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Perfectionnements aux procédés et aux appareils pour la fabri- cation par extrusion, de tubes, gaines, tiges ou autres objets en métal.
La présente invention est relative à un procédé et à un appareil plus particulièrement destinés à la fabrication par extrusion, de tubes métalliques ou de gaines de câbles électriques tels que ceux habituellement fabriqués en plomb ou en alliages de plomb, ou de tiges ou autres sections pleines continues en métal.
L'appareil utilisé est du type comprenant un organe intérieur et un organe extérieur coaxiaux, s'étendant longitudinalement et pouvant tourner l'un par rapport à l'autre,
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l'un de ces organes constituant la chambre de travail dans laquelle le métal est amené à l'état fondu à une extrémité et à travers laquelle ce métal avance sous l'action de l'autre organe, pour être finalement refoulé à travers une ou plusieurs matrices appropriées, à l'autre extrémité de la dite chambre, sous forme d'une barre, d'un tube ou d'une gaine de câble.
Dans les appareils connus de ce type, l'un des organes pou- vant tourner l'un par rapport à l'autre, auxquels on s'est référé plus haut, était muni d'un filetage de façon à consti- tuer un dispositif de poussée ou de propulsion, tandis que la surface de l'autre organe entourant ledit filetage compor- tait des cannelures ou rainures longitudinales parallèles à l'axe de rotation,ou des filetages hélicoïdaux, cannelures ou rainures,à pas ou inclinaison opposée à ceux formés sur l'organe de poussée ou de propulsion.
L'objet de ces dispo- sitifs était d'empêcher la rotation de l'hélice de métal for- mée dans les espaces compris entre les spires de l'organe de poussée ou de propulsion, tout en permettant à la dite hélice de métal, et au métal se trouvant dans les rainures, de glisser vers la chambre de matriçage, et, dans ce but, on a jugé nécessaire d'imposer un effort de cisaillement aussi faible que possible aux languettes de métal qui résultent de la configuration de la surface de l'organe complémentaire à l'organe de poussée ou de propulsion auquel on s'est référé plus haut, de sorte que ces languettes font pratiquement corps avec le métal situé entre les spires dudit organe de poussée.
Au contraire, dans le procédé suivant la présente invention, le métal se trouvant dans les rainures ou évide- ments formés dans l'organe complémentaire à l'organe de pous- sée ou de propulsion précité, au lieu de pouvoir avancer vers
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la chambre de matriçage, reste pratiquement immobile, étant retenu dans lesdites rainures ou évidements et, par frottement, s'oppose à la rotation du métal contenu dans les spires de l'organe de propulsion. En d'autres termes, l'effort de cisail- lement auquel les languettes de métal sont soumises, au lieu d'être réduit comme dans les procédés antérieurs, est augmenté jusqu'au point où se produit le cisaillement, par suite de l'action de poussée ou de propulsion du filetage du fait que le métal se trouvant dans les évidements ou rainures ne peut pas avancer.
Comparativement aux procédés antérieurs, qui ne permettent d'obtenir qu'un débit relativement faible, même en se plaçant dans les conditions les plus favorables, l'appa- reil fonctionnant d'après le principe ci-dessus défini permet d'augmenter considérablement le rendement.
Dans ce but, suivant la présente invention, on uti- lise, pour réaliser l'extrusion continue de tubes métalliques ou de gaines de câbles électriques, ou d'objets pleins, un appareil du type comprenant un organe intérieur et un or- gane extérieur concentriques, s'étendant longitudinalement et pouvant tourner l'un par rapport à l'autre, l'un de ces organes formant la chambre de travail et l'autre étant muni d'un filetage de façon à former un organe de propulsion à vis.
Dans un mode de réalisation préféré, l'organe extérieur consti- tue la chambre de travail et est fixe, et sa surface inté- rieure est munie de rainures, de saillies ou d'évidements de dimensions et de forme telles qu'ils permettent l'extrusion du métal par le nouveau procédé ci-dessus décrit. L'organe interne est fileté sur sa surface extérieure et tourne; sa rotation provoque la séparation complète par cisaillement, entre le métal, tel que du plomb, qui remplit les gorges ou
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espace entre les saillies ou évidements de la chambre de tra- vail et l'hélice de métal formée entre les spires de l'organe de poussée ou de propulsion.
Le métal remplissant lesdites gorges, espaces ou évidements s'y trouve solidement retenu et possède la résistance mécanique requise pour s'opposer par frottement,à la rotation de l'hélice ci-dessus mentionnée.
Indifféremment, la surface interne de la chambre de travail fixe peut être munie d'un filetage et la surface extérieure de l'organe interne rotatif peut comporter des gorges, des saillies ou des évidements.
Le métal garnissant les rainures ou évidements n'est pas nécessairement le même que celui formant l'hélice de métal. Par exemple après avoir fonctionné pendant un cer- tain temps avec du plomb, l'appareil peut être utilisé pour l'extrusion d'un alliage de plomb, mais les gorges ou évide- ments resteront remplis de plomb, bien qu'il puisse être très graduellement remplacé par le métal en cours d'extrusion.
Eventuellement., les gorges ou évidements peuvent être remplis, en permanence, d'une matière qui assurera le frottement nécessaire avec le métal soumis à l'extrusion.
Le débit ou rendement de l'appareil est approxi- mativement proportionnel à la vitesse de rotation de l'or- gane de propulsion jusqu'à un certain débit limite, dépendant dans une grande mesure des considérations thermiques, impli- quant la nécessité de laisser le temps suffisant pendant le passage à travers l'appareil du plomb ou autre métal en cours d'extrusion, pour qu'il passe de l'état fondu à son arrivée à la chambre de travail, à l'état plastique aussitôt après son entrée dans cette chambre, et à l'état solide jusqu'à sa sortie.
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Les gorges, saillies ou évidements peuvent affec- ter toute forme convenable, par exemple ils peuvent être car- rés ou de profondeur ou épaisseur appropriée, et ils peuvent être formés sur la surface de l'organe fixe suivant une dis- position de damier, de sorte que la moitié de la surface ori- ginale soit en contact avec le filetage de l'organe rotatif, servant de palier, tandis que les évidements se trouvant sur l'autre moitié sont remplis de plomb qui y est maintenu et offre une résistance, par frottement, au plomb contenu dans le filetage hélicoidal.
Indifféremment l'organe complémen- taire à l'organe de poussée ou de propulsion peut être muni de rainures longitudinales parallèles à l'axe de rotation ou de nervures ou de filetages hélicoïdaux qui sont inclinés dans le même sens que ceux du filetage rotatif, de façon à obtenir l'effet maximum de cisaillement précédemment mentionné; les rainures, cannelures ou filetages peuvent être continus ou intermittents et peuvent ne pas s'étendre sur toute la lon- gueur de la chambre de travail, mais ils devront avoir une profondeur et une forme telles que le métal qu'ils contiennent se trouve solidement maintenu en place et empêché de se dé- placer longitudinalement ou tangentiellement, avec le métal contenu dans les spires de l'hélice.
Lorsque l'appareil est utilisé pour gainer des câbles,l'organe fileté rotatif est creux et le câble à gaî- ner avance à travers ledit organe creux depuis l'arrière de l'appareil, dans le tube en formation, de la même manière que dans les presses à plomb, de type connu.
L'appareil suivant la présente invention peut égale- ment comporter un certain nombre d'organes rotatifs filetés ou vis sans fin (deux par exemple) dans la chambre de travail, @
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à travers laquelle est alimenté le métal fondu. Ces organes peuvent être espacés par rapport à un conduit ou tube central muni d'une filière ou matrice de forme appropriée, lorsque la machine est utilisée pour fabriquer des tubes, pour gainer des câbles ou effectuer des opérations analogues. Dans ce cas, les organes rotatifs susvisés amènent le plomb ou autre métal dans la chambre entourant la filière d'où il sort à la forme et aux dimensions désirées.
Dans une machine du type décrit, en vue de réduire les risques d'adhérence ou collage dûs à l'absence de lubri- fiant, on a trouvé avantageux d'établir l'organe de poussée et l'organe complémentaire en métaux différents. Par exemple, l'organe fileté peut être en acier connu sous la marque "VIBRAC" ou en acier dur à haute tension analogue, tandis que la cham- bre peut être en fonte ou en acier avec garniture en fonte, dans laquelle sont formés les rainures ou évidements nécessai- res. La fonte peut. être renforcée en l'entourant d'un manchon en acier qui reçoit les efforts, et sert également à porter la ou les chemises de refroidissement, lorsque ces dernières sont nécessaires.
Le jeu entre l'organe propulseur et son organe complémentaire peut varier le long du filetage pour se prêter aux différences de températures en différents points de la machine. Ceci permet de n'avoir qu'un jeu minimum et réduit les chocs de l'organe rotatif fileté ou vis lors du fonctionne- ment.
Les surfaces de l'organe rotatif et de l'organe complémentaire, autres que la surface des rainures ou évide- ments peuvent être polies en vue de réduire le frottement entre les métaux se déplaçant l'un en travers de l'autre, frottement portant préjudice au rendement de la machine.
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La vis peut être cylindrique et de pas uniforme et comporter un, deux ou un plus grand nombre de filets, d'autre part, elle peut être entièrement ou partiellement conique ou en pointe, avec comme génératrice une ligne cour- be, la chambre de travail étant conformée de façon à recevoir la dite vis.
L'action ci-dessus décrite de l'appareil est faci- litée en réglant les températures des différentes parties à l'aide de dispositifs de refroidissement ou de chauffage, le degré voulu de frottement entre le plomb contenu dans les évidements et le plomb se trouvant dans les spires de l'hé- lice étant ainsi assez rapidement obtenu. Par exemple, un dis- positif de refroidissement est nécessaire pour refroidir le plomb contenu dans les évidements de telle sorte qu'il soit suffisamment solidifié pour opposer la résistance de frotte- ment voulue au mouvement relatif entre ce plomb lui-même et celui contenu dans l'hélice.
En outre, lorsqu'on désire ob- tenir un grand débit, une grande quantité de chaleur doit être absorbée, de sorte que le métal puisse subit les chan- gements d'état nécessaires pendant son trajet dans la machine et, pour cette raison, il peut être nécessaire de refroidir l'organe de poussée ou de propulsion.
Les gradients de température tout le long de la machine peuvent être convenablement disposés pour chaque métal ou alliage soumis à l'extrusion et, par suite, des moyens de chauffage et de refroidissement doivent être prévus aux endroits appropriés. Les dispositifs de chauffage sont principalement nécessaires dans trois zones, à savoir: a) au point d'admission du métal à soumettre à l'extrusion,en vue de le maintenir fondu à une température déterminée et constante; b) au centre de la machine en vue, en conjonction @
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avec les chemises de refroidissement ou autre dispositif de refroidissement, de commander la température du métal de sorte que le degré élevé de plasticité pour chaque métal ou alliage puisse être maintenu dans cette partie de la machine;
et c) à l'extrémité de sortie de la machine en vue, lors de l'extrusion, de régler la température du métal, la- quelle varie suivant la production et la nature du métal ou alliage à soumettre à l'extrusion.
Avant de mettre la machine en marche, ces zones sont chauffées de manière à obtenir des températures prédé- terminées dans les diverses parties de la machine, suivant le genre de métal ou d'alliage utilisé. Le dispositif de chauffage peut fonctionner au gaz, à l'huile ou tout autre combustible,ou il peut consister en un dispositif électrique à résistances ou à induction. Il est préférable d'utiliser un dispositif de chauffage électrique, étant donné qu'il peut être facilement réglé et contrôlé et la méthode par induction est plus avantageuse parce que la chaleur est générée dans le corps de la machine elle-même. La quantité de chaleur appli- quée peut être automatiquement réglée par thermostat ou tout autre procédé connu.
Des dispositifs de refroidissement sont nécessaires dans la partie médiane de la machine et à son extrémité de sortie, et ils peuvent consister en des chemisesfixées aux points voulus. Comme dispositif de refroidissement, on peut utiliser de l'eau, de la vapeur, de l'huile ou de l'air ou, éventuellement,on peut pulvériser de l'eau au-dessus de la surface extérieure de la machine en des points convenables et ces opérations de refroidissement peuvent être rendues automa- tiques au moyen de dispositifs thermostatiques connus ou au- très en vue de commander la température de la machine et,
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tout en la maintenant constante pendant le fonctionnement de la machine dans des conditions données, permettre de faire varier la température suivant les différents alliages utili- sés.
Le refroidissement peut être également prévu à l'inté- rieur de l'organe de poussée ou de propulsion si cela est né- cessaire, et dans le cas de gainage de câbles, ce refroidisse- ment empêchera la détérioration des câbles par échauffement excessif.
Lorsque le dispositif de refroidissement a été réglé pour donner un débit satisfaisant, on a constaté que la charge sur le moteur de commande atteint une valeur caractéristique pour le type de métal utilisé et que aussi longtemps que les conditions de température de la machine restent les mêmes, dans le cas d'une commande électrique, le courant consommé par le moteur est pratiquement constant. Il est possible, et en réalité très intéressant, de déterminer les conditions de fonctionnement en observant le régime du moteur qui traduit les changements de température avec plus de rapidité que les thermomètres associés avec la machine. Une augmentation de la charge du moteur indique que la température de la machine a baissé et qu'il est nécessaire de réduire le refroidissement jusqu'à ce que la charge redevienne normale, et vice-versa.
Une autre façon de commander la température suivant la charge du moteur consiste à laisser constant le dispositif de refroidis- sement et à modifier la vitesse de la machine, de façon à aug- menter ou à réduire la quantité de métal qui passe à travers, faisant ainsi varier la quantité de chaleur consommée par la machine. Par exemple une augmentation de charge du moteur peut être éventuellement arrêtée en augmentant légèrement la vi- ^ esse de la machine et vice-versa. LTne commande automatique
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peut rapidement être appliquée.
Si pendant le fonctionnement de la machine, il est nécessaire de l'arrêter rapidement, pour une raison quelconque, le métal contenu dans l'organe de propulsion ou de poussée se solidifie et fait corps avec la masse se trouvant dans l'or- gane coopérant, et on remarque que le démarrage de la machine se fait très difficilement tant que la température du corps de la machine n'a pas atteint environ 300 C., c'est-à-dire juste la température qui était nécessaire lors du démarrage initial.
n vue d'éviter cet inconvénient la machine peut être munie d'une commande à réducteur de vitesse ("slow-running") de sorte qu'au lieu de l'arrêter complètement, on peut la faire fonctionner très lentement,lorsque cela est nécessaire, par exemple pour réparer des ruptures de papier dans le cas d'un câble en papier que l'on est en train de gainer dans la machine.
Le mécanisme permettant d'obtenir une vitesse réduite peut être de tout type bien connu approprié. Par exemple, si la machine est actionnée par un moteur électrique, toute commande appro- priée peut lui être appliquée. .éventuellement, on peut utiliser des dispositifs mécaniques tels que changement de vitesse ou dispositif à vitesse variable, ce dernier convenant particulière- ment, étant donné qu'il ne transmet la puissance que jusqu'à une certaine limite, au-dessus de laquelle il devient inopérant soustrayant ainsi la machine à des efforts susceptibles de la détériorer.
Si, toutefois, il est essentiel d'arrêter la machine pendant une courte durée, il est possible en fermant la valve du tuyau d'alimentation entre la machine et le creuset de fusion du plomb, de supprimer l'alimentation en plomb et de permettre à l'organe fileté rotatif de se vider partiellement lui-même; la difficulté de redémarrage se trouve alors réduite.
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Ainsi qu'on l'a dit plus haut, il est important que le métal à soumettre à l'extrusion entre dans la machine à l'état parfaitement fondu et, dans ce but, outre le dis- positif de chauffage permanent sur le corps adjacent au point de raccordement avec le conduit d'alimentation, on a intérêt à prévoir un dispositif pour le chauffage du conduit d'alimenta- tion et la soupape de commande, de sorte que le métal ne se refroidisse pas à son passage du creuset de fusion à la machi- ne d'extrusion. Il est également intéressant de prévoir la dilatation thermique du conduit d'alimentation, de façon à éviter les risques d'efforts suffisants pour endommager les joints du conduit. Ceci peut être réalisé de toute manière appropriée, par exemple, en montant le creuset de fusion sur des galets ou en utilisant un conduit d'alimentation flexible.
Lorsque la machine est utilisée pour l'extrusion de tubes, si l'on désire que le tube soit parfaitement circulaire, c'est-à- dire pour empêcher sa déformation partielle lorsqu'il quitte l'a machine, il convient de refroidir les filières et ceci peut être réalisé extérieurement en projetant un jet d'eau le long du tube vers le point d'extrusion, ou en utilisant une chambre de refroidissement dans la tête de la machine près de la fi- lière principale.
Une autre cause de défaut d'uniformité dans un tube obtenu par extrusion, peut consister dans le fait que les par- ties de la machine étant à des températures différentes, la di- latation du métal constituant le corps de ladite machine ne se fait pas uniformément et sous certaines conditions, il peut se produire une déformation de ce corps. Il en résulte un déplace- ment de la filière principale de sa position normale concentri- que à la contre-filière conique et en conséquence, après ex- trusion, le tube n'a pas une paroi d'épaisseur uniforme.
Pour @
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obvier à cet inconvénient, on peut utiliser un dispositif permettant de régler la position de la filière, comprenant un certain nombre de tenons en acier passant radialement à travers la tête et prenant appui sur la circonférence exté- rieure de la filière, pour régler sa position concentrique- ment à la contre-filière conique. La filière peut consister en une plaque carrée ou peut être maintenue dans un support carré de sorte que le réglage dans deux directions à angle droit peut être effectué indépendamment ou simultanément à volonté.
L'invention est représentée, à titre d'exemple, sur les dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale des organes les plus importants d'un appareil d'extrusion destiné au gainage de câbles.
La figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une partie de l'organe extérieur de l'appareil d'extrusion le propulseur à vis étant supposé enlevé.
La figure 3 est une vue en bout de l'organe extérieur représenté sur la figure 2.
Les figures 4 et 5 sont respectivement des vues en coupe longitudinale et en coupe transversale d'un appareil d'extrusion destiné au gainage d'un câble, dans lequel on utilise trois organes propulseurs à vis.
En se référant aux figures 1 à 3 on voit que l'organe extérieur 1 constituant la chambre de travail a intérieurement une forme cylindrique et reçoit un organe de poussée ou de propulsion 2 entraîné en rotation de toute manière appropriée et muni, sur sa surface extérieure, d'une série de rainures hélicoidales 3. Dans l'appareil représenté, les évidements
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complémentaires 4 pratiqués dans l'organe extérieur 1 sont disposés en damier, les évidements étant de forme carrée et alternant avec des parties en relief ou saillies 5, comme on le voit clairement sur les figures 2 et 3. L'organe propulseur 2 ne remplit pas complètement l'intérieur de la chambre 1, un espace vide 6 constituant la chambre de matriçage étant laissé à l'extrémité droite, comme indiqué sur la figure 1.
A l'in- térieur de cet espace vide est disposé une contre-filière coni- que 7 vissée dans et tournant avec le propulseur 2. La base de cette contre-filière comporte une ouverture carrée 8, de sorte qu'elle peut être vissée ou dévissée au moyen d'une clé introduite à 1-'arrière de l'appareil, à travers un organe tubulaire 9. Avec la contre-filière conique 7 coopère une filière qui, de préférence, comme représenté est du type décrit dans la demande de brevet anglais en instance N 22.407 de 1933. Cette filière comprend un corps principal 10 fixé par un écrou 11 et à l'intérieur de laquelle filière est logée une filière auxiliaire 12, dont la position dans le sens axial est réglée au moyen d'un écrou évidé 13.
Le câble qu'il s'agit de gainer avance à travers l'organe tubulaire 9 et, en sortant de l'appareil à travers l'écrou évidé 13, il se trouve recouvert d'une gaine de plomb, d'alliage de plomb ou autre matière ap- propriée, amenée dans la chambre 6 au moyen de l'organe de poussée 2, l'épaisseur de la gaine étant déterminée par le ré- glage de la filière auxiliaire 12.
Le métal, fondu dans un creuset (non représenté) arrive par un conduit 14 prévu dans l'organe extérieur 1. Ce métal fondu pénètre directement dans les gorges hélicoïdales 3, les remplit et passe dans les évidements 4 de l'organe exté- rieur. Dans ces évidements, le métal se solidifie et se sépare
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du métal contenu dans les rainures hélicoïdales 3 de sorte que, comme décrit plus haut, les évidements 4 se trouvent plus ou moins remplis d'une façon permanente, de métal à l'état solide ou semi-solide ; cemétal exerce un frottement suffisant sur celui contenu dans les rainures hélicoïdales 3,pour s'op- poser à sa rotation, le pousser dans la chambre de matriçage 6 et finalement le refouler entre la contre-filière 7 et la filière 12.
En vue de maintenir le métal à l'état fondu, plasti- que ou solide dans diverses parties de l'appareil, on a prévu des dispositifs de chauffage et de refroidissement. Dans l'exem- ple représenté, le dispositif de chauffage est constitué par une série de brûleurs à gaz annulaires 15 entourant l'appareil et établis de façon à diriger leur flamme sur lui. Ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus, il est nécessaire de chauffer la par- tie avoisinant le canal d'entrée 14, la chambre 6, ainsi que la partie centrale de la chambre de travail formée par l'or- gane extérieur 1. Par suite, comme représenté, les brûleurs à gaz 15 sont disposés de façon à exercer leur effet de chauffage dans ces zones.
Le dispositif refroidisseur est constitué par des chemises de circulation 16 formées dans l'organe extérieur 1, des moyens étant prévus pour faire circuler un fluide de re- froidissement approprié dans ces chemises. En réglant le chauf- fage et le refroidissement assurés respectivement par les brû- leurs 15 et les chemises de circulation 16, on peut obtenir une grande gamme de température, ce qui permet d'utiliser l'ap- pareil pour l'extrusion de métaux ayant des caractéristiques très différentes. Un peut aussi avoir intérêt à refroidir l'or- gane de poussée ou de propulsion 2 et, dans ce but, cet organe
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est évidé axialement comme représenté et des conduits 17 sont prévus pour la circulation d'un fluide de refroidissement.
Ce refroidissement a aussi pour effet d'éviter une élévation de température indésirable du câble à gainer. En outre, dans le gainage d'un câble imprégné d'huile, le refroidissement peut être effectué en faisant circuler l'huile entre le câble lui-même et l'organe tubulaire 9.
Bien que dans l'exemple représenté sur les figures 1, 2 et 5, les évidements 4 soient disposés en forme de damier, il est évident que toute autre forme appropriée d'évidements peut être adoptée, pourvu que cette forme permette de remplir les conditions imposées par le procédé constituant la caracté- ristique essentielle de l'invention, à savoir que les évide- ments doivent, en permanence, être plus ou moins remplis de métal, lequel métal est séparé par cisaillement du métal occu- pant les spires de l'organe de poussée ou propulseur, la ro- tation de ce métal étant empêchée par son frottement avec le métal contenu dans les évidements. Par exemple, les évidements 4 peuvent consister en une série de rainures hélicoidales con- tinues ou intermittentes, de même pas que les gorges 3 for- mées autour de l'organe de poussée 2.
Dans l'appareil représenté sur les figures 4 et 5 l'organe extérieur 1, constituant la chambre de travail compor- te trois organes de propulsion 2, qui alimentent une chambre commune 6 d'où le métal est refoulé comme dans l'appareil pré- cédemment décrit, entre une contre-filière conique 7 et une filière 12. Dans ce cas, les évidements 4 affectent la forme de rainures hélicoïdales,parallèles aux axes des dits propul- seurs 2 et dont la forme et les dimensions sont telles que le métal solidifié dans ces rainures y reste pratiquement immobile
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au lieu de passer dans la chambre 6.
Bien que dans les figures 4 et 5 on ait représenté les rainures 4 débouchant à l'inté- rieur de la chambre 6, cette disposition n'est pas absolument nécessaire, car le métal contenu dans les dites rainures ne passant pas dans la chambre 6, ou n'y passant qu'à une très faible vitesse, les rainures peuvent aboutir en des points tels qu'elles ne communiquent pas avec la dite chambre.
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Improvements in processes and apparatus for the manufacture by extrusion of tubes, sheaths, rods or other articles of metal.
The present invention relates to a method and to an apparatus more particularly intended for the manufacture by extrusion of metal tubes or sheaths for electric cables such as those usually made of lead or lead alloys, or rods or other solid sections. continuous metal.
The apparatus used is of the type comprising an inner member and an outer member coaxial, extending longitudinally and being able to rotate with respect to one another,
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one of these members constituting the working chamber in which the metal is brought to the molten state at one end and through which this metal advances under the action of the other member, to be finally forced through one or several suitable dies, at the other end of said chamber, in the form of a bar, a tube or a cable sheath.
In known devices of this type, one of the members capable of rotating with respect to one another, to which reference was made above, was provided with a thread so as to constitute a device. thrust or propulsion, while the surface of the other member surrounding said thread had longitudinal grooves or grooves parallel to the axis of rotation, or helical threads, grooves or grooves, with a pitch or inclination opposite to those formed on the thrust or propulsion member.
The object of these devices was to prevent the rotation of the metal propeller formed in the spaces between the turns of the thrust or propulsion member, while allowing the said metal propeller, and the metal in the grooves to slide towards the die-stamping chamber, and for this purpose it has been found necessary to impose as little shear force as possible on the metal tabs which result from the configuration of the surface of the member complementary to the thrust or propulsion member referred to above, so that these tabs are practically integral with the metal located between the turns of said thrust member.
On the contrary, in the process according to the present invention, the metal being in the grooves or recesses formed in the member complementary to the aforementioned thrust or propulsion member, instead of being able to advance towards
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the die-forging chamber, remains practically immobile, being retained in said grooves or recesses and, by friction, opposes the rotation of the metal contained in the turns of the propulsion member. In other words, the shear force to which the metal tabs are subjected, instead of being reduced as in the prior methods, is increased to the point where the shearing occurs, as a result of the Thread pushing or propelling action because the metal in the recesses or grooves cannot advance.
Compared to the previous methods, which only make it possible to obtain a relatively low flow rate, even by placing itself under the most favorable conditions, the apparatus operating according to the principle defined above makes it possible to considerably increase the output. yield.
For this purpose, according to the present invention, an apparatus of the type comprising an inner member and an outer member is used to carry out the continuous extrusion of metal tubes or sheaths of electric cables, or of solid objects. concentric, extending longitudinally and being rotatable relative to one another, one of these members forming the working chamber and the other being provided with a thread so as to form a screw propulsion member .
In a preferred embodiment, the outer member constitutes the working chamber and is fixed, and its inner surface is provided with grooves, protrusions or recesses of such size and shape as to permit extrusion of the metal by the new process described above. The internal organ is threaded on its outer surface and rotates; its rotation causes complete separation by shear, between the metal, such as lead, which fills the grooves or
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space between the projections or recesses of the working chamber and the metal propeller formed between the turns of the thrust or propulsion member.
The metal filling said grooves, spaces or recesses is securely retained therein and has the mechanical resistance required to oppose, by friction, the rotation of the above-mentioned propeller.
Either way, the internal surface of the fixed working chamber can be provided with a thread and the external surface of the rotating internal member can include grooves, projections or recesses.
The metal lining the grooves or recesses is not necessarily the same as that forming the metal helix. For example, after having operated for some time with lead, the apparatus may be used for the extrusion of a lead alloy, but the grooves or recesses will remain filled with lead, although it may be very gradually replaced by the metal being extruded.
Optionally., The grooves or recesses may be permanently filled with a material which will provide the necessary friction with the metal subjected to the extrusion.
The flow rate or efficiency of the apparatus is approximately proportional to the speed of rotation of the propulsion unit up to a certain limit flow rate, depending to a large extent on thermal considerations, implying the need to leave sufficient time during the passage through the apparatus of lead or other metal being extruded, so that it passes from the molten state on its arrival at the working chamber, to the plastic state immediately after its entry in this chamber, and in the solid state until its release.
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The grooves, protrusions or recesses may take any suitable shape, for example they may be square or of suitable depth or thickness, and they may be formed on the surface of the stationary member in a checkerboard arrangement, so that half of the original surface is in contact with the thread of the rotating member, serving as a bearing, while the recesses on the other half are filled with lead which is held there and provides resistance , by friction, with lead contained in the helical thread.
Indifferently the member complementary to the thrust or propulsion member may be provided with longitudinal grooves parallel to the axis of rotation or with ribs or helical threads which are inclined in the same direction as those of the rotary thread, so as to obtain the maximum shear effect mentioned above; the grooves, splines or threads may be continuous or intermittent and may not extend the full length of the working chamber, but they should be of such depth and shape that the metal they contain lies securely held in place and prevented from moving longitudinally or tangentially, with the metal contained in the turns of the propeller.
When the apparatus is used for sheathing cables, the rotating threaded member is hollow and the cable to be sheathed advances through said hollow member from the rear of the apparatus, into the tube being formed, in the same manner. than in lead presses of known type.
The apparatus according to the present invention may also include a number of threaded rotary members or worms (two for example) in the working chamber.
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through which the molten metal is fed. These members can be spaced relative to a central duct or tube provided with a die or die of suitable shape, when the machine is used to manufacture tubes, to sheath cables or to perform similar operations. In this case, the aforementioned rotary members bring the lead or other metal into the chamber surrounding the die from which it leaves in the desired shape and dimensions.
In a machine of the type described, with a view to reducing the risks of adhesion or sticking due to the absence of lubricant, it has been found advantageous to establish the thrust member and the complementary member in different metals. For example, the threaded member may be of steel known as "VIBRAC" or similar high tension hard steel, while the chamber may be of cast iron or of steel with cast iron packing, in which the castings are formed. grooves or recesses required. Cast iron can. be reinforced by surrounding it with a steel sleeve which receives the forces, and also serves to carry the cooling jacket (s), when the latter are required.
The clearance between the propellant member and its complementary member can vary along the thread to accommodate the temperature differences at different points of the machine. This makes it possible to have only a minimum play and reduces the impacts of the threaded or screw rotating member during operation.
The surfaces of the rotating member and the complementary member, other than the surface of the grooves or recesses may be polished to reduce the friction between the metals moving across each other, friction bearing damage to the performance of the machine.
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The screw can be cylindrical and of uniform pitch and comprise one, two or a greater number of threads, on the other hand, it can be entirely or partially conical or pointed, with as a generator a curved line, the chamber of work being shaped so as to receive said screw.
The above-described action of the apparatus is facilitated by regulating the temperatures of the different parts by means of cooling or heating devices, the desired degree of friction between the lead contained in the recesses and the lead is obtained. being in the turns of the propeller thus being obtained fairly quickly. For example, a cooling device is necessary to cool the lead contained in the recesses so that it is sufficiently solidified to oppose the desired frictional resistance to the relative movement between this lead itself and that contained in the lead. the propeller.
In addition, when a high flow rate is desired, a large amount of heat must be absorbed, so that the metal can undergo the necessary changes of state as it travels through the machine and, for this reason, it may be necessary to cool the thrust or propulsion member.
The temperature gradients throughout the machine can be suitably arranged for each metal or alloy subjected to extrusion, and therefore heating and cooling means must be provided at the appropriate locations. The heating devices are mainly needed in three areas, namely: a) at the point of admission of the metal to be subjected to extrusion, in order to keep it molten at a determined and constant temperature; b) in the center of the machine in sight, in conjunction @
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with cooling jackets or other cooling device, controlling the temperature of the metal so that the high degree of plasticity for each metal or alloy can be maintained in that part of the machine;
and c) at the outlet end of the machine in order, during extrusion, to adjust the temperature of the metal, which varies according to the production and the nature of the metal or alloy to be subjected to the extrusion.
Before starting the machine, these zones are heated so as to obtain predetermined temperatures in the various parts of the machine, depending on the type of metal or alloy used. The heating device may operate on gas, oil or any other fuel, or it may consist of an electrical device with resistance or induction. It is better to use an electric heater, since it can be easily adjusted and controlled and the induction method is more advantageous because the heat is generated in the body of the machine itself. The amount of heat applied can be automatically regulated by thermostat or any other known method.
Cooling devices are required in the middle part of the machine and at its outlet end, and these may consist of liners attached at desired points. As a cooling device, water, steam, oil or air can be used or, optionally, water can be sprayed over the outer surface of the machine at points suitable and these cooling operations can be made automatic by means of known or otherwise known thermostatic devices in order to control the temperature of the machine and,
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while keeping it constant during operation of the machine under given conditions, allow the temperature to vary according to the different alloys used.
Cooling can also be provided inside the thrust or propulsion member if necessary, and in the case of cable sheathing, this cooling will prevent deterioration of the cables by excessive heating.
When the cooling device has been adjusted to give a satisfactory flow, it has been found that the load on the drive motor reaches a characteristic value for the type of metal used and that as long as the temperature conditions of the machine remain the same , in the case of an electric drive, the current consumed by the motor is practically constant. It is possible, and in fact very interesting, to determine the operating conditions by observing the engine speed which reflects changes in temperature more quickly than the thermometers associated with the machine. An increase in engine load indicates that the temperature of the machine has dropped and it is necessary to reduce the cooling until the load returns to normal, and vice versa.
Another way to control the temperature according to the load on the engine is to leave the cooler constant and change the speed of the machine, so as to increase or decrease the amount of metal passing through, causing thus vary the amount of heat consumed by the machine. For example, an increase in the load of the motor can possibly be stopped by slightly increasing the speed of the machine and vice versa. Automatic control
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can quickly be applied.
If during the operation of the machine it is necessary to stop it quickly, for any reason, the metal contained in the propulsion or thrust member solidifies and becomes integral with the mass in the member cooperating, and we notice that the start of the machine is very difficult as long as the temperature of the body of the machine has not reached about 300 C., that is to say just the temperature that was necessary during the start initial.
n in order to avoid this drawback, the machine can be fitted with a speed reduction control ("slow-running") so that instead of stopping it completely, it can be made to run very slowly, when this is necessary. necessary, for example to repair paper breaks in the case of a paper cable which is being sheathed in the machine.
The mechanism for obtaining a reduced speed may be of any suitable well known type. For example, if the machine is powered by an electric motor, any suitable command can be applied to it. optionally, mechanical devices such as gearshift or variable speed device can be used, the latter being particularly suitable, since it transmits power only up to a certain limit, above which it is suitable. becomes inoperative, thus removing the machine from forces liable to damage it.
If, however, it is essential to stop the machine for a short time, it is possible by closing the valve of the feed pipe between the machine and the lead melting pot, to remove the lead supply and allow the rotating threaded member to partially empty itself; the difficulty of restarting is then reduced.
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As stated above, it is important that the metal to be subjected to extrusion enters the machine in a perfectly molten state and, for this purpose, in addition to the permanent heating device on the body. adjacent to the point of connection with the supply pipe, it is advantageous to provide a device for heating the supply pipe and the control valve, so that the metal does not cool as it passes through the crucible. melting by extrusion machine. It is also advantageous to provide for the thermal expansion of the supply duct, so as to avoid the risk of sufficient efforts to damage the joints of the duct. This can be done in any suitable manner, for example, by mounting the melting crucible on rollers or by using a flexible supply line.
When the machine is used for the extrusion of tubes, if it is desired that the tube be perfectly circular, that is to say to prevent its partial deformation when it leaves the machine, it is advisable to cool the tubes. dies and this can be achieved externally by projecting a jet of water along the tube towards the extrusion point, or by using a cooling chamber in the machine head near the main die.
Another cause of a lack of uniformity in a tube obtained by extrusion may consist in the fact that the parts of the machine being at different temperatures, the expansion of the metal constituting the body of said machine does not take place. uniformly and under certain conditions, deformation of this body may occur. This results in a displacement of the main die from its normal position concentric with the conical counter die and consequently, after extrusion, the tube does not have a wall of uniform thickness.
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To overcome this drawback, it is possible to use a device making it possible to adjust the position of the die, comprising a certain number of steel pins passing radially through the head and resting on the outer circumference of the die, to adjust its position. concentrically to the conical counter-die. The die can consist of a square plate or can be held in a square holder so that adjustment in two right-angled directions can be done independently or simultaneously at will.
The invention is shown, by way of example, in the accompanying drawings, in which:
Figure 1 is a longitudinal sectional view of the most important members of an extrusion apparatus for sheathing cables.
Figure 2 is a longitudinal sectional view of a portion of the outer member of the extrusion apparatus with the screw propellant assumed to be removed.
Figure 3 is an end view of the outer member shown in Figure 2.
FIGS. 4 and 5 are respectively views in longitudinal section and in cross section of an extrusion apparatus intended for sheathing a cable, in which three screw propellants are used.
Referring to Figures 1 to 3 it can be seen that the outer member 1 constituting the working chamber has an internally cylindrical shape and receives a thrust or propulsion member 2 driven in rotation in any suitable manner and provided, on its outer surface , of a series of helical grooves 3. In the apparatus shown, the recesses
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complementary 4 made in the outer member 1 are arranged in a checkerboard pattern, the recesses being square and alternating with raised parts or projections 5, as can be seen clearly in Figures 2 and 3. The propellant member 2 does not meet not completely inside the chamber 1, an empty space 6 constituting the stamping chamber being left at the right end, as shown in figure 1.
Inside this empty space is disposed a conical counter-die 7 screwed in and rotating with the propellant 2. The base of this counter-die has a square opening 8, so that it can be screwed. or unscrewed by means of a key inserted at the rear of the device, through a tubular member 9. With the conical counter-die 7 a die cooperates which, preferably, as shown is of the type described in the application of British Patent Pending No. 22,407 of 1933. This die comprises a main body 10 fixed by a nut 11 and inside which the die is housed an auxiliary die 12, the position of which in the axial direction is adjusted by means of a hollow nut 13.
The cable that is to be sheathed advances through the tubular member 9 and, on leaving the device through the hollowed nut 13, it is covered with a lead sheath, of lead alloy or other suitable material, brought into the chamber 6 by means of the thrust member 2, the thickness of the sheath being determined by the adjustment of the auxiliary die 12.
The metal, molten in a crucible (not shown) arrives through a conduit 14 provided in the outer member 1. This molten metal enters directly into the helical grooves 3, fills them and passes into the recesses 4 of the outer member. . In these recesses, the metal solidifies and separates
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metal contained in the helical grooves 3 so that, as described above, the recesses 4 are more or less permanently filled with metal in the solid or semi-solid state; This metal exerts sufficient friction on that contained in the helical grooves 3, to oppose its rotation, push it into the forging chamber 6 and finally push it back between the counter-die 7 and the die 12.
In order to maintain the metal in a molten, plastic or solid state in various parts of the apparatus, heating and cooling devices have been provided. In the example shown, the heater consists of a series of annular gas burners 15 surrounding the apparatus and established so as to direct their flame upon it. As mentioned above, it is necessary to heat the part adjoining the inlet channel 14, the chamber 6, as well as the central part of the working chamber formed by the organ. exterior 1. Consequently, as shown, the gas burners 15 are arranged so as to exert their heating effect in these zones.
The cooling device is constituted by circulation jackets 16 formed in the outer member 1, means being provided for circulating an appropriate cooling fluid in these jackets. By adjusting the heating and cooling provided respectively by the burners 15 and the circulation jackets 16, a wide temperature range can be obtained, which makes it possible to use the apparatus for metal extrusion. having very different characteristics. One may also have an interest in cooling the thrust or propulsion member 2 and, for this purpose, this member
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is axially recessed as shown and conduits 17 are provided for the circulation of a cooling fluid.
This cooling also has the effect of preventing an undesirable temperature rise in the cable to be sheathed. Furthermore, in the sheathing of an oil-impregnated cable, the cooling can be effected by circulating the oil between the cable itself and the tubular member 9.
Although in the example shown in Figures 1, 2 and 5, the recesses 4 are arranged in the form of a checkerboard, it is obvious that any other suitable form of recesses can be adopted, provided that this shape allows the conditions to be met. imposed by the process constituting the essential feature of the invention, namely that the recesses must permanently be more or less filled with metal, which metal is separated by shearing from the metal occupying the turns of the metal. 'thrust member or propellant, the rotation of this metal being prevented by its friction with the metal contained in the recesses. For example, the recesses 4 may consist of a series of continuous or intermittent helical grooves, as well as the grooves 3 formed around the thrust member 2.
In the apparatus shown in FIGS. 4 and 5, the external member 1, constituting the working chamber, comprises three propulsion members 2, which supply a common chamber 6 from which the metal is discharged as in the previous apparatus. - previously described, between a conical counter-die 7 and a die 12. In this case, the recesses 4 take the form of helical grooves, parallel to the axes of said propellants 2 and whose shape and dimensions are such as metal solidified in these grooves remains practically immobile there
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instead of going to room 6.
Although in Figures 4 and 5 we have shown the grooves 4 opening into the interior of the chamber 6, this arrangement is not absolutely necessary, because the metal contained in said grooves does not pass into the chamber 6 , or passing only at a very low speed, the grooves may end at points such that they do not communicate with said chamber.