<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention concerne des jets ou ajutages qui sont adaptés pour fournir un ou plusieurs jets continus de matériau destinés à former des filaments. Bien que l'ajutage mettant en oeuvre les caractéristiques de 1 invention soit utile dans différents domaines, il est particulièrement convenable pour être utilisé dans la fabrication de filaments métalliques.
Lorsque le métal fondu est extrudé à travers un ajutage à un seul orifice, celui-ci est aisément obstrué par des impuretés ou des corps étrangers existant normalement dans les métaux employés, ou résultant d'osydation Ainsi, l'emploi d'un ajutage à un seul orifice conduit à des opérations qui peuvent être interrompues étant donné que leajutage doit être fréquemment changé ou nettoyé.
En changeant les ajutages, le tube d'éjection auquel l'ajutage est fixé est ordinairement inversé pour empêcher l'échappement de métal fondu, et un nouvel ajutage est substituée Le nettoyage d'un ajutage obstrué peut être obtenu avec l'ajutage dans sa position inversée, ou dans sa position de fonctionnement en faisant passer une tige de nettoyage dans l'ori- fice de l'ajutage à travers l'extrémité de sortie,Dans ces deux procédés, l'appareillage est improductif et, ce qui est peut-être plus important encore, le personnel employé est soumis à des risques de blessures résultant de la température du métal fondu et de l'impossibilité de contrôler sa direction d'éooulemento De plus, des nettoyages fréquents de l'orifice de l'ajutage, en forçant le matériau obstruant,
tend à agrandir la dimension de l'orifice et à affaiblir l'ajutage lui-même.
Les objets et avantages de la présente invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante et à l'examen des dessins annexés, dans lesquels g
La figure 1 est une coupe verticale faite à travers la partie 1 du tube éjecteur ayant la forme d'un ajutage mettant en oeuvre des caractéristiques de l'invention.
La figure 2 est une vue en perspective du bouchon d'ajutage montré dans la figure 1
La figure 3 est une vue développée de la périphérie ciroonféren- tielle du bouchon d'ajutage montré dans la figure 2
La figure 4 est une vue en perspective d'une forme modifiée d'ajutage.
La figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4 représentant une autre modification de l'invention.
La figure 6 est une vue en perspective d'un bouchon d'ajutage composé de sections.
La figure 7 est une vue d'extrémité ou vue en-dessous d'un ajutage assemblé
La figure 8 est une vue verticale prise approximativement le long de la ligne VIII-VIII de la figure 7.
La figure 9 est une vue en perspective d'un segment de bouchon d'ajutage.
La figure 10 est une vue en perspective illustrant un ajutage dans une de ses modalités d'applicatication
La figure 11 est une vue en coupe analogue à la figure 8, illustrant une modification de construction d'un ajutage.
La figure 12 est une coupe analogue à la figure 11 représentant une autre forme encore d'ajutage.
<Desc/Clms Page number 2>
La figure 13 est une vue en perspective montrant l'un des segments de bouchon d'ajutage avant conformation; et,
La figure 14 est une vue latérale montrant un procédé de construction d'un bouchon d'ajutageo
D'une façon générale, l'invention concerne un ajutage ou jet à multiples orifices, comprenant un dispositif annulaire de retenue comportant des trous percés, à l'intérieur desquels un bouchon conformé de façon correspondante, est adapté à reposer en fournissant une action de coin. Le bouchon peut être formé de sections et d'une pluralité de rainures, conformées soit entre les sections du bouchon, ou le long de la périphérie des trous de diamètre variable, ou des deux, et elles servent comme des orifices d'extrusion à travers lesquels le matériau fluide est adapté à être déchargé sous forme de jets individuels.
Les jets extrudés voyagent le long de chemins ne se coupant pas, tous orifices périphériques placés le long de plans qui sont inclinés par rapport à des plans analogues, dirigés radialement par rapport au bouchon d'ajutage. Des organes d'alimentation allant en s'amincissant sont prévus pour diriger le matériau fluide suivant les orifices de manière à maintenir les forces de tension de surface à une valeur minimum. Pendant l'usage, le bouchon ou les sections de celui-ci peuvent être élevés verticalement par rapport à l'organe de retenue pour déloger toute obstruction dans les orifices ou chambres d'alimentation.
Dans les dessins, la figure 1 représente la partie inférieure ou l'extrémité de sortie d'un tube éjecteur comportant une paroi latérale 9 et une paroi de fond 11, avec une ouverture centrale 13 à l'intérieur de laquelle l'ajutage 15 est placé à la presse.
L'ajutage 15 comprend un organe de retenue annulaire 17 et un bouchon 19, l'organe de retenue est prévu avec sa périphérie extérieure comportant une pluralité de rainures espacées 21,ou il peut être rendu autrement rugueux par exemple par moletage, pour assurer un verrouillage satisfaisant et un scellement entre l'organe de retenue et le tube éjecteur 16. Un trou conique allant en s'amincissant vers le bas 23, est formé axialement dans l'organe de retenue 17.
Le bouchon 19 a sa périphérie extérieure conformée pour correspondre à la configuration de l'ouverture de retenue 23, et elle est adaptée à reposer dans celle-ci avec une action de coincement. Ainsi, comme montré dans la figure 2, le bouchon 19 a la forme d'un tronc de cône inversé ayant un angle au sommet de moins de 45 et préférablement compris entre 35 et 40 pour obtenir la meilleure action de coincement. Il est évident que le bouchon 19 ne doit pas nécessairement être conique dans sa forme, et il peut, par exemple, avoir la forme d'une pyramide tronquée inversée avec un trou de retenue 23 conformé de façon correspondante.
Formées le long de la periphérie du bouchon 19, se trouvent une pluralité de rainures espacées circonférentiellement 25, chacune desquelles se fondant, à la partie inférieure réduite avec les fentes étroites 27 qui, à leur tour, s'ouvrent sur la face inférieure du bouchon.
Les fentes 27 peuvent être de toute configuration désirable en coupe et sont préférablement uniformes dans toute leur longueur. Avec les parties assemblées comme représenté dans la figure 1, les fentes 27 coopèrent avec le trou de retenue adjacent 23 pour former un orifice d'extrusion restreint à travers lequel le matériau fondu ou fluide est adapté à être extrudé sous la forme d'une pluralité de jets individuels. Etant donné que les fentes 27 s'étendent le long de la surface allant en s'amincissant vers le bas, leur formation le long de plans disposés radialement par rapport au bouchon 19 obligerait, théoriquement,les chemins des jets extru-
<Desc/Clms Page number 3>
dés à se couper approximativement au sommet du cône à partir duquel le bouchon 19 est formé.
Pour éviter toute possibilité d'intersection de jets, il est préféré que les axes de chacune des fentes se trouvent dans un plan 29 qui est incliné par rapport à un plan 36 disposé radialement par rapport au bouchon 19 Le degré d'inclinaison des axes 27 doit être relativement faible et des résultats satisfaisants ont été obtenus en inclinant les axes des fentes alternées 27 à approximativement 1 R1/2 au voisinage des plans radiaux, alors que les fentes restantes ou intermédiaires ont été disposées à environ 3 1/2 comme représenté dans la figure 3.
D'une façon analogue aux fentes 27, les rainures 25 coopèrent avec la paroi du trou 23 pour former des chambres individuelles d'alimentation qui dirigent le matériau fondu ou fluide vers les orifices individuels d'extrusion. Les rainures 25 se réduisent graduellement, à la fois en largeur et en profondeur lorsqu'on approche des fentes 27 et celles-ci peuvent être de toute section convenable en coupe. Bien qu'aucun avantage marqué ne soit obtenu en inclinant les rainures 25 jusqu'à sensiblement le même angle que les fentes 27, ce moyen a été trouvé désirable aux points de vue de l'économie et de la facilité de fabrication.
En fournissant le matériau fluide aux orifices d'extrusion à travers la chambre d'alimentation 31, comme décrit, les forces de tension de surface développées sont bien moindres en grandeur que celles qui résulterait lorsqu'on essaie de forcer le matériau à travers des orifices restreints s'étendant entre les faces horizontales du bouchon 19o Ainsi, des pressions d'extrusion élevées ne sont pas nécessaires et la possibilité d'interruption de l'extrusion est éliminée ou considérablement réduite. Il sera évidemment bien compris que les rainures 25 peuvent être conformées de façon à fournir le matériau fluide à plus d'un des orifices si on le désire.
En assemblant les parties, le dispositif de retenue annulaire 17 est d'abord monté à pression à l'intérieur de l'orifice 13 du tube éjecteur, puis un revêtement ou couche 16 de matériau plastique résistant à la chaleur tel que du carbure de silicium combiné avec une substance adhésive convena- ble, et placée le long de la surface interne du tube éjecteur et rempli autour de la partie périphérique extérieure avec un dispositif de rétention 17, comme montré dans la figure lo Les parties ainsi combinées sont alors traitées pour amener la couche 16 à se solidifier pour former un tout unique.Le bouchon, qui peut être de construction fondue et terminé à la machine, est alors inséré dans le tube éjecteur et dans l'ouverture allant en diminuant de diamètre du dispositif de retenue.
Les parties sont maintenant dans les positions montrées dans la figure 1, avec les rainures 25 et les fentes 27 du bouchon 19 coopérant avec la surface adjacente du trou de retenue 23, pour former une pluralité de chambres d'alimentation et des orifices d'extrusion comme précédemment exposéo
En cours d'emploi, le métal fondu est fourni à l'intérieur du tube éjecteur ordinairement sous une pression de gaz avec son poids, la pression du gaz, et la force de la gravité servant ensemble à coincer le bouchon 19 pour l'amener en contact étroit avec la surface inclinée de l'orifice d'ouverture 23o On doit prendre soin de s'assurer que la périphérie extérieure du bouchon 19 et la périphérie de l'ouverture de retenue 23 sont finies avec des surfaces unies,
de façon à fournir un joint étanche au fluide entre ces partieso Les rainures 25 dans le bouchon 19 dirigent le matériau fluide le long des chemins désirés vers les orifices d'extrusion à partir desquels ce matériau est extrudé en une pluralité de jets suivant des chemins légèrement inclinés et ne se coupant pas.
Dans le cas où l'un ou plusieurs des orifices est encombré pendant le fonctionnement, il est simplement nécessaire d'appliquer une tige ou autre outil convenable à partir de l'intérieur de la fente 33 du bouchon 19 et de soulever momenta-
<Desc/Clms Page number 4>
nément celui-ci au-dessus de la surface du trou de retenue 230 Cette séparation des parties permet au fluide fondu de circuler entre le bouchon et son dispositif de retenue et de ce fait, déloge toutes les obstructions qui pourraient être présentesoUne fois que les obstructions ont été enlevées, le bouchon est automatiquement remis à l'intérieur du trou du réceptacle 23, en raison des forces qui agissent sur lui, comme décrit précédemmento
En se référant aux figures 4 et 5, les structures d'ajutage modifié qui y sont décrites diffèrent de celles précédemment décrites,
d'abord dans la disposition et l'arrangement des rainures et des fentes qui servent comme chambre d'alimentation des fluides et comme orifices d'extrusion respectivement.Ainsi, dans la structure représentée dans la figure 4 une pluralité de rainures espacées circonférentiellement, et allant en diminuant, 125, et qui correspondent aux rainures 25 de l'ajutage montré dans les figures 1 et 2 sont formées le long de la périphérie interne du réceptacle annulaire de retenue 117 au lieu de l'être le long de la surface interne du bouchon 19 A leurs extrémités inférieures, les rainures 125 se confondent dans les fentes 127 qui, de façon analogue, correspondent aux fentes 27 et sont aussi inclinées par rapport aux plans s'étendant radialement à partir du réceptacle de retenue 117, pour des buts qui seront exposés plus loino Lorsqu'elles sont assemblées,
les rainures 125 et les fentes 127 coopèrent avec la périphérie extérieure du bouchon 119 pour former une pluralité de chambres d'alimentation de fluide et avec les orifices restreints d'extrusion, respectivemento
A part des différences de structures notées, les ajutages montrés dans les figures 1 et 4 opèrent de façon sensiblement analogue avec un minimum de tension de surface et avec un matériau fondu ou fusible qui est extrudé sous forme d'une pluralité de jets individuels suivant des chemins qui ne se coupent paso
La structure montrée dans la figure 5 combine en un seul ajutage la rainure et la fente des ajutages montrés dans les figures 1 et 4 Ainsi, le bouchon 219 de l'ajutage montré dans la figure 5 est sensiblement le même que le bouchon 19 des figures 1 et 2, alors que le moyen de retenue 217 correspond au moyen de retenue 117 de la figure 4:
Comme représenté,les rainures 25 et 125 du bouchon 2] 9' et du dispositif de referme 217,respectivement, coopèrent pour former des chambres d'alimentation de fluide dont les bords vont en se rapprochant, chacun desquels connecte, à sa partie inférieure ou extrémité réduite, un orifice restreint formé par les fentes 27 et 127, s'étendant le long du bouchon et du dispositif de retenue, respectivement, comme décrit précédemmentoPour faciliter un alignement convenable des rainures et des fentes dans le bouchon et dans le dispositif de retenue, une clé de coopération 221 et un chemin de clé 223 est prévue sur le plot, et sur le dispositif de retenue, respectivementoL'assemblage et de fonctionnement de l'ajutage ci-dessus, tel que montré dans la figure 5, est le même que celui décrit,
par rapport aux structures précédemment exposéesoUn avantage particulier de ce dernier exemple de réalisation réside dans le fait que les fentes 278 et 127 peuvent être formées chacune avec une configuration semi-circulaire, ce qui permet de produire des filaments sensiblement ronds
Des ajutages avec des bouchons en forme de sections montrés dans les figures 6 et 13 vont maintenant être décritsoA moins qu'il n'en soit indiqué autrement, ceux-ci sont construits et fonctionnent sensiblement de la même manière que l'ajutage décrit précédemment.L'ajutage représenté dans les figures 6 et 9 comprend un dispositif de retenue annulaire 317 ayant un trou axial conique 319 et un bouchon 315 placé sur ledit dispositif
<Desc/Clms Page number 5>
annulaire,
de façon à fournir une action de coincemento
Le bouchon 315 est constitué par une pluralité de segments individuels 321 dont chacun est pourvu d'au moins une surface verticale unie ou une surface de mattage 323, disposée dans un plan sensiblement parallèle à un plan analogue passant axialement à travers le bouchon lui-mêmeLe long de la surface 323 et de façon intermédiaire aux extrémités arquées de certains des segments du plot 321, sont prévues des rainures s'étendant vers le bas, allant en s'amincissant 325o Les rainures en forme de coin 325 vont en s'amincissant vers le bas, et une série de fentes creuses espacées 327 est prévue, ayant préférablement une section uniforme en coupe, et s'étend des parties réduites des rainures 325 à la face inférieure des segments de bouchons 321,
et ainsi les rainures et fentes ensemble fournissent des voies continues s'étendant entre les faces opposées du bouchon.
Lorsqu'elles sont assemblées comme montré dans les figures 6 et 8 les rainures 325 coopèrent avec les surfaces 323 des segments de bouchon adjacents pour former des chambres d'alimentation de fluide 331, alors que les fentes 327 coopèrent de façon analogue pour former une pluralité d'orifices restreints d'extrusion, 333
Le dispositif de retenue 317 peut être fixé rigidement à l'extrémité inférieure, ou extrémité de sortie, du tube éjecteur 35 comme représneté en 21, dans la figure 1/ Cependant, il est préféré de prévoir la partie périphérique extérieure du dispositif de retenue avec une forme généralement conique, telle que vue de son extrémité supérieure, et de ce fait,
permet au dispositif de retenue de reposer avec une action de coin à l'intérieur d'une ouverture conformée de façon correspondante à l'extrémité de sortie du tube éjecteur.Avec cette construction, l'ajutage peut être plus aisément et plus rapidement enlevé du tube éjecteur-pour nettoyage et réparation et il peut être réglé comme une unité comme précédemment décrit.
Pour assurer un engagement précis entre les parties respectives, les surfaces de contact du bouchon d'ajutage, du réceptacle et du tube éjecteur, sont des surfaces finies unieso
Dans le cas où un ou plusieurs des orifices sont encombrés pendant le fonctionnement, il est simplement nécessaire d'élever momentanément un ou plusieurs des segments de bouchon 321 au moyen d'une tige convenable ou d'un dispositif analogue.Cette séparation des parties permet au fluide fondu de circuler à travers une ouverture agrandie et ainsi, de déloger toute obstruction qui peut être présenteoUne fois que la force d'élévation ou de soulèvement est enlevée, les segments de bouchon reprennent de nouveau leur position de coincement originale en raison desforces agissant sur eux,
comme décrit précédemmentoOn notera que la construction en coupe de l'ajutage décrit nécessite une force de levage relativement faible, qui sera appliquée seulement sur des sections choisies du bouchon lorsqu'il est nécessaire de déloger les obstructions et ainsi, il y a peu ou pas de tendance que le réceptacle annulaire 317 se déplace au-delà de son siègeo
Comme montré dans la figure 10, des courants de métal fondu éjectés de chaque série d'orifices peuvent être dirigés vers le bloc de refroidissement 37 suivant une ligne s'étendant approximativement radialement pour produire une variété de types de filaments simultanément.Si l'ajutage tourne de 90 à partir de sa position d'origine, montrée dans la figure 10,
les jets éjectés de chaque série viendront frapper de bloc de refroidissement le long d'une ligne placée parallèlement à un plan vertical tangent à la périphérie du bloc de refroidissement et ainsi les filaments produits à partir des jets individuels de matériau fluide de chaque série, auront
<Desc/Clms Page number 6>
sensiblement les mêmes caractéristiqueso
Pour faciliter le réglage de l'ajutage pour les positions extrêmes notées et dans n'importe quelle position intermédiaire, la face inférieure 339 du réceptacle de retenue annulaire 317 est prévue avec une paire d'ouvertures opposées diamétralement 341 dans lesquelles les tiges d'un dispositif de serrage convenable sont adaptées à être insérées pour permettre la rotation de l'ajutage axialement comme une unité.
On notera que le réglage de l'ajutage peut être obtenu alors que l'appareillage demeure en production continue et que le réglage permet la construction de filament pendant cette opération ou les différentes étapes de l'extrusion,
En se référant à la figure 11, l'ajutage modifié qui y est représenté diffère de la construction de l'ajutage décrit ci-dessus, d'abord en ce qui concerne la forme des chambres d'alimentation de fluide et des orifices d'extrusion.
Il comprend un dispositif de retenue annulaire 317 et un bouchon de fermeture 415 qrzi sont tous deux analogues aux structures correspondantes décrites plus hauto Dans cet exemple de réalisation, cependant, chacune des surfaces verticales faisant opposition aux segments du bouchon voisin 421, sont pourvues de rainures coopérantes 425 et 425a qui correspondent dans leur configuration aux rainures 325? et elles forment les chambres de circulation du fluide 341 qui servent au même but que les chambres 331 décrites ci-dessus.
En addition, les surfaces verticales des segments de bouchon 421 sont pourvues chacune d'une série de fentes qui s'étendent à partir de l'extrémité réduite des rainures 425 et 425¯a vers la face inférieure des segments de plot correspondant pour former avec les rainures des canaux s'étendant entre les faces opposées du bouchon.
Lorsqu'assemblées,ces fentes coopèrent ensemble pour former une série d'orifices restreints 433 à travers lesquels le matériau fluide est extrudé suivant des jets verticaux et ne se coupant paso
En addition à la fourniture de chambres d alimentation de fluide 431 de dimensions agrandies, le dernier exemple de réalisation décrit permet à des faisceaux dont la section en coupe est symétrique, d'être extrudés,
car chaque moitié des orifices 433 peut être conformée indépendamment pour correspondre à la fente de mattageo
Le dernier exemple de réalisation représenté dans la figure 12 est établi pour fonctionner de la même manière que l'ajutage décrit ci-dessus et il diffère de la structure montrée dans les figures 6 et 9 par la prévision de chambres d'alimentation de fluide intermédiaires 531 pour cha- cun des orifices d'extrusion. Comme représenté, certains des segments individuels 521 du bouchon en section 515 sont pourvus, le long d'une surface verticale 523, d'une pluralité de rainures allant en s'amincissant 525? qui se réduisent graduellement, à la fois en largeur et en profondeur (figure 13) lorsqu'on s'approche et que l'on vient se confondre avec les fentes 527 formées aux parties inférieures des segments de bouchon central 521.
Lorsque les segments sont assemblés comme représentés dans la figure 12, les rainures allant en s'amincissant 525 coopèrent avec les surfaces verticales 523 de segments de bouchon adjacent pour former les chambres individuelles d'alimentation de fluide 531, alors que les fentes 527 coopèrent d'une façon analogue pour former des orifices d'extrusion 5330 Le réglage de l'ajutage est effectué de la même manière que celle notée ci-dessus, avec les ouvertures 541 qui sont prévues dans ce buto Il sera évidemment bien compris que les chambres d'alimentation de fluide 531 et les orifices 533 peuvent être formés en prévoyant des rainures coopérantes et des fentes sur les surfaces verticales opposées de segments de bouchon adjacent,
suivant la manière décrite en ce qui concerne la structure
<Desc/Clms Page number 7>
représentée dans la figure 11
Dans le cas où il est désiré d'augmenter le nombre des orifices d'extrusion dans les ajutages représentés dans les figures 6 à 12 sans augmenter le nombre des segments de bouchon ou le nombre des orifices formés entre les segments de bouchon, des chambres d'alimentation de fluide allant en s'amincissant et des orifices inclinés peuvent être formés le long de la périphérie extérieure du bouchon d'ajutage ou de la périphérie du trou de retenue, ou des deux, comme représenté dans les figures 1 à 4 De plus, dans le cas où le nombre des orifices d'extrusion est plus grand que celui des orifices désirés, certains de ces orifices peuvent être obstrués intentionnellement,
ou des rainures ou des segments fendus choisis peuvent être remplacés par des segments ayant des surfaces verticales sans canaux et unieso
Bien que le bouchon d'ajutage mettant en oeuvre des caractéristiques de la présente invention soit moulé suivant la forme désirée et subséquemment fini à la machine-outil, ce procédé nécessite des opérations hautement précises et peut conduire à des frais élevéso En conséquence, on préfère former le bouchon d'ajutage de la manière représentée dans la figure 14, en faisant à la machine, simultanément, une série de plaques préformées.
En fabriquant l'ajutage montré dans la figure 12, par exemple, des plaques 250 sont d'abord pourvues de canaux pour fournir des rainures 525 et des fentes 527 le long d'une ou des deux surfaces latérales 5230 Un nombre désiré de ces plaques pourvues de canaux 250 sont alors placées entre au moins une paire de plaques sans canaux 251, après quoi l'ensemble est fixé à demeure entre les mâchoires 523 d'un dispositif convenableo D'une manière classique, l'extrémité libre de 1 ensemble sandwiché de plaques 250 et 251 est tournée sur un tour ou meulée de façon à avoir la forme amincie désirée comme indiqué par la ligne interrompue 255 Le bouchon, dans cet état, est satisfaisant pour être utilisé, Cependant, il est préféré de couper l'assemblage de plaques en un point indiqué par les lignes interrompues 257 par tous moyens de coupage convenables,
et avec la partie de l'assemblage allant en s'amincissant étant fixée par action de coinçage à l'intérieur d'une ouverture conformée de façon correspondante dans l'organe de supporto
Bien que le procédé décrit ait été conçu pour la fabrication d'une structure ayant l'apparence finie de l'ajutage montré dans la figure 12, il est évident que le procédé est également bien adapté pour fabriquer les modifications d'ajutages représentées 6 - 9 et 11, simplement en préformant des plaques 250 avec des rainures 325 ou 425 et 425a, respectivement
Lorsqu'on les utilise avec des métaux ayant des points de fusion bas comme par exemple l'étain et le plomb, le dispositif de retenue et le bouchon de chacun des exemples de réalisations d'ajutage décrits, peuvent être constitués d'acier inoxydable, alors que pour les métaux ayant un point de fusion plus élevé,
les parties peuvent être formées de graphite et, préférablement, de carbure de silicium.
On verra d'après la description qui précède, que l'ajutage mettant en oeuvre les caractéristiques de la présente invention peut aisément être construit au moyen de matériaux économiques et aisément disponibles, et sans mettre en oeuvre des outils spéciaux ou une habilité particulière.De plus, les ajutages décrits ci-dessus peuvent être facilement nettoyés pendant le fonctionnement sans interrompre les opérations et sans agrandir l'orifice d'extrusion comme cela se produit avec la construction classique d'ajutages. Dans le cas où le dispositif de retenue ou le bouchon s'oxy- deraient à leurs extrémités de sorties, il est simplement nécessaire de meuler ou de finir par d'autres moyens, leur face inférieure, soit pour
<Desc/Clms Page number 8>
chaque unité ou individuellement, pour enlever la surface oxydée.
L'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits, elle est au contraire de portée générale et susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront clairement à l'homme de l'art.
<Desc / Clms Page number 1>
The present invention relates to jets or nozzles which are adapted to provide one or more continuous jets of material for forming filaments. Although the nozzle embodying the features of the invention is useful in various fields, it is particularly suitable for use in the manufacture of metallic filaments.
When the molten metal is extruded through a single orifice nozzle, the latter is easily clogged by impurities or foreign bodies normally existing in the metals employed, or resulting from osidation. Thus, the use of a nozzle with a single port. a single orifice leads to operations which can be interrupted since the nozzle must be frequently changed or cleaned.
By changing the nozzles, the ejection tube to which the nozzle is attached is usually inverted to prevent escape of molten metal, and a new nozzle is substituted.Cleaning of a clogged nozzle can be achieved with the nozzle in its inverted position, or in its operating position by passing a cleaning rod through the orifice of the nozzle through the outlet end. In both of these processes the apparatus is unproductive and, which may be - more importantly, the personnel employed is subject to risks of injury resulting from the temperature of the molten metal and the inability to control its flow direction. In addition, frequent cleaning of the orifice of the nozzle, by forcing the clogging material,
tends to enlarge the size of the orifice and weaken the nozzle itself.
The objects and advantages of the present invention will emerge clearly on reading the following description and on examining the accompanying drawings, in which g
Figure 1 is a vertical section taken through part 1 of the ejector tube in the form of a nozzle embodying features of the invention.
Figure 2 is a perspective view of the nozzle plug shown in Figure 1
Figure 3 is a developed view of the circumferential periphery of the nozzle plug shown in Figure 2
Figure 4 is a perspective view of a modified form of nozzle.
FIG. 5 is a view similar to that of FIG. 4 showing another modification of the invention.
Figure 6 is a perspective view of a nozzle plug composed of sections.
Figure 7 is an end or bottom view of an assembled nozzle
Figure 8 is a vertical view taken approximately along line VIII-VIII of Figure 7.
Figure 9 is a perspective view of a nozzle plug segment.
Figure 10 is a perspective view illustrating a nozzle in one of its modes of application
Figure 11 is a sectional view similar to Figure 8, illustrating a construction modification of a nozzle.
FIG. 12 is a section similar to FIG. 11 showing yet another form of nozzle.
<Desc / Clms Page number 2>
FIG. 13 is a perspective view showing one of the nozzle plug segments before shaping; and,
Fig. 14 is a side view showing a method of constructing a nozzle plug
In general, the invention relates to a nozzle or jet with multiple orifices, comprising an annular retaining device having drilled holes, inside which a correspondingly shaped plug is adapted to rest while providing a pressing action. corner. The plug may be formed of sections and a plurality of grooves, formed either between the sections of the plug, or along the periphery of the holes of varying diameter, or both, and they serve as extrusion ports through. in which the flowable material is adapted to be discharged in the form of individual jets.
The extruded jets travel along non-intersecting paths, all peripheral orifices placed along planes which are inclined with respect to similar planes, directed radially with respect to the nozzle plug. Taper feeders are provided to direct the flowable material along the orifices so as to keep the surface tension forces to a minimum. During use, the plug or sections thereof may be elevated vertically relative to the retainer to dislodge any obstruction in the feed ports or chambers.
In the drawings, Figure 1 shows the lower part or the outlet end of an ejector tube having a side wall 9 and a bottom wall 11, with a central opening 13 inside which the nozzle 15 is. placed at the press.
The nozzle 15 comprises an annular retainer 17 and a plug 19, the retainer is provided with its outer periphery comprising a plurality of spaced apart grooves 21, or it may be otherwise roughened, for example by knurling, to provide satisfactory locking and sealing between the retainer and the ejector tube 16. A tapered downwardly tapering hole 23 is formed axially in the retainer 17.
The plug 19 has its outer periphery shaped to match the configuration of the retaining opening 23, and it is adapted to rest therein with a wedging action. Thus, as shown in Figure 2, the plug 19 has the shape of an inverted truncated cone having an apex angle of less than 45 and preferably between 35 and 40 to obtain the best wedging action. Obviously, the plug 19 need not necessarily be conical in shape, and it may, for example, have the shape of an inverted truncated pyramid with a correspondingly shaped retaining hole 23.
Formed along the periphery of the stopper 19 are a plurality of circumferentially spaced grooves 25, each of which merges, at the reduced lower portion with the narrow slits 27 which, in turn, open onto the underside of the stopper. .
The slits 27 can be of any desirable configuration in section and are preferably uniform throughout their length. With the parts assembled as shown in Figure 1, the slots 27 cooperate with the adjacent retaining hole 23 to form a restricted extrusion orifice through which the molten or flowable material is adapted to be extruded as a plurality. of individual jets. Since the slits 27 extend along the surface tapering downwards, their formation along planes disposed radially with respect to the plug 19 would theoretically oblige the paths of the extruded jets.
<Desc / Clms Page number 3>
dice to intersect approximately at the top of the cone from which the plug 19 is formed.
To avoid any possibility of intersection of jets, it is preferred that the axes of each of the slots lie in a plane 29 which is inclined with respect to a plane 36 disposed radially with respect to the stopper 19 The degree of inclination of the axes 27 should be relatively small and satisfactory results have been obtained by tilting the axes of the alternating slots 27 at approximately 1 R1 / 2 in the vicinity of the radial planes, while the remaining or intermediate slots have been arranged at about 3 1/2 as shown in figure 3.
Analogously to slots 27, grooves 25 cooperate with the wall of hole 23 to form individual feed chambers which direct molten or fluid material to individual extrusion ports. The grooves 25 gradually reduce, both in width and in depth as one approaches the slots 27 and these can be of any suitable cross section. Although no marked advantage is obtained by tilting the grooves 25 to substantially the same angle as the slots 27, this means has been found to be desirable from the standpoints of economy and ease of manufacture.
By supplying the flowable material to the extrusion ports through the feed chamber 31 as described, the surface tension forces developed are much less in magnitude than those which would result when attempting to force the material through the ports. Restrictions extending between the horizontal faces of the plug 19o Thus, high extrusion pressures are not necessary and the possibility of interrupting the extrusion is eliminated or considerably reduced. It will of course be understood that the grooves 25 can be shaped so as to supply the flowable material to more than one of the orifices if desired.
In assembling the parts, the annular retainer 17 is first press-fitted inside the orifice 13 of the ejector tube, then a coating or layer 16 of heat-resistant plastic material such as silicon carbide. combined with a suitable adhesive substance, and placed along the inner surface of the ejector tube and filled around the outer peripheral part with a retainer 17, as shown in figure lo The parts thus combined are then treated to bring about layer 16 to solidify into a single whole. The plug, which may be of molten construction and machine finished, is then inserted into the ejector tube and into the decreasing diameter opening of the retainer.
The parts are now in the positions shown in Figure 1, with the grooves 25 and slits 27 of the plug 19 cooperating with the adjacent surface of the retaining hole 23, to form a plurality of feed chambers and extrusion holes. as previously exposed
In use, the molten metal is supplied inside the ejector tube ordinarily under gas pressure with its weight, the gas pressure, and the force of gravity serving together to wedge the plug 19 to bring it. in close contact with the inclined surface of the opening port 23o Care must be taken to ensure that the outer periphery of the plug 19 and the periphery of the retaining opening 23 are finished with smooth surfaces,
so as to provide a fluid-tight seal between these parts o The grooves 25 in the plug 19 direct the flowable material along the desired paths to the extrusion ports from which this material is extruded in a plurality of jets following slightly tilted and not intersecting.
In the event that one or more of the ports becomes congested during operation, it is simply necessary to apply a rod or other suitable tool from inside the slot 33 of the plug 19 and momentarily lift up.
<Desc / Clms Page number 4>
This separation of the parts allows molten fluid to flow between the plug and its retainer and thereby dislodges any obstructions that may be present. have been removed, the plug is automatically put back inside the receptacle hole 23, due to the forces acting on it, as previously described.
Referring to Figures 4 and 5, the modified nozzle structures described therein differ from those previously described,
first in the arrangement and arrangement of the grooves and slits which serve as a fluid supply chamber and as extrusion ports respectively. Thus, in the structure shown in Figure 4 a plurality of circumferentially spaced grooves, and decreasing, 125, and which correspond to the grooves 25 of the nozzle shown in Figures 1 and 2 are formed along the inner periphery of the annular retaining receptacle 117 instead of along the inner surface of the nozzle. plug 19 At their lower ends, the grooves 125 merge into the slots 127 which analogously correspond to the slots 27 and are also inclined relative to the planes extending radially from the retaining receptacle 117, for purposes which will be discussed later o When assembled,
the grooves 125 and the slots 127 cooperate with the outer periphery of the plug 119 to form a plurality of fluid supply chambers and with the restricted extrusion ports, respectively
Apart from the structural differences noted, the nozzles shown in Figures 1 and 4 operate in a substantially similar fashion with a minimum of surface tension and with a molten or fusible material which is extruded as a plurality of individual jets in patterns. paths that do not intersect
The structure shown in Figure 5 combines into a single nozzle the groove and slot of the nozzles shown in Figures 1 and 4 Thus, the plug 219 of the nozzle shown in Figure 5 is substantially the same as the plug 19 of the figures. 1 and 2, while the retaining means 217 corresponds to the retaining means 117 of FIG. 4:
As shown, the grooves 25 and 125 of the plug 2] 9 'and of the closure device 217, respectively, cooperate to form fluid supply chambers whose edges come together, each of which connects, to its lower part or reduced end, a restricted orifice formed by slots 27 and 127, extending along the cap and retainer, respectively, as previously described to facilitate proper alignment of the grooves and slots in the plug and in the retainer , a cooperation key 221 and a key path 223 is provided on the stud, and on the retainer, respectively o The assembly and operation of the above nozzle, as shown in Figure 5, is the same than the one described,
with respect to the structures previously discussed o A particular advantage of this latter exemplary embodiment lies in the fact that the slots 278 and 127 can each be formed with a semi-circular configuration, which makes it possible to produce substantially round filaments
Nozzles with sectional plugs shown in Figures 6 and 13 will now be described. Unless otherwise indicated, these are constructed and function in substantially the same manner as the nozzle previously described. The nozzle shown in Figures 6 and 9 comprises an annular retainer 317 having a tapered axial hole 319 and a plug 315 placed on said device.
<Desc / Clms Page number 5>
annular,
so as to provide a jamming action
The stopper 315 is formed by a plurality of individual segments 321 each of which is provided with at least one united vertical surface or a matting surface 323, arranged in a plane substantially parallel to a similar plane passing axially through the stopper itself. Along surface 323 and intermediate the arcuate ends of some of the segments of stud 321, there are grooves extending downwardly, tapering 325o. The wedge-shaped grooves 325 tapering downwardly towards the bottom, and a series of spaced hollow slots 327 are provided, preferably having a uniform cross section, and extending from the reduced portions of the grooves 325 to the underside of the plug segments 321,
and thus the grooves and slots together provide continuous paths extending between the opposing faces of the plug.
When assembled as shown in Figures 6 and 8 the grooves 325 cooperate with the surfaces 323 of adjacent plug segments to form fluid supply chambers 331, while the slots 327 similarly cooperate to form a plurality. restricted extrusion holes, 333
The retainer 317 can be rigidly attached to the lower end, or outlet end, of the ejector tube 35 as shown at 21, in Figure 1 / However, it is preferred to provide the outer peripheral part of the retainer with a generally conical shape, as seen from its upper end, and therefore,
allows the retainer to rest with wedge action within a correspondingly shaped opening at the outlet end of the ejector tube. With this construction, the nozzle can be more easily and quickly removed from the nozzle. ejector tube - for cleaning and repairing and it can be set as a unit as previously described.
To ensure precise engagement between the respective parts, the contact surfaces of the nozzle plug, receptacle, and ejector tube, are plain finished surfaces.
In the event that one or more of the ports becomes congested during operation, it is simply necessary to momentarily raise one or more of the plug segments 321 by means of a suitable rod or the like. This separation of the parts allows molten fluid to flow through an enlarged opening and thereby dislodge any obstruction that may be present o Once the lifting or lifting force is removed, the plug segments return to their original stuck position due to the forces acting on them,
as previously described It will be appreciated that the sectional construction of the disclosed nozzle requires a relatively low lifting force, which will be applied only to selected sections of the plug when it is necessary to dislodge obstructions and thus there is little or no tendency that the annular receptacle 317 moves past its seat.
As shown in Figure 10, streams of molten metal ejected from each series of orifices can be directed to cooling block 37 along a line extending approximately radially to produce a variety of filament types simultaneously. rotates 90 from its original position, shown in figure 10,
the jets ejected from each series will strike from the cooling block along a line placed parallel to a vertical plane tangent to the periphery of the cooling block and thus the filaments produced from the individual jets of fluid material in each series will have
<Desc / Clms Page number 6>
substantially the same characteristics
To facilitate adjustment of the nozzle for the noted extreme positions and in any intermediate position, the underside 339 of the annular retaining receptacle 317 is provided with a pair of diametrically opposed openings 341 in which the rods of a Suitable clamping device are adapted to be inserted to allow rotation of the nozzle axially as a unit.
It will be noted that the adjustment of the nozzle can be obtained while the equipment remains in continuous production and that the adjustment allows the construction of the filament during this operation or the various stages of the extrusion,
Referring to Figure 11, the modified nozzle shown therein differs from the construction of the nozzle described above, first with respect to the shape of the fluid supply chambers and orifices. extrusion.
It comprises an annular retainer 317 and a closure plug 415 which are both analogous to the corresponding structures described above. In this exemplary embodiment, however, each of the vertical surfaces opposing the segments of the neighboring plug 421, are provided with grooves. cooperating 425 and 425a which correspond in their configuration to the grooves 325? and they form the fluid circulation chambers 341 which serve the same purpose as the chambers 331 described above.
In addition, the vertical surfaces of the plug segments 421 are each provided with a series of slots which extend from the reduced end of the grooves 425 and 425¯a towards the underside of the corresponding plug segments to form with the channel grooves extending between the opposing faces of the plug.
When assembled, these slots cooperate together to form a series of restricted orifices 433 through which the flowable material is extruded in vertical jets and not intersecting.
In addition to the provision of fluid supply chambers 431 of enlarged dimensions, the last exemplary embodiment described allows bundles, the cross section of which is symmetrical, to be extruded,
because each half of the holes 433 can be shaped independently to match the mattageo slot
The last exemplary embodiment shown in figure 12 is established to function in the same manner as the nozzle described above and it differs from the structure shown in figures 6 and 9 by the provision of intermediate fluid supply chambers. 531 for each of the extrusion ports. As shown, some of the individual segments 521 of the sectional plug 515 are provided along a vertical surface 523 with a plurality of tapering grooves 525? which gradually reduce, both in width and in depth (Figure 13) as one approaches and merges with the slots 527 formed at the lower parts of the central plug segments 521.
When the segments are assembled as shown in Figure 12, the tapering grooves 525 cooperate with the vertical surfaces 523 of adjacent plug segments to form the individual fluid supply chambers 531, while the slits 527 cooperate d. 'an analogous way to form extrusion orifices 5330 The adjustment of the nozzle is carried out in the same manner as that noted above, with the openings 541 which are provided in this buto It will obviously be understood that the chambers of The fluid supply 531 and the orifices 533 can be formed by providing cooperating grooves and slots on the opposing vertical surfaces of adjacent plug segments,
in the manner described with regard to the structure
<Desc / Clms Page number 7>
shown in figure 11
In the case where it is desired to increase the number of extrusion ports in the nozzles shown in Figures 6 to 12 without increasing the number of stopper segments or the number of orifices formed between the stopper segments, The fluid supply tapered off and slanted orifices may be formed along the outer periphery of the nozzle plug or the periphery of the retaining hole, or both, as shown in Figures 1-4. , in the case where the number of extrusion orifices is greater than that of the desired orifices, some of these orifices may be intentionally blocked,
or selected grooves or split segments may be replaced by segments having vertical surfaces without channels and unieso
Although the nozzle plug embodying features of the present invention is molded into the desired shape and subsequently finished by machine tool, this process requires highly precise operations and can lead to high costs. Accordingly, it is preferred forming the nozzle plug as shown in Figure 14, machine making, simultaneously, a series of preformed plates.
In making the nozzle shown in Figure 12, for example, plates 250 are first provided with channels to provide grooves 525 and slots 527 along one or both side surfaces 5230 A desired number of such plates provided with channels 250 are then placed between at least one pair of channelless plates 251, after which the assembly is fixedly fixed between the jaws 523 of a suitable device. In a conventional manner, the free end of 1 sandwiched assembly of plates 250 and 251 is turned on a lathe or ground to have the desired thinned shape as indicated by the broken line 255 The plug, in this condition, is satisfactory for use, however, it is preferred to cut the assembly plates at a point indicated by the broken lines 257 by any suitable cutting means,
and with the tapering portion of the assembly being secured by a wedging action within a correspondingly shaped opening in the support member.
Although the process described has been designed for fabricating a structure having the finished appearance of the nozzle shown in Figure 12, it is evident that the process is also well suited for fabricating the nozzle modifications shown 6 - 9 and 11, simply by preforming plates 250 with grooves 325 or 425 and 425a, respectively
When used with metals having low melting points such as, for example, tin and lead, the retainer and the cap of each of the exemplary nozzle embodiments described may be made of stainless steel, while for metals with a higher melting point,
the parts may be formed of graphite and, preferably, of silicon carbide.
It will be seen from the foregoing description that the nozzle embodying the characteristics of the present invention can easily be constructed by means of economical and readily available materials, and without requiring special tools or special skill. moreover, the nozzles described above can be easily cleaned during operation without interrupting operations and without enlarging the extrusion orifice as occurs with conventional construction of nozzles. In the event that the retainer or the plug should oxidize at their outlet ends, it is simply necessary to grind or finish by other means, their underside, either to
<Desc / Clms Page number 8>
each unit or individually, to remove the oxidized surface.
The invention is not limited to the examples which have just been described; on the contrary, it is general in scope and susceptible of variants and modifications which will become clear to those skilled in the art.