[发明专利]用于微粒过滤器的堵塞方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及将可流动材料充填到蜂窝结构的选定蜂窝，更具体地说，涉及用于有选择地将蜂窝结构的蜂窝组织封制分歧结构堵住(manifold)、即堵塞蜂窝结构的蜂窝组织制造陶瓷过滤体以及其它有选择地密封的蜂窝结构的方法和装置。

背景技术

具有每平方厘米约10至100个或更多个蜂窝或横截面蜂窝密度的蜂窝结构具有几种用途，包括固体微粒过滤体和固定的热交换器。壁流微粒过滤器应用需要有通过在其相应一端或两端封制分歧结构等来密封或堵塞的有选择的蜂窝结构。术语“密封的”和其它相应的语法形式，即密封剂、密封等在此用于指封闭蜂窝组织的开口横截面面积的多孔或非多孔方法。

标号10(图1)总体表示通常已知的并可使用由外壁15围绕的相交的薄多孔壁14的基体形成的蜂窝结构10制成的固体微粒过滤体，在所示实例中形成为圆形横截面构造。壁14横跨在第一端面18和相反的第二端20之间、并在其间延伸，第二通道22在第二通道22的端面18、20之间延伸并在两端面处开口，并形成大量的相邻中空通道或过滤体10。外壁15(或皮)限定用于第一端面18和第二端面20的外部边缘16。为了形成过滤器10(图2和3)，每个蜂窝通道22的一端被密封，蜂窝通道22的第一分组24在第一端面18处密封，且蜂窝通道22的第二分组26在过滤器10的第二端面20处密封。当所有的通道22尺寸相同时，端面18、20中的任一个都可用作最终所形成的过滤器10的入口面。

操作时，污染流体(例如包括诸如排气煤烟之类的微粒物质)在压力下到达入口面并通过在入口面处开口的那些蜂窝通道进入过滤器10。由于这些蜂窝通道在相对端面(即本体的出口面)处密封，污染流体被迫进入薄多孔壁14并进入在入口面处密封并在出口面处开口的相邻蜂窝通道。流体中的固体微粒污染物太大而不能穿过壁上的多孔开口，所以留在后面而纯净的流体通过出口蜂窝单元流出过滤器10。

对于这种过滤器和热交换器的批量生产，非常需要能够尽可能快速且低成本地密封所选的蜂窝端。一种已知的堵塞方法包括使用具有其中延伸穿过有多个开口的掩模以在制造固体微粒过滤体时有选择地将蜂窝结构封制分歧结构(诸如US4,411,856、US4,427,728、US4,557,682、以及US4,557,773中已知的)。迄今为止，这些掩模通常与通过将陶瓷原材料与水成粘合剂混合形成糊状的泡沫型水泥结合使用，水成粘合剂诸如甲基纤维素、可塑剂和水(例如参见US4,455,180)。当使用这种泡沫型水泥时，蜂窝结构的两端用柔性或刚性板所覆盖，所述板具有水泥通过其压入各蜂窝单元的端部的孔。在一特定应用中，借助于基于堵塞机器(见US4,557,682的图1)的伺服驱动活塞穿过相关掩模而将水泥压入，其中该及其排放出一次量的充入的水泥以在蜂窝通道内形成所要求的塞件。

该特定工艺有很多缺点，包括总堵塞长度的高度可变性、掩模相对于过滤体的错位，由此形成未堵塞的蜂窝，并由于在施加前剥落到新水泥中的干水泥而形成未堵塞的蜂窝。该工艺通常使用由硅预形成的掩模，该掩模可重复使用以堵塞多个蜂窝结构。可再用的掩模在堵塞蜂窝时不是很有效，因为它们不能在多个蜂窝结构之间调整变化。用在这些常规工艺中的设备与激光切割聚合掩模也是不兼容的，因为当相关的堵塞机器打开进行部分释放时这些激光切割掩模与水泥本体留在一起(参见US4,557,773)。硅掩模的另一问题(如US4,427,728所示)是它们的尺寸设置成与过滤器的外边缘对齐，由此使水泥能够沿着过滤器的外边缘流动并粘到外边缘上。

通过将密封材料不可渗透的、有粘结剂背衬的柔性带(诸如掩模带)的条施加到所选行和列的蜂窝单元上，还在蜂窝结构的开口面处形成掩模用于将在基本上相互平行的行和基本上相互平行的列之间规则间隔的蜂窝组织封制分歧结构。或者，可这样来形成这些蜂窝组织：提供间隔的基体，将诸如金属箔的弹性的、不可渗透且可再用材料的条叠加在一起，然后将它们连结在一起，且在具有穿过基体的开口的结构的开口面上和与所要充填的蜂窝通道相对的垫圈位置上安装或不装下部垫圈。通过提供具有以相互平行的行和相互平行的列设置的蜂窝单元的蜂窝结构并用诸如掩模带或连结的薄金属条之类的适当柔性材料条覆盖交替行或交替列，将设置成横跨开口面的格子图案的蜂窝的子集的一半的开口端露出。在充填条带的端部之后，将条带移除并将条带施加到覆盖其余的交替行和其余的交替列，由此露出开口面的格子图案的蜂窝的子集的其余一半的开口以进行充填。