[发明专利]用来测量形成陶瓷的批料的水分含量的系统和方法

说明书

相关申请

本申请要求2008年2月29日提交的题为“测量形成陶瓷的批料的水分含量的系统和方法(System and Method for Measuring Ceramic-Forming Batch Moisture Content)”的美国临时申请第61/067,613号的优先权。

技术领域

本发明涉及形成陶瓷的材料的挤出，具体涉及用来测量形成陶瓷的批料中的水分含量的系统和方法。

背景技术

在各种工业中，人们采用挤出法形成很多种产品。一种挤出法使用形成陶瓷的材料，使得增塑的混合物挤出通过模头孔，形成挤出件。

人们已经通过挤出法形成了蜂窝形状的陶瓷制品，其包括多个孔道或通道，这些孔道或通道被沿着该结构的纵轴平行延伸的薄壁分隔。在所述挤出工艺中需要对很多参数进行控制，使得所需的制品保持其挤出后的形式，最终形成能够满足具体设计和/或性能要求的制品。所述参数包括例如构成所述批料的混合物的具体组成。所述批料中的水分(潮气)含量是需要仔细控制的另一个关键参数。水分含量不足的批料无法进行适当的挤出，会导致最终制品中形成裂纹。另一方面，如果批料中的水分含量过高，也无法适当地进行挤出，会导致挤出件或挤出制品变形。

概述

本发明的一个方面涉及一种挤出形成陶瓷的批料的方法。所述方法包括传送所述形成陶瓷的批料，使得所述批料的下方部分暴露出来。所述方法还包括在传送所述批料的同时对传送的批料的下方部分的水分含量进行测量，然后对所述传送的批料进行挤出。水分含量是实时测量的。

本发明的另一个方面涉及一种挤出形成陶瓷的批料的系统。所述系统包括挤出机，以及用来将所述批料传送到挤出机的传送器。在所述挤出机的上游处、所述传送器的附近设置移除批料的装置。通过设置该装置，在批料移动通过该装置的时候移除或者移去一层所述批料，从而使得所述批料的下方部分裸露出来。所述系统还包括水分含量传感器装置，其设置在足够靠近所述传送器的位置，以便感测所述批料的下方部分的水分含量。一种示例性的移除批料的装置是犁形机械装置，其插入所述批料中可调节的深度之处，移去选定量的批料。

本领域普通技术人员通过参考以下说明书、权利要求书和附图，能够进一步理解和体会本发明的这些优点和其它的优点。

附图简要说明

图1是本文所述的挤出系统的示意图，其包括实时水分含量测量(MCM)系统；

图2是通过使用图1的挤出系统挤出形成的示例性蜂窝体的透视图；

图3A是图1的挤出系统的传送器单元的一部分的放大图，图中显示犁形设备形式的批料移除(BMR)装置，还显示了光学传感头，该传感头设置在与所述犁形设备相邻、位于该犁形设备紧邻下游的位置；

图3B是图3A所示的传送器单元的一部分的平面图，显示楔形的犁形部件以及在犁形部件后测量批料水分含量的光学传感头的视野；

图4A绘制了通过水分含量测量(MCM)系统测得的“水％”原始测量结果相对于校准样“水％”的校准数据曲线，对校准数据进行回归拟合作图；

图4B显示了实际校准数据的校准样品的“水分(％干)”相对于校准的MCM系统测得的水分含量值的曲线图；

图5A与图3A类似，显示本文所述的挤出系统的一个示例性实施方式，其包括设计用来测量批料温度的温度传感器；以及

图5B与图3B类似，显示温度传感器视野与光学传感头视野位置的比较。

发明详述

下面将详细参考本发明的优选实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只要可能，在所有附图中使用相同的编号和附图标记来表示相同或类似的部分。

本发明涉及将增塑的形成陶瓷的混合物挤出形成具有很多种不同轮廓和外形的制品，例如蜂窝结构。例如，可以通过对形成陶瓷的混合物进行挤出而形成薄壁的蜂窝结构，所述形成陶瓷的混合物会在挤出过程中在加压条件下发生塑性形变，但是能够在解除所述高的挤出剪切作用力之后，在环境条件下保持它们挤出时的形式。本发明揭示了一种设备和方法，用来在挤出批料之前实时测量批料中的水分含量，由此系统操作者可以确定并且(如果需要的话)调节实际的水分含量。

“无机批料”包括无机组分的混合物；批料可以包含成孔组分，例如石墨或者甲基纤维素之类的有机材料，这些成孔组分可以占该混合物的一小部分(例如约1-7％)。