專利名稱：供流體混合用的螺旋形切割的蜂窩本體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蜂窩件，特別涉及提供一種或幾種工作流的混合的蜂窩件，工作流的混合是通過使用開槽的區(qū)域以分割各溝槽并作為混合場所而在蜂窩的各溝槽之間形成的，從而進(jìn)行熱平衡、物理混合、或使各種工作流起化學(xué)反應(yīng)。
背景技術(shù)：
蜂窩件在專利文獻(xiàn)中有很好的說明。它們能夠用于許多非常有用的地方，包括它們化學(xué)的、物理化學(xué)的、物理的、以及機(jī)械的性能。它們包括不同的用途，諸如凈化、過濾、化學(xué)反應(yīng)容器、光子能帶間隙結(jié)構(gòu)、顯微透鏡陣列、高溫絕緣材料和均衡的輕型結(jié)構(gòu)支承。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，用作內(nèi)燃機(jī)操作的汽車的催化轉(zhuǎn)化器的零件特別有用。
由于它們的結(jié)構(gòu)，蜂窩件除了低的壓降還具有大的表面積。這種結(jié)合可有效地用于某些場合，特別是與使用填充層柱體的場合相比。在這種情況下，蜂窩件在工作中不可以僅僅是一種惰性物質(zhì)，還可是一個動態(tài)參與者，或者通過使用其溝槽壁的化學(xué)成分與工作流起反應(yīng)，或者能夠從工作流里吸附特定的材料。這些特性可通過溫度控制、或通過使用諸如玻璃、陶瓷、金屬或石墨等特定的成分、或通過調(diào)整溝槽表面和壁的多孔性進(jìn)行改進(jìn)。其它的改進(jìn)可通過用起反應(yīng)的、接觸催化的或吸附的材料涂覆蜂窩溝槽的表面獲得。大量的設(shè)計(jì)的靈活性和相當(dāng)簡單的制造已經(jīng)用于蜂窩結(jié)構(gòu)，這在諸如流體分離和催化轉(zhuǎn)化器之類的不同領(lǐng)域里是非常普通的。
盡管蜂窩件具有許多優(yōu)點(diǎn)和用途，但這些結(jié)構(gòu)仍具有不利于某些用途的特性。其中一個特性是，互不相同的溝槽(即使具有良好的多孔性)不能在相鄰的溝槽里的工作流之間提供良好的混合。針對該專利的目的，工作流被限定為諸如氣體或液體的原料流體，而與該原料流體的化學(xué)或物理變化則是所需要的。蜂窩的這種隔離的溝槽流動在某些用途里、諸如在等溫環(huán)境下處理單一工作流不是缺點(diǎn)。然而，在另一種情況下，缺少熱或物理混合可能導(dǎo)致所需的處理的無效或(在最壞的情況下)完全失敗。
對良好混合和熱平衡的需要導(dǎo)致了涉及蜂窩結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以便允許在溝槽之間互相混合。這種結(jié)構(gòu)總是復(fù)雜的，而在制造時相應(yīng)地較困難。為了通過擠壓制造這種結(jié)構(gòu)，通常需要可移動的模具。打掃可移動的模具設(shè)備和維持連續(xù)操作(即沒有停工期)是非常困難的。這種混合用的蜂窩件和制造這種蜂窩件的工藝的例子可見下述文件授予Luder等人的美國專利第5,032,156號，授予Stringaro等人的美國專利第5,240,663號，授予Levee的美國專利第5,928,521號，授予St.Julien的美國專利第5,525,291號，以及授予Toyao等人的歐洲專利申請EP O,705,962A。
因此，存在著提供一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的結(jié)構(gòu)的需要，該結(jié)構(gòu)允許各種工作流容易地化學(xué)和/或熱混合。另一種需要是提供一種結(jié)構(gòu)，它允許通過逆流使工作流良好地混合和親密接觸。還有一個需要是，研制一種用來混合的、或用作活性催化劑、吸附器等的基體的結(jié)構(gòu)，它將提供處理大量流體而不經(jīng)受大的壓降的能力，同時還容易制造。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明，已研制了一種蜂窩件，它有利于在各溝槽之間的工作流的混合，但仍基本上保持需要高的質(zhì)量傳遞效率的化學(xué)處理應(yīng)用所需要的分區(qū)流動特性和高的表面積與體積之比。此外，該蜂窩件還可利用傳統(tǒng)的蜂窩設(shè)計(jì)制造，如從蜂窩件制造的觀點(diǎn)出發(fā)。
然后，在一個方面，本發(fā)明包括一蜂窩件，它包括從蜂窩件的一端面延伸至另一端面的許多縱向溝槽，該蜂窩件具有通過從蜂窩件側(cè)面切割至少一條螺旋形縫槽而被切割掉的一部分。該螺旋形縫槽在深度方向上沿大致橫向?qū)χ傧胼S的取向的方向、從蜂窩件外周延伸至蜂窩里，而該假想軸與兩端面的中心連接。通常，縫槽具有足以環(huán)繞蜂窩件至少一次的長度，并具有足以與構(gòu)成蜂窩的溝槽的大部分(50％或以上)、在沿著溝槽的長度上的一個或多個點(diǎn)處相交的深度。它們可在與蜂窩件端面隔開的點(diǎn)處開始，或可從蜂窩件的第一端面連續(xù)延伸至第二端面，并可在它們的全部路徑上一次或多次環(huán)繞蜂窩件。
這里所述的蜂窩件可在大量的應(yīng)用中使用，這些應(yīng)用包括從一個端面或以逆流方式從兩個端面進(jìn)入的一種或多種工作流的熱交換、熱混合、物理混合、化學(xué)剝離和化學(xué)反應(yīng)。因此，在第二方面，本發(fā)明包括處理在上述大量應(yīng)用中的任何一種應(yīng)用中的工作流的方法。
總之，本發(fā)明的方法包括，首先引導(dǎo)工作流進(jìn)入一蜂窩本體，該蜂窩本體包括第一端面、第二端面和許多端部敞開的溝槽，這些溝槽由設(shè)置在第一端面和第二端面之間的并連接第一端面和第二端面的共用的溝槽壁形成的。如上所述，該本體包括至少一條環(huán)繞的螺旋縫槽間斷，該縫槽向內(nèi)延伸通過溝槽壁，朝向與第一和第二端面的中心連接的軸。該縫槽間斷的深度足以與存在于本體里的至少大部分溝槽相交。
被導(dǎo)入本體的第一端面的工作流首先通向和經(jīng)過與螺旋形縫槽間斷相交的第一部分溝槽。在這些溝槽部分里，諸如吸附、催化反應(yīng)、和/或其它物理或化學(xué)反應(yīng)的加工將開始。
然后，工作流被釋放進(jìn)入螺旋形縫槽間斷，在那里允許發(fā)生混合。此外，這種混合可用來使工作流熱平衡或化學(xué)平衡，或僅僅獲得較好的物理混合。
一旦在螺旋形縫槽間斷里的平衡、混合等進(jìn)行至一較大或較小的程度，工作流重新進(jìn)入和通過與縫槽相交的第二部分溝槽，以便進(jìn)一步與溝槽壁互相作用。這個過程當(dāng)然可沿著蜂窩的長度、根據(jù)提供的縫槽相交數(shù)量而重復(fù)一次或多次，直至工作流以加工的形式從蜂窩的第二端面排出。
附圖的簡要說明通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述可進(jìn)一步理解本發(fā)明，其中

圖1是實(shí)施本發(fā)明的蜂窩結(jié)構(gòu)的立體圖；圖2是圖1中的結(jié)構(gòu)沿其剖面線2-2的剖視圖；以及圖3是互相緊靠的蜂窩元件的剖視圖，這些蜂窩元件構(gòu)成按照本發(fā)明的大開口前面區(qū)域的流動結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
按照本發(fā)明提供的蜂窩結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上可是任何尺寸和形狀，但通常是具有封閉的圓柱體或多邊形形狀的規(guī)則固體，以及相應(yīng)的(例如，橢圓形、圓形、正方形、六邊形等)橫截面。附圖中的圖1顯示了一具有一般圓形橫截面的擠壓出來的單塊蜂窩結(jié)構(gòu)10，它由許多溝槽或蜂房20組合而成，而這些蜂房20具有與結(jié)構(gòu)的中心縱向軸線60對齊的基本平行的蜂房軸。蜂房20從結(jié)構(gòu)10的一端70延伸至另一端80。
提供的結(jié)構(gòu)可包括一光滑的外套或壁，或者也可包括通過其它手段包裹的暴露的溝槽壁結(jié)構(gòu)。圖1中的結(jié)構(gòu)10的外周15包括一光滑的整體壁40，它環(huán)繞著結(jié)構(gòu)10，且通常包括與制造蜂房20的壁30同樣的材料。環(huán)繞著外周以螺旋形延伸的是縫槽50，它橫向切入蜂窩結(jié)構(gòu)10的本體。這樣，內(nèi)部溝槽20被切割出一預(yù)定的距離，從而被縫槽50分割。
諸如圖1中的縫槽50的縫槽的螺旋形特性給本發(fā)明的制品提供了一種混合作用，這種混合作用完全不同于在傳統(tǒng)的、包括成堆的、互相間隔的、橫切的蜂窩材料形成的蜂窩結(jié)構(gòu)里可獲得的工作流的相互作用。這起因于橫向?qū)χ鴾喜廴∠虻姆浅８叩墓ぷ髁髁魉?，而這種工作流流速是由螺旋形縫槽的傾斜取向提供的。
圖2顯示了圖1中的單塊蜂窩結(jié)構(gòu)10的橫截面。在圖2中，溝槽20的一段用標(biāo)號20a表示，而標(biāo)號20a′表示同一溝槽20的第二段。如果需要，未切割的溝槽20b可保持在本體里。如所示的，它們比相交的溝槽更靠近中心軸60和更遠(yuǎn)離外壁40。
縫槽50里的區(qū)域?qū)τ谒械姆侄蔚臏喜?0a-20a′來說基本上是共用區(qū)。在這個區(qū)域里，來自特定的分段的溝槽20a的工作流(未畫出)可與來自另一分段的溝槽20aa的工作流混合。在接觸和混合后，混合的工作流可被分割和被改道進(jìn)入在縫槽50另一側(cè)的其它分段的溝槽20a′。然后，剛形成的工作流繼續(xù)它們各自的路徑，以柱狀流動方式通過溝槽段20a和20a′，直至它們到達(dá)下一個縫槽，在那里可再一次發(fā)生混合。在圖2所示的蜂窩結(jié)構(gòu)10里的縫槽50的深度可任意選擇，而不是用來限制本發(fā)明的范圍。
在圖2中還顯示了一可任意選擇的外殼100，外殼100里可安裝蜂窩結(jié)構(gòu)10。在圖2所示的蜂窩件10和外殼100的內(nèi)壁110之間提供的緊密接觸是一種有用的選擇，它確保沒有工作流可通過脫離縫槽50而繞過溝槽結(jié)構(gòu)進(jìn)入在溝槽結(jié)構(gòu)和內(nèi)壁110之間的環(huán)形間隙。
如上所述，本發(fā)明的蜂窩件10可具有圓形的、橢圓形的、或規(guī)則的和不規(guī)則的多邊形的橫截面形狀。在需要廣闊的開口蜂窩前面的情況下，選擇將允許單塊蜂窩件10密集的蜂窩橫截面可能是有用的。正方形、三角形和六角形是能夠提供密集的、由許多混合縫槽或溝槽組成的蜂窩件的橫截面的例子。附圖中的圖3顯示了一組六角形橫截面的蜂窩件，以便提供這種類型的密集結(jié)構(gòu)。
可用于成組的蜂窩陣列的一種選擇是使各蜂窩元件里的溝槽排列成行，從而可獲得在成組的結(jié)構(gòu)里的內(nèi)部混合的控制水平。即，如果各蜂窩合并一個或多個溝槽，各蜂窩的側(cè)面被設(shè)計(jì)成與相鄰的蜂窩的側(cè)面緊密配合，那么可提供在蜂窩里的工作流的互相混合。此外，在蜂窩之間的工作流互相混合的量可通過控制各蜂窩里的螺旋形縫槽相對相鄰的蜂窩的螺旋形縫槽敞開的程度進(jìn)行控制。
再參看圖3，各蜂窩元件10可合并一個或多個沿著箭頭50a的方向環(huán)繞著它的外周的螺旋形縫槽。通過元件10的適當(dāng)對齊和/或其中包含多個縫槽50a，至少一些互相混合可橫跨成組的蜂窩的一個或多個面上發(fā)生。
在諸如圖3所示的成組的蜂窩里互相混合的量可通過控制在所有的或選擇的蜂窩元件里的縫槽的寬度或它們的有選擇的面來控制。其它的控制互相混合的方法包括控制螺旋形縫槽的間距和相位，以實(shí)現(xiàn)縫槽之中的控制匹配，使用各蜂窩元件的多個各蜂窩元件上的多個螺旋形縫槽，以及使用在不同的元件上的右旋和左旋的縫槽的組合，以控制在蜂窩元件界面上的互相混合的紊流的水平。
蜂窩基體可用不同的材料制造，這些材料包括陶瓷、塑料、玻璃或金屬。根據(jù)牽涉的最終用途，這些成分中的一個或另一個將是較佳的。
對于某些用途來說，蜂窩的成分與工作流不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)將是需要的。對于另一些用途來說，可提供實(shí)現(xiàn)吸附、催化反應(yīng)或與工作流成分互相作用的有效表面。其它的可加以考慮的設(shè)計(jì)因素是脆度、熱穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性、透明度、溝槽的多孔性、以及粘附催化劑的能力。
當(dāng)蜂窩件包括陶瓷材料時，有用的陶瓷包括大量的氧化物、碳化物、氮化物、或具有適合于最終用途的物理或化學(xué)性能的傳統(tǒng)的或新穎的成分的其它陶瓷材料。具有制造蜂窩結(jié)構(gòu)的已知效用的陶瓷材料的特定例子包括堇青石、γ氧化鋁和多鋁紅柱石。當(dāng)蜂窩件包括玻璃材料時，諸如熔融石英、硼硅酸鹽、鋁矽酸鹽、鋁硼矽酸鹽的玻璃或具有適當(dāng)熱和化學(xué)穩(wěn)定性的其它玻璃通常會被選擇。
針對特定的用途也可使用金屬蜂窩，在這種情況下，可使用包括銅、鋅、鎳、鋁、鋼、銀、金、鉑的大量金屬中的任何一種和其它商業(yè)上重要的合金、諸如耐鹽酸鎳基合金。同樣地，也可使用由樹脂或塑料形成的蜂窩，諸如高密度均聚物和共聚物的聚乙烯(例如，超高分子吸引力聚乙烯)的聚合體、諸如特氟綸聚合物的不起化學(xué)反應(yīng)的碳氟聚合物、諸如酚醛(酚醛塑料)的高溫塑料等可用來制造蜂窩。
如上所述，蜂窩10可用任何已知的方法制造，但通常的擠壓是一種較佳的工藝?？捎脕碚f明本發(fā)明的觀點(diǎn)的有用的制造方法和蜂窩基體可見授予Hollenbach的美國專利第3112184號、授予Bagley的美國專利第3790654號和授予Lachman等人的美國專利第3885977號，它們整體上在這里被參考引用。這些單塊結(jié)構(gòu)可利用上述專利所述的已知的方法擠壓，以便用單一步驟形成單塊蜂窩。
如果使用玻璃或陶瓷材料，被擠壓的生料可能需要燒結(jié)。在使用玻璃的情況下，最后的玻璃材料可被回火，以便產(chǎn)生具有小橫截面溝槽的較狹窄的蜂窩件。
本發(fā)明不限于具有環(huán)繞著許多溝槽的整體外周壁、外殼或外皮的蜂窩件。任何已在其中設(shè)置具有圓周溝槽的蜂窩的外殼可用來限制由外圍溝槽結(jié)構(gòu)攜帶的、通過在這些外圍溝槽里的路徑的流體。
溝槽橫截面形狀和尺寸可在本發(fā)明的范圍內(nèi)顯著變化。每平方英寸在20和900個蜂房之間的典型數(shù)值是有用的。各溝槽20的橫截面的形狀不隨蜂窩件10的效用而變化。通常，使用有規(guī)則的多邊形，其中正方形、矩形、三角形、六角形是最常用的。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，溝槽20可是筆直的或彎曲的，溝槽互相之間可有規(guī)則地或無規(guī)則地取向，溝槽壁厚可固定或不固定，可使用溝槽橫截面形狀的混合體。例如，美國專利第5633066介紹了一種有用的開始結(jié)構(gòu)，其中，溝槽本身沿著螺旋形路徑通過蜂窩。在約0.001至0.020英寸范圍內(nèi)的溝槽壁厚度通常在通過擠壓產(chǎn)生的陶瓷蜂窩的開始結(jié)構(gòu)里看到。
縫槽可用任何機(jī)械的或非接觸的方法在選定的蜂窩的開始結(jié)構(gòu)里切割?；氐綀D1，通過支承蜂窩10并環(huán)繞它的主軸60轉(zhuǎn)動、以及轉(zhuǎn)動蜂窩、同時與橫向?qū)χ溟L度的鉆頭或研磨桿接觸，可使用研磨工藝來制造縫槽50。在這種工藝?yán)?，切割元件首先被設(shè)置成與蜂窩10的外周邊緣15接觸，并允許穿透至規(guī)定深度。然后，切割器沿蜂窩10的主軸60以固定速度移動，同時蜂窩以一固定速度轉(zhuǎn)動，從而限定螺旋縫槽50的間距。
縫槽在生坯(未燃燒)狀態(tài)時最容易被切割進(jìn)入粉末形成的陶瓷蜂窩里，但也可在燃燒蜂窩以除去粘結(jié)劑成分和燒結(jié)或反應(yīng)燒結(jié)粉末成分至最終的密度和強(qiáng)度后形成。后一種方法的優(yōu)點(diǎn)是，在燃燒過程中，縫槽的扭曲可避免。
通過在蜂窩里進(jìn)行割縫加工形成的縫槽50通常將垂直于蜂窩的主軸60，但遠(yuǎn)離垂線的轉(zhuǎn)動對有些目的可能是有用的。切割縫槽50的非接觸方法包括使用大功率激光器和液體噴射切割器，后者對于生坯蜂窩最有用。
縫槽50的厚度t限定了在溝槽段工作流之間的混合區(qū)域的參數(shù)之一。最理想的厚度取決于工作流，但從1/16″至1/2″范圍內(nèi)的值適用于大多數(shù)用途。
參看圖2，如果蜂窩件10是圓柱形，而徑向向內(nèi)延伸的、約橫跨30％的圓柱體半徑的深度d的橫向切割將與蜂窩10內(nèi)的50％的溝槽20相交。同樣地，50％徑向距離的橫向切割將切斷75％的溝槽20。
而100％或更多的徑向距離的橫向切割將切斷所有的溝槽20。雖然這種切割略微降低了蜂窩10承受縱向和徑向力的結(jié)構(gòu)完整性，但通過安裝支承金屬構(gòu)件提供的中心或外周支承結(jié)構(gòu)可給由此形成的結(jié)構(gòu)提供任何必須的強(qiáng)度和硬度。在任何情況下，為了在單一的開槽結(jié)構(gòu)里進(jìn)行最好的混合操作，較佳的是縫槽橫跨75-95％的蜂房。根據(jù)需要，其余的蜂房可以堵塞或不堵塞，這取決于針對特定的用途、工作流通過其余的未被切斷的溝槽是否可接受。
雖然本發(fā)明可使用不連續(xù)的縫槽，但從容易制造和混合效率這兩方面而言，較佳的是縫槽50基本上不間斷地從一個端面70延伸至另一端面80。
在任何情況下，將容易地從上面描述中看到，對于任何單個蜂窩設(shè)計(jì)，螺旋形縫槽的深度、寬度、間距和數(shù)量可相對于特定的蜂窩設(shè)計(jì)參數(shù)、諸如蜂房密度、尺寸、形狀和壁厚改變，以獲得溝槽里的流動和螺旋形混合之間的精確平衡，這對于支持特定的反應(yīng)或所需要的其它的處理?xiàng)l件可能是需要的。這是特別有用的，因?yàn)闋可娴墓ぷ髁魈幚砜赡茈S要實(shí)現(xiàn)的工作流的化學(xué)變化而改變，例如，清除污染物，諸如酸基中和、離子交換、氧化還原作用等的化學(xué)反應(yīng)，以及諸如熱平衡、相變的物理變化，以及復(fù)雜混合/化學(xué)平衡處理。
使用按照本發(fā)明提供的蜂窩件將允許采用大量的不同加工選項(xiàng)，而不需要使用其它的處理介質(zhì)。在這個最簡單的實(shí)施例里，處理僅包括將工作流在端面70處引入蜂窩件10，和在經(jīng)受所需的化學(xué)或物理處理后在另一端面80處退出。此外，兩種工作流可通過同一端面70、但借助不同的溝槽20進(jìn)入蜂窩10，這樣，工作流開始是互相隔絕的。然后，工作流按照需要、以可能基本均一和平衡的狀態(tài)從另一端面80退出。
在又一種處理變型中，一種工作流通過在第一端面70處敞開的蜂房進(jìn)入蜂窩件10，而另一組工作流通過在第二端面80處敞開的蜂房進(jìn)入蜂窩件10。工作流以逆流方式流動通過蜂窩件10，從而在蜂窩的開槽區(qū)域內(nèi)發(fā)生高度相互作用。然后，產(chǎn)品通過在相反端面80和70處的敞開的蜂房從結(jié)構(gòu)里退出?？烧J(rèn)為適用于本實(shí)施例的處理包括化學(xué)剝離和熱平衡，特別是其中一種工作流是液體，而另一工作流是氣體。
雖然較理想的是支承在適當(dāng)?shù)耐鈿せ驅(qū)Ч芾锏姆涓C件或蜂窩組，以便引導(dǎo)工作流通過該結(jié)構(gòu)和防止不希望的流體旁流，但腔室的具體結(jié)構(gòu)或構(gòu)造不是關(guān)鍵性的。此外，可設(shè)計(jì)用來引導(dǎo)或分配工作流、以便有效地輸送或收集來自蜂窩結(jié)構(gòu)工作流的歧管裝置或其它相關(guān)裝置，以便獲得特定的工作流分配，對于特定的反應(yīng)或蜂窩設(shè)計(jì)，它們可能是適當(dāng)?shù)摹?br> 按照本發(fā)明提供的蜂窩件的一個代表性例子包括這種一個開槽的筆直的圓柱形蜂窩本體，它具有約4英寸的直徑，約14英寸的長度，以及基本上由堇青石構(gòu)成的成分。蜂窩件的溝槽結(jié)構(gòu)特征是，在每平方英寸的蜂窩橫截面上具有約400個正方形溝槽的蜂房密度，而溝槽壁厚約是0.004英寸。
為了制造這種蜂窩件，包括鋁、高嶺石粘土和滑石、按比例生產(chǎn)堇青石成分、與水和甲基纖維素粘結(jié)劑/可塑劑一起形成的可塑的粉末配料被擠壓通過一蜂窩模具，以形成所需尺寸的圓柱形蜂窩坯料，然后干燥。接著，將干燥的坯料放在鉆床的床身上，通過一鉆頭在蜂窩件的側(cè)表面上切割出單一的螺旋形縫槽。
這樣形成的縫槽具有約1.5英寸的深度，該深度是從外周面沿著垂直于軸的方向徑向朝向蜂窩件的中心圓柱軸測得的。它具有約0.25英寸的寬度，并從該結(jié)構(gòu)的一端面延伸至另一端面，它環(huán)繞著蜂窩軸、在結(jié)構(gòu)的整個長度上、以一個間距共提供12個全幅轉(zhuǎn)彎。
這樣制成的蜂窩然后被燒制至一溫度，并持續(xù)一個足以使鋁—粘土—滑石混合物轉(zhuǎn)變成堇青石，然后冷卻到室溫以便檢查。該產(chǎn)品是相當(dāng)硬的和堅(jiān)固的，但打開了蜂窩結(jié)構(gòu)，其中，沿著它們的長度在12個間隔的點(diǎn)上，約94％的溝槽與螺旋形縫槽相交。兩個因素提供給液體工作流的有效的混合，而該液體工作流橫向經(jīng)過該蜂窩的溝槽和縫槽的交點(diǎn)。首先，由縫槽形成的混合腔室占據(jù)在蜂窩結(jié)構(gòu)里的各相交的蜂窩溝槽的長度的約20％。其次，縫槽的螺旋形結(jié)構(gòu)提供了足夠的、橫向?qū)χ鴱脑诟髑皇疫M(jìn)入點(diǎn)處的溝槽進(jìn)入混合腔室的流體流動方向的流體流速分量。
雖然顯示和描述了本發(fā)明的較佳實(shí)施例，以及提出了各種替換和改進(jìn)，但應(yīng)該知道，附后的權(quán)利要求書意欲覆蓋落入本發(fā)明真實(shí)精神和范圍內(nèi)的實(shí)施例和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種整體的蜂窩本體，包括第一端面、第二端面和許多端部敞開的溝槽，這些溝槽由設(shè)置在第一端面和第二端面之間的、并連接第一端面和第二端面的、共用的溝槽壁形成，其中，至少一條螺旋形縫槽間斷環(huán)繞著本體，并以橫向?qū)χ倔w的軸的方向、向內(nèi)延伸通過溝槽壁、而朝向與第一和第二端面的中心連接的軸，該縫槽的長度和深度足以與存在于本體里的至少大部分溝槽相交。
2.如權(quán)利要求1所述的整體的蜂窩本體，其特征在于，所述溝槽互相平行，而縫槽以垂直于溝槽的方向向內(nèi)延伸。
3.如權(quán)利要求1所述的整體的蜂窩本體，其特征在于，所述溝槽沿螺旋形路徑而行，從第一端面向第二端面。
4.如權(quán)利要求1所述的整體的蜂窩本體，其特征在于，所述螺旋形縫槽間斷在長度方向連續(xù)地從第一端面延伸至第二端面。
5.如權(quán)利要求1所述的整體的蜂窩本體，其特征在于，所述螺旋形縫槽間斷在與第一和第二端面隔開的點(diǎn)處開始和結(jié)束。
6.如權(quán)利要求1所述的整體的蜂窩本體，其特征在于，大于50％至100％的溝槽與螺旋形縫槽相交。
7.如權(quán)利要求1所述的整體的蜂窩本體，其特征在于，所述螺旋形縫槽至少一次環(huán)繞著本體。
8.如權(quán)利要求1所述的整體的蜂窩本體，其特征在于，所述蜂窩本體是由玻璃或陶瓷形成的。
9.如權(quán)利要求1所述的整體的蜂窩本體，其特征在于，所述蜂窩本體是用塑料形成的。
10.如權(quán)利要求1所述的整體的蜂窩本體，其特征在于，所述蜂窩本體是用金屬形成的。
11.一種處理工作流的方法，該方法包括引導(dǎo)工作流進(jìn)入蜂窩本體，該蜂窩本體包括第一端面、第二端面和許多端部敞開的溝槽，這些溝槽由設(shè)置在第一端面和第二端面之間的、并連接第一端面和第二端面的、共用的溝槽壁形成，本體包括至少一條環(huán)繞的螺旋形縫槽間斷，并向內(nèi)延伸通過溝槽壁、而朝向與第一和第二端面的中心連接的軸，該縫槽間斷與存在于本體里的至少大部分溝槽相交；引導(dǎo)工作流進(jìn)入和通過與螺旋形縫槽間斷相交的第一部分溝槽；使工作流在螺旋形縫槽間斷里混合；以及引導(dǎo)工作流進(jìn)入和通過與螺旋形縫槽間斷相交的第二部分溝槽。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，通過使工作流混合而達(dá)到它們的熱平衡。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，通過使工作流混合而達(dá)到它們的化學(xué)平衡。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，通過使工作流混合而達(dá)到它們的物理均質(zhì)化。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，將第一和第二工作流導(dǎo)入蜂窩本體的第一和第二端面。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，第一工作流是氣體，而第二工作流是液體。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，蜂窩本體設(shè)置在一殼體里，殼體上設(shè)置有使穿過本體的工作流被加熱和冷卻的裝置。
全文摘要
一蜂窩件(10)具有從一端面延伸至第二端面的縱向溝槽(20)。通過切割出一螺旋形縫槽(50)而去掉一部分蜂窩，縫槽在深度方向上從蜂窩的外表面(15)延伸通過大部分溝槽，而在長度方向上沿著蜂窩溝槽軸(60)、從第一端面處或附近開始向第二端面延伸。螺旋形縫槽(50)穿過環(huán)繞蜂窩軸的最少一個旋轉(zhuǎn)。蜂窩件(10)可用于許多場合，包括從一端面進(jìn)入的、或以逆流方式從兩個端面進(jìn)入的一種或多種工作流的熱交換、熱混合、物理混合、化學(xué)剝離和化學(xué)反應(yīng)。
文檔編號B01F3/00GK1411393SQ00817329
公開日2003年4月16日 申請日期2000年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月20日
發(fā)明者J·F·小懷特 申請人:康寧股份有限公司