CN113840703A - 内联式挤出物弓形测量和控制 - Google Patents

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Abstract

用于降低由形成陶瓷的混合物形成的挤出物的弓形的挤出技术。在周界上间隔开的多个测量位置测量挤出物的外表面的速度。对速度进行对比来确定是否存在速度偏差，以及将对比用于选择性地改变形成陶瓷的混合物的流动。

Description

内联式挤出物弓形测量和控制
相关申请的交叉参考
本申请根据35U.S.C.§119，要求2019年5月17日提交的美国临时申请第62/849,376号的优先权，其全文通过引用结合入本文。
背景技术
蜂窝体被用于多种应用，例如对工作流体(例如，交通工具发动机的燃烧废气中的污染物)中的不合乎希望的组分进行处理的微粒过滤器和催化转化器的构建。蜂窝体的制造工艺通常包括将形成陶瓷的混合物(例如，陶瓷批料材料)挤出通过挤出模头以形成挤出物。挤出物通常是拉长的段材的形式，包括形成在交叉壁的矩阵之间的拉长的通道。可以将拉长的段材切割成较小的部分，进行干燥、烧制以形成蜂窝体，例如用作微粒过滤器和/或催化转化器基材。
发明内容
本文描述的各种方案提供了用于控制挤出物中的弓形的改进的系统和方法等。例如，用于降低挤出物的弓形的设备可以构造成提供挤出物的外表面在周界间隔位置处的速度测量。该设备可以构造成使用这些测量来改变形成陶瓷的材料的流动从而降低挤出物的弓形。
降低挤出物的弓形的第一示例性设备包括：挤出模头、测量装置、流动控制装置和控制器。挤出模头限定了形成陶瓷的混合物在入口面与排出面之间的一部分流动路径。离开排出面的形成陶瓷的混合物形成挤出物。测量装置构造成在第一位置处测量挤出物的外表面的第一速度以及在第二位置处测量挤出物的外表面的第二速度。第二位置与第一位置是在周界上间隔开的。测量装置构造成产出代表第一速度的第一速度数据和代表第二速度的第二速度数据。流动控制装置布置成与形成陶瓷的混合物在位于挤出模头上游位置处的流动路径相邻。控制器构造成将第一速度数据与第二速度数据进行对比，并且至少部分基于大于或等于预定阈值目标值的第一速度数据与第二速度数据之差来产生控制信号。
降低挤出物的弓形的第二示例性设备包括：挤出模头、测量装置、流动控制装置和控制器。挤出模头限定了形成陶瓷的混合物在入口面与排出面之间的一部分流动路径。离开排出面的形成陶瓷的混合物形成挤出物。测量装置构造成在第一位置处测量挤出物的外表面的第一速度以及在第二位置处测量挤出物的外表面的第二速度。测量装置构造成产出代表第一速度的第一速度数据和代表第二速度的第二速度数据。第二位置与第一位置在周界上间隔开，并且第一和第二位置相对于挤出模头的排出面的纵向距离小于或等于9”。流动控制装置布置成与形成陶瓷的混合物在位于挤出模头上游位置处的流动路径相邻。控制器构造成将第一速度数据与第二速度数据进行对比，并且至少部分基于大于或等于1％的第一速度数据与第二速度数据的百分比差异来产生控制信号。该百分比差异是第一速度数据与第二速度数据之差的绝对值除以第一速度数据与第二速度数据的平均值。
用于控制挤出物的弓形的示例性方法包括：迫使形成陶瓷的混合物通过挤出模头，测量第一速度，测量第二速度，对比第一速度和第二速度，以及选择性地对流动控制装置进行控制。迫使形成陶瓷的混合物流动通过挤出模头以形成沿着挤出物流动路径延伸的挤出物。在第一位置处测量挤出物的外表面的第一速度。在第二位置处测量挤出物的外表面的第二速度，所述第二位置与所述第一位置在周界上间隔开。对比第一速度和第二速度来确定第一速度与第二速度之差是否大于或等于预定阈值目标值。至少部分基于第一速度与第二速度之差是否大于或等于预定阈值，来对流动控制装置进行选择性控制。
提供本概述是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。此外，要注意的是，本发明不限于具体实施方式和/或本文件其他部分中所描述的特定实施方式。本文中存在的此类实施方式仅是示意性目的。基于本文所含教导，其他实施方式对于相关领域的技术人员是显而易见的。
附图说明
附图并入本文并构成说明书的一部分，示出了本发明的实施方式，并且与所描述一起进一步用于解释所涉及的原理并使相关领域的技术人员能够做出和使用所公开的技术。
图1是示例性蜂窝体的透视图；
图2是根据实施方式的示例性挤出机的一部分的透视图，其包括用于降低挤出物的弓形的设备的实例。
图3是根据实施方式的图2所示的示例性挤出机的那部分的俯视图。
图4和5是根据实施方式的流动控制装置的实例的正视图。
图6显示根据实施方式的用于控制挤出物的弓形的示例性方法的流程图。
通过下面结合附图给出的详细描述，所公开的技术的特征和优点将变得更加明确，其中相同的附图标记始终标识对应的元件。在附图中，同样的附图标记通常表示一致、功能相似和/或结构相似的元件。元素第一次出现的图形由相应附图标记中最左边的数字表示。
具体实施方式
I.介绍
以下详细描述涉及显示了本发明示例性实施方式的附图。但是，本发明的范围不限于这些实施方式，相反地，而是由所附权利要求书所限定。因此，本发明仍然可以包括超过附图中所显示出的那些实施方式(例如，所示实施方式的修改版本)。
在说明书中，涉及“一个实施方式”、“一种实施方式”或者“一个示例性实施方式”等表明所述的实施方式可以包括特定的特征、结构或特性，但是不一定每个实施方式都包括该特定的特征、结构或特性。此外，此类表述不一定指的是同一个实施方式。除此之外，当结合一个实施方式描述特定的特征、结构、或特性时，指的是相关领域的技术人员有能力结合其他实施方式影响此类特征、结构、或特性，无论是否明确描述出来。
II.示例性实施方式
本文所述的示例性实施方式相比于已知的系统提供了对于控制形成陶瓷的混合物的挤出过程中所形成的挤出物的弓形的控制的改进。也就是说，在挤出过程中，挤出机机制、挤出模头和/或形成陶瓷的混合物的流变学的特性可能导致挤出物的尺寸和形状(这会包括弓形)的变化。弓形通常被认为是不合乎希望的并且可能源自使得挤出物在一个或多个方向上相对于所需的纵向挤出轴发生弯曲或曲形的偏差的流动。弓形可能导致坍塌或畸形的通道，或者以其他方式导致最终蜂窝体的形状和/或尺寸发生变化，这影响了蜂窝体安装或用于废气系统的适用性。
本文所述实施方式的优点包括实现了对挤出物进行实时的基于挤出机弓形测量和控制的设备。在示例性实施方式中，设备通过包括测量装置、流动控制装置和控制器用于直接闭环弓形控制，所述测量装置构造成测量挤出物在多个位置处的外表面的速度，所述控制器对速度进行对比来确定在绕着挤出物的周界间隔测量位置处是否存在速度偏差。如果确定了速度偏差，则可以使用流动控制装置来改变挤出模头上游的形成陶瓷的混合物的流动。
示例性实施方式的其他优点包括降低相对于挤出物的弓形的反馈延迟。设备提供了更灵敏且连续的速度测量。设备实现了当对挤出物进行挤出的同时对挤出物的弓形进行主动控制。
图1显示蜂窝体100的实例。蜂窝体100包括纵向延伸穿过蜂窝体100的多个间隔开的内壁102，它们基本平行于纵轴L。例如，内壁102从蜂窝体100的第一端104延伸到第二端106。间隔开的壁102具有不同取向，从而它们相交并组合限定了多个通道或孔道108。孔道108形成蜂窝体100的孔道蜂窝构造。外表皮109围绕内壁102并限定了蜂窝体100的外表面110。外表面109形成并限定了蜂窝体100的外部形状。
如本文所用，蜂窝体100包括大致蜂窝结构，但是并非严格限制为具有正方形结构通道的蜂窝体。例如，可以采用六边形、八边形、三角形、矩形或任何其它合适的通道形状。同时，虽然蜂窝体100的横截面是圆形的，但是不限于此。例如，横截面可以是椭圆形、正方形、矩形或者任意其他所需的形状。
可以由具有预定孔径的多孔材料构建蜂窝体100。通常由经过挤出和干燥的陶瓷材料形成蜂窝体100。陶瓷材料的例子包括但不限于：堇青石、碳化硅、氮化硅、钛酸铝、氧化铝和/或多铝红柱石，或其组合。
参见图2和3，将对一部分的挤出机220(其包括用于对挤出物222的弓形进行控制(例如降低)的示例性设备232)进行描述。如图3所示，挤出物可能发生弓形。例如，挤出物可能具有“左”弓形222a(即，朝向左边发生弓形)或者“右”弓形222b(即，朝向右边发生弓形)。应理解的是，弓形可能是任何方向，例如向下、向上，或者相对于目标纵向挤出方向(例如，图3中的实线所示的挤出物222)呈一些其他角度。挤出机220用于形成挤出物222，所述挤出物222通过加工(例如，切割、干燥和烧制)以形成蜂窝体100。挤出机220通常包括进料设备，其对用于形成形成陶瓷的混合物的材料进行混合并且将形成陶瓷的混合物传递到注入设备。也就是说，如本文所用，形成陶瓷的混合物包括任意数量的材料，它们在一起实现了蜂窝生坯体的挤出然后烧制以形成陶瓷蜂窝体(例如，蜂窝体100)。形成陶瓷的混合物可以包括：无机物(例如，氧化铝、氧化硅等)、粘结剂(例如，甲基纤维素)、液体载剂(例如，水)、烧结助剂以及有助于蜂窝体的制造过程的任何其他成分或添加剂。
注入设备用于通过对形成陶瓷的混合物进行推动、加压和/或塑化，迫使形成陶瓷的混合物朝向挤出模头224的流动F。注入设备可以采用螺杆挤出机、双螺杆挤出机或者类似装置来提供连续挤出过程。或者，注入设备可以采用柱塞式挤出机或者类似装置来提供不连续的挤出过程。
桶226在注入设备与挤出模头224之间延伸，并且提供了管道使得形成陶瓷的混合物流动到挤出模头224。各种装置可以连接到桶226来监测和/或控制形成陶瓷的混合物通向挤出模头224的流动。例如，监测装置228可以包括压力传感器、温度传感器以及类似装置。流动控制装置230可以包括筛网/均质器、可调节的流动控制装置(例如，弓形偏转装置(bow deflector device))和/或能够用于改变形成陶瓷的混合物的流动特性的任何其他装置。
用于控制挤出物的弓形的设备232包括：挤出模头224、测量装置234、流动控制装置230以及控制器236。挤出模头224包括限定了入口面和排出面的模头体。模头体限定了在入口面与排出面之间通过挤出机220的一部分的形成陶瓷的混合物的流动F。挤出模头224通常包括多个进料孔，它们与入口面相交并延伸进入到模头体中。挤出模头224还包括从进料孔延伸到排出面的多个销钉。销钉相互间隔开以限定相交的狭槽。进料孔与狭槽流体连通，从而流动进入到进料孔中的形成陶瓷的混合物被引导到狭槽中然后通过排出面。随着形成陶瓷的混合物流动离开挤出模头224的排出面，形成陶瓷的混合物形成挤出物222。挤出物222从挤出模头224沿着挤出物流动路径流动并形成拉长的段材。拉长的段材后续通过操作者手动或者通过切割装置自动切割或切断。
测量装置234构造成测量挤出物的外表面的速度并产生速度数据。例如，测量装置234可以构造成在绕着挤出物222的周界上间隔开的挤出物的外表面上的多个测量位置测量多个速度。根据这个例子，测量装置234可以构造成产生对应于所述多个速度的速度数据，所述多个速度是在绕着挤出物222的所述多个测量位置测得的。
在示例性实施方式中，测量装置234包括多个测量终端(例如，测量终端234a、234b、234c、234d中的任意两个或更多个)，它们构造成在绕着挤出物222呈圆周状分布的多个周界上间隔开的位置测量速度。例如，测量装置234包括第一测量终端234a和第二测量终端234b。第一测量终端234a构造成测量挤出物222的外表面的第一速度(其是在第一位置238a测得的)并且产生第一速度数据。第二测量终端234b构造成测量挤出物222的外表面的第二速度(其是在第二位置238b测得的)并且产生第二速度数据。第一位置238a和第二位置238b彼此是在周界上间隔开的。例如，第一和第二位置238a、238b在周界上间隔开的角度可以是约10°至约180°。在一个方面中，第一和第二位置238a、238b间隔开的角度可以是约45°至约180°。根据所示的例子，第一位置238a和第二位置238b是在周界上相对的，也就是说，它们在挤出物222的外表面上是对立的，或者布置在挤出物222的横向相对侧上，即，它们相对于挤出物222的中心轴间隔约180°的角度。
第一位置238a和第二位置238b限定了在第一位置238a与第二位置238b之间延伸的第一监测器轴M1，其延伸穿过挤出物222基本垂直于挤出物流动路径。在一个方面中，挤出物会具有大致圆柱形形状，并且在周界上相对的第一和第二位置取向成使得它们是挤出物222的直径相对侧上。
根据上文所述的例子，测量装置234还可以包括第三测量终端234c。第三测量终端234c构造成测量挤出物222的外表面的第三速度(其是在第三位置238c测得的)并且产生第三速度数据。进一步根据这个例子，测量装置234可以包括第四测量终端234d。第四测量终端234d构造成测量挤出物222的外表面的第四速度(其是在第四位置238d测得的)并且产生第四速度数据。在同时包括第三测量终端234c和第四测量终端234d的示例性实践方式中，第三位置238c和第四位置238d彼此是在周界上间隔开的。例如，第三位置238c和第四位置238b是在周界上相对的。第三位置238c和第四位置238d限定了在其间延伸的第二监测器轴M2，其大致延伸穿过挤出物222垂直于挤出物流动路径。根据这个实践方式，测量位置238的放置使得第一监测器轴M1与第二检测器轴M2之间的角度范围是约10°至约90°。例如，第一监测器轴M1和第二监测器轴M2相对于彼此的角度可以使得它们是近似垂直的，如图2所示。应理解的是，测量终端234a、234b、234c、234d的视线可以相对于挤出物的外表面是呈法向的或者呈角度的。
应理解的是，(例如，即使没有使得测量位置238的位置相对于挤出物222发生移动)，测量装置234(例如，终端234a-d)仍然可以位于监测器轴(例如，M1和M2)上或者可以放置成相对于监测器轴成角度。换言之，测量装置234可以布置成成角度地对挤出物222的表面进行监测而不是布置成相对于挤出物222的表面呈法向。
在例子中，可以以相对靠近的方式将多个测量终端导向到挤出物222上的测量位置。在此类例子中，速度测量可以取平均值，这可以改善准确度和可重复性。在一个方面中，取平均值的速度测量的测量位置可以布置在挤出物222的外表面的一定面积内，其小于或等于0.50英寸2(约323mm2)以及在另一个方面中小于或等于0.25英寸2(约161mm2)。
在挤出物的生产过程中，可能沿着任何轴形成弓形，以及测量装置234可以构造成相对于任何轴产生速度数据。在图2的示例性实施方式中，测量位置238可以大致描述为以90°间距周界间隔开，例如，绕着挤出物222位于0°、90°、180°和270°的位置。在另一个示例性实施方式中，测量位置238绕着挤出物222以45°、135°、225°和315°周界间隔开。在示例性实施方式中，使用回归技术将测得的速度解析到任何轴，从而测量装置234不一定必然构造成在绕着挤出物222的相对位置对速度进行直接测量。在示例性实施方式中，测量位置238基于表明主要弓形方向的经验数据进行取向。在另一个示例性实施方式中，测量位置238取向成容纳相邻硬件的物理限制。
测量装置234可以构造为非接触式速度测量装置，其中，在挤出物222与测量装置234之间没有直接接触。或者，测量装置234可以构造为接触式速度测量装置，其与挤出物222直接接触。
在示例性实施方式中，非接触式速度测量装置是激光速度计，例如激光多普勒速度计。在这个实施方式的一个方面中，测量装置234的测量终端234a、234b、234c、234d可以布置成使得测量位置绕着挤出物222以90°增量周界间隔开。该构造成实现了挤出物222的相对侧上的外表面的速度测量，这可以用于计算挤出物222在两个轴上的速度偏差，其可以进一步解析任何轴上的速度偏差。测量装置234可以使用挤出物222的外表面的纹理(例如，凸起、凹槽、粗糙度或者其他微缺陷)来辅助检测当挤出物222流动离开挤出模头224时的挤出物222的速度。
在一些实施方式中，测量装置234构造成以大致平行于挤出物流动路径的方向测量挤出物222的速度。测量装置可以取向成使得激光的视线取向成在测量位置238与挤出物222的外表面呈法向从而降低离轴测量误差，但是也可以使用相对于法向的其他角度。
激光速度计相对于其他类型的测量装置提供了多个优点，例如提供了高精度非接触式测量。此外，相比于其他类型的测量装置，激光速度计会是较小的。小的尺寸使得激光速度计可以放置成靠近挤出模头224的排出面并且相对于挤出物222的外表面进行最佳取向。小的尺寸还可以实现绕着挤出物222以紧密靠近排出面的方式布置较多数量的激光速度计。在例子中，测量装置234可以是Polytec LSV-1000激光表面速度计。应理解的是，可以使用除了激光速度计之外的速度测量装置。此外，可以同时使用不同类型的速度测量装置的组合。
在另一个示例性实施方式中，非接触式速度测量装置可以采用数字图像相关性来产生速度数据。例如，测量装置234可以包括数码照相机，其构造成在一段时间上，俘获挤出物222的外表面上的一个或多个标记或纹理(例如，微缺陷)的一系列图像。例如，可以通过例如向外表面施涂墨(例如墨鱼汁)的印刷头向挤出物222的外表面上施涂一个或多个标记。或者，照相机可以鉴定和追踪一个或多个区别纹理特征(例如，凸起、沟槽、凹槽等)。与定时器相结合，随着标记或者鉴定的特征在每个图像中的移动，可以将俘获的一系列图像用于产生速度数据。应理解的是，数码照相机可以构造为小的光纤光学照相机，从而可以在紧密靠近挤出模头224的排出面的地方俘获图像。设备232还可以包括光源来改善数码照相机俘获的图像。在采用数码照相机的测量装置234的示例性实践方式中，数码照相机的视线可以与挤出物222的外表面呈法向，但不一定必然是这样。
如上文所述，测量装置234可以构造为接触式速度测量装置。例如，接触式速度测量装置可以是Surveyor公司的轮式或路线追踪器(waywiser)，其测量挤出物222随时间的运动距离。可以将挤出物222随时间的运动距离的测量用于产生速度数据。
测量位置238可以放置成使得测量位置238布置在相对于挤出模头224的排出面的预定距离D内。在示例性实施方式中，测量位置238(例如，第一位置238a和第二位置238b)是距离挤出模头224的排出面小于或等于9英寸(约239mm)的纵向距离D。在这个实施方式的实践方式中，测量位置238是距离挤出模头224的排出面小于或等于3英寸(约76mm)的纵向距离D。在另一个示例性实施方式中，测量位置238是距离挤出模头224的排出面的纵向距离D，其与横向于挤出物222测得的挤出物222的最大横截面宽度尺度(例如，圆形挤出物的直径、矩形挤出物的对角线等)相关。例如，测量位置238可以是距离挤出模头224的排出面小于或等于挤出物222的最大横截面宽度尺度的纵向距离D。此外，可以对测量位置238的尺寸进行选择以提供足够的表面积用于相应的测量装置。
设备232的流动控制装置230布置成与通过挤出机220的形成陶瓷的混合物的流动路径相邻。流动控制装置230布置在挤出模头224的上游，即，使得流动控制装置230插入在挤出机220的进料设备与挤出模头224之间。流动控制装置230的位置使得流动控制装置230能够操控位于挤出模头224的上游的形成陶瓷的混合物的流动。对形成陶瓷的混合物的流动进行操控使得设备能够改变挤出物222的弓形量。在示例性实施方式中，流动控制装置230构造成对一部分的形成陶瓷的混合物的流动进行干扰(例如，对一部分的流进行物理阻挡或阻碍)。在另一个示例性实施方式中，流动控制装置230构造成改变形成陶瓷的混合物的至少一个物理特性(例如，增加或降低温度或挤出压力，通过增加或减少添加到形成陶瓷的混合物的水或其他物质的量来增加或降低粘度或其他流变性质等)。设备232可以包括多个阶段的流动控制装置230，并且流动控制装置可以构造成对一部分的陶瓷混合物的流动进行干扰，改变形成陶瓷的混合物的至少一种物理特性，或者这两种情况。
在示例性实施方式中，流动控制装置230包括构造成对通过挤出机220的形成陶瓷的混合物的流动的至少一部分进行干扰的机制。该机制可以通过在形成陶瓷的混合物的流的一部分中放置障碍物来对形成陶瓷的混合物的流动的至少一部分进行干扰。可用于流动控制装置230的流动控制装置的例子如根据示例性实施方式的图4和5所示。首先参加图4，流动控制装置440包括底座442，其限定了孔隙444和以可移动方式安装到底座442的多个可调节的板状物446。可调节的板状物446是可移动的，从而它们构造成选择性地延伸穿过一部分的孔隙444。在挤出机220中，形成陶瓷的混合物的流被引导通过孔隙444，并且可调节的板状物446可以进行移动，从而它们干扰了形成陶瓷的混合物的流动以校正挤出物222的弓形。可以包含任意数量的可调节的板状物446，从而对于能够用于改变挤出物弓形的形成陶瓷的混合物的流动干扰提供不同的控制量和方案。
参见图5，流动控制装置550包括限定了第一孔隙554的底座552。弓板(bow plate)556在至少一部分的第一孔隙554上延伸。吹板(blow plate)556以可移动的方式安装到底座552并且限定了第二孔隙558。弓板(bow plate)556是可移动的，从而第一孔隙554和第二孔隙558能够相对于彼此放置成控制挤出物222的弓形。2016年7月19日公告的美国专利第9,393,716号以及2017年5月26日公开的PCT公开号WO 2017/087753提供了可用于设备232的流动控制装置以及它们的进一步构造细节的例子，它们全文通过引用结合入本文。
可以改变形成陶瓷的混合物的物理特性来操控材料流动。例如，可以改变形成陶瓷的混合物的温度，这可以改变粘度和所得到的形成陶瓷的混合物的流动。例如，可以在整个挤出机220中，对部分的形成陶瓷的混合物的流进行加热或冷却，以操控流动并改变挤出物222的弓形。例如，可以产生挤出机220中的热不平衡，从而抵消形成陶瓷的混合物中的粘度差异，这可以用于校正诱发弓形的流变性。可以采用加热元件(例如，电阻式加热器)、冷却元件(例如，冷却剂回路)和/或通过改变挤出机220的其他部分的运作(例如，改变柱塞的螺杆或作用力，这也会导致温度变化)来产生温度变化。
可以通过自动或手动方式调节流动控制装置230。例如，可以采用连接到流动控制装置230的外部安装的伺服马达来调节流动控制装置230。在示例性实施方式中，马达可以连接到流动控制装置230中所包含的一个或多个可调节的板状物(例如，图4的可调节的板状物446)。在另一个示例性实施方式中，马达可以连接到流动控制装置230中所包含的一个或多个弓板(bow plate)(例如，图5中所示的弓板556)。流动控制装置230的手动调节可以通过操作者进行，例如，通过改变可手动移动的可调节板状物446或弓板556的位置。
设备232的控制器236构造成对来自绕着挤出物的测量位置238的速度数据进行对比。控制器236可以构造成多输入多输出控制器。当测量装置234测量挤出物222的外表面的速度并产生代表了速度的速度数据时，速度数据通讯传输到控制器236。控制器236对比了来自各个测量位置的速度数据来确定在绕着挤出物222的周界间隔开的位置上测得的外表面的速度之间是否存在差异。在示例性实施方式中，在挤出物222的外表面上的周界上相对的位置处测量速度，并且对速度进行对比。在另一个实施方式中，在绕着挤出物222的周界上间隔开的位置处测量多个速度，并且控制器236对速度进行解析以确定在绕着挤出物222的周界上相对的位置处是否存在速度差异。
控制器236构造成至少部分基于大于或等于速度偏差的预定阈值的第一速度数据与第二速度数据之差的大小来产生控制信号。可以通过计算第一速度数据与第二速度数据之差的绝对值来确定第一速度数据与第二速度数据之差的大小。在示例性实施方式中，预定阈值是第一速度数据与第二速度数据的平均大小的百分比。在示例性实施方式中，控制器可以构造成至少部分基于大于预定阈值的第一速度数据与第二速度数据之差的大小来产生控制信号。在示例性实施方式中，第一测量位置238a和第二测量位置238b是周界上相对的，并且预定阈值是第一速度数据与第二速度数据的平均值的百分比。例如，预定阈值可以是第一速度数据与第二速度数据的平均大小的1％。在另一个例子中，预定阈值可以是第一速度数据与第二速度数据的平均大小的2％。在另一个例子中，预定阈值可以是第一速度数据与第二速度数据的平均大小的3％。
第一速度数据与第二速度数据之差可以被用来表明挤出物222的弓形的方向并且可以被用来产生控制信号。例如，当考虑周界上相对的测量位置时，挤出物222通常会朝向具有较低速度的位置发生弓形，并且该确定情况可以被用于产生控制信号。当计算第一速度数据(V1)与第二速度数据(V2)之差时，差异的符号可以被用于产生表明控制弓形的方向的控制信号(即，V1-V2是正的或者是负的)。会认识到的是，控制器236可以连接到流动控制装置230。例如，控制器236可以与流动控制装置230电连通。
控制器236产生的控制信号可以被用于提供反馈来调节流动控制装置230。在示例性实施方式中，控制信号构造为传输到流动控制装置230来改变形成陶瓷的混合物的流动的指令。在这个实施方式的实践方式中，流动控制装置230配置有附连的马达，并且指令构造成自动驱动附连的马达。因此，可以通过设备232产生闭合的反馈回路。在另一个示例性实施方式中，控制信号构造成提供指令为操作者产生提供视觉反馈(例如，视觉指示或标记)的显示。操作者可以使用视觉反馈所呈现的信息来手动调节流动控制装置230从而改变形成陶瓷的混合物的流动。
构建并使用测试设备来收集经验数据(如表1所示)，并且对设备232的运行加以验证。采用一对周界上相对的市售可得激光速度计来构建测试设备。激光速度计安装成与40mm挤出机相邻并且放置在约为0°和180°的位置，例如图2所示的第一测量装置234a和第二测量装置234b。作为结果，激光速度计构造成测量周界上相对的测量位置处(例如，图2所示的第一测量位置238a和第二测量位置238b)的挤出物的外表面的速度。激光速度计是水平的并且取向成使得每个激光速度计中的激光视线取向成与离开挤出模头的挤出物的外表面近似呈法向。采用挤出模头上游的流动控制装置来形成挤出物，从而挤出物证实了在选定取向上的弓形，所述选定取向通常是包括测量位置的水平平面(即，预期引入“左”或“右”弓形)。采用激光速度计在测量位置处测量速度，并且产生并分析代表了测得的速度的速度数据。速度数据证明，证实具有弓形的挤出物确实呈现出在周界上间隔开的测量位置处测量的挤出物的外表面的速度偏差。
表1
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在挤出物中手动引入弓形的同时，测量平均右速度和平均左速度。对于每种测试条件计算速度偏差(VL-VR)。测试1的无弓形条件(例如，如图3所示的挤出物222)证实测得的平均速度偏差是-0.001m/分钟或者0.1％。测试2-4的右弓形条件(例如，图3的挤出物222b所示的那种情况)，证实平均速度偏差约为0.041m/分钟或者5.1％(VL大于VR)。测试5-7的左弓形条件(例如，图3的挤出物222a所示的那种情况)，证实平均速度偏差约为-0.029m/分钟或者3.7％(VR大于VL)。对测量解析进行分析，并且确定测量具有足够的解析度和稳定性对无弓形、左弓形、和右弓形条件中的左右速度之间的偏差进行适当解析。
图6显示对挤出物的弓形进行控制的示例性方法的流程图660。可以采用例如如图2和3所示的用于控制弓形的设备232的任意实施方式来进行流程图660。基于关于流程图660的讨论，其他结构和操作实施方式对于相关领域的技术人员会是显而易见的。
如图6所示，流程图660的方法开始于步骤662。在步骤662中，迫使形成陶瓷的混合物通过挤出模头。在示例性实施方式中，在步骤662时形成陶瓷的混合物的受迫包括迫使形成陶瓷的混合物流动通过挤出模头以形成挤出物。流动离开挤出模头的挤出物沿着挤出物流动路径延伸。例如，可以通过挤出机迫使形成陶瓷的混合物通过挤出模头(例如，通过挤出机220迫使其通过挤出模头224)。
在步骤664，测量第一速度。在步骤664测量第一速度包括在第一位置处测量挤出物222的外表面的第一速度。在示例性实施方式中，通过挤出物222的外表面上的第一位置238a处的测量装置234a测量第一速度。
在步骤666，测量第二速度。在步骤666测量第二速度包括在与第一位置周界上间隔开的第二位置处测量挤出物222的外表面的第二速度。在示例性实施方式中，第一位置与第二位置是在周界上相对的。例如，通过挤出物222的外表面上的第二位置处的测量装置234b测量第二速度，所述第二位置238b在周界上间隔开从而使得所述第二位置238b与第一位置238a是在周界上相对的。
在步骤668，对比第一和第二速度。在步骤668处对比第一速度数据和第二速度数据包括确定第一速度数据与第二速度数据之差的大小是否大于或等于预定阈值。在示例性实施方式中，预定阈值是第一速度数据与第二速度数据的平均大小的1％。在示例性实践方式中，可以通过设备232的控制器236或者通过操作者来进行第一速度数据与第二速度数据的对比。
在示例性实施方式中，测量第三和第四速度。在第三和第四位置处测量第三和第四速度，并且对比代表了第三和第四速度的速度数据。可以对比第三和第四速度来确定第三速度数据与第四速度数据之差的大小是否大于或等于第二预定阈值。在示例性实施方式中，第三与第四测量位置是在周界上相对的。
在步骤670，选择性地对流动控制装置进行控制。至少部分基于第一速度数据与第二速度数据之差的大小是否大于或等于预定阈值，在步骤670中对流动控制装置进行选择性控制。在示例性实施方式中，对流动控制装置进行选择性控制包括移动至少一部分的流动控制装置从而使得流动控制装置至少部分干扰了位于挤出模头上游的形成陶瓷的混合物的流动。例如，可以通过设备232的控制器236或者操作者来选择性地控制流动控制装置(例如，图4和5分别为流动控制装置440、550)。
III.一些示例性实施方式的进一步讨论
在一个方面中，提供了降低挤出物的弓形的设备。设备包括：挤出模头，其限定了位于入口面与排出面之间的形成陶瓷的混合物的一部分的流动路径，其中，离开排出面的形成陶瓷的混合物形成挤出物；测量装置，其构造成测量在第一位置处的挤出物的外表面的第一速度以及测量在周界上与第一位置间隔开的第二位置处的挤出物的外表面的第二速度，以及产生代表了第一速度的第一速度数据和代表了第二速度的第二速度数据；流动控制装置，其沿着形成陶瓷的混合物的流动路径布置在挤出模头的上游位置，能够通过控制信号控制所述流动控制装置；以及控制器，其构造成对比第一速度数据和第二速度数据，从而至少部分基于大于或等于预定阈值的第一速度数据与第二速度数据之差的大小来产生控制信号，以及将控制信号通讯传输到流动控制装置。
在一些实施方式中，第一和第二位置是距离挤出模头的排出面小于或等于9英寸(22.86cm)的纵向距离。
在一些实施方式中，第一和第二位置是距离挤出模头的排出面小于或等于3英寸(7.62cm)的纵向距离。
在一些实施方式中，挤出物具有挤出物上横向测量的最大横截面宽度尺度，以及其中，第一和第二位置是距离挤出模头的排出面小于或等于最大横截面宽度尺度的纵向距离。
在一些实施方式中，控制器连接到流动控制装置从而使得控制器与流动控制装置电连通。
在一些实施方式中，至少一部分的流动控制装置能够移动成如下构造，其中，至少部分基于控制信号，流动控制装置至少部分布置在流动路径中从而至少部分阻挡了形成陶瓷的混合物的流动。
在一些实施方式中，设备还包括显示器，其构造成至少部分基于控制信号提供至少一种视觉指示。
在一些实施方式中，测量装置包括非接触式速度测量装置，其构造成在挤出物的外表面的第一速度和第二速度的测量过程中与挤出物间隔开。
在一些实施方式中，非接触式速度测量装置包括激光速度计，所述激光速度计被导向挤出物的外表面并且与挤出物的外表面呈法向。
在一些实施方式中，非接触式速度测量装置包括数码照相机，所述数据照相机构造成在一段时间上收集挤出物的外表面的一系列的图像。
在一些实施方式中，测量装置包括接触式速度测量装置。
在一些实施方式中，第一位置与第二位置在外表面上是相对立的。
在一些实施方式中，测量装置构造成在第三位置处测量挤出物的外表面的第三速度以及在与第三位置周界上间隔开的第四位置处测量挤出物的外表面的第四速度，以及产生代表第三速度的第三速度数据和代表第四速度的第四速度数据。
在一些实施方式中，第三位置与第四位置在外表面上是相对立的。
在一些实施方式中，第一位置和第二位置限定了在第一位置与第二位置之间延伸的第一监测器轴，其中，第一监测器轴延伸穿过挤出物基本垂直于挤出物流动路径，其中，第三位置和第四位置限定了在第三位置与第四位置之间延伸的第二监测器轴，其中，第二监测器轴延伸穿过挤出物基本垂直于挤出物流动路径，以及其中，第二检测器轴相对于第一检测器轴呈10°至90°的角度。
在一些实施方式中，预定阈值是第一速度数据与第二速度数据的平均大小的1％。
在另一个方面中，提供了降低挤出物的弓形的设备。设备包括：挤出模头，其限定了位于入口面与排出面之间的形成陶瓷的混合物的一部分的流动路径，其中，离开排出面的形成陶瓷的混合物形成挤出物；测量装置，其构造成测量在第一位置处的挤出物的外表面的第一速度以及测量在周界上与第一位置间隔开的第二位置处的挤出物的外表面的第二速度，以及产生代表了第一速度的第一速度数据和代表了第二速度的第二速度数据，其中，第一和第二位置是距离挤出模头的排出面小于或等于挤出物的最大横截面尺度的纵向距离；流动控制装置，其布置成与形成陶瓷的混合物的流动路径相邻位于挤出模头的上游位置，能够通过控制信号控制所述流动控制装置；以及控制器，其构造成对比第一速度数据和第二速度数据，从而至少部分基于大于或等于1％的第一速度数据与第二速度数据的百分比差异来产生控制信号，以及将控制信号通讯传输到流动控制装置，其中，所述百分比差异是第一速度数据与第二速度数据之差的绝对值除以第一速度数据与第二速度数据的平均值。
在一些实施方式中，控制器连接到流动控制装置从而使得控制器与流动控制装置电连通。
在一些实施方式中，第一位置与第二位置在外表面上是相对立的。
在一些实施方式中，测量装置构造成在第三位置处测量挤出物的外表面的第三速度以及在与第三位置周界上间隔开的第四位置处测量挤出物的外表面的第四速度，以及产生代表第三速度的第三速度数据和代表第四速度的第四速度数据。
在一些实施方式中，第三位置与第四位置在外表面上是相对立的。
在一些实施方式中，第一位置和第二位置限定了在第一位置与第二位置之间延伸的第一监测器轴，其中，第一监测器轴延伸穿过挤出物基本垂直于挤出物流动路径，其中，第三位置和第四位置限定了在第三位置与第四位置之间延伸的第二监测器轴，其中，第二监测器轴延伸穿过挤出物基本垂直于挤出物流动路径，以及其中，第二检测器轴相对于第一检测器轴呈10°至90°的角度。
在另一个方面中，提供了控制挤出物的弓形的方法。方法包括：迫使形成陶瓷的混合物流动通过挤出模头以形成沿着挤出物流动路径延伸的挤出物；以及至少部分基于在靠近挤出模头的排出面的第一位置处的挤出物的外表面的第一速度与靠近挤出模头的排出面且在周界上与第一位置间隔开的第二位置处的挤出物的外表面的第二速度之差的大小是否大于或等于预定阈值目标值来对流动控制装置进行控制。
在一些实施方式中，预定阈值目标值是第一速度数据与第二速度数据的平均大小的1％。
在一些实施方式中，方法还包括至少部分基于大于或等于预定阈值目标值的第一速度与第二速度之差的大小来干扰位于挤出模头上游的形成陶瓷的混合物的流动。
在一些实施方式中，第一位置与第二位置在外表面上是相对立的。
在一些实施方式中，方法还包括：在第三位置处测量挤出物的外表面的第三速度；在与第三位置周界上间隔开的第四位置处测量挤出物的外表面的第四速度；对比第三速度和第四速度，从而确定第三速度与第四速度之差的大小是否大于或等于第二预定阈值目标值；以及至少部分基于第三速度与第四速度之差的大小是否大于或等于第二预定阈值目标值来对流动控制装置进行选择性控制。
在一些实施方式中，第三位置与第四位置在外表面上是相对立的。
在一些实施方式中，测量第一速度或者测量第二速度中的至少一个包括用激光速度计测量挤出物的外表面的速度。
在一些实施方式中，测量第一速度或者测量第二速度中的至少一个包括在一段时间上收集一系列的图像并且在这一系列的图像中，对挤出物的外表面的一个或多个特征的位置进行追踪。
IV.结论
尽管用结构特征和/或行为专用的语言描述了本主题，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于上述具体特征或动作。相反地，上文所述的特定特征和行为公开作为实践权利要求的例子，并且其他等同特征和行为旨在落在权利要求书的范围内。

Claims (30)

1.一种用于降低挤出物的弓形的设备，该设备包括：
挤出模头，其限定了位于入口面与排出面之间的形成陶瓷的混合物的一部分的流动路径，其中，离开排出面的形成陶瓷的混合物形成挤出物；
测量装置，其构造成测量在第一位置处的挤出物的外表面的第一速度以及测量在周界上与第一位置间隔开的第二位置处的挤出物的外表面的第二速度，以及产生代表了第一速度的第一速度数据和代表了第二速度的第二速度数据；
流动控制装置，其沿着形成陶瓷的混合物的流动路径布置在挤出模头的上游位置，能够通过控制信号控制所述流动控制装置；以及
控制器，其构造成对比第一速度数据和第二速度数据，从而至少部分基于大于或等于预定阈值的第一速度数据与第二速度数据之差的大小来产生控制信号，以及将控制信号通讯传输到流动控制装置。
2.如权利要求1所述的设备，其中，第一和第二位置是距离挤出模头的排出面小于或等于9英寸(22.86cm)的纵向距离。
3.如权利要求2所述的设备，其中，第一和第二位置是距离挤出模头的排出面小于或等于3英寸(7.62cm)的纵向距离。
4.如权利要求1-3中任一项所述的设备，其中，挤出物具有挤出物上横向测量的最大横截面宽度尺度，以及其中，第一和第二位置是距离挤出模头的排出面小于或等于最大横截面宽度尺度的纵向距离。
5.如权利要求1-4中任一项所述的设备，其中，控制器连接到流动控制装置从而使得控制器与流动控制装置电连通。
6.如权利要求5所述的设备，其中，至少一部分的流动控制装置能够移动成如下构造，其中，至少部分基于控制信号，流动控制装置至少部分布置在流动路径中从而至少部分阻挡了形成陶瓷的混合物的流动。
7.如权利要求1-6中任一项所述的设备，其还包括显示器，所述显示器构造成至少部分基于控制信号提供至少一种视觉指示。
8.如权利要求1-7中任一项所述的设备，其中，测量装置包括非接触式速度测量装置，其构造成在挤出物的外表面的第一速度和第二速度的测量过程中与挤出物间隔开。
9.如权利要求8所述的设备，其中，非接触式速度测量装置包括激光速度计，所述激光速度计被导向挤出物的外表面并且与挤出物的外表面呈法向。
10.如权利要求8所述的设备，其中，非接触式速度测量装置包括数码照相机，所述数据照相机构造成在一段时间上收集挤出物的外表面的一系列的图像。
11.如权利要求1-10中任一项所述的设备，其中，测量装置包括接触式速度测量装置。
12.如权利要求1-11中任一项所述的设备，其中，第一位置和第二位置在挤出物的外表面上是相对立的。
13.如权利要求1-12中任一项所述的设备，其中，测量装置构造成在第三位置处测量挤出物的外表面的第三速度以及在与第三位置周界上间隔开的第四位置处测量挤出物的外表面的第四速度，以及产生代表第三速度的第三速度数据和代表第四速度的第四速度数据。
14.如权利要求13所述的设备，其中，第三位置和第四位置在挤出物的外表面上是相对立的。
15.如权利要求13所述的设备，其中，第一位置和第二位置限定了在第一位置与第二位置之间延伸的第一监测器轴，其中，第一监测器轴延伸穿过挤出物基本垂直于挤出物流动路径，其中，第三位置和第四位置限定了在第三位置与第四位置之间延伸的第二监测器轴，其中，第二监测器轴延伸穿过挤出物基本垂直于挤出物流动路径，以及其中，第二检测器轴相对于第一检测器轴呈10°至90°的角度。
16.如权利要求1-15中任一项所述的设备，其中，预定阈值是第一速度数据与第二速度数据的平均大小的1％。
17.一种用于降低挤出物的弓形的设备，该设备包括：
挤出模头，其限定了位于入口面与排出面之间的形成陶瓷的混合物的一部分的流动路径，其中，离开排出面的形成陶瓷的混合物形成挤出物；
测量装置，其构造成测量在第一位置处的挤出物的外表面的第一速度以及测量在周界上与第一位置间隔开的第二位置处的挤出物的外表面的第二速度，以及产生代表了第一速度的第一速度数据和代表了第二速度的第二速度数据，其中，第一和第二位置是距离挤出模头的排出面小于或等于挤出物的最大横截面尺度的纵向距离；
流动控制装置，其布置成与形成陶瓷的混合物的流动路径相邻位于挤出模头的上游位置，能够通过控制信号控制所述流动控制装置；以及
控制器，其构造成对比第一速度数据和第二速度数据，从而至少部分基于大于或等于1％的第一速度数据与第二速度数据的百分比差异来产生控制信号，以及将控制信号通讯传输到流动控制装置，其中，所述百分比差异是第一速度数据与第二速度数据之差的绝对值除以第一速度数据与第二速度数据的平均值。
18.如权利要求17所述的设备，其中，控制器连接到流动控制装置从而使得控制器与流动控制装置电连通。
19.如权利要求17或18中任一项所述的设备，其中，第一位置和第二位置在挤出物的外表面上是相对立的。
20.如权利要求17-19中任一项所述的设备，其中，测量装置构造成在第三位置处测量挤出物的外表面的第三速度以及在与第三位置周界上间隔开的第四位置处测量挤出物的外表面的第四速度，以及产生代表第三速度的第三速度数据和代表第四速度的第四速度数据。
21.如权利要求20所述的设备，其中，第三位置和第四位置在挤出物的外表面上是相对立的。
22.如权利要求17-21中任一项所述的设备，其中，第一位置和第二位置限定了在第一位置与第二位置之间延伸的第一监测器轴，其中，第一监测器轴延伸穿过挤出物基本垂直于挤出物流动路径，其中，第三位置和第四位置限定了在第三位置与第四位置之间延伸的第二监测器轴，其中，第二监测器轴延伸穿过挤出物基本垂直于挤出物流动路径，以及其中，第二检测器轴相对于第一检测器轴呈10°至90°的角度。
23.一种用于控制挤出物的弓形的方法，其包括：
迫使形成陶瓷的混合物流动通过挤出模头以形成沿着挤出物流动路径延伸的挤出物；以及
至少部分基于在靠近挤出模头的排出面的第一位置处的挤出物的外表面的第一速度与靠近挤出模头的排出面且在周界上与第一位置间隔开的第二位置处的挤出物的外表面的第二速度之差的大小是否大于或等于预定阈值目标值来对流动控制装置进行控制。
24.如权利要求23所述的方法，其中，预定阈值目标值是第一速度与第二速度的平均大小的1％。
25.如权利要求23或24中任一项所述的方法，其还包括至少部分基于大于或等于预定阈值目标值的第一速度与第二速度之差的大小来干扰位于挤出模头上游的形成陶瓷的混合物的流动。
26.如权利要求23-25中任一项所述的方法，其中，第一位置和第二位置在挤出物的外表面上是相对立的。
27.如权利要求23-26中任一项所述的方法，其包括：
在第三位置处测量挤出物的外表面的第三速度；
在与第三位置周界上间隔开的第四位置处测量挤出物的外表面的第四速度；
对比第三速度和第四速度，从而确定第三速度与第四速度之差的大小是否大于或等于第二预定阈值目标值；以及
至少部分基于第三速度与第四速度之差的大小是否大于或等于第二预定阈值目标值来对流动控制装置进行选择性控制。
28.如权利要求27所述的方法，其中，第三位置和第四位置在挤出物的外表面上是相对立的。
29.如权利要求23-28中任一项所述的方法，其中，测量第一速度或者测量第二速度中的至少一个包括用激光速度计测量挤出物的外表面的速度。
30.如权利要求23-29中任一项所述的方法，其中，测量第一速度或者测量第二速度中的至少一个包括在一段时间上收集一系列的图像并且在这一系列的图像中，对挤出物的外表面的一个或多个特征的位置进行追踪。
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