[发明专利]陶瓷前体挤出批料的双循环控制

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求对申请号为61/110,367、申请日为2008年10月31日的美国临时申请的优选权。

技术领域

本发明涉及通过监测和控制受压通过挤出机模板的批料的温度而控制陶瓷前体批料挤出物形状的装置和方法，所述批料挤出物包括蜂窝过滤体。

背景技术

可能出现陶瓷成型挤出体在形状上的局部缺陷。

发明内容

本发明的一方面是一种控制陶瓷前体挤出物形状的方法，所述方法包括以下步骤：通过经由挤出机的至少一个圆筒以及设置在所述挤出机出口的挤出机模头挤出陶瓷前体批料而形成挤出物，圆筒温度能由圆筒冷却剂流调节；测量所述模头的挤出机上游(extruder upstream)内材料的批料温度；测量所述圆筒温度；确定批料温度设定值；根据所述批料温度以及所述批料温度设定值确定圆筒温度设定值；根据圆筒温度设定值以及所测量的圆筒温度确定圆筒冷却剂流设定值；以及通过调节所述圆筒冷却剂流而调节所述挤出机内所述圆筒与所述批料之间的热传导。

在一些实施例中，根据探针如何定位、批料中心和/或批料表面之一或两者的温度，所述批料温度可通过将探针插入批料中被直接测量。在其他实施例中，所述批料温度可间接通过测量邻近所述模头的挤出机的表面温度，即直接或间接与所述批料接触而被测量。在一些实施例中，将邻近所述模头的挤出机的表面设置在挤出机体的末端圆筒与所述模头前面之间。优选地，此表面不直接供给冷却剂。

在一些实施例中，从所述挤出机圆筒到所述批料的热传导被控制在一速度，该速度足够保持所述挤出物中心温度与表面温度间的差别在挤出物温度范围内。在一些实施例中，所述温度范围被选择为使其产生具有相同形状的挤出物，从而导致大量无误差挤出产品以及对产品再加工需要的减小。在一些实施例中，在这里披露的所述方法和装置的差别带来所述挤出物中心温度与所述表面温度间的温差不小于约1℃且不大于约3℃。

在这里披露的一些实施例中，提供一种调节传热量进出所述批料的方法，所述传热量足以保持所述挤出物的中心温度在目标第一温度范围内。在一些实施例中，所述挤出物的中心温度不小于31℃且不大于37℃。在一些实施例中，进出所述批料的热传导被调节以保持所述挤出物的表面温度在第二目标温度范围内。在一些实施例中，所述表面温度不小于27℃且不大于34℃。

在本文披露的一些实施例中，提供一种调节传热量进出所述批料的方法，从而足以使挤出物离开所述模头中心部的流速大于挤出物离开所述模头外部的流速。在一些实施例中，这导致形成基本相同的挤出物外观，导致更少的浪费和更高质量的挤出物。在一些实施例中，使用这些控制挤出物中心和表面温度的方法还可消除对为所述模板外表增加模头罩具(die mask)以弥补所述模板的不足的需要，所述不足导致挤出物中出现无法接受的缺陷。

在本文披露的一些实施例中，提供一种调节传热量从所述挤出机圆筒组件进出所述批料的方法，从而足以使挤出物离开所述模头中心部的流速小于挤出物离开所述模头外部的流速。在一些实施例中，这导致形成基本相同的挤出物外观，导致更少的浪费和更高质量的挤出物。此方法还可消除对为所述模板表面增加模头罩具以弥补所述模板的不足的需要，所述不足导致挤出物中出现无法接受的缺陷。

在本文披露的一些实施例中，提供一种控制陶瓷前体挤出物形状的方法，包括以下步骤：通过经由挤出机圆筒以及经由设置在所述挤出机出口的挤出机模头挤出陶瓷前体批料而形成挤出物，其中所述圆筒温度设定值为主控制器的输出值，而所述批料温度以及批料温度设定值被提供为对所述主控制器的输入值。在一些实施例中，冷却剂流速设定值为从属控制器的输出值，而所述圆筒温度设定值以及圆筒温度测定值提供为所述从属控制器的输入值。在一些实施例中，所述批料温度设定值为管理控制器(supervisory controller)的输出值。所述管理控制器接收工艺输入值。

在本文披露的其他实施例中，所述工艺输入值包括参数：例如批料组分、所述批料的进料速度、挤出物几何形状或模头特征以及类似参数或其组合。所述管理控制器可提供所述批料温度设定值、主控制器参数、从属控制器参数或圆筒权重因数，或其组合。

在本文披露的一方面中，所述挤出机设置有多个圆筒冷却剂流。在一些实施例中，所述批料温度通过测量邻近所述挤出机内批料的结构的温度而确定。所述批料温度设定值由测量所述挤出物的中心温度和表面温度而确定。