CN108176161A - 一种蜂窝陶瓷过滤器结构 - Google Patents

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张兵
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
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Abstract

本发明涉及蜂窝陶瓷过滤器技术领域，公开了一种蜂窝陶瓷过滤器结构，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上均包括邻近外侧的第一区域内格子和邻近中心的第二区域内格子，第一区域内格子的孔壁比第二区域内格子的孔壁厚1‑80％，第二区域内格子的孔壁厚大于0.15mm，第一区域内格子设有倒角。本发明为平衡需求，在靠近皮肤的地方，增加壁厚，并设有倒角，既可保证增强的效果，又可避免挤出不均匀及抗热震性下降的问题。

Description

一种蜂窝陶瓷过滤器结构
技术领域
本发明涉及蜂窝陶瓷过滤器技术领域，特别是涉及一种蜂窝陶瓷过滤器结构。
背景技术
蜂窝陶瓷过滤器技术已被广泛用于汽车及卡车尾气处理上。一般，蜂窝陶瓷过滤器采用壁流式过滤方式以去除尾气中的颗粒。原理就是在入口处每隔一格子堵住，另一格子保持通畅；而在出口处，对应的格子保持相反的堵或通。这样，蜂窝陶瓷呈国际象棋的棋盘式，保证尾气必须从孔壁上通过，从而达到将尾气中的颗粒截留在孔壁上的目的。
对应用于柴油机尾气处理的蜂窝陶瓷过滤器来说，一般为满足高热容量的要求，壁厚在8-20mil(1mil＝25.4微米)左右，气孔率在40-55％左右。但是，随着过滤器需求的发展，薄壁高气孔率成为一个趋势。在此要求下，通常的过滤器结构设计会遇到强度不够的问题。比如，对汽油机过滤器来说，薄壁高气孔率是必须，通用的几个结构200/6.5(48-50％气孔率)，300/8.5(60-65％气孔率)，就很容易在生产及使用中因为强度不够而产生问题。200/6.5表示：目数是每平方英寸200目，壁厚是6.5微英寸。300/8.5表示：目数是每平方英寸300目，壁厚是8.5微英寸
为解决这一潜在的问题，我们有必要对蜂窝陶瓷过滤器的结构进行加固，以适应于薄壁高气孔率的应用。从理论上，蜂窝陶瓷的结构强度因子(MIF)由以下的公式(1)决定：
MIF＝t2/L(L-t)(1)
其中，t是孔壁的厚度，L是格子的间隔。
为使得强度增加及应力减少，通常在格子的角处加入倒角，若倒角的半径为R,则公式(1)演变成(2)
MIF＝t2/L(L-t-2R)(2)
若蜂窝陶瓷过滤器强度不够，在材料封装时易造成开裂问题。根据实验结果，在皮肤附近的壁增厚及加入倒角结构，可有效地提高过滤器的力学强度。但是，过度的增厚及过大的倒角会带来其它不利的后果：如挤出不均匀及抗热震性下降。
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过滤器结构，解决现有技术中蜂窝陶瓷过滤器因强度不够所导致的开裂问题以及为了增大强度，导致壁厚和倒角过大所带来的挤出不均匀及抗热震性下降的问题。
(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过滤器结构，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上均包括邻近外侧的第一区域内格子和邻近中心的第二区域内格子，所述第一区域内格子的孔壁比所述第二区域内格子的孔壁厚1-80％，所述第二区域内格子的孔壁厚大于0.15mm，所述第一区域内格子设有倒角。
其中，所述第一区域内格子的范围为从最外侧的格子至靠近外侧的第十个格子。
其中，所述第一区域内格子的范围为从最外侧的格子至靠近外侧的第六个格子。
其中，所述第一区域内格子的孔壁比所述第二区域内格子的孔壁厚5-50％。
其中，每个所述第一区域内格子的孔壁沿外侧逐渐增厚0-80％。
其中，每个所述第一区域内格子的孔壁沿外侧逐渐增厚5-50％。
其中，最内侧的所述第一区域内格子的倒角为半径大于0.1mm。
其中，每个所述第一区域内格子的倒角半径沿外侧逐渐增加0.01mm-0.1mm。
其中，最外侧的所述第一区域内格子的倒角半径不大于0.3mm。
(三)有益效果
本发明提供的一种蜂窝陶瓷过滤器结构，为平衡需求，在靠近皮肤的地方，增加壁厚，并设有倒角；进一步的为了保证增强效果，在增强范围内，从靠近中心的几个格子起，逐渐增厚孔壁，并逐渐加大倒角的大小，既可保证增强的效果，又可避免挤出不均匀及抗热震性下降的问题。
附图说明
图1为本发明一种蜂窝陶瓷过滤器结构的结构图。
图中，1、第一区域内格子；2、第二区域内格子。
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所示，本发明公开一种蜂窝陶瓷过滤器结构，其特征在于，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上均包括邻近外侧的第一区域内格子1和邻近中心的第二区域内格子2，第一区域内格子1的孔壁比第二区域内格子2的孔壁厚1％-80％，第二区域内格子2的孔壁厚大于0.15mm，第一区域内格子1设有倒角。
由实验结果得出：在皮肤(即外侧)附近的壁增厚及加入倒角结构，可有效地提高过滤器的力学强度。但是，过度的增厚及过大的倒角会带来其它不利的后果：如挤出不均匀及抗热震性下降。为平衡需求，皮肤附近的壁增厚1％-80％。
具体的，邻近中心的第二区域内格子2不进行增强或小幅度增强。邻近外侧的第一区域内格子1较于第二区域内格子2增加孔壁厚1％-80％，并设有倒角。根据现有技术，本发明的每个第一区域内格子和第二区域内格子是封堵和不封堵间隔设置的，如果某个第一区域内格子是封堵状态，则对应的第二区域内格子是不封堵；而某个第一区域内格子是不封堵状态，则对应的第二区域内格子是封堵的。
本发明公开一种蜂窝陶瓷过滤器结构，同时增加倒角并适度增加壁厚，以保证增强的效果，又可避免挤出不均匀及抗热震性下降的问题，
其中，第一区域内格子1的范围为从最外侧的格子至靠近外侧的第十个格子。优选地，其范围为从最外侧的格子至靠近外侧的第六个格子，此范围为本发明第一区域内格子1的增强范围。根据不同过滤器的直径以及每个格子的格子径等参数，设定不同的增强范围，以达到最佳的增强效果。
优选地，第一区域内格子1的孔壁比第二区域内格子2的孔壁厚5-50％。
其中，每个第一区域内格子1的孔壁沿外侧逐渐增厚1％-80％。优选地，每个第一区域内格子1的孔壁沿外侧逐渐增厚5-50％。即在增强范围内，从靠近中心的几个格子起，越处于外侧的格子孔壁越厚。
其中，最内侧的第一区域内格子1的倒角为半径大于0.1mm。
其中，每个第一区域内格子1的倒角半径沿外侧逐渐增加0.01mm-0.1mm。即在增强范围内，从靠近中心的几个格子起，越处于外侧的格子圆角越大。
优选地，最外侧的第一区域内格子1的倒角半径不大于0.3mm。
综上，在增强范围内，从靠近中心的几个格子起，逐渐增厚孔壁，并逐渐加大倒角的大小。
本发明提供的一种蜂窝陶瓷过滤器结构，为平衡需求，在靠近皮肤的地方，增加壁厚，并设有倒角；进一步的为了保证增强效果，在增强范围内，从靠近中心的几个格子起，逐渐增厚孔壁，并逐渐加大倒角的大小，既可保证增强的效果，又可避免挤出不均匀及抗热震性下降的问题。
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 (9)

1.一种蜂窝陶瓷过滤器结构，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上均包括邻近外侧的第一区域内格子(1)和邻近中心的第二区域内格子(2)，所述第一区域内格子(1)的孔壁比所述第二区域内格子(2)的孔壁厚1％-80％，所述第二区域内格子(2)的孔壁厚大于0.15mm，所述第一区域内格子(1)设有倒角。
2.如权利要求1所述的蜂窝陶瓷过滤器结构，其特征在于，所述第一区域内格子(1)的范围为从最外侧的格子至靠近外侧的第十个格子。
3.如权利要求2所述的蜂窝陶瓷过滤器结构，其特征在于，所述第一区域内格子(1)的范围为从最外侧的格子至靠近外侧的第六个格子。
4.如权利要求3所述的蜂窝陶瓷过滤器结构，其特征在于，所述第一区域内格子(1)的孔壁比所述第二区域内格子(2)的孔壁厚5-50％。
5.如权利要求4所述的蜂窝陶瓷过滤器结构，其特征在于，每个所述第一区域内格子(1)的孔壁沿外侧逐渐增厚1-80％。
6.如权利要求5所述的蜂窝陶瓷过滤器结构，其特征在于，每个所述第一区域内格子(1)的孔壁沿外侧逐渐增厚5-50％。
7.如权利要求1所述的蜂窝陶瓷过滤器结构，其特征在于，最内侧的所述第一区域内格子(1)的倒角为半径大于0.1mm。
8.如权利要求7所述的蜂窝陶瓷过滤器结构，其特征在于，每个所述第一区域内格子(1)的倒角半径沿外侧逐渐增加0.01mm-0.1mm。
9.如权利要求8所述的蜂窝陶瓷过滤器结构，其特征在于，最外侧的所述第一区域内格子(1)的倒角半径不大于0.3mm。
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