On utilise des matières plastiques de différents types comme le
PVC souple, le PVC rigide, le polyéthylène pour la fabrication de pièces allongées de section constante destinées à des usages divers.
Dans le présent exposé ces pièces sont appelés profilés, ce terme englobant donc aussi bien les tuyaux de section circulaire que les barres pleines ou les pièces de forme tubulaire mais de section non circulaire.
La matière plastique sous forme de poudre ou de granulé, éventuellement mélangée à un colorant ou à une charge d'une autre nature, est introduite dans une boudineuse où elle est chauffée et malaxée. A la sortie de la boudineuse, elle est refoulée à l'état plastique dans la tête d'extrusion dont la fonction est de la mettre en forme.
En général, les têtes d'extrusion connues sont constituées de plusieurs pièces métalliques assemblées les unes aux autres et comprenant un embout d'entrée de forme cylindrique qui se raccorde à l'orifice de sortie de l'extrudeuse. Les pièces de la tête d'extrusion délimitent entre elles un passage continu raccordant l'embout d'entrée à l'orifice de sortie dont la forme et les dimensions sont celles du profilé que l'on désire obtenir. Lorsque ce profilé est tubulaire, le passage qui relie l'embout d'entrée à l'orifice de sortie est de forme annulaire et il est souvent divisé en différents segments par quelques nervures radiales servant à tenir la pièce centrale ou mandrin. On connaît déjà des têtes d'extrusion qui sont pourvues de moyens de chauffage, par exemple d'une chambre interne qui peut être raccordée à un circuit d'huile à température réglée.
Alors que ces têtes d'extrusion connues satisfaisaient jusqu'à maintenant aux besoins de la technique, on a constaté récemment que lorsqu'elles étaient construites pour traiter les débits élevés que produisent les boudineuses actuelles et produire des profilés de grandes dimensions, par exemple des tuyaux de 30 cm de diamètre et de 5 mm d'épaisseur ou des profilés de forme générale carrée présentant des nervures externes ayant une épaisseur moyenne de l'ordre de 10 mm, le profilé obtenu présentait des irrégularités ayant la forme de vagues ou de cannelures plus ou moins régulièrement espacées. L'étude des causes de ces irrégularités est complexe. En effet, plusieurs hypothèses peuvent être faites et il est difficile de dominer avec une précision suffisante les différents paramètres qui conditionnent le fonctionnement d'une boudineuse et de sa tête d'extrusion.
Toutefois, en partant de l'idée que la cause principale de ces irrégularités était de faibles différences de température qui subsistent à l'intérieur de la veine fluide qui traverse la tête d'extrusion, on est arrivé à la présente invention qui consiste à réaliser un agencement de la tête d'extrusion permettant d'éliminer les irrégularités constatées.
Le but de l'invention est ainsi de créer une tête d'extrusion pour profilé en matière plastique susceptible de traiter des débits de matière supérieurs à 10 cm3/sec. et de former des profilés sans irrégularités.
Dans ce but la tête d'extrusion pour profilé en matière plastique selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif d'égalisation de température constitué par une série de conduits pour la matière extrudée séparés par des parois orientées dans le sens de l'écoulement de ladite matière et par des moyens pour maintenir les parois à une température égale, les dimensions des conduits étant choisies de manière à assurer une égalisation des températures à l'intérieur des veines fluides traversant les conduits.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la tête d'extrusion selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe axiale de ladite forme d'exécution, et
la fig. 2 une vue en coupe partielle selon la ligne Il-Il de la fig. 1.
Avant de décrire en détail la construction de la tête d'extrusion représentée au dessin, il est nécessaire d'exposer la règle appliquée pour dimensionner les conduits d'égalisation de températures. Considérons un fluide qui s'écoule à une vitesse v entre deux parois planes et parallèles et admettons que la température T du fluide à l'entrée dans ce canal est différente de la température To à laquelle les parois sont maintenues. Il se produit un échange de chaleur entre le fluide et les parois du conduit et, au bout d'un certain temps, c'est-à-dire lorsque le fluide a parcouru un certain chemin, à partir de l'entrée dans le canal, la veine a une température qui est pratiquement égale dans toute sa section alors qu'en amont de ce point il subsiste des différences de température à l'intérieur de cette veine.
Si la température des parois est plus faible que celle du fluide, le centre de la veine est plus chaud que les couches limites et la transmission de chaleur se fait de la veine fluide vers les parois alors que, si les parois sont plus chaudes que le fluide, la transmission de chaleur se fait dans l'autre sens et c'est le centre de la veine qui aura une température plus faible que les couches limites se déplaçant au contact des parois.
Le calcul montre que dans le cas d'un canal de faible largeur e, la veine du centre prend la température des parois après un certain temps de séjour. Plus exactement, la différence de température devient négligeable lorsque la valeur de l'expression
a.t
e2 sans dimension, est égale ou supérieure à 0,4.
a est une valeur qui s'exprime en cm2/s et qui dépend des propriétés de transmission de la chaleur présentées par le fluide.
Elle est de 5,5.10-4 cm2/s environ pour le polyéthylène.
t est le temps de séjour du fluide dans le canal, temps que l'on peut exprimer en s par exemple.
e est la largeur du canal exprimé en cm.
D'autre part, on sait que les boudineuses utilisées actuellement pour la production de profilés de grandes dimensions permettent d'extruder du PVC rigide ou du polyéthylène par exemple à des débits de l'ordre de 15 à 30 cm3/s, alors que, comme on l'a mentionné plus haut, les têtes d'extrusion conventionnelles sont sujettes aux irrégularités constatées déjà lorsque le débit dépasse environ 10 cm3/s.
Or, ces données permettent de dimensionner le dispositif d'égalisation de température de la tête d'extrusion décrite plus loin de manière à éliminer pratiquement toute différence de température à l'intérieur de la veine fluide qui la traverse.
Dans l'expression de O donnée plus haut, on peut remplacer t, le temps de séjour, par sa valeur en fonction du débit du fluide et de la section du canal.
e.h.l t=
q où t t est le temps de séjour moyen du fluide dans le canal.
e est la largeur, h la hauteur et 1 la longueur du canal.
q est le débit du fluide qui parcourt le canal, exprimé en cm3/s par exemple.
En remplaçant, on obtient:
a.h.l
8
q.e ou bien
h.l ¯ e.q
¯ = ¯
e a
On voit donc que pour des débits supérieurs à 10 cin3/s, pour a=5,5. 10-4 cm2/s et 0 supérieur à 0,4, l'expression h.l
A=¯
e doit être égale ou supérieure à
8¯4
a soit 0,4.10
0,4. 10 4 = environ 7300 cm.
5,5. 7300
En tenant compte encore que la vitesse de la veine du centre du canal peut être un peu supérieure à la vitesse moyenne, on admet que l'expression
h.l
A
e
doit être égale ou supérieure à 11000 cm. La grandeur A ainsi définie est le rapport entre la surface de l'une des deux parois à
travers lesquelles se fait l'échange de chaleur et l'épaisseur du canal, c'est-à-dire sa dimension orientée dans le sens de l'échange de chaleur.
Cette expression peut être étendue facilement au cas où l'écoulement se fait dans plusieurs conduits parallèles, de même épaisseur. Le produit Ih est alors égal à la moitié de la surface totale à travers laquelle l'échange de chaleur s'effectue. Par extension, on peut aussi appliquer cette expression au calcul de A dans le cas où les conduits sont cylindriques ou d'une autre forme.
Dans la forme d'exécution qui va être décrite maintenant, pour éviter de donner à la tête d'extrusion un encombrement trop grand, et pour éviter une perte de charge par frottement trop élevé, le canal a été divisé en une série de conduits parallèles de section rectangulaire. Ces conduits sont répartis autour de l'axe de la tête, leur hauteur est beaucoup plus grande que leur épaisseur et les parois qui les séparent ont la forme de lamelles radiales.
La tête d'extrusion représentée au dessin est destinée à produire des tubes de section circulaire de 300 mm de diamètre extérieur et 290 mm de diamètre intérieur. Elle comprend comme pièce maîtresse une plaque circulaire 1 munie d'un embout central 2, qui est traversé par un conduit d'entrée 3 dont l'embouchure est de forme tronconique et se continue par une partie cylindrique de 20 mm de diamètre. L'embout 2 est destiné à être raccordé à la pièce extrême d'une boudineuse à matière plastique au moyen d'une bague 4 représentée.en traits mixtes à la fig. 1. La pièce 1 sera de préférence en acier et sa face interne sera usinée de façon à présenter une légère creusure à fond plat le long de laquelle la matière plastique sera guidée, de façon à s'étaler dans le sens radial vers la périphérie de la tête.
Devant la pièce de support 1 s'étend la pièce 5 qui constitue le centre isotherme du dispositif d'égalisation de température. Cette pièce, également en forme de disque, présente dans sa face antérieure une noyure cylindrique centrale et, à sa périphérie, une série de fentes radiales 6, comme on le voit à la fig. 2. Elle est fixée au support 1 par six vis 7 dont deux sont creuses comme la vis 7a et sont équipées d'un raccord 8. Le centre isotherme 5 est entouré d'une bague 9 ajustée à sa face externe cylindrique et fixée également au support 1, indépendamment du centre par une série de vis 10 qui pressent la bague 9 contre la périphérie de la pièce 1 alors que le centre isotherme 5 est positionné par rapport à la face interne creusée de la pièce 1, grâce à des entretoises annulaires 22, montées sur chacune des vis 7.
Le centre isotherme 5 porte un mandrin 11 dont la forme est celle d'une calotte à paroi cylindrique et à fond plat. Cette pièce est fixée à la paroi latérale du centre 5 par les vis 12 et maintient fermée la chambre interne 13 de forme générale cylindrique qui est raccordée à l'extérieur par les trous axiaux 14 des deux vis 7a et par les raccords 8. La face latérale externe de la paroi du mandrin 11 comprend une portion légèrement tronconique allant en s'évasant vers l'avant, à partir d'un diamètre qui correspond à celui du fond des fentes 6, puis une portion cylindrique dont le diamètre correspond au diamètre
intérieur des tuyaux à produire, c'est-à-dire 290 mm. Autour du
mandrin 11 sont fixées deux pièces de guidage en forme de bagues annulaires 15 et 16.
La bague 15 présente une face externe cylindrique et une face interne tronconique, fortement inclinée sur
l'axe, qui détermine un rétrécissement rapide du canal annulaire
qu'elle limite avec la portion tronconique de la paroi latérale du mandrin 11. La bague 16 ou filière qui est fixée à la bague 15 par
l'anneau de blocage 18 et par les vis 19 délimite la partie finale du canal annulaire dans lequel le tube à extruder prend ses dimen suions définitives. Cette bague présente une face interne formée d'une première partie légèrement tronconique, faiblement inclinée
sur l'axe, puis d'une seconde partie cylindrique qui s'étend à une distance de 5 mm de la face latérale cylindrique du mandrin 11.
L'ouverture de sortie du tube est donc délimitée par la filière 16 et par la paroi du mandrin 11.
En considérant l'ensemble de la tête d'extrusion ainsi décrite, on voit que la matière plastique qui pénètre dans cette tête par
l'embout 2 passe tout d'abord dans le canal d'entrée cylindrique 3, puis s'étale radialement vers l'extérieur en passant entre
la pièce 1 et le centre isotherme 5. Parvenue à la hauteur des fentes 6, elle se répartit en une série de conduits délimités par les
flancs de ces fentes. En sortant de ces conduits, elle arrive dans l'espace annulaire délimité par la bague 15 et par le mandrin 11 et est mise sous forme d'une surface annulaire ayant les dimensions requises. La chambre 13 peut être alimentée en huile chauffée à une température réglée avec précision, de sorte que tout le centre de la tête est maintenu isotherme de même que les lamelles Sa qui séparent les fentes 6.
Le centre isotherme 5 avec la bague 9 constitue donc bien un dispositif d'égalisation de température. A l'intérieur de ce dispositif, la matière plastique parcourt des canaux dont l'épaisseur est beaucoup plus faible que la hauteur et dont la
longueur est calculée de façon à assurer l'égalisation des températures à l'intérieur de chaque veine fluide et par rapport aux parois des conduits. Dans la forme d'exécution décrite, les conduits définis par les fentes 6 ont une hauteur h de 8 cm, une largeur e de 0,3 cm et une longueur I de 12 cm. Or, le coefficient A défini plus haut se calcule, comme on l'a vu, en faisant le rapport entre la moitié de la surface totale des parois, à travers lesquelles
l'échange de chaleur se fait, et l'épaisseur du conduit.
Dans le cas
où le passage ménagé pour la matière plastique est divisé en une
série de conduits partiels, comme dans le présent cas, il convient de multiplier la surface par laquelle se fait l'échange de chaleur dans chaque conduit, c'est-à-dire le produit Ih par le nombre de
fentes ou de conduits qui, dans le cas particulier, est de 110 et de le diviser par l'épaisseur e. La valeur de A est donc de 35200 cm, ce qui est nettement au-delà du chiffre minimum indiqué plus haut de 11000 cm. Les dimensions de la tête décrite satisfont donc aux règles fixées plus haut, de sorte qu'une égalisation pratiquement complète des températures sera assurée avec des débits de matière même supérieurs à 15 cm3/sec. En fait, la théorie exposée plus haut montre que la tête décrite pourra être utilisée jusqu'à des débits de l'ordre de 45 cm3/sec.
Dans la bague extérieure 9 et à la périphérie du support 1, on a prévu, entre les trous pour l'engagement des vis 10, des forures parallèles à l'axe et désignées
au dessin par 20. Ces forures servent à l'engagement de thermocouples 21 permettant de contrôler en permanence les températures. Si nécessaire, les faces extérieures des diverses pièces de la tête d'extrusion décrite peuvent être revêtues d'une isolation thermique ou même de corps de chauffe participant également à une égalisation complète des températures. Bien entendu, dans la construction de la tête décrite, en particulier de la pièce centrale dont les lamelles radiales forment les parois des différents conduits d'égalisation de température, il convient de tenir compte que les lamelles métalliques elles-mêmes doivent avoir une largeur
suffisante pour rester à la même température que la chambre interne 13.
Dans d'autres formes d'exécution, la disposition des conduits pourrait être différente. C'est ainsi par exemple que, pour une tête destinée à former des barres cylindriques pleines, le dispositif d'égalisation de température pourrait consister en une plaque circulaire percée d'une série de trous cylindriques parallèles à l'axe. Dans ce cas le nombre de ces trous, leur diamètre et l'épaisseur de la plaque seraient calculés de façon à satisfaire aux conditions définies plus haut. La grandeur Ih représenterait la moitié de la surface interne totale des différents conduits.
On voit aussi que la tête d'extrusion représentée au dessin peut être facilement modifiée de façon à extruder des profilés d'une autre forme. Il suffit en effet d'éliminer le mandrin 11, la bague 15 et la filière 16 et de remplacer ces pièces par d'autres pièces adaptées aux profilés à produire pour que la tête d'extrusion soit transformée. Le même dispositif d'égalisation de température et le même support de tête avec le même embout peuvent être conservés. Cette construction facilite considérablement le service de la boudineuse. La bague 15, la filière 16 et le mandrin 11 seront adaptés aux dimensions du profilé à extruder, et, dans le cas où il s'agira d'un profilé non circulaire, les bagues devront assurer le passage entre une série de lamelles réparties autour d'une couronne annulaire de section circulaire, et la section du profilé requis.
Le cas échéant, le même dispositif d'égalisation de température peut également être utilisé losqu'il s'agit de produire un profilé plat, le mandrin 11 ayant alors une forme adéquate.
We use plastics of different types such as
Flexible PVC, rigid PVC, polyethylene for the manufacture of elongated pieces of constant section intended for various uses.
In the present description, these parts are called sections, this term therefore encompassing both pipes of circular section and solid bars or parts of tubular shape but of non-circular section.
The plastic material in the form of powder or granule, optionally mixed with a colorant or a filler of another nature, is introduced into an extruder where it is heated and kneaded. On leaving the extruder, it is forced in the plastic state into the extrusion head, the function of which is to shape it.
In general, known extrusion heads consist of several metal parts assembled together and comprising a cylindrical-shaped inlet nozzle which connects to the outlet of the extruder. The parts of the extrusion head define between them a continuous passage connecting the inlet nozzle to the outlet orifice, the shape and dimensions of which are those of the profile that is to be obtained. When this section is tubular, the passage which connects the inlet nozzle to the outlet orifice is annular in shape and it is often divided into different segments by a few radial ribs serving to hold the central part or mandrel. Extrusion heads are already known which are provided with heating means, for example with an internal chamber which can be connected to an oil circuit at a controlled temperature.
While these known extrusion heads heretofore satisfied the needs of the art, it has recently been found that when they were constructed to handle the high throughputs produced by current extruders and produce large-sized profiles, for example pipes 30 cm in diameter and 5 mm thick or sections of generally square shape having external ribs having an average thickness of the order of 10 mm, the section obtained exhibited irregularities in the form of waves or grooves more or less evenly spaced. The study of the causes of these irregularities is complex. Indeed, several assumptions can be made and it is difficult to control with sufficient precision the various parameters which condition the operation of an extruder and its extrusion head.
However, starting from the idea that the main cause of these irregularities was small temperature differences which remain inside the fluid stream which passes through the extrusion head, we arrived at the present invention which consists in realizing an arrangement of the extrusion head making it possible to eliminate the irregularities observed.
The aim of the invention is thus to create an extrusion head for a plastic profile capable of treating material flow rates greater than 10 cm3 / sec. and to form profiles without irregularities.
For this purpose, the extrusion head for a plastic profile according to the invention is characterized in that it comprises a temperature equalization device consisting of a series of conduits for the extruded material separated by walls oriented in the direction of the flow of said material and by means for maintaining the walls at an equal temperature, the dimensions of the ducts being chosen so as to ensure equalization of the temperatures inside the fluid veins passing through the ducts.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the extrusion head according to the invention.
Fig. 1 is an axial sectional view of said embodiment, and
fig. 2 a partial sectional view along the line II-II of FIG. 1.
Before describing in detail the construction of the extrusion head shown in the drawing, it is necessary to explain the rule applied to size the temperature equalization conduits. Let us consider a fluid which flows at a speed v between two plane and parallel walls and let us admit that the temperature T of the fluid at the entry into this channel is different from the temperature To at which the walls are maintained. There is an exchange of heat between the fluid and the walls of the duct and, after a certain time, that is to say when the fluid has traveled a certain path, from the entry into the duct , the vein has a temperature which is practically equal throughout its section, whereas upstream from this point there remain temperature differences inside this vein.
If the wall temperature is lower than that of the fluid, the center of the vein is hotter than the boundary layers and the heat transmission is from the fluid vein to the walls whereas, if the walls are hotter than the fluid, the heat transmission is done in the other direction and it is the center of the vein which will have a lower temperature than the boundary layers moving in contact with the walls.
Calculation shows that in the case of a channel of small width e, the central vein takes the temperature of the walls after a certain residence time. More exactly, the temperature difference becomes negligible when the value of the expression
a.t
e2 dimensionless, is equal to or greater than 0.4.
a is a value which is expressed in cm2 / s and which depends on the heat transmission properties presented by the fluid.
It is approximately 5.5.10-4 cm2 / s for polyethylene.
t is the residence time of the fluid in the channel, time which can be expressed in s for example.
e is the width of the channel expressed in cm.
On the other hand, it is known that the extruders currently used for the production of large-sized profiles make it possible to extrude rigid PVC or polyethylene for example at flow rates of the order of 15 to 30 cm3 / s, whereas, as mentioned above, conventional extrusion heads are subject to the irregularities already observed when the flow rate exceeds about 10 cm3 / s.
However, these data make it possible to size the temperature equalization device of the extrusion head described below so as to practically eliminate any temperature difference inside the fluid stream which passes through it.
In the expression for O given above, we can replace t, the residence time, by its value as a function of the flow rate of the fluid and the section of the channel.
e.h.l t =
q where t t is the mean residence time of the fluid in the channel.
e is the width, h the height and 1 the length of the channel.
q is the flow rate of the fluid flowing through the channel, expressed in cm3 / s for example.
By replacing, we get:
a.h.l
8
q.e or
h.l ¯ e.q
¯ = ¯
e a
It can therefore be seen that for flow rates greater than 10 cin3 / s, for a = 5.5. 10-4 cm2 / s and 0 greater than 0.4, the expression h.l
A = ¯
e must be equal to or greater than
8¯4
a is 0.4.10
0.4. 10 4 = about 7300 cm.
5.5. 7300
Taking into account also that the velocity of the vein of the center of the canal may be a little greater than the mean velocity, we admit that the expression
h.l
AT
e
must be equal to or greater than 11,000 cm. The quantity A thus defined is the ratio between the area of one of the two walls
through which the heat exchange takes place and the thickness of the channel, that is to say its dimension oriented in the direction of the heat exchange.
This expression can be easily extended to the case where the flow takes place in several parallel conduits of the same thickness. The product Ih is then equal to half of the total area through which the heat exchange takes place. By extension, we can also apply this expression to the calculation of A in the case where the conduits are cylindrical or of another shape.
In the embodiment which will now be described, to avoid giving the extrusion head too large a footprint, and to avoid too high a pressure drop by friction, the channel has been divided into a series of parallel ducts. of rectangular section. These conduits are distributed around the axis of the head, their height is much greater than their thickness and the walls which separate them have the form of radial lamellae.
The extrusion head shown in the drawing is intended to produce tubes with a circular section of 300 mm outside diameter and 290 mm inside diameter. It comprises as a centerpiece a circular plate 1 provided with a central end piece 2, which is crossed by an inlet duct 3, the mouth of which is frustoconical in shape and is continued by a cylindrical part 20 mm in diameter. The end piece 2 is intended to be connected to the end piece of a plastic extruder by means of a ring 4 shown in phantom in FIG. 1. The part 1 will preferably be made of steel and its internal face will be machined so as to present a slight recess with a flat bottom along which the plastic material will be guided, so as to spread out in the radial direction towards the periphery of the head.
In front of the support part 1 extends the part 5 which constitutes the isothermal center of the temperature equalization device. This part, also in the form of a disc, has in its front face a central cylindrical hollow and, at its periphery, a series of radial slots 6, as can be seen in FIG. 2. It is fixed to the support 1 by six screws 7, two of which are hollow like the screw 7a and are equipped with a connector 8. The isothermal center 5 is surrounded by a ring 9 fitted to its cylindrical outer face and also fixed to the. support 1, independently of the center by a series of screws 10 which press the ring 9 against the periphery of the part 1 while the isothermal center 5 is positioned relative to the hollowed out internal face of the part 1, thanks to annular spacers 22 , mounted on each of the screws 7.
The isothermal center 5 carries a mandrel 11 the shape of which is that of a cap with a cylindrical wall and a flat bottom. This part is fixed to the side wall of the center 5 by the screws 12 and keeps the internal chamber 13 of generally cylindrical shape closed which is connected to the outside by the axial holes 14 of the two screws 7a and by the connectors 8. The face outer side of the wall of the mandrel 11 comprises a slightly frustoconical portion flaring forward, from a diameter which corresponds to that of the bottom of the slots 6, then a cylindrical portion whose diameter corresponds to the diameter
inside the pipes to be produced, i.e. 290 mm. Around
mandrel 11 are fixed two guide pieces in the form of annular rings 15 and 16.
The ring 15 has a cylindrical outer face and a frustoconical inner face, strongly inclined on
the axis, which determines a rapid narrowing of the annular canal
that it limits with the frustoconical portion of the side wall of the mandrel 11. The ring 16 or die which is fixed to the ring 15 by
the locking ring 18 and by the screws 19 delimits the final part of the annular channel in which the tube to be extruded takes its final dimensions. This ring has an internal face formed by a first slightly frustoconical part, slightly inclined
on the axis, then a second cylindrical part which extends at a distance of 5 mm from the cylindrical side face of the mandrel 11.
The tube outlet opening is therefore delimited by the die 16 and by the wall of the mandrel 11.
Considering the assembly of the extrusion head thus described, it can be seen that the plastic material which enters this head through
the end piece 2 first passes through the cylindrical inlet channel 3, then spreads out radially outwards passing between
part 1 and the isothermal center 5. Having reached the height of the slots 6, it is divided into a series of conduits delimited by the
sides of these slits. On leaving these conduits, it arrives in the annular space delimited by the ring 15 and by the mandrel 11 and is formed in the form of an annular surface having the required dimensions. The chamber 13 can be supplied with heated oil to a precisely regulated temperature, so that the entire center of the head is kept isothermal as are the lamellae Sa which separate the slits 6.
The isothermal center 5 with the ring 9 therefore constitutes a temperature equalization device. Inside this device, the plastic passes through channels whose thickness is much smaller than the height and whose
length is calculated so as to ensure equalization of temperatures inside each fluid stream and with respect to the walls of the conduits. In the embodiment described, the conduits defined by the slots 6 have a height h of 8 cm, a width e of 0.3 cm and a length I of 12 cm. However, the coefficient A defined above is calculated, as we have seen, by making the ratio between half of the total surface of the walls, through which
the heat exchange takes place, and the thickness of the duct.
In the case
where the passage for the plastic is divided into a
series of partial ducts, as in this case, it is necessary to multiply the surface by which the heat exchange takes place in each duct, that is to say the product Ih by the number of
slots or ducts which, in the particular case, is 110 and divide it by the thickness e. The value of A is therefore 35,200 cm, which is clearly above the minimum figure indicated above of 11,000 cm. The dimensions of the head described therefore satisfy the rules set above, so that a practically complete equalization of the temperatures will be ensured with material flow rates even greater than 15 cm3 / sec. In fact, the theory explained above shows that the head described can be used up to flow rates of the order of 45 cm3 / sec.
In the outer ring 9 and at the periphery of the support 1, there are provided, between the holes for the engagement of the screws 10, bores parallel to the axis and designated
in the drawing by 20. These holes are used for the engagement of thermocouples 21 making it possible to permanently control the temperatures. If necessary, the outer faces of the various parts of the described extrusion head can be coated with thermal insulation or even with heating elements also participating in complete temperature equalization. Of course, in the construction of the head described, in particular of the central part, the radial lamellae of which form the walls of the various temperature equalization conduits, it should be taken into account that the metal lamellae themselves must have a width
sufficient to remain at the same temperature as the internal chamber 13.
In other embodiments, the arrangement of the conduits could be different. Thus, for example, for a head intended to form solid cylindrical bars, the temperature equalization device could consist of a circular plate pierced with a series of cylindrical holes parallel to the axis. In this case, the number of these holes, their diameter and the thickness of the plate would be calculated so as to satisfy the conditions defined above. The magnitude Ih would represent half of the total internal surface of the various ducts.
It can also be seen that the extrusion head shown in the drawing can be easily modified so as to extrude profiles of another shape. In fact, it suffices to eliminate the mandrel 11, the ring 15 and the die 16 and to replace these parts with other parts adapted to the profiles to be produced so that the extrusion head is transformed. The same temperature equalization device and the same head holder with the same nozzle can be kept. This construction considerably facilitates the service of the extruder. The ring 15, the die 16 and the mandrel 11 will be adapted to the dimensions of the profile to be extruded, and, in the case where it is a non-circular profile, the rings must ensure the passage between a series of strips distributed around an annular crown of circular section, and the section of the required profile.
Where appropriate, the same temperature equalization device can also be used when it comes to producing a flat profile, the mandrel 11 then having a suitable shape.