NO175739B

NO175739B - Kontinuerlig ekstruderingsanordning

Info

Publication number: NO175739B
Application number: NO910170A
Authority: NO
Inventors: Daniel John Hawkes; Phillip Andrew Jones; Douglas Edward Anderson
Original assignee: Bwe Ltd
Priority date: 1989-05-18
Filing date: 1991-01-15
Publication date: 1994-08-22
Also published as: ES2049924T3; EP0398747B1; ATE102091T1; NO175739C; DK0398747T3; FI910259A0; EP0398747A1; AU628993B2; CA2032480A1; US5152163A; NO910170D0; AU5727990A; DE69006913D1; WO1990014176A1; NO910170L; DE69006913T2; RU1839645C; CA2032480C

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en kontinuerlig ekstruderingsanordning omfattende et antall avstandsbeliggende omkretsmessige spor i et ekstruderingshjul, et bueformet verktøy med et skoparti som avgrenser radielt ytre partier av de respektive spor, anordnet med utgangsåpninger som forløper i en hovedsakelig radiell retning fra de respektive spor til et kammer og anlegg forskjøvet i rotasjonsretningen fra åpningene som er forlengelser av sporene, der kammeret forløper rundt en ekstruderingsdor og munner ut aksielt rundt ekstruderingsdoren gjennom en dyseåpning mellom ekstruderingsdoren og en vegg i en ekstruderingsdyse.

Oppfinnelsen benyttes til forming av metaller ved ekstruderlng der råmaterialene innføres i det omkretsmessige spor i det roterende ekstruderingshjul.

I EP-A-0125788 er det beskrevet en kontinuerlig ekstruderingsanordning med et antall avstandsplasserte omkretsmessige spor, et bueformet verktøy med et skoparti som avgrenser radielt ytre partier av de respektive spor, anordnet med utgangsåpninger som forløper i en hovedsakelig radiell retning fra de respektive spor til et kammer og anlegg forskjøvet i rotasjonsretningen fra åpningene som forløper inn i sporet, der kammeret forløper rundt en ekstruderingsdor og munner ut aksielt av ekstruderingsdoren gjennom en dyseåpning mellom ekstruderingsdoren og en ekstruderingsdyse-vegg.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse er det til-veiebragt en kontinuerlig ekstruderingsanordning av den innledningsvis nevnte art som kjennetegnes ved at de omkretsmessige spor er tildannet med radielt utad divergerende vegger og utgangsåpningene i skopartiet er tilformet med konisk avkortede vegger som divergerer jevnt radielt utad fra den flaten av skopartiet som grenser til sporene for å gå jevnt over til kammeret, hvor de konisk avkortede vegger har en konusvinkel som tilsvarer divergeringsvinkelen til sporenes vegger.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet, gjennom et eksempel, med henvisning til de vedlagte, delvis skjematiske tegninger, hvor: Fig. 1 er et radialsnitt gjennom et parti av et roterende hjul med to spor og et parti av en sko som viser et dysekammer og en ekstruderingsdor; Fig. 2 er et enderiss av en blanderplate plassert i dysekammeret; Fig. 3 er et tverrsnitt av blanderplaten tatt langs linjen III-III ifølge fig. 2; Fig. 4 er en modifisert form av arrangementet vist i fig. 1; Fig. 5 er et radialsnitt gjennom et parti av et roterende hjul med to spor og et parti av en sko som viser en alternativ form av et dysekammer og en ekstruderingsdor ; Fig. 6 er et enderiss av en blandeplate plassert i dysekam meret vist i fig. 5; Fig. 7 er et tverrsnitt av blanderplaten tatt langs linjen VII-VII ifølge fig. 6; Fig. 8 er et tverrsnitt av ekstrudatet fremstilt i det alternative arrangement vist i fig. 5-7; Fig. 9 er et radialsnitt gjennom et parti av et roterende hjul med to spor og et parti av en sko som viser en ytterligere alternativ form av et dysekammer og en ekstruderingsdor. Fig. 10 er et radialsnitt av et parti av et roterende hjul med to spor og et parti av en sko som viser nok en ytterligere alternativ form av et dysekammer og en ekstruderingsdor. Fig. 11 er et snitt tatt langs linjen XI-XI ifølge fig. 10;

og

Fig. 12 er et tverrsnitt av ekstrudatet fremstilt i det ytterligere alternative arrangement vist i fig. 10 og 11.

Det refereres til fig. 1-3 der det er vist et arrangement tilpasset til å fremstille et aluminiumsrør med stor diameter som ekstrudat. Et hjul 2 i en kontinuerlig ekstruderingsmaskin er utformet med et par aksielt avstandsbeliggende omkretsmessige spor 4 med divergerende vegger. Et dysekammer 6 er tildannet i et skoparti 8 av maskinen nær anleggene (ikke vist) som stikker inn i sporene, og er tildannet med et par divergerende, konisk avkortede åpninger 10 i flukt med sporene 4. Plassert i dysekammeret 6 er en ekstruderingsdor 12, en blanderplate 14, en lokaliseringsring 16, en eks-truder ingsdyse 18 og en dysebærer 20. En skrue 22 fester ekstruderingsdoren 12 i dysekammeret med omkretsmessig divergerende spalter 24 i ekstruderingsdoren 12 på linje med åpningene 10 i skopartiet 8. Som vist i fig. 2 og 3, såvel som i fig. 4, er blanderplaten 14 profilert til å fordele strømmen jevnt rundt doren. Opphøyde fremspring 26 deler omkretsmessig strømmen fra den tilstøtende åpning 10, mens cellelignende partier 28 letter sammenløpet av tilstøtende delte strømmer nær et ringformet gap 30 mellom ekstruderingsdoren 12 og ekstruderingsdysen 18.

Skruen 22 er utformet med en aksiell boring 32 som kommuni-serer gjennom en radialboring og sporet 34 med en tilførsels-passasje 36 i skopartiet 8, og gjennom en aksialboring 38 i ekstruderingsdoren 12 med innsiden av ekstruderingen. Avhengig av hva som er nødvendig slippes fluid ut fra tilførselspassasjen 36 gjennom boringene 32,38 til innsiden av ekstruderingen. Således kan smøremiddel, for å lette en påfølgende trekkeoperasjon som benytter en flytende dor eller damp eller nitrogen for å hindre oksidering av innsiden av ekstruderingen, slippes ut til innsiden av røret.

I drift, for å ekstrudere et tynnvegget (f.eks. mellom 0,8 og 3 mm) aluminiumsrør 39 med stor diameter (la oss si opp til 100 mm eller til og med 150 mm) drives den kontinuerlige ekstruderingsmaskin til å fremstille en materialstrøm fra sporene 4 inn i de divergerende åpninger 10 for å støte mot fremspring 26 på blanderplaten 14 og til å strømme jevnt gjennom det ringformede gap 30 for å forme den rørformede ekstrudering.

Ettersom sporene 4 har divergerende vegger og er avstandsplassert og åpningene 10 divergerer konisk avkortet, er en forholdsvis kort strømningsbane nødvendig fra sporene til det ringformede gap 30 for å fordele strømmen jevnt rundt gapet, der banen er kortere enn det som er nødvendig dersom materialet hadde sin opprinnelse fra et enkelt, parallellsidet spor, med en derav følgende forskjell i trykkfallet påført på grunn av strømningsmotstanden i de respektive strømningsbaner.

I arrangementet vist i fig. 4, som tilsvarer fig. 1, men modifisert ved at ekstruderingsdysen 18 er en løs radialpas-ning i dysekammeret 6, er seks settskruer 122 plassert med lik vinkelavstand i tilsvarende gjengede radialboringer 124 som trenger gjennom veggen til dysekammeret 6 slik at spissene 126 på skruene 122 kontakter ekstruderingsdysen 6 i en ytre kantflate 128.

Ved montering, etter å ha festet ekstruderingsdoren 12 i dysekammeret 6, legges lokaliseringsplaten 16 og blanderringen 14 an på ekstruderingsdoren 12 og i sin tur ekstruderingsdysen 18 som ligger an på lokaliseringsplaten 16, i dysekammeret. Med tre alternerende settskruer 122 skrudd tilbake ut av kontakt med kantflaten 128 på ekstruderingsdysen 18, blir de tre første gjenværende skruene justert til å sentrere ekstruderingsdysen 18 på ekstruderingsdoren 12 for at dysen og doren skal være koaksielle og ekstruderingsdysens åpning representert med det ringformede gap 30 er av konstant bredde rundt gapet. De tre opprinnelige, alternerende, settskruer 122 blir deretter passende tiltrukket for å komplementere virkningen av de første tre settskruer for å lokalisere ekstruderingsdysen 18. Til slutt skrus dysebæreren 20 inn i dysekammeret for å feste ekstruderingsdysen 18 sammen med blanderringen 14 og bæreplaten 16 i dysekammeret 6.

Driften av dette arrangement tilsvarer det beskrevet i forbindelse med fig. 1-3.

I det alternative arrangement vist i fig. 5-8 og som er tilpasset til å fremstille et fler-hulroms profil 40 av formen illustrert i fig. 8 med en veggtykkelse på 0,8 mm eller til og med 0,4 mm, er hjulet 2, sporene 4, dysekammeret 6, skoen 8 og åpningene 10 like i form med de beskrevet i forbindelse med fig. 1. En ekstruderingsdor 42, en blanderplate 44, en ekstruderingsdyse 48 og en dysebærer 50 er plassert i dysekammeret 6. Ekstruderingsdoren 42 har et ekstruderingshode 52 som tilsvarer innsiden av flerhul-romsprofilet og har spalter 54 som forløper tvers over hodet for å forme de indre steg i profilet. Likeledes tilsvarer ekstruderingsdyse-åpningsplaten 56 utsiden av flerhulroms-profilet og er avstandsplassert fra ekstruderingsdysehodet en størrelse som tilsvarer veggtykkelsen av profilet 40 som skal ekstruderes når den er montert.

Som vist i fig.6 og 7, såvel som i fig. 5, er blanderplaten 44 profilert til å fordele materialstrømmen jevnt til gapet 60 mellom dysehodet 52 og dyseåpningsflaten 56 med opphøyde partier 58 som deler strømmen fra den respektive hosliggende åpning 10 og retter de resulterende strømmer til et sirkulært utløp 62 fra blanderplaten 44 til å strømme inn i spaltene 54 i dysehodet 52 og gapet 60 for der å gå sammen til å ekstrudere profilet 40 ved drift.

I det ytterligere alternative arrangement vist i fig. 9, er det illustrert et alternativt arrangement for fremstilling av tynnvegget rør 3 med stor diameter. Paret av spor 4 med divergerende vegger i hjulet 2 går ut til et par eksentriske konisk avkortede åpninger 64 i en anleggsblokk 66 plassert i et skoparti 68, med tilstøtende kantpartier 69 rundt åpningene i avstand fra sporenes anlegg. En første og andre mateblokk 70, 72 hver utformet med en konisk avkortet åpning 74,76 er også plassert i skopartiet 68 og hver har en konusvinkel lik med konusvinkelen for veggpartiene 78 diamentralt motstående til det tilstøtende veggparti 69 av åpningene 64 for å gi en jevnt divergerende flate. En tredje mateblokk 80 har en åpning 82 med en første flate 84 av konisk avkortet form - men av større konusvinkel enn åpningene 74,76 - og en ytre flate 86 av sylindrisk form som forløper rundt en utvendig dor 88 plassert på en dyse 92 ved hjelp av steg 94 der den tredje mateblokk 80, og dysen 92 er plassert på skopartiet 68 ved hjelp av en dysebaererring 96.

I drift strømmer materialet som presses fra sporene 4 med anleggsstopperne (ikke vist), inn i åpningene 64 i anleggs-blokkene 66 og deretter jevnt gjennom åpningene 74,76 og 82 i den første, andre og tredje mateblokk 70,72 og 80 for å ekstrudere glatt og jevnt gjennom det ringformede gap 98 mellom doren 88 og dysen 92, hvor sammenløpet skjer straks nedstrøms av stegene eller livene 94, for å fremstille et tynnvegget rør 63 med stor diameter. Konusvinklene velges til å gi en divergens til diameteren som passer med dysen 92 innenfor en minimums radialavstand fra sporene 4 som svarer til å opprettholde en glatt og jevn ekstruderings-material-strøm. Mateblokkene 70,72,80 har virkningen av å forlenge den radielle størrelse av strømningsbanen ut forbi tykkelsen av skopartiet og dermed muliggjøre ekstrudering av et produkt med større tverrsnittsdimensjon enn det som ellers ville være mulig med en gitt ekstruderingsmaskin.

I nok et alternativt arrangement vist i fig. 10,11 og 12, og som er tilpasset til å ekstrudere et produkt 100 med multihulroms-profil slik som illustrert i fig.12, munner et spor 4,104 i et hjul 2,102 med divergerende vegger og anordnet med anlegg 105 ut i et divergenskammer 106 i en anleggsblokk 108 som mater en dyseåpning 110 som tilsvarer produktet 100 med multihulroms-profil. Kammeret 106 innbefatter et par konisk avkortede partier 112, hvor hvert har en konusvinkel som tilsvarer divergeringsvinkelen til veggene i sporene 104, som går jevnt over til et divergerende parti 114 med et eliptisk tverrsnitt med hovedakse i flukt med en hovedakse for en dor 116 som bærer stegene 118 på ekstruderingsdysen 120.

I drift strømmer materialet som presses fra sporene 4 med anleggsstopperne 105 inn i de konisk avkortede partier 112 og dermed jevnt inn i det divergerende parti 114 til eks-truder ingsåpningen 110 utformet mellom doren 116 og ekstruderingsdysen 120 for å ekstrudere glatt og jevnt gjennom denne, med sammenløp som skjer nedstrøms av stegene 118.

Divergensen for sporveggene og kammeret 106 velges til å oppta formen av produktet 100 med multihulroms-profil ved en minimums radialavstand fra sporene 4 som svarer til å opprettholde en glatt og jevn ekstruderings-materialstrøm.

Det skal forstås at i hver av de foranstående utførelser, ved å tilveiebringe et par spor med divergerende vegger som leverer råmaterialet til ekstruderingsdysen, er det mulig å ekstrudere produkter med forholdsvis store tverrsnittsdimen-sjoner ettersom volumgraden for det leverte råmaterialet er større enn det oppnåelig med en tilførsel med et enkelt parallellsidet spor. Den radielle avstand som råmaterialet strømmer mellom hjulet og ekstruderingsdysen er også mindre, med tanke på at dersom passasjen mellom hjulet og ekstruderingsdysen divergerer med for stor vinkel, er det sannsynlig at alvorlige diskontinuiteter i strømmen vil oppstå.

Divergensvinkler på mellom 5° og 45° har vært funnet effektivt, og et passende område er mellom 10° og 30° med en foretrukket vinkel på mellom 15° og 20° . Ved bruk av slike divergensvinkler er det funnet at reduksjonen i trykkfallet langs en divergerende konisk avkortet åpning mellom et arrangement som benytter en enkelt ekstruderingskilde og et arrangement som benytter et antall ekstruderingskilder nærmer seg forholdet for forskjellen mellom den endelige eks-truder ingsdiameter pluss summen av diametrene av hver av ekstruderingskildene og summen av den endelige ekstru-deringsdiameter og diametrene av hver av ekstruderingskildene .

Det vil forstås at disse fordeler kan forøkes ved å benytte et antall spor i hjulet så lenge som slike foranstaltninger ikke uforholdsmessig kompliserer kravene for råvaretilførs-elen eller uforholdsmessig øker effektbehovet.

Der et jevnt eller like antall spor benyttes, muliggjøres feste av en ekstruderingsdor i stilling i skopartiet ved hjelp av en sentral skrue som forløper fra den side av skopartiet som ligger inntil hjulet. Som et resultat gjøres også tilførsel av fluid til innsiden av det ekstruderte produkt mulig. I tillegg gjøres også utskiftning av doren for å forme ekstruderingsprodukter av ulikt tverrsnitt mulig.

Mens et enkelt hjul med et antall spor er beskrevet, skal det forstås at et antall hjul hvert med et eller flere spor kan benyttes om dette ønskes.

Claims

1. Kontinuerlig ekstruderingsanordning omfattende et antall avstandsbeliggende omkretsmessige spor (4,104) i et ekstruderingshjul (2,102), et bueformet verktøy med et skoparti (8,68,108) som avgrenser radielt ytre partier av de respektive spor, anordnet med utgangsåpninger (10,64,112) som forløper i en hovedsakelig radiell retning fra de respektive spor til et kammer (6,106) og anlegg (105), forskjøvet i rotasjonsretningen fra åpningene (10,64,112), stikker inn i sporene, der kammeret forløper rundt en ekstruderingsdor (12,42,94,116) og munner ut aksielt rundt ekstruderingsdoren gjennom en dyseåpning (30,60,98,110) mellom ekstruderingsdoren og en vegg i en ekstruderingsdyse (18,56,92,120),karakterisert vedat de omkretsmessige spor (4,104) er tildannet med radielt utad divergerende vegger og utgangsåpningene (10,64,112) i skopartiet (8,68) er tilformet med konisk avkortede vegger som divergerer jevnt radielt utad fra den flaten av skopartiet (8,68) som grenser til sporene (4,104) for å gå jevnt over til kammeret (6,106), hvor de konisk avkortede vegger har en konusvinkel som tilsvarer divergeringsvinkelen til sporenes (4,104) vegger.

2. Kontinuerlig ekstruderingsanordning ifølge krav 1,karakterisert vedat de avstandsbeliggende omkretsmessige spor (4,104) er anordnet i et enkelt roterende hjul (2,102).

3. Kontinuerlig ekstruderingsanordning ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat divergeringsvinkelen for åpningene (10,64,112) er i området 5° til 45°.

4 . Kontinuerlig ekstruderingsanordning ifølge et eller flere av de foranstående krav,karakterisert vedat divergeringsvinkelen for åpningene (10,64,112) er i området 10° til 30°.

5 . Kontinuerlig ekstruderingsanordning ifølge et eller flere av de foranstående krav,karakterisert vedat divergeringsvinkelen for åpningene (10,64,112) er i området 15° til 20°.

6. Kontinuerlig ekstruderingsanordning ifølge et eller flere av de foranstående krav,karakterisert vedat en blanderplate (14) er plassert i dysekammeret (6) og er profilert med opphøyde fremspring (26) respektivt på linje med innrettede utgangsåpninger (10) og med mellomliggende bueformede partier (28) rettet mot ekstruderingsdoren (12) og dyseåpningen (30).

7. Kontinuerlig ekstruderingsanordning ifølge et eller flere av kravene 1-5,karakterisert vedat der anordningen er tilpasset til å fremstille et ekstrudat med stor diameter, er kammeret (6,106) av konisk avkortet form delvis kontinuerlig med utgangsåpningene (10,64,112) og med en konusvinkel som tilsvarer konusvinkelen for de tilhørende utgangsåpninger (10,64,112).

8. Kontinuerlig ekstruderingsanordning ifølge krav 7,karakterisert vedat kammeret (6) innbefatter et konisk avkortet hovedparti (70,72) og et radielt ytre konisk avkortet parti (80) av større konisk vinkel enn konusvinkelen for hovedpartiet (70,72).

9. Kontinuerlig ekstruderingsanordning ifølge et eller flere av kravene 1-6,karakterisert vedat et jevnt eller like antall av avstandsbeliggende omkretsmessige spor (4) er utformet i hjulet (2) eller hvert hjul, at ekstruderingsdoren (12) er festet til skopartiet (8) ved hjelp av en skrue (22) som forløper radielt gjennom skopartiet fra en flate som vanligvis ligger an mot et parti av hjulet sentralt mellom sporene, og at en fluidtilførselspassasje (36) som munner ut inne i et hult ekstrudat, forløper fra en kobling utenfor skopartiet gjennom dysen til et radielt spor (34) og en sentral boring (32) i skruen (22) og utgår gjennom en aksialboring (38) i ekstruderingsdoren (12).

10. Kontinuerlig ekstruderingsanordning ifølge et eller flere av de foranstående krav,karakterisert vedat ekstruderingsdysen (18) er plassert og aksielt sentrert i et tilhørende veggparti av kammeret (6) ved hjelp av et antall settskruer (122) plassert med lik vinkelavstand fra hverandre og som forløper gjennom gjengede radialboringer (124) i det nevnte tilhørende veggparti.