CN106217597B - 使无机非金属材料成型的设备和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种使无机非金属材料成型的设备和方法。该设备包括：第一辊；第二辊，与第一辊平行地布置；第一辊和第二辊限定出形状与成型的无机非金属材料产品的横截面形状一致的空间，其中，成型的无机非金属材料产品包括基体和形成在基体上的至少一个凸部或凹部。

Description

使无机非金属材料成型的设备和方法

技术领域

本发明涉及无机非金属材料领域，特别涉及一种使无机非金属材料成型的设备和方法。

背景技术

无机非金属材料的成型工艺可包括诸如浇注成型、塑性成型、喷涂法成型、缠绕法成型、抄取法成型、层压法成型、薄片挤压成型、纺织工艺法成型、造粒成型、吹制成型、拉制成型、浮法成型的各种成型工艺。现有的无机非金属材料的成型设备或方法会具有制造成本高、工艺复杂和/或工艺时间长的问题。

在该背景部分中公开的上述信息仅为了增强对发明的背景的理解，因此，它可以包含不构成对于本领域的普通技术人员来说已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种使无机非金属材料成型的设备和方法。

本发明的另一目的在于提供一种能够降低制造成本、简化制造工艺和/或缩短工艺时间的使无机非金属材料成型的设备和方法。

本发明的又一目的在于提供一种有利于实现连续化生产的使无机非金属材料成型的设备和方法。

根据本发明的使无机非金属材料成型的设备包括：第一辊；第二辊，与第一辊平行地布置；第一辊和第二辊限定出形状与成型的无机非金属材料产品的横截面形状一致的空间，其中，成型的无机非金属材料产品包括基体和形成在基体上的至少一个凸部或凹部。

所述至少一个凸部或凹部的高度或深度可以是基体的厚度的0.2-30倍。

所述至少一个凸部或凹部包括多个凸部和凹部，最高的凸部的高度和最深的凹部的深度中的一者与最低的凸部的高度和最浅的凹部的深度中的一者之比可以在1.5-100的范围内。

成型的无机非金属材料产品的最厚的部分与最薄的部分的厚度之比可在2-150的范围内。

第一辊可以包括第一辊本体、分别设置在第一辊本体的两侧并且其直径大于第一辊本体的直径的第一翼部和第二翼部，第二辊可以包括第二辊本体，第二辊本体面对第一辊本体并且与第一辊本体分隔开，第二辊本体的两端分别接触第一翼部和第二翼部，第一辊本体的外表面可以限定成型的无机非金属材料产品的第一表面，第二辊本体的外表面可以限定成型的无机非金属材料产品的与第一表面相对的第二表面，第一翼部可以限定成型的无机非金属材料产品的将第一表面连接到第二表面的第三表面，第二翼部可以限定成型的无机非金属材料产品的将第一表面连接到第二表面的第四表面，第三表面与第四表面相对，无机非金属材料产品的第一表面可以包括所述至少一个凸部或凹部。

第一辊和第二辊中的至少一个可以包括设置在其中的冷却部，冷却部是贯穿第一辊和第二辊中的所述至少一个的内部通道。

第一辊或第二辊可以具有轴向和径向，无机非金属材料产品的厚度可以在轴向上变化，冷却部的与无机非金属材料产品对应的部分的径向尺寸可以沿着轴向与无机非金属材料产品的厚度一致地变化。

根据本发明的使无机非金属材料成型的设备包括：辊；板，与所述辊平行地布置；所述辊和所述板限定出形状与成型的无机非金属材料产品的横截面形状一致的空间，其中，成型的无机非金属材料产品包括基体和形成在基体上的至少一个凸部或凹部。

所述至少一个凸部或凹部的高度或深度可以是基体的厚度的0.2-30倍。

所述至少一个凸部或凹部可以包括多个凸部和凹部，最高的凸部的高度和最深的凹部的深度中的一者与最低的凸部的高度和最浅的凹部的深度中的一者之比可以在1.5-100的范围内。

成型的无机非金属材料产品的最厚的部分与最薄的部分的厚度之比可在2-150的范围内。

所述辊可以包括辊本体、分别设置在辊本体的两侧并且其直径大于辊本体的直径的第一翼部和第二翼部，所述板可以具有面对辊本体并且与辊本体分隔开的中心部以及分别接触第一翼部和第二翼部的两端部，辊本体的外表面可以限定成型的无机非金属材料产品的第一表面，所述板的中心部的表面可以限定成型的无机非金属材料产品的与第一表面相对的第二表面，第一翼部可以限定成型的无机非金属材料产品的将第一表面连接到第二表面的第三表面，第二翼部可以限定成型的无机非金属材料产品的将第一表面连接到第二表面的第四表面，第三表面与第四表面相对，无机非金属材料产品的第一表面可以包括所述至少一个凸部或凹部。

所述辊和所述板中的至少一个可以包括设置在其中的冷却部，冷却部可以是贯穿所述辊和所述板中的所述至少一个的内部通道。

所述辊或所述板可以具有轴向和径向，无机非金属材料产品的厚度可以在轴向上变化，冷却部的与无机非金属材料产品对应的部分的径向尺寸可以沿着轴向与无机非金属材料产品的厚度一致地变化。

根据本发明的使用上述设备使无机非金属材料成型的方法包括：将熔融无机非金属材料或软化无机非金属材料供应到所述空间；第一辊和第二辊沿相反的方向旋转，从而将熔融无机非金属材料或软化无机非金属材料压延成成型的无机非金属材料产品。

根据本发明的使用上述设备使无机非金属材料成型的方法包括：将熔融无机非金属材料或软化无机非金属材料供应到所述空间；所述辊旋转，从而与所述板一起将熔融无机非金属材料或软化无机非金属材料压延成成型的无机非金属材料产品。

附图说明

图1是一种异型无机非金属材料产品的透视图。

图2是图1中示出的异型无机非金属材料产品沿着线I-I’截取的剖视图。

图3是根据本发明一个示例性实施例的使无机非金属材料成型的设备的示意性剖视图。

图4是根据本发明一个示例性实施例的使无机非金属材料成型的设备中包括的两个辊沿着图3中的线II-II’截取的示意性剖视图。

图5是示出根据本发明一个示例性实施例的其中包括冷却部的上辊的示意性剖视图。

图6是示出根据本发明一个示例性实施例的其中包括冷却部的下辊的示意性剖视图。

具体实施方式

图1是一种异型(或“异形”)无机非金属材料产品100的透视图。图2是图1中示出的异型无机非金属材料产品100沿着线I-I’截取的剖视图。例如，图1中示出的异型无机非金属材料产品100可以是用于门框(例如电梯门套)的装饰用石材产品。

参照图1和图2，异型无机非金属材料产品100具有伸长的基本上矩形板形状。异型无机非金属材料产品100的长度大于宽度，异型无机非金属材料产品100的宽度大于厚度。异型无机非金属材料产品100的宽度方向被定义为图1中的X方向，长度方向被定义为图1中的Y方向，厚度方向被定义为图1中的Z方向。

参照图1和图2，异型无机非金属材料产品100包括基本上平坦的基体110和形成在基体110上的多个凸部120、130、140和150。基体110具有在Y方向上伸长地延伸的矩形平板形状，并包括平坦的上表面111、与上表面111相对地设置的平坦的下表面112、将上表面111连接到下表面112且彼此相对地设置的第一侧表面113和第二侧表面114。第一凸部120、第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150沿X方向依次设置在基体110的上表面111上，并且第一凸部120、第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150中的每个在Y方向上彼此平行地伸长地延伸，使得第一凸部120、第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150中的每个具有在基体110上沿Y方向延伸的长条形状。

第一凸部120、第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150均可具有与基体110的上表面111接触的底部(或底表面、内表面)，并且均可具有弯曲的外部轮廓。第一凸部120、第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150中的每个的外部轮廓可具有沿着X方向首先增大然后减小的高度。第一凸部120、第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150中的每个的外部轮廓可具有圆形、椭圆形或弧形的形状。所述弧形可包括半圆形、半椭圆形、正态分布曲线形、正弦曲线形、抛物线形等。

基体110与第一凸部120、第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150之间存在第一分界面IN1。第一分界面IN1也可以被视为基体110的上表面111的一部分或第一凸部120、第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150的底表面。第一凸部120与第二凸部130之间具有第二分界面IN2。第三凸部140与第四凸部150之间具有第三分界面IN3。第二凸部130和第三凸部140的彼此相接的端部可以与基体110的上表面111处于同一水平，使得第二凸部130和第三凸部140不具有分界面。

第一凸部120和第二凸部130的彼此相邻的外部轮廓限定第一凹部160，第二凸部130和第三凸部140的彼此相邻的外部轮廓限定第二凹部170，第三凸部140和第四凸部150的彼此相邻的外部轮廓限定第三凹部180。第一凸部120、第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150之间可具有平缓的过渡部，使得第一凹部160、第二凹部170和第三凹部180具有平顺的轮廓。

第一凸部120在X方向上的宽度可以是基体110在X方向上的宽度的20％-32％，第二凸部130在X方向上的宽度可以是基体110的宽度的20％-32％，第三凸部140在X方向上的宽度可以是基体110的宽度的10％-22％，第四凸部150在X方向上的宽度可以是基体110的宽度的7％-19％。基体110还可具有未被第一凸部120、第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150覆盖的部分，例如，基体110的在X方向上的两端部。

基体110可具有在Z方向上的基本均匀的厚度t1。第一凸部120在Z方向上的最大高度h1可以大于基体110的厚度t1，第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150在Z方向上的最大高度h2、h3和h4可以小于基体110的厚度t1。例如，第一凸部120的最大高度h1可以是基体110的厚度t1的大约1.4-1.8倍(例如1.6倍)，第二凸部130的最大高度h2可以是基体110的厚度t1的大约0.4-0.8倍(例如0.6倍)，第三凸部140的最大高度h3可以是基体110的厚度t1的大约0.1-0.5倍(例如0.2-0.5倍、或0.3倍)，第四凸部150的最大高度h4可以是基体110的厚度t1的大约0.3-0.7倍(例如0.5倍)。第一凹部160的最低点高于基体110的上表面111，第二凹部170的最低点与基体110的上表面111基本齐平，第三凹部180的最低点高于基体110的上表面111。第二凹部170的最低点可与基体110的上表面111齐平，使得第二凸部130和第三凸部140的彼此接触的端部可与基体110处于同一水平面。因此，异型无机非金属材料产品100可具有在X方向上变化的总厚度。

传统上，可通过下述的第一种方法或第二种方法来制造异型无机非金属材料产品100。

在第一种方法中，首先单独地制造基体110、第一凸部120、第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150中的每个，然后将第一凸部120、第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150接合(例如，粘接)在基体110上，并且将第一凸部120、第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150依次彼此接合(例如，粘接)，从而制造出异型无机非金属材料产品100。可通过模铸、压延或浮法制造平板状的基体110，可通过模铸或诸如切削和/或磨削的机械加工方法来制造第一凸部120、第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150中的每个。

在第二种方法中，首先准备厚度为基体110的厚度与第一凸部120的最大高度之和的平板形的、一体的原材料，然后将该原材料加工(例如，切削和/或磨削)成具有基体110、第一凸部120、第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150的异型无机非金属材料产品100。可通过模铸、压延或浮法制造平板状的该原材料。

可通过将上述的第一种方法和第二种方法结合来制造异型无机非金属材料产品100。例如，可以单独地制造具有最大高度的第一凸部120；准备厚度为基体110的厚度与第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150中的最高的一个凸部的高度之和的平板形的、一体的原材料，然后将该原材料切削和/或磨削成具有基体110、第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150；最后将第一凸部120与基体110、第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150的结合体彼此接合来制造异型无机非金属材料产品100。

在上述的第一种方法中，需要单独地制造基体110、第一凸部120、第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150中的每个并将它们接合，因此制造成本高、工艺复杂，且工艺时间长。在上述的第二种方法中，因为由大体积的原材料机械加工成异型无机非金属材料产品100，所以产生大量的废料，并且制造成本高、工艺复杂，且工艺时间长。此外，上述的第一种方法和第二种方法均难以实现连续化生产。

现在将在下文中详细地描述根据本发明示例性实施例的使无机非金属材料成型的设备。

本说明书中使用的术语“无机非金属材料”可表示各种无机非金属材料，而没有具体限制，例如，玻璃、微晶玻璃、陶瓷、石材(例如微晶石)、水泥、耐火材料、碳素材料、多孔材料，等等。无机非金属材料可具有比金属材料低得多的延展性。如本领域技术人员所理解的，本说明书中使用的术语“熔融(态)无机非金属材料”或“熔融的无机非金属材料”可表示液态或液相的无机非金属材料，其可包括热态的液相无机非金属材料。例如，“熔融无机非金属材料”或“熔融的无机非金属材料”可包括温度在460℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃、1550℃、1600℃、1650℃或1700℃以上，或者这些数值限定的任何范围(例如500℃-1600℃、550℃-1500℃、600℃-1400℃、650℃-1300℃、700℃-1250℃、750℃-1200℃、800℃-1150℃、850℃-1100℃、900℃-1050℃或950℃-1000℃)的热态的液相无机非金属材料。如本领域技术人员所理解的，本说明书中使用的术语“软化无机非金属材料”或“软化的无机非金属材料”可表示可具有固态的外壳但总体上柔软的无机非金属材料，其可包括热态柔软的无机非金属材料。软化的无机非金属材料可具有比金属材料低得多的延展性。例如，“软化无机非金属材料”或“软化的无机非金属材料”可包括温度在450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃、1550℃、1600℃、1650℃或1700℃以上，或者这些数值限定的任何范围(例如500℃-1600℃、550℃-1500℃、600℃-1400℃、650℃-1300℃、700℃-1250℃、750℃-1200℃、800℃-1150℃、850℃-1100℃、900℃-1050℃或950℃-1000℃)的热态软化的无机非金属材料。

图3是根据本发明一个示例性实施例的使无机非金属材料成型的设备的示意性剖视图。图4是根据本发明一个示例性实施例的使无机非金属材料成型的设备中包括的两个辊沿着图3中的线II-II’截取的示意性剖视图。

参照图3和图4，根据本发明一个示例性实施例的使无机非金属材料成型的设备200包括上辊210和与上辊210平行地布置的下辊220。上辊210和下辊220用于将熔融无机非金属材料或软化无机非金属材料300压延成异型无机非金属材料产品100。

上辊210和下辊220能够沿相反的方向旋转。这里所述的“上辊210和下辊220沿相反的方向旋转”可以表示在图3的示意性剖视图中上辊210的旋转方向与下辊220的旋转方向相反，以使得熔融无机非金属材料或软化无机非金属材料300能够顺利地经过上辊210和下辊220之间的空间S。在上辊210和下辊220沿相反的方向旋转的过程中，上辊210和下辊220的彼此最靠近的两个部分的切线方向可以平行或者相同。

图3和图4中的X方向、Y方向和Z方向可以是与图1和图2中的X方向、Y方向和Z方向分别一致的方向。

上辊210沿着X方向延伸，即，上辊210具有平行于X方向的轴向。上辊210包括上辊本体211、分别设置在上辊本体211的两侧并且其直径大于上辊本体211的直径的第一翼部212和第二翼部213，以及设置在第一翼部212外侧的第一上传动轴214和设置在第二翼部213外侧的第二上传动轴215。

上辊本体211可以是工作部。参照图3和图4，上辊本体211可具有圆形的横截面，以及外部轮廓与待形成的异型无机非金属材料产品100的上表面的轮廓一致(例如，相同)的纵截面。更具体地讲，上辊本体211的圆形横截面的直径可在X方向上变化，以与待形成的异型无机非金属材料产品100的变化的总厚度对应。上辊本体211的纵截面的上轮廓和下轮廓均与待形成的异型无机非金属材料产品100的上表面的轮廓一致(例如，相同)，并且相对于上辊本体211的中心轴对称。换言之，上辊本体211的辊面限定待形成的异型无机非金属材料产品100的上表面，包括基体110的暴露的上表面111以及第一凸部120、第二凸部130、第三凸部140和第四凸部150的上表面。

第一翼部212和第二翼部213分别设置在上辊本体211的相对的两侧，并且其直径均大于上辊本体211的直径，即，从上辊本体211沿径向向外突出。第一翼部212和第二翼部213可以是工作部。第一翼部212可具有圆形的横截面和矩形的纵截面。也就是说，沿着X方向，第一翼部212具有相同或基本相同的横截面以及均匀的外径。换言之，第一翼部212可具有圆柱形的形状。第二翼部213可具有圆形的横截面和矩形的纵截面。也就是说，沿着X方向，第二翼部213具有相同或基本相同的横截面以及均匀的外径。换言之，第二翼部213可具有圆柱形的形状。第一翼部212和第二翼部213可具有相同的直径。

第一翼部212和第二翼部213的内侧表面可以分别限定待形成的异型无机非金属材料产品100的基体110的第一侧表面113和第二侧表面114。

第一上传动轴214设置在第一翼部212的轴向上的外侧，第二上传动轴215设置在第二翼部213的轴向上的外侧。第一上传动轴214和第二上传动轴215可以是直径小于上辊本体211、第一翼部212和第二翼部213的直径的圆柱体。第一上传动轴214和第二上传动轴215可对称地设置在上辊本体211、第一翼部212和第二翼部213的组合体的两侧，且可具有相同的直径。

上辊本体211、第一翼部212、第二翼部213、第一上传动轴214和第二上传动轴215可以一体地形成。上辊210可以由任何合适的材料制成，例如由金属或陶瓷制成。优选地，上辊210可由耐热的金属或陶瓷制成。

下辊220包括下辊本体221以及分别设置在下辊本体221的两侧的第一下传动轴224和第二下传动轴225。

下辊本体221可以是工作部。下辊本体221沿着X方向延伸，即，下辊本体221具有平行于X方向的轴向。下辊本体221可具有圆形的横截面和矩形的纵截面。也就是说，沿着X方向，下辊本体221具有相同或基本相同的横截面以及均匀的外径。换言之，下辊本体221可具有圆柱形的形状。

下辊本体221的两端部的辊面分别与上辊210的第一翼部212和第二翼部213的辊面接触，以防止熔融无机非金属材料或软化无机非金属材料300的漏出。下辊本体221的不与第一翼部212和第二翼部213接触的辊面限定待形成的异型无机非金属材料产品100的基体110的平坦下表面112。

下辊本体221的外侧表面可以与第一翼部212和第二翼部213的外侧表面在Z方向上对齐。然而，本发明不限于此。下辊本体221的外侧表面可以延伸超过第一翼部212和第二翼部213的外侧表面，或者第一翼部212和第二翼部213的外侧表面可以延伸超过下辊本体221的外侧表面。

第一下传动轴224和第二下传动轴225分别设置在下辊本体221的轴向上的两侧。第一下传动轴224和第二下传动轴225可以是直径小于下辊本体221的直径的圆柱体。第一下传动轴224和第二下传动轴225可对称地设置在下辊本体221的两侧，且可具有相同的直径。

下辊本体221、第一下传动轴224和第二下传动轴225可以一体地形成。下辊220可以由任何合适的材料制成，例如由金属或陶瓷制成。优选地，下辊220可由耐热的金属或陶瓷制成。

由于上辊210和下辊220的如上所述的构造和布置，上辊210和下辊220可限定出形状与待形成的异型无机非金属材料产品100的横截面形状一致(例如，相同)的空间S。更具体地讲，上辊本体211的辊面限定待形成的异型无机非金属材料产品100的上表面，第一翼部212和第二翼部213的内侧表面分别限定待形成的异型无机非金属材料产品100的基体110的第一侧表面113和第二侧表面114，下辊本体221的不与第一翼部212和第二翼部213接触的辊面限定待形成的异型无机非金属材料产品100的基体110的下表面112。

图5是示出根据本发明一个示例性实施例的其中包括冷却部的上辊的示意性剖视图。图6是示出根据本发明一个示例性实施例的其中包括冷却部的下辊的示意性剖视图。

参照图5，上辊210还可以包括设置在其中的冷却部216。冷却部216可以是沿着轴向贯穿上辊210，例如，沿着轴向依次地贯穿第一上传动轴214、第一翼部212、上辊本体211、第二翼部213和第二上传动轴215的内部孔道或腔室。所述内部孔道或腔室的横截面可以是圆形、半圆形、椭圆形、半椭圆形、规则多边形、不规则多边形等。冷却部216可以设置在上辊210的在径向上的中心，或任何其他合适的位置。

在执行使无机非金属材料成型的方法时，冷却介质可以在冷却部216中流动，以使得熔融无机非金属材料或软化无机非金属材料300被冷却。冷却介质不受具体限制，例如可以是水、油、空气、冷却溶液等。

冷却部216包括顺序地彼此连通的贯穿第一上传动轴214的第一部分216a、贯穿第一翼部212的第二部分216b、贯穿上辊本体211的与基体110的未被多个凸部覆盖的一部分对应的部分的第三部分216c、贯穿上辊本体211的与第一凸部120对应的部分的第四部分216d、贯穿上辊本体211的与第二凸部130对应的部分的第五部分216e、贯穿上辊本体211的与第三凸部140对应的部分的第六部分216f、贯穿上辊本体211的与第四凸部150对应的部分的第七部分216g、贯穿上辊本体211的与基体110的未被多个凸部覆盖的另一部分对应的部分的第八部分216h、贯穿第二翼部213的第九部分216i和贯穿第一上传动轴214的第十部分216j。

第一部分216a、第二部分216b、第九部分216i和第十部分216j中的每个的径向尺寸(例如径向上的直径、高度或长度)可以小于第三部分216c至第八部分216h的径向尺寸(例如直径、高度或长度)。

第三部分216c至第八部分216h中的每个的径向尺寸可以大于第一部分216a、第二部分216b、第九部分216i和第十部分216j中的每个的径向尺寸。然而，第一部分216a、第二部分216b、第九部分216i和第十部分216j中的每个的径向尺寸可不受限制。

第三部分216c至第八部分216h中的每个的径向尺寸可以分别与异型无机非金属材料产品100的在X方向(即，轴向)上的各部分的最大厚度(或高度)对应。如前所述，沿着轴向，异型无机非金属材料产品100的各部分可以依次具有最大厚度t1、t1+h1、t1+h2、t1+h3、t1+h4和t1。因此，第三部分216c至第八部分216h的径向尺寸可以分别与最大厚度t1、t1+h1、t1+h2、t1+h3、t1+h4和t1对应。在示例性实施例中，第三部分216c至第八部分216h的纵截面轮廓可以与异型无机非金属材料产品100的上表面的轮廓大体一致。

冷却部216的轴向各个位置处的冷却量(或冷却能力)可以与冷却部216的径向尺寸一致(例如，成比例)。因此，从冷却部216的第三部分216c至第八部分216h，冷却能力可以分别与最大厚度t1、t1+h1、t1+h2、t1+h3、t1+h4和t1一致。换言之，对于异型无机非金属材料产品100的较厚的部分，施加较大的冷却量，而对于异型无机非金属材料产品100的较薄的部分，施加较小的冷却量。因此，可以有助于异型无机非金属材料产品100的各部分的均匀、一致的冷却。

虽然上面参照图5描述了在轴向上的各个位置处具有不同冷却能力的冷却部216，但是本发明不限于此。在冷却量充足的情况下，冷却部可具有在轴向上的各个位置处均匀的冷却能力。虽然上面参照图5描述了通过调整冷却部216的径向尺寸来实现在轴向上的各个位置处不同的冷却能力，但是本发明不限于此。例如，可通过在轴向上的各个位置处布置不同数量的冷却管道(即，冷却管道的各种排布)来在轴向上的各个位置处实现不同的冷却能力。虽然上面参照图5描述了冷却部216设置在上辊210的在径向上的中心，但本发明不限于此。冷却部可设置在任何其他合适的位置，例如，多个冷却部件沿上辊210的外表面依次设置在上辊210内的靠近上辊210的外表面的位置，以具有提高的冷却效率。

参照图6，下辊220还可以包括设置在其中的冷却部226。冷却部226可以是沿着轴向贯穿下辊220，例如，沿着轴向依次地贯穿第一下传动轴224、下辊本体221和第二下传动轴225的内部孔道或腔室。所述内部孔道或腔室的横截面可以是圆形、半圆形、椭圆形、半椭圆形、规则多边形、不规则多边形等。冷却部226可以设置在下辊220的在径向上的中心，或任何其他合适的位置。

在执行使无机非金属材料成型的方法时，冷却介质可以在冷却部226中流动，以使得熔融无机非金属材料或软化无机非金属材料300被冷却。冷却介质不受具体限制，例如可以是水、油、空气、冷却溶液等。

冷却部226的形状、构造和功能可以与上辊210的冷却部216在图5中示出的形状、构造和功能相似或基本相同。因此，为了简洁，这里将不详细地描述冷却部226的形状、构造和功能。

在冷却量充足的情况下，下辊220的冷却部可具有在轴向上的各个位置处均匀的冷却能力。虽然上面参照图5描述了通过调整冷却部216的径向尺寸来实现在轴向上的各个位置处不同的冷却能力，但是下辊220的冷却部不限于此。例如，可通过在轴向上的各个位置处布置不同数量的冷却管道(即，冷却管道的各种排布)来在轴向上的各个位置处实现不同的冷却能力。虽然上面参照图6描述了冷却部226设置在下辊220的在径向上的中心，但本发明不限于此。冷却部可设置在任何其他合适的位置，例如，多个冷却部件沿下辊220的外表面依次设置在下辊220内的靠近下辊220的外表面的位置，以具有提高的冷却效率。

参照图3，穿过下辊220的中心和上辊210的中心的虚拟线(未示出)沿着Z方向在竖直方向上延伸，即，上辊210设置在下辊220的在重力方向上的正上方，或者上辊210和下辊220相对于彼此竖直地布置。然而，本发明不限于此。具体地讲，下辊220和上辊210可以相对于竖直方向倾斜地布置；或者可选择地，下辊220和上辊210可以相对于彼此水平地布置或者相对于水平方向倾斜地布置。

上辊210的外径(更具体地讲，上辊本体211的外径、第一翼部212的外径和第二翼部213的外径)与下辊220的外径(更具体地讲，下辊本体221的外径)之间的比例关系不受具体限制。

使无机非金属材料成型的设备200还可包括与第一上传动轴214、第二上传动轴215、第一下传动轴224和第二下传动轴225装配的轴承装置(未示出)以及为上辊210和/或下辊220的旋转提供动力的驱动装置(未示出)。

使无机非金属材料成型的设备200还可包括：原料供应槽230，设置在上辊210和下辊220的上游，用于向上辊210和下辊220供应熔融无机非金属材料或软化无机非金属材料300；支撑装置240，设置在上辊210和下辊220的下游，用于支撑并引导成型的异型无机非金属材料产品100；以及传送装置250，设置在支撑装置240的下游，用于传送已经经过支撑装置240的异型无机非金属材料产品100。

原料供应槽230可以是流液槽，用于容纳熔融无机非金属材料或软化无机非金属材料300。

支撑装置240可以是托板、托板水箱或者包括多个辊的辊单元。辊单元可以装有或未装有冷却部件。参照图3，支撑装置240可以沿着Y方向水平地设置。然而，本发明不限于此。支撑装置240可以沿着已成型的异型无机非金属材料产品100的行进方向向下倾斜地设置；在这种情况下，上辊210和下辊220可以相对于竖直方向倾斜地布置，即，将下辊220的中心和上辊210的中心连接的虚拟线可以相对于Z方向在顺时针方向上偏移，使得上辊210的中心相对于下辊220的中心在Y方向上移动。在这种情况下，成型的异型无机非金属材料产品100可以基于其自身重力以及上辊210和下辊220提供的推力，从上辊210与下辊220之间的空间S向传送装置250顺畅地传送。

传送装置250可包括能够旋转的多个辊。传送装置250还可包括设置在其中的冷却部件(未示出)，例如，冷却水管道。

使无机非金属材料成型的设备200还可包括设置在支撑装置240与传送装置250之间、或设置在传送装置250的下游、或设置在传送装置250的多个辊之间的使异型无机非金属材料产品100断开的装置。使异型无机非金属材料产品100断开的装置可以是切刀，或者是由彼此平行地布置且其间的间隙可以改变以使得异型无机非金属材料产品100断开的至少两个辊形成的断开装置。

现在将在下文中参照图3和图4详细地描述根据本发明示例性实施例的使无机非金属材料成型的方法。

将作为原料的熔融无机非金属材料或软化无机非金属材料300从原料供应槽230供应至上辊210和下辊220之间的空间S；沿相反的方向旋转的上辊210和下辊220挤压、冷却并牵拉熔融无机非金属材料或软化无机非金属材料300，以得到成型的异型无机非金属材料产品100，并向支撑装置240输送成型的异型无机非金属材料产品100；支撑装置240支撑成型的异型无机非金属材料产品100，并且成型的异型无机非金属材料产品100在上辊210和下辊220的推力以及可选的其自身重力的作用下被支撑装置240引导至传送装置250。

从上辊210和下辊220之间的空间S排出的异型无机非金属材料产品100可以是软化的或硬化的产品。优选的是，在形成或传送异型无机非金属材料产品100的同时，上辊210、下辊220、支撑装置240和/或传送装置250中包括的冷却部对异型无机非金属材料产品100进行冷却。

可选地包括的、使异型无机非金属材料产品100断开的装置可将成型的异型无机非金属材料产品100断开为小尺寸产品。可以将断开的、小尺寸的异型无机非金属材料产品100从成型设备200上取下，以对其执行后处理，例如机械加工(例如表面精整、切割等)或热处理。

因为如上所述，上辊210和下辊220限定了形状与待形成的异型无机非金属材料产品100的横截面形状一致(例如，相同)的空间S，所以可由上辊210和下辊220一体地压延形成异型无机非金属材料产品100。

因为可由上辊210和下辊220一体地压延形成异型无机非金属材料产品100，所以与相关技术的前述第一种方法相比，根据本发明示例性实施例的使无机非金属材料成型的方法简化了制造工艺，降低了制造成本，并且缩短了工艺时间。此外，与相关技术的前述第二种方法相比，根据本发明示例性实施例的使无机非金属材料成型的方法产生的废料量大大减少，简化了制造工艺，降低了制造成本，并且缩短了工艺时间。此外，根据本发明示例性实施例的使无机非金属材料成型的方法有利于实现连续化生产。

虽然在上面描述了异型无机非金属材料产品100的长度大于宽度，但是本发明不限于此。异型无机非金属材料产品100的宽度可大于其长度。也就是说，通过根据本发明示例性实施例的使无机非金属材料成型的设备或方法，可以制造任意长宽比的无机非金属材料产品。

虽然在上面描述了上辊210包括其辊面轮廓与异型无机非金属材料产品100的上表面的轮廓一致的一个上辊本体211，但是本发明不限于此。上辊210可包括沿着上辊210的轴向(即，X方向)依次布置的多个上辊本体，每个上辊本体的辊面轮廓与一个异型无机非金属材料产品100的上表面的轮廓一致。在多个上辊本体之间可以设置有将空间S分别隔开的分隔部。在这种情况下，可以使用一个上辊210制造独立的多个异型无机非金属材料产品100，从而提高生产率。在多个上辊本体之间可以不设置将空间S分别隔开的分隔部，即，多个空间S彼此连通。在这种情况下，可制备出彼此结合的多个异型无机非金属材料产品100，可以通过切割将多个异型无机非金属材料产品100分离。

虽然在上面结合具有特定形状的异型无机非金属材料产品100描述了根据示例性实施例的使无机非金属材料成型的设备和方法，但是本发明的使无机非金属材料成型的设备和方法不限于异型无机非金属材料产品100的在图中示出的特定形状。

在一个示例性实施例中，图1和图2中示出的异型无机非金属材料产品还包括设置在基体的下表面上的至少一个凸部。在这种情况下，图3和图4中示出的使无机非金属材料成型的设备的下辊包括与该至少一个凸部对应的至少一个凹部。

在一个示例性实施例中，待形成的异型无机非金属材料产品包括具有规则形状的基体和形成在基体上的至少一个凸部和/或至少一个凹部。根据本发明的使无机非金属材料成型的设备的第一辊(例如上辊)和第二辊(例如下辊)限定空间，该空间具有与待形成的异型无机非金属材料产品的轮廓对应的(例如相同的)轮廓。

所述规则形状可以是平板形、棱柱形、圆柱形、半圆柱形、椭圆柱形或半椭圆柱形等。所述至少一个凸部或凹部的高度或深度可以是基体的厚度0.2-30倍、0.3-28倍、0.4-26倍、0.5-24倍、0.6-22倍、0.7-20倍、0.8-18倍、1-15倍、1.5-12倍、2-10倍、3-8倍。最高的凸部的高度和最深的凹部的深度中的一者与最低的凸部的高度和最浅的凹部的深度中的一者之比可以在1.5-100、2-80、5-60、8-50、10-40、12-35、15-30、20-25的范围内。由于异型无机非金属材料产品的凹凸形状，异型无机非金属材料产品的最大厚度(或最大高度)与最小厚度(或最小高度)之间的比例可以在2-150、2.5-140、3-130、3.5-120、4-110、4.5-100、5-80、5.5-60、6-40、6.5-30、7-25、7.5-20、8-15、8.5-12的范围内，或者这里给出的这些数值任意限定的范围内，例如2-8、2.5-12、3-40的范围内。

因此，根据本发明示例性实施例的使无机非金属材料成型的设备和方法可以容易地制造在不同的部位之间具有大的高度差或厚度差的无机非金属材料产品。

在一个示例性实施例中，下辊220可以被代替为平板。所述平板可以是固定的或可移动的。在所述平板是固定的情况下，上辊210可在旋转的同时在Y方向的负方向上运动。因为上辊210与所述平板限定出形状与待形成的异型无机非金属材料产品100的横截面形状一致(例如，相同)的空间S，所以可由上辊210和所述平板一体地压延形成异型无机非金属材料产品100。在此情况下，与单纯的模压相比，可以降低设备的制造成本并提高生产率。在所述平板是可移动的情况下，上辊210旋转的同时所述平板也运动，使得上辊210和所述平板的彼此最靠近的两个部分的运动方向可以平行或者相同。在此情况下，可以实现与参照3和图4描述的示例性实施例相同的效果。

虽然上面参照附图描述了根据本发明示例性实施例的使无机非金属材料成型的设备和方法，但是本发明不限于此。本领域技术人员理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对其做出形式上和细节上的各种改变。

Claims (12)

1.一种使无机非金属材料成型的设备，所述设备包括：

第一辊；

第二辊，与第一辊平行地布置；

第一辊和第二辊限定出形状与成型的无机非金属材料产品的横截面形状一致的空间，

其中，成型的无机非金属材料产品包括基体和形成在基体上的至少一个凸部或凹部，

其中，第一辊包括第一辊本体、分别设置在第一辊本体的两侧并且其直径大于第一辊本体的直径的第一翼部和第二翼部，第二辊包括第二辊本体，第二辊本体面对第一辊本体并且与第一辊本体分隔开，第二辊本体的两端分别接触第一翼部和第二翼部，

其中，第一辊本体的外表面限定成型的无机非金属材料产品的第一表面，第二辊本体的外表面限定成型的无机非金属材料产品的与第一表面相对的第二表面，第一翼部限定成型的无机非金属材料产品的将第一表面连接到第二表面的第三表面，第二翼部限定成型的无机非金属材料产品的将第一表面连接到第二表面的第四表面，第三表面与第四表面相对，

其中，无机非金属材料产品的第一表面包括所述至少一个凸部或凹部，

其中，成型的无机非金属材料产品的最厚的部分与最薄的部分的厚度之比在2-150的范围内。

2.根据权利要求1所述的使无机非金属材料成型的设备，其中，所述至少一个凸部或凹部的高度或深度是基体的厚度的0.2-30倍。

3.根据权利要求1所述的使无机非金属材料成型的设备，其中，所述至少一个凸部或凹部包括多个凸部和凹部，最高的凸部的高度和最深的凹部的深度中的一者与最低的凸部的高度和最浅的凹部的深度中的一者之比在1.5-100的范围内。

4.根据权利要求1所述的使无机非金属材料成型的设备，其中，第一辊和第二辊中的至少一个辊包括设置在其中的冷却部，冷却部是贯穿第一辊和第二辊中的所述至少一个辊的内部通道。

5.根据权利要求4所述的使无机非金属材料成型的设备，其中，第一辊或第二辊具有轴向和径向，无机非金属材料产品的厚度在轴向上变化，冷却部的与无机非金属材料产品对应的部分的径向尺寸沿着轴向与无机非金属材料产品的厚度一致地变化。

6.一种使无机非金属材料成型的设备，所述设备包括：

辊；

板，与所述辊平行地布置；

所述辊和所述板限定出形状与成型的无机非金属材料产品的横截面形状一致的空间，

其中，成型的无机非金属材料产品包括基体和形成在基体上的至少一个凸部或凹部，

其中，所述辊包括辊本体、分别设置在辊本体的两侧并且其直径大于辊本体的直径的第一翼部和第二翼部，所述板具有面对辊本体并且与辊本体分隔开的中心部以及分别接触第一翼部和第二翼部的两端部，

其中，辊本体的外表面限定成型的无机非金属材料产品的第一表面，所述板的中心部的表面限定成型的无机非金属材料产品的与第一表面相对的第二表面，第一翼部限定成型的无机非金属材料产品的将第一表面连接到第二表面的第三表面，第二翼部限定成型的无机非金属材料产品的将第一表面连接到第二表面的第四表面，第三表面与第四表面相对，

其中，无机非金属材料产品的第一表面包括所述至少一个凸部或凹部，

其中，成型的无机非金属材料产品的最厚的部分与最薄的部分的厚度之比在2-150的范围内。

7.根据权利要求6所述的使无机非金属材料成型的设备，其中，所述至少一个凸部或凹部的高度或深度是基体的厚度的0.2-30倍。

8.根据权利要求6所述的使无机非金属材料成型的设备，其中，所述至少一个凸部或凹部包括多个凸部和凹部，最高的凸部的高度和最深的凹部的深度中的一者与最低的凸部的高度和最浅的凹部的深度中的一者之比在1.5-100的范围内。

9.根据权利要求6所述的使无机非金属材料成型的设备，其中，所述辊和所述板中的至少一个包括设置在其中的冷却部，冷却部是贯穿所述辊和所述板中的所述至少一个的内部通道。

10.根据权利要求9所述的使无机非金属材料成型的设备，其中，所述辊或所述板具有轴向和径向，无机非金属材料产品的厚度在轴向上变化，冷却部的与无机非金属材料产品对应的部分的径向尺寸沿着轴向与无机非金属材料产品的厚度一致地变化。

11.一种使用根据权利要求1所述的设备使无机非金属材料成型的方法，所述方法包括：

将熔融无机非金属材料或软化无机非金属材料供应到所述空间；

第一辊和第二辊沿相反的方向旋转，从而将熔融无机非金属材料或软化无机非金属材料压延成成型的无机非金属材料产品。

12.一种使用根据权利要求6所述的设备使无机非金属材料成型的方法，所述方法包括：

将熔融无机非金属材料或软化无机非金属材料供应到所述空间；

所述辊旋转，从而与所述板一起将熔融无机非金属材料或软化无机非金属材料压延成成型的无机非金属材料产品。