Procédé et appareil pour la fabrication par extrusion de tubes, gaines ou autres objets analogues de section creuse, ou de tiges ou autres objets analogues de section plane, en métal et en particulier en plomb ou alliage de plomb. La présente invention comprend un pro cédé pour la fabrication par extrusion de tubes, gaines ou autres objets analogues de section creuse, ou de tiges ou autre objets analogues de section plane, en métal et en particulier en plomb ou alliage de plomb, un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé et: un objet obtenu par ce procédé.
Le procédé suivant l'invention est du genre suivant lequel le métal est amené à l'état fondu à la matrice d'extrusion au moyen d'un organe intérieur et d'un organe extérieur concentriques, pouvant tourner l'un par rapport à. l'autre, l'un de ces organes con sistant en un propulseur à, vis et l'autre com portant des évidements. I1 est caractérisé en ce que le métal contenu dans ces évidements y est refroidi suffisamment pour qu'il s'y trouve à l'état solidifié et, ainsi,' y reste re lativement immobile et s'oppose, par frotte- ment, à la rotation du métal se trouvant dans les spires de l'organe de propulsion.
L'appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé est du type comportant un organe in térieur et un organe extérieur concentriques, pouvant tourner l'un par rapport à l'autre, l'un desdits organes consistant en r _ propul seur à vis, l'autre comportant des évide ments.
Il est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de chauffage disposés à. proximité de l'admission du métal fondu, et des moyens de réfrigération, comprenant une chemise pour la circulation d'un fluide réfrigérant, ces moyens de réfrigération étant disposés sur le parcours de travail du métal, entre cette admission et la matrice à travers laquelle l'extrusion du métal se produit.
Dans une forme d'exécution préférée, l'or gane extérieur constitue la chambre de travail et est fixe et sa surface intérieure est munie des évidements susdits et 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 évidements de la chambre de travail et l'hélice de métal formée entre les spires de l'organe de propulsion.
Le métal remplissant lesdits évidements s'y trouve so lidement retenu et possède la résistance mé canique requise pour s'opposer par frotte ment, à la rotation de l'hélice ci-dessus men- tionnée. Indifféremment, la surface interne de la chambre de travail fixe peut être munie d'un filetage et la surface extérieure de l'or gane interne rotatif peut comporter des gorges, des saillies ou des évidements.
Le .métal garnissant les rainures ou évi dements n'est pas nécessairement le même que celui formant l'hélice de métal. Par exemple, après avoir fonctionné pendant un certain temps avec du plomb, l'appareil peut être uti lisé pour l'extrusion d'un alliage de plomb, mais les gorges ou évidements resteront rem plis de plomb, bien qu'il puisse être très gra duellement remplacé par le métal en cours d'extrusion.
Eventuellement, les évidements peuvent être remplis, en permanence, de métal s'étant séparé de celui soumis à l'extrusion et se trou vant à l'état solide ou demi-solide et qui assu rera le frottement nécessaire avec le métal soumis à l'extrusion.
Le débit ou rendement de l'appareil est approximativement proportionnel à la vitesse de rotation de l'organe de propulsion jusqu'à un certain débit limite, dépendant dans une grande mesure des considérations thermiques, impliquant la nécessité de laisser le temps suffisant pendant le passage à travers l'appa reil du plomb ou autre métal en cours d'ex trusion., pour qu'il passe de l'état fondu à son arrivée à la chambre de travail, à l'état plas tique ::ussitôt après son entrée dans cette chambre, et à l'état solide jusqu'à sa sortie.
L'organe complémentaire à l'organe de propulsion peut être muni 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 cisaille ment précédemment mentionné; les évide ments peuvent être continus ou intermittents et peuvent ne pas s'étendre sur toute la lon gueur de la chambre de travail; mais ils de vront avoir une profondeur et une forme telles que le métal qu'ils contiennent se trouve solidement maintenu en place et em pêché de se déplacer longitudinalement ou tangentiellement, avec le métal contenu dans les spires de l'hélice.
LTne forme d'exécution de l'appareil pour la mise en couvre du procédé, objet de l'inven tion, est représentée, à titre d'exemple, sur les dessin annexés, dans lesquels: La fig. 1 est une vue en coupe longitudi- na.le des organes les plus importants d'un ap pareil d'extrusion destiné au gainage de câbles La fig. 2 est une vue en coupe longitudi- jiale d'une partie de l'organe extérieur de l'appareil d'extrusion, le propulseur à vis étant supposé enlevé;
La fig. 3 est une vue en bout de l'organe extérieur représenté sur la fig. 2; Les fig. 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 fig. 1 à 3, on voit que l'organe extérieur 1 constituant la chambre de travail a intérieurement une forme cylin drique 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 hélicoïdales 3. Dans l'appareil représenté, les évidements complémentaires 4 pratiqués dans l'organe extérieur 1 sont disposés en damier, les évide ments étant de forme carrée et alternant avec des parties en relief ou saillies 5, comme on le voit clairement sur les fig. 2 et 3.
L'organe propulseur 2 ne remplit pas complètement l'intérieur de la chambre 1, un espace vide ô constituant la chambre de matriçage étant laissé à l'extrémité droite, comme indiqué sur la fig. 1. A l'intérieur de cet espace vide est, disposée une contre-filière conique 7 vis sées dans et tournant avec le propulseur 2. La base de cette contre-filière comporte une ouverture carrée 8, de sorte qu'elle peut être visée ou dévissée au moyen d'une clé intro- duite à l'arrière de l'appareil, à. travers un organe tubulaire 9.
Avec la contre-filière co nique 7 coopère une filière qui, de préférence, comme représenté, est du type décrit dans le brevet anglais no 418078. Cette filière com prend un. corps principal 10 fixé par un écrou 11 et à l'intérieur de laquelle filière est lo gée une filière auxiliaire 1\2, dont la position dans le sens axial est réglée au moyen d'un écrou évidé 13.
Le câble qu'il s'agit de gai- lier avance â 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 appropriée, amenée dans la chambre 6 au moyen de l'organe de poussée 2, l'épaisseur de la gaine étant déterminée par le réglage de la filière auxiliaire 12.
Le métal, fondu dans un creuset (non re présenté) arrive par un conduit 14 prévu dans l'orbane extérieur 1. Ce métal fondu pénètre directement dans les gorges héli coïdales 3, les remplit et passe dans les évi dements 4 de l'organe extérieur. Dans ces évidements, le métal se solidifie et se sépare du métal contenu dans les rainures hélicoï dales 3, de sorte que les évidements 4 se trouvent plus ou moins remplis d'une façon permanente, de métal à, l'état solide ou demi- solide;
ce métal contenu dans les évidements 4 exerce sur le métal contenu dans les rai nures hélicoïdales 3, un frottement suffisant pour s'opposer à. la rotation de ce dernier, en sorte qu'il soit poussé dans la chambre de matriçage 6 et finalement refoulé entre la contre-filière 7 et la filière 12.
En vue de maintenir le métal à l'état fondu, plastique ou solide dans diverses par ties de l'appareil, on a prévu des dispositifs de chauffage et de refroidissement. Dans l'exemple représenté, le dispositif de chauf fage est constitué par une série de brûleurs à gaz annulaires 15 entourant l'appareil et établis de façon à diriger leur flamme sur lui. I1 est nécessaire de chauffer la partie avoisinant le canal d'entrée 14, la chambre 6, ainsi que la partie centrale de la chambre de travail formée par l'organe 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 16 formées dans l'organe extérieur 1, des moyens étant prévus pour faire circuler un fluide de refroidissement ap proprié dans ces chemises. En réglant le chauffage et le refroidissement assurés res pectivement par les brûleurs 15 et les che mises 16, on peut obtenir une grande gamme de températures, ce qui permet d'utiliser l'appareil pour l'extrusion de métaux ayant des caractéristiques très différentes.
n peut aussi avoir intérêt à refroidir l'organe de poussée ou de propulsion 2 et, dans ce but, èet organe est évidé axialement comme repré senté et des conduit 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 refroidisse ment peut être effectué en faisant circuler l'huile entre le câble lui-même et l'organe tu bulaire 9.
Bien que dans l'exemple représenté sur les fig. 1, 2 et 3, les évidements 4 soient dis posés en forme de damier, il est évident que toute autre forme appropriée d'évidements pourrait être adoptée, pourvu que cette forme permette d'assurer que les évidements doi vent, en permanence, être plus ou moins rem plis de métal, lequel métal est séparé par cisaillement du métal occupant les spires de l'organe de poussée ou propulseur, la rotation de ce métal étant empêchée par son frotte ment avec le métal contenu dans leL, évide ments.
Par exemple, les évidements 4 peu vent consister en une série de rainures héli coïdales continues ou intermittentes, de même pas que les gorges 3 formées autour de l'organe de poussée 2. Dans l'appareil représenté sur les fig. 4 et 5, l'organe extérieur 1, constituant la chambre de travail, comporte trois organes de propulsion 2, qui alimentent une cham bre commune 6 d'où le métal est refoulé comme dans l'appareil précédemment décrit, entre une contre-filière conique 7 et une fi lière 10.
Dans ce cas, les évidements 4 af fectent la forme de rainures hélicoïdales à axes parallèles aux axes desdits propulseurs 2; la forme et les dimensions de ces rainures 4 sont telles que le métal solidifié dans ces rainures y reste pratiquement immobile au lieu de passer dans la chambre 6.
Bien que dans les fig. 4 et 5 on ait représenté les rai nures 4 débouchant à l'intérieur de la cham bre 6, cette disposition n'est pas absolument nécessaire, car le métal contenu dans lesdites rainures y restant plus ou moins immobiles et ne passant pas dans la chambre 6, ou n'y passant qu'à une très faible vitesse, les rai nures peuvent aboutir en des points tels qu'elles ne communiquent pas avec ladite chambre.
Dans -une machine du type décrit, en vue de réduire les risques d'adhérence ou collage dus à l'absence de lubrifiant, on a trouvé avantageux d'établir l'organe de poussée et l'organe complémentaire en métaux diffé rents. Par exemple, l'organe fileté peut être en acier connu sous la marque "-#Tibrac" ou en acier dur à haute résistance analogue, tan dis que la chambre peut être en fonte ou en acier avec garniture en fonte, dans laquelle sont formés les évidements nécessaires. 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 né cessaires.
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 ma chine. Ceci permet de n'avoir qu'un jeu mi nimum et réduit les chocs de l'organe rotatif fileté ou vis lors du fonctionnement.
Les surfaces de l'organe rotatif et de l'organe complémentaire, autres que la sur- face des évidements, peuvent être polies en vue de réduire le frottement entre les métaux se déplaçant l'un en travers de l'autre, frot tement portant préjudice au rendement de la machine.
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 co nique ou en pointe, avec comme génératrice une ligne courbe, la chambre de travail étant conformée de façon à recevoir ladite vis.
On remarquera que, dans les appareils connus du type comprenant un organe inté rieur et un organe extérieur coaxiaux, s'éten dant longitudinalement et pouvant tourner l'un par rapport à l'autre (l'un de ces organes constituant la chambre de travail dans laquelle le métal est amené à l'état fondu à une extré mité 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 ladite chambre, sous forme d'une barre, d'un tube ou d'une gaine de câble), l'un desdits or ganes pouvant tourner l'un par rapport à l'autre, est muni d'un filetage, de façon à constituer un dispositif de propulsion,
tan dis que la surface de l'autre organe entourant ledit filetage comporte des cannelures ou rainures longitudinales parallèles à l'axe de rotation, ou des filetages hélicoïdaux, canne lures ou rainures, à pas ou inclinaison oppo sés à ceux formés sur l'organe de poussée ou de propulsion.
L'objet de ces dispositifs était d'empêcher la rotation de l'hélice de métal formée dans les espaces compris entre les spires de l'organe de propulsion, tout en per mettant à ladite 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 ci saillement aussi faible que possible aux lan guettes de métal qui résultent de la configu ration de la surface de l'organe complémen taire à l'organe de propulsion auquel on s'est référé plus haut; de sorte que ces lan- guettes font pratiquement corps avec 1e métal situé entre les spires dudit organe de poussée.
Au contraire, dans les appareils représen tés au dessin et décrits ci-dessus, le métal se trouvant dans les évidements formés dans l'organe complémentaire à, l'organe de propul sion précité, au lieu de pouvoir avancer vers la chambre de matriçage, reste pratiquement immobile, étant retenu dans lesdits évide ments et, par frottement, s'oppose à la, rota tion du métal contenu dans les spires de l'or gane de propulsion. En d'autres termes, l'ef fort, de cisaillement auquel les languettes de métal sont soumises, au lieu d'être réduit comme dans les appareils antérieurs, est aug menté jusqu'au point où se produit le ci saillement, par suite de l'action de poussée ou (le 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'ob tenir qu'un débit relativement faible, même en se plaçant dans les conditions les plus fa vorables, les appareils décrits ci-dessus per mettent d'augmenter considérablement le rendement.
L'action ci-dessus décrite de l'appareil peut être facilité 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'hélice étant ainsi assez rapidement obtenu. Par exemple, un disposi tif de refroidissement est nécessaire pour re froidir le plomb contenu dans les évidements, de telle sorte qu'il soit suffisamment solidi fié pour opposer la résistance de frottement voulue an mouvement relatif entre ce plomb lui-même et celui contenu dans l'hélice.
En outre, lorsqu'on désire obtenir un grand débit, une grande quantité de chaleur doit être ab sorbée, de sorte que le métal puisse subir les changements d'état nécessaires pendant son trajet dans la machine et, pour cette raison, il peut être nécessaire de refroidir l'organe de poussée on 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 peuvent être prévus aux endroits appropriés.
Les disposi tifs de chauffage ,sont principalement né cessaires dans trois zones, à savoir: a) au point d'admission du métal à sou mettre à l'extrusion, en vue de le maintenir fondu à une température déterminée et cons tante; b) au centre de la machine en vue, en conjonction avec les chemises de refroidisse ment 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; c) à l'extrémité de sortie de la machine en vue, lors de l'extrusion, de régler la tempéra ture du métal, laquelle varie suivant la pro duction 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 obte nir des températures prédéterminées dans les diverses parties de la machine, suivant le genre de métal ou d'alliage utilisé. Le dispo sitif de chauffage peut fonctionner au gaz, à l'huile ou tout autre combustible, ou il peut consister en un dispositif électrique à résis tances ou à induction. Il est préférable d'uti liser 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 appliquée peut être automatiquement réglée par thermostat ou tout autre procédé connu.
Des dispositifs de refroidissement soùt nécessaires dans la partie médiane de la ma chine et à son extrémité de sortie, et ils peu vent consister en des chemises fixées aux points voulus. Comme dispositif de refroidis sement, on peut utiliser de l'eau, de la va- peur, 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 re froidissement peuvent être rendues automa tiques au moyen de dispositifs thermostati ques connus ou autres, en vue de commander la température de la machine et,
tout en la maintenant constante pendant le fonctionne ment de la machine dans des conditions don nées, permettre de faire varier la tempéra ture suivant les différents alliages utilisés. Le refroidissement peut être également prévu à l'intérieur de l'organe de poussée ou de pro pulsion si cela est nécessaire; et dans le cas de gainage de câbles, ce refroidissement em pêchera 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 loügtém_ps que les conditions de température de la machine restent les mêmes, dans le cas d'une commande électrique, le courant con sommé par le moteur est pratiquement cons tant. Il est possible, et en réalité très inté ressant, de déterminer les conditions de fonc tionnement 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 tem pérature de la machine a baissé et qu'il est nécessaire de réduire le refroidissement jus qu'à ce que la charge redevienne normale, et vice-versa. Une autre façon de commander la température suivant la charge du moteur con siste à laisser constant le dispositif de refroi dissement et à modifier la vitesse de la ma chine, de façon à augmenter ou à réduire la quantité de métal qui passe à travers, faisant ainsi varier la quantité de chaleur consom mée par la machine.
Par exemple, une aug mentation de charge du moteur peut être éventuellement arrêtée en augmentant légère ment la vitesse de la machine et vice-versa. Une commande automatique peut rapidement être appliquée.
Si pendant le fonctionnement de la ma chine, il est nécessaire de l'arrêter rapide ment, 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'organe coopérant, et on remarque que le démarrage de la machine se fait très difficilement tant que la tempé rature du corps de la machine n'a pas atteint environ 300 C, c'est-à-dire juste la tempé rature qui était nécessaire lors du démarrage initial.
En vue d'éviter cet inconvénient, la machine peut être munie d'une commande à réducteur de vitesse ("slo-#v-running"), de sorte qu'au lieu de l'arrêter complètement, on peut la faire fonctionner très lentement, lors que 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 per mettant 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. Eventuellement, 'on peut utiliser des dispositifs mécaniques tels que changement de vitesse ou dispositif à vitesse variable, ce dernier convenant par ticulièrement, 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 1a ma chine et le creuset de fusion du plomb, de supprimer l'alimentation en plomb et de per mettre à l'organe fileté rotatif de se vider partiellement lui-même; la difficulté de re démarrage se trouve alors réduite.
Il est important que le métal à soumettre à l'extrusion entre dans l'appareil à l'état parfaitement fondu et, dans ce but, outre le dispositif de chauffage permanent sur le corps adjacent au point de raccordement avec le conduit d'alimentation, on a intérêt à pré voir un dispositif pour le chauffage du con duit d'alimentation et la. soupape de com mande, de sorte que le métal ne se refroidisse pas à son passage du creuset de fusion à l'appareil d'extrusion. Il est également in téressant de prévoir la dilatation thermique du conduit d'alimentation, de façon à éviter les risques d'efforts suffisants . pour endom mager 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'ali mentation flexible. Lorsque la machine est utilisée pour l'extrusion de tube, si l'on dé sire que le tube soit parfaitement circulaire, c'est-à-dire pour empêcher sa déformation partielle lorsqu'il quitte l'appareil, il con vient de refroidir les filières et ceci peut être réalisé extérieurement en projetant un ,jet d'eau le long du tube vers le point d'ex trusion, ou en utilisant une chambre de re froidissement dans la tête de la machine près de la filière principale.
Une autre cause de défaut d'uniformité clans un tube obtenu par extrusion, peut con sister dans le fait que les parties de la ma chine étant à des températures différentes, la dilatation du métal constituant le corps de ladite machine ne se fait pas uniformément et sous certaines conditions, il peut se pro duire une déformation de ce corps. Il en ré sulte un déplacement de la filière principale (le sa position normale concentrique à la contre-filière conique et, en conséquence, après extrusion, le tube n'a pas une paroi d'épaisseur uniforme.
Pour obvier à cet in convénient, 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 concentriquement à. la* contre-filière conique. La filière peut consister en une plaque carrée ou peut être maintenue dans un sup port carré, de sorte que le réglage dans deux directions à angle droit peut être effectué in dépendamment ou simultanément à volonté.
Process and apparatus for the manufacture by extrusion of tubes, sheaths or other similar objects of hollow section, or of rods or other similar objects of planar section, in metal and in particular in lead or lead alloy. The present invention comprises a process for the manufacture by extrusion of tubes, sheaths or other similar objects of hollow section, or of rods or other similar objects of flat section, in metal and in particular in lead or lead alloy, an apparatus for the implementation of this method and: an object obtained by this method.
The process according to the invention is of the kind according to which the metal is brought in the molten state to the extrusion die by means of an inner member and an outer member which are concentric and rotatable with respect to one another. the other, one of these members consisting of a screw propellant and the other comprising recesses. It is characterized in that the metal contained in these recesses is cooled there sufficiently so that it is there in the solidified state and, thus, 'remains there relatively immobile and opposes, by friction, to the rotation of the metal in the turns of the propulsion member.
The apparatus for carrying out this method is of the type comprising an inner member and an outer member concentric, rotatable with respect to each other, one of said members consisting of a screw propellant. , the other having recesses.
It is characterized in that it comprises heating means arranged at. proximity to the inlet of the molten metal, and of the refrigeration means, comprising a jacket for the circulation of a refrigerant fluid, these refrigeration means being arranged on the working path of the metal, between this admission and the die through which extrusion of the metal occurs.
In a preferred embodiment, the outer organ constitutes the working chamber and is fixed and its inner surface is provided with the aforesaid recesses and the inner member is threaded on its outer surface and rotates; its rotation causes complete separation by shearing, between the metal, such as lead, which fills the recesses of the working chamber and the metal propeller formed between the turns of the propulsion member.
The metal filling said recesses is firmly retained therein and has the mechanical resistance required to resist, 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, protrusions 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 recesses can be filled, permanently, with metal having separated from that subjected to the extrusion and being in the solid or semi-solid state and which will ensure the necessary friction with the metal subjected to the extrusion. 'extrusion.
The flow rate or efficiency of the device is approximately proportional to the speed of rotation of the propulsion member up to a certain limit flow rate, depending to a large extent on thermal considerations, implying the need to allow sufficient time during the passage through the apparatus of lead or other metal being extruded., so that it passes from the molten state when it arrives at the working chamber, in the plastic state :: us soon after its entry in this chamber, and in the solid state until its release.
The member complementary to the propulsion member may be provided with ribs or helical threads which are inclined in the same direction as those of the rotary thread, so as to obtain the maximum shearing effect mentioned above; the recesses may be continuous or intermittent and may not extend over the entire length of the working chamber; but they must be of such depth and shape that the metal they contain is securely held in place and prevented from moving longitudinally or tangentially, with the metal contained in the helix turns.
The embodiment of the apparatus for the implementation of the process, object of the invention, is shown, by way of example, in the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the most important members of an extrusion apparatus intended for the sheathing of cables. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of part of the outer member of the extrusion apparatus with the screw propellant assumed to be removed;
Fig. 3 is an end view of the outer member shown in FIG. 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 Figs. 1 to 3, it can be seen that the outer member 1 constituting the working chamber internally has a cylindrical shape and receives a thrust or propulsion member 2 driven in rotation in any suitable manner and provided, on its outer surface, with a series of helical grooves 3. In the apparatus shown, the complementary recesses 4 made in the outer member 1 are arranged in a checkerboard pattern, the recesses being of square shape and alternating with raised parts or protrusions 5, as shown. clearly seen in fig. 2 and 3.
The propellant member 2 does not completely fill the interior of the chamber 1, an empty space ô constituting the stamping chamber being left at the right end, as indicated in FIG. 1. Inside this empty space is, arranged a conical counter-die 7 screws set in and rotating with the propellant 2. The base of this counter-die has a square opening 8, so that it can be aimed. or unscrewed by means of a key inserted at the back of the appliance, at. through a tubular member 9.
With the conical counter-die 7 cooperates a die which, preferably, as shown, is of the type described in British Patent No. 418078. This die comprises a. main body 10 fixed by a nut 11 and inside which the die is housed an auxiliary die 1 \ 2, the position of which in the axial direction is adjusted by means of a hollow nut 13.
The cable which is to be sheathed advances through the tubular member 9 and, on leaving the apparatus through the hollowed nut 13, it is covered with a sheath of lead, alloy. lead 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 orbane 1. This molten metal enters directly into the helical grooves 3, fills them and passes into the recesses 4 of the organ outside. In these recesses, the metal solidifies and separates from the metal contained in the helical grooves 3, so that the recesses 4 are more or less permanently filled with metal in the solid or half state. solid;
this metal contained in the recesses 4 exerts on the metal contained in the helical grooves 3, sufficient friction to oppose. rotation of the latter, so that it is pushed into the die-forging chamber 6 and finally pushed back between the counter-die 7 and the die 12.
In order to keep 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 heating device consists of a series of annular gas burners 15 surrounding the apparatus and established so as to direct their flame on it. It is necessary to heat the part adjacent to the inlet channel 14, the chamber 6, as well as the central part of the working chamber formed by the external member 1. As shown, the gas burners 15 are therefore arranged in so as to exert their heating effect in these areas.
The cooling device consists of liners 16 formed in the outer member 1, means being provided for circulating an appropriate cooling fluid in these liners. By adjusting the heating and cooling provided respectively by the burners 15 and the jackets 16, a wide range of temperatures can be obtained, which makes it possible to use the apparatus for the extrusion of metals having very different characteristics.
It may also be of interest to cool the thrust or propulsion member 2 and, for this purpose, èet member is axially hollowed out as shown and ducts 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 Figs. 1, 2 and 3, the recesses 4 are arranged in the form of a checkerboard, it is obvious that any other suitable form of recesses could be adopted, provided that this form ensures that the recesses must, at all times, be more or less filled with metal, which metal is separated by shearing from the metal occupying the turns of the 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 can 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 outer member 1, constituting the working chamber, comprises three propulsion members 2, which feed a common chamber 6 from which the metal is forced as in the apparatus described above, between a counter-die conical 7 and a die 10.
In this case, the recesses 4 affect the shape of helical grooves with axes parallel to the axes of said thrusters 2; the shape and dimensions of these grooves 4 are such that the metal solidified in these grooves remains practically immobile there instead of passing into the chamber 6.
Although in fig. 4 and 5 show the grooves 4 opening inside the chamber 6, this arrangement is not absolutely necessary, because the metal contained in said grooves remaining there more or less immobile and not passing 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.
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 under the trademark "- # Tibrac" or similar high strength hard steel, whereas the chamber may be of cast iron or of steel with cast iron packing, in which are formed. the necessary recesses. The cast iron can be reinforced by surrounding it with a steel sleeve which receives the forces, and also serves to support the cooling jacket (s), when the latter are required.
The clearance between the propellant member and its complementary member may vary along the thread to accommodate temperature differences at different points of the machine. This makes it possible to have only a minimum play and reduces the impact 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 recesses, may be polished to reduce the friction between the metals moving across each other, friction bearing damage to the performance of the machine.
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 generator a curved line, the working chamber being shaped so as to receive said screw.
It will be noted that, in the known devices of the type comprising an internal member and an external member coaxial, extending longitudinally and being able to rotate with respect to each other (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 more suitable dies, at the other end of said chamber, in the form of a bar, a tube or a cable sheath), one of the said members being able to rotate with respect to one another, is provided with a thread, so to constitute a propulsion device,
tan say that the surface of the other member surrounding said thread has longitudinal grooves or grooves parallel to the axis of rotation, or helical threads, cane lures or grooves, with pitch or inclination opposite to those formed on the member thrust or propulsion.
The object of these devices was to prevent the rotation of the metal propeller formed in the spaces between the turns of the propulsion member, while allowing said metal propeller, and the metal in the grooves, to slide towards the stamping chamber, and, for this purpose, it has been considered necessary to impose a protruding force as low as possible on the metal lans which result from the configuration of the surface of the organ complementary to the propulsion member referred to above; so that these tongues are practically integral with the metal situated between the turns of said push member.
On the contrary, in the devices shown in the drawing and described above, the metal being in the recesses formed in the member complementary to, the aforementioned propulsion member, instead of being able to advance towards the stamping chamber, remains practically immobile, being retained in said recesses and, by friction, opposes the rotation of the metal contained in the turns of the propulsion organ. In other words, the shear force to which the metal tabs are subjected, instead of being reduced as in previous devices, is increased to the point where the protrusion occurs, as a result of the pushing action or (the propulsion of the thread because the metal in the recesses or grooves cannot advance.
Compared to previous methods. which only make it possible to obtain a relatively low flow rate, even by placing themselves in the most favorable conditions, the devices described above allow the yield to be considerably increased.
The above-described action of the apparatus can be 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 in the recesses. 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 relative movement between this lead itself and that contained in the lead. the propeller.
In addition, when it is desired to obtain a large flow rate, 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 can be. necessary to cool the thrust or propulsion unit. Temperature gradients throughout the machine can be suitably arranged for each metal or alloy being extruded, and therefore heating and cooling means can be provided at appropriate locations.
The heating devices are mainly necessary in three zones, 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 with a view, in conjunction with the cooling jackets or other cooling device, to control 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; (c) at the outlet end of the machine with a view, during extrusion, of adjusting 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 preferable 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 needed in the middle part of the machine and at its outlet end, and they can consist of jackets fixed at the desired points. As the cooling device, water, steam, oil or air can be used or, optionally, water can be sprayed over the outer surface of the machine. at suitable points and these cooling operations can be made automatic by means of known thermostatic devices or others, with a view to controlling the temperature of the machine and,
while keeping it constant during the operation of the machine under given conditions, allow the temperature to be varied according to the different alloys used. Cooling can also be provided inside the pushing or propelling member if this is 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 rate, 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. same, in the case of an electric control, 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 the motor load indicates that the temperature of the machine has dropped and that 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 engine load 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 it, thereby vary the amount of heat consumed by the machine.
For example, an increase in engine load can possibly be stopped by slightly increasing the speed of the machine and vice versa. Automatic control can quickly be applied.
If during the operation of the machine, it is necessary to stop it quickly, for some reason, the metal contained in the propulsion or thrust member solidifies and forms one body with the mass in the member cooperating, and we notice that the starting 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 which was necessary during the initial startup.
In order to avoid this drawback, the machine can be fitted with a speed reducer control ("slo- # v-running"), so that instead of stopping it completely, it can be made to run very. slowly, when 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 can 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, one can use mechanical devices such as speed change or variable speed device, the latter being particularly suitable, since it transmits the power only up to a certain limit, above which it becomes. inoperative, thus removing the machine from forces liable to damage it.
If, however, it is essential to stop the machine for a short period of time, it is possible by closing the valve of the supply 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.
It is important that the metal to be subjected to extrusion enters the apparatus in a perfectly molten state and, for this purpose, in addition to the permanent heater on the body adjacent to the point of connection with the supply duct, it is advantageous to see a device for heating the supply duct and the. control valve so that the metal does not cool as it passes from the melting crucible to the extruder. It is also advantageous to provide for the thermal expansion of the supply duct, so as to avoid the risk of sufficient forces. to damage the duct joints.
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 tube extrusion, if it is desired that the tube be perfectly circular, that is to say to prevent its partial deformation when it leaves the apparatus, it should be cooled. dies and this can be achieved externally by projecting a water jet down the tube towards the extrusion point, or by using a cooling chamber in the machine head near the main die.
Another cause of 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, a deformation of this body can occur. This results in a displacement of the main die (its normal position concentric with the conical counter die and, consequently, after extrusion, the tube does not have a wall of uniform thickness.
To overcome this inconvenience, one can use a device for adjusting the position of the die, comprising a number of steel pins passing radially through the head and bearing on the outer circumference of the die, to adjust its position. position concentrically to. the * conical counter-die. The die can consist of a square plate or can be held in a square support, so that adjustment in two right-angled directions can be done independently or simultaneously at will.