专利名称:一种分层式蜂窝陶瓷的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种分层式蜂窝陶瓷，由两层以上的结构单元和设置在相邻两层结构单元之间的一层以上的垫片层沿纵向堆叠而成，所述结构单元上呈网状分布有一个以上的纵向贯穿所述结构单元的气体通道A，同一结构单元上的气体通道A互不导通，相邻两层结构单元的气体通道A一一对应，所述垫片层由间隔分布在该层面上的一个以上的垫片组成，位于垫片区域外的相邻两层结构单元的气体通道A通过垫片之间以及垫片与结构单元的边缘之间的空隙互相导通，所述气体通道A为横截面呈矩形、正n边形或十字形的直通孔，n为3～12的正整数。本实用新型拓宽了产品种类及应用范围，而且有效提高了分层式蜂窝陶瓷的热效率和使用寿命。
【专利说明】一种分层式蜂窝陶瓷
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及有机废气处理装置【技术领域】，具体说是一种分层式蜂窝陶瓷。
【背景技术】
[0002]蜂窝陶瓷是有机废气处理装置一一蓄热式热氧化反应器(RTO)的关键组成部分，其主要作用是蓄热和放热，即将RTO装置中有机废气燃烧后的热量储存在蜂窝陶瓷中，并将其储存的热量传递给冷的待处理废气，以便提高废气的温度，节省废气处理所需的热量。
[0003]传统的蜂窝陶瓷，其结构为一次性挤出成型的长方体，长方体的高度一般为150mm、300mm或更大高度，横截面为正方形，孔结构为相互独立的直通方孔或部分连通的槽形孔(槽孔蜂窝)。这种蜂窝陶瓷的特点是具有较大的比表面积，缺点是产品内部孔(槽孔)与孔(槽孔)是相互独立的直通道，并且孔的通道长度贯穿整个装置高度，气体在流动过程中不能进行横向再分布，由此带来了以下问题:第一，由于废气中通常会带有某些杂质(如砂尘等固体颗粒)，这些杂质长时间积累极易造成孔通道的堵塞，造成装置不能正常运行而必须阶段性停车进行清理；第二，当进入RTO装置中的废气分布不均匀时，装置内的气流不能进行二次分布，导致系统的阻力增大，同时降低了热效率；第三，孔的通道较长，不利于热量的传递；第四，产品高度较大，不利于热应力的释放，产品耐热冲击性能不好。
[0004]为了提供一种能有效改善气流分布情况的分层式蜂窝陶瓷，本 申请人:在先开发了一种由两层以上的结构单元和在相邻两层结构单元之间间隔分布的多个垫片纵向堆叠而成的分层式蜂窝陶瓷并申请了发明和新型专利，其中发明申请号为201410112787.0，新型公开号为203785504U。上述专利公开的分层式蜂窝陶瓷，通过将蜂窝陶瓷分割成两层以上的结构单元，并在相邻两层结构单元之间设置间隔分布的多个垫片，使气体流动到相邻两层结构单元之间的垫片层时，可以通过垫片之间以及垫片与结构单元的边缘之间的空隙进行横向再分布，调整气体在各个气体通道A内的分布情况，使气体在蜂窝陶瓷内的分布更为均匀，从而有利于降低RTO装置的系统阻力，提高热效率。但上述专利只是公开了结构单元的气体通道A和垫片的气体通道B为直通方孔或部分连通的槽形孔的结构形式，产品品种较为单一，应用范围较小，且热效率和使用寿命仍然有待提高。
实用新型内容
[0005]为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能有效提高热效率和使用寿命的分层式蜂窝陶瓷。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为:
[0007]一种分层式蜂窝陶瓷，由两层以上的结构单元和设置在相邻两层结构单元之间的一层以上的垫片层沿纵向堆叠而成，所述结构单元上呈网状分布有一个以上的纵向贯穿所述结构单元的气体通道A，同一结构单元上的气体通道A互不导通，相邻两层结构单元的气体通道A—一对应，所述垫片层由间隔分布在该层面上的一个以上的垫片组成，位于垫片区域外的相邻两层结构单元的气体通道A通过垫片之间以及垫片与结构单元的边缘之间的空隙互相导通，所述气体通道A为横截面呈矩形、正η边形或十字形的直通孔，η为3?12的正整数。
[0008]其中，所述气体通道A为横截面呈矩形的直通孔，矩形的长、宽边分别为2?10mm。
[0009]其中，所述气体通道A为横截面呈正六边形的直通孔，正六边形的边长为2?1mm0
[0010]其中，所述气体通道A为横截面呈十字形的直通孔，所述十字形由方形的每条边的中部向内延伸一延伸段形成，十字形的长和宽分别为2?20mm，延伸段的长度为I?8mm ο
[0011]其中，所述垫片上对应于该垫片区域内的结构单元的气体通道A处设置有纵向贯穿所述垫片的气体通道B，位于垫片区域内的相邻两层结构单元的气体通道A分别通过对应的气体通道B——对应导通。
[0012]其中，所述气体通道B的横截面形状和大小与气体通道A的横截面形状和大小相一致。
[0013]其中，所述结构单元的高度为20?75mm。
[0014]其中，所述垫片的高度为I?5mm。
[0015]其中，所述垫片的材质与结构单元的材质相同。
[0016]其中，所述分层式蜂窝陶瓷采用陶瓷烧结工艺一体烧成。
[0017]本实用新型具有以下有益效果:通过将结构单元的气体通道A和垫片的气体通道B设置为横截面呈矩形、正η边形或十字形的直通孔，不仅拓宽了产品种类及应用范围，而且有效提高了分层式蜂窝陶瓷的热效率和使用寿命。经测试，热效率可提升10%以上，使用寿命可延长2倍。
【附图说明】
[0018]图1所示为本实用新型实施例的层状结构示意图。
[0019]图2所示为本实用新型实施例的气体通道A为矩形直通孔时的俯视图。
[0020]图3所示为本实用新型实施例的气体通道A为正六边形直通孔时的俯视图。
[0021]图4所示为本实用新型实施例的气体通道A为十字形直通孔时的俯视图。
[0022]标号说明:
[0023]1、结构单元；2、垫片层；10、气体通道A; 20、垫片；
[0024]3、空隙； 200、气体通道B。
【具体实施方式】
[0025]为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
[0026]本实用新型的关键构思在于:将结构单元的气体通道A和垫片的气体通道B设置为横截面呈矩形、正η边形或十字形的直通孔，从而拓宽了产品种类及应用范围，而且有效提高了分层式蜂窝陶瓷的热效率和使用寿命。
[0027]请参阅图1至图4所示，本实施方式的分层式蜂窝陶瓷，由两层以上的结构单元I和设置在相邻两层结构单元I之间的一层以上的垫片层2沿纵向堆叠而成，所述结构单元I上呈网状分布有一个以上的纵向贯穿所述结构单元I的气体通道A10，同一结构单元I上的气体通道AlO互不导通，相邻两层结构单元I的气体通道AlO—一对应，所述垫片层2由间隔分布在该层面上的一个以上的垫片20组成，位于垫片20区域外的相邻两层结构单元I的气体通道AlO通过垫片20之间以及垫片20与结构单元I的边缘之间的空隙互相导通，所述气体通道AlO为横截面呈矩形、正η边形或十字形的直通孔，η为3?12的正整数。
[0028]从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于:通过将结构单元的气体通道A和垫片的气体通道B设置为横截面呈矩形、正η边形或十字形的直通孔，不仅拓宽了产品种类及应用范围，而且有效提高了分层式蜂窝陶瓷的热效率和使用寿命。经测试，热效率可提升10%以上，使用寿命可延长2倍。
[0029]在上述实施例中，不同层的结构单元I的高度可以相同也可以不同，高度较大的结构单元I可以是一个单独的个体，也可以由一个以上的高度最低的结构单元I组合而成，此时得到的组合结构单元可整体看作是一层结构单元I ;所述垫片层2的高度可以相同也可以不同，高度较大的垫片层2可以是一个单独的个体，也可以由一个以上的高度最低的垫片层2组合而成，此时得到的组合垫片层可整体看作是一层垫片层2。因此，本实用新型的分层式蜂窝陶瓷的层状结构，除了如图1所示的结构单元I和垫片层2规则间隔排列的情况，还包括以下不规则间隔排列的情况:即相邻的两层垫片层2之间设置有多层结构单元(该多层结构单元可整体看作是一层结构单元I)，或者相邻的两层结构单元I之间设置有多层垫片层(该多层垫片层可整体看作是一层垫片层2)。
[0030]在上述实施例中，所述结构单元I的材质可采用现有的蜂窝陶瓷的材质；所述垫片层2的材质可采用现有的蜂窝陶瓷的材质或者其他已知的耐高温、易烧结的材质，优选的采用与结构单元I相同的材质。当结构单元I和垫片层2按照产品所需高度和排列方式完成堆叠后，可通过现有的陶瓷烧结工艺将结构单元I和垫片层2烧结为一体而形成本实用新型的分层式蜂窝陶瓷，或者采用其他已知的连接方式如粘接、热压合等方式将结构单元I和垫片层2整体固定为一体而形成本实用新型的分层式蜂窝陶瓷。当然，将结构单元I和垫片层2按照产品所需高度和排列方式堆叠好后不经任何处理直接投入使用也可以，不影响本实用新型目的的实现。
[0031 ] 在上述实施例中，所述气体通道A为横截面呈矩形(如图2所示)、正η边形(如图3所示)或十字形(如图4所示)的直通孔。为了获得更高的热效率和使用寿命，当气体通道A为横截面呈矩形的直通孔时，该矩形的长边a和宽边b分别为2?1mm ;当气体通道A为横截面呈正η边形的直通孔时，该正η边形的边长a为2?1mm ;当气体通道A为横截面呈十字形的直通孔时，该十字形由方形的每条边的中部向内延伸一延伸段形成，十字形的长a和宽b分别为2?20mm，延伸段c的长度为I?8mm。
[0032]进一步的，如图2至4所示，所述垫片20上对应于该垫片区域内的结构单元I的气体通道AlO处设置有纵向贯穿所述垫片20的气体通道B200，位于垫片区域内的相邻两层结构单元I的气体通道AlO分别通过对应的气体通道B200 —一对应导通，所述气体通道B200的横截面形状和大小与气体通道AlO的横截面形状和大小相一致。通过在垫片20上开设气体通道B200，使位于垫片区域内的相邻两层结构单元I的气体通道AlO也能一一对应导通，从而避免垫片20对该区域内的气体通道AlO的上下导通形成阻碍，增大产品的有效比表面积，提高产品的作用效果。
[0033]进一步的，所述结构单元I的高度为20?75mm。通过将结构单元I的高度控制在20?75mm，相对于现有的一次性挤出成型的蜂窝陶瓷，由于气体通道AlO的长度大大减小，因此气体中的杂质不易积聚在气体通道AlO内而造成堵塞，有效解决了现有的蜂窝陶瓷因孔通道堵塞而造成的频繁停车清理问题；较小的结构单元I高度也有利于热量的快速吸收和放出，提高了系统的热效率，而且也有利于热应力的释放，提高了耐热冲击性能，延长了本实用新型分层式蜂窝陶瓷的使用寿命。
[0034]进一步的，所述垫片20的高度为I?5mm。高度设置得越大，则相邻两层结构单元I之间的间距越大，热量损失越大，且过大的间距对进一步提高气体的重新分布效果作用不明显，还可能导致产品整体结构强度的大幅下降；而高度设置得太小，则气体在垫片20之间以及垫片20与结构单元I的边缘之间的空隙3进行横向再分布的空间和时间越少，改善气流分布均匀的效果不理想，且垫片20的制造难度加大，与结构单元I的结合强度下降，影响了产品的整体结构强度。经实验证明，将垫片20的高度控制在I?5mm内，可以最大化地降低热量损失，且气体经过二次再分配(即经过二层垫片层2)后即可达到均匀分布的效果，产品的整体结构强度也达到了最佳状态。
[0035]综上所述，本实用新型的分层式蜂窝陶瓷，具有以下有益效果:通过将结构单元的气体通道A和垫片的气体通道B设置为横截面呈矩形、正η边形或十字形的直通孔，不仅拓宽了产品种类及应用范围，而且有效提高了分层式蜂窝陶瓷的热效率和使用寿命。经测试，热效率可提升10%以上，使用寿命可延长2倍。
[0036]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种分层式蜂窝陶瓷，由两层以上的结构单元和设置在相邻两层结构单元之间的一层以上的垫片层沿纵向堆叠而成，所述结构单元上呈网状分布有一个以上的纵向贯穿所述结构单元的气体通道A，同一结构单元上的气体通道A互不导通，相邻两层结构单元的气体通道A—一对应，所述垫片层由间隔分布在该层面上的一个以上的垫片组成，位于垫片区域外的相邻两层结构单元的气体通道A通过垫片之间以及垫片与结构单元的边缘之间的空隙互相导通，其特征在于:所述气体通道A为横截面呈矩形、正η边形或十字形的直通孔，η为3?12的正整数。2.根据权利要求1所述的分层式蜂窝陶瓷，其特征在于:所述气体通道A为横截面呈矩形的直通孔，矩形的长、宽边分别为2?10mm。3.根据权利要求1所述的分层式蜂窝陶瓷，其特征在于:所述气体通道A为横截面呈正六边形的直通孔，正六边形的边长为2?10mm。4.根据权利要求1所述的分层式蜂窝陶瓷，其特征在于:所述气体通道A为横截面呈十字形的直通孔，所述十字形由方形的每条边的中部向内延伸一延伸段形成，十字形的长和宽分别为2?20mm，延伸段的长度为I?8mm。5.根据权利要求1所述的分层式蜂窝陶瓷，其特征在于:所述垫片上对应于该垫片区域内的结构单元的气体通道A处设置有纵向贯穿所述垫片的气体通道B，位于垫片区域内的相邻两层结构单元的气体通道A分别通过对应的气体通道B —一对应导通。6.根据权利要求5所述的分层式蜂窝陶瓷，其特征在于:所述气体通道B的横截面形状和大小与气体通道A的横截面形状和大小相一致。7.根据权利要求1所述的分层式蜂窝陶瓷，其特征在于:所述结构单元的高度为20?75mm08.根据权利要求1所述的分层式蜂窝陶瓷，其特征在于:所述垫片的高度为I?5mm。9.根据权利要求1所述的分层式蜂窝陶瓷，其特征在于:所述垫片的材质与结构单元的材质相同。10.根据权利要求1所述的分层式蜂窝陶瓷，其特征在于:所述分层式蜂窝陶瓷采用陶瓷烧结工艺一体烧成。
【文档编号】F28D20-00GK204286185SQ201420757641
【发明者】吴文忠, 李洪发, 黄茂金, 李锦新 [申请人]福建省宁德市俊杰瓷业有限公司