重，但是尤其作为在蚕食性竞争中特别是占领机会补缺(“利基”)市场(Nischenmarket)中的区别特征，主要从销售角度考虑迫切需要改进催化转化器。因此，作为通过分量元素实现的模块式问题解决方案的系统的一个示例而非排他的应用构造，图3中示出一个示例性的减少了细节的例子。这里，21指示加固的外壁，22指示应力吸收和转向元件在该外壁中的结合，而23指示用于热机械应力的转向元件在通道结构中的结合。其它组成元件可由本领域技术人员容易地结合到此系统中，因而同样被要求保护。
示例4：太阳能接收机
在太阳热量的能量获取中，被会聚的光能量被引导到吸收器的表面上，并在这里吸收。这里，通过该吸收器沿入射方向抽吸空气，所述空气由于吸收的光辐射的热能而被加热，并且接着被直接使用，或者通过热交换过程、例如生成蒸汽而用于传统的电能获取。在图4中举例示出的示例中，概略示出了太阳能接收机设计的几个并且由此非排他的可能性，这些可能性可从本说明书中产生和制造。本领域技术人员可容易地想到，这里根据本发明要求保护的颗粒过滤器、催化转化器和其它应用的结构元素也可应用于太阳能接收机。其中，31指示太阳能接收机的导入表面，32指示能量传递通道，33指示流动通道，而34指示流动尾缘。
示例5：密封件
密封件的问题表现为宽范围的特殊要求。作为大量要求的一个代表，作为最简单的示例说明了由空心型材构成的环绕密封件的接合技术的问题。这里，根据由构件模块构成的模块式问题解决方案的系统示例性地得到的两个由钼制成的壳体构件的构造通过环绕的环形密封件密封，该密封件具有通到上部壳体室的片簧(Stegfeder)和通到下部壳体室的片簧，所述片簧的连接部是一设计成在安装壳体时被压缩的宽的空心型材。这里，这两个片簧还在壳体中为此设置的凹槽内展平，从而实现壳体部件的多重密封，一方面通过所形成的片簧的迷宫式密封，另一方面通过空心室的压缩形成所述多重密封。该示例的特别之处在于，所述密封件可按专利文献EP0627983的方法无接缝地由与壳体部件本身相同的材料制造。这里，对例如用钼粉末压制的空心室密封件进行处理，因此可使其具有与壳体本身相同的材料特性。该示例是根据本说明书可设想的并且也要求保护的密封件和密封系统的所有其它形状和构型的示例。这里还可以设想，不仅密封本身是压制的，而且构件本身也是压制的，从而至少一个半壳体可以与密封件一起制造，由此可完全取消密封面。
示例6：密封件
一种根据用于蜂窝状结构的模块式优化的系统所实现的非常简单的密封系统为蜂窝状扁平密封件的系统。在该实施例中，扁平的、无接缝的、环绕密封件由一个或多个单元制成，每个单元本身构成一个密封单元。因此，在该实施例中，一系列平行设置的、环绕的室可最优地密封将待接合构件中的不平度。如果这里将环绕的单元被分成子部分，则产生密封单元的系统，该系统形成可承载高负荷的密封件。这里，即使由于运行导致一个和/或多个单元出现不密封性，其它密封单元的功能也不受影响。这使得密封件的运行可靠性大大提高。
其它示例可由本领域技术人员从说明书中容易地导出和给出和接近，并且也根据本发明被要求保护。
根据前面的说明，根据本发明给出的用于模块式解决问题的系统被这样要求保护，即，该系统可以用于流体和/或气体介质的体积流处理领域，尤其是但非排他地，该系统在用于机动车辆、作业机、发电设备、能量获取设备和无论由所使用的能量载体的反应得到的何种组合物均具有废气和/或颗粒的组分的其它设备例如家用加热设备、成组火力发电设备以及其它设备的催化转化器和颗粒过滤器或其组合的实施例中用于废气体积流净化的应用领域。
另外，还根据本发明，还要求在可再生能量获取领域中对所述用于模块式的问题解决方案的系统进行保护，例如并非排他地，该系统可用于太阳能接收机、热交换器和风力利用装置，并且还用于液态介质例如重力操作的能量获取设备、地热能量获取设备或潮汐能量获取设备。
另外，根据本发明，用于模块式解决问题的系统在接合技术领域中被保护，例如并非排他地，该系统可用于壳体部件密封、设备构件中的分离部件和补偿部件以及它们的连接。
所有结构元素的共同之处在于，它们可利用根据专利文献EP0627983的制造方法最好地实现。特别是，三维丝网印刷利用在一个构件中分量解决方案的大范围的重叠允许对前述产品涵盖范围广泛的制造可能性。因此根据本发明要求保护，优选但非排他地利用根据EP0627983的方法实现根据按本说明书的模块的系统解决方案的应用。可实现并且根据本发明地，用于蜂窝状产品的模块式解决方案的系统的实现也可使用挤压模塑、薄膜浇铸、薄膜拉制、粉浆浇铸、发泡、喷印和其它合适的可实现批量生产的制造方法。
参照前述说明和示例，根据本发明要求保护下面的权利要求。特别是但非排他地，根据本发明，保护可从至少一个装置权利要求或结构元素权利要求或系统权利要求导出的所有类型的产品。
对于本领域技术人员显而易见的是，本发明并不局限于上述实施例，而是可以多种方式改变。特别是各个实施例的特征也可相互组合。

Claims (41)

1.一种流体可流动通过的装置，该装置包括一具有蜂窝状结构的工作区，其中该蜂窝状结构具有这样的形状和/或这样的尺寸，即，相对于具有至少两个具有矩形横截面的通道的整体装置，导热性较高和/或流阻较低和/或机械强度、尤其是抗压强度和/或抗拉强度较高和/或温度稳定性较高。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置在所述蜂窝状结构中具有至少一个加固元件。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述装置具有一这样的区域，除了至少用于形成所述蜂窝状结构必需的壁之外，该区域还具有附加的支柱。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置具有至少两个在各自的蜂窝状结构中具有不同尺寸的孔腔的区域。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，形成所述蜂窝状结构的元件、尤其是壁是多孔的，并且包括例如陶瓷、尤其是烧结的碳化硅和/或至少一种金属和/或至少一种玻璃。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置具有至少一个流入通道和至少一个流出通道，其中，特别是所述流入通道的横截面积与所述流出通道的横截面积的比值大于1，并且优选地在约1.4至约1.8的范围内，尤其优选地为约1.6。
7.一种用于对蜂窝状结构、尤其是根据权利要求1至6中任一项所述的装置的蜂窝状结构进行模块式优化的系统，其特征在于，该系统由问题定义的模块、对各单个问题的单个分量解决方案的模块、将问题的各单个分量解决方案相互关联的模块和用于选择优化解决方案以及选择一合适的制造方法的一矩阵的模块组成。
8.特别是根据权利要求7所述的用于对蜂窝状结构进行模块式优化的系统，其特征在于，为一个问题分配至少一个单个分量解决方案和一个制造方法。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的用于对蜂窝状结构进行模块式优化的系统，其特征在于，所述系统能够应用于不同的应用领域，所述应用领域主要但非排他地属于体积流净化、能量获取和接合技术的领域。
10.根据前述权利要求中至少一项所述的用于对蜂窝状结构进行模块式优化的系统，其特征在于，可将一个产品问题分配给至少一个产品。
11.根据前述权利要求中至少一项所述的用于对蜂窝状结构进行模块式优化的系统，其特征在于，可将一个单个分量解决方案分配给多个问题和/或产品。
12.根据前述权利要求中任一项所述的系统的应用，其特征在于，该系统用于乘用车和/或商用车和/或静止作业机和/或移动作业机和/或轨道推进机和/或水上推进机以及其中出现废气杂质的其它设备的颗粒过滤器的产品领域，特别是但非排他地用于柴油颗粒过滤。
13.根据前述权利要求中任一项所述的系统的应用，其特征在于，该系统用于乘用车和/或商用车和/或静止作业机和/或移动作业机和/或轨道推进机和/或水上推进机以及其中出现废气转化要求的其它设备的催化转化器的产品领域，特别是但非排他地用于燃烧设备的废气的催化反应。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置或系统的应用，其特征在于，所述装置或系统用于通过太阳能能量获取和/或重力相关的能量获取和/或潮汐相关的能量获取和/或地热相关的能量获取进行的能量获取的产品领域，特别是但非排他地作为也称为太阳能吸热器的太阳能接收机用于太阳热发电设备。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的装置或系统的应用，其特征在于，所述装置或系统用于接合技术的产品领域，特别是但非排他地用于密封件。
16.根据权利要求1至13中任一项所述的装置或系统的应用，其特征在于，所述装置或系统用于工业应用的其它产品领域，特别是但非排他地用于热交换器、家用加热设备、热电设备机组和其它功能性构件。
17.结构元素组或根据权利要求1至13中任一项所述的装置，其特征在于，可将各可单独获得的结构元素分配给一个或多个应用领域和/或问题。
18.根据权利要求17所述的结构元素或设备，其特征在于，所述结构元素适合于以附着材料的板条和/或面的形式对热和/或机械应力进行分配和/或转向。
19.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于以设计成凹入和/或凸出的倒圆部分和/或弯曲部分的形式实现应力峰值的平缓过渡。
20.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于单独和/或相互独立地调整相邻通道的尺寸关系，特别是但非排他地，这是指内置在两个相邻通道之间的间隔元件。
21.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于将每个单个通道缩小或放大至该通道必需的尺寸，特别是但非排他地，该尺寸对于流入通道是最大尺寸，而对于流出通道是最小尺寸，或者相反。
22.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于形成一入口室，从该入口室引出至少一个流出通道，该流出通道的体积流方向可任意选择，特别是但非排他地，这是指具有一个或多个流出通道的入口室，所述流出通道通过过滤壁与入口室间隔开。
23.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于从元件中排出积聚的灰烬组分，特别是但非排他地，这是指活片和/或旋转阀和/或滑动件。
24.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于在过滤时实现不同的沉积程度，特别是但非排他地，这是指在通道长度上结合孔隙率梯度和/或对过滤面的数量和/或尺寸的分级。
25.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于控制进气横截面上的体积流，特别是但非排他地，这是指根据要求对流入通道横截面和/或形状的分级。
26.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于使得在安装期间出现的断裂最小化并且同时确保在运行期间提高的应力吸收量，特别是但非排他地，这是指在材料上对元件的外壁的加强和/或在元件范围内内置应力转向和/或应力吸收的元件。
27.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于对于过滤室的情况任意选择体积流的流入和/或流出方向，特别是但非排他地，使所述流出通道的各单个过滤器通道在从过滤器元件出来之前汇合成一个或多个汇集流出通道。
28.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于提高体积流的壁接触，特别是但非排他地，这是指安装接触条带和/或凸起和/或提高壁的表面粗糙度。
29.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于提高产品的最大运行温度，特别是但非排他地，这是指在各通道壁中和/或之间内置应力转向和/或应力吸收元件。
30.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于加强基体和体积流之间的热交换，特别是但非排他地，这是指在这里相对于其余构件长度大大缩短的最小有效路段上的表面扩大。
31.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于在系统横截面上在体积流中产生温度均匀化，特别是但非排他地，这是指在通道内部具有不同流动横截面的构型，优选但非排他地在角点处形成。
32.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于改善热交换特性，特别是但非排他地，这是指是导致体积流压缩并由此形成涡流的流道壁的扩展和/或通过使小通道通入大通道，其中，在小通道的端部处形成导致涡流并由此导致提高的能量传递的尾缘，没有给所述端部分配较大通道的壁。
33.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于在流阻尽可能小的同时构成最大的吸收表面，特别是但非排他地，这是指或多或少为圆形的进入口的构型，所述进入口具有或不具有附加元件，如壁中的波纹和/或附加板条或用于增加表面积的其它元件。
34.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于减少安装面并增加有效面，特别是但非排他地，这一点这样来实现，即，例如对于太阳能接收机，反应面积为至少100cm2，但是优选大于196cm2，这是通过在通道结构中内置应力转向和/或应力吸收元件来实现的。
35.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于在不降低材料的孔隙度的情况下改进材料结构中的热传递，特别是但非排他地，对于多孔材料，这是通过在多种晶体的结晶复合物中增加相互之间的晶体过渡面来实现的。
36.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于在也由不同材料制成的一个构件中实现不同的特性，特别是但非排他地，这是通过将起不同作用的单个元件相互组装成一个组件实现的，其中如陶瓷和/或金属和/或塑料的材料可相互组合或单独地出现。
37.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于具有与相邻的部件相同的特性，特别是但非排他地，尤其在接合技术中，这是指对相邻的各部件使用相同材料，这里特别是用与待密封的部件相同的材料制造密封件。
38.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于承担机械功能，特别是但非排他地，对于密封件的情况，这是指在密封材料内部内置可设计成可压缩和/或可膨胀的腔室。
39.根据前述权利要求中任一项所述的结构元素或装置，其特征在于，所述结构元素适合于避免功能上的不密封性危险，特别是但非排他地，这是指优选但非排他地由与待接合的构件本身相同的材料无接缝地制造的空腔密封件。
40.由至少两个根据前述权利要求所述的结构元素或装置的组合构成的结构元素或装置。
41.一种产品，包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的结构元素和/或装置，特别是柴油炭黑颗粒过滤器、催化转化器、太阳能接收机和密封元件。
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