DE69404502T2

DE69404502T2 - Rotierende Strangpressdüse zum Extrudieren von Wabenstrukturen

Info

Publication number: DE69404502T2
Application number: DE69404502T
Authority: DE
Inventors: Meryle Daniel Walter Adler; Rodney Delano Bagley; Rodney Irving Frost; John Gustin Lanning; Harold Gordon Shafer
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 1993-02-23
Filing date: 1994-02-17
Publication date: 1997-12-04
Anticipated expiration: 2014-02-18
Also published as: KR940019428A; DE69404502D1; US5314650A; EP0612599B1; KR100318880B1; JP3559933B2; JPH06285829A; EP0612599A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft das Extrudieren bzw. Strangpressen von keramischen Wabenstrukturen.

Hintergrund der Erfindung

Keramische Wabenstrukturkäjrper sind wirksam als Katalysatorträger zum Reinigen von Abgasen von Brennkraftmaschinen und als Filter zur Entfernung feiner Partikel. Diese Wabenstrukturkörper sind üblicherweise aus einem keramischen Material, wie z.B. Cordierit, Alumina, Siliziumcarbid und dergleichen hergestellt, und aufgrund ihrer Konfigurationen werden sie im allgemeinen durch ein Extrudierverfahren hergestellt.
Damit Wabenstrukturen wirksam als katalytische Wandler funktionieren, ist es notwendig, daß ihre Zellen einen hinreichend großen Oberflächenbereich bieten, damit das katalytische Material mit den Abgasen reagieren kann. Ebenfalls müssen die Zellwände eine ausreichend dünne Querschnittsdimension aufweisen, um eine große offene Vorderfläche zu bilden, damit der Rückstaudruck innerhalb des Abgassystems reduziert ist. Jedoch muß die dünnwandige Struktur eine ausreichende mechanische und thermische Beständigkeit aufweisen, um normalen Stoß- und Wärmebeanspruchungen bei Automobilen zu widerstehen.
In der Vergangenheit war es üblich, Strangpreßdüsen bzw. Strangpreßformen zum Bilden dünnwandiger Wabenstrukturen aus einem festen Düsenkörper durch Einsägen von Auslaßpassagen in der Austrittsfläche des Düsenkörpers und durch Bohren ziemlich länglicher Zufuhrlöcher in die Eintrittsfläche des Düsenkörpers, welche mit solchen Auslaßpassagen kommunizieren, zu bilden, wie im US-Patent Nr. 3,790,654 von Bagley gezeigt. Wie weiter im Bagley-Patent gezeigt, können die Zufuhrlöcher mit jeder Schnittpassage oder jedem anderen Schnitt in beliebiger Weise kommunizieren. Jedoch verlaufen in beiden Fällen die Zufuhrlöcher ein wesentliches Stück durch einen einteiligen Düsenkörper.
Damit das extrudierte Material innerhalb der Auslaßpassagen erstarrt, ist es notwendig, daß die Passagen eine hinreichende Länge aufweisen, so daß das extrudierte Material Zeit hat, transversal innerhalb der Schlitze zu fließen, um in ein einheitliches Gitter zu gewirken, bevor es in Längsrichtung aus der Austrittsfläche jeder Düse ausgelassen wird. Alternativermaßen können zusätzliche Zufuhrlöcher in Kommunikation mit dem Schlitzgitterwerk vorgesehen sein, um die Größe der transversalen Strömung, die zum Erzeugen solch einer einheitlichen Zellmatrix vor dem Auslassen aus der Düsenfläche erforderlich ist, zu reduzieren.
In der Vergangenheit wurden ebene Strangpreßdüsen zum Bilden von keramischen Wabenstrukturen benutzt. Beispiele solcher Extrudiersysteme sind in den US-Patenten Nr. 3,863,302 von Kaukeinen, Nr. 4,118,456 von Blanding et al., Nr. 4,687,433 von Ozachi et al., und Nr. 4,877,766 von Frost offenbart. Solche Vorrichtungen arbeiten gut beim Extrudieren einteiliger Strukturen mit relativ geringen Querschnittsflächen. Die Querschnittsfläche der Wabenstrukturen ist jedoch durch die Größe der zu ihrer Bildung benutzten Düse begrenzt. Dies wird zum Problem, wenn es notwendig ist, Wabenstrukturen mit großen Querschnittsflächen zu erzeugen. Es ist einfach nicht kosteneffektiv, eine große einteilige Wabenstruktur mit einer planaren Strangpreßdüse herzustellen. Anstattdessen werden kleine Komponentenstücke solcher großen Strukturen separat durch ebene Düsen extrudiert, und die Stücke werden dann zusammengesetzt und mit Fritte verbunden. Aufgrund seiner zeitaufwendigen und arbeitsaufwendigen Natur ist dieses Verfahren nicht besonders zufriedenstellend. Somit gibt es weiterhin eine Nachfrage nach Techniken zum Erzeugen großer keramischer Wabenmaterialien auf effektive und kostengünstige Art und Weise.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Bildung von Wabenstrukturen in Plattenform mit einer Länge, einer Breite und einer Dicke, die durch gegenüberliegende ebene Oberflächen definiert sind. Die Platte enthält Wände, die sich ohne wesentliche Unterbrechung zwischen diesen ebenen Oberflächen erstrecken, so daß sie offene Zellen über die Dicke des Wabenblattes definieren. Die Wände verlaufen im wesentlichen entlang der Länge und der Breite des Wabenblattes, um Zellen über diese Dimensionen der Platte zu definieren.
Das längliche Wabenblatt wird mit einer Strangpreßdüse gebildet, die als länglich verlaufender Körper mit einer kontinuierlichen (vorzugsweise zylindrischen) äußeren Oberfläche mit Auslaßpassagen konfiguriert ist. Ein Satz von Auslaßpassagen verläuft umfangsmäßig um die Strangpreßdüse und ist entlang ihrer Länge beabstandet. Ein zweiter Satz von Auslaßpassagen erstreckt sich über die Länge der Strangpreßdüse und ist untereinander um den Umfang der Düse beabstandet. Daraus resultierend schneiden die Auslaßpassagen einander über die äußere Oberfläche des Zylinders. Eine zentrale innere Passage verläuft in Längsrichtung durch die Düse, und Zufuhrlöcher sind radial nach außen von dieser Passage gerichtet, um Material zu den Auslaßpassagen und nach außen weg von der Düse in Form eines Wabenextrudats zu leiten. Verfahren zum Herstellen solcher Düsen sind ebenfalls offenbart.
Die Vorrichtung zum Bilden von Wabenstrukturen in Plattenform enthält zusätzlich eine Fördereinrichtung zum Fördern eines formbaren Materials in die Düse, durch die Auslaßpassagen und weg von der äußeren Oberfläche. Ebenfalls erforderlich ist eine Schneidevorrichtung, welche nahe der äußeren Oberfläche positionierbar ist, um durch die Auslaßpassagen extrudiertes Material abzuschneiden. Um solch ein Schneiden zu bewirken, ist es notwendig, die Vorrichtung mit einer Struktur zum Erzeugen einer relativen Drehung zwischen der Strangpreßform und der Schneidevorrichtung auszurüsten, so daß eine beliebige längliche Platte an Wabenextrudat von der äußeren Oberfläche der Düse entfernbar ist.
In Benutzung wird formbares Material in die innere Passage der Düse durch die Zufuhrlöcher und in die Auslaßpassagen gelassen. Nachdem die Auslaßpassagen gefüllt sind, bewegt sich das Material von der Außenoberfläche der Düse als Wabenextrudat weg. Wenn eine relative Drehung zwischen der Düse und der Schneidevorrichtung erzeugt wird, wird das Wabenextrudat von der Düse als längliche Platte entfernt. Alternativermaßen ist es möglich, ringförmige Wabenanordnungen mit dieser Düse zu erzeugen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Extrudiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine seitliche Querschnittsansicht eines Abschnitts der Extrudiervorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht der Extrudiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, aufgenommen entlang der Linie 3-3 von Fig. 2;
Fig. 4 eine teilweise seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Extrudiervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine teilweise seitliche Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Extrudiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine Endquerschnittsansicht einer Ausführungsform der Extrudiervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zum Erzeugen eines Wabenblattes;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Wabenblattes gemäß der vorliegenden Erfindung, aufgenommen entlang der Linie 7-7 von Fig. 6;
Fig. 8 eine Endquerschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Extrudiervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zum Erzeugen eines Paares von Wabenblättern;
Fig. 9 eine Endquerschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Extrudiervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zum Erzeugen von vier Wabenblättern;
Fig. 10 eine Endquerschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Extrudiervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, welche mit einer externen Maske versehen ist;
Fig. 11 eine Endquerschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Extrudiervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung mit einer inneren Maske;
Fig. 12 eine Seitenquerschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform für eine Schneidevorrichtung, welche in Zusammenhang mit der Extrudiervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform für eine Schneidevorrichtung, die in Zusammenhang mit der Extrudiervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
Fig. 14 eine Endquerschnittsansicht einer Extrudiervorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, welche mit inneren Ablenkplatten versehen ist;
Fig. 15 eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts von Fig. 1 innerhalb des Ovals 15-15;
Fig. 16 eine vergrößerte Ansicht einer ersten alternativen Ausführungsform der Düsenoberfläche in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17 eine perspektivische Ansicht des Extrudierens des Materials durch die in Fig. 16 gezeigte Struktur;
Fig. 18 eine vergrößerte Ansicht einer zweiten alternativen Ausführungsform der Düsenoberfläche in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 19 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Scheibenelements der rotierenden Düse in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 20 eine Oberansicht des Scheibenelements der rotierenden Düse nach Fig. 19;
Fig. 21 eine Seitenansicht einer Vielzahl der Scheibenelemente der rotierenden Düse, die in Fig. 19 gezeigt sind, und aufeinander bezogen zum Betrieb angeordnet sind;
Fig. 22 eine seitliche Querschnittsansicht der Ausführungsform von Fig. 21, aufgenommen entlang der Linie 22-22;
Fig. 23 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer rotierenden Düse mit separaten Scheibenelementen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 24 eine seitliche Querschnittsansicht, aufgenommen entlang der Linie 24-24 von Fig. 23;
Fig. 25 eine Endansicht eines Scheibenelements, aufgenommen entlang der Linie 25-25 von Fig. 24;
Fig. 26 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer rotierenden Düse mit Scheiben;
Fig. 27 eine Endquerschnittsansicht, aufgenommen entlang der Linie 27-27 von Fig. 26;
Fig. 28 eine Seitenansicht einer modifizierten Version der rotierenden Düse von Fig. 26;
Fig. 29 eine Endansicht eines Scheibenelements, aufgenommen entlang der Linie 29-29 von Fig. 28;
Fig. 30 eine Querschnittsansicht einer inneren Leitung der rotierenden Düse in Übereinstimmung mit einer Form der vorliegenden Erfindung;
Fig. 31 eine Querschnittsansicht der Leitung von Fig. 30, um die eine äußere Leitung gebildet ist;
Fig. 32 eine Querschnittsansicht einer modifizierten Version der Leitungen von Fig. 30 bis 31;
Fig. 33 eine Seitenansicht, aufgenommen entlang der Linie 33-33 von Fig. 32;
Fig. 34 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform mit einem gebohrten Zuführloch in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 35 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform mit einem gebohrten Zuführloch in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 36 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform mit einem gebohrten Zufuhrloch in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 37 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Nadelzufuhrlochanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 38 eine Oberansicht der Ausführungsform mit dem Nadelzufuhrloch, aufgenommen entlang der Linie 38-38 von Fig. 37;
Fig. 39 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer Nadelzufuhrlochanordnung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 40 eine Querschnittsansicht einer rotierenden Düse in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mit einer äußeren Druckanwendungsstruktur;
Fig. 41 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Abdekung, die um die rotierende Düse nach der vorliegenden Erfindung gesetzt ist, um Wabenpellets zu erzeugen; und
Fig. 42 eine perspektivische Ansicht eines Wabenpellets, das in Übereinstimmung mit Fig. 41 hergestellt ist.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Extrudiervorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Diese Vorrichtung enthält eine rotierende Düse 2 mit einer Außenoberfläche 4, der eine Schneidevorrichtung 6 benachbart ist. Ein Ende der rotierenden Düse 2 ist mit einem Ansteuergehäuse 8 verbunden, während das andere Ende mit einer Endwand versehen ist. Wie nachstehend detaillierter beschrieben, weist die äußere Oberfläche 4 in Umfangsrichtung verlaufende Auslaßpassagen 18 auf, welche axial entlang der äußeren Oberfläche 4 der rotierenden Düse 2 beabstandet sind. Ebenfalls vorgesehen sind in Längsrichtung verlaufende Auslaßpassagen 50, welche voneinander um den Umfang der äußeren Oberfläche 4 beabstandet sind.
Fig. 2 ist eine seitliche Querschnittsansicht der Extrudiervorrichtung nach Fig. 1. Wie gezeigt, enthält das Gehäuse 8 eine Stange 14, welche einen Kolben 12 in axialer Richtung drückt. Während dem Extrudieren bewegen sich der Kolben 12 und die Stange 14 in der Richtung des Pfeils A, um Material von der Passage 21 in die Kammer 20, durch die Zufuhrlöcher 16 und in die Auslaßpassagen 18 zu fördern. Das Material, das durch die Auslaßpassagen 18 läuft, füllt ebenfalls die Auslaßpassagen 15, so daß ein Wabenextrudat aus der Düse 2 an der Außenoberfläche 4 austritt. Fig. 3 ist eine Endquerschnittsansicht der Extrudiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, aufgenommen entlang der Linie 3-3 von Fig. 2.
Fig. 4 ist eine teilweise seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Extrudiervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Die Identität und die Funktion der Düse 2, der äußeren Oberfläche 4, der Schneidevorrichtung 6, der Endwand 10, des Kolbens 12, der Stange 14, der Auslaßpassagen 50 und 18, der Passage 21 sind vorstehend alle mit Bezug auf die Fig. 1-3 erörtert worden. Die Passage 21 ist von einer Trommel 22, innerhalb der sich der Kolben 12 und die Stange 14 hin- und herbewegen, umgeben. Die Düse 2 und die Trommel 22 sind derart hergestellt, daß sie zusammen bezüglich des Gehäuses 30 rotieren, welches stationär ist. Solch eine Rotation wird durch Eingliederung eines Lagers 24 zwischen die Trommel 22 und das stationäre Gehäuse 30 unterstützt. Das Gehäuse 30 ist ebenfalls mit einer Öffnung 26 versehen, das zur Zufuhrkammer 28 führt. Ausgehend von dem Ende des Gehäuses 30 gegenüberliegend dem von der Düse 2 ist ein Antriebsmotor oder eine hydraulische Rammvorrichtung 9. Im Betrieb wird zu extrudierendes Material durch die Öffnung 26 und die Kammer 28 in die Passage 21 geladen, wobei der Kolben 12 zurück zum Antriebsmotor 9 gezogen wird. Der Antriebsmotor 9 drückt dann den Kolben 12 und die Stange 14 zur Düse 2, so daß Material innerhalb der Passage 21 durch die Düse 2 zur äußeren Oberfläche 4 gezwängt wird. Alternativermaßen könnte formbares Material durch beide Enden der Düse durch Eingliederung einer Materialfördereinrichtung (wie der auf der rechten Seite der Düse 2 in Fig. 4) auf ihrer linken Seite geladen werden. Dies ermöglicht ein im wesentlichen kontinuierliches Zuführen von Material zur Düse 2, da, während ein Kolben 12 zurück zum Antriebsmotor 9 gezogen wird, um mehr formbares Material zu laden, der andere zur Düse 2 hin vorrückt Solch eine Anordnung ist ebenfalls nützlich, wenn die Strangpreßdüse ziemlich lang ist. Es sollte ebenfalls erkannt werden, daß eine Schraube oder eine andere Art von kontinuierlichem Extruder anstelle des Kolbens 12 und seiner zugehörigen Struktur benutzt werden könnte.
Fig. 5 ist eine teilweise Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Extrudiervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Die Düse 2, die äußere Oberfläche 4, die Schneidevorrichtung 6, die Endwand 10, der Kolben 12, die Stange 14, die Passage 21, die Trommel 22, die Öffnung 26, die Kammer 28, das Gehäuse 30 und der Antriebsmotor 9 sind alle oben mit Bezug auf Fig. 4 diskutiert worden. Der wesentliche Unterschied zwischen den Vorrichtungen der Fig. 4 und 5 ist derjenige, daß die gesamte Einheit der letzteren um ihre Längsachse rotiert. Die Einheit ist zu solch einer Rotationsbewegung durch schematisch mit 33 bezeichnete Lager ausgelegt. Weiterhin weist Fig. 5 eine Drehdichtung 32 auf, welche Hydraulikfluidleitungen 34 für den Motor 9 aufnimmt, der in Form eines hydraulischen Zylinders vorliegt. Die Vorrichtung nach Fig. 5 arbeitet im wesentlichen auf die gleiche Art und Weise wie diejenige nach Fig. 4.
Fig. 6 ist eine Endquerschnittsansicht einer Ausführungsform der Extrudiervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zum Erzeugen eines Wabenblatts. Die Strangpreßdüse 2, die äußere Oberfläche 4, die Schneidevorrichtung 6, die Zufuhrlöcher 16, die Auslaßpassagen 18 und die Kammer 20 wurden alle mit Bezug auf Fig. 1 identifiziert. Wenn das Material innerhalb der Kammer 20 durch den Kolben 12 (in Fig. 1 gezeigt) komprimiert wird, wird es durch die Zufuhrlöcher 16 in die Auslaßpassagen 18 und 50 (nicht gezeigt) und auf die äußere Oberfläche 4 zur Bildung eines Wabenextrudats E gezwängt. Bei dieser Ausführungsform beginnt, wenn die Düse 2 in die durch den Pfeil C gezeigte Richtung rotiert wird (durch eine den Fachleuten klar erscheinende Struktur), beginnt solch eine Bildung des Extrudats E an einem im Uhrzeigersinn von der Schneidevorrichtung 6 verschobenen Ort aufzutreten. Wenn die Düse 2 rotiert, steigt die Dicke des Extrudats E, bis es durch die stationäre Schneidevorrichtung 6, die entweder in Gleitkontakt mit der äußeren Oberfläche 4 ist oder dicht benachbart ist, entfernt wird. Das Extrudat E wird dann in die durch den Pfeil B gezeigte Richtung zurückgezogen. Die Dicke des von der Düse 2 entfernten Extrudats kann durch Andern der volumetrischen Strömungsrate des Materials durch die Düse 2 oder durch Modifizieren der Rotationsgeschwindigkeit der Düse 2 variiert werden. Alternativermaßen ist es möglich, die Düse 2 in einer stationären Stellung zu halten und die Schneidevorrichtung 6 zu rotieren (ebenfalls mit einer Struktur, die den Fachleuten klar erscheint) in Gleitkontakt mit der äußeren Oberfläche 4 oder dicht benachbart dazu. Noch eine andere Möglichkeit besteht in der Drehung von sowohl der Schneidevorrichtung 6 als auch der
Nach dem Extrudieren und der Trennung von der Düse 2 kann das Extrudat E, wenn es in der Form eines grünen Körpers zur Herstellung keramischer Materialien vorliegt, in einem dielektrischen Trockner getrocknet und dann gebrannt werden. Neben keramischen Materialien kann die vorliegende Erfindung zur Bildung von Plastik, Gummi, Glasvorläufern, glaskeramischen Vorläufern, Metallen, usw. benutzt werden.
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht eines Wabenextrudatblatts E, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. Dieses Wabenextrudatblatt E ist mit individuellen Wabenzellen P versehen, welche von benachbarten Zellen durch Schnittwände W&sub1; und W&sub2; getrennt sind. Ebenfalls in Fig. 7 gezeigt ist eine im wesentlichen gleichmäßig berandete Oberfläche e, die durch Bilden der in Längsrichtung beabstandeten Ränder der Düse 2 an der äußeren Oberfläche 4 mit einem ringförmig abgeschrägten Abschnitt, der im wesentlichen dem im US-Patent Nr. 3,836,302 von Kaukienen gelehrten gleicht, gebildet wird. Die Dichte der Wabenzellen P im Extrudat E beträgt üblicherweise 0,155 bis 248 Zellen pro Quadratzentimeter.
Fig. 8 ist eine Endquerschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Extrudiervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, welche ein Paar von Wabenblättern erzeugt. Die Vorrichtung in Fig. 8 und ihre Bestandteile sind im wesentlichen gleich wie diejenigen von Fig. 6. Jedoch ist die Vorrichtung von Fig. 8 zusätzlich mit einer zweiten Schneidevorrichtung 6' versehen, mit der auf die äußere Oberfläche 4 zwischen den Schneidevorrichtungen 6 und 6' extrudiertes Material als Extrudat E' in die durch den Pfeil F gezeigte Richtung entfernt wird. Dieses Verfahren ist nützlich, wenn es notwendig ist, die Dicke des Extrudats abzusenken, und dies nicht durch Variieren der volumetrischen Strömungsrate des Materials durch die Form oder die Rotationsrate der Düse und/oder der Schneidevorrichtung zufriedenstellend erreicht werden kann. In Fig. 8 würde das Extrudat E verschwendet werden. Jedoch kann es alternativermaßen möglich sein, die Schneidevorrichtung 6 bezüglich der Schneidevorrichtung 6' so zu positionieren, daß Extrudate E und E' beide benutzt werden.
Fig. 9 ist eine Endquerschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Extrudiervorrichtung der vorliegenden Erfindung, welche vier Wabenblätter erzeugt. Fig. 9 und ihre Komponenten sind im wesentlichen gleich wie diejenigen von Fig. 6, mit der Ausnahme der Tatsache, daß die Vorrichtung von Fig. 9 zusätzlich mit Schneidevorrichtungen 6', 6'' und 6''' versehen ist, welche Extrudate E', E'' und E''' entfernen. Die Anordnung Von Fig. 9 ermöglicht, daß eine Vielzahl von Extrudatblättern von der Düse 2 entfernt werden. Idealerweise würde solch eine Extrudierung durch hohe volumetrische Strömungsraten des zu extrudierenden Materials und/oder langsame relative Rotation zwischen der Düse 2 und den Schneidevorrichtungen 6, 6', 6'' und 6''' erzielt werden.
Fig. 10 ist eine Endquerschnittsansicht noch einer weiteren Ausführungsform der Extrudiervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung mit einer externen Maske. Die Vorrichtung von Fig. 10 und ihre Bestandteile sind im wesentlichen dieselben wie diejenigen von Fig. 6. Der Schlüsselunterschied ist der, daß die Vorrichtung von Fig. 10 mit einer externen Maske 36 versehen ist, die mit fast. der gesamten Außenoberfläche 4 der Düse 2 zusammenhängt. Daraus resultierend wird Material nur an der äußeren Oberfläche 4 in der Extrudierzone 38 extrudiert, welche sich in Längsrichtung über die Düse 2 erstreckt. Zufuhrlöcher 16 und Auslaßpassagen 18, die zu weiteren Abschnitten der äußeren Oberfläche 4 führen, sind durch die externe Maske 36 blockiert. Diese Anordnung ist besonders nützlich, wenn die volumetrische Strömungsrate des zu extrudierenden Materials nicht auf eine Größe reduziert werden kann, die zur Ausbildung eines Extrudatblatts geeigneter Dicke ausreicht. In ähnlicher Weise ist die Anordnung ebenfalls nützlich, wenn die relative Rotationsrate der Düse 2 und der Schneidevorrichtung 6 nicht hinreichend erhöht werden können.
Fig. 11 ist eine Endquerschnittsansicht noch einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche mit einer inneren Maske versehen ist. Wiederum sind Fig. 11 und ihre Bestandteile im wesentlichen dieselben wie von Fig. 6 mit der Ausnahme der Tatsache, daß die Vorrichtung von Fig. 11 mit einer inneren Maske 40 versehen ist, die blockierend den Großteil des Querschnitts der Kammer 20 berührt, und nur eine Unterkammer 42 zurückläßt Daraus resultierend erlaubt nur der Abschnitt der inneren Oberfläche 44 der Düse, der nicht mit der inneren Maske 40 in Kontakt steht, eine Extrudierung. Der Abschnitt der inneren Oberfläche 44, der nicht durch die innere Maske 40 bedeckt ist, ist zum Aufnehmen von extrudierbarem Material aus der Kammer 42 und zum Leiten dieses Materials an die Oberfläche 4 der Düse 2 an der Extrudierzone 38' verfügbar. Die innere Maske 40 verhindert eine Extrudierung an irgendeinem Ort entlang der äußeren Oberfläche 4 neben der Extrudierzone 38', welche sich ebenfalls in Längsrichtung über die Düse 2 erstreckt. Wie die Vorrichtung von Fig. 10 ermöglicht die Vorrichtung von Fig. 11 die Erzeugung von Extrudatblättern geeigneter Dicke, wenn die volumetrische Strömungsrate des Materials nicht hinreichend reduziert werden kann. In ähnlicher Weise ist die Anordnung ebenfalls nützlich, wenn die relative Rotationsrate der Düse 2 und der Schneidevorrichtung 6 nicht hinreichend erhöht werden können.
Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform für eine Schneidevorrichtung, die in Verbindung mit der Strangpreßdüse nach der vorliegenden Erfindung nützlich ist. Wie gezeigt, wird das Extrudat E, das durch Zufuhrlöcher 16 und Auslaßpassagen 18 und 50 (nicht gezeigt) zur Oberfläche 4 durchtritt, durch den Draht 106 geschnitten, der sich über den Rahmen 107 erstreckt. Wie bei der Schneidevorrichtung 6 von Fig. 6, arbeitet der Draht 106 von Fig. 12 durch die relative Rotation zwischen der Schneidevorrichtung und der äußeren Oberfläche 4 der Form 2.
Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform für eine Schneidevorrichtung, die in Verbindung mit der Strangpreßdüse nach der vorliegenden Erfindung nützlich ist. In dieser Form der vorliegenden Erfindung liegt das Schneidevorrichtungsgehäuse 207 in Form eines Hohlzylinders mit einer zentralen Passage vor. Ein Ende dieses Zylinders ist mit einem scharfen Schnittrand 206 zum Entfernen des Extrudats auf der äußeren Oberfläche 4 der Düse 2, wenn das Gehäuse 207 sich in der durch den Pfeil H gezeigten Richtung fortbewegt, versehen. Die Düse 2 paßt gut in die Passage des Gehäuses 207, so daß, wenn sich das Gehäuse 207 über die Düse 2 bewegt, die scharfe Schnittkante 206 das auf der Oberfläche 4 ruhende Extrudat schneidet. Solch ein Schneiden wird durch die Rotationsbewegung des Gehäuses 207 in der durch den Pfeil G gezeigten Richtung unterstützt. Alternativermaßen würde es, falls das Extrudat Plastik wäre, durch Erwärmen unterstützt werden. Anders als bei den übrigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die oberhalb dargestellt sind, erzeugt die Vorrichtung nach Fig. 13 ein Wabenextrudat E in Form eines Ringes, wie dargestellt. Diese Konfiguration wird durch Extrudieren, bis die erwünschte zylindrische Wanddicke für das Extrudat erzielt ist, erreicht. Die Schneidevorrichtung 206, die sich in Richtung eines Pfeils H bewegt, schneidet dann das ringförmige Extrudat von der äußeren Oberfläche 4 der Düse 2.
Fig. 14 ist eine Endquerschnittsansicht einer Extrudiervorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, welche mit inneren Ablenkplatten versehen ist. Wie oberhalb erörtert, enthält die Düse 2 Zufuhrlöcher 16 und Auslaßpassagen 18 und 50 (nicht gezeigt), welche zur äußeren Oberfläche 4 führen. Jedoch gibt es innerhalb der Düse 2 eine Vielzahl von Ablenkplatten 48, die vom Kern 46 radial nach außen verlaufen. Da die Strömung des Materials innerhalb der Düse üblicherweise in Stopfenform vorliegt, reduzieren diese Ablenkplatten den Querschnitt des weichen extrudierbaren Materials in jeglicher Richtung, die nicht radial ist. Dies reduziert oder minimiert Variationen der Steifheit der Materialmasse, die ungleichmäßige Extrudierraten um den Umfang der Düse herum verursachen kann. Ein alternativer Ansatz zum Erzeugen eines gleichförmigen Extrudats besteht im Anbringen einer drehbaren Spinne (gestaltet wie die Anordnung von Fig. 14, aber mit Ablenkplatten 48, die die innere Oberfläche 44 nicht berühren) in der Passage 20.
Fig. 15 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts von Fig. 1 innerhalb des Ovals 15-15. Wie gezeigt, ist die äußere Oberfläche 4 der Düse 2 mit in Umfangsrichtung verlaufenden Auslaßpassagen 18 versehen, welche in Längsrichtung verlaufende Auslaßschlitze 50 schneiden. Erhobene Oberflächen 51 sind durch die Auslaßpassage definiert und definieren die Extrudatzellen. Ebenfalls gezeigt in Fig. 15 sind Zufuhrlöcher 16, die mit einigen, aber nicht allen Schnittpunkten zwischen den Auslaßpassagen 18 und Auslaßpassagen 50 ausgerichtet sind. Abschnitte der Auslaßpassagen, die nicht mit den Zufuhrlöchern 16 ausgerichtet sind, werden mit zu extrudierendem Material als Resultat einer lateralen Strömung durch die engen Auslaßpassagen gefüllt. Die Anordnung der Zufuhrlöcher in Fig. 15 bezüglich der Auslaßpassagen ist eine von vielen geeigneten Konfigurationen, die den Fachleuten alle klar erscheinen. Beispielsweise könnten die Zufuhrlöcher mit mehr Auslaßpassagen- Schnittpunkten als in Fig. 15 gezeigt oder mit allen solchen Schnittpunkten ausgerichtet sein. Alternativermaßen könnten Zufuhrlöcher mit Auslaßpassagen ausgerichtet sein, wenn es keine Schnittpunkte gibt.
Fig. 16 ist eine vergrößerte Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Düsenoberfläche in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist die äußere Oberfläche 4 mit im wesentlichen linearen Auslaßschlitzen 50, wie in Fig. 1 gezeigt, versehen. Jedoch weisen die Auslaß schlitze 18' eine Zickzack-Konfiguration auf.
Fig. 17 ist eine perspektivische Ansicht der Extrudierung von Material durch die Konfiguration von Fig. 16. Wie dargestellt, wird Material, das durch die Zufuhrlöcher 16 in die Auslaß schlitze 18' und 50 läuft, weg von der äußeren Oberfläche 4 als Extrudat E bewegt. Das Extrudat E enthält Wände e&sub1;, e&sub2; und e&sub3;. Bezüglich der Wände e&sub1; und e&sub3; erscheint klar, daß sie in Ebenen vorliegen, welche divergieren, wenn der Abstand von der Oberfläche 4 zunimmt. Dies ist augenscheinlich bei jeder Form der vorliegenden Erfindung aufgrund des kreisförmigen Querschnitts der äußeren Oberfläche 4 und der radialen Richtung der in Umfangsrichtung verlaufenden Auslaßpassagen 18' (und 18) der Fall. Bei linearen Auslaßschlitzen tendieren derartige Extrudate (falls sie nicht aus einem streckbaren Material hergestellt sind) zum Zerreißen, nachdem sie sich ein hinreichendes Stück weg von der Düse bewegt haben. Somit können nur dünne Blätter aus Wabenmaterial auf diese Art ohne signifikantes Risiko eines Zerreißens hergestellt werden. Fig. 17 zeigt, daß die Wand e&sub2; die Zickzack-Konfiguration neben der äußeren Oberfläche 4 annimmt, aber die Wand e&sub2; in Bewegungsrichtung weg von der Oberfläche wesentlich ebener wird. Durch Ausbilden des Auslaßschlitzes 18 mit einer Zickzack-Konfiguration kann das Extrudieren stattfinden, ohne daß das Extrudat aufgrund eines Streckens zerrissen wird. Obwohl solch ein Zerreißen alternativermaßen dadurch verhindert werden könnte, daß eine Düse mit großem Durchmesser benutzt wird, wären die Kapitalaufwendungen für solch ein Ausrüstungsstück abhaltend.
Fig. 18 ist eine vergrößerte Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Düsenoberfläche in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform hat der Auslaßschlitz 18" eine Sinuswellenkonfiguration, welche im wesentlichen dieselbe Aufgabe wie die Auslaßschlitzkonfiguration 18' von Fig. 16 erzielt.
Fig. 19 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Düsen-Scheibenelements in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, während Fig. 20 eine Oberansicht davon ist. Die Scheibe 58 weist einen inneren ringförmigen Querschnitt 66 und einen äußeren ringförmigen Querschnitt 62 auf, welche einheitlich sind. Der innere ringförmige Querschnitt 66 ist mit einer Vielzahl von radial verlaufenden Passagen versehen, welche Zufuhrlöcher 16 definieren. Der äußere ringförmige Abschnitt 62 weist ebenfalls eine Vielzahl radial verlaufender Passagen auf, die Auslaßpassagen 50 definieren. Die Auslaßpassagen 50 sind mit dem Zufuhrloch 16 ausgerichtet. Wie in Fig. 19 gezeigt, hat die Scheibe 58 erhobene Abschnitte 64 in ihrem inneren ringförmigen Querschnitt 66 zur Ausbildung ringförmiger Zwischenräume zwischen dem Fach 60 des äußeren ringförmigen Querschnitts 62 und der gegenüberliegenden Basisseite 68 der benachbarten anliegenden Scheibe. Dies wird insbesondere aus Fig. 21 klar, die eine Seitenansicht einer Vielzahl von Düsen-Scheibenelementen ist, die in bezug aufeinander zum Betrieb angeordnet sind. Wie dargestellt, stößt die Basis 68 von einer Scheibe gegen die Oberfläche 64 der benachbarten Scheibe, um Auslaßpassagen 18 zu bilden. Die Scheiben 58 können entweder durch Löten oder durch Anlegen eines axialen Drucks an die Gruppe von Scheiben, welche die Strangpreßdüse 2 definieren, relativ zueinander ausgerichtet werden. Alternativermaßen können Ausrichtstäbe 47 (oder eine andere innere Halterungsstruktur), welche in axialer Richtung innerhalb der Kammer 20 verlaufen, die durch eine Vielzahl der Scheiben 58 definiert ist, welche in Übereinstimmung mit Fig. 21 betriebsmäßig angeordnet sind, zur Positionierung benutzt werden. Dies steht in gewissen Analogie zu den Stäben 147, welche in Fig. 23 gezeigt sind.
Fig. 22 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht der Ausführungsform von Fig. 21, aufgenommen entlang der Linie 22-22. Wie dargestellt, fließt Material durch Zufuhrlöcher 16 entlang der durch Pfeile A gezeigten Wege und dann in Auslaßpassagen 18 und 50, wie durch die divergierenden Pfeile in Fig. 22 dargestellt.
Fig. 23 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer rotierenden Strangpreßdüse mit separaten Scheibenelementen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Hier ist jedes Scheibenelement 158 auf einer Vielzahl in Längsrichtung verlaufender Stäbe 147 angebracht. Jedes Scheibenelement enthält eine Vielzahl von äußeren Oberflächenabschnitten 104, welche durch Auslaßpassagen 150 getrennt sind. Vorgesehen zwischen den benachbarten Scheibenelementen 158 ist eine Vielzahl von Auslaßpassagen 118. Diese Anordnung ist detaillierter in Fig. 24 gezeigt, die eine Seitenguerschnittsansicht, aufgenommen entlang der Linie 24-24 von Fig. 23 ist. Jede Scheibe 158 weist eine zentrale Öffnung auf, die durch die Innenwand 144 definiert ist, welche zusammen mit den übrigen Scheiben in dieser Düse die Kammer 120 bildet. Diese zentralen Öffnungen zusammen mit den Zwischenräumen zwischen benachbarten Scheibenelementen 158 bilden breite Zufuhrlöcher 116. Diese Zufuhrlöcher wiederum führen zu schmaleren Auslaßpassagen 118, welche durch die konvergierenden Ränder 149 der Scheibenelemente 158 gebildet sind. Diese Konvergenz verursacht einen ansteigenden Widerstand gegenüber der Strömung der Masse in Richtung der Auslaßschlitze 118 und fördert die laterale Bewegung in die Auslaßpassagen 150. Dies ist erwünscht, da die Strömung des Materials in Passagen 118 und 150 dazu führt, daß sich kontinuierliche Wände bilden oder verbinden. Extrudiertes Material folgt dem durch den Pfeil A von der Kammer 120 und den Zufuhrlöchern 116 zu den Auslaßpassagen 118 und letztlich zu den Auslaßpassagen 150 definierten Weg. Eine andere Ansicht dieser Konfiguration ist in Fig. 25 gezeigt, die eine Endansicht eines Scheibenelements, aufgenommen entlang der Linie 25-25 von Fig. 24 ist.
Fig. 26 ist eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer rotierenden Strangpreßdüse mit Scheibenelementen. Fig. 27 ist eine Querschnittsansicht, aufgenommen entlang der Linie 27-27 von Fig. 26. Bei dieser Ausführungsform ist eine Vielzahl von Scheibenelementen 258 auf der Röhre 247 mit einer Vielzahl von radial verlaufenden und umfangsmäßig beabstandeten Zufuhrlöchern 216 angebracht. Jedes Scheibenelement weist äußere Oberflächen 204 auf, die durch Auslaßpassagen 250 getrennt sind. Zwischen jedem Scheibenelement 258 ist eine Auslaßpassage 218 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform läuft Material, das durch die Kammer 220 innerhalb der Röhre 247 tritt, nach außen durch die Zufuhrlöcher 216 zu den Auslaßpassagen 218. Wenn sich dieses Material schnell nach außen bewegt, dringt es in die Auslaßpassagen 250 ein., und mit Verlauf der Zeit nimmt das Extrudat eine Wabenkonfiguration an.
Hier ist eine Vielzahl von umfangsmäßig angeordneten Abstandshalterelementen 251 vorgesehen, um die Scheibenelemente 258 zu positionieren. Jedes Abstandshalterelement weist eine Vielzahl von Zähnen 253 mit zwischenliegenden Zwischenräumen auf, welche komplementär zu dreieckigen Rändern der Scheibenelemente 258 sind, um das Scheibenelement 258 in der richtigen Position zu halten. Die Passage 220 ist durch die innere Oberfläche 244 der Röhre 247 definiert, wobei die Zufuhrlöcher 216 radial weg von der Passage 220 führen. Die Zufuhrlöcher 216 führen zu Ausnehmungen 245, welche extrudiertes Material an eine Vielzahl von Auslaßpassagen 218 und 250 verteilen. Diese Auslaßpassagen sind, wie die bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigten, im wesentlichen auf der äußeren Oberfläche 204 vorgesehen. Anstelle der abgerundeten Querschnittskonfiguration, die in Fig. 26 gezeigt ist, können die Ausnehmungen 245 ebenfalls einen im wesentlichen linearen Querschnitt aufweisen. Weiterhin können die Scheibenelemente 258 wie die Scheibenelemente 158 in der in den Fig. 23-25 gezeigten Ausführungsform abgeschrägt sein.
Fig. 28 ist eine Seitenansicht einer modifizierten Version der rotierenden Strangpreßdüse mit Scheibenelementen von Fig. 26, während Fig. 29 eine Querschnittsansicht, aufgenommen entlang der Linie 29-29 von Fig. 28 ist. Bei dieser Ausführungsform ist eine Vielzahl von Scheibenelementen 358 auf der Röhre 347 mit einer Vielzahl von radial verlaufenden und umfangsmäßig beabstandeten Zufuhrlochern 316 angebracht. Jedes Scheibenelement weist äußere Oberflächen 304 auf, die durch Auslaßpassagen 350 getrennt sind. Zwischen jedem Scheibenelement 358 ist eine Auslaßpassage 318 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform gelangt Material, das durch die Kammer 320 innerhalb der Röhre 347 tritt, durch die Zufuhrlöcher 316 nach außen zu den Auslaßpassagen 318. Wenn das Material sich radial nach außen bewegt, dringt es in die Auslaßpassagen 350 ein, und mit Verlauf der Zeit nimmt das Extrudat eine Wabenkonfiguration an.
Die Scheibenelement-Ausführungsformen der Fig. 19-29 sind besonders nützlich, wenn die Auslaßpassagen 18 mit Zickzack- oder sinusförmigen Konfigurationen wie die von den Fig. 16-18 versehen sind. Solche Passagen können durch Bearbeitung der axialen Ränder von jeder Scheibe mit der erwünschten Konfiguration erzeugt werden.
Fig. 30 ist eine Seitenquerschnittsansicht einer Basisröhre einer rotierenden Strangpreßdüse in Übereinstimmung mit einer Form der vorliegenden Erfindung. Fig. 31 ist eine Querschnittsansicht der Röhre von Fig. 30, um die eine äußere Röhre gebildet ist. Zusammen offenbaren die Fig. 30 und 31 ein Verfahren zum Hherstellen einer Form der rotierenden Strangpreßdüse nach der vorliegenden Erfindung. Insbesondere beginnt solche Fabrikation mit dem Bereitstellen einer Basisleitung 70 mit einer inneren Kammer 20, die durch eine innere Oberfläche 44 definiert ist. Zufuhrlöcher 16 werden durch Bohren derselben durch die Basisleitung 70, ausgehend von der Außenseite der Basisleitung 70, gebohrt. Als nächstes wird eine äußere Röhre 72 auf der Basisleitung gebildet oder darübergeschoben, und zwar durch im Stand der Technik bekannte Prozeduren, um die in Fig. 31 gezeigte Anordnung zu bilden. Auslaßpassagen 18 und 50 (nicht gezeigt) werden dann durch die äußere Leitung 72 ausgehend von der äußeren Oberfläche 4 geschnitten. Diese Prozedur würde verfolgt werden, wenn die äußere Leitung 72 einteilig mit der Basisleitung 70 (z.B. durch Löten) hergestellt wird. Wenn jedoch die äußere Leitung 72 über die Basisleitung 70 geschoben oder aufgeschrumpft wird, würde sich die Auslaßpassagen 18 durch die Leitung 72 erstrecken, während die Passagen 50 nicht die Unversehrtheit der äußeren Leitung 72 bewahren würden. Die Schneidevorrichtung 6 wird dann neben die äußere Oberfläche 4 gesetzt, um eine Entfernung des Wabenextrudats in Plattenform zu ermöglichen, wie oben diskutiert.
Fig. 32 ist eine Querschnittsansicht einer modifizierten Version der in den Fig. 30-31 gezeigten Konfiguration. Bei dieser Ausführungsform beginnt die Fabrikation mit der Bildung der inneren Leitung 74, deren innere Oberfläche die Kammer 20 definiert. Versorgungspassagen 76 werden dann von außerhalb der inneren Leitung 74 zur Kammer 20 gebohrt. Als nächstes wird durch wohlbekannte Prozeduren die Basisleitung 70 auf der inneren Leitung 74 gebildet oder darübergeschoben. Zufuhrlöcher 16 werden dann von außerhalb des Basisrings 70 gebohrt. Wie mit Bezug auf Fig. 31 erörtert, wird als nächste die äußere Leitung 72 gebildet, wobei die Auslaßpassagen 18 und 50 (nicht gezeigt) darauffolgend durch die äußere Oberfläche geschnitten werden. Die Versorgungspassagen 76, die Zufuhrlöcher 16 und die Auslaßpassagen 18 und 50 (nicht gezeigt) werden ausgerichtet, um zu ermöglichen, daß Material von der Kammer 20 zur äußeren Oberfläche 4 fließt. Die Konfiguration dieser Passagen und Löcher ist in Fig. 33 gezeigt, welche eine seitliche Querschnittsansicht, aufgenommen entlang der Linie 33-33 von Fig. 32 ist.
Die Fig. 34-36 zeigen Querschnittsansichten verschiedener Formen gebohrter Zufuhrloch-Anordnungen, welche zu Auslaßpassagen an der äußeren Oberfläche 4 führen. Fig. 34 zeigt im wesentlichen zylindrische Zufuhrlöcher 16, welche von außerhalb der Düse 2 gebohrt sind. Der Abschnitt der Zufuhrlöcher neben der äußeren Oberfläche 4 wird dann mit einem kurzen Stift oder Stab gefüllt, der mit Bezugszeichen 19 bezeichnet ist, um eine glatte Außenoberfläche zu schaffen. Die Auslaßpassagen 18 und 50 (nicht gezeigt) werden dann in die gefüllte äußere Oberfläche 19 bis zu einer Tiefe geschnitten, an der zumindest einige der Auslaßschlitze die Zufuhrlöcher 16 schneiden. Fig. 35 ist ähnlich wie Fig. 34, mit der Ausnahme dessen, daß die letztere ein Zufuhrloch 16 zeigt, das abgeschrägt ist. Fig. 36 weist eine Zufuhrloch-Anordnung auf, die im wesentlichen gleich wie die von Fig. 34 ist, mit der Ausnahme der Tatsache, daß sie mit einer Gewindeoberfläche versehen ist, welche zum Aufnehmen eines Füllstopfens 19 mit Gewinde benutzt wird. Nachdem der Stopfen an seiner Position in der Düse 2 plaziert ist, werden Auslaßpassagen in den Stopfen 19 auf im wesentlichen die gleiche Art und Weise wie bei den Ausführungsformen der Fig. 34-35 geschnitten.
Fig. 37 ist eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform des Zufuhrlochs. Bei dieser Anordnung werden anstelle des Bohrens von Zufuhrlöchern entsprechend der genauen erforderlichen Größe größere Löcher gebohrt und dann mit Stiften gefüllt, welche interne Passagen aufweisen, die genau auf die erforderliche Größe gebohrt sind und geschlossene Enden aufweisen, welche die Löcher an der äußeren Oberfläche 4 füllen, um ein gleichmäßiges Äußeres zu bieten. Als nächstes werden die Auslaßpassagen 18 und 50 (nicht gezeigt) in die äußere Oberfläche durch die geschlossenen Enden der Stifte und in das Zufuhrloch 16 geschnitten. Daraus resultierend, schneiden die Auslaßpassagen die Zufuhrlöcher. In Fig. 37 wird ein gerader Stift 52, der einen zylindrischen Abschnitt 56 verbunden mit dem Schulterabschnitt 54 aufweist, in die in die Düse 2 gebohrten Löcher eingesetzt. Der Schulterabschnitt 54 hält den Stift 52 an seiner Position, während das Lumen des Stifts 52 das Zufuhrloch 16 bildet, das zu den Auslaßschlitzen 18 und 50 (nicht gezeigt) führt. Fig. 38 ist eine Oberansicht der Ausführungsform von Fig. 37, aufgenommen entlang der Linie 38-38.
Fig. 39 ist eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform einer Anordnung eines Stiftzufuhrlochs in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Dieser Stift wird auf ähnliche Weise wie der in Fig. 37-38 gezeigten installiert. Hier wird ein abgeschrägter Stift 152 in ein entsprechend gestaltetes Loch, das in die Düse 2 gebohrt ist, eingebracht. Der abgeschrägte Stift 152 ist mit einem abgeschrägten Wandabschnitt 156 mit einem Lumen versehen, das das Zufuhrloch 16 definiert.
Die geraden oder abgeschrägten Stifte der Fig. 37-39 können an die Düse 2 durch Löten oder Hartlöten angebracht werden.
Fig. 40 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer rotierenden Strangpreßdüse in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung mit einer Form einer externen Druckanlegestruktur. Diese Anordnung ist im wesentlichen dieselbe wie die in den Fig. 3, 6, 8, 9, 10 und 11 gezeigte, mit der Ausnahme der Tatsache, daß die Ausführungsform von Fig. 40 mit einer Vielzahl von Druckanlegeplatten 78 versehen ist, welche zur äußeren Oberfläche 4 durch die Federn 80 gedrängt werden. Anfänglich sind die Druckanlegeplatten sehr dicht an der äußeren Oberfläche 4, aber sobald das Extrudat aus der Düse 2 zu treten beginnt, bewegen sich die Platten 78 nach außen, um Wabenblätter geeigneter Dicke zu bilden. Diese Platten gewährleisten in einfacher Weise, daß Auslaßpassagen 18 und 50 im wesentlichen mit Material gefüllt sind, bevor das Extrudat weg von der äußeren Oberfläche 4 läuft.
Fig. 41 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Abdeckung (üblicherweise aus Metall hergestellt), die um die rotierende Strangpreßdüse nach der vorliegenden Erfindung gesetzt ist, um Wabenpellets P zu produzieren. Bei dieser Ausführungsform wird die Abdeckung 82 über die Düse 2 und in Kontakt mit der äußeren Oberfläche 4 angebracht. Während dem Extrudieren bewirkt diese Anordnung, daß das Extrudat von der äußeren Oberfläche 4 wegläuft, um durch Löcher 84 als zylindrische Wabe zu treten, welche in Pellets P geschnitten wird, wie in Fig. 42 gezeigt. In Fig. 41 wird ein Teil der äußeren Oberfläche 4 zu illustrativen Zwecken durch die Abdeckung 82 unbedeckt gelassen; bei tatsächlicher Benutzung umgibt die Abdeckung 82 die gesamte Düse 2.
Bei jeglicher der obenbeschriebenen Formen der vorliegenden Erfindung kann sich das Extrudat während dem Extrudieren oder dem Schneiden oder darauffolgend deformieren. Es ist deshalb wünschenswert, das Extrudat zu härten oder zu verfestigen, so daß es gegenüber einer Deformierung oder einem Zerreißen widerstandsfähiger ist. Verschiedene Verfahren (im Stand der Technik bekannt) können zum Erreichen dieser Aufgabe abhängig von dem extrudierten Material verwendet werden.

Beispiel

Eine rotierende Strangpreßdüsenanordnung wurde zur Anbringung an einem Rammeinrichtungs-Extruder mit 25,4 cm (= 10 inch) gebaut. Die Düsenanordnung war so entworfen, daß sie um eine zentrale Welle rotiert, die durch eine Spinne gehaltert war, welche am Rammeinrichtungs-Extruder angebracht war. Der Rammeinrichtungs-Extruder blieb stationär, und die Düsenanordnung rotierte unabhängig vom Extruder. Die Anordnung wurde mit Dichtungen versehen&sub1; um ein Auslecken der Materialmasse unter hohen Extrudierdrucken zu vermeiden. Die rotierende Düse wurde durch einen am Boden angebrachten Elektromotor mit variabler Geschwindigkeit und mit einem Reduziergetriebe mit einem Zahnrad angetrieben. Das Zahnrad nahm eine Kette auf, welche ein sekundäres Zahnrad antrieb, das an der Rückseite der rotierenden Düsenanordnung angebracht und angesiedelt war. Die Zahnräder und die Kette waren aus Sicherheitsgründen abgeschirmt.
Die Stranpreßdüse wurde aus einer Stahlröhre mit 28,575 cm Außendurchmesser und mit einem Innendurchmesser von 22,225 cm bearbeitet. Außenpassagen mit 0,031 cm Breite wurden 0,726 cm tief in die äußere Oberfläche der Röhre mit Schlitzsägen geschnitten. Die Passagen waren alle 1,5 Grad radial und alle 0,363 cm axial entlang der Düse angeordnet. Löcher mit 0,254 cm Durchmesser und 2,680 cm Tiefe wurden so innerhalb der Röhre vorgesehen, daß sie jeden anderen Schlitzschnittpunkt schnitten.
Eine Extrudiermasse mit Lehm, Talk und Alumina, die im wesentlichen in Übereinstimmung mit dem Beispiel 3E des US-Patents Nr. 3,885,977 hergestellt ist, kann durch die Düse nach diesem Beispiel mit einem Rammeinrichtungs-Extruder in Übereinstimmung mit herkömmlichen Verfahren extrudiert werden. In einem Experiment wurden die trockenen Bestandteile solch einer Masse in einer Littleford-Mischpumpe gemischt und in einen Muller- Mixer übertragen, wo Wasser hinzugefügt wurde und die Masse plastisch gemacht wurde. Die Masse wurde dann zweimal durch eine Düse mit Löchern von 0,318 cm extrudiert.
Die Masse wurde dann in den Rammeinrichtungs-Extruder geladen und mit 11,7 x 10 Pa (1700 psi) unter rotierender Düse mit 6 UpM unter Druck gesetzt. Das Extrudat wurde als zwei Blätter durch zwei Schneidevorrichtungen entfernt, die an der Oberfläche der Düse mit einem Winkelabstand von etwa 20º angebracht waren, entfernt, um eine zelluläre Platte mit etwa 1 cm Dicke zwischen den zwei Schneidevorrichtungen zu erstellen. Der Rest der extrudierten Masse wurde zum Recyclen aufbewahrt oder entsorgt.
Obwohl die Erfindung zu Illustrationszwecken detailliert beschrieben worden ist, wird man verstehen, daß solch eine Detaillierung nur zu diesem Zweck dient und Variationen durch die Fachleute durchgeführt werden können, ohne vom Geist und Schutzumfang der Erfindung, der in den folgenden Patentansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zum Bilden von Wabenstrukturen in Plattenform mit den Schritten:

Bereitstellen eines Extrudiersystems mit:

einer Strangpreßdüse (2) mit einer kontinuierlichen äußeren Oberfläche (4) in zumindest zwei Dimensionen und mit Schnittpassagen, welche derart konfiguriert sind, daß sie von der Strangpreßdüse extrudiertes Material in einer Wabenkonfiguration ausgeben, und

einer Schneideeinrichtung (6), die neben die äußere Oberfläche der Strangpreßdüse setzbar ist, zum Schneiden des durch die Schnittpassagen extrudierten Materials;

Fördern formbaren Materials in die Strangpreßdüse, durch die Schnittpassagen, und nach außen von der äußeren Oberfläche zum Bilden eines wabenf örmigen Extrudats; und

Erzeugen einer relativen Rotation zwischen der Strangpreßdüse und der Schneideeinrichtung, wodurch die Schneideeinrichtung das wabenförmige Extrudat von der äußeren Oberfläche der Strangpreßform als längliche Platte entfernt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche äußere Oberfläche eine in Längsrichtung verlaufende zylindrische Konfiguration aufweist, daß die Schneidevorrichtung im wesentlichen parallel zum Längsausmaß der äußeren Oberfläche verläuft und daß die Schnittpassagen einen ersten Satz von Auslaßpassagen enthalten, die in Umfangsrichtung um die Strangpreßdüse verlaufen, wobei jede Auslaßpassage des ersten Satzes in Längsrichtung entlang der Länge der Strangpreßdüse beabstandet ist, und einen zweiten Satz von Auslaßpassagen, der in der Länge der Strangpreßform verläuft, wobei jede Auslaßpassage des zweiten Satzes um den Umfang beabstandet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das formbare Material zur Bildung einer Keramik sinterbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der relativen Rotation durch Halten der Schneideeinrichtung im wesentlichen stationär und Rotieren der Strangpreßdüse oder durch Halten der Strangpreßdüse im wesentlichen stationär und Rotieren der Schneideeinrichtung erzielt wird.

5. Vorrichtung zum Bilden wabenförmiger Strukturen in Plattenform gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit:

einer Strangpreßdüse (2) mit einer kontinuierlichen äußeren Oberfläche (4) in zumindest zwei Dimensionen und mit sich schneidenden Auslaßpassagen (18);

einer Fördereinrichtung (12, 14) zum Fördern eines formbaren Materials in die Strangpreßdüse, durch die Auslaßpassagen, und radial weg von der äußeren Oberfläche zum Bilden eines wabenförmigen Extrudats;

einer Schneideeinrichtung (6), die neben die äußere Oberfläche der Strangpreßform positioniert ist, zum Schneiden des durch die Auslaßpassagen extrudierten Materials an der äußeren Oberfläche der Strangpreßform als wabenförmiges Extrudat; und

einer Einrichtung zum Erzeugen einer relativen Rotation zwischen der Strangpreßform und der Schneideeinrichtung, wodurch die Schneideeinrichtung bei Positionierung neben die äußere Oberfläche das wabenförmige Extrudat von der äußeren Oberfläche der Strangpreßdüse als längliche Platte entfernt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche äußere Oberfläche eine zylindrische Konfiguration aufweist, und daß die Schnittpassagen einen ersten Satz an Auslaßschlitzen aufweisen, die in Umfangsrichtung um die Strangpreßform verlaufen, wobei jeder Auslaßschlitz des ersten Satzes in Längsrichtung entlang der Länge der Strangpreßform beabstandet ist, und einen zweiten Satz an Auslaßschlitzen, der über die Länge der Strangpreßform verläuft, wobei jeder Auslaßschlitz des zweiten Satzes um den Umfang beabstandet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch:

eine Abdeckung mit einer Vielzahl von Löchern, welche über der äußeren Oberfläche positionierbar ist, wodurch die Beförderungseinrichtung bewirkt, daß sich nach außen bewegendes, formbares Material von der äußeren Oberfläche durch die Löcher der Abdeckung tritt und die Einrichtung zur Erzeugung einer relativen Rotation bewirkt, daß die Schneideeinrichtung das wabenförmige Extrudat in Pelletform entfernt.

8. Längliche wabenförmige Platte, hergestellt durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Länge, einer Breite und einer Dicke, die durch gegenüberliegende erste und zweite ebene Oberflächen definiert sind, wobei die Platte mit Wänden versehen ist, welche sich ohne wesentliche Unterbrechung zwischen den ersten und zweiten ebenen Oberflächen erstrecken, zum Definieren offener Zellen, welche eine Fluidkommunikation über die Dicke des Wabenblattes einrichten, wobei die Zellen entlang der Länge und über die Breite der Platte definiert sind.

9. Wabenförmige Platte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus einem formbaren Material hergestellt ist, das sinterbar ist, um eine Keramik zu bilden.

10. Verfahren zur Herstellung von Wabenstrukturen in Ringform mit den Schritten:

Bereitstellen eines Extrudiersystems mit:

einer Strangpreßdüse mit einer in Längsrichtung verlaufenden, zylindrischen äußeren Oberfläche mit Schnittpassagen, die derart konfiguriert sind, daß sie von der Strangpreßdüse extrudiertes Material in Wabenkonfiguration austreten lassen, und

einer Schneideeinrichtung mit einer zylindrischen Konfiguration, die koaxial mit der Strangpreßdüse ist, wobei die Schneideeinrichtung eine zentrale Öffnung aufweist, die hinreichend bereit ist, um die äußere Oberfläche der Strangpreßdüse aufzunehmen, wobei die Schneideeinrichtung eine in Umfangsrichtung verlaufende scharfe Kante aufweist, die ein Ende der Öffnung definiert;

Fördern formbaren Materials in die Strangpreßdüse durch die schneidenden Schlitze und nach außen von der äußeren Oberfläche zur Bildung eines wabenförmigen Extrudats; und

Erzeugen einer relativen axialen Bewegung zwischen der Schneideeinrichtung und der Strangpreßdüse durch die äußere Oberfläche, wodurch die scharfe Kante ein ringförmiges wabenförmiges Extrudat von der äußeren Oberfläche entfernt.