DE112018006976T5

DE112018006976T5 - Wabenstruktur und Matrize

Info

Publication number: DE112018006976T5
Application number: DE112018006976.1T
Authority: DE
Inventors: Naohiro Hayashi; Kenichi Ito
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-01-30
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2020-10-08
Also published as: CN111655984B; US20200353455A1; JP2019132169A; WO2019150835A1; US11465137B2; CN111655984A; JP6881337B2

Abstract

Eine Wabenstruktur (1) umfasst einen zentralen Bereich (11) und einen verstärkten äußeren Randbereich (12). Für eine Referenzbegrenzungszelle (21) mit Zellwänden (3) mit unterschiedlichen Wanddicken auf zwei Seiten parallel zu einer imaginären parallelen Linie (L1) gelten die folgenden Beziehungen: eine dünne Wanddicke (3a) t1 < eine dicken Wanddicke (3c) t3, eine Innenwanddicke (3b) t2 < eine Außenwanddicke (3d) t4, wobei t1 = t2 und t3 = t4. Die Wabenstruktur (1) umfasst eine kreuzförmige Referenzeinheit (31) mit einer dünnen Wand (3a), einer Innenwand (3b), einer Zellwand (3e) und einer Zellwand (3f) und eine kreuzförmige Referenzeinheit (32) mit einer dicken Wand (3c), einer Außenwand (3d), einer Zellwand (3c) und einer Zellwand (3g). Die Wabenstruktur (1) umfasst auch eine Mehrzahl von kreuzförmigen Einheiten (33), die sich vertikal und horizontal von abwechselnden Zellscheitelpunkten (330) erstrecken, die von einem Referenzzellscheitelpunkt (311) als Ausgangspunkt her angeordnet sind. Sowohl im zentralen Bereich (11) als auch ein einem verstärkten äußeren Randbereich (12) weisen die Zellwände (3) jeder kreuzförmigen Einheit (33) eine im wesentlichen gleiche Wanddicke auf.

Description

[Querverweis auf die zugehörige Anmeldung]
Diese Anmeldung basiert auf der am 30. Januar 2018 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-13779 , deren Beschreibung hier durch Verweis aufgenommen wird.
[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Wabenstruktur und eine Matrize, und insbesondere auf eine Wabenstruktur mit im Querschnitt viereckigen Zellen und einer Matrize.
[Stand der Technik]
Im Fachgebiet der Fahrzeuge, wie z.B. Automobilen, wurden bisher Abgasreinigungssysteme zur Reinigung von Abgasen aus Verbrennungsmotoren in herkömmlicher Art und Weise eingesetzt. Ein Abgasreinigungssystem umfasst eine in einem Auspuffrohr enthaltene Keramikwabenstruktur und eine in der Wabenstruktur gehaltene Katalysatorkomponente. Die Wabenstruktur umfasst typischerweise eine Mehrzahl von aneinander angrenzenden Zellen, eine Mehrzahl von Zellwänden, die die Mehrzahl von Zellen bilden, und eine äußere Umfangswand, die außerhalb der Mehrzahl von Zellwänden vorgesehen ist und die Zellwände hält. Die Katalysatorkomponente wird an den Zellwandflächen gehalten. Eine typische Keramikwabenstruktur bzw. keramische Wabenstruktur wird extrudiert, indem ein Grünkörper als Rohmaterial für die Wabenstruktur in eine Matrize eingeführt wird. Die Matrize enthält eine Mehrzahl von Grünkörpereinlässen, durch die ein Grünkörper zugeführt wird, und eine Mehrzahl von Schlitzen zur Aufnahme des Grünkörpers, der durch die Grünkörpereinlässe zugeführt wird, um einen Teil als Zellwände zu bilden.
Patentliteratur 1 offenbart eine Wabenstruktur mit einer Mehrzahl von Zellen mit viereckigem Querschnitt. In der Wabenstruktur weisen die Zellen von der Startzelle, die eine äußerste periphere Zelle ist, bis zur Endzelle, die eine beliebige Zelle im Bereich von der 5. bis zur 20. Zelle ist, eine Zellenpartitionsdicke auf, die größer als eine Basiszellenpartitionsdicke ist.
[Zitierliste]
[Patentliteratur] [PTL 1] JP 4473505 B
[Kurzfassung der Erfindung]
Die Vorschriften zur Emissionskontrolle und zur Kraftstoffeffizienz, die vor kurzem verschärft wurden, verlangen, dass Abgasreinigungssysteme eine kürzere Aufwärmzeit und einen geringeren Druckverlust aufweisen. Dementsprechend sind die Zellwände von Wabenstrukturen von Jahr zu Jahr dünner und dünner geworden. Dünnere Wände verringern jedoch die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur. Dies hat zur Folge, dass während eines Canning-Prozesses, bei dem die Wabenstruktur, die die Katalysatorkomponente enthält, in einem Auspuffrohr untergebracht ist, die Wabenstruktur durch radial aufgebrachte Druckspannung bruchgefährdet ist.
Wie oben beschrieben, umfassen die Techniken zur Verhinderung von Bruch während der Konservierung eine Methode zur Verbesserung der strukturellen Festigkeit durch Verdickung der Zellwände über die Fläche mehrerer Zellen vom äußeren Umfang der Wabenstruktur in Richtung der Wabenmittelachse. Eine übermäßige Verdickung der Zellwände würde jedoch während des Extrudierens der Wabenstruktur zu einer lokalen Verzerrung wie z.B. einer Dünnwandstelle oder einem Grünkörpermangel am äußeren Umfang des Artikels führen. Ein solcher Formfehler wird induziert, weil die Zellwandanordnung erfordert, dass ein Grünkörper von einem Grünkörpereinlass in einer Matrize in eine Mehrzahl von Schlitzen mit unterschiedlichen Breiten geladen wird. Genauer gesagt, wenn ein Grünkörper von einem Grünkörpereinlass in eine Matrize in eine Mehrzahl von Schlitzen mit unterschiedlichen Breiten geladen bzw. gefüllt wird, fließt der Grünkörper nicht gleichmäßig in schmale Schlitze, die einen hohen Widerstand gegen den Fluss des Grünkörpers aufweisen. Infolgedessen werden tendenziell Verzerrungen wie die oben beschriebenen induziert.
So hat eine konventionelle Wabenstruktur, deren Außenumfang verstärkt ist, eine Zellwandanordnung, die während des Extrudierens eine lokale Verformung verursachen kann, und die Verformung kann ein Ausgangspunkt für einen Bruch sein, um die strukturelle Festigkeit zu verringern, wodurch es schwierig wird, einen Bruch zu verhindern, der durch Spannungskonzentration während des Canning-Prozesses verursacht wird.
Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist die Bereitstellung einer Wabenstruktur, die selbst bei verdickten äußeren peripheren Zellwänden eine Verminderung der strukturellen Festigkeit durch Verformung und damit einen Bruch durch Spannungskonzentration beim Canning vermeidet, sowie einer Matrize zur Bildung der Wabenstruktur.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Wabenstruktur mit einer Mehrzahl von Zellen, die nebeneinander liegen und im Querschnitt viereckig sind, einer Mehrzahl von Zellwänden, die die Mehrzahl von Zellen bilden, und einer äußeren Umfangswand, die außerhalb der Mehrzahl von Zellwänden vorgesehen ist und die Zellwände hält, und in einem Querschnitt senkrecht zu einer Wabenmittelachse betrachtet, erfüllt die Wabenstruktur die Anforderungen 1 bis 5:

Anforderung 1: Die Wabenstruktur umfasst einen zentralen Bereich mit Zellwänden mit einer Wanddicke, die gleich der Wanddicke einer Zellwand von vier umgebenden Zellen um die Wabenmittelachse oder der Wanddicke einer Zellwand einer zentralen Zelle ist, deren Zellmittelpunkt von der Wabenmittelachse durchsetzt ist, und einen verstärkten äußeren Randbereich mit Zellwänden um den zentralen Bereich, wobei die Zellwände eine Wanddicke haben, die größer ist als die Wanddicke der Zellwand der umgebenden Zelle oder der Zellwand der zentralen Zelle;
Anforderung 2: eine Mehrzahl von Zellen, die auf einer imaginären parallelen Linie angeordnet sind, die durch die Wabenmittelachse verläuft und parallel zu Zellwänden ist, oder eine Mehrzahl von Zellen, die entlang einer imaginären senkrechten Linie angeordnet sind, die durch die Waben-Mittelachse verläuft und orthogonal zu Zellwänden ist, so dass sie sich durch die Mittelpunkte der Zellwände erstreckt, umfassen eine Referenzbegrenzungszelle mit Zellwänden mit unterschiedlichen Wanddicken auf zwei Seiten parallel zu der imaginären parallelen Linie oder der imaginären senkrechten Linie, und
wobei die Referenzbegrenzungszelle eine dünne Wand, die eine dünne Zellwand auf einer Seite parallel zu der imaginären parallelen Linie oder der imaginären senkrechten Linie ist und eine Wanddicke aufweist, die als t1 dargestellt ist, eine dicke Wand, die eine dicke Zellwand auf der anderen Seite parallel zu der imaginären parallelen Linie oder der imaginären senkrechten Linie ist und eine Wanddicke aufweist, die als t3 dargestellt ist, eine innere Wand, die eine Zellwand benachbart zu dem Wabenzentrum und orthogonal zu der imaginären parallelen Linie oder der imaginären senkrechten Linie ist und eine Wanddicke aufweist, die als t2 dargestellt ist, und eine äußere Wand bzw. Außenwand, die eine Zellwand benachbart zu dem Wabenumfang und orthogonal zu der imaginären parallelen Linie oder der imaginären senkrechten Linie ist und eine Wanddicke aufweist, die als t4 dargestellt ist, umfaßt, $t1 < t3, t2 < t4, t1 = t2, and t3 = t4;$
Anforderung 3: Die Wabenstruktur umfasst das Folgende:
- eine erste kreuzförmige Referenzeinheit mit vier Zellwänden: die dünne Wand, die Innenwand, die Zellwand, die sich in der der dünnen Wand entgegengesetzten Richtung von einem ersten Referenzzellscheitelpunkt aus erstreckt, der der Verbindung zwischen der dünnen Wand und der Innenwand entspricht, und die Zellwand, die sich von dem ersten Referenzzellscheitelpunkt in der der Innenwand entgegengesetzten Richtung erstreckt, und
- eine zweite kreuzförmige Referenzeinheit mit vier Zellwänden: der dicken Wand, der Außenwand, der Zellwand, die sich in der der dicken Wand entgegengesetzten Richtung von einem zweiten Referenzzellscheitelpunkt aus erstreckt, der der Verbindung zwischen der dicken Wand und der Außenwand entspricht, und der Zellwand, die sich von dem zweiten Referenzzellenscheitelpunkt in der der Außenwand entgegengesetzten Richtung erstreckt;
Anforderung 4: die Wabenstruktur umfasst eine Mehrzahl von kreuzförmigen Einheiten, die jeweils vier Zellwände haben, die sich vertikal und horizontal voneinander erstrecken und miteinander an abwechselnden Zellscheitelpunkten verbunden sind, die entlang der Zellwände von dem ersten Referenzzellscheitelpunkt oder dem zweiten Referenzzellscheitelpunkt als Ausgangspunkt angeordnet sind; und
Anforderung 5: Für jede kreuzförmige Einheit im zentralen Bereich und im verstärkten äußeren Randbereich weisen die Zellwände jeder der kreuzförmigen Einheiten eine im Wesentlichen gleiche Wanddicke auf.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Matrize zum Extrudieren einer Wabenstruktur, die eine Mehrzahl von aneinander angrenzenden und im Querschnitt viereckigen Zellen, eine Mehrzahl von Zellwänden, die die Mehrzahl von Zellen bilden, und eine äußere Umfangswand umfasst, die außerhalb der Mehrzahl von Zellwänden vorgesehen ist und die Zellwände hält, und die Matrize umfasst:

einen ersten Matrizenabschnitt mit einer Mehrzahl von Grünkörpereinlässen, durch die ein Grünkörper als Rohmaterial für die Wabenstruktur zugeführt wird; und
einen zweiten Matrizenabschnitt mit einer Mehrzahl von Schlitzen zur Aufnahme des durch die Grünkörpereinlässe zugeführten Grünkörpers, um einen Abschnitt als die Mehrzahl von Zellwänden in der Wabenstruktur zu bilden.

Der zweite Matrizenabschnitt enthält einen zentralen Schlitzbereich mit Schlitzen zur Bildung eines Abschnitts als Zellwände mit einer Wanddicke, die gleich der Wanddicke einer Zellwand von vier umgebenden Zellen um die Wabenmittelachse oder der Wanddicke einer Zellwand einer zentralen Zelle mit dem Zellzentrum ist, wobei die Wabenmittelachse durch sie hindurchgeht, und einen peripheren Schlitzbereich mit Schlitzen um den zentralen Schlitzbereich herum, wobei die Schlitze breiter sind als die Schlitze des zentralen Schlitzbereichs,

die Mehrzahl der Grünkörpereinlässe an nicht allen Schlitzscheitelpunkten positioniert sind, die jeweils der Schlitzverbindung zwischen vier Schlitzen entsprechen, und an abwechselnden Schlitzscheitelpunkten entlang der Schlitze positioniert sind, und
die vier Schlitze, die sich radial vom Schlitzscheitelpunkt neben jedem Grünkörpereinlass erstrecken, eine im Wesentlichen gleiche Breite aufweisen.

Die Wabenstruktur hat die oben beschriebene Konfiguration, und für jede kreuzförmige Einheit im zentralen Bereich und dem verstärkten äußeren Randbereich haben die Zellwände jeder der kreuzförmigen Einheiten eine im Wesentlichen gleiche Wanddicke. Wenn also die Wabenstruktur durch eine Matrize mit einer Mehrzahl von Grünkörpereinlässen und einer Mehrzahl von Schlitzen extrudiert wird, können die kreuzförmigen Einheiten geformt werden, ohne dass ein Grünkörper zu allen Schlitzscheitelpunkten zugeführt wird, die den Schlitzverbindungen zwischen jeweils vier Schlitzen entsprechen. Die kreuzförmigen Einheiten können gebildet werden, indem von dem einen entsprechenden Grünkörpereinlass aus ein Grünkörper zu jedem der abwechselnden Schlitzscheitelpunkte entlang der Schlitze geführt wird und der Grünkörper vom Schlitzscheitelpunkt aus gleichmäßig auf die vier Schlitze mit gleicher Breite verteilt wird. Genauer gesagt umfasst die Wabenstruktur die kreuzförmigen Einheiten, die jeweils Zellwände mit gleicher Wanddicke aufweisen, und ermöglicht so während der Bildung jeder kreuzförmigen Einheit eine Verringerung der Varianz des Widerstandes gegen den Grünkörperfluss zwischen den vier Schlitzen, die sich vom Schlitzscheitelpunkt aus erstrecken. Dementsprechend hat die Wabenstruktur zwar den verstärkten äußeren Randbereich, aber es ist weniger wahrscheinlich, dass sie während des Extrudierens lokal verzerrt wird. Daher vermeidet die Wabenstruktur eine Verminderung der strukturellen Festigkeit aufgrund von Verformung und verhindert Bruch durch Spannungskonzentration beim Canning.
Die Matrize hat die oben beschriebene Konfiguration. Wenn also die Wabenstruktur durch die Matrize extrudiert wird, kann es vorkommen, dass der Grünkörper nicht allen Schlitzscheitelpunkten zugeführt wird, die den Schlitzverbindungen zwischen jeweils vier Schlitzen entsprechen. Der Grünkörper kann von dem einen entsprechenden Grünkörpereinlass aus entlang der Schlitze zu jedem der abwechselnden Schlitzscheitelpunkte geführt und vom Schlitzscheitelpunkt aus gleichmäßig auf die vier Schlitze mit gleicher Breite verteilt werden. Genauer gesagt ermöglicht die Matrize, bei der die vier Schlitze, die sich radial vom Schlitzscheitelpunkt neben jedem Grünkörpereinlass erstrecken, eine im Wesentlichen gleiche Breite haben, die Verringerung der Varianz des Widerstands gegen den Grünkörperfluss zwischen den vier Schlitzen. Dementsprechend verringert die Matrize die Möglichkeit des Auftretens einer lokalen Verformung während der Extrusion des verstärkten äußeren Randbereichs bzw. des äußeren periphären Bereichs der Wabenstruktur. Daher kann die Matrize die Wabenstruktur bilden, die in der Lage ist, eine Verminderung der strukturellen Festigkeit aufgrund von Verformung zu vermeiden.
Es wird darauf hingewiesen, dass Referenznummern in Klammern in den Ansprüchen auf Entsprechungen mit bestimmten Teilen hinweisen, die in später beschriebenen Ausführungsformen erwähnt werden, und den technischen Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
Figurenliste
Die oben genannten und andere Objekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der detaillierten Beschreibung, die unten mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gegeben wird, klar ersichtlich sein:

1 ist ein schematisches Diagramm, das die Zellwandanordnung einer Wabenstruktur nach einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung des Konzepts einer Referenzbegrenzungszelle, einer kreuzförmigen Referenzeinheit und einer kreuzförmigen Einheit für eine Wabenstruktur mit vier umgebenden Zellen um die Wabenmittelachse;
3 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Methode zur Zählung der Anzahl der verstärkten Zellen in einem verstärkten äußeren Randbereich;
4 ist ein schematisches Diagramm, das die Zellwandanordnung einer Wabenstruktur nach einer zweiten Ausführungsform zeigt;
5 veranschaulicht das Konzept einer Referenzbegrenzungszelle, einer kreuzförmigen Referenzeinheit und einer kreuzförmigen Einheit für eine Wabenstruktur mit einer zentralen Zelle, deren Zellmittelpunkt von der Wabenmittelachse durchquert wird;
6 ist ein schematisches Diagramm, das die Zellwandanordnung einer Wabenstruktur nach einer dritten Ausführungsform zeigt;
7 ist ein schematisches Diagramm, das die Zellwandanordnung einer Wabenstruktur gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt;
8 ist ein schematisches Diagramm, das die Zellwandanordnung einer Wabenstruktur nach einer fünften Ausführungsform zeigt;
9 ist ein schematisches Diagramm, das einen Teil einer Matrize nach einer sechsten Ausführungsform zeigt;
10 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Positionsbeziehung zwischen Grünkörpereinlässen und Schlitzscheitelpunkten bzw. Schlitzvertices in der Matrize gemäß der sechsten Ausführungsform;
11 ist eine schematische Darstellung des Strömungsmusters eines Grünkörpers, der von den Grünkörpereinlässen zu den Schlitzscheitelpunkten in der Matrize entsprechend der sechsten Ausführungsform geführt wird;
12 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Vorschubverhältnisses in der Matrize nach der sechsten Ausführungsform;
13 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Methode zur Bewertung des Druckverlusts im experimentellen Beispiel 3;
14 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der isostatischen Festigkeit und der Anzahl der verstärkten Zellen im verstärkten äußeren Randbereich im experimentellen Beispiel 3 zeigt;
15 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Druckverlust und der Anzahl der verstärkten Zellen im verstärkten äußeren Randbereich im experimentellen Beispiel 3 zeigt;
16 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Spannungsverhältnis und der Anzahl der Zellen der äußeren Umfangswand einer Wabenstruktur gemäß der CAE-Analyse im experimentellen Beispiel 3 zeigt;
17 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der isostatischen Festigkeit und der Wanddicke der Zellwand der ersten Zelle im verstärkten äußeren Randbereich im experimentellen Beispiel 5 zeigt; und
18 ist ein schematisches Diagramm, das die Zellwandanordnung einer konventionellen Wabenstruktur veranschaulicht, die in Versuchsbeispiel 1 als Muster 1 dargestellt ist.

[Beschreibung der Ausführungsformen]
(Erste Ausführungsform)
Eine Wabenstruktur entsprechend einer ersten Ausführungsform wird nun anhand der 1 bis 3 beschrieben. Wie in 1 dargestellt, ist eine Wabenstruktur 1 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform aus Keramik (z.B. Cordierit) gebildet und umfasst eine Mehrzahl von Zellen 2, die nebeneinander liegen und im Querschnitt viereckig sind, eine Mehrzahl von Zellwänden 3, die die Mehrzahl von Zellen 2 bilden, und eine äußere Umfangswand 4, die außerhalb der Mehrzahl von Zellwänden 3 vorgesehen ist und die Zellwände 3 hält. Der Einfachheit halber wird die Dicke jeder Zellwand 3 in jeder Abbildung durch die Dicke der Linie dargestellt.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Zellen 2 Durchgangslöcher, die sich entlang einer Wabenmittelachse 10 erstrecken, die durch das Zentrum der Wabenstruktur 1 verläuft. Die Zellen 2 sind Teile, die als Strömungskanäle dienen, durch die das zu reinigende Abgas strömt. Es wird darauf hingewiesen, dass der Querschnitt im obigen Satz „viereckig im Querschnitt“ einen Querschnitt senkrecht zur Wabenmittelachse 10 bedeutet. Das „Viereck“ im obigen Satz „viereckig im Querschnitt“ ist nicht notwendigerweise auf ein Quadrat beschränkt und kann auch andere Vierecke als ein Quadrat bedeuten, einschließlich eines Vierecks mit abgerundeten Ecken und eines Vierecks, das bei der Herstellung versehentlich verzogen wurde. Jede der Zellwände 3 ist mit den angrenzenden Zellwänden 3 verbunden und integriert. Jede Zellwand 3 hat eine Katalysatorkomponente, die auf den Wandflächen getragen wird, die den Zellen 2 zugewandt sind, wenn die Wabenstruktur 1 verwendet wird. Die äußere Umfangswand 4 ist kreisförmig, gesehen in einem Querschnitt senkrecht zur Wabenmittelachse 10. Die äußere Umfangswand 4 hat eine Innenfläche, die mit einer Mehrzahl von Zellwänden 3 verbunden ist, die an die Innenfläche der äußeren Umfangswand 4 angrenzen. So werden die Zellwände 3 integral von der äußeren Umfangswand 4 gehalten.
Die Wabenstruktur 1 erfüllt die unten beschriebenen Anforderungen 1 bis 5, gesehen in einem Querschnitt senkrecht zur Wabenmittelachse 10. Jede Anforderung wird nun beschrieben.
Anforderung 1
Die Wabenstruktur umfasst einen zentralen Bereich mit Zellwänden mit einer Wanddicke, die gleich der der Zellwände der vier umgebenden Zellen um die Wabenmittelachse ist, und einen verstärkten äußeren Randbereich mit Zellwänden um den zentralen Bereich, die eine größere Wanddicke als die der Zellwände der umgebenden Zellen haben. Die Anforderung 1 wird nun näher beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Wabenstruktur 1 einen zentralen Bereich 11 und einen verstärkten äußeren Randbereich 12. Wenn die vier Zellen 2, die die Wabenmittelachse 10 umgeben, als umgebende Zellen 200 definiert werden, hat der zentrale Bereich 11 Zellwände 3 mit einer Wanddicke, die der der Zellwände 3 der umgebenden Zellen 200 entspricht. Jede umgebende Zelle 200 hat vier Zellwände 3, die sie von den sie umgebenden Zellen 2 trennen. In den vier umgebenden Zellen 200 wird jede der Zellwände 3, die sich vertikal und horizontal von der Wabenmittelachse 10 aus erstrecken, von den benachbarten umgebenden Zellen 200 quer dazu geteilt. Die Wanddicke der Zellwände 3 der umgebenden Zellen 200 wird spezifisch als Durchschnitt der Wanddicken der Zellwände 3, die die vier umgebenden Zellen 200 bilden, dargestellt. Der zentrale Bereich 11 umfasst im Wesentlichen mehrere Zellwände 3, die im Vergleich zum verstärkten äußeren Randbereich 12 nicht verdickt sind. Zu beachten ist, dass bei der Berechnung der Wanddicke der Zellwände 3, die um die umgebenden Zellen 200 im zentralen Bereich 11 angeordnet sind, die Wanddicke einiger verdickter Zellwände 3, die vom verstärkten äußeren Randbereich 12 in den zentralen Bereich 11 eingefügt wurden, in Bezug auf die später beschriebene Anforderung 5 ausgeschlossen ist.
Der verstärkte äußere Randbereich 12 hat um den zentralen Bereich 11 herum Zellwände 3, die eine größere Wanddicke haben als die Zellwände 3 der umgebenden Zellen 200. Genauer gesagt umfasst der verstärkte äußere Randbereich 12 mehrere Zellwände 3, die im Vergleich zum zentralen Bereich 11 verdickt sind. In der vorliegenden Ausführungsform hat, wie in 1 dargestellt, jede Zellwand 3 im verstärkten äußeren Randbereich 12 die gleiche Wanddicke. Wie später in einer anderen Ausführungsform beschrieben, kann der verstärkte äußere Randbereich 12 verdickte Zellwände 3 mit unterschiedlichen Wanddicken umfassen, solange die später beschriebene Anforderung 5 erfüllt ist.
Anforderung 2
Die Mehrzahl von Zellen, die auf einer imaginären parallelen Linie angeordnet sind, die durch die Wabenmittelachse verläuft und parallel zu den Zellwänden verläuft, umfasst eine Referenzbegrenzungszelle mit Zellwänden mit unterschiedlichen Wanddicken auf den beiden Seiten parallel zu der imaginären parallelen Linie, und
wobei die Referenzbegrenzungszelle eine dünne Wand, die eine dünne Zellwand auf einer Seite parallel zu der imaginären parallelen Linie ist und eine Wanddicke aufweist, die als t1 dargestellt ist, eine dicke Wand, die eine dicke Zellwand auf der anderen Seite parallel zu der imaginären parallelen Linie ist und eine Wanddicke aufweist, die als t3 dargestellt ist, eine Innenwand, die eine Zellwand benachbart zu dem Wabenzentrum und orthogonal zu der imaginären parallelen Linie ist und eine Wanddicke aufweist, die als t2 dargestellt ist, und eine Außenwand, die eine Zellwand benachbart zu dem Wabenumfang und orthogonal zu der imaginären parallelen Linie ist und eine Wanddicke aufweist, die als t4 dargestellt ist, umfasst,
t1 <t3, t2 <t4, t1 = t2 und t3 = t4. Anforderung 2 wird nun beschrieben.
1 zeigt die gestrichelten Linien L10, L190, L1180 und L1270, die durch die Wabenmittelachse 10 und parallel zu den Zellwänden 3 verlaufen. Wenn in 1 angenommen wird, dass sich eine gestrichelte Linie, die durch die Wabenmittelachse 10 und parallel zu den Zellwänden 3 verläuft (in 1 die gestrichelte Linie L10 in Richtung 12 Uhr), in der 0-Grad-Richtung erstreckt, sind die Richtungen der gestrichelten Linien L190, L1180 und L1270 bei 90 Grad, 180 Grad und 270 Grad im Uhrzeigersinn von der gestrichelten Linie L10 die 90-Grad-Richtung, die 180-Grad-Richtung und die 270-Grad-Richtung. 2 ist eine vergrößerte Ansicht der Zellen 2 und der Zellwände 3 in der Nähe von L10, L190, L1180 oder L1270 in 1.
Wie in 1 dargestellt, erstrecken sich die gestrichelten Linien L10, L190, L1180 und L1270 in den vier Richtungen von 90 Grad × n (zu beachten ist, dass n = 0, 1, 2 und 3 ist) durch die Wabenmittelachse 10 und sind parallel zu den Zellwänden 3, und somit ist jede von ihnen die gedachte parallele Linie L1 in Anforderung 2. Die imaginäre parallele Linie L1 ist eine Gerade, die in radialer Richtung durch die Wabenmittelachse 10 verläuft. In jeder der Richtungen von 90 Grad × n (zu beachten ist, dass n = 0, 1, 2 und 3 ist), wenn die Mehrzahl der Zellen 2, die auf der imaginären parallelen Linie L1 angeordnet sind, von der äußeren Umfangswand 4 in Richtung der Wabenmittelachse 10 gesehen wird, erscheint an einer bestimmten Stelle eine Zelle 2 mit Zellwänden 3, die sich in der Dicke von den benachbarten Zellen 2 unterscheiden, wie in 2 dargestellt. Für die Zelle 2 haben die Zellwände 3 auf den beiden Seiten, die parallel zur gedachten parallelen Linie L1 verlaufen, unterschiedliche Dicken. Diese Zelle 2 ist eine Referenzbegrenzungszelle 21.
Die Referenzbegrenzungszelle 21 wird nun näher erörtert. In der Referenzbegrenzungszelle 21 wird die Wanddicke einer dünnen Wand 3a, d.h. der dünnen Zellwand 3 auf einer Seite parallel zur gedachten parallelen Linie L1, als t1 dargestellt. Die Wanddicke einer dicken Wand 3c, d.h. der dicken Zellwand 3 auf der anderen Seite parallel zur gedachten parallelen Linie L1, wird als t3 dargestellt. Die Wanddicke einer Innenwand 3b, d.h. der Zellwand 3, die an die Wabenmitte angrenzt und orthogonal zur imaginären parallelen Linie L1 verläuft, wird als t2 dargestellt. Die Wanddicke einer Außenwand 3d, d.h. der Zellwand 3, die an den Wabenumfang angrenzt und orthogonal zur imaginären parallelen Linie L1 verläuft, wird als t4 dargestellt. Dann, gilt für die Referenzbegrenzungszelle 21, t1 <t3, t2 <t4, t1 = t2 und t3 = t4.
Die oben genannten Wanddicken der dünnen Wand 3a, der dicken Wand 3c, der Außenwand 3d und der Innenwand 3b der Referenzbegrenzungszelle 21 sind jeweils die durchschnittliche Wanddickenmessung der dünnen Wände 3a, die durchschnittliche Wanddickenmessung der dicken Wände 3c, die durchschnittliche Wanddickenmessung der Innenwände 3b und die durchschnittliche Wanddickenmessung der Außenwände 3d der Referenzbegrenzungszelle 21, die ähnlich in den Richtungen 90 Grad × n erscheinen (zu beachten ist, dass n = 0, 1, 2 und 3 ist).
Anforderung 3
Die Wabenstruktur umfasst das Folgende:

eine erste kreuzförmige Referenzeinheit mit vier Zellwänden: eine dünne Wand, eine Innenwand, eine Zellwand, die sich in der der dünnen Wand entgegengesetzten Richtung von einem ersten Referenzzellscheitelpunkt aus erstreckt, der der Verbindung zwischen der dünnen Wand und der Innenwand entspricht, und eine Zellwand, die sich von dem ersten Referenzzellscheitelpunkt in der der Innenwand entgegengesetzten Richtung erstreckt, und
eine zweite kreuzförmige Referenzeinheit mit vier Zellwänden: eine dicke Wand, eine Außenwand, eine Zellwand, die sich in der der dicken Wand entgegengesetzten Richtung von einem zweiten Referenzzellscheitelpunkt aus erstreckt, der der Verbindung zwischen der dicken Wand und der Außenwand entspricht, und eine Zellwand, die sich von dem zweiten Referenzzellenscheitelpunkt in der der Außenwand entgegengesetzten Richtung erstreckt. Anforderung 3 wird nun beschrieben.

Wie in 2 dargestellt, wird eine erste kreuzförmige Referenzeinheit 31 durch vier Zellwände 3 definiert: eine dünne Wand 3a, eine Innenwand 3b, eine Zellwand 3e, die sich in der der dünnen Wand 3a entgegengesetzten Richtung von einem ersten Referenzzellscheitelpunkt 311 aus erstreckt, der der Verbindung zwischen der dünnen Wand 3a und der Innenwand 3b entspricht, und eine Zellwand 3f, die sich von dem ersten Referenzzellscheitelpunkt 311 in der der Innenwand 3b entgegengesetzten Richtung erstreckt. Eine zweite kreuzförmige Referenzeinheit 32 wird durch vier Zellwände 3 definiert: eine dicke Wand 3c, eine Außenwand 3d, eine Zellwand 3g, die sich in der der dicken Wand 3c entgegengesetzten Richtung von einem zweiten Referenzzellscheitelpunkt 322 aus erstreckt, der der Verbindung zwischen der dicken Wand 3c und der Außenwand 3d entspricht, und eine Zellwand 3h, die sich von dem zweiten Referenzzellenscheitelpunkt 322 in der der Außenwand 3d entgegengesetzten Richtung erstreckt.
Die Wanddicken der Zellwand 3e, der Zellwand 3f, der Zellwand 3g und der Zellwand 3h sind jeweils die durchschnittliche Wanddickenmessung der Zellwände 3e, die durchschnittliche Wanddickenmessung der Zellwände 3f, die durchschnittliche Wanddickenmessung der Zellwände 3g und die durchschnittliche Wanddickenmessung der Zellwände 3h der Referenzbegrenzungszellen 21, die ähnlich in den Richtungen 90 Grad × n erscheinen (zu beachten ist, dass n = 0, 1, 2 und 3 ist).
Anforderung 4
Die Wabenstruktur umfasst eine Mehrzahl kreuzförmiger Einheiten, von denen jede vier Zellwände aufweist, die sich vertikal und horizontal voneinander erstrecken und miteinander an abwechselnden Zellscheitelpunkten verbunden sind, die entlang der Zellwände von dem ersten Referenzzellscheitelpunkt oder der zweiten Referenzzellscheitelzelle als Ausgangspunkt angeordnet sind. Anforderung 4 wird nun beschrieben.
Die Wabenstruktur 1 umfasst Zellwandsätze mit jeweils vier Zellwänden 3, die sich radial vom entsprechenden Zellscheitelpunkt 330 einer Mehrzahl von Zellen 2 erstrecken. Wie in 1 dargestellt, haben der zentrale Bereich 11 und der verstärkte äußere Randbereich 12 jeweils zwei Möglichkeiten, wie die Zellwandsätze ausgewählt werden können. In einem Fall kann die Wabenstruktur 1 eine Mehrzahl von Zellwandsätzen mit vier Zellwänden 3 umfassen, die sich radial von den in 1 dargestellten kreisförmigen Zellscheitelpunkten 330 erstrecken. Im anderen Fall kann die Wabenstruktur 1 eine Mehrzahl von Zellwandsätzen mit vier Zellwänden 3 umfassen, die sich radial von dem in 1 gezeigten ungerundeten Zellscheitel 330 erstrecken.
Mit Anforderung 4 soll eine der beiden oben genannten Möglichkeiten zur Auswahl von Zellwandsätzen gewählt werden. Genauer gesagt handelt es sich bei den kreuzförmigen Einheiten 33 um Zellwandsätze mit jeweils vier Zellwänden 3, die sich vertikal und horizontal von den Zellwänden 3 aus erstrecken und an abwechselnden Zellscheitelpunkten 330 miteinander verbunden sind, die entlang der Zellwände 3 von dem ersten Bezugszellscheitelpunkt 311 oder dem zweiten Referenzzellscheitelpunkt 322 aus, der in Anforderung 3 als Ausgangspunkt definiert ist, angeordnet sind. Die kreuzförmigen Einheiten 33 in der vorliegenden Ausführungsform sind also die Zellwandsätze, bei denen sich die vier Zellwände 3 radial von den in 1 gezeigten kreisförmigen Zellscheitelpunkten 330 erstrecken. Dementsprechend dienen die Zellwandsätze mit den vier Zellwänden 3, die sich radial von den in 1 gezeigten ungerundeten Zellscheitelpunkten 330 erstrecken, nicht als kreuzförmige Einheiten 33.
Die Wabenstruktur 1 umfasst eine Mehrzahl von kreuzförmigen Einheiten 33. Genauer gesagt hat die Wabenstruktur 1 eine Zellanordnung, in der benachbarte kreuzförmige Einheiten 33 miteinander verbunden sind.
Anforderung 5
Für jede kreuzförmige Einheit im zentralen Bereich und im verstärkten äußeren Randbereich haben die Zellwände jeder der kreuzförmigen Einheiten eine im Wesentlichen gleiche Wanddicke. Anforderung 5 wird nun beschrieben.
Die in der oben genannten Anforderung 4 bestimmten kreuzförmigen Einheiten 33 sind Mindesteinheiten zur Bildung von Zellen 2 mit viereckigem Querschnitt. In der vorliegenden Ausführungsform, wie sie in 1 näher dargestellt ist, hat jede kreuzförmige Einheit 33 mit ihren Zellscheitelpunkten 330 innerhalb des Zentralbereichs 11 Zellwände 3 mit gleicher Wanddicke, und die Zellwände 3 einer einzelnen kreuzförmigen Einheit 33 sind ebenfalls so dick wie die einer anderen kreuzförmigen Einheit 33. Für die kreuzförmigen Einheiten 33 mit ihren Zellscheitelpunkten 330 innerhalb des verstärkten äußeren Randbereichs 12 hat jede kreuzförmige Einheit 33 Zellwände 3 mit gleicher Wanddicke, und alle Zellwände 3 jeder kreuzförmigen Einheit 33 sind dicker als die Zellwände 3 jeder kreuzförmigen Einheit 33 mit ihrem Zellscheitelpunkt 330 innerhalb des zentralen Bereichs 11.
Die Wabenstruktur 1 hat die oben beschriebene Konfiguration, und für alle kreuzförmigen Einheiten 33 innerhalb des zentralen Bereichs 11 und des verstärkten äußeren Randbereichs 12 hat jede kreuzförmige Einheit 33 Zellwände 3 mit gleicher Wanddicke. So können z.B., wie später in einer sechsten Ausführungsform beschrieben, beim Extrudieren der Wabenstruktur 1 durch eine Matrize 5 mit einer Mehrzahl von Grünkörpereinlässen 510 und einer Mehrzahl von Schlitzen 520 die kreuzförmigen Einheiten 33 gebildet werden, ohne dass allen Schlitzscheitelpunkten 521, die den Schlitzverbindungen zwischen jeweils vier Schlitzen 520 entsprechen, ein Grünkörper zugeführt wird. Die kreuzförmigen Einheiten 33 können gebildet werden, indem ein Grünkörper von dem einen entsprechenden Grünkörpereinlass 510 entlang der Schlitze 520 zu jedem der abwechselnden Schlitzscheitelpunkte 521 geführt wird und der Grünkörper vom Schlitzscheitelpunkt 521 gleichmäßig in die vier Schlitze 520 mit gleicher Breite verteilt wird. Genauer gesagt umfasst die Wabenstruktur 1 die kreuzförmigen Einheiten 33, die jeweils Zellwände 3 mit gleicher Wanddicke aufweisen, und ermöglicht so während der Bildung jeder kreuzförmigen Einheit 33 eine Verringerung der Varianz des Widerstandes gegen den Grünkörperfluss zwischen den vier Schlitzen 520, die sich vom Schlitzscheitelpunkt 521 aus erstrecken. Dementsprechend hat die Wabenstruktur 1 zwar den verstärkten äußeren Randbereich 12, ist aber weniger anfällig für lokale Verformungen während der Extrusion. Daher ist die Wabenstruktur 1 in der Lage, eine Verminderung der strukturellen Festigkeit aufgrund von Verformung zu vermeiden und Bruch durch Spannungskonzentration beim Canning zu verhindern.
Die Wabenstruktur 1 kann ein Wanddickendifferenzverhältnis von 10% oder weniger aufweisen, das nach der Formel berechnet wird: 100 × (tmax - tmin) / tmax, wobei tmax die maximale Wanddicke der vier Zellwände 3 bezeichnet, die jeweils die kreuzförmige Einheit 33 bilden, und tmin die minimale Wanddicke bezeichnet.
Wenn jede kreuzförmige Einheit 33 der Wabenstruktur 1 gebildet wird, erleichtert die obige Konfiguration die Verringerung der Varianz des Widerstandes gegen den Grünkörperfluss zwischen den vier Schlitzen 520, die sich vom Schlitzscheitelpunkt 521 aus erstrecken, und verringert die Möglichkeit des Auftretens von Formfehlern wie nicht verbundene Zellwände 3 zwischen benachbarten kreuzförmigen Einheiten 33. Somit ermöglicht die obige Konfiguration die Herstellung der Wabenstruktur 1 mit ausreichender durchschnittlicher isostatischer Festigkeit und minimaler isostatischer Festigkeit, auch wenn die Materialien variieren können. Die obige Konfiguration ermöglicht auch die Herstellung der Wabenstruktur 1, die wirksam die Fehlerrate im Zusammenhang mit Verzerrungen reduziert.
Um die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur 1 zu gewährleisten, kann das Wanddickendifferenzverhältnis vorzugsweise weniger als 10%, stärker bevorzugt 9% oder weniger, noch stärker bevorzugt 8% oder weniger, noch stärker bevorzugt 7% oder weniger und noch stärker bevorzugt 6% oder weniger betragen. Das Wanddickendifferenzverhältnis kann sogar noch bevorzugter 5% oder weniger betragen. Selbst bei unterschiedlichen Wanddicken kann ein solches Wanddickendifferenzverhältnis die Möglichkeit der Bildung einer kreuzförmigen Einheit 33 mit einem Verzug verringern, der die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur 1 verringern kann.
In der Wabenstruktur 1 wird die Anzahl der Zellen, die im verstärkten äußeren Randbereich 12 von der äußeren Umfangswand 4 in Richtung der Wabenmittelachse 10 eingeschlossen sind, auf die unten beschriebene Weise bestimmt.
In jeder der Richtungen von 90 Grad × n (zu beachten ist, dass n = 0, 1, 2 und 3 ist) wird die erste Zelle als die Zelle 2 auf der gedachten parallelen Linie L1 und auf der äußeren Umfangswand 4 angenommen. Obwohl die Zelle 2 an der äußeren Umfangswand 4 normalerweise nicht viereckig im Querschnitt ist, zählt eine solche unvollständige Zelle auch als Zelle 2. In jeder der Richtungen von 90 Grad × n (zu beachten ist, dass n = 0, 1, 2 und 3 ist) wird die Anzahl der Zellen 2, die auf der imaginären parallelen Linie L1 angeordnet sind, von der ersten Zelle in Richtung der Wabenmittelachse 10 gezählt. Dann erscheint, wie in 3 dargestellt, an der (m+1)-ten Zelle von der Zelle 2 an der äußeren Umfangswand 4 eine Zelle 2, die eine kreuzförmige Einheit 33 aufweist, die aus den Zellwänden 3 gebildet wird, wobei die Wanddicke gleich der der Zellwände 3 der umgebenden Zellen 200 ist. Zu beachten ist, dass m eine natürliche Zahl ist. Die (m+1)-te Zelle 2 und die vorhergehende m-te Zelle 2 haben zwischen sich eine Grenzzellwand 3, die als Innen-Außen-Grenzwand 30 bezeichnet wird. Die Innen-Außen-Begrenzungswand 30 wird in Wanddickenrichtung durch eine Winkelhalbierende T in zwei Teile geteilt, und es wird ein imaginärer Kreis C gezeichnet, der die Winkelhalbierende T berührt. Der imaginäre Kreis C ist ein konzentrischer Kreis, dessen Mittelpunkt mit der Wabenmittelachse 10 zusammenfällt. Wenn die Zellwände 3 der kreuzförmigen Einheiten 33 mit ihren Zellscheitelpunkten 330 außerhalb des gedachten Kreises C so verstärkt sind, dass sie dicker sind als die Zellwände 3 der umgebenden Zellen 200, erstreckt sich der verstärkte äußere Randbereich 12 bis zur m-ten Zelle 2 in der Richtung von der äußeren Umfangswand 4 zur Wabenmittelachse 10. Mit anderen Worten, der verstärkte äußere Randbereich 12 umfasst m verstärkte Zellen. Der imaginäre Kreis C ist der Grenzkreis zwischen dem zentralen Bereich 11 und dem verstärkten äußeren Randbereich 12. In Bezug auf die oben beschriebene Anforderung 5 kann der zentrale Bereich 11 jedoch in seiner Peripherie einige Zellwände umfassen, die 3 dicker sind als die Zellwände 3 der umgebenden Zellen 200. In Bezug auf die oben beschriebene Anforderung 5 kann z.B. die Peripherie des zentralen Bereichs 11 einige der Zellwände 3 der kreuzförmigen Einheiten 33 mit ihren Zellscheitelpunkten 330 innerhalb des verstärkten äußeren peripheren Bereichs 12 bzw. Randbereichs 12 aufweisen.
Für die Wabenstruktur 1 in 1 ist die vorliegende Ausführungsform ein Beispiel, bei der sich der verstärkte äußere Randbereich 12 bis zur vierten Zelle 2 in Richtung von der äußeren Umfangswand 4 bzw. Randwand 4 zur Wabenmittelachse 10 erstreckt, wobei davon ausgegangen wird, dass der verstärkte äußere Randbereich 12 vier verstärkte Zellen umfasst. Die vorliegende Ausführungsform zeigt auch ein Beispiel, bei dem die Zellwände 3, die die Zellen 2 im verstärkten äußeren Randbereich 12 bilden, eine im wesentlichen gleiche Wanddicke zwischen der ersten bis vierten Zelle 2 von der äußeren Umfangswand 4 in Richtung der Wabenmittelachse 10 aufweisen.
In der Wabenstruktur 1 ist der verstärkte äußere Randbereich 12 vorzugsweise ein Bereich, der von der äußeren Umfangswand 4 bis zur vierten oder jeder folgenden Zelle 2 in Richtung der Wabenmittelachse 10 reicht. Dies liegt daran, dass die Wabenstruktur 1 mit ihrem verstärkten äußeren Randbereich 12 mit vier oder mehr verstärkten Zellen vorteilhafterweise eine isostatische Festigkeit aufweist, die leichter verbessert werden kann als eine Wabenstruktur 1 mit ihrem verstärkten äußeren Randbereich 12 mit weniger als vier verstärkten Zellen. Darüber hinaus wurde durch CAE-Analyse festgestellt, dass die in der Wabenstruktur 1 mit Zellen 2 mit viereckigem Querschnitt erzeugte Spannung zur äußeren Peripherie hin zunimmt. Insbesondere der Bereich, der sich von der äußeren Umfangswand 4 bis zur vierten Zelle 2 in Richtung der Wabenmittelachse 10 erstreckt, weist beim Canning eine hohe Spannungskonzentration auf. Somit ermöglicht die obige Konfiguration eine wirksame Verhinderung von Bruch durch Spannungskonzentration während des Canning-Prozesses und hat den Vorteil, dass die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur 1 leicht verbessert werden kann.
Um die oben genannten Effekte zu gewährleisten, kann der verstärkte äußere Randbereich 12 vorzugsweise ein Bereich sein, der von der äußeren Umfangswand 4 bis zur fünften oder jeder nachfolgenden Zelle 2 in Richtung der Wabenmittelachse 10 reicht.
In der Wabenstruktur 1 ist der verstärkte äußere Randbereich 12 vorzugsweise ein Bereich, der sich von der äußeren Umfangswand 4 bis zur 20. oder jeder vorherigen Zelle 2 in Richtung der Wabenmittelachse 10 erstreckt. Selbst wenn sich der verstärkte äußere Randbereich 12 bis zu einer beliebigen Zelle 2 nach der 20. Zelle in der Richtung von der äußeren Umfangswand 4 zur Wabenmittelachse 10 erstreckt, wird die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur 1 nicht wesentlich verbessert. Die Anzahl der Zellen der Wabenstruktur 1 nimmt zur äußeren Peripherie hin zu. Dementsprechend erhöht eine Verdickung der an den Außenumfang angrenzenden Zellwände 3 den Druckverlust in der Wabenstruktur 1. Insbesondere wenn der verstärkte äußere Randbereich 12 mehr als 20 verstärkte Zellen enthält, nimmt der Druckverlust in der Wabenstruktur 1 tendenziell stark zu. Somit ermöglicht die obige Konfiguration die Vermeidung eines Anstiegs des Druckverlusts und einer Verminderung der strukturellen Festigkeit aufgrund von Verformung sowie die Verhinderung von Brüchen aufgrund von Spannungskonzentration während der Konservierung.
Um die oben genannten Effekte zu gewährleisten, kann der verstärkte äußere periphere Bereich 12 vorzugsweise ein Bereich sein, der von der äußeren Umfangswand 4 bis zur 18. oder jeder vorherigen Zelle 2 in Richtung der Wabenmittelachse 10 reicht. Die Wabenstruktur 1 kann eine Zelldichte von z.B. 46,5 Zellen/cm2 bis 155 Zellen/cm2 (300 cpsi bis 1000 cpsi) haben.
(Zweite Ausführungsform)
Eine Wabenstruktur 1 nach einer zweiten Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben. Unter den in der zweiten und den nachfolgenden Ausführungsformen verwendeten Referenzziffern bezeichnen dieselben Referenzziffern wie in einer früheren Ausführungsform dieselben oder entsprechende Bestandteile wie in der früheren Ausführungsform, sofern nicht anders angegeben.
Die Wabenstruktur 1 erfüllt die unten beschriebenen Anforderungen 1 bis 5, gesehen in einem Querschnitt senkrecht zur Wabenmittelachse 10. Jede Anforderung wird nun beschrieben.
Anforderung 1
Die Wabenstruktur umfasst einen zentralen Bereich mit Zellwänden mit einer Wanddicke, die gleich der der Zellwände der zentralen Zelle ist, durch deren Zellzentrum die Wabenmittelachse verläuft, und einen verstärkten äußeren Randbereich mit Zellwänden um den zentralen Bereich herum, die eine größere Wanddicke als die der Zellwände der zentralen Zelle haben. Die Anforderung 1 wird nun näher beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Wabenstruktur 1 einen zentralen Bereich 11 und einen verstärkten äußeren Randbereich 12. Wenn die Zelle 2 mit dem Zellzentrum, durch das die Wabenmittelachse 10 verläuft, als eine Zentralzelle 201 definiert wird, hat der Zentralbereich 11 Zellwände 3 mit einer Wanddicke, die gleich der der Zellwände 3 der Zentralzelle 201 ist. Die zentrale Zelle 201 hat vier Zellwände 3, die sie von den sie umgebenden Zellen 2 trennen. Die Wanddicke der Zellwände 3 der zentralen Zelle 201 wird spezifisch als Durchschnitt der Wanddicken der vier Zellwände 3, die die zentrale Zelle 201 umgeben, dargestellt. Der zentrale Bereich 11 umfasst im Wesentlichen mehrere Zellwände 3, die im Vergleich zum verstärkten äußeren Randbereich 12 nicht verdickt sind. Zu beachten ist, dass bei der Berechnung der Wanddicke der Zellwände 3, die die zentrale Zelle 201 im zentralen Bereich 11 umgeben, die Wanddicke einiger verdickter Zellwände 3, die vom verstärkten äußeren Randbereich 12 in den zentralen Bereich 11 eingefügt wurden, in Bezug auf die später beschriebene Anforderung 5 ausgeschlossen ist.
Der verstärkte äußere Randbereich 12 hat Zellwände 3 um den zentralen Bereich 11, die eine größere Wanddicke als die Zellwände 3 der zentralen Zelle 201 haben. Genauer gesagt umfasst der verstärkte äußere Randbereich 12 mehrere Zellwände 3, die im Vergleich zum zentralen Bereich 11 verdickt sind. In der vorliegenden Ausführungsform hat, wie in 4 dargestellt, jede Zellwand 3 im verstärkten äußeren Randbereich 12 die gleiche Wanddicke. Wie später in einer anderen Ausführungsform beschrieben, kann der verstärkte äußere Randbereich 12 verdickte Zellwände 3 mit unterschiedlichen Wanddicken umfassen, solange die später beschriebene Anforderung 5 erfüllt ist.
Anforderung 2
Die Mehrzahl von Zellen, die entlang einer imaginären senkrechten Linie angeordnet sind, die durch die Wabenmittelachse verläuft und orthogonal zu den Zellwänden ist, so dass sie sich durch die Mittelpunkte der Zellwände erstreckt, umfasst eine Referenzbegrenzungszelle mit Zellwänden mit unterschiedlichen Wanddicken auf den beiden Seiten parallel zu der imaginären senkrechten Linie, und
wobei die Referenzbegrenzungszelle eine dünne Wand, die eine dünne Zellwand auf einer Seite parallel zu der imaginären senkrechten Linie ist und eine Wanddicke aufweist, die als t1 dargestellt ist, eine dicke Wand, die eine dicke Zellwand auf der anderen Seite parallel zu der imaginären senkrechten Linie ist und eine Wanddicke aufweist, die als t3 dargestellt ist, eine Innenwand, die eine Zellwand angrenzend an die Wabenmitte und orthogonal zu der imaginären senkrechten Linie ist und eine Wanddicke aufweist, die als t2 dargestellt ist, und eine Außenwand, die eine Zellwand angrenzend an den Wabenumfang und orthogonal zu der imaginären senkrechten Linie ist und eine Wanddicke aufweist, die als t4 dargestellt ist, umfasst, $t1 < t3, t2 < t4, t1 = t2, und t3 = t4 .$
4 zeigt die gestrichelten Linien L20, L290, L2180 und L2270, die durch die Wabenmittelachse 10 und orthogonal zu den Zellwänden 3 verlaufen, so dass sie durch die Mittelpunkte der Zellwände 3 verlaufen. Wenn in 4 angenommen wird, dass sich eine gestrichelte Linie, die durch die Wabenmittelachse 10 und orthogonal zu den Zellwänden 3 verläuft (in 4 die gestrichelte Linie L20 in Richtung 12 Uhr), in der 0-Grad-Richtung erstreckt, sind die Richtungen der gestrichelten Linien L290, L2180 und L2270 bei 90 Grad, 180 Grad und 270 Grad im Uhrzeigersinn von der gestrichelten Linie L20 die 90-Grad-Richtung, die 180-Grad-Richtung und die 270-Grad-Richtung. 5 ist eine vergrößerte Ansicht der Zellen 2 und der Zellwände 3 auf und in der Nähe von L20, L290, L2180 oder L2270 in 4.
Wie in 4 dargestellt, verlaufen die gestrichelten Linien L20, L290, L2180 und L2270 in den vier Richtungen von 90 Grad × n (zu beachten ist, dass n = 0, 1, 2 und 3 ist) durch die Wabenmittelachse 10 und sind orthogonal zu den Zellwänden 3 in einer Weise, dass sie sich durch die Mittelpunkte der Zellwände 3 erstrecken, und somit ist jede von ihnen die gedachte senkrechte Linie L2 in Anforderung 2. Die imaginäre Senkrechte bzw. senkrechte Linie L2 ist eine Gerade, die in radialer Richtung durch die Wabenmittelachse 10 verläuft. In jeder der Richtungen von 90 Grad × n (zu beachten ist, dass n = 0, 1, 2 und 3) erscheint, wenn die Mehrzahl der Zellen 2, die entlang der gedachten senkrechten Linie L2 von der äußeren Umfangswand 4 in Richtung der Wabenmittelachse 10 angeordnet sind, an einer bestimmten Stelle eine Zelle 2 mit Zellwänden 3, die sich in der Dicke von den benachbarten Zellen 2 unterscheiden, wie in 5 dargestellt. Für die Zelle 2 haben die Zellwände 3 auf den beiden Seiten, die parallel zur gedachten senkrechten Linie L2 verlaufen, unterschiedliche Dicken. Diese Zelle 2 ist eine Referenzbegrenzungszelle 21. Der Rest von Anforderung 2 ist derselbe wie in der ersten Ausführungsform und wird nicht wiederholt beschrieben. Darüber hinaus sind auch die Anforderungen 3 bis 5 grundsätzlich die gleichen wie in der ersten Ausführungsform und werden nicht wiederholt beschrieben.
Die Wabenstruktur 1 nach der ersten oben beschriebenen Ausführungsform hat eine Zellanordnung mit den vier umgebenden Zellen 200 um die Wabenmittelachse 10. Im Gegensatz dazu hat die Wabenstruktur 1 nach der vorliegenden Ausführungsform eine Zellanordnung, wobei die zentrale Zelle 201 das Zellzentrum hat, durch das die Wabenmittelachse 10 verläuft. In gleicher Weise wie die Wabenstruktur 1 nach der ersten Ausführungsform ist die Wabenstruktur 1 nach der vorliegenden Ausführungsform mit dem verstärkten äußeren Randbereich 12 weniger anfällig für lokale Verformungen während der Extrusion. Daher vermeidet die Wabenstruktur 1 nach der vorliegenden Ausführungsform eine Verminderung der strukturellen Festigkeit durch Verformung und verhindert Bruch durch Spannungskonzentration beim Canning. Die andere Konfiguration und die funktionellen Auswirkungen sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform.
Die Art und Weise der Zählung der Anzahl der verstärkten Zellen im verstärkten äusseren Randbereich 12 der Wabenstruktur 1 gemäss der vorliegenden Ausführungsform wird so verstanden, dass „Zellen 2, die auf der gedachten parallelen Linie L1 angeordnet sind“ entsprechend der Zählweise der Anzahl der in der ersten Ausführungsform beschriebenen verstärkten Zellen in „Zellen 2, die entlang der gedachten senkrechten Linie L2 angeordnet sind“ gemäss der vorliegenden Ausführungsform angemessen übersetzt wird.
(Dritte Ausführungsform)
Eine Wabenstruktur nach einer dritten Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
Wie in 6 dargestellt, ist die Wabenstruktur 1 nach der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel, bei der sich der verstärkte äußere Randbereich 12 bis zur vierten Zelle 2 in Richtung von der äußeren Umfangswand 4 zur Wabenmittelachse 10 erstreckt. Die Wabenstruktur 1 nach der vorliegenden Ausführungsform ähnelt der Wabenstruktur 1 nach der ersten Ausführungsform im verstärkten äußeren Randbereich 12 mit vier verstärkten Zellen.
Die Wabenstruktur 1 in der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich jedoch von der Wabenstruktur 1 gemäß der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Wanddicke der Zellwände 3, die die Zellen 2 im verstärkten äußeren Randbereich 12 bilden, von der äußeren Umfangswand 4 in Richtung der Wabenmittelachse 10 abnimmt.
Genauer gesagt ist in der vorliegenden Ausführungsform die Wanddicke der Zellwände 3, die die Zellen 2 im verstärkten äußeren Randbereich 12 bilden, bei der ersten Zelle 2 in der Richtung von der äußeren Umfangswand 4 zur Wabenmittelachse 10 am größten und nimmt von der äußeren Umfangswand 4 zur Wabenmittelachse 10 allmählich ab.
Diese Konfiguration ermöglicht es, einen Anstieg des Druckverlustes zu vermeiden und die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur 1 im Vergleich zu einer Wabenstruktur 1 zu gewährleisten, bei der die Zellen 2 im verstärkten äußeren Randbereich 12 gleichmäßig verdickte Zellwände 3 aufweisen. Dies liegt daran, dass die Konfiguration eine allmähliche Abnahme der Spannung zum Wabenzentrum hin und die Minimierung des Einflusses auf den Druckverlust ermöglicht, verglichen mit Fällen, in denen die Zellen 2 im verstärkten äußeren Randbereich 12 gleichmäßig verdickte Zellwände 3 aufweisen.
Im verstärkten äußeren Randbereich 12 ist die Wanddicke der Zellwände 3, die die X-te Zelle 2 bilden, in der Richtung von der äußeren Umfangswand 4 zur Wabenmittelachse 10 (zu beachten ist, dass X eine natürliche Zahl ist, die nicht kleiner als zwei und nicht größer als die Anzahl der verstärkten Zellen im verstärkten äußeren Randbereich ist) die durchschnittliche Wanddickenmessung der Zellwände 3, die die X-te Zelle 2 bilden, in den Richtungen 90 Grad × n (zu beachten ist, dass n = 0, 1, 2 und 3 ist).
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst insbesondere der verstärkte äußere Randbereich 12 eine Mehrzahl von konzentrischen Bereichen um die Wabenmittelachse 10, und die Zellwände 3 in verschiedenen konzentrischen Bereichen haben unterschiedliche Wanddicken. Im Folgenden wird ein Beispiel für den verstärkten äußeren Randbereich 12 beschrieben, in dem der Bereich einschließlich der X-ten Zelle 2 von der äußeren Randwand 4 Zellwände 3 mit anderen Wanddicken aufweist als der Bereich einschließlich der vorherigen (X-1)-ten Zelle 2.
Grundsätzlich kann die in der ersten Ausführungsform beschriebene Art der Zählung der Anzahl der verstärkten Zellen im verstärkten äußeren Randbereich 12 für die Mehrzahl der Zellen 2 verwendet werden, die auf der imaginären parallelen Linie L1 in jeder der Richtungen von 90 Grad × n angeordnet sind (zu beachten ist, dass n = 0, 1, 2 und 3 ist). Genauer gesagt haben im obigen Beispiel die X-te Zelle 2 und die (X-1)-te Zelle 2 eine innere Begrenzungszellwand 3 zwischen sich, die als innere Begrenzungswand 300 bezeichnet wird. Die innere Begrenzungswand 300 wird in Richtung der Wanddicke durch eine Winkelhalbierende (nicht abgebildet) in zwei gleiche Teile geteilt, und es wird ein imaginärer Kreis Ci gezeichnet, der die Winkelhalbierende berührt. Der imaginäre Kreis Ci ist ein konzentrischer Kreis, dessen Mittelpunkt mit der Wabenmittelachse 10 zusammenfällt. Die Zellwände 3 der kreuzförmigen Einheiten 33 mit ihren Zellscheitelpunkten 330 auf dem imaginären Kreis Ci und außerhalb des imaginären Kreises Ci sind verdickt, so dass sie dicker sind als die Zellwände 3 der kreuzförmigen Einheiten 33 mit ihren Zellscheitelpunkten 330 innerhalb des imaginären Kreises Ci. So kann im verstärkten äußeren Randbereich 12 der Bereich einschließlich der (X-1)-ten Zelle von der äußeren Umfangswand 4 Zellwände haben, die 3 dicker sind als die Zellwände 3 des Bereichs einschließlich der X-ten Zelle 2 von der äußeren Umfangswand 4.
Im verstärkten äußeren Randbereich 12 der in 6 beispielhaft dargestellten Wabenstruktur 1 ist die Wanddicke der Zellwände 3 im Bereich einschließlich der vierten Zelle 2 von der äußeren Randwand 4 < die Wanddicke der Zellwände 3 im Bereich einschließlich der dritten Zelle 2 von der äußeren Randwand 4 < die Wanddicke der Zellwände 3 im Bereich einschließlich der zweiten Zelle 2 von der äußeren Randwand 4 < die Wanddicke der Zellwände 3 im Bereich einschließlich der ersten Zelle 2 von der äußeren Randwand 4.
In der in 6 dargestellten Wabenstruktur 1 ist ein imaginärer Kreis Ci1, der in den verstärkten äußeren Randbereich 12 eingezeichnet ist, ein Grenzkreis, der die Grenze zwischen dem Bereich der ersten Zelle und dem Bereich der zweiten Zelle bildet. In ähnlicher Weise ist ein imaginärer Kreis Ci2, der in den verstärkten äußeren Randbereich 12 gezeichnet wird, ein Grenzkreis, der die Grenze zwischen dem Bereich der zweiten Zelle und dem Bereich der dritten Zelle bildet. Ein imaginärer Kreis Ci3, der in den verstärkten äußeren Randbereich 12 gezeichnet wird, ist ein Grenzkreis, der die Grenze zwischen dem Bereich der dritten Zelle und dem Bereich der vierten Zelle bildet. Alle kreuzförmigen Einheiten 33 mit ihren Zellscheitelpunkten 330 zwischen der äußeren Umfangswand 4 und dem imaginären Kreis Ci1 haben Zellwände 3 mit gleicher Wanddicke. In ähnlicher Weise haben alle kreuzförmigen Einheiten 33 mit ihren Zellscheitelpunkten 330 zwischen dem imaginären Kreis Ci1 und dem imaginären Kreis Ci2 Zellwände 3 mit gleicher Wanddicke. Alle kreuzförmigen Einheiten 33 mit ihren Zellscheitelpunkten 330 zwischen dem imaginären Kreis Ci2 und dem imaginären Kreis Ci3 haben Zellwände 3 mit gleicher Wanddicke. Alle kreuzförmigen Einheiten 33 mit ihren Zellscheitelpunkten zwischen dem imaginären Kreis Ci3 und dem imaginären Kreis C haben Zellwände 3 mit gleicher Wanddicke.
In der vorliegenden Ausführungsform können die Zellwände 3, die im verstärkten äußeren peripheren Bereich bzw. Randbereich 12 eingeschlossen sind und die erste Zelle 2 in der Richtung von der äußeren peripheren Wand 4 zur Wabenmittelachse 10 bilden, 1,4 oder mehr mal und vorzugsweise 1,5 oder mehr mal so dick sein wie die Zellwände 3, die die umgebenden Zellen 200 im zentralen Bereich 11 bilden.
Diese Konfiguration erleichtert die Stressreduzierung im Bereich der ersten Zelle, der während der Konservierung die höchste Stresskonzentration erfährt. Somit hat die Konfiguration den Vorteil, dass sich die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur 1 leicht verbessern lässt.
Die Wanddicke der Zellwände 3, die die umgebenden Zellen 200 im zentralen Bereich 11 bilden, ist die durchschnittliche Wanddickenmessung der Zellwände 3, die die umgebenden Zellen 200 bilden. Die andere Konfiguration und die funktionellen Auswirkungen sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform.
(Vierte Ausführungsform)
Eine Wabenstruktur nach einer vierten Ausführungsform wird nun anhand von 7 beschrieben.
Wie in 7 dargestellt, ist die Wabenstruktur 1 nach der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel mit einer zentralen Zelle 201, deren Zellmittelpunkt von der Wabenmittelachse 10 durchlaufen wird. Auch in der vorliegenden Ausführungsform kann grundsätzlich die Art und Weise der Zählung der Anzahl der verstärkten Zellen im verstärkten äusseren peripheren Bereich 12 in ähnlicher Weise für die Mehrzahl der Zellen 2 verwendet werden, die entlang der gedachten senkrechten Linie L2 in jeder der Richtungen von 90 Grad × n (zu beachten ist, dass n = 0, 1, 2 und 3 ist) in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform angeordnet sind.
Die Wabenstruktur 1 nach der vorliegenden Ausführungsform ist ein Beispiel, bei dem sich der verstärkte äußere Randbereich 12 bis zur vierten Zelle 2 in Richtung von der äußeren Umfangswand 4 zur Wabenmittelachse 10 erstreckt und der verstärkte äußere Randbereich 12 vier verstärkte Zellen enthält. In dem verstärkten äußeren Randbereich 12 der Wabenstruktur 1 die Wanddicke der Zellwände 3 des Bereichs einschließlich der vierten Zelle 2 von der äußeren Umfangswand 4 <die Wanddicke der Zellwände 3 des Bereichs einschließlich der dritten Zelle 2 von der äußeren Umfangswand 4 <die Wanddicke der Zellwände 3 des Bereichs einschließlich der zweiten Zelle 2 von der äußeren Umfangswand 4 <die Wanddicke der Zellwände 3 des Bereichs einschließlich der ersten Zelle 2 von der äußeren Umfangswand 4.
In der vorliegenden Ausführungsform können die Zellwände 3, die im verstärkten äußeren peripheren Bereich bzw. Randbereich 12 eingeschlossen sind und die ersten Zellen 2 in der Richtung von der äußeren peripheren Wand bzw. Umfangswand 4 zur Wabenmittelachse 10 bilden, 1,4 oder mehr mal und vorzugsweise 1,5 oder mehr mal so dick sein wie die Zellwände 3, die die zentrale Zelle 201 im zentralen Bereich 11 bilden.
Diese Konfiguration erleichtert die Stressreduzierung im Bereich der ersten Zelle, der während der Konservierung die höchste Stresskonzentration erfährt. Somit hat die Konfiguration den Vorteil, dass sich die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur 1 leicht verbessern lässt.
Die Wanddicke der Zellwände 3, die die zentrale Zelle 201 im Zentralbereich 11 bilden, ist die durchschnittliche Wanddickenmessung der Zellwände 3, die die zentrale Zelle 201 bilden. Die übrigen Konfigurations- und Funktionseffekte sind die gleichen wie bei der dritten Ausführungsform.
(Fünfte Ausführungsform)
Eine Wabenstruktur nach einer fünften Ausführungsform wird nun anhand von 8 beschrieben.
Wie in 8 dargestellt, ist die Wabenstruktur 1 nach der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel, bei dem der verstärkte äußere Randbereich 12 ein Bereich ist, der von der äußeren Umfangswand bzw. Randwand 4 bis zur dritten Zelle 2 in Richtung der Wabenmittelachse 10 reicht, und der verstärkte äußere Randbereich 12 drei verstärkte Zellen enthält. Im verstärkten äußeren Randbereich 12 der Wabenstruktur 1 die Wanddicke der Zellwände 3 des Bereichs einschließlich der dritten Zelle 2 von der äußeren Umfangswand 4 <die Wanddicke der Zellwände 3 des Bereichs einschließlich der zweiten Zelle 2 von der äußeren Umfangswand 4 <die Wanddicke der Zellwände 3 des Bereichs einschließlich der ersten Zelle 2 von der äußeren Umfangswand 4. Die übrigen Konfigurations- und Funktionseffekte sind die gleichen wie bei der dritten Ausführungsform.
(Sechste Ausführungsform)
Eine Matrize 5 nach einer sechsten Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf die 9 bis 11 beschrieben. Die Matrize 5 ist nach der vorliegenden Ausführungsform eine Matrize zum Extrudieren einer Wabenstruktur 1 mit einer Mehrzahl von Zellen 2, die nebeneinander liegen und im Querschnitt viereckig sind, einer Mehrzahl von Zellwänden 3, die die Mehrzahl von Zellen 2 bilden, und einer äußeren Umfangswand 4, die außerhalb der Mehrzahl von Zellwänden 3 vorgesehen ist und die Zellwände 3 hält. Für die Teile der Wabenstruktur 1 kann bei Bedarf auf die oben beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsformen Bezug genommen werden.
Wie in 9 bis 11 dargestellt, enthält die Matrize 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen ersten Matrizenabschnitt 51 und einen zweiten Matrizenabschnitt 52. Der erste Matrizenabschnitt 51 enthält eine Mehrzahl von Grünkörpereinlässen 510, durch die ein Grünkörper als Rohmaterial für die Wabenstruktur 1 zugeführt wird. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Grünkörpereinlässe 510 zylindrische Durchgangsbohrungen. Der Grünkörper ist typischerweise eine lehmige Substanz, die aus dem Rohmaterial für die Zellwände 3 der Wabenstruktur 1 hergestellt wird.
Der zweite Matrizenabschnitt 52 enthält eine Mehrzahl von Schlitzen 520 zur Aufnahme des Grünkörpers, der durch die Grünkörpereinlässe 510 zugeführt wird, um einen Abschnitt wie die Mehrzahl der Zellwände 3 in der Wabenstruktur 1 zu bilden. Der zweite Matrizenabschnitt 52 enthält ebenfalls einen zentralen Schlitzbereich (nicht abgebildet) und einen peripheren Schlitzbereich (nicht abgebildet). Der zentrale Schlitzbereich ist ein Teil zur Bildung eines Abschnitts als Zellwände 3 mit einer Wanddicke, die gleich der Wanddicke der Zellwände 3 der vier umgebenden Zellen 200 um die Wabenmittelachse 10 ist, oder der Zellwände 3 der zentralen Zelle 20 mit dem Zellzentrum, durch das die Wabenmittelachse 10 verläuft. Das heißt, der zentrale Schlitzbereich ist ein Teil zur Bildung des zentralen Bereichs 11 der Wabenstruktur 1. Der periphere Schlitzbereich ist ein Teil mit Schlitzen 520 um den zentralen Schlitzbereich, die breiter sind als die Schlitze 520 des zentralen Schlitzbereichs. Das heißt, der periphere Schlitzbereich ist ein Teil zur Bildung des verstärkten äußeren Randbereichs 12 der Wabenstruktur 1.
10 veranschaulicht die Lagebeziehung zwischen den Grünkörpereinlässen 510 und den Schlitzscheitelpunkten 521. 10 ist eine Illustration der Matrize 5, die die Wabenstruktur 1 einschließlich der vier umgebenden Zellen 200 um die Wabenmittelachse 10 bildet. In 10 sind die Schlitze 520 der Einfachheit halber als Linien dargestellt. In 10 sind die Breitenunterschiede zwischen den Schlitzen 520 sowie dem zentralen und dem peripheren Schlitzbereich weggelassen. Wie in 10 dargestellt, sind die Grünkörpereinlässe 510 des ersten Matrizenabschnitts 51 in der Matrize 5 nicht an allen Schlitzscheitelpunkten 521 positioniert, die jeweils der Schlitzverbindung zwischen vier Schlitzen 520 des zweiten Matrizenabschnitts 52 entsprechen. Die Grünkörpereinlässe 510 des ersten Matrizenabschnitts 51 sind an abwechselnden Schlitzscheitelpunkten 521 entlang der Schlitze 520 des zweiten Matrizenabschnitts 52 positioniert.
Die Matrize 5 hat die oben beschriebene Konfiguration. Wenn also die Wabenstruktur 1 durch die Matrize 5 extrudiert wird, kann der Grünkörper möglicherweise nicht allen Schlitzscheitelpunkten 521 zugeführt werden, die den Schlitzverbindungen zwischen jeweils vier Schlitzen 520 entsprechen. Wie in 10 dargestellt, kann der Grünkörper von dem einen entsprechenden Grünkörpereinlass 510 aus entlang der Schlitze 520 zu jedem der alternativen Schlitzscheitelpunkte 521 geführt werden, und wie in 11 dargestellt, kann der Grünkörper vom Schlitzscheitelpunkt 521 gleichmäßig in die vier Schlitze 520 mit gleicher Breite gespreizt werden. Genauer gesagt ermöglicht die Matrize 5, bei der die vier Schlitze 520, die sich radial vom Schlitzscheitelpunkt 521 neben jedem Grünkörpereinlass 510 erstrecken, eine im Wesentlichen gleiche Breite haben, die Verringerung der Varianz des Widerstands gegen den Grünkörperfluss zwischen den vier Schlitzen 520. Dementsprechend reduziert die Matrize 5 die Möglichkeit des Auftretens einer lokalen Verformung während der Extrusion des verstärkten äußeren Randbereichs 12 der Wabenstruktur 1.
Daher kann die Matrize 5 die Wabenstruktur 1 bilden, die in der Lage ist, eine Verringerung der strukturellen Festigkeit aufgrund von Verformung zu vermeiden. Die in der ersten bis fünften Ausführungsform dargestellten Wabenstrukturen 1 können z.B. in der unten beschriebenen Weise spezifisch ausgebildet werden.
Es wird eine Matrize 5 vorbereitet, die einen zweiten Matrizenabschnitt 52 mit den Schlitzbreiten und der Schlitzanordnung entsprechend den Wanddicken und der Zellwandanordnung der mehrfachen Zellwände 3 jeder Wabenstruktur 1 und einen ersten Matrizenabschnitt 51 mit Grünkörpereinlässen 510 enthält, die so angeordnet sind, dass ihre Lochmitten mit abwechselnden Schlitzscheitelpunkten 521 im zweiten Matrizenabschnitt 52 zusammenfallen. Die Anordnung der Grünkörpereinlässe 510 im ersten Matrizenabschnitt 51 der Matrize 5 entspricht der Anordnung der Zellscheitel 330 (in 1, 4 und 6 bis 8 angedeutete Kreise) der kreuzförmigen Einheiten 33 in der zu formenden Wabenstruktur 1. Dann werden im Extrusionsschritt die Grünkörpereinlässe 510 mit einem Grünkörper beschickt, und der Grünkörper wird zu den Schlitzscheitelpunkten 521 geführt. Infolgedessen wird der Grünkörper, der jedem Schlitzpunkt 521 zugeführt wird, in die vier Schlitze 520 gespreizt, die sich radial vom Schlitzpunkt 521 aus erstrecken. Darüber hinaus verbindet sich der Grünkörper, der sich in den Schlitzen 520 ausbreitet, mit einem Grünkörper, der in ähnlicher Weise von den benachbarten Grünkörpereinlässen 510 bis zu ihren Schlitzscheitelpunkten 521 zugeführt und in den Schlitzen 520 ausgebreitet wird, und der resultierende Artikel wird aus der Matrize 5 extrudiert. Nach der Extrusion können bekannte Schritte verwendet werden. Auf diese Weise können die in der ersten bis fünften Ausführungsform abgebildeten Wabenstrukturen 1 hergestellt werden.
Die Matrize 5 kann ein Breitendifferenzverhältnis von 10% oder weniger haben, das nach der Formel berechnet wird: 100 × (wmax - wmin) / wmax, wobei wmax die maximale Breite und wmin die minimale Breite der vier Schlitze 520 bezeichnet, die sich radial von jedem der Schlitzscheitelpunkte 521 an den Grünkörpereinlässen 510 erstrecken.
Wenn jede kreuzförmige Einheit 33 der Wabenstruktur 1 gebildet wird, erleichtert die obige Konfiguration die Verringerung der Varianz des Widerstandes gegen den Grünkörperfluss zwischen den vier Schlitzen 520, die sich vom Schlitzscheitelpunkt 521 aus erstrecken, und verringert die Möglichkeit des Auftretens von Formfehlern wie nicht verbundene Zellwände 3 zwischen benachbarten kreuzförmigen Einheiten 33. Somit ermöglicht die obige Konfiguration die Herstellung der Wabenstruktur 1 mit ausreichender durchschnittlicher isostatischer Festigkeit und minimaler isostatischer Festigkeit, auch wenn die Materialien variieren können. Die obige Konfiguration ermöglicht auch die Herstellung der Wabenstruktur 1, die wirksam die Fehlerrate im Zusammenhang mit Verzerrungen reduziert.
Um die strukturelle Festigkeit der extrudierten Wabenstruktur 1 zu gewährleisten, kann das Breitendifferenzverhältnis vorzugsweise weniger als 10%, bevorzugter 9% oder weniger, noch bevorzugter 8% oder weniger, noch bevorzugter 7% oder weniger und noch bevorzugter 6% oder weniger betragen. Das Breiten-Differenzverhältnis kann sogar noch bevorzugter 5% oder weniger betragen, was die einfache Herstellung der Wabenstruktur 1 betrifft, die das obige Wanddickendifferenzverhältnis von 5% oder weniger aufweist.
In der Matrize 5 können die Grünkörpereinlässe 510 einen definierten Lochdurchmesser haben, um ein konstantes Vorschubverhältnis zu erreichen. Diese Konfiguration erleichtert die gleichmäßige Zufuhr des Grünkörpers von jedem Grünkörpereinlass 510 zu den Schlitzen 520. Die Konfiguration bietet somit die Matrize 5, die leicht eine Wabenstruktur 1 erzeugt, wobei jede kreuzförmige Einheit 33 Zellwände 3 mit gleicher Wanddicke aufweist. Das Vorschubverhältnis, wie in 12 dargestellt, wird berechnet, indem die Querschnittsfläche der vier Schlitze 520, die sich radial von einem Schlitzscheitelpunkt 521 aus erstrecken, durch die Querschnittsfläche des Grünkörpereinlasses 510 geteilt wird. Der Querschnitt steht senkrecht zur Lochachse des Grünkörpereinlasses 510.
Die Matrize 5 erfüllt vorzugsweise die Beziehung: der Lochdurchmesser der Grünkörpereinlässe 510, die mit dem zentralen Schlitzbereich verbunden sind, <der Lochdurchmesser der Grünkörpereinlässe 510, die mit dem peripheren Schlitzbereich verbunden sind. In dieser Konfiguration nimmt die Menge eines zuzuführenden Grünkörpers mit der Breite der verdickten Schlitze 520 zu, so dass eine entsprechende Vergrößerung des Durchmessers der Zuführlöcher eine effektive Erfassung eines extrudierten Artikels mit einer Zellwanddickendifferenz ermöglicht, die der Schlitzbreitendifferenz entspricht.
<Experimentelles Beispiel 1>
Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, wurden Proben von Wabenstrukturen vorbereitet, deren verstärkte äußere Randbereiche eine unterschiedliche Anzahl von verstärkten Zellen und Zellwänden mit unterschiedlichen Wanddicken aufweisen, und ihre isostatischen Festigkeiten gemessen (der Mittelwert von n = 20; dasselbe gilt im Folgenden). In diesem experimentellen Beispiel wurden Wabenstrukturen mit jeweils vier umgebenden Zellen um die Wabenmittelachse vorbereitet.
Genauer gesagt, wie in 6 dargestellt, hat Probe 3 einen zentralen Bereich und einen verstärkten äußeren Randbereich, in dem die Zellwände aller kreuzförmigen Einheiten eine im Wesentlichen gleiche Wanddicke haben, und erfüllt die Anforderung 5. Probe 4 ist im Prinzip die gleiche wie Probe 3, obwohl sie eine andere Anzahl von verstärkten Zellen als Probe 3 aufweist. Im Gegensatz dazu erfüllen die Proben 1 und 2 die Anforderung 5 nicht. Genauer gesagt ist Probe 1 eine konventionelle Wabenstruktur und enthält, wie in 18 dargestellt, einen Teil, in dem mindestens eine der vier Zellwände, die sich radial von jedem Zellscheitel aus erstrecken, eine Wanddicke aufweist, die sich von der der übrigen Zellwände unterscheidet. Obwohl nicht gezeigt, ist Probe 2 ähnlich wie Probe 1.
Die Details werden nun anhand der Muster 1 und 3 als Vertreter beschrieben. In diesem experimentellen Beispiel hatte die Wabenstruktur jeder Probe eine äußere Umfangswand mit einer Dicke von 0,35 mm und eine äußere Form mit einem Durchmesser von 117 mm und einer Höhe von 100 mm. Die Schlitze der Matrize waren wie folgt:

· Schlitzbreite im zentralen Schlitzbereich: 70 µm, Schlitzabstand: 1,19 mm, Radiusabmessung des geschlitzten Scheitels: 0,1 mm
· Schlitzbreite für die erste Zelle im peripheren Schlitzbereich: 117 µm, Schlitzabstand: 1,19 mm, Radiusabmessung des geschlitzten Scheitels: 0,1 mm
· Schlitzbreite für die zweite Zelle im peripheren Schlitzbereich: 103 µm, Schlitzabstand: 1,19 mm, Radiusabmessung des geschlitzten Scheitels: 0,1 mm
· Schlitzbreite für dritte Zelle im peripheren Schlitzbereich: 90 µm, Schlitzabstand: 1,19 mm, Radiusabmessung des geschlitzten Scheitels: 0,1 mm
· Schlitzbreite für die vierte Zelle im peripheren Schlitzbereich: 77 µm, Schlitzabstand: 1,19 mm, Radiusabmessung des geschlitzten Scheitels: 0,1 mm

Durch die oben beschriebene Matrize wurde eine Wabenstruktur mit den unten beschriebenen Zellwänden extrudiert.

· Wanddicke der Zellwände im zentralen Bereich: 65 µm, Zellwandabstand: 1,1 mm, Radiusabmessung des Zellscheitels: 0,15 mm
· Wanddicke der Zellwand der ersten Zelle im verstärkten äußeren Randbereich: 112 µm, Zellwandabstand: 1,1 mm, Radiusabmessung des Zellscheitels: 0,15 mm
· Wanddicke der Zellwand der zweiten Zelle im verstärkten äußeren Randbereich: 98 µm, Zellwandabstand: 1,1 mm, Radiusabmessung des Zellscheitels: 0,15 mm
· Wanddicke der Zellwand der dritten Zelle im verstärkten äußeren Randbereich: 85 µm, Zellwandabstand: 1,1 mm, Radiusabmessung des Zellscheitels: 0,15 mm
· Wanddicke der Zellwand der vierten Zelle im verstärkten äußeren Randbereich: 72 µm, Zellwandabstand: 1,1 mm, Radiusabmessung des Zellscheitels: 0,15 mm

Muster Nr.	Befriedigung der Anforderung 5	Wanddicke der Zellwände des verstärkten äußeren Randbereichs (µm)						Isostatische Festigkeit (MPa)	Maximale isostatische Festigkeit (MPa)	Minimale isostatische Festigkeit (MPa)
Muster Nr.	Befriedigung der Anforderung 5	1. Zelle	2. Zelle	3. Zelle	4. Zelle	5. Zelle	6. Zelle	Isostatische Festigkeit (MPa)	Maximale isostatische Festigkeit (MPa)	Minimale isostatische Festigkeit (MPa)
1	Unzufrieden	112	98	85	72	-	-	0,70	0,92	0,54
2	Unzufrieden	112	100	90	79	74	72	0,74	1,08	0,37
3	Zufriedenstellend	112	98	85	72	-	-	4,2	5,6	3,7
4	Zufriedenstellend	112	100	90	79	74	72	5,1	6,5	4,2

Tabelle 1 zeigt Folgendes. Die Proben 1 und 2 wiesen geringe isostatische Stärken auf. Bei der Untersuchung der Ursache wurde bei den Proben 1 und 2 eine Verzerrung wie z.B. eine dünne Zellwandstelle oder ein Grünkörpermangel an ihren äußeren Rändern festgestellt. Dann wurde ein Zellwandriss an der Stelle der Verzerrung beobachtet. Dies liegt daran, dass die Zellwandanordnungen der Proben 1 und 2 an einer Stelle unweigerlich dazu führten, dass ein Grünkörper von einem Grünkörpereinlass in der Matrize in eine Mehrzahl von Schlitzen mit unterschiedlichen Breiten eingespeist wurde, was zu einer ungleichmäßigen Strömung des Grünkörpers in engen Schlitzen mit einem hohen Widerstand gegen die Strömung des Grünkörpers führte.
Im Gegensatz dazu wiesen die Proben 3 und 4 höhere isostatische Stärken auf als die Proben 1 und 2. Dies liegt daran, dass die Proben 3 und 4 kreuzförmige Einheiten enthielten, die jeweils Zellwände mit gleicher Wanddicke hatten, und bei der Bildung jeder kreuzförmigen Einheit reduzierte die gleiche Wanddicke die Varianz des Widerstandes gegen den Grünkörperfluss zwischen den vier Schlitzen, die sich vom Schlitzscheitelpunkt aus erstreckten, was zu einer geringeren Möglichkeit des Auftretens einer lokalen Verzerrung führte.
<Experimentelles Beispiel 2>
Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, wurden die Proben auf die gleiche Weise vorbereitet wie Probe 3 im experimentellen Beispiel 1 mit unterschiedlichen Wanddickendifferenzverhältnissen in ihren kreuzförmigen Einheiten, und ihre isostatischen Festigkeiten wurden gemessen.

Die Wanddickendifferenz wurde mit einem CNC-Bildverarbeitungsgerät, QV-H4A, der Mitutoyo Corporation gemessen. Das Licht wurde durch die Proben geleitet, die dann mit einer Kamera beobachtet wurden, und die Wanddicken aller Zellwände wurden automatisch gemessen. Dieses Gerät kann einen abnormalen Messwert, der aus einer Verzerrung resultiert, bestimmen und die Verzerrung durch ein Bild erkennen. Für den Ort der Verzerrung bestimmt die Apparatur die Wanddicke der Zellwand als Messfehler auf 0. [Tabelle 2]

Muster Nr.	Befriedigung der Anforderung 5	Wanddickendifferenzverhältnis (%)	Wanddicke der Zellwände des verstärkten äußeren Randbereichs (µm)				Isostatische Festigkeit (MPa)	Maximale isostatische Festigkeit (MPa)	Minimale isostatische Festigkeit (MPa)
Muster Nr.	Befriedigung der Anforderung 5	Wanddickendifferenzverhältnis (%)	1. Zelle	2. Zelle	3. Zelle	4. Zelle	Isostatische Festigkeit (MPa)	Maximale isostatische Festigkeit (MPa)	Minimale isostatische Festigkeit (MPa)
5	Zufriedenstellend	≤2%	112	98	85	72	4,2	5,6	3,7
6	Zufriedenstellend	>2%, ≤ 5%	112	98	85	72	4,2	6,0	3,1
7	Zufriedenstellend	>5%, ≤ 7%	112	98	85	72	3,0	5,4	1,11
8	Zufriedenstellend	>7%, ≤ 10%	112	98	85	72	3,2	5,7	1,04
9	Zufriedenstellend	>10%, ≤ 12%	112	98	85	72	0,93	1,64	0,41

Tabelle 2 zeigt Folgendes. Die Proben 5 und 6 wiesen keine Verminderung der isostatischen Festigkeit (Durchschnitt) auf und wiesen vergleichbare Niveaus maximaler isostatischer Festigkeiten und minimaler isostatischer Festigkeiten auf. Die Ergebnisse zeigen, dass selbst bei unterschiedlichen Wanddicken ein Wanddickendifferenzverhältnis von 5% oder weniger die Möglichkeit der Bildung einer kreuzförmigen Einheit mit einer Verformung verringern kann, die die strukturelle Festigkeit der Wabenstruktur reduzieren kann.
Die Proben 7 und 8 wiesen Reduzierungen der minimalen isostatischen Festigkeit auf, obwohl sich ihre maximalen isostatischen Festigkeiten nur wenig änderten. Als ein Bild der noch zu brechenden Probe 8 zu sehen war, wurden Zellwandabplatzungen in einigen kreuzförmigen Einheiten mit einem Wanddickendifferenzverhältnis von 10% gefunden. Die Ergebnisse deuten daraufhin, dass die Wahrscheinlichkeit von Zellwandabplatzungen zunimmt, wenn sich das Wanddickendifferenzverhältnis 10% nähert. Darüber hinaus wird die Gewährleistung der isostatischen Festigkeit einfacher, wenn das Wanddickendifferenzverhältnis abnimmt. Dies liegt daran, dass eine Abnahme der Verzerrungen Proben mit geringer isostatischer Festigkeit reduziert.
Im Gegensatz dazu wurden bei einem Wanddickendifferenzverhältnis von mehr als 10% wie bei Probe 9 bei allen Werkstücken (n = 20) Verzerrungen festgestellt, und jedes Werkstück wies eine geringe isostatische Festigkeit auf.
<Experimentelles Beispiel 3>
Wie aus Tabelle 3 hervorgeht, wurden die Proben auf die gleiche Weise vorbereitet wie Probe 3 im experimentellen Beispiel 1 mit einer unterschiedlichen Anzahl von verstärkten Zellen in ihren verstärkten äußeren Randbereichen, und ihre isostatischen Festigkeiten und Druckverluste wurden gemessen.

Der Druckverlust wurde auf die unten beschriebene Weise gemessen. Wie in 13 schematisch dargestellt, wurde ein Auswertungskonverter 9 mit den Rohrabschnitten 91, einem Unterbringungsabschnitt 92, in dem eine Wabenstruktur 1 untergebracht ist, und konischen Abschnitten 93, die die Rohrabschnitte 91 und den Unterbringungsabschnitt 92 verbinden, vorbereitet. Die Rohrabschnitte 91 hatten einen Durchmesser φ1 von 50,5 mm. Der Unterbringungsteil 92 hatte einen Durchmesser φ2 von 123 mm. Die verjüngten Abschnitte 93 hatten eine Länge 11 von 55 mm. Eine Stirnfläche der Wabenstruktur 1 und der an diese Stirnfläche angrenzende konisch zulaufende Teil 93 hatten einen Abstand 12 von 5 mm zwischen ihnen. Die andere Stirnfläche der Wabenstruktur 1 und der an diese Stirnfläche angrenzende konisch zulaufende Teil 93 hatten einen Abstand 13 von 10 mm zwischen ihnen. Die Wabenstruktur 1 erhielt Abgas, das mit einer Durchflussrate von 7 m3/min strömte und eine Gastemperatur von 600°C hatte. Das Abgas wurde mit einem 4,6L V8-Motor erzeugt. [Tabelle 3]

Muster Nr.	Befriedigung der Anforderung 5	Verstärkter äußerer Randbereich		Isostatische Festigkeit (MPa)	Druckverlust (kPa)
Muster Nr.	Befriedigung der Anforderung 5	Anzahl der verstärkten Zellen (Zellen)	Wanddicke der Zellwand (µm)	Isostatische Festigkeit (MPa)	Druckverlust (kPa)
10	Zufriedenstellend	0	75	1,6	4,97
11	Zufriedenstellend	2	75	1,4	5,07
12	Zufriedenstellend	4	75	2,6	5,12
13	Zufriedenstellend	6	75	2,5	5,17
14	Zufriedenstellend	8	75	3,2	5,19
15	Zufriedenstellend	10	75	3,7	5,20
16	Zufriedenstellend	18	75	3,8	5,22
17	Zufriedenstellend	20	75	3,9	5,22
18	Zufriedenstellend	22	75	3,7	5,32
19	Zufriedenstellend	25	75	4,1	5,62
20	Zufriedenstellend	30	75	3,7	6,16

Tabelle 3 und 14 bis 16 zeigen Folgendes. Tabelle 3 und 14 und 15 zeigen, dass die isostatische Festigkeit leichter verbessert werden kann als bei einer Wabenstruktur, deren verstärkter äußerer Randbereich ein Bereich ist, der von der äußeren Umfangswand bis zur vierten oder jeder folgenden Zelle in Richtung der Wabenmittelachse reicht, oder der verstärkte äußere Randbereich vier oder mehr verstärkte Zellen aufweist. 16 zeigt die Beziehung zwischen dem Spannungsverhältnis und der Anzahl der Zellen aus der äußeren Umfangswand einer Wabenstruktur gemäß CAE-Analyse. 16 zeigt, dass die in einer Wabenstruktur mit im Querschnitt viereckigen Zellen erzeugte Spannung zum äußeren Rand hin zunimmt. Insbesondere wird festgestellt, dass die erzeugte Spannung in dem Bereich von der äußeren Umfangswand bis zur vierten Zelle in Richtung der Wabenmittelachse stark ansteigt. Die Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass der verstärkte äußere Randbereich mit vier oder mehr verstärkten Zellen eine wirksame Verhinderung von Brüchen ermöglicht, die durch Spannungskonzentration während der Konservierung verursacht werden, und einen Vorteil in der leichten Verbesserung der strukturellen Festigkeit der Wabenstruktur hat.
Im Gegensatz dazu zeigen Tabelle 3 und 15, dass verstärkte äußere Randbereiche mit mehr als 20 verstärkten Zellen eine Tendenz zu einem starken Anstieg des Druckverlustes in der Wabenstruktur aufweisen. Dies kann auf einen signifikanten Einfluss der Verdickung der Zellwände selbst in der Nähe des Wabenzentrums zurückzuführen sein, auf die sich die Abgase tendenziell konzentrieren. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Anzahl der verstärkten Zellen im verstärkten äußeren Randbereich vorzugsweise 20 oder weniger beträgt, um einen Anstieg des Druckverlustes, eine Verminderung der strukturellen Festigkeit aufgrund von Verformung und einen Bruch durch Spannungskonzentration während der Konservierung zu verhindern.
<Experimentelles Beispiel 4>

Wie aus Tabelle 4 hervorgeht, wurden die Proben auf die gleiche Weise vorbereitet wie Probe 3 in Versuchsbeispiel 1, wobei ihre verstärkten äußeren Randbereiche eine unterschiedliche Anzahl von verstärkten Zellen und Zellwänden mit unterschiedlichen Wanddicken aufweisen, und ihre isostatischen Festigkeiten und der Druckverlust, die in Versuchsbeispiel 3 beschrieben sind, wurden gemessen. In diesem Versuchsbeispiel wurden die vorbereiteten Proben spezifisch klassifiziert in Proben, die jeweils einen verstärkten Außenumfangsbereich bzw. äußeren Randbereich aufweisen, wobei jede Zellwand ihrer Zellen eine gleiche Wanddicke von der ersten Zelle bis zur letzten Zelle des verstärkten Außenumfangsbereichs in der Richtung von der Außenumfangswand bzw. äußeren Umfangswand zur Wabenmittelachse hin aufweist, und Proben, die jeweils einen verstärkten Außenumfangsbereich aufweisen, wobei die Wanddicken ihrer Zellwände bei der ersten Zelle in der Richtung von der Außenumfangswand zur Wabenmittelachse hin am größten sind und von der Außenumfangswand zur Wabenmittelachse hin allmählich abnehmen. [Tabelle 4]

Muster Nr.	Befriedigung der Anforderung 5	Wanddicke der Zellwände des verstärkten äußeren Randbereichs (µm)											Isostatische Festigkeit (MPa)	Druck - verlust (kPa)
		Obere Reihe	1. Zelle	2. Zelle	3. Zelle	4. Zelle	5. Zelle	6. Zelle	7. Zelle	8. Zelle	9. Zelle	10. Zelle
		Untere Reihe	11. Zelle	12. Zelle	13. Zelle	14. Zelle	15. Zelle	16. Zelle	17. Zelle	18. Zelle	19. Zelle	20. Zelle
21	Zufriedenstellend	Obere Reihe	112	112	112	112	112	112	-	-	-	-	5,3	5,47
21	Zufriedenstellend	Untere Reihe	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	5,3	5,47
22	Zufriedenstellend	Obere Reihe	112	100	90	79	74	72	-	-	-	-	5,1	5,27
22	Zufriedenstellend	Untere Reihe	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	5,1	5,27
23		Obere Reihe	120	120	120	120	120	120	120	120	120	120	5,2	5,52
	Zufriedenstellend	Untere Reihe	120	120	120	120	-	-	-	-	-	-
24	Zufriedenstellend	Obere Reihe	120	116	112	108	104	100	96	92	88	84	5,2	5,37
24	Zufriedenstellend	Untere Reihe	80	76	72	68	-	-	-	-	-	-	5,2	5,37
25	Zufriedenstellend	Obere Reihe	140	140	140	140	140	140	140	140	140	140	5,4	5,62
25	Zufriedenstellend	Untere Reihe	140	140	140	140	140	140	140	140	140	140	5,4	5,62
26	Zufriedenstellend	Obere Reihe	140	136	132	128	124	120	116	112	108	104	5,3	5,42
26	Zufriedenstellend	Untere Reihe	100	96	92	88	84	80	76	72	68	65	5,3	5,42

Tabelle 4 zeigt Folgendes. Die Vergleiche zwischen den Mustern 21 und 22, den Mustern 23 und 24 sowie den Mustern 25 und 26 in Tabelle 4 zeigen, dass die strukturelle Festigkeit einer Wabenstruktur ohne einen Anstieg des Druckverlustes für einen verstärkten äußeren Randbereich gewährleistet werden kann, wobei die Wanddicken ihrer Zellwände bei der ersten Zelle in Richtung von der äußeren Umfangswand zur Wabenmittelachse hin am größten sind und von der äußeren Umfangswand zur Wabenmittelachse hin allmählich abnehmen. Dies liegt daran, dass diese Konfiguration im Vergleich zu einem verstärkten äußeren Randbereich, dessen Zellen gleichmäßig verdickte Zellwände aufweisen, eine allmähliche Abnahme der Spannung zur Mitte der Wabe hin und eine Minimierung des Einflusses auf den Druckverlust ermöglicht.
<Experimentelles Beispiel 5>

Wie aus Tabelle 5 hervorgeht, wurden die Proben auf die gleiche Weise vorbereitet wie Probe 3 in Experimentelles Beispiel 1, wobei ihre verstärkten äußeren Randbereiche Zellwände mit unterschiedlichen Wanddicken aufweisen, und ihre isostatischen Festigkeiten wurden gemessen. In diesem experimentellen Beispiel hatten die Zellwände, die die zentralen Zellen innerhalb des Zentralbereichs bilden, eine Wanddicke (Durchschnitt) von 65 µm. Die Zellen innerhalb der verstärkten äußeren Randbereiche hatten gleichmäßig verdickte Zellwände. Für die verstärkten äußeren Randbereiche sind die Wanddicken (Mittelwerte) der Zellwände, die die ersten Zellen in der Richtung von der äußeren Umfangswand bzw. Randwand zur Wabenmittelachse bilden, in Tabelle 5 aufgeführt. [Tabelle 5]

Muster Nr.	Befriedigung der Anforderung 5	Verstärkter äußerer Randbereich			Isostatische Festigkeit (MPa)
Muster Nr.	Befriedigung der Anforderung 5	Anzahl der verstärkten Zellen (Zellen)	Wanddicke der Zellwand (µm)	Wanddicke der Zellwand der 1. Zelle/Wanddicke der Zellwand der zentralen Zelle	Isostatische Festigkeit (MPa)
13	Zufriedenstellend	6	75	1,15	2,5
27	Zufriedenstellend	6	90	1,38	2,7
28	Zufriedenstellend	6	105	1,62	3,4
29	Zufriedenstellend	6	112	1,72	3,6
30	Zufriedenstellend	6	120	1,85	3,6

Tabelle 5 und 17 zeigen Folgendes. Gemäß Tabelle 5 und 17 kann die isostatische Festigkeit der Wabenstruktur leicht verbessert werden, wenn die erste Zelle Zellwände mit einer Wanddicke aufweist, die das 1,4-fache oder mehr der Wanddicke der Zellwände der Zentralzelle beträgt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese Konfiguration die Reduzierung der Spannung im Bereich der ersten Zelle erleichtert, der die höchste Spannungskonzentration während des Canning-Prozesses erfährt, und einen Vorteil in der leichten Verbesserung der strukturellen Festigkeit der Wabenstruktur hat.
Die vorliegende Offenbarung beschränkt sich nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen und experimentellen Beispiele und kann auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne von deren Geist und Umfang abzuweichen. Darüber hinaus können die in den Ausführungsbeispielen und den Versuchsbeispielen angegebenen Konfigurationen gegebenenfalls kombiniert werden. Das heißt, obwohl die vorliegende Offenbarung auf der Grundlage der Ausführungsformen beschrieben wurde, wird davon ausgegangen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen oder die Konfigurationen beschränkt ist. Diese Offenbarung umfasst verschiedene Modifikationen und Änderungen, die in den Äquivalenzbereich fallen. Darüber hinaus fallen verschiedene Kombinationen und Formen sowie andere Kombinationen und Formen mit einem, mehr als einem oder weniger als einem hinzugefügten Element ebenfalls in den Anwendungsbereich und Geist der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018013779 [0001]
JP 4473505 B [0005]

Claims

Wabenstruktur (1), umfassend: eine Mehrzahl von Zellen (2), die zueinander benachbart und im Querschnitt viereckig vorgesehen sind; eine Mehrzahl von Zellwänden (3), die die Mehrzahl von Zellen bilden; und eine äußere Umfangswand (4), die außerhalb der Mehrzahl von Zellwänden vorgesehen sind und die Zellwände halten, wobei, in einem Querschnitt senkrecht zu einer Wabenmittelachse (10) betrachtet, die Wabenstruktur (1) die folgenden Anforderungen 1 bis 5 erfüllt: Anforderung 1: die Wabenstruktur umfasst einen zentralen Bereich (11) mit Zellwänden mit einer Wanddicke, die gleich einer Wanddicke einer Zellwand von vier umgebenden Zellen (200) um die Wabenmittelachse herum oder einer Wanddicke einer Zellwand einer zentralen Zelle (201) mit einem Zellzentrum ist, durch das die Wabenmittelachse verläuft, und die Wabenstruktur umfasst einen verstärkten äußeren Randbereich (12) mit Zellwänden um den zentralen Bereich herum, wobei die Zellwände eine Wanddicke aufweisen, die größer als die Wanddicke der Zellwand der umgebenden Zellen oder der Zellwand der zentralen Zelle ist, Anforderung 2: eine Mehrzahl von Zellen, die auf einer imaginären parallelen Linie (L1) angeordnet sind, die durch die Wabenmittelachse verläuft und parallel zu Zellwänden vorgesehen ist, oder eine Mehrzahl von Zellen, die entlang einer imaginären senkrechten Linie (L2) angeordnet sind, die durch die Waben-Mittelachse verläuft und orthogonal zu Zellwänden vorgesehen ist, so dass sie sich durch die Mittelpunkte der Zellwände erstreckt, umfassen eine Referenzbegrenzungszelle (21) mit Zellwänden mit unterschiedlichen Wanddicken auf zwei Seiten parallel zu der imaginären parallelen Linie oder der imaginären senkrechten Linie, und wobei die Referenzbegrenzungszelle eine dünne Wand (3a), die eine dünne Zellwand auf einer Seite parallel zu der imaginären parallelen Linie oder der imaginären senkrechten Linie ist und die eine Wanddicke aufweist, die als t1 bezeichnet ist, eine dicke Wand (3c), die eine dicke Zellwand auf der anderen Seite parallel zu der imaginären parallelen Linie oder der imaginären senkrechten Linie ist und eine Wanddicke aufweist, die als t3 bezeichnet ist, eine innere Wand (3b), die eine Zellwand benachbart zu einem Wabenzentrum und orthogonal zu der imaginären parallelen Linie oder der imaginären senkrechten Linie ist und eine Wanddicke aufweist, die als t2 bezeichnet ist, und eine Außenwand (3d), die eine Zellwand benachbart zu einem Wabenumfang und orthogonal zu der imaginären parallelen Linie oder der imaginären senkrechten Linie ist und eine Wanddicke aufweist, die als t4 bezeichnet ist, umfaßt, wobei diesbezüglich das Folgende gilt: $t1 < t3, t2 < t4, t1 = t2, and t3 = t4;$
Anforderung 3: Die Wabenstruktur umfasst das Folgende: eine erste kreuzförmige Referenzeinheit (31) mit vier Zellwänden: der dünnen Wand, der Innenwand, einer Zellwand, die sich in einer der dünnen Wand entgegengesetzten Richtung von einem ersten Referenzzellscheitelpunkt (311), der einer Verbindung zwischen der dünnen Wand und der Innenwand entspricht, erstreckt, und einer Zellwand, die sich von dem ersten Referenzzellscheitelpunkt in einer der Innenwand entgegengesetzten Richtung erstreckt, und eine zweite kreuzförmige Referenzeinheit (32) mit vier Zellwänden: der dicken Wand, der Außenwand, einer Zellwand, die sich in einer Richtung entgegengesetzt zu der dicken Wand von einem zweiten Referenzzellscheitelpunkt (322) aus erstreckt, der einer Verbindung zwischen der dicken Wand und der Außenwand entspricht, und einer Zellwand, die sich von dem zweiten Referenzzellscheitelpunkt in einer Richtung entgegengesetzt zu der Außenwand erstreckt; Anforderung 4: die Wabenstruktur umfasst eine Mehrzahl von kreuzförmigen Einheiten (33), die jeweils vier Zellwände aufweisen, die sich vertikal und horizontal voneinander erstrecken und miteinander an abwechselnden Zellscheitelpunkten (330) verbunden sind, die entlang der Zellwände von dem ersten Referenzzellscheitelpunkt oder dem zweiten Referenzzellscheitelpunkt als Ausgangspunkt angeordnet sind; und Anforderung 5: Für jede kreuzförmige Einheit im zentralen Bereich und im verstärkten äußeren Randbereich weisen die Zellwände jeder der kreuzförmigen Einheiten eine im Wesentlichen gleiche Wanddicke auf.
Wabenstruktur nach Anspruch 1, wobei die Wabenstruktur ein Wanddickendifferenzverhältnis von 10% oder weniger aufweist, wobei das Verhältnis gemäß der folgenden Formel berechnet wird: $100 \times (tmax - tmin) / tmax,$
wobei tmax für eine maximale Wanddicke und tmin für eine minimale Wanddicke der vier Zellwände steht, die jede kreuzförmige Einheit bilden.
Wabenstruktur nach Anspruch 2, wobei das Wanddickendifferenzverhältnis 5% oder weniger beträgt.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der verstärkte äußere Randbereich sich bis zu einer vierten oder jeder folgenden Zelle in einer Richtung von der äußeren Umfangswand zur Wabenmittelachse erstreckt.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der verstärkte äußere periphere Bereich sich bis zu einer 20. oder einer beliebigen vorherigen Zelle in einer Richtung von der äußeren Umfangswand zur Wabenmittelachse erstreckt.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Wanddicke der Zellwände, die die Zellen im verstärkten äußeren Randbereich bilden, bei der ersten Zelle in einer Richtung von der äußeren Umfangswand zur Wabenmittelachse am größten ist und von der äußeren Umfangswand zur Wabenmittelachse hin allmählich abnimmt.
Wabenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Zellwände, die in den verstärkten äußeren Randbereich eingeschlossen sind und die erste Zelle in einer Richtung von der äußeren Umfangswand zur Wabenmittelachse bilden, 1,4 oder mehr mal so dick sind wie die Zellwände, die die umgebenden Zellen oder die zentrale Zelle im zentralen Bereich bilden.
Matrize (5) zum Extrudieren einer Wabenstruktur (1) mit einer Mehrzahl von Zellen (2), die nebeneinander angeordnet sind und im Querschnitt viereckig ausgebildet sind, mit einer Mehrzahl von Zellwänden (3), die die Mehrzahl von Zellen bilden, und mit einer äußeren Umfangswand (4), die außerhalb der Mehrzahl von Zellwänden vorgesehen ist und die Zellwände hält, wobei die Matrize (5) das Folgende umfasst: einen ersten Matrizenabschnitt (51) mit einer Mehrzahl von Grünkörpereinlässen (510), durch die ein Grünkörper als Rohmaterial für die Wabenstruktur zugeführt wird; und einen zweiten Matrizenabschnitt (52) mit einer Mehrzahl von Schlitzen (520) zur Aufnahme des durch die Grünkörpereinlässe zugeführten Grünkörpers, um einen Abschnitt als die Mehrzahl von Zellwänden in der Wabenstruktur auszubilden, wobei der zweite Matrizenabschnitt einen zentralen Schlitzbereich mit Schlitzen zum Ausbilden eines Abschnitts als Zellwände mit einer Wanddicke gleich einer Wanddicke einer Zellwand von vier umgebenden Zellen (200) um eine Wabenmittelachse oder einer Wanddicke einer Zellwand einer zentralen Zelle (201) mit einem Zellzentrum, durch das die Wabenmittelachse verläuft, und einen peripheren Schlitzbereich mit Schlitzen um den zentralen Schlitzbereich herum aufweist, wobei die Schlitze breiter als die Schlitze des zentralen Schlitzbereichs sind, die Mehrzahl von Grünkörpereinlässen an nicht allen Schlitzscheitelpunkten (521) positioniert sind, die jeweils einer Schlitzverbindung zwischen vier Schlitzen entsprechen, und an abwechselnden Schlitzscheitelpunkten entlang der Schlitze positioniert sind, und die vier Schlitze, die sich radial vom Schlitzscheitelpunkt neben jedem Grünkörpereinlass erstrecken, eine im Wesentlichen gleiche Breite aufweisen.
Matrize nach Anspruch 8, wobei die Matrize ein Breitendifferenzverhältnis von 10% oder weniger aufweist, wobei das Verhältnis gemäß einer Formel berechnet wird: 100 × (wmax - wmin) / wmax, wobei wmax eine maximale Breite und wmin eine minimale Breite der vier Schlitze bezeichnet, die sich radial von jedem der Schlitzscheitelpunkte an den Grünkörpereinlässen erstrecken.
Matrize nach Anspruch 9, wobei das Breitendifferenzverhältnis 5% oder weniger beträgt.
Matrize nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Grünkörpereinlässe einen Lochdurchmesser aufweisen, der so definiert ist, dass ein konstantes Vorschubverhältnis gewährleistet ist.