DE2810721A1 - Extruderscheibe - Google Patents
ExtruderscheibeInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
- B21C23/005—Continuous extrusion starting from solid state material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Extrusion Of Metal (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
DR. E3RG DIPL -ING. 3TAPF 9 Q 1 Π 7 9 1
DIPL.-ING. SCHWABE DR. PR. SANDMAIR ^ " I U / Z I
PATENTANWÄLTE Postfach 860245 · 8000 München 86
Anwaltsakte 28 891 1^- μ^γζ 1978
United Kingdom Atomic Energy Authority, London, Grossbritanien.
Extruders ehe ib e
-Ansprüche-
809838/0803
β (089) 988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850
988273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM
988274 TELEX: Bayec Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270)
983310 0524560BERGd Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)
Die Erfindung bezieht sich auf das Formen von Werkstoffen durch Extrudieren.
Die GB-PS 1 370 894 der Anmelderin beschreibt ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Formen von kontinuierlich zugeführten Werkstoffen durch Extrudieren.
Bei dem beschriebenen Verfahren ist vorgesehen, daß ein Ausgangsmaterial in ein Ende eines Durchlasses
eingebracht wird, welcher zwischen einem ersten und einem zweiten Teil gebildet ist, wobei die mit dem zu extrudierenden
Material in Berührung kommende Oberfläche des zweiten Teiles größer ist als die entsprechende Oberfläche
des ersten Teils, daß das dem einem Ende gegenüber liegende Ende des Durchlasses abgesperrt ist und wenigstens
eine Formöffnung aufweist, und daß die den Durchlaß begrenzende Oberfläche des zweiten Teils relativ zu der den
Durchlaß begrenzenden Oberfläche des ersten Teils von dem einem Ende zum versperrten Ende hin bzw. in Richtung auf
die oder jede Formöffnung zu bewegt wird, so daß das Ausgangsmaterial durch Reibung mit der den Durchlaß begrenzenden
Oberfläche des zweiten Teils im wesentlichen vollständig entlang dem Durchlaß mitgenommen und durch die oder
jede Formöffnung hindurch ausgepreßt wird.
Die in der genannten GB-PS beschriebene Vorrichtung umfaßt bewegliche und feststehende Teile, welche zusammen
einen länglichen Durchlaß begrenzen, ein in den Durchlaß hinein ragendes und diesen versperrendes Verschlußteil,
809838/0803 -6-
wenigstens eine dem. Verschlußteil zugeordnete, vom Durchlaßausgehende
Formöffnung, eine Einrichtung für die kontinuierliche Zufuhr eines zu extrudierenden Werkstoffs zu
einer vom Verschlußteil· entfernten Ste^e des Durchlasses,
wobei die den Durchlaß begrenzende Oberfläche des beweglichen
Teils größer ist als die den Durchlaß begrenzende
Oberfläche des feststehenden Teils, so daß das dem Durchlaß zugeführte Material bei der Bewegung der den Durchlaß
begrenzenden Oberfläche des beweglichen Teils relativ zu der den Durchlaß begrenzenden-Oberfläche des feststehenden
Teils durch die Reibung mit der den Durchlaß begrenzenden
Oberfläche des beweglichen Teils in Richtung auf das Verschlußteil
mitgenommen und dadurch im wesentlichen vollständig durch die; oder jede Formöffnung hindurch ausgepreßt
wird.: ■■'. -.":■
,In einer besonderen Äusführungsform hat die in der genannten
G-B-PS beschriebene Vorrichtung eine das bewegliche Teil darstellende , von einer endlosen Nut umgebene,
drehbare Scheibe, einen die Nut über ein Teil· ihrer Länge überdeckenden, feststehenden Schuh, welcher zusammen mit
der Nut einen Durchlaß begrenzt, ein dem Schuh zugeordnetes
,in die Nut hineinragendes und ein Ende des Durchlasses versperrendes Verschiufiteil und wenigstens eine
dem Verschlußteil· oder dem Schuh zugeordnete Formöffnung. Eine -; soTölie Vorrichtung eignet sich zum kontinuieriichen
Extrudieren eines dem Durchlaß kontinuieriich zugeführten
WerkstoffS-durch die Formöffnung.
809838/0803 "7"
Die GB-PS Λ 4-34 201 der Anmelderin, ein Zusatzpatent zu
der genannten Gb-PS 1 370 894·, beschreibt Verbesserungen
der vorstehend beschriebenen Vorrichtung. Gemäß diesen Verbesserungen hat der Schuh einen vor dem Verschlußteil in
den Durchlaß hineinragenden und sich über ein Teil seiner Länge erstreckenden Vorsprung, dessen Breite im wesentlichen
gleich der des Durchlasses ist. Eine weitere Verbesserung besteht darin, daß die von der Nut umgebene
Scheibe aus drei an einander liegenden Scheiben zusammengesetzt ist, wobei die mittlere Scheibe einen kleineren
Durchmesser hat als die beiden äusseren Scheiben, so daß auf dies.e Weise eine Wut gebildet ist. Die drei
Scheiben sind durch einander entgegengesetzte, auf die beiden äusseren Scheiben ausgeübte Kräfte unter Druck
zusammengehalten.
Durch die dreiteilige Ausführung der Scheibe sind Spannungskonzentrationen vermieden, wie sie in den Ecken einer in
einer einstückige Scheibe gefrästen Hut auftreten.
Während des Extrudierens ist die Scheibe zyklisch auftretenden thermischen und mechanischen Belastungen unterworfen. Die thermische Belastung ergibt sich aus der durch die
Gleitreibung zwischen dem Ausgangsmaterial, dem Schuh und der Scheibe sowie von der im Verlauf des Verfahrens erzeugten
Verformungsenergie hervorgerufenen Erwärmung. Die
mechanische Belastung ergibt sich aus dem in den Bereichen, in denen das Material komprimiert und extrudiert wird,
809838/0803 -8"
erzeugten Druck. Die beiden Arten der Belastung treten zyklisch: auf, wenn die einzelnen Bereiche der Arbeits- fläche
der Scheibe bei deren Drehung den Extrutionsbereich
durchlaufen. Die kombinierte zyklische Belastung kann zur Entstehung von feinen Ermüdungsrissen in den
Oberflächen der Nut führen. Durch das Eindringen des komprimierten
Materials in die feinen Risse können diese sieh-dann vergrößern, bis die Scheibe schließlich zerbricht.
".."■""-" -; ■: "■.-.-
Bei/ einer dreiteiligen Scheibe ergeben sich gewisse Schwierigkeiten
in bezug auf die Abführung der Wärme von der den Boden der Hut bildenden mittleren Scheibe, so daß
diese für durch die; thermische Belastung hervorgerufene
Schäden anfälliger ist als die beiden äusseren Scheiben» Die Erfindung schafft eine Ausführungsform einer solchen
Scheibe!,/welche diesen Nachteil verringert oder gänzlich
/beseitigt:. -.-.-■:-.'
Gemäß der Erfindung ist bei einer Extriiderscheibe mit einer
entlang dem Umfang verlaufenden endlosen Nut für eine Yorrichtung;
zumMcontimiieriichen Formen von Werkstoffen durch
Extrudieren vorgesehen,'daß sie aus zwei in einer innerhalb
-der Breite des "Bodens der Nut verlaufenden r.arialen
Ebene in gegenseitiger Anlage befindlichen Teilen zusammengesetzt ist, welche im Betrieb der Scheibe zum Extrudieren
eines Werkstoffs unter Druck in gegenseitiger Anlage zusammengehalten sind.
■■■■;:■■'.".-:■.' -'- -■' .809838/0803 ~9~
Eine Einrichtung zum Zusammenhalten der beiden Teile kann
eine hydraulische Einspannvorrichtung oder Mutter aufweisen, welche so angeordnet ist, daß sie einander entgegengesetzte
Kräfte erzeugt, welche die beiden Teile in gegenseitiger Anlage zusammenhalt.
Die Berührungsebene kann in der Mitte des Bodens der Nut
verlaufen oder in bezug auf die Breite der Wut unsymmetrisch angeordnet sein. Sie kann auch in der gleichen
Ebene verlaufen wie eine der Seitenwände der Nut.
In radialer Richtung erstreckt sich die Berührungsebene
vorzugsweise nicht bis an eine angetriebene Welle heran, auf welcher die Scheibe aufgekeilt oder sonstwie gemeinsam
damit drehbar befestigt ist, und vom Umfang der Welle aus erstreckt sich ein ringförmiger Hohlraum in radialer
Richtung um ein Stück auf die Nut zu. Es können Einrichtungen zum Hindurchleiten eines Kühlmittels durch den
Hohlraum vorgesehen sein, oder der Hohlraum kann mit einem Material gefüllt sein, welches eine höhere Wärmeleitfähigkeit
aufweist als das Material der beiden Teile der Scheibe.
Sofern die Berührungsebene nicht in der gleichen Ebene verläuft wie eine der Seitenwände der Nut, sind die Ecken
der Nut vorzugsweise ausgerundet, um Spannungskonzentrationen zu vermeiden bzw. zu verringern.
-10-
809838/0803
AA
Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Pig. 1 eine Teilansicht einer Extruderscheibe in axialem Schnitt in einer Ausführungsform der
Erfindung und
Fig. 2 und 3 Fig. 1 entsprechende Ansichten einer
zweiten bezw. dritten Ausführungsform, in denen einander entsprechende Teile mit den gleichen
Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
Fig. 1 zeigt eine Extruderscheibe für eine Vorrichtung
zum kontinuierlichen Formen von Werkstoffen durch Extrudieren
in einem in der genannten GB-PS 1 370 894-beschriebenen
Verfahren. Die Scheibe 1 ist auf einer angetriebenen Welle 2 befestigt und entlang ihrem Umfang
von einer endlosen Hut 3 umgeben. Die Nut 3, die Welle 2 und die Scheibe 1 sind hinsichtlich ihrer Wirkung identisch
mit der Nut 3 der Welle 2 und der Scheibe 1 in Fig. 1 - 4- der vorstehend genannten GB-PS der Anmelderin.
Während ,jedoch die dort beschriebene Scheibe 1 einstückig ausgeführt und die Nut 3 in ihren Umfang gefräst oder
sonstwie geformt ist,ist die Scheibe 1 gemäß der vorliegenden Erfindung aus zwei Teilen 4-, 5 zusammengesetzt.
In der Ausführungsform nach Fig.1 haben die beiden Teile 4-, 5 die gleiche Form und sind spiegelbildlich zueinander
angeordnet, so daß sie sich in einer in bezug auf die Nut 3 symmetrisch angeordneten Berührungsebene 6
809838/0803
in gegensextxger Anlage befinden. Die Berührungsebene
oder Berührungsfläche 6 erstreckt sich in Richtung auf die Welle 2 bis zu einem ringförmigen Hohlraum 7, welcher
durch Vertiefungen 8, 9 in den beiden Teilen 4- bzw. 5 gebildet ist. Die beiden Teile 4-, 5 sind mittels eines
Keils 10 drehfest auf der Welle 2 befestigt. Mir eine wirksame Kraftübertragung können mehrere Keile 10 in
gleichen Abständen um die Welle 2 herum geordnet sein. Die beiden Teile 4, 5 sind durch einander entgegengesetzte,
gleiche Kräfte in gegenseitiger Anlage entlang der Berührungsebene 6 zusammengehalten. Diese einander gleichen
Kräfte können durch eine hydraulische Einspannvorrichtung oder Mutter, welche an der Außenseite des einen Teils
angreift, und einen an der Außenseite des anderen Teils angreifenden Gegenhalt erzeugt werden. Abweichend von der
in der genannten GB-PS 1 370 894- der Anmelderin beschriebenen
Ausführungsform ist der Querschnitt der Nut 3 nicht rechteckig, sondern hat vorzugsweise, wie in Fig. 1 dargestellt,
ausgerundete Ecken, so daß an den Stellen, an denen auf Grund des auswärts gerichteten Drucks in der
Nut 3 die Gefahr von Scherbrüchen besteht, Spannungskonzentrationen vermieden sind.
Wie bereits erwähnt kann die zyklische, mechanische und thermische Belastung zu einem Bruch der Scheibe führen.
Die in der Nut 3 auf das Material ausgeübte Arbeit erzeugt Wärme, wobei der jeweils erwärmte Bereich entlang
dem Umfang der Scheibe wandert. Die nachteiligen Aus-
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Wirkungen der Erwärmung können durch wirksame Kühlung
der Scheibe/bis zu einem gewissen Maß verringert werden.
Zu diesem Zweck kann ein Kühlmittel über ( nicht gezeigte)
axiale und radiale Bohrungen in der Welle 2 durch den Hohlraum7
hindurch geleitet werden. Anderenfalls kann im Hohlraum
7 ein Wärmeableiter angeordnet sein, beispielsweise ein ."Material, welches eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist
als" das Material der Scheibe. Die Scheibe selbst ist gewöhnlich aus einem legiertem Stahl, beispielsweise aus
einem hochfestem: Stahl mit einem Chromgehalt von 5%· Als
Material für einen Wärmeableiter in einer solchen Scheibe eignen sich beispielsweise Metalle wie Natrium oder Kupfer.
Die Ausführungsform nach Fig. 2 entspricht im wesentlichen
der in Fig.-1 dargestellten, mit dem Unterschied, daß die Berührungsfläche6· in bezug auf die Nut 3' unsymmetrisch
angeordnet ist. Die beiden Teile 4-', 51 haben somit nicht
die gleiche Form. Der Hohlraum 7* kann durch eine Vertiefung
9■' in dem einen Teil 51 gebildet sein, wobei dann die
Berührungsfläche 6' des anderen Teils radial einwärts verlängert
ist oder er kann, wie durch strichpunktierte Linien dargestellt, durch Vertiefungen 91, 8' in den beiden Teilen
5' bzw. 4-T gebildet sein. Wie in der Ausführungsform
nach Fig. 1 kann der Hohlraum 7' zum Hindurchleiten eines
Kühlmittels eingerichtet sein oder einen Wärmeableiter enthalten. ;
In der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Berührungs-
809838/0803 -13-
fläche 6" nicht nur, wie in Fig. 2 dargestellt, radial
einwärts, sondern auch radial auswärts verlängert und bildet die eine Seitenwand der Nut". In diesem Falle
hat die Hut 3" eine ausgerundete und eine nicht ausgerundete Ecke zwischem dem Boden und der jeweiligen Seitenwand.
In den Hohlraum 7" können wiederum, wie vorstehend beschrieben, Einrichtungen zum Abführen von Wärme von der
Scheibe vorgesehen sein.
Gemäß der Erfindung kann die Scheibe bei Auftreten von feinen Ermüdungsrissen in den Wänden der Nut repariert
werden, braucht also nicht ausgewechselt zu werden. In einem solchen Fall kann das Profil der Nut bis zur Tiefe
der Risse spanabhebend bearbeitet werden, wobei dann der Abtrag des Materials an den Wänden der Nut durch spanabhebende
Bearbeitung an den Berührungsflächen ausgeglichen werden kann. Ein solches Verfahren ist offensichtlich sehr
viel wirtschaftlicher als die vollständige Erneuerung der Scheibe.
In allen Ausf,ührungsf ormen kann die Nut einen ebenen Boden
mit wenigstens einer ausgerundeten Ecke aufweisen, wie durch strichpunktierte Linien dargestellt. In der Ausführungsform
nach Fig. 3 ist nur die eine, an der rechten Seite liegende Ecke ausgerundet.
ΙΟ983β/Ο·Ο|
Claims (11)
1.V Drehbare Extruderseheibe mit einer entlang dem
iJmfang verlaufenden endlosen Nut für eine Vorrichtung
zum, kontinuierlichen Formen von Werkstoffen durch Extrudieren, dadurch ge k ennzeichnet, daß die
: Scheibe(1) aus zwei.in einer innerhalb der Breite der
Wut (5) verlaufenden Ebene in gegenseitiger Anlage befindlichen Teilen (4-, 5) gebildet ist, welche im Betrieb
der Scheibe zum Extrudieren.eines Werkstoffs unter Druck
; in gegenseitiger Anlage gehalten sind.
2. ; \;Extruderscheibe nach Anspruch 1, dadurch
: ge ken η ze ic h η e t, daß die beiden Teile (4, 5)
durch von einea? hydraulischen Einspannvorrichtung erzeugte,
einander entgegengesetzte Kräfte in gegenseitiger Anlage gehalten sind.
·■;.■■■" ;- -" -. .'■.-■■■■.: ■--■.-.- -2-
009838/0S03.
«(089)988272 X Telegramme·. Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850
988273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM
V988274 ; ■-.,-■-" TELEX:. Bayet Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270)
983310 0524560BERGd "·." Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)
— C —
3. Extruder Scheibe nach. Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennz eichnet, daß die Berührungsebene (6) durch die Mitte des Bodens der Nut (3) verläuft.
4-. Extruders ehe ibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Berührungsebene (6)
in bezug auf den Boden der Nut (3) unsymmetrisch angeordnet ist.
5· Extruderscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Berührungsebene (6)
in einer Ebene mit einer Seitemirand der Mut (3) verläuft.
6. Extruderscheibe nach wenigstens einem der Ansprüche
1 - 5? dadurch gekennzeichnet, daß sich die Berührungsebene (6) in radialer Richtung nicht
bis an eine Welle (2), auf welcher die Scheibe (1) damit gemeinsam drehbar befestigt ist, heran erstreckt, und
daß sich ein ringförmiger Hohlraum (7) vom Umfang der Welle in radialer Richtung um ein Stück auf die Nut (3)
zu erstreckt.
7· Extruderscheibe nach Anspruch 6, dadurch
gekennz e ichne t, daß Einrichtungen zum Hindurchleiten
eines Kühlmittels durch den Hohlraum (7) vorgesehen sind.
8. Extruderscheibe nach Anspruch 6, dadurch
&09838/0803 _3_
gekenn ze lehnet, daß der Hohlraum (7) mit
einem Material gefüllt ist, welches eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Material der beiden Teile
(4, 5) der Scheibe (1).
9. Extruderscheibe nach wenigstens einem der Ansprüche
1-4· und 6 - 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ecken der Nut (3) zur Verringerung von Spannungskonzentrationen während des Betriebs der Scheibe (1) zum
Extrudieren eines Werkstoffs ausgerundet sind.
10. Extruderscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nur die der in der Berülirungsebene
verlaufenden Seitenwand der Nut (3) gegenüber liegende Ecke derselben zur Verringerung von
SOannungskonzentrationen während des Betriebs der Scheibe (1) zum Extrudieren eines Werkstoffs ausgerundet
ist.
11. Vorrichtung zum kontinuierlichen Extrudieren
eines Werkstoffs mit einer entlang ihrem Umfang von einer endlosen Nut umgebenen, drehbaren Scheibe, einem die Nut
über ein Teil ihrer Länge überdeckenden und mit der Nut zusammen einen Durchlaß begrenzenden, feststehenden Schuh,
einem dem Schuh zugeordneten und zum Absperren eines Ende des Durchlasses in die Nut hineinragenden feststehenden
Verschlußteil und wenigstens einer dem Verschlußteil oder dem Schuh zugeordneten, nahe dem abgesperrten Ende des
809838/0903 4
Durchlasses in Strömungsverbindung mit diesem stehenden
Formöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (1) entsprechend wenigstens einem der vorstehenden
Ansprüche ausgebildet ist.
-5-
809838/0803
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