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1、10申请公布号CN104208961A43申请公布日20141217CN104208961A21申请号201410389846922申请日2008082111/895,31220070824US200880105212920080821B01D46/24200601F01N3/02220060171申请人康宁股份有限公司地址美国纽约州72发明人DM比尔AK海贝尔P坦登74专利代理机构上海专利商标事务所有限公司31100代理人樊云飞54发明名称薄壁多孔陶瓷壁流式过滤器57摘要揭示了薄壁多孔陶瓷壁流式过滤器。该过滤器产生相对较低的压降以及相对高的初始过滤效率FE0，而且可以将该过滤器封装在较小的体。
2、积中。该过滤器包括多个形成孔道的多孔陶瓷壁。这些孔道中的至少一些是堵塞的，迫使一些废气通过所述壁，从而滤除夹带的微粒。所述壁的壁厚度T壁为102微米T壁279微米，其中值孔径MPD为10T壁/MPD，还可以40。与壁厚度T壁相比相对小的中值孔径MPD使得可以使用较薄的陶瓷壁提供比较厚的壁更小的流动阻力，同时保持足够的初始过滤效率FE0。而且，这种薄壁过滤器结构以及不相等的进口/出口面积比AI/AO使得可以额外地缩短过滤器的长度。30优先权数据62分案原申请数据51INTCL权利要求书2页说明书9页附图7页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书9页附图7页10申请公。
3、布号CN104208961ACN104208961A1/2页21一种陶瓷壁流式过滤器，所述过滤器包括多个形成孔道的多孔陶瓷壁，这些孔道中的至少一些包含堵塞物，其中所述多孔陶瓷壁具有以下特性102微米T壁279微米，和15WP42其中，WP是一种比值，该比值定义为WPT壁/MPD，MPD是所述壁中孔隙的中值孔径，单位是微米，T壁是所述壁的壁厚度，单位是微米；其中所述陶瓷壁流式过滤器采用不对称孔技术ACT；且所述陶瓷壁流式过滤器的结构孔密度CPSI/壁厚密尔选自200/9ACT,270/10ACT,270/15ACT,300/8ACT,300/10ACT,300/12ACT和100/10ACT。2。
4、如权利要求1所述的陶瓷壁流式过滤器，其特征在于，与相同结构的非ACT过滤器相比，所述过滤器具有减小的体积。3如权利要求2所述的陶瓷壁流式过滤器，其特征在于，所述过滤器的体积减小最大达23。4如权利要求2所述的陶瓷壁流式过滤器，其特征在于，所述结构为270/10ACT且所述陶瓷壁流式过滤器的体积小于11L。5如权利要求1所述的陶瓷壁流式过滤器，其特征在于，所述孔道的进口平均横截面面积AI大于所述孔道的出口平均横截面面积AO。6如权利要求5所述的陶瓷壁流式过滤器，其特征在于，所述过滤器进一步包括平均进口流体压力直径与出口流体压力直径比值DH，其中DH12，和DHDHI/DHO，DHI4AI/PI，。
5、和DHO4AO/PO其中DHI是平均进口流体压力直径，DHO是平均出口流体压力直径，AI是平均进口横截面面积，AO是平均出口横截面面积，PI是包围进口孔的平均周长，PO是包围出口孔的平均周长。7如权利要求6所述的陶瓷壁流式过滤器，其特征在于，所述过滤器进一步包括12DH16。8如权利要求1所述的陶瓷壁流式过滤器，其特征在于，所述壁进一步包括归一化强度NS，NS1000PSI，所述归一化强度定义为NSMOR/CFAR，其中MOR是断裂强度模量，单位是PSI，在10545多孔样品上按四点弯曲测试测量，CFAR是封闭的正面面积比值，所述比值定义为CFART壁CD2/CD1/2T壁，其中CD是孔密度，。
6、单位是个孔/平方英寸。9如权利要求1所述的陶瓷壁流式过滤器，其特征在于，所述过滤器进一步包括所述壁的总孔隙率P，其中30体积P80体积。10一种陶瓷柴油机微粒壁流式过滤器，所述过滤器包括多个限定孔道的多孔陶瓷壁，这些孔道中的至少一些是堵塞的，所述过滤器显示178微米T壁279微米，40微米MPD180微米，权利要求书CN104208961A2/2页335P75，15T壁/MPD35，AI/AO12，和150CPSICD300CPSI其中T壁是所述壁的厚度，单位是微米，MPD是所述壁中孔隙的中值孔径，单位是微米，P是所述壁的总体积孔隙率，AI是进口孔的横截面面积，AO是出口孔的横截面面积，CD是。
7、孔密度，单位是CPSI；其中所述陶瓷壁流式过滤器采用不对称孔技术ACT；且所述陶瓷壁流式过滤器的结构孔密度CPSI/壁厚密尔选自200/9ACT,270/10ACT,270/15ACT,300/8ACT,300/10ACT,300/12ACT和100/10ACT。11如权利要求4所述的陶瓷壁流式过滤器，其特征在于，所述过滤器的压降为25KPA。权利要求书CN104208961A1/9页4薄壁多孔陶瓷壁流式过滤器0001本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2008/009951，国际申请日为2008年8月21日，进入中国国家阶段的申请号为2008801052129、发明名称为“薄壁多孔陶瓷壁。
8、流式过滤器”的发明专利申请的分案申请。发明领域0002本发明涉及多孔陶瓷壁流式过滤器，具体涉及薄壁多孔陶瓷壁流式过滤器。0003发明背景0004柴油机微粒过滤器是现有技术中已知的；美国专利第4329162、4420316、4416676和6206944号中描述了它们的例子。目前生产的这些柴油机微粒过滤器也称为壁流式过滤器、柴油机微粒阱、蜂窝过滤器或排气过滤器包括多孔陶瓷壁的网状结构，所述壁的壁厚度为1230密耳305762微米，所述壁从柴油机排气流过滤出烟炱颗粒。这些多孔陶瓷壁整体互连形成气体传导孔道的基质，这些孔道的横截面形状通常为例如正方形、圆形、矩形、三角形、八边形、六边形或它们的组合。。
9、陶瓷孔道的基质的外部区域可以由外皮包围，以形成单独一体结构，该结构的形状例如可以是圆柱形，但是可包括应用所要求的任何横截面形状。0005这些柴油机微粒壁流式过滤器具有用于接受废气的进口端，和用于在过滤之后排出这些气体的出口端。这些孔道由多个多孔陶瓷壁限定，这些壁一般在所述进口端和出口端之间伸长和延伸。对这些多孔陶瓷壁进行排列和设置，一般限定蜂窝结构，该结构的孔密度CD约为10400个孔/平方英寸CPSI。由所述多个传导气体的孔限定的孔可以在各端部按例如“棋盘格”图案堵塞；所有进口孔道在出口端堵塞，所有出口孔道在进口端堵塞。这种对结构的堵塞迫使柴油机排气流过多孔陶瓷壁，从而过滤出柴油发动机排气内。
10、产生的烟炱颗粒，因此称为“壁流式”。0006在操作中，排气中的烟炱颗粒被截留在进口孔道的壁上或被截留在壁的孔隙中。随着烟炱颗粒累积在形成孔的陶瓷壁的气体进口侧上，过滤器上的压降加载了烟炱的背压增大。在一些应用中，因为烟炱的累积，过滤器的压降变得不可接受地高，必须对过滤器进行热再生。因此，通常要使孔周期性地暴露于引发“燃尽周期”的条件下，“燃尽周期”设计成用于烧蚀ABLATE累积的烟炱颗粒并将其转化成灰。热再生周期完成之后，使该过滤器再次恢复至一般的低背压水平。其他应用可包括明显量的被动再生，使得烟炱在操作中连续转化成灰。在任何情况中，对灰的管理是重要的考虑因素。0007对于实际应用，过滤器的目。
11、的是实现某些重要的性能标准。最重要的有，相对低的压降和相对高的过滤效率。另外，实现相对高的强度以及热耐久性和机械耐久性也是重要的考虑因素。例如，热耐久性是重要的，因为柴油机微粒过滤器的基质的居中陶瓷壁在燃尽周期中可能升高至非常高的温度超过800，而外皮可能只加热至低得多的温度。所导致的基质芯和外皮之间的温差有时候为500以上可能在过滤器中产生相当大的热梯度。这些梯度在微粒过滤器中产生可能有害的热应力。机械耐久性也是有利的，因为过滤器在制造和安装过程中经受机械应力，而且在过滤器操作过程中受到向陶瓷壁施加的压力说明书CN104208961A2/9页5的作用。低的压降有利于尽可能减小对有效排出排气的。
12、干扰，该干扰会使发动机中的功率降低。而且，在某些应用中，要求初始过滤效率FE0相对较高，从而在初始时实现从排气充分去除微粒物质。对于在操作时经历大百分比的被动再生的过滤器而言，这是特别有利的。已经证明要达到这些组合的过滤器是非常困难的。而且，虽然目前的商品化过滤器提供可接受的性能组合，但是它们不能实现上述性质的优越组合。0008对用于排气系统的指定体积的过滤器，降低其压降的一种简单途径是减小形成孔的陶瓷壁的厚度。这些较薄的壁对通过该陶瓷壁的排气流呈现较低的阻力。但是，根据陶瓷过滤器领域中先前的学说，通过为柴油机微粒过滤器提供厚度小于120密耳的较薄的陶瓷壁所获得的任何压降优势将超过机械强度降低。
13、和初始过滤效率降低的组合劣势。另外，这些较薄的壁还具有降低的本体热容量，在燃尽周期中可能导致高温和高热梯度，以及可能要求较高频率的燃料消耗性燃尽周期以烧蚀累积的烟炱按主动再生方案，从而保持可接受的低的操作压降。对于堇青石陶瓷材料尤其如此。0009因此，已经证明壁流式过滤器很难能够保持相对高的初始过滤效率和相对低的压降。因此，已经证明实现相对高的初始过滤效率和相对低的压降、以及还表现出足够的机械强度和/或足够的体相热容量的这些组合属性当然甚至是更困难的。0010发明概述0011一般而言，揭示了多孔陶瓷壁流式过滤器。这种过滤器例如特别适合作为微粒过滤器，可用于发动机排气过滤应用，例如用于柴油机排气。
14、过滤。所揭示的过滤器可实现的一种杰出的优点是，可以将所述多孔陶瓷壁流式过滤器封装在比以前的过滤器设计小得多的体积内。这对于排气后处理系统升级翻新应用尤其重要。例如，升级的系统除了微粒烟炱过滤之外可能要求NOX处理。在这些升级中，一般来说，可能需要将额外的陶瓷基材部件容纳在相同或类似空间的外壳内，以解决NOX处理问题。因此，本发明的一个大优势在于，可以使用明显较小体积或长度方面的过滤器。因此，本发明可以有额外的外壳空间用于容纳这些额外的后处理部件。而且，本发明的另一个大优势在于，可以将初始过滤效率FE0与无负荷CLEAN背压降PC组合，这是以前无法实现的。0012因此，根据本发明的实施方式，提供。
15、了一种陶瓷壁流式过滤器，该过滤器包括多个形成孔道的多孔陶瓷壁，这些孔道中的至少一些包括堵塞物，其中这些壁的厚度T壁大于或等于102密耳279微米且小于110密耳T壁/MPD350020其中T壁是所述壁的厚度，单位是微米，MPD是所述壁中孔隙的中值孔径，单位是微米，P是所述壁的总的体积孔隙率。0021根据更进一步的实施方式，并且在另一个宽泛方面中，一种陶瓷柴油机微粒壁流式过滤器包括多个限定孔道的多孔陶瓷壁，这些孔道中的至少一些是堵塞的，该过滤器表现为0022178微米T壁279微米，00234微米MPD18微米，002435P75，002510T壁/MPD35，0026AI/AO12，和0027。
16、150CPSICD300CPSI0028其中T壁是所述壁的厚度，单位是微米，MPD是所述壁中孔隙的中值孔径，单位是微米，P是所述壁的总的体积孔隙率，AI是进口孔的横截面面积，AO是出口孔的横截面面积，CD是孔密度，单位是CPSI。0029附图简要说明0030图1是陶瓷壁流式过滤器的透视图。0031图2是图1中所示过滤器沿剖面线22的部分截面的透视图。说明书CN104208961A4/9页70032图3是图2中所示排气过滤器沿剖面线33的放大的部分横截面视图。0033图4是图3中圆圈部分的多孔陶瓷壁的放大图。0034图5是说明对于具有不同孔密度和壁厚度的过滤器，为保持随烟炱负荷克/升的变化的压降。
17、恒定所需要的过滤器体积升的图。0035图6是说明对于具有孔密度和壁厚度的不同组合的过滤器，过滤器长度英寸随烟炱负荷克/升变化的图。0036图7A和7B是标准壁微粒过滤器和采用不对称孔技术ACT的微粒过滤器的孔结构的半个截面的照片。0037图8是说明包括薄壁壁流式过滤器的系统环境的示意图。0038图9是说明对于不同的壁厚度和中值孔径的组合，过滤器空白压降千帕与初始过滤效率FE0，的关系的图。0039本发明优选实施方式0040参考图1和2，在所有的附图中，类似的附图标记表示类似的部件，根据这些实施方式的本发明是微粒过滤器1，这种过滤器具有陶瓷主体3。主体3可以由陶瓷材料如堇青石、钛酸铝、SIC等形。
18、成。本发明解决了在使用这些堇青石、钛酸铝、SIC和类似材料时使用较小空间的外壳来容纳过滤器的重要问题。陶瓷主体3包括多个互连的多孔陶瓷壁4，以及具有多个排气进口孔道6或称为“进口孔”的进口端5和具有多个排气出口孔道8或称为“出口孔”的出口端7。多孔陶瓷壁4至少部分地限定多个设置在进口端5和出口端7之间的气体传导孔道9图2。虽然图13中所示的孔9的横截面显示为正方形，但是也可采用其他形状，例如八边形、六边形、矩形、圆形、三角形、和它们的组合。外皮10可限制孔9，外皮10可以在挤出过程中形成或者在其后施加。0041具体参考图2，所述孔道中的至少一些是堵塞的，例如用堵塞粘固剂CEMENT堵塞，例如在。
19、孔道端部堵塞。孔道9的进口端5和出口端7可以例如按棋盘格图案用进口堵塞物12和出口堵塞物14堵塞，所述堵塞物由类似于形成内壁4的陶瓷材料整体形成。可采用任何合适的陶瓷堵塞粘固剂，例如美国专利第RE31405号中描述的泡沫型堇青石陶瓷粘固剂、美国专利第5914187或4455180号中描述的粘固剂、或者WO2005/051859中描述的粘固剂。例如在美国专利第4557773号和美国专利申请第2006/0131782号中描述了合适的堵塞工艺。如图8中以最佳方式显示的，过滤器1可包括在排气系统100中，用于从发动机107如柴油发动机的排气中去除微粒。排气系统100一般可包括从发动机107导向陶瓷壁流。
20、式过滤器1的导管105，可进一步包括位于所述过滤器上游的柴油机氧化催化剂114，如果需要去除NOX，则它们的下游还包括SCR部件115。而且，在一些情况中，所述系统可包括涡轮增压器111。本发明适合于减小包括多个部件的系统的总体长度或体积，具体来说，后处理系统包括DOC、壁流式过滤器和SCR去除NOX部件的组合。0042所述形成壁4的多孔陶瓷材料包括互连的孔隙16图4中显示，这种材料的总孔隙率P优选约为30体积P80体积。已经发现，对于根据本发明实施方式具有薄壁T壁110密耳279微米和相对小的中值孔径MPD的陶瓷过滤器，要保持强度，总孔隙率应当有利地小于约60。另外，要获得低背压P，无负荷的。
21、和负载了烟炱的，可使总孔隙率P大于30、大于35、或者甚至大于40。在许多合适的实施方式中，对于这些薄壁过滤器，总孔隙率可以为4060。合适的中值孔径MPD可说明书CN104208961A5/9页8小于或等于280微米、小于或等于200微米、小于或等于180微米、或者甚至小于或等于150微米，以确保足够的壁强度和初始过滤效率FE0。优选中值孔径MPD为40微米MPD280微米、或者甚至80微米MPD280微米，以确保足够低的背压，例如无负荷压降。这样的微结构使得废气可以自由流过形成孔9的壁，从而以大于或等于35的高初始过滤效率FE0过滤出夹带的微粒，在一些组合条件下，初始过滤效率大于或等于40。
22、、大于或等于50、或者大于或等于60。在一些实施方式中，证明了大于或等于70、大于或等于80、或者甚至大于或等于90的初始过滤效率FE0。0043在操作中，柴油机微粒过滤器1是成对的，使得过滤器1的进口端5接受加压的废气。如图1和2中所示，这些气体通过所述多个气体进口孔道6进入陶瓷主体3。在各孔9的进口端5的下游形成的大多数壁堵塞物14防止这些气体直线通过陶瓷主体3。相反，迫使这些气体通过进口孔道9的多孔陶瓷壁4，进入相邻的出口孔道8，从出口端7排出。图2上端的流动箭头说明柴油机排气通过陶瓷主体3的气体孔道9时所采取的大致S形流动路径。0044参考图3和4，随着废气流进气体进口孔道6中，如图3。
23、中的流动箭头所示迫使气体通过孔壁4。具体来说，废气首先进入具有开放进口孔道6的孔9的内表面15A上存在的微结构的孔隙16，然后离开外表面15B上的孔隙16。废气中夹带的灰和烟炱颗粒如图所示在内表面15A上形成层18。0045参考图4能够很好地理解本发明。与壁厚度T壁为1218密耳305457微米的现有技术柴油机微粒过滤器相比，过滤器1的壁厚度T壁小于11密耳279微米。要确保包含堇青石或钛酸铝材料的过滤器具有足够的强度，壁厚度T壁可以等于或大于40密耳102微米。在表现出相对高的过滤效率FE0和相对低的背压例如无负荷压降的优良组合的微粒过滤器的某些实施方式中，可以对壁厚度T壁和中值孔径MPD进。
24、行选择，使得WP比值大于10，其中WPT壁/MPD。另外，WP比值T壁/MPD可以小于40、小于35、小于30、小于25、或者甚至小于20，使得无负荷背压不会太大。0046例如，对于4密耳T壁6密耳102152微米的壁厚度T壁范围，WP的范围应当是10WP30。另外，对于6密耳T壁9密耳152229微米的壁厚度T壁范围，WP的范围应当是12WP36。对于9密耳T壁11密耳228279微米的壁厚度T壁范围，WP的范围应当是15WP42。T壁小于4密耳102微米可导致相对差的强度。102微米T壁152微米。在某些实施方式中，提供了包括T壁254微米、T壁229微米、或者甚至T壁203微米的陶瓷壁流。
25、式过滤器。0047另外，可以提供总孔隙率P大于30体积、大于35体积、在3080体积范围内、或者甚至为4060体积的陶瓷壁4。孔9的孔密度可以为100350CPSI。但是，在与这种薄壁壁流式过滤器组合时，本发明的发明人认识到，150300CPSI的孔密度CD一般提供相对低的总体压降，以平衡无负荷背压降和负载了烟炱的压降的效果。0048最后，壁4的强度由断裂模量MOR测量，在10545具有不同的孔密度CD和壁厚度T壁蜂窝样品上通过四点弯曲方法测量时，优选MOR150PSI、或者甚至MOR250PSI。但是，所述强度最好通过归一化强度比值NSR表征，其中NSRMOR/CFAR，CFAR表示封闭的正。
26、面面积比值，在本文中定义为0049CAFT壁CD2/CD1/2T壁。说明书CN104208961A6/9页90050过滤器1上的压降可通过以下贡献值之和计算由进入孔9的进口6的废气产生的贡献值P进入、由排气向下通过进口孔9产生的贡献值P进口、由气体通过烟炱或微粒层18产生的贡献值P微粒、由废气通过陶瓷壁4产生的贡献值P壁、由废气向下通过出口孔9产生的贡献值P出口、和由离开孔9的出口8的气体膨胀产生的贡献值P离开，根据以下表达式计算0051P过滤器P进入P进口P微粒P壁P出口P离开0052过滤器1的几何学性质，即过滤器1的孔密度CD、壁厚度T壁、孔长度和体积，影响来自上述各压力分量的贡献值。因此。
27、，发动机条件例如排气流速、温度、以及烟炱和灰的累积速率影响压降，并最终影响为特定应用设计的最佳过滤器的选择。0053随着灰和烟炱的颗粒在壁4的内表面15A上累积形成烟炱层18，过滤器1上的背压开始增大，相对于发动机产生的排气流起作用。这种压力增大是通过以下过程产生的，随着烟炱层18在陶瓷壁4上的累积而减小孔9的流体压力横截面面积P进口，P进入，以及增大废气必须行进通过以离开过滤器的烟炱层18的厚度P微粒。本发明过滤器1的薄陶瓷壁4通过为指定烟炱层厚度提供较大的流体压力横截面面积、较高的过滤面积、和较低的来自P壁的贡献值，减小了这些压降的贡献值。可使用数学模型，针对给定的已知输入例如废气流速和温。
28、度、过滤器直径和长度体积、孔的几何形状、孔隙率和孔径分布渗透率、以及烟炱和/或灰负荷，计算压降随网状结构厚度和孔密度的变化。这种模型可应用于因为壁4的不同孔隙率而具有不同体积密度的过滤器，以及已调节具有一些烟炱负荷和未调节无负荷的过滤器。这种模型假设废气从填充了颗粒的孔隙16和从在陶瓷壁4上累积的烟炱层18过滤或者称为深床过滤和滤饼过滤；在壁4和出口壁堵塞物14A上都存在烟炱层18，烟炱粒径为80120纳米，灰粒径为1微米，烟炱沉积密度为150千克/立方米，灰沉积密度为300400千克/立方米，灰和烟炱颗粒的密度为2000千克/立方米。0054可采用模型计算在上述其他参数保持恒定的条件下使随烟。
29、炱负荷而变化的特定压降保持不变所需的过滤器的体积。如果几何学特性变化的目的是尽可能减小过滤器体积，则这是有利的。过滤器体积减小是所需的特性，尤其是对于翻新应用而言。0055图5中示出分别具有以下孔密度和壁厚度的四种不同的过滤器1，要保持25千帕的恒定压降的某些模型计算的结果0056A200CPSI，120密耳，MPD17微米比较例200/12过滤器；0057B200CPSI，8密耳，MPD17微米200/8，0058C270CPSI，10密耳，MPD17微米270/10，和0059D270CPSI，10密耳，MPD17微米，具有大于出口的进口270/10ACT。这些例子分别包括以下WP比值A1。
30、79，B120，C149，和D149。建立模型的条件进一步包括直径为105英寸，Q242千克/分钟，其中Q是气体的损失流速，过滤器内的气体温度为450，过滤器中的总灰水平为360克，负载了灰的目标背压为25千帕。如图5中所示，证明例子BD中某些较薄的陶瓷壁4的优点。例如，对于任何特定的所需背压水平，采用较薄的壁厚度T壁同时保持WP比值T壁/MPD大于10，使得可以用明显更小的过滤器体积升，L获得相同的背压。0060例如，对于5克/升的烟炱负荷标注为A的虚线，本发明的200/8结构、WP比说明书CN104208961A7/9页10值T壁/MPD大于10的薄壁过滤器可容纳在比现有技术的200/12。
31、结构约小22的体积中。另外，这些图还显示将某些不相等的进口和出口孔面积标注为ACT与满足上述WP比值T壁/MPD大于10的薄壁过滤器组合的优点。由图5可知，对于任何特定的烟炱负荷参见标注为A的水平虚线，具有满足以上WP比值T壁/MPD大于10的薄陶瓷壁4并且进口面积AI与出口面积AO的面积比AI/AO大于或等于12的例子在相同的背压水平下与具有相同尺寸进口和出口的类似结构如270/10相比，能够使过滤器体积额外明显减小减小程度最大达23。对具有堇青石材料如美国专利第RE38888号中所述的过滤器进行比较。0061图7A和7B说明具有标准相同尺寸的进口和出口的孔设计图7A和具有大于出口孔道的进口。
32、孔道的ACT孔设计图7B的过滤器1的半个截面的横截面视图，其中取消了壁堵塞物14，从而能更容易地看出孔径的差别。在图7A中显示相交壁的蜂窝体结构，其中进口孔和出口孔具有基本上相同的平均横截面面积。在图7B中，进口孔道19的平均横截面面积大于出口孔道20的平均横截面面积。因此，进口孔道19的平均流体压力直径DHI定义为DHI4AI/PI，其中AI是进口孔的平均进口横截面面积，PI是该横截面中包围该进口孔的平均周长大于出口孔道20的平均流体压力直径DHO定义为DHO4AO/PO，其中AO是出口孔的平均进口横截面面积，PO是该横截面中包围该出口孔的平均周长。具体来说，对于薄壁应用，进口孔道的流体压力。
33、直径DHI大于出口孔20的流体压力直径DHO，使得流体压力直径比值DH本文中定义为DHDHI/DHO大于12。另外，比值DH可小于16。由图可知，图5中的270/10ACT设计曲线D符合在最小过滤器体积小于11升中25千帕压降的要求。0062图6显示对于具有孔密度CD和壁厚度的不同组合、并且中值孔径都为170微米的各种本发明和比较例的过滤器1，在30千帕的恒定压降、242千克/分钟的气体流速Q、450的气体温度、300克/升时360克的灰负荷、20升的最大过滤器体积、以及105英寸267毫米的过滤器直径条件下，这些模型计算的结果。例子分别包括0063A200CPSI和180密耳200/18过滤。
34、器，用于比较目的；0064B200CPSI和120密耳200/12过滤器，用于比较目的；0065C270CPSI和150密耳，ACT270/15ACT，用于比较目的；0066D200CPSI和120密耳，ACT200/12ACT，用于比较目的；0067E300CPSI和120密耳，ACT300/12ACT，用于比较目的；0068F200CPSI和90密耳，ACT200/9ACT，本发明例；0069G300CPSI和100密耳，ACT300/10ACT，本发明例；和0070H300CPSI和80密耳，ACT300/8ACT，本发明例。0071模型数据证明，与比较结构200/18、200/12、2。
35、70/15ACT、200/12ACT和300/12ACT相比，图6中本发明实例的200/9ACT、300/8ACT和100/10ACT结构符合体积最小时的压降要求30千帕。沿着标注为B的直线，应当认识到，通过将现有技术的200/12结构与本发明的300/8ACT结构相比，过滤器的总体长度从约136英寸345毫米减小至约74英寸188毫米，长度显著减小约45。0072在本发明的开发中，申请人最初认为使用厚度小于120密耳305微米的陶瓷壁4可能导致过滤效率降低、体相热容量BULKHEATCAPACITY降低设置限制烟炱质量说明书CN104208961A108/9页11极限和强度降低的缺点。但是，。
36、本发明的发明人发现，使用小于110密耳小于279微米的壁厚度T壁可以保持超过30的优秀的初始过滤效率FE0，条件是壁厚度T壁的数量级比中值孔径MPD的数量级大110以上。因此，根据本发明的一个宽泛方面，本发明过滤器显示WP比值T壁/MPD大于10、大于12、或者甚至大于15，其中T壁和MPD的单位都是微米。孔隙微结构还不应太细小，否则压降会增大至不可接受的水平。因此，WP比值T壁/MPD应当不超过约42，以保持相对低的无负荷压降。另外，对于某些壁厚度，WP比值应当小于40、小于35、小于30、或者甚至小于20。体相热容量对于在主动再生周期之间有高水平烟炱累积的应用而言是一种重要特性。在体相热容。
37、量是重要设计特性的情况中，可采用较低水平的总孔隙率P来补偿较薄的网状结构，以保持相对高的体积密度。例如，在本发明实施方式的这些情况中，可采用小于或等于50的总孔隙率P。图9中的曲线以最佳方式说明本发明在同时获得相对高的初始过滤效率以及相对低的无负荷压降方面的益处。具体来说，通过将薄壁和受控的MPD组合使WP比值保持大于10，可获得大于30的初始过滤效率FE0。各种圈出的实施方式说明MPD分别为418密耳，而壁厚度T壁为411密耳102279微米。圈中的值是各实施方式的WP比值。0073通过下表1中的实验结果还可看出具有减小的平均孔径MPD的薄陶瓷壁4对压降的正面影响。表1中报告的是无负荷压降P。
38、C，单位是PSI，负载了烟炱的压降PS，单位是PSI，总孔隙率P，单位是，T壁单位是密耳，括号中是微米，孔密度CD，单位是CPSI，平均孔径MPD，单位是微米，WP比值，多孔断裂模量MOR，单位是PSI，封闭的正面面积比值CFAR，以及归一化强度NS，单位是PSI。0074表1实验例007500760077表2模型例0078说明书CN104208961A119/9页120079另外，在本发明另一个宽泛方面中，提供高强度以符合强度要求，从而便于操纵、催化剂应用和罐装。本发明的发明人观察到，通过轴向断裂模量MOR给出的强度应当是MOR150PSI，在一些实施方式中MOR250PSI，在上述孔结构的。
39、10545多孔样品上按四点弯曲测试进行测量。可使用归一化强度NS表征任何特定孔结构的强度。归一化强度NS是NSMOR/CFA，其中CFA是封闭的正面面积比值，由下式给出0080CFARCDWI/CD1/2W。0081从表1可看出，本发明的主体都超过MOR/CFA的值。0082对于本领域技术人员而言，不同的修改、添加和变化是明显的。所有这些变化、添加和修改都包括在本发明范围内，本发明范围仅受所附权利要求及其等同项的限制。说明书CN104208961A121/7页13图1说明书附图CN104208961A132/7页14图2说明书附图CN104208961A143/7页15图3图4说明书附图CN104208961A154/7页16图5说明书附图CN104208961A165/7页17图6说明书附图CN104208961A176/7页18图7A图7B图8说明书附图CN104208961A187/7页19图9说明书附图CN104208961A19。