具有弯曲面的挤出模头的制作方法
【专利摘要】本发明提供了包括布置在挤出设备中的主体的流动装置。所述主体沿着平面限定，并具有第一侧和第二侧。第二侧与第一侧相对布置。流动装置还包括形成在第一侧上的第一面和形成在第二侧上的第二面。所述主体具有限定在第一面和第二面之间的厚度。在第一侧和第二侧之间，在主体中限定了多个导孔。此外，至少一部分的第一面或第二面形成从平面向外延伸的曲率。
【专利说明】具有弯曲面的挤出模头
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请根据35 U.S.C.§ 120，要求2012年5月29日提交的美国申请系列第13/482，408号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
【技术领域】
[0003]本发明涉及挤出模头，具体地，涉及具有弯曲面的挤出模头。
[0004]
[0005]挤出工艺可创造具有复杂截面的物体。在常规工艺中，将批料材料插入挤出机筒的室中。一旦位于室中，通过压力机制(例如，泵、活塞、螺杆或者其他常规方式)对材料进行加压。室内的压力必须足够高，以克服材料对于流动的阻力，该阻力是由布置在室内的模头产生的。一旦克服了对于流动的阻力，压力迫使材料从挤出机筒的入口到达模头。材料可以通过限定在入口和模头之间的整个通道中布置的板中限定的开口或者通道。随着材料到达模头，其被挤出通过一个或多个限定在模头中的导孔和排出槽，以形成具有所需几何形状的挤出物(例如，蜂窝体)。
[0006]常规模头被设计成产生挤出物的所需形状(例如，蜂窝体的轮廓和孔道式样)，但是为此，模头也必须耐受挤出室内产生的极端压力。形成例如薄壁蜂窝体所需的薄排出槽要求挤出室内的高压力。如果设计不正确，可能由来自压力的板弯曲导致模头变形或破裂。因此，通常增加模头的厚度以耐受室内建立的高压力。这对于可布置在室内的具有限制性开口的其他元件也是相同的。由于对于任意板弯曲问题，随着板直径的增加，板厚度也必须增加，以符合材料的屈服极限。因此，随着模头厚度的增加，流过模头中的开口的阻抗和阻力不合乎希望地增加。
[0007]因此，存在对于改进的模头的需求，该改进的模头降低了流动通过模头的阻抗和阻力。还希望增加挤出工艺的生产能力，同时降低施加到模头上的应力。
[0008]
[0009]在本发明的一个示例性实施方式中，在挤出设备中布置板。所述板包括沿着平面限定的主体，并具有第一侧和第二侧。第二侧与第一侧相对布置。所述板还包括形成在第一侧上的第一面和形成在第二侧上的第二面。所述主体具有限定在第一面和第二面之间的厚度。在第一侧和第二侧之间，在主体中限定了多个开口。此外，至少一部分的第一面或第二面形成从平面向外延伸的曲率。
[0010]在该实施方式的一个方面，所述多个开口可分别相互平行限定在第一侧和第二侧之间。此外，所述多个开口可分别基本垂直于平面延伸。在另一个方面，所述曲率可以是椭圆形、圆锥形、准球形或者半球形。
[0011]在另一个方面，所述板可包括第一区域、第二区域和第三区域。第一区域可限定在靠近主体的中心，并具有在垂直于平面方向基本恒定的厚度。第二区域可限定在靠近主体的边缘，并适于与挤出设备相连。第三区域可限定在第一区域和第二区域之间。第一区域可包括第一径向厚度和第二径向厚度，其中第一径向厚度限定在靠近第一区域的中心而第二径向厚度限定在靠近第三区域。第一径向厚度可大于第二径向厚度。
[0012]在另一个实施方式中，提供挤出设备用于形成挤出物。设备可包括筒，所述筒在其一端具有入口，在相对端具有出口。筒在入口侧和出口侧之间限定了室。压力机制布置在靠近筒的入口，用于对室进行加压，并配置成使得材料从入口移动到出口。在室内的入口和出口之间限定了流动路径，该流动路径限定了流动方向。所述设备还包括与筒的出口相连的模头。所述模头可包括主体、入口侧和出口侧，所述主体沿着基本垂直于流动方向的平面限定。主体的厚度限定在入口侧和出口侧之间。模头还可包括限定在入口侧和出口侧之间的多个导孔，所述多个导孔适于在入口侧接收材料并在出口侧挤出材料。此外，至少一部分的入口侧或出口侧形成从平面向外延伸的曲率。
[0013]在该实施方式的一个方面，所述多个导孔基本相互平行。所述多个导孔还可基本沿着流动方向限定在主体内。在另一个方面，所述曲率可以是椭圆形、圆锥形、准球形或者半球形。在另一个方面，所述模头可包括第一区域、第二区域和第三区域。第一区域可限定在靠近主体的中心，并具有在流动方向基本恒定的厚度。第二区域可限定在靠近主体的边缘，并与挤出设备相连。第三区域可限定在第一区域和第二区域之间。此外，第一区域可包括最大径向厚度和最小径向厚度，所述最大径向厚度基本限定在靠近第一区域的中心的流动方向，所述最小径向厚度限定在靠近第一和第三区域的界面。所述多个导孔可限定在第一区域中。
[0014]在一个相关方面，挤出设备可包括布置在室内的入口和模头之间的匀化器。所述匀化器可包括内部分和外部分。外部分可与筒相连，并且所述内部分可包括朝向入口的第一侧和与所述第一侧相对布置的第二侧。多个开口可限定在第一侧和第二侧之间的内部分中，并且基本平行于流动方向。第一侧和第二侧的至少一个可具有弯曲截面。或者，第一侧和第二侧都可具有弯曲截面。
[0015]挤出设备还可包括布置在室内的入口和模头之间的板。所述板可具有与筒相连的外部分以及包含网状材料的内部分。所述内部分可具有至少一个弯曲面。或者，所述内部分可具有第一弯曲面和第二弯曲面，其中所述第一弯曲面朝向入口而第二弯曲面朝向模头。
[0016]在一个不同的实施方式中，提供用于在挤出设备中形成挤出物的方法。所述挤出设备可包括筒(所述筒在其一端具有入口，在相对端具有出口)，限定在筒内的入口和出口之间的室，布置在靠近筒的入口的压力机制，以及与筒的出口相连的模头，所述模头具有入口侧和出口侧。所述方法可包括将材料通过入口插入室中，用压力机制对室进行加压，沿着流动方向将材料从筒的入口移到出口，在模头的入口侧接收材料，使得材料流动通过限定在弯曲截面中的多个导孔，所述弯曲截面形成在模头的入口侧或出口，以及从模头的入口侧挤出材料以形成挤出物。
[0017]在该实施方式的一个方面，所述方法可包括使得材料沿着基本平行于流动方向的方向通过多个导孔。在另一个方面，所述方法可包括使得材料通过形成在均化器或带板(stip plate)的弯曲截面中的开口，所述均化器或带板布置在筒的入口和出口之间。
_8] 附图简要说明
[0019]通过参照下文中示例性实施方式的描述并结合附图，本发明的上述方面以及获得它们的方式更明显可见，并且要求保护的发明自身更容易理解。
[0020]图1是挤出机的示意图；
[0021]图2是常规挤出机和平面模头的示意图；
[0022]图3是根据本发明具有弯曲模头的挤出机的示意图；
[0023]图4是具有多个区域的椭圆形弯曲模头的部分等距视图；
[0024]图5是图4的模头的部分轴对称截面图；
[0025]图6是具有垂直于外弯曲表面的恒定厚度的弯曲模头设计的第一实施方式；
[0026]图7是具有挤出方向的恒定厚度弯曲模头设计的第二实施方式；
[0027]图8是弯曲模头中的导孔和槽式样的部分截面图；
[0028]图9是具有基本尺寸的椭圆图；
[0029]图10是具有施加负荷的弯曲模头的部分截面图；
[0030]图11是曲率和厚度对于模头应力的作用图；
[0031]图12显示弯曲模头的厚度下降生产能力图；
[0032]图13显示对应于模头厚度下降的模头压力下降图；
[0033]图14显示模头厚度下降对挤出速度的影响图；
[0034]图15是具有弯曲面的均化器的侧视图；以及
[0035]图16是图15的均化器的截面侧视图，其显示具有限定的通道的凹面和凸面。
[0036]在这些附图中，相应的附图标记用于表示相应部分。
[0037]发明详述
[0038]下文所述实施方式不旨在穷尽或限制本发明到如下详细描述的精确形式。相反地，选择并描述这些实施方式从而使得本领域技术人员能了解并理解本文所要求保护的本发明的原理和实践。
[0039]本发明提供了一种改进的挤出设备，以及在工艺中用来制造挤出物(例如多孔陶瓷基材)的方法。提供批料材料形式的陶瓷材料，并使其通过双螺杆挤出设备，以对批料材料进行混合、筛选、脱气、传输并迫使其通过模头组件。
[0040]出于本发明的目的，本文所用术语“挤出相”或者“挤出”指的是将批料材料传输或输送通过挤出机的筒，并迫使批料材料通过模头组件。术语“流动方向”和“挤出方向”可互换使用，并表示批料材料传输通过筒并迫使通过模头组件的方向。此外，术语“挤出机”和“挤出设备”可互换使用。
[0041]本文所用术语“批料材料”可以是干的陶瓷原材料(例如，粘土、滑石、氧化铝和多铝红柱石、粘合剂/塑化剂(例如聚乙烯醇)和/或水)的湿混合物。例如，在批料材料中，可以存在约50-75重量％的干成分以及约25-50重量％的湿成分。当反应后，批料材料可以形成陶瓷材料，例如碳化物或耐火氧化物。
[0042]参见图1，显示了双螺杆挤出机100的示例性实施方式。挤出机100包括外壳或筒102，其限定了内部室106。可以通过漏斗104将批料材料130插入挤出机100中，所述漏斗104布置在靠近挤出机100的入口 108。当批料材料130进入挤出机100时，批料材料130被布置在室106中的一对螺杆110、112拾取。螺杆110、112沿着纵向方向设置在筒102内。纵向方向也可称作挤出方向，其在图1中用箭头114表示。
[0043]螺杆110、112可在筒102中形成压力机制，以对室106加压并沿着挤出方向114迫使批料材料130。螺杆110、112可以同向旋转或反向旋转、相互啮合或非啮合。在一个实施方式中，螺杆110、112是同向旋转、相互啮合且自清洁的螺杆。在该实施方式中，显示螺杆110、112作为一种类型的压力机制，其可用于对室106进行加压。但是，在其他实施方式中，可以在柱塞式压挤出过程中使用活塞，以沿着挤出方向114迫使批料材料。可以在挤出过程中使用其他已知的压力机制。
[0044]随着螺杆110、112转动并使得室106内的压力增加，可以沿着限定在筒102的入口 108和出口 128之间的流动路径迫使批料材料130。室106内的压力也可迫使材料通过筒102内的一个或多个其他流动装置，所述流动装置改变或限制批料材料130的流离开混合螺杆110、112的端部。例如，一个此类流动装置是静态板(static plate) 118，其可包括一个或多个限制性开口。所述一个或多个限制性开口的尺寸和形状可取决于应用以及批料材料130所需的流动或压力曲线。流动装置(例如静态板118)的例子见2010年11月24日提交的美国公开系列号2011/0291319进一步所述，其全文通过引用结合入本文。
[0045]在图1中，静态板118可包括网材料或者网状材料，以过滤批料材料130。一个或多个流动装置(包括静态板118)可具有多个开口或通道，螺杆110、112迫使批料材料130通过所述多个开口或通道。在一个实施方式中，一个或多个流动装置还可包括另一个板120，其用于促进批料材料130的局部混合和均化。由于部分的批料材料130可具有不同粘度，板120可将材料混合在一起，以改进挤出流速。如图1所示，板120可包括促进流动的弯曲面122。这将在以下更详细地描述。
[0046]一旦迫使通过板120，室106中的压力迫使批料材料130到达挤出模头124形式的另一流动装置。模头124布置在靠近筒102的出口 128，使得沿着箭头132所示的挤出方向将所需形状的产物通过模头124挤出离开筒102。虽然未在图1中示出，但是模头124可包括限定在模头124的入口侧和出口侧之间的多个导孔和槽。在图1中，模头124的入口侧可具有朝向螺杆对110、112的面126。模头124的出口侧可具有出口面，其对应筒102的出口 128。如所示，模头124的弯曲入口面126可为挤出过程提供所需的作用，其部分如下所述。虽然模头的出口面显示为基本平坦的，但是可形成不平坦的出口面(例如，包括曲率
[0047]参见图2，显示了常规挤出设备200。设备200包括外壳或筒202，通过所述外壳或筒202对批料材料进行挤出。批料材料通过入口(未示出)进入筒202，并通过常规模头204在出口 212挤出。材料沿着箭头206所示的挤出方向流动通过筒202，并沿着箭头214所示的方向挤出通过模头204。筒202限定了内部室，通过压力机制对该内部室进行加压。室内形成的压力向筒202和模头214施加作用力，如箭头208所示。
[0048]在图2中，常规模头204包括平坦入口面210和平坦出口面212。出口面212还对应筒202的出口。模头204的厚度限定在两个面之间。如上所述，室内的压力可以向模头204施加明显的作用力，使得必须增加模头204的厚度以避免变形或撕裂。但是，随着模头204的厚度增加，对于挤出方向206的流动的阻抗和阻力也会不合乎希望地增加。
[0049]改进的挤出设备300的一个示例性实施方式如图3所示。设备300包括外壳或筒302，批料材料通过所述外壳或筒302进入和挤出。筒302包括在一端的入口(未示出)和在相对端的出口 312。模头304布置在筒302的出口。筒302还限定了内部室，通过压力机制(例如挤出螺杆或活塞)对该内部室进行加压。压力向筒302和模头304施加作用力，如箭头308所示。批料材料沿着箭头306所示的挤出方向流动，并沿着箭头314所示的方向挤出通过模头出口 312。不同于如图2所示的常规模头204的平坦面，图3中的模头304包括弯曲入口面310和弯曲出口面312。虽然显示入口面310和出口面312两者都是弯曲的，但是在替代实施方式中，两个面中仅有一个是弯曲的。
[0050]参见图4和5，更详细地显示了弯曲模头400的一个示例性实施方式。模头400可形成第一弯曲面或表面408以及第二弯曲面或表面410。第一弯曲表面408限定了凸曲率，而第二弯曲表面限定了凹曲率。模头400可布置在挤出机中，例如如图3所示的那样，第一弯曲表面408形成模头400的出口侧，第二弯曲表面410形成其入口侧。在一个不同配置中，第一弯曲表面408可形成模头400的入口侧，第二弯曲表面410可形成其出口侧。这样，模头400的弯曲形状可使得模头400能够更有效地抵抗在挤出过程中施加的压力，从而能够耐受挤出机中更高的压力或者具有降低的厚度。类似于图3所示，挤出方向朝向通过模头的厚度，并且可以是任一方向(即，模头可以被认为是凹的或者是凸的)。
[0051]如图4所示，模头400可形成圆形截面，该圆形截面具有限定在中心点412和外边缘414之间的半径。取决于挤出机，模头400可具有不同截面。因此，图4和5中的模头400的圆形截面是示例性的，并且可在其他实施方式中形成正方形、矩形、椭圆形或多边形截面。
[0052]模头400还可包括多个限定的区域。在图4和5的实施方式中，模头400分成3个不同的区域。第一区域402限定在靠近模头400的中心。在第一区域402中，可在其中限定形成蜂窝形状的模头特征，例如导孔和槽(参见图8)。第一区域402可包括限定在中心点412和第一转变点500之间的区域。此外，第一区域402可称作“弯曲区域”，因为其包括了模头400的至少一部分的曲率。
[0053]从第一转变点500径向向外移动是第二区域404。第二区域404可称作“转变区域”，因为其限定了在第一区域402的曲率和模头400的夹紧/连接部分之间的转变的区域。第二区域404还可为模头400的第一区域402增加支撑和结构完整性。第二区域404可包括固体材料，在所述固体材料中，没有在其中限定导孔或槽。或者，可以在模头400的第二区域404中限定一个或多个导孔和槽。第二区域404的区域可限定在第一转变点500和第二转变点502之间。
[0054]第二转变点502和外边缘414之间的区域限定为第三区域406。第三区域406可用于模头400对于挤出机的凸缘和连接。第三区域406可以是基本平坦的，并且通常不包括任意导孔或槽。
[0055]图4和5中的弯曲模头400的一个特征是第一区域402和一部分的第二区域404的弯曲形状。第三区域406可限定平面，轴A-A通过该平面。第一区域402和部分的第二区域404的弯曲、非平面的形状可以是椭圆形、圆锥形、准球形、半球形或者一般的弯曲。可以根据应用改变该形状。虽然在图5中，第一区域402和一部分的第二区域404形成非平面的弯曲形状，但是在其他实施方式中，仅第一区域402形成弯曲形状。在该情况下，第二区域404和第三区域406会是基本平坦的并且限定在相同平面内。
[0056]弯曲模头的另一个方面如图6和7所示。在图6中，显示弯曲模头600具有从中心点606开始限定的第一半径R1。第一曲率602径向地布置在从中心点606开始、距离相当于第一半径Rl的位置。模头600可包括第二曲率604，所述第二曲率604径向地布置在从中心点606开始、距离相当于第二半径R2的位置。如图6所示，模头厚度t，在相对于第二曲率604垂直的方向上是恒定的。但是，在挤出方向上(即，箭头608表示的方向上)，厚度t仅在垂直于第二曲率604的一个点上是恒定的，该点与中心点606对齐。
[0057]为了实现流动通过模头的更为平衡和均匀的阻抗，模头厚度可在挤出方向(即垂直方向)上保持基本恒定。这样的一个实施方式如图7所示。这里，弯曲模头700可包括第一曲率702和第二曲率704。模头厚度t在第一曲率702和第二曲率704之间的挤出方向(箭头706所示的方向)上是恒定的。虽然改善了批料材料在挤出方向706上流动通过模头700的流动特性，但是接近模头700的边缘处的垂直厚度接近零。因此，如图4所示的第二区域404可以为模头700增加该位置的结构完整性，但是这样做的话，垂直厚度(例如，挤出方向)变得非恒定。
[0058]参见图8，显不了一个不例性的弯曲模头800。模头800可包括类似于图4和5的第一区域802、第二区域804以及第三区域806。弯曲模头800可包括第一弯曲侧810和第二弯曲侧812。第一弯曲侧810可以是入口，第二弯曲侧812可以是出口，从而使得以(箭头814所示的)挤出方向流动的材料通过第一弯曲侧810进入模头800，并从第二弯曲侧812离开模头800。为了形成挤出截面或式样，模头800可包括限定在其中的多个导孔和槽808。如所示，多个导孔和槽808基本平行于挤出方向814对齐。所述多个导孔808的深度可设计成小于常规导孔深度，这样的话，可以减少机械加工所述多个导孔和槽808所需的时间。
[0059]可以根据已知的伸长方法来制造弯曲模头。例如，可以使用直接金属激光烧结(DMLS)法来生产弯曲模头。对于钻孔和开槽法可能需要Z轴调节。例如，可以通过倾入放电加工(plunge electrical discharge machining) (EDM)对槽进行机械加工。可以通过数种方法，例如计算机数字控制(CNC)、压制、机械加工或者热成形来形成模头毛坯。
[0060]第一情形研究实施例
[0061]参见图9-14，形成类似于如图4、5和8所示的模头的基本半椭圆模头1000。模头1000包括布置在靠近其中心的第一区域1002、围绕第一区域1002的第二区域1004以及用于与挤出机相连的第三区域1006。第一区域1002可包括第一曲率1010和第二曲率1012，其中模头1000的厚度限定在第一曲率1010和第二曲率1012之间。如图10所示，第一曲率1010是模头1000的入口侧或部分，在该位置处，压力1008向模头1000施加作用力。这样，批料材料通过限定在模头1000中的多个导孔和槽从入口侧(即第一曲率1010)到出口侧(即第二曲率1012)。
[0062]模头1000的第一区域1002的设计类似于图7和8所示。换言之，导孔和槽(未示出)基本平行于挤出方向对齐。在该情形研宄中，感兴趣的主要变量是椭圆900的短轴椭圆半径“b”所示的模头的曲率量以及模头厚度“t”，如图7和9所示。在分析中，其他数值维持基本恒定。
[0063]在该实施例中，还对直径为11.5英寸且厚度为2.4英寸的常规模头进行分析。常规模头包括平坦入口面和出口面，如图2所示。通过该研宄，增加到模头的入口面和出口面的曲率导致模头厚度的下降或者耐受更大内部压力的能力。
[0064]比较弯曲模头和平面模头，分析证实了数个关键的观察。首先，模头的最大挠度(deflect1n)发生在靠近模头的中心。其次，存在两个可能成为应力限制特征的设计区域。第一设计区域是中心线1014，其沿着图10的轴C-C布置。因此，可能希望使得该位置的峰值冯-米塞斯(Von-Mises)应力最小化。相比于第二区域1004和第三区域1006，大部分的第一区域1002暴露于较高的应力，但是最大挠度和最大应力发生在该中心线1014或者靠近该中心线1014。还希望在第二区域1004的关节或者圆角填角部分1016中维持合理的应力水平。
[0065]在该情形研宄中，曲率量(即椭圆900的短轴椭圆半径“b”)发生变化，以更好地理解弯曲模头相比于常规平坦模头的作用。参见图11，图1100显示曲率对于模头的中心线处的峰值冯-米塞斯应力的影响。第一曲线1102是针对厚度约为1.4英寸的第一模头，第二曲线1104是针对厚度约为2.4英寸的第二模头。在图11中，第一数据点1106表示构造成常规平面模头的第一模头。换言之，短轴椭圆半径“b”为零。类似地，第二数据1108表示构造成常规平面模头的第二模头。预期由于厚度差异，第一常规模头在第一数据点1106具有约为2.8的较高的峰值应力，相比较而言，第二常规模头在第二数据点1108约为I。
[0066]但是，随着半径“b”的变化，结果证实峰值应力或模头厚度下降约42%。例如，相对于第一模头曲线1102显示第三数据点1110。此处，在模头的中心线施加的恒定的应力实现半径约为3.5英寸的模头的厚度下降42% (即，约1.4英寸厚，对应于第二、较薄模头的第二数据点1108)。第二模头曲线1104的第四数据点1112表示厚度约为2.4英寸的弯曲模头。此处，厚度保持恒定，中心线处的应力下降约42% (例如，在图11中从1.0至0.58)。因此，通过设计使得模头具有弯曲面，可以降低厚度或者可以降低施加到模头上的应力。
[0067]图12证实了模头厚度下降结果。在图12中，图1200显示常规平坦模头1202和弯曲模头1204。第一模头1202和第二模头1204的直径都约为11.5英寸。如所示，第一模头1202的厚度约为2.4英寸，并且当暴露于恒定应力时，维持其结构完整性。当暴露于与第一模头1202相同的恒定应力时，第二模头1204维持其结构完整性，但是第二模头1204的厚度比第一模头1202 (例如，厚约1.4英寸)下降了约42%。
[0068]第二情形研究实施例
[0069]第二情形研宄实施例进一步分析了模头曲率对于压力和挤出速度的影响。在该研宄中，使用厚度约为2.37英寸的重型、不锈钢模头型号NG。将该第一常规模头(即具有平坦入口面和出口面)与总厚度以及导孔和槽深度下降约40%的第二弯曲模头进行比较。对于该分析使用堇青石组成流变学参数，并且选择约1.0英寸/秒的挤出速度作为基线情况。
[0070]常规模头的计算的模头压力约为2099psi。对于弯曲模头，计算的模头压力下降接近23%至约1618psi。这在图13中显示为图1300。第一数据点1302表示厚度约为2.37英寸且模头压力约为2099psi的常规模头。第二数据点1304表示厚度以及导孔和槽深度下降40%的弯曲模头。在相同的I英寸/秒的挤出速度下，弯曲模头具有1618psi的计算的模头压力，这比常规模头小了接近23 %。
[0071]在该第二实施例中，还分析了对于挤出速度的影响。为此，增加弯曲模头的挤出速度输入参数，直至模头压力等于常规模头在I英寸/秒时的模头压力(即2099psi)。这样一来，对于弯曲模头，2099psi的模头压力时的挤出速度增加至约3.3英寸/秒，从而导致大于三倍的生产能力的增加。这还显示为图14的图1400。在图1400中，第一数据点1402表示常规模头的1.0英寸/秒的挤出速度。第二数据点1404表示弯曲模头在相同模头压力(即2099psi)下的3.3英寸/秒的增加的挤出速度。此处，通过增加模头的曲率，从而降低其厚度以及导孔和槽深度，通过模头的挤出速度的改进超过三倍。
[0072]均化器和其他挤出板
[0073]参见图1所述，挤出机可包括额外的流动装置，例如静态板118和均化器板120。常规均化器板包括平坦入口表面和平坦出口表面，类似于上文所述的常规模头。但是，在图15和16中，不同的均化器板1500可包括:入口面1506处的限定的曲率和出口面1602处的限定的曲率。均化器板1500可包括用于与挤出机相连的外凸缘元件1502。凸缘元件1502围绕着形成均化器板1500的网状材料1504。凸缘元件1502可布置在平面中，从而使得入口面1506从平面向外弯曲。这如图15最佳所示。但是，在不同的均化器板中，入口面和出口面的一个可以是直面的。
[0074]网状材料1504可以限定多个通道或导孔1600。批料材料可以通过所述多个通道1600从入口侧1506到达出口侧1602。在该情况下，批料材料可以沿着箭头1508所示的挤出方向流动通过均化器1500。如所示，多个通道1600基本平行于挤出方向1508对齐。在一个不同的实施方式中，挤出方向可以与图15所示的方向相反，从而使得入口对应于面1602而出口对应于面1506。
[0075]类似于均化器板1500的设计，静态板或者布置在挤出机中的任意其他流动装置可包括至少一个弯曲面。弯曲面可以朝向挤出机的入口侧或者出口侧。弯曲面可以降低通过流动装置的压降并改进批料材料通过挤出机的流动特性。
[0076]虽然上文已经结合所要求保护的本发明的原理揭示了示例性实施方式，但是本发明不限于所揭示的实施方式。相反地，本发明旨在涵盖使用本文所述的通用原理的所要求保护的本发明的任意变化、应用或改动。另外，本申请旨在涵盖属于本发明所属领域的已知或常规实践以及落入所附权利要求书的限定内的与本发明相偏离之处。
【权利要求】
1.一种流动装置，所述流动装置包括: 适于布置在挤出设备中的主体，所述主体沿着平面限定并具有第一侧和第二侧，其中，所述第二侧与所述第一侧相对； 形成在第一侧上的第一面和形成在第二侧上的第二面，其中所述主体具有限定在所述第一面和第二面之间的厚度；以及 限定在第一侧和第二侧之间的主体中的多个导孔； 其中，至少一部分的第一面或第二面形成从平面向外延伸的曲率。
2.如权利要求1所述的流动装置，其特征在于，所述多个导孔分别相互平行限定在第一侧和第二侧之间。
3.如权利要求1或2所述的流动装置，其特征在于: 所述多个导孔分别基本垂直于平面延伸；以及 通过所述多个导孔形成蜂窝结构。
4.如权利要求1-3中任一项所述的流动装置，其特征在于，所述曲率是椭圆形、圆锥形、准球形或者半球形。
5.如权利要求1-4中任一项所述的流动装置，所述流动装置还包括: 限定在靠近主体的中心的第一区域，所述第一区域具有在垂直于平面方向基本恒定的厚度； 限定在靠近主体的边缘的第二区域，所述第二区域适于与挤出设备相连；以及 限定在第一区域和第二区域之间的第三区域。
6.如权利要求1-5中任一项所述的流动装置，其特征在于，所述第一区域包括第一径向厚度和第二径向厚度，所述第一径向厚度限定在靠近第一区域的中心，所述第二径向厚度限定在靠近第三区域； 其特征还在于，所述第一径向厚度大于所述第二径向厚度。
7.一种用于形成挤出物的挤出设备，所述挤出设备包括: 筒，所述筒在其一端具有入口，在相对端具有出口，并且所述筒限定了在入口和出口之间的室； 用于对室进行加压的压力机制，所述压力机制配置成使得材料从入口移动到出口 ； 限定在室内的入口和出口之间的流动路径，所述流动路径限定了流动方向； 与筒的出口相连的模头，所述模头包括: 沿着平面限定的主体，所述平面基本垂直于流动方向； 入口侧和出口侧，其中所述主体的厚度限定在入口侧和出口侧之间； 限定在入口侧和出口侧之间的多个导孔，所述多个导孔适于在入口侧接收材料并在出口侧挤出材料； 其中，至少一部分的入口侧或出口侧形成从平面向外延伸的曲率。
8.如权利要求7所述的挤出设备，其特征在于，所述多个导孔基本相互平行。
9.如权利要求7或8所述的挤出设备，其特征在于，所述多个导孔以基本沿着流动方向限定在主体内。
10.如权利要求7-9中任一项所述的挤出设备，其特征在于，所述曲率是椭圆形、圆锥形、准球形或者半球形。
11.如权利要求7-10中任一项所述的挤出设备，其特征在于，所述模头包括: 限定在靠近主体的中心的第一区域，所述第一区域具有在流动方向基本恒定的厚度； 限定在靠近主体的边缘的第二区域，所述第二区域与挤出设备相连；以及 限定在第一区域和第二区域之间的第三区域。
12.如权利要求11所述的挤出设备，其特征在于，所述第一区域包括: 最大径向厚度，所述最大径向厚度基本限定在靠近第一区域的中心的流动方向；以及 最小径向厚度，所述最小径向厚度限定在靠近第一区域和第三区域的界面。
13.如权利要求7-12中任一项所述的挤出设备，其特征在于，所述多个导孔限定在第一区域中。
14.如权利要求7-13中任一项所述的挤出设备，所述挤出设备还包括布置在入口和模头之间的室内的均化器，所述均化器包括: 内部分和外部分，所述外部分与筒相连，所述内部分包括朝向入口的第一侧和与所述第一侧相对布置的第二侧；以及 限定在第一侧和第二侧之间的内部分中的多个开口，所述多个开口限定为基本平行于流动方向； 其中，第一侧和第二侧的至少一个具有弯曲截面。
15.如权利要求7-14中任一项所述的挤出设备，其特征在于，第一侧和第二侧都具有弯曲截面。
16.如权利要求7-15中任一项所述的挤出设备，所述挤出设备还包括布置在入口和模头之间的室内的板，所述板具有与筒相连的外部分以及包含过滤器的内部分，所述内部分具有至少一个弯曲面。
17.如权利要求7-16中任一项所述的挤出设备，其特征在于，所述内部分具有第一弯曲面和第二弯曲面，其中所述第一弯曲面朝向入口而第二弯曲面朝向模头。
18.—种在挤出设备中形成挤出物的方法，所述挤出设备包括:筒，所述筒在其一端具有入口并在相对端具有出口，限定在入口和出口之间的筒中的室，压力机制，以及具有入口侦师口出口侧的模头，所述方法包括: 将材料通过入口插入室内； 用压力机制对室进行加压； 使得材料沿着流动方向从筒的入口移动到出口 ； 在模头的入口侧接收材料； 迫使材料通过多个导孔，所述多个导孔限定在形成在模头的入口侧或出口侧的弯曲截面中；以及 将材料从模头的出口侧挤出，以形成挤出物。
19.如权利要求18所述的方法，所述方法还包括使得材料沿着基本平行于流动方向的方向通过所述多个导孔。
20.如权利要求18或19所述的方法，所述方法还包括使得材料通过形成在均化器或带板的弯曲截面中的开口，所述均化器或带板布置在筒的入口和出口之间。
【文档编号】B29C47/00GK104507651SQ201380028355
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2013年5月23日 优先权日:2012年5月29日
【发明者】D·M·比尔, T·W·布鲁, C·J·马拉基, S·T·尼克森, D·J·汤普森 申请人:康宁股份有限公司