JP2018535855A - ハニカム体を押出加工するための装置、装置を組み立てる方法、及びハニカム体を製造する方法 - Google Patents

ハニカム体を押出加工するための装置、装置を組み立てる方法、及びハニカム体を製造する方法 Download PDF

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Abstract

ダイを通してセラミック前駆体バッチを押し出すことによってハニカム押出加工物(100)を形成するための押出加工装置(200)及び方法、並びに装置の組み立て方法を提供する。上記装置は:上記バッチを上流押出加工ハードウェアから下流へ送出するよう構成されたテーパ内側開口を備える、後端リングデバイス(202)であって、後端リングデバイス(202)の内側表面(318、320)は、バッチ流を妨害するポケット又は突出部を備えない、後端リングデバイス(202)と;後端リングデバイス(202)上に配置された湾曲制御デバイス(208)であって、シャッタ(S1〜S4)の調整によって、ダイを通って流れるバッチから形成されるハニカム体押出加工物(100)の湾曲を制御するよう構成される、シャッタプレート(S1〜S4)によって画定されるアパーチャを備える、湾曲制御デバイス(204)と;湾曲制御デバイス(204)上に配置された縁部流制御デバイス(206)であって、上記バッチ内へと突出して、上記バッチの縁部流を、上記ダイの周囲へと流れるよう制御するよう構成された、縁部プレート(816)を備える、縁部流制御デバイス(206)とを備える。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2015年11月20日出願の米国仮特許出願第62/258,148号に対する優先権の利益を主張するものであり、上記仮特許出願の内容は信頼できるものであり、参照によりその全体が本出願に援用される。
本開示の例示的実施形態は、ハニカム体を押出加工するための装置、ハニカム体を押出加工するための装置を組み立てる方法、及びハニカム体を製造する方法に関する。
ハニカム体は、流体洗浄又は分離といった様々な用途において使用してよい。内燃機関からの排気ガスの後処理は、高表面積基材上に支持された触媒と、ディーゼル機関及びいくつかのガソリン直接噴射機関の場合は微粒子の除去のためのフィルタ又は触媒フィルタとを用いる場合がある。これらの用途におけるフィルタ及び触媒支持体は、耐火性であり、耐熱衝撃性であり、ある範囲のpO条件下で安定であり、触媒系と非反応性であり、また排気ガス流に対して与える抵抗が小さいものであってよい。多孔性セラミックフロースルー(flow‐through)ハニカム基材、及び一般にハニカム体と呼ばれる壁面流ハニカムフィルタを、これらの用途において使用してよい。
セラミックハニカム構造体の製造は:セラミック粉体バッチ混合物を可塑化し;ハニカム押出加工ダイを通して上記混合物を押し出して、ハニカム押出加工物を形成し;上記押出加工物を切断、乾燥及び焼成して、高い強度及び耐熱性を有するセラミックハニカムを製造するプロセスによって、達成できる。このようにして製造されたセラミックハニカムは、自動車の排気システムにおけるセラミック触媒支持体として、並びにディーゼルエンジン排気からの煤及び他の微粒子の除去のための触媒支持体及びウォールフロー微粒子フィルタとして、広く使用されている。
セラミックハニカム製造のための市販の良好な結果をもたらすプロセスの中には、セラミックハニカム押出加工物の混合及び押出のために大型の共回転2軸スクリュ押出加工機を利用するものがある。単軸スクリュ押出加工機も使用してよい。ラム押出、プレス加工、鋳造、吹付け、及び3次元印刷が、セラミックハニカム体製造のための他のプロセスである。
上記「背景技術」節に開示された上記情報は、本開示の背景の理解を高めるためだけのものであり、従って上記情報は、従来技術が当業者に示唆し得る従来技術のいずれの部分も形成しない情報を内包する場合がある。
本開示の例示的実施形態は、ハニカム体を押出加工するための装置を提供する。
本開示の例示的実施形態はまた、ハニカム体を製造するための装置を組み立てる方法も提供する。
本開示の例示的実施形態はまた、ハニカム体を製造する方法も提供する。
本開示の更なる特徴は、以下の「発明を実施するための形態」に記載され、また部分的には「発明を実施するための形態」から明らかとなり、又は本開示の実施によって学習できる。
例示的実施形態は、可塑化されたセラミック前駆体バッチを、ダイを通して押し出して、ハニカム体押出加工物を形成するための、押出加工装置を開示する。上記装置は、上記バッチを上流押出加工ハードウェアから下流へ送出するよう構成されたテーパ内側開口を備える、後端リングデバイスを備える。上記装置は、上記後端リングデバイス上に配置された湾曲制御デバイスを備え、上記湾曲制御デバイスは、内側バッチ流開口と、シャッタプレートによって画定されるアパーチャとを備え、上記湾曲制御デバイスは、上記後端リングデバイスから上記バッチを受け取るよう構成され、また上記ハニカム体押出加工物の湾曲を制御するよう構成される。上記装置はまた、上記湾曲制御デバイス上に配置された縁部流制御デバイスを備え、上記縁部流制御デバイスは、上記湾曲制御デバイスから上記バッチを受け取るためのバッチ流開口と、上記バッチ内へと突出して、上記バッチの縁部流を、上記ダイの周囲へと流れるよう制御するよう構成された、縁部プレートとを備える。
別の例示的実施形態は、ハニカム体を軸方向に押出加工するための装置を組み立てる方法を開示する。上記方法は:ダイを、縁部流制御デバイス、湾曲制御デバイス及び後端リングデバイスに取り付けて、組立体を形成するステップ;並びに切り換えリングを上記後端リングデバイスに取り付けるステップを含む。上記後端リングデバイスは、上記バッチを上流押出加工ハードウェアから下流へ送出するよう構成されたテーパ内側開口を備える。上記切り換えリングは、把持ツールに係合するよう構成された径方向突出部によって画定される、ポケットを備える。上記方法は更に:上記切り換えリングを上記把持ツールと係合させるステップ;並びに上記組立体に取り付けられた上記把持ツール及び上記後端リングデバイスを、押出加工機の前部のカートリッジ内へと摺動させるステップを含む。上記方法は更に:上記把持ツールを上記切り換えリングから係合解除するステップ;及び上記切り換えリングを上記後端リングデバイスから取り外すステップを含む。
別の例示的実施形態は、ハニカム押出加工物を製造する方法を開示する。上記方法は:後端リングデバイスの上流の可塑化されたバッチに対して圧力を提供するステップ;上記バッチを、上記後端リングデバイスのテーパ内径によって画定された開口を通して送出するステップ;上記バッチを、上記後端リングデバイスの下流の湾曲制御デバイスのアパーチャを通して流すステップ;上記アパーチャを調整することにより、ハニカム押出加工物の湾曲を制御するステップ;上記バッチを、上記湾曲制御デバイスの下流の縁部流制御デバイスの開口を通して流すステップ;縁部プレートの位置を調整することにより、ハニカム押出加工ダイの上流の上記バッチの周囲供給を制御するステップ;及び上記ダイを通して上記バッチを押し出して、上記ハニカム押出加工物を形成するステップを含む。上記方法の上記送出するステップは、上記テーパ内径に沿って、上記バッチ流に関するデッドゾーンを含まない。
以上の「発明の概要」及び以下の「発明を実施するための形態」はいずれも例示的及び説明的なものであり、本開示の更なる説明を提供することを意図したものであることを理解されたい。
添付の図面は、本開示の更なる理解を提供するために含まれており、また本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成するものであるが、これらは、本開示の原理を説明するために役立つ説明と共に、本開示の例示的実施形態を図示している。
本開示の例示的実施形態による、押出成形ハニカム体を提供するダイを通して同一のバッチ材料から同時に押出加工されたマトリクス及び外皮を有する、押出加工されたハニカム体の概略図 本開示の例示的実施形態によるハニカム押出加工装置の分解斜視図 本開示の例示的実施形態による、図2のハニカム押出加工装置の後端リングデバイスの、ハニカム押出加工物の長手方向軸に対して垂直な概略断面図、及び斜視図 本開示の例示的実施形態による、図2のハニカム押出加工装置の湾曲制御デバイスの斜視図 カバープレートを取り外した、図4Aの湾曲制御デバイスの斜視図 本開示の例示的実施形態による、図4Aの湾曲制御デバイスの断面図 本開示の例示的実施形態による、図4Aの湾曲制御デバイスのシャッタプレートの詳細図 本開示の例示的実施形態による、図4Aの湾曲制御デバイスのベースリングの斜視図 本開示の例示的実施形態による、図4Aの湾曲制御デバイスのカバープレートの上流及び下流表面の斜視図 本開示の例示的実施形態による、図4Aの湾曲制御デバイスの断面詳細図 本開示の例示的実施形態による、図2のハニカム押出加工装置の縁部流制御デバイスの斜視図 カバープレートを取り外した、図8Aの縁部流制御デバイスの斜視図 本開示の例示的実施形態による、図8Aの縁部流制御デバイスの断面図 本開示の例示的実施形態による、図8Aの縁部流制御デバイスの支持リングの斜視図 本開示の例示的実施形態による、図8Aの縁部流制御デバイスの断面詳細図 本開示の例示的実施形態による、縁部プレートを取り外した図8Aの縁部流制御デバイスの、部分斜視図及び断面詳細図 本開示の例示的実施形態による、押出加工機前端組立体と、押出加工機前端における押出加工プロセスを制御するためのハードウェアデバイスを格納及び支持するカートリッジとの、斜視図及び側面図 本開示の例示的実施形態による、図2のハニカム押出加工装置の後端リングデバイスに取り付けられるよう構成された切り換えリングの斜視図 後端リングデバイスに取り付けられた切り換えリングの開口内へと摺動するよう構成された把持ツールの斜視図 本開示の例示的実施形態による、後端リングデバイスに取り付けられた切り換えリングに係合するよう構成された把持ツールの斜視図 本開示の例示的実施形態による、図2のハニカム押出加工装置をカートリッジから取り外す方法を示す概略図
本開示の目的のために、「X、Y及びZのうちの少なくとも1つ(at least one of X, Y, and Z)」は、Xのみ、Yのみ、Zのみ、又は2つ以上の項目X、Y及びZのいずれの組み合わせ(例えばXYZ、XYY、YZ、ZZ)として解釈できることを理解されたい。
本明細書中で使用される場合、「押出加工物(extrudate)」は、軸方向に延在する交差壁(これらは間にチャネルを有する)を形成するためにダイを通して押し出されたバッチを指す。上記チャネルは、長方形(正方形)、六角形、他の多角形、円形、楕円形、他の湾曲形状等の様々な形状、及びこれらの組み合わせといった、水力直径が均一な又は変化する断面を有することができる。押出加工は、スクリュ押出加工機、2軸スクリュ押出加工機等の連続プロセスによるものとすることができ、又はラム押出加工機等の不連続プロセスによるものとすることができる。押出加工機内では、押出加工ダイを、押出加工機のバレルの排出ポートに対して、例えば上記バレルの端部において連結できる。上記バッチが上記押出加工ダイに到達する前に、安定したプラグタイプの流れ前端部を形成することを容易にするために、上記押出加工ダイの前に、概ね開放されたキャビティ、スクリーン/ホモジナイザといった他の構造体を配置できる。
上記押出加工物は一般に、上記軸方向に延在する、共押出加工されて一体形成された外周表面(外皮)を有する。本明細書では押出加工物輪郭と呼ばれる、上記押出加工物の外周部は、円形、楕円形、多角形等、及びこれらの組み合わせといった、対称又は非対称の様々な断面形状を有することができる。上記可塑化バッチは、無機粉体、無機バインダ、有機バインダ、細孔形成剤、溶媒、非溶媒等を含むことができる。上記ダイを通して上記バッチを押出加工して上記押出加工物を形成した後、上記押出加工物を切断、乾燥及び焼成して、多孔性セラミックハニカム体又は多孔性セラミックハニカム体セグメントを形成できる。
押出加工機を軸方向に出た後、バッチは、湿潤押出加工物へと固化し、これは、軸方向に延在するチャネル及び軸方向に延在する外周表面を形成する、軸方向に延在する交差壁(ウェブ)のネットワークを備える。上記ウェブ及びチャネルはマトリクスを備える。マトリクスの外周に配置されるのは、外周表面である。外周表面は本明細書では、共押出加工外皮、一体形成された共押出加工外皮、又は外皮と呼ばれる場合もある。マトリクス上に外皮と共に押し出された素地ハニカム体又は多孔質セラミックハニカム体は、本明細書では押出成形ハニカム体と呼ばれる。
図1は、本開示の例示的実施形態による、押出成形ハニカム体を提供するダイを通して同一のバッチ材料から同時に押出加工されたマトリクス及び外皮を有する、押出加工されたハニカム体の概略図である。ハニカム体100は第1の端面102及び第2の端面104を含み、これらは、第1の端面102から第2の端面104まで延在するハニカム体の外周を形成する外皮106を有する。本開示の例示的実施形態による、対向する端面102、104の間で軸方向「A」に延在する相互に隣接するチャネル110を形成する、複数の交差壁108は、ハニカムマトリクスを形成する。端面102、104の間に延在するチャネル114を形成する交差壁112が、例示として図示されている。軸方向は矢印「A」で指示されており、軸方向に対する最大断面寸法は、「D」で示されている。例えばハニカム体が円筒形である場合、最大寸法「D」は、端面の直径となり得る。例えば、軸方向に対して垂直なハニカム体断面が長方形である場合、最大寸法「D」は端面の対角線となり得る。
図2は、本開示の例示的実施形態によるハニカム押出加工装置の分解斜視図を示す。押出加工装置200は、押出加工プロセスを制御するためのハードウェアデバイスを備える。2軸スクリュ、単軸スクリュ又はラム押出加工機のバレル(ここでは図示せず)からのバッチ流を受け入れるよう構成された、後端リングデバイス202は、湾曲制御デバイス204の上流表面に配置できる。湾曲制御デバイス204は、縁部流制御デバイス206の上流表面に配置できる。バッチ流は矢印「AE」で指示され、押出加工機バレルから後端リングデバイス202の開口に入る。後端リングデバイス202は、上記バッチを、湾曲制御デバイス204及び縁部流制御デバイス206の調整式アパーチャを通して、ダイ組立体210のダイの入力供給孔へと送出する。ダイ組立体210のダイは、周囲供給穴及び中央供給孔で構成され、これらは一方の端部において流入面と、並びにもう一方の端部において複数の相互接続された周囲排出スロット及び中央排出スロットと連通し、流出(出口)面で中央ピン及び周囲ピンを形成する。縁部流制御デバイスシム208を、縁部流制御デバイス206とダイ組立体210との間に配置してよい。外皮形成デバイス212は、ダイ組立体210の下流に配置してよく、可塑化されたバッチは、ダイ組立体210を通って流れた後、外皮形成デバイス212を通って流れて、押出成形ハニカム構造体を形成できる。押出加工装置は押出加工機カートリッジ(ここでは図示せず)内に配置してよく、また押出加工機バレル、押出加工装置200及び押出加工機カートリッジは、押出加工機の一部とみなすことができる。
本開示の例示的実施形態によると、後端リングデバイス202は複数の機能を提供する。例えば後端リングデバイス202は、新しいダイ組立体を既存の押出加工機バレルに連結する場合、又はその反対に、新しい押出加工機バレルを既存のダイ組立体若しくはバッチ制御デバイスに連結する場合に、古いハードウェアと新しいハードウェアとの間のアダプタとすることができる。例えば後端リングデバイス202は、後部スペーサ等の、既存の高価な構成部品のためのアダプタとすることができる。後端リングデバイス202は、鋼鉄製の後端リングデバイスに比べて重量を削減するために、ポリオキシメチレン(POM)等の超高分子量ポリマーを含むことができる。鋼鉄製の後端リングデバイスは、この部品を手で持ち上げるための重量限界を超過する場合があるが、ポリマー製の後端リングデバイスは、この部品を手で持ち上げるための重量限界未満とすることができる。図3は、本開示の例示的実施形態による、図2のハニカム押出加工装置200の後端リングデバイス202の、ハニカム押出加工物の長手方向軸の方向「AE」に対して平行な概略長手方向断面図、及び斜視図を示す。
後端リングデバイス202は、例えば新しいハードウェアと既存のハードウェアとを適応させるための、上流部品308及び下流部品310を備える。ねじの力及びトルクに耐えるために、鋼鉄又は同様の材料からなる、丸みを帯びた隅部を有するT字型インサート312を、プラスチック部品308、310の噛合表面の溝314に配置して、ねじが過剰に締められるのを防止する。上流部品308は、その上に下流部品310が配置される下流噛合表面に溝314を備え、また下流部品310は、その上に上流部品308が配置される上流噛合表面に溝314を備える。T字型インサート312は溝314内に配置され、内部にねじ山を備えたシリンダを、各後端リングデバイス部品308、310の軸方向穴326を通して延在させる。部品308、310は、締結器具穴324を通る締結器具316によって一体に保持でき、これにより上流部品308は、T字型インサート312の、内部にねじ山を備えたシリンダ内に、ねじを受承して、押出加工機バレルの後部スペーサ等の上流ハードウェアを締結でき、また下流部品310は、T字型インサート312の、内部にねじ山を備えたシリンダ内に、ねじを受承して、図2の延在範囲の残りのハードウェアの一部分又は全体を締結できる。ここで、上記延在範囲のハードウェアは、湾曲制御デバイス204、縁部流制御デバイス206、縁部流制御デバイスシム208、ダイ組立体210、及び外皮形成デバイス212を含むことができる。従って、T字型インサート312の、内部にねじ山を備えたシリンダ内における、ねじによる力は、溝314の噛合表面の面積全体にわたって広がる。
後端リングデバイス202の上流部品308の内径は、第1の上流領域から第1の上流領域未満である第1の下流領域へのバッチ流開口を画定する、テーパ面320を備え、ここで「領域(area)」は、軸方向AEに対して垂直な断面開口領域を指す。後端リングデバイス202の下流部品310の内径は、第2の上流領域から第2の上流領域未満である第2の下流領域へのバッチ流開口を画定する、テーパ面318を備える。第1の下流領域及び第2の上流領域は略同一であり、これによりテーパ面318、320は、連続テーパ内径表面を形成する。連続テーパ内径表面318、320は第1の上流領域から第2の下流領域への開口を通したバッチ材料の均一な流れを阻害する隆起又はキャビティを有しない。隆起又はキャビティは、バッチのレオロジーに悪影響を及ぼし得るデッドゾーンを形成し得る。連続テーパ内径表面318、320は、バッチ材料の流れを、第1の上流領域から第1の上流領域より小さい第2の下流領域へと送出し、ここで後端リングデバイス202のテーパ内径表面318、320に沿ったバッチ流に関して、デッドゾーンは存在しない。
第1及び第2の上流領域並びに第1及び第2の下流領域は、軸方向を横断する方向における押出加工物の断面形状に応じて、輪郭が特定されたものとすることができ、例えば円形、楕円形、競争用トラック型等である。輪郭が特定された開口は、下流のハードウェアを、不必要な軸方向圧力に対して保護できる。
後端リングデバイス202は横断方向下流表面322を備え、これは軸方向「AE」に対して垂直(直角)であり、より小さい面積のバッチ流開口を取り囲んでおり、これにより、湾曲制御デバイス204の上流表面に接続する。
図4Aは、本開示の例示的実施形態による、図2のハニカム押出加工装置の湾曲制御デバイスの斜視図である。図4Bは、カバープレートを取り外した、図4Aの湾曲制御デバイスの斜視図であり、図4Cは、本開示の例示的実施形態による、図4Aの湾曲制御デバイスのIVcにおける断面図である。湾曲制御デバイス204は、後端リングデバイス202の横断方向下流表面322上に直接配置できる横断方向上流表面404を有する、ベースリング402を備える。湾曲制御デバイス204は、上流表面404の反対側の、ベースリング402上に配置されるカバーリングプレート406と、ベースリング402及びカバーリングプレート406の径方向キャビティ408内に配置されるシャッタプレートS1、S2、S3、S4とを備える。ベースリング402は内側軸方向表面410を備え、これはカバーリングプレート406の内側軸方向表面412と共に、バッチ流開口414を画定する。シャッタプレートS1、S2、S3、S4は、径方向キャビティ408からバッチ流開口414内へと径方向に突出して、湾曲制御アパーチャ416を形成できる。
図4Bに示すように、シャッタプレートS1、S2、S3、S4は互いに同一かつ相互交換可能とすることができ、これにより従来の設計に比べて取り扱い及び機械加工が大幅に簡略化される。図4Dは、本開示の例示的実施形態による、図4Aの湾曲制御デバイスのシャッタプレートの詳細図である。シャッタプレートS1、S2、S3、S4の代表例として、シャッタプレートS1について説明する。シャッタプレートS1は、他のシャッタプレートS2、S3、S4と共にバッチ流アパーチャ416の一部分を形成する内側表面418を有する概ね弓状の形状と、隣接するシャッタプレートS2、S4と重なり合うための第1の端部420及び第2の端部422とを備える。シャッタプレートS1は、シャッタプレートS1の上流表面426から突出して径方向Rに延在する、第1の案内メサ424と、シャッタプレートS1の下流表面430から突出してこれもまた径方向Rに延在する、第2のメサ428とを備えることができる。シャッタプレートS1は、第1のメサ424及び第2のメサ428の両側に、第1のメサ424及び第2のメサ428に対して平行に延在する案内スロット432を備えることができる。上流表面426は、第1のメサ424に対して平行に延在する、第1の段434と、第1の摺動表面436への案内スロット423とを備えることができる。下流表面430は、第2のメサ428に対して平行に延在する、第2の段438と、第2の摺動表面440への案内スロット432とを備えることができ、第2の摺動表面440は、第1の摺動表面436から見てシャッタプレートS1の反対側の端部422にある。
図5は、本開示の例示的実施形態による、図4Aの湾曲制御デバイスのベースリングの斜視図である。ベースリング402は、内側表面410、径方向キャビティ408、径方向キャビティ408の後方の軸方向壁446、及び軸方向壁446の頂部の下流表面448を備える。上記径方向キャビティの床は、径方向に延在するベース径方向溝450と、ベース径方向溝450の両側の案内ピン孔452とを備える。軸方向壁446は、ベース径方向溝450に貫通孔454を備える。
図6は、本開示の例示的実施形態による、図4Aの湾曲制御デバイス204のカバーリングプレート406の上流表面460及び下流表面462の斜視図を示す。上流表面460は、径方向に延在するカバー径方向溝464と、カバー径方向溝464の両側の案内ピン孔466とを備えることができる。上流表面460は、ベースリング402の下流表面448と噛合するための接触表面468と、ベースリング402の径方向キャビティ408を被覆するための、接触表面468の径方向内側に配置されたキャビティ表面とを備える。カバーリングプレート406は、ねじ山付きボルト又はねじ等の締結器具472を用いてカバーリングプレート406をベースリング402に接合するための貫通孔470と、上記延在範囲のハードウェアを後端リングデバイス202に接合するための、鋲214のための鋲貫通孔474とを備える。図7は、本開示の例示的実施形態による、図4Cの湾曲制御デバイス204のVIIにおける断面詳細図である。
押し出された材料の流れの湾曲を補正するための押出加工物湾曲補正デバイスの例は、2003年12月16日交付の米国特許第6,663,378号;2004年8月26日交付の米国特許出願第10/370,840号(米国公開特許第2004/0164464号);2013年10月23日出願の米国特許出願第14/061,129号(米国公開特許第2015/0108680号)において提示されており、これらは全て、参照によりその全体が本出願中に完全に記載されているかのように本出願に援用される。
図4A、4B、4C、4D、5、6及び7の湾曲制御デバイス204に示されているように、シャッタプレートS1は、ベース径方向溝450に配置された第1のメサ424及び対応するカバー径方向溝464に配置された第2のメサ428を有する径方向キャビティ408内に、摺動可能に配置できる。ベースリング402の案内ピン孔452及びカバーリングプレートの対応する案内ピン孔466に配置された案内ピン476は、シャッタプレートS1の案内スロット432を通って延在でき、これによりシャッタプレートS1は径方向キャビティ408内で径方向に移動でき、案内スロット432は案内ピン476上で径方向に移動する。案内ピン476は、シャッタプレートS1、S2、S3、S4の径方向移動に対して端部での停止を提供できる。
保持クリップ480によってベースリング402の軸方向壁446に保持されたねじ山付きボルト478は、シャッタプレートS1を径方向に、バッチ流開口414に出入りするように移動させることができる。軸方向壁446は、よりロバストな保持クリップ480のための空間を提供できるよう、貫通孔454において比較的薄くすることができる492。保持クリップ480がロバストであるほど、高いバッチ押し出し圧力下で調整を行う際に発生し得る、ねじ山付きボルト478に印加できる力が大きくなる。シャッタプレートS1は、ねじ山付きボルト478に穿孔されたねじ山付きボルト孔482を有することができ、これによりシャッタプレートS1は、ねじ山付きボルト478が回転する際に径方向に移動する。ねじ山付きボルト478は、ねじ山付きボルトヘッド484によって回転させることができ、Oリング486は貫通孔454にシールを提供できる。精密な穿孔により、精密な位置決めを提供して、より大きな力の印加を可能とすることができる。シャッタプレートS1を径方向に移動させるために連結されるねじ山付きボルトとして開示されているが、本開示の例示的実施形態はこれらに限定されず、例えばシャッタプレートS1に連結された空気圧又は油圧ピストンが、案内ピン476上の案内溝450、464内でシャッタプレートS1を径方向に移動させてよい。これは例えば、ステッピングモータ又は他の電気駆動若しくは機械的駆動デバイスを含むことができる。
シャッタプレートS1が案内ピン476上の案内溝450、464内で径方向に移動すると、第1の摺動表面436は、シャッタプレートS1の第1の端部420において、隣接するシャッタプレートS4の第2の摺動表面440と重なり、第2の摺動表面440は、シャッタプレートS1の他方の端部422において、隣接するシャッタプレートS2の第1の摺動表面436と重なる。図4Bに示すように、シャッタプレートS1、S2、S3、S4はその全体がバッチ流開口414内へと径方向に延在して、バッチ流開口414の中央にバッチ流アパーチャ416を形成する。図4Cは、第1の摺動表面436及び第2の摺動表面440が隣接するシャッタプレートS1、S2及びS1、S4と依然として重なっているものの、第1の間隙486が、シャッタプレートS1の第1の軸方向段434とシャッタプレートS4の第2の軸方向段438との間に開き、第2の間隙488が、シャッタプレートS1の第2の軸方向段438とシャッタプレートS2の第1の軸方向段434との間に開くように、径方向キャビティ408内に完全に引き込まれた、シャッタプレートS1、S2、S4を示す。
シャッタプレートS1、S2、S3、S4は、ベースリング402の下流側に移動可能に設置されるものとして説明されているが、例示的実施形態はこれに限定されず、シャッタプレートS1、S2、S3、S4はベースリング402の上流側に設置してよい。シャッタプレートS1、S2、S3、S4は、アパーチャ416を通る押出加工物の流れを除いて、押出加工物の流れをブロックする。シャッタプレートS1、S2、S3、S4が径方向に移動すると、シャッタプレートS1、S2、S3、S4の移動に基づいて、アパーチャ416のサイズ及び/又は位置が、バッチ流開口414内で径方向に変化する。例えばシャッタS1が径方向キャビティ408からバッチ流開口414内へと延在する場合、アパーチャ416は縮小し、バッチ流開口414と中心がずれる。シャッタプレートS1、S2、S3、S4の位置の変化は、方向だけでなく、補正できる湾曲の大きさにも影響する。シャッタプレートS1、S2、S3、S4の位置は、いずれの方向における所望の大きさの湾曲補正を達成できるように選択できる。例えば、中心から右下の中間位置へと調整された湾曲制御デバイスのアパーチャ416は、下及び右方向の湾曲を、所定の程度の湾曲補正だけ補正する。
可塑化されたバッチは、ダイ組立体210のダイに入ってこれを通過する前に、湾曲制御デバイス204を通って流れる。可塑性バッチがダイ組立体210のダイを通って流れる際、可塑性バッチは、湾曲制御デバイス204のアパーチャ416の周縁部418、及びアパーチャ416の位置によって決定されるような、独自の流速をそれ自体に与える。この流速の勾配は、ダイ組立体210のダイ内での優先的な流れに反作用し、ダイ全体にわたる均等なバッチ流をもたらす。従って、ハニカム押出加工物がダイ組立体210のダイから出る際、これはいずれの方向のいずれの湾曲も有しない。湾曲制御デバイス204はダイ組立体210に直接隣接でき、又は縁部流制御デバイス206といった、他の介在する押出加工ハードウェアデバイスが存在してもよい。例えば図2では、縁部流制御デバイス(流れプレート)206が、湾曲制御デバイス204とダイ組立体210との間に配置されている様子が図示されている。
アパーチャ416は、シャッタプレートS1、S2、S3、S4上の各径方向調整部材478(ねじ山付きボルト)の調整によって、ベースリング402の制約内でいずれの場所へも移動できる。左上位置のアパーチャ416は、押出加工物の左上の湾曲に対抗する。右上位置のアパーチャ416は、押出加工物の右上の湾曲に対抗する。右位置のアパーチャ416、及び底部位置のアパーチャ416は、それぞれ押出加工物の右の湾曲及び下向きの湾曲に対抗する。例えばアパーチャ416は、ボルト478を回転させることによって、上述の複数の位置へと移動させることができる。シャッタプレートS1、S2、S3、S4の運動の範囲490の一部分にわたって移動する際、アパーチャ416のサイズ及び形状は、変化しないまま維持できる。
アパーチャ416は、真っ直ぐの押出加工物を提供するために必要な、最も有効な流れ補正を提供でき、かつ、押出加工物の断面形状に対する影響を最小としながら、押出加工物が自然に真っ直ぐになるのを妨害する問題に対抗できるように位置決めできる。例えば押出加工物の断面形状が楕円形である場合、アパーチャ416は楕円形とすることができ、又は押出加工物の断面形状が円形である場合、アパーチャ416は円形とすることができる。
本明細書に記載の湾曲制御デバイス204は、ベースリング402とカバーリングプレート406との間に平坦かつ平行な接触表面を有し、例えば、ベースリング402の軸方向壁446の上部の下流表面448に、Oリングのための溝が存在しない。この構成は、段差付き縁部及びOリング溝を有するものよりもロバストなベースリング402及び簡潔な機械加工を提供する。同様に、カバーリングプレート406は、ロバストな構造のために、段差付き縁部及びOリング溝を有しないものとすることができる。
カバーリングプレート406の下流表面468は、湾曲制御デバイス204の下流表面とすることができる。湾曲制御デバイス204の下流表面468は、縁部流制御デバイス206の上流表面に配置できる。図8Aは、本開示の例示的実施形態による、図2のハニカム押出加工装置200の縁部流制御デバイス206の斜視図である。図8Bは、縁部カバープレート802を取り外した、図8Aの縁部流制御デバイス206の斜視図であり、図8Cは、本開示の例示的実施形態による、図8Aの縁部流制御デバイス206のVIIIcにおける断面図である。
縁部流制御デバイス206は、縁部カバープレート802を備える。縁部カバープレート802は、鋲214のための鋲孔804、締結器具808のための締結器具孔806、及び下流表面810を備える。縁部流制御デバイス206は支持リング812を有し、これは支持リング812内にライダ(rider)ブロックキャビティ814を有する。縁部プレート816は、ライダブロックキャビティ814に配置されたライダブロック818上に配置される。縁部プレート816は、ライダブロックピン822を受け入れるための中央ピン開口820と、締結器具826を受け入れるための締結器具孔824とを備える。ライダブロックピン822及び締結器具826は、縁部プレート816をライダブロック818に固定する。支持リング812は、貫通孔830を有するライダブロックキャビティ814から径方向外向きの外壁828を備える。貫通孔830内に配置されて保持クリップ834によって保持された調整ボルト832は、ライダブロック818のねじ山付き孔836にねじ込まれ、これにより、調整ボルト832が回転すると、これに固定されたライダブロック818及び縁部プレート816は径方向に移動する。
図9は、本開示の例示的実施形態による、図8Aの縁部流制御デバイス206の支持リング812の斜視図である。図10は、本開示の例示的実施形態による、図8Cの縁部流制御デバイス206の、Xにおける断面詳細図である。図11は、本開示の例示的実施形態による、縁部プレート816を取り外した図8Aの縁部流制御デバイス206の、部分斜視図及び断面詳細図である。
縁部流制御デバイス206は、支持リング812の内側表面840によって形成されたバッチ流開口838を備える。内側表面840は、支持リングライナ842の内側表面であってよく、支持リングライナ842は、支持リング812と一体であってよい。縁部プレート816は内側表面844を備え、これは、縁部プレート816が径方向内向きに移動した場合に、バッチ流開口838内へと突出して、ダイ組立体210中の複数の位置において外皮‐本体間の流速の差を調整する。縁部流制御デバイス206は、支持リング812上に移動可能に設置された、複数の、例えば6〜12個の縁部プレート816からなる。
縁部カバープレート802は、支持リング812の外壁828上の下流表面846上に設置でき、また外壁828の締結器具孔848内に配置された締結器具808によって取り付けることができる。ライダブロックキャビティ814の床は、ライダブロック818上の突出部852を収容するための、貫通孔830に対応する径方向溝850を有することができ、これにより、ライダブロック818が径方向に移動するに従って突出部852が径方向溝850内を摺動できる。支持リング812は更に、鋲214のための鋲孔854及び上流表面856を備える。調整ボルト832は、調整ボルトヘッド858によって回転させることができ、Oリング860は、貫通孔830にシールを提供でき、これにより縁部プレート816を、運動の範囲862にわたって径方向に移動させることができる。縁部プレート816は、締結器具孔864内へと延在する締結器具826によってライダブロック818に取り付けられ、縁部プレート816の開口820内へと延在するライダブロックピン822は、ライダブロック818と縁部プレート816との間にロバストな取り付けを提供する。更に、支持リング812の軸方向壁828は、貫通孔830から離れた位置においてよりも、貫通孔830において薄くすることができ、これによって、よりロバストな保持クリップ834のための空間を提供できる。シャッタプレートS1、S2、S3、S4に関して上述したように、縁部プレート816は、重なった上流表面866及び下流表面868を有することができ、これにより、一方の側においては、縁部プレート816の上流表面866が、隣接する縁部プレート816の下流表面868と重なり、もう一方の側においては、縁部プレート816の下流表面868が、隣接する縁部プレート816の上流表面866と重なる。
本明細書に記載の縁部流制御デバイス206は、複雑な推移、形態及び形状を有さず、例えば支持リング812の外壁828の上部の下流表面846上にOリングのための溝は存在せず、そのかわりに、接触表面は平坦かつ平行である。縁部プレート816のための調整機構、即ち調整ボルト832及びライダブロック818は、明確に定義された端部停止位置を有し、これらは、バッチ流開口838内へと延在する位置と、ライダブロックキャビティ814内においてバッチ流開口838から引き戻される位置とである。更に、輪郭が特定された支持リング812及び縁部プレート816を変更することによって、ある輪郭から別の輪郭への変更を容易に管理できる。ライダブロック818に取り付けられてボルト留めされた縁部プレート816は、調整ボルト832を回転させることによって径方向に移動できる。これらの縁部プレート816は、バッチ流に影響を及ぼす。ライダブロック818のジオメトリは、溝、縁部及び丸みを帯びた部分を有しない、単純なものである。これにより製造が簡略化される。更に、ライダブロック818及び縁部プレート816の厚さは、高い負荷及び力を受けることができるよう、十分に大きい。図11の、ライダブロック818上の楕円形のピン822は、安定化及び位置合わせを提供する。
調整ボルト832及び支持リング812の改良によって、より厚いリテーナクリップ834の使用が可能となる。これはシステムを、過剰な締付力及び外力に対して保護する。縁部カバープレート802は、単一のピースからなるロバストな押さえ付けリングとして作用する。縁部カバープレート802は、封止と、ライダブロック818に対して径方向における端部での停止と、リテーナクリップ834の押さえ付けとを提供する。
縁部流制御デバイス206は、図2に示すように、ダイ組立体210の流入面に対して上流に、又は隣接して位置決めでき、ダイ組立体210の周囲供給孔内へとバッチ流を調節する役割を果たす。縁部プレート816を調整することにより、バッチの流れを、周囲供給孔のうちの1つ以上において、及びダイ組立体210の周囲の1つ以上の位置において、制御できる。その結果、外皮形成デバイス212へと流れ込むバッチもまた、縁部流制御デバイス206によって更に制御される。外皮形成デバイス212及び縁部流制御デバイス206は組み合わさって、ダイ組立体210の外皮領域においてバッチを制御するよう作用する。
外皮形成デバイス212は、可変シム厚さのマスク(VariGAP)ハードウェアを含むことができる。VariGAPを操作することにより、押出加工プロセスを制御できる。米国特許出願第2013/0300016号(これは参照によりその全内容が本出願中に完全に記載されているかのように本出願に援用される)に記載されているように、VariGAPを操作することにより、周囲間隙を制御して、外皮の速度に影響を及ぼすことができる。簡潔に、VariGAPについて、押出加工物のマトリクスウェブを形成するためのダイマトリクススロットを通る、及び押出加工物の外皮を形成するための周囲スロットを通る、軸方向「AE」の押出加工物の流れに関して説明する。周囲スロットからの押出加工物が、外皮形成間隙のマスクリングに出会うと、押出加工物マトリクスと一体の外皮が形成される。VariGAPハードウェアは、マスクリングの移動によって外皮形成間隙を調整するよう構成される。VariGAPハードウェアが外皮形成間隙を増大させると、マスクリングを出る外皮の速度が低下する。反対に、外皮形成間隙を減少させると、マスクリングを出る外皮の速度が増大する。
図12は、本開示の例示的実施形態による、押出加工機前端組立体200と、押出加工機前端における押出加工プロセスを制御するためのハードウェアデバイスを格納及び支持するカートリッジ1202との、斜視図及び側面図を示す。押出加工機前端及びカートリッジ1202は、押出加工機の一部とみなすことができる。上述のように、後端リングデバイス202は、押出方向AEに対して垂直かつ上流表面902に対して平行な、下流表面322を有する。押出方向AEに対して垂直な、平坦かつ平行な上流表面404及び下流表面468を有する、湾曲制御デバイス204は、上流表面404が後端リングデバイス202の下流表面322上となるように配置される。押出方向AEに対して垂直な、平坦かつ平行な下流表面810及び上流表面856を有する、縁部流制御デバイス206は、湾曲制御デバイス204の下流表面468に、上流表面856が湾曲制御デバイス204の下流表面468上となるように配置される。平坦かつ平行な表面322、404、468、856により、好ましくは段差付き表面、Oリング、Oリング溝等を用いずに、「a」で示されているデバイス202、204、206間の封止を提供するための高い接触力を得ることができる。しかしながら、平坦なガスケット、Oリング等といった封止リングを用いてもよい。平坦かつ平行な接触領域はまた、大面積の封止表面を提供する。「b」で示されているように、押出プロセス中の高いバッチ圧力に加えて、後端リングデバイス202内のT字型インサート312に係留された、鋲孔804、474、326、912及び914内にある鋲214によって、高い接触力を提供できる。
図12に示すように、縁部流制御デバイスシム208、ダイ組立体210及び外皮形成デバイス212は更に、縁部流制御デバイス206の下流表面810に配置してよい。縁部流制御デバイスシム208は、軸方向の押出方向AEに対して垂直な、平坦かつ平行な上流及び下流表面を備える。ダイ組立体210は、軸方向の押出方向AEに対して垂直な、平坦かつ平行な上流表面904及び下流表面906を備える。縁部流制御デバイスシム208は、縁部流制御デバイス206の下流表面810と、ダイ組立体210の上流表面904との間に配置できる。外皮形成デバイス212は、軸方向の押出方向AEに対して垂直な、平坦かつ平行な上流表面908及び下流表面910を備え、上流表面908は、ダイ組立体210の下流表面906に配置できる。外皮形成デバイス212の下流表面910は、押出加工機組立体の出口を備え、ここで押出加工物は押出加工機を出る。更に、縁部流制御デバイスシム208、ダイ組立体210及び外皮形成デバイス212の鋲孔912、914、916に鋲214を配置して、後端リングデバイス202内のT字型インサート312に係留できる。
カートリッジ1202は、湾曲制御デバイス204のシャッタプレートS1、S2、S3、S4を外から調整するための貫通孔1204と、縁部流制御デバイス206の縁部プレート816を外から調整するための貫通孔1206とを有してよい。ここでもまた、好適なサーボモータ、レンチ、空気圧又は油圧ユニットを用いて、ボルト(アジャスタ)478、832の移動を制御して、それぞれ湾曲制御デバイス204及び縁部流制御デバイス206に関する所望のセッティングを得てよい。押出加工機組立体202、204、206、208、210、212は、破線矢印Cで示すように、カートリッジ1202に軸方向に挿入でき、また反対方向CRにおいて、カートリッジ1202から軸方向に取り外すことができる。鋲(図示せず)がカートリッジ1202の前端1208を通って延在することによって、押出加工機組立体202、204、206、208、210、212をカートリッジ1202内に固定してよい。
方向CRにおいて押出加工機組立体202、204、206、208、210、212をカートリッジ1202から軸方向に取り外すのを促進するために、押出加工機組立体202、204、206、208、210、212を把持するためのキットデバイスを設ける。図13Aは、本開示の例示的実施形態による、ハニカム押出加工装置200の後端リングデバイス202に取り付けられるよう構成された切り換えリング1302の斜視図である。後端リングデバイス1302は、後端リングデバイス202の上流表面902上に配置される下流表面1306、切り換えリング軸方向壁1312の狭い部分によって形成された取り付けポケット1310、及び取り付けポケット1310の張り出し部分を形成する上流径方向突出部1314を備える。後端リングデバイス1302は、軸方向内壁1320と、径方向突出部1314の内縁部とによって画定される、ソケット開口1318を備える。切り換えリング1302が後端リングデバイス202上に配置されると、矢印RAEで示されている切り換えリング1302の軸方向は、押出方向AEに対応する。取り付けポケット1310の張り出し部分を形成する上流径方向突出部1314は、軸方向RAEに対して略垂直とすることができる。後端リングデバイス202の上流部品308の溝314内に配置された上流T字型インサート312に、鋲孔1322及び326を通して鋲(図示せず)を取り付けることにより、切り換えリング1302を後端リングデバイス202に取り付けることができる。
図13Bは、後端リングデバイス202に取り付けられた切り換えリング1302のソケット開口1318内へと軸方向に摺動するよう構成された把持ツール1330の斜視図であり、図13Cは、本開示の例示的実施形態による、後端リングデバイス202に取り付けられた切り換えリング1302に係合するよう構成された把持ツール1330の斜視図である。把持ツール1330は、切り換えリング1302のソケット開口1318に一端が摺動可能に嵌合するよう構成された把持用本体1332、及び切り換えリング1302の取り付けポケット1310に突出する把持用突起1334、1336を備える。把持用突起1334及び1336は:把持ツール1330の取り付け端部1338をソケット開口1318に挿入するために、図13Bに示されている第1の位置P1まで引き戻されるよう;及び切り換えリング1302の取り付けポケット1310内へと突出して、把持用本体1332に軸方向力が印加された場合に軸方向力によって径方向突出部1314に係合するために、図13Cに示されている第2の位置P2まで延伸するよう、構成される。把持用突起1334、1336は、枢動方向GC1に第1の位置P1から第2の位置P2まで枢動してよく、又は把持用突起1334、1336は第1の位置P1から第2の位置P2まで摺動してよい。このキットデバイスは、切り換えリング1302及び把持ツール1330を備える。
図14は、本開示の例示的実施形態による、図2のハニカム押出加工装置200をカートリッジ1202から取り外す方法を示す概略図である。後端リングデバイス202、湾曲制御デバイス204及び縁部流制御デバイス206を備える押出加工組立体200は、ダイ組立体210を通してバッチ混合物を押し出してハニカム押出加工物を形成するために、押出加工カートリッジ1202内に配置できる。押出加工組立体200を取り外すために、切り換えリング1302の下流表面1306を後端リングデバイス202の上流表面918に取り付けることができ、把持用突起1334、1336が引き戻された、把持ツール1330の取り付け端部1338を、ソケット開口1318へと方向GC2に軸方向に挿入でき、把持用突起1334、1336を取り付けポケット1310内へと延伸させることができる。突起操作部1340、例えばハンドル、ケーブル、シャフト又はロッドは、把持用突起1334、1336を第1の位置P1から第2の位置P2まで移動させることができる。第2の位置P2にある把持用突起1334、1336は、径方向突出部1314の切り換えリングの張り出し部分に係合でき、把持ツール1330が方向CRに軸方向に移動する際に方向CRの軸方向力を印加することによって、押出加工組立体200を押出加工カートリッジ1202から引き出すことができる。次に把持用突起1334、1336を引き戻して、把持ツール1330を押出加工組立体200から取り外すことができる。
押出加工カートリッジ1202への押出加工組立体200の挿入は押出加工組立体200を押出加工カートリッジ1202から引き出すのと同一の様式で、ただし逆の順序で、実施できる。例示的実施形態によると、第1の輪郭が特定されたジオメトリを有する第1の押出加工組立体200は、押出加工カートリッジ1202から取り外すことができ、上記第1の輪郭が特定されたジオメトリとは異なる、第2の輪郭が特定されたジオメトリを有する第2の押出加工組立体200は、押出加工カートリッジ1202に挿入できる。
上部(top)、底部(bottom)、側部(side)、上側(upper)、下側(lower)、垂直(vertical)及び水平(horizontal)といった用語が使用されているが、本開示はそれに関してこれらの例示的実施形態に限定されない。代わりに、空間に関する相対的な用語、例えば上部(top)、底部(bottom)、水平(horizontal)、垂直(vertical)、側部(side)、直下(beneath)、下方(below)、下側(lower)、上方(above)、上側(upper)等は、本出願においては、説明を容易にするために、別の1つ若しくは複数の要素又は1つ若しくは複数の特徴に対する、ある要素又は特徴の、図中に図示されている通りの関係を説明するために使用できる。空間に関する相対的な用語は、図示されている配向に加えて、使用又は動作時のデバイスの異なる複数の配向を包含することを意図していることを理解されたい。例えば図中のデバイスを反転させると、他の要素又は特徴の「下方」又は「直下」として説明されている要素は、上記他の要素又は特徴の「上方」に配向されることになる。従って、この例示的な用語「下方」は、上方及び下方の配向両方を包含できる。デバイスは他の配向であってよく(90°又は他の配向で回転させてよく)、本出願において使用される空間に関する相対的記述子はこれに従って解釈してよい。従って、図7の湾曲偏向デバイス712を90°回転させた場合、例示的な用語「側部(side)」は「上部(top)」となることができ、その逆も成り立つ。
動作時、ダイ組立体210に向かって軸方向AEに流れるバッチはまず、上記バッチを湾曲制御デバイス204の開口414へと送出するための後端リングデバイス202に出会い、湾曲制御デバイス204は、上記バッチのいずれの程度の湾曲を補正できるよう位置決めできる。次にバッチの外側は、縁部流制御デバイス206に出会い、これは、バッチの流れを、ダイ組立体210のダイの周囲供給孔へと制御するよう作用する。縁部流制御デバイス206の出口において、バッチはダイ組立体210に入り、ここでバッチは押し出される。バッチの周囲領域は、外皮形成組立体212に出会い、これは、周囲排出スロットから出てくるバッチの量、及び外皮の厚さの両方を制御する。押出加工装置の様々な構成部品の制御は、外部から実施できる。ダイの流出端部から出た、結果として得られる押出加工された構造体は、ハニカム100であり、その上に形成された一体の外皮106を有する。
押出加工プロセスのための制御アーキテクチャは、押出圧力、外皮速度及び湾曲補正といった重要なシステムパラメータを調整するための、品質メトリックに応答できる。これらの例示的実施形態によると、これらのパラメータを調整することによって、良好な外皮品質を維持でき、良好な形状品質を維持でき、又はすえ込みの長さを減少させることによって、プロセスにおける廃棄物及びコストを減少させることができる。
本開示に従って提供される押出加工システムの利点により、直径5.7インチ(14.5cm)超の押出成形ハニカム体、例えば最大直径7インチ(17.8cm)、又は最大直径8インチ(20.3cm)もの押出成形ハニカム体を製造できる。従来技術による従来の装置は、必要な押出圧力が制御機構の結合及び制御機構におけるバッチの漏出を引き起こしたため、直径5.7インチ(14.5cm)を超える押出成形ハニカム体を達成できなかった。個々の構成部品の面の平坦さと、比較的高い接触圧力とにより、バッチの漏出が排除される。本開示に従って記載されている改善により、直径5.7インチ(14.5cm)を超える押出成形ハニカム体を達成するために必要な圧力においてさえ、湾曲制御デバイスのシャッタ及び縁部流制御デバイスのプレートにする比較的容易な調整が促進される。更に、明確な標識付けにより、設置及び使用が容易となる。本開示の例示的実施形態は、加工のリードタイムが小さくなり、機械加工のための労力が少なくなり、また機械加工のコストが少なくなるという利点をもたらす。更に、本開示の例示的実施形態は、操作者に、組み立て及び分解時の取り扱いに関する利点を提供する。これは、セットアップの変更と製品の変更との間の切替え時間の削減をもたらす。本開示の押出加工システムの利点としては、準備及び後処理のための労力の低減、並びに例示的実施形態による清掃の減少が挙げられる。
本明細書全体を通した例示的実施形態への言及、及び本明細書全体を通した同様の記述は、同一の実施形態に言及したものであってよいが、必ずしもそうでなくてよい。更に、ある例示的実施形態を参照して本出願に記載されている主題の、記載された特徴、構造又は特性は、1つ又は複数の例示的実施形態において、いずれの好適な方法で組み合わせることができる。
本開示の精神又は範囲から逸脱することなく、本開示において様々な修正及び変更を実施できることは、当業者には明らかであろう。従って、添付の請求項は、添付の請求項及びその等価物の範囲内である限りにおいて、本開示の修正例及び変形例を包含することを意図している。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態1
可塑化されたセラミック前駆体バッチを、ダイを通して押し出して、ハニカム体押出加工物を形成するための、押出加工装置であって、
上記装置は:
上記バッチを上流押出加工ハードウェアから下流へ送出するよう構成されたテーパ内側開口を備える、後端リングデバイス;
上記後端リングデバイス上に配置された湾曲制御デバイスであって、上記湾曲制御デバイスは、内側バッチ流開口と、調整可能なシャッタプレートによって画定されるアパーチャとを備え、上記湾曲制御デバイスは、上記後端リングデバイスから上記バッチを受け取るよう構成され、また上記ハニカム体押出加工物の湾曲を制御するよう構成される、湾曲制御デバイス;
上記湾曲制御デバイス上に配置された縁部流制御デバイスであって、上記縁部流制御デバイスは:
上記湾曲制御デバイスから上記バッチを受け取るためのバッチ流開口;
上記バッチ内へと突出して、上記バッチの縁部流を、上記ダイの周囲へと流れるよう制御するよう構成された、縁部プレート
を備える、縁部流制御デバイス
を備える、装置。
実施形態2
上記後端リングデバイスは更に:
上流リングであって:
上流表面と;
上記上流表面に対して平行な下流表面と;
上記上流表面における上記テーパ内側開口の第1の領域から、上記下流表面の、上記第1の領域より小さい上記開口の第2の領域まで延在する、上記内側表面の上流部分と
を備える、上流リング;
下流リングであって:
上記上流リングの上記表面に対して平行な上流表面と;
上記上流表面に対して平行な下流表面と;
上記上流表面における上記テーパ内側開口の第1の領域から、上記下流表面の、上記第1の領域より小さい上記開口の第2の領域まで延在する、上記内側表面の下流部分と
を備える、下流リング
を備える、実施形態1に記載の装置。
実施形態3
上記上流リングの上記下流表面は:
溝及び軸方向孔であって、上記軸方向孔は、上記上流リングを通って、上記溝から上記上流表面まで延在する、溝及び軸方向孔;並びに
上記軸方向孔を通って延在するシリンダを有する、上記溝内に配置されたT字型インサート
を備え、
上記下流リングの上記上流表面は:
溝及び軸方向孔であって、上記軸方向孔は、上記下流リングを通って、上記溝から上記下流表面まで延在する、溝及び軸方向孔;並びに
上記軸方向孔を通って延在するシリンダを有する、上記溝内に配置されたT字型インサート
を備え、
上記下流リングの上記上流表面は、上記上流リングの上記下流表面に配置される、実施形態2に記載の装置。
実施形態4
上記縁部流制御デバイス及び上記湾曲制御デバイスを上記後端リングデバイスに取り付けるために、上記縁部流制御デバイス及び上記湾曲制御デバイスを通って、上記後端リングデバイスの上記下流リングの上記軸方向孔を通って延在する上記シリンダ内へと延在する、鋲を更に備える、実施形態3に記載の装置。
実施形態5
上記ダイを備えるダイ組立体の下流に配置された、外皮形成デバイス;並びに
上記外皮形成デバイス、上記ダイ組立体、上記縁部流制御デバイス及び上記湾曲制御デバイスを上記後端リングデバイスに取り付けるために、上記外皮形成デバイス、上記ダイ組立体、上記縁部流制御デバイス及び上記湾曲制御デバイスを通って、上記後端リングデバイスの上記下流リングの上記軸方向孔を通って延在する上記内部にねじ山を備えたシリンダ内へと延在する、鋲
を更に備える、実施形態3に記載の装置。
実施形態6
上記後端リングデバイスは、上流及び下流の平坦かつ平行な表面を備え、
上記湾曲制御デバイスは、上流及び下流の平坦かつ平行な表面を備え、上記湾曲制御デバイスの上記上流表面は、上記後端リングデバイスの上記下流表面に配置され、
上記縁部流制御デバイスは、上流及び下流の平坦かつ平行な表面を備え、上記縁部流制御デバイスの上記上流表面は、上記湾曲制御デバイスの上記下流表面に配置される、実施形態1〜5のいずれか1つに記載の装置。
実施形態7
上記湾曲制御デバイスの上記シャッタプレートは全て略同一であり、相互交換可能である、実施形態1〜6のいずれか1つに記載の装置。
実施形態8
上記内側開口を画定する上記後端リングデバイスの内側表面は、バッチ流を妨害するポケット又は突出部を備えない、実施形態1〜7のいずれか1つに記載の装置。
実施形態9
上記後端リングデバイスは、超高分子量ポリマーを含む、実施形態1〜8のいずれか1つに記載の装置。
実施形態10
ハニカム体を軸方向に押出加工するための装置を組み立てる方法であって、
上記方法は:
ダイを、縁部流制御デバイス、湾曲制御デバイス及び後端リングデバイスに取り付けて、第1の組立体を形成するステップ;
切り換えリングを上記後端リングデバイスに取り付けるステップであって、上記後端リングデバイスは、上記バッチを上流押出加工ハードウェアから下流へ送出するよう構成されたテーパ内側開口を備え、上記切り換えリングは、把持ツールに係合するよう構成された径方向突出部によって画定される、ポケットを備える、ステップ;
上記切り換えリングを上記把持ツールと係合させるステップ;
上記第1の組立体に取り付けられた上記把持ツール及び上記後端リングデバイスを、押出加工機の前部のカートリッジ内へと摺動させるステップ;
上記把持ツールを上記切り換えリングから係合解除するステップ;並びに
上記切り換えリングを上記後端リングデバイスから取り外すステップ
を含む、方法。
実施形態11
上記後端リングデバイスは更に:
上流表面と、上記上流表面に対して平行な下流表面とを備える、上流リング;及び
上記上流リングの上記表面に対して平行な上流表面と、上記上流表面に対して平行な下流表面とを備える、下流リング
を備え、
上記ダイを上記縁部流制御デバイス、上記湾曲制御デバイス及び上記後端リングデバイスに取り付ける上記ステップは:上記縁部流制御デバイス、上記湾曲制御デバイス、及び上記後端リングデバイスの上記下流リングの鋲孔に、鋲を挿入するステップ;並びに上記鋲を、上記下流リングの上記上流表面に配置されたインサート内で固定するステップを含む、実施形態10に記載の方法。
実施形態12
上記後端リングデバイスは更に:
上流表面と、上記上流表面に対して平行な下流表面とを備える、上流リング;及び
上記上流リングの上記表面に対して平行な上流表面と、上記上流表面に対して平行な下流表面とを備える、下流リング
を備え、
上記切り換えリングを上記後端リングデバイスに取り付ける上記ステップは:
上記後端リングデバイスの上記上流リングの鋲孔に、鋲を挿入するステップ;並びに
上記鋲を、上記上流リングの上記下流表面に配置されたインサート内で固定するステップ
を含む、実施形態10に記載の方法。
実施形態13
上記切り換えリングを上記把持ツールと係合させる上記ステップは:
上記把持ツールの端部を、軸方向壁と、ポケット上の径方向突出部とによって画定された、上記切り換えリングのソケット開口へと軸方向に挿入するステップ;及び
上記端部に配置された、引き出すことのできる把持用突起を、上記ポケット内へと延伸させるステップ
を含む、実施形態10〜12のいずれか1つに記載の方法。
実施形態14
上記切り換えリングを上記後端リングデバイスに取り付ける前に、上記カートリッジから第2の組立体を取り外すステップであって、上記第2の組立体は、上記第1の組立体とは異なる、輪郭が特定されたジオメトリを備える、ステップを更に含む、実施形態10〜13のいずれか1つに記載の方法。
実施形態15
上記内側開口を画定する、上記後端リングデバイスの内側表面は、バッチ流を妨害するポケット又は突出部を備えない、実施形態10〜14のいずれか1つに記載の方法。
実施形態16
ハニカム押出加工物を製造する方法であって、
上記方法は:
後端リングデバイスの上流の可塑化されたバッチに対して圧力を提供するステップ;
上記バッチを、上記後端リングデバイスのテーパ内径によって画定された開口を通して送出するステップであって、上記送出するステップは、上記テーパ内径に沿って、上記バッチ流に関するデッドゾーンを含まない、ステップ;
上記バッチを、上記後端リングデバイスの下流の湾曲制御デバイスのアパーチャを通して流すステップ;
上記アパーチャを調整するステップを含む、ハニカム押出加工物の湾曲を制御するステップ;
上記バッチを、上記湾曲制御デバイスの下流の縁部プレートを備える縁部流制御デバイスの開口を通して流すステップ;
縁部プレートの位置を調整するステップを含む、ハニカム押出加工ダイの上流の上記バッチの周囲供給を制御するステップ;及び
上記ダイを通して上記バッチを押し出して、上記ハニカム押出加工物を形成するステップ
を含む、方法。
実施形態17
上記ハニカム押出加工物を乾燥させるステップ;
上記ハニカム押出加工物を切断するステップ;及び
上記ハニカム押出加工物を焼成して、多孔質セラミックハニカム体を製造するステップ
を更に含む、実施形態16に記載の方法。
実施形態18
上記湾曲を制御する上記ステップは、上記ハニカム体押出加工物の湾曲を識別するための測定を含み、
上記アパーチャを調整する上記ステップは、案内ピン上に配置された案内スロットを備えるシャッタプレートを移動させることによって、上記ハニカム押出加工物の識別された上記湾曲を補正するステップを含む、実施形態16又は17に記載の方法。
実施形態19
上記ハニカム押出加工ダイの上流の上記バッチの上記周囲供給を制御する上記ステップは更に、上記縁部プレートの開口に配置されたライダブロックピンを備えるライダブロックを移動させることによって、上記縁部プレートの位置を調整するステップを含む、実施形態16〜18のいずれか1つに記載の方法。
100 ハニカム体
102 第1の端面
104 第2の端面
106 外皮
108 交差壁
110 チャネル
112 交差壁
114 チャネル
200 押出加工装置
202 後端リングデバイス
204 湾曲制御デバイス
206 縁部流制御デバイス
208 縁部流制御デバイスシム
210 ダイ組立体
212 外皮形成デバイス
214 鋲
308 上流部品、プラスチック部品
310 下流部品、プラスチック部品
312 T字型インサート
314 溝
316 締結器具
318 テーパ面
320 テーパ面
322 横断方向下流表面
324 締結器具孔
326 軸方向孔、鋲孔
402 ベースリング
404 横断方向上流表面
406 カバーリングプレート
408 径方向キャビティ
410 ベースリングの内側軸方向表面
412 カバーリングプレートの内側軸方向表面
414 バッチ流開口
416 湾曲制御アパーチャ
418 内側表面、周縁部
420 第1の端部
422 第2の端部
424 第1の案内メサ、第1のメサ
426 シャッタプレートの上流表面
428 第2のメサ
430 シャッタプレートの下流表面
432 案内スロット
434 第1の段、第1の軸方向の段
436 第1の摺動表面
438 第2の段、第2の軸方向の段
440 第2の摺動表面
446 軸方向壁
448 ベースリングの下流表面
450 ベース径方向溝
452 案内ピン孔
454 貫通孔
460 カバーリングプレートの上流表面
462 カバーリングプレートの下流表面
464 カバー径方向溝
466 案内ピン孔
468 接触表面、カバーリングプレートの下流表面、湾曲制御デバイスの下流表面
470 貫通孔
472 締結器具
474 鋲貫通孔、鋲孔
476 案内ピン
478 ねじ山付きボルト
480 保持クリップ
482 ねじ山付きボルト孔
484 ねじ山付きボルトヘッド
486 Oリング、第1の間隙
488 第2の間隙
490 シャッタプレートS1、S2、S3、S4の運動の範囲
802 縁部カバープレート
804 鋲孔
806 締結器具孔
808 締結器具
810 縁部カバープレートの下流表面、縁部流制御デバイスの下流表面
812 支持リング
814 ライダブロックキャビティ
816 縁部プレート
818 ライダブロック
820 中央ピン開口
822 ライダブロックピン
824 締結器具孔
826 締結器具
828 外壁
830 貫通孔
832 調整ボルト
834 保持クリップ
836 ねじ山付き孔
838 バッチ流開口
840 支持リングの内側表面
842 支持リングライナ
844 縁部プレートの内側表面
846 支持リングの下流表面
848 締結器具孔
850 径方向溝
852 突出部
854 鋲孔
856 支持リングの上流表面、湾曲制御デバイスの上流表面
858 調整ボルトヘッド
860 Oリング
862 運動の範囲
864 締結器具孔
866 縁部プレートの上流表面
868 縁部プレートの下流表面
902 後端リングデバイスの上流表面
904 ダイ組立体の上流表面
906 ダイ組立体の下流表面
908 外皮形成デバイスの上流表面
910 外皮形成デバイスの下流表面
912 鋲孔
914 鋲孔
916 鋲孔
918 後端リングデバイスの上流表面
1202 カートリッジ、押出加工カートリッジ
1204 貫通孔
1206 貫通孔
1208 カートリッジの前端
1302 切り換えリング、後端リングデバイス
1310 取り付けポケット
1312 切り換えリング軸方向壁
1314 上流径方向突出部
1318 ソケット開口
1320 軸方向内壁
1322 鋲孔
1330 把持ツール
1332 把持用本体
1334 把持用突起
1336 把持用突起
1338 取り付け端部
1340 突起操作部
S1、S2、S3、S4 シャッタプレート

Claims (5)

  1. 可塑化されたセラミック前駆体バッチを、ダイを通して押し出して、ハニカム体押出加工物を形成するための、押出加工装置であって、
    前記装置は:
    前記バッチを上流押出加工ハードウェアから下流へ送出するよう構成されたテーパ内側開口を備える、後端リングデバイス;
    前記後端リングデバイス上に配置された湾曲制御デバイスであって、前記湾曲制御デバイスは、内側バッチ流開口と、調整可能なシャッタプレートによって画定されるアパーチャとを備え、前記湾曲制御デバイスは、前記後端リングデバイスから前記バッチを受け取るよう構成され、また前記ハニカム体押出加工物の湾曲を制御するよう構成される、湾曲制御デバイス;
    前記湾曲制御デバイス上に配置された縁部流制御デバイスであって、前記縁部流制御デバイスは:
    前記湾曲制御デバイスから前記バッチを受け取るためのバッチ流開口;
    前記バッチ内へと突出して、前記バッチの縁部流を、前記ダイの周囲へと流れるよう制御するよう構成された、縁部プレート
    を備える、縁部流制御デバイス
    を備える、装置。
  2. 前記後端リングデバイスは更に:
    上流リングであって:
    上流表面と;
    前記上流表面に対して平行な下流表面と;
    前記上流表面における前記テーパ内側開口の第1の領域から、前記下流表面の、前記第1の領域より小さい前記開口の第2の領域まで延在する、前記内側表面の上流部分と
    を備える、上流リング;
    下流リングであって:
    前記上流リングの前記表面に対して平行な上流表面と;
    前記上流表面に対して平行な下流表面と;
    前記上流表面における前記テーパ内側開口の第1の領域から、前記下流表面の、前記第1の領域より小さい前記開口の第2の領域まで延在する、前記内側表面の下流部分と
    を備える、下流リング
    を備える、請求項1に記載の装置。
  3. 前記後端リングデバイスは、上流及び下流の平坦かつ平行な表面を備え、
    前記湾曲制御デバイスは、上流及び下流の平坦かつ平行な表面を備え、前記湾曲制御デバイスの前記上流表面は、前記後端リングデバイスの前記下流表面に配置され、
    前記縁部流制御デバイスは、上流及び下流の平坦かつ平行な表面を備え、前記縁部流制御デバイスの前記上流表面は、前記湾曲制御デバイスの前記下流表面に配置される、請求項1に記載の装置。
  4. ハニカム体を軸方向に押出加工するための装置を組み立てる方法であって、
    前記方法は:
    ダイを、縁部流制御デバイス、湾曲制御デバイス及び後端リングデバイスに取り付けて、第1の組立体を形成するステップ;
    切り換えリングを前記後端リングデバイスに取り付けるステップであって、前記後端リングデバイスは、前記バッチを上流押出加工ハードウェアから下流へ送出するよう構成されたテーパ内側開口を備え、前記切り換えリングは、把持ツールに係合するよう構成された径方向突出部によって画定される、ポケットを備える、ステップ;
    前記切り換えリングを前記把持ツールと係合させるステップ;
    前記第1の組立体に取り付けられた前記把持ツール及び前記後端リングデバイスを、押出加工機の前部のカートリッジ内へと摺動させるステップ;
    前記把持ツールを前記切り換えリングから係合解除するステップ;並びに
    前記切り換えリングを前記後端リングデバイスから取り外すステップ
    を含む、方法。
  5. ハニカム押出加工物を製造する方法であって、
    前記方法は:
    後端リングデバイスの上流の可塑化されたバッチに対して圧力を提供するステップ;
    前記バッチを、前記後端リングデバイスのテーパ内径によって画定された開口を通して送出するステップであって、前記送出するステップは、前記テーパ内径に沿って、前記バッチ流に関するデッドゾーンを含まない、ステップ;
    前記バッチを、前記後端リングデバイスの下流の湾曲制御デバイスのアパーチャを通して流すステップ;
    前記アパーチャを調整するステップを含む、ハニカム押出加工物の湾曲を制御するステップ;
    前記バッチを、前記湾曲制御デバイスの下流の縁部プレートを備える縁部流制御デバイスの開口を通して流すステップ;
    縁部プレートの位置を調整するステップを含む、ハニカム押出加工ダイの上流の前記バッチの周囲供給を制御するステップ;及び
    前記ダイを通して前記バッチを押し出して、前記ハニカム押出加工物を形成するステップ
    を含む、方法。
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