PL176340B1 - Urządzenie do homogenizacji płynów o dużej lepkości - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do homogenizacji plynów o duzej lepkosci zawierajace podluzna obudowe ru- rowa, tulejke z osia wzdluzna oraz statyczne ele- menty mieszajace i ewentualnie filtrujace, które to elementy sa rozmieszczone w tulejce wzdluz jej osi, zas tulejka sklada sie z kilku czesci, znamienne tym, ze statyczne elementy urzadzenia sa monolitycz- nymi elementami strukturalnymi (10, 20, 60) rozlacznie sprzezonymi z czesciami tulejki i co najmniej niektóre monolityczne elementy stru- kturalne (10, 20, 60) posiadaja czesci sprzegajace (4, 4a, 4b) wystajace bocznie, zakotwiczone w obszarze tulejki pomiedzy jej czesciami (4, 5) i stanowiace równoczesnie czesc tulejki, przy czym czesci sprzegajace maja postac zblizona do kolnie- rzy lub nosków zas elementy mieszajace (11, 12) zawieraja liczne paski (11) w ukladzie podluznym ulozone w kilku warstwach wzdluz osi wzdluznej, a paski sasiednich warstw krzyzuja sie ze soba, ponadto korzystnie monolityczne elementy stru- kturalne sa ze stopu metali. Fig. 4 ( 5 4 ) Urzadzenie do homogenizacji plynów o duzej lepkosci PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy urządzenia do homogenizacji płynów o dużej lepkości.

W znanych procesach wytłaczania i wtryskowego formowania wyrobów z materiałów termoplastycznych wytwarza się za pomocą mieszadeł statycznych płynne masy o strukturze homogenicznej, zwłaszcza z termicznego punktu widzenia. Bez specjalnych zabiegów, w płynnej masie tworzywa sztucznego na wylocie ze ślimaka maszyny plastyfikującej w^st^^pują znaczne różnice temperatur; występują również nierównomierności rozkładu substancji barwiących i/lub dodatków w razie ich dodawania do tworzywa. We wtryskarkach, niezbędną jednorodność stopionego tworzywa sztucznego uzyskuje się za pomocą głowicy mieszającej usytuowanej w dyszy (patrz np. G. Schneider i R. Mauerer, Osterr, Kunststoff-Zeitschrift, 1985, strony 86-89).

W głowicy mieszającej lub mieszalnika stopu znajduje się tulejka z kilku elementami mieszającymi. Wskutek dużej lepkości stopionego tworzywa, na elementy mieszające działają duże siły, które w^^-^^pują również pomiędzy elementami mieszającymi a tulejką. W zalecanym przykładzie wykonania głowicy mieszającej, elementy mieszające mają postać monolitycznych odlewów (tj. spojonych bez połączeń), wlutowanych w tulejkę. Wadą głowicy tego typu jest oczywiście możliwość pęknięcia lutowanego złącza w skrajnych warunkach pracy. Warunki tego typu mogą wy:^tąpić w przypadku wadliwej pracy urządzenia, na przykład: podczas zimnego rozruchu (kiedy maksymalne ciśnienie może osiągnąć

176 340 wartość około 2000 barów), szybkiego ogrzewania, oczyszczenia za pomocą nieosłoniętego płomienia, chłodzenia w temperaturze wyżarzania za pomocą wody.

Znane są również urządzenia do homogenizacji przedstawione w amerykańskim opisie patentowym USA - 4747697 oraz niemieckim opisie patentowym DE-A-1807922. Statyczne urządzenie do homogenizacji dwóch lub więcej rodzajów cieczy ujawnione w amerykańskim opisie patentowym US-A-4747697 posiada podłużną rurową obudowę, w której są umieszczone statyczne elementy mieszające. Każdy z elementów mieszającychjest wyposażony w śrubowo-skręcone elementy łopatkowe umieszczone wewnątrz tulejki.

Podobne urządzenie homogenizujące zostało ujawnione w niemieckim opisie patentowym DE-A-1807922. Zamiast skręconych śrubowo elementów łopatkowych posiada ukształtowane języczkowato elementy wystające do przestrzeni wewnętrznej urządzenia, poprzecznie do wzdłużnej osi rurowej obudowy.

Urządzenie do homogenizacji płynów o dużej lepkości zawierające podłużną obudowę rurową, tulejkę z osią wzdłużną oraz statyczne elementy mieszające i ewentualnie filtrujące, które to elementy są rozmieszczone w tulejce wzdłuż jej osi, zaś tulejka składa się z kilku części, według wynalazku charakteryzuje się tym, że statyczne elementy urządzenia są monolitycznymi elementami strukturalnymi rozłącznie sprzężonymi z częściami tulejki i co najmniej niektóre monolityczne elementy strukturalne posiadają części sprzęgające wystające bocznie, zakotwiczone w obszarze tulejki pomiędzy jej częściami i stanowiące równocześnie część tulejki, przy czym części sprzęgające mają postać zbliżoną do kołnierzy lub nosków, zaś elementy mieszające zawierają liczne paski w układzie podłużnym ułożone w kilku warstwach wzdłuż osi wzdłużnej, a paski sąsiednich warstw krzyżują się ze sobą, ponadto korzystnie monolityczne elementy strukturalne są ze stopu metali.

Korzystnie kołnierzowa część sprzęgająca ma kształt pierścienia usytuowanego prostopadle do osi tulejki.

Korzystnie kołnierzowa część sprzęgająca jest usytuowana w środkowym obszarze co najmniej jednego monolitycznego elementu strukturalnego.

Korzystnie noskowa część sprzęgająca co najmniej jednego monolitycznego elementu strukturalnego ma kształt żeberek, przy czym żeberka te usytuowane są równolegle do osi tulejki.

Korzystnie paski sąsiednich warstw elementu mieszającego tworzą z osią tulejki kąt z przedziału wartości od 10° do 70°, korzystnie 45°.

Korzystnie jeden z elementów urządzenia jest filtrem żeberkowym.

Wynalazek pozwala na uzyskanie urządzenia do homogenizacji płynów o dużych lepkościach - na przykład głowicy mieszającej lub mieszadła do stopu - które w skrajnych warunkach ulega, w miarę możliwości, zniszczeniu. Urządzenie tego typu powinno również być skonstruowane w sposób umożliwiający jego skuteczne czyszczenie. Dodatkowym elementem takiego urządzenia, oprócz statycznych elementów do czyszczenia, powinien być również element filtrujący, na przykład filtr żebrowy. Pod pojęciem, 'monolityczny element strukturalny należy rozumieć element strukturalny, w którym nie ma słabych miejsc w postaci złączy - na przykład lutowanych (ale z drugiej strony, elementem monolitycznym może być element spawany). Elementami tulejowymi mogą być w skrajnym przypadku tylko części w kształcie kołnierzy, w tym przypadku cylindryczne.

Urządzenie według wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny dyszy wtryskarki z głowicą mieszającą o znanej dotychczas konstrukcji, fig. 2 - głowicę mieszającą według wynalazku, fig. 3 - element mieszający urządzenia według wynalazku, fig. 4 - element mieszający według wynalazku w drugim przykładzie wykonania, fig. 5 - przekrój poprzeczny elementu mieszającego z fig. 4, fig. 5, 7 - kolejne warianty elementów mieszających, fig. 8 - filtr żeberkowy do urządzenia według wynalazku, zaś fig. 9 - monolityczny element strukturalny urządzenia według wynalazku z dwoma elementami mieszającymi.

Pokazana na fig. 1 dysza 2 składa się z następujących elementów: głowicy mieszającej 1 z elementami mieszającymi 11,12 i tulejką 13; głowicy dyszowej 21 z otworem 22

176 34« i otworem 23 do głowicy mieszającej 1; liniami przerywanymi pokazano paskowy element grzejny 24; oraz końcówki 3 ślimaka wytaczającego.

Urządzenie do homogenizacji płynów o dużej lepkości według wynalazku przedstawione na fig. 2 posiada głowicę mieszającą 1 bez tulejki jednoczęściowej 13, jak w znanych konstrukcjach, natomiast z tulejką dwuczęściową złożoną z elementów 4 i 5. Część 4 tworzy łącznie z elementem mieszającym 11 monolityczny element strukturalny 10. Na fig. 3 przedstawiono pierwszy przykład wykonania: część 4 ma postać kołnierza stanowiącego część elementu strukturalnego 10, za pomocą którego część ta jest osadzona pomiędzy elementami tulejkowymi 5. Część 4 ma kształt pierścienia i jest umieszczona prostopadle do osi 15 tulejki; w przedstawionym na rysunku przykładzie wykonania część 4 znajduje się w środku elementu mieszającego 11. Element mieszający 11 składa się z warstw 101 płytek w układzie harmonjjkowym, pomiędzy którymi tworzą się, ze względu na harmonijkowy układ, kanaliki, które często krzyżują się ze sobą. Okrąg 102, narysowany linią przerywaną, wskazuje zewnętrzny kontur czołowej powierzchni elementu. Pokazany na fig. 4 monolityczny element strukturalny 10 również posiada część 4 w kształcie kołnierza, mająca postać pierścienia i usytuowaną w środku elementu mieszającego 11. Część 4 w kształcie kołnierza przedstawiono częściowo w przekroju, dzięki czemu widać, że element strukturalny 10 jest monolityczny. Element mieszający 11 zawiera liczne paski 110 usytuowane podłużnie. Paski 110 z sąsiednich warstw krzyżują się ze sobą; tworzą one z osią 15 tulejki kąt 45° (kąt ten może również przybierać wartości z przedziału od 10° do 70°).

Na figurze 5 przedstawiono przekrój elementu strukturalnego 10 z fig. 4, część cylindrycznej tulejki 5 oraz element strukturalny 20 sąsiadujący z elementem strukturalnym 10 i zawierający element mieszający 12. Pomiędzy częścią tulejkową 5 a paskami 110 może być szczelina 51. W odróżnieniu od tego co pokazano, zewnętrzna średnica tulejkowej części 5 i zewnętrzna średnica pierścieniowa 4 mogą oczywiście być takie same. Na . pierścieniu 4 znajdują się występy 45, natomiast na tulejkowej części 5 odpowiadające im rowki 54, co umożliwia odpowiednie zestrojenie elementu strukturalnego 10 z sąsiadującymi z nim elementem strukturalnym 20.

Elementy strukturalne 10 są tylko sprzężone z tulejkowymi częściami 5 (części te są połączone tylko dzięki dopasowaniu kształtów). Dzięki temu można je łatwo rozdzielić, co spełnia również warunek łatwego czyszczenia urządzenia według wynalazku.

Na figurze 5 przedstawiono wariant elementu strukturalnego 10, w którym element mieszający 11, pokazano liniami przerywanymi, ma kształt sześcianu lub prostopadłościanu. W zasadzie, oprócz pokazanych na fig. 3 i 4 typów elementów mieszających, można zastosować również inne.

W pokazanym na fig. 7 elemencie strukturalnym 10 rolę elementów kotwiczących w tulejce pełnią części 4a i 4b w postaci dwóch żeberek. Powierzchnię końcową 140 stanowi pierścieniowy wycinek leżący wewnątrz kąta a (z osią 15 tulejki w środku). Wielkość tego kąta wynosi na przykład 60°. Z elementem strukturalnym 10 może łączyć się część tulejkowa 5 składająca się cienkościennej rurki 50 i dwóch części 51a i 51b, których kształt stanowi dopełnienie przestrzeni pomiędzy żeberkami stanowiącymi części 4a i 4b.

W przypadku zanieczyszczenia homogenizowanego stopu materiału substancją w postaci cząstek stałych zaleca się wyposażenie urządzenia, zgodnie z wynalazkiem, w dodatkowy element filtrujący. Przykład takiego elementu filtrującego - a mianowicie filtr żeberkowy 6 - pokazano na fig. 8. Stopiony materiał wpływa kanalikami doprowadzającymi 61 do osiowych kanalików rozprowadzających 62 i płynie stamtąd, nad żeberkami 64, do kanalików zbiorczych 63. Żeberka 64 tworzą łącznie z częściami tulejkowymi (nie pokazanymi) wąskie kanały, dzięki którym cząstki zanieczyszczeń zatrzymują się w kanalikach rozprowadzających 62. Końce kanalików 62 są zamknięte pierścieniami 65; kanaliki 63 pozostają częściowo otwarte, dzięki czemu stopiony materiał może płynąć dalej, na przykład do znajdujących się w dalszej części elementów mieszających. Element filtrujący 6 i pierścień 4 tworzą, nawet w tym przypadku, monolityczny element strukturalny 60.

176 340

Na figurze 9 pokazano, że zawsze dwa sąsiadujące ze sobą elementy mieszające 11 i 12 tworzą łącznie monolityczny element strukturalny 30. Para tych elementów ma wspólną część w postaci kołnierza 5, stanowiącą element łączący ze sobą części tulejkowe.

Korzystnie, w przypadku stosowania w roli głowicy mieszającej lub mieszadła do stopionego materiału, monolityczne elementy strukturalne 10,20, 30,60 s wykonane ze stopu metalu techniką precyzyjnego odlewania (zalecaną) lub wtrysku i spiekania. W przypadku innych zastosowań elementy te można wytwarzać z materiału ceramicznego, a nawet z tworzyw sztucznych.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do homogenizacji płynów o dużej lepkości zawierające podłużną obudowę rurową, tulejkę z osią wzdłużną oraz statyczne elementy mieszające i ewentualnie filtrujące, które to elementy są rozmieszczone w tulejce wzdłuż jej osi, zaś tulejka składa się z kilku części, znamienne tym, że statyczne elementy urządzenia są monolitycznymi elementami strukturalnymi (10, 20, 60) rozłącznie sprzężonymi z częściami tulejki i co najmniej niektóre monolityczne elementy strukturalne (10,20,60) posiadają części sprzęgające (4, 4a, 4b) wystające bocznie, zakotwiczone w obszarze tulejki pomiędzy jej częściami (4, 5) i stanowiące równocześnie część tulejki, przy czym części sprzęgające mają postać zbliżoną do kołnierzy lub nosków zaś elementy mieszające (11,12) zawierają liczne paski (11) w układzie podłużnym ułożone w kilku warstwach wzdłuż osi wzdłużnej, a paski sąsiednich warstw krzyżują się ze sobą, ponadto korzystnie monolityczne elementy strukturalne są ze stopu metali.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kołnierzowa część sprzęgająca (4) ma kształt pierścienia usytuowanego prostopadle do osi (15) tulejki.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że kołnierzowa część sprzęgająca (4) jest usytuowana w środkowym obszarze co najmniej jednego monolitycznego elementu strukturalnego (10,20, 60).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że noskowa część sprzęgająca (4a, 4b) co najmniej jednego monolitycznego elementu strukturalnego (10) ma kształt żeberek, przy czym żeberka te usytuowane są równolegle do osi (15) tulejki.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że paski (110) sąsiednich warstw elementu mieszającego (11,12) tworzą z osią (15) tulejki kąt z przedziału wartości od 10° do 70°, korzystnie 45 .
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jeden z elementów urządzenia jest filtrem żeberkowym (60).