CN114206466A - 蜂窝体及堵塞蜂窝体的方法 - Google Patents
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Abstract
堵塞蜂窝体的通道的方法以及包括堵塞的通道的蜂窝体。所述方法包括向包含多个无机颗粒、无机粘结剂、粘土和液体载剂的堵塞混合物施加剪切力，以将堵塞混合物的粘度从振动前的第一粘度改变到第二粘度，所述第二粘度小于所述第一粘度。将蜂窝体放置成与堵塞混合物接触，以使得具有第二粘度的一部分堵塞混合物流到多个通道中。减少或停止施加剪切力，以使多个通道中的该部分的堵塞混合物的粘度增加到大于第一粘度。
Description
本申请根据35 U.S.C.§365要求2019年7月31日提交的系列号为PCT/US2019/044447的国际专利申请的优先权权益，本文以该申请为基础并将其全部内容结合于此。
技术领域
本公开一般涉及用作过滤器的陶瓷蜂窝体，更具体地，涉及对蜂窝体进行堵塞的方法。
背景技术
陶瓷壁流式过滤器通常具有多孔蜂窝结构并且塞物密封交替的通道，这迫使排气流动穿过多孔通道壁以从毗邻的通道离开。
发明内容
在一个方面中，提供了对包含多个通道的蜂窝体的通道进行堵塞的方法。所述方法包括：向包含多个无机颗粒、无机粘结剂、粘土和液体载剂的堵塞混合物施加剪切力，以将堵塞混合物的粘度从振动前的第一粘度改变到第二粘度，所述第二粘度小于所述第一粘度；将蜂窝体放置成与堵塞混合物接触，以使得具有第二粘度的一部分堵塞混合物流到多个通道中；以及减少或停止施加剪切力，以使多个通道中的该部分的堵塞混合物的粘度增加到大于第一粘度。
在一些实施方式中，所述粘土包括多个粘土片晶(clay platelet)，每个粘土片晶包括带正电荷部分和带负电荷部分，并且其中，粘度因为剪切力破坏了粘土片晶的带正电荷部分与相邻粘土片晶的带负电荷部分之间形成的极性键而减小。在一些实施方式中，粘土包括绿土粘土(smectite clay)。
在一些实施方式中，向堵塞混合物施加剪切力包括：振动所述堵塞混合物。在一些实施方式中，振动所述堵塞混合物包括：根据具有多个不同频率，多个不同振幅，或者多个不同频率和多个不同振幅二者的振动分布来振动所述堵塞混合物。在一些实施方式中，振动所述堵塞混合物包括：将一种或多种频率和振幅的第一组合可变地转变到一种或多种频率和振幅的第二组合。
在一些实施方式中，沿着至少两个轴振动堵塞混合物。在一些实施方式中，以不同的频率沿着所述至少两个轴中的每个轴振动堵塞混合物。在一些实施方式中，其中，以不同的振幅沿着所述至少两个轴中的每个轴振动堵塞混合物。
在一些实施方式中，以约1Hz至约10,000Hz的频率振动堵塞混合物。在一些实施方式中，以约10Hz至约500Hz的频率振动堵塞混合物。在一些实施方式中，执行振动，使得以约0.1G至约50G的振幅振动堵塞混合物。在一些实施方式中，执行振动，使得以约0.5G至约10G的振幅振动堵塞混合物。
在一些实施方式中，利用方波振动分布来振动堵塞混合物。在一些实施方式中，利用三角波振动分布来振动堵塞混合物。在一些实施方式中，利用正弦波振动分布来振动堵塞混合物。
在一些实施方式中，在将蜂窝体放置成与堵塞混合物接触之前，先将堵塞混合物放置在接收器中，并且其中，当停止或减少施加剪切力时，在接收器中保留有堵塞混合物的剩余部分。
在一些实施方式中，包括，在从堵塞混合物移除蜂窝体后，向堵塞混合物的剩余部分施加剪切力，以使堵塞混合物的剩余部分的粘度向着第二粘度恢复；将后续的蜂窝体放置成与堵塞混合物的剩余部分接触，以使得一部分的堵塞混合物流动到后续的蜂窝体的通道中；减少或停止施加剪切力，以将后续的蜂窝体的通道中的该部分的堵塞混合物的粘度增加到大于第一粘度。
在一些实施方式中，粘土包括绿土粘土胶质粘土。在一些实施方式中，堵塞混合物可以第二粘度流动到通道中。在一些实施方式中，第一粘度的值是第二粘度的值的约400％或更大。在一些实施方式中，第一粘度的值是第二粘度的值的约1000％或更大。
在一些实施方式中，第一粘度大于或等于约25,000cP，并且第二粘度小于或等于约15,000cP。在一些实施方式中，第一粘度大于或等于约75,000cP，并且第二粘度小于或等于约10,000cP。
在一些实施方式中，所述方法还包括：在将蜂窝体放置成与堵塞混合物接触之前，将罩层放置成与蜂窝体的第一端接触，以覆盖所述多个通道中的至少一些通道。
在一些实施方式中，所述方法还包括：在所述多个通道的至少一个通道附近，在罩层中形成孔，其中，所述孔的面积是孔附近的通道截面积的约80％或更小。在一些实施方式中，所述孔的面积是孔附近的通道截面积的约30％或更小。
在另一个方面中，提供了一种蜂窝体。所述蜂窝体包括蜂窝结构，所述蜂窝结构包括多个相交的壁，其限定了通过蜂窝体从第一端延伸到第二端的多个通道；以及在蜂窝体的第一端或第二端的任一者处，设置在至少一些通道内的多个堵塞物，其中，所述堵塞物包括：绿土粘土；无机粘结剂；和多个无机颗粒，并且其中，堵塞物长度的标准偏差小于或等于2mm。
在一些实施方式中，各个堵塞物的长度的标准偏差小于或等于1mm。在一些实施方式中，所述多个无机颗粒包括堇青石。
参考下述说明、权利要求和附图，本领域技术人员能够进一步知晓和理解本文公开的这些特征、优点和目的以及其他特征、优点和目的。
附图说明
以下是对附图中各图的描述。为了清楚和简明起见，附图不一定按比例绘制，附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显示或以示意图方式显示。
在附图中：
图1是根据至少一个实例所述的过滤器的透视图；
图2是根据至少一个实例所述的包括多个堵塞物的过滤器的透视图；
图3是根据至少一个实例，在图2的线III处截取的截面图；
图4是根据本文公开的一个实施方式，在施加和移除外部能量后，堵塞材料的粘土片晶的性能。
图5A是根据至少一个实例所述的包括罩层的过滤器的透视图；
图5B是根据至少一个实例，在图5A的5B部分截取的增强图；
图6是根据至少一个实例所述的一种方法的流程示意图；
图7A是根据第一实例所述的包括多个堵塞物的壁流式微粒过滤器的图像；
图7B是图7A的微粒过滤器的堵塞物的增强图；
图7C是例示了堵塞物深度均匀性的图7A的微粒过滤器的截面图；
图7D是描绘了图7A的堵塞物对壁流式微粒过滤器的壁附着的图像；
图8A是例示了在壁流式微粒过滤器的第二个实例的一端上的堵塞物深度分布的直方图；
图8B是例示了在壁流式微粒过滤器的第二个实例的另一端上的堵塞物深度分布的直方图；
图9是证明了固化混合与堵塞物推出力的关系的图；
图10是振动频率与浆料粘度的关系的图；
图11是对于不同的接触时间，振动频率与壁流式过滤器的堵塞深度的关系的图；
图12A是在50Hz的振动频率下形成的堵塞物的图像；
图12B是在125Hz的振动频率下形成的堵塞物的图像；
图12C是在225Hz的振动频率下形成的堵塞物的图像；
图12D是在275Hz的振动频率下形成的堵塞物的图像；
图13是示出了对于两种不同的振动频率，振幅与堵塞物浆料粘度之间的关系的图；
图14是示出了对于两种不同的振动频率，振幅与堵塞物深度之间的关系的图；
图15A是在125Hz的频率和2G的振动振幅下形成的堵塞物的图像；
图15B是在125Hz的频率和4G的振动振幅下形成的堵塞物的图像；
图15C是在125Hz的频率和6G的振动振幅下形成的堵塞物的图像；
图16A是在125Hz的频率和5G的振动振幅下形成的堵塞物的图像；
图16B是在125Hz的频率和6G的振动振幅下形成的堵塞物的图像；并且
图16C是在125Hz的频率和8G的振动振幅下形成的堵塞物的图像。
具体实施方式
在以下的具体实施方式中给出了本发明的其他特征和优点，对本领域的技术人员而言，这些特征和优点根据所作描述就可以容易地看出，或者通过实施包括以下具体实施方式连同权利要求和附图在内的本文所述的本发明而被认识。
本文中所用的术语“和/或”用于两项或更多项的罗列时，表示所列项中的任何一项可以单独使用，或者可以使用所列项中的两项或更多项的任意组合。例如，如果描述一种组合物含有组分A、B和/或C，则该组合物可只含有A；只含有B；只含有C；含有A和B的组合；含有A和C的组合；含有B和C的组合；或含有A、B和C的组合。
在本文中，相对的术语，例如第一和第二，顶部和底部等仅用于区分一个实体或行为与另一个实体或行为，而非必须要求或暗示这些实体或行为之间的任何实际的这种关系或顺序。
本领域技术人员和做出或使用本公开的技术人员能够对本公开进行修改。因此，应理解，附图所示和上文所述的实施方式仅用于例示的目的，并且不旨在限制本公开的范围，根据专利法的原则(包括等同原则)所解释的，本公开的范围由所附权利要求限定。
本领域普通技术人员应理解，所述公开和其他部件的构造不限于任何特定材料。除非本文有另外说明，否则本文所公开的本公开的其他示例性实施方式可以由各种材料形成。
出于本公开的目的，术语“连接”(以其所有形式：连接、连接着的、相连接的等)一般意味着两个部件彼此(电气或机械地)直接或间接地结合。这种接合本质上可以是静止的或者本质上是可移动的。这种接合可以通过两个部件与任何另外的中间构件彼此一体地(电气或机械)形成为单个整体来实现，或者通过该两个部件来实现。除非另有说明，否则这种接合本质上可以是永久性的，或者本质上可以是可移除的或可松脱的。
如本文所用，术语“约”指量、尺寸、配方、参数和其他数量和特征不是精确的且无需精确的，但可按照要求是大致的和/或更大或者更小，如反映公差、转化因子、四舍五入、测量误差等，以及本领域技术人员所知的其他因子。当术语“约”用于描述数值或范围的端点时，本公开应理解为包括所提到的具体数值或端点。无论说明书中的范围的数值或端点是否使用“约”列举，范围的数值或端点旨在包括两种实施方式：一种用“约”修饰，另一种未用“约”修饰。还应理解，每个范围的端点在与另一个端点有关及独立于另一个端点时都是重要的。
如示例性实施方式中所示，本公开的元件的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细描述了本发明创造的一些实施方式，但是阅读本公开的本领域技术人员易于理解，可以进行许多修改(例如，对各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例；参数的值；安装布置；材料的使用；颜色；取向等进行修改)而实质上不背离本文所述主题的新颖教导和优点。例如，以整体形成示出的元件可以由多个零件构成，或者以多个零件示出的元件可以整体地形成，可以颠倒或以其他方式改变界面的操作，可以改变系统的结构、和/或元件、或连接件、或其他元件的长度或宽度，并且可以改变各元件之间的调节位置的性质或数目。应注意，系统的元件和/或组件可以由多种材料中的任何一种构造，这些材料在各种颜色、纹理和组合中的任何一种上提供足够的强度或耐久性。因此，所有这些修改均旨在包括在本发明的范围之内。可以对所需的示例性实施方式及其他示例性实施方式的设计、操作条件和布置进行其他替代、修改、改变和省略，而不背离本发明的精神。
图1和2示出了包括蜂窝体14的过滤器10，所述过滤器10包括第一端18和第二端22。蜂窝体14包括相交的孔道壁，其形成从第一端18延伸到第二端22的多个通道26。根据各个实例，过滤器10包括多个堵塞物30，其位于至少一些通道26内，在一些实施方式中，其位于蜂窝体14的第一端18和第二端22处。
现在参考图1，蜂窝体14包括相交孔道壁的基体，所述相交孔道壁包括薄的多孔壁38，其贯穿第一端18和第二端22并且在第一端18与第二端22之间延伸，以形成大量邻接的通道26。通道26在蜂窝体14的第一端18与第二端22之间延伸并且在第一端18和第二端22处开口。根据各个实例，通道26彼此互相平行。蜂窝体14可以包括下述横截面通道密度：约10个通道/英寸2至约900个通道/英寸2，或约20个通道/英寸2至约800个通道/英寸2，或约30个通道/英寸2至约700个通道/英寸2，或约40个通道/英寸2至约600个通道/英寸2，50个通道/英寸2至约500个通道/英寸2，或约60个通道/英寸2至约400个通道/英寸2，或约70个通道/英寸2至约300个通道/英寸2，或约80个通道/英寸2至约200个通道/英寸2，或约90个通道/英寸2至约100个通道/英寸2，或约100个通道/英寸2至约200个通道/英寸2，或者其间的任何和所有的数值和范围。壁38可以具有厚度，以密耳(即，千分之一英寸)计，所述厚度为约1密耳至约15密耳，或约1密耳至约14密耳，或约1密耳至约13密耳，或约1密耳至约12密耳，或约1密耳至约11密耳，或约1密耳至约10密耳，或约1密耳至约9密耳，或约1密耳至约8密耳，或约1密耳至约7密耳，或约1密耳至约6密耳，或约1密耳至约5密耳，或约1密耳至约4密耳，或约1密耳至约3密耳，或约1密耳至约2密耳，或它们之间的任何和所有数值和范围。应理解，虽然通道26被描绘成具有大致正方形截面形状，但是通道26可以具有圆形、三角形、矩形、五边形或更高阶多边形截面形状而不偏离本文提供的教导。
蜂窝体14可以由各种材料形成，包括陶瓷、玻璃陶瓷、玻璃、金属，并且取决于所选择的材料，可以通过各种方法形成。根据各个实例，转换成蜂窝体14的生坯体可以初始由可塑化成形并且可烧结的物质的细分颗粒制造，该物质在烧制后得到多孔材料。用于生坯体并且所述生坯体形成为蜂窝体14的合适的材料包括金属物质、陶瓷、玻璃陶瓷和其他陶瓷基混合物。在一些实施方式中，蜂窝体14包括堇青石(例如，2MgO·2Al2O3·5SiO2)材料。
参考图2，过滤器10可由蜂窝体14形成，这通过下述进行：闭合或密封第一亚组的通道26，例如，在第一端18处用堵塞物30闭合或密封，并且使用其他堵塞物30在蜂窝体14的第二端22处闭合剩余通道26(例如，交替的通道26)。堵塞物30可通过用堵塞混合物填充至少一些通道26的一部分，然后干燥或固化该混合物来形成。在操作过滤器10时，携带固体微粒的流体(例如气体)在压力下被带到进口面(例如，第一端18)。气体接着通过在第一端18处具有开口端的通道26进入蜂窝体14，穿过多孔孔道壁的壁38，并且从在第二端22处具有开口端的通道26离开。气体穿过壁38可以使得气体中的微粒物质保持被壁38捕获。
如图2和3示意性所示，堵塞物30可以交替的方式位于通道26中。在所示的实例中，堵塞物30以“棋盘”图案位于蜂窝体14的第一端18和第二端22上，但是应理解，也可以应用其他图案。在棋盘图案中，在端部(例如，第一端18或第二端22中的任一者)上，开放通道26的每个最近的相邻通道26包括堵塞物30。
堵塞物30可以具有基本上平行于通道26延伸的轴向长度或者最长尺寸，其大于或等于约0.5mm，大于或等于约1mm，大于或等于约1.5mm，大于或等于约2mm，大于或等于约2.5mm，大于或等于约3mm，大于或等于约3.5mm，大于或等于约4mm，大于或等于约4.5mm，大于或等于约5mm，大于或等于约5.5mm，大于或等于约6.0mm，大于或等于约6.5mm。例如，堵塞物30的轴向长度可以为约0.5mm至约10mm，或约1mm至约9mm，或约1mm至约8mm，或约1mm至约7mm，或约1mm至约6mm，或约1mm至约5mm，或约1mm至约4mm，或约1mm至约3mm，或约1mm至约2mm，或其间的任何和所有数值和范围。根据各个实例，位于蜂窝体14的第一端18上的多个堵塞物30可以具有与位于蜂窝体14的第二端22上的堵塞物30不同的长度。
多个堵塞物30的长度变化性可以用标准偏差表示，并且通过测定相对于堵塞物30的平均长度而言各个长度之间的变化，以方差的平方根来计算。多个堵塞物30的标准偏差是位于例如蜂窝体14的第一端18或第二端22的任一者上的堵塞物30的长度差异的量度。在一端(例如，第一端18或第二端22)上的所有的多个堵塞物30的长度可以具有约0.1mm至约3.0mm的标准偏差。例如，堵塞物30的长度的标准偏差可以小于或等于约3.0mm，小于或等于约2.9mm，小于或等于约2.8mm，小于或等于约2.7mm，小于或等于约2.6mm，小于或等于约2.5mm，小于或等于约2.4mm，小于或等于约2.3mm，小于或等于约2.2mm，小于或等于约2.1mm，小于或等于约2.0mm，小于或等于约1.9mm，小于或等于约1.8mm，小于或等于约1.7mm，小于或等于约1.6mm，小于或等于约1.5mm，小于或等于约1.4mm，小于或等于约1.3mm，小于或等于约1.2mm，小于或等于约1.1mm，小于或等于约1.0mm，小于或等于约0.9mm，小于或等于约0.8mm，小于或等于约0.7mm，小于或等于约0.6mm，小于或等于约0.5mm，小于或等于约0.4mm，小于或等于约0.3mm，小于或等于约0.2mm，小于或等于约0.1mm，或者其间的任何和所有的数值和范围。根据各个实例，位于蜂窝体14的第一端18上的多个堵塞物30可以具有与位于蜂窝体14的第二端22上的堵塞物30不同的标准偏差。
当插入到蜂窝体14中时，堵塞物30可以包括粘土、无机粘结剂和多个无机颗粒。堵塞物30还可以包括一种或多种添加剂(例如，流变改性剂、增塑剂、有机粘结剂等)。应理解，插入的所述多个堵塞物30的组成在蜂窝体14上可以不同。例如，第一端18或第二端22的多个堵塞物30可以不同，或者组成在蜂窝体14的第一端18和第二端22之间可以不同。
粘土可以包括一种或多种胶态粘土和/或绿土粘土。绿土是用于一组页硅酸盐矿物的名称。示例性的绿土粘土可以包括
粘土(镁铝硅酸盐)、蒙脱石、贝得石、绿脱石、皂石和/或水辉石。绿土粘土具有可变的净负电荷，其通过外部吸附在层间表面上的Na、Ca、Mg和/或H来平衡。绿土粘土的结构、化学组成、可交换的离子类型和小晶体尺寸造成了几种独特的性质，包括大的化学活化表面积，高的阳离子交换容量，具有水化特性的层间表面，以及液体的流变改性。附加于绿土粘土或者作为对绿土粘土的替代，可以采用其他类别及其他类型的粘土，例如高岭土、伊利石和绿泥石。
在一些实施方式中，用于形成堵塞物30的堵塞混合物中的粘土(例如绿土粘土)可以具有粘土片晶层的结构。在一些实施方式中，粘土片晶的宽度为几百纳米，但是厚度仅高至几纳米(例如1纳米)。如图4所示，片晶33的面32带负电荷，而片晶33的边缘34带正电荷(即，片晶具有极化电荷)。在水化过程期间，当水(或其他液体载剂)在片晶之间渗透时，片晶可能彼此脱层，这使得片晶能够彼此相对运动。随着片晶的带正电荷的边缘34吸引相邻片晶的带负电荷的面32并且与之形成静电键，可以形成片晶的三维结构35，其具有比非水化粘土大的体积。人们可以称这种三维结构为“纸牌屋”结构。因此，在一些实施方式中，随着堵塞物30的粘土被水化，胶态纸牌屋结构迅速组装(例如，由于带负电荷的面与带正电荷的边缘之间的吸引，片晶脱层然后重排)，以增加水化粘土的粘度。由于这些粘土片晶之间的电荷成键性质，施加于水化粘土的外部能量(例如，施加剪切力，例如，通过振动或混合包含水化粘土的堵塞混合物来进行)可造成结构倒塌，使得水化粘土的粘度在几秒内减小。换言之，在施加外部能量后(例如，施加剪切力，例如，通过振动或混合包含水化粘土的堵塞混合物来进行)，片晶之间的静电键可断裂并且使得片晶滑过彼此，由此降低水化粘土的粘度。
形成插入到蜂窝体14中的堵塞物30的堵塞混合物可以包括无机粘结剂和多个无机颗粒。无机粘结剂可以包含二氧化硅、氧化铝、其他无机粘结剂和它们的组合。二氧化硅可以是细的无定形、非多孔二氧化硅颗粒形式，在一些实施方式中，优选大致球形的二氧化硅颗粒。用于制造堵塞物30的合适的胶态二氧化硅的至少一个商购实例以
的名称来生产。堵塞物30的无机颗粒可以包含玻璃材料、陶瓷材料(例如堇青石)、玻璃陶瓷材料和/或它们的组合。在一些实施方式中，无机颗粒的组成可以与用于生产蜂窝体14的生坯体的组成相同或相似。在一些实施方式中，无机颗粒包含堇青石或形成堇青石的前体材料，其在反应性烧结或者烧结后形成多孔陶瓷结构。
现在参考图5A-6，过滤器10可以使用罩层58来形成，所述罩层58在蜂窝体14的第一端18上以覆盖多个过滤通道26。罩层58可以包含金属、聚合物、复合材料和/或它们的组合。例如，罩层58可以包含米纸、玻璃纸、树脂玻璃、双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯、其他材料和/或它们的组合。罩层58可以位于蜂窝体14的第一端18和/或第二端22上。罩层58可以覆盖第一端18和/或第二端22的一部分、大部分、基本上全部或全部。罩层58可以具有与第一端18和/或第二端22相同的尺寸和形状，或者罩层58的尺寸和/或形状可以不同。例如，罩层58可以具有与蜂窝体14的截面相同的大致形状(例如，大致圆形)，并且可以具有比蜂窝体14更大的直径，以使罩层58从蜂窝体14径向向外延伸。罩层58可以从蜂窝体14向外延伸约0.5cm或更大，约1.0cm或更大，约1.5cm或更大，约2.0cm或更大，约2.5cm或更大，约3.0cm或更大，约3.5cm或更大，约4.0cm或更大，约4.5cm或更大，约5.0cm或更大，约5.5cm或更大，约6.0cm或更大，或者其间的任何和所有数值和范围。罩层58可以连接到蜂窝体14。例如，蜂窝体14和/或罩层58可以具有与之粘附的粘合剂，或者设置在它们之间的粘合剂，以允许罩层58粘附于蜂窝体14。在另一个实例中，可以围绕蜂窝体14的外表面设置绑带，以将罩层58保持到蜂窝体14上。罩层58可以在方法50开始时被放置在蜂窝体14上。由此，方法50可以开始于步骤54，即，在将蜂窝体放置成与堵塞混合物74接触之前，将罩层58放置成与蜂窝体14的第一端18接触，以覆盖所述多个通道26中的至少一些通道。
接着，进行步骤62：在多个通道26中的一个通道附近，在罩层58中形成66。孔66促进了通道26与罩层58的另一侧上的环境之间的流体连通。孔66可以通过机械力(例如，使用打孔器)或通过激光60来形成。根据各个实例，罩层58可以包括位于罩层58上的多个孔66。例如，可以一定图案(例如，类似棋盘的图案)在罩层58上定位孔66。在类似棋盘的图案中，孔66在端面处(例如，第一端18和/或第二端22)位于每隔一个的通道26上方。根据各个实例，多个孔66可以位于多个通道26上方。
孔66可以呈各种形状。例如，孔66可以具有圆形、卵形、椭圆形、三角形、正方形、矩形、或更高阶多边形形状。孔66可以具有一定的面积，该面积是与孔66对齐的对应相关通道26的截面积的约1％至约80％。例如，孔66的面积可以是邻近孔66的通道26的截面积的约80％或更小，约75％或更小，约70％或更小，约65％或更小，约55％或更小，约50％或更小，约45％或更小，约40％或更小，约35％或更小，约30％或更小，约25％或更小，约20％或更小，约15％或更小，约10％或更小，约5％或更小。应理解，考虑了其间的任何和所有数值和范围。术语对齐的使用意为孔66可以位于通道26上的各个位置，以允许堵塞混合物74通过孔66并进入到通道26中实现流体连通。例如，孔66可以位于通道26的中间、侧面或围绕着边缘。还应理解，在每个通道26附近可以定位两个或更多个孔66。
在步骤70中提供或形成具有第一粘度的堵塞混合物74，该堵塞混合物74可以包含多个无机颗粒、无机粘结剂、粘土和液体载剂，例如水(应理解，此处提到的水可被其他合适的液体载剂替换)。在一些实施方式中，有利的是，堵塞混合物可以不包括(不含或基本上不含)任何有机组分，例如甲基纤维素或其他有机粘结剂。在与蜂窝体14接触之前，可以先将堵塞混合物74置于接收器76中。堵塞混合物74可以作为浆料或浴料(bath)或其他体积量来形成和/或提供，当堵塞混合物74与过滤器10接触时，所述其他体积量足以使堵塞混合物74进入一个或多个通道26。在一些实施方式中，堵塞混合物74可以具有与得到的堵塞物30(在加热、固化、干燥、煅烧或其他过程或条件后得到的)基本上相同的组成，其中，堵塞混合物74可以包括水以及/或者一种或多种易散性物质(例如，粘结剂、流变改性剂、有机组分等)。如上所述，存在于堵塞混合物74和得到的堵塞物30中的粘土可以包括施加外部能量(例如，通过施加剪切力，例如，通过振动或混合堵塞混合物74)后从某一粘度转变到相对更低粘度的粘土，例如绿土粘土。优选地，堵塞混合物74能够以第一粘度形成，并且可逆地转变或改变到第二粘度。
有利的是，堵塞混合物74的粘度减小(例如，通过振动或施加剪切力的其他来源)促进了堵塞混合物74能够更容易地(即，更快、更一致和/或更可靠)流到蜂窝体14的通道26中。在一些实施方式中，罩层58的孔66小于通道26的尺寸(例如，为了有利于孔66仅与其中对应的通道26对齐，即使罩层58相对于蜂窝体14的相应端面18、22有一定程度的不对齐时也如此)，由此提供对堵塞混合物74流动的进一步限制。因此，粘度减小也增加了堵塞混合物74流动通过孔66并进入到通道26中的目标或期望堵塞深度的能力(并且提高其流动的速度)。
无机颗粒可以作为陶渣[即，在液体(例如水)中的无机颗粒悬浮物]和/或作为干燥添加剂被引入到堵塞混合物74中。无机颗粒可以包含玻璃材料、陶瓷材料(例如堇青石)、玻璃陶瓷材料和/或它们的组合。取决于无机颗粒的粒度分布，无机颗粒在堵塞混合物74中的重量百分比可以为约45％至约80％，或50％至约70％。例如，无机颗粒在堵塞混合物74中的重量百分比可以为约50％、约52％、约54％、约56％、约58％、约60％、约62％、约62.5％、约63％、约64％、约66％、约68％、约70％，或者其间的任何和所有数值和范围。
堵塞混合物74的无机粘结剂可以包含胶态二氧化硅、胶态氧化铝、胶态粘结剂和/或它们的组合。无机粘结剂在堵塞混合物74中的重量百分比可以为约10％至约35％，或约10％至约30％，或约10％至约29％，或约10％至约28％，或约10％至约27％，或约10％至约26％，或约10％至约25％，或约10％至约24％，或约10％至约23％，或约10％至约22％，或约10％至约21％，或约10％至约20％，或约10％至约19％，或约10％至约18％，或约10％至约17％，或约10％至约16％，或约10％至约15％。例如，无机粘结剂在堵塞混合物中的重量百分比可以为约10％、约11％、约12％、约13％、约14％、约15％、约16％、约17％、约18％、约19％、约20％、约21％、约22％、约23％、约24％、约25％、约26％、约27％、约28％、约29％、约30％、约31％、约32％、约33％、约34％、约35％，或者其间的任何和所有数值和范围。可以用作堵塞混合物74的无机粘结剂的合适的胶态二氧化硅的至少一个商购实例可以包括
对于堵塞混合物74中的绿土粘土和/或胶态粘土，该粘土在堵塞混合物74中的重量百分比可以为约0.1％至约5％，或约0.1％至约2.0％，或约0.1％至约1.9％，或约0.1％至约1.8％，或约0.1％至约1.7％，或约0.1％至约1.6％，或约0.1％至约1.5％，或约0.1％至约1.4％，或约0.1％至约1.3％，或约0.1％至约1.2％，或约0.1％至约1.1％，或约0.1％至约1.0％，或约0.1％至约0.9％，或约0.1％至约0.8％，或约0.1％至约0.7％，或约0.1％至约0.6％，或约0.1％至约0.5％，或约0.1％至约0.4％，或约0.1％至约0.3％，或约0.1％至约0.2％，或约0.1％至约1.1％，或约0.1％至约1.0％，或约0.5％至约0.75％。例如，粘土在堵塞混合物74中的重量百分比可以为约0.10％、约0.15％、约0.2％、约0.25％、约0.3％、约0.35％、约0.4％、约0.45％、约0.5％、约0.55％、约0.6％、约0.65％、约0.7％、约0.75％、约0.8％、约0.85％、约0.9％、约0.95％、约1.0％、约1.10％、约1.15％、约1.2％、约1.25％、约1.3％、约1.35％、约1.4％、约1.45％、约1.5％、约1.55％、约1.6％、约1.65％、约1.7％、约1.75％、约1.8％、约1.85％、约1.9％、约1.95％、约2.0％，或者其间的任何和所有数值和范围。
堵塞混合物74可以包括用于使粘土水化的水。根据各个实例，水可以是去离子的。堵塞混合物74的水可以与陶渣实例中的无机颗粒一起加入，和/或可以单独加入。堵塞混合物74可以包含以下重量百分比的水：约5％至约35％的水，或约10％至约25％，或约10％至约24％，或约10％至约23％，或约10％至约22％，或约10％至约21％，或约10％至约20％，或约10％至约19％，或约10％至约18％，或约10％至约17％，或约10％至约16％，或约10％至约15％，或约10％至约14％，或约10％至约13％，或约10％至约12％，或约10％至约11％。例如，水在堵塞混合物74中的重量百分比可以为约10％、约12％、约14％、约16％、约18％、约18.19％、约20％、约22％、约24％、约26％、约28％、约30％、约31％、约32％、约33％、约34％、约35％，或者其间的任何和所有数值和范围。粘土可以使用混合机在高温下(例如，约60℃至约80℃)通过水来水化。例如，可以使用以大于或等于约4,000转/分钟(例如，6,000转/分钟)运行的混合机来水化粘土。粘土可以水化约0.1分钟至约40分钟的时间。如下文将更详细解释的，向堵塞混合物74中加入过量的水可影响所得到的堵塞物30中的空隙和凹坑的建立。进一步地，水与粘土或无机颗粒的比值也可影响堵塞混合物74渗透到通道26中的深度，并由此影响堵塞物30的长度。表1提供了堵塞混合物74的示例性组成。
表1：
| 材料 | 重量百分比 |
| 堇青石颗粒 | 62.50％ |
| 胶态二氧化硅 | 18.75％ |
| 粘土 | 0.56％ |
| 去离子水 | 18.19％ |
| 总计 | 100.00％ |
堵塞混合物74可以第一粘度来形成。堵塞混合物74的第一粘度可以具有下述动态粘度：约25,000cP至约1,000,000cP，或约40,000cP至约700,000cP，或约60,000cP至约600,000cP，或约70,000cP至约500,000cP，或约80,000cP至约400,000cP，或约90,000cP至约300,000cP，或约100,000cP至约200,000cP，或者其间的任何和所有数值和范围。根据各个实例，第一粘度可以大于或等于约25,000cP(例如，高至约1,000,000cP)。应理解，堵塞混合物74的动态粘度是在可能发生任何沉降之前，当堵塞混合物74的成分处于悬浮状态时测量的。当堵塞混合物74的成分处于悬浮状态时，使用Brookfield(博勒飞)粘度计来测量堵塞混合物74的第一粘度。
根据各个实例，堵塞混合物74可以包括一种或多种抗絮凝剂和预定、或经设计的无机颗粒尺寸。出于本公开的目的，术语“抗絮凝剂”表示当加入到悬浮液中的散布颗粒中时，通过无机颗粒的分散而造成粘度减小的物质。颗粒的尺寸分布略大于壁38的孔尺寸。通过采用抗絮凝剂和预定的颗粒尺寸，颗粒分散体可以减少水渗透到壁38中，因为颗粒可以阻挡水吸收到壁38的孔中。换言之，抗絮凝剂可以充分分散所述多个无机颗粒，以使得颗粒降低孔芯吸或吸收水的能力。
接着，进行步骤80：向堵塞混合物74施加外部能量，例如，剪切力，例如通过振动或混合来施加，以将堵塞混合物74的粘度从第一粘度改变到第二粘度。如上所述，堵塞混合物74的第一粘度的形成与将粘土片晶以“纸牌屋”取向布置的粘土片晶的极化力有关。通过向堵塞混合物74施加能量，粘土片晶之间的极化力可以断裂，使得片晶可能滑过彼此，由此将堵塞混合物74的粘度降低到更低的第二粘度。如下文将更详细解释的，改变堵塞混合物74的粘度可以有利于堵塞混合物74流到蜂窝体14的通道26中。
根据各个实例，堵塞混合物74的第二粘度可以为约1cP至约40,000cP，或约100cP至约40,000cP，或约1,000cP至约40,000cP，或约3,000cP至约40,000cP。例如，堵塞混合物74的第二粘度可以为约1cP，或者小于或等于约100cP，或者小于或等于约1,000cP，或者小于或等于约2,000cP，或者小于或等于约3,000cP，或者小于或等于约4,000cP，或者小于或等于约5,000cP，或者小于或等于约6,000cP，或者小于或等于约7,000cP，或者小于或等于约8,000cP，或者小于或等于约9,000cP，或者小于或等于约10,000cP，或者小于或等于约20,000cP，或者小于或等于约30,000cP，或者小于或等于约40,000cP，或者其间的任何和所有数值和范围。当堵塞混合物74的成分处于悬浮状态时，使用Brookfield粘度计来测量堵塞混合物74的第二粘度。
根据各个实例，步骤80可以包括：向堵塞混合物74施加剪切力，以将堵塞混合物74的粘度改变到小于或等于约40,000cP的第二粘度。由此，堵塞混合物74的第一粘度可以比第二粘度高约1.5倍，约2.0倍，约2.5倍，约3.0倍，约3.5倍，约4.0倍，约4.5倍，约5.0倍，约5.5倍，约6.0倍，约6.5倍，约7.0倍，约7.5倍，约8.0倍，约8.5倍，约9.0倍，约9.5倍，约10倍，约20倍，约30倍，约40倍，约50倍，约60倍，约70倍，约80倍，约90倍或约100倍。应理解，考虑了上述所列数值之间的任何及所有数值和范围。换言之，第二粘度小于第一粘度。进一步地，第一粘度可以显著大于第二粘度，例如，如本文所述的通过可逆形成及破坏粘土片晶的“纸牌屋”结构来实现。例如，在一些实施方式中，第一粘度是第二粘度值的约150％或更大(即，第一粘度值是第二粘度值的至少1.5倍)，约200％或更大，约250％或更大，约300％或更大，或者甚至约350％或更大。甚至更优选地，第一粘度值是第二粘度值的至少约400％或更大，约450％或更大，约500％或更大，约550％或更大，约600％或更大，约650％或更大，约700％或更大，约750％或更大，约800％或更大，约850％或更大，约900％或更大，约950％或更大，约1000％或更大(即，第一粘度值是第二粘度值的至少10倍)。应理解，考虑了上文结合第一粘度相对于第二粘度所列的数值之间的任何及所有数值和范围。第一粘度与第二粘度之间的较大差异是优选的，因为这能够使堵塞材料在第二粘度下容易且迅速流到蜂窝体的通道中并到达目标或期望深度，同时，一旦移除剪切力并且粘度向着第一粘度恢复，还能够使堵塞混合物保留在通道内(不从通道中流回)。
可以改变施加于堵塞混合物74的剪切力的多个不同参数，以在堵塞混合物74中产生各种性质。例如，如果采用振动，参数为振动频率、振动沿着多少个轴施加，振动的振幅，振动时间，振动分布等。如果采用混合，参数为混合器具(例如混合桨)的形状或轮廓，混合模式(例如，混合桨旋转，混合桨来回运动等)，混合速度，混合器具的数目等。如上所述，粘土的纸牌屋结构的稳定性弱。因此，向堵塞混合物74施加剪切力可以破坏在片晶之间形成的键，由此将堵塞混合物74的粘度从第一粘度减小到第二粘度。
堵塞混合物74可以沿着至少一个轴、至少两个轴和/或沿着三个轴振动，以使得堵塞混合物74具有第二粘度。例如，堵塞混合物74可以沿着堵塞混合物74的X轴、Y轴和/或Z轴振动。在这样的实例中，振动轴可以相互垂直。应理解，堵塞混合物74可以沿着不止三个轴振动，并且其中的一个或多个轴可以不与其他振动轴中的一者或多轴垂直。如下文将更详细解释的，堵塞混合物74沿着多个轴振动可以有利于减少和/或消除可能影响堵塞混合物进入通道26的能力的谐振。
堵塞混合物74可以下述频率振动：约1hz至约10,000hz，或约1hz至约9,000hz，或约1hz至约8,000hz，或约1hz至约7,000hz，或约1hz至约6,000hz，或约1hz至约5,000hz，或约1hz至约4,000hz，或约1hz至约3,000hz，或约1hz至约2,000hz，或约1hz至约1,000hz，或者其间的任何和所有数值和范围。例如，堵塞混合物74可以下述频率振动：约1hz、约10hz、约20hz、约30hz、约40hz、约50hz、约60hz、约70hz、约80hz、约90hz、约100hz、约200hz、约300hz、约400hz、约500hz，或者其间的任何和所有数值和范围。振动分布可包括施加于堵塞材料的不同频率(和/或振幅)的组合。可以同时施加不同的频率(和/或振幅)(例如同时施加离散的频率或者同时施加频率范围)，和/或可以在施加振动的时间窗口期间，在不同频率(和/或振幅)之间可变地转变。也就是说，在振动过程期间，振动可随着时间在不同的频率和/或振幅组合之间切换或转变，例如，使所施加的一种或多种频率和/或振幅的每种组合持续设置的时间，然后再转变到接着的一种或多种频率和/或振幅的组合。下表2例示了当堵塞混合物74具有表1所列的组成时，通过堵塞混合物74所实现的堵塞混合物74的振动频率与第二粘度之间的关系。
表2：
| 振动频率(Hz) | 粘度(cP) |
| 无振动 | >100,000 |
| 100 | 10,000 |
| 75 | 7,900 |
| 50 | 3,000 |
堵塞混合物74可以各种振动振幅来振动。振动振幅可以根据“G”来表示，所述“G”等于
堵塞混合物74可以下述振动振幅振动：0.1G至约50G，或约0.1G至约40G，或约0.1G至约30G，或约0.1G至约20G，或约0.1G至约10G。例如，堵塞混合物74可以下述振动振幅振动：大于或等于约0.1G，大于或等于约0.5G，大于或等于约1G，大于或等于约5G，大于或等于约10G，大于或等于约15G，大于或等于约20G，大于或等于约25G，大于或等于约30G，大于或等于约35G，大于或等于约40G，大于或等于约45G，大于或等于约50G，或者其间的任何和所有数值和范围。应理解，在堵塞混合物沿着不同轴或多个轴振动的实例中，沿着一个或多个轴的振动振幅相对于沿着其他振动轴的振幅可以不同。
堵塞混合物74的振动可以采用各种振动波分布来实现。例如，堵塞混合物74的振动可以具有方波振动分布，正弦(或正弦曲线)振动波分布，三角波振动分布，汉宁(hanning)振动波分布，其他波分布和/或它们的组合。堵塞混合物74的振动可以使用脉冲振动和/或周期振动来完成。应理解，在堵塞混合物74沿着不同轴或多个轴振动的实例中，沿着一个或多个轴的振动的波分布相对于沿着其他振动轴的可以不同。进一步地，还应理解，在堵塞混合物74沿着不同轴或多个轴振动的实例中，沿着一个或多个轴的振动的脉冲或周期性相对于沿着其他振动轴的可以不同。
堵塞混合物74可以振动预定的时间以达到第二粘度。例如，堵塞混合物74可以振动下述时间范围：约1秒至约40秒，或约1秒至约30秒，或约1秒至约20秒，或约1秒至约19秒，或约1秒至约18秒，或约1秒至约17秒，或约1秒至约16秒，或约1秒至约15秒，或约1秒至约14秒，或约1秒至约13秒，或约1秒至约12秒，或约1秒至约11秒，或约1秒至约10秒，或约1秒至约9秒，或约1秒至约8秒，或约1秒至约7秒，或约1秒至约6秒，或约1秒至约5秒，或约1秒至约4秒，或约1秒至约3秒，或约1秒至约2秒。例如，堵塞混合物74可以振动约1秒、2秒、3秒、4秒、5秒、6秒、7秒、8秒、9秒、10秒、11秒、12秒、13秒、14秒、15秒、16秒、17秒、18秒、19秒、20秒，或者其间的任何和所有数值和范围。
显而易见的是，振动频率、振动振幅和振动波分布的各种组合是可能的。例如，当堵塞混合物74沿着第一轴和第二轴振动以使得堵塞混合物具有第二粘度时，第一轴的振动振幅和振动频率可以不同于第二轴的振动振幅和振动频率。进一步地，当堵塞混合物74沿着第一轴、第二轴和第三轴振动以使得堵塞混合物具有第二粘度时，堵塞混合物74可以在沿着所述三个轴的每个轴具有不同的振动振幅和振动频率的情况下振动。
根据一个具体的实例，方法50和/或步骤80可以通过闭环振动系统82来进行。在这样的实例中，在隔振阻尼上放置多个激振器84(例如，每个振动轴放置一个或多个激振器)，以隔离不是从激振器84发出的外部振动。在堵塞混合物74沿着两个轴振动的实例中，系统82可以包括两个激振器84，而在堵塞混合物74沿着三个轴振动的实例中，系统82可以包括三个激振器84。信号放大器可以连接到激振器84。多路模拟输入/输出盒可以用作信号发生器与信号放大器之间的接口，并且同步产生的信号和多轴加速计86。多轴加速计86可以连接到振动台88，以使得可以实时测量堵塞混合物74的加速。激振器84连接到振动台88，在振动台88上放置着接收器76中的堵塞混合物74。利用软件生成具有期望的信号形状(例如，方波、正弦、三角波、汉宁波等)的输入振动能(例如，约0V至约5V)，并发送到信号放大器。随后，使用连在振动台88上的多轴加速计86来监测和定量所得到的堵塞混合物74的振动响应。随之，通过使用多轴加速计86监测响应并且调整强度、频率和分布，再将堵塞混合物的振动响应调整到期望的振幅、频率和振动分布。通过软件可以提供和监测期望的振动持续时间，并且在达到期望的持续时间后，向激振器84传输中继信号(例如，约0V至约5V)以终止振动能量。
接着，当堵塞混合物74振动到第二粘度时，进行步骤100：使蜂窝体14及其多个通道26与堵塞混合物74接触，以使得具有第二粘度的一部分堵塞混合物74流到过滤器通道26中。由此，堵塞混合物74可以第二粘度流动到通道26中。如上所述，在蜂窝体14的至少一端上设置有罩层58。具有罩层58的过滤器10的端部被定位成接触堵塞混合物74，以使得堵塞混合物74流动通过孔66并进入到通道26中。可以在接收器76内或者不同的容器中使蜂窝体14与堵塞混合物74接触。
可以使蜂窝体14在堵塞混合物74内进行接触，将蜂窝体14浸没或浸入蜂窝体100内直到预定的深度。例如，蜂窝体14可以被浸没到以下深度：大于或等于约0.5mm，大于或等于约1mm，大于或等于约1.5mm，大于或等于约2mm，大于或等于约2.5mm，大于或等于约3mm，大于或等于约3.5mm，大于或等于约4mm，大于或等于约4.5mm，大于或等于约5mm，大于或等于约5.5mm，大于或等于约6.0mm，大于或等于约6.5mm，大于或等于约7mm，大于或等于约7.5mm，大于或等于约8mm，大于或等于约8.5mm，大于或等于约9mm，大于或等于约9.5mm，大于或等于约1.0cm，大于或等于约2.0cm，大于或等于约3.0cm，大于或等于约4.0cm，大于或等于约5.0cm，大于或等于约6.0cm，或者其间的任何和所有数值和范围。可以使蜂窝体14在力的作用下接触堵塞混合物74。例如，蜂窝体14接触堵塞混合物74时所处的力可以小于重力，等于重力，或者是比重力大的力。应理解，蜂窝体14与堵塞混合物74接触时所处的力可以随着时间变化。
步骤100可以进行预定的时间。根据各个实例，步骤100可以进行1秒至约30秒，或者约1秒至约20秒。例如，步骤100可以进行约0.5秒或更久，约1秒或更久，约1.5秒或更久，约2秒或更久，约2.5秒或更久，约3秒或更久，约3.5秒或更久，约4秒或更久，约4.5秒或更久，约5秒或更久，约5.5秒或更久，约6.0秒或更久，约6.5秒或更久，约7秒或更久，约7.5秒或更久，约8.0秒或更久，约8.5秒或更久，约9秒或更久，约9.5秒或更久，约10秒或更久，约11秒或更久，约12秒或更久，约13秒或更久，约14秒或更久，约15秒或更久，约16秒或更久，约17秒或更久，约18秒或更久，约19秒或更久，约20秒或更久，或者其间的任何和所有数值和范围。应理解，可以基于堵塞混合物74流到蜂窝体14中时的速度来动态调整蜂窝体14接触堵塞混合物74的时长。
在向堵塞混合物施加能量的同时使蜂窝体14与堵塞混合物74接触的时间可以影响得到的堵塞物30的长度。例如，较高的第二粘度相对值可能需要蜂窝体14与堵塞混合物74之间接触更长的时间，以使堵塞混合物74填充通道26达到期望的高度或深度。由于堵塞混合物74的第二粘度低到足以流动通过孔66，因此优选地，堵塞混合物74趋向于在通道26内自流平。由于堵塞混合物74因为重力而在通道26内自流平，因此，得到的堵塞物30能够实现上文概述的高度均匀的长度和低的标准偏差。
接着，进行步骤104：增加多个通道26中的该部分的堵塞混合物74的粘度，例如，向着第一粘度恢复。根据各个实例，步骤104的增加多个通道26中的该部分的堵塞混合物74的粘度包括：停止或减少向堵塞混合物74施加外部能量。根据各个实例，步骤104可以通过将振动频率改变到不将足够的能量传递给堵塞混合物74的频率，和/或通过终止振动堵塞混合物74来完成。应理解，除了频率之外，或者作为对频率的替代，还可以改变振动分布和振幅。由于第一粘度大于第二粘度，因此通道26中的该部分的堵塞混合物74向着第一粘度恢复能够使堵塞混合物74的粘度增加，由此将堵塞混合物74保留在通道26内。另外，根据各个实例，通道26内的该部分的堵塞混合物74的粘度将转变到比第一粘度大的值，因为堵塞混合物74内存在的水(或其他液体载剂)被吸收到蜂窝体14的多孔壁中，由此在蜂窝体通道中的堵塞混合物74得到了更大的固体负载，并导致更高的粘度。
接着，进行步骤108：移除蜂窝体14与堵塞混合物74的接触。蜂窝体14可以以各种方式从堵塞混合物74撤出，包括从堵塞混合物74中直接提起蜂窝体14，和/或相对于堵塞混合物74旋转蜂窝体14。应理解，可以向蜂窝体14和/或堵塞混合物74施加振动和/或其他能量，以有助于进行蜂窝体14与堵塞混合物74的分离。
根据各个实例，接收器76可以包含足够的堵塞混合物74，以使得当停止或减少振动，并且从接收器76移除蜂窝体14时，在接收器76中保留第二部分的堵塞混合物74。也就是说，在一个实施方式中，在步骤108后，一旦移除剪切力(例如，停止振动)，保留在接收器76中的堵塞混合物74的部分将恢复到第一(更高)粘度或者向着第一(更高)粘度恢复，并因此可以重新用于堵塞一个或多个后续的蜂窝体。更具体地，由于用于堵塞混合物74的粘土片晶的“纸牌屋”结构形成和破坏的可逆性质，并因此使得堵塞混合物74能够在第一(较高)粘度与第二(较低)粘度之间可逆转变，因此，在针对任何给定的蜂窝体完成了步骤108之后，可使用剩余部分的堵塞混合物74，针对一个或多个后续的蜂窝体来重复步骤70、80、100、104和108。
一旦蜂窝体14从堵塞混合物74撤出，则可以干燥和/或加热蜂窝体14以将保留在蜂窝体14中的堵塞混合物74的部分转化成堵塞物30。烧结时间和温度可以根据堵塞混合物74的组成以及其他因素而变化。例如，过滤器10可以在约800℃至约1500℃的温度下烧结。例如，过滤器10的烧结温度可以为约800℃、约900℃、约1,000℃、约1,100℃、约1,200℃、约1,300℃、约1,400℃、约1,500℃，或者其间的任何和所有数值和范围。
根据各个实例，蜂窝体14在方法50的任何步骤之前、期间和/或之后可以经历一种或多种处理。该处理可以有助于控制堵塞混合物74的流体组分迁移到蜂窝体14的多孔壁38中的速率。不囿于理论，通过控制堵塞混合物74的液体被吸收到蜂窝体14中，该处理可以提供额外的机制来支配整个过程和得到的堵塞物30的品质。在第一个实例中，可以对蜂窝体14进行疏水涂覆处理。在该实例中，通过浸没或喷洒，通道26的入口(例如，第一端18或第二端22)暴露于疏水涂料，该疏水涂料用于阻止毛细作用，毛细作用导致来自堵塞混合物74的流体被吸到通道26的壁38中。疏水涂料的使用可以在混合物74流到通道26中时，用于改变堵塞混合物74的粘度变化率。否则，在一些实施方式中，未经处理的过滤器可能从堵塞混合物74吸收液体(例如水)，这可导致堵塞混合物进入通道26后，堵塞混合物74经历水损失，由此导致不期望的粘度增加，迫使要更高的堵塞压力来使堵塞混合物74在通道26中实现必要的深度。疏水材料可以作为涂层被施加到通道26中的目标深度，使得一旦堵塞混合物74延伸超过该点，则粘度迅速增加，这是因为水损失有利地停止了堵塞混合物74的流动，并由此对堵塞混合物74的深度进行控制。
除了使用疏水涂料之外或者作为对使用疏水涂料的替代，可以预先浸泡蜂窝体14，例如，用水和/或堵塞混合物74的稀化形式预浸泡，以在方法50期间减少从堵塞混合物74吸取流体的毛细作用。在一些实施方式中，可将蜂窝体14预浸泡在温度为约20℃至约80℃的水中。在一个具体的实例中，可将蜂窝体14预浸泡在温度为约60℃的水中。预浸泡可以发生1秒至约1小时的时间。在预浸泡后，可以部分干燥蜂窝体14以移除过量的水。
应理解，虽然方法50以特定的顺序来描述，但是在不偏离本文提供的教导的情况下，方法50的各个步骤可以不按顺序进行或者同时进行。进一步地，应当理解的是，在不偏离本文提供的教导的情况下，可以对方法50增加或省略一个或多个步骤。
由于堵塞混合物74在蜂窝体14内获得了相对较低粘度的状态，堵塞混合物74在通道26内可以有利地自流平，使得在得到的堵塞物30之间得到高的均匀度。例如，在堵塞物30处于约4.5mm的深度或长度时，堵塞物30的标准偏差可以小于或等于约1.5mm，小于或等于约1mm，或者小于或等于约0.5mm。由于堵塞混合物74在通道26内自流平，因此通过上述过程制造的过滤器10在堵塞物深度优选具有高度再现性，例如，这是由于堵塞混合物74前进通过通道26时，其具有均匀的前沿所致。而且，蜂窝体14内的堵塞混合物74的降低的粘度可以允许滞留在堵塞混合物74中的气体从堵塞混合物74中逸出，由此有助于最大程度地减少和/或消除堵塞物30中的空隙。这种减少堵塞物30中的空隙的存在可以增加堵塞物30在操作过滤器10时的耐久性。除了减小空隙的存在外，堵塞混合物74的降低的粘度可以有助于减少和/或消除在堵塞物30中凹坑的形成或存在。另外，粘度降低的堵塞混合物74可以增强有效堵塞周围通道26或者呈各种几何结构的其他各种尺寸或形状的通道26的能力。而且，在一些实施方式中，堵塞混合物74可能不含有机物，因此堵塞物30也不含有机物，由此消除了关于有机材料的另外的工艺步骤。另外，降低堵塞混合物74的粘度可以允许在罩层58中制造更小的孔66，但仍然提供有利的流动和材料插入，这还可以简化罩层58的构造和/或施加。优选地，相比于原本可能被过分长的各种堵塞物占据的常规设计，由于本文公开的方法所得到的过滤器10的堵塞物30更加均匀，并且在一些实施方式中，通过过滤器10可以实现更大的烟灰储存体积。另外，由于堵塞混合物74的降低的粘度，孔66可以小于常规孔，因为此，可以使用更小的激光60且更快地形成孔，从而节约了时间和/或成本。例如，在一些实施方式中，相比于常规方法，在罩中的孔66的尺寸可以减小65％或更多，同时允许堵塞混合物在蜂窝体14内充分分布。进一步地，本文公开的方法可以允许孔66采用更简单的形状(例如，相比于常规的正方形孔，使用圆形孔66)，并且相比于常规过程，可以更迅速地形成孔66。第八，由于堵塞混合物74可以具有比常规设计更低的粘度，因此堵塞混合物74可以更容易地对着通道26的壁38流动，因此，相比于常规设计，获得了与蜂窝体14的更大的粘附性。例如，由于相比于常规设计，堵塞混合物74可以与壁38形成更紧密的接触，因此得到的堵塞物30可以具有更大的表面积与壁38接触，使得堵塞物30对壁38有更大的粘附强度。进一步地，通过允许在堵塞混合物74的不止一个轴中发生振动，因此可以消除振动的谐波环模式和振动消除的局部死点，以在堵塞混合物74上形成均匀的振动，这使得可以形成均匀的堵塞物30。
实施例
下文提供了本公开的非限制性实例。
现在参考图7A-7D，其描绘了壁流式微粒过滤器[例如，具有多个孔道(包括通道26)的过滤器10]，该过滤器通过下述被堵塞：利用振动能量降低堵塞浆料(例如，堵塞混合物74)的粘度以形成多个密封或阻塞物(例如，堵塞物30)。所示的壁流式过滤器可用作例如气油微粒过滤器。该微粒过滤器的直径为约4.66”。将通向得到微粒过滤器的蜂窝体以约2cm的浸没深度浸没在堵塞浆料中约10秒。在浸没蜂窝体之前，已经振动了堵塞浆料约8秒。视觉检测揭示，实现了均匀的堵塞物深度，并且具有最小化的空隙和凹坑，而且实现了优异的角填充和壁粘附。还可看到，在蜂窝体的最外周或表层附近的周围孔道也被堵塞住了。
现在参考图8A和8B，使用计算机断层扫描来评价堵塞物深度(堵塞物长度)和数量。计算机断层扫描数据显示出均匀的堵塞物，其中，对于微粒过滤器的一侧，具有约4.84mm的平均深度和0.60mm的平均标准偏差，而对于微粒过滤器的另一侧，具有4.25mm的平均深度和0.66mm的标准偏差。
现在参考图9，通过堵塞物推出(PPO)测试来评估符合本公开的所形成的堵塞物强度。将堵塞的微粒过滤器切割成四等份并且煅烧到500℃、950℃、1200℃和1300℃的温度。一些四分之一份在煅烧时测量，而一些在煅烧后测量并且削减以仅保持3mm的堵塞物深度。如在图9中可见到的，所有样品通过了2lbs(磅)堵塞物强度产品要求。
表3-5提供了在各种形成条件下的堵塞物深度的实验数据。如从表格中看出，通过改变浸没深度、堵塞时间和振动能量中的一项或多项，可实现各种堵塞物深度。在表3中，应用2cm的浸没深度和5秒的浸没时间，并且无振动能量或者施加50hz的振动能量。如从表3中明显看出，加入振动能量增加了堵塞物在过滤器中的深度。在表4中，应用5秒的浸没时间和50hz的振动能量，并且浸没深度为1cm或2cm。如从表4中明显看出，增加的浸没或接触深度增加了堵塞物在过滤器中的深度。在表5中，对于1秒或5秒的浸没时间，应用1cm的浸没深度和50hz的振动能量。如从表5中明显看出，增加的浸没时间增加了堵塞物在过滤器中的深度。
表3：
| 振动能量 | 堵塞物深度 |
| 无振动能量 | 1-2mm |
| 50hz振动能量 | 4-5mm |
表4：
| 浸没深度 | 堵塞物深度 |
| 1cm | 3mm |
| 2cm | 4-5mm |
表5：
| 浸没时间 | 堵塞物深度 |
| 1秒 | 1mm |
| 5秒 | 3mm |
现在参考图10，其描绘了频率与堵塞浆料的粘度关系的图，该图说明了粘度是所产生的振动频率的函数。堵塞浆料的组成与上表1中提供的相同。如从该图中明显看出，随着振动频率增加，堵塞浆料的粘度增加。不囿于理论，认为，随着振动频率增加，有更少的能量可以有效地传递给浆料的各个组分(例如，颗粒或粘土片晶)并因此不那么可能降低浆料的粘度。可以看出，根据目标阻塞要求，可基于振动频率来调整浆料的粘度，这允许工艺控制以通过振动参数来实现期望的粘度。
现在参考图11，其描绘了基于浸没在浆料中的同时壁流式过滤器受振动的时间，频率与壁流式过滤器的堵塞物深度关系的图。对于所描绘的实例，所用的浆料组成与图10的相同。该图说明了浸没持续时间也是阻塞物深度的因素。基于期望的堵塞物深度，可向浆料混合物施加不同的振动频率和浸没持续时间。如从图11中明显看出，在约125Hz至约375Hz的频率范围内，可以实现约4mm至约6mm的堵塞物深度。在约125Hz至约225Hz的频率范围内，可以实现优良的堵塞物品质和深度一致性。
图12A-12D示出了使用与图10和11所用的相同的浆料组合物，针对不同的振动频率，壁流式过滤器中的堵塞物品质。图12A的壁流式过滤器以约50Hz的频率振动。图12B的壁流式过滤器以约125Hz的频率振动。图12C的壁流式过滤器以约225Hz的频率振动。图12D的壁流式过滤器以约275Hz的频率振动。可观察到约125Hz至约275Hz的振动频率提供了某工艺窗口，该工艺窗口使得振动频率实现基本均匀的阻塞品质。
现在参考图13和14，其提供的图分别显示了对于两种不同的振动频率，振幅与堵塞浆料粘度之间的关系；以及对于两种不同的振动频率，振幅与堵塞物深度之间的关系。浆料的组成基本上是如上表1中所提供的。从图可知，浆料粘度随着振动振幅增加而减小。不囿于理论，认为随着振动能量的振幅增加，倾向于剪切粘土组织的纸牌屋结构的力也增加，由此降低了堵塞浆料的粘度。因此，振动振幅连同频率一起是实现期望的浆料粘度并因此在壁流式过滤器中实现最佳的堵塞品质的要件。
现在参考图15A-16C，其提供的图像显示了在各种振动频率和振幅测试下，堵塞物深度和均匀性。图15A是在125Hz的振动频率和2G的振动振幅下测试的样品。图15B是在125Hz的振动频率和4G的振动振幅下测试的样品。图15C是在125Hz的振动频率和6G的振动振幅下测试的样品。图16A是在225Hz的振动频率和5G的振动振幅下测试的样品。图16B是在225Hz的振动频率和6G的振动振幅下测试的样品。图16C是在225Hz的振动频率和8G的振动振幅下测试的样品。显而易见的是，125Hz至255Hz的振动范围连同2G至8G的振动振幅提供了堵塞物形成的操作窗口。
应理解，所述方法中的任何描述的过程或步骤可以与所公开的其他过程或步骤组合以得到本公开范围内的结构。本文公开的示例性结构和方法用于例示的目的，而不应解释为限制。
还应理解的是，可以对上述结构和方法进行各种变化和改变而不脱离本公开的构思，并且还应进一步理解的是，这种构思旨在由以下权利要求涵盖，除非这些权利要求通过其语言描述另有说明。
Claims (30)
1.一种对包含多个通道的蜂窝体的通道进行堵塞的方法，所述方法包括：
向包含多个无机颗粒、无机粘结剂、粘土和液体载剂的堵塞混合物施加剪切力，以将堵塞混合物的粘度从振动前的第一粘度改变到第二粘度，所述第二粘度小于所述第一粘度；
将蜂窝体放置成与堵塞混合物接触，以使得具有第二粘度的一部分堵塞混合物流到多个通道中；以及
减少或停止施加剪切力，以使多个通道中的该部分的堵塞混合物的粘度增加到大于第一粘度。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述粘土包括多个粘土片晶，每个粘土片晶包括带正电荷部分和带负电荷部分，并且其中，粘度因为剪切力破坏了粘土片晶的带正电荷部分与相邻粘土片晶的带负电荷部分之间形成的极性键而减小。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述粘土包括绿土粘土。
4.如权利要求1所述的方法，其中，向堵塞混合物施加剪切力包括：振动所述堵塞混合物。
5.如权利要求4所述的方法，其中，振动所述堵塞混合物包括：根据具有多个不同频率，多个不同振幅，或者多个不同频率和多个不同振幅二者的振动分布来振动所述堵塞混合物。
6.如权利要求5所述的方法，其中，振动所述堵塞混合物包括：将一种或多种频率和振幅的第一组合变化性地转变到一种或多种频率和振幅的第二组合。
7.如权利要求4所述的方法，其中，沿着至少两个轴振动堵塞混合物。
8.如权利要求7所述的方法，其中，以不同的频率沿着所述至少两个轴中的每个轴振动堵塞混合物。
9.如权利要求7所述的方法，其中，以不同的振动振幅沿着所述至少两个轴中的每个轴振动堵塞混合物。
10.如权利要求4所述的方法，其中，在约1Hz至约10,000Hz的频率下振动堵塞混合物。
11.如权利要求4所述的方法，其中，在约10Hz至约500Hz的频率下振动堵塞混合物。
12.如权利要求4所述的方法，其中，进行振动，使得以约0.1G至约50G的振幅振动堵塞混合物。
13.如权利要求4所述的方法，其中，进行振动，使得以约0.5G至约10G的振幅振动堵塞混合物。
14.如权利要求4所述的方法，其中，利用方波振动分布振动堵塞混合物。
15.如权利要求4所述的方法，其中，利用三角波振动分布振动堵塞混合物。
16.如权利要求4所述的方法，其中，利用正弦波振动分布振动堵塞混合物。
17.如权利要求1所述的方法，其中，在将蜂窝体放置成与堵塞混合物接触之前，先将堵塞混合物放置在接收器中，并且其中，当停止或减少施加剪切力时，在接收器中保留有堵塞混合物的剩余部分。
18.如权利要求17所述的方法，其还包括：在从堵塞混合物移除蜂窝体后，向堵塞混合物的剩余部分施加剪切力，以使堵塞混合物的剩余部分的粘度向着第二粘度恢复；
将后续的蜂窝体放置成与堵塞混合物的剩余部分接触，以使得一部分的堵塞混合物流到后续的蜂窝体的通道中；
减少或停止施加剪切力，以使后续的蜂窝体的通道中的该部分堵塞混合物的粘度增加到大于第一粘度。
19.如权利要求1所述的方法，其中，所述粘土包括胶态粘土。
20.如权利要求1所述的方法，其中，堵塞混合物能够以第二粘度流动到通道中。
21.如权利要求1所述的方法，其中，第一粘度值是第二粘度值的约400％或更大。
22.如权利要求1所述的方法，其中，第一粘度值是第二粘度值的约1000％或更大。
23.如权利要求1所述的方法，其中，第一粘度大于或等于约25,000cP，并且第二粘度小于或等于约15,000cP。
24.如权利要求1所述的方法，其中，第一粘度大于或等于约75,000cP，并且第二粘度小于或等于约10,000cP。
25.如权利要求1所述的方法，其还包括：
在将蜂窝体放置成与堵塞混合物接触之前，将罩层放置成与蜂窝体的第一端接触，以覆盖所述多个通道中的至少一些通道。
26.如权利要求25所述的方法，其还包括：
在所述多个通道的至少一个通道附近，在罩层中形成孔，其中，所述孔的面积是孔附近的通道截面积的约80％或更小。
27.如权利要求26所述的方法，其中，所述孔的面积是孔附近的通道截面积的约30％或更小。
28.一种蜂窝体，其包括：
蜂窝结构，所述蜂窝结构包括多个相交的壁，其限定了通过蜂窝体从第一端延伸到第二端的多个通道；以及
在蜂窝体的第一端或第二端的任一者处，设置在至少一些通道内的多个堵塞物，
其中，所述堵塞物包括：
绿土粘土；
无机粘结剂；和
多个无机颗粒，并且
其中，堵塞物长度的标准偏差小于或等于2mm。
29.如权利要求28所述的蜂窝体，其中，所述标准偏差小于或等于1mm。
30.如权利要求28所述的蜂窝体，其中，所述多个无机颗粒包括堇青石。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |