CN112743904B - 用于成型的挤条机孔板和挤条机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及催化剂载体生产设备技术领域，具体地涉及一种用于成型的挤条机孔板和挤条机。所述挤条机孔板包括彼此叠置第一模具(1)和第二模具(5)，所述第一模具(1)开设有成型孔，所述第二模具(5)设置有杆件(9)以及避让所述杆件(9)的通料孔(6)，所述通料孔(6)与所述成型孔的进料侧连通，所述杆件(9)穿入所述成型孔并且至少延伸至所述成型孔的出料侧。所述挤条机孔板通过杆件与成型孔共同形成模具腔，实现了一步法加工制得具有中间孔道结构的催化剂载体，提高了催化剂的有效利用率，简化了工艺，有利于提高成品合格率；还降低了对材料自身的结构强度的要求，扩大了具有孔道结构的催化剂载体的选材范围。

Description

用于成型的挤条机孔板和挤条机

技术领域

本发明涉及催化剂载体生产设备技术领域，具体地涉及一种用于成型的挤条机孔板和挤条机。

背景技术

催化剂载体又称担体(support)，是负载型催化剂的组成之一。催化活性组分担载在载体表面上，载体主要用于支持活性组分，使催化剂具有特定的物理性状，而载体本身一般并不具有催化活性。

在催化剂中，载体作为活性组分的负载和支撑结构，载体的具体形状、尺寸和机械强度直接影响了催化剂的使用性能。为了提高催化剂和活性金属的有效利用率，一般而言，可以在催化剂载体上加工孔道结构。上述的具有中间孔道结构的催化剂载体的具体生产工艺为，先将原料制成具有特定的外轮廓形状的中间体，然后，在该中间体上通过打孔的方式加工孔道结构。但是，上述的生产工艺步骤较多，生产周期长，成本高，并且不适用于加工利用自身结构强度比较低的材质(例如，氧化铝，氧化硅，氧化镁，碳基材料等中的至少一种)所制成的催化剂载体。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的现有的具有中间孔道结构的催化剂载体的生产周期长、成本高并且对催化剂载体的材质自身所具有的结构强度有较高要求等问题，提供一种用于成型的挤条机孔板和挤条机，该用于成型的挤条机孔板通过设置第一模具和第二模具，通过将杆件延伸至第二模具的成型孔的出料侧，使得第二模具的成型孔和杆件能够共同形成挤条机孔板的模具腔，从而实现了一步法加工得到具有孔道结构的催化剂载体，还能够适用于自身强度不高的各种材料进行成型加工。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种用于成型的挤条机孔板，所述孔板包括彼此叠置第一模具和第二模具，所述第一模具开设有成型孔，所述第二模具设置有杆件以及避让所述杆件的通料孔，所述通料孔与所述成型孔的进料侧连通，所述杆件穿入所述成型孔并且至少延伸至所述成型孔的出料侧。

可选的，所述杆件的横截面积与所述成型孔的横截面积的比值为0.05：100-30：100；优选为0.1：100-20：100；更优选为0.2：100-10：100。

可选的，所述成型孔包括圆孔、椭圆孔或者是异型孔。

可选的，所述成型孔设置为所述异型孔，所述异型孔包括多个相交圆共同围成的多叶结构，所述多叶结构包括圆心角相等和/或圆弧半径相等的多个叶片。

可选的，所述杆件设置为沿所述多叶结构所在的外接圆的中心轴延伸和/或沿所述叶片的中心轴延伸。

可选的，所述杆件的伸入所述异型孔的部分设置为等截面结构。

可选的，所述杆件的所述部分设置为圆柱体。

可选的，所述圆柱体的直径设置为0.01mm-0.5mm；优选地，0.05mm-0.3mm。

可选的，所述杆件的所述部分设置为正多面棱体。

可选的，所述正多面棱体的所在外接圆柱的直径设置为不大于0.3mm。

可选的，所述第二模具的外周壁与所述第一模具的外周壁平滑连接。

可选的，所述通料孔的分布区域至少覆盖所述成型孔的分布区域。

可选的，所述第一模具的高度和所述第二模具的高度之比设置为1:3-3。

本发明一方面提供了一种挤条机，所述挤条机包括主体以及所述的用于成型的挤条机孔板，所述主体设置为能够将原料送入所述模具腔中进行挤压成型，以制得具有异型孔状外形和中间孔道结构的所述催化剂载体。

通过上述技术方案，本发明提供了一种用于成型的挤条机孔板和挤条机，该用于成型的挤条机孔板通过设置第一模具和第二模具，通过将杆件延伸至第二模具的成型孔的出料侧，使得第二模具的成型孔和杆件能够共同形成挤条机孔板模具腔，从而实现了一步法加工制得具有孔道结构的催化剂载体，提高了催化剂的有效利用率，操作简单，简化了成型工艺，降低了成型加工过程中因打孔等额外工艺步骤造成的次品率，降低了生产成本，而且第一模具在通过安装孔牢靠地固定杆件的同时还能通过通料孔向成型孔供给原料，保证了挤条机孔板能够连续、顺畅地作业；还能降低对材料自身的结构强度的要求，扩大了具有孔道结构的催化剂载体的选材范围，丰富了成品的材质类别。

附图说明

图1是本发明提供的一种挤条机孔板的第一模具的结构示意图；

图2是本发明提供的一种挤条机孔板的第二模具的结构示意图；

图3是本发明提供的一种挤条机孔板的杆件的结构示意图；

图4是本发明提供的第一种三叶型的催化剂载体的结构示意图；

图5是本发明提供的第二种三叶型的催化剂载体的结构示意图；

图6是本发明提供的第三种三叶型的催化剂载体的结构示意图；

图7是本发明提供的第一种四叶型的催化剂载体的结构示意图；

图8是本发明提供的第二种四叶型的催化剂载体的结构示意图。

附图标记说明

1、第一模具；2、异型孔；3、叶片；4、第一安装结构；5、第二模具；6、通料孔；7、第二安装结构；8、安装孔；9、杆件；10、催化剂载体；11、第一孔道结构；12、第二孔道结构；13、头部；14、杆部。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种用于成型的挤条机孔板，如图1-3所示，所述孔板包括彼此叠置第一模具1和第二模具5，所述第一模具1开设有成型孔，所述第二模具5设置有杆件9以及避让所述杆件9的通料孔6，所述通料孔6与所述成型孔的进料侧连通，所述杆件9穿入所述成型孔并且至少延伸至所述成型孔的出料侧。其中，第二模具5可以设置为一体件，也可以分体结构，即第二模具加工安装孔8，以用于将杆件9采用焊接等方式固定安装到第二模具的安装孔8中。

通过挤压成型工艺进行加工时，原料通过挤条机孔板的进料口经由通料孔6进入到成型孔，经过成型孔和杆件9共同形成的模具腔进行加工处理，经由挤条机孔板的出料口挤出，以制成具有中间孔道结构的催化剂载体10。其中，挤条机孔板的进料口，即为第一模具1的通料孔6的进料侧，而且，通料孔6的出料侧与成型孔的进料侧连通；挤条机孔板的出料口，即为成型孔的出料口在去除杆件9所形成的遮挡部分之外的其余部分。可以理解的是，制成的催化剂载体10为条形结构，所述条形结构的横截面跟挤条机孔板的出料口的形状匹配，其中，所述条形结构可以为直线型条形结构，也可以为曲线形条形结构，可以为长条形结构，也可以为短条形结构。此外，挤条机孔板可以设置合理数量的第一模具1和第二模具5，而且该合理数量的第一模具1和第二模具5可以采用各种合理的叠置次序连接在一起，只要能够保证挤条机孔板的出料口由成型孔和杆件9共同形成即可，例如，挤条机孔板包括多个第一模具1以及多个第二模具5，第二模具5设置在相邻两个所述第一模具1之间，杆件9可以装配在多个第二模具5中的任意一个第二模具5的安装孔8中并且穿入与该任意一个第二模具5的通料孔6的出料侧连通的成型孔，直至延伸至多个第一模具1中的位于该任意一个第二模具5的通料孔6的出料侧方向的末端的第一模具1的成型孔的出料侧；则：挤条机孔板的出料口，即为该末端的第一模具1的成型孔的出料口在去除杆件9所形成的遮挡部分之外的其余部分；挤条机孔板的进料口，即首端的第一模具1的成型孔的进料口，该首端的第一模具1即为多个第一模具1中距离该末端的第一模具1最远的那个。

通过上述技术方案，本发明提供了一种用于成型的挤条机孔板和挤条机，该挤条机孔板通过设置第一模具1和第二模具5，通过将杆件延伸至第二模具的成型孔的出料侧，使得第二模具5的成型孔和杆件9能够共同形成挤条机孔板的模具腔，从而实现了一步法加工制得具有中间孔道结构的催化剂载体，提高了催化剂的有效利用率，还操作简单，简化了成型工艺，降低了成型加工过程中因打孔等额外工艺步骤造成的次品率，缩短了后续加工过程中的烘干、焙烧等工艺周期，降低了生产成本，而且第一模具在通过安装孔8固定杆件9的同时还能通过通料孔6向成型孔供给原料，保证了挤条机孔板能够连续、顺畅地作业；还能降低对材料自身的结构强度的要求，扩大了具有孔道结构的催化剂载体的选材范围，丰富了成品的材质类别。

如图4-8所示，鉴于挤条机孔板加工制成的催化剂载体10具有中间孔道结构，相较于实心结构的催化剂载体(指的是同一种材质的催化剂载体)而言，强度会有所降低，为了保证催化剂载体10的整体强度满足使用需求，例如，所述杆件9的横截面积与所述成型孔的横截面积的比值为0.05：100-30：100。优选为0.1：100-20：100；更优选为0.2：100-10：100，更适用于自身结构强度比较低的材质所制成的催化剂载体。值得一提的是，当挤条机孔板设有多个杆件9时，上述的杆件9的横截面积指的是多个杆件9的总的横截面积。

为了提高催化剂的有效利用率，可以通过增加催化剂载体10的外轮廓的表面积来实现，例如，成型孔包括圆孔、椭圆孔或者是异型孔2，不仅能够使制得的催化剂载体结构规整、形状稳定，提高了催化剂载体的强度，还能节约催化剂载体的材料使用量，降低了成本。其中，成型孔还可以根据实际需求设置为其他合理形式，例如，成型孔可以设置为横截面形成为正多面形结构，则制成的催化剂载体的外轮廓形成为正多面棱柱结构；或者是，成型孔设置为其他不规则形状。

具体的，所述异型孔2可以设置为多叶结构，能够在保证催化剂载体的整体强度的前提下，最大化地增加催化剂载体的外轮廓的表面积，优化了催化剂的有效利用率，具体的，异型孔2包括多个相交圆共同围成的多叶结构，所述多叶结构包括圆心角相等和/或圆弧半径相等的多个叶片3，则制成的催化剂载体的外轮廓形成为横截面为多叶结构的柱体，结构规整，有利于催化剂载体的受力均衡性，提高了催化剂载体的整体强度。可以理解的是，异型孔2实际上是孔道结构，该孔道结构的横截面为上述多叶结构，具体可以为两叶结构、三叶结构、四叶结构等多叶结构；进一步的，异型孔2可以设置为直线型延伸的孔道结构，有利于延长催化剂载体10进行挤压成型的成型时间，提高了催化剂载体10的成型稳定性。

如图4-8所示，所述杆件9设置为沿所述多叶结构所在的外接圆的中心轴延伸和/或沿所述叶片3的中心轴延伸，合理设计催化剂载体10的中间孔道结构的开设位置，分布均衡，有效地避免了催化剂载体10因开设中间孔道结构而造成局部强度骤降，提高了机械强度。具体的，当杆件9设置为沿所述多叶结构所在的外接圆的中心轴延伸时，挤条机孔板制得的催化剂载体10具有如图6和图8所示的第二孔道结构12；当杆件9设置为沿所述叶片3的中心轴延伸时，挤条机孔板制得的催化剂载体10具有如图4-8所示的第一孔道结构11；当第二模具5包括多个杆件9，多个杆件9分别沿多叶结构所在的外接圆的中心轴延伸和沿所述叶片3的中心轴延伸时，挤条机孔板制得的催化剂载体10具有如图6和图8所示的第一孔道结构11和第二孔道结构12，分布合理，提高了催化剂载体10的受力均衡性，增加了催化剂载体10的内孔表面积，优化了催化剂的有效利用率，还能有效地缩短烘干、焙烧等的工艺周期，便于加工。

如图3所示，所述杆件9的伸入所述异型孔2的部分设置为等截面结构，当采用挤压成型的方式通过挤条机孔板加工制成催化剂载体10时，杆体9与异型孔2所形成的模具腔也相应为等截面结构，有力地保证了催化剂载体10的加工形状的稳定性，有利于在模具腔的挤压成型作用下形成密实度高、强度高的密致型催化剂载体，安全高效。其中，杆件9可以采用如图3所示的成型钉，成型钉的头部13安装在安装孔8中，成型钉的杆部14设置为等截面结构并且朝向所述挤条机孔板的出料口方向延伸以套设在安装孔8和异型孔2内，安装简便，成本低。此外，杆件9还可以设置为圆锥形结构，例如，设置为常见的成型尖头钉，成型尖头钉的头部安装在安装孔8中，成型尖头钉的杆部设置为圆锥形结构并且宽头与所述成型尖头钉的头部连接，所述杆部朝向所述挤条机孔板的出料口方向延伸以套设在安装孔8和异型孔2内，以使得所述挤条机孔板的出料口由异型孔2和成型尖头钉的杆部的尖头来共同构成，从而制得了中间孔道结构极为窄小(指的是，横截面)的催化剂载体10。其中，在挤条机孔板的模具腔内，杆体9可以形成为各种合理的形状，以便于加工制成具有相应形状的中间孔道结构的催化剂载体10，例如，所述杆件9的所述部分设置为圆柱体，则催化剂载体10能够相应地形成圆柱结构的中间孔道结构，使得催化剂载体10的内表面更为平滑规整，避免了催化剂载体10因中间孔道结构存在尖锐孔壁所造成的出现应力集中现象，降低了催化剂载体10坍塌的几率。

进一步的，所述圆柱体的直径设置为0.01mm-0.5mm，兼顾催化剂载体的机械强度以及对活性组分的负载能力；优选地，0.05mm-0.3mm，设计更为合理。

此外，所述杆件9的所述部分设置为正多面棱体，则催化剂载体10能够相应地形成正多面棱体结构的中间孔道结构，使得催化剂载体10的内表面更为规整，保证了催化剂载体10的受力分布更为均衡，优化了催化剂载体10的整体强度。

进一步的，所述正多面棱体的所在外接圆柱的直径设置为不大于0.3mm，设计更为合理。其中，正多面棱体可以设置为三棱柱、四棱柱、五棱柱等正多面棱体，则催化剂载体10的中间孔道结构相应地形成为等边三角形、正方形、正五边形等正多边形结构。

为了使得挤条机孔板能够广泛适用于现有的挤条机，所述第二模具5的外周壁与所述第一模具1的外周壁平滑连接。其中，第一模具1和第二模具5的外轮廓可以设置为各种合理形状，例如圆柱形。可以理解的是，第二模具5以及第一模具1之间贴合设置，以避免漏料，例如，第一模具1的贴合面形成有第一安装结构4，第二模具5的贴合面形成有能够与第一安装结构4适配的第二安装结构7，例如，第一安装结构4和第二安装结构7中的其中一者设置为安装槽，另一者设置为与所述安装槽适配的安装凸起。

为了保证第二模具5输出的原料能够在异型孔的入料口处进行均匀布料，例如，第二模具的贴合第一模具的一端形成均料孔，以使通料孔6能够通过均料孔与成型孔连通，其中，均料孔可以设置为单一的通孔结构并且套设在杆件外，而且均料孔的分布区域同时覆盖通料孔6的分布区域以及成型孔的分布区域，使得通料孔6输出的原料能够在均料孔的缓冲作用下均匀进入成型孔中，提高了催化剂载体10的产品合格率。但是，为了简化第二模具的加工工艺，降低模具主体的加工难度，模具主体可以设置为等截面结构，使得第二模具5的实体结构的厚度(指的是，沿挤条机孔板的出料方向)能够实现最大化，增强了第二模具5的实体结构的承载能力，提高了杆件的固定牢靠性，具体的，所述通料孔6的分布区域至少覆盖所述成型孔的分布区域，使得第二模具能够通过通料孔6直接向第一模具1的成型孔均衡布料，有利于原料能够同时进入到成型孔的入料口处的各个区域，优化了挤条机孔板的挤压效率。可以理解的是，通料孔6可以设置为各种合理的形式，例如，如图2所示，可以通过第二模具5的实体结构分隔为多个小孔，其中，多个小孔可以跟安装孔8连通，也可以跟安装孔8隔离，此外，通料孔的整体外轮廓还可以设定为跟异型孔形状相同的多叶结构。

进一步的，所述第一模具1的高度和所述第二模具5的高度之比设置为1:3-3，兼顾提高杆件的固定牢靠性以及延长模具腔的加工时间。

本发明第二方面提供了一种挤条机，所述挤条机包括主体以及所述的用于成型的挤条机孔板，所述主体设置为能够将原料送入所述模具腔中进行挤压成型，以制得具有异型孔状外形和中间孔道结构的所述催化剂载体10。其中，原料可以采用陶瓷等自身结构强度较高的材料，也可以选用自身结构强度较低的材料，例如，氧化铝、氧化硅、氧化镁以及碳基材料中的至少一种。

通过上述技术方案，本发明提供了一种挤条机，该挤条机通过设置挤条机孔板，实现了一步法加工制得具有孔道结构的催化剂载体，提高了催化剂的有效利用率，操作简单，简化了工艺，缩短了后续加工过程中烘干、焙烧等工艺周期，降低了生产成本；还能降低对材料自身的结构强度的要求，扩大了具有孔道结构的催化剂载体的选材范围，丰富了成品的材质类别。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种用于成型的挤条机孔板，其特征在于，所述孔板包括彼此叠置第一模具（1）和第二模具（5），所述第一模具（1）开设有成型孔，所述第二模具（5）设置有杆件（9）以及避让所述杆件（9）的通料孔（6），所述通料孔（6）与所述成型孔的进料侧连通，所述杆件（9）穿入所述成型孔并且至少延伸至所述成型孔的出料侧；

所述杆件（9）的横截面积与所述通料孔（6）的横截面积的比值为0.05：100-10:100；

所述成型孔设置为异型孔（2），所述异型孔（2）包括多个相交圆共同围成的多叶结构，所述多叶结构包括圆心角相等和/或圆弧半径相等的多个叶片（3）；

所述第二模具（5）包括多个杆件（9），多个所述杆件（9）设置为沿所述多叶结构所在的外接圆的中心轴延伸和沿所述叶片（3）的中心轴延伸；

所述杆件（9）的横截面积为多个所述杆件（9）的总和横截面积。

2.根据权利要求1所述的用于成型的挤条机孔板，其特征在于，所述杆件（9）的伸入所述异型孔（2）的部分设置为等截面结构。

3.根据权利要求2所述的用于成型的挤条机孔板，其特征在于，所述杆件（9）的所述部分设置为圆柱体。

4.根据权利要求3所述的用于成型的挤条机孔板，其特征在于，所述圆柱体的直径设置为0.01mm-0.5mm。

5.根据权利要求4所述的用于成型的挤条机孔板，其特征在于，所述圆柱体的直径设置为0.05mm-0.3mm。

6.根据权利要求2所述的用于成型的挤条机孔板，其特征在于，所述杆件（9）的所述部分设置为正多面棱体。

7.根据权利要求6所述的用于成型的挤条机孔板，其特征在于，所述正多面棱体的所在外接圆柱的直径设置为不大于0.3mm。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的用于成型的挤条机孔板，其特征在于，所述第二模具（5）的外周壁与所述第一模具（1）的外周壁平滑连接。

9.根据权利要求8所述的用于成型的挤条机孔板，其特征在于，所述通料孔（6）的分布区域至少覆盖所述成型孔的分布区域。

10.根据权利要求1-7中任意一项所述的用于成型的挤条机孔板，其特征在于，所述第一模具（1）的高度和所述第二模具（5）的高度之比设置为1:3-3。

11.一种挤条机，其特征在于，所述挤条机包括主体以及根据权利要求1-10中任意一项所述的用于成型的挤条机孔板，所述主体设置为能够将原料送入所述模具的腔中进行挤压成型，以制得具有异型孔状外形和中间孔道结构的催化剂载体（10）。

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