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" Structure de soupape pour extrutieutes"
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La présente invention est relative à une construction
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de soupape pour extrudeuxea et, plus particulièrement, elle concerne une structure de soupape dest1née à commander l'écoule- ment d'une matière plasti\,"U6 extrudée à partir d'une extrudeuse
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vers une structure de matrice, pour l'extrusion de tubes des
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minces pellicules de matière lastique.
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Des matrices pour l'extrusion de divers types de matières thermoplastiques, telles que le polyéthylène ou le '
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polypropylène, sont bien connues dans la technique. Narma9.erieizt la résine en fusion est chassée à travers l'orifice annulaire afin d'être façonnée en tant que tube qui est retiré continuel-
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lement de l'orifice servant de matrice. Dans le passé, la matière -' plastique en fusion a pénétré dans la matrj.ce en 2 ou plus des deux courants. Ces courants se rejoignent avant de traverser .
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l'orifice formateur de tubes. Us.pdnts où les courants se re- joignent se sont révélés former une coupure ou une section élar-
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gie à type bourrelet dans la pellicule extrudée, ce qui pertur- be l'apparence d'un produit fini.
Lë pl\lnoipe de la preste invention est d'offre =6 nouvelle soupape d'ecoulemenj ctatique destinée à commande - si l'écoulement de masse de la résine en fusion. Si on le déGir8J cette nouvelle soupape peut être équ:Uiorfe en fonctionnement-' afin d'asaurer des conditions de pression prédéterminées pour ' ' l1extrudeuxe, Grâce à l'utilisation nouvelle d'un système de - commande de mesure
Il est de pratique courante, lorsqu'on utilise des extrudeuses pour extruder des matières plastiques ou analogues,
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d'utiliser une soupape de cOJ1l.!lande entre 1 taahïne d'extrusion et la matrice d'extrusion. La difficulté principale rencontrée
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avc de ,telles soupapes dans le passé, a été d'optenir un écou-. lèvent, aérodynamique de la matière plastique en'fusion à tra- vere Ilazeemblaee.
Lorsque des matières critiquas, telles que du vinyle rigide et d'autres matières aisément décdmpoaables sont ameeD à tra-verser des soupapes de cbnceptiçn classique, cette mqti;'re .e:jt souvent retenue ou retardée dans les-recoins, le% coins et endroits 'analogues, ce qui. provoque la formation de courants parasites s eot::e il s'en produit toujours lorsque 4 'courant laminaire uniforme quelconque est détourné autour d'une '
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section, non aérodynamique quelconque. Cette action de courants
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parasites soumet les matières retenues à. ''le la chaleur pour une longueur de temps supérieure à ce que leur structure chimique stabilisée peut supporter. Par conséquent, la matfère plastique
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se décomposera et contaminera le processus d' ex'\...,'u310n.
Lorsque 1 ceci survient, le processus d extrusion ne peut pas être poursuivi, étant donné que ces particules brûlées se brisent et
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gênent le produit exteudé. ¯g,'] La conception de soupape suivant la présenta invention
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offre un nouvel écoulement aérodynamique du produit ercrudé, grâce à l'utilisation d'une lise élargie en forme d'aiguille ou de tulipe pour la 4oupape. L'écoulement est écarté nlr la. tige ronde avec un aL -le d' ap:roc:.e de l'ordre de 45 , ",1,tico,,.""ÎI ronde elle-même se présentant au courant en fusion par c\' aect arrondies, ce,qui réduit la formation de courant parasites nt turbulents qui se produiraie/ et sans cela.
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De plus, suivant l'invertion, la tisse de soupape et mise continuellement en rotation avec une vitesse de l'ordre d'un tour par minute,ce qui la lave automatiquement par le courant fusion avec lequel elle entre en contact.
Toujours suivent l'invention, l'on prévoit un nouveau
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systèroe de coumanàe de pression automatique pour extrudeuses, dans lequel un agencement du type asservi restitue automatiquement La tigai e soupape pour maintenir une certaine pression prédétermi- ée au-delà de la soupape de commande.
' Par conséquent, un but principal de la présente in-
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- x: ion est d'offrir une nouvelle construction de soupape des- t:\) \ à commander l'écoulement de la résine en fusion vers une watr < d'extrusion.
Un autre but de l'invention est d'offrir une nouvelle
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matrJt équilibrée pour l'extrusion de pellicules de polyoléfine avec 1'8 épaisseurs de l'ordre de i,4 à 2 mils,,
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..¯ Iloujours un autre but de l'invention est d'offrir une nouvelle structure de soupape pour des extrudeuses, qui assu- re'* une''contrepression prédéterminée sur l'extrudeuse,
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Un autre but de l'invention est d'offrir une nouvelle structure de soupape pour des extrudeuses, qui offre un'écoule- . ment pratiquement aérodynamique de produit en fusion à travera la soupape.
Encore un autre but de la présente invention est d'of-
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o . irir une nouvelle structure de soupape pour des extrudeuses, qui "tourner continuellement autour de son axe.
D'autres détails et particularités de 1 3.nventiPnres-
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sortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans les- quels
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La figure 1 est une vue en coupe transversale laté- rale d'une structure de soupape 'Pour une matrice eu,rant la pré-
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sente invention.
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La figure 2 est une vue en plan correspor., mt à la fi- 8ure 1 suivant les lignes 2 - 2 de cette figure 1 'La figure 3 est une vue en plan de la bag.3 d'ancrage de matrice de la figure 1.
;La figure 4 est une vue en coupe transvf-,iîale de la 'e clxanci-aqede matrioe'de la figure 31 suivaa les lignes .
.# - 4 4 de cette dernière figure.
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la figure 5 est une vue en coupe trarceraale laté.:ale et-une matrice utilisant le principe diécoulen-e.4 équilibré x.;- là figure 1 et dans laquelle la bagt w'orifice yest ,. s,molr3.é et rerpla$b.e par des bagues avec d'..i res diamètres ' dicrfic°, en illustrant en outre l'utilisatioji une soupape stat.1 que - pour-1.4,-C, ommander l' i ntxoduc,tiôz d'une c3îne en fusion
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vers la matrice.
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' ' La figure'6 -est une vue en coupe 4 Knsversale corres- ..pondant à la fisure 5, suivant les lignes '- 6é Je cette dernière >"11@9e. "- .. p
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La figure 7 est une vue en coupe transversale de la nouvelle structure de soupape suivant l'invention, en combinai- son avec la nouvelle structure de soupape commandée et mise en rotation automatiquement*.
En se'référant tout d'abord aux figures 1 à 4, la matrice qui y eat représentée est connectée à une source appro priée quelconque 10 d'une résine en fusion à fourniture sous pression, telle-que du polyéthylène. La résine en fusion est chassée à travers le canal 11 d'un conduit 12 sous une pression qui peut être commandée par des moyens de soupape , telsque décritsplus en détails ci-aprèa.
La résine pénètre alors dans la matrice 13 à l'endroit de la chambre principale 14, qui est formée entre l'adaptateur de matrice 15 et le mandrin de matrice 16. L'adaptateur de matrice 15, qui est soudé à l'organe 12 et qui peut être sup- porté par celui-ci, est fixé à la bague d'ancrage de matrice 17 par plusieurs boulons, tels que les boulons 18 et 19.
La partie inférieure du mandrin 16 est alors vissée dans 3.'ou- . verture taraudée 1?a de la bague d'ancrage de matrice 17.
La bague d'ancrage de matrice 17 reçoit alors le corps de matrice 20 qui présente une plaque d'orifice externe 21 qui est boutonnée à l'aide de plusieurs boulons tels que les boulons 21a et 21b.
La partie 20 du corps de matrice possède une partie de bride en prolongement 22 qui présente plusieurs ouvertures de , part en part, afin de recevoir plusieurs boulons respectifs, tels que les boulons 23 et 24. Les divers boulons tels que les boulons 23 et 23a sont alors visses dans des ouvertures taraudée respectives pratiquées dans le rebord en saillie 24de la bague d'ancrage de matrice 17. L'alignement de la plaque d'orifice de la bague de matrice 21 peut alors être contrôlé grâce à un
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.é0 ..' T.'.':.' ' ajustage approprié des divers boulons tels que les boulera 23 '
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et 23a> qui s'étendent autour de la bride 22.
Un autre jeuxçlp,-" Moulons d'ajustage, tels que les boulons 24ae 24b à et 24CI, (figure 2) passe dansdes ouvertures taraudées 24e, 2kf, 24g 9É 24h, respectivement, du rebord 24 et viennent s'appliquer contre' le corps de matrice 20 pour permettre un ajustage latéral de la plaque 21.
Le mandrin 16 reçoit une plaque d'orifice de mandrin 25 grâce à des boulons tels que les boulons 26 et 2? à l'endroit où les plaques 25 et 21 définissent l'orifice annulaire 28 à travers lequel le tube de matière plastique est extrudé? '-1
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Il est clair qu'un ajustage approprié des boulons dans la bride 22 et le rebord 24 amènera la configuration de 1'orifice,
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28 prendre la forme appropriée pour le processus â"ectruiraa'. pour lequel il existe une distance constante entre tous les point du diamètre externe de la plaque 25 et le diamètre Interne de., la.
plaque 21, les plaques 21 et 25 étant à même niveau, Afin de permettre d'avoir de l'air dans le tube en
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voie d'extrusion ou un gaz analogue'quî maintiendra le tube gonflée une source d'air peut être connectée au conduit 29 qui
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s'étend complètement à travers la matrice' à l'aide d'un tube. 4 à air d'aiguille de noyau 30 qui s'étend entre la partie de cprpo de mtrioe 15 et le mandrin 16.
Le mandrin 16 reçoit par un.pa8 ll de via l'extrémité'supérieure de l'aiguille de noyau 30, tandis
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que l'extrémité inférieure de cello-ci est fixée au fond 11 4 :'j oofps de matrice 15 par un écrou, tel que l'éorou 31 et un '5 ; 7 '.-" . 3 1 a .. que - ; .7. 'f II convient de iewarqueijtoutes les structures déôiioe tes précédemment sont essentiel.smér,t-analagues à des atruotures déjà utilisées précédemment. La résine en fusion est prélevée .-
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; de la chambre 14 de la figure 1 pour être envoyée à la Ghambe. ; " ,1. '' , 4"..
40 qui est créée entre le diamètre externe du mandrin 16 et 3e¯' ..f ' ' ' 'E> É "' ' >B l
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diamètre interne du corps de matrice 20. Comme représenté au mieux aux figures 3 et 4, la bague d'ancrage de matrice 17 est dotée d'un jeu interne d'orifices 50, 51, 52 et 53 qui est che- vauché par un jeu d'orifices 54, 55,56 et 57. Chacun des ori- fices 50 à 57 établit une communication entre la chambre d'entrée.
principale 14 et la zone 40, de telle sorte que, comme on s'en rendra compte d'après les figures 3 et 4, le fluide en.fusion est divisé en quatre courants internes et quatre courants exter- nes concnntriques, Chacun des courants est alors amené à se 'cha- vaucher comme, par exemple, les courants venant des fentes 52 et 56, qui ne se joindront pas mutuellement le long d'une ligne distincte.
Par conséquent, lorsque le fluide pénètre dans la chambre 40, il n'y aura pas de jonction principale entre les courants pénétrant dans cette,chambre 40, de telle sorte que le tube finalement extrudé à l'orifice 28 n'offrira pas de ligne de soudure visible.
Il convient en outre de remarquer que les fentes adja- centes de chacun des anneaux de fente sont rétrécies vers l'exté- rieur et se chevauchent à l'endroit où les fentes émergent dans ' la chambre 40. A titre d'exemple, la fente 50 présenté une pre- mière section d'extrémité rétrécie 50a, qui chevauche la section d'extrémité rétrécie 51a de la fente 51. Il s'est révélé qu'un tel rapport d'association chevauchante améliore les caractéristi- ques de non formation de lignes de soudure du système.
Une sedonde forme de réalisation de la structure de matrice est représentée aux figures 5 et 6,-oÙ les éléments ana- logues à ceux des figures 1 à 4 ont reçu les mômes références.
La prèmière modification de la forme de réalisation des figures 5 et 6 se rencontre dans les plaques d'orifice exter- ne, et interne 60 et 61. La plaque externe 60 présente une sur-
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fa.ce d'orifice Évasée vers l'extérieur 62 et elle est fixée'de'- façon amovible la partie de corps de matrice 63 par une aso- W: ciation à pas de vis 64.
Une plaque d'orifice intérieure 61 .
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présente une surface d'orifice rétrécie vers l'extérieur 6, . , ", : qui coopère avec la surface d'orifice 62 pour définir un orifice
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',de sortie angulaire 66 ayant un diamètre particulier quelconque*" La plaque intérieure 65 est alors boulonnée sur le mandrin 16, par exemple à l'aide des boulons 67 et 68. Le nouvel agencement .
.de plaquer d'orifice représenté à la figure 5 permet l'enlèvement aisé des plaques 61 et 60 et leur remplacement par une paire de plaques analogues qui peuvent donner un autre diamètre 4 l'orifice'60. Ainsi, la nouvelle matrice de latigure 5 permet la modification aisée et simple d'une dimension de tube parti-
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jeulière sans exiger le remplacement de l'ensemble de la struc*- turc de.motrice) comme c'était le cas dans le passée
Il convient de remarquer que la matrice est capable d'avoir / n'importe quel diamètre d'orifice, étant donné que la surface
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.dorifice 62 peut s'évaser vers l'intérieur aussi bien que vers, 'l'extérieur,
Une gamme typique de diamètres d'orifice pour la matrice représentée pourrait s'étendre de 2 à 10 pouces..
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¯ ¯ ,11 est clair que le même type de bagues à'ancra6e"'y, 4e.*ateioo 1? est utilisé dans la forme de réalisation de la ¯' figure ,5t pour produire un tube analogue à celui décrit pour < , ( ,ie&'tigwis 1 à 4. 11 faut toutefois remarquer que les nouVelle4 parties de plaques d'orifice amovibles et,emplaçabl3 de la' figure 5 pourraient être utilisées dans des matrices qui ne com- portent pas ce type de bague d'ancrage de matrice.
La figure 5 représente en outre une nouvelle façon de l'écoulement de la! résine en fusion à travers le
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canal 1't , . suïvan- ..a présente invention.
Plus particulièrement, la figure 5 représente un or-
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gane de soupape 70 qui possède une tête élargie 71. La soupape -
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70 est reçue à coulissement dans une plaque d'adaptation 72 et coopère avec un siège de soupape annulaire 73 qui commande
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l'écoulement de la résine en fusion depuis la chambre love;ri3 ltouverture 1i Si on le déaire, la soupape 79 peut être clavette vis-à-vis de la plaque en rotation 72. Une plaque 74 est alors fixée à l'organe 72, par exemple à l'aide d'un boulon 75, et elle reçoit par un pas de vis le boulon d'ajustage 76 qui établit un contact de rencontre avec l'extrémité de droite de 1'organa de soupape 70.
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Ce nouvei:a$eucoment permet & la soupape 70 d'être rapprochée ou écartée du siège de soupape 73 sans exiger une ro- tation de l'organe de soupape 70. Ainsi, une commande extrêmement
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précise et étroite de I'aou.er :ent du fluide dans la matrice Lff F1,lkfDix°lâ 13 3=8 provoqué pa? une îkbgonq'o de 4r âiàtpiô d8 la %µte de soupape êt àà siège ?Jà En outre, cette conception de soupdpe amène 3écau ment dtpolère ,en fusion à étre divisé autour de cette soupape, en évitant ainsi toute ligna de soudure. De même, le polymère cherche a prendre une forme elliptique sur la tige, ce qui a pour résultat un parcours plus aérodynamique que celui obtenu dans le passé.
Ceci est très important pour un fonctionnement couronné de succès et empêche "de brûler en place jeu polymères.
En outre, la soupape peut être mise en .rotation en une position fixée quelconque afin de se nettoyer d'elle-même lorsqu'elle est utilisée avec des matières thermoplastiques très critiques, tel- les que du chlorurp de polyvinyle non plastifié.
La figure 7 illustre la nouvelle structure de soupape de la figure 5, telle que modifiée suivant une variante pour
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la commande de la latructure de soupape. Plus particulièrement et suivant l'invention, la tige de soupape 70 est reliét directe- ment à une roue dentée 80 qui engrène avec une roue 46nt6o coopé- rante 81.
Cette dernière est à mon tour entraînée 4 partir de
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. ' . < fl" fi'4 '-,VM''-' 1'assemblage r6&ucteur.à engrenage 82 qui'est ouppolt4 . façon désirée quelconque, par exemple sur'une plaque ' Éé b e suppôt-83 et qui est entraîné, z son tp, à pat'tir 4'un , d'entraînement approprié 84 avec une, botte à vitesse varia1:ie.,.,:>'
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Le moteur 84 est mis en action d'une façon appropgiµÀ;
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quelconque, de telle sorte que la roue dentée 80 et ainsi la $$,, '
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ZA de soupape 70 et la tête ?i sont amenéole tourner Qont3,.ny.,,: , 'lament avec une vitesse approximativement. d'un tour par minuts.. dQ telle sorte que la tête de soupape 71 et la tige 70 son'!,;
con tilauellez-ent et automatiquement lav6çlla le courant en fuaion qui traverse la soupape. ,/,¯ Comme décrit plus en détails ci-après, la tige de ao;4, pape 70 est mobile exialemont dans des bute de , 9ùmmando,, . dq ; <,,, + ; ," tello 08.1ie' qua la llW@iliijp 48 , iaquo 6ga%õ @1 Qi ilt1uU1UJI1i .:.:,; ûuparieupe toi-là de ià roue denrée ëô et, oz p&t.8ul 'K'j .àux* une largeur de l'ordre de' la distance de déplacement pIÉÎÉÙ. ; . mise pour la tige de soupape 70< w ' j, ¯ ,- f . Ôjï]) ;, .
Suivant une autre caractéristique de itieutiçm i' éà ' ' . "'t'j. prévoit un appareillage pour commander automatiquement la poai-'? , * . '''*'', tion de la t8te de soupape .71 afin de maintenir une prasaion .<' ]? , .. , , F =?;] constante derrière la soupape 71 et donc .une pression d'extru'-'.J *" .j,j,; 1..1 Ouse constante pour l'extrudeuse connectée au dispositif (non l#ih< 'représentée). =.. 1 1# Ce nouvel agencement comprend tin cylindre 90 (Il.= type désira quelconque dans lequel peut ne déplacer un pistON. 91q VA'} tige de piston 9a est tixh au piston 91 ..et est reliée à 1" 1'9U,8" s' -* " ' .. dentée 80, par un approprié-93.
Il convient de pas manquer que l'accouplement 93 peut permettre una, boÈa%19n p$la" rive entre la roue dentée 80 et le piston 91 ou, *'une' al,1t:t'. tf9.9.Q1i1. le piston 91 peut tourner dans le'cylindre afin de per", .. mettre la -rotation continue de la :roue dentée 80. Un canal 94', 1 Mt'alors formé derrière la soupape 91 et ce canal 94 est QO=00"
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té $. une jauge de pression appropriée 95.
Le nouveau système de commanderai prévu pour entra!- ner le, piston. 91 dans le cylindre 90 de façon à maintenir la pression mesurée par la jauge de pression 95, à une valeur cons- tante quelconque. Ce nouveau système de commande est représenté schématiquement à la figure 7 comme comprenant un$ pompe appro- priée 96, qui est connectée à une soupape de détente de pression
97, par l'intermédiaire d'une soupape/d'arrêt convenable 98. La soupape de détente de pression 97 est alors convenablement con- nectée à la jauge de pression 95 et à une soupape de commande d'écoulement 99, qui est connectée au côté de droite du cylindre
90 afin d'appliquer une pression de commande au sommet du pis- ton 91, afin de commander ainsi la position de la soupape 71.
La soupape de détente de pression agit comme un signal étalon ou signal calibre dans un système asservi et% elle peut être réglée par exemple à une pression de 3 000 livres par pouce carré, si cette valeur constitue la pressi&n que l'on désire maintenir pour l'extrudeus. Cette valeur de pression calibrée est alors mesurée vis-à-vis de la pression effective Mesurée par la jauge 95, en amenant les deux pressions à s'opposer mu- tellement, de telle sorte que toute différence de pression se révèle en tant que signal d'erreur permettant de commander la position de la soupape de commande d'écoulement 99.
Ainsi, si la pression mesurée par la jauge de pression 95 est inférieure à la valeur prédéterminée de 3 000 livres par pouce carre, la sou- pape de commande d'écoulement 99 sera déplacée vers la position d'ouverture, en permettant ainsi/une certaine quantité appropriée de fluide provenant de la pompe 96 d'être appliquée au cylindre
90, ce qui déplace le piston 91 vers la gauche et ferme légère- ment l'ouverture entre la tête de soupape 71 et son siège 73, ce qui augmente la pression derrière la soupape.
Ainsi, l'assemblage raprésenté à la figure 7 sera rame-
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u4 4 un.état d'équilibre entre les deux systèmes hydrau1iqueJ(
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comprenant l'extrudeuse, d'une part, et la pompe 96, dé l'autre, pissant par l'intermédiaire de la soupape de détente de pression 97
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Il convient de xemarquer en particulier que poul%,U,4,1, tonnbionnenent d'extrusion satisfaisant de la structure de mairie représentée aux figures ta 6, des variations de pression, d'exf trudeuse aussi faibles que 100 livres par pouce carré cffeetet 'de façon perturbatrice le processus, de telle sorte 'qu'un nou-
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veau aystème de commande automatique pour cette pression est ' # -très largement désiré.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en. aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir 'du cadre du présent brevet; REVENDICATIONS
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t.
Soupape statique destinée à commander écoulement d'C résine en fusion à travers une bague de siège de soupape, caractérisée en ce qu'elle comprend une partie de tige se termi- nant à une première extrémité par une partie de tête élargie, ladite partie de tête élargie étant adjacente à ladite bague . de siégea soupape, des moyens de support de la tige, lesdits moy-
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:1ne de support de iN tigr-e recevant L coulissement axial ladite; tige et: des moyens d'ajustage traversant lesdits moyens dé et,p-
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"Valve structure for extrutieuts"
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The present invention relates to a construction
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and more particularly, it relates to a valve structure for controlling the flow of plastic material extruded from an extruder.
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to a die structure, for the extrusion of tubes from
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thin films of elastic material.
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Dies for the extrusion of various types of thermoplastic materials, such as polyethylene or '
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polypropylene, are well known in the art. Narma9.erieizt the molten resin is forced out through the annular hole in order to be shaped as a tube which is continuously withdrawn-
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element of the orifice serving as a matrix. In the past, molten plastic has entered the matrix in 2 or more of the two streams. These currents meet before crossing.
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the tube-forming orifice. Us.pdnts where the currents join have been found to form a cutoff or wide section.
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A bead-like pattern in the extruded film which disrupts the appearance of a finished product.
The plethora of the quick invention is to offer = 6 new static flow valve intended to control - if the mass flow of the molten resin. If it is deGir8J this new valve can be equipped in operation - in order to achieve predetermined pressure conditions for the extruder, Thanks to the new use of a measuring control system
It is common practice when using extruders to extrude plastics or the like,
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to use a control valve between the extrusion taahine and the extrusion die. The main difficulty encountered
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stroke of, such valves in the past, has been opted out. lift, aerodynamics of the fused plastic through Ilazeemblaee.
When critical materials, such as rigid vinyl and other easily removable materials are forced through conventional design valves, this technique is often retained or delayed in recesses, the nooks and crannies. and similar places, which. causes the formation of parasitic currents s eot :: e they always occur when 4 'any uniform laminar current is diverted around a'
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section, not any aerodynamic. This action of currents
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parasites subject the retained materials to. '' heat for longer than their stabilized chemical structure can withstand. Therefore, the plastic material
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will decompose and contaminate the process of ex '\ ...,' u310n.
When this occurs, the extrusion process cannot be continued, as these burnt particles break down and
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interfere with the stranded product. ¯g, '] The valve design according to the present invention
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offers a new aerodynamic flow of the crude product, thanks to the use of an enlarged needle-shaped or tulip-shaped strip for the 4oupape. The flow is discarded nlr la. round rod with an aL -le of ap: roc: .e of the order of 45, ", 1, tico ,,." "ÎI round itself presenting itself to the current in fusion by c \ 'aect rounded, this, which reduces the formation of eddy currents nt turbulent which will occur / and without it.
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In addition, following the inversion, the valve weave is continuously rotated at a speed of the order of one revolution per minute, which washes it automatically by the fusion current with which it comes into contact.
Still following the invention, a new
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An automatic pressure control system for extruders, in which a servo-type arrangement automatically releases the valve to maintain a certain predetermined pressure beyond the control valve.
'Therefore, a main purpose of the present in-
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- x: ion is to offer a new valve construction for controlling the flow of molten resin to an extrusion watr <.
Another object of the invention is to offer a new
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Balanced mat for the extrusion of polyolefin films with 1'8 thicknesses in the range 1.4-2 mils ,,
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..¯ It is still another object of the invention to provide a novel valve structure for extruders which provides a predetermined backpressure on the extruder.
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Another object of the invention is to provide a novel valve structure for extruders which provides a flow. practically aerodynamic flow of molten product through the valve.
Yet another object of the present invention is of-
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o. Irir a new valve structure for extruders, which "continuously rotate around its axis.
Other details and peculiarities of 1 3.nventiPnres-
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emerge from the following description, given by way of nonlimiting example and with reference to the accompanying drawings, in which
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Figure 1 is a side cross-sectional view of a valve structure. For a die having the pre-
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feels invention.
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Figure 2 is a plan view corresponding to Figure 1 along lines 2 - 2 of this Figure 1 Figure 3 is a plan view of the die anchor bag.3 of Figure 1.
Figure 4 is a cross-sectional view of the material in Figure 31 along the lines.
. # - 4 4 of this last figure.
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Figure 5 is a side view in section trarceraale.: ale and-a matrix using the principle diécoulen-e.4 balanced x.; - Figure 1 and in which the bagt w'orifice yest,. s, molr3.é and rerpla $ be by rings with .. i res diameters' dicrfic °, further illustrating the use of a stat valve. 1 that - for-1.4, -C, to order the pipeline , tiôz of a molten c3ine
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to the matrix.
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'' Figure'6 -is a sectional view 4 Knsversale corresponding to the crack 5, following the lines' - 6e I the latter> "11 @ 9e." - .. p
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Figure 7 is a cross-sectional view of the novel valve structure according to the invention, in combination with the novel automatically controlled and rotated valve structure *.
Referring first to Figures 1 to 4, the die shown therein is connected to any suitable source 10 of a pressurized molten resin, such as polyethylene. The molten resin is forced out through the channel 11 of a conduit 12 at a pressure which can be controlled by valve means, as described in more detail below.
The resin then enters the die 13 at the location of the main chamber 14, which is formed between the die adapter 15 and the die mandrel 16. The die adapter 15, which is welded to the member 12 and which can be supported by it, is secured to the die anchor ring 17 by several bolts, such as bolts 18 and 19.
The lower part of the mandrel 16 is then screwed into 3.'ou-. threaded greening 1? a of the die anchor ring 17.
Die anchor ring 17 then receives die body 20 which has an outer orifice plate 21 which is buttoned with several bolts such as bolts 21a and 21b.
The die body part 20 has an extension flange part 22 which has several openings from side to side to receive several respective bolts, such as bolts 23 and 24. The various bolts such as bolts 23 and 23a are then screwed into respective threaded openings in the protruding flange 24 of the die anchor ring 17. The alignment of the orifice plate of the die ring 21 can then be controlled by means of a
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.é0 .. 'T.'. ':.' 'proper adjustment of the various bolts such as the bolt 23'
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and 23a> which extend around the flange 22.
Another clearance, - "Adjustment molds, such as bolts 24ae 24b to and 24CI, (figure 2) passes through tapped openings 24e, 2kf, 24g 9E 24h, respectively, of rim 24 and come to rest against 'the die body 20 to allow lateral adjustment of plate 21.
The mandrel 16 receives a mandrel orifice plate 25 through bolts such as bolts 26 and 2? where the plates 25 and 21 define the annular orifice 28 through which the plastic tube is extruded? '-1
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It is clear that proper fit of the bolts in flange 22 and flange 24 will bring about the orifice configuration,
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28 take the appropriate shape for the ectruiraa process for which there is a constant distance between all points of the outer diameter of the plate 25 and the inner diameter of the.
plate 21, the plates 21 and 25 being at the same level, In order to allow air to be in the tube by
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extrusion path or the like which will keep the tube inflated a source of air may be connected to conduit 29 which
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extends completely through the die with the aid of a tube. 4 core needle air 30 which extends between the mtrioe cprpo portion 15 and mandrel 16.
The mandrel 16 receives by un.pa8 ll from via the upper end of the core needle 30, while
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that the lower end of this cell is fixed to the bottom 11 4: 'j oofps of die 15 by a nut, such as the gold 31 and a' 5; 7 '.- ". 3 1 a .. that -; .7.' F It should be noted that all the structures previously deôiioe are essential.smér, t-analagues to atruides already used previously. The molten resin is taken. -
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; of the chamber 14 of Figure 1 to be sent to the Ghambe. ; ", 1. '', 4" ..
40 which is created between the external diameter of the mandrel 16 and 3ē '..f' '' 'E> É "' '> B l
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internal diameter of die body 20. As best shown in Figures 3 and 4, die anchor ring 17 has an internal set of holes 50, 51, 52 and 53 which is overlapped by a set of ports 54, 55, 56 and 57. Each of the ports 50 to 57 establishes communication between the inlet chamber.
main 14 and zone 40, so that, as will be appreciated from Figures 3 and 4, the molten fluid is divided into four internal streams and four concurrent external streams. is then caused to capsize as, for example, the currents from slots 52 and 56, which will not join together along a separate line.
Therefore, when the fluid enters chamber 40, there will be no major junction between the streams entering this chamber 40, so that the tube ultimately extruded at port 28 will not provide a line. visible weld.
It should further be noted that the adjacent slits of each of the slit rings are tapered outwardly and overlap where the slits emerge in chamber 40. For example, the slot 50 has a first tapered end section 50a, which overlaps tapered end section 51a of slot 51. It has been found that such a relationship of overlapping association improves the non-forming characteristics. of weld lines of the system.
A second embodiment of the matrix structure is shown in Figures 5 and 6, where elements analogous to those of Figures 1 to 4 have been given the same references.
The first modification of the embodiment of Figures 5 and 6 is found in the outer and inner port plates 60 and 61. The outer plate 60 has an overhang.
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Outwardly flared port face 62 and is removably secured to die body portion 63 by a screw thread 64 connection.
One interior orifice plate 61.
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has an orifice surface narrowed towards the outside 6,. , ",: which cooperates with the orifice surface 62 to define an orifice
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', angular outlet 66 having any particular diameter * "The inner plate 65 is then bolted to the mandrel 16, for example using bolts 67 and 68. The new arrangement.
.de plate orifice shown in Figure 5 allows easy removal of plates 61 and 60 and their replacement by a pair of similar plates which can give another diameter 4 orifice'60. Thus, the new die of figure 5 allows the easy and simple modification of a part tube dimension.
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set without requiring the replacement of the whole structure * - Turkish engine) as was the case in the past
It should be noted that the die is capable of having / any orifice diameter, since the surface
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orifice 62 may flare inward as well as outward,
A typical range of orifice diameters for the die shown might range from 2 to 10 inches.
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¯ ¯, It is clear that the same type of anchor rings y, 4e. * Ateioo 1? Is used in the embodiment of ¯ 'figure, 5t to produce a tube similar to that described for <, (, ie & 'tigwis 1 to 4. However, it should be noted that the new parts of removable orifice plates and, location of figure 5 could be used in dies which do not include this type of anchor ring. matrix.
Figure 5 further shows a new way of the flow of the! molten resin through the
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channel 1't,. suïvan- ..a present invention.
More particularly, FIG. 5 represents an or-
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valve stem 70 which has an enlarged head 71. The valve -
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70 is slidably received in an adapter plate 72 and cooperates with an annular valve seat 73 which controls
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the flow of molten resin from the chamber coils; ri3 the opening 1i If this is removed, the valve 79 can be keyed vis-à-vis the rotating plate 72. A plate 74 is then fixed to the member 72 , for example by means of a bolt 75, and it receives by a thread the adjustment bolt 76 which makes a meeting contact with the right end of the valve organa 70.
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This novelty allows the valve 70 to be moved towards or away from the valve seat 73 without requiring a rotation of the valve member 70. Thus, extremely high control.
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precise and narrow of I'aou.er: ent of the fluid in the matrix Lff F1, lkfDix ° lâ 13 3 = 8 caused pa? In addition, this valve design causes the molten pressure to be split around this valve, thus avoiding any weld lines. Likewise, the polymer seeks to take an elliptical shape on the rod, which results in a more aerodynamic course than that obtained in the past.
This is very important for successful operation and prevents "burning-in-place polymers."
Additionally, the valve can be rotated to any fixed position in order to clean itself of itself when used with very critical thermoplastics, such as unplasticized polyvinylchloride.
Figure 7 illustrates the new valve structure of Figure 5, as modified according to a variant for
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control of the valve structure. More particularly and according to the invention, the valve stem 70 is connected directly to a toothed wheel 80 which meshes with a cooperating wheel 46nt6o 81.
The latter is in my turn trained 4 from
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. '. <fl "fi'4 '-, VM' '-' the gear assembly 82 which is applied in any desired way, for example on a plate 'Eé be suppôt-83 and which is driven, z its tp, at foot 4'un, appropriate training 84 with one, variable speed boot: ie.,.,:> '
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The motor 84 is put into action in an appropriate manner;
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arbitrary, such that the gear 80 and thus the $$ ,, '
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ZA of valve 70 and the head? I are brought to rotate Qont3, .ny. ,,:, 'lament with a speed approximately. one revolution per minute .. dQ such that the valve head 71 and the rod 70 are '!,;
Con tilate and automatically wash the fuaion current flowing through the valve. , /, ¯ As described in more detail below, the rod of ao; 4, pope 70 is movable exialemont in abutments of, 9ùmmando ,,. dq; <,,, +; , "tello 08.1ie 'qua la llW @ iliijp 48, iaquo 6ga% õ @ 1 Qi ilt1uU1UJI1i.:.:,; ûuparieupe toi-là de ià commodity wheel ëô and, oz p & t.8ul' K'j .àux * a width of the order of 'the displacement distance pIÉÎÉÙ.;. set for the valve stem 70 <w' j, ¯, - f. Ôjï]);,.
According to another characteristic of itieutiçm i 'éà' '. "'t'j. provides a device to automatically control the pressure of the valve head .71 in order to maintain a prasaion. <']?, ..,, F = ?;] constant behind the valve 71 and therefore. An extru '-'. J * ".j, j ,; pressure; 1..1 Constant Ouse for the extruder connected to the device (not l # ih <'shown). = .. 1 1 # This new arrangement includes a cylinder 90 (Il. = Any desired type in which a piston can only move. 91q VA '} piston rod 9a is tixh to piston 91 .. and is connected to 1 "1 '9U, 8 "s' - *"' .. toothed 80, by a suitable-93.
It should not be missed that the coupling 93 can allow a, boÈa% 19n p $ the "edge between the toothed wheel 80 and the piston 91 or, * 'a' al, 1t: t '. Tf9.9.Q1i1. the piston 91 can turn in the 'cylinder in order to ", .. put the -continuous rotation of the: toothed wheel 80. A channel 94', 1 Mt 'then formed behind the valve 91 and this channel 94 is QO = 00 "
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tee $. an appropriate pressure gauge 95.
The new control system will be designed to drive the piston. 91 in the cylinder 90 so as to maintain the pressure measured by the pressure gauge 95 at any constant value. This new control system is shown schematically in Figure 7 as comprising a suitable pump 96, which is connected to a pressure relief valve.
97, via a suitable shut-off / valve 98. The pressure relief valve 97 is then suitably connected to the pressure gauge 95 and to a flow control valve 99, which is connected. to the right side of the cylinder
90 to apply a control pressure to the top of the piston 91, thereby to control the position of the valve 71.
The pressure relief valve acts as a standard signal or gauge signal in a servo system and it can be set, for example, to a pressure of 3000 pounds per square inch, if that value is the pressure one wishes to maintain for the extruder. This calibrated pressure value is then measured against the actual pressure Measured by the gauge 95, causing the two pressures to oppose each other, so that any pressure difference is revealed as a signal. error for controlling the position of the flow control valve 99.
Thus, if the pressure measured by the pressure gauge 95 is less than the predetermined value of 3000 pounds per square inch, the flow control valve 99 will be moved to the open position, thereby allowing an opening. certain appropriate amount of fluid from pump 96 to be applied to the cylinder
90, which moves the piston 91 to the left and slightly closes the opening between the valve head 71 and its seat 73, which increases the pressure behind the valve.
Thus, the assembly represented in FIG. 7 will be reamed
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u4 4 a.equilibrium state between the two hydraulic systemsJ (
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comprising the extruder, on the one hand, and the pump 96, on the other, pissing through the pressure relief valve 97
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In particular, it should be noted that pul%, U, 4.1, satisfactory extrusion rate of the town hall structure shown in Figures ta 6, variations in pressure, exf truder as low as 100 pounds per square inch cffeet 'disrupting the process, so that' a new
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Calf automatic control system for this pressure is' # -very widely desired.
It should be understood that the present invention is not. in no way limited to the above embodiments and that many modifications can be made to them without departing from the scope of the present patent; CLAIMS
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t.
Static valve for controlling the flow of molten resin through a valve seat ring, characterized in that it comprises a stem portion terminating at a first end in an enlarged head portion, said valve seat portion. enlarged head being adjacent to said ring. valve seat, means for supporting the rod, said means
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: 1ne of support of iN tigr-e receiving L said axial sliding; rod and: adjustment means passing through said means of and, p-