低阻抗复合给料挤出模制造技术

一种由强化底板和薄模体板构成的蜂窝结构挤出模，底板包括数量相对较少的大给料孔，模体板包括数量较多而相对较小的给料孔，这些小给料孔将可挤压材料输送到一出料槽阵列，其中这两种板由一中间复合给料部分连接在一起，该给料部分具有分支给料导管，用于在较大的底板给料孔和较小的模体给料孔之间提供低流动阻抗的挤出通道。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求Harry A.Kragle分别于97年6月6日和97年9月4日提交的题为“低阻抗复合给料挤出”的美国临时申请60/048,905和60/057,493的权益。本专利技术涉及蜂窝结构挤出模，更具体是涉及一种蜂窝结构挤出模的改进设计，它可在相对较低的挤出压力下提供较高的挤出性能。从传统形式上看，蜂窝结构挤出模包括一模体，该模体具有一进料面和一出料面，进料面具有多个朝出料面延伸通过模体的给料孔。这些给料孔在模体的内部终止于多个形成于模出料面上的交叉互连的出料槽的底部。被压入模的进料面上的各给料孔内并被输送至各出料槽底部的可挤压材料扩张和汇合，从而充满互连的槽空间，然后作为一个互连的壁结构从模的出料面上的槽孔口排出，该壁结构形成一整体式挤出蜂窝结构的通孔壁。蜂窝结构挤出模的重要应用是通过挤出法制造用于控制电力装置的氧化氮排放物的蜂窝式选择性催化还原(SCR)触媒，以及制造汽车排放系统中支承排放物控制触媒的陶瓷蜂窝结构。在这两种情况下，都需要制备包括粉末陶瓷材料的塑化批料、将塑化批料挤压通过该模而形成一种原始的蜂窝状、以及将原始的蜂窝状烧制形成坚固的蜂窝状触媒或陶瓷触媒支架。授予Bagley的美国专利3,790,654中揭示了制造陶瓷蜂窝结构的传统挤出模设计的一个例子。美国专利4,118,456中揭示了一种称作“复合给料”模的挤出模，其中，模的给料孔部分是一由两个或更多个分离的给料孔板组成的组件。在后一设计中，形成模的注入部分的一主给料孔板包括有限数量的相对较大给料孔，同时设置在该主给料孔板后面的一次给料孔板包括更多数量的相对较小的给料孔，较小给料孔提供将可挤压材料从较大给料孔送到出料槽的通道。在塑化无机粉末金属或陶瓷材料批料的挤出过程中遇到的一个问题是，挤出的反压力较高。批料粘度必须保持在足够高的水平，以确保一旦挤出完成后，蜂窝状挤出物不会坍塌或在接下去的加工过程中不会变形。同时，为挤出精细构造的蜂窝结构而设计的传统挤出模所设置的复合流动通道会大大增加迫使塑化材料通过模所需要的压力。这些因素大大增加了挤出机密封装置、轴和壳体所承受的力。它们还会增大工艺对表面光洁度的不完整性以及对模或挤出模塑所使用的其它成形工具中的制造方面的不完整性的灵敏度。若要避免因这些原因引起的生产方面的困难，需要使用比原有所需更昂贵的挤出设备。例如，单独使用一台单螺杆挤出机很难提高挤出连续精细(薄壁)蜂窝结构所需的挤出压力，而必须使用双螺杆挤出机或增压泵设备，或者对不连续的批料挤出方法采取辅助措施，诸如顶杆挤出。如果能开发出一种可降低高粘度塑化批料流的阻抗的模设计，这些困难中有许多是可以被减少到最小或避免的。本专利技术的一个目的就是提供这样一种模。本专利技术的其它目的和优点将通过下面的描述而体现出来。本专利技术提供一种改进的复合给料设计的蜂窝结构挤出模。这种设计允许蜂窝结构的挤出过程在显著降低的挤出压力下进行。例如，高粘度批量材料可以用低压力单螺杆挤出机等类似装置来挤出，而不需要顶杆挤出或使用诸如双螺杆挤出机或具有辅助齿轮泵或其它压缩系统的高压挤出装置的挤出方式。本专利技术的挤出模首先包括一薄的、整体的、低阻抗模体，它构成模的成形部分。该部分包括一模体进料面和一相对的模出料面，进料面具有多个从它朝出料面延伸的模体给料孔，以及一个从出料面朝进料面延伸的出料槽的交叉阵列。为控制和限制模的该部分中的流动阻抗，模体给料孔与出料槽搭接，也就是延伸入出料槽并终止于其底部以外。尽管构造与传统的蜂窝结构挤出模相类似，但模体的厚度受限制，从而限制流动阻抗。另外，它以相对密集的给料孔为特色，从而适应需要而充足地提供形成具有相对较高的通孔或网格密度所需的密集出料槽。这样，单单模体一般不具有能在不发生变形和损坏的情况下承受巨大的挤出压力所需要的厚度和强度。本专利技术的挤出模的主要强度构件是一支承模体的高屈服强度的模底板。该模底板包括多个从模进料面朝相对的底板出料面延伸通过底板的底板给料孔。尽管其直径比模体给料孔的直径大得多，以减小阻抗和增大批量材料朝向模体的流量，但底板给料孔的数量要比模体给料孔少得多，并且间隔也较宽。较宽的给料孔间隔有助于将模底板的强度保持在足以支承作用于模上的挤出压力的水平。为在模体给料孔与底板给料孔之间提供低阻抗的连接，在模体与模底板之间设置一复合给料部分。该复合给料部分的功能是使来自各底板给料孔的给料流分开和改变方向，从而能输送到多个模体给料孔。每个底板给料孔的给料流在模的复合给料部分中将产生至少两个、通常是四个或更多个分离的给料流。原则上，复合给料部分可包括一特殊加工的模部分，其中底板给料流的每个注入通道分成或支流成多个挤出通道，以供给模体给料孔。分支给料导管具有与底板给料孔相连的入口，并具有更多量的与模体给料孔相连的出口。通常，分支作用需要使导管至少在它们长度的一部分上倾斜离开底板给料孔的流动轴线，从而使每个底板给料孔都与多个模体给料孔相连。这样一种分支通道结构可以形成于将被连接到模底板和模体上的一块分离的板上，或者，它可以直接加工于底板上甚至模体内。然而，在本专利技术的一个具有特殊优点的实施例中，复合给料部分包括一多层复合给料部分，以提供分支给料导管阵列。由于是设置在模体和模底板之间并将模体连接于模底板，该多层部分形成为多块叠置的薄板，通过将相连接的板中的基本对齐但前后偏离的分流和/或流向改变孔组合在一起，从而在薄板叠中形成分支给料导管。该模设计中的板将包括一入口板，它连接于底板，并具有基本与诸底板给料孔相匹配的一或多个孔，还包括一终端板，它连接于模体，并具有基本与诸模体给料孔相匹配的孔。由入口板、终端板和中间板所形成的每个分支导管将一个底板给料孔连接于多个模体给料孔。在一具体的较佳实施例中，大多数底板给料孔均各通过分支导管而连接于至少四个模体给料孔。在另一方面，本专利技术包括一种用本专利技术的蜂窝结构挤出模将塑化批量材料挤出成形为蜂窝结构的方法。该方法的优点之一是，将批量材料挤压通过该模相对较容易实现。本专利技术的方法包括先使批量材料流入多个延伸入模底板内的给料孔。这些给料孔具有相对较大的直径，以减小底板所造成的流动阻抗。接下来使穿过底板给料孔的批量材料流入模的复合给料部分中的多个复合给料导管的连接入口。在本专利技术的方法中，批量材料通过复合给料导管的这种流动包括流动通过导管的分支部分，这些分支部分至少在它们长度的一部分上倾斜离开底板给料孔的流动轴线。这种倾斜可减小批量材料在被分流和输送到多个给料出口时的“死区”和阻抗。复合给料部分可形成于底板内，但最好是一连接于底板的分离部分。随后，使从复合给料部分中的给料出口流出的批量材料流入形成于整体式模体中的模体给料孔连接阵列，该模体是从复合给料部分上延伸出来，最好是连接于复合给料部分。由于导管在复合给料部分内的分支作用，模体给料孔的数量多于底板给料孔，但其直径相对却较小。在流过模体给料孔后，使批量材料流入形成于整体式模体的出料面上的出料槽的交叉阵列。如上所述，为减小该步骤中的流动阻抗，模体给料孔延伸入和终止于出料槽的底部内，以便批量材料能很容易地在槽内侧向流动。然后，批量材料作为一槽形蜂窝体从出料槽流出挤出模的出料面。参照附图可进一步理解本专利技术，该附图是本专利技术的低阻抗复合给料模的一部分的局部剖开的立体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蜂窝结构挤出模，包括：一整体式的模体，它具有一开有槽的模出料面和一相对的模体进料面，该进料面具有多个朝出料面延伸入模体的模体给料孔，以及一个从出料面朝进料面延伸的出料槽的交叉阵列，给料孔延伸入并终止于出料槽的底部中；一模底板，它 形成一模进料面，该进料面包括多个延伸入底板的底板给料孔；以及一位于底板和模体之间或之内的复合给料部分，该复合给料部分具有给料导管，这些给料导管：（ｉ）具有与底板给料孔相连的入口；（ｉｉ）具有与模体给料孔相连的出口；和（ｉｉｉ）至少在它们 长度的一部分上倾斜离开底板给料孔的流动轴线；底板给料孔的直径大于模体给料孔的直径，模体给料孔的数量大大超过底板给料孔的数量，每个底板给料孔通过分支给料导管连接于多个模体给料孔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：HA克拉格尔，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]