KR20210035264A - 폴리머 압출기용 초음파 장치 - Google Patents

Abstract

용융된 가압 폴리머를 수용하는 입구 보어(11), 출구 보어(12), 및 초음파 헤드(20)의 원위부(21)가 챔버로 삽입되는 소노트로드 하우징 보어(13)가 제공된 챔버(10)를 포함하는 초음파 장치가 제공되고, 원위부는 제 1 노드 평면(PN1)에 의해 나머지 초음파 헤드로부터 분리되고, 챔버를 폐쇄하는 링 시일(30)의 상보적인 표면과 접촉하는 제 1 표면(S1)이 있고, 초음파 헤드는 제 2 표면(S2)과 일치하거나 인접하는 제 1 노드 평면(PN1)으로부터 떨어져 이에 평행한 제 2 노드 평면(PN2)을 포함하고, 고정 장치(40)가 링 시일에 대해 초음파 헤드를 가압하여 타이트한 폐쇄를 보장한다.

Description

폴리머 압출기용 초음파 장치

본 발명은 폴리머(예를 들어, 열가소성 수지) 압출기를 위한 초음파 장치의 분야에 관한 것으로서, 여기서 초음파 장치는 (첨가제를 포함하거나 포함하지 않고) 용융되거나 재-연화된 폴리머에 작용하여 수득된 제품의 특성 및 품질을 개선한다.

초음파 장치는 일반적으로 초음파 진동을 생성하는 초음파 변환기 및 상기 진동을 전달하는 초음파 헤드를 포함하는 폴리머의 용융 및 유동화를 위해 업계에서 알려져 있다.

챔버 내에서 초음파 장치의 원위부의 포함은 알려져 있고, 이에 의해 용융된 폴리머가 가압 상태로 들어가, 초음파 장치가 이와 접촉하게 된다. 폴리머를 챔버로 공급하는 것은 상기 폴리머를 압축하고 용융시키는 1 개 또는 2 개의 나선형 컨베이어가 제공되는 압출기 장치에 의해 수행되며, 상기 폴리머를 챔버 내에서 밀어내어 출구를 통해 압출된다. 예를 들어 문서 US6528554B1은 이러한 유형의 솔루션을 보여준다.

이러한 유형의 장치에서, 초음파 변환기에 대해 원위에 있는 초음파 장치의 원위부가 소노트로드 하우징 보어를 통해 챔버 내에 삽입된다. 용융된 폴리머가 상기 소노트로드 하우징 보어를 통해 여과되는 것을 방지하기 위해, 링 시일이 초음파 헤드의 섹션 주위에 유지되도록 배열된다. 초음파 헤드의 진동에 의한 링 시일의 간섭을 줄이기 위해, 상기 링 시일은 초음파 헤드의 노드 평면에 근위 위치에서 부착된다.

링 시일은 원형일 수도 있고 아닐 수도 있음을 이해할 것이다.

종종, 상기 링 시일은 링 시일과 초음파 헤드 사이의 접촉면을 증가시키기 위해 링 시일이 노드 평면의 인접 영역을 덮도록 초음파 헤드를 반경 방향으로 유지하며, 여기서 진동 진폭이 0이 아니므로, 상기 링 시일이 마모된다. 문서 EP1536936B1은 이러한 유형의 솔루션을 보여준다.

다른 대안적인 솔루션에서, 초음파 헤드는, 상기 노드 평면과 일치하고, 이를 둘러싸는 플랜지 형상의 환형 돌출부와 함께 제공될 것이다. 링 시일은 상기 플랜지의 위와 아래에 부착되어 이를 유지하고 타이트한 밀봉을 달성한다. 예를 들어 문서 US6036467A는 이러한 유형의 솔루션을 보여준다.

그러나, 상기 플랜지는 특정 두께를 가지므로, 링 시일이 부착되는 상부 및 하부 표면은 노드 평면과 동일 평면에 있지 않고, 이에 인접한다; 따라서, 이 두 평면의 진동 진폭은 0이 아니고, 감소하면, 시간이 지남에 따라 링 시일의 성능이 저하되는 특정 진동이 존재한다. 또한, 상기 플랜지를 구비한 초음파 헤드의 제조는 복잡하고 비용 증가를 수반한다.

문서 WO2004024415는 밀봉 플랜지가 소노트로드의 노드 지점 주위에 클램핑되어 초음파 헤드 주위의 폴리머 누출을 방지하는 소노트로드 배열을 설명한다.

본 발명은 압출기 장치에 의한 용융 또는 재-연화 폴리머(첨가제 유무에 관계없이)의 압출기용 초음파 장치에 관한 것이다.

초음파 장치는 초음파 변환기를 포함하는 장치이며, 이는 압출기 장치에 의해 용융된 폴리머와 접촉하여 배치된 초음파 헤드를 진동시키고, 진동 및 상기 진동에 의해 생성된 열의 효과에 의해 물리 화학적 특성을 변경시킨다.

폴리머의 압출기 장치는 폴리머를 용융, 혼합 및 압출 출구로 운반하기 위한 장치라는 것이 이해될 것이다. 용융된 폴리머와 접촉하는 초음파 장치의 포함은 일반적으로 압출 출구 보어의 근위 위치에 있는 이러한 유형의 장치에서도 알려져 있어, 폴리머는, 압출기 장치를 따라 다른 위치에 위치할 수도 있지만, 압출기 외부로 압출되기 전에 초음파 장치에 의해 처리된다.

본 발명에서 제안된 초음파 장치는 업계에서 그 자체로 알려진 방식으로

· 용융된 가압 폴리머용 입구 보어가 제공되고, 용융된 가압 폴리머용 출구 보어가 제공되고, 소노트로드 하우징 보어가 제공되는 챔버 - 상기 챔버는 입구 보어를 통해 용융된 가압 폴리머를 도입하는 폴리머 압출기 장치에 연결 가능하거나 통합 가능함 - ;

· 하나 이상의 소노트로드를 포함하는 초음파 헤드 - 상기 초음파 헤드에는 원위부와 제 1 노드 평면에 의해 분리된 근위부가 제공되며, 상기 원위부는 상기 소노트로드에 의해 전체적으로 구성되고, 캔틸레버로 챔버 내로 돌출된 소노트로드 하우징 보어를 통해 챔버 내로 도입되며, 원위부는 챔버에 포함된 용융된 가압 폴리머와 접촉을 유지하도록 의도되고, 상기 소노트로드에 의해 적어도 부분적으로 구성되는 근위부는 챔버 외부에 있고, 초음파 변환기와 연결되어 있으며, 제 1 노드 평면으로부터 떨어져 이에 평행한 적어도 제 2 노드 평면을 포함함 - ;

· 제 1 노드 평면과 일치하여 초음파 헤드와 접촉하는 링 시일 - 상기 링 시일은 용융된 가압 폴리머를 포함하는 챔버의 소노트로드 하우징 보어를 밀봉하도록 구성됨 -

을 포함한다.

링 시일은 원형이거나 임의의 다른 폐쇄된 기하학적 형상을 가질 수 있음을 이해할 것이다.

폴리머 압출기 장치는 생성된 용융 폴리머를 용융시켜 입구 보어를 통해 챔버로 가압하여, 챔버가 용융 및 가압된 폴리머로 채워지도록 하여, 출구 보어를 통해 빠져 나가도록 푸시하는 장치이다. 챔버는 압출기 장치 뒤에 위치될 수 있거나 또는 압출기 장치에 통합될 수 있으며, 상기 챔버는 압출기 장치의 두 부분 사이에 유지되거나, 상기 압출기 장치의 일부에 의해 횡단된다.

초음파 장치는 압출 전에 폴리머 특성을 수정하여, 예를 들어 펠릿 또는 용융되지 않은 입자가 존재하지 않고 압출 전에 텍스처가 균일하도록 보장하여, 용융된 폴리머의 첨가제 분산을 개선하고, 다양한 등급의 폴리머의 혼합을 개선하고, 생산성을 개선하고, 폴리머 열화를 줄이며, 기계의 에너지 소비를 줄이다.

초음파 장치는 초음파 헤드와 접촉하여 초음파 진동을 발생시키는 초음파 변환기로 구성되며, 상기 진동을, 폴리머와 접촉한 상태로 유지되는 챔버 내부에 돌출되는 내부로 전달한다.

전형적으로, 폴리머 압출기 장치는 하나 또는 두 개의 스핀들을 포함하는 원통형 융합 챔버의 단부에 펠렛 또는 분말 형태의 재료를 위한 입구로 구성되지만, 다른 실시예도 고려된다. 이러한 유형의 장치에서, 스핀들의 회전은 폴리머를 압축하고, 첨가제가 있는 경우 이를 운반, 반죽 및 혼합하며, 용융을 촉진하기 위해 폴리머의 온도를 높이는 히터를 포함하기 쉽다. 용융된 폴리머의 흐름은 처리를 위해 입구 보어를 통해 초음파 헤드의 원위부를 포함하는 챔버 내로 도입된다. 상기 챔버는 압출기 장치의 원통형 융합 챔버의 단부 또는 그 중간 부분에 위치될 수 있어서, 하나 이상의 스핀들이 초음파 장치의 상기 챔버를 통과한다.

용융된 폴리머는 초음파 장치의 챔버를 통과하고, 압출기 장치에 의해 적용된 압력에 의해 구동되는 출구 보어를 통해 빠져 나가고, 상기 폴리머는 폴리머가 원하는 형상으로 압출되는 성형 다이로 안내된다.

초음파 장치의 챔버가 압출기 장치의 단부에 연결될 때, 성형 다이는 상기 챔버의 출구 보어에 배치될 수 있다. 반대로 초음파 장치의 챔버가 압출기 장치의 중간 부분에 통합되면, 폴리머는 상기 성형 다이에 연결된 압출기 장치의 출구로 안내하는 압출기 장치 자체에 의해 상기 챔버로부터 제거될 것이다.

초음파 헤드에는 챔버 내에 포함된 원위부, 및 챔버 외부에 배치된 근위부가 제공되며, 전체 초음파 헤드는 정상파 형상의 초음파 진동을 받게 된다.

정상파 형상의 진동을 받는 임의의 본체에서, 하나 또는 여러 개의 평면이 생성되고, 여기서 진동은 0이고; 이러한 평면을 노드라고 한다.

원위부와 근위부 사이에는 제 1 노드 평면이 있고, 초음파 헤드의 근위부는 또한 제 1 노드 평면에 평행하고 이로부터 떨어진 제 2 노드 평면을 포함한다.

본 경우, 초음파 헤드의 원위부는 용융된 가압 폴리머와 접촉하여 챔버 내에 있다. 상기 용융된 폴리머가 출구 보어 대신에 챔버의 소노트로드 하우징 보어를 통해 챔버 외부로 흐르는 것을 방지하기 위해, 링 시일이 진동이 0 인 제 1 노드 평면과 일치하여, 초음파 헤드 주위에 배열된다. 이것은 링 시일이 초음파 헤드의 진동을 방해하는 것을 방지하면서, 진동으로 인한 링 시일의 마모를 방지한다.

본 발명은 종래 기술에 알려지지 않은 방식으로 다음을 제안한다:

· 제 1 노드 평면은 링 시일의 환형 표면이 제 1 표면에 평행하게 놓이는 초음파 헤드의 제 1 환형 표면과 동일 평면에 있고;

· 제 2 노드 평면은 제 1 표면에 평행한, 초음파 헤드의 제 2 표면과 동일 평면이거나 또는 이에 대해 동일 평면에 있고, 고정 장치가 상기 제 2 표면 상에 부착되거나 지지되고;

· 압력 장치가 적어도 고정 장치에 연결되고, 제 1 표면에 수직인 방향으로 압력을 가하고, 고정 장치와 링 시일 사이의 근위부의 적어도 일부를 압축하여, 초음파 헤드의 근위부를 통해 링 시일에 압력을 전달하여, 챔버의 타이트한 밀봉을 생성한다.

따라서, 초음파 헤드에는, 이에 따라 진동이 표면의 모든 지점에서 0이 되는 제 1 노드 평면과 동일 평면에 있는 제 1 환형 표면, 및 제 2 노드 평면에 동일 평면이거나 또는 인접하는 - 환형이든 아니든 - 제 2 표면이 제공되는 것이 제안된다. 따라서, 상기 제 1 및 제 2 표면은 서로 평행하다.

제 2 표면은, 예를 들어, 초음파 헤드 주위의 플랜지 형상의 환형 벌지, 또는 상기 초음파 헤드에서 생성된 환형 슬롯 또는 스텝으로 정의될 수 있다.

압력 장치는 제 2 노드 평면과의 대응성 또는 근접성으로 인해 진동의 진폭이 0이거나 감소되는 초음파 헤드의 제 2 표면에 부착되거나 그 위에 놓인 고정 장치를 통해 초음파 헤드의 제 2 표면에 압력을 가한다.

압력 장치에 의해 가해지는 압력은 초음파 헤드의 제 1 및 제 2 표면에 수직이고, 제 2 표면을 제 1 표면의 방향으로 밀게 된다.

초음파 헤드의 제 1 표면은 링 시일의 환형 표면과 접촉하고, 압력 장치에 의해 인가된 압력으로 인해 이에 대해 가압되어, 초음파 헤드의 진동에 영향을 받지 않는 양 표면 사이의 타이트한 밀봉을 달성하는데, 제 1 표면은 제 1 절점과 일치하므로 진동의 진폭은 모든 표면에서 0이기 때문이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 초음파 헤드의 근위부는, 소노트로드 외에, 소노트로드와 초음파 변환기 사이에 끼워진 초음파 증폭기에 의해 적어도 부분적으로 구성될 수 있다. 이러한 경우, 제 2 노드 평면이 초음파 증폭기와 소노트로드 사이의 조인트와 일치하지 않는 것이 제안되는데, 이 영역에는 두 요소 사이의 조인트를 손상시킬 수 있는 더 큰 응력이 존재하기 때문이다.

대안적으로, 초음파 헤드의 모든 근위부가 소노트로드에 의해 구성되고, 초음파 증폭기가 존재하지 않는 것도 고려된다.

임의의 경우든, 초음파 헤드의 원위부는 초음파 헤드의 근위부보다 작은 단면을 가질 것이고, 더 작은 단면 원위부와 더 큰 단면 근위부 사이의 전이부에서, 제 1 노드 평면과 일치하는 초음파 헤드의 제 1 환형 표면이 정의될 것이다.

제 3 환형 표면이 링 시일의 다른 환형 표면과 접촉하고 초음파 헤드의 제 1 환형 표면 반대편에 챔버의 소노트로드 하우징 보어 주위에 배열되는 것도 고려된다.

이러한 경우, 링 시일은 압력 장치에 의해 가해지는 압력 덕분에 제 1 환형 표면과 제 3 환형 표면 사이에 유지되는 - 원형일 필요는 없는 - 관형 본체가 될 것이며, 이는 두 개의 개스킷을 통해 용융된 폴리머의 누출을 방지할 것이다.

초음파 헤드의 원위부와 폴리머로 채워질 주변 링 시일 사이에 포함된 공간도 챔버의 일부를 형성하는 것으로 간주된다.

제 3 환형 표면은 링 시일의 정확한 위치를 제공하도록 구성된 환형 시트를 정의할 수 있다.

바람직하게는 링 시일은 금속 또는 세라믹이므로, 대부분의 플라스틱과 같은 다른 재료에 비해 고온 및 진동에 훨씬 더 잘 견딘다. 금속 또는 세라믹을 사용하여 링 시일을 형성하는 것은 진동의 진폭이 0 인 제 1 노드 평면에 의해 정확히 생성되는 초음파 헤드와의 접촉 덕분에 가능하다. 제 1 노드 평면에 인접한 위치에 있더라도, 초음파 헤드의 임의의 다른 표면에 링 시일을 부착하는 것은 일부 유형의 플라스틱 또는 고무와 같이 어느 정도의 유연성을 가진 재료를 사용해야 하지만 진동과 온도로 인해 마모가 발생하고 용융된 폴리머의 누출을 일으키는 진동이 링에 적용된다.

다른 실시예에 따르면, 링 시일은 소노트로드의 원위부의 단면보다 더 큰 단면을 갖는 내부 갭을 형성하며, 두 요소 사이의 상기 단면 차이는 바람직하게는 2.5mm 이하이다.

이러한 크기 차이는 주변에 배열된 링 시일의 벽을 방해하지 않고 내부에서 원위부의 진동을 허용한다. 추가적으로, 이 공간은 챔버의 나머지 부분과 연통하는 환형 덕트를 형성하여, 길이를 늘려, 폴리머로 채워진다. 상기 환형 덕트 내에서, 원위부의 진동 진폭은 그것이 제 1 노드 평면에 가까울수록 더 작아져, 0이 된다. 이는 상기 환형 덕트에 포함된 폴리머가 초음파 헤드의 제 1 표면과 일치하는 영역에서 고형화되어, 가스켓의 밀봉과 협력하여, 폴리머 누출을 방지함을 의미한다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 압력 장치는 한 단부에 의해 고정 장치에 부착되고 다른 단부에 의해 챔버를 포함하는 본체에 부착된 다수의 커넥터를 포함할 것이다. 커넥터에 의해 가해진 힘은 초음파 헤드의 근위부를 압축하여 챔버의 올바른 밀봉을 보장한다. 바람직하게는, 압력 장치에 의해 생성되는 힘은 조정 가능할 것이다.

압력 장치의 예시적인 실시예는 고정 장치의 축 방향 변위를 위한 가이드의 역할을 하는, 제 1 및 제 2 노드 평면에 수직인, 초음파 헤드 주위에 배열된 다중 바아 및 초음파 헤드에 일정량의 스트레스를 가할 수 있는 다수의 조임 장치로 구성될 수 있다. 고정 장치는 예를 들어, 초음파 헤드의 제 2 표면 상의 상기 구멍의 주변 부분을 지지하는 초음파 헤드의 일부가 통과할 수 있도록 구멍을 갖는 제 1 및 제 2 노드 평면에 평행한 평판일 수 있다 .

고정 장치를 구성하는 상기 평판이 설명된 바아가 압력 장치의 일부로서 삽입될 수 있는 그 주변에 다수의 관통 구멍을 포함한다면, 상기 바아는 고정 장치의 축 방향 변위를 안내할 수 있을 것이다. 또한, 바아에 나사산이 있고 너트가 조임 장치로서 포함되는 경우, 상기 너트를 조정하는 초음파 헤드에 가해지는 압력을 조정할 수 있다.

예를 들어 피스톤 또는 스프링의 사용과 같은 다른 솔루션도 고려된다.

챔버를 포함하는 본체는 단일 피스 또는 둘 이상의 결합된 상보적인 절반 본체에 의해 형성되는 것도 고려된다. 2 개 이상의 절반 본체로 형성되는 경우에는, 입구 보어와 출구 보어는 두 개의 절반 본체 사이의 결합 평면에서 정의되고, 두 개의 대향하는 절반 본체 중 하나 또는 다른 부분에서 부분적으로 정의되어, 상기 절반 본체를 분리함으로써 상기 입구 및 출구 보어의 내부가 쉽게 접근할 수 있어, 남아있을 수 있는 임의의 폴리머 잔여물을 청소할 수 있다.

바람직하게는, 소노트로드 하우징 보어는 상기 절반 본체 중 하나에 형성되고 압력 장치는 또한 이 절반 본체에 부착되어, 이 절반 본체, 링 시일, 고정 장치 및 초음파 헤드가 하나의 조인트 조립체를 형성한다. 이렇게 하면 초음파 헤드가 부착된 절반 본체로부터 초음파 헤드를 분리할 필요 없이 챔버 내부 및 보어의 청소 또는 유지 관리 작업을 위해 두 개의 절반 본체를 분리할 수 있다.

본 발명의 다른 특징은 예시적인 실시예에 대한 다음의 상세한 설명에서 나타날 것이다.

상기 및 다른 장점 및 특성은 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 보다 완전하게 이해될 것이며, 이는 제한이 아닌 예시로서 취해져야 한다.
도 1은 폴리머 압출기 장치가 도시되어 있지 않지만, 용융된 폴리머가 상기 압출기 장치로부터 출구 보어로 이동하는 방향이 화살표로 표시되는 초음파 장치의 개략적인 단면을 단순화된 방식으로 보여준다.
도 2는 도 1과 동일한 초음파 장치를 분해도로 보여준다.

첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 비-제한적 특성을 갖는 예시적인 실시예를 도시한다.

바람직한 실시예에 따르면, 제안된 초음파 장치는 폴리머 압출기(첨가제 유무에 관계없이)에서의 사용을 위해 특별히 구성될 것이다.

상기 압출기는 입구 보어(11)를 통해 용융된 폴리머를 챔버(10) 내로 가압하는 폴리머 압출기 장치를 포함한다. 상기 챔버에는, 입구 보어(11)에 더하여, 소노트로드 하우징 보어(13) 및 상기 압출기 장치에 의해 생성된 압출된 폴리머 제품의 기하학적 구조를 결정하는 성형 다이에 연결된 출구 보어(12)가 제공될 것이다.

입구(11) 및 출구(12) 보어는 정렬되거나 정렬되지 않을 수 있다.

폴리머 압출기 장치는 이 예에서 원통형 융합 챔버를 포함하는데, 이는 원통형 융합 챔버의 시작 부분에 하나 또는 두 개의 스핀들 및 과립형 폴리머 입구를 포함하지만, 다른 실시예도 고려된다. 이러한 유형의 장치에서, 스핀들의 회전은 폴리머를 압축하고, 운반하고, 반죽하고, 이를 첨가제(존재하는 경우) 와 혼합하며, 또한 폴리머의 온도를 상승시켜 용융을 촉진하는 히터를 포함할 수 있다. 용융된 폴리머 흐름은 입구 보어(11)를 통해 초음파 헤드의 원위부를 포함하는 챔버로 도입된다.

초음파 헤드의 원위부를 포함하는 상기 챔버는 압출기 장치의 단부에서 입구 보어를 통해 연결될 수 있거나, 반대로, 상기 압출기 장치의 중간 부분에 통합될 수 있어, 초음파 헤드에서 발생하는 진동이 압출기 장치에 포함된 폴리머에 적용될 것이다. 이러한 실시예에서, 스핀들, 또는 복수의 스핀들은 바람직하게는 상기 챔버를 통과할 것이지만, 하나 또는 두 개의 스핀들이 상기 챔버 이전 및 하나 또는 둘 이후에 위치될 수 있음이 또한 고려된다.

제안된 초음파 장치는 발생된 진동을 전달하는 초음파 헤드(20)와 연계된 진동 발생 초음파 변환기(25)로 형성된다.

이어서, 상기 초음파 헤드(20)는 초음파 변환기(25)와 직접 접촉하는 초음파 증폭기(24) 및 상기 초음파 증폭기(24)에 연결된 소노트로드(23)에 의해 형성될 것이다.

소노트로드(23)의 일부에 대응하는 초음파 헤드(20)의 원위부(21)는 소노트로드 하우징 보어(13)를 통해 캔틸레버로 돌출되어 삽입된 챔버(10) 내에 수용될 것이며, 상기 원위부(21)는 챔버의 출구 보어(12)를 통해 빠져 나가기 전에 진동이 가해지는 가압된 용융 폴리머와 접촉하여 그 특성을 변경한다.

초음파 헤드(20)의 나머지는 챔버(10) 외부에 남아있는 근위부(22)를 구성한다.

초음파 변환기(25)는 통상적으로 초음파 헤드(20)에서 정상파 형태로 퍼지는 사인파 형태의 진동을 발생시킨다. 정상파를 받는 모든 물체는 하나 또는 여러 개의 노드 평면을 생성하고, 여기서 진동 진폭은 항상 0이다.

제안된 초음파 헤드(20)는 원위부(21)와 근위부(22) 사이에 제 1 노드 평면(PN1)이 정의되도록 구성될 것이다. 이것은 상기 제 1 노드 평면(PN1)에 대응하여 링 시일(30)이 초음파 헤드(20) 주위에 배치될 수 있고 이와 접촉할 수 있게 하여, 따라서 소노트로드 하우징 보어(13)를 밀봉하여, 챔버(10)에 포함된 용융된 가압 폴리머가 이를 통해 챔버(10) 외부를 향해 흐르는 것을 방지한다.

상기 링 시일(30)은 초음파 헤드(20)의 진동에 영향을 미칠 수 있거나, 상기 진동은 링 시일(30)에 의해 생성된 밀봉에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 이유로, 링 시일(30)은 초음파 헤드(20)의 원위부(21)가 삽입되는 관형 본체로 구성되며, 상기 관형 본체에는 초음파 헤드(20)의 제 1 노드 평면(PN1)에 평행하고 동일 평면에 있는 링 시일(30)의 환형 표면이 제공된다. 초음파 헤드(20)에는 링 시일(30)의 환형 표면과 상보적인 제 1 노드 평면(PN1)과 동일 평면에 있는 제 1 환형 표면(S1)이 또한 제공된다.

조립된 위치에서, 초음파 헤드(20)는 제 1 환형 표면(S1)이 링 시일(30)의 환형 표면 상에 놓이고 접촉하는 상태로 배열된다. 상기 표면은 제 1 노드 평면(PN1)과 동일 평면에 있고, 상기 환형 표면의 모든 지점에서의 진동 진폭은 0과 같을 것이고, 따라서 양쪽 사이에 생성된 밀봉은 초음파 헤드(20)의 진동에 의해 영향을 받지 않을 것이다.

초음파 헤드(20)는 또한 그 근위부(22)에서 제 1 노드 평면(PN1)과 평행하고 이로부터 분리된 제 2 노드 평면(PN2)을 생성하도록 구성될 것이다. 바람직하게는, 상기 제 2 노드 평면(PN2)은 소노트로드(23)와 초음파 증폭기(24) 사이의 접합부로부터 떨어져 있어, 예를 들어, 나사형 조인트와 같은 결합 수단을 손상시킬 수 있는 과도한 응력을 상기 조인트에 가하는 것을 방지하게 된다.

초음파 헤드(20)는 또한 제 1 표면(S1)에 평행하고 제 2 노드 평면(PN2)에 인접하거나 동일 평면 상에 있는 제 2 표면(S2)을 구비하여, 제 2 표면(S2)의 진동 진폭이 0이거나 매우 감소될 것이다.

제 2 표면(S2)은 복수의 제 2 부분 표면에 의해 형성될 수 있으며, 이들 모두는 서로 동일 평면에 있고, 이것이 본 발명에 영향을 미치지 않으면서, 환형 불연속 표면을 형성한다.

본 실시예에서 초음파 헤드(20)의 일부가 통과하는 중앙 관통 구멍이 제공된 평판으로 제안되는 고정 장치(40)는, 제 2 표면(S2)에 접촉하여 놓이고, 상기 중앙 구멍의 주변은 초음파 헤드(20)의 제 2 표면(S2)과 접촉하는 상태로 유지된다.

압력 장치(41)는 제 1 및 제 2 노드 평면(PN1 및 PN2)에 수직인 방향으로 상기 고정 장치(40)에 압력을 가하고, 이는 제 2 표면(S2)을 통해 초음파 헤드(20)로 전달되어, 링 시일(30)에 대해 초음파 헤드(20)의 일부를 압축하고, 따라서 챔버(10)에 포함된 용융된 폴리머의 압력이 초음파 헤드(20)의 제 1 표면(S1)과 링 시일(30)의 조인트를 통해 누출되지 않도록 보장한다. 압력 장치(41)에 의해 가해지는 압력은 챔버(10)의 용융된 폴리머의 압력보다 클 것이다.

초음파 헤드(20)에 가해지는 압축 방향과 함께, 제 1 표면(S1)의 배열 및 링 시일(30)의 기하학적 구조는, 기술 분야에서 통상적인 것과 같이, 반경 방향 대신에, 상기 초음파 헤드(20)의 축 방향으로 초음파 헤드(20)와 링 시일(30) 사이에 밀봉을 생성한다.

본 실시예에서, 압력 장치(41)는 챔버(10)를 포함하는 본체에 부착된 단부 및 고정 장치(40)의 구멍을 통과하는 단부를 갖는 초음파 헤드(20)의 제 1 및 제 2 노드 평면(PN1 및 PN2)에 수직이고 서로 평행한 2 개 이상의 바아로 구성되어, 바아에 의해 정의된 축 방향으로 고정 장치의 안내를 허용한다.

상기 바아는 바람직하게는 나사형 바아일 것이고, 샌드위치된 초음파 헤드(20)를 압축하는 챔버(10)를 포함하는 본체쪽으로 고정 장치(40)를 이동시킬 수 있는 조임 장치(42)로서 다수의 너트가 제공될 것이다. 대안적으로, 나사형 바아는 모터에 의해 구동되어 회전할 수 있다는 것이 고려되고, 예를 들어 너트는 고정 장치(40)에 부착되거나 통합될 수 있다.

또한 링 시일(30)은 챔버(10)를 포함하는 본체의 독립적인 부분이므로, 유지 및 교체를 용이하게 하는 것이 제안된다. 이러한 경우, 챔버(10)를 포함하는 본체는, 제 3 표면(S3)이 초음파 헤드(20)의 제 1 표면(S1)과 평행하고 반대편에 있는 상태로, 소노트로드 하우징 보어(13) 주위에 제공될 것이며, 링 시일(30)은 초음파 헤드(20)와 챔버(10)를 포함하는 본체 사이에 링 시일(30)을 유지하면서 제 3 표면(S3) 상에 안착된 상태로 유지되도록 구성된 환형 평면을 또한 가질 것이다. 압력 장치에 의해 가해지는 압력은 링 시일(30)의 두 개의 개스킷이 밀봉되도록 보장하여, 용융된 폴리머의 방출을 방지한다. 일 실시예에서 설명된 발명을 구성하는 다른 부분은 그러한 조합이 명시적으로 설명되지 않았더라도 다른 상이한 실시예에서 설명된 부분과 자유롭게 조합될 수 있으며, 조합에 편견이 존재하지 않는다는 것을 이해할 것이다.

Claims (12)

1. 폴리머 압출기용 초음파 장치로서,
   용융된 가압 폴리머용 입구 보어(11), 용융된 가압 폴리머용 출구 보어(12) 및 소노트로드(sonotrode) 하우징 보어(13)가 제공된 챔버(10) - 상기 챔버는 용융된 가압 폴리머를 입구 보어에 공급하기 위한 폴리머 압출기 장치에 연결 가능하거나 통합 가능함 - ;
   적어도 하나의 소노트로드(23)를 포함하는 초음파 헤드(20) - 상기 초음파 헤드(20)에는 원위부(21)가 제공되고 제 1 노드 평면(PN1)에 의해 분리된 근위부(22)가 제공되며, 상기 원위부(21)는 상기 소노트로드(23)에 의해 완전히 구성되고, 챔버(10) 내로 캔틸레버로 돌출된 소노트로드 하우징 보어(13)를 통해 챔버(10)에 삽입되고, 상기 원위부(21)는 챔버(10)에 포함된 용융된 가압 폴리머와 접촉을 유지하도록 의도되고, 상기 소노트로드(23)에 의해 적어도 부분적으로 구성되는 상기 근위부(22)는 챔버(10) 외부에 있고 초음파 변환기(25)와 연결되어 있으며, 제 1 노드 평면(PN1)에 평행하게 이로부터 멀리 적어도 하나의 제 2 노드 평면(PN2)을 포함함 - ;
   상기 제 1 노드 평면(PN1)과 일치하는 초음파 헤드(20)와 접촉하는 링 시일(30) - 상기 링 시일(30)은 용융된 가압 폴리머를 포함하는 챔버(10)의 소노트로드 하우징 보어(13)를 밀봉하도록 구성됨 -
   를 포함하는, 상기 장치로서,
   제 1 노드 평면(PN1)은 링 시일(30)의 환형 표면이 제 1 표면(S1)에 평행하게 놓이는 초음파 헤드(20)의 제 1 환형 표면(S1)과 동일 평면 상에 있고;
   제 2 노드 평면(PN2)은 제 1 표면(S1)과 평행하게, 초음파 헤드(20)의 제 2 표면(S2)과 동일 평면이거나 인접하고, 고정 장치(40)가 상기 제 2 표면에 부착되거나 지지되며,
   압력 장치가 적어도 고정 장치(40)에 연결되고, 고정 장치(40)와 링 시일(30) 사이의 근위부(22)의 적어도 일부를 압축하는 제 1 표면(S1)에 수직인 방향으로 압력을 가하고, 링 시일에 압력을 전달하여 챔버(10)를 타이트하게 밀봉하는, 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   초음파 헤드(20)의 근위부(21)는 소노트로드(23)와 초음파 변환기(25) 사이에 삽입된 초음파 증폭기(24)에 의해 적어도 부분적으로 구성되는, 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 2 노드 평면(PN2)은 소노트로드(23)와 초음파 증폭기(24) 사이의 조인트로부터 떨어져 있는, 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 초음파 헤드(20)의 전체 근위부(22)는 소노트로드(23)에 의해 구성되는, 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   초음파 헤드(20)의 원위부(21)는 초음파 헤드(20)의 근위부(22)보다 작은 직경을 갖는, 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   작은 직경의 원위부(21)과 큰 직경의 근위부(22) 사이의 전이부가 제 1 환형 표면(S1)을 정의하는, 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   챔버(10)는 초음파 헤드(20)의 제 1 환형 표면(S1) 반대편에 있는 소노트로드 하우징 보어(13) 주위에 제 3 환형 표면(S3)을 구비하며, 제 1 환형 표면(S1)과 제 3 환형 표면(S3) 사이에 유지되는 관형 본체로 구성된 링 시일(30)의 다른 환형 표면과 접촉하는, 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제 3 환형 표면(S3)은 링 시일(30)의 정확한 위치 결정을 제공하도록 구성된 환형 시트를 한정하는, 장치.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 링 시일(30)은 금속 또는 세라믹인, 장치.
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 링 시일(30)은 소노트로드(20)의 원위부(21)의 단면보다 더 큰 단면을 갖는 내부 갭을 한정하는, 장치.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 장치는 한 단부에 의해 고정 장치(40)에 부착되고 다른 단부에 의해 챔버(10)를 포함하는 본체에 부착된 다수의 커넥터를 포함하는, 장치.
12. 제 1 항에 있어서,
    압력 장치(41)에 의해 가해지는 압력은 챔버(10)의 용융된 폴리머의 압력보다 큰, 장치.

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