NO324783B1 - Apparat og fremgangsmate for ekstrudering - Google Patents

Abstract

Et apparat for kontinuerlig ekstrudering av metaller, som omfatter: en sylindrisk rotor (1) omfattende et første og et andre ringspor (2,3), hvor rotoren (1). er innrettet for å rotere i et hus (5) som dekker sporene (2,3),. et innløp (6) i huset (5) innrettet for at fødematerialet (20). mates inn i det første sporet (2), hvor det første sporet (2) er innrettet for å ved friksjon å medtrekke fødematerialet (20),. hvor huset er forsynt med første og andre kamelementer (16,. 17) innrettet for tett tilpassning over det første og andre sporet (2,3), en første hindrende stopper (7) innrettet for å. stikke ned fra huset (5) inn i det første sporet (2), hvor stopperen (7) er innrettet til stuking av fødematerialet (20). og derved trykkøkning over en flytgrense for fødematerialet (20) for dannelse av plastifisert materiale (21) nær den første stopperen (7), i en eller flere kanaler (9) som strekker seg fra den første (2) til det andre sporet (3), hvor kanalene (9) er anordnet i rotoren (1) for å tillate strøm av det plastifiserte materialet (21) inn i det andre sporet (3), det andre sporet (3) innrettet til ved friksjon å medtrekke, og dermed varme opp materialet (21), mot en andre hindrende stopper (8) anordnet nedstikkende fra huset (5) inn i det andre sporet (3) for stuking og trykkøkning av materialet (21) for ekstrudering fra det andre sporet (3) gjennom en ekstruderingsdyse (10)

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for ekstrudering

og en anordning for ekstrudering. Apparatet kan defineres som en ekstruderingsanordning som har et oppsett best beskrevet som to konvensjonelle kontinuerlige ekstruderingsanordninger anordnet i serie på en felles akse for ekstrudering i henhold til oppfinnelsen. Det nye apparatet kan være innrettet til å resirkulere aluminium i form av opprevet materiale, eller for den mekaniske binding av fast fødemateriale, pellets eller opprevet materiale. Prosesseringen av materialet finner sted i fast tilstand. Fødematerialet utsettes for et flertall gjennomgripende plastiske deformasjonsprosesser som i kombinasjon med varmen generert av deformasjonsprosessen og den påførte friksjon iløpet av forflyttningen av materiale inne i apparatet. Hensikten med deformasjonsprosessen er å

bryte ned og fordele et allestedsnærværende overflatealuminiumsoksid som alltid dannes på aluminium i nærværet av oksygen. Hensikten med prosessen er å danne et fast produkt som har gode mekaniske egenskaper og en så uniform struktur som mulig. Ettersom aluminiumsoksidlaget ikke bindes like lett til aluminium som aluminium selv er det av viktighet å bryte ned det kontinuerlige oksidlaget for å tillate aluminiumaluminium binding i en så stor grad som mulig. Å kompaktere pulver i en kontinuerlig ekstruderingsprosess er vanligvis benevnt en såkalt "Con-form"-prosess og elementer av denne bakgrunnsteknikken er beskrevet i patentlitteraturen nevnt nedenfor. Imidlertid synes fremgangsmåtene og apparatene beskrevet i bakgrunnsteknikken ikke å være i utstrakt bruk, antageligvis på grunn av ekstrudatets utilstrekkelige materialstyrke. En ytterligere forklaring på bakgrunnsteknikkens begrensede suksess synes å være tilknyttet den meget begrensede påførte deformasjon iløpet av prosessene i henhold til bakgrunnsteknikken, noe som samtidig kan forklare ekstrudatets lavere materialstyrke.

Den foreliggende oppfinnelsen omfatter flere steg, hvorav enkelte er kjent fra bakgrunnsteknikken, hvor hvert enkelt steg bidrar til deformasjonen, men i samvirke og forbedret på en ny og oppfinnerisk måte gjennom bruken av nye elementer i henhold til oppfinnelsen. Den plastiske deformasjonen som påføres materialet gjennom fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen øker i betydelig grad den relative deformasjonsintensiteten i det behandlede materialet som også kan økes med henblikk på materialtettheten som tilnærmes en teoretisk maksimal tetthet.

Bakgrunnsteknikk

De underliggende prinsippene for ekstruderingsapparatet i henhold til oppfinnelsen er basert på et første patent på CONFORM (kontinuerlig ekstrudering), GB1370894. Dette patentet beskriver et roterende hjul med et kontinuerlig ringspor som danner tre vegger i en kanal, eller rom, og et stasjonert organ, eller kam, som danner den fjerde side. Fødemateriale mates inn i ringsporet for ekstrudering. Dette fører til at kanalen har tre drivende overflater og en stasjonær fjerde overflate, og dermed tilsammen to overflater som bidrar til materialets bevegelse. Et andre stasjonært organ, eller stopper fyller kanalen helt, og tvinger materialet til å flyte plastisk i en radiell retning gjennom en dyse eller munning foran det andre stasjonære organet, eller i en tangential retning gjennom en dyse eller munning i det andre stasjonære organet.

Et tidlig apparat av den kjente teknikk er beskrevet i US patent 406011 av Green et al. benevnt "Extrusion" og overdratt til UK atomic energy authority. Dette patentet vedrører en rørekstrudering i aksiell retning og er nevnt for å beskrive en prosess og et apparat for produksjon av et rør ved kontinuerlig ekstrudering hvor materialet mates inn i en bane som har et progressivt minkende tverrsnittsareal og som er definert ved et første organ som er roterbart i forhold til et andre organ, og en ringdyse som samvirker med de første og andre organene for å forsyne en annulær ekstruderingsbane. Det første organet og ringdysen danner en vesentlig andel av banen. Den relative bevegelsen derimellom fører til at materialet som mates til banen medtrekkes langs banen ved friksjon og ekstruderes som et rør gjennom den annulære ekstruderingsbanen.

WO 9602335 beskriver bruken av flere ringspor som benyttes i henhold til det grunnleggende patentet GB1370894. Imidlertid er hensikten med de flertallige sporene i henhold til WO9602335 å produsere flere produkter samtidig og ikke å øke deformasjonen av fødematerialet.

US20020121121 og US5813270 beskriver også bruken av flere ringspor, imidlertid er hensikten med å benytte flere ringspor som beskrevet i de to patentene å øke strømmen, eller utbyttet, av materialet gjennom en dyse i radiell retning. Dermed ekstruderes materiale fra begge sporene simultant og føres sammen gjennom et ekstruderingsdysekammer, eller trykkkammer for å produsere et produkt med et større tverrsnitt enn det som hadde vært mulig med et enkelt spor. Dette er i kontrast til utførelsen med to eller flere ringspor i henhold til denne oppfinnelsen, hvor hensikten er å forflytte materialet fra et spor til et neste i en aksiell retning for å øke trykket og den plastiske deformasjonen, eller stukingen, påført materialet.

US4227816A1 beskriver en flertrinns roterende prosesseringsanordning for plastiske og polymere materialer som er, eller kan bli, viskøse iløpet av behandlingen. Apparatet omfatter flere prosesseringsbaner anordnet som ringspor i en rotor eller et hus, og hvori hjelpetransportbaner er statisk anordnet i huset for å koble sammen prosesseringsbanene til transportert materiale. Imidlertid vil disse transportbanene være faste i forhold til stoppere som stikker inn i prosesseringskanalene og vil ikke tillate nevneverdig blanding av materiale iløpet av transport av materiale fra en kanal til en neste. Transporten av materialet i apparatet vil dermed være kontinuerlig og ikke diskontinuerlig som i den foreliggende oppfinnelse. Anordningen av hjelpetransportkanaler i huset vil forlenge den påkrevde distansen som materialet må traversere, og vil derfor øke trykktapet og energiforbruket i prosessen, uten å øke gjennomstrømningen.

Kort sammendrag av oppfinnelsen.

Den foreliggende oppfinnelsen er en løsning på i det minste enkelte av de ovenfornevnte problemene og omfatter et apparat for kontinuerlig ekstrudering av metaller, hvor apparatet omfatter

<*> en sylindrisk rotor omfattende en første og andre ringspor, hvor rotoren er innrettet for rotasjon i et hus som omslutter sporene, <*> et innløp i huset innrettet til at fødematerialet skal mates inn i det første sporet, hvor det første sporet er innrettet for ved friksjon å medtrekke fødematerialet, hvor huset er forsynt med første og andre kamelementer innrettet for tett tilpassning over nevnte første og andre spor, <*> en første hindrende stopper innrettet for å stikke ned fra huset inn i det første sporet, hvor den første stopperen er innrettet for å stuke og derved øke trykket over en flytespenning til nevnte fødemateriale for å danne plastifisert materiale nær den første stopperen. De nye trekk fremvist av oppfinnelsen omfatter følgende trekk: <*> en eller flere kanaler som strekker seg fra det første sporet til det andre sporet, hvor kanalene er anordnet i rotoren for å tillate strømning av det plastifiserte materialet inn i nevnte andre spor, <*> hvor det andre sporet er innrettet for ved friksjon å medtrekke, og dermed varme opp materialet mot en andre hindrende stopper anordnet nedstikkende fra huset inn i det andre sporet for stuking og økning av trykket i materialet som for ekstrudering fra det andre sporet gjennom en ekstruderingsdyse.

Den foreliggende oppfinnelsen beskriver en korresponderende ekstrudering av metaller, hvor fremgangsmåten omfatter mating av et fødemateriale inn i et første ringspor i en roterende sylindrisk rotor i et hus, hvor rotoren roteres i forhold til huset ved hjelp av en motor, hvor fødematerialet blir medrevet ved friksjon fra sporet ved rotasjon av rotoren, hvor fødematerialet medrives mot en første hindrende stopper anordnet utstikkende ned i det første sporet, hvor fødematerialet derved stukes og utsettes for et trykk over flytspenningen til fødematerialet og danner dermed et plastifisert fødemateriale. De nye og fordelaktige steg ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen omfatter: hvor den hindrende stopperen avbøyer en strøm av plastifisert materiale inn i kanaler anordnet i rotoren,

hvor det plastifiserte materialet strømmer i kanalene i en hovedsaklig aksiell retning i forhold til rotoren inn i et andre ringspor anordnet på rotoren, hvor det plastifiserte materiale

medrives ved friksjon fra nevnte andre spor og medrives til og mot et andre hindrende stopper som stikker ned i det andre sporet,

hvor det plastifiserte materialet stukes og avbøyes fra den andre sporkanalen gjennom en ekstruderingsdyse som et ekstrudat.

Apparatet og fremgangsmåten er fordelaktige i at fødematerialet mer effektivt kan overføres fra det første ringsporet gjennom kortere kanaler i forhold til den kjente teknikk, og vil forbedre materialgjennomstrømningen i apparatet. Videre vil oppdelingen av det plastifiserte materialet gjennom flere aksiellt rettede kanaler og medrivningen med disse kanalene idet sirkumferære retninger og utmating inn i angulært fordelte posisjoner i det andre ringsporet både forbedrer deformasjonen og blandingen av plastifisert materiale før en påfølgende ekstrudering av plastifisert materiale, hvorved homogenitets-, tetthets- og styrkeegenskapene til det ekstruderte materialet forbedres. Ytterligere fordelaktige trekk er beskrevet i det vedføyde uselvstendige krav.

Figuroverskrifter

De hertil vedføyde figurer er kun tiltenkt i illustrasjonsøyemed og skal ikke tolkes begrensende for oppfinnelsen som kun skal være begrenset av de hertil vedlagte krav. Fig. 1 illustrerer et nært isometrisk snitt av ekstruderingsapparatet. Et innløp (6) og utstrømningsutløp (13) kan sees hovedsakelig over et første spor (2). Et ekstruderingsutløp (11) kan sees anordnet hovedsakelig over et andre spor (3). De første og andre spor (2,3) er anordnet i en rotor (1) i et hus (5), hvor rotoren (1) roteres i retningen indikert av en pil. Fig. 2 er et isometrisk snitt som illustrerer rotoren (1) omfattende de første og andre spor (2,3) og også transportkanalene (9) i en akseparallell retning mellom den første og det andre sporet (2,3). Det er også vist en annulær (14) innrettet til å være anordnet om rotoren (1). Annulæren kan være innrettet for å låses i forhold til kanalene ved hjelp av en serie rektangulære spor og steppere dannet på annulærens (14) indre overflate som er innrettet til å være tilpasset til kanalene (9) og derved danne kanaltak. Fig. 3 illustrerer et frontriss av en øvre del av huset (5) hvori kan sees et innløp (6) innrettet for innmating av fødemateriale i det første sporet (2), et skrapeutspring (12) innrettet for fjerning av fødemateriale som har passert en hindrende stopper (7) i den nedre del av huset, og avbøyning av fødematerialet inn i et utmatingsutløp (13) for uttak fra ekstruderingsapparatet. En andre stopper (8) hovedsakelig over og nedstikkende inn i et andre spor (3), hvor den andre stopperen (8) er innrettet for stuking og avbøyning av plastifisert materiale gjennom en ekstruderingsdyse og inn i et ekstruderingsutløp for ekstrudering av plastifisert materiale som et ekstrudat fra ekstruderingsanordning. Skrapen (12) er vist anordnet på en første kam (16). Fig. 4 illustrerer et frontriss av en nedre del av huset (5) omfattende et første kamelement (16) på hvilken er anordnet en første stopper (7) innrettet til å stuke og forflytte fødemateriale i det første sporet (2) aksiellt gjennom kanaler mot det andre sporet (3) vist i

Fig.2. Som tidligere indikerer pilen rotasjonsretningen til rotoren (1) i huset (5).

Fig. 5 illustrerer et isometrisk snitt av en øvre del av huset (5) som sett fra en posisjon nedenfor planet som viser grenseflaten mellom husene. I tillegg til elementene vist i Fig. 3 kan det nå sees et første og andre lagersete (18,19) hvori kan anordnes lager (ikke vist) for rotoren (1) vist i Fig.2. Fig. 6 illustrerer et isometrisk snitt av den korresponderende nedre del av huset (5) som sett fra en posisjon ovenfor grenseflaten mellom husene. I tillegg til elementene vist i

Fig. 4 kan sees et annulærrom innrettet til å bære annulæren (14) vist i Fig. 2.

Fig. 7 er en forenkelet kartutsnitt av den sylindriske overflaten til rotoren (1) med spor og kanaler, som viser steppere og potensielle materialstrømningsmønstre i nevnte ekstruderingsapparat.

Beskrivelse av foretrukne utførelser av oppfinnelsen

Med henvisning først til Fig. 1 i figurene hvori er vist et isometrisk snitt av et montert ekstruderingsapparat ifølge oppfinnelsen. Apparatet i henhold til oppfinnelsen omfatter et hus (5) i hvilket er anordnet en sylindrisk rotor (1) omfattende en første og et andre ringspor (2,3) hvori rotoren er innrettet for rotasjon i huset (5). Motoranordninger (4) (ikke vist) bør tilkobles og innrettes til å drive rotoren (1) i ønsket rotasjonsretning. Huset (5) omfatter et innløp innrettet for innmating av fødemateriale (20) til det første sporet (2). Huset (5) er innrettet til tett tilpassning over nevnte første og andre spor (2,3) fortrinnsvis ved hjelp av respektive første og andre kamelementer (16,17) som stikker noe inn i den aksielle boret i huset (5) og tett tilpasset på sporene (2,3). Etterhvert som rotoren (1) roteres vil fødematerialet (20) medrives av rotoren på grunn av friksjonskrefter i sporet (2), mot en første hindrende stopper (7) anordnet utstikkende fra huset (5) inn i det første sporet (2). Som beskrevet i GB1370894 danner rotoren (1) med det første kontinuerlige ringsporet (2) tre vegger i en kanal eller passasje, og et stasjonert organ eller kam (16) danner den fjerde side. Dette resulterer i at kanalen har tre drivende overflater og en stasjonær fjerde overflate, og dermed tilsammen to overflater som hjelper materialbevegelsen.

Ettersom fødematerialet (20) medtrekkes vil det tilslutt stukes mot den hindrende stopperen (7), trykket mot fødematerialet vil økes (20) og da fødematerialet (20) er ytterligere oppvarmet grunnet friksjon i det første sporet (2), blir effekten å øke trykket over flytgrensen til fødematerialet (20) og dermed plastifiseres fødematerialet (20). Ved trykk-kreftene blir det plastifiserte materialet (21) tvunget igjennom kanaler (9) som strekker seg fra det første sporet (2) til det andre sporet (3), hvor kanalene (9) er innrettet til å tillate strøm av materiale fra det første sporet (2) til det andre sporet (3). Ettersom det plastifiserte materialet (21) tvinges inn i det andre sporet (3) medtrekkes det igjen av rotoren (1) i dennes rotasjonsretning på grunn av friksjonen. En andre hindrende stopper (8) er anordnet nedstikkende fra huset (5) inn i det andre ringsporet (3), hvori den andre hindrende stopperen (8) er innrettet til å stuke og dermed øke trykket på det plastifiserte materialet (21) i det andre sporet (3) slik at materialet (21) kompakteres ytterligere. En ekstruderingsdyse (10) er anordnet i nær avstand fra den andre hindrende stopper (8) innrettet til å tillate ekstrudering av det plastifiserte materialet (21) som ekstrudat (22) gjennom et ekstruderingsutløp (11) i huset (5).

De første og andre hindrende stoppere (7, 8) kan fordelaktig være dannet som aksiellt innadvendende forhøyninger på nevnte første og andre kamelementer (16,17).

Ekstruderingsretningen kan være enten radiell eller tangential, hvor begge retninger er i et mer eller mindre akseperpendikulært plan i forhold til rotoren (1) ifølge to forskjellige foretrukne utførelser av oppfinnelsen. Ekstruderingsdysen (10) kan også være anordnet slik at den tillater ekstrudatet (22) å bli tvunget igjennom f.eks. en ringformet akseparallell dyse (10a) (ikke vist) som har en form som et rør, eller for å tillate flere ekstrudatelementer, eller andre ekstruderingskonfigurasjoner slik det vil være innlysende for en fagmann på området.

I henhold til oppfinnelsen strekker kanalene (9) seg hovedsakelig på eller i rotoren (1) og går fra det første sporet (2) til det andre sporet (3). På en fordelaktig måte danner dette en kort transportbane mellom det første og andre sporet (2,3) for det plastifiserte materialet (21), og fører til lavere trykktap i forhold til kanaler i huset. En ytterligere fordel med oppfinnelsen er at det plastifiserte materialet medtrukket av kanalene (9) som løper forbi de hindrende elementene vil i stor grad dele opp og blande det plastifiserte materialet (21) og tillater en høyere blandings- og deformasjonsgrad enn den beskrevet i bakgrunnsteknikken. I en særlig foretrukket utførelse av oppfinnelsen er kanalene (9) anordnet hovedsakelig akseparallellt i rotoren (1) og kan være dannet av aksiellt rettede rektangulære spor mellom den første og det andre ringsporet (2,3) som vist i fig. 2. Ved bruk av en konfigurasjon som vist i fig. 2 kan det være fordelaktig å dekke de aksiellt rettede sporene ved hjelp av en annulær (14) hvori annulæren (14) kan ha en form som et innvendig tannhjul hvori tennene er innrettet til å passe i sporene og dermed danne et tak i sporet og også låse annulæren (14) for å forhindre at denne roterer i forhold til rotoren (1).

I en alternativ foretrukket utførelse av oppfinnelsen kan kanalene (9) være dannet som bor i rotoren (1) i rotorskaftet mellom det første og andre ringsporet (2,3).

Den tiltenkte hovedanvendelsen av apparatet i henhold til oppfinnelsen er å kompaktere og ekstrudere aluminium hvor aluminiumet kan foreligge i form av pulver eller opprevet materiale. Aluminium reagerer med atmosfærisk oksygen for å danne aluminiumoksider som er harde og som ikke enkelt binder seg med en ren aluminiumsmatrise. Det er dermed av den største viktighet at aluminiumoksidene er så vidt fordelt som mulig i ekstrudatmatrisen for å tillate at pulveret eller det opprevete materialet har en tetthet så nær som mulig den teoretiske grensetettheten til metallet. Selv om bakgrunnsteknikken beskriver mange eksempler på ekstruderingsapparater er det ingen som løser dette problemet såvidt oppfinnerne vet. Arrangementet av spor eller kanaler (9) dannet i rotoren og anordnet mellom det første og andre ringsporet (2,3) gir en løsning på dette problemet som beskrevet ovenfor.

Ved mating av skrapmetall av aluminium eller aluminiumspartikler inn i et apparat i henhold til oppfinnelsen blir det eksisterende allestedsnærværende overflateoksidet brutt ned i små diskrete partikler og fordelt i aluminiumsmatrisen. I ytterligere detalj: aluminiumsoksid har en lav elastisitet sammenlignet med aluminium. Videre øker elastisiteten til aluminium betraktelig med økende temperatur, mens elastisiteten til aluminiumsoksid er relativt lite påvirket av temperaturen. Effekten er at det sprø overflate oksidlaget brytes ned i diskret såkalte øyer eller flak av oksid etterhvert som det underliggende aluminiumet deformeres. Ettersom mer deformasjon gradvis påføres blir oksidøyene brutt ned i mindre fragmenter og gradvis fordelt i aluminiumsmatrisen. Ved tilstrekkelig deformasjon kan oksidpartiklene oppnå en størrelse mindre enn den til partiklene i aluminiumsmatrisen som utløper fra legeringsmaterialer, og kan til og med tilføre styrke til materialet. Imidlertid, dersom deformasjonen av materialet er utilstrekkelig og overflateoksid finnes gjenværende i materialet som relativt store øyer eller flak kan disse danne en indre sprekk, eller en sone uten binding i materialets indre slik at oksidet når det er dannet ikke vil videre bindes til en tilstøtende aluminiumsoverflate. Denne effekten kan ha en betydelig negativ effekt på de mekaniske egenskaper til metallet. Noe oksidasjon vil uansett finne sted i maskinen, og et tynt, mindre elastisk overflateoksidlag vil dannes ettersom materialet utløper i det andre sporet. Imidlertid vil mengden deformasjon som forsynes ettersom materialet tvinges langs det andre sporet (3) og stukingen før den andre stopperen (8) være tilstrekkelig til å bryte ned også dette nydannede tynne oksidlaget. Dermed vil graden av deformasjon som dannes ettersom materialet løper igjennom maskinen sørge for fullstendig aluminiumsbinding selv i nærværet av et tykt initiellt oksidlag.

Det bør videre bemerkes at trykkprofilen i det første sporet (2) kan være mer eller mindre stabil iløpet av ekstruderingsprosessen. Ettersom fødematerialet (20) utsettes for et trykk som utøver en strekk-kraft på materialet, vill denne omvandles til plastifisert materiale (21) og begynne å strømme gjennom kanalene (9) for å lette på trykket i det gjenværende materialet (21) foran i sporet (2). Dermed vil prosessen som helhet være en mer eller mindre steady state prosess og trykkprofilen i sporet (2) være mer eller konstant over tid. Dette vil også gjelde det andre sporet (3), selv om materialet (21) ikke vil strømme bakover gjennom kanalene (9) så lenge innmatingen av fødematerialet (20) og dermed trykket i det første sporet (2) opprettholdes.

Ettersom den første hindrende stopperen (7) ifølge oppfinnelsen er fast i forhold til huset (5), vil det plastifiserte materialet (21) strømme gjennom påfølgende kanaler eller spor (9) som roterer med rotoren (1). Det plastifiserte materialet (21) vil danne materialavdelinger som vil ha en oppholdstid for hver avdeling i kanalene (9) før de tvinges over i det andre sporet ved tilførsel av ytterligere plastifisert materiale (21) i kanalen (9). Dermed vil plastifisert materialet (21) gå fra flere angulære posisjoner i det første sporet (2) til flere andre angulære posisjoner i det sporet (3), noe som vil øke deformasjonsgraden og blandingen av det plastifiserte materialet (21) i det andre sporet (3). Plastifisert materiale (21) i en kanal (9) som løper forbi den første hindrende stopperen (7) vil bli periodisk avskåret fra trykket i det første sporet (2) og vil oppleve å bli brakt om deler av en omdreining for mating og blanding med andre deler av det plastifiserte materiale (21) som finnes i det andre ringsporet (3). Dette vil også bidra til å øke blandingen sammenlignet med bakgrunnsteknikken. Ettersom materialet (21) tvinges inn i det andre sporet (3), vil materialet (21) kappes ut av kanalen (9) i deler, og vil dermed blandes sammen med materialet som allerede finnes i det andre sporet (3). Dette tillater en ytterligere blanding av det plastifiserte materialet, og vil videre øke uniformiteten, styrken og tettheten til det resulterende ekstrudatet (22) opptil og mot den teoretiske tetthetsgrensen.

I en ytterligere foretrukket utførelse av oppfinnelsen har det vist seg fordelaktig å anordne en skrape (12) som stikker ned fra huset (5) inn i det første sporet (2), innrettet til å i det minste delvis fjerne fødematerialet (20) fra det første sporet (2) ut til et utmatingsutløp (13). Selv om alt gjøres for å forsikre seg om at alt fødematerialet (20) ekstruderes har det iløpet av modellforsøk blitt vist at dette etter vanskelig, og at det dermed for å forhindre delvis blokkering av det første ringsporet (2) er fordelaktig å fjerne fødemateriale (20) fra sporet (2). Det er innlysende at fødematerialet kan gjenbrukes på et senere stadium.

Skrapen (12) kan med fordel være anordnet på et veggutspring, hvor veggutspringet er innrettet til å forhindre tilbakestrømning av materiale fra det andre sporet (3) i nær forkant av den andre hindrende stopperen (8) og tilbake inn i kanalene (9). Ettersom trykket nær den andre hindrende stopperen (8), som i den foretrukne utførelsen av oppfinnelsen er anordnet nær den angulære posisjonen til skrapen (12), kan overstige trykket i kanalene (9) er det viktig å mekanisk hindre tilbakestrømningen av materiale fra det andre sporet (3) til det første sporet (2), og dette kan utføres ved å forme skrapeutspringet som en buet vegg over det første sporet (2), nær og foran den angulære posisjonen til ekstruderingsdysen (10). Dette er tydelig vist i fig. 3 og 5. Selv om noe tilbakestrømning fra det andre sporet (3) til det første sporet (2) kan finne sted til tross for skrape og veggutspringet (12) vil dette være av mindre betydning, og materialet som strømmer gjennom kanalene (9) vil enten fjernes av skrapen (12) eller mates tilbake til sporet (3) ved avbøyning fra den første stopperen (7). I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen danner skraperen og vegghinderet (12) en forhøyning på det første kamelementet (16).

Ytterligere skraper (12', 12",...) kan også være anordnet stikkende inn i det andre sporet (3) eller mellomliggende spor (2', 2") for fjerning av materiale fra sporene (2',2",...3), som innlysende for en fagmann på området.

Som nevnt er materialet (20) fortrinnsvis aluminium i form av opprevet materiale eller pulver. Imidlertid vil ethvert metallisk materiale som plastifiseres under trykk og høy temperatur med fordel kunne benyttes i ekstruderen slik det vil være innlysende for en fagmann å forstå. Selvfølgelig må rotor- og husmaterialet forbli ikke-plastiserbart under de trykk- og temperaturforholdene hvor fødematerialet blir plastifisert og flyter.

I en ytterligere fordelaktig utførelse av oppfinnelsen, kan huset (5) omfatte to eller flere separate deler, fortrinnsvis en øvre og en nedre (51, 52) motsvarende deler forbundet med bolter eller andre tilfestningsanordninger for å øke tilgjengeligheten for vedlikehold, og forenklede fremstillingen av apparatet.

I en særlig foretrukket utførelse av oppfinnelsen, er ett eller flere mellomliggende

ringspor (2', 2",...) tilkoblet av kanalene (9) og eventuelle likeledes anordnede hjelpekanaler (9') anordnet på rotoren (1) mellom den første og det andre ringsporet (2,3). Nevnte ett eller flere mellomliggende ringspor er forsynt med respektive hindrende steppere som stikker ut fra huset, hvor stopperene er innrettet for den skrittvise transport gjennom kanalene (9) og eventuelle hjelpekanaler (9') av det hertil overførte plastifiserte materiale (21) fra det første ringsporet (2) til det andre og siste ringspor (3). Det økede antall steg tillater forbedret blanding av det plastifiserte materiale (21) før ekstrudering, og kan dermed videre forbedre materialegenskapene til ekstrudatet (22)

I en alternativ utførelse av apparatet i henhold til oppfinnelsen omfatter den første stopperen (7) flere trinn anordnet i et stegvist arrangement med gradvis økende utspring innover i den radielle retning i det første sporet (2), for å stuke fødematerialet (20) på en skrittvis måte langs banen til det medrevne fødematerialet (20).

Claims (21)

1. Et apparat for kontinuerlig ekstrudering av metaller, hvor apparatet omfatter <*> en sylindrisk rotor (1) omfattende et første og et andre ringspor (2,3), hvor rotoren (1) er innrettet for å rotere i et hus (5) som omslutter sporene (2,3), <*> et innløp (6) i huset (5) innrettet for at fødematerialet (20) mates inn i det første sporet (2), hvor det første sporet (2) er innrettet for ved friksjon å medtrekke fødematerialet (20), hvor huset (5) er forsynt med første og andre kamelementer (16,17) innrettet for tett tilpassning over det første og andre sporet (2,3), <*> en første hindrende stopper (7) innrettet for å stikke ned fra huset (5) inn i det første sporet (2), hvor den første stopperen (7) er innrettet til stuking av fødematerialet (20) og derved en trykkøkning over en flytgrense for fødematerialet (20) for dannelse av plastifisert materiale (21) nær den første stopperen (7), Karakterisert ved <*> en eller flere kanaler (9) som strekker seg fra den første (2) til det andre sporet (3), hvor kanalene (9) er anordnet i rotoren (1) for å tillate strøm av det plastifiserte materialet (21) inn i det andre sporet (3), <*> det andre sporet (3) innrettet til ved friksjon å medtrekke, og dermed varme opp materialet (21), mot en andre hindrende stopper (8) anordnet nedstikkende fra huset (5) inn i det andre sporet (3) for stuking og trykkøkning i materialet (21) for ekstrudering fra det andre sporet (3) gjennom en ekstrudeirngsdyse (10).

2. Apparatet i henhold til krav 1, hvori kanalene (9) strekker seg i en hovedsakelig aksiell retning i forhold til rotoren (1) fra det første sporet (2) til det andre sporet (3).

3. Apparatet i henhold til krav 1, hvori kanalene (9) er dannet som aksiellt rettede spor.

4. Apparatet i henhold til krav 3, hvori de aksiellt rettede sporene er dekket i sin aksielle retning av en annulær (14).

5. Apparatet i henhold til krav 1, hvori kanalene (9) er borehull mellom det første sporet (2) og det andre sporet (3).

6. Apparatet i henhold til krav 1, hvori en ekstruderingsdyse (10) er innrettet til ekstrudering av materialet (20) radielt eller tangensiellt i forhold til rotoren (1)

7. Apparatet i henhold til krav 1, hvori ekstruderingsdysen (10) er innrettet til ekstrudering av plastifisert materiale (21) aksiellt i forhold til rotoren (1).

8. Apparatet i henhold til krav 1, hvori en skrape (12) er anordnet nedstikkende fra huset (5) inn i det første sporet (2), innrettet for i det minste delvis å fjerne fødematerialet (20) fra det første sporet (2) inn i et utmatingsutløp (13).

9. Apparatet ifølge krav 8, hvori skrapen (12) danner del av en bueformet vegg som strekker seg fra huset (5) inn i det første sporet (2) i nær forkant av den angulære posisjon av ekstruderingsdysen (10), hvor veggen er innrettet til å forhindre tilbakestrømning av plastifisert materiale (21) fra det andre sporet (3) til det første sporet (2).

10. Apparatet i henhold til krav 1, hvori huset (5) omfatter to eller flere adskilte deler, en nedre og en øvre (51, 52) innrettet for å sammenkobling med bolter eller andre sammenkoblingsanordninger.

11. Apparatet i henhold til krav 1, hvori ett eller flere mellomliggende ringspor (2<1>, 2",...) er anordnet på rotoren (1) mellom det første og det andre ringsporet (2,3), hvor de ett eller flere mellomliggende ringspor er forsynt med respektive hindrende stoppere (7<1>, 7",...) som stikker ut ifra huset (5), hvor de mellomliggende sporene (2', 2",...) de mellomliggende sporene er videre forbundet av kanalene (9) innrettet for den skrittvise aksiale forflytning av fødemateriale fra det første ringsporet (2) til det andre ringsporet (3).

12. Apparatet i henhold til krav 1, hvor den første hindrende stopperen (7) omfatter flere skrittvis trinn anordnet progressivt radielt innover i en radiell retning i det første sporet (2).

13. Apparatet i henhold til krav 1, hvor den andre hindrende stopperen (8) omfatter flere skrittvis trinn anordnet progressivt radielt innover i en radiell retning i det andre sporet (3).

14. Apparatet i henhold til krav 1 hvor apparatet er innrettet for å mates med fødemateriale (20) omfattende aluminium.

15. En fremgangsmåte for kontinuerlig ekstrudering av metaller, hvor fremgangsmåten omfatter mating av et fødemateriale (20) inn i et første kontinuerlig ringspor (2) i en roterende sylindrisk rotor (1) i et hus (5), hvor rotoren (1) roteres i forhold til huset (5) ved hjelp av en motor (4), hvor fødematerialet (20) medrives ved friksjon fra sporet (2) ved rotasjon av rotoren (1), hvor fødematerialet (20) medrives mot en første hindrende stopper (7) anordnet nedstikkende fra huset (5) i det første sporet (3), hvor fødematerialet (20) dermed stukes og utsettes for et trykk over en flytgrense til fødematerialet (20) og dermed danner et plastifisert fødemateriale (21), karakterisert ved den hindrende stopperen (7) avbøyer en strøm av det plastifiserte materialet (21) inn i kanaler (9) anordnet i rotoren (1), hvor det plastifiserte materialet (21) strømmer i kanalene (9) i en hovedsakelig aksiell retning i forhold til rotoren (1) inn i et andre ringspor (3) anordnet på rotoren (1), hvor det plastifiserte materialet (21) blir medrevet i det andre sporet (3) ved friksjon, og medrevet imot og mot en andre hindrende stopper (8) anordnet nedstikkende i det andre sporet (3), hvorved det plastifiserte materialet (21) stukes og avbøyes fra den andre sporkanalen (3) gjennom en ekstruderingsdyse (10) for ekstruderingen av materialet (21) som et ekstrudat (22).

16. Fremgangsmåten i henhold til krav 15, hvor ekstruderingsretningen av materialet (21) er hovedsakelig radiell i forhold til rotoren (1),

17. Fremgangsmåten i henhold til krav 15, hvori ekstruderingsretningen av materialet (22) er hovedsakelig aksiell i forhold til rotoren (1).

18. Fremgangsmåten i henhold til krav 15, hvori ekstrudatet (22) er formet som et hult rørlegeme.

19. Fremgangsmåten i henhold til krav 15, hvori en skrapeanordning (12) i det minste delvis fjerner fødematerialet (20) fra det første sporet (2) dersom deler av fødematerialet (20) har unnsluppet den første hindrende stopperen (7), og forflytter fødematerialet (20) inn i et utmatingsutløp (13) for fjerning fra apparatet.

20. Fremgangsmåten i henhold til krav 15, hvori det plastifiserte materialet (21) løper igjennom et flertall mellomliggende spor (T,1") anordnet på rotoren (1), hvor de mellomliggende sporene ( V, Y,...) er forbundet med respektive kanaler (9,9',...) med respektive hindrende stoppere (7', 7",...) anordnet for påfølgende stuking av materialet (21) før det tilslutt ekstruderes fra det andre sporet (3) gjennom dysen (10).

21. Fremgangsmåten i henhold til krav 15, hvori det plastifiserte materialet (21) er distribuert i to eller flere kanaler (9) og har en oppholdstid i kanalene (9), som roterer med rotoren (1), før materialet (21) løper inn i det andre sporet (3) og dermed blander i det minste første andeler av det plastifiserte materialet (21) fra kanalene (9) med i det minste andre egne andeler av det plastifiserte materialet (21) allerede tilstedeværende i det andre sporet (3).