NO159841B - Ekstruder-krysshode. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et ekstruder-krysshode for kontinuerlig ekstrudering av hule, langstrakte, sylindriske legemer av plastmateriale som f.eks. den konsentriske isolasjon og halvledende lag og kapper til elektriske kabler, hvor plastmaterialet ti 1 føres hodet med en vinkel i forhold til legemets akse, hvor nevnte legemer utformes i et verktøy hvor materi al strømmen begrenses og formes mellom en stasjonær ytre f.latedel og en roterbar indre flatedel og hvor en sylinderisk del av den ytre flate er forsynt med et gjengeformet spor slik at plastmaterialet som skal ekstruderes blir tvunget i en praktisk talt aksiell retning mens det roteres rundt legemets akse.

Konvensjonell teknikk og utstyr for å ekstrudere slike langstrakte sylindriske legemer er beskrevet i "Principles of Polymer Processing" av Roger T. Fenner, the MacMillan Press Ltd. 1979, kap. 2.1 "Screw Extrusion" og kap- 5.2.2 "Flow in a Cable Covering Crosshead".

Den konvensjonelle ekstruder omfatter en masse-def1ektor hvis oppgave det er å fordele en strømmende masse til et lag med jevn tykkelse. Hvor vellykket arrangementet blir, avhenger av deflektorens utforming.

Hva tråd- og kabel overtrekking angår, er hensikten med foreliggende oppfinnelse å påvirke den ekstruderte masse til å danne en hul sylinder som slutter tett mot et underliggende lag, f.eks. en leder, en halvleder eller et i sol asjons1 ag.

I den konvensjonelle ekstruder er deflektoren vanligvis utformet slik at den kan dele massestrømmen i to like deler som føres til hver sin side av lederen. De to delene blir utformet til individuelle halvsylindere som til slutt flyter sammen til en kontinuerlig sylinder som blir presset ned pa og rundt lederen. Konvensjonelle ekstrudere av den typen som er beskrevet, har flere svakheter.

I enhver konvensjonell ekstruder med konvensjonell trykkfordeling, finnes det vanligvis en sone hvorigjennom massen passerer meget langsomt, en såkalt "dødsone". I slike soner har tverrbindbare masser en tendens til å tverrbinde, og strømveien har en tendens til å bli helt eller delvis tilstop-pet. Videre kan tilstoppende klumper løsne og følge masse-strømmen slik at uønskede klumper oppstår i det ekstruderte rør.

Det er meget vanskelig å utforme ekstruderens trykkfordeling slik at den tiden som massen oppholder seg i "død-sonen", blir kort nok til å hindre at massen kryssbinder inne i ekstruderen.

Videre omfatter konvensjonelle ekstrudere som nevnt en usymmetrisk massestrøm, og det ekstruderte lag vil kunne få et uønsket ikke-sirkulært, ikke-homogent tverrsnitt.

Den virkelige massestrøm er svært komplisert, og forsøk på å beregne nye utforminger og bedre ekstrudere er ofte mislyk-kede. Ved norsk søknad nr. 79.3128 er det vist en ekstruder-ingsanordning for rør hvor en stillestående ytre formdel er forsynt med skrue!injeformede spor, mens en dordel roteres. Dordelen er her en forlengelse av ekstruderskruen og material-veien fra den ikke viste materi al innløpsåpning til det ferdige rør vil måtte være lengere enn ønskelig for ekstrudering av kabel.

I britisk patent nr. 1.300.211 er det vist en mer vanlig ekstruder for kabel fabrikasjon. Det omtalte krysshode har imidlertid ingen roterbare deler, bare en viss indre form-giving i krysshodet for å endre retning på materi al strømmen.

I britisk patent nr. 1.156.727 er det angitt en rørekstru-der med roterbar dor. Det kan ikke ses at den stasjonære del (eller doren) er forsynt med skrueformede spor for befordring av materi al strømmen.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe et ekstruder-krysshode som vil fordele trykket og massestrømmen på en bedre måte. De viktigste trekk ved oppfinnelsen er definert i kravene.

Et ekstruder-krysshode som definert, vil redusere de nevnte ulemper drastisk og gi flere forbedringer i behand-lingen av massen.

De ovenfor nevnte og andre formål og særtrekk ved oppfinnelsen vil klart fremgå av følgende detaljerte beskrivelse av to utførelser av oppfinnelsens sett i sammenheng med tegningene, hvor: - fig. 1 skjematisk illustrerer prinsippene ved ekstruder-krysshodet, eller snarere trykkforde!eren i foreliggende oppfinnelse,

- fig. 2 viser mer detaljert en alternativ utforming av oppfinnelsen, og

- figurene 3-9 viser detaljer ved utformingen vist i fig. 2,

- figurene 10 og 11 viser enda en utførelse av oppfinnelsen, mens - figurene 12-21 viser detaljer ved denne utførelsen.

Fordeleren 1 omfatter en statisk del 2, og en roterbar del 3. Innløpet til fordeleren 1 er vist med pilen 4. Et konvensjonelt ekstruderskrue-arrangement (ikke vist) er ( forbundet til innløpet 4. I denne prinsipp-skisse er den statiske del 2 og den roterbare del 3 vist som to koniske deler, som ved utløpet 5 danner en sylindrisk åpning med en indre diameter 2r og en ytre diameter 2R, slik at tykkelsen på den ekstruderte sylinder er 0,5 x (2R - 2r) = R-r. Den radielle klaring a mellom delene 2 og 3 kan tilsvare denne tykkelse.

I innløpsområdet av fordeleren 1 er den statiske del 2 utstyrt med et gjengel ignende spor 6 på sin indre flate. Stigningen av det gjengeformede spor 6 tilsvarer den aksielle bredde av plastmaterialets innløpsåpning. Det gjengeformede spor 6 har bare én omdreining.

Når et langstrakt legeme 7, slik som en kabel eller lignende, føres gjennom ekstruderen mens isolasjons- (eller halvleder-) materiale tilføres ekstruderen, vil trykkfordeleren 1 sikre at plastmaterialet fordeles sylindrisk og jevnt rundt det langstrakte legemet.

Den roterbare del 3 kan roteres med en ønsket hastighet ved hjelp av anordninger som ikke er vist. Diameteren ved utløpet 4 så vel som dimensjonene på utløpet må velges nøye ut fra prosessbetingelsene. Andre dimensjonsfaktorer som lengden L til trykk forde1eren, kjegl evink1 ene til den statiske og den roterbare delen (disse kan være forskjellige) og dybden av det gjengeformede spor må også velges i samsvar med prosessbetingelsene.

Det gjengeformede spor 6 tvinger massen i en aksiell retning gjennom den første omdreining og den tvinger derved massen mot utløpet. Massens strømm'ngsl i nj e vil derfor bli spiralformet med størst stigning for de ytre lag ved den statiske delen og minst stigning for de innerste lag ved den roterbare delen. På denne måten får den ekstruderte masse en orientering som ligner den som oppnås med spiralviklet båndi solasjon.

Den roterbare trykk fordel er er relativt enkel å dimensjon-ere og gir stor spennvidde i valg av gjennomstrømnninq og skjærhastighet, oppholdstid for ekstrudat, osv.

De forskjellige deler av trykkfordeleren kan fremstilles i en dreiebenk. Delene vil være enkle og billige i forhold til konvensjonelle trykk fordelere. Man kan derfor velge å lage et sett komponenter for hver kabel dimensjon og derved unngå problemene med utskiftbare matriser og nipler i konvensjonelle trykk fordelere.

Fig. 2 viser en alternativ utførelse av oppfinnelsen. Den viser en ekstruder som har en trykk fordel er 1 med en statisk del 2, en roterbar del 3,og et ekstruderskrueutløp (ekstruderskruen er ikke vist), som tilsvarer innløpet 4 i trykkfordeleren 1. Ekstruderutløpet indikeres ved 5, mens det gjengeformede spor 6 er indikert med en stiplet linje. Den roterbar del 3 vises med en hul kjerne 18 for å kunne tilpasse et langstrakt legeme som en kabelleder.

Den statiske del 2 består i denne utførelse av oppfinnelsen av to deler, en sylindrisk del 19 og en konisk del 20. Disse delene vises mer detaljert i figurene 3-9.

Delene 19 og 20 av trykk fordeleren vises i fig. 3. Omrisset 21 til den roterbare del 3 er indikert så vel som den indre koniske flate 22 av den statiske del 20 og omrisset 23 av det gjengeformede spor 6. Utløpet til krysshodet vises som et sirkulært hull 24. Forsiden av krysshodet er vist i fig. 4. Åpningen for plastmaterialet som skal ekstruderes, representeres av klaringen mellom to sirkler 25 og 26. De prikkede linjer 27 og 28 på fig. 4 vises som heltrukne sirkler på fig. 5, som viser delen 19 sett forfra når delen 20 er tatt vekk .

På figurene 6-9 vises 4 tverrsnitt av delen 19 som vises på fig. 5. Tverrsnittene er tatt langs linjen A-A på fig. 6, langs B-B på fig. 7, langs C-C på fig. 8 og endelig langs D-D på fig. 9. Det gjengeformede spor 23, fig. 3, dets dybde 29 og dets stigning i forhold til hullet 24 vil klart fremgå av disse figurene.

Som nevnt ovenfor, har ekstruderen i foreliggende oppfinnelse også den fordel fremfor kjente krysshoder og trykkfordelere at det er lett å skifte ut de viktige deler når man går fra én kabel dimensjon til en annen.

Den statiske del 20 og også delen 19 kan skiftes ut med deler som har forskjellig indre flate ved at en festering 40 (fig. 2) skrus løs.

Den roterbare del 3 er som vist laget for å kunne roteres rundt sin akse ved hjelp av et tannhjul 41. Den roterbare del 3, som er forbundet med medfølger 42, kan løsne fra trykk-fordelerens hoveddel 43 v.hj.a. løseskruer 44. Lagre er vist ved 45, 46 og 47. Inspeksjonshul1 48 kan lages i hovedde-len 43 og et væskeavkjøl ende arrangement kan anvendes som indikert ved 49. Det viste arrangement kan med tydelighet i stor grad varieres innenfor rammen av oppfinnelsen.

En alternativ utførelse av oppfinnelsen er vist på

fig. 10, hvor den roterbare del 103 og den statiske del med sin koniske del 120 og sin sylindriske del 119 har forskjellig utforming. Den største forskjellen mellom denne utførelsen og den på fig. 2 er at innløpet 104 til trykkfordeleren er tangensielt plassert sammenlignet med det radielle innløp 4 vist på figurene 2-9. Et tverrsnitt tatt langs linjen XI-XI på fig. 10 vises skjematisk på fig. 11. For å tydeliggjøre fig. 10 er det på fig. 11 vist en linje X-X som tilsvarer tverrsnittet av fig. 10. Detaljer av innløpet 104 og den statiske del 119, 120 er vist på figurene 12-21. Fig. 12

viser som fig. 3 omrisset 121 av den roterbare del, den indre koniske flaten 122 på den statiske delen 120, omrisset 123 av det gjengeformede spor og omrisset 124 av det langstrakte hull i den sylindriske delen 119. Fig. 13 viser klaringen mellom sirklene 125 og 126. Figurene 14-17 viser fire forskjellige orienteringer av den sylindriske statiske del 119 med tverrsnitt tatt langs linjene A-B, B-B, C-C og D-D henholdsvis på figurene 18-21. Disse tegninger tilsvarer figurene 6-9 hvor

omrisset av det gjengeformede spor 6 for tydelighets skyld er vist som en rett linje. Mens det er vist en statisk del med én omdreining er det innenfor rammen av oppfinnelsen å utvide den sylindriske statiske delen 119 til å omfatte mer én omdreining eller deler av omdreininger.

Claims (2)

1. Ekstruder-krysshode for kontinuerlig ekstrudering av hule, langstrakte, sylindriske legemer av plastmateriale som f.eks den konsentriske isolasjon og halvledende lag og kapper til elektriske kabler, hvor plastmaterialet tilføres hodet med en vinkel i forhold til legemets akse, hvor nevnte legemer utformes i et verktøy hvor materi al strømmen begrenses og formes mellom en stasjonær ytre flatedel (2) og en roterbar indre flatedel (3) og hvor en sylinderisk del av den ytre flate er forsynt med et gjengeformet spor (6, 23, 123) slik at plastmaterialet som skal ekstruderes blir tvunget i en praktisk talt aksiell retning mens det roteres rundt legemets akse, karakterisert ved at stigningen på det gjengeformede spor tilsvarer den aksielle bredde av plastmaterialets innløpsåpning (4, 24) i den stasjonære del og at det gjengeformede spor (6, 23, 123) bare består av én omdreining.

2. Ekstruder-krysshode ifølge krav 1, karakterisert ved at stigningen på det gjengeformede spor tilsvarer den aksielle bredde av en langstrakt innløpsordning (104,124) fra en ekstruderskrue som er plassert tangensielt i forhold til den indre overflate av den stasjonære ytre flatedel (2).