DE2708908A1 - Keramische wabenkoerper - Google Patents

Keramische wabenkoerper

Info

Publication number
DE2708908A1
DE2708908A1 DE19772708908 DE2708908A DE2708908A1 DE 2708908 A1 DE2708908 A1 DE 2708908A1 DE 19772708908 DE19772708908 DE 19772708908 DE 2708908 A DE2708908 A DE 2708908A DE 2708908 A1 DE2708908 A1 DE 2708908A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cell
cells
walls
curved
honeycomb body
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
DE19772708908
Other languages
English (en)
Other versions
DE2708908C2 (de
Inventor
Suresh Thakordas Gulati
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Inc
Original Assignee
Corning Glass Works
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 Corning Glass Works filed Critical Corning Glass Works
Publication of DE2708908A1 publication Critical patent/DE2708908A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2708908C2 publication Critical patent/DE2708908C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B01J35/56
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2825Ceramics
    • F01N3/2828Ceramic multi-channel monoliths, e.g. honeycombs
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24149Honeycomb-like
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24149Honeycomb-like
    • Y10T428/24165Hexagonally shaped cavities
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24628Nonplanar uniform thickness material

Description

Anmelderin: Corning Glass Works
Corning, N.Y., USA
Keramische Wabenkörper
Die Erfindung betrifft keramische Wabenkörper mit belastungsgünstigen Zellstrukturen.
Keramische Wabenkörper sind aus einer Vielzahl einzelner Zellen aufgebaut, und an der Peripher! von einem Mantel umgeben. Alle Zellen, mit Ausnahme der an der Peripher! des Körpers gelegenen Zellen, haben die gleiche Form im Querschnitt, z.B. die Form von Dreiecken, Quadraten, Rhomben, Hexagonen, Kreisen u.s.f. Um ein möglichst großes Gesamtvolumen zu erhalten, werden die Trennwände der Zellen meist dünn ausgeführt, z.B. in Dicken von 0,05 - 1»27 mm.
Eine besonders günstige Verwendung finden keramische Wabenkörper als Träger für Katalysatoren, insbesondere für die Emissionskontrolle von Verbrennungsmasohinen»
709841/0612
Für die Herstellung weiterer .bearbeitung und Anwendung sei auf die US-PS 3,783,350, 3,790,654, 3,W, 197, 3,326,003, 3,^5,977 hingewiesen.
Bei Verwendung in Vertrennungsmaschinen entstehen ganz erhebliche Temperaturgefälle infolge der durch die Zellen strömende Abgase, die zu hohen tangentialen und radialen Belastungen des Keramikkörpers, und schließlich zu Kissen, Sprüngen und zum .Bruch führen können. Wie in dem Auisats " Effects of Gell Geometry on Thermal Shock Resistance of Catalytic Monoliths", in Society of Automotive Engineers paper Ho. 750171, Februar 1975 ausgeführt wird, ist die Wärmeschockfestigkeit keramischer Wabenkörper dem Y/ärmeausdehnungskoeffizient des Materials und seiner mechanischen. Festigkeit in den .Belastungsrichtungen direkt, und seinem strukturellen Elastizitätsmodul in den Belastungesrichtungen umgekehrt proportional. Die bisier zur Verfügung stehenden Körper niedriger Dehnung und hoher Festigkeit sind für die erwarteten verschärften staaxlichen Anforderungen an die Emissionskontrolle, insbesondere die zur Entfernung von Stickoxiden benötigten erhöhteil Umsetzungstemperaturen immer noch unzureichend.
Aufgabe der Erfindung sind daher keramische Wabenkörper, welche ohne wesentlich veränderten Investitionsaufwand mit dem für die bisher verwendeten Wabenkörper eingesetzten
709841/0612
Maschinenpark hergestellt werden können, und die bei der verschärften JSraissionskontrolle unvermeidlichen nöheren thermischen und mechanischen Belastungen schadensfrei aushalten.
Die Aufgabe wird durch die keramischen Nabenkörper der Erfindung dadurch gelöst, daß jede Zelle einen Satz abwechselnd konkav und konvex zur Zellenlängsachse gekrümmte Zeil- oder '$rennwände aufweist, wobei die jewe.ilπ Itonirav bzw. konvex gekrümmten Wände an beiden Enden an eine jeweils unigek gekrümmte '»/and anschließen.
",/eitere {"Hastige Ausgestaltungen, sov/ie die er±indungs;;e:nlli:; ersieltei opeaifischen Vorteile sind i::i der folgenden iies touir ■ \v?A (Lev. ii.itev-aTis;oriic;ien äar^ele:Tt.
A laid der kieicluiu^-.-cn f?ei die Erfindung mihey* erläutert.
Dj.e '.0'X-J1Vo: 1 in oerupeictiviac'ier Ansicat eine quadratisei.ie f»3lle eives helan
die .?i'jur 1a ein Folardia^rariVii der Kennlinie der; strukturellen ülac tiüitHtünodul der belcaniiten Zelle nac-i FifHir 1 in den veriic'-iedenen liicntuncen eine:·: Querscnnittaebene χ - y;
die Ji'i'Tar 2 .jsrspt^tiviscn eine erfindungsfäeiüäß ausgebildete i'iüllo i ι L'Ori: cinoa iuodix'iaierten Quadrats;
709841/0612
- 4 -BAD ORIGINAL
und die Pi^ur 2a das dazugehörige Polardiafjramm des Elastizitätsmodul;
die ii^ur 3 schematisch eine sich wiederholende Gruppierung von Zellen nach Pin-ur 2 in einem erfindungsgemäßeu Vo/jeukörper;
die ij'igur 4 schematisch eine Zelle nach der Figur 2, mit sinusförmiger V/andkrümi.iung;
die Figuren 5 und ο acherr.atisch v/eitere Ausbildungen der Erfindung ".lit Seilen in Form modifizierter Hexagone und Parallelogramme odex1 Knomben.
Die verschiedenen Wabenkörper der Figuren 1-5 errchalten eine Vielzahl paralleler Zellen ?C ';.β, 40-44, 50-60. Diese werden durcJi ineinander übergehende Trennwände 20 gebildet. Die Trennwände fiiiiren durch den gesamten Köroer und verlaufer, im wesentlichen parallel zur Achse des VVausnkcirnerp. Die Zellen v/erden durch eine Außenwand oder Haut 70 oe^renzc, Fii-^ur 3. Vorzugsweise sind die Trennwände dünn ausgebildet, um einen möglichst großen, durch die Querücnriittsebensn :: mid y definierten Zellenraum zu. se lafien.
In der Ausbildung der yifcurea 2-4 aaben die Zellen "10-3;i einen quadratischen Ouersc'iiitt. Das Quadrat wird duren die Geraden begrenzt, die nian durch die Verbindung- oder Stoßlinien der Trennwände 2üa, 20b ziehen kann. Jede Zelle 3O-3J
709841/0612
BAD ORIGINAL
enthält die einander gegenüberliegenden, konkav geicrünimten Trennwände 20a und die einander gegenüberliegenden, konvex gekrümmten Trennwände 20b, welche an den vier Verbindungslinien 24 aneinandergrenzen, sodaß beide Enden der konvexen bzw. konkaven Trennwände an die ,jeweils beiden anders gekrümmten Trennwänden angrenzen.
Wie aus der Figur 4 ersichtlich ist, haben alle Trennwände die gleiche Länge L, sowie den gleichen Krümmungswinkel, sodaß die vier Eckwitikel an den Verbindungsstellen der Trennwände jeweils 90° betragen, wobei der Eckwinkel durch die in der Quersciinittsebene liegenden Tangenten zweier angrenzender Trennwände gebildet wird. Alle Trennwände sind gleich dick, wobei diese Dicke möglichst klein gehalten wird, um die offene F3.äche möglichst groß zu gestalten. Zur Vermeidung konzentrierter Belastung in den Endbereichen der Trennwände v/erden die Verbindungsstellen vorzugsweise ausgekehlt oder abgerundet.
Wie die Figur 3 zeigt, haben alle Zellen die gleiche Form, aber anliegende Zellen sind zueinander um einen Winkel von 90° versetzt. So sind alle Zellen 30-38 von gleicher Form, aber die Zellen 32-3ö sind zur Zelle 30 um 90° gedreht angeordnet. In einer Zellenreihe liegen die Zellen 38 und 36 oder 32 und 34 gleich, während die jeweils innenliegende Zelle z.B. die Zelle 30 zu den benachbarten bzw. anliegenden Zellen tun
709841/0612
versetzt ist. Datiit entsteht ein uich regelmäßig wiederholendes Zellenmuster. Dies läßt sich auch in der //eise betrachten, daü ,jede Trennwand konvex su einem Zellteil aber konkav zu einem diese Trennwand teilenden Zellteil ist. So sind beispielsweise die Trennwände 20a der Zelle konkav zur Zelle 30, aber in den die Trennwände 20a rut der Zelle 30 teilenden Zellen 36 und 3ß bilden die Trennwände eine konvexe Krümmung. Umgekehrt bilden die Trennwände 20b für die Zelle 30 eine konvexe Krümmung, aber für die über bzw. unter dieser Zelle liegenden Zellen 3?, 34 eine konkave Krümmung. Hierbei ist zu beachten, daß die zwei Zellen gemeinsamer Trennwände jeweils die gleiche Bezugsziffer tragen.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Walzenkörper besteht darin, daß bei Verformung unter thermischer oder mechanischer Belastung die Eckwinkel in den Zellen im wesentlichen gleich, im Falle der Ausbildung nach den Figuren 2-4 mit modifiziert-quadratischeni Querschnitt also etwa 90 , bleiben. Dies ist die Folge der Ausbildung der gegenüberliegenden Zellwände 20a, 20b, welche vom ZeIlzentrum hinweg oder zu diesem wirkende, eingebaute homentarme aufweisen, die bei der Verformung der Trennwände vom Zellenzentrum hinweg oder zu diesem Hn biegen. So biegen die parallel zu den konkav gekrümmten Trennwänden wirkenden Kräfte die beiden Wände nach innen, die entsprechenden parallel zu
709841/0612 - ι -
konvex gekrümmten Wänden wirkenden Kräfte diese dagegen nacn auacn. Infolgedessen behalten die Zellen ihre ursprünglichen Ectovinkel bei. Als parallele wirkende Kräfte v/erden hierbei die entlang einer Geraden, der x-Achse der .Figur 4, wirkenden Kräfte bezeichnet; diese Gerade verbindet die Enden der Trennwände an den Stoßstellen 24 in einer Querschnittsebene.
In Keramischen Wabenkörpern konzentrieren sich die Belastungen zunehmend in den Endbereichen der Üellwände, je kleiner die Eckwinkel werden. Erfindungsgemäü wird durch die Konstanthaltung der Eckwinkel unter Belastung und Verformung diese Jelastungskonzentration weitgehend vermieden. Im Gegensatz :;xx 'Seilen mit geraden Wänden verursacht die gekrümmte Ausbildung der Zellwände eine vorbedingte, keine willkürlicne Verformung. Damit ergibt sich - zusätzlich hu oder unaojici'.i;:ig von einer üenkiin'; des Wärmeaiisdelinungskoeffizienten der Keramik - eine verbesserte V/ärmeschockfestigkeit der erfinduiV';Gr r;emä3en ''/aosn;:örv.er.
Alu weiteren wic";i.ti,;;en ι/οχ·υθχ1 verursacht die gekrümmte Aunbildxmn der Zellv/^iride einen niedrigeren und gleichiaäiii- ;;ore;i Elastizitätsmodul in Richtungen, die in den Qucrqo'mittsebenea liegen. Dadurch eraöht sieb die Jelastungsfestigkeit gegenüber ther'niscn oder xaecaaiiisch üedingten radialen und tangentialen Jelastungen.
709841/0612
BAO ORIGINAL
V/ie die vorstehend erv/ilhacü Veröflentlichun ■ der ο.Α.ύ. Derichtet, kann der strukturelle Elastizitätsmodal einer Zelle mit qxiaäratiscn.er:i Querschnitt durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt, v/erden.
Έ(0=^°) = 2E (2)
[(L/t)5 + (3 + 2v) (L/t) ]
v/orinTjAdie V/inkelverschiebung zur x-Achse (Figur 1) und "Κ der Elastizitätsmodul de^ Selltnaterials ist; L bezeichnet die Länge der Trennwand, t deren Dicke; γ ist Poisson's Verhältnis, das in diagonaler 'Richtung, tf =45°, wegen Unrerjel-
der Zeilabmessunti;, z.3. ungleichmäßigen V/anddicken, mit O, ^ an^.;e:ior-ur.en v/ird.
j3ei einer Dicke t = C,02vi- ci:i, einer Län;;e L = C, 17t.. cm, und einem für extrudierts Uordieritkerar.iiken typiscHta
6 2
Elastizitätsmodul E= 4x10 J "noundo/iiicn beträct der nacn den obigen Gleichungen (1) und (2) berechnete Ülastisixäts^odul einer quadratischen Zelle gemäß Eiß
E(0, 90°) = °»57 x 106psi (3)
,ο
) = °»Ü3 x 10 Psi (4)
7098A1/0612 _ 9
BAD ORIGINAL
Eine quadratische Zelle Gekannter Ausbildung ist also in hohem Maße elastisch-anisotrop. Der strukturelle Elastizitätsmodul parallel zu den'Zellwänden (Gleichung 3) ist neunzehnmal größer als in diagonaler Richtung (4). Die Figur 1a zeigt die anisotrope..Elastizität sehr deutlich.
Hach der bevorzugten Ausbildung entsprechend Figur 4 haben die Trennwände 20a, 20b die Krümmung einer halben Sinuswelle, entsprechend der Gleichung
y * e Sin f (5)
worin y die Winkelverscniebung zur x-Achse der Figur 4 und L die Entfernung zwischen den Verbindungsstellen 24 an den Enden angrenzender Trennwände bezeichnet; e ist die maximale Exzentrizität oder Amplitude der Trennwände an der im Abstand von den Verbindungsstellen 24 liegenden Mitte. Hierbei werden y und e von der Mittellinie der Trennwände, nicht von deren Innen- oder Außenfläche gemessen. Das schematisch in der Figur 4 gezeigte Profil der Trennwände verläuft also entlang dieser Mittellinie; die Amplitude e ist die Abweichung von einer durch die Enden der Mittellinie gezogenen Geraden χ an der hitte der Trennwand.
Zum Vergleich eier kennzeichnenden Elastizitätsmodul-η der Erfindung mit den anisotropen Kennwerten bekannter Zellen nacii Figuren 1 und 1a wurden für die erfindungsgemäßen
709841/0612
Zellausbildungen die entsprechenden Gleichungen erarbeitet. Die modifizierten quadratischen Auebiläimgen der Zellen nach den figuren 2, 3 und 4 haben bei sinusförmig gekrümmten Trennwänden nach Gleichung (5) die durch die folgenden Gleichungen gekennzeichneten Elastizitätsmoduln:
=O, 90°) = E
£(1 + 6 fl) (6)
E'(ü=45°) =
s—25
C(L/t)3 + (3 + 2v)(L/t)
worin e die maximale Amplitude der sinusförmigen Krümmung gemäß Figur 4 ist; die sonstigen Parameter entsprechen denen der Gleichungen (1) und (2). Da aus den erwähnten Gründen mir kleine Krümmungsamplituden erforderlich erschienen, entspricht die Gleichung für den Modul in diagonaler Richtung der obigen Gleichung (2), wobei Ε'/.,^ο. annäiiernd gleich τ: ist.
Die folgende Tabelle enthält die Elastizitätsmodulv/erte für Wanddicken t = 0,0254 cm, V/andlängen L = 0,178 cm im wesentlichen parallel zu den Trennwänden, für die verschiedenen Verhältniswerte der Amplitude zu der Vfanddicice e/t:
- 11 709841/0612
- X- 1 ^'(0=0, 270890
Al 0,57 ::
tabelle 0,4b χ vo°)
e
t
0,29 x 106 ps.L
O 0,18 χ 10° osi
0,2 0,12 χ 10'■' psi
0,4 0,082 χ 1G'b psi
0,6 0,05'J χ 106 psi
0,0 0,039 x 105 :,si
1,0 10b psi
1,2 106 ,Gi
1,5
•7ic die Tabelle aei^t, ist bei einer Araplitn.de = C, also ■:cvaden ?revmv;;radea, der Ivudul frleich 0,57 x 10° psi. i'^erraociiendsirwoise niriri.t Dei einem Verhältnis der Arapl.i.tude s*ar Dicke von 1,5 der LSlastizitätsmodul auf 0,0'r; x 10° psi ab. Das entcpricüt einer YerbesoexMiig des ;3tr">i-"turellen lüociul von mehr als einer Größenordnung.
Indessen ist die. V/firnieschockfestigJceit nicht nur dem strukturellen Kodul iira^ekenrt proportional, sondern auch der festigkeit in der jeweiligen Richtung direkt proportional. !Daher muß aucn die Steigerung der Biegefestigkeit an den jDnden der Trennwände nalie den Verbindungastellen 24 infolge der hornentanae der gelcrüimaten Trennwände berücksich-Oi3t v/erdcn. Das Vernältuis der üiegemomente bekannter,
- 12 -
709841/0612
BAD ORIGINAL
quadratischer Zellen ·δ\\ denen der erfindungsgemäuen "Nabenkörper läßt sicii folgendermaßen ausdrücken:
= 1 + f cot α
worin iii gekrümmt das , liogeiLoment an den Endteilen der sinusförmig gekrümmten Trennwände; £·: gerade das Jiege.'-'.o^ent an den
bekannter, quadratischer Zellen nac:i i'igur 1 ; e und ϊ· wie oben; α die //inkelverschiebung zwischen einer Tangente s an der Krümmung an der Verbindungsstelle 24 u.id einer Geraden α durch das linde der Trennwand und die gegenüberliegende Verbindungsstelle (Eiirur -q·) ist. inir U = ί e=0,00b inch.= und L=O,070 inen=
h gekrümmt , . , ·.
K gerade
Hiernach ergiot sien ein ülastisititsmodul parellel zur ZeIlv/arid von 0,1b χ Il/'psi, also eine Verringernag irr. Vorgleic.i aur geraden V/and um einen Faktor 3, während die Steigerung der Biegeoelastung an den Unden der Trennwände nur 10 ^ Jeträgt. Dadurch ergibt 8ic;i v;eni,%stens eine Verdop;oeiurLg der Wärmeschockfestigkeit i:,i Vergleicn au geraden Lellv/änaen.
Außerdem bedeutet die erfindungsgemäße Ausoildu-'ig der fellen eine wesentliche Verbesserung der sonst stark anisotropen ,Strukturmodulmerki-Kile des keraaiisehen V/auen.t;öricca. I:: de.. gerade erwi.v.mten Bei^pielial"'. (kodul von 0,1^ χ 10 gsi "oorallel zu der. /'.cllv/:.;.nden) ergibt sich nnter Aiv/eviauiig eier C-leichjHig (7) ein .Jtrukturiiodul in diagonaler üicatung von
709841/0612 BAD ORIGINAL
-yt-
JlK
0,03 x 10" D3i. Pur diese Vierte erläutert die Figur 2a die verbesserte Gleichmäßigkeit des struktüreilen Elastizitätsmoduls infolge verringertem Elastizitätsmodul in den Winkelrichtungen 0, 90, 180 und 270° eines Wabenkörpers mit sinusförmig gekrümmten Wänden mit einer 6/10 der Wanddicke betragenden Amplitude. Die Verringerung des maximalen Elastizitätsmoduls liegt somit im Bereich von 67 %, also eine Änderung um den Paktor 3. Während die Werte der strukturellen Moduln in diagonalen und parallelen Richtungen (jeweils zu den Wänden) in Körpern mit geraden Zellwänden sich um einen Faktor 19 unterscheiden, beträgt dieser Unterschied bei der erfindungsgemäß modifizierten Form etwa 6. Die Anisotropie wird also um den Faktor 19/6, also annäaernd 3, verbessert.
Mach einer weiteren, in der Figur 5 gezeigten Ausbildung sind modifiziert-aexagonale Zellen vorgesehen. Die durch die Verbindungsstellen 24' gezogenen Geraden beschreiben ein Hexagon. Eine erste Gruppe konkav gekrümmter Wände besteht aus drei, nicht einander gegenüberliegenden Trennwänden 20c, während eine zweite Gruppe konvex gekrümmter Wände aus drei nicht gegenüberliegenden Trennwänden 2Od besteht. Ein in einer Richtung gekrümmte Trennwand liegt also jeweils zwischen zwei anders gekrümraten Trennwänden. Die Trennwände sind gleich lan'?, und in gleichem foaße gekrümmt; jede Verbindungslinie ist im gleichen Abstand und Winkel relativ zu zwei benachbarten Verbindungslinien angeordnet. Somit entstehen zwischen den Trennwänden jeweils gleiche Winkel von je 120°.
709841/0612 " U "
-y-
Wie aus der Figur 5 hervorgeht, sind die Zellen 40, 42, 44 so zueinander orientiert, daß ein sich wiederholendes, symmetrisches Muster entsteht, dergestalt, daß die für eine Zelle konkav gekrümmten Trennwände (z.B. 20c-40) für die sie als Trennwand teilende Zelle, z.B. die Zelle 42, konvex gekrümmt sind. Die Zellen sind einander gleich, aber anliegende Zellen sind um einen den Eckwinkeln der Zellen gleichen Winkelbetrag (120 ) zueinander versetzt. (Vgl. die um die gemeinsame Verbindungslinie 24 verdrehten Zellen 40, 42, 44 der Figur 5). Die hexagonalen Zellen einer beliebigen Zelle, z.B. die Zellen 40, 42 sind somit so zueinander orientiert, daß die quer zu der Reihe verlaufenden Trennwände in der gleichen Richtung gekrümmt sind.
Nach einer v/eiteren, in der Figur 6 dargestellten Ausbildung haben die Zellen eine modifizierte Rhombusform. Die zwei gegenüberliegenden konkaven Trennwände 20e stoßen mit ihren Enden an die einander gegenüberliegenden, konvexen Trennwände 20f. Alle Trennwände haben die gleiche Länge und sind um den gleichen Betrag gekrümmt. Zwei der einander gegenüberliegenden Eckwinkel betragen 60°, die anderen, gegenüberliegenden Winkel betragen etwa 120 . Wie zuvor werden die Eckwinkel durch den Schnitt der Tangenten an benachbarten Wänden definiert, die an den Verbindungslinien 24' aufeinander stoßen und in einer Querschnittsebene liegen.
- 15 709841/06.12
Al3 'Teil eines Viabenkörpers ist, nit Ausnaliue der Peripherie des Körpers, jede dex" 'Trennwände der Zellen für eine Zelle konkav,' für die benachbarte und dieae Wand teilende Zelle aber konvex gekrümmt. Ks sind Gruppen von jeweils drei einander gleichen Zellen um eine gemeinsame mittlere Verbinduugs oder Stoßlinie gruppiert, z.B. die Zellen 50, 52, 54 und die Verbindungslinie 24', die Zellen 56, 5ö, 60 um eine andere Verbindungslinie 24'. Anders ausgedrückt besteht das sicn wiederholende Zellenmuster des Vaoenlcöroers aus Gruppen von sechs einander gleichen, jeweils um eine gemeinsame Verbindungslinie gruppierten Zellhaufen. Die Zellen 52, 54, 56, ?6 beispielsweise vier einer solchen Sechsergruppe.
i'ür dieue Ausbildung gelten die veiter oben für die modifizierten Zellquadrate erörterten Vorteile. .Sei thermisch oder necaanisch verursachter Verformung behalten die V/inkel zwischen beaac.ibarten Zellwänden inren Ausgaugawert, während Belastungskonsentrationen an den Ünden der Trennwände gering bleiben. Auücrdesn -aben die geJcrünriro-modifiziert iiexagonalen oder rhoraousföiiüi^en Zellstrukturen eine größere !Biegsamkeit parallel zi: den Trennwänden.
Un die infolge der geirrümmten Ausbildung an den Enden der # Trennwände auftretenden Belastungen möglichst niedrig zu halten, Gleichseitig aber einen niedrigen, gleichmäßigen Elastizitätsmodul zu erhalten, werden die Trennwände vorzugsweise sinusförmig gekrümmt ausgeführt, insbesondere Krümmungen
709841/0612 ~ ra "
BAD ORIGINAL
mit der vorstehend erörterten Sinusamolitude ε. iür die modifiziert-hexa.^onaien i'ormen ist hierbei zu beachten, daß sinusförmige Krümmungen sehr -deiner Amplitude die Zellgeometrie im wesentlichen isotron elastisch i/iaclien, v/eil auca echt hexajonale Zellen mit 9-:evQ.dei\ Wänden sehr viel weniger star:-: anisotroT) sind als PavaJ Ί elograinraformen.
Die Erfindung ist in allen i'ällen günstig einsetzbar, die eine hohe .ielastunrytoleranr. und iäriaesciiockfeGti^keit verlangen. Ein besonders Minctiges Anwendungsbeispiel ist die Vervrendung als V/abenJcürner für die Abgaskontrolle von Verbrennun^sriiaschinen.
- 17 -
709841/0612
Leerseite

Claims (1)

  1. ! Eatensansprüche
    1. Keramische Wabenkörper mit einer Vielzahl untereinander
    verbundener, längs durch und parallel zu einer Waben-
    ■■ : >· ■"' i v'·'1 "j '-' *'' '■■■ ■
    körperachae verlaufenden Zelle, die. äeweils durch Trennoder Zellwäride bestimmter Querschnittsform festgelegt und in der Querschnittsebene ein sich wiederholendes, symmetrisches Muster bilden, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zelle einen Satz abwechselnd konkav und konvex zur Zellenlängsachse gekrümmte Zeil- oder Trennwände aufweist, wobei die jeweils konkav bzw. konvex gekrümmten Wände an beiden Enden an eine jeweils umgekehrt gekrümmte Wand anschließen.
    2. Wabenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexen und konkaven Wände die Krümmungsform einer halben Sinuswelle mit einer im Hinblick auf einen in Richtungen der Querschnittsebenen (x, y) liegenden, möglichst wenig anisotropen Elastizitätsmodul und eine möglichst kleine Biegebelastung an den Endteilen der gerümmten Wände ausgewählten Amplitude haben.
    ;i. Wabenkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Sinuswelle kleiner als die Dicke der Zeil- bzw. Trennwände ist.
    - 18 -
    709841/0612
    ORIGINAL INSPECTED
    •i
    4. Wabenkörper nach Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen die Form eines modifizierten Parallelogramms, Quadrats oder Rhombus, mit zwei einander gegenüberliegenden konvex gekrümmten und zwei einander gegenüberliegenden konkav gekrümmten Wänden haben.
    5. Wabenkörper nach Ansprüchen 1, 2 oder 3 * dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen die Form eines modifizierten Hexagons haben, dessen jeweils einander nicht gegenüberliegende drei Wände konvex bzw. konkav gekrümmt sind.
    6. Wabenkörper nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß alle eine gemeinsame Wand mit einer benachbarten Zelle aufweisenden Zellen des insgesamt bei Wärmeschwankungen zur Neutralisierung von Spannungskräften verformbaren Wabenkörpers die gleiche Form wie die benachbarte Zelle aufweisen, aber zu dieser um einen Winkel von 90 versetzt angeordnet sind.
    7. Wabenkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden Wände benachbarter Zellen in der gleichen Richtung gekrümmt sind, jede Zelle in einer Zellenreihe die gleiche Form und Orientierung aufweist, und sonst benachbarte um 120° zueinander versetzt angeordnet sind.
    709841/0612
DE19772708908 1976-03-31 1977-03-02 Keramische wabenkoerper Granted DE2708908A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/672,155 US4323614A (en) 1976-03-31 1976-03-31 Ceramic honeycomb structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2708908A1 true DE2708908A1 (de) 1977-10-13
DE2708908C2 DE2708908C2 (de) 1987-10-22

Family

ID=24697370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19772708908 Granted DE2708908A1 (de) 1976-03-31 1977-03-02 Keramische wabenkoerper

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4323614A (de)
JP (1) JPS5953176B2 (de)
DE (1) DE2708908A1 (de)
FR (1) FR2346048A1 (de)
GB (1) GB1579263A (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2819378A1 (de) * 1977-06-20 1979-01-04 Corning Glass Works Waermeschockfeste wabenkoerper
DE3607047A1 (de) * 1985-03-05 1986-09-11 Bridgestone Corp., Tokio/Tokyo Poroeses keramisches element
US5866230A (en) * 1993-01-11 1999-02-02 Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Gmbh Extruded honeycomb body of ceramic and/or metallic material with increased flexibility
US7842369B2 (en) 2005-09-20 2010-11-30 Denso Corporation Honeycomb structure body having hexagonal cells and manufacturing method thereof

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5719039A (en) * 1980-07-11 1982-02-01 Ngk Insulators Ltd Ceramic honeycomb structural body
US4416676A (en) * 1982-02-22 1983-11-22 Corning Glass Works Honeycomb filter and method of making it
JPS61146678A (ja) * 1984-12-20 1986-07-04 Honda Motor Co Ltd 前後輪の操舵装置
JPH0525352Y2 (de) * 1986-02-12 1993-06-25
NL9201923A (nl) * 1992-11-04 1994-06-01 Univ Delft Tech Katalysator-orgaan, reactor voorzien van een dergelijk katalysator-orgaan, mal voor het vervaardigen van een dergelijk katalysator-orgaan, en werkwijze voor het hydrogenerend omzetten van een olie.
DE4300477A1 (de) * 1993-01-11 1994-07-14 Emitec Emissionstechnologie Extrudierter Wabenkörper aus keramischem und/oder metallischem Material mit erhöhter Flexibilität
EP1125704B2 (de) * 1999-08-30 2011-10-05 NGK Insulators, Ltd. Honigwabenstruktur mit gewellter wandung und verfahren zu deren herstellung
US7182924B2 (en) * 2001-03-13 2007-02-27 Corning Incorporated Substrate packing for monolith reactors
JP4511396B2 (ja) * 2005-03-22 2010-07-28 日本碍子株式会社 ハニカム構造体及びその製造方法
DE102006045164A1 (de) * 2006-09-25 2008-04-03 Robert Bosch Gmbh Filterelement, insbesondere zur Filterung von Abgasen einer Brennkraftmaschine
FR2912069B1 (fr) * 2007-02-05 2011-04-01 Saint Gobain Ct Recherches Structure de filtration d'un gaz a paroi ondulee
US7802478B2 (en) * 2007-06-27 2010-09-28 Corning Incorporated Methods and apparatus for measuring elastic modulus of non-solid ceramic materials by resonance
FR2925355B1 (fr) * 2007-12-20 2009-12-11 Saint Gobain Ct Recherches Structure de filtration d'un gaz a canaux hexagonaux concaves ou convexes.
EP2379469B1 (de) 2008-12-18 2013-03-13 Dow Global Technologies LLC Keramisches wabenfilter mit verbesserter wärmeschockbeständigkeit
US8293010B2 (en) 2009-02-26 2012-10-23 Corning Incorporated Templated growth of porous or non-porous castings
US8617455B2 (en) * 2009-05-28 2013-12-31 Corning Incorporated Aligned porous substrates by directional melting and resolidification
DE102009041090A1 (de) 2009-09-14 2011-03-24 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von Rußpartikel enthaltendem Abgas
FR3093025B1 (fr) * 2019-02-26 2023-03-24 Safran Nacelles Système alvéolaire dilatable pour panneau sandwich
CN113294476B (zh) * 2021-06-25 2022-09-13 吉林大学 一种正弦波纹结构的仿生复合板及隔振台

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3903341A (en) * 1973-09-20 1975-09-02 Universal Oil Prod Co Ceramic honeycomb structure for accommodating compression and tension forces

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3903341A (en) * 1973-09-20 1975-09-02 Universal Oil Prod Co Ceramic honeycomb structure for accommodating compression and tension forces

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2819378A1 (de) * 1977-06-20 1979-01-04 Corning Glass Works Waermeschockfeste wabenkoerper
DE3607047A1 (de) * 1985-03-05 1986-09-11 Bridgestone Corp., Tokio/Tokyo Poroeses keramisches element
US5866230A (en) * 1993-01-11 1999-02-02 Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Gmbh Extruded honeycomb body of ceramic and/or metallic material with increased flexibility
US7842369B2 (en) 2005-09-20 2010-11-30 Denso Corporation Honeycomb structure body having hexagonal cells and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
GB1579263A (en) 1980-11-19
JPS5953176B2 (ja) 1984-12-24
FR2346048B1 (de) 1982-03-12
US4323614A (en) 1982-04-06
FR2346048A1 (fr) 1977-10-28
JPS52119611A (en) 1977-10-07
DE2708908C2 (de) 1987-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2708908A1 (de) Keramische wabenkoerper
DE2657389C2 (de) Kraftübertragungsriemen
EP0484364B1 (de) Wabenkörper mit internen anströmkanten, insbesondere katalysatorkörper für kraftfahrzeuge
DE2928828C2 (de) Rinnenförmige Kantenschutzleiste
CH637451A5 (de) Lager zur aufnahme von druckbelastungen.
DE3239004A1 (de) Packungsnut in plattenelement fuer plattenwaermetauscher
DE602004008332T2 (de) Zahnradzahnprofilkrümmung
DE2527787B2 (de) Strangpreßkopf zur Herstellung von stranggepreBten Gegenständen wabenförmiger Struktur
EP1668303A1 (de) Gelötetes wärmeübertragernetz
EP2019434A2 (de) Anordnung von Solarzellen in einem Solarmodul
EP0389750B1 (de) Trägerkörper für einen katalytischen Reaktor zur Abgasreinigung
DE803675C (de) Stahleinlage fuer Spannbeton
DE102022001059A1 (de) Profilelement
DE102006041270A1 (de) Wärmetauscherrohr mit zwei Schmalseiten und zwei Breitseiten
EP1033561B1 (de) Dehnungsmessstreifen für Messgrössenaufnehmer
DE19605079C1 (de) Schalungselement
DE102006053480A1 (de) Hohlprofil, insbesondere für einen Fachwerkturm, Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils, Fachwerkturm mit mindestens drei Eckstielen
DE2119731A1 (de) Träger mit durchgebrochenem Steg, sowie Verfahren zur Herstellung desselben
DE4418630A1 (de) Wabenkörper auf Blechlagen unterschiedlicher Vormaterialien
DE19606195A1 (de) Faltwabe
DE3307753A1 (de) Bauprofilelement aus plastischem werkstoff
WO2007128504A1 (de) Dehnungsmessstreifen für messgrössenaufnehmer
DE112018004168T5 (de) Containerwellplatte und Container mit solcher Containerwellplatte
DE2048669A1 (de) Bauplatte
DE2231959B2 (de) Kern fuer sandwichplatten mit aussenschichten

Legal Events

Date Code Title Description
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: HERZFELD, A., RECHTSANW., 6370 OBERURSEL

8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: CORNING INC., CORNING, N.Y., US

8328 Change in the person/name/address of the agent

Free format text: REINHARD, H., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. SKUHRA, U., DIPL.-ING. WEISE, R., DIPL.-ING., PAT.-ANWAELTE, 8000 MUENCHEN

8339 Ceased/non-payment of the annual fee