EP0294261A1 - Dispositif d'extrusion de structures alvéolaires en matériau céramique - Google Patents

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EP0294261A1
EP0294261A1 EP88401193A EP88401193A EP0294261A1 EP 0294261 A1 EP0294261 A1 EP 0294261A1 EP 88401193 A EP88401193 A EP 88401193A EP 88401193 A EP88401193 A EP 88401193A EP 0294261 A1 EP0294261 A1 EP 0294261A1
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EP
European Patent Office
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slots
network
holes
dough
ceramic
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP88401193A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Charles Bilhere-Dieuzede
Jacques Noel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ceramiques et Composites SA
Original Assignee
Ceramiques et Composites SA
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/20—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein the material is extruded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/20—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein the material is extruded
    • B28B3/26—Extrusion dies
    • B28B3/269—For multi-channeled structures, e.g. honeycomb structures

Definitions

  • the present invention relates to a device for extruding honeycomb structures of ceramic material and more particularly to a device intended for the extrusion of such structures with very thin walls (of a few tenths of a millimeter) with a relatively large mesh (cells having one side at least one millimeter).
  • a monobloc tool consisting of a network of holes drilled for example in a steel block and opening into a network of intersecting slots and forming the cellular ceramic itself, when the dough crosses the tool.
  • This difficulty can be due to multiple reasons: - the dough may lack plasticity, - The friction of the dough on the walls, which is at the origin of the lateral spreading of the dough and facilitates the formation of the cross of the profile, may be insufficient.
  • the subject of the present invention is the production of a cellular ceramic extrusion device which does not have these drawbacks.
  • the device according to the invention intended for the extrusion of honeycomb structures of ceramic material, of the kind consisting of a block in which is pierced a network of ceramic paste inlet holes, these opening into a network of slots intersecting and forming the honeycomb structure when the dough is extruded through the block is characterized in that most of the inlet holes are arranged directly above the slots, outside the intersections of the slots and in that the distribution of these holes is such that the widths of the ribbons of dough extruded from each of them are substantially equal.
  • This arrangement of the holes allows great flexibility of manufacture depending on the design of the structure to be produced.
  • the network of slots forms polygonal, preferably quadrangular, meshes.
  • the network of slots forms triangular meshes.
  • the network of slots consists of concentric circles and radii or parts of radii of these circles.
  • FIGS. 1 to 4 schematically illustrate embodiments of the extrusion device according to the invention and more particularly the relative arrangement of the dough inlet holes and the outlet slots thereof, in an extrusion tool, in partial view from above.
  • the honeycomb structure has a square mesh.
  • the top view shows, in solid lines, the dough inlet holes 10 and, in broken lines, the network of dough outlet slots 11, corresponding to the design of the honeycomb structure.
  • the entry lips of these slots naturally appear in solid lines, at 12, at the bottom of each of the holes.
  • the holes 10 are not arranged, as is usually the case, directly above the intersections 13 of the slots, but, symmetrically with respect to these slots, outside the intersections.
  • the holes 10 are distributed so that the dough leaving the holes in the form of cylinders is distributed in the slots along the paths indicated by the arrows in ribbons of equal or substantially equal widths.
  • the holes 10 are arranged outside the intersections 13 and, here again, the distribution of these holes is such that the widths of the ribbons extruded in the slots between holes, remain close to each other. other.
  • Figure 3 corresponds to a network of rectangular mesh slots. To keep the width of the slots between the holes 10 substantially constant, two of these holes are arranged on the longest side of the rectangle and only one on the short side.
  • the slots 11 form concentric circles 11a and spokes 11b of these circles; the holes are arranged in a distribution ensuring a width substantially equal to the ribbons of dough extruded into these slots, from each of the holes, these being arranged for the most part outside of intersections 13. However, some of the holes, designated by 10a , are arranged on intersections 13 to optimize the distribution.
  • the device according to the invention makes it possible to significantly increase the possibilities offered to ceramists for manufacturing alveolar profiles of very varied pitch and shape.
  • the tooling according to the present invention is very particularly suitable for the extrusion of elements intended to be subjected to high temperatures and pressures, for example filter elements for liquid metals, in which case these elements are formed of refractory materials.

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Abstract

Le dispositif d'extrusion est constitué d'un bloc dans lequel est percé un réseau de trous d'admission de la pâte céramique, ceux-ci débouchant dans un réseau de fentes se croisant et formant la structure alvéolaire lorsque la pâte est extrudée à travers le bloc, caractérisé en ce que la plupart des trous d'admission 10 sont disposés à l'aplomb des fentes 11, en dehors des intersections 13 des fentes 11 et en ce que la distribution de ces trous est telle que les largeurs des rubans de pâte extrudés à partir de chacun d'eux sont sensiblement égales.
Application à la réalisation de blocs d'extrusion per­mettant de fabriquer des profilés alvéolaires de pas et de formes variées.

Description

  • La présente invention se rapporte à un dispositif d'ex­trusion de structures alvéolaires en matériau ceramique et plus particulièrement à un dispositif destiné à l'extrusion de telles structures à parois très minces (de quelques dixièmes de millimètre) avec une maille relativement importante (alvéo­les ayant un côté d'au moins un millimètre).
  • Pour l'extrusion de telles structures, on utilise géné­ralement un outillage monobloc constitué d'un réseau de trous percés par exemple dans un bloc d'acier et débouchant dans un réseau de fentes se croisant et formant la céramique alvéolai­re proprement dite, lorsque la pâte traverse l'outillage.
  • On peut donc distinguer trois étapes dans l'extrusion de la pâte à travers l'outillage:
    - dans une première étape, la pâte remplit le réseau de trous et forme un ensemble de cylindres parallèles;
    - dans une seconde étape, la pâte poursuit son cheminement et progressivement pénètre dans les fentes attenantes aux trous en formant des rubans ou profilés cruciformes;
    - enfin, les rubans de pâte se soudent les uns aux autres, pour constituer le profilé alvéolaire.
  • Cependant, lorsqu'on veut réaiiser des profilés à maiile importante par rapport à l'épaisseur de paroi (dans un rapport, par exemple, de 1 à 10 ou plus), ou dans le cas de profilés à maille dissymétrique, la réalisation de la seconde étape, qui fait passer des cylindres aux profilés cruciformes peut être parfois difficile à obtenir.
  • Cette difficulté peut être due à de multiples raisons:
    - la pâte peut manquer de plasticité,
    - le frottement de la pâte sur les parois, qui est à l'origine de l'étalement latéral de la pâte et facilite la formation de la croix du profilé, peut être insuffisant.
  • Dans ce dernier cas, une solution consiste habituellement à exécuter des rainures plus profondes pour augmenter le frot­tement, mais cette opération est coûteuse et, de plus, est limitée souvent par les possibilités technologiques d'usinage. Par ailleurs, elle rend mécaniquement plus fragiles les outil­lages ainsi modifiés.
        - la longueur différente des branches de la croix, dans le cas, par exemple, de céramique alvéolaire à maille rectangu­laire ou à maille triangulaire (autre qu'équilatérale), etc ...
  • La présente invention a pour objet la réalisation d'un dispositif d'extrusion de céramique alvéolaire ne présentant pas ces inconvénients.
  • Le dispositif selon l'invention, destiné à l'extrusion de structures alvéolaires en matériau céramique, du genre constitué d'un bloc dans lequel est percé un réseau de trous d'admission de la pâte céramique, ceux-ci débouchant dans un réseau de fentes se croisant et formant la structure alvéolai­re lorsque la pâte est extrudée à travers le bloc est caracté­risé en ce que la plupart des trous d'admission sont disposés à l'aplomb des fentes, en dehors des intersections des fentes et en ce que la distribution de ces trous est telle que les largeurs des rubans de pâte extrudée à partir de chacun d'eux sont sensiblement égales.
  • Cette disposition des trous permet une grande souplesse de fabrication en fonction du dessin de la structure à réaliser.
  • Selon un mode de réalisation de l'invention, le réseau des fentes forme des mailles polygonales, de préférence quadrangulaires.
  • Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le réseau des fentes forme des mailles triàngulaires.
  • Selon un autre mode de réalisation encore de l'invention, le réseau des fentes est constitué de cercles concentriques et de rayons ou de parties de rayons de ces cercles.
  • Les caractéristiques de l'invention ressortiront mieux de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel les figures 1 à 4 illustrent, schématiquement, des formes de réalisation du dis­positif d'extrusion selon l'invention et plus particulièrement la disposition relative des trous d'admission de la pâte et des fentes de sortie de celle-ci, dans un outillage d'extrusion, en vue partielle de dessus.
  • Dans le cas de la forme de réalisation de la figure 1, la structure alvéolaire présente une maille carrée. La vue de dessus montre, en traits pleins, les trous d'admission de pâte 10 et, en trais interrompus, le réseau des fentes 11 de sortie de la pâte, correspondant au dessin de la structure alvéolaire. Les lèvres d'entrée de ces fentes apparaissent naturellement en traits pleins, en 12, au fond de chacun des trous.
  • Selon l'invention, les trous 10 ne sont pas disposés, comme c'est habituellement le cas, à l'aplomb des intersec­tions 13 des fentes, mais, symétriquement par rapport à ces fentes, en dehors des intersections.
  • Les trous 10 sont distribués de telle sorte que la pâte sortant des trous sous forme de cylindres, se répartisse dans les fentes selon les parcours indiqués par les flèches en rubans de largeurs égales ou sensiblement égales.
  • Dans le cas de la figure 2, la maille de la structure alvéolaire est triangulaire. Pour cette figure comme pour les deux suivantes d'ailleurs, les éléments analogues à ceux de la figure 1 sont désignés par les mêmes références.
  • Sur le réseau des fentes 11, formant des triangles, les trous 10 sont disposés en dehors des intersections 13 et, là encore, la distribution de ces trous est telle que les largeurs des rubans extrudés dans les fentes entre trous, restent voisi­nes les unes des autres.
  • La figure 3 correspond à un réseau de fentes à mailles rectangulaires. Pour garder sensiblement constante la largeur des fentes entre les trous 10, deux de ces trous sont disposés sur le plus grand côté du rectangle et un seul sur le petit côté.
  • Dans la forme de réalisation de la figure 4, les fentes 11 forment des cercles concentriques 11a et des rayons 11b de ces cercles; les trous sont disposés selon une distribution assurant une largeur sensiblement égale aux rubans de pâte extrudés dans ces fentes, à partir de chacun des trous, ceux-ci étant disposés en majeure partie hors des intersections 13. Cependant, cer­tains des trous, désignés par 10a, sont disposés sur des intersections 13 pour réaliser une optimisation de la distri­bution.
  • Le dispositif selon l'invention permet d'augmenter de manière très notable, les possibilités offertes aux céramistes pour fabriquer des profilés alvéolaires de pas et de formes très variés.
  • L'outillage selon la présente invention est tout parti­culièrement convenable pour l'extrusion d'éléments destinés à être soumis à des fortes températures et pressions, par exemple d'éléments de filtres pour métaux liquides, auquel cas ces éléments sont formés de matériaux réfractaires.
  • Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention.

Claims (4)

1.- Dispositif d'extrusion de structures alvéolaires en matériau céramique, du genre constitué d'un bloc dans lequel est percé un réseau de trous d'admission de la pâte céramique, ceux-ci débouchant dans un réseau de fentes se croisant et formant la structure alvéolaire lorsque la pâte est extrudée à travers le bloc, caractérisé en ce que la plupart des trous d'admission (10) sont disposés à l'aplomb des fentes (11), en dehors des intersections (13) des fentes (11) et en ce que la distribution de ces trous est telle que les largeurs des rubans de pâte extrudés à partir de chacun d'eux sont sensi­blement égales.
2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réseau des fentes (11) forme des mailles polygonales, de préférence quadrangulaires.
3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réseau des fentes (11) forme des mailles triangulai­res.
4.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le réseau des fentes (11) est constitué de cercles concentriques (11a) et de rayons (11b) ou de parties de rayons de ces cercles.
EP88401193A 1987-05-20 1988-05-18 Dispositif d'extrusion de structures alvéolaires en matériau céramique Withdrawn EP0294261A1 (fr)

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FR8707038A FR2615437A1 (fr) 1987-05-20 1987-05-20 Dispositif d'extrusion de structures alveolaires en materiau ceramique

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KR (1) KR880013667A (fr)
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AU (1) AU1588088A (fr)
BR (1) BR8802414A (fr)
DK (1) DK274088A (fr)
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FR (1) FR2615437A1 (fr)
IL (1) IL86427A0 (fr)
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US4178145A (en) * 1976-04-26 1979-12-11 Kyoto Ceramic Co., Ltd. Extrusion die for ceramic honeycomb structures
US4259057A (en) * 1978-12-29 1981-03-31 Saki Chemical Industry Co., Ltd. Method of continuously extruding and molding ceramic honey-comb shaped moldings and die for use in the continuous extruding operation thereof
EP0027252A1 (fr) * 1979-10-15 1981-04-22 CERAVER Société anonyme dite: Dispositif pour la fabrication de corps à structure alvéolaire par extrusion d'une matière céramique, et procédé de fabrication dudit dispositif

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FI882373A (fi) 1988-11-21
FI882373A0 (fi) 1988-05-19
ZA883310B (en) 1988-11-14
KR880013667A (ko) 1988-12-21
PT87531A (pt) 1989-05-31
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BR8802414A (pt) 1988-12-13
IL86427A0 (en) 1988-11-15
JPS6453808A (en) 1989-03-01
AU1588088A (en) 1988-11-24
FR2615437A1 (fr) 1988-11-25
DK274088D0 (da) 1988-05-19
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NO882163D0 (no) 1988-05-18

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