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"PROCEDE DE PRODUCTION DE CORPS CERAMIQUES MOULES
ET APPAREILLAGE CORRESPONDANT @
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
1. Domaine de l'invention
La présente invention se rapporte à un procédé et un appareillage pour la production de corps céramiques moulés, tels que des structures céramiques en nid d'abeille.
2. Description de la technique connexe
Une structure céramique en nid d'abeille 8 comportant une multiplicité d'alvéoles 88 cloisonnées par des parois de séparation ou parois d'alvéole 81, comme illustré à la Fig. 12 des dessins annexés, a été utilisée comme support de catalyseur d'un dispositif d'épuration de gaz d'échappement pour véhicule automobile. Les articles céramiques moulés présentant une structure céramique en nid d'abeille sont généralement produits par moulage par extrusion
Un appareillage de production 9 pour corps céramiques moulés selon la technique antérieure comporte une extrudeuse de type à vis 91et un moule 93 monté sur l'extrémité distale de l'extrudeuse 91 via un tube à résistance 92 comme illustré à la Fig. 13.
Un matériau céramique 80, envoyé par pression de l'extrudeuse 91 dans le tube à résistance 92 par la rotation d'une vis d'extrusion 911, est extrudé du moule 93 sous forme d'un corps céramique moulé d'une forme souhaitée. La vis d'extrusion 911est disposée de manière à se prolonger dans une chambre de désaération 913 qui dispose d'une mise sous vide.
Le matériau céramique 80 introduit dans la chambre de désaération 912
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par une vis de poussée 913 est amené à la vis d'extrusion 911 par une paire de rouleaux pousseurs gauche et droit.
Lorsqu'un article céramique moulé présente une forme complexe telle qu'une structure en nid d'abeille, la forme résultante est fortement affectée par la variation de la forme de fente du moule 93, la variation de viscosité (variation de température) du matériau céramique 80 etc. La viscosité du matériau céramique 80, en particulier, varie selon la saison, l'heure etc., conditionne une variation du débit de matière, et exerce une grande influence sur la forme de l'article céramique moulé.
Pour faire face à ces problèmes, la Publication de brevet japonais non examiné (Kokai) n 9-277234 (technique antérieure 1), par exemple, propose d'équiper une bague de guidage, qui constitue un moule, d'un contrôleur de température pour assurer la régulation de la température du matériau céramique immédiatement avant le moulage.
Ce contrôleur de température est capable d'assurer une régulation fine du moulage de la partie qui fait office de peau extérieure de la structure en nid d'abeille, et est censé pouvoir éviter des défauts de moulage.
La Publication de brevet japonais non examiné (Kokai) n 53-21209 propose de régler la température périphérique extérieure du matériau céramique sur une température d'au moins 10 C supérieure à sa température centrale entre la vis d'extrusion et le moule (technique antérieure 2). Cette technologie est supposée capable de permettre un moulage en continu d'une structure céramique en nid d'abeille d'excellente qualité.
En ce qui concerne la structure en, nid d'abeille, toutefois, ces dernières années ont vu une demande croissante d'une réduction de l'épaisseur des parois d'alvéole afin d'améliorer la densité alvéolaire.
Pour réduire l'épaisseur des parois de séparation, la résistance à l'extrusion du moule 93 devient nettement plus importante que dans les appareillages conventionnels. L'augmentation de la résistance à
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l'extrusion rend plus importantes que jamais les influences d'une variation de la viscosité du matériau céramique, etc., sur la forme du moulage.
C'est pourquoi, même si la variation de viscosité (température) du matériau céramique ne posait pas de problème lors du moulage de la structure en nid d'abeille de forme conventionnelle, cette variation exerce une grande influence sur la forme du moulage lorsque l'on produit une structure en nid d'abeille d'épaisseur réduite. En conséquence, il est difficile, dans ce cas, de produite une structure en nid d'abeille de forme précise et qualitative à de fortes cadences de production.
Lorsque l'on procède au moulage de ces articles céramiques difficiles à mouler, tels qu'une structure en nid d'abeille à épaisseur réduite, même les méthodes des techniques anténeures 1 et 2 ne peuvent plus offrir une production aisée de corps céramiques moulés d'une excellente forme, car leur effet correcteur sur la forme devient insuffisant.
On trouvera ci-après une explication plus concrète. Dans le procédé selon la technique antérieure 1, la partie de régulation de la température du matériau céramique est uniquement la partie de bague de guidage du moule. Ce procédé ne permet donc de réguler la température que pour une partie réduite de la surface la plus extérieure.
Si le défaut de forme du moulage est important, le procédé ne permet pas de corriger aisément la forme.
Dans le procédé selon la technique antérieure 2, le contrôle de température est limité à une certaine condition spécifique, et seul le chauffage est possible. Il est dès lors extrêmement difficile, par ce procédé, de corriger la forme de corps moulés de manière à suivre avec précision de légères variations de la température, de la teneur en humidité, de la granulométrie etc. du matériau céramique.
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RESUME DE L'INVENTION
Au vu de ces problèmes rencontrés dans la technique antérieure, l'invention avait pour but de procurer un procédé et un appareillage pour la production de corps céramiques moulés par moulage parfait, même pour des corps moulés dont le moulage est réputé difficile, tout en supprimant les défauts de moulage.
Dans un procédé de production d'un corps céramique moulé d'une forme souhaitée en utilisant un appareillage de production comportant une extrudeuse de type à vis et un moule relié à l'extrémité distale de l'extrudeuse via un tube à résistance, et par extrusion du moule d'un matériau céramique, qui est introduit par pression de l'extrudeuse dans le tube à résistance, l'invention procure un procédé de production d'un corps céramique moulé, caractérisé en ce que le matériau céramique introduit par pression de l'extrudeuse dans le tube à résistance est chauffé ou refroidi à partir de la pénphéne du tube à résistance, afin de contrôler la forme du corps céramique moulé extrudé du moule.
En d'autres termes, le matériau céramique placé dans le tube à résistance est activement (positivement) chauffé ou refroidi en vue d'améliorer la forme du corps céramique moulé.
On peut utiliser divers moyens de chauffage ou de refroidissement, tels que des circuits de circulation d'un fluide caloporteur autour du tube à résistance, la disposition d'un appareil de chauffage tel qu'un réchauffeur autour du tube à résistance, la disposition d'un dispositif de refroidissement tel qu'un réfrigérant autour de la périphérie du tube à résistance etc. Le système de chauffage ou de refroidissement peut être à commande manuelle ou automatique, en fonction de la forme du corps céramique moulé.
Le corps céramique moulé peut être une structure en nid d'abeille comportant un grand nombre d'alvéoles. La structure céramique
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en nid d'abeille est relativement difficile à former. Toutefois, lorsque l'on utilise l'excellent procédé de moulage décnt ci-avant, il est possible d'obtenir des moulages qualitatifs tout en supprimant les défauts de moulage. En particulier lorsque la structure en nid d'abeille présente une densité d'alvéoles de 300 à 1500 alvéoles/in2ou une épaisseur de parois d'alvéoles de 0,035 à 1,125 mm, ou lorsque la densité d'alvéoles est de 300 à 1500 alvéoles/in2 et l'épaisseur des parois d'alvéole de 0,035 à 0,0125 mm, la fonction et l'effet du procédé de production décrit ci-avant deviennent remarquables.
Les alvéoles peuvent présenter différentes formes, telles qu'un carré, un triangle, un hexagone etc.
Selon l'invention, le chauffage ou le refroidissement du matériau céramique est de préférence assuré par circulation d'un fluide caloporteur, lequel est chauffé ou refroidi, autour du tube à résistance, et par variation du débit de circulation du fluide caloporteur et/ou de sa température. Dans ce cas, le chauffage ou le refroidissement peuvent ainsi être aisément commandés.
Selon l'invention, le fluide caloporteur est de préférence mis en circulation en passage en spirale autour du tube à résistance. Dans ce cas, le transfert de chaleur peut se faire efficacement entre le fluide caloporteur et le matériau céramique se trouvant à l'intérieur du tube à résistance.
Selon l'invention, le fluide caloporteur est de préférence mis en circulation à partir du côté du moule vers l'extrudeuse, sur la périphérie du tube à résistance. Lorsque le fluide caloporteur circule en spirale, par exemple, la fluide caloporteur se déplace graduellement du côté du moule vers l'extrudeuse tout en s'enroulant autour du tube à résistance. Ceci permet d'opérer de manière plus uniforme la commande de température du matériau céramique.
Il est en outre préférentiel, selon l'invention, de mesurer la température du matériau céramique, extrudé du moule, à sa partie
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périphérique extérieure et en son centre, et de modifier la température du fluide caloporteur de manière que la différence de température entre la portion périphérique extérieure et le centre demeure constante. Ce système permet de commander avec précision la température du fluide caloporteur, en fonction du changement de forme du corps céramique moulé.
Ensuite, dans un appareillage de production d'un corps céramique moulé d'une forme souhaitée, comprenant une extrudeuse du type à vis et un moule relié à l'extrémité distale de l'extrudeuse via un tube à résistance, par extrusion d'un matériau céramique extrudé du moule sous pression de l'extrudeuse dans le tube à résistance, l'invention procure un appareillage de production d'un corps céramique moulé, caractérisé en ce que le système de régulation de la température du matériau introduit par pression de l'extrudeuse dans le tube à résistance est disposé autour du tube à résistance.
Il est à remarquer que, dans l'appareillage de production selon l'invention, le système de régulation de la température de la matière est disposé autour du tube à résistance.
Des systèmes de structures diverses peuvent, comme expliqué plus loin, être utilisés comme systèmes de régulation de la température de la matière.
Lorsque l'on utilise le système de régulation de température du matériau décrit ci-avant, l'appareillage de production selon l'invention peut positivement chauffer ou refroidir le matériau céramique se trouvant dans le tube à résistance en fonction de la forme du corps céramique moulé à obtenir. En d'autres termes, l'excellent procédé de production décrit ci-avant peut aisément être exécuté avec cet appareillage. En d'autres termes, même si le corps céramique moulé est de ceux dont on estime le moulage difficile, l'appareillage de
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production peut effectuer l'opération sans problèmes tout en supprimant les défauts de moulage.
Selon l'invention, le système de régulation de la température de la matière comporte de préférence un passage de circulation de fluide disposé autour du tube à résistance, pour la circulation du fluide caloporteur, et un circuit d'amenée de fluide relié au passage de circulation du fluide, le circuit d'amenée de fluide comportant de préférence un contrôleur de température pour le chauffage ou le refroidissement du fluide caloporteur, et un régulateur de débit pour la régulation du débit de passage du fluide caloporteur Dans ce cas, la commande de chauffage/refroidissement peut être effectuée avec précision par modification d'au moins un des paramètres que sont la température du fluide caloporteur et son débit.
Selon l'invention, le passage de circulation du fluide comporte de préférence une chambre ou espace englobant la périphérie du tube à résistance, et des ailettes restreignant le passage du fluide caloporteur sont de préférence disposée dans cet espace, de manière que le fluide caloporteur puisse circuler en spirale. La structure du passage de circulation du fluide peut ainsi être simplifiée, et les ailettes peuvent aisément faire circuler le fluide caloporteur en spirale. Le fluide caloporteur circulant en spirale, le transfert de chaleur peut se faire de manière efficace entre le fluide caloporteur et le tube à résistance.
Selon l'invention, le passage de circulation du fluide comporte de préférence une multiplicité d'espaces séparés par des parois et disposés autour du tube à résistance, et le fluide caloporteur peut circuler dans chacun de ces espaces. Ceci permet d'obtenir un excellent effet de correction de forme, même lorsque le corps céramique moulé présente une forme particulière, comme par exemple une section elliptique. En d'autres termes, le chauffage/refroidissement local peut être effectué par application de chauffage ou de refroidissement,
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individuellement pour chaque espace cloisonné du passage de circulation du fluide. En conséquence, l'effet de correction de forme peut être réalisé sur une forme complexe.
Selon l'invention, le passage de circulation du fluide peut être disposé dans un corps tubulaire enroulé en spirale autour du tube à résistance. Ceci permet de former aisément un passage en spirale pour le fluide caloporteur, le corps tubulaire étant enroulé autour du tube à résistance.
Selon l'invention, le passage de circulation du fluide est de préférence disposé du côté du moule vers le côté de l'extrudeuse, autour de la périphérie du tube à résistance. Ce dispositif permet d'opérer plus uniformément la commande de température du corps céramique moulé.
Selon l'invention, l'appareillage de production comprend un thermomètre de moulage pour la mesure de la température de la partie périphérique extérieure du corps céramique moulé extrudé du moule et la température en son centre, et un dispositif de commande de la température du fluide caloporteur, pour le calcul de la différence entre la mesure de température réelle entre la partie périphérique extérieure et le centre, à partir des valeurs de mesure obtenues au moyen du thermomètre de moulage, la comparaison de la différence avec une température de consigne prédéterminée, et le calcul d'une température cible du fluide caloporteur, où le contrôleur de température est commandé sur base de la température cible envoyée par le dispositif de commande de la température du fluide caloporteur.
Dans ce cas, le contrôleur de température peut être commandé avec précision en fonction de la variation de forme du corps céramique moulé, car on utilise le thermomètre de moulage et le dispositif de commande de la température du fluide caloporteur.
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L'invention est explicitée en détail dans la description des réalisations préférentielles de l'invention exposées ci-après, avec référence aux dessins annexés.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Sur les dessins :
La Fig. 1 est une vue explicative qui montre la construction d'un appareillage de production de corps céramiques moulés selon une réalisation 1 de l'invention
La Fig. 2 est une vue explicative qui montre la construction d'un circuit d'amenée de fluide dans la réalisation 1 de l'invention.
La Fig. 3 est une vue explicative qui montre la construction de l'appareillage de production à proximité de son tube à résistance dans la réalisation 1 de l'invention.
La Fig. 4 est une vue explicative qui montre l'écoulement d'un fluide caloporteur dans un circuit de circulation de fluide dans la réalisation 1 de l'invention.
La Fig. 5A montre une distribution de débit lorsqu'un matériau céramique s'écoule de manière normale selon la technique antérieure.
La Fig. 5B montre une distribution de débit du matériau céramique dans la réalisation 1 selon l'invention.
La Fig. 6 est une vue explicative qui montre la relation entre la distribution de débit de la matière et le forme des corps moulés dans la réalisation 1 de l'invention.
Les Fig. 7A et 7B sont des vues explicatives qui montrent respectivement une section d'un corps céramique moulé et la construction d'un appareillage de production à proximité de son tube à résistance dans une réalisation 2 de l'invention.
La Fig. 8A est une vue en coupe le long d'une ligne A-A de la Fig. 7A.
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La Fig. 8B est une vue en coupe le long d'une ligne B-B de la Fig. 7A.
La Fig. 9 est une vue explicative qui montre la disposition d'un thermomètre de moulage et d'un dispositif de commande de la température du fluide caloporteur dans une réalisation 3 de l'invention.
La Fig. 10 est une vue explicative qui montre la relation entre un circuit d'amenée de fluide et le dispositif de commande de la température du fluide caloporteur dans la réalisation 3 de l'invention.
La Fig. 11 est une vue explicative qui montre un exemple de commande de température dans la réalisation 3 de l'invention.
La Fig. 12 est une vue explicative qui montre un exemple de corps céramique moulé (structure en nid d'abeille) comme exemple de technique antérieure, et
La Fig. 13 est une vue explicative qui montre la construction d'un appareillage de production d'un corps céramique moulé en tant qu'exemple de technique antérieure.
DESCRIPTION DES REALISATIONS PREFERENTIELLES
Réalisation 1 :
Un procédé de production et un appareillage de production de corps céramiques moulés selon la première réalisation de l'invention sont expliqués ci-après avec références aux Fig. 1 à 6.
L'appareillage de production 1 de corps céramiques moulés selon cette réalisation comporte une extrudeuse 10 de type à vis et un moule 4 relié à l'extrémité distale de l'extrudeuse via un tube à résistance 3, comme illustré à la Fig. 1. Cet appareillage extrude le matériau céramique 80, qui est alimenté par pression depuis l'extrudeuse 10 dans le tube à résistance 3, hors du moule 4, et produit un corps céramique moulé 8 de la forme souhaitée.
Le système de régulation 5 de la température de la matière est disposé autour de la périphérie du tube à résistance 3, afin de
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chauffer ou de refroidir le matériau céramique 80 alimenté sous pression de l'extrudeuse 10 dans le tube à résistance 3. Ce système de régulation 5 de la température de la matière commande la forme du corps céramique moulé 8 extrudé.
Une explication détaillée est donnée ci-après
Tout d'abord, le corps céramique moulé 8 à produire selon cette réalisation est une structure cylindrique en nid d'abeille comportant une multiplicité d'alvéoles rectangulaires 88, comme illustré à la Fig. 12 décrite ci-avant. Dans la structure en nid d'abeille selon cette réalisation, en particulier, la densité des alvéoles est augmentée jusqu'à 400 ou 900 alvéoles/in2 et l'épaisseur des parois d'alvéoles 81 est abaissée à 0,05 mm.
Le système de régulation 5 de la température de la matière comporte, selon cette réalisation, un passage 30 de circulation de fluide pour la circulation d'un fluide caloporteur 7, disposé autour du tube à résistance 3, et un circuit d'amenée de fluide 51 interconnecté avec le passage de circulation de fluide 30. Le circuit d'amenée de fluide 51 comporte un contrôleur de température 52 pour le chauffage ou le refroidissement du fluide caloporteur 7 et un régulateur de débit 53 pour la régulation du débit du fluide caloporteur 7, comme illustré à la Fig. 2.
Comme le montrent les Fig. 1 et 3, le passage de circulation de fluide 30 comporte une chambre ou espace 301, qui englobe la périphérie du tube à résistance 3, et des ailettes 302 qui restreignent le trajet du fluide caloporteur 7, disposées en spirale, sont disposées dans l'espace 301. Dans cette réalisation, un port d'entrée 31 du fluide caloporteur 7 est disposé dans le tube à résistance 3 à proximité du moule 4 et un port de sortie 32 est placé à proximité de l'extrudeuse 10. En conséquence, le fluide caloporteur 7 passant dans le passage de circulation de fluide 30 via le port d'entrée 31 peut circuler en
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spirale dans la périphérie du tube à résistance 3 et ressortir par le port de sortie 32.
Le contrôleur de température 52 placé dans le circuit d'amenée de fluide 51 comprend la combinaison d'un refroidisseur 521 est d'un réchauffeur 522 comme illustré à la Fig. 2 Le refroidisseur 521 est interconnecté à un réservoir tampon 523 via les tuyaux 503 et 504.
Une première pompe 531 est installée sur le tuyau 504 de manière à envoyer le fluide caloporteur 7 du réservoir tampon 523 au refroidisseur 521.
Le réservoir tampon 532 est relié à un port de retour 501 de fluide caloporteur 7 via un tuyau 502 et à un réchauffeur 522 via un tuyau 505. Le réchauffeur 522 est relié à un port de sortie 509 du fluide caloporteur 7 via un tuyau 506. Les tuyaux 502 et 505 sont respectivement bypassés par un tuyau 508.
Le port de retour 501 du circuit d'amenée de fluide 51 est relié au port de sortie 32 du passage de fluide caloporteur 30 et la sortie 509 est reliée au port d'entrée 31 du passage de fluide caloporteur 30.
Une sonde de température 551 pour la mesure de la température du fluide caloporteur 7 est placée dans le tuyau 506 à proximité de la sortie 509 de fluide caloporteur 7. Une vanne à trois voies 552 est installée sur la partie de raccordement entre le tuyau 505 et le tuyau 508 afin de contrôler la proportion de mélange du fluide caloporteur 7 qui revient par le tuyau 502 et le fluide caloporteur 7 refroidi envoyé depuis le réservoir tampon 523.
La sonde de température 551 et la vanne à trois voies 552 sont électriquement reliées au contrôleur 55. Le contrôleur 55 assure la commande d'ouverture de la vanne à trois voies 552 et la commande de sortie du réchauffeur 522 en fonction des données de détection de la sonde de température 551.
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La première pompe 531 placée sur le tuyau 506 est utilisée pour le régulateur de débit 53.
La construction de l'extrudeuse 10 est brièvement exposée ci-après.
L'extrudeuse 10 comporte une chambre de désaération 11, mise sous dépression pour éliminer l'air du matériau céramique 80, ainsi qu'une chambre à rouleaux 12 et une chambre de vis 2, communiquant avec la chambre de désaération 11, comme illustré à la Fig. 1.
La chambre de désaération 11communique avec la pompe à vide 119 comme illustré à la Fig. 1, et est mise sous dépression par la pompe à vide 119. Une vis de poussée 19 est reliée à la surface du côté supérieur de la chambre de désaération 11afin de malaxer le matériau céramique 80 et de le pousser dans la chambre de désaération 11. Une cloison 18 équipée d'une multiplicité d'ouvertures 180 pour l'alimentation de matière est placée en face de la vis de poussée 19. Le matériau céramique 80, poussé en avant par la vis de poussée 19, est amené à la chambre de désaération 11 par les ouvertures 180 de la cloison 18.
L'intérieur de la chambre de désaération 11 peut être maintenu sous vide, car le matériau céramique 80 joue lui-même le rôle de matériau d'étanchement.
Comme le montre la Fig. 1, la chambre à rouleaux 12 est équipée d'une paire de rouleaux gauche et droit 121 Les rouleaux pousseurs 121 ont pour rôle de maintenir le matériau céramique 80 entre eux et de l'envoyer dans la chambre de vis 2. La partie 122 d'axe de chaque rouleau pousseur, qui fait saillie à l'extérieur, est dès lors soutenue par un roulement 123.
Comme le montre la Fig. 1, la vis d'extrusion 21 pour l'extrusion du matériau céramique 80 dans le moule 4 se trouve à l'intérieur de la chambre de vis 2. La partie d'axe 22 de la vis d'extrusion 21, qui fait saillie à l'extérieur, est supportée par un roulement 23. La vis
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d'extrusion 21 et la vis de poussée 19 possèdent toutes deux un filet en ceinture 215,195, enroulé en spirale comme sur les appareillages conventionnels. La rotation de ces surfaces de filet 215 et 195 pousse en avant le matériau céramique 80.
Un passage de circulation d'eau de refroidissement 25 est prévu autour de la chambre de vis 2, dans cette réalisation, afin de refroidir le matériau céramique 80 à l'intérieur de la chambre de vis 20.
Le passage de circulation d'eau de refroidissement 25 comporte un espace cylindrique englobant la périphérie de la chambre de vis 2. Une entrée d'eau de refroidissement 251 est ménagée à l'extrémité distale de la vis d'extrusion 21, et une sortie d'eau de refroidissement 252 est ménagée du côté de l'arbre.
La circulation d'eau de refroidissement 75 empêche la température du matériau céramique 80 de s'élever par suite de la chaleur de friction générée entre le matériau céramique 80 à l'intérieur de la chambre de vis 2 et la vis d'extrusion 21.
Des joints 61 et 62 sont respectivement placés sur la périphérie de la partie d'axe 22 de la vis d'extrusion 21 et sur la périphérie de la partie d'axe 122 de la vis de poussée 121, afin d'empêcher une fuite de matériau céramique 80 et une intrusion d'air.
Dans cette réalisation, un support en treillis métallique 64 est intercalé entre la chambre de vis 2 et le tube à résistance 3 pour constituer un treillis de filtration 63 pour filtrer le matériau, comme illustré à la Fig. 3. Une multiplicité d'orifices circulaires 640 permettant le passage de la matière sont forés dans le support métallique. Une plaque régulatrice 65 pour la régulation du débit de matériau céramique est placée entre le tube à résistance 3 et le moule 4. Une multiplicité d'orifices circulaires 650 pour le passage de la matière sont également forés dans cette plaque régulatrice.
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Ensuite, lorsque le procédé de production du corps céramique moulé selon l'invention est exécuté selon cette réalisation, le matériau céramique 80 amené sous pression de l'extrudeuse 10 dans le tube à résistance 3 est chauffé ou refroidi à partir de la périphérie du tube à résistance 3. De cette manière, on peut contrôler la forme du corps céramique moulé 8 extrudé du moule.
En d'autres termes, le matériau céramique 80 passant dans le tube à résistance 3 est chauffé ou refroidi positivement à partir de la périphérie du tube à résistance 3. En conséquence, la forme du corps céramique moulé 8 est positivement contrôlée pour prévenir toute déformation.
Un exemple de cette fonction et de son impact est expliqué ci-après avec référence aux Fig. 5A et 5B. Ces dessins montrent la distribution de la vitesse d'écoulement du matériau céramique 80 dans la section aux positions A à F de la Fig. 3. L'abscisse de chaque dessin représente la vitesse d'écoulement, et l'ordonnée donne une position verticale dans chaque section.
La Fig. 5A montre un exemple de la technique antérieure, où la commande de température par la périphérie du tube à résistance 3 n'est pas effectuée, et où la matière s'écoule de manière normale. La Fig. 5B montre un exemple selon l'invention, où le fluide caloporteur 7 est envoyé dans le tube à résistance 3.
Comme le montrent les Fig. 5A et 5B, le matériau céramique 80, qui est uniquement distribué à la périphérie de la vis d'extrusion 21 dans la section A et en forme de tore dans les deux exemples, prend la forme d'un écoulement de matière présentant une distribution de vitesse d'écoulement dans laquelle le débit devient relativement plus élevé à la périphérie qu'au centre dans la section B.
Ensuite, comme le montre la Fig. 5A, l'état où cette différence de vitesse d'écoulement change, passe à celui de la section C
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dans l'exemple de la technique antérieure (C1). Si le matériau céramique est extrudé tel quel, dans ces conditions, il se forme un corps moulé présentant une extrémité distale épaissie, comme on le verra à la Fig.
6b, car la vitesse d'écoulement à la partie pénphénque extérieure est trop faible. Dans ce cas, il se produira probablement des défauts de moulage.
Par contre, dans cette réalisation, la fluide caloporteur 7, dont la température est régulée positivement, est mis en circulation autour du tube à résistance comme illustré à la Fig. 5B. En conséquence, le matériau céramique 80 se trouvant à l'intérieur du tube à résistance 3 est chauffé à partir de la partie périphérique extérieure, de sorte que la température dans la partie périphérique extérieure augmente et que la viscosité diminue. Il en résulte que la vitesse d'écoulement du matériau céramique 80 augmente en conséquence à la partie périphérique extérieure (partie C2 en traits pleins). La vitesse de transit du moulage céramique 8, qui est ensuite extrudé par les sections D et F, devient uniforme. La forme du corps céramique moulé résultant 8 est donc contrôlée de manière remarquablement efficace.
Cette réalisation utilise le contrôleur de température 52 dans le circuit d'amenée de fluide 51, comme décnt ci-avant. C'est pourquoi le fluide caloporteur 7 peut être non seulement chauffé, mais aussi refroidi. Vu la présence du régulateur de débit 53, le débit du fluide caloporteur 7 peut également être modifié. Pour ces motifs, lorsque l'on fait varier au moins la température et/ou la vitesse d'écoulement du fluide caloporteur 7 en fonction de la forme du corps céramique moulé résultant 8, le transfert de chaleur entre le fluide caloporteur 7 et le matériau céramique 80 peut être modifié de manière adéquate.
En conséquence, cette réalisation de l'invention permet de pallier divers défauts de formage. En d'autres termes, lorsque la forme du corps céramique moulé résultant 8 est de forme cylindrique
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satisfaisante comme illustré à la Fig. 6 (a), fait en sorte de maintenir la température et le débit existants du fluide caloporteur 7.
Par ailleurs, si le corps moulé présente une forme comportant une extrémité distale épaisse comme illustré à la Fig. 6(b), la distribution de vitesse d'écoulement est élevée au centre C'est pourquoi le matériau céramique se trouvant dans le tube à résistance 3 est chauffé par la chaleur du fluide caloporteur 7 ou par un changement du débit. En conséquence, la distribution de vitesse d'écoulement du matériau céramique 80 est corrigée de manière à devenir uniforme, et la forme du corps céramique moulé résultant est corrigée et ramenée à une forme satisfaisante.
Lorsque le moulage prend une forme conique comme illustré à la Fig. 6(c), la distribution de vitesse d'écoulement de la matière est importante à la partie périphérique extérieure. Dès lors, la matière à l'intérieur du tube à résistance 3 est refroidie par refroidissement du fluide caloporteur 7, ou par modification du débit En conséquence, la distribution de vitesse d'écoulement du matériau céramique 80 est corrigée de manière à devenir uniforme, et la forme du moulage est corrigée et ramenée à une forme satisfaisante.
Dans cette réalisation, la périphérie de la chambre de vis 2 placée en amont du tube à résistance 3 est refroidie. En conséquence, la température du matériau céramique 80 envoyé dans le tube à résistance 3 est rendue uniforme dans une certaine mesure, et la précision de la commande de température à l'endroit du tube à résistance 3 peut être améliorée. En d'autres termes, la fonction et l'effet de l'invention peuvent être exploités de manière efficace.
Comme décrit précédemment, cette réalisation permet de réduire des effets de moulage et d'exécuter un moulage qualitatif, même dans le cas d'un corps céramique moulé 8, dont le moulage est difficile.
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Si cette réalisation représente un exemple de la structure en nid d'abeille comportant des alvéoles rectangulaire en tant qu'exemple de corps céramique moulé 8, la fonction et l'effet de l'invention peuvent être obtenus de même avec des alvéoles triangulaires et des alvéoles hexagonales. Les mêmes fonction et effet peuvent être obtenus, non seulement dans la structure en nid d'abeille, mais aussi dans des corps céramiques moulés dont le moulage est difficile.
Réalisation 2 :
Dans cette deuxième réalisation, les formes du tube à résistance et du moule de l'appareillage de production 1de la première réalisation ont été modifiées, et l'on produit une structure en nid d'abeille 802 de section essentiellement elliptique, comme illustré à la Fig. 7. Plus concrètement, cette réalisation utilise un tube à résistance 39 dont la section transversale passe d'une forme circulaire à une forme essentiellement elliptique, et un moule 49 dont la fente est disposée en une forme essentiellement elliptique, comme le montrent les Fig. 8A et 8B. Un passage de circulation de fluide comportent quatre espaces cloisonnés 391 à 394 est disposé autour du tube à résistance 39, de sorte que le fluide caloporteur 7 peut circuler dans chacun de ces espaces 391 à 394.
Dans cette réalisation sont agencés deux circuits d'amenée de fluide. Une ligne d'amenée de fluide 51 a du premier système est reliée en parallèle aux espaces supérieur et inférieur 391 et 393, et la ligne d'amenée de fluide 51 b du deuxième système est reliée en parallèle avec les espaces droit et gauche 392 et 394
Plus concrètement, le tuyau 509a de la ligne d'amenée de fluide 51 a du côté sortie est ramifié en deux lignes, comme illustré aux Fig. 8A et 8B, et elles sont respectivement reliées aux ports d'entrée 31a des espaces supérieur et inférieur 391 et 393. Le tuyau 502a de la ligne
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d'amenée de fluide 51a du côté du port de retour est semblablement divisé en deux lignes, et elles sont respectivement reliées aux ports de sortie 32a des espaces supérieur et inférieur 391 et 393.
Semblablement, le tuyau 509b de la ligne d'amenée de fluide 51 b du côté sortie est ramifié en deux lignes, et elles sont respectivement reliées aux ports d'entrée 32a des espaces droit et gauche 392 et 394. Le tuyau 502b de la ligne d'amenée de fluide 51 b du côté du port de retour est ramifié en deux lignes, et elles sont respectivement reliées aux ports de sortie 32b des espaces droit et gauche 392 et 394. La construction de chaque ligne d'amenée de fluide 51 a, 51 b est la même que celle de la ligne d'amenée de fluide 51 de la première réalisation.
Le reste de la construction est identique à celle de la première réalisation.
Cette réalisation est à même d'opérer aisément et avec une haute précision le contrôle de forme ou dimensionnel de corps céramiques moulés de forme particulière, dont le contrôle de forme était difficile par la technique antérieure. Lorsque la structure en nid d'abeille 802 présente une forme essentiellement elliptique comme dans cette réalisation, il est parfois difficile d'uniformiser les vitesses d'écoulement du côté du plus grand diamètre et du côté du plus petit diamètre lorsque le chauffage ou le refroidissement n'est opéré qu'à partir de la partie périphérique extérieure, sans défaut d'uniformité sur une moyenne. Par contre, cette réalisation permet de chauffer ou de refroidir indépendamment le côté du grand diamètre et le côté du petit diamètre, indépendamment l'un de l'autre.
Cette réalisation permet donc de commander le chauffage ou le refroidissement de manière à établir un profil de température optimal en fonction de la forme du corps céramique moulé.
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Cette réaction peut fournir la même fonction et le même effet que la première réalisation.
Réalisation 3 :
Dans le procédé de production et l'appareillage de production du corps céramique moulé de la première réalisation, ceci représente un exemple concret lorsque l'on ajoute la commande de température pour modifier la température du fluide caloporteur, de sorte que la différence de température entre la partie pénphérique extérieure et la partie centrale devienne constante, en mesurant les températures à la partie périphérique extérieure et à la partie centrale du corps céramique moulé 8 extrudé du moule 4.
Comme le montre la Fig. 9, l'appareillage de production 1 de cette réalisation comporte deux thermomètres de moulage 561 et 562 pour la mesure de la température de la partie périphénque extérieure du corps céramique moulé 8 extrudé du moule 4 et de sa partie centrale. Il s'agit de sondes de température du type sans contact. Comme le montre le dessin, le thermomètre de moulage 561 qui mesure la partie périphérique extérieure est installé pour mesurer la température de la partie périphérique extérieure du corps céramique moulé extrudé 8 du moule 4 à son extrusion. Le thermomètre de moulage 562 pour la mesure de la température centrale est installé de manière à mesurer la température du centre de section du corps céramique moulé 8 extrudé.
Comme le montre la Fig. 9, les deux thermomètres de moulage 561 et 562 sont électriquement reliés à un dispositif de commande de température du fluide caloporteur 56. Ce dispositif de commande 56 calcule la différence des températures, réellement mesurées, de la partie périphérique extérieure et de la partie périphérique intérieure, à partir des valeurs de mesure obtenues des thermomètres de moulage 561 et 562, compare cette différence de
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température réelle mesurée à une différence de température de consigne prédéterrminée, et calcule une température cible du fluide caloporteur.
Le dispositif de commande de la température du fluide caloporteur 65 est relié au système 5 de régulation de la température du matériau décrit précédemment, et commande le contrôleur de température 52 sur base de la température cible transmise par le dispositif de commande de la température du fluide caloporteur 56. Plus concrètement, et comme le montre la Fig. 10, le dispositif de commande de la température du fluide caloporteur 56 est électriquement relié au contrôleur 55 du système de régulation de la température du matériau 5, et commande ce contrôleur 55 de manière à commander la température du fluide caloporteur. Le dispositif de commande de la température du fluide caloporteur 56 est relié à un thermostat différentiel 563 qui ajuste la différence de température de consigne lorsqu'il reçoit un signal d'entrée en ce sens.
Un exemple de la commande exécutée par l'appareillage de production 1 de la construction décrite ci-dessus est brièvement exposé ci-après avec référence à la Fig. 11.
Sur la Fig. 11, l'abscisse représente le temps et l'ordonnée la température. La valeur réelle de mesure A, de la partie périphérique extérieure du corps céramique moulé 8 et la valeur réelle de mesure A2 de sa partie centrale sont tracées dans la partie supérieure du graphique. La valeur de consigne B, et la valeur réelle de mesure B2 pour la commande de la température du fluide caloporteur sont tracées dans la partie centrale. La valeur de consigne C1 de la différence de température entre la partie périphérique extérieure et la partie centrale du corps moulé 8 et la valeur de calcul C2 des valeurs réelles de mesure A, et A2 sont tracées dans la partie inférieure.
Comme le montre ce graphique, la vanance de la différence de température C2 entre la partie périphérique extérieure et la partie
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centrale est importante et instable au stade initial de la production (avant le temps T). Le dispositif de commande de la température du fluide caloporteur 56 décèle cette condition et commande le contrôleur 55 de manière que la valeur de consigne B, de la température du fluide caloporteur puisse être modifiée comme illustré sur le graphique, ce qui modifie également la valeur réelle de mesure B2.
En conséquence, la température A, de la partie périphérique extérieure peut être élevée de manière stable après passage au temps T et la différence de température C2, également, s'approche essentiellement de la valeur cible.
Lorsque l'on applique la commande décrite ci-dessus, on peut obtenir, au moins après passage au temps T, un corps céramique moulé d'une excellente qualité.
Comme décrit ci-dessus, l'invention, chauffe ou refroidit le matériau céramique passant dans le tube à résistance, à partir de la périphérie du tube à résistance, et contrôle la forme du corps céramique moulé. Lorsqu'il se produit un défaut de formage parce que la vitesse de moulage du corps céramique moulé est plus grande à la partie périphérique extérieure qu'à l'intérieur, par exemple, l'invention refroidit le matériau céramique dans le tube à résistance et réduit la fluidité à la partie périphérique extérieure. D'autre part, si le défaut de moulage est dû au fait que la vitesse de moulage du corps céramique est plus faible à la partie périphérique extérieure qu'au centre, l'invention chauffe le matériau céramique dans le tube à résistance et augmente la fluidité à la partie périphérique extérieure.
En conséquence, la forme du corps céramique moulé résultant peut être améliorée et amenée à une forme satisfaisante.
L'invention assure également le chauffage ou le refroidissement du matériau céramique dans le tube à résistance sur la large plage de la périphérie du tube à résistance.
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En conséquence, l'invention peut améliorer la capacité de transfert de chaleur au matériau céramique, de manière nettement plus efficace que la technique antérieure 1, par exemple, et augmenter la capacité de correction de forme.
L'invention effectue le transfert de chaleur à partir de la partie périphérique extérieure du tube à résistance, tant par chauffage que par refroidissement. L'invention est donc à même de remédier à divers défauts de formage et de rectifier aisément les formes.
Si l'invention a été décrite avec référence à certaines réalisations spécifiques choisies aux fins d'illustration, il est évident que de nombreuses variantes peuvent en être dérivées par les spécialistes de la technique, sans sortir pour autant du concept de base et de la portée de l'invention.
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Fig. 6 DISTRIBUTION DE VITESSE D'ECOULEMENT DU MATERIAU CERAMIQUE FORME DU CORPS MOULE Fig. 11 Ord.: TEMPERATURE Absc.: TEMPS