CS223515B1 - Vnější plášf teplosměnné sekce pracovního válce - Google Patents

Abstract

Účelem vynálezu je zajištění vyšší účinnosti temperace válce, možnosti jednoduché pravidelné údržby, čištění teplosměnných sekcí pracovního válce, bez větších časových, fyzických nároků, bez požadavků na přípravky, celkovou demontáž válce a pod. Praktickým důsledkem je vyšší užitá hodnota zařízení, snížení pracovních nákladů, zvýšení účinnosti tepelného režimu zařízení, kvality výrobků. Tohoto účelu je dosaženo řešením pracovního válce s rozebíratelným vnějším opláštováním teplosměnné sekce. Po obvodu válce je vy· tvořen teplosměnný profil tvaru spirály s vstupní a výstupní drážkou temperačního okruhu. Na pracovním válci je uložen vnější plást teplosměnné sekce, sestávající ze dvou či více stejných, či nestejných částí, podélně dělených. Sestavením na pracovním válci, svhodnými těsnicími elementy, je vytvořená teplosměnná sekce temperačního okruhu pracovního válce šnekového zařízení.

Description

Účelem vynálezu je zajištění vyšší účinnosti temperace válce, možnosti jednoduché pravidelné údržby, čištění teplosměnných sekcí pracovního válce, bez větších časových, fyzických nároků, bez požadavků na přípravky, celkovou demontáž válce a pod. Praktickým důsledkem je vyšší užitá hodnota zařízení, snížení pracovních nákladů, zvýšení účinnosti tepelného režimu zařízení, kvality výrobků. Tohoto účelu je dosaženo řešením pracovního válce s rozebíratelným vnějším opláštováním teplosměnné sekce. Po obvodu válce je vy· tvořen teplosměnný profil tvaru spirály s vstupní a výstupní drážkou temperačního okruhu. Na pracovním válci je uložen vnější plást teplosměnné sekce, sestávající ze dvou či více stejných, či nestejných částí, podélně dělených. Sestavením na pracovním válci, svhodnými těsnicími elementy, je vytvořená teplosměnná sekce temperačního okruhu pracovního válce šnekového zařízení.

223 515 — 1 223 515

Vynález se týká teplosměnných sekcí pracovních válců šnekových zařízení pro vytlačování nebo vstřikování kaučukových směsí nebo plastů· Účelem vynálezu je řešení sekeí pro ohřev nebo chla zení pracovních válců, s možností snadné montáže či demontáže vnějších plášíů jednotlivých sekeí válce·

Současné šnekové vytlačovací nebo vstřikovací stroje pro zpracování kaučukových směsí či plastů využívají různých způsobů ohřevu, chlazení pracovních válců· Systémy přímé nebo nepřímé temperace válce, užívající pro temperaci různé druhy tepelných či teplonosných médií, mají za úkol zajistit optimální tepelný režim jednotlivých sekcí pracovního válce, v závislosti na typu šnekového zařízení, druhu zpracovávaného materiálu, kvalitativních a kvantitativních nárocích na konečný výrobek a celkovém provozně-technologickém režimu provozovaného šnekového zařízení či celé linky·

Ohřev temperačních pásem pracovních válců šnekových zařízení pro zpracování plastů je dnes převážně řešen elektrickými topnými tělesy, pásy, tyčemi a ochlazování vzduchem, chladicími ventilátory· Chladicí tělesa temperačních zón jsou řešená různými způsoby, s vnějším nebo vnitřním oběhem chladicího vzduchu·

K ohřevu a ochlazování teplosměnných zón pracovních válců šnekových zařízení pro zpracování kaučukových směsí se v současné době užívá několik tenj^peračních systémů.

Topení pracovních válců některých šnekových zařízení je řešeno elektrickými topnými tělesy různých tvarů, indukčně magnetickými okruhy, a dalšími elektrickými zdroji tepelné energie· Chlazení těchto systémů bývá chladicím vzduchem nebo vodními sekcemi·

Pro složitost systémů, náročnost nastavení, údržby, náročnost na další přídavná zařízení a další řadu nedostatků nejsou tyto způsoby temperace pracovních válců značněji rozšířeny. Jelikož během provozu zařízení, zvláště na zpracování kaučukových směsí, je hlavním úkolem temperačních okruhů odvést značné množství xbLsipované energie, při poměrně malých tepelných spádech,

- 2 223 515 nelze těchto systémů pro většinu případů použít, neboí nejsou schopny zvýšené nároky na tem^irační okruhy těchto šnekových zařízení pokrýt*

Pro temperaci pracovních válců šnekových zařízení jsou v souěásné době nejvíce rozšířeny kombinované teplotně-chladící systémy, s přímým nebo nepřímým okruhem chlazení. Tyto systémy vcelku dobře splňují požadavky kladené na temperaci pracovních válců z hlediska zajištění přesnosti předepsaných technologických teplot, složitosti a kompaktnosti teplotněchladících soustav, možností záměny, montáže, demontáže apod.

Jsou schopny v systému nepřímého, uzavřeného nebo přímého, otevřeného chlazení, i při poměrně malých tepelných spádech pracovního prostoru, válce šnekového zařízení a temperaěního okruhu soustavy odvést požadované množství disipované energie a zajistit optimální provozně-technologický režim zařízení.

Tyto soustavy jsou většinou řešeny do samostatných montážních teplosměnných. jednotek, každá obvykle pro temperaci jednoho temperaěního pásma, s možností volby počtů jednotek, dle provozně-technologiekých nároků výroby a zařízení.

Pracovní válec zařízení, vytlačovací či vstřikovací hlavy, šnek a další pomocné temperované skupiny jsou obvykle rozděleny do samostatných teu^per ovacích sekcí. Každá sekce samostatně či skupinově tvoří s teplo směnnou jednotkou uzavřený Či otevřený teaperační okruh, dle uzavřeného či otevřeného systému chlazení. Teplonosné médium v uzavřeném teplosměnném okruhu slouží k chlazení i vytápění pásma pracovního válce, šneku a pod. na požadované technologické teploty. Při otevřeném systému temperace pásma rovněž slouží teplonosné médium teplo směnného okruhu k ohřevu sekce. Ke chlazení se však využívá přímého průtoku chladicího média temefcračním pásmem válce, šneku a pod. z celkového rozvodu média. Médiem užívaným v tomto systému přímého chlazení je nejčastěji průmyslová voda, částečně mechanicky a chemicky upravená» z centrálního rozvodu provozovatele zařízení. V jednotlivých sekcích tělesa pracovního válce, i dalších terq^peroyacích skupin šnekového zařízení obvykle bývají uložená termoelektrická čidla teploty pro kontrolu a regulaci teplot sekcí dle provozně-teehnologlckého režimu zařízení.

-3 223 515

TJ šnekových vytlačovacích či vstřikovacích zařízení vyráběných v současné době předními světovými výrobci, je pracovní válec a jeho dělení do jednotlivých temperovacích sekcí řešen různými způsoby· Rozdíl v konstrukci, složitosti, montážní náročnosti a pod· je dán funkcí, druhem zařízení, technologickými nároky, použitým systémem ohřevu a chlazení pracovního válce a pod·

Pracovní válec některých výrobců je řešen stavebnicově po jednotlivých sekcích, které jsou zároveň sekcemi temperovacího okruhu· Sekce jsou vzájemně spojeny přírubovými spoji a dohromady tvoří pracovní válec· Každá sekce sestává ze dvou částí - vnitřního pouzdra a vnějšího pláště, vzájemně rozebíratelně spojených· Vnitřní pouzdro sekce ve tvaru tvarové trubky má středový otvor shodný s průměrem vytlačovacího šneku a tvoří společně se šnekem pracovní prostor šnekového zařízení. Na vnějším povrchu pouzdra je vytvořen teplosměnný profil tvaru šroubovité spirály, na začátku a konci pouzdra přecházející do vstupní a výstupní drážky temperačního okruhu.

Vnější plášť sekce tvaru silnostěnné trubky je vnitřním průměrem nasunut na vnitřní pouzdro sekce, takže vlastní teplosměnný povrch pro temperaci zóny tvoří přechodový prostor mezi šroubovitou spirálou vnějšího povrchu vnitřního pouzdra a vnitřním průměrem vnějšího pláště sekce válce· Na začátku a konci každé sekce jsou obě části vzájemně těsněny pryžovými tvarovými těsněními· Na vnějších pláštích jsou na obou koncích uchyceny příruby k vzájemnému spojení sekcí mezi sebou, vstupní, výstupní, Sroubení vlastního temperačního okruhu, termoelektrická čidla, příp· evakuační hrdlo a pod·

Celý systém dělení a spojování válce do jednotlivých sekcí je koncepčně značně složitý, sestává z mnoha dílů tvarově, pevnostně, z hlediska těsnění spojů, přesnosti výroby a pod· náročných a nezajišťuje plnění zvýšených nároků, které jsou v současné dob* na šneková zařízení kladeny, zvláště při zpracování obtížněji zpracovatelných směsí s vysokými hodnotami defo·

-4223 515

Další řešení pracovního válce, užívané některými výrobci, sestává z vlastního, neděleného tělesa pracovního válce s vnitřním průměrem dle průměru vytlaěovacího šneku· Vnější povrch tělesa válce je rozdělen do temperačních sekcí, v každé sekci je vytvořen teplosměnný profil ve tvaru šroubovité spirály, s náběhovými drážkami pro vstup a výstup temperačního okruhu. Vnější povrch jednotlivých teplosraěnných sekcí válce, se šroubově-spirálovými profily, je nerozebíratelně uzavřen, obvykle svařením, vnějším pláštěm trubkového tvaru. Teplosměnný povrch pro temperaei zóny je tvořen přechodovým prostorem mezi vnějším šroubovitým povrchem tělesa válce a vnitřní plochou vnějšího plášt#. Vzhledem k tomu, že teplosměnné prostory temperačních zón pracovního válce jsou nerozebíratelně uzavřeny, má zásadní vliv na životnost pracovního válce v provozním režimu kvalita teplonosného média temperačních okruhů, a to jak v systému nepřímého chlazení, tak v systému chlazení přímého.

Při dlouhodobém provozu zařízení dochází postupně k zanášení průtočného průřezu šroubovité drážky teplosměnného povrchu válce minerálními usazeninami z teplonosného média, a tím i k snížení účinnosti přestupu tepla z válce do okruhu temperace, a k omezování cirkulace okruhu, což má za následek postupné přehřívání kaučukových směsí, potíže s regulací tepelného režimu zařízení, snižování výkonu a kvality výrobků a další nedostatky.

Temperačaí systém nepřímého chlazení, kdy v uzavřeném teplosměnném okruhu, zóna pracovního válce - teplosměnné jednotka, obíhá mechanicko-chemádsy úpravě né médium, je sice z tohoto hlediska výhodnější, než systém chlazení přímého, ale zásadní problém minerálních usazenin v teplo směnných zónách a možnost jejich odstranění z válce řešen není a toto řešení pracovního válce je ani bez značných, hrubých zásahů do tělesa válce neumožňuje.

Jiná koncepce pracovního válce, u některých zařízení užívaná, sdružuj© řešení obou výše uvedených válců. Válec je sestaven z několika sekcí, které jsou spolu rozebíratelně spojeny čelními přírubami. Každá sekce tvoří jednu temperační zónu.

-5223 515

Sekee válce má opět na vnějším povrchu tělesa vytvořen teplosměnný profil šroubovité drážky, s náběhovými drážkami pro vstup a výstup temperačního okruhu. Vnější povrch sekce je nerozebíratelně, obvykle svařením, uzavřen vnějším pláštěm trubkového tvaru* Teplosměnný povrch sekce, tvořený přechodovým prostorem mezi vnějším šroubovitým povrchem tělesa a vnitřní plochou vnějšího pláště, není opět běžně přístupný a není možno po příslušné době provozu zařízení lehce, bez hrubých zásahů do tělesa sekce, minerální usazeniny odstranit·

Po zanesení teplo směnných prostor sekce usazeninami je možno tuto závadu výměnou sekce odstranit, ale za eenu zvýšených nákladů, materiálových nároků, náhradních dílů a pod· Výrobní, materiálové, montážní a další nároky jsou pro tuto koncepci pracovního válce značné, nehledě na nároky k přesnosti výroby, návaznosti jednotlivých dílů a pod·

Jiná užívané řešení pracovního válce dělí pracovní válec z důvodů technologických, konstrukčních atd· na několik částí, dvě až tři, vzájemně rozebíratelně spojených přírubami· Každá část pracovního válce destává ze dvou dílů dc/sebe zasunutých, vzájemně těsněných - vnější těleso části válce a vnitřní pouzdro· Vnitřní pouzdro je uloženo v ose tělesa části válce a při spojení jednotlivých částí válce v jeden celek tvoří, společně s vytlačovacím šnekem, pracovní prostor zařízení·

Vnitřní pouzdro je hladkého trubkového tvaru, a vlastní teplosměnný profil šroubovité spirály je vytvořen ba vnitřním průměru vnějšího tělesa části pracovního válce· Hlavním nedostatkem tohoto řešení je značně snížená účinnost přestupu tepla z pracovního prostoru válce do teplosměnné zóny temperovaní sekce, neboí styková plocha po vnějším obvodu vnitřního pouzdra, která tvoří společně s vnitřní šroubovicí vnějšího tělesa teplosměnný povrch, je válcovitého tvaru s malý teplosměnným povrhoem· Vůle mezi vnitřním pouzdrem a vnějším tělesem Části válce znemožňuje tepelný přechod z prostoru pracovního válce do šroubovitá spirály vnějšího tělesa, což v důsledku značně snižuje teplosměnnou účinnost temperačního okruhu*

Pracovní válec jiného řešení sestává z vlastního neděleného tělesa, rozděleného na vnějším povrchu do jednotlivých tempěrač- 6223 515 nich sekcí· Každá sekce sestává ze vstupní a výstupní drážky a teplosměnného profilu tvaru šroubovité spirály· Vnější plaší válce je zhotoven z pružného, poddajného materiálu, navléknutého na vnější povrch válce· Ha obou koncích je pláší pevně sevřen po obvodu pracovního válce· He výhodou tohoto řešení je zvýšená náročnost na jakost materiálu pláště, z hlediska dlouhodobé stálosti tvaru, rozměrů, kvality, v závislosti na teplotě, tlaku, chemické netečnosti atd·, nároky na těsnost uzavření jednotlivých sekcí, potíže spojené s instalací termoelektrických čidel* čidel tlaku směsi ve válci, do $dnotlivých zón, a pod·

Uvedené nedostatky jednotlivých koncepcí odstraňuje nové konstrukční řešení vnějších plášíů teplosměnných sekcí pracovního válce šnekových zařízení pro vytlačování či vstřikování elastomerů nebo plastů. Toto řešení je bez větších úprav stejně výhodně použitelné pro všechny velikosti vyráběných šnekových zařízení. Podstatou vynálezu je rozebíratelné dělení vnějších plášíů jednotlivých sekcí temperace na stejné části, s dělící rovinou procházející podélnou osou vytlačovacího válce.

S výhodou lze užít dělení na dvě stejné části plášíů. V době pravidelné údržby šnekového zařízení či pracovního válce, kdy minerální usazeniny z teplonosného média, např. vody, zvláště při provozním režimu zařízení v systému přímého chlazení, postupně zanesou průtočný průřez šroubovité, spirálmí drážky teplosměnného povrchu sekce válce, je možno jednoduchým způsobem demontovat vnější pláší sekce, teplosmčnný průtočný průřez zbavit minerálních nánosů, provést nutné ©pmavy a opláčíováni sekce ©pět sestavit do výchozího stavu. Tento stěžejní úkon pravidelné údržby zařízení je tak možno realizovat za minimálních časových nároků, bez nároků na eelkovou demontáž pracovního válce, složitých montážních přípravků, další náhradní díly, náročnost práce a pod.

Ha připojeném nákresu je zobrazeno příkladné, neomezující provedení části pracovního válce s vnějším děleným pláštěm dle nového konstrukčního řešení.

Ha obr· 1 je znázorněno celkové uspořádání předmětu vynálezu.

- 7 223 515

Obr. 2 představuje návrh řešení temperační sekce části pracovního válce se znázorněním teplosměnného průtočného průřezu sekce, jednotlivých obvodových i podélných těsnících prvků, nálitku vstupu tempeřačního okruhu a pod·

Pro názornost jsou obr. 1 i obr· 2 zobrazeny v systému perspektivního promítání s částečnými řezy části pracovních válců.

Na obr· 1 je část pracovního válce s temperační sekcí 1, ukončenou na začátku a konci vstupní a výstupní drážkou temperačního okruhu. Na pracovní»válci je rozebíratelně uložen vnější pláší temperační sekce, sestávající ze spodního dílu 2 a horního dílu 2·' realizaci tohoto způsobu řešení je nutno zajistit trvalou těsnost všech stykových ploch pláště a válce, tj· podélných patek vzájemného spojení částí vnějšího pláště, těsnost usazení pláště na válci, válcových a Čelních styků.

Na obr· 2 je naznačeno příkladné, praktické řešení přední části pracovního válce s temperační sekcí, se vstupní a výstupní drážkou teplosměnného okruhu· Teplosměnná sekce válce je uzavřená vnějším pláštěm, sestávajícím ze spodního dílu 2 a horního dílu 2· Oba díly pláště jsou kolem pracovního válce sevřeny šrouby 4. Stykové plochy částí pláště jsou vzájemně těsněny pryžovými plochými těsněními 2· pojištění těsnosti je ve stykových plochách aplikováno tvaroví, klínové těsnění 6 samovulkanizujícím kaučukem, zaplňujícím všechny případné štěrbiny sevření·

Pro utěsnění pláště na válci je užito kombinace pryžových těsnících kroužků 2 na válcové části válce, a těsnění 8 v čelním styku válce a pláště. K vzájemnému pojištění těsnosti jednotlivých sekcí a plášlů mezi sebou je užito pryžové těsnění 2·

Zajištění těsnosti lze řešit i jinými způsoby, než naznačuje příkladné řešení·

Claims (2)

1· Vnější plášť teplosměnné sekce pracovního válce zařízení pro vytlačování či vstřikování elastomerů nebo plastů/ ¹ vyznačující se tím, že spodní díl (2) a horní díl (3) vnějšího pláště jsou rozebíratelně umístěny na vnějším obvodu teplosměnného průtočného průřezu sekce pracovního válce (1).

2, Vnější plášť teplosměnné sekce podle bodu 1,vyznačující se tím, že vnější plášť je rozebíratelně sestaven ze dvou a více stejných či nestejných dílů.