專利名稱：一種帶有加強(qiáng)筋和“t”型齒的規(guī)整陶瓷填料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型產(chǎn)品屬工業(yè)陶瓷范疇，具體應(yīng)用于化工填料塔、蓄熱式氧化器(RTO)，還可做化學(xué)工業(yè)中化學(xué)反應(yīng)催化劑載體的一種具有高比表面及孔隙率的優(yōu)質(zhì)傳熱、傳質(zhì)陶瓷填料。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有國(guó)內(nèi)陶瓷填料可分為普通散裝陶瓷填料、蜂窩陶瓷和MLM (Multi-Layer Media)片狀組合式規(guī)整陶瓷填料。蜂窩陶瓷具有較高的比表 面積一般用于汽車尾氣凈化催化劑載體，也用于工業(yè)有機(jī)廢氣凈化中，但其 對(duì)材質(zhì)要求較高，且熱效率普遍較低，能耗較高。MLM規(guī)整填料因其比表 面積大，孔隙率小，材質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性好，具有較強(qiáng)的耐腐蝕性能，作為傳熱 材料，被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外廢氣處理設(shè)備一蓄熱式氧化器(RTO)。目前， MLM規(guī)整填料主要是由不同比表面積的帶齒的薄片粘結(jié)而成。在生產(chǎn)過(guò)程 中，由于齒片的壁厚較薄，因此對(duì)模具的制作要求、泥坯的燒結(jié)等帶來(lái)了很 高的要求，導(dǎo)致了組合式規(guī)整填料的成本很高，影響了產(chǎn)品的銷售及應(yīng)用。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型涉及一種規(guī)整陶瓷填料，為蜂窩型呈柱狀，沿軸向方向有多 層形狀規(guī)則的通孔，其特征在于填料四周外側(cè)有封閉的外壁面，填料內(nèi)部沿 軸向方向的多層平行隔斷面，隔斷面上下交錯(cuò)布有"T"型齒，在相鄰的隔 斷面之間形成迷宮式通孔；垂直隔斷面有l(wèi)-10個(gè)加強(qiáng)筋。本實(shí)用新型填料內(nèi)部沿軸向方向有多個(gè)平行隔斷面，數(shù)量可以是多個(gè)或 數(shù)十個(gè)，隔斷面上下交錯(cuò)分布有具有一定厚度和高度的"T"型齒，相鄰的 隔斷面與上下交錯(cuò)"T"型齒之間形成迷宮式或稱"S"型孔道，這些齒數(shù)由 產(chǎn)品比表面積和孔隙率的不同而各異。同時(shí)由于加工強(qiáng)度的需要在垂直隔斷 面需要有1 10個(gè)加強(qiáng)筋，間斷了"S"型孔道，相鄰的加強(qiáng)筋之間隔斷面一 面上的"T"型齒最好有1 15個(gè)。本實(shí)用新型的這種結(jié)構(gòu)提高了產(chǎn)品的比表面及孔隙率，并且提高了熱效率和降低壓降。本實(shí)用新型的規(guī)整陶瓷填料外觀截面可呈正方形、矩形、多邊形、圓形、 橢圓形等。最好為長(zhǎng)方體或正方體，本實(shí)用新型推薦產(chǎn)品的外觀尺寸為截面50mm x 50mm 300mm x 300mm，高50mm 300mm，加強(qiáng)筋最好有2 8個(gè)。 外壁面厚最好為0.5 3mm，齒厚最好為0.3mm 2mm，齒高最好為lmm 5mm， 以加強(qiáng)筋之間每一個(gè)隔斷面兩面上的總齒數(shù)最好為3~29個(gè)。隔斷面與外壁面構(gòu)成最外側(cè)一層(或最外側(cè)l 2層)，最好隔斷面上的 齒與外壁面相連，形成的通孔橫截面為正方形或矩形；或者外側(cè)再有一層隔 斷面上相鄰的"T"型齒間隔貫通，形成"n"形孔道。這樣做主要是由于 "T"型齒并不完全接觸到外壁，會(huì)使外壁懸空，外側(cè)如果相連"T"型齒較 多的話會(huì)使其外觀產(chǎn)生巨大變形。因此在這種情形下最外側(cè)一層(或幾層) 壁面上的齒與外壁面相連，形成的通孔橫截面為正方形或矩形，或者進(jìn)一步 在次外層(或次外側(cè)1 2層)相鄰的"T"型齒間隔貫通，形成"n"形孔 道，而使次外層孔道橫截面為正方形(或矩形)和"n"形，加工生產(chǎn)則不 會(huì)外觀產(chǎn)生變形更具有實(shí)用性。如果在填料外觀尺寸較小，內(nèi)部相連"T" 型齒不多的情況下，在最外層相鄰的僅有一個(gè)"T"型齒，而使其孔橫截面 為正方形(或矩形)和"n"形，也可以保證不會(huì)外觀產(chǎn)生變形。本實(shí)用新型的規(guī)整陶瓷填料每組齒數(shù)越少、壁(齒)厚越薄則比表面積 越小，孔隙率越大；在相同壁(齒)厚條件下每組齒數(shù)若量越多，則表面積 越大，孔隙率越小。本實(shí)用新型的規(guī)整陶瓷填料的材質(zhì)一般為普通陶瓷材料或堇青石、莫來(lái) 石等陶瓷材料。本實(shí)用新型的規(guī)整陶瓷填料特別適用于整體式擠出工藝，并完全可以應(yīng) 用于工業(yè)領(lǐng)域中。該產(chǎn)品即可提高產(chǎn)品的比表面及孔隙率以達(dá)到提高熱效率 降低壓降等方面的性能，又可提高產(chǎn)品的成品率，降低產(chǎn)品的成本。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)中的規(guī)整填料相比具有以下特點(diǎn)1、 理論與實(shí)際結(jié)合性較強(qiáng)。現(xiàn)有規(guī)整工業(yè)陶瓷填料在設(shè)計(jì)流體阻力和傳熱性能上僅以雷諾系數(shù)(Re) 為理論參考，而本實(shí)用新型進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，不僅考慮到了改善流體流動(dòng)狀態(tài)， 并且將努謝爾系數(shù)(Nu)對(duì)傳熱性能及壓降的影響應(yīng)用到陶瓷填料的設(shè)計(jì)中。根據(jù)傳熱學(xué)原理，流體在填料直通道中流動(dòng)，可視為充分發(fā)展的流層，Nu 系數(shù)強(qiáng)烈地依賴于通道壁的熱邊界條件和通道的幾何形狀。當(dāng)流道截面的"結(jié)點(diǎn)"由"+"變成"T"型時(shí)，Nu系數(shù)最大可增加20%,阻力降系數(shù)可降低 15%。因此，不但增大了傳熱的比表面積，又可增大孔隙率，從而使傳熱效率變大，減小氣體阻力。實(shí)驗(yàn)表明在相同外觀尺寸下，本實(shí)用新型產(chǎn)品比一般蜂窩陶瓷熱效率可提高5%以上，壓降阻力減小10%左右；2、 結(jié)構(gòu)合理。本實(shí)用新型的規(guī)整陶瓷填料為改進(jìn)的蜂窩型呈柱狀，沿軸向方向有多層 形狀規(guī)則的通孔，在填料外側(cè)有封閉的外壁面。由于數(shù)條加強(qiáng)筋貫通外壁面 上，這使整個(gè)產(chǎn)品的強(qiáng)度得到了很大的提高。這一結(jié)構(gòu)首先考慮到了產(chǎn)品擠 制過(guò)程中外壁收縮應(yīng)力因素，由于本實(shí)用產(chǎn)品外壁均具有相同的壁厚且閉合 會(huì)使收縮應(yīng)力分布均勻，會(huì)避免產(chǎn)品開(kāi)裂。其次，隔斷面與外壁面之間構(gòu)成 的外層、次外層采用閉合式(通孔橫截面為正方形或矩形)或間隔閉合式結(jié)構(gòu)(通孔橫截面為正方形或矩形，"n"形)，會(huì)很大程度上減少豎直方向產(chǎn) 品的變形。因此為了防止產(chǎn)品發(fā)生變形，不但增大了產(chǎn)品孔隙率，而且從理 論角度提高了產(chǎn)品的傳熱性能，從而使產(chǎn)品性能大幅提高，比表面積和孔隙 率等達(dá)到最大優(yōu)化。相反如果填料四周外側(cè)沒(méi)有封閉的外壁面，或者沒(méi)有平行隔斷面上的齒 與外壁面連通，只有加強(qiáng)筋呈部分連通結(jié)構(gòu)，雖然在使用填料時(shí)，填料之間 邊緣相互連接，并不影響裝填效果，但該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在加工和儲(chǔ)運(yùn)上卻存在巨大缺陷①由于沒(méi)有外壁支撐，在加工生產(chǎn)時(shí)陶坯會(huì)發(fā)生外壁收縮應(yīng)力不均勻的情況，從而使坯體發(fā)生開(kāi)裂導(dǎo)致坯體擠制失敗，其次由于加強(qiáng)筋呈部分 連通結(jié)構(gòu)，這會(huì)使坯體的擠制存在很大難度，即便是坯體擠制出來(lái)也會(huì)因?yàn)?泥坯在烘干和燒結(jié)過(guò)程中由于水平方向和豎直方向的收縮應(yīng)力不等而發(fā)生變 形和開(kāi)裂。②由于填料外側(cè)直接分布有若干小齒，這必將導(dǎo)致小齒在儲(chǔ)運(yùn)過(guò) 程中難以承受外應(yīng)力而脫落，從而使整個(gè)水平軸向發(fā)生外力作用而開(kāi)裂。3、 廣品成品率提咼。由于改成整體式擠出成型，使生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，模具加工方便，費(fèi)用低廉，促使產(chǎn)品成本大幅降低；4、 產(chǎn)品使用范圍廣泛。相比于規(guī)整填料中其它蜂窩陶瓷，本實(shí)用新型的規(guī)整陶瓷填料在相同條 件下具有更大比表面積和孔隙率，因此在傳熱方面提高熱效率，減小空氣阻 力，得到很好的使用效果。

圖1是應(yīng)用本實(shí)用新型的一種規(guī)整陶瓷填料立體示意圖。圖2是圖1所示規(guī)整陶瓷填料截面示意圖。其中1——為最外層正方形通孔；2——為貫通的加強(qiáng)筋；3——為次外層"n" 形通孔；4——為"T"型齒。圖3為應(yīng)用本實(shí)用新型的另一種規(guī)整陶瓷填料立體示意圖。圖4為應(yīng)用本實(shí)用新型的另一種規(guī)整陶瓷填料截面局部放大示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型產(chǎn)品進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)例并不完全包括本 實(shí)用新型所有的實(shí)施方式。如圖1所示，是應(yīng)用本實(shí)用新型的一種比表面積為600m2/m3的規(guī)整陶瓷 填料立體示意圖。從該圖截面可以看到，為了減小產(chǎn)品坯體的變形，截面豎 直方向由4條貫通的加強(qiáng)筋連接，坯體水平方向最外側(cè)"T"型齒貫通形成 數(shù)十個(gè)閉合的正方形結(jié)構(gòu)孔道，在次外層相鄰的"T"型齒間隔貫通，形成 "n"形孔道，但中間層各部位齒均呈"T"形排列，形成"S"形或稱"迷 宮"形孔道；這個(gè)結(jié)構(gòu)不但保證了產(chǎn)品整體的強(qiáng)度而且又使其物化性能得到 了最大的優(yōu)化。如圖2是上述規(guī)整陶瓷填料截面示意圖。其外壁厚l.Omm，齒高2.5mm， 齒厚0.7mm，孔隙率為77%經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得其熱效率達(dá)到97%以上，而空氣阻 力小于100Pa/m。圖3為應(yīng)用本實(shí)用新型的一種比表面積為1330m々r^的規(guī)整陶瓷填料立 體示意圖?？紤]到由于坯體截面兩端"T"型齒比較密集，故支撐力較大， 所以最外側(cè)采用T"型齒間隔貫通，通孔橫截面為正方形或矩形，"n"形這 樣既可保證產(chǎn)品坯體減小變形又可使產(chǎn)品孔隙率達(dá)到最大化。圖4為應(yīng)用本實(shí)用新型的比表面積為1330m2/m3，孔隙率66%的規(guī)整陶 瓷填料截面局部放大圖。其外壁厚0.8mm，齒高2.3mm，齒厚0.6mm，經(jīng)過(guò) 測(cè)試該產(chǎn)品熱效率可達(dá)98%以上，空氣阻力壓降小于150Pa/m。
權(quán)利要求1、一種規(guī)整陶瓷填料，為蜂窩型呈柱狀，沿軸向方向有多層形狀規(guī)則的通孔，其特征在于填料四周外側(cè)有封閉的外壁面，填料內(nèi)部沿軸向方向的多層平行隔斷面，隔斷面上下交錯(cuò)布有“T”型齒，在相臨的隔斷面之間形成迷宮式通孔；垂直隔斷面有1～10個(gè)加強(qiáng)筋。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的規(guī)整陶瓷填料，其結(jié)構(gòu)特征在于相臨的加強(qiáng) 筋之間隔斷面一面上的"T"型齒有1 15個(gè)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的規(guī)整陶瓷填料，其特征在于外壁面厚為 0.5~3mm， 齒厚為0.3mm 2mm， 齒高為lmm 5mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1 3之一所述的規(guī)整陶瓷填料，其特征在于隔斷面與外 壁面構(gòu)成最外側(cè)一層或最外側(cè)1 2層，壁面上的齒與外壁面相連，形 成的通孔橫截面為正方形或矩形。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 3之一所述的規(guī)整陶瓷填料，其特征在于靠近外壁面 的隔斷面相鄰的"T"型齒間隔貫通，形成"n"形孔道，最外側(cè)一層 或最外側(cè)1 2層形成的通孔橫截面為正方形和"n"形。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1 3之一所述的規(guī)整陶瓷填料，其特征在于靠近外壁面 的隔斷面相鄰的"T"型齒間隔貫通，形成"n"形孔道，最外側(cè)一層 或最外側(cè)1 2層形成的通孔橫截面為矩形和"n"形。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1 3之一所述的規(guī)整陶瓷填料，其特征在于隔斷面與外 壁面之間構(gòu)成的次外層或次外側(cè)l 2層形成的通孔橫截面為矩形和"n"形。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1 3之一所述的規(guī)整陶瓷填料，其特征在于隔斷面與外 壁面之間構(gòu)成的次外層或次外側(cè)l 2層形成的通孔橫截面為正方形和"n"形。
9、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的規(guī)整陶瓷填料，其特征在于相鄰的加強(qiáng)筋之間 隔斷面一面上的"T"型齒有1 9個(gè)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的規(guī)整陶瓷填料，其特征在于陶瓷規(guī)整填料外觀 截面呈正方形、矩形、多邊形、圓形或橢圓形。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種在環(huán)保設(shè)備行業(yè)及化學(xué)工業(yè)中用于傳熱傳質(zhì)及催化劑載體的陶瓷規(guī)整填料，為蜂窩型呈柱狀，沿軸向方向有多層形狀規(guī)則的通孔，其特征在于填料四周外側(cè)有封閉的外壁面，填料內(nèi)部沿軸向方向的多層平行隔斷面，隔斷面上下交錯(cuò)布有“T”型齒，在相臨的隔斷面之間形成迷宮式通孔；垂直隔斷面有1～10個(gè)加強(qiáng)筋。它具有耐高溫、耐腐蝕、高比表面積、高孔隙率和良好的可加工性，有很高的熱效率和較小的壓降，特別適用于高流速氣體、高溫爐氣及低熱值氣體的傳熱過(guò)程，也用于催化劑的載體，廣泛適用于冶金、石油化工、環(huán)保設(shè)備等行業(yè)的各種工業(yè)窯爐、蓄熱式氧化器(RTO)，可使裝置提高工作效率，降低投資成本和運(yùn)行費(fèi)用。
文檔編號(hào)B01J19/30GK201108826SQ20072012649
公開(kāi)日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2007年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月9日
發(fā)明者冷永財(cái), 李洪發(fā), 楊振華, 蓮 高 申請(qǐng)人:蘭州瑞瑪化機(jī)有限公司