[发明专利]具有弯曲面的挤出模头

说明书

相关申请的交叉参考

本申请根据35 U.S.C.§ 120，要求2012年5月29日提交的美国申请系列第13/482,408号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及挤出模头，具体地，涉及具有弯曲面的挤出模头。

背景

挤出工艺可创造具有复杂截面的物体。在常规工艺中，将批料材料插入挤出机筒的室中。一旦位于室中，通过压力机制(例如，泵、活塞、螺杆或者其他常规方式)对材料进行加压。室内的压力必须足够高，以克服材料对于流动的阻力，该阻力是由布置在室内的模头产生的。一旦克服了对于流动的阻力，压力迫使材料从挤出机筒的入口到达模头。材料可以通过限定在入口和模头之间的整个通道中布置的板中限定的开口或者通道。随着材料到达模头，其被挤出通过一个或多个限定在模头中的导孔和排出槽，以形成具有所需几何形状的挤出物(例如，蜂窝体)。

常规模头被设计成产生挤出物的所需形状(例如，蜂窝体的轮廓和孔道式样)，但是为此，模头也必须耐受挤出室内产生的极端压力。形成例如薄壁蜂窝体所需的薄排出槽要求挤出室内的高压力。如果设计不正确，可能由来自压力的板弯曲导致模头变形或破裂。因此，通常增加模头的厚度以耐受室内建立的高压力。这对于可布置在室内的具有限制性开口的其他元件也是相同的。由于对于任意板弯曲问题，随着板直径的增加，板厚度也必须增加，以符合材料的屈服极限。因此，随着模头厚度的增加，流过模头中的开口的阻抗和阻力不合乎希望地增加。

因此，存在对于改进的模头的需求，该改进的模头降低了流动通过模头的阻抗和阻力。还希望增加挤出工艺的生产能力，同时降低施加到模头上的应力。

概述

在本发明的一个示例性实施方式中，在挤出设备中布置板。所述板包括沿着平面限定的主体，并具有第一侧和第二侧。第二侧与第一侧相对布置。所述板还包括形成在第一侧上的第一面和形成在第二侧上的第二面。所述主体具有限定在第一面和第二面之间的厚度。在第一侧和第二侧之间，在主体中限定了多个开口。此外，至少一部分的第一面或第二面形成从平面向外延伸的曲率。

在该实施方式的一个方面，所述多个开口可分别相互平行限定在第一侧和第二侧之间。此外，所述多个开口可分别基本垂直于平面延伸。在另一个方面，所述曲率可以是椭圆形、圆锥形、准球形或者半球形。

在另一个方面，所述板可包括第一区域、第二区域和第三区域。第一区域可限定在靠近主体的中心，并具有在垂直于平面方向基本恒定的厚度。第二区域可限定在靠近主体的边缘，并适于与挤出设备相连。第三区域可限定在第一区域和第二区域之间。第一区域可包括第一径向厚度和第二径向厚度，其中第一径向厚度限定在靠近第一区域的中心而第二径向厚度限定在靠近第三区域。第一径向厚度可大于第二径向厚度。

在另一个实施方式中，提供挤出设备用于形成挤出物。设备可包括筒，所述筒在其一端具有入口，在相对端具有出口。筒在入口侧和出口侧之间限定了室。压力机制布置在靠近筒的入口，用于对室进行加压，并配置成使得材料从入口移动到出口。在室内的入口和出口之间限定了流动路径，该流动路径限定了流动方向。所述设备还包括与筒的出口相连的模头。所述模头可包括主体、入口侧和出口侧，所述主体沿着基本垂直于流动方向的平面限定。主体的厚度限定在入口侧和出口侧之间。模头还可包括限定在入口侧和出口侧之间的多个导孔，所述多个导孔适于在入口侧接收材料并在出口侧挤出材料。此外，至少一部分的入口侧或出口侧形成从平面向外延伸的曲率。

在该实施方式的一个方面，所述多个导孔基本相互平行。所述多个导孔还可基本沿着流动方向限定在主体内。在另一个方面，所述曲率可以是椭圆形、圆锥形、准球形或者半球形。在另一个方面，所述模头可包括第一区域、第二区域和第三区域。第一区域可限定在靠近主体的中心，并具有在流动方向基本恒定的厚度。第二区域可限定在靠近主体的边缘，并与挤出设备相连。第三区域可限定在第一区域和第二区域之间。此外，第一区域可包括最大径向厚度和最小径向厚度，所述最大径向厚度基本限定在靠近第一区域的中心的流动方向，所述最小径向厚度限定在靠近第一和第三区域的界面。所述多个导孔可限定在第一区域中。