ITTO940667A1

ITTO940667A1 - Apparecchiatura per l'estrusione di un materiale viscoso

Info

Publication number: ITTO940667A1
Application number: IT000667A
Authority: IT
Inventors: David C Becktel; Philip E Moldenhauer; Harry B Newman
Original assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1993-08-16
Filing date: 1994-08-12
Publication date: 1996-02-12
Also published as: IT1266202B1; US5468137A; DE4428993A1; ITTO940667A0; JPH0768618A; JP3589487B2

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo: “Apparecchiatura per l’estrusione di un materiale viscoso”.

Campo tecnico

L’invenzione si riferisce ad un’apparecchiatura per l’estrusione di un materiale viscoso contenente fibre di rinforzo discontinue.

Tecnica di sfondo

Maniche idrauliche rinforzate con fili vengono tipicamente utilizzate in una moltitudine di applicazioni, per esempio, per fornire una connessione flessibile tra diverse parti in movimento di circuiti idraulici in cui una parte si deve spostare rispetto all’altra parte. Strutture di maniche idrauliche rinforzate tipiche vengono illustrate nel brevetto statunitense n. 3 357 456 che e stato concesso il 12 dicembre 1967 a C. E. Grawey, ed il brevetto statunitense n. 4 262 704 che é stato concesso il 21 aprile 1981 a C. E. Grawey.

Una delle aree critiche di tale manica è la struttura di nucleo o camicia. In entrambi i brevetti citati in precedenza, Γ elemento di camicia viene realizzato avvolgendo un nastro laminato in disposizione di sovrapposizione su di un mandrino e quindi avvolgendo una serie di strati di filo con strati di elastomero tra strati di filo adiacenti. Il nastro laminato e composto di due strati di elastomero non trattato con un tessuto a reticolo aperto inserito tra di loro. Un problema associato a tale procedimento di fabbricazione è che la lunghezza della manica prodotta è limitata dalla lunghezza del rullo di immagazzinamento del nastro laminato calandrato. Sempre indesiderabilmente la fabbricazione del nastro laminato richiede tempo, lavorazione intensiva, un processo a più passi relativamente costoso che implica considerevoli rifiuti per prodotto che non possono essere riciclati.

Sono stati sviluppati diversi processi per la fabbricazione di maniche ad alta pressione su base continua. Un esempio di tale processo viene descritto nel brevetto statunitense 4 501 629 che e stato concesso il 26 febbraio 1985 a R. L. Satzler. La camicia viene realizzata per estrusione di un materiale viscoso su di un mandrino.

Il brevetto statunitense n. 3 933 690 che è stato concesso il 20 gennaio 1976 a James Cameron et al. illustra un procedimento per la fabbricazione di un tubo rinforzato avente corte fibre discontinue incorporate nel materiale viscoso. Le fibre sono orientate lungo la circonferenza così da fornire la necessaria resistenza per resistere alle pressioni interne. Quando viene estruso un materiale viscoso contenente fibre continue, il flusso farà sì che le fibre si orientino assialmente nella direzione del flusso. Esempi di fibre di rinforzo discontinue vengono mostrati nel brevetto statunitense n. 3 697 364 che e stato concesso a K. Boustany et al. il 10 ottobre 1972, ed il brevetto statunitense n. 3 709 845 che e stato concesso a K. Boustany il 9 gennaio 1973.

L’invenzione del soggetto fornisce un’apparecchiatura per Γ estrusione relativamente semplice per la fabbricazione della camicia di una manica, su base continua, in cui fibre discontinue vengono orientate a spirale nel materiale polimerico viscoso mentre viene estruso intorno al mandrino. L’apparecchiatura di estrusione controlla l’orientazione a spirale delle fibre, accresce la resistenza radiale delle camicie, fornisce superimi periferiche esterne lisce, fornisce una camicia con uno spessore della parete costante, e riempie lo spazio tra i fili. Con tale realizzazione, viene realizzato un risparmio su attrezzature, lavoro, e risorse naturali.

La presente invenzione è diretta al superamento di imo o più dei problemi descritti in precedenza.

Descrizione deirinvenzione

In un aspetto dell’invenzione, viene fornita un’apparecchiatura per Γ estrusione di un materiale viscoso contenente fibre di rinforzo discontinue. L’apparecchiatura di estrusione ha un’estremità di ingresso, un’estremità di uscita, un corpo di estrusione avente una superficie del corpo interna che definisce un foro del corpo avente un asse, ed un’apertura di un passaggio nel foro del corpo. L’apparecchiatura di estrusione comprende inoltre un gruppo elicoidale avente un foro elicoidale coassiale rispetto all’asse del foro del corpo. Al corpo viene connesso un gruppo di testa di estrusione. Una matrice di estrusione definisce un passaggio di estrusione. II passaggio di estrusione ha un foro di estrusione che riceve l elicoide. La matrice di estrusione viene connessa a e può ruotare con il gruppo di testa di estrusione rotante. Una moltitudine di vani elicoidali si estende verso P interno dalla superficie convergente conica. Un mandrino si estende in modo coassiale attraverso il foro elicoidale e la matrice di estrusione. Vengono fomiti mezzi per ruotare il gruppo di testa rispetto al corpo.

Breve descrizione delle illustrazioni

La figura 1 è un’illustrazione schematica dell’ apparecchiatura di questa invenzione con porzioni asportate per mostrare le relazioni tra gli elementi;

la figura 2 è una vista in sezione trasversale ingrandita e schematica del gruppo di testa dell’estrusore;

la figura 3 è una vista terminale schematica della matrice di estrusione;

la figura 4 è una vista in sezione trasversale schematica della matrice di estrusione rilevata lungo la linea 4-4 di figura 3 che mostra una porzione dei vani elicoidali e delle valli interposte;

la figura 5 è una vista terminale schematica della matrice rilevata lungo la linea 5-5 di figura 4; e

la figura 6 è una vista di uno sviluppo piatto dei vani elicoidali che mostrano la loro forma angolare rispetto alla linea centrale assiale della matrice.

Modo migliore per mettere in pratica l invenzione

Con riferimento alle illustrazioni, in particolare alle figure 1 e 2, viene illustrata un’apparecchiatura 10 adatta all’ estrusione di materiali viscosi contenente fibre di rinforzo discontinue. L’apparecchiatura di estrusione 10 ha un’estremità di ingresso 12, un’estremità di uscita 14, ed un barile o corpo di estrusione 16. Il corpo di estrusione 16 ha una superficie interna del corpo 18 che definisce un foro del corpo 20 avente un asse centrale 22, un pannello di connessione di guida 24 che definisce una superficie di guida cilindrica esterna 26 in allineamento assiale con il foro del corpo, una flangia 28 che si sporge verso l’esterno avente una superficie di montaggio 30, ed un passaggio di ingresso 32 che si apre sul foro del corpo. Il passaggio di ingresso 32 viene connesso ad una sorgente per l' alimentazione di un materiale viscoso, come è noto nella tecnica.

L’apparecchiatura di estrusione 10 include inoltre un gruppo elicoidale 36 avente un foro elicoidale 38 in allineamento assiale con l’asse 22 del foro del corpo 20. Il gruppo elicoidale 36 include un naso tubolare 39 avente una superficie cilindrica esterna 40 che definisce un diametro preselezionato ed un’estremità distante 42.

L’apparecchiatura 10 include un gruppo di testa di estrusione 44 connesso in modo rotante al corpo di estrusione 16. fl gruppo di testa di estrusione 44 include un elemento di supporto della matrice generalmente tubolare 46, un manicotto a matrice 48, una matrice di estrusione 50, un anello di blocco 52 e mezzi per ruotare il gruppo di testa di estrusione rispetto al corpo di estrusione 16.

L’elemento di supporto della matrice tubolare 46 viene fissato in modo rotante al corpo di estrusione 16 per mezzo di un anello di trattenimento 56 che viene fissato alla superficie di montaggio 30 del corpo di estrusione 16. L’elemento di supporto 46 viene sostenuto assialmente da un cuscinetto di spinta 58. Il manicotto della matrice viene connesso avvitandolo all’ elemento di supporto 46.

Il manicotto della matrice 48 ha una superficie interna a gradini 60 avente una spalla del manicotto della matrice 62 ed una chiave allungata assiale 64.

Come meglio mostrato nelle figure 3, 4, e 5 la matrice di estrusione 50 ha un corpo della matrice 68 avente un’estremità di ingresso della matrice 70 ed un’estremità di uscita della matrice 72, una superficie a gradini della matrice cilindrica esterna 74 avente una spalla della matrice 76 ed un canale 78 della matrice allungato assiale, il corpo della matrice 68 inoltre definisce un passaggio di estrusione della matrice 80 per ricevere il gruppo elicoidale 26. La matrice di estrusione 50 viene connessa a e può ruotare con il gruppo di testa di estrusione rotante 44. La superficie a gradini della matrice cilindrica esterna 74 è disposta in modo da poter scorrere sulla superficie a gradini cilindrica interna 60 del manicotto della matrice 48 con la chiave 64 del manicotto della matrice che impegna il canate 78 della matrice di estrusione 50 e la spalla della matrice 76 e la spalla del manicotto 62 in disposizione di appoggio. Il passaggio di estrusione della matrice 80 inoltre definisce una superficie generalmente cilindrica 82 che definisce un diametro di uscita 84 avente un’area in sezione trasversale predeterminata. Il passaggio di estrusione della matrice 80 si trova in allineamento assiale con il foro elicoidale 38. Il passaggio di estrusione conico 80 è generalmente conico con un diametro che decresce in una direzione verso l’estremità di uscita 72 della matrice di estrusione 50.

Una moltitudine di vani elicoidali 90 si estende verso Γ interno dal passaggio di estrusione 80. In un esempio preferito, come mostrato in figura 3 si trovano quattro vani elicoidali 90 equispaziati perifericamente lungo il passaggio di estrusione conico 80. Come mostrato nella vista in sviluppo piatto di figura 6, i vani elicoidali 90 sono disposti con un angolo elicoidale “A” da 40 a 70 gradi rispetto alla linea centrale assiale della matrice di estrusione 50. Un angolo elicoidale inferiore o superiore devierebbe dall’angolo desiderato in modo sufficiente da influenzare negativamente le prestazioni della manica.

Preferibilmente i vani 90 sono disposti ad un angolo dell’elica “A” di approssimativamente 55 gradi e diminuiscono in ampiezza "W” verso l’estremità di uscita 72 della matrice di estrusione 50.

I mezzi 54 per ruotare il gruppo della testa di estrusione 44 rispetto al corpo di estrusione 16 includono una ruota dentata 94 connessa operativamente all’elemento di supporto 46 per mezzo di una moltitudine di viti a testa cilindrica 96 ed una catena senza fine 58 che circonda la ruota dentata.

Un mandrino 100 si estende coassialmente attraverso il foro elicoidale 36 ed il passaggio di estrusione della matrice 80. Il mandrino 100 può essere spostato assialmente verso Γ estremità di uscita 14 dell’ apparecchiatura 10 come è noto nella tecnica il materiale viscoso venendo estruso intorno al mandrino ed il mandrino venendo in seguito rimosso dalla camicia della manica formata.

Applicabilità industriale

II materiale polimerico che contiene le fibre di rinforzo discontinue viene distribuito intorno al gruppo elicoidale 34 in modo convenzionale. Il passaggio conico 80 della matrice di estrusione 50 viene configurato cosi da canalizzare il materiale fuso intorno alla superficie periferica esterna del mandrino che si sposta con continuità 100. I vani elicoidali 90 della matrice di estrusione 50 creano una moltitudine di canali 102 per la quale cosa le fibre di rinforzo discontinue nel materiale viscoso si orientano in modo generalmente parallelo al flusso del materiale.

Nella forma di attuazione preferita l’angolo delle fibre, con riferimento all’asse longitudinale del mandrino, viene mantenuto in un campo di approssimativamente 40° a 70° e preferibilmente ad un angolo di approssimativamente 54° ,44’ che è l’angolo matematico, teorico desiderabile per il rinforzo con fibre. Un angolo dei tessuti superiore o inferiore devierebbe dall’ angolo desiderato in modo sufficiente da influenzare negativamente le prestazioni della manica. Altri aspetti, scopi, e vantaggi dell’invenzione possono essere ottenuti da uno studio delle illustrazioni, la descrizione, e le rivendicazioni allegate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un’apparecchiatura per l’estrusione di un materiale viscoso, detto materiale viscoso contenendo fibre di rinforzo discontinue, detta apparecchiatura di estrusione avendo un’estremità di ingresso, un’estremità di uscita, un corpo avente una superficie del corpo interna che definisce un foro del corpo avente un asse, ed un passaggio di ingresso che si apre su detto foro del corpo, detta apparecchiatura di estrusione inoltre include un gruppo elicoidale avente un foro elicoidale in allineamento assiale con l’asse del foro del corpo, l’apparecchiatura comprendendo; un gruppo di testa di estrusione connessa in modo rotante adiacente all’estremità di uscita al corpo; una matrice di estrusione avente un corpo della matrice, detto corpo della matrice definendo un passaggio di estrusione, detto passaggio di estrusione inoltre definisce una superficie generalmente cilindrica che definisce un diametro di uscita avente un’area in sezione trasversale preselezionata, detto passaggio di estrusione è generalmente conico con un diametro che diminuisce verso l’estremità di uscita dell’apparecchiatura, detto gruppo tubolare include un naso tubolare avente una superficie cilindrica periferica esterna che definisce un diametro preselezionato e un’estremità distante essendo disposta nel passaggio di estrusione della matrice di estrusione, detta matrice di estrusione essendo connessa a e potendo niotare con il gruppo di testa di estrusione rotante; una moltitudine di vani elicoidali connessi a ed estendentisi da il corpo della matrice verso l' interno nel passaggio di estrusione, detti vani riducendosi in ampiezza verso l'estremità di uscita della matrice; un mandrino che si estende coassialmente attraverso il foro elicoidale ed il passaggio della matrice di estrusione, detto mandrino potendo essere spostato assialmente verso Pestremità di uscita dell’apparecchiatura; e mezzi per ruotare il gruppo di testa di estrusione rispetto al corpo di estrusione.
2. Un’apparecchiatura di estrusione, come descritto in rivendicazione 1, in cui vi sono quattro vani elicoidali.
3. Un’apparecchiatura di estrusione, come descritto in rivendicazione 1, in cui i vani sono disposti ad angoli dell’elica di 55 gradi,
4. Un’apparecchiatura di estrusione, come descritto in rivendicazione 1, in cui il gruppo di testa di estrusione include un elemento di supporto della matrice generalmente tubolare fissato in modo rotante al corpo e mezzi per ruotare il gruppo di testa rotante rispetto al corpo include una mota dentata operativamente connessa all’elemento di supporto ed una catena senza fine che circonda la mota dentata.