PL174802B1 - Urządzenie do transportowania substancji w stanie plastycznym, o dużym współczynniku tarcia - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do transportowania substan- cji w stanie plastycznym o duzym wspólczynniku tarcia poslizgowego i/lub wewnetrznego wzdluz rury przenosnikowej, zawierajace lej zasypowy, którego wylot jest doprowadzony do wlotu rury transportowej a wylot tej rury transportowej jest polaczony z dysza wyladowcza, znamienne tym, ze na zewnatrz rury transportowej (10,210) znajduje sie przynajmniej jedna komora (7, 27), w której znajduje sie plyn (8, 28) kontaktujacy sie z rura transportowa (10, 210), przy czym w plynie (8,28) wewnatrz kazdej komory (7, 27) jest zanurzona koncówka robocza przynajmniej jednego generatora wibracyjnego (5,25). F IG 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do transportowania substancji w stanie plastycznym, o dużym współczynniku tarcia, znajdujące zastosowanie we wszystkich gałęziach przemysłu, w których cykle produkcyjne obejmują fazy transportowania poprzez rury transportowe substancji w stanie plastycznym, wykazujących w tych warunkach duży współczynnik tarcia poślizgowego i/lub wewnętrznego.

Ze stanu techniki są znane urządzenia, które dla ułatwienia transportu wspomnianych substancji przez końcowy odcinek rur transportowych z leja zasypowego do dyszy wyładowczej i poprzez wspomnianą dyszę, stosują sonotrody lub podobne urządzenia wywołujące wibracje dla wykorzystania ewentualnej tiksotropii, która może wystąpić w transportowanej substancji, przekazując wysokoczęstotliwościowe wibracje bezpośrednio do tej substancji.

Rozwiązanie to jest przedstawione przykładowo w zgłoszeniu patentowym DE 06645 Al, w którym substancję stanowi ceramika w stanie płynnym.

Jednakże podczas stosowania tego rodzaju urządzeń występują rozmaite problemy. Przede wszystkim, ponieważ temperatura większości płynnych substancji jest bardzo wyso174 802 ka zatem sonotroda ulega szybkiemu zużyciu ze wzglądu na wzmożenie i przyspieszenie zjawiska kawitacji w jej strukturze molekularnej.

Po drugie, w odcinkach rury, które znajdują się dalej od dyszy wyładowczej, tego rodzaju urządzenie nie dopomaga w redukowaniu oporu przepływu substancji wzdłuż rury, zaś zastosowanie w razie większej ilości sonotrod, zachodzących w substancję po przejściu przez ściany rury, powoduje komplikacje, które sprawiają, że rozwiązanie to staje się niepraktyczne zarówno pod względem technicznym jak i ekonomicznym.

Należy wspomnieć, że tego rodzaju problem pojawia się w wielu dziedzinach zastosowań, nieraz bardzo odległych lub bardzo odmiennych.

Przykładowo, podczas przygotowywania porcji masła przeznaczonych do pakowania w sposób ciągły, stosuje się ogrzewanie powierzchni masła płynącego wewnątrz rur dla zredukowania jego współczynnika tarcia, jednakże podnoszenie w ten sposób temperatury nie polepsza organoleptycznych i mikrobiologicznych właściwości produktu.

Innym przykładem zakłócającego wpływu wysokiego współczynnika tarciajest formowanie tworzyw sztucznych o optymalnych własnościach fizycznych i mechanicznych, stosowanych w wielkoseryjnej produkcji przemysłowej.

Substancje, które najpierw muszą zostać stopione a dopiero następnie są wtryskiwane do form, nie mogą być stosowane, ponieważ spowodowanie ich przepływu, nawet w stanie plastycznym po stopieniu, przez rury prowadzące do otworu wylotowego dla uformowania we wspomnianej formie jest niemożliwe, zbyt skomplikowane i kosztowne.

Istnieje wiele takich substancji, spośród których można przytoczyć przykładowo: PTFE (politetrafluoroetylen) i PI (poliimid).

Następnym przykładem procesu, w którym redukcja współczynnika tarcia ślizgowego i/lub wewnętrznego mogłaby prowadzić do znacznej redukcji kosztów produkcji i polepszenia jakości produktu, jest wytwarzanie włókien optycznych. Tarcie i wewnętrzna lepkość płynnego szkła powodują zużycie młynów przeciągających, które wywierają znaczną siłę ciągu na poszczególne włókna, co powoduje pogorszenie jednorodności i izotropowości otrzymywanych powierzchni odbiciowych, dając większą dyspersję fotonową i gwałtowny spadek natężenia przekazywanego sygnału.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia powodującego wzajemną wibrację substancji i rur, przez które te substancje przepływają, a także ich topnienie możliwie na całej długości rur, bez jakichkolwiek szczególnych problemów ekonomicznych lub technicznych.

Urządzenie do transportowania substancji w stanie plastycznym o dużym współczynniku tarcia poślizgowego i/lub wewnętrznego wzdłuż rury przenośnikowej, zawierające lej zasypowy, którego wylot jest doprowadzony do wlotu rury transportowej a wylot tej rury transportowej jest połączony z dyszą wyładowczą, według wynalazku charakteryzuje się tym, że na zewnątrz rury transportowej znajduje się przynajmniej jedna komora, w której znajduje się płyn kontaktujący się z rurą transportową, przy czym w płynie wewnątrz każdej komory jest zanurzona końcówka robocza przynajmniej jednego generatora wibracyjnego. Komory są ukształtowane pierścieniowo i są umieszczone współosiowo względem rury transportowej. Generatory wibracyjne korzystnie stanowią generatory - przetworniki, z których każdy jest wyposażony w sonotrodę umieszczoną wewnątrz komory z płynem. W komorze z płynem znajdują się elementy grzejne do utrzymywania tego płynu we wstępnie ustalonej temperaturze, przy czym rura transportowa jest wykonana z materiału przewodzącego ciepło.

W kontakcie z formą usytuowaną przy wylocie rury transportowej korzystnie znajduje się następny generator wibracyjny. Płyn w komorze korzystnie stanowi rtęć. Każda sonotroda korzystnie stanowi sonotrodę poddaną implantacji jonów dla ograniczenia skutków zjawiska kawitacji, wywołanego wibracją materiału sonotrody. Generatory wibracyjne mogą też stanowić urządzenia piezoelektryczne, kontaktujące się bezpośrednio z rurą transportową.

Urządzenie według wynalazku eliminuje problem zużycia sonotrod, a także umożliwia redukowanie opon przepływu substancji wzdłuż całej długości rury.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przykład zalecanego rozwiązania urządzenia według wynalazku zawierającego pojedynczą sonotrodę dla całego toru, przebywanego przez substancję w stanie plastycznym, fig. 2 - urządzenie według wynalazku, zawierające kilka sonotrod umieszczonych szeregowo, a fig. 3 i 4 - dwa warianty rozwiązania urządzenia, przystosowanego do przenoszenia substancji w rodzaju masła.

Na figurze 1 pokazano urządzenie 1 według wynalazku, stosowane w przypadku obróbki tworzyw sztucznych w rodzaju wspomnianego powyżej PTFE i PI, wtryskiwanych do form 9.

Substancje te są zasypywane w postaci granulatu lub proszku do leja zasypowego 2, który prowadzi je do rury transportowej 10 z umieszczoną wewnątrz śrubą przenośnikową 3, która poprzez swój obrót podaje materiał do przodu w kierunku otworu wylotowego 4 i następnie wtłacza go do formy 9.

Podczas przesuwania się materiału wzdłuż rury transportowej 10, zostaje on poddany oddziaływaniu ciepła potrzebnego do stopienia go, tak aby po przejściu wstępnie ustalonego odcinka drogi osiągnął stan plastyczny.

Ciepło może być doprowadzone do materiału poprzez przewodzenie przez ściany rury transportowej 10 ciepła zgromadzonego w ogrzewanym przez elementy grzejne płynie 8, znajdującym się w pierścieniowo ukształtowanej komorze 7, współosiowej z rurą 10.

Ponieważ, jak wspomniano powyżej, substancje takie wykazują bardzo duży współczynnik tarcia ślizgowego i/lub wewnętrznego, gdy są w stanie plastycznym po stopieniu, zatem wpływ tego tarcia na ściany rury transportowej 10 można znacznie zredukować przez spowodowanie wibracji ścian z wysoką częstotliwością. Wibracje te są wywoływane poprzez generator wibracyjny 5, który jest zakończony sonotrodą 6, zanurzoną we wspomnianym płynie 8.

Ponieważ komora 7 jest uszczelniona hermetycznie a płyn 8 jest nieścieśliwy, zatem uzyskuje się w ten sposób dość jednorodne przekazywanie wibracji na całą powierzchnię rury transportowej 10, znajdującej się w bezpośrednim kontakcie z płynem 8.

W szczególnym przypadku wtryskiwania dla formowania, przy formie 9 można również zastosować następny generator wibracyjny 5a, jak opisano powyżej, jak również można podłączyć ten generator do uszczelnionej komory 11, zawierającej płyn 8 na formie 9, która tym samym może również być poddawana wibracjom, umożliwiając doskonałe wypełnienie formy, bez pęcherzyków lub innych defektów.

Na figurze 2 pokazano następne rozwiązanie urządzenia 21 według wynalazku stosowanego do takiej samej procedury wtryskiwania substancji w stanie plastycznym do formy 29, które to urządzenie tym tylko różni się od opisanego powyżej, że ma zastosowaną większą ilość generatorów wibracyjnych 25, 25a z sonotrodami 26 i z odpowiadającymi komorami 27, 211, zawierającymi wspomniany wyżej płyn 28 i ustawionymi szeregowo wzdłuż rury 210, tak aby możliwie jednolicie rozprowadzać wibracje wzdłuż całej długości rury 210 (która jest większa niż w poprzednim przypadku).

Oczywiste jest, że dla każdego szczególnego zastosowania urządzenie może mieć kształt i konfigurację, najbardziej odpowiednie dla rozmaitych członów. Podobnie możliwe jest, aby płyn 8, 28 nie był ogrzewany, tak jak przykładowo przy transportowaniu masła lub wosku, jak pokazano na fig. 3 i 4, gdzie mechaniczny tłok lub strumień sprężonego gazu obojętnego popychają wspomniane substancje w kierunku otworu wylotowego 310a, 410a rury 310, 410, przy której znajduje się komora 37,47, do której jest włożona sonotrodą 36, 46, podłączona do generatora wibracyjnego 35, 45.

Wibracje mogą być również indukowane bezpośrednio w rurze transportowej 10,210, przez zastosowanie odpowiednio umieszczonych końcówek roboczych urządzeń piezoelektrycznych. Ponadto, gdy docelowa temperatura substancji jest bardzo wysoka, jak przykładowo w przypadku płynnego szkła, wówczas według wynalazku poleca się stosowanie rtęci jako płynu 8,28 w komorach 7, 27 lub stosowanie wspomnianych powyżej elementów piezoelektrycznych z wyeliminowaniem płynu.

Jak wiadomo, wysokoczęstotliwościowe wibracje wywołują zjawisko kawitacji w materiale stanowiącym sonotrodę, zatem zalecanym na sonotrodę materiałem jest zwykle tytan wykazujący dobrą odporność na wspomniane powyżej zjawisko kawitacji.

Dla dodatkowego polepszenia zdolności sonotrod, do przeciwstawienia się skutkom zjawiska kawitacji zaproponowano poddawanie ich procedurze implantacji jonów, wykorzystując do tego celujony pierwiastków, najbardziej dostosowanych do rodzaju zastosowania i do warunków, w których ma pracować każda sonotroda.

FIG.2

174 802

174 802

174 802

FIG.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do transportowania substancji w stanie plastycznym, o dużym współczynniku tarcia poślizgowego i/lub wewnętrznego wzdłuż rury przenośnikowej, zawierające lej zasypowy, którego wylot jest doprowadzony do wlotu rury transportowej a wylot tej rury transportowej jest połączony z dyszą wyładowczą, znamienne tym, że na zewnątrz rury transportowej (10,210) znajduje się przynajmniej jedna komora (7,27), w której znajduje się płyn (8, 28) kontaktujący się z rurą transportową (10, 210), przy czym w płynie (8,28) wewnątrz każdej komory (7, 27) jest zanurzona końcówka robocza przynajmniej jednego generatora wibracyjnego (5,25).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że komory (7, 27) są ukształtowane pierścieniowo i są umieszczone współosiowo względem rury transportowej (10,210).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że generatory wibracyjne (5, 25) stanowią generatory - przetworniki, z których każdy jest wyposażony w sonotrodę (6, 26), umieszczoną wewnątrz komory (7,27) z płynem (8,28).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 2 albo 3 albo 4, znamienne tym, że w komorze (7,27) z płynem (8, 28) znajdują się elementy grzejne do utrzymywania tego płynu we wstępnie ustalonej temperaturze, przy czym rura transportowa (10,210) jest wykonana z materiału przewodzącego ciepło.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że w kontakcie z formą (9, 29) usytuowaną przy wylocie rury transportowej (10, 210) znajduje się następny generator wibracyjny (5a, 25a).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że płyn (8, 28) w komorze (7, 27) stanowi rtęć.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że każda sonotroda (6, 26) stanowi sonotrodę poddaną implantacji jonów dla ograniczenia skutków zjawiska kawitacji, wywoływanego wibracją materiału sonotrody.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że generatory wibracyjne (5, 25) stanowią urządzenia piezoelektryczne, kontaktujące się bezpośrednio z rurą transportową (10, 210).