CS247943B1 - Method of dissipative heating and device for realization of this method - Google Patents
Method of dissipative heating and device for realization of this method Download PDFInfo
- Publication number
- CS247943B1 CS247943B1 CS502785A CS502785A CS247943B1 CS 247943 B1 CS247943 B1 CS 247943B1 CS 502785 A CS502785 A CS 502785A CS 502785 A CS502785 A CS 502785A CS 247943 B1 CS247943 B1 CS 247943B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- cross
- shaft
- section
- cavity
- housing
- Prior art date
Links
Landscapes
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
Abstract
Řešení se týká způsobu dissipačního ohřevu vysoce viskozních materiálů, zejména pak materiálů polymerních, jehož předmět spočívá především ve zvýšené účinnosti a snížených tepelných ztrátách. Při tomto způsobu ohřevu protéká ohřívaný materiál činným prostorem, jehož Stěny jsou navzájem v relativním pohybu. Podstata řešení spočívá v tom, že průřez tohoto činného prostoru tvořeného soustavou sbíhavých a rozbíhavých kanálů není osově symetrický a mění se ve směru obvodovém, popř. i axiálním tak, že poměr jeho nejužšího a nejširšího místa je vždy menší než 1 a úhel otevření kanálu je menší než úhel třecí. Zařízení k provádění způsobu podle řešení je tvořeno pouzdrem a hřídelem uloženým v dutině pouzdra, přičemž obě tyto součásti jsou vůči sobě navzájem relativně pohyblivé. Podstata řešení spočívá v tom, že tvar průřezu hřídele je alespoň v části činného prostoru odlišný od tvaru průřezu dutiny pouzdra a/nebo hřídel je v dutině pouzdra uložen excentricky.The solution relates to a method of dissipative heating of highly viscous materials, especially polymer materials, the object of which lies primarily in increased efficiency and reduced heat losses. In this heating method, the heated material flows through an active space, the walls of which are in relative motion with each other. The essence of the solution lies in the fact that the cross-section of this active space formed by a system of converging and diverging channels is not axially symmetrical and changes in the circumferential direction, or also in the axial direction, so that the ratio of its narrowest and widest point is always less than 1 and the channel opening angle is less than the friction angle. The device for carrying out the method according to the solution consists of a housing and a shaft placed in the housing cavity, both of which are relatively movable with respect to each other. The essence of the solution lies in the fact that the shape of the shaft cross-section is different from the shape of the housing cavity cross-section at least in a part of the active space and/or the shaft is placed eccentrically in the housing cavity.
Description
Vynález se týká způsobu dissipačního ohřevu vysoce viskozních materiálů, zejména pak materiálů polymerních, jehož přednost spočívá především ve zvýšené účinnosti a snížených teplotních ztrátách. Dále se vynález týká rovněž zařízení k provádění tohoto způsobu.The present invention relates to a method for dissipating heating of highly viscous materials, in particular polymeric materials, the advantage of which is primarily increased efficiency and reduced temperature losses. The invention also relates to an apparatus for carrying out the method.
Pro ohřev vysoce viskozních materiálů lze použít různých způsobů, z hlediska praktické aplikace /řízení procesu apod./ je relativně nejjednodušší ohřev prostým sdílením tepla. Použití tohoto způsobu ohřevu u polymerních materiálů je ale do značné míry limitováno jejich poměrně nízkými tepelnými vodivostmi, které se z praktického hlediska nepříznivě projevují na jedné straně nutností dlouhé doby ohřevu a na straně druhé pak vysokými teplotními spády, což zvláště u materiálů citlivých na vyšší teploty přináší poměrně značné komplikace.A variety of methods can be used to heat highly viscous materials; in terms of practical application (process control, etc.), heating by simple heat transfer is relatively easiest. However, the use of this method of heating for polymeric materials is largely limited by their relatively low thermal conductivities, which in practice have an unfavorable effect on the one hand over long heating times and on the other hand by high temperature gradients, particularly for higher temperature sensitive materials. brings quite considerable complications.
tohoto pohledu se tedy jeví jako výhodnější způsoby ohřevu, při nichž vzniká teplo přímo ve zpracovávaném materiálu na úkor jiné přiváděné energie. Jedním z těchto postupů je ohřev využívající dielektrických ztrát, realizovaný např. za použití velmi vysokých frekvencí.In this respect, heating methods appear to be more advantageous in which heat is generated directly in the material being processed at the expense of other energy input. One of these methods is dielectric loss heating, for example using very high frequencies.
Nevýhodou tohoto způsobu jsou však vysoké nároky na homogenitu ohřívaných směsí, zejména ve vztahu k jejich elektrickým vlastnostem popř. pak nepříznivý vliv využívání ultravysokých frekvencí na pracovní prostředí.The disadvantage of this method, however, is the high demands on the homogeneity of the heated mixtures, in particular in relation to their electrical properties or properties. then the adverse effect of the use of ultra-high frequencies on the working environment.
Jiným způsobem ohřevu, spadajícím do této druhé kategorie, je způsob využívající přímé přeměny mechanické energie na teplo - dissipační ohřev. Pokud jde o praktickou realizaci tohoto způsobu ohřevu, je znám např. postup, při němž ohřívaný materiál proudí prstencovou štěrbinou mezi pracovním válcem a rotujícím trnem plastikačního zařízení.Another method of heating falling into this second category is the method utilizing direct conversion of mechanical energy to heat - dissipative heating. With regard to the practical implementation of this method of heating, for example, a method is known in which the heated material flows through an annular gap between the working roller and the rotating mandrel of the plasticizer.
V současné době se používá výhradně zařízení s osovou symetrií, s konstantní šířkou smykové štěrbiny po celé její délce. Nedostatkem tohoto konstrukčního uspořádání je skutečnost, že vznik tepla zde není vázán pouze na materiál obsažený mezi vnitřním a vnějším válcovým povrchem.At present, only axial symmetry equipment with a constant width of the shear gap over its entire length is used. A drawback of this design is that heat generation is not only bound to the material contained between the inner and outer cylindrical surfaces.
V důsledku symetrie totiž vzniká teplo současně také na stykových plochách materiálu s válcovými povrchy. Toto teplo se však - v důsledku podstatně vyšší tepelné vodivosti materiálů tvořících válcový kanál proti materiálu ohřívanému - z největší části odvede stěnami plastikačního zařízení.In fact, due to symmetry, heat is also generated at the contact surfaces of the material with cylindrical surfaces. However, this heat is - due to the substantially higher thermal conductivity of the materials constituting the cylindrical channel over the material to be heated - largely dissipated through the walls of the plasticizer.
Stěnami odvedené teplo se pak pochopitelně při vlastním ohřevu prakticky neuplatní a představuje vlastně tepelné ztráty, které zhoršují účinnost ohřevu viskozního materiálu a zároveň zpomalují celý proces ohřevu.The heat dissipated by the walls is of course not practically applicable in the actual heating process and actually represents heat losses, which impair the heating efficiency of the viscous material and at the same time slow down the entire heating process.
Analogické problémy nastávají také při jiném uspořádání, kdy rotor tvoří prodloužená část šneku vytlačovacího stroje a pracovní válec pak rotující pouzdro se samostatně nastavitelným počtem otáček.Analogous problems also arise in another arrangement where the rotor is an elongated portion of the extruder screw and the working cylinder is a rotating sleeve with independently adjustable speed.
Pro některé speciální účely se používá též uspořádání, u něhož rotor koná torzně oscilační pohyby s frekvencí do 10 Hz. Oscilační pohyb sice umožňuje využít vedle smykových napětí v materiálu i napětí normálová, nevýhodou této konstrukce plastikačního zařízení jsou však náročná řešení pohonu rotoru a nepříznivé vlivy setrvačných sil.For some special purposes, an arrangement is also used in which the rotor performs torsional oscillating movements with a frequency of up to 10 Hz. Although the oscillating motion makes it possible to utilize the normal stresses in addition to the shear stresses in the material, the disadvantages of this design of the plasticizing device are the demanding solutions of the rotor drive and the adverse effects of inertia forces.
Výše uvedené nedostatky známých řešení do značné míry odstraňuje způsob dissipačního ohřevu vysoce viskozních materiálů podle vynálezu, při němž ohřívaný materiál protéká činným prostorem, jehož stěny jsou navzájem v relativním pohybu.The above-mentioned drawbacks of the known solutions are largely overcome by the dissipative heating method of the highly viscous materials of the invention, in which the heated material flows through the working space, the walls of which move relative to each other.
Podstata vynálezu spočívá v tom, že průřez tohoto činného prostoru, tvořeného soustavou sbíhavých a rozbíhavých kanálů, se mění ve směru obvodovém, popř. i axiálním tak, že poměř jeho nejužšího a nej širšího místa je vždy menší než 1 a úhel otevření kanálu je menší než úhel třecí.The principle of the invention consists in that the cross-section of this working space, formed by a system of converging and diverging channels, changes in the circumferential direction and in the circumferential direction. axially such that the ratio of its narrowest and widest point is always less than 1 and the opening angle of the channel is less than the friction angle.
Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu je tvořeno pouzdrem a hřídelem uloženým v dutině pouzdra, přičemž obě tyto součásti jsou vůči sobě navzájem relativně pohyblivéThe device for carrying out the method according to the invention is formed by a housing and a shaft mounted in a cavity of the housing, both of which are relatively movable relative to each other.
Podstata vynálezu spočívá v tom, že tvar průřezu hřídele je alespoň v části činného prostoru odlišný od tvaru průřezu dutiny pouzdra a/nebo hřídel je v dutině pouzdra uložen excentricky.The essence of the invention is that the cross-sectional shape of the shaft is at least in part of the working space different from the cross-sectional shape of the housing cavity and / or the shaft is eccentrically mounted in the housing cavity.
Hlavní výhodou způsobu dissipačního ohřevu podle vynálezu, resp. zařízení k jeho provádění je ve srovnání s doposud známými způsoby ohřevu vysoce viskozních materiálů /zejména pak materiálů polymerních/- jeho zvýšená účinnost při současném snížení tepelných ztrát.The main advantage of the dissipation heating method according to the invention, respectively. The device for its implementation is in comparison with the hitherto known methods of heating highly viscous materials (especially polymeric materials) - its increased efficiency while reducing heat losses.
Těchto efektů je dosahováno tím, že v důsledku asymetrického uspořádání smykové štěrbiny resp. štěrbin, jsou podstatně potlačeny nepříznivé vlivy okrajových podmínek, jinak řečeno při způsobu dissipačního ohřevu podle vynálezu je ohřívaný materiál vystaven v důsledku geometrie činného prostoru proměnlivým deformacím s výrazným omezením skluzu na stěnách.These effects are achieved by the fact that, due to the asymmetrical arrangement of the shear slot or the shear slot. In the dissipative heating method according to the invention, the heated material is subjected to varying deformations due to the geometry of the active space with a significant reduction in slip on the walls.
Dalšího snížení ztrát je navíc možno dosáhnout tím, že aktivní části dutiny pouzdra i hřídele budou zhotoveny z materiálu s nízkou tepelnou vodivostí - menší než 10 5 W.m 1.K_1.Further reduction of loss can additionally be achieved in that the active part of the housing cavity and the shaft are made of a material with low thermal conductivity - lower than 10 5 Wm 1 .K _1.
K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží následující příklady. Jednotlivé konstrukční varianty zařízení k provádění způsobu dissipačního ohřevu podle vynálezu jsou schematicky znázorněny na přiložených výkresech, kde představuje obr. 1 - schéma zařízení s hřídelem eliptického průřezu se skloněnou nebo zalomenou osou;The following examples serve to illustrate the invention in more detail. The various constructional variants of the dissipation heating apparatus according to the invention are schematically illustrated in the accompanying drawings, in which: Fig. 1 is a schematic diagram of a device with an inclined or cranked elliptical shaft;
obr. 2 - schéma zařízení s excentricky uloženým hřídelem, jehož průřez má tvar mnohoúhelníku geometricky podobného tvaru průřezu dutiny pouzdra) obr. 3 - schéma zařízení s koaxiálně uloženým hřídelem, jehož průřez má tvar mnohoúhelníku s odlišným tvarem než má průřez dutiny pouzdra) obr. 4 - schéma zařízení s koaxiálně uloženým hřídelem, jehož průřez má tvar vymezený dvojicí elips) obr. 5 - schéma zařízení principielně obdobného zařízení podle obr. 3 s tím, že tvarová odlišnost průřezu hřídele a průřezu dutiny pouzdra je lokalizována pouze v části délky činného prostoru.Fig. 2 is a diagram of a device with an eccentrically mounted shaft whose cross-section has a polygon shape geometrically similar to the cross section of the housing cavity) Fig. 3 - diagram of a device with a coaxially mounted shaft whose cross section has a polygon shape with a different shape Fig. 4 is a diagram of a device with a coaxially mounted shaft whose cross-section has the shape defined by a pair of ellipses. Fig. 5 - diagram of a device of a similarly similar device according to Fig. 3; .
PřikladlHe did
V uspořádání podle tohoto příkladu je způsob dissipačního ohřevu realizován na zařízení, jehož funkční část je. schematicky znázorněna na obr. 1. U této konstrukční varianty má dutina pouzdra 1_ průřez tvaru pravidelného osmiúhelníku a hřídel 2_, který se v této dutině otáčí, má průřez tvaru elipsy.In the arrangement according to this example, the dissipation heating method is implemented on a device whose functional part is. 1. In this design variant, the housing cavity 7 has a regular octagonal cross section and the shaft 2 rotating in this cavity has an ellipse cross section.
Pro zvýšení účinnosti ohřevu je osa průřezu £ hřídele £ skloněna nebo zalomena vzhledem k ose rotace 3 pod úhlem alfa. Poměr nejužšího místa kanálu a k jeho nej širšímu místu b je potom kolem 1 : 1,2.To increase the heating efficiency, the axis of the cross-section £ of the shaft £ is inclined or angled relative to the axis of rotation 3 at an angle α. The ratio of the narrowest point of the channel a to its widest point b is then about 1: 1.2.
Příklad 2 ϋ varianty zařízení k dissipačnímu ohřevu schematicky znázorněné na obr. 2 má dutina pouzdra .1 shodný tvar jako v příkladu _1) průřez hřídele 2 má v tomto případě rovněž tvar pravidelného osmiúhelníku a je tedy geometricky podobný tvaru průřezu dutiny pouzdra _1.Example 2 of a variant of the dissipative heating device schematically shown in FIG. 2 has a sleeve cavity 1 having the same shape as in Example 1) the cross section of the shaft 2 in this case also has a regular octagonal shape and is thus geometrically similar to the cross section of the sleeve cavity 1.
Tvar průřezu hřídele 2, je po celé délce činného prostoru stejný, je však vždy v každém následujícím elementárním úseku této délky pootočen proti úseku předchozímu tak, že libovolný bod průřezu opisuje při postupu ve směru délky hřídele šroubovici s konstatním úhelm stoupání beta.The cross-sectional shape of the shaft 2 is the same over the entire length of the working space, but in each subsequent elementary section of this length it is rotated relative to the previous section so that any cross-section point describes a helix with constant pitch angle beta.
Hřídel 2 je v dutině pouzdra 1_ uložen výstředně, s excentricitou e. Poměr nejužšího místa kanálu a k jeho nejširšímu místu b je v tomto případě v rozmezí 1 : 1,1 až 2,1.The shaft 2 is eccentrically mounted in the cavity of the housing 1, with eccentricity e. The ratio of the narrowest point of the channel a to its widest point b in this case is in the range of 1: 1.1 to 2.1.
Příklad 3Example 3
V uspořádání podle obr. 3 má průřez dutiny pouzdra .1 tvar pravidelného šestiúhelníku a průřez hřídele 2 tvar pravidelného pětiúhelníku. Plochy na hřídeli £ jsou obdobně jako v příkladu 2 vedeny ve Sroubovici, hřídel je uložen v ose průřezu dutiny pouzdra 1. Poměr nejužšího místa kanálu a k jeho nejširšímu místu b je zde asi 1 : 2.In the arrangement of FIG. 3, the cross section of the cavity of the sleeve 1 has the shape of a regular hexagon and the cross section of the shaft 2 has the shape of a regular pentagon. As in Example 2, the surfaces on the shaft 6 are guided in a helix, the shaft being disposed along the cross-sectional axis of the housing cavity 1. The ratio of the narrowest point of the channel to its widest point b is about 1: 2.
Příklad 4Example 4
Ό konstrukční varianty zařízení podle obr. 4 má průřez dutiny pouzdra 1_ tvar čtverce se zaoblenými rohy, průřez hřídele 2 je vymezen dvojicí elips, jejichž hlavní osy svírají navzájem úhel 90°.The constructional variant of the device according to FIG. 4 has a cross-section of the cavity of the sleeve 7 in the form of a square with rounded corners;
Plochy na hřídeli 2_ jsou obdobně jako v předchozích příkladech 2 a 3 vedeny ve šroubovici. Hřídel je v dutině pouzdra uložen koaxiálně, poměr nejužšího místa kanálu a k nejširšímu místu b je kolem 1 : 1,5.As in previous examples 2 and 3, the surfaces on the shaft 2 are guided in a helix. The shaft is coaxially mounted in the housing cavity, the ratio of the narrowest point of the channel a to the widest point b is about 1: 1.5.
Příklad 5Example 5
V uspořádání podle obr. 5 je profilování dutiny pouzdra JL a koaxiálně uloženého rotujícího hřídele 2_ omezeno pouze na 1/5 celkové délky činného prostoru, ve zbývající části má pak kanál prstencový průřez s konstantní šířkou smykové štěrbiny.In the arrangement according to FIG. 5, the cavity profiling of the sleeve 11 and the coaxially mounted rotating shaft 2 is limited to only 1/5 of the total length of the working space, in the remaining part the channel has an annular cross section with constant width of the shear gap.
V profilované oblasti má průřez dutiny pouzdra 1_ tvar pravidelného sedmiúhelníku a průřez hřídele 2_ tvar pravidelného šestiúhelníku. Poměr nejužšího místa kanálu a k nejširšímu místu b je 1 : 1,4 až 1 : 3.In the profiled area, the cross-section of the cavity of the housing 7 has the shape of a regular hexagon and the cross-section of the shaft 2 has the shape of a regular hexagon. The ratio of the narrowest channel a to the widest b is 1: 1.4 to 1: 3.
Zařízení, jehož některé konstrukční varianty jsou popsány ve výše uvedených příkladech může pracovat jako samostatný celek - např. jako součást linek k vytlačování profilů a trubek, opláštování drátů a kabelů apod., může však být 1 částí většího celku - např. části plastikačních jednotek vstřikovacích strojů.The device, some of which are described in the examples above, can work as a single unit - eg as part of extrusion lines for profiles and pipes, sheathing of wires and cables, etc., but can be 1 part of a larger unit - eg part of injection molding units machines.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS502785A CS247943B1 (en) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | Method of dissipative heating and device for realization of this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS502785A CS247943B1 (en) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | Method of dissipative heating and device for realization of this method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS247943B1 true CS247943B1 (en) | 1987-01-15 |
Family
ID=5394321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS502785A CS247943B1 (en) | 1985-07-04 | 1985-07-04 | Method of dissipative heating and device for realization of this method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS247943B1 (en) |
-
1985
- 1985-07-04 CS CS502785A patent/CS247943B1/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3580389A (en) | Screw conveyor | |
| US5267788A (en) | Multi-screw, continuous mixing and kneading machine with polygonal kneading elements for plasticizable compounds | |
| US4131371A (en) | Co-rotating multiple screw processor | |
| US3102716A (en) | Apparatus for mixing | |
| KR100264736B1 (en) | Mixing machinery of the transfermix type | |
| US8783939B2 (en) | Extruder | |
| EP0090649A1 (en) | Detergent bar processing | |
| CS247943B1 (en) | Method of dissipative heating and device for realization of this method | |
| US4154535A (en) | Screw-type plastics extruder | |
| CN211721764U (en) | Screw configuration and twin-screw extruder for preparing peanut protein meat | |
| US3327348A (en) | Plastic melt extruder | |
| US4569595A (en) | Screw extruder for plastics | |
| CA1102073A (en) | High output extruder screw | |
| US3778036A (en) | Device for plasticizing and homogenizing viscous masses | |
| FI69867C (en) | BEHANDLING AV EN TVAETTMEDELSTAONG | |
| US3366992A (en) | Calender with different roll sizes | |
| US4712992A (en) | Extruder with screw having core portion of polygonal cross-section | |
| EP0090648B1 (en) | Detergent processing | |
| CN214308068U (en) | Medicine raw materials drying cabinet | |
| FI69866C (en) | BEHANDLING AV EN TVAETTMEDELSTAONG | |
| JPS6131756B2 (en) | ||
| JPS5695662A (en) | Construction of screw for extrusion molding machine | |
| US6892617B1 (en) | Feeding arm | |
| US2389545A (en) | Mixing, kneading, shredding, pulping, and like machine | |
| CA1299336C (en) | Mixing process by means of screw threads operating contrarywise to thescrew of an extruder |