CZ20033562A3 - Zařízení pro homogenizaci plastické taveniny ve šnekovém extrudér - Google Patents

Abstract

Zařízení pro homogenizaci plastické taveniny ve šnekovém extrudéruje tvořeno uzavírací špičkou (3) šneku (1), která sestává v podstatě z otáčivého dříku (31), pevného uzavíracího kroužku (32) a z hlavy (33) špičky, přičemž dřík (31) špičky (3) a uzavírací kroužek (32)jsou opatřeny kanálky (5) pro vedení taveniny. Tavenina tlačená do zařízení otáčením šneku (1)je kanálky (5) rozdělována do mělkých proudů, které se navzájem misi, aje odváděna ze zařízení otvory (34) v hlavě (33) do prostoru před uzavírací špičkou (3).

Description

Zařízení pro homogenizaci plastické taveniny ve šnekovém extrudéru

Oblast techniky

Vynález se týká obecně zařízení pro plastifikaci plastového materiálu, konkrétně šnekových extrudérů.

Dosavadní stav techniky

Šnekové extrudéry se používají k tavení, míchání a homogenizaci plastického materiálu. Sestávají ze šneku uloženého otočně ve válcovém pouzdru a mají tavící úsek a úsek pro homogenizaci taveného materiálu. Úsek pro homogenizaci obsahuje zařízení pro míchání taveniny. Z extrudéru se homogenizovaná plastická hmota odvádí vytlačováním nebo vystřikováním k vytváření výrobků. K vytlačování platické hmoty používají extrudéry buď průvlaků umístěných na výstupním konci extrudéru, nebo vytlačovací hlavy. K tváření výrobků z roztaveného materiálu vstřikováním do formy jsou známá zařízení jejichž součástí je otáčivý šnek ve válcovém pouzdru s uzavírací špičkou a stříkací jednotka, přičemž šnek je uspořádán pro posun proti směru toku plastifikované taveniny. Při dalším rychlém posunu ve směru toku taveniny působí šnek s uzavírací špičkou jako píst, který vystřikuje taveninu do stříkací jednotky. Tento postup se stále opakuje. Příkladem je Offenlegungsschrift DE 42 36 662 A 1.

Pro míchání a homogenizaci taveniny jsou známé systémy transfermix dle německých patentů DE 27 31 301 A1 a DE 37 31 438 A1, kde vniřní povrch ····

pouzdra a povrch šneku jsou opatřeny žlábky a výběžky, nebo kolíkové extrudéry s kovovými kolíky, například šnekový lis podle DE 22 35 784 B2. Některá další řešení obsahují varianty těchto systémů nebo i jejich určité kombinace, například DE 101 30 759 A 1, nebo česká přihláška vynálezu 2015-94. Často používají tato zařízení pro míchání taveniny otevřené míchací komory mezi míchacím zařízením a míchacím prstencem s průchozími otvory v prstenci. Tak výše zmíněný Offenlegungsschrift DE 42 36 662 popisuje šnekový míchací stroj sestávající z dutého válcového pouzdra a z koaxiálně v pouzdru umístěného šneku s míchacím zařízením, kolem kterého je umístěn míchací prstenec, oddělený od míchacího zařízení kruhovou mezerou, a na míchacím zařízení a míchacím prstenci jsou umístěny navzájem předsazené míchací komory s konvexně zaokrouhlenými hranami, přičemž komory v míchacím prstenci jsou radiálně průchozí, otevřené směrem k pouzdru extrudéru. Nevýhodou takového uspořádání je, že míchací prstenec s průchozími otvory nemá samočisticí schopnost a dochází k ulpívání materiálu v otvorech a jeho degradaci, takže otvory je třeba mechanicky čistit, zejména při přechodu na jinou taveninu nebo jiný barevný odstín.

Snahy umožnit co nejlepší homogenizaci materiálu delším mícháním, vede někdy ke konstrukcím s prodlouženou délkou šneku. Na druhé straně ekonomické důvody vyžadují, aby homogenizační zóna nebyl příliš dlouhá a aby míchací prostředky nebyly příliš nákladné. Prostor šnekového extrudéru by měl proto být maximálně využit.

• · 4 4 4 4 • · 4 4 · 4 4 4 • · · · · 4 · 4 4 · 4 • · 4 · 4 · 4 4 β «44« ·· «44 444· 44 44

Podstata vynálezu

Navrhované technické řešení si klade za cíl jednak zvýšit výkon extrudéru a zlepšit homogenizaci taveniny bez prodlužování homogenizační zóny, jednak vytvořit současně homogenizační zařízení, ve kterém nedochází k ulpívání materiálu v míchacích komorách či v otvorech prstence. Navrhované řešení dosahuje těchto cílů tím, že využívá pro homogenizaci celé délky šneku včetně uzavírací špičky, a tím, že na dříku uzavírací špičky a na uzavíracím kroužku jsou vytvořeny kanálky, které navzájem udržují v prostoru míchání samočisticí funkci.

Podle vynálezu má uzavírací špička otáčivý dřík, obklopený pevným uzavíracím kroužkem, přičemž k sobě obrácené povrchy dříku a uzavíracího kroužku jsou opatřeny oválnými kanálky tvořícími navzájem komůrky. Roztavená plastická hmota je při pohybu šneku tlačena do uzavírací špičky mezerou mezi opěrným kroužkem a dříkem uzavírací špičky šneku. Zde je tavená hmota vtlačována do komůrek vytvořených kanálky na dříku uzavírací špičky a na uzavíracím kroužku. Otáčením dříku uzavírací špičky dochází k otvírání a zavírání jednotlivých komůrek, což způsobuje rozdělení toku taveniny na řadu menších proudů. Tyto mělké proudy taveniny jsou otáčením šneku s uzavírací špičkou mezi sebou neustále promíchávány a aktivovány, takže se zpracovávaná hmota neusazuje v komůrkách. Výstupními otvory v hlavě uzavírací špičky jsou tyto mělké proudy taveniny přiváděny do extruzního prostoru před uzavírací špičkou.

Přehled obrázků na výkresech

Navrhované technické řešení je znázorněno na připojených výkresech, kde obr. 1 představuje podélný řez uzavírací špičkou, obr. 2 představuje podélný řez dříkem uzavírací špičky, na obr. 3 jsou znázorněny kanálky na dříku uzavírací špičky v podélném řezu, na obr. 4 jsou znázorněny kanálky na dříku uzavírací špičky a na uzavíracím kroužku v příčném řezu a na obr. 5 jsou znázorněny kanálky na uzavíracím kroužku v příčném řezu.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Šnekový extrudér sestává ze šneku 1 uloženého ve válcovém pouzdru a opatřeného uzavírací špičkou 3 , která sestává z dříku uzavírací špičky 31, uzavíracího kroužku 32 a z hlavy uzavírací špičky 33 opatřené výstupními otvory 34 . Mezi šnekem 1 a uzavírací špičkou je umístěn opěrný kroužek 4 . Dřík uzavírací špičky 31 a uzavírací kroužek 32 jsou na povrchu opatřeny několika řadami kanálků 5, které mají oválný tvar. Podélné osy kanálků 5 jsou v sousedních řadách kanálků 5 odlišně umístěné. Roztavený materiál je pohybem otáčejícího se šneku tlačen do komůrek 5a, 5b , 5c , tvořených kanálky 5 na dříku 31 uzavírací špičky 3 a na uzavíracím kroužku 32. Otáčením dříku uzavírací špičky 31 dochází k otvírání a zavírání jednotlivých komůrek, což způsobuje rozdělení toku taveniny na několik menších proudů, které jsou při otáčení šneku 1 s dříkem uzavírací špičky 31 mezi sebou neustále promíchávány a až do okamžiku výtoku taveniny do extruzního prostoru před hlavu uzavírací špičky 33 výstupními otvory 34 trvale homogenizovány.

Počet a hloubka kanálků 5 závisí v podstatě na velikosti extrudéru, zejména na průměru šneku 1 . Rádius kanálků 5 se snižuje v poměru k rychlosti otáčení šneku 1. Kanálky 5 nejsou kolmo průchozí. Kanálky 5 na povrchu uzavíracího kroužku 32 se překrývají koaxiálně s částí dvou kanálků 5 v sousedících řadách na povrchu otáčivého dříku 31 , takže dochází k rozdělování proudu taveniny do dalších řad kanálků 5 po obvodu dříku 31

Příklad 2

Jako příklad 1. Kanálky 5 na otáčivém dříku 31 mají stejnou šířku a stejně oblý tvar. Podélná osy kanálků 5 na otáčivém dříku jsou však v každé další řadě kanálků 5 posunuty o polovinu šířky kanálku. Tím se minimalizují plochy mezi řadami kanálků.

Příklad 3

Jako příklad 2. Kanálky 5 na uzavíracím kroužku 32 mají rádius zakřivení

1,5 mm a mají na průřezu trojúhelníkový tvar, což urychluje průtok taveniny.

• · · · ·· ·«

Zařízení podle tohoto vynálezu je možné řadit za jiná míchací a homogenizační prvky šnekového extrudéru. Vynález je vhodný jak pro extrudéry pracující s vytvářením výrobků z plastické hmoty vstřikováním do formy, tak i pro vytlačovací lisy.

Claims (7)

1. Zařízení pro homogenizaci plastické taveniny ve šnekovém extrudéru, vyznačené tím, že sestává z uzavírací špičky (3), mající otáčivý dřík (31), obklopený pevným uzavíracím kroužkem (32), hlavu uzavírací Špičky (33) opatřenou otvory (34) pro výstup homogenizované hmoty a z opěrného kroužku (4), umístěného před otáčivým dříkem (31) uzavírací špičky (3), přičemž vnější povrch otáčivého dříku (31) a vnitřní povrch uzavíracího kroužku (32) jsou opatřeny kanálky (5), které se navzájem překrývají.

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že kanálky (5) mají celistvé dno.

3. Zařízení podle bodu 1 a 2, vyznačené tím, že kanálky (5) na povrchu uzavíracího kroužku (32) se překrývají částečně s kanálky (5) v sousedících řadách na povrchu otáčivého dříku (31).

4. Zařízení podle bodů 1 až 3, vyznačené tím, že kanálky (5) na povrchu otáčivého dříku (31) mají v jednotlivých řadách ve směru toku taveniny různě umístěné podélné osy.

5. Zařízení podle bodů 1 až 4, vyznačené tím, že počet a velikost kanálků (5) je přímo úměrná průměru šnekového extrudéru.

• · • 9 • 9 9 9 9 9 z

• · · 9 · 9

9 9 9 9 9 9 ·«···· 9« ··

6. Zařízení podle bodů 1 až 5, vyznačené tím, že optimální hloubka kanálků (5) je nepřímo úměrná otáčkám extrudéru.

7. Zařízení podle bodů 1 až 6, vyznačené tím, že kanálky (5) na povrchu uzavíracího kroužku (32) mají na průřezu trojúhelníkový tvar.