CS252278B1 - Míchací šnek pro zpracování kaučukových směsí - Google Patents

Abstract

Řešeni se týká konstrukce míchacího šneku pro vytlačovací stroje na zpracování kaučukových směsí. Účelem řešení je zlepšení homogenizačního účinku se zvýšeným výkonem šneku, dosažitelné jednodušší a výrobně méně nákladnější konstrukcí, než má dosud známý systém QSM (Quersrom-Mishhzylinder). Řeší se míchací sekce, umístěné na šneku a tvořící s ním jeden kompaktní celek, které s ním ovšem při.vytlacování nerotují. Uvedeného účelu se dosáhne tak, že šnek má na svém povrchu obvodové drážky, ve kterých jsou ná jeho -jádru umístěny otočně žebrovahé míchací prstence, znehybněné ve směru otáčení šneku k vnitřnímu povrchu pracovního válce bu3 vzpěrnými tělísky, nebo vložkami, radiálně přitlačovanými tlakem kaučukové směsi. Shek je určen pro zpracování kaučukových směsí na bázi přírodních a syntetických kaučuků v širokém,vížkožitním spektru.

Description

Předmětem vynálezu je míchací šnek pro vytlačovací stroje na zpracování kaučukových směsí, opatřený míchacími sekcemi, znehybněnými k vnitřnímu povrchu pracovního válce.

Stále se zvyšující požadavky na lepší parametry vytlakovacích strojů vyvolávají u všech renomovaných výrobců potřebu neustálého vývoje progresivních konstrukcí jednotlivých funkčních skupin a dílů, mezi nimiž mají rozhodující úlohu šneky. Optimální geometrie šneku je pak výsledkem nákladných výzkumů producentů a praktických zkušeností uživatelů, přičemž u současných výkonných šneků je charakterizována složitou konstrukcí s relativně většími hodnotami hloubek závitu, stoupání a délky šneku vůči jeho průměru.

V všech výkonných šneků je nutné současně řešit otázku míchání materiálu, jakožto následek omezených míchacích schopností a krátké doby setrvání materiálu ve šnekových kanálech. Vlivem laminérního proudění a malé tepelné vodivosti kaučukové směsi dochází totiž v konvenčním šnekovém kanálu jen k omezené látkové a tepelné výměně mezi jednotlivými vrstvami materiálu, takže především u hlubokých šnekových kanálů šneků větších průměrů vzniká neprohřáté studené jádro, které se spirálovitě táhne po celé délce šneku. Výrobky z tohoto nehomogenního materiálu mají obvykle nejakostní povrch a nevyhovující rozměrové tolerance.

Je známo, že požadavky na mechanickou a tepelnou homogenitu sé současným vysokým výkonem šneku vyvolaly používání celé řady kohstrukcí míchacích sekcí, ve kterých je materiál promícháván rozrušováním laminárního proudu a podrobován krátkodobému zvýšenému smykovému namáhání. Výrobci aplikovali velmi mnoho nejrozmanitějších provedení, diferencujících ae množstvím disipované energie s ekvivalentním zvýšením teploty zpracovávaného materiálu. Míchací sekce jsou umístěny přímo ha šneku» se kterým se otáčejí a tvoří je obvykle protiběžné závity, kombinované a rozličně uspořádanými přehradními žebry, která mohou mít další drážky, rozdělující proud kaučukové směsi nebo mohou vytvářet vůči stěně pracovního šálce frikční štěrbiny.

252 278

Všechny uvedené varianty mají společný nedostatek v tom, že vyhovující kvalita extrudátu při přijatelných výkonech je dosažitelná jen v určitém vizkožitním spektru. V širším rozsahu použití se pak ukazují slabiny jednotlivých konstrukcí, spočívající především v překročení přípustných zpracovatelských teplot kaučukových směsí. Ani vysoké gradienty smykového namáhání mělčích šnekových kanálů však nejsou dokonalou zárukou rozrušení 1 nm-íné-rního proudění a následným přerušením transportu nepromíchaných částic.

Požadavky na univerzálnost, vysoký výkon, mechanickou a tepelnou homogenitu, nízké teploty extrudátu a nižší spotřebu energie vedly k vývoji systému, známému pod označením QSM (Querstrom-Mischzylinder). Na pracovním válci jsou v několika řadách uspořádány kolem šaeku kolíky, které zasahují až k jeho jádru. Šroubovice je vždy v odpovídajícím místě kolíkové řady přerušená, aby při rotaci Šneku nedocházelo ke vzájemné kolizi. Dělením transportu materiálu kolíky na jednotlivé proudy dochází k vzájemnému promíchání s účinnou výměnou tepla a materiálu. To vše se odehrává při nízkém smykovém namáhání kaučukové směsi, která se tedy termicky nepřetžžuje. Navíc se zde ještě uplatňuje efekt zdánlivého zvýšení tření kaučukové směsi o vnitřní stěnu pracovního válce, což se projevuje vyšším stupněm účinnosti transportu mate riálu. Proto tento systém dosahuje až 70 % zvýšení vytlačeného výkonu směsi proti konvenčním šnekům, přičemž je možno zpracovávat směsi jak na bázi přírodního, tak i syntetického kaučuku. Všechny uvedené přednosti má popsaný systém za cenu konstrukčních komplikací a zvýšených nákladů na výrobu temperovaného kolíkového pracovního válce, který má mezi svým vnějším a vnitřním povrchem vytvořeny cirkulační kanály, jimiž uložení kolíků prochází. Montáž kolíků se provádí z vnějšího prostoru pracovního válce a jejich uložení musí umožňovat nejenom radiální představitelnost a spolehlivé upevnění, ale i těsnost vůči vnějšímu a vnitřnímu povrchu pracovního váloe, neboť prochází teplosměnným prostorem, protékaným temperačním mediem. Konstrukční a výrobní problematika vynikne především tehdy, zváží-li se, že obvykle jedna řada obsahuje osm kolíků a že se jednotlivé řady až desetkrát opakují. Při jakékoliv montáži a demontáži šneku je tedy nutno vyjmout a zpět nasadit a seřídit všech 80 kolíků.

- 3 252 278

Uvedené nedostatky jsou odstraněny u míchacího šneku pro zpracování kaučukových směsí, opatřeného míchacími sekcemi podle vynálezu, který má v obvodových drážkách šneku na jeho jádru umístěny otočné žebrované míchací prstence, znehyhněné ve směru otáčení šneku k vnitřnímu povrchu pracovního válce buď vzpěrnými tělísky, nebo vložkami, radiálně přitlačovánými tlakem kaučukové směsi.

Předloženou konstrukcí se dosáhne nuceného dělení proudu materiálu, které se při otáčení šneku vůči znehybněným žebrovaným míchacím prstencům neustále opakuje s navazujícím, zpětným spojováním a vytvářením nových povrchů. Složité proudové poměry, vzniklé vzájemnou interakcí jednotlivých proudů, způsobují intenzivní výměnu tepla a materiálu s účinnoa homogenizací při nízké v

hodnotě smykového namáhání, Zebra míchacích prstenců omezují otáčení kaučukové směsi a pozitivně navádějí její proudy na otáčející se závity šneku, což se projevuje zvýšenou dopravní účinností a tedy i výkonem šneku. Šnek tvoří se žebřovánými míchacími prstenci relativně jednoduchý, kompaktní konstrukční celek, jehož montáž a demontáž z pracovního válce je možné provádět zcela obvyklým jednoduchým způsobem, bez jakýchkoliv dalších nutných úkonů. Významná je rovněž snadná-vyrobitelnost a nižší výrobní náklady, což spolu s lepší kvalitou vytlačovaoího materiálu, nižšími zpracovatelskými teplotami, nižší spotřebou energie, vyšším výkonem a stabilními výrobními tolerancemi podstatně zefektivňuje produkci výrobků, vytlačovaných z kaučukových směsí.

Ua připojených výkresech je zobrazena příkladná konstrukce míchacího šneku pro zpracování kaučukových směsí. Ua obr. 1 je celkový pohled na míchací šnek, obr. 2 v částečném řezu detailněji zobrazuje příkladnou konstrukci míchací sekce podle bodu 2 předmětu vynálezu, obr. 3 představuje řez rovinou A-A z obr. 2.

Ua obr. 4 je příkladná konstrukce míchací sekce podle bodu 3 předmětu vynálezu, kdežto na obr. 5 je řez rovinou B-B z obr. 4.

- 4 252 278

Míchací šnek pro zpracování kaučukových směsí sestává ze šneku 1 (obr. 1), který má na svém povrchu vytvořeny obvodové drážky 2, v nichž jsou uloženy žebrované míchací prstence otočně vůči jádru J. Při rotaci šneku _1 v pracovním válci jsou žebrované míchací prstence 4 znehybněné vůči vnitřnímu povrchu pracovního válce J. První varianta znehybnění je zobrazena na obr. 2 a 3. V drážkách žeber 6 jsou vsunuta vzpěrná tělíska zajištěná proti vypadnutí kolíky 8 a k vnitřnímu povrchu pracovního válce J přitlačovaná například pryžovými válečky J. Žebrované míchací prstence j jsou složeny ze dvou shodných polovin, navzájem spojených na jádru J nýty 10. Při otáčení šneku je proud kaučukové směsi rozdělován žebrovanými míchacími prstenci J na jednotlivé pramence, přičemž vlivem unášivého momentu dojde k pootočení žebrovaných míchacích prstenců J a ke vzpříčení vzpěrných tělísek J mezi vnitřním povrchem pracovního válce J a dnem 11 drážky žebra 6. Tak se tedy zablokují a znehybní žebrované míchací prstence J, které při pracovní činnosti se šnekem nerotují. Kaučuková směs, proniklá vůlemi mezi jádro J3 a vnitřní plochu žebrovaného míchacího prstence J je vynášena závitem 12. vytvořeným na jádru J šneku 1, do čelních drážek 13 a z nich pak zpět do závitů šneku JL.

Druhá varianta fixace je na obr. 4 a obr. 5. V žebrech 14 jsou vytvořeny radiální drážky 15. které vystupují z axiálních otvorů 16. V radiálních drážkách 15 jsou posuvně umístěny jednak kovové vložky 17 a dále vložky 18, zhotovené z adhezních důvodů například z pryže. Vlivem zpracovatelského tlaku kaučukové směsi, jejíž část protéká axiálními otvory 16. dojde k radiálnímu přitlačení vložek 18 přes kovové vložky 17 na vnitřní povrch pracovního válce J. Tím vznikne na jednotlivých žebrech 14 tangenciální adhezní síla, která žebrovaný míchací prstenec J znehybní. Žebrované míchací prstence 4 jsou opět složeny ze dvou shodných polovin a vůči jádru J šneku JL uloženy otočně a zajištěny v obvodové drážce 2_}například pružným zámkem.

Claims (3)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU 252 278

1. Míchací šnek pro zpracování kaučukových směsí, opatřený míchacími sekcemi, vyznačující se tím, že v obvodových drážkách (2) šneku (l) jsou na jeho jádru (3) umístěny otočné žebrované míchací prstence (4), znehybněné ve směru otáčení šneku k vnitřnímu povrchu pracovního válce (5)·

2. Míchací šnek podle bodu 1, vyznačený tím, že žebrované míchací prstence (4) jsou k vnitřnímu povrchu pracovního válce (5) jednosměrně zafixovány vzpěrnými tělísky (7), umístěnými v drážkách žeber (6)·

3· Míchací šnek podle bodu 1, vyznačený tím, že žebrované míchací prstence (4) jsou k vnitřnímu povrchu pracovního válce (5) zafixovány radiálně posuvnými vložkami (18), umístěnými v radiálních drážkách (15) žeber (14) a přitlačovánými tlakem kaučukové směsi.