NO146081B - Ekstruderingsapparat. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et ekstruderingsapparat hvor ekstruderingstrykket frembringes ved hjelp av friksjonskreft-

er.

Et apparat av denne art er prinsippielt kjent fra Norsk patent-skrift nr. 139.724, hvori det er beskrevet et ekstruderingsapparat som omfatter et bevegelig og et fast element som mellom seg danner en passasje for mottakelse av emnematerial som skal ekstruderes, idet passasjen har en innløpsende og en ektruderingsende, og det bevegelige og faste element er anordnet bevegelig i forhold til hverandre langs passasjen for å frembringe det tilsiktede ekstruderingstrykk i emnematerial-

et ved friksjonsvirkning, mens et bufferelement er fast anordnet i forhold til det bevegelige element for å rage ned i og blokkere passasjen ved ekstruderingsenden, bortsett fra minst en dyseåpning ved ekstruderingsenden.

På denne bakgrunn av kjent teknikk er det et formål for foreliggende oppfinnelse å angi et apparat som gjør det mulig å ekstrudere produkter med større tverrsnitt enn det tilførte emnematerialet.

Dette oppnås i henhold til oppfinnelsen ved at passasjens tverrsnitt varierer langs dens lengdeutstrekning fra et mindre tverrsnitt ved innløpsenden til et større tverrsnitt ved ekstruderingsenden, således at emnematerialet under sin bevegelse langs passasjen forandrer form til ekstrudering ved større tverrsnittsdimensjon enn emnematerialets tverrsnitt.

Denne spesielle egenskap ved oppfinnelsens apparat gir mulig-heter for tallrike hensiktsmessige anvendelser i praksis. Eksempler på sådanne anvendelser er ekstrudering av firkant-profiler samt profiler med H-, L- og I-tverrsnitt og lignende fra tilført rundt emnematerial. Mins en lineær profildimen-*

sjon kan da hensiktsmessig være større enn diameteren av emnematerialet. Den eneste ekstruderingsparameter som påvirkes ved sådan tverrsnittsøkning er ekstruderingshastigheten, som vil bli nedsatt. Denne reduserte hastighet aksepteres imidler-

tid gjerne i de fleste tilfeller på bakgrunn av at det oppnås store variasjonsmuligheter med hensyn til tverrsnittstørrelse og profilform av de fremstilte produkter, under utnyttelse av en og samme standarddimensjon for det tilførte emnematerial. Dette innebærer et betydelig teknisk fremskritt og økonomisk vinst.

Det bevegelige element utgjøres fortrinnsvis og på kjent

måte av et hjul med et spor som det faste element rager ned i for dannelse av nevnte passasje. I henhold til oppfinnelsen utvider sporet seg da i retning mot det faste element og dette element rager ned i sporet i mindre grad ved passas sjens ekstruderingsende enn ved dens innløpsende, således at emnematerialet som en følge av sporets utvidede tverrsnitt, umiddelbart før ekstruderingen, i en viss retning får en tverrsnittsdimensjon som overskrider materialets tverrsnitts-dimens jon.

I en foretrukket utførelse er en tverrsnittsdimensjon av dyseåpningen i henhold til oppfinnelsen tilnærmet like stor som den nevnte tverrsnittsdimensjon av materialet umiddelbart før ekstruderingen og er større enn en hvilken som helst tverr-snittsdimens jon av materialet ved innløpet til passasjen.

Tverrsnittsforandringen langs ekstruderingspassasjen kan i forskjellige utførelser i henhold til oppfinnelsen være gradvis, trinnvis eller begge deler.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere beskrevet ved hjelp av ut-førelseseksempler og under henvisning til de vedføyde teg-ningen, hvorpå: Fig. 1 viser et snitt gjennom en del av en utførelse av ekstruderingsapparatet i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 2 viser et snitt langs linjen A-A i fig. 1.

Fig. 3 viser et snitt langs linjen B-B i fig. 1.

Fig. 4 er en forstørret perspektivskisse av en innsats og et samvirkende bufferelement i apparatet i fig. 1 . Fig. 5 viser en del av en annen utførelse av ekstruderingsapparatet i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 6 viser skjematisk en ytterligere utførelse i sin helhet.

Den utførelse av ekstruderingsapparatet som er vist i fig.

1 r 4, omfatter et bevegelig element i form av et hjul 1

festet på en aksel (ikke vist i fig. 1, men ved 22 i fig. 6)

slik at det kan rotere. Rotasjonen er mot urviseren i fig. 1,

mens den i fig. 6 er med urviseren. Hjulet 1 er utformet med et sport 2 langs hele sin omkrets. Sporet har i den viste utførelse vesentlig Y-formet tverrsnitt. Et stillestående element i form av en sko 3 er anordnet langs en del av omkretsen av hjulet 1. Skoen 3 kan være montert slik at den kan inn-stilles i forhold til hjulet. Sålen på skoen 3, som vender mot hjulet 1, er forsynt med et spor 4 hvori det kan plasseres en demonterbar innsats 5, som er utformet slik at den stikker ned i sporet 2 på hjulet 1. En spesiell anordning kan benyttes for å feste innsatsen utløsbart i sporet 4 og for å regulere innsatsens stilling i forhold til sporet 2 på hjulet. Inn-i satsen kan i den ene enden være utformet som en buffer 6 av en slik form at den blokkerer sporet på hjulet 1. Alternativt kan det anvendes en separat buffer montert på skoen 3. I den foreliggende utførelse vil sidene og bunnen av sporet 2 virke som drivflater, mens den side av innsatsen som vender mot bunn-

en av sporet 2 utgjør en ikke-drivende flate.

Som det fremgår av fig. 2, 3 og 4 er innsatsen 5 profilert

slik at den gir en forandring i tverrsnittet langs passasjen mellom skoen og. hjulet. Over passasjens første del', som kan betegnes som den primære gripelengde, er innsatsen 5 utformet og dimensjonert slik at den trenger helt ned i stammen 7 av det Y-formede spor på hjulet.

Dette er vist i fig. 2, som angir et snitt gjennom den pri-

mære gripelengde. Over det avsnitt av passasjen som ligger umidc?elbart foran buffen 6. er innsatsen 5 imidlertid utformet slik at den lukker sporet 2 på hjulet uten at den stikker noe særlig ned i sporet. Dette avsnitt av passasjen kan betegnes som den sekundære, eller ekstruderende gripelengde.

En eller flere ekstruderingsdyser (to, som kan anvendes alternativt, er vist i fig. 1 og 4 og betegnet med 8) er anordnet ved enden av den sekundære gripelengde i nærheten av bufferen. Dysen kan være anbrakt på innsatsen eller skoen, slik at det ekstruderte produkt kommer ut hovedsakelig i radial retning. Alternativt eller i tillegg kan en dyse være anordnet i buffen 6, slik at ekstruderingen finner sted tangensialt langs hjulet 1. På fig. 1 er disse alternative dysestillinger vist ved hjelp av piler, mens dysens plassering' i fig. 4 er vist ved stiplede linjer.

Det vil fremgå av fig. 2 og 3 at passasjens tverrsnitt forand-res fra et rektangulært, helst kvadratisk, tverrsnitt over den primære gripelengde til et hovedsakelig Y-formet tverrsnitt over den sekundære gripelengde. Langs den primære gripelengde tvinger innsatsen 5 et ekstruderingsemne 9 inn i friksjonsinn-grep med drivflatene som utgjøres av sidene i sporet på hjulet. Emnet utgjøres i foreliggende eksempel av en metallstang med sirkulært tverrsnitt, men det kan også bestå av pulver med eller uten forutgående sammenpressing.

I det området hvor emnet gir etter i aksial retning er profil-en på innsats 5 forandret over en viss lengde 10 i fig. 4, slik at emnet vil flyte inn i og fylle opp det større tverrsnitt i passasjen langs den sekundære gripelengde. Ut fra dette avsnitt av passasjen foregår selve ekstruderingen gjennom den dyseåpning som er anordnet ved eller i bufferen.

Av det eksempe/ som er beskrevet, og som ikke på noen måte

er begrensende, vil det fremgå at det ekstruderte produkt får et helt annet tverrsnitt enn emnet, idet et rundt emne blir ekstrudert til et flatt bånd. Fortrinnsvis, men ikke nødven-digvis er utformingen av tverrsnittet for passasjen mellom drivhjlet 1 og den stasjonære skoen 3 tilpasset tverrsnittet og plasseringen av dyseåpningen (o). Det kan således gjøres hensiktsmessige forandringer i passasjens tverrsnitt nær dens utløp, for tilpasning av det komprimerte materiale til formen og beliggenheten av de dyseåpninger hvorigjennom det ekstruderte produkt skal utformes. Et eksempel på dette er vist

på fig. 5, som viser en passasje som ender ved to dyseåpninger 12 og 13. Hvis den siste delen av passasjen hadde hatt kon-stant tverrsnitt, ville ekstruderingen gått fortere gjennom den første dysen 12. Dette er unngått ved gradvis innsnev-ring av passasjen i området 14. En slik konstruksjon med gradvis innsnevret passasjetverrsnitt kan lideledes med fordel benyttes ved ekstrudering av strimler eller bånd gjennom dyseåpningen som peker i samme retning som passasjen. Når separate åpninger benyttes f.eks. ved ektrudering av tråd, er det også mulig å anvende en trinnvis reduksjon av kanalens tverrsnitt mellom de forskjellige åpninger, slik som antydet med punkt/-strek-linjer i fig. 5.

Når visse materialer ekstruderes, f.eks. aluminium, vil det være en tendens til at et lag av metall bygger seg opp på sporflatene i drivhjulsporet og hvis det ikke treffes mot-tiltak, vil ekstruderingspassasjen gradvis bli smalere.

Denne akkumulering av metall kan også føre til at bufferen 6 kan forskyve seg. Dette metallaget vil bli varmt på grunn av ekstruderingsarbeidet, og kan lett oksyderes under hjulets påfølgende omdreininger. Dette kan igjen føre til forurens-ning av det friske ekstruderingsmetall på dets vei gjennom passasjen.

I slike tilfeller kan det derfor med fordel anvendes en rense-anordning, slik som ett eller flere skraperblad (vist ved 15 i fig. 1), som ligger an mot sporets vegger og derved fjerner metallaget og hindrer at det bygger seg opp.

Skraperbladet kan anbringes nær hjulets omkrets på et pass-ende sted. Andre måter å gjøre dette på er å bruke roterende kniver, faste eller roterende børster, eller lignende.

Hvis ekstruderingsmaterialet ikke har en tendens til å klebe (f.eks. kobber og stål), så kan det materialet som passerer forbi buffen 6 uten å bli ekstrudert gjennom dysen (e) lett fjernes som grader fra sporet på hjulet.

Det vil klart fremgå at skoens tilpasning til sporet vil av-gjøre i hvilken utstrekning slike grader vil forekomme, og at plasseringen av den buffer som stenger for høytrykksområdet i passasjen også må tas i betraktning i denne forbindelse.

I praksis er det ikke bare nødvendig at skoen skal kunne trekkes ut av sporet, men for å unngå grader er det videre å foretrekke at fininnstilling av både sko og buffer kan foretas i forhold til sporet, og uavhengig av hverandre. Bufferen kan være innstillbart montert på skoen, som selv

bør være montert slik at den kan bevege seg inn i og ut av inngrep med sporet. Denne bevegelsen kan være lineær, eller svingbar om den ende av skoen som ligger lengst fra bufferen, når sporet går rundt omkretsen på et hjul.

Fig. 6 viser en annen utførelse av ekstruderingsapparatet, som omfatter et hjul 21, festet på en aksel 22 som kan drives i rotasjon. Hjulet er utstyrt med et spor 23 av rektangulært tverrsnitt hele veien rundt omkretsen. En sko 24 ligger tett inntil hjulets omkrets over et stykke av denne. En innsats 25, som kan være en del av skoen eller være montert på denne, rager inn i sporet 23 og ender i en buffer 26 som blokkerer pasjjasjen mellom hjulet 21 og skoen 24. En ekstruderingsdyse, eller et antall slike dyser, er tilordnet bufferen 26. I fig. 6 er det vist en eneste slik dyse 27 i bufferen 26.

Når apparatet er i drift vil et ekstruderingsemne 28 bli

ført kontinuerlig inn i sporet 23, og videre sammen med sporet under skoen fremover mot bufferen 26, når hjulet 21 roterer. Emnet 28 blir da kontinuerlig ekstrudert gjennom dysen 27.

Sporet 23 på hjulet 21 danner sammen med skoen 24 og innsatsen 25 en passasje som mottar ekstruderingsemnet. Noen av veggene i denne passasje, nemlig sideveggene og bunnen i sporet, vil være i kontinuerlig bevegelse mot bufferen, mens passasjens overside nemlig undersiden av innsatsen 25, vil stå stille. De bevegelige veggene vil trekke emnet 28 mot bufferen 26 ved hjelp av friksjonskrefter, mens friksjonen mot passasjens overside 25 vil motsette seg denne bevegelse. For klarere å angi de øvrige særtrekk, er den tverrsnitts-variasjon som er nevnt i det foregående ikke vist i fig. 6.

I apparatet i henhold til oppfinnelsen kan ekstruderingspro-sessen styres ved kontinuerlig overvåking av minst en av de parametre som kjennetegner det fremstilte produkt. De vik-tigste parametere for sådan prosess-styring er drivhastig-

heten samt tilførselen av smøremiddel og/eller kjølemiddel,

hvis sådanne midler anvendes. Visse ønskede metallurgiske egenskaper som f.eks. gjør produktet bedre egnet for videre behandling, kan f.eks. oppnås ved at visse temperaturbeting-elser oppfylles. Produktets temperatur må da overvåkes kontinuerlig, mens påviste avvik anvendes for automatisk korreksjon ved tilbakekobling til en eller flere av de faktorer som på-virker prosessen, f.eks. en forvarming av ekstruderings-

emnet.

Claims (4)

1. Ekstruderingsapparat som omfatter et bevegelig og et fast element (1,3,5) som mellom seg danner en passasje (2)

for mottakelse av emnematerial (9) som skal ekstruderes, idet passasjen har en innløpsende og en ektruderingsende, og det bevegelige og faste element er anordnet bevegelig i forhold til hverandre langs passasjen for å frembringe det tilsiktede ekstruderingstrykk i emnematerialet ved friksjonsvirkning, mens et bufferelement (6) er fast anordnet i forhold til det bevegelige element (1) for å rage ned i og blokkere passasjen ved ekstruderingsenden, bortsett fra minst en dyseåpning (8) ved ekstruderingsenden,karakterisert ved at passasjens tverrsnitt varierer langs dens lengdeutstrekning fra et mindre tverrsnitt ved innløpsenden til et større tverrsnitt ved ekstruderingsenden, således at emnematerialet (9) under sin bevegelse langs passasjen (2) forandrer form til ekstrudering ved større tverrsnittsdimensjon enn emnematerialets tverrsnitt.

2. Apparat som angitt i krav 1, og hvori det bevegelige element (1) er et hjul med et spor (2) som det faste element (5) rager ned i for dannelse av nevnte passasje,karakterisert ved at sporet utvider seg i retning mot det faste element og dette element (5) rager ned i sporet i mindre grad ved passasjens ekstruderingsende enn ved dens innløpsende, således at emnematerialet (9) som en følge av sporets utvidede tverrsnitt, umiddelbart før ekstruderingen, i en viss retning får en tverrsnittsdimensjon som overskrider materialets tverrsnittsdimensjon.

3. Ekstruderingsapparat som angitt i krav 2, karakterisert ved at en tverrsnittsdimensjon av dyseåpningen (8) er tilnærmet like stor som den nevnte tverrsnittsdimensjon av materialet (9) umiddelbart før ekstruderingen og er større enn en hvilken som helst tverr-snittsdimens jon av materialet ved innløpet til passasjen (2).

4. Ekstruderingsapparat som angitt i krav 1 - 3, karakterisert ved at tverrsnittsforandringen langs passasjen (9) er gradvis, trinnvis eller begge deler.