[发明专利]用于突起物和/或高孔密度陶瓷蜂窝状结构的挤压模

说明书

已经发现挤压模用于内燃机排气催化转换器的陶瓷蜂窝状结构的生产，而且陶瓷蜂窝状结构的应用已经扩大到发动机类的更广泛的范围内和在稳态发射控制方面的催化转换器、化学过程装置、精炼装置和其他催化系统及其运用，对于每单位横截面积具有较大的孔密度和/或每个孔具有较大的几何表面积的陶瓷蜂窝状结构的需要使现有的挤压模技术的应用出现困难。催化转换器的有益作用是具有适合排出蒸气与内燃机的有害输出相互作用的表面积作用，由此应用陶瓷蜂窝状结构技术的显著优点可以通过增加结构的孔密度（每平方英寸或厘米）或增加每个孔的表面积。

挤压模的结构具有连续的几何形状和大量纵向延伸的孔能够形成陶瓷蜂窝状结构，因此，挤压模技术的限制必定限制陶瓷蜂窝状结构技术。

已有的工艺包括挤压模的各种类型，美国专利第3790654号揭示一种由一整体模块形成的机加工挤压模，在美国专利第3790654和4465652号中揭示了许多机加工的或切削的、堆积式承载板，它们在经过模具的纵向流动方向延伸更长的尺寸，作为用于生产蜂窝结构的叠层片式挤压模，美国专利第4550005号揭示一种组合模（这是一种具有二个或多个连接块的类型，它的较长尺寸沿模具的纵向流动方向的横截面延伸。它是一种在送料通道入口部分连接可替换多孔板的组合送料型模具。所有这些挤压模共有的是与所有的交叉或十字格状输出槽相连的送料孔。

美国专利4298564和4354820显示的组合槽型的组合模在送料孔和交叉输出槽之间连接较宽的交叉的槽。通过送料孔输送到每个较宽槽，仅通过较宽槽的一个直接纵向输送到每个较窄的输出槽。

末审查的日本专利申请公开第52-8761号显示一输出槽的内端输送，这仅仅是通过分开的水平连接通路，该通路从送料孔的内端延伸且在槽内端终止。

所有这些已有的模具设计（只有一个有限的例外）从根本上依靠纵向排列的且与所有输出槽相互连接的送料孔，已有工艺提示了与输出槽作用上相关的送料孔的需要，通过把原料送至输出槽以保证适当的物料流量，形成完整连接的蜂窝状结构。在美国专利4259057的图8中，孔的较大数量与水平槽总数扩大趋势的关系被清楚地提出，根据其他作用的指导，离开基本的已有工艺指导的唯一有限的偏差在这一点上是容许的。这样，当为了增加用模具生产的产品的孔密度，模具内槽的数量将增加，已有工艺的指导需要等量增加排列的输送孔，以保持适当的流量。

本发明指出在挤压模中挤压物料形成带横向交叉、互相连接或交错的孔壁的蜂窝状结构的新原理，该原理在模具设计中有自由附加角度的优点，它根本地改变送料孔和输出槽之间的关系。新型模具提供一具有二级输出槽的模具，二级输出槽通常是十字形或格子形，仅通过交叉的或十字的一级输出槽（而不是通过送料孔）直接输送，一级槽仅相当于已有模具设计的槽。必然地，新型模具原理提供自由以二级槽形式增加大量输出槽，而不增加模具内送料孔的数量，仍保持适当的物料流量以将物料挤过这种模具，形成具有更高孔密度和/或更高几何表面积的产品。本发明的实质是输送被挤压物料绝大部分的机械的变化，这导致模具设计中经济性大幅度提高。

本发明的一方面包括带有一入口面、一出口面和许多在模体内从入口面向出口面延伸的送料孔的模体。本发明以送料孔为其特征，这些孔仅直接与大量横向交叉的、成格子形的或互相连接的、由大量一级芯体或销钉限定的一级输出槽相连，并在模体中从出口面向入口面延伸，送料孔的内端部以重叠方式与一级输送槽的内端部纵向和横向相通。本发明的另一特征是包括二级输出槽的改进，二级输出槽通常是互相连接的、十字形或方格形的，在一级芯体内从出口面向入口面延伸，且仅他们本身和一级输出槽直接横向互相连接（以便提供他们之间组合的横向和纵向流动）。二级输出槽使一级芯体分成限制二级输出槽的二级芯体或销钉，二级输出槽向入口面延伸，但不直接和送料孔相通，二级输出槽在宽度上可以比一级输出槽宽、窄或相等，或者是那些情况的组合，二级输出槽也可以有一深度比一级输出槽的深度短、长或相等，或者是那些情况的组合，并且，分隔每个一级芯体的二级槽的宽度和/或深度可以互相不相同或如所期望的至少有一个不相同。这种挤压模结构的令人惊奇的结果是通过在孔壁上产生突起物或突出部（局部附加孔壁）、或通过造成较高孔密度附加孔壁的完整连接、或通过两者的组合能够增加蜂窝状结构的表面积。