CN111033005B - 具有含过渡结构部件的径向峰窝结构的峰窝体及其挤出模头 - Google Patents

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Abstract

包含过渡结构部件的蜂窝体、蜂窝结构和挤出模头。蜂窝结构(100)包括多个互连板(106)，其限定了蜂窝基质(109)中的多个孔道通道(108)，所述蜂窝基质(109)具有与其横截面正交的中心轴(110)。径向板(116)从中心轴(110)向外发散。径向板(116)包括第一径向板(150)和第二径向板(152)。切向板(120)被布置成相对于中心轴(110)同心，其中，至少一个切向板(120)是切向过渡板(142)。至少一个过渡结构部件(140)从切向过渡板(124)径向向内定位并且包括第一倾斜板(144)和第二倾斜板(146)，所述第一倾斜板(144)具有连接到第一径向板(150)的第一端(144A)，所述第二倾斜板(146)具有连接到第二径向板(152)的第一端(146A)。如其他方面，提供了被构造用于制造蜂窝结构的挤出模头。

Description

具有含过渡结构部件的径向峰窝结构的峰窝体及其挤出模头
本申请依据35U.S.C.§119要求于2017年8月28日提交的系列号为62/550,866的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并将其通过引用全文纳入本文。
技术领域
本公开的实施方式涉及包含蜂窝结构的蜂窝体，更具体地，涉及径向蜂窝结构，以用于发动机排气系统，例如微粒过滤器和催化转化器。
背景技术
峰窝体已经用于发动机排气后处理的催化转化器和微粒过滤器。蜂窝体可以通过将无机和有机材料以及液体载剂(例如水)的混合物挤出通过挤出机的挤出模头来制造。
蜂窝体的蜂窝结构具有多个可以非常薄的互连板，它们在挤出的蜂窝结构被烧制之前的制造过程和处理中，在封装期间以及在使用中可能经受应力。
发明内容
在一个方面中，本文公开了一种包含蜂窝结构的蜂窝体，所述蜂窝结构包括多个互连板(web)，所述多个互连板限定了蜂窝基质中的多个孔道通道，所述蜂窝基质具有与其横截面正交的中心轴，所述多个互连板包括：径向板、切向板以及至少一个过渡结构部件，所述径向板被布置成当径向板向着蜂窝结构的最外周延伸时，其相对于中心轴彼此发散(即，径向板从中心轴向外发散)，所述径向板包括第一径向板和第二径向板；所述切向板被布置成相对于中心轴同心，其中，至少一个切向板是切向过渡板并且位于两个相邻的径向板之间；所述至少一个过渡结构部件从切向过渡板径向向内定位，其中，所述至少一个过渡结构部件包括第一倾斜板和第二倾斜板，所述第一倾斜板具有连接到第一径向板的第一端，所述第二倾斜板具有连接到第二径向板的第一端。
在另一个方面中，本文公开了一种蜂窝体，其包括蜂窝结构，该蜂窝结构包括多个互连板，所述多个互连板限定了蜂窝基质中的多个孔道通道，所述蜂窝基质具有与其横截面正交的中心轴，所述多个互连板包括：径向板、切向板以及至少一个过渡结构部件，所述径向板被布置成当径向板向着蜂窝结构的最外周延伸时，其相对于中心轴彼此发散，所述径向板包括第一径向板和第二径向板；所述切向板被布置成相对于中心轴同心，其中，至少一个切向板是切向过渡板并且位于两个相邻的径向板之间；所述至少一个过渡结构部件由切向过渡板、第一径向板和第二径向板界定，其中，所述至少一个过渡结构部件包括：具有第一端和第二端的第一倾斜板，其中，第一端连接到第一径向板；具有第一端和第二端的第二倾斜板，其中，第一端连接到第二径向板；以及具有第一端和第二端的径向延伸板，第一端连接到切向过渡板并且第二端连接到第一倾斜板的第二端和第二倾斜板的第二端。
在另一个方面中，本文公开了一种挤出模头，其包括模头主体的出口面，所述模头主体具有与出口面正交的中心轴并且包括交叉狭缝基质，所述交叉狭缝基质包括：径向狭缝、切向狭缝以及至少一个过渡结构部件，所述径向狭缝被布置成当径向狭缝向着模头主体的最外周延伸时，其相对于中心轴彼此发散，所述径向狭缝包括第一径向狭缝和第二径向狭缝；所述切向狭缝被布置成相对于中心轴同心，其中，至少一个切向狭缝是切向过渡狭缝并且位于两个相邻的径向狭缝之间；所述至少一个过渡结构部件从切向过渡狭缝径向向内定位，其中，所述至少一个过渡结构部件包括第一倾斜狭缝和第二倾斜狭缝，所述第一倾斜狭缝具有连接到第一径向狭缝的第一端，所述第二倾斜狭缝具有连接到第二径向狭缝的第一端。
根据本公开的这些实施方式和其他实施方式提供了多个其他方面。根据以下具体实施方式、权利要求书和附图，本公开的实施方式的其他特征和方面将变得更加明显。
附图说明
下文所述的附图是用于说明目的并且不是必需按比例绘制。附图不旨在以任何方式限制本公开的范围。
图1A根据本文公开的实施方式示意性例示了包括蜂窝结构的蜂窝体的进口侧的端视图。
图1B根据本文公开的实施方式示意性例示了显示出过渡结构部件细节的图1A的包含蜂窝结构的蜂窝体的局部放大图。
图1C根据本文公开的实施方式示意性例示了显示出图1A和1B的包含蜂窝结构的蜂窝体的过渡结构部件的局部放大图。
图1D根据本文公开的实施方式示意性例示了显示出包含弯曲倾斜的替代性过渡结构部件的局部放大图。
图2A根据本文公开的实施方式示意性例示了包括蜂窝结构的蜂窝体的局部正视图。
图2B根据本文公开的实施方式示意性例示了图2A的包含蜂窝结构的蜂窝体的过渡结构部件的放大图。
图3根据本文公开的实施方式示意性例示了包括图1A的蜂窝结构的催化转化器基材的局部剖视图。
图4根据本文公开的实施方式示意性例示了连接到发动机的包括图1A的蜂窝结构的催化转化器基材的排气系统。
图5A根据本文公开的实施方式示意性例示了用于挤出图1A-2B的蜂窝结构的挤出模头的正面。
图5B根据本文公开的实施方式示意性例示了沿着图5A的截面线5B-5B截取的图5A的挤出模头的局部截面图。
具体实施方式
下面将详细说明本公开的示例性实施方式，这些实施方式在附图中示出。只要可能，将尽可能在所有的附图中使用相同的附图标记指代多种视图中的相同或相似部分。除非另有说明，否则本文所述的各个实施方式的特征可以彼此组合。
本文所用的蜂窝体的“蜂窝结构”包括具有互连壁或板的蜂窝基质，使得蜂窝体可以被构造成被容纳到罐或壳体中并在罐或壳体中使用。蜂窝结构的板可以包含多孔材料，所述多孔材料包含开放且互连的孔，例如多孔陶瓷材料。蜂窝基质包括多个孔道通道，在一些实施方式中，优选为平行的孔道通道，其通过互连壁或互连板形成。蜂窝体可以体现为流通型催化剂载体，例如，其中，无通道被堵塞，或者体现为微粒过滤器，其中，蜂窝体还包括在其中的一些或所有通道中包括塞物[例如，进口孔道通道包括与蜂窝体的进口端间隔的塞物(例如，设置在出口端处或附近的塞物)，和/或出口孔道通道包括与蜂窝体的出口端间隔开的塞物(例如，设置在进口端处或附近的塞物)]。
高等静压强度是这种蜂窝体和蜂窝结构(包括多孔陶瓷蜂窝结构)的优势。等静压强度相对较高的蜂窝结构能更好地承受施加于蜂窝体的压力，例如封装压力。虽然薄的板增强了诸如具有蜂窝结构的催化转化器和排气过滤器之类的装置的性能，但是随着板变得越来越薄，所得到的蜂窝结构的强度(例如，等静压强度)可能减小，并且相对较薄的板可能使蜂窝结构承受在各个方向上施加的高作用力的能力降低，这些作用力例如在封装过程期间施加于蜂窝体的径向压缩力和其他压缩力等。
本文公开的蜂窝体具有径向蜂窝结构，并且具有径向取向的孔道通道几何结构，其相比于传统的正方形孔道通道蜂窝基质可以提供强度优势。本文公开的径向蜂窝基质和结构可以向具有径向取向的孔道通道几何结构的传统径向蜂窝结构提供进一步的强度改进。
根据本公开的一个或多个实施方式，一种蜂窝体包括蜂窝结构，其提供了增加的强度(例如，等静压强度)。在一些实施方式中，所述蜂窝结构向薄的以及超薄的板提供了增加的强度，从而能够更好地承受在封装和其他制造过程期间施加于蜂窝体的高作用力(例如，径向压缩力或其他力)。例如，一个或多个实施方式可以得益于在生坯状态以及烧制状态中蜂窝结构的改进的结构刚性。
在一些实施方式中，蜂窝体包括的蜂窝结构包含作为基质来构造的互连板。其中的一些板是相对于中心轴径向布置的径向板，所述中心轴相对于蜂窝结构的横截面正交延伸。基质的其他板是切向板，其可以相对于中心轴同心布置。互连板形成了在蜂窝结构的进口面与出口面之间在轴向方向上彼此平行延伸的孔道通道。蜂窝结构还可以包括过渡结构部件，例如倾斜板。本文完整描述提供了一个或多个上述性能益处的蜂窝结构板构造的实施方式的其他结构和微结构属性。
本公开的另一些实施方式包括：包括本文公开的包含蜂窝结构的蜂窝体的微粒过滤器和催化转化器，以及包括这些微粒过滤器和/或催化转化器的排气系统，用于制造所述蜂窝结构的挤出模头，以及用于制造所述蜂窝体和蜂窝结构的方法，以及其他方面和特征。
在本文中，参考图1A-5B进一步详细描述了示例性的蜂窝体和蜂窝结构，特别是微粒过滤器，包含所述微粒过滤器和催化转化器的排气系统，用于制造蜂窝结构的挤出模头，以及过滤微粒和制造蜂窝结构的方法。
图1A根据本文公开的实施方式，例示了包括蜂窝结构100的蜂窝体100的端视图，例如，图1A可以示意性例示蜂窝体10的蜂窝结构100的进口侧。图1B例示了图1A的蜂窝结构100的局部图。在一些实施方式中，蜂窝结构100是基材支承件，例如用于在催化转化器中携带催化剂，使得催化转化器可用于内燃机的排气流，从而从排气流移除不期望的排放物。在一些实施方式中，蜂窝结构100是薄壁径向蜂窝结构。在一些实施方式中，包含蜂窝结构100的蜂窝体是微粒过滤器，其用于从流动流，例如从内燃机(例如，汽油发动机或柴油发动机)的发动机排气流中过滤微粒(例如，烟炱和/或无机物)。
包含蜂窝结构100的蜂窝体10包括多个互连板106(标记了一些)，其限定了布置在蜂窝基质109中的多个孔道通道108(标记了一些)。在一些实施方式中，板106包含多孔材料，使得板106包括互连孔，其向在第一表面与第二表面之间延伸的开孔提供了内孔隙。在一些实施方式中，蜂窝体还包括催化剂材料，其存在于至少一部分的内孔隙中并且/或者作为涂层和/或底涂层，所述催化剂材料优选包含其自身孔隙率，其中多孔板为其提供锚固。在过滤器实施方式中，蜂窝体的孔隙能够使排气通过板106。板106优选包含可承受使用时的高温的多孔陶瓷、或其他合适的多孔材料。例如，板106可以由陶瓷材料制成，例如堇青石、碳化硅(SiC)、钛酸铝、莫来石、氧化铝(Al2O3)、硅铝氮氧化物(Al6O2N6Si)、沸石、上述物质的组合等。可以使用其他合适的多孔材料，例如熔凝二氧化硅、多孔金属、或者其组合。
在一些实施方式中，包含板106的蜂窝结构100可以在挤出过程期间形成，在该挤出过程期间，无机组分、有机组分和液体载剂(例如水)的混合物通过蜂窝挤出模头挤出然后干燥。随后，可以烧制蜂窝结构100以形成所需的陶瓷或玻璃陶瓷结构，例如，通过烧结或固相反应烧结来形成。也可以使用制造蜂窝结构的其他已知方法。在一些实施方式中，蜂窝结构100的各个选定通道108接着可以以限定的堵塞图案被堵塞住。可以如Allen等人的6,673,300美国专利中所述来完成堵塞。在另一些实施方式中，可以先堵塞干燥的生坯蜂窝结构再进行烧制，或者进行部分烧制、堵塞以及再次烧制。在一些实施方式中，包含蜂窝结构100的蜂窝体10是催化剂载体，并且可以涂覆有一种或多种催化剂涂层以用于催化转化器。
蜂窝结构100可以具有中心轴110，其正交于蜂窝结构100的横截面延伸，例如，延伸通过横截面的几何中心。在图1A和1B的视图中，中心轴110正交于附图延伸。孔道通道108平行于中心轴110轴向延伸。蜂窝体100的横截面的最外截面轮廓可以是圆形、椭圆形、卵形、跑道形、三叶形或矩形，但是蜂窝结构100不限于这些截面形状。如本文所述，其中的一些板106被布置成相对于中心轴110彼此发散(例如，径向板)。另外，其中的一些板106被布置成相对于中心轴110同心(例如，切向板)。
蜂窝结构100优选包括在最外周118上的最外周壁或表层112，从而提供蜂窝结构100的外周表面100S。在一些实施方式中，在蜂窝结构100的挤出期间，表层112与板106一起延伸。在另一些实施方式中，在挤出蜂窝结构后的某个时间点再将表层112施加于蜂窝结构100(例如，后施加的表层)，例如，作为施加到烧制陶瓷蜂窝结构或生坯陶瓷结构的外表面(例如，经机械加工的外周)上的陶瓷基表层粘固剂来施加。在一些实施方式中，表层112具有最小表层厚度Ts，其可以如本文所述，围绕蜂窝结构100的径向外周稍微变化；在一些实施方式中，表层厚度Ts例如为约0.1mm至100mm，或者甚至是1mm至10mm。也可以使用其他表层厚度Ts。用于对制品(例如蜂窝结构)施加表层的设备和方法例如描述于US 9,132,578。也可以使用其他合适的施加表层的方法。
包含蜂窝结构100的蜂窝体10包括径向板116(标记了一些)，其呈从蜂窝结构100的中心轴110向最外周118的方向上彼此发散的径向板116的布置。包含蜂窝结构100的蜂窝体10还包括切向板120(标记了一些)，其呈相对于中心轴110同心设置的切向板的布置。切向板120可以在径向板116之间延伸，并且在一些实施方式中，相对于中心轴110形成同心环124。在一些实施方式中，径向板116的厚度与其中的一个或多个切向板120的相同。在一些实施方式中，径向板116和切向板120的厚度小于或等于0.015英才(0.381mm)、小于或等于0.010英寸(0.254mm)、小于或等于0.005英寸(0.127mm)、或者甚至更小。在一些实施方式中，径向板116和切向板120的厚度大于或等于0.001英寸(0.025mm)。在另一些实施方式中，径向板116和切向板120的厚度在0.001英寸(0.025mm)至0.002英寸(0.051mm)之间。径向板116和切向板120可以具有另一些厚度，并且可以具有彼此不同的厚度。
在一些实施方式中，一个或多个切向板120是直的，这意味着所述一个或多个切向板120在两个相邻径向板116之间的直线中延伸。在一些实施方式中，所有的切向板120均是直的。
直的切向板120可以改进蜂窝结构100处理压缩负载和应力的能力。相反，具有弯曲切向板的蜂窝结构可以具有位于中心中的具有明显曲率的孔道通道。曲率可以使板变弱并因此降低它们承受压缩负载的能力；例如，在等静压压缩压力下，径向板的长度可向着蜂窝结构的中心被压缩，并且一起拉动弯曲的切向板，其还在弯曲的切向板上施加压缩应力。弯曲的切向板可能无法承受压缩应力并且它们可能弯曲、塌陷和/或断裂。另一方面，包含本公开的蜂窝结构100的蜂窝体可以在板106尤其是切向板120坍塌之前承受更高的力。直的切向板120还可以使包含蜂窝结构100的蜂窝体10在切向和径向两个方向上刚度变强，这可进一步强化在生坯状态和烧制状态中的蜂窝体10的整个蜂窝结构100。另外，相对于应用弯曲切向板的蜂窝结构，直的切向板120可以有助于简化模头制造和挤出工艺。
蜂窝结构100优选包括一个或多个过渡结构部件126。过渡结构部件126有助于改变邻接过渡结构部件126的孔道通道108的同心环124、124’之间的孔道通道108的数目。在没有过渡结构部件126的情况下，外环124’中的孔道通道108的截面积会非常大，而内环124中的孔道通道108的截面积会非常小。
图1A和1B所示的包含蜂窝结构100的蜂窝体10包括第一过渡环130A和第二过渡环130B。第一过渡环130A允许增加(例如，加倍)第一过渡环130A在第一环132A与第二环132B之间的孔道通道108的数目。第二过渡环130B允许增加(例如，加倍)孔道通道108在第三环132C与第四环132D之间的孔道通道108的数目。蜂窝结构中的过渡环的数目可以根据蜂窝结构100的面的各种设计特征和尺寸而改变。
第一过渡环130A和第二过渡环130B可以包括多个过渡结构部件126。参考图1B和1C以及第一过渡环130A，其包括过渡结构部件140，该过渡结构部件140类似于第二过渡环130B中的过渡结构部件126。图1C示出了过渡结构部件140的放大图。过渡结构部件140可以从切向过渡板142径向向内定位，所述切向过渡板142可以包括第一板区段142A和第二板区段142B。第一板区段142A和第二板区段142B可以均为直的板。过渡结构部件140可以包括第一倾斜板144，其包括第一端144A和第二端144B。过渡结构部件140还可以包括第二倾斜板146，其具有第一端146A和第二端146B。
过渡结构部件140可以与第一径向板150相邻，所述第一径向板150可以包括第一板区段150A和第二板区段150B。过渡结构部件140还可以与第二径向板152相邻，所述第二径向板152包括第一板区段152A和第二板区段152B。第一倾斜板144的第一端144A可以成倾斜角连接到第一径向板150。所述倾斜角是与过渡环外侧的切向板120连接到径向板116的角不同的角。在第一倾斜板144与第一径向板150的第一板区段150A之间的倾斜角小于90度。第一倾斜板144的第一端144A可以在第一板区段150A与第二板区段150B的相交处连接到第一径向板150。第二倾斜板146的第一端146A可以连接到第二径向板152，例如，在第一板区段152A与第二板区段152B的相交处连接。同样地，在第二倾斜板146与第二径向板152的第一板区段152A之间的倾斜角小于90度。第一倾斜板144和/或第二倾斜板146的厚度可以等于第一径向板150和/或切向过渡板142的厚度。第一倾斜板144和第二倾斜板146可以具有相同厚度。
图1A-1C所示的过渡结构部件140可以包括径向延伸板156，其包括第一端156A和第二端156B。第一端156A可以连接到切向过渡板142，例如，在第一板区段142A与第二板区段142B之间连接。径向延伸板156的第二端156B可以连接到第一倾斜板144的第二端144B，并且还可以连接到第二倾斜板146的第二端146B。第一倾斜板144和第二倾斜板146可以相交以形成角θ，其可以小于180度。在一些实施方式中，角θ可以在120度与160度之间。
具有蜂窝结构100的蜂窝体10相对于传统蜂窝结构可以提供强度上的许多改进。例如，在一些实施方式中，在第一倾斜板144和第二倾斜板146的直接径向向内或向外处可能不定位有切向板120。因此，过渡结构部件140可以不具有在第一径向板150和第二径向板152以及第二端144B、146B的相交处之间延伸的切向板120。倾斜板的这种构造将负载从径向板传递并分布到相邻的板。负载的传递和分布增加了蜂窝结构100的径向刚度并且能够将蜂窝结构100中的板106做得更薄。
在一些方面中，一个或多个径向板可以从蜂窝结构100的中心轴110延伸到最外周118。例如，图1A和1B所示的实施方式包括在中心轴110与最外周118之间延伸的一个或多个长径向板164。长径向板164可以为蜂窝结构100提供额外的强度。
在蜂窝结构100的最外周118上的切向板120的最外环可以包括面向中心轴110的内表面170，其为凹形。内表面170可以增加蜂窝结构100的强度。
图1D例示了包含弯曲切向板180的替代性过渡结构部件140C的一个实施方式。第一倾斜板144C和第二倾斜板146C可以弯曲以形成弯曲切向板180。弯曲切向板180可以为蜂窝结构100C提供增加的强度。在一些实施方式中，弯曲切向板180可以包括两个或更多个板区段，并且可以形成连续曲线。弯曲切向板180可以具有半径R，在一些实施方式中，所述半径R可以是复合半径。或者，第一倾斜板144C和第二倾斜板146C各自可以具有不同的半径中心，而不是如图所示的共同中心Rc。可以采用半径R的合适尺寸，例如，在1.0mm至2.7mm之间。在一些实施方式中，最小半径R可以大于或等于相邻的径向板150与152之间的距离长度的一半。例如，最小半径R可以大于或等于离第一板区段150A最远的第二板区段150B上的点与离第一板区段152A最远的第二板区段152B上的点之间的距离的一半。
图2A例示了包含蜂窝结构200的蜂窝体20的另一个实施方式的局部正视图，所述蜂窝结构200包括与图1A-1C所示的过渡结构部件140不同的过渡结构部件。图2B例示了用于蜂窝结构200的过渡结构部件240(显示为点)的放大图。包含蜂窝结构200的蜂窝体20包括中心轴210，并且径向板216(标记了一些)被布置成当径向板216向着蜂窝结构200的最外周218延伸时，其相对于中心轴210彼此发散。蜂窝结构200还包括切向板220(标记了一些)，其相对于中心轴210同心布置。其中的一个或多个切向板220可以是直的，例如在相邻的径向板216之间以直线延伸。在一些实施方式中，在一个或多个同心环中的所有的切向板220均是直的。在一些实施方式中，所有的切向板220均是直的。
包含蜂窝结构200的蜂窝体20可以包括一个或多个过渡环。参考过渡环226，其增加(例如，加倍)了孔道通道208在第一环230与第二环232之间的孔道通道208的数目。过渡环226可以包括一个或多个过渡结构部件，例如过渡结构部件240。参考图2B，过渡结构部件240可以从切向过渡板242径向向内定位，所述切向过渡板242可以包括第一板区段242A和第二板区段242B。第一板区段242A和第二板区段242B可以是单独的切向板，并且它们均可以是直的。过渡结构部件240可以包括第一倾斜板244，其包括第一端244A和第二端244B。过渡结构部件240还可以包括第二倾斜板246，其包括第一端246A和第二端246B。
过渡结构部件240可以与第一径向板250相邻，所述第一径向板250可以包括第一板区段250A和第二板区段250B。过渡结构部件240还可以与第二径向板252相邻，所述第二径向板252包括第一板区段252A和第二板区段252B。第一倾斜板244的第一端244A可以成倾斜角连接到第一径向板250。第一倾斜板244的第一端244A可以连接到第一径向板250上的某位置，该位置位于第一板区段250A与第二板区段250B的相交处附近。第二倾斜板246的第一端246A可以连接到第二径向板252，例如，连接到第一板区段252A与第二板区段252B的相交处附近的位置，并且成倾斜角连接。
第一倾斜板244的第二端244B和第二倾斜板246的第二端246B可以连接到切向过渡板242。在一些实施方式中，第二端244B和第二端246B可以连接到切向过渡板242的第一板区段242A与第二板区段242B的相交处。第一倾斜板244和第二倾斜板246的相交形成了角α，其可以为约120度。在一些实施方式中，角α可以在90度至150度之间。其他角度也是可能的。
在一些实施方式中，过渡结构部件240可以由内切向板260界定或者包括内切向板260。内切向板260包括第一端260A和第二端260B。内切向板260的第一端260A可以连接到第一径向板250，例如，在第一倾斜板244的第一端244A附近连接。内切向板260的第二端260B可以连接到第二径向板252，例如，在第二倾斜板246的第一端246A附近连接。
在一些方面中，如图2A所示，一个或多个径向板从蜂窝结构200的中心轴210延伸到最外周218，以提高蜂窝结构200的强度。例如，径向板264可以在中心轴210与最外周218之间延伸，并且可以向蜂窝结构200提供额外的强度。
进一步增强强度可以通过在板的一些或全部的相交处(例如在过渡结构部件140、240中的板处)提供圆角或倒角来实现。如图2B所示，圆角280被包括进来以增加蜂窝结构200的强度。可以将圆角应用于其他相交处，包括所示蜂窝结构100、200中的过渡结构部件140、240的所有相交处。
相对于传统的径向蜂窝结构，上文所述的蜂窝结构100、200向蜂窝体提供了增加的强度。径向板构造包括在蜂窝结构100、200的最外周118、218附近的完整孔道通道，这可以例如增加等静压强度以及蜂窝结构100、200承受热冲击的能力。直的切向板120、220增加了蜂窝结构100、200的刚度和等静压强度。倾斜的板144、146、244、246可以进一步增加等静压强度。上述优点使得具有蜂窝结构100、200的蜂窝体具有均匀的板厚度或基本均匀的板厚度。基本均匀的板厚度可以减少生产用于挤出蜂窝结构100、200的挤出模头的时间和成本。
图3示出了催化转化器300，其包括包含蜂窝结构100的蜂窝体10或者包含蜂窝结构200的蜂窝体20。包含蜂窝结构的蜂窝体被设置在罐305内，所述罐305例如是金属壳体或其他限制性结构。罐305可以包括第一端盖和第二端盖，所述第一端盖包括进口307，其被构造用于接收包含排放物(例如，SOx和NOx)的发动机排气311，所述第二端盖包括出口309，其被构造用于排出经处理的排气流，例如，其中，已经除去了发动机排气311中的大百分比的目标排放物(例如，SOx和NOx)。表层(例如，蜂窝结构100的表层112)可以具有与其接触的缓冲构件315，例如，高温隔绝材料，以缓冲蜂窝体而免受冲击和应力。可以使用缓冲构件315的任何合适构造，例如单件式构造，或者两层或更多层的构造。蜂窝结构100和缓冲构件315可以通过任何合适的手段容纳在罐305中，例如，通过汇集到中心主体中，然后可以将第一端盖和第二端盖中的一者或多者稳固(例如焊接)到中心主体上以形成进口307和出口309。可以任选地使用罐305的其他两件式构造或蛤壳式构造。
图4例示了连接到发动机417(例如汽油发动机或柴油发动机)的排气系统400。排气系统400可以包括用于连接到发动机417的排气端口的歧管419，被构造用于在歧管419与催化转化器300之间连接的第一收集管421，所述催化转化器300在其中含有包含本文公开的蜂窝结构的蜂窝体。连接可以通过任何合适的夹紧支架或其他附接机构来进行。在一些实施方式中，第一收集管421可以与歧管419成为一体。在一些实施方式中，催化转化器300可以直接连接到歧管而无需居间构件。排气系统400还可以包含第二收集管423，其连接到催化转化器300及第二排气部件427。第二排气部件427例如可以是消音器、共振器、第二催化转化器或者甚至是微粒过滤器。尾管429(截断示出)或者其他管道或部件可以连接到第二排气部件427。也可以包括其他排气系统部件，例如氧气传感器，尿素注入端口等(未示出)。发动机417可以包括用于发动机417的每个气缸排(气缸的侧组)的一个催化转化器300，或者任选地，第一收集管421可以是Y形管，其用于收集来自每个气缸排的排气并且将排气引导到催化转化器300。
现在参考图5A和5B，其提供了根据本公开的实施方式，被构造用于制造具有蜂窝结构100的蜂窝体10的蜂窝挤出模头500。可以改造蜂窝挤出模头500以制造蜂窝结构200。蜂窝结构100、200可以通过下述形成：通过蜂窝挤出模头500挤出增塑批料以产生生坯蜂窝结构(未示出)，所述增塑批料见述于，例如US 3,885,977、US 5,332,703、US 6,391,813、US7,017,278、US 8,974,724、WO2014/046912和WO2008/066765。然后可以干燥生坯蜂窝结构，例如，如在US 9,038,284、US 9,335,093、US 7,596,885和US 6,259,078中所述。接着可以烧制生坯蜂窝结构，例如，如US 9,452,578、US 9,446,560、US 9,005,517、US 8,974,724、US 6,541,407和US 6,221,308中所述，以形成包含本文所述的几何和微结构的蜂窝结构100、200中的一种。
蜂窝挤出模头500包括模头主体539，被构造用于接收陶瓷或形成陶瓷用混合物的模头进口面542，以及与模头进口面542相对的模头出口面547，该模头出口面547被构造用于以自支承生坯蜂窝的形式挤出混合物。蜂窝挤出模头500可以连接到容纳混合物的挤出机(未示出)，例如双螺杆挤出机，其中挤出机迫使混合物在压力下通过蜂窝挤出模头500。
蜂窝挤出模头500包括多个进料孔545(标记了一些)，其从模头进口面542延伸到模头主体539中并且与狭缝548(标记了一些)的阵列相交，所述狭缝548的阵列从模头出口面547延伸到模头主体539中，并与多个进料孔545连接。进料孔545向狭缝548的阵列供应成形用混合物。相交的狭缝548的阵列包括径向狭缝550和切向狭缝552。径向狭缝550(在图5A中标记了一些)被布置成当径向狭缝550向着蜂窝挤出模头500的最外周延伸时，各径向狭缝550相对于中心轴551而彼此发散。在一些实施方式中，切向狭缝552(标记了一些)可以是基本直的。切向狭缝552可以被布置成相对于中心轴551同心。
在蜂窝挤出模头500中，至少一个切向狭缝552是切向过渡狭缝543并且位于两个相邻狭缝558、560之间。此外，挤出模头包括至少一个过渡结构部件540，其从切向过渡狭缝543径向向内定位，其中，所述至少一个过渡结构部件540包括第一倾斜狭缝544和第二倾斜狭缝546，所述第一倾斜狭缝544具有连接到第一径向狭缝558的第一端，所述第二倾斜狭缝546具有连接到第二径向狭缝560的第一端。第一倾斜狭缝544的第二端和第二倾斜狭缝546的第二端可以连接到径向延伸板556，进而可以连接到过渡狭缝543。
蜂窝挤出模头500可以任选地包括表层形成部分500S，其通过表层形成部件或罩549(例如，环形制品)来形成，所述表层形成部件或罩549连接到模头主体539并且与表层形成进料孔545S吻合，以在挤出方法期间形成的经挤出的生坯蜂窝结构上包括表层112(图1)。类似的挤出模头设置可以用于形成用于包含蜂窝结构200的蜂窝体20的挤出模头，这通过改变模头狭缝构造以对应于参考图2A-2B所示和所述的蜂窝结构200的结构来实现。
上述说明公开了本公开的示例性实施方式。对本领域普通技术人员容易显而易见的是，对上文公开的设备、系统和方法的改变落在本公开的范围内。因此，虽然已经结合示例性实施方式公开了本公开，但是应理解，其他实施方式也可以落在由权利要求书限定的本公开的范围内。

Claims (21)

1.一种蜂窝体，其包含蜂窝结构，所述蜂窝结构包括：
多个互连板，所述多个互连板限定了蜂窝基质中的多个孔道通道，所述蜂窝基质具有与其横截面正交的中心轴，所述多个互连板包括：
径向板，其被布置成当径向板向着蜂窝结构的最外周延伸时，其相对于中心轴彼此发散，所述径向板包括第一径向板和第二径向板；
切向板，其被布置成相对于中心轴同心，其中，所述切向板中的至少一个切向板是切向过渡板并且位于两个相邻的径向板之间；和
至少一个过渡结构部件，其从切向过渡板径向向内定位，其中，所述至少一个过渡结构部件包括第一倾斜板和第二倾斜板，所述第一倾斜板具有以小于90度的倾斜角连接到第一径向板的第一端，所述第二倾斜板具有以小于90度的倾斜角连接到第二径向板的第一端。
2.如权利要求1所述的蜂窝体，其中，所述至少一个过渡结构部件包括径向延伸板，其具有第一端和第二端，第一端连接到切向过渡板，并且第二端连接到第一倾斜板的第二端和第二倾斜板的第二端。
3.如权利要求2所述的蜂窝体，其中，所述至少一个过渡结构部件不具有在第一倾斜板的第一端及第一径向板与第二倾斜板的第一端及第二径向板之间延伸的切向板。
4.如权利要求1所述的蜂窝体，其还包括在第一倾斜板的第一端与第二倾斜板的第一端之间延伸的内切向板。
5.如权利要求4所述的蜂窝体，其中，第一倾斜板具有第二端，第二倾斜板具有第二端，第一倾斜板的第二端连接到切向过渡板，并且第二倾斜板的第二端连接到切向过渡板。
6.如权利要求5所述的蜂窝体，其中，第一倾斜板的第二端和第二倾斜板的第二端连接到切向过渡板上的相同位置。
7.如权利要求1所述的蜂窝体，其中，第一倾斜板的厚度等于至少一个切向板的厚度。
8.如权利要求1所述的蜂窝体，其中，第一数目的孔道通道在以中心轴为中心的孔道通道的第一环中并且在所述至少一个过渡结构部件的第一侧上，并且第二数目的孔道通道在以中心轴为中心的孔道通道的第二环中并且在所述至少一个过渡结构部件的第二侧上。
9.如权利要求1所述的蜂窝体，其中，至少一个切向板在两个相邻径向板之间是直的。
10.如权利要求1所述的蜂窝体，其中，多个切向板中的至少一个切向板被布置成相对于中心轴同心，并且，所述多个切向板中的至少一个切向板中的所有切向板是直的。
11.如权利要求1所述的蜂窝体，其包括切向板的最外环，所述切向板的最外环具有面向中心轴的内表面，切向板的最外环的至少一个内表面是凹形的。
12.如权利要求1所述的蜂窝体，其中，至少一个径向板从中心轴延伸到蜂窝基质的最外周。
13.如权利要求1所述的蜂窝体，第一倾斜板和第二倾斜板是连续弯曲的板。
14.如权利要求1所述的蜂窝体，其中，至少一个径向板和至少一个切向板的厚度小于0.38mm。
15.如权利要求1所述的蜂窝体，其中，至少一个径向板和至少一个切向板的厚度大于0.025mm。
16.如权利要求1所述的蜂窝体，其中，第一倾斜板以某角度与第一径向板相交，所述角度和第二倾斜板与第二径向板相交的角度相同。
17.如权利要求1所述的蜂窝体，其中，所述至少一个过渡结构部件与第一径向板相邻并且与第二径向板相邻。
18.一种蜂窝体，其包含蜂窝结构，所述蜂窝结构包括：
多个互连板，所述多个互连板限定了蜂窝基质中的多个孔道通道，所述蜂窝基质具有与其横截面正交的中心轴，所述多个互连板包括：
径向板，其被布置成当径向板向着蜂窝结构的最外周延伸时，其相对于中心轴彼此发散，所述径向板包括第一径向板和第二径向板；和
切向板，其被布置成相对于中心轴同心，其中，所述切向板中的至少一个切向板是切向过渡板并且位于两个相邻的径向板之间；和
至少一个过渡结构部件，其由切向过渡板、第一径向板和第二径向板界定，其中，所述至少一个过渡结构部件包括：
第一倾斜板，其具有第一端和第二端，其中，第一端以小于90度的倾斜角连接到第一径向板；
第二倾斜板，其具有第一端和第二端，其中，第一端以小于90度的角连接到第二径向板；和
径向延伸板，其具有第一端和第二端，第一端连接到切向过渡板，并且第二端连接到第一倾斜板的第二端和第二倾斜板的第二端。
19.如权利要求18所述的蜂窝体，其中，所述至少一个过渡结构部件不具有在第一倾斜板的第一端及第一径向板与第二倾斜板的第一端及第二径向板之间延伸的切向板。
20.如权利要求18所述的蜂窝体，其中，第一倾斜板的厚度等于至少一个切向板的厚度。
21.一种挤出模头，其包括：
模头主体的出口面，所述模头主体具有与出口面正交的中心轴并且包括交叉狭缝基质，所述交叉狭缝基质包括：
径向狭缝，其被布置成当径向狭缝向着模头主体的最外周延伸时，其相对于中心轴彼此发散，所述径向狭缝包括第一径向狭缝和第二径向狭缝；
切向狭缝，其被布置成相对于中心轴同心，其中，所述切向狭缝中的至少一个切向狭缝是切向过渡狭缝并且位于两个相邻的径向狭缝之间；和
至少一个过渡结构部件，其从切向过渡狭缝径向向内定位，其中，所述至少一个过渡结构部件包括第一倾斜狭缝和第二倾斜狭缝，所述第一倾斜狭缝具有以小于90度的倾斜角连接到第一径向狭缝的第一端，所述第二倾斜狭缝具有以小于90度的倾斜角连接到第二径向狭缝的第一端。
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