对蜂窝体进行堵塞的方法及蜂窝体的罩层

文档序号:54054 发布日期:2021-09-28 浏览:52次 >En<

阅读说明:本技术 对蜂窝体进行堵塞的方法及蜂窝体的罩层 (Method for plugging honeycomb bodies and hood of honeycomb bodies ) 是由 R·V·阿耶瑞斯 K·N·巴波 M·G·舒尔兹 P·D·特珀谢 M·B·韦伯 周清 庄承 于 2020-01-27 设计创作,主要内容包括:一种对过滤器进行堵塞的方法,所述方法包括:将罩层定位在包括多个相交壁的过滤器上,其中,所述相交壁限定了在相交壁之间的至少一个通道;在通道附近对罩层进行穿孔以形成孔,其中,孔围绕通道周界的一部分延伸,以使得罩层限定在通道的中心上延伸的挡件;使堵塞混合物通过罩层中的孔进入到通道中;以及对堵塞混合物进行烧结以在通道内形成堵塞物。(A method of plugging a filter, the method comprising: positioning a shroud over a filter comprising a plurality of intersecting walls, wherein the intersecting walls define at least one channel between the intersecting walls; perforating the cover layer adjacent the channel to form an aperture, wherein the aperture extends around a portion of the perimeter of the channel such that the cover layer defines a stop extending over the center of the channel; passing the plugging mixture through the holes in the shroud into the channels; and sintering the plugging mixture to form plugs within the channels.)

对蜂窝体进行堵塞的方法及蜂窝体的罩层

本申请根据35 U.S.C.§119,要求2019年2月14日提交的第62/805,422号美国临时申请的优先权权益,其内容通过引用全文纳入本文。

技术领域

本公开一般涉及用作过滤器的蜂窝体,更具体地,涉及使用罩层对蜂窝体进行堵塞的方法。

背景技术

固体微粒过滤器主体,例如柴油机微粒过滤器可以通过相交的多孔薄壁的基体形成,这些壁贯穿两个相对的端面并在该两个相对的端面之间延伸,并且形成在蜂窝体的端面之间延伸的多个毗连的中空通路。为了生产这些过滤器,可以使用激光在罩中制造供堵塞前体从中通过的开口。已知的罩中开口可以具有圆形或正方形形状,这些形状对应于中空通路的形状,并且已知的罩中开口可能导致中空通道内的堵塞前体得不到均匀放置。

发明内容

一种对过滤器进行堵塞的方法,所述方法包括:将罩层定位在包括多个相交壁的过滤器上,其中,所述相交壁限定了在相交壁之间的至少一个通道;在通道附近对罩层进行穿孔以形成孔,其中,孔围绕通道周界的一部分延伸,以使得罩层限定在通道的中心上延伸的挡件;使堵塞混合物通过罩层中的孔进入到通道中;以及对堵塞混合物进行强化以在通道内形成堵塞物。

本文还公开了一种对过滤器进行堵塞的方法,所述方法包括:将罩层定位在包括多个相交壁的过滤器上,其中,所述相交壁限定了在相交壁之间的至少一个通道;在通道附近对罩层进行穿孔以形成孔,其中,所述孔沿着两个或更多个相交壁延伸,以使得罩层限定在通道的中心上延伸的挡件;使堵塞混合物通过罩层中的孔进入到通道中;以及对堵塞混合物进行强化以在通道内形成堵塞物。

本文还公开了一种对过滤器进行堵塞的方法,所述方法包括:将罩层定位在包括多个相交壁的过滤器上,其中,所述相交壁限定了在相交壁之间的至少一个通道;在通道附近对罩层进行穿孔以形成孔,其中,所述孔在三个相交壁附近延伸,以使得罩层限定在通道上延伸的挡件;使堵塞混合物通过罩层中的孔进入到通道中;以及对堵塞混合物进行强化以在通道内形成堵塞物。所述三个相交壁彼此相邻。

参考下述说明、权利要求和附图,本领域技术人员能够进一步知晓和理解本文公开的这些特征、优点和目的以及其他特征、优点和目的。

附图说明

以下是对附图中各图的描述。为了清楚和简明起见,附图不一定按比例绘制,附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显示或以示意图方式显示。

在附图中:

图1是根据至少一个实例所述的过滤器的透视图;

图2是根据至少一个实例所述的包括多个堵塞物的过滤器的透视图;

图3是根据至少一个实例,在图2的线III处截取的截面图;

图4是根据至少一个实例所述的包括罩层的过滤器的透视图;

图5A是根据至少一个实例,在图4的VA部分截取的增强图;

图5B是根据至少一个实例,在图4的VB部分截取的增强图;

图5C是根据至少一个实例,在图4的VC部分截取的增强图;

图5D是根据至少一个实例,在图4的VD部分截取的增强图;

图5E是根据至少一个实例,在图4的VE部分截取的增强图;

图5F是根据至少一个实例,在图4的VF部分截取的增强图;

图5G是根据至少一个实例,在图4的VG部分截取的增强图;

图6是根据至少一个实例所述的一种方法的流程示意图;

图7A是第一比较例的图像;

图7B是第二比较例的图像;

图7C是第三比较例的图像;

图7D是第四比较例的图像;

图8A是第一实施例的图像;

图8B是第二实施例的图像;

图8C是第三实施例的图像;

图8D是第四实施例的图像;

图9是各个实施例的激光燃烧时间的条形图;

图10是使用第一实施例形成的阻塞物的图像以及用于形成该阻塞物的聚合物罩的图像;

图11A是使用第四比较例实现的阻塞物质量的图像;

图11B是使用第一实施例实现的阻塞物质量的图像;

图12A是使用第一实施例形成的阻塞物的最大可达到深度(MAD)的图像;

图12B是使用第四比较例形成的阻塞物的MAD的图像;以及

图13A-13D是基于第一实施例的变化形式的阻塞物深度的图像。

具体实施方式

在以下的具体实施方式中给出了本发明的其他特征和优点,对本领域的技术人员而言,这些特征和优点根据所作描述就可以容易地看出,或者通过实施包括以下具体实施方式连同权利要求和附图在内的本文所述的本发明而被认识。

文中所用的术语“和/或”在用于两项或更多项的罗列时,表示所列项中的任何一项可以单独使用,或者可以使用所列项中的两项或更多项的任意组合。例如,如果描述一种组合物含有组分A、B和/或C,则该组合物可只含有A;只含有B;只含有C;含有A和B的组合;含有A和C的组合;含有B和C的组合;或含有A、B和C的组合。

在本文中,相对的术语,例如第一和第二,顶部和底部等仅用于区分一个实体或行为与另一个实体或行为,而非必须要求或暗示这些实体或行为之间的任何实际的这种关系或顺序。

本领域技术人员和作出或使用本公开的技术人员能够对本公开进行修改。因此,应理解,附图所示和上文所述的实施方式仅用于例示的目的,并且不旨在限制本公开的范围,根据专利法的原则(包括等同原则)所解释,本公开的范围由所附权利要求限定。

本领域普通技术人员应理解,所述公开和其他部件的构造不限于任何特定材料。除非本文有另外说明,否则本文所公开的本公开的其他示例性实施方式可以由各种材料形成。

出于本公开的目的,术语“连接”(以其所有形式:连接的、连接着、相连接等)一般意味着两个部件彼此(电气或机械地)直接或间接地接合。这种接合本质上可以是静止的或者本质上是可移动的。这种接合可以通过两个部件(电气的或机械的)与任何另外的中间构件彼此一体地形成为单个整体来实现,或者通过该两个部件来实现。除非另有说明,否则这种接合本质上可以是永久性的,或者本质上可以是可移除的或可释放的。

如本文所用,术语“约”指量、尺寸、公式、参数和其他数量和特征不是精确的且无需精确的,而可按照要求是大致的和/或更大或者更小,如反映公差、转化因子、四舍五入、测量误差等,以及本领域技术人员所知的其他因子。当使用术语“约”来描述范围的值或端点时,应理解本公开包括所参考的具体值或者端点。无论说明书中的范围的数值或端点是否使用“约”列举,范围的数值或端点旨在包括两种实施方式:一种用“约”修饰,另一种未用“约”修饰。还应理解,每个范围的端点在与另一个端点有关及独立于另一个端点时都是重要的。

如示例性实施方式中所示,本公开的元件的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细描述了本发明的一些实施方式,但是阅读本公开的本领域技术人员易于理解,可以进行许多修改(例如,对各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例;参数的值;安装布置;材料的使用;颜色;取向等进行改变)而不实质上背离本文所述主题的新颖性教导和优点。例如,以整体形成示出的元件可以由多个零件构成,或者以多个零件示出的元件可以整体地形成,可以颠倒或以其他方式改变界面的操作,可以改变系统的结构、和/或元件、或连接件、或其他元件的长度或宽度,并且可以改变各元件之间的调节位置的性质或数目。应注意,系统的元件和/或组件可以由多种材料中的任何一种构造,这些材料在各种颜色、纹理和组合中的任何一种上提供足够的强度或耐久性。因此,所有这些修改均旨在包括在本发明的范围之内。可以对所需的示例性实施方式及其他示例性实施方式的设计、操作条件和布置进行其他替代、修改、改变和省略,而不背离本发明的精神。

图1和2示出了包括蜂窝体14的过滤器10,所述过滤器10包括第一端18和第二端22。蜂窝体14包括相交壁38,其形成从第一端18延伸到第二端22的多个通道26。根据各个实例,过滤器10包括多个堵塞物30,其位于至少一些通道26内,在一些实施方式中,其位于蜂窝体14的第一端18和第二端22处。

现在参考图1,蜂窝体14包括相交孔道壁38的基体。根据各个实例,壁38可以是薄且多孔的,并且贯穿第一端18和第二端22并在第一端18与第二端22之间延伸,以形成大量的毗连通道26。通道26在蜂窝体14的第一端18与第二端22之间延伸并且在第一端18和第二端22处开口。根据各个实例,通道26彼此互相平行。蜂窝体14可包括下述横截面通道密度:约10个通道/英寸2至约900个通道/英寸2,或约20个通道/英寸2至约800个通道/英寸2,或约30个通道/英寸2至约700个通道/英寸2,或约40个通道/英寸2至约600个通道/英寸2,或约50个通道/英寸2至约500个通道/英寸2,或约60个通道/英寸2至约400个通道/英寸2,或约70个通道/英寸2至约300个通道/英寸2,或约80个通道/英寸2至约200个通道/英寸2,或约90个通道/英寸2至约100个通道/英寸2,或约100个通道/英寸2至约200个通道/英寸2,或者其间的任何和所有的数值和范围。壁38可以具有厚度,以密耳(即,千分之一英寸)计,所述厚度为约1密耳至约15密耳,或约1密耳至约14密耳,或约1密耳至约13密耳,或约1密耳至约12密耳,或约1密耳至约11密耳,或约1密耳至约10密耳,或约1密耳至约9密耳,或约1密耳至约8密耳,或约1密耳至约7密耳,或约1密耳至约6密耳,或约1密耳至约5密耳,或约1密耳至约4密耳,或约1密耳至约3密耳,或约1密耳至约2密耳,或它们之间的任何和所有数值和范围。应理解,虽然通道26被描绘成具有大致正方形截面形状,但是通道26可以具有圆形、三角形、矩形、五边形或更高阶多边形截面形状而不偏离本文提供的教导。

蜂窝体14可以由各种材料形成,包括陶瓷、玻璃陶瓷、玻璃、金属,并且取决于所选择的材料,可以通过各种方法形成。根据各个实例,转换成蜂窝体14的生坯体可以首先由烧制后得到多孔材料的物质颗粒的可塑化成形混合物制造。用于生坯体并且所述生坯体形成为蜂窝体14的合适的材料包括金属物质、陶瓷、玻璃陶瓷和其他陶瓷基混合物。在一些实施方式中,蜂窝体包含下述材料或相中的一种或多种:堇青石(例如2MgO·2Al2O3·5SiO2),钛酸铝,二钛酸镁,碳化硅,钛酸镁铝。

参考图2,过滤器10可由蜂窝体14形成,这通过下述进行:闭合或密封第一亚组的通道26,例如,在第一端18处用堵塞物30闭合或密封,并且使用其他堵塞物30在蜂窝体14的第二端22处闭合剩余通道26(例如,交替的通道26)。在操作过滤器10时,携带固体微粒的流体(例如气体)在压力下被带到进口面(例如,第一端18)。气体接着通过在第一端18处具有开口端的通道26进入蜂窝体14,穿过多孔孔道壁的壁38,并且从在第二端22处具有开口端的出口通道26离开。气体穿过壁38可以使得气体中的微粒物质保持被壁38捕获。

如图2和3示意性所示,堵塞物30可以交替的方式位于通道26中。在所示的实例中,堵塞物30以“棋盘”图案位于蜂窝体14的第一端18和第二端22上,但是应理解,也可以应用其他图案。在棋盘图案中,在端部(例如,第一端18或第二端22)上,开放通道26的每个最近的相邻通道26包括堵塞物30。

堵塞物30可以具有基本上平行于通道26延伸的轴向长度或最长尺寸,其大于或等于约0.5mm,大于或等于约1mm,大于或等于约1.5mm,大于或等于约2mm,大于或等于约2.5mm,大于或等于约3mm,大于或等于约3.5mm,大于或等于约4mm,大于或等于约4.5mm,大于或等于约5mm,大于或等于约5.5mm,大于或等于约6.0mm,大于或等于约6.5mm,大于或等于约7.0mm,大于或等于约7.5mm,大于或等于约8.0mm,大于或等于约8.5mm,大于或等于约9.0mm,大于或等于约9.5mm,大于或等于约10.0mm。例如,堵塞物30的轴向长度可以为约0.5mm至约10mm,或约1mm至约9mm,或约1mm至约8mm,或约1mm至约7mm,或约1mm至约6mm,或约1mm至约5mm,或约1mm至约4mm,或约1mm至约3mm,或约1mm至约2mm,或其间的任何和所有数值和范围。根据各个实例,位于蜂窝体14的第一端18上的多个堵塞物30可以具有与位于蜂窝体14的第二端22上的堵塞物30不同的长度。

多个堵塞物30的长度变化性可以用标准偏差表示,并且通过测定相对于堵塞物30的平均长度而言各个长度之间的变化,以方差的平方根来计算。多个堵塞物30的标准偏差是位于例如蜂窝体14的第一端18或第二端22的任一者上的堵塞物30的长度差异的量度。在一端(例如,第一端18或第二端22)上的所有的多个堵塞物30的长度可以具有约0.1mm至约3.0mm的标准偏差。例如,堵塞物30的长度的标准偏差可以小于或等于约3.0mm,小于或等于约2.9mm,小于或等于约2.8mm,小于或等于约2.7mm,小于或等于约2.6mm,小于或等于约2.5mm,小于或等于约2.4mm,小于或等于约2.3mm,小于或等于约2.2mm,小于或等于约2.1mm,小于或等于约2.0mm,小于或等于约1.9mm,小于或等于约1.8mm,小于或等于约1.7mm,小于或等于约1.6mm,小于或等于约1.5mm,小于或等于约1.4mm,小于或等于约1.3mm,小于或等于约1.2mm,小于或等于约1.1mm,小于或等于约1.0mm,小于或等于约0.9mm,小于或等于约0.8mm,小于或等于约0.7mm,小于或等于约0.6mm,小于或等于约0.5mm,小于或等于约0.4mm,小于或等于约0.3mm,小于或等于约0.2mm,小于或等于约0.1mm,或者其间的任何和所有的数值和范围。根据各个实例,位于蜂窝体14的第一端18上的多个堵塞物30可以具有与位于蜂窝体14的第二端22上的堵塞物30不同的标准偏差。

被插入到蜂窝体14中的堵塞物30可以包括无机粘结剂和多个颗粒。无机粘结剂可以包含二氧化硅、氧化铝、其他无机粘结剂和它们的组合。二氧化硅可以是细的无定形、非多孔二氧化硅颗粒形式,在一些实施方式中,优选大致球形的二氧化硅颗粒。用于制造堵塞物30的合适的胶态二氧化硅的至少一个商购实例以的名称来生产。堵塞物30的无机颗粒可以包含玻璃材料、陶瓷材料(例如堇青石)、玻璃陶瓷材料和/或它们的组合。在一些实施方式中,无机颗粒的组成可以与用于生产蜂窝体14的生坯体的组成相同或相似。在一些实施方式中,无机颗粒包含陶瓷或形成陶瓷的前体材料(例如堇青石或形成堇青石的前体材料),其在反应性烧结或者烧结后形成多孔陶瓷微结构。

现在参考图4至图5G,过滤器10可以使用罩层58来形成,所述罩层58在蜂窝体14的第一端18上以覆盖多个过滤通道26。罩层58可以包含金属、聚合材料、复合材料和/或它们的组合。例如,罩层58可以包含米纸、玻璃纸、树脂玻璃、双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯、其他材料和/或它们的组合。罩层58可以位于蜂窝体14的第一端18和/或第二端22上。罩层58可以覆盖一部分、大部分、基本上全部或全部的第一端18和/或第二端22。罩层58可以具有与第一端18和/或第二端22相同的尺寸和形状,或者罩层58的尺寸和/或形状可以不同。例如,罩层58可以具有与蜂窝体14的截面相同的大致形状(例如,大致圆形),并且可以具有比蜂窝体14更大的直径,以使罩层58从蜂窝体14径向向外延伸。罩层58可以从蜂窝体14向外延伸约0.5cm或更大,约1.0cm或更大,约1.5cm或更大,约2.0cm或更大,约2.5cm或更大,约3.0cm或更大,约3.5cm或更大,约4.0cm或更大,约4.5cm或更大,约5.0cm或更大,约5.5cm或更大,约6.0cm或更大,或者其间的任何和所有数值和范围。罩层58可以连接到蜂窝体14。例如,蜂窝体14和/或罩层58可以具有粘附于其上的粘合剂,或者设置在它们之间的粘合剂,以允许罩层58粘到蜂窝体14上。在另一个实例中,可以围绕蜂窝体14的外表面设置绑带,以将罩层58保持到蜂窝体14上。根据各个实例,罩层58可以限定多个孔66。

孔66可以基于多个不同参数来采取各种形状和构造。可以表征孔66的第一个参数是形成孔66的区段数。根据各个实例,孔66可以由第一区段66A、第二区段66B和第三区段66C形成。例如,孔66可以具有单个区段(例如,第一区段66A),两个区段(例如,第一区段66A和第二区段66B),或者三个区段(例如,第一区段66A、第二区段66B和第三区段66C)。在孔66仅包括第一区段66A和第二区段66B(图5A-5C和图5G)的实例中,孔66一般可以被称为具有“L”形或“V”形。在另一些实例中,孔66可以由第一区段66A、第二区段66B和第三区段66C组成(图5D-5F),并且该孔66一般可以被称为具有“U”形。应理解,一个或多个孔66可以由不止三个区段组成而不偏离本文提供的教导。

孔66的各个区段可以位于各种位置中。根据各个实例,一个或多个区段可以沿着或邻近一个或多个壁38延伸。例如,孔66的两个或更多个区段可以彼此连续,并且邻近壁38沿着通道26的周界延伸。换言之,通过各个区段,孔66可以邻近壁38追迹通道26的周界。在所描绘的实例中,各个区段显示为连接且连续的,以形成单个孔,但应理解,其中的一个或多个区段可以不连接,以在通道26上的罩层58中限定多个孔66。

可以表征孔66的第二个参数是第一区段66A、第二区段66B和/或第三区段66C的长度L。各个区段中的一个区段的长度L作为从区段的一端到另一端的最长线性尺寸来测量。在一些实例中,第一区段66A、第二区段66B和第三区段66C的长度L可以彼此相同(图5A、5F)或者可以彼此不同(图5B、5C、5E)。在一些实例中,其中的两个或更多个区段(例如,第一区段66A和第三区段66C)可以具有彼此相同的长度L,而另一个区段(例如,第二区段66B)具有不同的长度L(图5D)。区段66A、66B、66C中的一者或多者的长度L可以为约0.2mm、或约0.4mm、或约0.6mm、或约0.8mm、或约1.0mm、或约1.2mm、或约1.4mm、或约1.6mm、或约1.8mm、或约2.0mm,或者以任何给定数值作为端点的任何和所有范围和数值。换言之,区段66A、66B、66C中的一个或多个可以沿着通道26或壁38的约5%、或约10%、或约15%、或约20%、或约25%、或约30%、或约35%、或约40%、或约45%、或约50%、或约55%、或约60%、或约65%、或约70%、或约75%、或约80%、或约85%、或约90%、或约95%、或约99%、或约100%的长度延伸。

可以表征孔66的第三个参数是第一区段66A、第二区段66B和/或第三区段66C的宽度W。各个区段中的一个区段的宽度W作为从区段的一侧到另一侧的最长线性尺寸来测量。在一些实例中,第一区段66A、第二区段66B和第三区段66C各自的宽度W可以彼此相同或者可以彼此不同。在一些实例中,其中的两个或更多个区段可以具有彼此相同的宽度W,而另一个区段具有不同的宽度W。区段66A、66B、66C中的一者或多者的宽度W可以为约0.01mm、或约0.05mm、或约0.1mm、或约0.15mm、或约0.20mm、或约0.25mm、或约0.3mm、或约0.35mm、或约0.40mm、或约0.45mm、或约0.5mm,或者以任何给定数值作为端点的任何和所有范围和数值。换言之,区段66A、66B、66C中的一者或多者的宽度可以等于通道26或壁38的长度的约1%、或约5%、或约10%、或约15%、或约20%、或约25%。

可以表征孔66的第四个参数是孔66的第一区段66A、第二区段66B和/或第三区段66C之间限定的角θ。角θ在两个区段之间的相交处,在区段的外侧(即,邻近最近的壁38的孔66的部分)之间测量。角θ可以为约45°、或约50°、或约55°、或约60°、或约65°、或约70°、或约75°、或约80°、或约85°、或约90°、或约95°、或约100°、或约105°、或约110°、或约115°、或约120°、或约125°、或约130°、或约135°、或约140°、或约145°、或约150°、或约155°、或约160°、或约165°、或约170°、或约175°,或者给定数值之间或来自给定数值的任何和所有数值和范围。

可以表征孔66的第五个参数是一个或多个区段从壁38的偏离O。例如,一个或多个区段可以远离相交壁38定位(图5G)。区段66A、66B、66C中的一者或多者从壁38的偏离O可以为约0.01mm、或约0.05mm、或约0.1mm、或约0.15mm、或约0.20mm、或约0.25mm、或约0.3mm、或约0.35mm、或约0.40mm、或约0.45mm、或约0.5mm,或者以任何给定数值作为端点的任何和所有范围和数值。应理解,偏离O可以沿区段的长度变化,并且不同的区段可以具有与孔66的其他区段不同的偏离O的水平。

可以表征孔66的第六个参数是孔66位于通道26的多少个角26A上或邻近多少个角26A。角26A被限定在相邻的相交壁38的交界处。例如,孔66可以不在通道26的角26A上延伸(图5A),在一个角26A上延伸(图5A),在两个角26A上延伸(图5B-5D),在三个角26A上延伸(图5E),或者在四个角26A上延伸(图5F)。应理解,由于制造的变化性以及孔66的一般形状,小部分的罩层58可能仍然在通道26的角26A的一部分上延伸,但是这种取向仍然被认为位于角26A上。

通过定制上述六个不同参数,孔66可以采取各种形状和构造。在第一个实例中,孔66可以在两个或更多个限定在相交壁38之间的角26A上延伸(图5B-5F)。在第二个实例中,孔66可以沿着两个相交壁38延伸,并且孔66沿着这两个相交壁38中的每个相交壁延伸基本上相等的长度(例如,图5A和5D)。在第三个实例中,孔66不在两个或更多个被限定在相交壁38之间的角26A上延伸(例如,图5A-5D和5G)。在第四个实例中,孔66沿着两个相交壁38延伸,并且沿着这两个相交壁38中的每个相交壁延伸不同的长度(例如,图5B-5E)。在第五个实例中,孔66在通道26的至少一个壁38附近延伸(图5A-5G)。在第六个实例中,孔66在一个或多个限定在相交壁38之间的角26A上延伸(图5A-5F)。在第七个实例中,孔66一般可以围绕通道26的一部分周界延伸(例如,图5A-5G)。

应理解,在适用的情况下,上文强调的六个参数的任何组合可以相互以任何组合来使用。

通过定制孔66的各个参数,孔66可以具有一定的面积,该面积是与孔66对齐的对应相关通道26的截面积的约1%至约80%。例如,孔66的面积可以是邻近孔66的通道26的截面积的约80%或更小,约75%或更小,约70%或更小,约65%或更小,约55%或更小,约50%或更小,约45%或更小,约40%或更小,约35%或更小,约30%或更小,约25%或更小,约20%或更小,约15%或更小,约10%或更小,约5%或更小。应理解,考虑了其间的任何和所有数值和范围。

使用上述参数来设计孔66可以形成罩层58的挡件70。根据各个实例,挡件70一般可以在通道26的中心上延伸,但应理解,孔66可以一定的方式形成,使得挡件70不与通道26的中心对齐。在一些实例中,罩层58的挡件70可以被锚固到多个壁38(例如,图5A-5E和5G),或者可以被锚固到单个壁38(例如,图5F)。如下文将更详细解释地,由罩层58的材料形成的挡件70被构造成在朝向过滤器10内部的方向上挠曲或偏转并且进入到通道26中。挡件70的挠性由罩层58的厚度和材料以及挡件70的几何结构决定。由于挡件70本质上是由孔66的区段形成的,因此挡件70可以采取各种形状,包括圆形、三角形、正方形、矩形或更高阶多边形。

现在参考图6,该图描绘了对过滤器10进行堵塞的示意性方法80。方法80可以开始于步骤84:在包括多个相交壁38的过滤器10上定位罩层58,所述多个相交壁38在相交壁38之间限定了至少一个通道26。如上所述,通过使用粘合剂以允许将罩层58粘到蜂窝体14上,和/或通过使用围绕蜂窝体14的外表面定位的绑带将罩层58保持到蜂窝体14上,可以将罩层58连接到蜂窝体14。

接着,进行步骤88:在通道26附近对罩层58进行穿孔以形成孔66。如上所述,通过定制孔66的各个参数,罩层58限定了在通道26的中心上延伸的挡件70。对罩层58进行穿孔以在罩层58中形成孔66促进了通道26与罩层58的另一侧上的环境之间流体连通。孔66可以通过机械力(例如,使用打孔器)或通过使用激光92来形成。根据各个实例,罩层58可以包括位于罩层58上的多个孔66。例如,可以一定图案(例如,类似棋盘的图案)在罩层58上定位孔66。在类似棋盘的图案中,孔66在端面处(例如,第一端18和/或第二端22)位于每隔一个的通道26上方。根据各个实例,多个孔66可以位于多个通道26上方。根据各个实例,步骤88的对罩层58进行穿孔以在罩层58上形成多个孔66可以在小于约25秒内实现。

接着,进行步骤96:使堵塞混合物100通过罩层58中的孔66进入到通道26中。在步骤96中,将蜂窝体14及其多个通道26与堵塞混合物100接触,以使一部分堵塞混合物100流到过滤器通道26中。如上所述,罩层58被设置在蜂窝体14的至少一端上。具有罩层58的过滤器10的端部被定位成接触堵塞混合物100,以使得堵塞混合物100流动通过孔66并进入到通道26中。可以在接收器内或者不同的容器中使蜂窝体14与堵塞混合物100接触。

堵塞混合物100可以由粘土、无机粘结剂、水和多个无机颗粒组成。根据各个实例,堵塞混合物100可以包括一种或多种添加剂(例如,流变改性剂、增塑剂、有机粘结剂、发泡剂等)。根据各个实例,粘土可以包括胶态粘土、蒙脱石粘土、高岭土粘土、伊利石粘土和绿泥石粘土中的一种或多种。无机粘结剂可以为二氧化硅、氧化铝、其他无机粘结剂和它们的组合的形式。二氧化硅可以是细的无定形、非多孔及大致球形的二氧化硅颗粒形式。堵塞混合物100可以具有足够的水,以使得堵塞混合物100可以具有粘性或流动性。

可以使蜂窝体14在堵塞混合物100内进行接触,将蜂窝体14浸没或浸入在蜂窝体100内直到预定的深度。例如,蜂窝体14可以被浸没到以下深度:大于或等于约0.5mm,大于或等于约1mm,大于或等于约1.5mm,大于或等于约2mm,大于或等于约2.5mm,大于或等于约3mm,大于或等于约3.5mm,大于或等于约4mm,大于或等于约4.5mm,大于或等于约5mm,大于或等于约5.5mm,大于或等于约6.0mm,大于或等于约6.5mm,大于或等于约7mm,大于或等于约7.5mm,大于或等于约8mm,大于或等于约8.5mm,大于或等于约9mm,大于或等于约9.5mm,大于或等于约1.0cm,大于或等于约2.0cm,大于或等于约3.0cm,大于或等于约4.0cm,大于或等于约5.0cm,大于或等于约6.0cm,或者其间的任何和所有数值和范围。可以使蜂窝体14在力的作用下接触堵塞混合物100。例如,蜂窝体14接触堵塞混合物100时的力可以小于重力,等于重力,或者是比重力大的力。应理解,蜂窝体14与堵塞混合物100接触时的力可以随着时间变化。

根据各个实例,使堵塞混合物100通过孔66并进入到通道26中,使得挡件70偏转到通道26中。例如,当蜂窝体14接触堵塞混合物100时,罩层58的挡件70被堵塞混合物100推到通道26中。取决于罩层58的材料,挡件70的尺寸和几何结构,使堵塞混合物100通过孔26的压力以及其他因素,挡件70被构造成偏转角α而进入到通道26中。角α作为挡件70与罩层58的平面之间的偏转的角度来测量。角α可以是约1°,或约2°,或约4°,或约6°,或约8°,或约10°,或约12°,或约14°,或约16°,或约20°,或约22°,或约24°,或约26°,或约28°,或约30°,或者给定数值之间的任何和所有数值和范围。应理解,根据工艺参数,在步骤96期间,角α可以变化。

在步骤96期间挡件70的偏转使得在堵塞混合物100进入到通道26中期间,引导堵塞混合物100抵靠通道26的至少一个壁。不囿于理论,据认为挡件70偏转到通道26中导致堵塞混合物100被引导抵靠蜂窝体14的相交壁38。堵塞混合物100与壁38的接触产生了壁曳力,当堵塞混合物100移动通过通道26时,该壁曳力使得堵塞混合物100完全填充通道26的截面区域。堵塞混合物100与壁38的接触使得堵塞混合物100与角26A和通道26的壁38紧密粘附。在常规的遮罩和堵塞系统中,通过罩中开口的浆料常不均匀地接触孔道表面,导致得到的阻塞物不均匀。由罩层58限定的挡件70的使用将堵塞混合物100引导成早早地接触壁38,以使得堵塞混合物100均匀地进入通道26并且使得形成均匀的堵塞物30。

由罩层58所限定的挡件70的使用还影响堵塞混合物100及得到的堵塞物30在蜂窝体14内的最大可达到深度(MAD)。堵塞混合物100在蜂窝体14内的MAD是堵塞混合物100在蜂窝体14内达到的深度,在该深度时,增加蜂窝体14和/或堵塞混合物100上的压力不增加堵塞混合物100将在通道26中移动到的深度。不囿于理论,据认为堵塞混合物100在蜂窝体14内的MAD受挡件70的使用的影响,因为挡件70引导堵塞混合物100抵靠壁38,这进而在堵塞混合物100与壁38之间产生了更紧密的粘合,从而降低了堵塞混合物100在通道26内的MAD。例如,堵塞混合物100在通道26内的MAD(即,其等于堵塞物30的长度加上干燥中的任何差异)可以为约8.5mm、或约8.0mm、或约7.5mm、或约7.0mm、或约6.5mm、或约6.0mm、或约5.5mm、或约5.0mm、或约4.5mm、或约4.0mm,或者给定数值之间的任何和所有数值和范围。

接着,进行步骤104:对堵塞混合物100进行强化以在通道26内形成堵塞物30。一旦蜂窝体14脱离堵塞混合物100,则可以除去罩层58,并且可以对蜂窝体14进行干燥和/或加热以将保留在蜂窝体14中的堵塞混合物100的部分强化成堵塞物30。烧结时间和温度可以根据堵塞混合物100的组成以及其他因素而变化。例如,过滤器10可以在约800℃至约1500℃的温度下烧结。例如,过滤器10的烧结温度可以为约800℃、约900℃、约1,000℃、约1,100℃、约1,200℃、约1,300℃、约1,400℃、约1,500℃,或者其间的任何和所有数值和范围。在一个具体的实例中,在约800℃至约1500℃的温度下进行堵塞混合物100的烧结。

根据各个实例,蜂窝体14在方法80的任何步骤之前、期间和/或之后可以经历一种或多种处理。该处理可以有助于控制堵塞混合物100的流体组分迁移到蜂窝体14的多孔壁38中的速率。不囿于理论,通过控制堵塞混合物100的液体被吸收到蜂窝体14中,该处理可以提供额外的机制来支配整个过程和得到的堵塞物30的品质。在第一个实例中,可以对蜂窝体14进行疏水涂覆处理。在该实例中,通过浸没或喷洒,通道26的入口(例如,第一端18或第二端22)暴露于疏水涂料,该疏水涂料用于阻止毛细作用,毛细作用导致来自堵塞混合物100的流体被吸到通道26的壁38中。疏水涂料的使用可以在混合物100流到通道26中时,用于改变堵塞混合物100的粘度变化率。否则,在一些实施方式中,未经处理的过滤器可能从堵塞混合物100吸收液体(例如水),这可导致堵塞混合物进入通道26后,堵塞混合物74经历水损失,由此导致不期望的粘度增加,迫使要更高的堵塞压力来使堵塞混合物100在通道26中实现必要的深度。疏水材料可以作为涂层被施加到通道26中的目标深度,使得一旦堵塞混合物100延伸超过该点,则粘度迅速增加,这是因为水损失有利地停止了堵塞混合物100的流动,并由此提供了对堵塞混合物100的深度控制。

利用本公开可以提供多种优点。首先,对罩层58进行穿孔的周期时间可以大幅减少。在用于堵塞过程的罩中常规地形成开口时,激光需在大的区域内(例如,孔道的整个开口)光栅化,以形成足够大的开口。一般地,形成的区域越大,激光或其他穿孔机构可能需要进行的独立移动越多。使用本文的孔66的形状可以允许生产简单且时间投入少的切割路径。例如,相比于常规形状(例如正方形),孔66的“L”、“V”和“U”形状可以需要独立激光切割路径的一部分。进一步地,由于孔66的限定特征是为了形成挡件70,因此可以直接节约通常与激光烧蚀挡件70相关的时间。

第二,由于可以缩短切割孔66的周期时间,因此,可以需要更少的设备资本投资。在聚合物罩中常规形成开口是缓慢的,因此需要大量设备来增加生产率。使用本公开的孔66的形状可以减少与每个孔66相关联的各个时间,因此总共需要更少的设备来满足期望的生产率,从而使得需要更少的资本投资。进一步地,由于本文公开的孔66的形状可以相对较简单,因此在穿孔步骤88中,激光可以需要更少的编程步骤。

第三,使用本公开的孔66的形状可以减少堵塞物30的深度变化性。常规的罩中的开口常导致阻塞物具有各种深度,这是因为堵塞浆料具有不与壁接触的倾向,导致阻塞物具有各种各样的深度。使用本公开的挡件70在堵塞混合物100中立即产生壁曳力,使得堵塞混合物100均匀地填充通道26,因此得到了深度均匀的堵塞物30。

第四,无论通道26的直径如何,使用本公开的孔66的形状可以允许形成更短的堵塞物30。具有不同通道密度的常规蜂窝体常需要不同的工艺调试来补偿通道密度差异。不论过滤器10的水力直径如何,使用本公开,通过简单切换孔66的形状,提供了获得深度更短的堵塞物30的能力。进一步地,挡件70的使用影响堵塞混合物100的MAD。在常规过程中,气体过滤器常被压到浆料中直到一定深度,该深度被认为将形成期望深度的阻塞物,但是这需要大量的工艺调试来实现。通过改变堵塞混合物100的MAD,可以将蜂窝体14压到堵塞混合物100中直到产生MAD的压力,因此可以大大消除工艺转变。

第五,使用本文公开的孔66的形状和罩层58的材料提供了更大的工艺转变。常规的堵塞过程常常仅可在正方形与圆形开口之间变化来形成不同深度的阻塞物。通过提供罩层58的材料的切割图案、几何结构、厚度和刚度的变化,本公开的系统的使用提供了更加独立的工艺控制点来调节堵塞物30的深度。

实施例

以下提供了与本公开一致的非限制性实施例以及比较例。

现在参考图7A-7D,其提供了各种比较例的图像。第一比较例(图7A)是在聚合物罩中制造的在孔道中心上的单个切削或切割类型的开口。第一比较例大部分在孔道的分隔件(partition)之间平分聚合物罩。第二比较例(图7B)是在聚合物罩中对角穿过孔道中心的单个切削或切割类型的开口。第二比较例在由孔道的分隔件形成的角之间平分聚合物罩。第三比较例(图7C)是在聚合物罩中、在孔道中心上的十字类型的开口。第四比较例(图7D)是在聚合物罩中、在孔道的大部分上的正方形开口。

现在参考图8A-8D,其提供了与本公开一致的各种实施例的图像。第一实施例(图8A)是在聚合物罩(例如,罩层58)中制造,并且在孔道(例如通道26)的中心上限定了接片(tab)(例如,挡件70)的大致“L”形的开口(例如,孔66)。第一实施例的开口具有沿着孔道的分隔件(例如,壁38)延伸并且覆盖孔道的三个弯曲部(例如,角26A)的部分(例如,第一区段66A和第二区段66B)。第二实施例(图8B)是在聚合物罩(例如,罩层58)中制造,并且在孔道(例如通道26)的中心上限定了接片(例如,挡件70)的大致“U”形的开口(例如,孔66)。第二实施例的开口具有沿着孔道的分隔件(例如,壁38)延伸并且覆盖孔道的三个弯曲部(例如,角26A)的部分(例如,第一区段66A、第二区段66B和第三区段66C)。第二实施例具有长度均不相同的各部分。第三实施例(图8C)是在聚合物罩(例如,罩层58)中制造,并且在孔道(例如通道26)的中心上限定了接片(例如,挡件70)的大致“U”形的开口(例如,孔66)。第三实施例的开口具有沿着孔道的分隔件(例如,壁38)延伸并且覆盖孔道的三个弯曲部(例如,角26A)的部分(例如,第一区段66A、第二区段66B和第三区段66C)。第三实施例具有长度均不相同的各部分。第四实施例(图8D)是在聚合物罩(例如,罩层58)中制造,并且在孔道(例如通道26)的中心上限定了接片(例如,挡件70)的大致“U”形的开口(例如,孔66)。第四实施例的开口具有沿着孔道的分隔件(例如,壁38)延伸并且覆盖孔道的三个弯曲部(例如,角26A)的部分(例如,第一区段66A、第二区段66B和第三区段66C)。第四实施例具有长度基本上相同的各部分。

现在参考图9,其提供了相对于各个实施例的激光燃烧时间(例如步骤88)的条形图。对气体微粒过滤器(例如过滤器10)进行激光燃烧,所述气体微粒过滤器具有200个孔道(例如通道26)/平方英寸和8密耳板(例如壁38)厚度,并且直径为6.43英寸。如可见到的,相比于常规的正方形设计(即,第四比较例),使用开口(例如孔66)的简化图案显著减少了产生开口的周期时间。进一步地,如根据图9不言而喻,相比于第四比较例,第一比较例大致花费不到一半时间来形成通孔激光燃烧。

现在参考图10,其描绘了使用第一实施例的聚合物罩形成的阻塞物(例如,堵塞物30)的图像。使用包含美多秀(Methocel)和LUDOX糊料的陶渣(例如,堵塞混合物100)。对经钻芯的气体微粒过滤器(例如过滤器10)进行实验,所述微粒过滤器具有200个孔道(例如通道26)/平方英寸和8密耳板(例如壁38)厚度,并且直径为2英寸。用英斯特朗(Instron)机器进行堵塞,并且堵塞速率为0.5mm/秒。堵塞在70psi时自动结束,在气体微粒过滤器中达到陶渣的MAD。如可见到的,随机的长堵塞的形成有所减轻,并且孔道(例如通道26)中的长度显示为均匀地在约5mm处,表明第一实施例的“L”形状提高了堵塞物深度均匀性。在堵塞过程和洗涤之后拍摄的聚合物罩的图像说明聚合物罩没有因为堵塞过程而受损。

现在参考图11A和11B,其提供了使用第四比较例(图11A)和第一实施例(图11B)形成的所得阻塞物(例如,堵塞物30)。对经钻芯的气体微粒过滤器(例如过滤器10)进行实验,所述微粒过滤器具有200个孔道(例如通道26)/平方英寸和8密耳板(例如壁38)厚度,并且直径为2英寸。如可见到的,由第四比较例形成的阻塞物产生了高度的变化性,而第一实施例促进形成了显著更均匀的阻塞物,并且具有约5mm的缩短的MAD。

现在参考图12A和12B,其提供了使用第四比较例(图12A)和第一实施例(图12B)形成的所得阻塞物(例如,堵塞物30)。在相同的测试条件下,相比于第四比较例的8.5mm的MAD,第一实施例促进形成了MAD为7.5mm的更短的阻塞物。对经钻芯的气体微粒过滤器(例如过滤器10)进行实验,所述微粒过滤器具有200个孔道(例如通道26)/平方英寸和8密耳板(例如壁38)厚度,并且直径为2英寸。

现在参考图13A-13D,其提供了第一实施例的变化形式及所得阻塞物(例如,堵塞物30)。对经钻芯的气体微粒过滤器(例如过滤器10)进行实验,所述微粒过滤器具有200个孔道(例如通道26)/平方英寸和8密耳板(例如壁38)厚度,并且直径为2英寸。用英斯特朗(Instron)机器进行堵塞,并且堵塞速率为0.5mm/秒。堵塞在70psi时自动结束,以达到阻塞物的MAD。结果显示,在图13A与图13B之间,开口的第一部分(例如,孔66的第一区段66A)的长度减小(表示为ΔA/A)20%对堵塞性能没有影响。开口的第一部分与第二部分(例如,第一区段66A和第二区段66B)之间的角从约90°(图13A)变化到87°(图13C)显示出对阻塞物深度或阻塞物均匀性没有影响。进一步地,将第一部分和第二部分的宽度增加到0.4mm(图13D)没有不利地影响阻塞物深度或品质。据此,表明可以实现第一实施例的形状变化的高容差(例如,由于制造容差所致),并且接片的形成有利于阻塞物的形成。

32页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:生物可利用氮组合物和方法

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!