DE2826732A1

DE2826732A1 - Extrusionsform

Info

Publication number: DE2826732A1
Application number: DE19782826732
Authority: DE
Inventors: Wendell Stuart Blanding; Robert Vernon Van Dewoestine
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1977-06-20
Filing date: 1978-06-19
Publication date: 1979-01-04
Also published as: GB1554853A; JPS548661A; US4118456A; FR2395104A1; DE2826732C2; FR2395104B1; JPS6326682B2

Description

Anmelderin: Corning Glass Works
Corning, N.Y., USA

Extrusionsform

Die Erfindung betrifft Extrudierformen zur Herstellung von Wabenkörpern.

Zur Herstellung dünnwandiger Wabenkörper geeignete Extrudierformen wurden bisher durch Einsägen von Auslaßsohlitzen an einer als Auslaßfläche bestimmten Seite eines festen Pormblocks, und Einbohren langer Bohrlöcher von einer Einlaßfläche bis zu den Auslaßschlitzen hergestellt, TJS-PS 3,790,654« Die Bohrungen können mit jedem Schlitz oder jedem zweiten Schlitz verbunden werden und reichen über eine beträchtliche Länge durch den lOrmblock.

Da das extrudierte Material in den Auslaßschlitzen zu einem zusammenhängenden Matrixkörper zusammenfließen soll, müssen die Auslaßschlitze entweder so ausreichend lang sein, daß das Material vor dem Austritt aus der Form eine Querströmung

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erfährt und zusammenfließt, oder es müssen zur Verkürzung der für das Zusammenfließen zu den vielzelligen Wabenkörpern erforderlichen Querströmung zusätzliche Bohrungen mit dem Schlitzgitter verbunden werden.

Das zu extrudierende keramische Material wirkt stark schmirgelartig, weshalb die Form aus hochgradig abriebfestem Stahl hoher Qualität hergestellt werden muß. Stahl dieser Qualität ist sehr schwer zu bearbeiten, besonders da die Zellstruktur mit ZeIldichten von 300 Zellen pro inch und Wanddicken von nur 0,01" oder dünner sehr genaue Toleranzen bedingt. Je nach dem !Formmaterial ist die Toleranz der Schlitztiefe auf etwa 0,2" begrenzt, Schwierig ist auch die genau ausgerichtete und fluchtende Einbohrung der langen Bohrlöcher mit den genauen Schnitt- oder Kreuzungsstellen der Auslaßschlitze, besonders wegen der großen Länge der Bohrungen, die mit der Dicke und der erforderlichen Festigkeit des Formblocks gegenüber den bis zu 3000 - 3500 psi erreichenden Extrusionsdrücken zusammenhängt. Außerdem ist der mögliche Durchmesser der Bohrungen aus Gründen der Festigkeit der Form stark begrenzt, weil zu dünne Zellwände den Extrusionsdruck nicht aushalten. Bohrungen kleiner Durchmesser verursachen andererseits starke Druckgefälle und verlangen hohe Betriebsdrücke .

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Während in der Form der US-PS 3,790,654 die Bohrungen die Kreuzungen oder Schnittstellen der Auslaßschlitze überlappen und in Anlage mit Teilen der zwischen den Schlitzen angeordneten Stifte enden, schlägt die US-PS 3,846,197 die Verwendung je einer Verteilerflache am unteren Ende der Bohrungen vor, welche die Strömung entsprechend den Kreuzungsstellen der Auslaßschlitze in die Schiitζöffnungen an den Kreuzungsstellen anstatt zu den Stiften zwischen den Kreuzungsstellen umleiten und eine verbesserte Querströmung ergeben sollen. Auch hier ist der maximale Bohrungsdurchmesser aber begrenzt und der starke Druckabfall erfordert ebenfalls hohe Betriebsdrücke.

Aufgabe der Erfindung ist eine Extrudierform zur Herstellung dünnwandiger Wabenkörper, welche die nachteiligen starken Druckgefälle vermeidet ohne die Festigkeit der Form zu schwächen.

Diese Aufgabe wird durch die Extrusionsform der Erfindung dadurch gelöst, daß die Form aus zwei Teilkörpern zusammengesetzt ist, in dem ersten Teilkörper die Auslaßschlitze zur Auslaßseite führend untereinander verbunden, und an ihren Schnittstellen von der entgegengesetzten Einlaßseite her kommend mit diesen verbundene Einlaßbohrungen angebracht sind, in dem zweiten Körper von einer Einlaßseite bis zur entgegengesetztea Auslaßseite Bohrungen größeren Durchmessers als die Bohrungen in dem zweite» leilkörper vorgesehen sind, und die.beiden Teilkörper so zu einem einheitlichen Formkörper zusammengesetzt werden, daß jede Bohrung des

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zweiten Teilkörpers mit mehreren Bohrungen im ersten Teilkörper in Verbindung steht.

Wabenkörper bestehen aus einer Vielzahl von Zellen mit etwa 0,002 - 0,05" dicken Zellwänden. Die zu ihrer Herstellung geeigneten Extrusionsformen bestehen vorzugsweise aus zweihrorgefertigten (vgl. weiter unten) Formteilen, Platten, Scheiben, aus geeignetem Material, z.B. Metall, die z.B. durch Schweißen, Kaltlöten u.s.w. zusammengefügt werden. Das erste Formteil enthält dann z.B. die Bohrungen, das Zweite die untereinander verbundenen, im gleichen oder verschiedenen gegenseitigen Abstand angeordneten Auslaßschlitze, die auf der Austrittsfläche ein Gitter beliebiger geometrischer Form (rechtwinklig, quadratisch, dreieckig, polygonal, kreisrund u.s.w.) bilden. Dieser zweite oder Auslaßteil enthält ferner eine Vielzahl die Einlaßseite über innen liegende Wurzel- oder Fußteile der Auslaßschlitze liegende Stellen mit der Auslaßseite verbindende Bohrungen kleinen Durchmessers, welche das Extrusionsmaterial zu den Ereuzungs- oder Schnittstellen der Auslaßschlitze führen. Sie haben vorzugsweise nicht nur eine Mindestlänge, sondern auch vergleichsweise kleine Durchmesser und stehen unmittelbar mit bestimmten Schnittstellen des von den Auslaßschlitzen gebildeten Gitters in Verbindung. Die Auslaßschlitze haben eine die angestrebte dünnwandige Struktur ergebende Größe und Ausrichtung und reichen von der Auslaßfläche so weit nach innen, daß die Schlitze mit Material gefüllt werden, bevor es aus der Form tritt. Die Schlitze ergeben einen derart ausreichenden Strömungswiderstand, daß das Material von dem

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Austritt aus der Form seitlich in den Schlitztiefen zusammenläuft und eine zusammenhängende Masse bildet.

Durch den Einlaßteil der Form führen Bohrungen erheblich größeren Durchmessers als des der Bohrungen im Auslaßteil. Sie sind so ausgerichtet, daß beim Zusammenbau der beiden Formhälften eine Verbindung jeder Bohrung in der ersten Hälfte mit mehreren Bohrungen der zweiten Hälfte hergestellt wird. Im Auslaßteil können somit recht kurze Bohrungen sehr genauer Ausrichtung vorgesehen werden, die von den größeren Bohrungen im Einlaßteil mit Extrudiermasse ■versorgt werden. Hierdurch erhält die Form hohe strukturelle Festigkeit und vermeidet das bisher vorherrschende starke Druckgefälle.

An Hand der Zeichnungen sei die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Die Figur 1 schematisch (unter Weglassung der Öffnungen) eine Extrusionsform;

die Figur 2 in Frontansicht einen Teil der Auslaßhälfte, mit einer die gegenüberliegende Einlaßseite zeigenden, weggebrοebenen Ecke;

die Figur 3 den Formteil der Figur 2 von der gegenüberliegenden Einlaßseite her gesehen, mit einer die Auslaßseite zeigenden, weggebrochenen Ecke;

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die Figur 4 in Frontansicht den Einlaßteil der Form mit den größeren Bohrungen, von deren Auslaßseite und die Figur 5 dieselbe, aber von deren Einlaßseite her betrachtet;

die Figur 6 die Einlaßhälfte im Schnitt entlang der Schnittlinie 6-6 der Figur 5;

die Figur 7 eine weitere Ausbildung mit einem auf die Einlaßhälfte der Figur 5 gesetzten weiteren Einlaßteil;

die Figuren 8, 9, 10 den Figuren 3, 4, 5 entsprechende Ansichten einer weiteren Ausgestaltung, in welcher jede (anstatt nur jede zweite) Kreuzungsstelle der Auslaßschlitze durch eine Bohrung versorgt wird.

Die Figuren 1-3 zeigen als Beispiel eine runde, oder scheibenförmige Extrusionsform 10, die aus dem Einlaßteil 12 und dem Auslaßteil 14 zusammengesetzt ist, vgl. auch die Figur 6. Ia der Auslaßfläche 18 des Teils 14 sind eine Extrudiergitter für den Nabenkörper bildende, miteinander verbundene Auslaßschlitze 16 vorgesehen, die von den Seitenwänden der zwischen den Schlitzen angebrachten Stifte 20 begrenzt werden. Vergleichsweise kleine Bohrungen 22 führen von der Einlaßfläche 24 zu den Kreuzungsoder Schnittstellen 26 der Schlitze 16, an den Wurzel- oder Fußstellen 28 zur Sicherung einer besseren Materialströmung.

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Die Einlaßhälfte 12 der Form 10 (Figuren 4 und 6) enthält die vergleichsweise größeren, von der Einlaßfläche 30 "bis zur Austrittsfläche 34 führenden Bohrungen 32, Infolge des im Vergleich zu den Bohrungen 22 größeren Durchmessers bedient eine Bohrung 32 mehrere der Bohrungen 22, im Falle der Figur 5 z.B. fünf Bohrungen 22, die ihrerseits mit den Schlitzen 16 in Verbindung stehen, sodaß ein Teil des zu extrudierenden Materials linear durch die Form fließt.

In der Ausbildung der Figur 7 ist ein weiterer zusätzlicher Einlaßformteil 36 mit besonders großen Bohrungen 38 auf den Einlaßteil 12 gesetzt und jede Bohrung 38 mit vier Bohrungen 32 verbunden. Vie diese Ausbildung zeigt, können weitere Teile mit jeweils größeren Bohrungen aufgesetzt werden.

In der weiteren Ausbildung der Figuren 8, 9, 10 ist der Auslaßteil 114 mit je einer Bohrung 122 für den Schnitt- oder Kreuzungsteil 126 der verbundenen Auslaßschlitze 116 und der Einlaßteil 112 mit den Bohrungen 132 versehen. Fach Zusammenbau der beiden Teile zur Form 110 stehen die Bohrungen 132 über je vier Bohrungen 122 mit den Kreuzungen 126 der Auslaßschlitze 116 in Verbindung. Jede Kreuzung wird also von einer Bohrung versorgt, und es entsteht der zusammenhängende Wabenkörper ohne den bisher unvermeidlichen Rückstau und ohne Minderung der Formfestigkeit. Die Versorgung jeder Schnittstelle über eine gesonderte Bohrung konnte bisher nur durch Verkleinerung des Bohrungsdurchmessers erreicht werden, damit sie nicht überlappten und die Formstifte mit der

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erforderlichen Masse und Festigkeit ausgeführt werden konnten, wodurch aber ein sehr starker Rückstau entstand. Andererseits mußte eine Vergrößerung der Bohrungsdurchmesser die Formfestigkeit so weit schwächen, daß höhere Drücke "benötigt wurden, welche die Formstruktur verbogen oder sogar beschädigten. In der Form der Erfindung werden diese Kachteile ausgeschaltet, weil Jede Kreuzungsstelle mit ihrer eigenen kleinen Bohrung versehen werden kann, gleichzeitig aber durch eine größere Bohrung mit Extrudiermaterial versorgt wird.

Ein Versuchsbeispiel kam z.B. mit 500 - 600 psi weniger Druck aus.

Der Erfindungsgedanke ist zur Herstellung von Wabenkörpern beliebiger Form geeignet. Soll z.B. anstelle eines quadratischen Wabenkörpers ein hexagonaler Körper extrudiert werden, so kann eine mit doppelter Größe ausgebildete Bohrung je drei kleinere Bohrungen versorgen. Die doppelte Größe der Einlaßbohrungen ist nicht unbedingt erforderlich, wird aber für einen leichteren Zusammenbau der Form und für bessere Strömungsverhältnisse bevorzugt. Die größeren Bohrungen haben dann einen wenigstens das 1,414-fache des Durchmessers der kleineren Bohrungen betragenden Durchmesser, andernfalls ergeben die Bohrungen keinen Strömungswiderstand. Sind die größeren Bohrungen um das 2,5-fache größer, so wird die Form meist zu schwach für die erforderlichen Extrusionsdrücke.

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Claims

Pat entansprüche

Extrusionsform für Wabenkörper mit einer Vielzahl von Auslaßschlitzen und einer Vielzahl mit diesen in Verbindung stehenden Bohrungen für die Zufuhr des zu extrudierenden Materials, dadurch gekennzeichnet, daß die Form aus zwei Teilkörpern zusammengesetzt ist, in dem ersten Teilkörper die Auslaßschlitze zur Auslaßseite führend untereinander verbunden, und an ihren Schnittstellen von der entgegengesetzten Einlaßseite her kommend mit diesen verbundene Einlaßbohrungen angebracht sind, in dem zweiten Körper von einer Einlaßseite bis zur entgegengesetzten Auslaßseite Bohrungen größeren Durchmessers als die Bohrungen in dem zweiten Teilkörper vorgesehen sind, und die beiden Teilkörper so zu einem einheitlichen Formkörper zusammengesetzt werden, daß jede Bohrung des zweiten Teilkörpers mit mehreren Bohrungen im ersten Teilkörper in Verbindung steht.
2. Extrusionsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Bohrungen in dem zweiten Teilkörper wenigstens das 1,414-fache des Durchmessers der Bohrungen in dem ersten Teilkörper beträgt.
3. Extrusionsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Bohrung des zweiten Teilkörpers mit wenigstens drei Bohrungen des ersten Teillcörpers in Verbindung steht.

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ORIGINAL INSPECTED
4. Extrusionsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen des ersten Teilkörpers mit Wurzelteilen der Auslaßschlitze nahe deren Verbindungsstellen verbunden sind.
5. Extrusionsform nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter, mit seiner Auslaßseite an die Einlaßseite des zweiten Teilkörpers angefügten Teilkörper Bohrungen mit größerem Durchmesser als die Bohrungen des zweiten Teilkörpers enthält und jede der erstgenannten Bohrungen mit mehreren der zweitgenannten Bohrungen in Verbindung steht.