專利名稱：用于微粒過濾器的堵塞方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將可流動(dòng)材料充填到蜂窩結(jié)構(gòu)的選定蜂窩，更具體地說，涉及
用于有選擇地將蜂窩結(jié)構(gòu)的蜂窩組織封制分歧結(jié)構(gòu)堵住(manifold)、即堵塞 蜂窩結(jié)構(gòu)的蜂窩組織制造陶瓷過濾體以及其它有選擇地密封的蜂窩結(jié)構(gòu)的方 法和裝置。
背景技術(shù)：
具有每平方厘米約10至100個(gè)或更多個(gè)蜂窩或橫截面蜂窩密度的蜂窩結(jié) 構(gòu)具有幾種用途，包括固體微粒過濾體和固定的熱交換器。壁流微粒過濾器應(yīng) 用需要有通過在其相應(yīng)一端或兩端封制分歧結(jié)構(gòu)等來密封或堵塞的有選擇的 蜂窩結(jié)構(gòu)。術(shù)語"密封的"和其它相應(yīng)的語法形式，即密封劑、密封等在此用 于指封閉蜂窩組織的開口橫截面面積的多孔或非多孔方法。
標(biāo)號10 (圖1)總體表示通常已知的并可使用由外壁15圍繞的相交的薄 多孔壁14的基體形成的蜂窩結(jié)構(gòu)IO制成的固體微粒過濾體，在所示實(shí)例中形 成為圓形橫截面構(gòu)造。壁14橫跨在第一端面18和相反的第二端20之間、并 在其間延伸，第二通道22在第二通道22的端面18、 20之間延伸并在兩端面 處開口，并形成大量的相鄰中空通道或過濾體10。外壁15 (或皮)限定用于 第一端面18和第二端面20的外部邊緣16。為了形成過濾器IO (圖2和3)， 每個(gè)蜂窩通道22的一端被密封，蜂窩通道22的第一分組24在第一端面18處 密封，且蜂窩通道22的第二分組26在過濾器10的第二端面20處密封。當(dāng)所 有的通道22尺寸相同時(shí)，端面18、 20中的任一個(gè)都可用作最終所形成的過濾 器IO的入口面。
操作時(shí)，污染流體(例如包括諸如排氣煤煙之類的微粒物質(zhì))在壓力下到 達(dá)入口面并通過在入口面處開口的那些蜂窩通道進(jìn)入過濾器10。由于這些蜂窩 通道在相對端面(即本體的出口面)處密封，污染流體被迫進(jìn)入薄多孔壁14并進(jìn)入在入口面處密封并在出口面處開口的相鄰蜂窩通道。流體中的固體微粒 污染物太大而不能穿過壁上的多孔開口，所以留在后面而純凈的流體通過出口 蜂窩單元流出過濾器10。
對于這種過濾器和熱交換器的批量生產(chǎn)，非常需要能夠盡可能快速且低成 本地密封所選的蜂窩端。 一種已知的堵塞方法包括使用具有其中延伸穿過有多 個(gè)開口的掩模以在制造固體微粒過濾體時(shí)有選擇地將蜂窩結(jié)構(gòu)封制分歧結(jié)構(gòu)(諸如US4,411,856、US4,427，728、US4，557,682、以及US4，557,773中已知的)。 迄今為止，這些掩模通常與通過將陶瓷原材料與水成粘合劑混合形成糊狀的泡 沫型水泥結(jié)合使用，水成粘合劑諸如甲基纖維素、可塑劑和水(例如參見 US4，455，180)。當(dāng)使用這種泡沫型水泥時(shí)，蜂窩結(jié)構(gòu)的兩端用柔性或剛性板所 覆蓋，所述板具有水泥通過其壓入各蜂窩單元的端部的孔。在一特定應(yīng)用中， 借助于基于堵塞機(jī)器(見US4，557,682的圖1)的伺服驅(qū)動(dòng)活塞穿過相關(guān)掩模 而將水泥壓入，其中該及其排放出一次量的充入的水泥以在蜂窩通道內(nèi)形成所 要求的塞件。
該特定工藝有很多缺點(diǎn)，包括總堵塞長度的高度可變性、掩模相對于過濾 體的錯(cuò)位，由此形成未堵塞的蜂窩，并由于在施加前剝落到新水泥中的干水泥 而形成未堵塞的蜂窩。該工藝通常使用由硅預(yù)形成的掩模，該掩模可重復(fù)使用 以堵塞多個(gè)蜂窩結(jié)構(gòu)?？稍儆玫难谀Ｔ诙氯涓C時(shí)不是很有效，因?yàn)樗鼈儾荒?在多個(gè)蜂窩結(jié)構(gòu)之間調(diào)整變化。用在這些常規(guī)工藝中的設(shè)備與激光切割聚合掩 模也是不兼容的，因?yàn)楫?dāng)相關(guān)的堵塞機(jī)器打開進(jìn)行部分釋放時(shí)這些激光切割掩 模與水泥本體留在一起(參見US4，557，773 )。硅掩模的另一問題(如 US4,427,728所示)是它們的尺寸設(shè)置成與過濾器的外邊緣對齊，由此使水泥 能夠沿著過濾器的外邊緣流動(dòng)并粘到外邊緣上。
通過將密封材料不可滲透的、有粘結(jié)劑背襯的柔性帶(諸如掩模帶)的條施加到所選行和列的蜂窩單元上，還在蜂窩結(jié)構(gòu)的開口面處形成掩模用于將在基本上相互平行的行和基本上相互平行的列之間規(guī)則間隔的蜂窩組織封制分歧結(jié)構(gòu)?；蛘?，可這樣來形成這些蜂窩組織提供間隔的基體，將諸如金屬箔的彈性的、不可滲透且可再用材料的條疊加在一起，然后將它們連結(jié)在一起， 且在具有穿過基體的開口的結(jié)構(gòu)的開口面上和與所要充填的蜂窩通道相對的
墊圈位置上安裝或不裝下部墊圈。通過提供具有以相互平行的行和相互平行的 列設(shè)置的蜂窩單元的蜂窩結(jié)構(gòu)并用諸如掩模帶或連結(jié)的薄金屬條之類的適當(dāng) 柔性材料條覆蓋交替行或交替列，將設(shè)置成橫跨開口面的格子圖案的蜂窩的子 集的一半的開口端露出。在充填條帶的端部之后，將條帶移除并將條帶施加到 覆蓋其余的交替行和其余的交替列，由此露出開口面的格子圖案的蜂窩的子集 的其余一半的開口以進(jìn)行充填。
這兩個(gè)實(shí)施例與剛性板實(shí)施例相比都提供了處理表面高度變化的更大靈 活性并提供了不要進(jìn)行充填的蜂窩端(包括可能會(huì)損壞的那些)的較好掩蓋。 但是，兩個(gè)實(shí)施例通常必須對每個(gè)端面應(yīng)用兩次。這對于必須單獨(dú)施加在整個(gè) 每個(gè)端面上的帶條來說十個(gè)很大的限制，是耗時(shí)的任務(wù)?？筛焖俚厥┘雍鸵?除第二實(shí)施例的可再用基體和墊圈，但像剛性板實(shí)施例那樣，不易于適應(yīng)端面 的蜂窩位置的扭曲。此外，蜂窩密度增加會(huì)導(dǎo)致這種方法不可用。
此外，可將堵塞裝置上堵塞材料的表面的變化轉(zhuǎn)移到基質(zhì)上，導(dǎo)致塞件的 進(jìn)入長度的變化。因此，需要具有基本上平坦的初始表面并用均勻的力推入以 使所有形成的塞件長度類似。進(jìn)入的長度應(yīng)當(dāng)足夠深以確保密封通道的良好阻 塞，但該長度也需要受到限制，因?yàn)槿L度的增加會(huì)導(dǎo)致多孔壁表面面積的 損失。
需要一種用于將蜂窩結(jié)構(gòu)的蜂窩組織封制分歧結(jié)構(gòu)或堵塞壓制的蜂窩結(jié) 構(gòu)(諸如用于柴油機(jī)的陶瓷微粒捕集器)的方法，該方法使用現(xiàn)有的水泥成 分和流變學(xué)，能兼容地用于激光切割聚合物掩模，降低塞件長度可變性，減小 漏掉的塞件，并消除堵塞材料從要施加堵塞材料的蜂窩通道溢流出來的可能 性。該方法還應(yīng)當(dāng)具有高度的可重復(fù)性和精確性、易于應(yīng)用并降低蜂窩結(jié)構(gòu)的 意外變形。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種堵塞蜂窩結(jié)構(gòu)的通道的方法，包括以下步 驟將在端部具有掩模的蜂窩結(jié)構(gòu)相對于堵塞材料的預(yù)堵塞腔進(jìn)行定向；對準(zhǔn) 流動(dòng)控制件上的多個(gè)通路；通過流動(dòng)控制件上的通路將堵塞材料的至少一部分 從儲存器轉(zhuǎn)移到預(yù)堵塞腔內(nèi)；以及在預(yù)堵塞腔內(nèi)形成一塊圓餅形的堵塞材料。較佳的是，流動(dòng)控制件包括可移動(dòng)件和其上形成有多個(gè)孔的固定件。通過移動(dòng) 件的移動(dòng)來錯(cuò)開或?qū)?zhǔn)孔而控制堵塞材料的流動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種蜂窩堵塞裝置，用于控制堵塞材料到掩 模蜂窩結(jié)構(gòu)的流動(dòng)，包括儲存器，用于保持至少一部分堵塞材料；預(yù)堵塞腔， 其中具有一塊圓餅形的堵塞材料；以及儲存器和預(yù)堵塞腔之間的流動(dòng)控制件，該流動(dòng)控制件包括具有形成在其中的多個(gè)孔的可移動(dòng)件；以及具有多個(gè)孔的 固定件，其中孔的錯(cuò)開控制堵塞材料的流動(dòng)。
本發(fā)明方法和裝置可使用現(xiàn)有水泥成分和流變學(xué)，并與使用激光切割聚合 物掩模相容。有利的是，本發(fā)明的方法和裝置可降低塞件長度的變化，使漏掉 的塞件最少，并消除堵塞材料從施加堵塞材料的蜂窩通道溢流的可能性。本文 描述的方法和裝置還具有高度的可重復(fù)性和精確性，易于應(yīng)用，并降低蜂窩結(jié) 構(gòu)的意外變形，且尤其適于該使用目的。
圖1是包括具有多個(gè)開口端蜂窩通道的第一端的壓制過濾體的立體圖2是壓制的過濾體的立體圖，其中蜂窩通道的第一分組被堵塞，而蜂窩 通道的第二分組是開口端；
圖3是包括第二端的過濾體的側(cè)視圖，其中蜂窩的第一分組是開口端，且 蜂窩的第二分組堵塞；
圖4是被掩模覆蓋時(shí)的壓制過濾體的側(cè)視圖，且堵塞機(jī)器的活塞被薄膜材 料和位于膜覆蓋活塞組件上的一塊圓餅形堵塞材料所覆蓋，其中過濾體是橫剖 的；
圖5是被橫剖的掩模覆蓋的壓制過濾體的第一端的立體圖6是壓制過濾體的側(cè)視圖，其中掩模的外圍邊緣用薄膜的外圍邊緣密
封；
圖7是壓制過濾體的側(cè)視圖，其中堵塞材料位于過濾體的選擇蜂窩通道
內(nèi)；
圖8是根據(jù)本發(fā)明的裝置實(shí)施例的橫剖側(cè)視圖9和10是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的夾緊部分的實(shí)施例的局部正視圖11是根據(jù)本發(fā)明的另一些方面的可移動(dòng)流動(dòng)控制鍵的實(shí)施例的橫剖局 部側(cè)視圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟的流程圖13是根據(jù)本發(fā)明的另一些方面的切割裝置的實(shí)施例的橫剖正視圖14-15是切割裝置的實(shí)施例的局部橫剖側(cè)視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的某些
方面的切割操作；
圖16是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的方法的步驟的流程圖17是根據(jù)示例性實(shí)施例的定位器的橫剖正視圖；以及
圖18是根據(jù)示例性實(shí)施例的可移動(dòng)流動(dòng)控制件的正視圖。
圖19是根據(jù)示例性實(shí)施例的清潔件的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
為了本文說明的目的，術(shù)語"上"、"下"、"右"、"左"、"后"、"前"、"豎直"、"水平"及其派生詞應(yīng)與如圖1和4所定向的本發(fā)明相關(guān)
聯(lián)。但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可采用各種替代定向和步驟順序，除非另有相反說 明。還應(yīng)當(dāng)理解，附圖中示出的以及以下說明書中描述的具體裝置和工藝是所 附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明概念的示例性實(shí)施例。因此不應(yīng)將關(guān)于本文所揭示 實(shí)施例的具體尺寸和其它物理特征認(rèn)為是限制，除非權(quán)利要求書中另有表述。
用于固體微粒過濾體、諸如過濾體IO和其它應(yīng)用的蜂窩結(jié)構(gòu)可由包括陶瓷、玻璃陶瓷、玻璃、金屬的多種材料并通過根據(jù)所選材料的多種方法形成。 用于固體微粒過濾應(yīng)用的、具有必須均勻的、薄的、多孔且互連的壁的蜂窩結(jié) 構(gòu)較佳地由可塑性變形和可燒結(jié)物質(zhì)的細(xì)分微粒制成，該物質(zhì)的細(xì)分微粒在燃 燒后形成多孔的、實(shí)現(xiàn)其定中心的中心材料。適當(dāng)?shù)牟牧习ń饘佟⑻沾?、?璃陶瓷和其它基于陶瓷的混合物。共同轉(zhuǎn)讓給本受讓人的美國專利No.5,258,150中描述并要求保護(hù)由壓制董青石材料形成陶瓷蜂窩塊體的方法， 該方法在固體微粒過濾應(yīng)用中是較佳的。
根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例，第一端面18或第二端面20用如圖4所示的掩模 28覆蓋，其中覆蓋步驟包括根據(jù)美國專利No. 4,557,773和No. 6,673,300中描 述的工藝形成掩模28，兩者都共同轉(zhuǎn)讓給本受讓人且全部以參見的方式納入本
文。在所示實(shí)施例中，第一端面18用掩模28所覆蓋，掩模28包括由熱塑材 料形成的、較佳地由聚酯或PET材料形成的、包括背部有粘合劑的、壓感薄透 明或半透明膜。但是也可采用諸如聚乙烯、聚丙烯或聚亞氨酯之類的其它材料。 通過由光學(xué)圖像分析器控制的開口形成工具(例如激光器)穿過對應(yīng)于蜂窩通 道22的所選第二分組26的掩模形成開口，如上述文獻(xiàn)中所描述那樣。
示例性掩模28包括中心本體32，中心本體32具有外表面34和相反的內(nèi) 表面36，開口 30在外表面34和內(nèi)表面36之間延伸。開口30設(shè)置在本體32 內(nèi)以與蜂窩通道22的要充填堵塞材料的第二分組26的端部相符。較佳的是， 開口 30的尺寸適當(dāng)?shù)卦O(shè)置成露出蜂窩通道22的第二分組26的開口端，但不 會(huì)大到足以露出蜂窩通道22的相鄰的第一分組24。應(yīng)當(dāng)注意，如果需要可提 供幾個(gè)較大的開口以露出幾個(gè)相鄰的蜂窩通道22。掩模28包括外部邊緣38 和從第一端面18的外部邊緣16徑向向外延伸的外部周界40。
掩模28的本體32粘附到蜂窩結(jié)構(gòu)10的相交的基體壁14上以將掩模28 保持在位。該掩?？烧掣接斜┧嵴澈蟿┗蛉魏晤愃频恼澈蟿┪镔|(zhì)，且在一實(shí) 施例中，在將掩模放到基體10上之前施加到掩模28上。
下一步驟包括在蜂窩通道22的所選分組內(nèi)形成塞件。在圖5所示的一實(shí) 施例中，較佳地包括PET的薄膜材料42被塞件、例如扁平圓餅形的堵塞材料 44所覆蓋，堵塞材料較佳地包括陶瓷原材料與水成粘結(jié)劑，諸如甲基纖維素、 可塑劑和水。膜材料42包括各從基體10的外部邊緣16向外延伸的外部周界 46和外部邊緣48，如下所述。如圖所示，堵塞材料44相對于膜材料42設(shè)置 成膜材料42的外部周界46設(shè)有堵塞材料44。在所示實(shí)例中，堵塞材料44設(shè) 置成均勻厚度的扁平圓餅形狀；但是也可使用變化的厚度。
其上具有堵塞材料44的膜材料42位于基于堵塞機(jī)器的伺服驅(qū)動(dòng)活塞上， 該機(jī)器包括較佳地平坦的活塞50，活塞50由具有第一夾緊部分52和第二夾緊 部分54的夾緊組件51所圍繞，如圖6和7所示?；钊?0的形狀設(shè)置成堵塞 的蜂窩結(jié)構(gòu)相對應(yīng)且其尺寸可大致與該部分相當(dāng)。夾緊組件51的第一和第二 夾緊部分52、 54用于用膜材料42的外周界46來密封掩模28的外周界40。由 活塞50在膜材料42上施加由方向箭頭60表示的沿某一方向的力，由此迫使 堵塞材料44穿過掩模28的開口 60并充填入蜂窩結(jié)構(gòu)10的蜂窩通道22的第
二分組26 (圖7)并形成多個(gè)塞件62。
在如圖7清楚示出的一實(shí)例中，多余的堵塞材料44被迫沿由方向箭頭64 所指示和表示的方向側(cè)向越過蜂窩結(jié)構(gòu)10的第一端面18，并保持在由掩模28 的外周界40和膜材料42的外周界46限定并位于夾緊組件51和活塞50之間 的凹腔66中，由此防止任何多余的堵塞材料沿著蜂窩結(jié)構(gòu)10的外壁15涂抹。 然后活塞50縮離蜂窩結(jié)構(gòu)10的第一端面18，且掩模28和膜材料42從過濾體 IO的端部移除。然后可將過濾體10從相關(guān)的堵塞機(jī)器內(nèi)取出。應(yīng)當(dāng)注意，蜂 窩結(jié)構(gòu)10在堵塞工藝中可設(shè)置成任何定向，包括豎直和水平，且還應(yīng)當(dāng)注意 位于第二端面20處的蜂窩通道22的第二分組26并可與蜂窩通道22的第一分 組24同時(shí)堵塞，由此顯著減小堵塞工藝的總體循環(huán)時(shí)間。
本發(fā)明方法可利用現(xiàn)有的水泥成分和流變學(xué)，并可兼容地用于激光切割掩 模，降低塞件長度的可變性，使漏掉的塞件最少，并消除塞件材料從要施加堵 塞材料的蜂窩通道溢流的可能性。該方法還具有高度的可重復(fù)性和精確性，易 于應(yīng)用，降低蜂窩結(jié)構(gòu)的意外變形，并尤其適于該使用目的。
參照圖8-19描述本發(fā)明的另一實(shí)施例。如圖8所示，描述用于堵塞蜂窩 結(jié)構(gòu)10的裝置80。裝置80用于快速堵塞已經(jīng)粘附到其第一端面18上透明或 半透明掩模28的這種結(jié)構(gòu)10。此外，結(jié)構(gòu)10可在第二端面20上具有另一掩 模(未示出)。裝置80包括一容積的堵塞材料、第一夾緊部分52和第二夾緊 部分54。兩部分52、 54中的一個(gè)或兩個(gè)可操作以可松開地夾緊掩模28的外部 40。
掩模28的外部40從蜂窩結(jié)構(gòu)10的外邊緣16徑向向外延伸。當(dāng)掩模28 在放置(粘附)到基體10上而徑向延伸超過外部邊緣16時(shí)，掩模28從外部 邊緣16徑向向外延伸。在一實(shí)施例中，掩模28大約超過基體10的外部邊緣 16約1英寸(2.54cm),但可延伸到足以能夠牢固夾緊外部40的任何距離。
在裝置80內(nèi)， 一容積的堵塞材料44容納在預(yù)堵塞腔84內(nèi)。預(yù)堵塞腔84 具有大致近似于基體10的第一端面18的形狀，例如圓形或卵形。預(yù)堵塞腔84 包含一體積的堵塞材料44，其至少一部分設(shè)置成形成基體10內(nèi)的塞件62 (見 圖ll)。在一實(shí)施例中，預(yù)堵塞腔84的尺寸設(shè)置成形成一塊圓餅形的堵塞材 料44。預(yù)堵塞腔84內(nèi)的該圓餅形堵塞材料44基本上厚度均勻以使堵塞材料44的可壓縮性的影響最小。這有助于在基體10內(nèi)形成均勻深度的塞件62。
在一個(gè)示例性實(shí)施例中，預(yù)堵塞腔84具有約i力英寸(1.27cm)的深度。 或者，預(yù)堵塞腔84可具有足夠大以確保足夠的堵塞材料44流動(dòng)成充填整個(gè)橫 截面區(qū)域的任何深度。此外，如果基體10以水平定向塞入，則預(yù)堵塞腔84應(yīng) 當(dāng)足夠小以使堵塞材料44的滑移最小。由于堵塞材料44的流體性質(zhì)會(huì)發(fā)生滑 移。當(dāng)裝載新基體10時(shí)打開裝置時(shí)，沒有東西將堵塞材料44保持在預(yù)堵塞腔 84中。因此，假如有足夠的時(shí)間，堵塞材料44會(huì)開始流出預(yù)堵塞腔84并引起 材料44的表面86在預(yù)堵塞腔84內(nèi)的滑移。因此，很明顯，在取出先前堵塞 的基體之后，應(yīng)該很快就將所要堵塞的下一基體的掩模28快速密封在夾緊件 52、 54之間。
儲存器45較佳地連接有預(yù)堵塞腔84并還包含有堵塞材料44。操作時(shí)， 活塞50使儲存器45內(nèi)的材料44穿過流動(dòng)控制件74內(nèi)對準(zhǔn)的通路75(圖11 )。 活塞50的移動(dòng)使堵塞材料44移動(dòng)以再填充預(yù)堵塞腔84。堵塞材料44被迫進(jìn) 入預(yù)堵塞腔84，接著迫使約相同量的堵塞材料44流出預(yù)填充腔84以將基體 10的所選擇的通道充填到所要求的堵塞深度?；钊?0通過例如安裝在活塞50 和可移動(dòng)框架94之間的致動(dòng)器57沿箭頭81的方向移動(dòng)。
堵塞材料44在儲存器45和預(yù)堵塞腔84之間的流動(dòng)通過流動(dòng)控制件74 的通路75a、 75b的對準(zhǔn)與錯(cuò)開來控制(圖ll)。在一實(shí)施例中，流動(dòng)控制件 包括諸如可移動(dòng)滑門板之類的可移動(dòng)件76;以及固定件71，固定件較佳的 是預(yù)堵塞腔84的壁。為了能夠流動(dòng)通過流動(dòng)控制件74，可移動(dòng)件76移動(dòng)到第 一位置(圖ll)，在第一位置多個(gè)孔75a基本上與預(yù)堵塞腔84的壁上形成的 類似孔75b對準(zhǔn)。
現(xiàn)參照圖18，在一示例性實(shí)施例中，形成在可移動(dòng)件76和固定件71上 的孔75a、 75b是圓形的。孔75a、 75b較佳地相等地隔開"一個(gè)"約5/16英寸 (0.79cm)的距離并具有約1/4英寸(0.64cm)的直徑"b"?；蛘?，孔75a、 75b 可以是任何尺寸、形狀或任何允許堵塞材料44流過的附近空間，還在錯(cuò)開時(shí) 使材料44的流動(dòng)能夠充分切斷。在一較佳實(shí)施例中，可移動(dòng)件76和固定件71 上的孔覆蓋兩構(gòu)件可有的表面的約25%，其中100%的覆蓋等于在堵塞期間完 全沒有堵塞材料44的阻塞。在一實(shí)施例中，可移動(dòng)件76的孔75a基本上類似于固定件71上的孔，允許堵塞材料44從儲存器45順利過渡到預(yù)堵塞腔84。
為了暫停堵塞材料44到預(yù)堵塞腔84的轉(zhuǎn)移，可移動(dòng)件76移動(dòng)到第二位 置，在該第二位置，可移動(dòng)件76的通路75a和固定件71上的通路75b錯(cuò)開(見 圖8)。可移動(dòng)件76可沿箭頭73的方向線性滑動(dòng)(圖ll)并在致動(dòng)器77的 輔助下移動(dòng)。在一實(shí)施例中，可移動(dòng)件76移動(dòng)小于0.5英寸，且較佳地是'/4英 寸(0.63cm)并花費(fèi)小于l秒的時(shí)間來完成切斷。在可移動(dòng)件76和固定件71 之間的多個(gè)通路75a、 75b錯(cuò)開之后，儲存器45可再充填堵塞材料44。
操作時(shí)，流動(dòng)控制件74打開且然后活塞50移向基體10。 一旦活塞50開 始迫使堵塞材料44進(jìn)入基體10，活塞50就要至塞件62達(dá)到所要求的深度后 才會(huì)停止。這有助于形成深度均勻的塞件62。
一旦活塞50迫使堵塞材料44的所要求的部分進(jìn)入基體10內(nèi)所要求的深 度，活塞50就停止并稍微縮回以使堵塞過程形成的壓力能夠釋放?；钊?0具 有測量由堵塞材料44抵靠活塞50的力的傳感器(未示出)。 一旦堵塞材料44 抵靠活塞50的力達(dá)到零或更低，活塞50就停止。在該點(diǎn)上壓力得到釋放并致 動(dòng)可移動(dòng)件76以關(guān)閉(錯(cuò)開)儲存器45和預(yù)堵塞腔84之間的通路75a、 75b。 一旦可移動(dòng)件76關(guān)閉通路，蜂窩結(jié)構(gòu)10可通過首先分開并然后在掩模28和 預(yù)堵塞腔84之間進(jìn)行切割(稍后描述)而從預(yù)堵塞腔84移除。 一旦流動(dòng)控制 件74關(guān)閉，儲存器45可再充填堵塞材料44。為了再充填儲存器45，將堵塞 材料44的壓力源47 (圖8)連接到儲存器45。當(dāng)活塞縮回時(shí)，打開閥以使堵 塞材料44能夠流入儲存器45。
通過各種變量來控制堵塞材料44 (即塞件62的長度)擠入蜂窩結(jié)構(gòu)10 的深度。 一種這樣的控制是致動(dòng)器57的速度和產(chǎn)生的壓力和流率。在一實(shí)施 例中，為了使堵塞材料44能夠均勻流入基體10，活塞50以小于2mm/s的速 率移動(dòng)并在堵塞材料44上產(chǎn)生約100至750psi之間的壓力?？赏ㄟ^控制堵塞 材料4的粘度來實(shí)現(xiàn)對塞件深度的進(jìn)一步控制。限制堵塞材料44的粘度來控 制水平地堵塞基體10時(shí)滑移的發(fā)生。
現(xiàn)參見圖11，在較佳實(shí)施方式中，第一夾緊部分52包括在預(yù)堵塞腔84 的外部周圍并圍繞該外部設(shè)置的第一表面53。同樣，第二夾緊部分54包括第 二表面55，該第二表面55較佳地預(yù)第一表面53大致相對并平行于該第一表面
53。在一實(shí)施例中，第二夾緊部分54包括彈性體或聚合材料，較佳的是聚亞 氨酯的順應(yīng)面96，該順應(yīng)面變形以改進(jìn)夾緊掩模28時(shí)的密封性。為了夾緊掩 模28，第一表面53移到與掩模28的外部40接觸。第二表面55同樣移到與掩 模28的外部40接觸。兩表面以足夠大的力壓縮掩模28以密封預(yù)堵塞腔84， 從而能夠在轉(zhuǎn)移材料44的步驟中防止堵塞材料泄漏出到基體10的側(cè)面或泄漏 出到表面53和掩模28之間。當(dāng)然，第一表面53和第二表面55不需要是平面 或平行，并可采用實(shí)現(xiàn)密封的任何構(gòu)造。
在一實(shí)施例中，如圖9-10所示，第二夾緊部分54包括基本上圍繞基體10 的外圓周的環(huán)。較佳的是，第二夾緊部分54的內(nèi)圓周徑向比蜂窩結(jié)構(gòu)10的外 部邊緣16大?？煽刂频诙A緊部分54的內(nèi)圓周和基體10的外部邊緣16之間 形成的間隙83來控制塞件62擠入基體10的外部邊緣16附近的深度。較大的 間隙83在外部邊緣16附近形成較短的塞件62，且較小的間隙83形成較長的 塞件62。因此，在一實(shí)例中，間隙83設(shè)置成使得外部邊緣16附近的塞件62 基本上與在整個(gè)基體上形成的均勻塞件深度的其它塞件62的深度相同。在一 實(shí)例中，間隙83在0.1英寸(2.54mm)和0.5英寸(12.7mm)之間，且較佳 地約為0.25英寸(6.4mm)。
如圖9和10所示，第二夾緊部分54較佳地包括可以某種方式分開的兩件， 以使基體IO能夠放入。在一實(shí)例中，使用鉸鏈92打開第二夾緊部分54。在另 一實(shí)例中，第二夾緊部分54通過沿相反的直線方向滑動(dòng)兩個(gè)部件而打開，像 馬蹄形。操作時(shí)，部分54打開且將具有粘附到其端面18的掩模28的基體10 插入其中。
此外，在堵塞基體10之前，必須通過定位器90來將基體相對于一體積的 堵塞材料44沿豎直或側(cè)向方向定位。定位器90處在可延伸和縮回(進(jìn)入或伸 出圖8的紙面)的可移動(dòng)框架72上?；蛘?，可將定位器90預(yù)設(shè)在固定位置， 從而使蜂窩結(jié)構(gòu)10可放置在定位器90上并然后在正確位置進(jìn)行堵塞。
現(xiàn)參見圖17，定位器90較佳地包括定位鉗91以在移動(dòng)和堵塞期間固定 基體10。定位鉗91沿箭頭99的方向上下移動(dòng)以松開和固定基體10。在一實(shí) 施例中，定位鉗91包括彈性體或聚合材料的順從面96以緩沖和夾緊基體10 且形狀設(shè)置成與基體10的形狀近似。在一實(shí)施例中，定位器90包括安裝到支承框架72上的輥?zhàn)?2，使橢圓形基體10能夠使用重力來自身轉(zhuǎn)動(dòng)地定中心。在另一實(shí)施例中，定位器90包括V形卡盤來保持圓形基體10。
操作時(shí)，包括定位鉗91的定位器91延伸，且定位鉗91從蜂窩結(jié)構(gòu)10 縮回(見圖17)，以使蜂窩結(jié)構(gòu)10能夠放置到定位器90上?？墒褂弥聞?dòng)器或其它適當(dāng)?shù)难b置來移動(dòng)定位器90和定位鉗91。一旦基體10放置到定位器卯 上，定位鉗91關(guān)閉以在定位器90移動(dòng)期間固定基體10。然后定位器90相對 于預(yù)堵塞腔84定向蜂窩結(jié)構(gòu)10，使得基體10的第一端面18與預(yù)堵塞腔84 軸向?qū)?zhǔn)。或者可采用將基體相對于一體積的堵塞材料44定位的任何適當(dāng) 法，包括用手。在通過定位器卯移動(dòng)基體IO期間，第二夾緊部分54打開以 接納基體10。一旦基體10與預(yù)堵塞腔對準(zhǔn)，夾緊部分54就圍繞基體10關(guān)閉。
再參見圖8，為了在堵塞工藝過程中限制蜂窩結(jié)構(gòu)IO的運(yùn)動(dòng)，裝置80還 包括較佳地可縮回的后擋件88。如果不支承，堵塞期間遇到的較高壓力會(huì)移動(dòng)基體10。后擋件88通過包括彈性體或聚合材料的順從面85以緩沖抵靠第二端 面20并通過施加在整個(gè)第二端面20上均勻的壓力而保護(hù)基體10?？刹捎弥聞?dòng) 器93或其它適當(dāng)裝置來沿著方向箭頭95移動(dòng)和縮回后擋件88的位置。當(dāng)堵 塞基體10時(shí)，致動(dòng)器93相對于裝置80的第一框架70移動(dòng)后擋件88，由此將 其定位成與基體IO (也可具有粘附到其上的掩模28)的第二端面20接觸。
裝置80還可包括沿箭頭97的方向移動(dòng)的可移動(dòng)框架94?？梢苿?dòng)框架94 保持預(yù)堵塞腔84、儲存器45、流動(dòng)控制件74和活塞50。為了與基體10配合， 可移動(dòng)框架94移動(dòng)預(yù)堵塞腔84與蜂窩結(jié)構(gòu)10的掩模28接觸。然后框架94 推壓基體10和掩模28，而將掩模的外部40夾在第一表面53和第二表面55 之間，如圖11所示。在夾緊期間，掩模28的外部40的至少一部分由于在掩 模28的內(nèi)表面36上的粘合劑而粘附到第二夾緊部分54的第二表面。一旦掩模28被夾緊，掩模就密封抵靠第一夾緊部分52的表面53，由此密封預(yù)堵塞腔 84并將組件準(zhǔn)備好用于將堵塞材料44轉(zhuǎn)移通過掩模上的開口30以形成塞件 62，如圖11所示。操作時(shí)，當(dāng)將基體10向后推以夾緊掩模28時(shí)，基體10的第二表面20也與后擋件88接觸。此外，定位鉗91可打開以使基體10在定位器卯上滑動(dòng)。一旦基體10處在其堵塞位置，就移動(dòng)定位鉗91以再次固定基體10。
如圖12所示，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，堵塞蜂窩結(jié)構(gòu)IO的方法包括將
掩模28粘附到蜂窩結(jié)構(gòu)10的第一端面18、提供一體積的堵塞材料44、夾緊 掩模28的外部40以及將堵塞材料44的一部分轉(zhuǎn)移到蜂窩結(jié)構(gòu)10內(nèi)的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，如圖16所清楚示出的，提供了一種堵塞蜂窩結(jié) 構(gòu)10的方法。本發(fā)明的方法包括將蜂窩結(jié)構(gòu)10與堵塞材料44的預(yù)堵塞腔84 相鄰定向、將堵塞材料44的至少一些轉(zhuǎn)移到蜂窩結(jié)構(gòu)10內(nèi)、以及切割堵塞材 料44以在預(yù)堵塞腔84內(nèi)的堵塞材料44上形成基本上平坦的表面。在一實(shí)施 例中，將堵塞材料44轉(zhuǎn)移到基體內(nèi)的步驟用水平定向的蜂窩基體IO來執(zhí)行， 如圖8所示。
一旦已經(jīng)進(jìn)行了轉(zhuǎn)移步驟且在可移動(dòng)件76已經(jīng)關(guān)閉儲存器45之后，將預(yù) 堵塞腔84與掩模28和蜂窩結(jié)構(gòu)10分開，由此形成如圖14所示的間隙89。可 移動(dòng)框架94通過用致動(dòng)器78相對于框架70移動(dòng)而產(chǎn)生這種分開。分開的步 驟就準(zhǔn)備好用于下一切割步驟的堵塞材料。根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例，分開、即 間隙89在切割步驟中不大于^英寸(6.4mm)且較佳地為約3mm。
在分開步驟完成之后，致動(dòng)切割件98、較佳地是與掩模28的外表面34 相鄰定向的金屬絲，并使其移動(dòng)穿過堵塞材料44以對其進(jìn)行切割?；蛘?，切 割件98的形狀可設(shè)置成刀形或適于在預(yù)堵塞腔84內(nèi)的堵塞材料44上形成基 本上平坦表面86的任何其它形狀。切割件98較佳地可移動(dòng)地安裝在兩安裝塊 87之間(圖13)且每個(gè)安裝塊由相應(yīng)的致動(dòng)器79移動(dòng)?；蛘?，切割件98可 以任何適當(dāng)方式、包括用手來移動(dòng)越過堵塞材料。
致動(dòng)器79沿箭頭82的方向移動(dòng)安裝塊87，并因此移動(dòng)金屬絲98并使金 屬絲基本上整個(gè)穿過堵塞材料44，較佳的是，從頂部到底部、緊靠第一表面 53并與掩模28相鄰。在一實(shí)例中，切割件98在切割時(shí)與第一表面53接觸， 由此確保堵塞材料44上的表面86與第一表面53在同一平面上。然后表面86 準(zhǔn)備好直接轉(zhuǎn)移到蜂窩結(jié)構(gòu)10的另一端內(nèi)，或另外轉(zhuǎn)移到所要堵塞的下一基 體內(nèi)。較佳地以0.75mm/s至5mm/s之間的速度進(jìn)行切割步驟。在一實(shí)施例中， 切割件98直徑約0.032英寸(0.81mm)，并由堅(jiān)硬的不銹鋼琴用鋼絲或具有 適當(dāng)抗張強(qiáng)度的其它材料制成以能承受移動(dòng)穿過堵塞材料44。在切割件98穿 過堵塞材料44之后，切割件移動(dòng)離開形成的表面86，從而當(dāng)切割件98縮回回到初始位置(圖13)時(shí)，切割件98不與表面86接觸。切割時(shí)，堵塞的基體 10可通過縮回定位鉗91、打開第二夾緊部分54并縮回后擋件88而從定位器 90取出。
切割步驟在預(yù)堵塞腔84的堵塞材料44的其余部分上形成平坦的、即基本 上平坦的表面86。這使預(yù)堵塞腔84準(zhǔn)備好用于下一基體的堵塞操作。術(shù)語"基 本上平坦"意思是在剛剛節(jié)能型切割步驟之后在整個(gè)表面86上變化的平均值 變動(dòng)不大于2mm;較佳地小于lmm。此外，切割步驟留下的切割材料44在掩 模28的外表面34上的厚度"t"小于0.25英寸(6,4mm)。
在經(jīng)過每次切割之后，較佳地對切割件98進(jìn)行清洗。在一實(shí)例中，該清 洗過程通過使切割件98進(jìn)入含有流體56的容器59并洗滌切割件98來完成， 如圖13和15所示。流體56較佳地是水或?qū)⑾慈セ蛉芙舛氯牧?4的任何其 它溶劑?？蛇x的是，清洗的步驟可包括流體的強(qiáng)制攪動(dòng)或以使切割件98受到 高壓流體流的方式流入容器59?；蛘撸墒褂萌鐖D19所示的刮刀100之類的 清潔件來完成清洗步驟。通過將刮刀100沿箭頭101的方向移動(dòng)而將其圍繞切 割件98夾緊。然后再將刮刀100移動(dòng)經(jīng)過切割件98的整個(gè)長度，由此將任何 堵塞材料44從切割件98刮去。在到達(dá)切割件98的安裝塊87 (圖13)時(shí)，可 噴射堵塞材料，或以其它方式清理刮刀100和切割件98。
在前述說明書中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)易于理解，可對于堵塞蜂窩基體 的方法和裝置進(jìn)行更改而不背離本文所揭示的概念。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這些更改包括在 以下權(quán)利要求書中，除非這些權(quán)利要求另有別的語言表述。因而，本發(fā)明的范 圍應(yīng)當(dāng)根據(jù)以下權(quán)利要求書來確定，且應(yīng)當(dāng)理解它并不限于說明書和附圖中所 示出和描述的結(jié)構(gòu)和操作的細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種堵塞蜂窩結(jié)構(gòu)的通道的方法，包括以下步驟將在端部具有掩模的蜂窩結(jié)構(gòu)相對于預(yù)堵塞腔進(jìn)行定向；對準(zhǔn)流動(dòng)控制件上的多個(gè)通路；通過流動(dòng)控制件上的通路將堵塞材料的至少一部分從儲存器轉(zhuǎn)移到所述預(yù)堵塞腔內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對準(zhǔn)的步驟包括相對于靜 止件移動(dòng)可移動(dòng)件。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述可移動(dòng)件移動(dòng)小于0.5英寸。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括將所述流動(dòng)控制件上的 多個(gè)通路錯(cuò)開的步驟。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括在所述錯(cuò)開所述孔的步 驟之后用堵塞材料再充填儲存器的步驟。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括在所述錯(cuò)開所述通路的 步驟之前釋放所述堵塞材料上的壓力的步驟。
7. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，花費(fèi)小于l秒的時(shí)間來完成所 述錯(cuò)開所述多個(gè)通路的步驟。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在所述預(yù)堵塞腔內(nèi)的可 直接轉(zhuǎn)移到所述蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)的所述堵塞材料上形成表面的步驟。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括將所述堵塞材料的至少 一部分從所述預(yù)堵塞腔轉(zhuǎn)移到所述蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)。
10. —種用于堵塞掩模蜂窩結(jié)構(gòu)的裝置，包括 儲存器，所述儲存器用于保持至少一部分堵塞材料； 預(yù)堵塞腔，所述預(yù)堵塞腔中具有一塊圓餅形的堵塞材料；以及 所述儲存器和所述預(yù)堵塞腔之間的流動(dòng)控制件，所述流動(dòng)控制件包括具有多個(gè)孔的可移動(dòng)件；以及 具有多個(gè)孔的固定件，其中所述孔的錯(cuò)開控制所述堵塞材料流入所述掩模蜂窩結(jié)構(gòu)。
11. 如權(quán)利要求ll所述的裝置，其特征在于，所述移動(dòng)件的所述多個(gè)孔是 等間距隔開的。
12. 如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述可移動(dòng)件的所述孔基本 上與所述固定件上的所述孔尺寸相同。
13. 如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述可移動(dòng)件處于第一位 置時(shí)，所述可移動(dòng)件的所述孔基本上與所述固定件上的所述孔對準(zhǔn)。
14. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，當(dāng)所述可移動(dòng)件處于第二位 置時(shí)，所述可移動(dòng)件的所述孔基本上與所述固定件上的所述孔錯(cuò)開。
15. 如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，還包括線性致動(dòng)器以移動(dòng)所 述移動(dòng)件。
16. 如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，還包括活塞以移動(dòng)所述堵塞 材料。
17. 如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述可移動(dòng)件上的所述孔是 圓形的。
全文摘要
本文揭示了一種用于堵塞蜂窩結(jié)構(gòu)的蜂窩的方法和裝置。第一種方法用掩模覆蓋蜂窩結(jié)構(gòu)的端面，該掩模具有本體和與某些蜂窩通道相對設(shè)置的多個(gè)定尺寸的開口，其中本體的外部邊緣從端面徑向向外延伸。膜還從端面向外延伸，且堵塞材料設(shè)置在膜上。掩模和膜材料彼此密封，并在膜上施加力以迫使材料穿過掩模進(jìn)入各蜂窩。還揭示了將掩模粘附到蜂窩結(jié)構(gòu)的第一端面上，使得掩模具有徑向延伸超過蜂窩的外部邊緣的外部；提供一體積的堵塞材料；將該外部夾在第一夾緊部分和第二夾緊部分之間；以及將堵塞材料轉(zhuǎn)移到蜂窩內(nèi)。還揭示了用于在掩模和預(yù)堵塞腔之間切割堵塞材料以在其上形成基本上平坦表面的方法和裝置。
文檔編號B29C45/02GK101346219SQ200580052432
公開日2009年1月14日 申請日期2005年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月22日
發(fā)明者A·M·帕倫博, S·W·德明 申請人:康寧股份有限公司