EA015284B1 - Монолитный элемент с усиленными угловыми изгибами для фильтрации частиц - Google Patents

Монолитный элемент с усиленными угловыми изгибами для фильтрации частиц Download PDF

Info

Publication number
EA015284B1
EA015284B1 EA200970320A EA200970320A EA015284B1 EA 015284 B1 EA015284 B1 EA 015284B1 EA 200970320 A EA200970320 A EA 200970320A EA 200970320 A EA200970320 A EA 200970320A EA 015284 B1 EA015284 B1 EA 015284B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
channels
wall
thickness
monolithic
walls
Prior art date
Application number
EA200970320A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200970320A1 (ru
Inventor
Франсиско Хосе Карранца
Дэвид Э. Вулли
Эндрю К. Лейтон
Original Assignee
Сэн-Гобэн Сантр Де Решерш Э Д'Этюд Эропеен
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сэн-Гобэн Сантр Де Решерш Э Д'Этюд Эропеен filed Critical Сэн-Гобэн Сантр Де Решерш Э Д'Этюд Эропеен
Publication of EA200970320A1 publication Critical patent/EA200970320A1/ru
Publication of EA015284B1 publication Critical patent/EA015284B1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/022—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2474—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure of the walls along the length of the honeycomb
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2455—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure of the whole honeycomb or segments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/247—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure of the cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2478—Structures comprising honeycomb segments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2482—Thickness, height, width, length or diameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2484—Cell density, area or aspect ratio
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2498—The honeycomb filter being defined by mathematical relationships
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0006—Honeycomb structures
    • C04B38/0009—Honeycomb structures characterised by features relating to the cell walls, e.g. wall thickness or distribution of pores in the walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/022—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
    • F01N3/0222—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous the structure being monolithic, e.g. honeycombs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00793—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filters or diaphragms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2260/00—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
    • F01N2260/18—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for improving rigidity, e.g. by wings, ribs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/06—Ceramic, e.g. monoliths
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/30—Honeycomb supports characterised by their structural details
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

Изобретение относится к ячеистому монолитному элементу (1) для фильтрации частиц, отличающемуся тем, что периферийные каналы (8), формирующие часть наружной стенки (7) названного элемента, конфигурированы для способствования формированию наружной стенки (7), внутренняя сторона (7') которой является, по существу, плоской по всей длине элемента (1), причем наружная стенка также имеет увеличенную толщину (10, 10') в угловых изгибах (11) так, что в поперечном сечении отношение R толщины Eстенки, измеренной вдоль линии биссектрисы угла в угловом изгибе (11) элемента (1), к минимальной толщине Eназванной стенки составляет более чем 1,5.

Description

Изобретение относится к области фильтров частиц, в частности, применяемых в выхлопном коллекторе двигателя для удаления сажи, образующейся при сгорании дизельного топлива в двигателе внутреннего сгорания.
Конструкции для фильтрации сажи, содержащейся в выхлопных газах двигателя внутреннего сгорания, хорошо известны в данной области техники. Эти конструкции наиболее часто имеют сотовую структуру с одной из торцевых сторон структуры, позволяющей принимать фильтруемые выхлопные газы и выводить профильтрованные выхлопные газы из другой торцевой стороны. Конструкция между приемной и выпускной торцевыми сторонами включает набор соседствующих каналов с осями, параллельными между собой, разделенных пористыми фильтрующими стенками, причем названные каналы заглушены с одного или другого конца таковых, чтобы разграничивать входные камеры, открытые на приемную торцевую сторону, и выходные камеры, открытые на выпускную торцевую сторону. Для хорошего уплотнения периферийную часть конструкции наиболее часто покрывают по периметру цементным покрытием. Каналы, или протоки, заглушены попеременно в таком порядке, чтобы выхлопные газы, проходящие через сотовый каркас, были вынуждены проникать сквозь боковые стенки входных каналов, переходя в выходные каналы. Таким образом, частицы или сажа осаждаются и накапливаются на пористых стенках фильтровального каркаса. Наиболее часто фильтровальные каркасы, применяемые в выхлопных коллекторах двигателя внутреннего сгорания, изготавливают из пористого керамического материала, например кордиерита или карбида кремния.
В известной практике в процессе применения сажевый фильтр последовательно вовлекается в фазы фильтрации (накопление сажи) и фазы регенерации (удаление сажи). Во время фаз фильтрации частицы сажи, выделяющейся из двигателя, удерживаются и осаждаются внутри фильтра. Во время фаз регенерации частицы сажи выжигаются внутри фильтра, чтобы восстановить фильтрационные характеристики такового. Пористая структура затем испытывает интенсивные термомеханические напряжения, которые могут вызывать микротрещины, которые со временем с высокой вероятностью обусловливают серьезную утрату эффективности фильтрации блока и даже его полную дезактивацию. Это явление в особенности наблюдается на монолитных фильтрах с большим диаметром. Более конкретно, в работе выхлопного коллектора наблюдалось, что температурный градиент между центром и периферией таких структур растет с увеличением размеров монолитного каркаса.
Для разрешения этой проблемы и увеличения эксплуатационного срока службы фильтров недавно были предложены конструкции фильтров, сочетающие несколько монолитных ячеистых блоков или элементов. Чаще всего элементы собраны вместе путем соединения с помощью клеевого средства или цемента керамической природы, называемого в остальной части описания соединительным цементом. Примеры таких фильтровых конструкций описаны, например, в патентных заявках ЕР 816065, ЕР 1142619, ЕР 1455923, АО 2004/090294 или еще АО 2005/063462. Для обеспечения лучшей релаксации напряжений в собранной конструкции известно, что коэффициенты теплового расширения различных частей конструкции (фильтровые элементы, цементное покрытие, соединительный цемент) должны быть, по существу, одинакового порядка. Таким образом, названные части преимущественно изготавливаются на основе одного и того же материала, чаще всего карбида кремния 81С или кордиерита. Этот выбор также дает возможность обеспечить равномерное распределение тепла во время регенерации фильтра.
Для увеличения поверхности фильтрации названного фильтра, при постоянном объеме фильтра, были предложены фильтровые элементы, в которых форма и внутренний объем входных и выходных каналов различны, например в патентной заявке АО 05/016491. В таких конструкциях элементы стенок следуют друг за другом, в поперечном сечении и вдоль горизонтального и/или вертикального ряда каналов так, чтобы формировать синусоидальный или волнообразный профиль. Типично элементы стенок волнообразно изгибаются по ширине канала на половину периода синусоидальной волны.
Для улучшения термомеханической прочности элементов, имеющих такую волнистую форму каналов, и, следовательно, фильтров, собранных из названных элементов, имеющих такую конкретную форму каналов, в патенте АО 05/063462 была предложена сотовая структура, в которой соотношение К, характеризующее два соседних периферийных канала, между средней толщиной Е набора наружных стенок и средней толщиной е набора внутренних стенок названных каналов, имеет значение, большее чем 1,2. В этой заявке показано, что такая конфигурация обеспечивает возможность снизить опасность образования трещин, которые могут появляться, в особенности, когда во время фаз регенерации возникают локальные напряжения с высокой амплитудой, в частности вследствие высоких температурных градиентов, существующих внутри фильтра, и применения различных типов материалов для монолитных элементов и соединительного цемента.
Хотя такая увеличенная толщина стенок действительно дает возможность существенно улучшить термомеханическую прочность фильтров, собранных из таких элементов, вместе с тем она обусловливает совсем не несущественное возрастание веса фильтров, типично порядка от 5,5 до 7,5%.
Это возрастание веса ведет к нежелательному возрастанию тепловой инерции фильтра, что влечет за собой избыточный расход во время фаз регенерации и, когда фильтр включает каталитический компонент, ухудшает его каталитическую активность вследствие увеличенного времени активации (или воз
- 1 015284 буждения) катализатора.
Основной задачей настоящего изобретения является создание элементов для формирования фильтра, сохраняющего хорошие термомеханические характеристики ранее описанных фильтров с усиленной стенкой, но при существенном снижении его общего веса.
Более конкретно, изобретение относится к монолитному ячеистому элементу, содержащему набор соседствующих каналов, или каналов, с осями, параллельными между собой, разделенных пористыми стенками, причем названные каналы закрыты заглушками с одного или другого конца таковых для разграничения входных каналов, открытых на принимающую газ торцевую сторону, и выходных каналов, открытых на выпускающую газ торцевую сторону, так, что газ проходит через пористые стенки, в котором периферийных каналы, формирующие часть наружной стенки названного элемента, конфигурированы так, чтобы способствовать формированию наружной стенки, внутренняя сторона которой, по существу, плоская по всей длине элемента, и в котором названная плоская стенка также имеет увеличенную толщину в угловых изгибах так, что в поперечном сечении отношение Я толщины Ес стенки, измеренной вдоль линии биссектрисы угла в угловом изгибе элемента, к минимальной толщине Ет1П названной стенки является большим чем 1,5, предпочтительно более чем 1,6 или даже 1,7.
Предпочтительно монолитный элемент имеет в поперечном сечении периодическую волнообразную форму стенок внутренних каналов, что обеспечивает возможность увеличения общего объема названных входных каналов за счет выходных каналов.
Обычно толщину Ет1П названной наружной стенки измеряют в середине боковой стороны элемента.
Согласно возможному варианту осуществления изобретения названная увеличенная толщина простирается от каждого углового изгиба элемента по части наружных стенок, и названная увеличенная толщина является сплошной и постоянной на протяжении названной части.
Согласно альтернативному варианту осуществления названная увеличенная толщина простирается от каждого углового изгиба элемента по части наружных стенок, и названная увеличенная толщина является сплошной и уменьшающейся на протяжении названной части.
Преимущественно согласно изобретению названная увеличенная толщина простирается от каждого углового изгиба элемента через всю площадь поверхности, равную по меньшей мере одной восьмой части и предпочтительно равную по меньшей мере одной четверти общей площади поверхности внутренних сторон наружных стенок.
Согласно изобретению отношение Я' толщины наружной стенки, измеренной вдоль линии биссектрисы угла в угловом изгибе элемента, к средней толщине е внутренних стенок каналов составляет, например, более чем 2,7, предпочтительно более чем 3,5.
В дополнение, толщина Ес стенки, измеренная вдоль линии биссектрисы угла в угловом изгибе элемента, в общем составляет 150-5000 мкм, предпочтительно 700-2000 мкм, еще более предпочтительно 1000-1300 мкм.
Подобным образом, толщина Ет1П названной стенки в центре боковой стороны элемента преимущественно составляет 100-3500 мкм, предпочтительно 450-1300 мкм, еще более предпочтительно 600900 мкм.
Типично средняя толщина е внутренних стенок каналов составляет 100-400 мкм, предпочтительно 200-350 мкм.
Изобретение также относится к фильтру, полученному путем сборки множества монолитных элементов, описанных выше, причем названные элементы соединены вместе с помощью соединительного цемента.
Преимущественно внутри фильтра названные элементы и соединительный цемент основываются на одном и том же керамическом материале, предпочтительно основанном на карбиде кремния 81С.
Наконец, изобретение относится к экструзионной фильере, имеющей такую форму, чтобы путем экструзии керамического материала формировать монолитный элемент, как описанный выше.
Изобретение будет лучше понято по прочтении описания разнообразных вариантов осуществления изобретения, которое приведено ниже с соответствующими ссылками на фиг. 1-6, где на фиг. 1 схематически показано поперечное сечение монолитного элемента согласно патенту АО 05/063462, на фиг. 2 схематически представлена в поперечном сечении угловая часть монолитных элементов согласно изобретению, на фиг. 3 показано поперечное сечение монолитного элемента согласно первому варианту осуществления изобретения, в котором наружные стенки элемента имеют внутреннюю сторону, которая является, по существу, плоской по всей длине элемента, причем названные наружные стенки также имеют сплошную и постоянную увеличенную толщину в угловых изгибах, на фиг. 4 схематически показано поперечное сечение монолитного элемента согласно второму варианту осуществления изобретения, в котором наружные стенки элемента имеют внутреннюю сторону, которая является, по существу, плоской по всей длине элемента, причем названные стенки также имеют сплошную и уменьшающуюся увеличенную толщину от угловых изгибов в сторону центра боковых сторон элемента,
- 2 015284 на фиг. 5 представлено поперечное сечение монолитного элемента согласно третьему варианту осуществления изобретения, в котором сплошная и уменьшающаяся увеличенная толщина угловых изгибов нелинейно образуется с радиусом Κι кривизны наружной стенки на внутренней стороне, который является большим, чем радиус К2 наружной стороны, на фиг. 6 представлено поперечное сечение монолитного элемента, сочетающего признаки вышеупомянутых второго и третьего вариантов осуществления изобретения.
Согласно хорошо известным технологиям все монолитные элементы преимущественно получаются путем экструзии рыхлой пасты, например, приготовленной из карбида кремния, с образованием пористой ячеистой структуры.
Без рассмотрения таковой как ограничивающей, экструдированная пористая структура имеет форму монолитных элементов 1, внешняя форма которых представляет собой прямоугольный параллелепипед, протяженный вдоль продольной оси между двумя торцевыми сторонами выше по потоку и ниже по потоку, как показано на фиг. 1. Ее поперечное сечение, по существу, является квадратным. Множество соседствующих каналов 2, 3, главная ось которых параллельна продольной оси блока, открыто к концам элементов 1.
В известном, но не показанном на фигурах подходе, экструдированные пористые структуры попеременно закрыты на их торцевой стороне выше по потоку или на торцевой стороне ниже по потоку заглушками выше по потоку и ниже по потоку соответственно, с образованием выходных каналов 3 и входных каналов 2 соответственно. Каждый канал 2 или 3 тем самым определяет внутренний объем, отграниченный боковыми стенками 4, запорной заглушкой (не показана на фигурах), размещенной либо на торцевой стороне выше по потоку для выходного канала, либо на торцевой стороне ниже по потоку для входного канала, и отверстием, открытым попеременно в сторону торцевой стороны ниже по потоку или торцевой стороны выше по потоку, так, что входные каналы 2 и выходные каналы 3 сообщаются текучей средой через боковые стенки 4.
В известном и не показанном на фигурах подходе монолитные элементы 1 затем собираются путем соединения с помощью соединительного цемента керамической природы, например, также на основе карбида кремния, в фильтровую конструкцию или сборный фильтр. Составленный таким образом узел затем может быть обработан на станке для придания ему, например, круглого или овального поперечного сечения, затем, к примеру, снабжен покрытием из покровного цемента для обеспечения герметичности. В результате получается собранный фильтр, пригодный к размещению в выхлопном коллекторе, в соответствии с хорошо известными технологиями. В действии поток Е выхлопных газов поступает в фильтр через входные каналы 2, затем проходит через фильтрующие боковые стенки 4 этих каналов и выходит в выходные каналы 3.
Для более подробного ознакомления со структурой монолитных элементов и их сборкой для формирования фильтра можно, например, обратиться к патентным заявкам XVО 05/063462 или АО 05/016491.
Согласно варианту осуществления, описанному в патентной заявке АО 05/063462 и представленному на фиг. 1, наборы входных каналов 2 и выходных каналов 3 гнездятся вплотную друг к другу так, чтобы формировать в поперечном сечении картину в виде шахматной доски, в которой названные входные каналы перемежаются названными выходными каналами в направлении кверху (направление у) и в направлении по ширине (направление х).
В варианте осуществления, показанном на фиг. 1 и соответствующем изобретению, поперечное сечение входных каналов 2 отличается от такового выходных каналов 3. Так, поперечное сечение входных каналов 2 является увеличенным сравнительно с таковым для выходных каналов 3, чтобы увеличить общий объем входных каналов за счет такового выходных каналов. Тем самым преимущественно возрастает аккумулирующая способность для осаждения сажи в расчете на отдельный элемент 1.
Входные и выходные каналы поэтому отграничены неплоскими элементами стенок 4, вогнутыми на стороне входных каналов и выпуклыми на стороне выходных каналов.
Предпочтительно элементы стенок следуют друг за другом, в поперечном сечении и вдоль горизонтального ряда (вдоль оси х) или вертикального ряда (вдоль оси у) каналов, с образованием синусоидального или волнистого профиля. Элементы стенок, например, волнообразно изгибаются по ширине канала на половину периода синусоидальной волны.
Каналы, расположенные на периферии элемента 1, называются периферийными каналами 8. Каналы, ни одна часть которых не формирует наружную стенку 7, называются внутренними каналами 9.
Стенки 4 периферийных каналов включают секцию 5, формирующую часть наружной стенки 7 элемента, т. е. в контакте с наружной стороной элемента, и секцию 6 внутренней стенки, совместную с соседними каналами 8 или 9.
Стенки внутренних каналов 9 характеризуются толщиной е, которая предпочтительно является, по существу, постоянной во всем объеме элемента. Предпочтительно секция 6 внутренней стенки периферийных каналов 8 также имеет эту толщину е.
Структура согласно прототипу характеризуется повсеместно усиленной наружной стенкой 7, внутренняя сторона 7' которой является неплоской, но также имеет поверхность волнообразного профиля.
- 3 015284
Наружная периферийная стенка 7 монолитного элемента тем самым является усиленной средней и периодически увеличенной толщиной материала, размещенного равномерно по его четырем боковым сторонам и протяженного по всей длине Ь названного элемента, от его торцевой стороны выше по потоку до его торцевой стороны ниже по потоку, как показано в поперечном сечении на фиг. 1.
На фиг. 2 схематически представлена в поперечном сечении усиленная часть углового изгиба монолитных элементов согласно изобретению. Более конкретно, на фиг. 2 показаны различные профили увеличенных толщин Ес в угловых изгибах. Согласно изобретению отношение Ес, измеренной, как показано на фиг. 2, вдоль линии биссектрисы угла в угловом изгибе, к минимальной толщине наружной стенки Ет1П элемента составляет более чем 1,5. Такой признак преимущественно ведет к лучшему компромиссу между термомеханической прочностью и общим весом элемента.
Как показано на фиг. 2, названная увеличенная толщина Ес в угловом изгибе преимущественно может определяться, с одной стороны, согласно радиусу К.1 кривизны внутренней стороны наружной стенки в угловом изгибе элемента, с другой стороны, согласно форме наружной стороны наружной стенки в названном угловом изгибе.
Согласно первому примеру, представленному на фиг. 2, элемент имеет в угловом изгибе наружные поверхности, по существу, скругленные соответственно радиусу К2 кривизны, определяющему увеличенную толщину Ес1 в угловом изгибе. Радиус К2 кривизны согласно изобретению предпочтительно является меньшим, чем Кь или равным таковому. Однако без выхода за пределы смысла изобретения К2 мог бы быть и больше, чем К1.
Согласно второму примеру, также представленному на фиг. 2, угловые изгибы элемента также могут иметь, по существу, плоские наружные поверхности, типично в форме фасок, которые определяют увеличенную толщину Ес2 в угловом изгибе.
Как показано на фиг. 2, для охарактеризования элементов согласно изобретению также определена максимальная увеличенная толщина Е' стенок за исключением углового изгиба, т.е. независимая от эффекта усиления, связанного с разностью радиусов кривизны в угловом изгибе.
Этот размер Е' может быть охарактеризован либо постоянной величиной по всей длине б1' названной увеличенной толщины (Е'1 на фиг. 2), либо увеличивающимся и равномерным изменением в направлении углового изгиба по всей длине б2' увеличенной толщины (максимальное значение Е'2 на фиг. 2).
Согласно изобретению в этом последнем случае равномерное увеличение названной увеличенной толщины измеряется углом α, составляющим от 0,5 до 45°, например варьирующим между 1 и 10°.
На фиг. 3 показан первый вариант осуществления изобретения. На всех фигурах элементы и части одного и того же типа обозначены одинаковыми кодовыми номерами. Со ссылкой на фиг. 2 в этом варианте осуществления угол α равен 0, и радиус кривизны Κι внутренней стороны стенки равен радиусу кривизны К2 наружной стороны. Без выхода за пределы смысла изобретения совершенно очевидно, что скругленные угловые изгибы наружной стороны или внутренней стороны могут быть заменены фаской.
Монолитный элемент традиционно включает центральную часть, входные каналы 2 и выходные каналы 3 которой имеют поперечное сечение, форма которого соответствует указаниям патентной заявки \УО 03/064132. Согласно этому варианту осуществления элементы стенок следуют друг за другом в поперечном сечении и по горизонтальному или вертикальному ряду каналов, формируя синусоидальный или волнообразный профиль, как уже представлено на фиг. 1. Элементы стенок волнообразно изгибаются по ширине канала на половину периода синусоидальной волны.
Типично плотность каналов в центральной и периферийных частях составляет между 6 и 1800 срб (0,93-279 ячеек/см2), предпочтительно между 90 и 400 срб (ячеек на квадратный дюйм, причем 1 срщ равен 1 ячейке/6,45 см2), т.е. между примерно 14 и примерно 62 ячейками/см2.
Согласно варианту осуществления, изображенному на фиг.3, наружные стенки 7 элемента имеют внутреннюю сторону 7', которая является, по существу, плоской по всей длине элемента. Такая конфигурация наружной стенки 7 получается обычным способом, без затруднений, путем применения надлежащей экструзионной фильеры. Периферийные каналы 8 имеют согласно этому варианту осуществления секцию 6 внутренней стенки, совместную с соседними каналами 8 или 9, форма и толщина которой идентична таковой для внутренних каналов 9, и плоскую секцию 5, образующую часть наружной стенки 7 элемента. Эта плоская секция 5 имеет минимальную толщину Етш, например, измеренную в середине боковой стороны элемента, которая является большей, нежели средняя толщина е внутренних стенок, на показатель, по меньшей мере равный 1,2, предпочтительно больше чем 1,4.
Согласно этому варианту осуществления наружные стенки 7 отличаются не только плоскостностью их внутренней стороны 7', но также наличием увеличенной толщины 10, имеющей место в угловых изгибах 11 элемента. Согласно первому варианту осуществления изобретения, представленному на фиг. 3, эта увеличенная толщина простирается по всей длине Ь элемента и на каждой боковой стороне элемента на расстояние б от угловых изгибов. Увеличенная толщина согласно этому варианту осуществления характеризуется тем, что она является сплошной и постоянной по всей своей длине Ь и по всей своей ширине б.
- 4 015284
На фиг. 4 представлен второй вариант осуществления изобретения, идентичный предшествующему варианту исполнения, но в котором увеличенная толщина 10', имеющая место в угловых изгибах 11, не является постоянной по ее длине б, но уменьшается, по существу, равномерным образом вдоль боковой стороны элемента, от углового изгиба 11, где толщина максимальна, и в направлении к середине боковой стороны, где толщина наружной стенки минимальна, как иллюстрировано поперечным сечением в фиг. 4.
Без выхода за пределы объема изобретения совершенно очевидно, что скругленный угловой изгиб наружной стороны или даже внутренней стороны мог бы быть заменен фаской.
В этом втором варианте осуществления сформированный таким образом угол α (см. фиг. 2) составляет между 0,5 и 45°, и величина радиуса К кривизны внутренней стороны наружной стенки, как определено со ссылкой на фиг. 2, равна таковой радиуса К2 кривизны наружной стороны.
На фиг. 5 представлен третий вариант осуществления изобретения, в котором элемент является усиленным, по существу, в своих угловых изгибах. Угловые изгибы элемента являются скругленными, и радиус К2 кривизны наружной стороны наружной стенки является меньшим, чем радиус Κ1 кривизны внутренней стороны наружной стенки.
На фиг. 6 представлен четвертый вариант осуществления изобретения, в котором радиус К2 кривизны является меньшим, чем радиус Κ кривизны, и в котором увеличенная толщина 10' простирается по боковым сторонам элемента вдоль ширины б, уменьшающимся и, по существу, равномерным образом от углового изгиба, и в направлении к середине боковых сторон подобно тому, как в варианте осуществления, представленному на фиг. 4.
Согласно изобретению усиление угловых изгибов предпочтительно распространяется по всей длине Ь элемента от торцевой стороны выше по потоку до торцевой стороны ниже по потоку.
В случае, где угловые изгибы имеют скругленную форму, ширина б усиления преимущественно определяется согласно изобретению, как функция радиусов К2 и Κι кривизны. Типично радиусы К2 и Κι кривизны выбираются так, что ширина б усиления составляет между 0,5- и 8-кратной шириной ячейки, предпочтительно между 1- и 6-кратной шириной ячейки.
Пористый материал, из которого формируются отдельные элементы, предпочтительно изготовлен из карбида кремния, перекристаллизованного при температуре, варьирующей между 2100 и 2400°С.
Изобретение и его преимущества будут более понятными по прочтении нижеследующих примеров, приведенных только в качестве иллюстраций.
Все элементы нижеследующих примеров были синтезированы общеупотребительным способом и как описано в примере 1.
Пример 1 (согласно прототипу).
Первое семейство монолитных ячеистых элементов, сделанных из карбида кремния, синтезировали соответственно технологии, описанной в прототипе, например в патентных заявках ЕР 816065, ЕР 1142619, ЕР 1455923 или еще АО 2004/090294.
Для этого смешали в смесителе следующие компоненты:
3000 г смеси частиц карбида кремния с чистотой выше 98% и имеющего такой размер частиц, что 70 вес.% частиц имеют диаметр более чем 10 мкм, причем средний диаметр частиц этой размерной фракции частиц составляет менее чем 300 мкм. В пределах смысла настоящего описания средний диаметр представляет собой диаметр частиц, величину ниже которого имеют 50 вес.% частиц в совокупности;
150 г органического связующего средства типа производного целлюлозы.
Добавили воду и провели смешение, пока не получилась однородная паста, пластичность которой позволяет выполнить экструзию, причем с фильерой, конфигурированной для получения монолитных блоков, каналы и наружные стенки которых имеют волнистую структуру, иллюстрированную на фиг. 1, и согласно указаниям патентной заявки АО 05/064132.
Полученные сырые монолиты затем высушили в микроволновой печи в течение времени, достаточного для доведения содержания химически не связанной воды до уровня менее чем 1 вес.%.
Затем на каждой торцевой стороне монолита попеременно заглушили каналы согласно хорошо известным способом, например, описанным в патентной заявке АО 2004/065088.
Затем монолитный блок прокалили с подъемом температуры 20°С/ч, пока температура не достигла уровня порядка 2200°С, каковую поддерживали в течение 2 ч.
Полученный материал имеет открытую пористость 47% и среднее распределение пор по диаметру порядка 15 мкм.
Структурные особенности полученных таким образом элементов приведены ниже в табл. 1.
Внутренняя сторона наружной стенки имеет волнообразную поверхность, так что толщина наружной стенки варьирует между минимумом 544 мкм и максимумом 767 мкм. Средняя толщина наружной стенки составляет приблизительно 660 мкм.
Для формирования фильтра элементы, приготовленные из одной и той же смеси, затем собрали вместе, соединяя с помощью цемента со следующим химическим составом: 72 вес.% 81С, 15 вес.% А12О3, 11 вес.% 81О2, с остальным, приходящимся на примеси, главным образом Ре2О3 и оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов. Средняя толщина соединения между двумя соседними блоками составля- 5 015284 ет значение порядка 2 мм. Теплопроводность соединительного цемента после термической обработки составляет величину порядка 2,1 В/м-К при температуре окружающей среды, измеренная открытая пористость его равна приблизительно 38%.
Затем узел подвергли станочной обработке, чтобы получить собранные фильтры цилиндрической формы.
Пример 2 (согласно изобретению).
Точно так же воспроизвели методику синтеза, описанную выше, но на этот раз фильеру приспособили так, чтобы получить монолитные блоки, характеризуемые волнистым расположением внутренних каналов, наружными стенками, внутренняя сторона которых, по существу, является плоской, и постоянной и сплошной увеличенной толщиной угловых изгибов согласно варианту осуществления, иллюстрированному на фиг. 3. Этот пример дает возможность иллюстрировать вариант исполнения, в котором угол α=0 и Κ1=Κ.2·
Главные структурные особенности элементов, полученных согласно этому примеру, перечислены в табл. 1.
Пример 3 (согласно изобретению).
Так же идентично воспроизвели методику синтеза, описанную выше, но на этот раз фильеру приспособили так, чтобы получить монолитные блоки, характеризуемые волнистым расположением внутренних каналов, наружными стенками, внутренняя сторона которых, по существу, является плоской, и постоянной и сплошной увеличенной толщиной угловых изгибов согласно варианту осуществления, иллюстрированному на фиг. 4. Этот пример дает возможность иллюстрировать вариант исполнения, в котором угол α>0 и В|=В2. Главные структурные особенности элементов, полученных согласно этому примеру, перечислены в табл. 1.
Пример 4 (согласно изобретению).
Так же идентично воспроизвели описанную выше методику синтеза, но на этот раз фильеру приспособили так, чтобы получить монолитные блоки, характеризуемые волнистым расположением внутренних каналов, наружными стенками, внутренняя сторона которых, по существу, является плоской, и увеличенной толщиной угловых изгибов согласно варианту осуществления, иллюстрированному на фиг. 5. Этот пример дает возможность иллюстрировать вариант исполнения, в котором угол α=0 и К.1>К.2.
Главные структурные особенности элементов, полученных согласно этому примеру, перечислены в табл. 1.
Пример 5 (согласно изобретению).
Так же идентично воспроизвели описанную выше методику синтеза, но на этот раз фильеру приспособили так, чтобы получить монолитные блоки, характеризуемые волнистым расположением внутренних каналов, наружными стенками, внутренняя сторона которых, по существу, является плоской, и непрерывной и уменьшающейся увеличенной толщиной угловых изгибов согласно варианту осуществления, иллюстрированному на фиг. 6, за исключением того, что В|<В2.
Главные структурные особенности элементов, полученных согласно этому примеру, перечислены ниже в табл. 1.
- 6 015284
Таблица 1
Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5
Показательная форма Фигура 2 Фигура 3 Фигура 4 Фигура 5 Фигура 6, но
Геометрия внутренних каналов Волнис- тая Волнис- 1 тая Волнистая Волнистая Волнис- тая
Геометрия наружных стенок (внутренняя сторона) Волнистая Плоская Плоская Плоская Плоская
Размер элемента (мм) 37,8 37,8 37,8 37,8 37,8
Плотность каналов (СР51) (ячеек/квадратный дюйм) (270 срз1 = 41,85 ячейки/см2) 270 270 270 270 270
Толщина «е» внутренних стенок (мкм) 310 310 310 310 310
Толщина наружных стенок (мкм) 544 660 660 660 660
Длина элемента (см) 20, 32 20, 32 20,32 20,32 20, 32
Наружный объем элемента (см3) 290, 3 290,3 290,3 290, 3 290,3
Максимальная толщина Ег увеличенной толщины (мкм) за пределами углового изгиба 767 847 838 660 847
Ширина с! усиления (мм) 0 5,2 5,2 2,0 5,2
Ширина с!' усиления за пределами углового изгиба (мм) 0 3,4 3,4 0 3,6
К2 (мм) 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
Κι (мм) ΝΆ 1,0 1,0 1, 6 0,8
Угол а (градусы) 0 0 3 0 3
Толщина Ес элемента в угловом изгибе (мкм) 663 1198 1183 1182 1114
Ес/е 2,14 3,86 3, 82 3,81 3, 59
Бс/Εηΐη 1,22 1,82 1,79 1,79 1,69
Е' /е 2,47 2,73 2,70 2,13 2,73
Вес (г) 189,1 191, 6 190,8 190,1 190,7
Вес относительно примера 1 + 1% +1% + 1% +1%
ΝΑ = нет сведений.
Образцы вышеприведенных примеров были оценены с помощью следующих тестов:
А. Измерение термомеханической прочности.
Фильтры, собранные из элементов примеров 1-5 согласно вышеописанному порядку действий, смонтировали на выхлопном коллекторе дизельного двигателя прямого впрыска с рабочим объемом цилиндров 2,1 л, отрегулированном на работу с полной мощностью (4000 об/мин) в течение 30 мин, и затем извлекли и взвесили, чтобы определить их начальный вес. Затем вновь разместили фильтры в двигателе на стенде, работающем при 3000 об/мин и с крутящим моментом 50 Нм, на различные периоды времени, чтобы получить сажевую нагрузку 6 г/л (в объеме фильтра).
Фильтры, нагруженные таким образом, перемонтировали на трубопровод для подвергания жесткой регенерации, определяемой следующим образом: после стабилизации числа оборотов двигателя на уровне 17 00 об/мин с крутящим моментом 95 Н-м в течение 2 мин провели вторичный впрыск при 70°-ом фазировании с расходом вторичного впрыска 18 мм3/такт. Как только начинается выгорание сажи, более конкретно, когда сброс нагрузки сокращается в течение по меньшей мере 4 с, скорость вращения двигателя снижают до 1050 об/мин при крутящем моменте 40 Н-м в течение 5 мин, чтобы ускорить выгорание сажи. Затем фильтр подвергают воздействию двигателя при скорости вращения 4000 об/мин в течение 30 мин, чтобы удалить оставшуюся сажу.
Регенерированные фильтры обследуют после их вскрытия для выявления наличия любых трещин, видимых невооруженным глазом. Термомеханическую прочность фильтра оценивают в отношении числа трещин, причем малое число трещин свидетельствует о приемлемой термомеханической прочности для применения в качестве сажевого фильтра.
- 7 015284
В. Измерение механической прочности.
Сопротивление разрушению при температуре окружающей среды измеряют для каждого примера на 30 испытательных образцах, соответствующих элементам одной и той же производственной партии, с размерами 20,32 см в длину и 37,8 мм в ширину. Монтаж для 4-точечного изгиба проводят при расстоянии 180 мм между двумя нижними опорными поверхностями и расстоянии 90 мм между двумя верхними пуансонами, типично в соответствии со стандартом Л8ТМ С1161-02.с. На пуансонах размещают резиновые элементы, чтобы предотвратить инициирование образования трещин при сжатии на верхней стороне испытательного образца, которые могли бы оказать вредное влияние на качество измерения. Скорость опускания пуансона поддерживают постоянной на уровне порядка 10 мм/мин. Для каждого примера считают показательными результаты в среднем 30 измерений механической прочности.
Основные данные анализа и оценки фильтров, полученных согласно примерам 1-5, перечислены ниже в табл. 2.
Таблица 2
Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5
Средняя измеренная пористость (%} 47, 1 46,9 47,2 47,3 47,4
Измеренное сопротивление разрушению (Н) 3900 4150 4200 4450 4500
Сопротивление разрушению/вес, расчетное отношение (Н/г) 20, 6 21,7 22,0 23,4 23, 6
Число трещин, наблюдаемых в фильтре после регенерации сажевой нагрузки 6 г/л от 5 до 10 от 0 до 5 от 0 до 4 от 0 до 5 от 0 до 5
Как можно видеть в табл. 2, монолитные элементы примеров 2-5 имеют более высокое значение отношения сопротивления разрушению к весу, и фильтры этих примеров проявляют лучшие термомеханические характеристики, чем для примера 1.

Claims (13)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Монолитный ячеистый элемент (1) для фильтрации частиц, содержащий набор из периферийных каналов (8) и внутренних каналов (9) с осями, параллельными между собой, разделенных пористыми стенками (4), причем каналы закрыты заглушками на одном или другом своих концах для разграничения входных каналов (2), открытых на принимающую газ торцевую сторону, и выходных каналов (3), открытых на выпускающую газ торцевую сторону, так, что газ проходит через пористые стенки (4), отличающийся тем, что периферийные каналы (8), образующие часть наружной стенки (7) элемента, выполнены с возможностью формирования наружной стенки (7), внутренняя сторона (7') которой является, по существу, плоской по всей длине элемента (1), причем наружная стенка имеет увеличенную толщину (10, 10') в угловых изгибах (11) так, что в поперечном сечении отношение К. толщины Ес стенки, измеренной вдоль линии биссектрисы угла в угловом изгибе (11) элемента (1), к минимальной толщине Етт стенки составляет более чем 1,5.
  2. 2. Монолитный элемент по п.1, отличающийся тем, что стенки входных каналов выполнены выпуклыми, а стенки выходных - вогнутыми для увеличения общего объема входных каналов (2) за счет выходных каналов (3).
  3. 3. Монолитный элемент по п.1 или 2, отличающийся тем, что наружная стенка (4) выполнена с минимальной толщиной Етт в ее средней части.
  4. 4. Монолитный элемент по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что части наружных стенок, прилегающих к угловым изгибам элемента, выполнены с увеличенной неизменной толщиной.
  5. 5. Монолитный элемент по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что части наружных стенок, прилегающих к угловым изгибам элемента, выполнены с увеличенной толщиной, которая уменьшается к средней части стенки.
  6. 6. Монолитный элемент по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что площадь наружных стенок с увеличенной толщиной составляет по меньшей мере одну восьмую часть и предпочтительно по меньшей мере одну четверть общей площади внутренних сторон наружных стенок.
  7. 7. Монолитный элемент по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что отношение толщины Ес наружной стенки (7), измеренной вдоль линии биссектрисы угла в угловом изгибе (11) элемента, к средней толщине е внутренних стенок (4) каналов составляет более чем 2,7, предпочтительно более чем 3,5.
  8. 8. Монолитный элемент по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что толщина
    - 8 015284
    Ес стенки, измеренная вдоль линии биссектрисы угла в угловом изгибе элемента, составляет 150-5000 мкм, предпочтительно 700-2000 мкм, еще более предпочтительно 1000-1300 мкм.
  9. 9. Монолитный элемент по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что толщина Ет1П стенки в центре боковой стороны элемента составляет 100-3500 мкм, предпочтительно 450-1300 мкм, еще более предпочтительно 600-900 мкм.
  10. 10. Монолитный элемент по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что средняя толщина е внутренних стенок каналов составляет 100-400 мкм, предпочтительно 200-350 мкм.
  11. 11. Фильтр, полученный сборкой множества монолитных элементов, выполненных в соответствии с одним из предшествующих пунктов и соединенных вместе с помощью соединяющего цемента.
  12. 12. Фильтр по п.11, в котором элементы и соединяющий цемент основаны на керамическом материале, предпочтительно на основе карбида кремния 81С.
  13. 13. Экструзионная фильера, выполненная с возможностью формирования путем экструзии керамического материала монолитного элемента по одному из пп.1-10.
EA200970320A 2006-09-27 2007-09-24 Монолитный элемент с усиленными угловыми изгибами для фильтрации частиц EA015284B1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0653960A FR2906159B1 (fr) 2006-09-27 2006-09-27 Element monolithique a coins renforces pour la filtration de particules
US11/567,330 US7658779B2 (en) 2006-09-27 2006-12-06 Monolithic element with reinforced corners for the filtration of particles
PCT/FR2007/052001 WO2008037919A1 (fr) 2006-09-27 2007-09-24 Element monolithique a coins renforces pour la filtration de particules

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200970320A1 EA200970320A1 (ru) 2009-10-30
EA015284B1 true EA015284B1 (ru) 2011-06-30

Family

ID=37908053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200970320A EA015284B1 (ru) 2006-09-27 2007-09-24 Монолитный элемент с усиленными угловыми изгибами для фильтрации частиц

Country Status (13)

Country Link
US (1) US7658779B2 (ru)
EP (1) EP2069617B1 (ru)
JP (1) JP5431942B2 (ru)
KR (1) KR20090075808A (ru)
CN (1) CN101517206B (ru)
AT (1) ATE470785T1 (ru)
CA (1) CA2664624A1 (ru)
DE (1) DE602007007103D1 (ru)
EA (1) EA015284B1 (ru)
FR (1) FR2906159B1 (ru)
MA (1) MA30705B1 (ru)
MX (1) MX2009003296A (ru)
WO (1) WO2008037919A1 (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2893861B1 (fr) * 2005-11-30 2008-01-04 Saint Gobain Ct Recherches Structure de filtration d'un gaz a base de sic de porosite de surface de paroi controlee
JP5714897B2 (ja) * 2007-05-04 2015-05-07 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー 改良されたハニカムフィルタ
US8491295B2 (en) * 2009-05-28 2013-07-23 Corning Incorporated Die assembly and method of extruding cellular ceramic substrates with a skin
JP5580241B2 (ja) * 2011-03-31 2014-08-27 日本碍子株式会社 目封止ハニカム構造体
JP5261527B2 (ja) * 2011-03-31 2013-08-14 日本碍子株式会社 目封止ハニカム構造体
JP5261526B2 (ja) * 2011-03-31 2013-08-14 日本碍子株式会社 目封止ハニカム構造体
FR2979837B1 (fr) * 2011-09-14 2013-08-23 Saint Gobain Ct Recherches Element en nid d'abeille a coins renforces
JP6068067B2 (ja) * 2012-09-06 2017-01-25 日本碍子株式会社 目封止ハニカム構造体
US9808794B2 (en) 2013-09-23 2017-11-07 Corning Incorporated Honeycomb ceramic substrates, honeycomb extrusion dies, and methods of making honeycomb ceramic substrates
JP6691811B2 (ja) * 2016-05-02 2020-05-13 日本碍子株式会社 目封止ハニカム構造体、及び目封止ハニカム構造体の形成方法
JP6976212B2 (ja) * 2018-03-30 2021-12-08 日本碍子株式会社 目封止ハニカムセグメント、及び目封止ハニカム構造体
JP7341168B2 (ja) * 2018-05-31 2023-09-08 コーニング インコーポレイテッド ハニカム構造強化機能を有するハニカム体及びそのための押出ダイ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1484100A1 (en) * 2002-03-08 2004-12-08 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb structure, method of manufacturing the structure, and exhaust emission control system
EP1698397A1 (en) * 2005-03-04 2006-09-06 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb structure

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5521148U (ru) * 1978-07-26 1980-02-09
JPS62234552A (ja) * 1986-04-02 1987-10-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 触媒構造体
US6656564B2 (en) * 2000-08-03 2003-12-02 Ngk Insulators, Ltd. Ceramic honeycomb structure
EP1719882B1 (en) * 2001-12-03 2009-08-19 Hitachi Metals, Ltd. Ceramic honeycomb filter
WO2004024293A1 (ja) * 2002-09-13 2004-03-25 Ibiden Co., Ltd. ハニカム構造体
US7316722B2 (en) * 2002-09-13 2008-01-08 Ibiden Co., Ltd. Honeycomb structure
WO2004073969A2 (en) * 2003-02-18 2004-09-02 Corning Incorporated Ceramic honeycomb body and process for manufacture
PL1752630T3 (pl) * 2003-06-05 2008-07-31 Ibiden Co Ltd Korpus o strukturze plastra miodu
US7083842B2 (en) * 2003-07-28 2006-08-01 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb structure and process for production thereof
FR2864575B1 (fr) * 2003-12-24 2006-02-10 Saint Gobain Ct Recherches Bloc pour la filtration de particules contenues dans les gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne
FR2864576B1 (fr) * 2003-12-24 2006-03-03 Saint Gobain Ct Recherches Bloc pour la filtration de particules contenues dans les gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne
US7387829B2 (en) * 2004-01-13 2008-06-17 Ibiden Co., Ltd. Honeycomb structure, porous body, pore forming material for the porous body, and methods for manufacturing the pore forming material, the porous body and the honeycomb structure

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1484100A1 (en) * 2002-03-08 2004-12-08 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb structure, method of manufacturing the structure, and exhaust emission control system
EP1698397A1 (en) * 2005-03-04 2006-09-06 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb structure

Also Published As

Publication number Publication date
FR2906159A1 (fr) 2008-03-28
FR2906159B1 (fr) 2008-10-31
ATE470785T1 (de) 2010-06-15
MX2009003296A (es) 2009-04-09
US7658779B2 (en) 2010-02-09
CN101517206B (zh) 2011-12-14
EP2069617A1 (fr) 2009-06-17
WO2008037919A1 (fr) 2008-04-03
EP2069617B1 (fr) 2010-06-09
CA2664624A1 (fr) 2008-04-03
EA200970320A1 (ru) 2009-10-30
MA30705B1 (fr) 2009-09-01
DE602007007103D1 (de) 2010-07-22
JP5431942B2 (ja) 2014-03-05
JP2010504853A (ja) 2010-02-18
KR20090075808A (ko) 2009-07-09
CN101517206A (zh) 2009-08-26
US20080072573A1 (en) 2008-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA015284B1 (ru) Монолитный элемент с усиленными угловыми изгибами для фильтрации частиц
US6159578A (en) Hexagonal-cell honeycomb structure and method for fixation thereof
JP3768550B2 (ja) セラミックハニカム構造体
US20090004073A1 (en) Catalytic Filter Having a Short Light-Off Time
US6827754B2 (en) Ceramic honeycomb filter
US8747511B2 (en) Honeycomb filter, and manufacturing method of the same
US10315193B2 (en) Honeycomb structure
EP1484483A1 (en) Honeycomb filter
US10857498B2 (en) Plugged honeycomb structure
KR20100098402A (ko) 비대칭 육각형 채널을 구비한 가스 여과 구조물
JPWO2005079165A1 (ja) ハニカム構造体及び排気ガス浄化装置
US9890673B2 (en) Honeycomb filter
US9956739B2 (en) Honeycomb structure, manufacturing method for the same, and canning structure
KR20100109904A (ko) 비대칭 육각형 채널을 구비한 가스 여과 구조물
US10253666B2 (en) Honeycomb structure
US11077397B2 (en) Honeycomb filter
KR20100138913A (ko) 가변 벽 두께를 갖는 가스 여과 구조물
KR20100132949A (ko) 가스 여과 구조물
EP2918567B1 (en) Plugged honeycomb structure
EP2143699A1 (en) Honeycomb construction and coating material to be used therein
KR20090108698A (ko) 파상 벽을 갖는 가스 여과 구조체
US10792605B2 (en) Honeycomb filter
US10253665B2 (en) Honeycomb structure
JP2015174037A (ja) 目封止ハニカム構造体
US10702822B2 (en) Honeycomb filter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU