DE69400444T2

DE69400444T2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Einpressen eines langgestreckten extrudierbaren Materials in einem Extrusionsdruckbehälter

Info

Publication number: DE69400444T2
Application number: DE69400444T
Authority: DE
Inventors: Sadahide Yano
Original assignee: YANO ENG YK
Current assignee: YANO ENG YK
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1994-01-26
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2014-01-27
Also published as: AU670651B2; EP0609066B1; AU5478894A; ATE142130T1; JP2564082B2; JPH06226337A; US5473925A; KR940018146A; CA2114453A1; EP0609066A1; TW237406B; DE69400444D1

Description

1. Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Einpressen eines länglich Ausgangsmaterials in einem Extrusionsdruckbehälter, wobei das Ausgangsmaterial ein Draht oder ein Stab aus einem Metall wie z. B. Aluminium ist, das von dem Behälter auf eine kontinuierliche Art extrudiert werden muß.

2. Verwandte Technik

Im Falle der Extrusion eines Aluminiummaterials war es z. B. allgemein üblich, Schritte ratenweise zu wiederholen, wobei bei jedem Schritt ein Aluminiumblock in einen Container als Druckbehälter geladen wird, um mit einem Stempel oder Stößel durch eine Matrize gepreßt zu werden, der wiederum vorangetrieben wird.
Jedoch hat bei einer solchen stoßweisen Art das wiederholte Laden der Blöcke die Leistungsfähigkeit dieses Verfahrens gesenkt, und bei manchen der so extrudierten Produkte ist wegen des Transfers von dem vorhergehenden Block zu dem nachfolgenden eine Diskontinuität entstanden. Die Diskontinuität hat nicht nur die Qualität verschlechtert, sondern auch bei den Produkten eine geringere Produktion bewirkt, falls die diskontinuierlichen Teile ausgeschlossen wurden.
Der Erfinder hat daher ein kontinuierliches Extrusionssystem vorgeschlagen, bei welchem ein längliches und extrudierbares Aluminium-Ausgangsmaterial wie z. B. ein Draht oder ein Stab kontinuierlich einem Druckbehälter zugeführt wird. Das Ausgangsmaterial wird in dem Behälter unter Druck gesetzt und damit durch eine Matrize extrudiert. Ein solches neues System wird nachfolgend in den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung als Beispiel gezeigt.
Bei dem kontinuierlichen Extrusionssystem, das von mir vorgeschlagen wurde, wird der Extrusionsdruck des Ausgangsmaterials durch das Einpressen desselben in den Druckbehälter hervorgerufen. Je nach der gewünschten Querschnittsform, dem Extrusionsverhältnis, der Art und/oder der Temperatur des Ausgangsmaterials ist es möglich gewesen, daß das Material, das eingeführt wird, unter außerordentlich hohen Druck gesetzt werden mußte. Z. B. war es manchmal für ein Paar einfache Antriebswalzen schwierig, das Material festzuhalten und gewaltsam in den Druckbehälter zu schieben.

Aufgabe der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die angesichts der den herkömmlichen Verfahren anhaftenden Nachteile gemacht wurde, ist daher, eine neue Vorrichtung zu schaffen, so daß ein längliches und extrudierbares Ausgangsmaterial mit mehr Kraft als bei herkömmlichen Vorrichtungen kontinuierlich einem Druckbehälter zugeführt werden kann.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus ihren bevorzugten Ausführungsbeispielen offensichtlich werden, die nachfolgend lediglich als Beispiele dargestellt werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Um die Aufgaben zu lösen, wird hier eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Einpressen eines drahtförmigen oder stabförmigen länglichen Ausgangsmaterials in einem Extrusionsdruckbehälter eines Extruders bereitgestellt, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: mindestens eine erste Treibschraube und zumindest eine zweite Treibschraube; einen Führungsdurchlaß, durch den das Ausgangsmaterial befördert wird, wobei der Führungsdurchlaß eine Achse aufweist und alle Treibschrauben durchdringt; eine oder mehrere spiralige Greifkanten, die in den Führungsdurchlaß vorstehen und entlang eines Innenrandes jeder Treibschraube in einem vorgegebenen Führungswinkel gebildet sind, um das Ausgangsmaterial am Außenumfang zu greifen; wobei alle Treibschrauben in Reihe an verschiedenen Positionen entlang der Achse und drehbar um die Achse, aber unveränderlich in Bezug zueinander in axialer Richtung des Führungsdurchlasses angeordnet sind; und einen Antriebsmechanismus zur Drehung der ersten und zweiten Treibschrauben in entgegengesetzte Richtungen, wobei die spiraligen Greifkanten derartig angestellt sind, daß das Ausgangsmaterial von den Treibschrauben in Richtung des Druckbehälters gedrückt wird, ungeachtet der entgegengesetzten Richtungen, in die sich die ersten und zweiten Treibschrauben drehen.
Je kleiner der Führungswinkel der spiraligen Greifkanten ist, desto stärker ist die Antriebskraft der Treibschrauben, die das Ausgangsmaterial in den Druckbehälter schieben. Jedoch ist zu bemerken, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit dieser Treibschrauben erhöht werden muß, um die benötigte Zufuhrgeschwindigkeit des Ausgangsmaterials zu erreichen. Daher sollte die Antriebskraft so festgelegt und/oder modifiziert werden, daß sie in einem wünschenswerten Verhältnis zu der Umdrehungsgeschwindigkeit steht und alle einschlägigen Bedingungen, Faktoren und Anforderungen in Betracht zieht.
Die Anzahl der ersten Treibschrauben sowie die Anzahl der zweiten Treibschrauben hängt davon ab, wie kräftig das Ausgangsmaterial geschoben werden muß. Diese Anzahl kann gleich der anderen sein, und zwar können es 1, 2 oder mehr sein, oder sie können alternativ auch unterschiedlich sein.
Bei der Funktion der hier bereitgestellten Vorrichtung zum kontinuierlichen Zuführen des Ausgangsmaterials werden die spiraligen Greifkanten der von dem Antriebsmechanismus betätigten ersten und zweiten Treibschrauben den Außenumfang des extrudierbaren Ausgangsmaterials greifen. Es wird sich zwischen den spiraligen Kanten und dem länglichen Ausgangsmaterial eine Art Schraub-Antriebssystem ergeben, wodurch auf den Druckbehälter ein extrem starker Druck ausgeübt wird.
Da sich die ersten Treibschrauben in entgegengesetzter Richtung zu der der zweiten Treibschrauben drehen, wird ferner jeder Nachteil vermieden oder verringert, falls das extrudierbare Ausgangsmaterial versehentlich selbst rotiert, während es zu dem Behälter weitergeschoben wird.
Wenn das extrudierbare Ausgangsmaterial eine Aluminiumlegierung ist, dann ist es besser, wenn die spiraligen Greifkanten aus einem Hartstoff, wie z. E. aus Hartmetall (d. h. zementiertem Karbid), Keramik oder dergleichen hergestellt sind.
Es ist auch besser, wenn die spiraligen Greifkanten in jeder Treibschraube auf beiden Seiten nicht irgendwelche Senken oder Nuten aufweisen.
Außerdem kann jede antreibende Greifkante vorzugsweise derart geformt sein, daß deren Mittelteil relativ tiefer in den Führungsdurchlaß vorsteht als deren Endabschnitte, die jeweils einem Eingang und einem Ausgang des Führungsdurchlasses zugewandt sind.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Antriebsmechanismus derart aufgebaut, daß dessen Eingangsgetriebeeinheiten miteinander in Eingriff stehen und eine davon mit einem gemeinsamen Ritzel in Eingriff steht. Da ein Hauptantrieb das Ritzel in Rotation versetzt, wird das letztere die Eingangsgetriebeeinheiten derart antreiben, daß die ersten und zweiten Treibschrauben gemeinsam, aber in entgegengesetzten Richtungen angetrieben werden.
Bei dieser Anordnung des Antriebsmechanismus werden vorzugsweise zwei oder mehr erste Treibschrauben mit zwei oder mehr zweiten Treibschrauben kombiniert, so daß jede der ersteren axial zwischen zwei der letzteren und umgekehrt angeordnet sind. Ringförmig und integral am Außenumfang jeder Treibschraube können Getriebezähne gebildet sein. Erste Rit zel, die mit einem ersten Schaft fest verbunden sind, können mit den jeweiligen ersten Treibschrauben in Eingriff stehen, während zweite Ritzel, die auf einem zweiten Schaft befestigt sind, mit den zweiten Treibschrauben in Eingriff stehen.
Wenn eine der Eingangsgetriebeeinheiten angetrieben wird, so wird diese nicht nur die ersten Treibschrauben über den ersten Schaft, sondern auch die andere Eingangsgetriebeeinheit antreiben, die wiederum auf ähnliche Weise die zweiten Treibschrauben antreiben wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Querschnitt eines Extruders, der eine Vorrichtung zum Zuführen von Ausgangsmaterial in denselben aufweist, wobei die Vorrichtung in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingebaut ist;
Fig. 2 ist ein vergrößerter Querschnitt der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;
Fig. 3a ist ein Querschnitt entlang der Linie 3 - 3 in Fig. 2;
Fig. 3b ist ein Grundriß von Schaufeln, die in die Vorrichtung eingebaut sind;
Fig. 3c ist eine Vorderansicht einer spiraligen Greifkante, die zum Teil im Querschnitt gezeigt und als integraler Innenteil jeder Schaufel ausgebildet ist;
Fig. 4a ist eine Vorderansicht eines Getriebes für eine Antriebseinrichtung, die in der Vorrichtung verwendet wird und zum Teil im Querschnitt gezeigt ist;
Fig. 4b ist eine Seitenansicht des Getriebes, das zum Teil im Querschnitt gezeigt ist;
Fig. 5a ist ein Grundriß einer modifizierten Anordnung der Schaufeln, die zum Teil im Querschnitt gezeigt sind; und
Fig. 5b ist analog ein Grundriß einer anderen modifizierten Anordnung der Schaufeln, die ebenfalls zum Teil im Querschnitt gezeigt sind.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Nun werden einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben.
Zuerst wird ein Extruder dargestellt, in dem eine Vorrichtung zum Einpressen von Ausgangsmaterial eingebaut ist, und später wird die Vorrichtung beschrieben.
Der in Fig. 1 gezeigte Extruder 4 weist eine Matrize 1, einen Druckbehälter 2 und einen Heizkörper 3 auf.
Der Druckbehälter 2 ist aus einem Material hergestellt, das gegenüber Druck und Hitze widerstandsfähig ist. Ein derartiges Material beinhaltet hitzebeständigen Stahl, Keramiken und dergleichen.
Eine in dem Druckbehälter 2 gebildete Kompressionskammer 5 ist verjüngt und zu einem Ausgang zu allmählich erweitert, durch welchen das Ausgangsmaterial geschoben und dann extru- diert wird. Ein Eingang der Kammer 5 ist eine Öffnung 6, in die ein stabförmiges oder drahtförmiges Ausgangsmaterial 'W' paßt, das in die Kammer geschoben wird. Infolge der verjüngten Form der Kompressionskammer 5 ist die Querschnittsfläche ihrer Eingangsöffnung 6 kleiner als die ihres Innenbereichs.
An der Öffnung 6 ist eine Düse 7 aus einem Hartstoff wie z. B. einem Hartmetall, Keramik oder dergleichen angebracht, so daß das Ausgangsmaterial 'W' reibungslos in die Kammer 5 eingeführt werden kann.
Eine spiralige Rippe 15 in der Form eines quadratischen Gewindes ragt aus dem Außenumfang des Druckbehälters 2 in einem gewünschten Führungswinkel heraus. Diese spiralige Rippe erhöht zusammen mit dem Rand den Druckwiderstand des Behälters 2, besonders in dessen radialer Richtung. Eine spiralige Nut aus aufeinanderfolgenden ringförmigen Teilen, von denen jeder zwischen den benachbarten ringförmigen Rücken der Rippe gebildet ist, wird als spiralförmige Lücke 16 zur Anpassung an einen Heizkörper verwendet. Basisteile oder Füße der spiraligen Rippe 15 können fur einen festeren übergang zu dem Gehäuse des Behälters auf Wunsch auch abgerundet werden, wie in Fig. 1 gezeigt ist.
Der Heizkörper 3 kann einen extrudierbaren Block 'm' in der Kompressionskammer 5 auf eine Temperatur aufheizen, bei der der Block für eine Verformung während des Extrusionsprozesses weniger widerstandsfähig gemacht werden kann.
Der Heizkörper 3 ist um den Druckbehälter 2 gewickelt und verläuft spiralig in der spiralförmigen Lücke 16, wodurch er die Kompressionskammer 5 umschließt. Eine solche Anordnung des Heizkörpers 3, die dessen Konstruktion und eine Verdrahtung desselben einfacher macht, ist in einem theoretischen Fall vorteilhaft, in dem eine Anzahl einzelner ringförmiger Vertiefungen einzelne Heizelemente unterbringt.
Ein erstes und zweites Heizelement 10 und 11 bilden den Heizkörper 3, in welchem sich das erste Heizelement 10 entlang dem Druckbehälter und um einen Aufwärtsstrombereich desselben herum nahe dem Eingang für das Ausgangsmaterial 'W' für die Hochfrequenz-Induktionserwärmung desselben erstreckt. Das zweite Heizelement 11 erstreckt sich um einen Abwärtsstrombereich des Behälters und in der Nähe des Ausgangs für den extrudierbaren Block 'm' für die Mittel- oder Niederfrequenz-Induktionserwärmung desselben herum.
Das erste Heizelement 10 erhitzt den extrudierbaren Block 'm' seitlich von dessen Außenumfang, so daß die Reibung zwischen diesem und dem Innenrand der Kompressionskammer 5 herabgesetzt wird, um das Ausgangsmaterial 'W' leicht zu entnehmen. Andererseits erhitzt das zweite Heizelement 11 den Block 'm' gleichmäßig auf eine Temperatur auf, bei der sein Widerstand zur Verformung für eine reibungslose Extrusion nachläßt. Der Heizkörper 3, auf den oben Bezug genommen wurde, kann aus einem einzelnen Heizelement bestehen oder sonstwie gebildet sein.
In einem Gehäuse 18 ist eine warmeisolierende Schicht 17 enthalten, die den Druckbehälter 2 umgibt.
Der Extruder in der beschriebenen Form funktioniert folgendermaßen:
Das längliche Ausgangsmaterial 'W' in Stabform oder Drahtform kann eine Aluminiumlegierung, wie z. B. die in der Reihe A1000, A2000, A3000, A5000 oder A6000 enthaltenen, sein. Dieses Material 'W' muß nicht die Aluminiumlegierung sein, kann aber irgendein metallisches Material sein, das extrudierbar ist.
Das Ausgangsmaterial 'W' kann aus einer a1-Querschnittsgröße bestehen, so daß sie dem Extruder kontinuierlich zuge führt werden kann, der ununterbrochen funktioniert. Die Größe kann vorzugsweise so sein, daß das Material 'W' in einem gekrümmten und verfestigten Zustand gespeichert und genau in die Kompressionskammer 5 gedrückt werden kann, damit es als kontinuierlicher Betriebskolben dient. Obwohl das Material 'W' keinen runden Querschnitt haben muß, sondern auch eine andere Form haben kann, ist ein bevorzugtes Beispiel desselben ein runder Aluminiumstab mit einem Durchmesser von etwa mm.
Bevor der Extrusionsprozeß beginnt, wird der aus dem gleichen Material wie das Ausgangsmaterial 'W' gefertigte extrudierbare Block 'm' zuerst in die Kompressionskammer 5 des Druckbehälters 2 eingeführt. Dann werden beide Heizelemente und 11 in Betrieb gesetzt, um den Block 'm' in der Kammer zu erhitzen, so daß dessen Verformungswiderstand verringert wird und er für die Extrusion bereit ist. Daraufhin wird das längliche Ausgangsmaterial 'W', das bei Raumtemperatur oder darüber noch fest ist, durch die Düse 7 und den Eingang 6 des Behälters 2 in die Kompressionskammer 5 gepreßt. Eine Vorrichtung 9 zum Zuführen des Materials auf diese Weise wiid nachfolgend beschrieben.
Das Ausgangsmaterial 'W', das durch den Eingang 6 in die Kammer 5 gelangt ist, wird in dieser eine bestimmte Strecke reibungslos befördert und dabei durch das erste Heizelement erhitzt. Ein Kernteil des Materials in diesem Aufwärtsstrombereich der Kammer bleibt fest, aber eine Außenhaut wird erhitzt und weich gemacht. Indem das Material 'W' ferner nach der Strecke in einen Abwärtsstrombereich der Kammer gelangt, wird das zweite Heizelement 11 das Material 'W' zusätzlich erhitzen und es für eine Verformung weniger widerstandsfähig machen, bis es als mit dem in der Kammer 5 enthaltenen extrudierbaren Block 'm' verschmolzen erscheint und in diesen integriert wird.
Eine solche zwangsweise und kontinuierliche Zufuhr von stab- oder drahtförmigem Ausgangsmaterial 'W' preßt den extrudierbaren Block 5 und extrudiert ihn durch eine Öffnung 1a der Matrize 1, wodurch ein extrudiertes Produkt 'E' einer bestimmten Querschnittsform gebildet wird. Wie nun offensichtlich wird, verhält sich das längliche Ausgangsmaterial 'W' so, als ob es ein in der Kompressionskammer 5 kontinuierlich vorangetriebener Kolben wäre, der eine nicht stoßweise, stetige Extrusion erfährt.
Die Temperatur des in der Kammer 5 durch den Heizkörper 3 erwärmten extrudierbaren Blocks 'm' hängt davon ab, aus welchem Material der Block hergestellt ist. Falls der Block 'm' aus einer Aluminiumlegierung gefertigt ist, wird er auf Zimmertemperatur oder etwas darüber oder darunter gehalten so daß der Teil des Ausgangsmaterials 'W' in der Nähe des Eingangs 6 stabil bleibt, während er in die Kammer gedrückt wird. In dem Abwärtsstrombereich dem Ausgang der Kammer 5 benachbart wird der Block 'm' vorzugsweise auf z. B. eine Temperatur von etwa 400 - 650 ºC erhitzt, wodurch eine reibungslose Extrusion durch die Öffnung 1a der Matrize 1 ermöglicht wird. Ein mittlerer Bereich zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Kammer 5 wird z. B. auf einer Temperatur von etwa 400 - 600 ºC gehalten, wodurch das Material 'W' reibungslos mit dem Material 'm' eins wird.
Nun wird die Vorrichtung 9, die das Ausgangsmaterial in den Extruder 4 hineinpreßt, in Kombination mit dem Extruder 4 selbst, wie oben zusammengefaßt, ausführlich beschrieben.
Die Vorrichtung 9 ist hinter dem Druckbehälter 2 und in engem Kontakt mit diesem angeordnet, wie in Fig. 2 gezeigt ist, und weist drei erste Treibschrauben 20, drei zweite Treibschrauben 21 und einen Antriebsmechanismus 22 auf, der so ausgelegt ist, daß er diese Treibschrauben in Drehbewegung versetzt. Die Positionszahl 18 kennzeichnet ein Paar Führungswalzen, und die folgende Zahl 19 kennzeichnet eine ortsfeste Führung, die aus einem Hartstoff wie z. B. Hartmetall oder Keramik gefertigt ist.
Diese ersten und zweiten Treibschrauben 20 und 21 unterscheiden sich geringfügig voneinander, haben aber fast die gleiche Struktur. Daher werden hier nur die ersten Treibschrauben 20 beschrieben.
Wie in Fig. 2 und 3a gezeigt, weist jede erste Treibschraube 20 ein Paar Schaufeln 24, einen Träger 25 zum Halten der Schaufeln 24, eine ringförmige Platte 26 zum Befestigen der Schaufeln an der Verwendungsstelle und ein Zahnrad 27 auf, das an einem Rand des Trägers 25 befestigt ist. Diese Bauteile 24 bis 27 sind miteinander verbunden und bilden eine Baugruppe. Diese Baugruppe kann zerlegt werden, um die Schaufeln billig durch neue zu ersetzen, wenn sie abgenutzt sind oder wenn es nötig wird, bezüglich der Art des Ausgangsmate rials 'W' eine Änderung vorzunehmen.
Ein Teil 24a von jeder Schaufel 24 ist ein Streifen, dessen Basisende 24b seitlich erweitert ist. An dem halbkreisförmigen und konvexen inneren Ende gegenüber dem Basisende ist eine spiralige Greifkante 24c geformt. Die Schaufeln 24 sind aus einem Hartstoff wie z. B. Hartmetall, Keramik oder dergleichen mit vergleichbarer Härte gefertigt.
Wie Fig. 3c zeigt, ist die Greifkante 24c die Schneide eines spiralig verlaufenden ungeteilten Randes, wenn man auf den Querschnitt schaut, und sie weist keinerlei Senken an einer der Seiten auf. Das Fehlen von Senken bewirkt einen Schutz des Ausgangsmaterials 'W' vor einem teilweisen Einklemmen und dadurch einem Verringern des angelegten Schubs.
Wenn es kein ernstes Problem durch Einklemmen gibt, können am Ende jeder Schaufel zwei oder mehr parallele, im Querschnitt stabförmige Kanten gebildet werden, die dazwischen Senken enthalten. Diese Senken können jedoch an ihren Unterseiten abgerundet sein, um die Möglichkeit eines Einklemmens zu verringern.
Die spiraligen Kanten 24c ragen in einen Führungsdurchlaß 28 hinein, durch welchen das Ausgangsmaterial gefördert wird. Es ist besser, daß, wenn man entsprechend Fig. 3b in Drehrichtung darauf schaut, jede Kante einen Zwischenabschnitt besitzt, der tiefer in den Führungsdurchlaß hineinragt als seine Führungs- und Endbandabschnitte. Wegen dieser Anordnung der Kanten 24c können sie reibungslos mit dem Außenumfang des Ausgangsmaterials in Eingriff kommen und dieses sicher vorwärts schieben, bevor sie sich reibungslos davon lösen. Somit wird das Ausgangsmaterial auf eine reibungslose und zuverlässige Art transportiert.
Der Führungsdurchlaß 28 für das Ausgangsmaterial ist durch den Träger 25 und in axialer Richtung von diesem geformt, wie in Fig. 2 und 3a gezeigt ist. Ein ringförmiger Flansch 29, der in den Halter integriert ist und so nachfolgend erwähnte Bauteile sichert, ragt radial und vom Mittelteil nach außen in Richtung der Dicke des Trägers 25. Der Träger 25 wird vorzugsweise aus einem Hartstoff wie z. B. Hartmetall, Keramik oder dergleichen gefertigt, so daß das Ausgangsmaterial 'W' mit diesem in reibungslos gleitendem Kontakt sein kann und die Härte eines Lagerteils der Matrize 1 sichergestellt wird.
Durch einen Teil des Trägers 25 sind neben dem Flansch 29 Schlitze 30 eingefügt. Die Schlitze 30 verlaufen radial und sind in Winkelabständen von 180º angeordnet, und sie sind mit dem Führungsdurchlaß 28 verbunden, so daß die Schaufeln 24 festsitzend in die Schlitze passen.
Die Schaufeln 24 werden auf diese Weise radial und nach innen in die entsprechenden Schlitze 30 eingesetzt, wobei ihre erweiterten Enden 24b gegen die Außenumfang-Oberfläche des Trägers 25 drücken und ihre spiraligen Kanten 24c eine bestimmte Distanz in den Führungsdurchlaß 28 ragen, wie in Fig. 3a gezeigt ist.
Die Innenrand-Oberfläche der ringförmigen Platte 26, die mit dem Flansch 29 des Trägers 25 verschraubt 31 ist, stützt die Außenflächen der erweiterten Enden 24b jeder Schaufel 24. Die auf diese Weise an ihrem Platz gehaltenen Schaufeln sind in radialer Richtung unverschiebbar.
Das Zahnrad 27 besitzt eine axiale Bohrung 33, um den Träger 25 aufzunehmen, und einen ringförmigen Flansch 34, der in der Bohrung innen vorsteht. Der Flansch 29 des Trägers ist an den ringförmigen Flansch 34 des Zahnrads angelegt und dort mit Hilfe des Bolzens 31 befestigt, wodurch er das Zahnrad 27 mit dem Träger 25 fest verbindet.
Eine kurze, säulenartige Nase 35 ist so geformt, daß sie in der Mitte einer Seite des Trägers 25 vorsteht, und auf der anderen Seite des Trägers ist entsprechend eine flache, zylindrische Vertiefung 36 in ähnlicher Weise geformt. Diese Nase 35 und diese Vertiefung 36 können in einen sich drehenden Eingriff gebracht werden.
Durch den Eingriff der Nasen 35 in die entsprechenden Vertiefungen 36 werden die ersten Treibschrauben 20 hintereinander geschaltet und koaxial mit den zweiten Treibschrau ben 21 verbunden. Dadurch wechseln sich die ersten und zweiten Treibschrauben ab und können so voneinander unabhängig rotieren.
Die Nase 35 der Treibschraube 21, die sich im Fluß des Ausgangsmaterials am weitesten stromabwärts befindet, ist in der flachen Vertiefung 7a der Düse 7, die an dem Druckbehälter 2 angebracht ist, eingesetzt. Andererseits ist die Vertiefung 36 der Treibschraube 20, die sich am weitesten flußaufwärts befindet, an einer kurzen, säulenartigen Nase 19a der ortsfesten Führung 19 befestigt und hält alle Treib schrauben 20 und 21 zwischen der Führung 19 und der Düse 7 an der Verwendungsstelle.
Einige der ersten oder zweiten Treibschrauben 20 oder 21 sind axial länglich, so daß sie an ihren mittleren Abschnitten auf einem Rahmen 40 durch entsprechende Lager 39 gehalten werden. Die Positionszahl 41 bezeichnet Ringe, die die Kugellager positionieren.
Zylindrische Vertiefungen 43, die jeweils an den Innenrandflächen der verbundenen ersten und zweiten Treibschrauben und 21 gebildet sind, erstrecken sich eine erhebliche Strecke axial zwischen den benachbarten Schaufelgruppen 24, die in dem Materialfluß gegen die Flußrichtung und in Flußrichtung angeordnet sind. Ringe 44, die in den zylindrischen Vertiefungen 43 eingesetzt sind und bestimmte Bereiche des Führungsdurchlasses 28 festlegen, sind aus einem Material mit geringer Reibung hergestellt, um einen reibungslosen Fluß des Ausgangsmaterials zu gewährleisten.
Es ist vorzuziehen, die Führungsdurchlässe 28, die die angeschlossenen ersten und zweiten Treibschrauben 20 und 21 durchdringt, als einstückigen Durchlaß zu formen, dessen Innenwand sich z. B. um 1º - 2º verjüngt, damit sie gegen den Ausgang zu leicht ausgestellt sind. Eine solche Form ist zur Verringerung der Reibung zwischen der Durchlaßwand und dem Ausgangsmaterial 'W' vorteilhaft und stellt eine reibungslose Beförderung desselben sicher.
Die spiraligen Greifkanten 24c der Schaufeln 24, die sich in Flußrichtung des Materialflusses durch den Führungsdurchlaß 28 befinden, können tiefer in diesen vorstehen als die sich in Flußrichtung weiter oben befindenden. Diese Form verhindert, daß die Kanten das Material wegen einer Änderung des Zustands seiner Oberfläche, die möglicherweise infolge von Reibung oder dergleichen während des Weiterschiebens weich wird, unzureichend greifen.
Der Antriebsmechanismus 22 weist ein Paar erste und zweite Wellen 45 und 46 auf. Diese Wellen, die zueinander parallel sind, verlaufen entlang der Reihe der ersten und zweiten Treibschrauben 20 und 21 und parallel zu dem vorrükkenden Ausgangsmaterial. Jede der Wellen 45 und 46 wird auf dem Rahmen 40 durch Kugellager 50 und Gleitlager 51 gehalten.
Erste Ritzel 47 sind an dem Rand des ersten Schafts 45 befestigt, deren Positionen den ersten Treibschrauben 20 entsprechen. Die ersten Treibschrauben 20, die mit den ersten Ritzeln 47 in Eingriff stehen, werden harmonisch und in der gleichen Richtung in Rotation versetzt. Auf ähnliche Weise sind die zweiten Ritzel 48 an dem Rand des zweiten Schafts 46 befestigt, deren Positionen den zweiten Treibschrauben 21 entsprechen. Folglich werden die zweiten Treibschrauben 21, die mit den zweiten Ritzeln 48 in Eingriff stehen, auch harmonisch und in der gleichen Richtung in Rotation versetzt.
Wie die Figuren 4a und 4b zeigen, sind die Eingangsgetriebeeinheiten 52 und 53 mit dem jeweiligen Ende des ersten bzw. zweiten Schafts 45 bzw. 46 verbunden. Diese Eingangsgetriebeeinheiten 52 und 53 sind miteinander in Eingriff, und ein einfaches Ritzel 54 steht mit einem der Getriebeeinheiten 52 in Eingriff. Das einfache Ritzel 54 sitzt starr auf einer Antriebswelle 55, die wiederum mit einer Abtriebswelle 55 eines ersten Antriebs, wie z. B. einem nicht gezeigten Elektromotor oder einer Antriebsmaschine, wirkverbunden ist.
Bei der Funktion dieser Antriebseinrichtung 22 wird der erste Antrieb eingeschaltet, der das einfache Ritzel 54 in Drehbewegung versetzt, und somit werden die Eingangsgetriebeeinheiten 52 und 53 mit der gleichen Geschwindigkeit, aber in entgegengesetzter Richtung in Drehbewegung versetzt. Folglich rotieren der erste und der zweite Schaft 45 und 46 mit der gleichen Geschwindigkeit in entgegengesetzten Richtungen und übertragen die Energie über das erste und das zweite Ritzel 47 bzw. 48 auf die ersten und zweiten Treibschrauben 20 und 21. Somit drehen sich alle ersten Treibschrauben 20 mit der gleichen Geschwindigkeit, aber in entgegengesetzter Richtung wie die Treibschrauben 21.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es so, daß sich eine Mehrzahl von ersten Treibschrauben vorzugsweise in einer Richtung drehen können, die zu der Richtung entgegengesetzt ist, in der sich eine andere Mehrzahl von zweiten Treibschrauben drehen und dadurch einen wirksamen Vorschub erzeugen.
Da sich die ersten Treibschrauben 20 und die zweiten Treibschrauben 21 in entgegengesetzten Richtungen drehen, um das Ausgangsmaterial 'W' zum Druckbehälter 2 zu schieben, haben die spiraligen Greifkanten 24c in den ersten Treibschrauben eine normale Neigung und die in den zweiten Treibschrauben eine entgegengesetzte Neigung oder umgekehrt.
Bei der Funktion der Vorrichtung 9 zum Einpressen des Ausgangsmaterials in den Druckbehälter wird das Paar Zuführwalzen 18 in Bewegung gesetzt, das Ausgangsmaterial 'W' in den Durchlaß 28 zu führen, der durch die ersten und zweiten Treibschrauben 20 und 21 hindurch gebildet ist. Das Paar spiraliger Kanten 24c in jeder der Treibschrauben 20 und 21 wird somit den Rand des Materials 'W' greifen und mithelfen, dieses zu dem Druckbehälter 2 zu schieben.
Der Schub, den eine solche ' Schraub-Antriebs'-Einrichtung an das Ausgangsmaterial 'W' abgibt, ist so stark, daß der Innendruck in dem Behälter 2 leicht auf einen ausreichenden Pegel erhöht wird, um die reibungslose Extrusion des Materials zu ermöglichen.
Die Reibung zwischen dem Ausgangsmaterial 'W' und dem Durchlaß durch die Vorrichtung 9 erhöht die Temperatur des Materials in einem Bereich, so daß es nicht schmilzt, aber die Wärmeenergie reduziert, die der Heizkörper 3 erzeugen muß.
Es sollte angemerkt werden, daß die spiraligen Kanten 24c in den ersten Treibschrauben das Ausgangsmaterial 'W' in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung der zweiten Treibschrauben greifen, da erste und zweite Treibschrauben 20 und 21 abwechseln und sich in entgegengesetzten Richtungen drehen. Daher wird das Ausgangsmaterial vor einer Drehung und einem unerwünschten Drall um seine eigene Achse geschützt, da andernfalls eine Drehung oder ein Drall die reibungslose Zufuhr des Materials in den Druckbehälter 2 verschlechtern würde. Ein wichtiges Merkmal des gezeigten Ausführungsbeispiels ist, daß die Schaufeln in einer Treibschraube 20 oder 21 und die in der nächsten Treibschraube 21 oder 20 so nahe zueinander wie möglich angeordnet sind, um die unerwünschte Drehung oder den Drall des Ausgangsmaterials 'W' vollständig zu verhindern.
Da die auf den Schaften 45 und 46 montierten und gleich großen und ausgebildeten Eingangsgetriebeeinheiten 52 und 53 die ersten und zweiten Treibschrauben 20 und 21 automatisch in entgegengesetzte Richtungen, aber mit der gleichen Geschwindigkeit antreiben, gibt es zudem keine Möglichkeit, daß das Ausgangsmaterial auseinanderfällt, geknickt oder auf andere Weise geschädigt wird und seine reibungslose Zufuhr schwierig gemacht wird.
Obwohl in dem Ausführungsbeispiel drei erste Treibschrauben 20 mit drei zweiten Treibschrauben 21 kombiniert sind, kann eine der ersteren mit einer der letzteren verwendet werden, oder es können wahlweise viel mehr erste Treibschrauben zusammen mit viel mehr zweiten eingesetzt werden, je nach der gewünschten Stärke des auf das Material ausgeübten Schubs.
Anstelle der zwei Schaufeln 24 in jeder Treibschraube des Ausführungsbeispiels können drei oder vier Schaufeln in jeder Treibschraube eingebaut werden, wie in Fig. 5a und 5b gezeigt ist.
Zusammenfassend ist die hier angegebene Vorrichtung zum kontinuierlichen Einpressen von länglichem Ausgangsmaterial in den Druckbehälter, wobei das Material danach extrudiert werden muß, so konstruiert, daß Treibschrauben mit jeweils einer spiraligen Kante in Drehung versetzt werden, damit ihre Kanten den Rand des Materials ergreifen. Da eine Art 'Schraub-Antriebs'-Einrichtung bewirkt wird, wenn die Treibschrauben angetrieben werden, kann das Material unter starkem Schub zwangsweise und kontinuierlich dem Behälter sicher zugeführt werden. Auf diese Weise können nun Ausgangsmaterialien jeder Art in einer kontinuierlichen Weise extrudiert werden, wobei die Durchführbarkeit der kontinuierlichen Extrusion außerordentlich verbessert wurde.
Wie oben schon ausführlich dargestellt, wird das Ausgangsmaterial, das dem Extruder zugeführt wird, vor versehentlichem Drall um seine eigene Achse oder anderem Verdrehen gut geschützt, da sich die ersten und zweiten Treibschrauben in entgegengesetzten Richtungen drehen und dadurch ein reibungsloses Zuführen des Materials in den Druckbehälter ermöglicht wird.

Claims

1. Vorrichtung (9) zum kontinuierlichen Einpressen eines länglichen, extrudierbaren Ausgangsmaterials (W) in einen Extrusionsdruckbehälter (2) eines Extruders (4), wobei das Ausgangsmaterial drahtförmig oder stabförmig ist, mit folgenden Merkmalen:

mindestens einer ersten Treibschraube (20) und zumindest einer zweiten Treibschraube (21);

einem Führungsdurchlaß (28), durch den Ausgangsmaterial (W) gefördert wird, wobei der Führungsdurchlaß (28) eine Achse aufweist und alle Treibschrauben (20, 21) durchdringt; einer oder mehreren spiraligen Greifkanten (24c), die in den Führungsdurchlaß (28) vorstehen und entlang eines Innenrandes jeder Treibschraube (20, 21) in einem vorgegebenen Führungswinkel gebildet sind, um das Ausgangsmaterial (W) am Außenumfang zu greifen;

wobei alle Treibschrauben (20, 21) in Reihe an verschiedenen Positionen entlang der Achse und drehbar um die Achse, aber unveränderlich in Bezug zueinander in axialer Richtung der Führungspassage (28) angeordnet sind; und mit

einem Antriebsmechanismus (22) zur Drehung der ersten und zweiten Treibschraube (20, 21) in entgegengesetzten Richtungen, wobei die spiraligen Greifkanten (24c) derartig angestellt sind, daß das Ausgangsmaterial (W) von den Treibschrauben (20, 21) in Richtung des Druckbehälters (2) gedrückt wird, ungeachtet der entgegengesetzten Richtungen, in denen die ersten und zweiten Treibschrauben (20, 21) drehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Ausgangsmaterial (W) aus einer Aluminiumlegierung besteht und die spiraligen Greifkanten (24c) aus einem Hartstoff bestehen, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Hartmetall, Keramiken und andere Stoffe mit im wesentlichen gleicher Härte enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei keine der spiraligen Greifkante (24c) in jeder Treibschraube (20, 21) von irgendwelchen Senken oder Nuten auf beiden Seiten eingeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede spiralige Greifkante (24c) derart geformt ist, daß deren Mittelabschnitt relativ tiefer in den Führungsdurchlaß (28) vorsteht als deren Endabschnitte, die jeweils einem Eingang und einem Ausgang des Führungsdurchlasses (28) zugewandt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Antriebsmechanismus (22) derart aufgebaut ist, daß dessen Eingangsgetriebeeinheiten (52, 53) miteinander im Eingriff stehen und eine davon (52) mit einem gemeinsamen Ritzel (54) im Eingriff steht, so daß das von einem Hauptantrieb angetriebene gemeinsame Ritzel (54) die Eingangsgetriebeeinheiten (52, 53) derart antreibt, daß die ersten und zweiten Treibschrauben (20, 21) gemeinsam aber in entgegengesetzten Richtungen angetrieben werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei zwei oder mehr erste Treibschrauben (20) mit zwei oder mehr zweiten Treibschrauben (21) kombiniert sind, so daß jede der ersteren axial zwischen zwei der letzteren und umgekehrt angeordnet sind, wobei Getriebezähne (27) integral und ringförmig am Außenumfang jeder Treibschraube (20, 21) gebildet sind, und wobei erste Ritzel (47), die fest auf einem ersten Schaft (45) befestigt sind, mit den jeweiligen ersten Treibschrauben (20) im Eingriff stehen können, während zweite Ritzel (48), die auf einem zweiten Schaft (46) befestigt sind, mit den zweiten Treibschrauben (21) derart im Eingriff stehen, daß diese, wenn eine der Eingangsgetriebeeinheiten (52, 53) angetrieben wird, nicht nur die ersten Treibschrauben (20) über den ersten Schaft (45), sondern auch die andere Eingangsgetriebeeinheit (53) antreiben, die wiederum auf ähnliche Weise die zweiten Treibschrauben (21) über den zweiten Schaft (46) antreibt.