陶瓷前体批料流变控制的设备和方法技术

本文描述了一种在挤出期间控制陶瓷前体批料的流变学的系统(100)和方法。挤出系统(100)包括挤出机(122)，所述挤出机(122)具有输入端口(144)和排出端口，所述输入端口(144)被构造用于将陶瓷前体批料进料到挤出机料桶的第一区段(120)中，所述排出端口被构造用于在输入端口(144)的下游将陶瓷前体挤出物(172)从挤出机料桶中挤出。液体注入器(210)被构造用于将液体注入到陶瓷前体批料中。传感器(106)被构造用于检测陶瓷前体批料的流变学特性。控制器(108)被构造用于(i)接收来自传感器(106)的流变学特性；(ii)将该流变学特性与陶瓷前体批料的预定流变值进行比较和(iii)基于该比较情况生成命令。液体调节器(110)被构造用于接收命令并基于该命令调节流向液体注入器(210)的液体流量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】陶瓷前体批料流变控制的设备和方法本申请依据35U.S.C.§119要求于2016年8月3日提交的系列号为62/370,518的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并将其通过引用全文纳入本文。
本公开的示例性实施方式涉及陶瓷前体批料流变控制的设备和方法，更具体地，涉及挤出制造陶瓷蜂窝体中的陶瓷前体批料流变控制的设备和方法。
技术介绍
内燃机废气的后处理可以使用负载在高表面积基材上的催化剂，在柴油发动机和一些汽油直喷式发动机的情形中，可使用催化过滤器来去除碳烟炱颗粒。多孔陶瓷流通型蜂窝基材和壁流式蜂窝过滤器可用于这些应用中。陶瓷蜂窝结构的制造可通过以下方法完成：使陶瓷粉末批料混合物增塑；通过蜂窝挤出模头挤出混合物以形成蜂窝状挤出物；以及干燥和烧制挤出物以生产高强度和耐热的陶瓷蜂窝体。由此生产的陶瓷蜂窝体被广泛用作机动车排气系统中的陶瓷催化剂载体，以及作为催化剂载体和壁流式颗粒过滤器用于去除柴油发动机废气中的烟炱和其他微粒。
技术介绍
部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开
技术介绍
的理解，因此可能含有不构成现有技术任意部分的信息或现有技术对本领域普通技术人员的可能启示。
技术实现思路
本公开的示例性实施方式提供了用于陶瓷前体批料的挤出系统。本公开的示例性实施方式还提供了用于挤出机的批料流变控制系统。本公开的示例性实施方式还提供了一种制造陶瓷前体挤出物的方法。本公开的示例性实施方式还提供了一种在挤出机中使用陶瓷前体批料流变控制来制造陶瓷前体蜂窝体的方法。本公开的示例性实施方式涉及包含挤出机的挤出系统。所述挤出机包括：输入端口和排出端口，所述输入端口被构造用于将陶瓷前体批料进料到挤出机料桶的第一区段中，所述排出端口被构造用于在输入端口的下游将陶瓷前体挤出物从挤出机料桶中挤出。所述系统还包括被构造用于将液体注入到陶瓷前体批料中的液体注入器；被构造用于检测陶瓷前体批料的流变学特性的传感器；以及控制器，所述控制器被构造用于(i)接收来自传感器的流变学特性，(ii)将该流变学特性与陶瓷前体批料的预定流变值进行比较，以及(iii)基于该比较情况生成命令。所述系统还包括液体调节器，其被构造用于接收命令并基于该命令调节流向液体注入器的液体流量。在一些实施方式中，所述流变学特性包含以下中的至少一种：(i)陶瓷前体批料的液体含量；(ii)陶瓷前体批料的刚度；(iii)陶瓷前体批料的壁曳力(walldrag)；(iv)模头压力；(v)料桶压力；(vi)混合板处的压力变化；(vii)挤出扭矩；(viii)陶瓷前体批料的温度和(ix)筛压力。在一些实施方式中，预定的流变值包含(i)用于挤出机模头启动条件的第一液体值和(ii)用于稳态挤出机条件且小于第一液体值的第二液体值。在一些实施方式中，所述液体注入器被构造用于在挤出机料桶的第一区段上游将液体注入到陶瓷前体批料中。在一些实施方式中，所述液体注入器被构造用于在挤出机料桶的第二区段中将液体注入到陶瓷前体批料中，所述挤出机料桶的第二区段位于挤出机料桶的第一区段下游及挤出机料桶的排出端口的上游。在一些实施方式中，所述液体注入器被构造用于在0.5psi至3000psi的压力下将液体注入到挤出机料桶中。在一些实施方式中，所述液体注入器被构造用于在0.5psi至10psi的压力下将液体注入到挤出机料桶中。在一些实施方式中，所述液体注入器被构造用于通过液体注入端口将液体注入到挤出机料桶中。在一些实施方式中，所述传感器被构造用于检测输入端口上游的陶瓷前体批料中的液体含量。在一些实施方式中，所述传感器被构造用于检测排出端口下游的陶瓷前体批料中的液体含量。在一些实施方式中，所述传感器被构造用于检测油基流体含量和水基流体含量中的至少一种来作为陶瓷前体批料中的液体含量。在一些实施方式中，所述传感器包括(i)近红外(IR)传感器和(ii)微波传感器中的至少一种。在一些实施方式中，模头连接到排出端口，所述模头包含：模头主体；被构造用于在上游表面处接收陶瓷前体批料的进料孔，其中所述进料孔被设置在模头主体的上游表面中并且向下游延伸到模头主体中；以及出口狭缝，其被构造用于将陶瓷前体批料成形为蜂窝状挤出物，其中，所述出口狭缝以矩阵形式排列，并且该矩阵形式在模头主体中与进料孔相交并延伸到模头排出表面。在一些实施方式中，所述控制器被构造用于(i)当流变学特性小于预定的流变值时，生成使液体流量值增加的命令，(ii)当流变学特性大于预定的流变值时，生成使液体流量值减小的命令。在一些实施方式中，液体调节器被构造用于响应于接收到的使流体流量值增加的命令而调节更多的液体流量到液体注入器中，所述液体调节器还被构造成响应于接收到的使液体流量值减小的命令而调节更少的液体流量到液体注入器中。在一些实施方式中，所述系统包含真空装置，该真空装置被构造用于在挤出机料桶的第三区段中抽空陶瓷前体批料中的气体，所述挤出机料桶的第三区段位于输入端口的下游、液体注入器的下游及排出端口的上游。本公开的示例性实施方式涉及一种制造陶瓷前体挤出物的方法。所述方法包括：将陶瓷前体批料放置到挤出机料桶的第一区段中；将液体注入到陶瓷前体批料中；在所述放置和注入下游从挤出机料桶中挤出陶瓷前体挤出物；检测陶瓷前体批料的流变学特性；将该流变学特性与陶瓷前体批料的预定流变值进行比较；以及基于该比较情况调节注入到陶瓷前体批料中的液体。在一些实施方式中，预定的流变值包含(i)用于挤出机模头启动条件的第一液体值和(ii)用于稳态挤出机条件且小于第一液体值的第二液体值。在一些实施方式中，预定的流变值为以下中的至少一种：(i)模头压力；(ii)料桶压力；(iii)混合板处的压力变化；(iv)筛压力和(v)陶瓷前体批料的温度。在一些实施方式中，所述注入在第一区段上游。在一些实施方式中，所述注入在第一区段下游的挤出机料桶的第二区段中进行。在一些实施方式中，所述注入在0.5psi至3000psi的压力下进行。在一些实施方式中，所述检测包括检测注入上游的陶瓷前体批料中的流变学特性。在一些实施方式中，所述检测包括检测挤出下游的陶瓷前体批料中的流变学特性。在一些实施方式中，所述挤出包括形成蜂窝状挤出物。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是示例和说明性的，并且旨在对本专利技术提供进一步解释。本公开的其它特征将在下文的说明中阐述，且部分会由说明而变得显而易见或者可以通过实践本公开而习得。附图说明包含的附图用于进一步理解本公开，附图纳入本说明书中并构成本说明书的一部分，附图例示了本公开的示例性实施方式，并且与说明书一起用来解释本公开的原理。图1根据本公开的示例性实施方式，示出了螺杆挤出机(例如双螺杆挤出机)，以及挤出物的批料组分的上游加工的示意图，所述挤出物例如用于催化转换器基材和/或过滤器的陶瓷蜂窝体的蜂窝状挤出物。图2根据本公开的示例性实施方式，示出了螺杆挤出机(例如双螺杆挤出机)，以及挤出物的批料组分的上游加工的另一个示意图，所述挤出物例如用于催化转换器基材和/或过滤器的陶瓷蜂窝体的蜂窝状挤出物。图3根据本公开的示例性实施方式，示出了螺杆挤出机(例如双螺杆挤出机)，以及挤出物的批料组分的上游加工的另一个示意图，所述挤出物例如用于催化转换器基材和/或过滤器的陶瓷蜂窝体的蜂窝状挤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种挤出系统，其包括：挤出机，所述挤出机包括：输入端口，其被构造用于将陶瓷前体批料进料到挤出机料桶的第一区段中，和排出端口，其被构造用于在输入端口的下游将陶瓷前体挤出物从挤出机料桶中挤出；液体注入器，其被构造用于将液体注入到陶瓷前体批料中；传感器，其被构造用于检测陶瓷前体批料的流变学特性；控制器，其被构造用于(i)接收来自传感器的流变学特性；(ii)将该流变学特性与陶瓷前体批料的预定流变值进行比较和(iii)基于该比较情况生成命令；和液体调节器，其被构造用于接收命令并基于该命令调节流向液体注入器的液体流量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.03 US 62/370,5181.一种挤出系统，其包括：挤出机，所述挤出机包括：输入端口，其被构造用于将陶瓷前体批料进料到挤出机料桶的第一区段中，和排出端口，其被构造用于在输入端口的下游将陶瓷前体挤出物从挤出机料桶中挤出；液体注入器，其被构造用于将液体注入到陶瓷前体批料中；传感器，其被构造用于检测陶瓷前体批料的流变学特性；控制器，其被构造用于(i)接收来自传感器的流变学特性；(ii)将该流变学特性与陶瓷前体批料的预定流变值进行比较和(iii)基于该比较情况生成命令；和液体调节器，其被构造用于接收命令并基于该命令调节流向液体注入器的液体流量。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述流变学特性包含以下中的至少一种：(i)陶瓷前体批料的液体含量；(ii)陶瓷前体批料的刚度；(iii)陶瓷前体批料的壁曳力；(iv)模头压力；(v)料桶压力；(vi)混合板处的压力变化；(vii)挤出扭矩；(viii)陶瓷前体批料的温度和(ix)筛压力。3.如权利要求1-2中任一项所述的系统，其中，预定的流变值包含(i)用于挤出机模头启动条件的第一液体值和(ii)用于稳态挤出机条件且小于第一液体值的第二液体值。4.如权利要求1-3中任一项所述的系统，其中，所述液体注入器被构造用于在挤出机料桶的第一区段上游将液体注入到陶瓷前体批料中。5.如权利要求1-4中任一项所述的系统，其中，所述液体注入器被构造用于在挤出机料桶的第二区段中将液体注入到陶瓷前体批料中，所述挤出机料桶的第二区段位于挤出机料桶的第一区段下游及挤出机料桶的排出端口的上游。6.如权利要求1-5中任一项所述的系统，其中，所述液体注入器被构造用于在0.5psi至3000psi的压力下将液体注入到挤出机料桶中。7.如权利要求1-6中任一项所述的系统，其中，所述液体注入器被构造用于在0.5psi至10psi的压力下将液体注入到挤出机料桶中。8.如权利要求1-7中任一项所述的系统，其中，所述液体注入器被构造用于通过液体注入端口将液体注入到挤出机料桶中。9.如权利要求1-8中任一项所述的系统，其中，所述传感器被构造用于检测输入端口上游的陶瓷前体批料中的液体含量。10.如权利要求1-9中任一项所述的系统，其中，所述传感器被构造用于检测排出端口下游的陶瓷前体批料中的液体含量。11.如权利要求1-10中任一项所述的系统，其中，所述传感器被构造用于检测油基流体含量和水基流体含量中的至少一种来作为陶瓷前体批料中的液体含量。12.如权利要求1-11中任一项所述的系统，其中，所述传感器包括(i)红外(IR)传感器和(ii)微波传感器中的至少一种。13.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·J·玛拉凯，C·J·沃尔什，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US