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Verfahren und Einrichtung zum Auspressen von Metall, insbesondere Blei oder Bleilegierungen, in Form von Rohren, Kabelmänteln u. dgl. hohlen Querschnitten sowie von Stangen od. dgl. massiven
Querschnitten.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Auspressen von Metallen und ist insbesondere geeignet für die Herstellung von Metallrohren oder Mänteln für elektrische Kabel, wie sie gewöhnlich aus Blei oder Bleilegierungen hergestellt werden, ferner von Stangen oder andern massiven Metallsträngen ; die Einrichtung enthält innere und äussere längliche und relativ gegeneinander sich verdrehende, gleichachsig angeordnete Teile, von welchen einer den Arbeitsraum bildet, an dessen einem Ende das Metall in geschmolzenem Zustand eingefüllt wird und durch welchen das Metall unter der Einwirkung des andern Teiles vorwärts getrieben und schliesslich durch eine oder mehrere geeignet geformte Düsen am andern Ende der Kammer in Form einer Stange, eines Rohres oder eines Kabelmantels ausgepresst wird.
Bei den bereits bekannten Einrichtungen dieser Art war der eine der beiden oben genannten gegeneinander drehbaren Teile mit einem Schraubengewinde versehen, um eine Antriebsvorrichtung zu bilden, während die dem Schraubengewinde zugewandte Oberfläche des andern Teiles mit längsverlaufenden, parallel zur Rotationsachse angeordneten Rippen oder Nuten oder mit schneckenartigen Gängen, Rippen oder Nuten versehen war, deren Drall oder Neigung entgegengesetzt der Steigung des Schraubengewindes der Antriebsvorrichtung ausgebildet ist.
Der Zweck dieser Anordnung war, eine Rotation der Metallschnecke, welche sich in den Zwischenräumen zwischen den Gängen der Antriebsschraube bildet, zu verhindern, dabei aber eine Vorwärtsbewegung der genannten Metallschnecke und des Metalls in den Nuten gegen die Düsenkammer zu gestatten, und es wurde für diesen Zweck für erforderlich gehalten, die Abscherbeanspruchung der Metallkeile, die aus der Gestaltung der Oberfläche des oben erwähnten Ergänzungsteiles zum Schraubenantrieb entsteht, möglichst gering zu halten, so dass diese Keile im Wesen mit dem Metall zwischen den Windungen des Antriebsteiles in Zusammenhang verbleiben.
Im Gegensatz zu der oben erwähnten Wirkungsweise bleibt bei dem Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung das Metall in den keilförmigen Vertiefungen des Ergänzungsteiles zur Antriebsschraube, anstatt sich gegen die Düsenkammer zu bewegen, grösstenteils in Ruhe, da es in den erwähnten keilförmigen Nuten oder Vertiefungen zurückgehalten wird, und dient dazu, eine Rotation des Metalls in den Windungen der Antriebsschraube durch Reibungskontakt an den in vorgenannten Nuten oder Vertiefungen fest zurückgehaltenen Metall zu verhindern.
Mit andern Worten, die Abscherbeanspruchung, welcher die Metallkeile ausgesetzt sind, wird, anstatt wie bei den bisher bekannten Verfahren verringert zu werden, so weit vergrössert, dass eine Abscherung durch das Vorwärts treiben der Schraube tatsächlich stattfindet, da das Metall in den keilförmigen Vertiefungen sich nicht vorwärts bewegen kann.
Im Vergleich mit den oben erwähnten früheren Vorschlägen, bei welchen unter günstigsten Umständen nur eine verhältnismässig niedrige Ausbeute erzielt werden konnte, lässt sich mit der Einrichtung, welche nach dem erwähnten Grundsatz arbeitet, eine wesentlich grössere Ausbeute erzielen.
Zu diesem Zweck wird für das kontinuierliche Auspressen von Metallrohren oder Kabelmänteln oder massiven Strängen eine Einrichtung benutzt, welche innere und äussere längliche und gegeneinander drehbare konzentrische Teile enthält, von welchen ein Teil die Arbeitskammer bildet und der andere
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mit Schraubengewinde versehen ist, so dass er eine Antriebsschraube bildet. Vorzugsweise wird der äussere Teil als Arbeitskammer ausgebildet und fest angeordnet, seine innere Oberfläche wird gemäss der Erfindung mit Nuten, Vorsprüngen oder Ausnehmungen von solcher Grösse und Gestalt versehen, dass das Auspressen nach dem oben angegebenen neuen Verfahren möglich ist. Der innere Teil hat an seiner äusseren Oberfläche das Schraubengewinde, rotiert und bewirkt durch seine Rotation ein vollständiges Abscheren zwischen dem Metall, z. B.
Blei, welches die Nuten oder Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen oder Ausnehmungen der Arbeitskammer ausfüllt, und der Metallschnecke, welche sich zwischen den Windungen der Antriebsschraube bildet. Das Metall, welches die erwähnten Nuten oder Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen ausfüllt, bleibt im Wesen vollkommen in Ruhe darin und besitzt die erforderliche mechanische Festigkeit, um eine Rotation der vorerwähnten Metallschnecke durch Reibungskontakt mit dieser zu verhindern. Es kann jedoch auch die innere Oberfläche der festen Arbeitskammer mit einem Sehraubengewinde versehen sein und die äussere Oberfläche des inneren sich drehenden Teiles mit Nuten, Vorsprüngen oder Ausnehmungen.
Die Metallfüllung der Nuten oder Ausnehmungen braucht nicht notwendigerweise von derselben Art zu sein wie jenes Metall, welches die Metallschnecke bildet ; z. B. kann die Einrichtung, wenn sie eine Zeitlang mit Blei gearbeitet hat, für das Auspressen einer Bleilegierung verwendet werden, wobei jedoch die Nuten oder Ausnehmungen mit Blei gefüllt bleiben, obgleich dieses langsam nach und nach durch das Metall ersetzt werden wird, welches ausgepresst wird. Die Nuten oder Ausnehmungen können auch dauernd mit einem Material gefüllt sein, welches geeignet ist, die erforderliche Reibung mit dem auszupressenden Metall zu erzeugen.
Die Ausbeute der Einrichtung ist annähernd proportional der Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebssehraube bis zu einer gewissen Grenzausbeute, welche hauptsächlich von den Temperaturverhältnissen abhängt, die es erforderlich machen, : dass während des Durchganges des Bleies, oder andern auszupressenden Metalls durch die Einrichtung genügend Zeit zur Verfügung'steht, dass es vom geschmolzenen Zustand beim Einfüllen in plastischen Zustand bald nach seinem Eintritt in die Arbeitskammer und in den festen Zustand beim Austrittsende derselben übergeht.
Die Nuten, Vorsprünge oder Ausnehmungen können irgendeine geeignete Form aufweisen ; sie können z. B. viereckig oder von geeigneter Tiefe sein und sie können auf der Oberfläche des stillstehenden Teiles schachbrettmusterartig angeordnet sein, so dass die Hälfte der ursprünglichen Oberfläche in Berührung mit der sich drehenden Schraube ist und als Lager wirkt, während die Taschen, welche die andere Hälfte bedecken, mit Blei gefüllt sind, das darin festgehalten wird und dem Blei in den Schneckengängen Reibungswiderstand bietet.
Es kann aber auch das Ergänzungsglied zu dem Antriebsteil mit längs verlaufenden, parallel zur Rotationsachse angeordneten Nuten oder schneckenförmigen Rippen oder Gewindegängen versehen sein, welche in demselben Sinne geneigt sind, wie jene der rotierenden Schraube, so dass das früher erwähnte Maximum an Abscherwirkung erreicht wird ; die Nuten, Rippen oder Gewindegänge können ununterbrochen oder unterbrochen ausgeführt sein und brauchen sich nicht über die ganze Länge der Arbeitskammer erstrecken, aber sie sollen genügend tief und von solcher Form sein, dass das darin befindliche Metall festgehalten und an einer Längs-oder Tangentialbewegung mit dem in den Schneckengängen befindlichen Metall gehindert wird.
Für die Verwendung der Einrichtung zur Ummantelung von Kabeln ist die rotierende Schraube hohl ausgebildet und das zu ummantelnde Kabel wird von der hinteren Seite der Einrichtung hindurchgeführt und in eine Düse geleitet, welche ähnlich ausgebildet ist wie jene, welche für Bleipressen bisher üblich waren.
Die Einrichtungen gemäss der vorliegenden Erfindung können auch mit einer Mehrzahl von rotierenden Schrauben oder Schnecken (z. B. zwei) in der Arbeitskammer ausgestattet sein, in welche das geschmolzene Metall eingefüllt wird. Diese zwei oder mehreren Schnecken können in einem Abstand von einem zentralen Kanal oder einem Rohr angeordnet sein, welches mit einem geeignet geformten Dorn versehen ist, wenn die Maschine zur Herstellung von Rohren, Kabelmänteln od. dgl. verwendet werden soll. In diesem Falle führen die Schrauben oder Schnecken Blei oder ein anderes Metall in den vorderen Teil der Kammer, welche den Dorn umgibt, von wo es in der gewünschten Form und in den gewünschten Dimensionen ausgepresst wird.
Um bei einer Maschine der beschriebenen Art die Möglichkeit einer Abnutzung mit Rücksicht auf das Fehlen einer Schmierung zu verringern, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Antriebsschraube und ihren Ergänzungsteil aus verschiedenen Metallen herzustellen. Z. B. kann die Schraube aus zähem, hochgestrecktem Stahl gemacht werden, während die Kammer aus Gusseisen oder Stahl mit einer Gusseisenausfütterung hergestellt sein kann, in welcher die erforderlichen Nuten oder Ausnehmungen ausgebildet sind. Das Gusseisen kann verstärkt werden mittels einer Stahlhülse, welche es umgibt und einen Teil der Beanspruchung aufnimmt, ausserdem kann dieselbe aber auch zur Aufnahme eines oder mehrerer Kühlmäntel dienen, wenn solche erforderlich sind.
Das Spiel zwischen der Antriebsschraube und ihrem Ergänzungsteil kann längs der Schraube verschieden sein mit Rücksicht auf die an verschiedenen Punkten der Maschine herrschenden Temperaturdifferenzen ; dadurch ist es möglich, das kleinste Spiel zu verwenden, wodurch das Schlagen, welches beim Arbeiten der Schraube auftreten könnte, vermindert wird.
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Die Oberfläche der Schraube und des Ergänzungsteiles mit Ausnahme der Oberfläche der Nuten oder Ausnehmungen kann hochpoliert sein, um die Reibung zwischen den beiden sich aneinander be- wegenden Metallen zu vermeiden, die für die Wirksamkeit der Maschine sehr schädlich ist.
Die Schraube kann zylindrisch, von gleichachsiger Steigung sein und ein-oder mehrgängig aus- gebildet sein ; sie kann aber auch ganz oder teilweise konisch sein oder nach einer kurvenförmigen Leit- linie spitz zulaufen, wobei die Form der Arbeitskammer der Schraubenform angepasst ist.
Die oben beschriebene Wirkung der Einrichtung kann gesichert werden durch Regelung der Tem- peratur in den verschiedenen Teilen mittels Kühl- oder Heizvorrichtungen, je nach Bedarf, so dass der gewünschte hohe Reibungswiderstand zwischen dem Blei in den Nuten oder Ausnehmungen und dem
Blei in den Windungen der Schnecke leicht erreicht werden kann. So ist z. B. eine Kühlvorrichtung erforderlich, um das Blei in den Nuten oder Ausnehmungen kühl zu halten, so dass es genügend fest ist, um einer Relativbewegung zwischen sieh und dem Blei in der Schraube den erforderlichen Reibungswider- stand zu bieten.
Wenn es während des Betriebes der Maschine aus irgendeinem Grunde notwendig ist, sie rasch abzustellen, dann wird das Metall in der Antriebsschraube durch Erstarren mit der Masse, welche in dem mit der Schraube zusammen arbeitenden Teil eingebettet ist, vereinigt, und es entstehen grosse
Schwierigkeiten beim Wiederanlassen der Maschine, wenn nicht der Maschinenkörper auf ungefähr 300 C erhitzt wird, so wie es bei der ersten Inbetriebsetzung der Maschine erforderlich ist. Um diese Unzukömmlichkeiten zu vermeiden, kann die Maschine mit einem"Langsamantrieb"ausgestattet werden, so dass sie, anstatt vollständig zum Stillstand zu kommen, sehr langsam weiterläuft ; während dieses langsamen Laufes können irgendwelche Anstände behoben werden, z.
B. kann bei einem in der Maschine zu ummantelnden Papierkabel ein zerrissenes Papier repariert werden. Die Einrichtung für den Antrieb mit verminderter Geschwindigkeit kann in irgendeiner bekannten Weise ausgeführt werden ; wenn die Maschine durch einen Elektromotor angetrieben wird, kann z. B. irgendeine Reguliervorrichtung für den Motor verwendet werden. Auch mechanische Einrichtungen, z. B. ein Getriebe mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis oder ein Geschwindigkeitswechselgetriebe, können verwendet werden ; letzteres ist besonders geeignet, da dieses, wenn das zu übertragende Drehmoment eine bestimmte Grenze überschreitet, gleitet und daher die Maschine vor einer unzulässigen Beanspruchung schützt.
Wenn es jedoch unbedingt notwendig ist, die Maschine für eine kurze Zeit stillzusetzen und ein Warnungszeichen gegeben wird, ist es möglich, wenn nur geringe Schwierigkeiten für das Wiederanlassen vorhanden sind, durch
Schliessen des Abschlussorgans in dem Zuführungsrohr zwischen der Maschine und dem Bleischmelztopf die Zuführung des geschmolzenen Bleies zu unterbrechen, wodurch sich die Schraube zum Teil selbst entleert.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, u. zw. ist Fig. l ein Längsschnitt durch die wichtigeren Teile einer Auspresseinrichtung für die Ummantelung von Kabeln, Fig. 2 zeigt in einem teilweisen Längsschnitt den Aussenteil der Auspresseinrichtung, wobei die Antriebsschraube weggenommen ist, Fig. 3 ist eine Vorderansicht des in Fig. 2 dargestellten Teiles, die Fig. 4 und 5 zeigen einen Längs-bzw. Querschnitt durch eine Auspresseinrichtung für die Ummantelung von Kabeln, wobei drei Antriebsschrauben vorgesehen sind, während aus Fig. 6 die Ausbildung der Nuten als schraubenförmige Rinne ersichtlich ist, welche dieselbe Gangrichtung wie die Antriebsschraube aufweist.
In den Fig. 1-3 ist der Aussenteil , welcher die Arbeitskammer bildet, innen von zylindrischer Form und enthält den Antriebsteil 2, der in Drehung versetzt wird und auf seiner äusseren Oberfläche eine Reihe von schraubenförmigen Nuten 3 besitzt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die mit den Nuten zusammenarbeitenden Ausnehmungen 4 in dem Aussenteil j ! in schachbrettartiger Weise angeordnet, haben quadratische Form und wechseln mit erhabenen Teilen 5 ab, wie aus den Fig. 2 und 3 besser zu ersehen ist. Die Antriebsschraube 2 füllt das Innere der Arbeitskammer 1 nicht vollständig aus, sondern es ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, am rechten Ende der Maschine ein Raum 6, welcher die Dornkammer bildet, frei gelassen.
In diesem Raum ist ein konischer Dorn 7 angeordnet, welcher in die Antriebssehraube 2 eingeschraubt ist und sich mit dieser gemeinsam dreht. An seiner Grundfläche weist dieser Dorn eine vierkantige Öffnung auf, so dass er durch Aufsetzen eines langen Vierkantschlüssels, welcher von dem hinteren Ende der Maschine durch das Rohr 9 eingeführt wird, ein-und ausgesehraubt werden kann. Mit dem konischen Dorn 7 arbeitet eine Ringdüse zusammen. Diese besteht aus dem Hauptdüsenring 10, der durch eine Mutter 11 festgehalten wird. In dem Ring 10 ist ein Hilfsring 12 angeordnet, dessen Lage in axialer Richtung mittels der hohlen Mutter 13 eingestellt werden kann.
Das zu ummantelnde Kabel wird durch das Rohr 9 eingeführt und verlässt die Maschine durch die hohle Mutter 13, überzogen mit einem Mantel aus Blei, einer Bleilegierung oder einem andern geeigneten Material, welches der Dornkammer 6 durch die Antriebsschraube 2 zugeführt wird. Die Dicke des Mantels ist durch die Einstellung des Hilfsringes 12 bestimmt.
Das auszupressende Metall wird in geschmolzenem Zustand von einem nicht dargestellten Schmelztiegel durch den Kanal 14 in den äusseren Teil 1 der Maschine eingeleitet. Das geschmolzene Metall hat direkten Zutritt zu den schneckenförmigen Nuten 3, welche daher mit Metall gefüllt werden und von welchen das Metall seinen Weg in die Ausnehmungen 4 des äusseren Teiles findet.
In diesem erstarrt
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es und wird dann abgeschert von dem Metall in den Schneckennuten 3, so dass, wie oben beschrieben, die Ausnehmungen 4 mehr oder weniger beständig mit Metall in festem oder halbfestem Zustand gefüllt sind ; dieses Metall übt durch seine sich in Reibungskontakt befindliche Oberfläche eine genügende Bremswirkung auf das in den Schneckengängen befindliche Metall aus, um dieses an einer Rotation zu hindern, und verursacht, dass es in die Dornkammer 6 weitergetrieben wird und schliesslich zwischen dem Dorn 7 und dem Ring 12 ausgepresst wird.
Um das Metall in den verschiedenen Teilen der Maschine in dem erforderlichen geschmolzenen, plastischen oder festen Zustand zu erhalten, sind Heiz- und Kühlvorrichtungen vorgesehen. In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel bestehen die ersteren aus einer Reihe von ringförmigen Gasbrennern ?. ?, welche die Maschine umschliessen und so angeordnet sind, dass ihre Flamme auf den Maschinenkörper gerichtet ist. Es sind Heizvorrichtungen erforderlich in der Umgebung des Zuleitungskanals 14, in der Dornkammer 6 und auch im mittleren Teil der Arbeitskammer, welche von dem äusseren Teil 1 gebildet wird.
Demgemäss sind, wie gezeichnet, die Gasbrenner so angeordnet, dass sich ihre Heizwirkung an diesen
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ausgebildet sind und durch welche ein geeignetes Kühlmittel zirkuliert. Durch Regelung der von Gasbrennern und den Kühlmänteln bewirkten Heizung und Kühlung kann eine sehr genaue Temperaturregelung erreicht werden, wodurch es möglich ist, die Maschine für das Auspressen von Metallen der verschiedensten Charakteristiken zu verwenden. Es kann auch wünschenswert sein, die Antriebssehraube 2 zu kühlen ; sie ist daher, wie gezeichnet, hohl ausgebildet, und es sind Zuleitungen 17 für die Zuführung eines Kühlmittels vorgesehen.
Dadurch wird auch verhindert, dass das zu ummantelnde Kabel eine zu hohe Temperatur annimmt ; ferner kann bei der Ummantelung von mit Öl imprägnierten Kabeln eine Kühlung durch Zirkulation von Öl zwischen dem Kabel selbst und dem Rohr 9 erzielt werden.
In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen 4 in schachbrettartiger Anordnung vorgesehen, es kann jedoch auch irgendeine andere Anordnung angewendet werden, vorausgesetzt, dass die Anordnung so getroffen ist, dass im Betrieb das Verfahren, welches den Hauptzweck der Erfindung bildet, befolgt wird, nämlich, dass die Ausnehmungen mehr oder weniger ständig mit Metall gefüllt sind, welches von dem in den Gängen der Antriebsschraube befindlichen Metall abgeschert ist, welches letztere Metall durch Flächenreibung an dem Metall in den Ausnehmungen an einer Drehung verhindert wird. Z. B. können die Ausnehmungen in Form einer Reihe von fortlaufenden oder unterbrochenen schneckenförmigen Nuten derselben Gangrichtung wie die Nuten 3 an der Antriebsschraube 2 ausgebildet sein.
Die Nuten können sich auch in der Längsrichtung parallel zur Achse der Antriebsschraube 2 erstrecken.
Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Einrichtung enthält der äussere Teil 1, welcher die Arbeitskammer bildet, drei Antriebssehrauben 2, welche jedoch in eine gemeinsame Dornkammer 6 fördern, aus welcher das Metall, so wie bei der früher beschriebenen Einrichtung, zwischen dem Dorn 7 und dem Ring 12 ausgepresst wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel haben die Ausnehmungen 4 die Form von parallel zur Achse der Antriebsschrauben verlaufenden länglichen Nuten und weisen eine solche Form und Grösse auf, dass das in diesen Nuten erstarrte Metallim Wesen darin verbleibt und nicht in die Kammer 6 gelangt.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass sich die Nuten 4, wie in den Fig. 4 und 5 gezeichnet, bis in die Dornkammer erstrecken, da das Metall aus den Nuten nicht oder nur zu einem ganz geringen Teil in die Dornkammer eintritt ; die Nuten können daher in solchen Punkten enden, dass sie mit dieser Kammer nicht verbunden sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Auspressen von Metall, insbesondere Blei oder Bleilegierungen, in Form von Rohren, Kabelmänteln u. dgl. hohlen Querschnitten sowie von Stangen od. dgl. massiven Querschnitten, bei welchem das Metall mittels konzentrisch zueinander angeordneten und relativ gegeneinander sich verdrehenden Teilen einer Düse zugeführt wird, von welchen Teilen der eine als Antriebssehraube ausgebildet ist und der andere mit Keilnuten oder Vertiefungen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall in den Nuten oder Vertiefungen im Wesen fest zurückgehalten wird, um eine Rotation des in den Gängen der Antriebssehraube befindlichen Metalls durch Reibung an dem in vorgenannten Nuten oder Vertiefungen fest zurückgehaltenen Metall zu verhindern.