NO882164L

NO882164L - DEVICE FOR EXTRUDING CERAMIC MATERIAL CELL STRUCTURES.

Info

Publication number: NO882164L
Application number: NO882164A
Authority: NO
Inventors: Louis Minjolle; Jean-Louis Fatta-Barou
Original assignee: Ceramiques Composites
Priority date: 1987-05-20
Filing date: 1988-05-18
Publication date: 1988-11-21
Also published as: BR8802415A; DK274188A; CN88102964A; NO882164D0; DK274188D0; FI882374L; ZA883311B; FI882374A7; FR2615438B1; KR880013668A; IL86428A0; AU1588188A; EP0294262A1; FI882374A0; FR2615438A1; JPS6453809A; PT87532A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for ekstrudering av keramisk materiale for å danne cellestruktur. The present invention relates to a device for extruding ceramic material to form cellular structure.

Anordningen er særlig beregnet til dannelse av slike strukturer som har meget tynne vegger, i størrelsen på en til noen tiend-dels millimeter, med forholdsvis stor åpningsdimensjon (celler med sidelengde på i det minste 1 millimeter). The device is particularly intended for the formation of such structures which have very thin walls, in the size of one to a few tenths of a millimetre, with a relatively large opening dimension (cells with a side length of at least 1 millimetre).

For å utføre en slik ekstrudering benyttes det vanligvis enhetlige verktøy, hvilket medfører meget komplisert frem-stilling, idet det dannes et første mønster av huller, f. eks i en flate av en stålblokk, slik at hullene munner ut i et annet mønster av spor som krysser hverandre, dannet i den motsatte siden av blokken, idet sporene danner ekstruderingsmunnstykke for cellestrukturen når massen av keramisk materiale drives gjennom verktøyet, ved å presses gjennom det første mønster av huller, for å komme ut i gjennom mønsteret av kryssende spor. To carry out such extrusion, uniform tools are usually used, which entails very complicated production, as a first pattern of holes is formed, e.g. in a surface of a steel block, so that the holes open into another pattern of grooves intersecting, formed in the opposite side of the block, the grooves forming the extrusion die for the cell structure as the mass of ceramic material is driven through the tool, by pressing through the first pattern of holes, to exit through the pattern of intersecting grooves.

Fremstillingen av et slikt verktøy er tidkrevende og kostbar, og krever høy nøyaktighet. Fremstillingen er umulig å utføre når det gjelder matriser med store dimensjoner. The manufacture of such a tool is time-consuming and expensive, and requires high accuracy. The manufacture is impossible to carry out in the case of matrices with large dimensions.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å komme frem til et verktøy for ekstrudering av cellestrukturer av keramisk materiale som ikke medfører de nevnte problemer. Det er dessuten et formål å komme frem til verktøy som kan dannes av moduler og er enkelt å rengjøre. The purpose of the present invention is to arrive at a tool for extruding cell structures of ceramic material which does not entail the aforementioned problems. It is also an aim to arrive at tools that can be formed from modules and are easy to clean.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen, beregnet for frem-stilling av cellestrukturer av keramisk materiale, dannet av en blokk som på en side har åpninger for tilførsel av keramisk masse og som gjennom blokken kommuniserer med et mønster av kryssende spor som munner ut i den motsatte siden av blokken, for dannelse av cellestrukturen kjennetegnes ved at blokken er dannet ved sammenføyning av staver med rektangulært tverrsnitt, og som ligger mot hverandre med vertikale sider, idet innløps-åpningene er dannet av utsparinger i det minste i en av de vertikale sider og munner ut i oversiden av stavene, mens sporene i mønsteret er dannet delvis av et spor dannet i det nedre parti av i det minste en av de vertikale sider på hver stav, og delvis av spor som forløper fra undersiden av hver stav fra en vertikal side til en annen, med unntak av de ytre staver. The device according to the invention, intended for the production of cell structures of ceramic material, formed by a block which on one side has openings for the supply of ceramic mass and which through the block communicates with a pattern of crossing grooves which open into the opposite side of the block, for forming the cell structure, is characterized by the fact that the block is formed by joining rods with a rectangular cross-section, and which lie against each other with vertical sides, the inlet openings being formed by recesses in at least one of the vertical sides and opening out in the upper side of the rods, while the grooves in the pattern are formed partly by a groove formed in the lower part of at least one of the vertical sides of each rod, and partly by grooves extending from the underside of each rod from a vertical side to a other, with the exception of the outer syllables.

I henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen har hver utsparing mellom to sider som er vinkelrette på de vertikale sider en bunn som er skrådd i forhold til disse sider, og utsparingen har varierende dybde, mellom en maksimal verdi ved den øvre siden og et punkt som befinner seg over den nedre siden, der verdien er 0. According to an embodiment of the invention, each recess between two sides that are perpendicular to the vertical sides has a bottom that is inclined in relation to these sides, and the recess has varying depth, between a maximum value at the upper side and a point located above the lower side, where the value is 0.

I henhold til den annen utførelsesform er utsparingene i hver av de indre staver anordnet overfor hverandre på to sider, og utsparingene i nabostaver samsvarer med hverandre. According to the second embodiment, the recesses in each of the inner rods are arranged opposite each other on two sides, and the recesses in neighboring rods correspond to each other.

I henhold til en utførelsesform er et spor dannet i det minste i en av de vertikale sider, i det nedre parti av hver stav, forløpende fra en plan flate som er tilbaketrukket i forhold til den vertikale side, og dessuten er et spor dannet langs et vertikalt symmetriplan i hver utsparing, i undersiden av hver indre stav, i en slik høyde at det rager inn i bunnen av utsparingen. According to one embodiment, a groove is formed in at least one of the vertical sides, in the lower part of each rod, extending from a plane surface which is set back with respect to the vertical side, and furthermore, a groove is formed along a vertical plane of symmetry in each recess, in the underside of each inner rod, at such a height that it projects into the bottom of the recess.

I henhold til en utførelsesform har stavene ved hver ende hull for innføring av tapper for posisjonering og sammenholding. According to one embodiment, the rods have holes at each end for the insertion of pins for positioning and joining.

I henhold til en utførelsesform er sporene mellom stavene stengt ved enden ved hjelp av en plate eller ring som ligger mot endestavene og som sammen med de indre staver ved utløpet og langs en lengde som er noe mindre enn endestavene avgrenser et strimmelformet mellomrom som avgrenser et rundtgående utløpsspor for cellestrukturen. According to one embodiment, the slots between the rods are closed at the end by means of a plate or ring which lies against the end rods and which, together with the inner rods at the outlet and along a length somewhat less than the end rods, defines a strip-shaped space which defines a circumferential outlet groove for the cell structure.

Trekk og fordeler med den foreliggende oppfinnelse skal i det følgende forklares nærmere, under henvisning til de vedføyde tegninger. Fig. 1 viser i perspektiv utsnitt av en anordning i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 og 3 viser utsnitt, sett henholdsvis fra undersiden og fra oversiden, anordingen i fig.l, og viser utløpsåpningene og innløpsåpningene for den keramiske massen. Fig. 4 viser i perspektiv et utsnitt av en stav i anordningen. Fig. 5 viser på lignende måte som fig. 4 et utsnitt av to til-grensende staver. Features and advantages of the present invention will be explained in more detail below, with reference to the attached drawings. Fig. 1 shows a perspective section of a device according to the invention. Fig. 2 and 3 show sections, seen respectively from the underside and from the top, of the device in Fig. 1, and show the outlet openings and inlet openings for the ceramic mass. Fig. 4 shows in perspective a section of a rod in the device. Fig. 5 shows in a similar way as fig. 4 a section of two adjoining poles.

Fig. 6 viser et snitt etter linjen VI-VI i fig. 5.Fig. 6 shows a section along the line VI-VI in fig. 5.

I den viste utførelsesform er anordingen i henhold til oppfinnelsen dannet av flere staver, som hver har generelt parallell-epipedisk form, og anordningen omfatter stavene 10, som er inn-byrdes like, og ligger side mot side, mellom to endestaver II og 12. In the embodiment shown, the device according to the invention is formed by several rods, each of which has a generally parallelepipedal shape, and the device comprises the rods 10, which are mutually similar, and lie side by side, between two end rods II and 12.

Sammen danner stavene en blokk P med firkantet eller kvadratisk form, og stavene holdes sammen ved hjelp av to ikke viste bolter som rager gjennom hull 134 i hver av endene av stavene, for å holde stavene i stilling, og omfatter midler for regulering og sammen holding av stavene. Together, the rods form a block P of square or square shape, and the rods are held together by means of two bolts, not shown, projecting through holes 134 in each of the ends of the rods, to hold the rods in position, and include means for regulation and holding together of the rods.

Hver stav 10, og hver av endestavene 1.1 og 12, har firkantet tverrsnitt, og har en overside 15, en underside 16 og to vertikale sider 17 og 18. Each rod 10, and each of the end rods 1.1 and 12, has a square cross-section, and has an upper side 15, a lower side 16 and two vertical sides 17 and 18.

På hver vertikale side 17 og 18 til de indre staver 10 og på de vertikale indre sider til de ytre staver 11 og 12 er det dannet en rekke utsparinger 20, f. eks ved fresing, og hver utsparing 20 har mellom to sider 21 som er vinkelrett på sidene 17 og 18 en skrå bunn 22, som heller i forhold til de nevnte sider, og utsparingen 20 har en varierende dybde, mellom en minste verdi ved den øvre flaten 15 og en verdi lik 0 i en avstand d fra den nedre flaten 16, i et punkt som befinner seg On each vertical side 17 and 18 of the inner rods 10 and on the vertical inner sides of the outer rods 11 and 12, a number of recesses 20 have been formed, e.g. by milling, and each recess 20 has between two sides 21 which are perpendicular to the sides 17 and 18, an inclined bottom 22, which slopes in relation to the said sides, and the recess 20 has a varying depth, between a minimum value at the upper surface 15 and a value equal to 0 at a distance d from the lower surface 16, in a point located

over denne flaten.above this surface.

På hver stav 10 befinner utsparingene 20 seg med jevne mellomrom og rett overfor hverandre på de to sidene 17 og 18, og mellom bunnene til 2 innbyrdes motstående utsparinger 20 gjenstår et smalt parti 23 av den øvre siden 15. Utsparingene 20 i nabostaver befinner seg overfor hverandre. On each rod 10, the recesses 20 are located at regular intervals and directly opposite each other on the two sides 17 and 18, and between the bottoms of 2 mutually opposite recesses 20 there remains a narrow part 23 of the upper side 15. The recesses 20 in neighboring rods are located opposite each other.

På en av de vertikale sider av staven, i dette eksempel på siden 17, er det i det nedre parti av hver stav 10 dannet en skulder 25 avgrenset av en plan flate 26 som er forsenket en dybde e i forhold til siden 17 og er parallell med denne. Skulderen befinner seg i en avstand D (se fig. 6) fra den undre flate 17 på staven, og D er større enn d. On one of the vertical sides of the rod, in this example on the side 17, a shoulder 25 is formed in the lower part of each rod 10 delimited by a flat surface 26 which is recessed a depth e in relation to the side 17 and is parallel to this. The shoulder is located at a distance D (see fig. 6) from the lower surface 17 of the rod, and D is greater than d.

Dessuten, i et vertikalt symmetriplan gjennom hver utsparing, er det fra undersiden 16 til hver stav, med unntak av endestavene, dannet et spor 28, med en bredde 1 som er lik e og har en høyde som hovedsakelig er lik D (fig. 4, 5 og 6), slik at sporet går inn i bunnen av utsparingen. Moreover, in a vertical plane of symmetry through each recess, from the underside 16 to each rod, with the exception of the end rods, a groove 28 is formed, with a width 1 equal to e and a height substantially equal to D (Fig. 4 , 5 and 6), so that the groove enters the bottom of the recess.

Når således stavene 10 monteres sammen mellom endestavene 11 og 12 for å danne en blokk P, dannes det i siden 15 av blokken åpninger 30 som hver består av to utsparinger 20, en i hver av to nabostaver (fig.3), mens det på den andre siden 16 dannes et mønster av spor 31 som står vinkelrett på hverandre, og som utgjøres av sporene 28 og utsparingene 25 idet det sistnevnte spor er dannet av flatene 26 og flatene 18 (fig. 6). Thus, when the rods 10 are assembled together between the end rods 11 and 12 to form a block P, openings 30 are formed in the side 15 of the block, each consisting of two recesses 20, one in each of two neighboring rods (fig.3), while on on the other side 16, a pattern of grooves 31 is formed which are perpendicular to each other, and which are formed by the grooves 28 and the recesses 25, the latter groove being formed by the surfaces 26 and the surfaces 18 (fig. 6).

Endestavene 11 og 12 har, i motsetning til de indre staver 10, i undersiden 16 og i hver ende et tillegg med en lengde som tilsvarer tykkelsen til et spor 31 ved kanten av cellestrukturen. Ved å anbringe et omkrets element (ikke vist) på de sammensatte staver lukkes enden av sporene som dannes av utsparingene 25 av et omkretsspor 31a, som eventuelt kan være tykkere enn sporene i mønsteret 31. Sporene 31b som er i for-bindelse med endestavene 11 og 12 kan likeledes ha større tykkelse, tilsvarende den rundtgående omhyllning til cellestrukturen . The end rods 11 and 12 have, in contrast to the inner rods 10, in the underside 16 and at each end an addition with a length corresponding to the thickness of a groove 31 at the edge of the cell structure. By placing a circumferential element (not shown) on the assembled rods, the end of the grooves formed by the recesses 25 is closed by a circumferential groove 31a, which may possibly be thicker than the grooves in the pattern 31. The grooves 31b which are in connection with the end rods 11 and 12 can likewise have a greater thickness, corresponding to the surrounding envelope of the cell structure.

Åpningene 30 og sporene 31 kommuniserer med hverandre. Den kjeramiske massen som drives gjennom åpningene 30, ved hjelp av hvilke som helst passende midler, ekstruderes gjennom det kvad-ratiske mønster av spor 31, for å danne den ønskede cellestruktur. The openings 30 and the grooves 31 communicate with each other. The ceramic mass driven through the openings 30, by any suitable means, is extruded through the square pattern of grooves 31 to form the desired cell structure.

Anordningene i henhold til oppfinnelsen er særlig egnet for ekstrudering av elementer som er beregnet til å utsettes for høye temperaturer og trykk, f. eks filterelementer for flytende metaller, og i så fall er elementene dannet av varmebestandige materialer. The devices according to the invention are particularly suitable for extruding elements that are intended to be exposed to high temperatures and pressure, e.g. filter elements for liquid metals, and in that case the elements are formed from heat-resistant materials.

Dersom et eller flere av sporene 31 blokkeres, er det enkelt å åpne sporene etter demontering av blokken P, uten fare for å skade sporene, også når materialet som sporene inneholder er meget motstandsdyktig etter tørking. If one or more of the grooves 31 are blocked, it is easy to open the grooves after dismantling the block P, without the risk of damaging the grooves, even when the material that the grooves contain is very resistant after drying.

Claims

1. Device for extrusion, intended for the formation of cell structure of ceramics, designed as a block (P), which in one side has openings (30) for the supply of ceramic mass, in communication through the block with a pattern of grooves (31) which cross each other and are open to the opposite side of the block, to form the cell structure, characterized in that the block is formed by joining rods (10) with a square cross-section, which lie against each other with vertical sides (17,18), the supply openings ( 30) is formed by recesses (20) at least in one of the vertical sides (17,18) from the upper side (15) of the rods, while the grooves (31) in the pattern are partly formed by a recess (25,26) formed in the lower part of at least one of the vertical sides of each rod, and partly by grooves (28) which are open from the underside (16) of each rod and are delimited by vertical surfaces, with the exception of in the end rods (11,12 ).

2. Device as specified in claim 1, characterized in that each recess (20) between 2 sides (21) which are perpendicular to the vertical sides (17,18) has a bottom (22) which is inclined in relation to the sides, and the recess (20) has a varying depth between a largest value at the upper side (159 and a value equal to 0 at a point located above the lower side (16).

3. A device as specified in claim 1 or 2, characterized in that on each inner rod (10) the recesses (20) are evenly distributed and are located opposite each other on the two sides (17,18), the recesses (20) in neighboring letters coincide.

4. Device as specified in one of claims 2 or 3, characterized in that a recess (25) is formed in at least one of the vertical sides (17,18) in the lower part of each rod (10), delimited of a flat surface (26) which is retracted in relation to the vertical side, as a groove (28) is formed in the vertical plane of symmetry of each recess (20), and is open to the underside of each inner rod (10), as well as has a height (D) so that it extends into the bottom of the recesses.

5. Device as specified in one of claims 1-4, characterized in that the rods (10,11,12) have openings (13) at each end for inserting rods for positioning and joining.

6. Device as stated in one of the claims 1-5, characterized in that the grooves (31) formed between the rods are closed at the end of a plate or frame which lies against the end rods (11,12) and which together with the inner rods (10 ) and at a length slightly less than the end rods defines a strip-shaped space which defines a circumferential outlet groove (31a) for the cell structure.