PL183807B1 - Wytłaczarka jednoślimakowa i element spiętrzajacy i mieszający wytłaczarki jednoślimakowej. - Google Patents

Abstract

1. Wytlaczarka jednoslimakowa do przeróbki mas termoplastycznych, obejmujaca cylindryczna obudowe slimaka, umieszczony w niej slimak, stanowisko napelniania przeznaczone do podawania obrabianego materialu znajdujace sie przy jednym z zakonczen obudowy, strefe odbioru masy termoplastycznej przy drugim koncu cylindrycznej obudowy slimaka, przy czym w cylindrycznej obudowie slimaka lub bezposrednio za nim usytu- owana jest komora homogemzacyjna, która przy zakonczeniu oddalonym od slimaka, stanowiacym zakonczenie odplywowe, posiada odplyw, a poza tym w komorze homogenizacyjnej usytuowany jest wirnik homogemzacyj- ny polaczony i wspólnie obracajacy sie z zakonczeniem odplywowym slimaka, przy czym miedzy wirnikiem homogenizacyjnym a powierzchnia obwodowa komory homogenizacyjnej, usytuowane sa przemiennie strefy zwezajacego sie przekroju poprzecznego przeplywu i strefy rozszerzajacego sie przekroju poprzecznego, a strefa zwezajacego sie przekroju poprzeczne- go przeplywu, jest ograniczona promieniowo do wewnatrz poprzez obracajacy sie cylindryczny element usytuowany promieniowo w stosunku do stozkowego elemenm spietrzajacego, znamienna tym, ze na zewnetrznej powierzchni spietrzajacego elementu stozkowego (250x) komory homogenizacyjnej (244x) wykonany jest co najmniej jeden, otwarty promieniowo na zewnatrz rowek (256x), przebiegajacy wzdluz dlugosci spietrzajacego elementu stozkowego (250x) 26 Element spietrzajacy i mieszajacy wytlaczarki jednoslimakowej, który uzupelnia wierzcholek slimaka i stanowi jego przedluzenie, zna- m ienny tym , ze zawiera wiele spietrzajacych elementów stozkowych (250x1, 250x4) o ksztalcie stozka setetego, wyposazonych w powierzch- nie zewnetrzne posiadajace obwodowo rozlozone rowki (256x), przy czym miedzy tymi elementami i elementami cylindrycznymi (252x1- -252x3) oraz rura przelotowa (238x) wytlaczarki (24x), posiadajaca stozkowy przelotowy otwói, znajduja sie strefy intensywnego scinania (258x) i strefy rozprezania (264x). Fi g . 4 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wytłaczarka jednoślimakowa i element spiętrzający i mieszający wytłaczarki jednoślimakowej służącej do przeróbki mas termoplastycznych. Wytłaczarka jednoślimakowa według wynalazku przeznaczona jest szczególnie do przygotowania wrażliwych termicznie stopów tworzyw sztucznych.

Przy obróbce tworzyw sztucznych, starania specjalistów idą w tym kierunku, aby dzięki zastosowaniu wielofalowych modyfikacji konstrukcyjnych procesowych elementów roboczych polepszyć procesy cięcia, mieszania, i spiętrzania, w celu podwyższenia jakości produktu końcowego obniżenia ilości braków i obniżenia kosztów instalacji. Znane są wytłaczarki, które dla podwyższenia skuteczności wymienionych wyżej procesów, szczególnie dla poprawy jakości cięcia i mieszania masy plastycznej, w obudowie cylindrycznej ślimaka posiadają elementy ślimakowe o działaniu mieszającym i spiętrzającym.

Elementy te są różnorako ukształtowane, przykładowo posiadają równoległe do osi wcięcia, które służą do wytworzenia ciśnienia hydrodynamicznego w szczelinie otwierającej się w kierunku obrotu (DE 35 33 225) albo elementy mieszające, które posiadaaą wystające w kierunku obwodowym frezowania i korpusy mieszające wykonane w postaci języków (DE 42 27 018).

W opisie SU 887213 przedstawiono urządzenie do mieszania i homogenizacji mas polimerowych. Urządzenie to wyposażone jest w zamocowany na końcu ślimaka wirnik i nasadkę, przy czym między zewnętrzną powierzchnią wirnika i nasadką utworzona jest szczelina robocza. Zewnętrzna powierzchnia wirnika w przekroju wzdłużnym ma kształt falisty i wyposażona jest w kanały łączące grzbiety fali z jej dolinami.

Te znane elementy i ich usytuowanie na ślimaku wytłaczarki nie pozwalają na osiągnięcie zamierzonego efektu w całym zakresie.

Przedmiotem wynalazku jest wytłaczarka jednoślimakowa do przeróbki mas termoplastycznych, obejmującą cylindryczną obudowę ślimaka, umieszczony w niej ślimak, stanowisko napełniania przeznaczone do podawania obrabianego materiału znajdujące się przy jednym

183 807 z zakończeń obudowy i strefę odbioru masy termoplastycznej przy drugim końcu cylindrycznej obudowy ślimaka. W cylindrycznej obudowie ślimaka lub bezpośrednio za nim usytuowana jest komora homogenizacyjna, która przy zakończeniu oddalonym od ślimaka, stanowiącym zakończenie odpływowe, posiada odpływ. W komorze tej usytuowany jest wirnik homogenizacyjny połączony i wspólnie obracający się z zakończeniem odpływowym ślimaka, przy czym między wirnikiem homogenizacyjnym a powierzchnią obwodową komory homogenizącyjnej, usytuowane są przemiennie strefy zwężającego się przekroju poprzecznego przepływu i strefy rozszerzającego się przekroju poprzecznego, a strefa zwężającego się przekroju poprzecznego przepływu, jest ograniczona promieniowo do wewnątrz poprzez obracający się cylindryczny element usytuowany promieniowo w stosunku do stożkowego elementu spiętrzającego.

Istota wynalazku polega na tym, że na zewnętrznej powierzchni spiętrzającego elementu stożkowego komory homogenizacyjnej wykonany jest co najmniej jeden, otwarty promieniowo na zewnątrz rowek, przebiegający wzdłuż długości spiętrzającego elementu stożkowego.

Korzystnie, średnica wewnętrznej powierzchni obwodowej komory homogenizacyjnej zmniejsza się w kierunku przepływu masy termoplastycznej a wirnik homogenizacyjny posiada powierzchnię zewnętrzną usytuowaną w pobliżu obwodu komory homogenizacyjnej .

Komora homogenizacyjna ma kształt stożkowy i wirnik homogenizacyjny posiada również powierzchnię zewnętrzną o kształcie zbliżonym do tego stożka.

Między powierzchnią zewnętrzną spiętrzającego elementu stożkowego i powierzchnią obwodową komory homogenizacyjnej znajduje się strefa intensywnego ścinania w postaci klinowej szczeliny przepływowej, przy czym zewnętrzna powierzchnia spiętrzającego elementu stożkowego ma zasadniczo kształt stożkowy.

W komorze homogenizacyjnej usytuowane są promieniowo elementy cylindryczne, które mają powierzchnie zewnętrzne o kształcie zbliżonym do cylindrycznego.

Spiętrzający element stożkowy, przy jego zakończeniu napływowym, posiada większą średnicę, niż usytuowany za nim w kierunku przepływu, promieniowo osadzony element cylindryczny.

Rowek spiętrzającego elementu stożkowego jest usytuowany równolegle do płaszczyzny zawierającej oś obrotu ślimaka a powierzchnia dna tego rowka przy napływowym zakończeniu spiętrzającego elementu stożkowego jest usytuowana w tej samej odległości od osi obrotu ślimaka, co zewnętrzna powierzchnia usytuowanego od strony napływu, promieniowo osadzonego elementu cylindrycznego, a przy zakończeniu odpływowym spiętrzającego elementu stożkowego powierzchnia ta jest usytuowana na powierzchni zewnętrznej usytuowanego na odpływie promieniowo osadzonego elementu cylindrycznego, przy czym między obydwoma zakończeniami każdego spiętrzającego elementu stożkowego powierzchnia ta jest ciągła i korzystnie płaska.

Dno rowka spiętrzającego elementu stożkowego jest połączone z przynajmniej jednym zakończeniem tego spiętrzającego elementu stożkowego na przynajmniej jednym zakończeniu tego elementu, poprzez przegięcie zewnętrznej powierzchni każdego promieniowo osadzonego przed nim elementu cylindrycznego.

W rozwiązaniu według wynalazku, przy zakończeniu napływowym i odpływowym wirnika homogenizacyjnego komory homogenizacyjnej umieszczony jest spiętrzający element stożkowy.

Wirnik homogenizacyjny zawiera co najmniej dwa obracające się, spiętrzające elementy stożkowe a korzystnie trzy, a szczególnie cztery takie elementy i przy zakończeniu odpływowym posiada wierzchołek o zmniejszonej średnicy, przy czym korzystnie, wierzchołek ten ma kształt stożkowy.

Na powierzchni obracającego się spiętrzającego elementu stożkowego, na całym obwodzie znajduje się określona liczba rowków·-.

Wirnik homogenizacyjny wytłaczarki według wynalazku połączony jest rozłącznie z odpływowym zakończeniem ślimaka, za pomocą złącza o zmiennej długości.

183 807

Między odpływową powierzchnią końcową ślimaka i napływową powierzchnią końcową wirnika homogenizacyjnego, w obszarze otaczającym centralnie usytuowane połączenie, między ślimakiem i wirnikiem homogenizacyjnym są usytuowane wkładki tarczowe.

Według wynalazku, spiętrzające elementy stożkowe i elementy cylindryczne osadzone promieniowo, stanowią połączone rozłącznie elementy pojedyncze.

Długość obracających się, spiętrzających elementów stożkowych jest korzystnie większa, niż długość obracających się elementów cylindrycznych osadzonych promieniowo, przy czym w korzystnym rozwiązaniu, większość, a korzystnie wszystkie spiętrzające elementy stożkowe mają taką samą długość lub/i większość, a korzystnie wszystkie promieniowo osadzone elementy cylindryczne mają również tę samą długość.

Między co najmniej jednym obracającym się, spiętrzającym elementem stożkowym i co najmniej jednym promieniowo osadzonym elementem cylindrycznym są osadzone wkładki tarczowe.

Powierzchnia zewnętrzna co najmniej jednego napływowego elementu spiętrzającego posiada przy zakończeniu napływowym średnicę zewnętrzną, która jest równa średnicy wewnętrznej powierzchni obwodowej komory homogenizacyjnej.

Komora homogenizacyjna na jej części rurowej posiada przy co najmniej jednym zakończeniu środki mocujące do przyłączenia obudowy cylindrycznej ślimaka, względnie innego urządzenia współpracującego.

Przedmiotem wynalazku jest również element spiętrzający i mieszający wytłaczarki jednoślimakowej, który uzupełnia wierzchołek ślimaka i stanowi jego przedłużenie.

Istota tego wynalazku polega na tym, że element ten zawiera wiele spiętrzających elementów stożkowych o kształcie stożka ściętego, wyposażonych w powierzchnie zewnętrzne posiadające obwodowe rozłożone rowki, przy czym między tymi elementami i elementami cylindrycznymi oraz rurą przelotową wytłaczarki, posiadającą stożkowy przelotowy otwór, znajdują się strefy intensywnego ścinania i strefy rozprężania.

Strefy intensywnego ścinania istniejące między powierzchniami zewnętrznymi elementów stożkowych o kształcie stożka ściętego i powierzchnią wewnętrzną rury przelotowej wytłaczarki posiadającej stożkowy przelotowy otwór, mają kształt szczelin klinowych.

Zewnętrzne krawędzie elementów stożkowych o największej średnicy, od strony napływu masy termoplastycznej, stanowią częściowe lub korzystnie całkowite zamknięcie drogi przepływu między powierzchnią stożkowego otworu rury przelotowej a tymi elementami.

Długość obracających się, spiętrzających elementów stożkowych jest taka sama lub korzystnie większa, niż długość obracających się elementów cylindrycznych osadzonych promieniowo a średnice zewnętrzne elementów cylindrycznych równe są w każdym przypadku średnicom okręgów, na których znajdują się dna rowków graniczących z nimi spiętrzających elementów stożkowych.

W końcowej części elementu według wynalazku, od strony odpływu, znajduje się wierzchołek, a poza tym element ten jest wyposażony we wkładki tarczowe, przy czym jest on utworzony z następujących kolejno po sobie, osiowo usytuowanych pojedynczych elementów, między którymi usytuowane są te wkładki.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku, przy wylotowym zakończeniu wytłaczarki jednoślimakowej, uzyskuje się wyższy stopień homogenizacji, szczególnie w przypadku termicznie wrażliwych stopów tworzyw sztucznych, które ewentualnie składaj ą się z różnych tworzyw sztucznych (komponentów tworzyw sztucznych) i mogą zawierać również szkodliwe domieszki, na przykład ciała obce, i tworzywa sztuczne o wysokiej temperaturze topienia. Przy tym unika się szkód termicznych.

Poza tym rozwiązanie według wynalazku stwarza możliwość wprowadzenia do tworzywa sztucznego dowolnych tworzyw stanowiących dodatki, szczególnie tworzyw naturalnych i włókien naturalnych. Oprócz tego powstaje możliwość przeróbki mieszanin tworzyw sztucznych, które przykładowo zostały podane w zbiorze odpadów tworzyw sztucznych Duales System Deutschland.

Konstrukcja wytłaczarki ślimakowej według wynalazku pozwala na zabudowę na niej linii homogenizacji przy zastosowaniu konwencjonalnej lub nieznacznie zmodyfikowanej

183 807 wytłaczarki ślimakowej. Poza tym, dzięki zabudowie linii homogenizacji na wytłaczarce ślimakowej, możliwe jest obniżenie stopnia homogenizacji, który jest konieczny przy wyjściu z wytłaczarki ślimakowej, i mimo to przy wyjściu z całej instalacji, osiągnięcie homogenizacji wystarczającej dla każdych warunków. Gdy dzięki temu można ograniczyć długość wytłaczarki ślimakowej, oznacza to znaczne obniżenie nakładów inwestycyjnych koniecznych przy budowie wytłaczarki ślimakowej bez wyczerpania tych oszczędności przy kształtowaniu linii homogenizacji.

Wytłaczarka ślimakowa według wynalazku wyposażona w przyłączoną linię homogenizacyjną, przeznaczona jest szczególnie do wytwarzania mas zdolnych do tworzenia pasm, składających się z mieszaniny włókien termoplastycznych i dodatków, a szczególnie dodatków włóknistych, takich jak słoma zbożowa. Przy tym mieszanina wejściowa może być dodawana w postaci kulek, które mogą zawierać zarówno tworzywa sztuczne, jak i zmieszane z nimi i już wstępnie rozdzielone surowce dodatkowe, szczególnie, dodatki włókniste. Włókniste części składowe mieszaniny wejściowej mogą mieć przy tym wielkość cząsteczek dochodzącą do 5mm, ą korzystnie do 3 mm.

Wytłaczarka zbudowana według wynalazku może być szczególnie stosowana przy produkcji materiałów profilowych takich jak elementy okien i drzwi, przy wykorzystaniu intruzji.

W linii spiętrzania i homogenizacji według wynalazku, dzięki ograniczeniu wolnych powierzchni wejściowych obrabianej masy, mających kształt stożka ściętego, w kierunku wytłaczania, następuje spiętrzenie stopu i jednocześnie zwiększenie ciśnienia masy, jak również wzrost prędkości przepływu. Powoduje to zwiększenie temperatury obrabianej masy i poprawę jej płynności, to znaczy przy stosowaniu heterogennych stopów tworzyw sztucznych, topi się większa ilość tworzyw sztucznych zawartych w mieszaninie i poprawia się stopień homogenizacji stopów tworzyw sztucznych.

Intensywność omówionych wyżej działań ma również wpływ na proces obróbki poprzez zmianę wielkości rowków w korpusach o kształcie stożków ściętych, i poprzez zmianę wielkości każdej szczeliny klinowej istniejącej między tym stożkiem i powierzchnią obwodową komory homogenizacyjnej.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ przepływu materiałów w procesie, w którym została zastosowana wytłaczarka według wynalazku, fig. 2 - urządzenie do granulowania stosowane w procesie przedstawionym na fig 1, fig. 3 - wytłaczarkę ślimakową stosowalną w procesie według fig. 1, wraz z dołączonym urządzeniem spiętrzającym i homogenizacyjnym według wynalazku, jak również urządzenie rozdzielające, fig. 4 - szczegół urządzenia spiętrzającego i homogenizacyjnego według fig. 3, fig. 4a - widok z tyłu korpusu spiętrzającego według fig. 4 w kierunku strzałki IV, a na fig. 4, fig. 5 - urządzenie rozdzielające według fig. 3 wraz z dołączonymi kanałami wstępnego formowania oraz stację odbiorczą służącą do odbioru wstępnych profili z kanałów wstępnego formowania.

Figura 1 przedstawia w ogólnym zarysie alternatywny do już przedstawionego sposób postępowania. Numerem 104x oznaczono urządzenie rozrywające bele, do którego dostarczane są bele tworzywa sztucznego, w których gromadzone są odpady w tak zwanym dualnym systemie niemieckim (DSD, Duales System Deutschland) pierwszy komponent mieszaniny. Od urządzenia 104x elementy tworzywa sztucznego z określonej beli dostają się do bębna odfiltrowującego 110x, wewnątrz którego oddzielane są większe i cięższe części, jak na przykład blaszane kapsle butelek z tworzywa sztucznego. Z bębna tego oczyszczone częściowo elementy tworzywa sztucznego dostają się do młyna tnącego 126x. W młynie tym odpady tworzywa sztucznego rozdrabniane są do wielkości około 20 mm. Rozdrobnione cząstki dostają się do instalacji suszącej 136x, w której cząsteczki tworzywa sztucznego suszone są aż do momentu, gdy w uzyskanej masie zawartość wody wynosi około 1% wagowego. Wysuszone cząsteczki dostają się następnie do magnetycznego oddzielacza 114x, który oddziela ewentualne elementy ferromagnetyczne. Wreszcie cząsteczki te dostają się do silosu wieżowego 12x.

Na fig. 1 uwidoczniono ponadto miejsce dostarczania 141x, do którego dostaje się słoma zbożowa w formie beli. Tam też bele te są rozrywane. Z miejsca dostarczania i rozrywania

183 807

141x słoma zbożowa przekazywana jest do urządzenia do rozwłókniania 142x. wewnątrz którego nie pocięty na sieczkę surowiec jest mielony, w wyniku którego uzyskiwane są cząsteczki o długości około 3 mm. Rozdrobniona w ten sposób słoma dostaje się do instalacji suszącej 143x, w której przewiewa ją suche powietrze. W wyniku tego w surowcu pozostaje 1% wagowy wody, po czym surowiec dostaje się do silosu wieżowego 18x. Procesy na odcinkach 104x-12x i 141x-18x podlegać mogą pewnym modyfikacjom. Określone etapy obróbki uzależnione są od jakości pierwszego i drugiego komponentu mieszanki, które doprowadzane są do urządzeń 104x, względnie 141x.

Z silosów wieżowych 12x i 18x, wyposażonych ewentualnie w urządzenia rozluźniające 13x, względnie 19x, odpowiadające za równomierne rozmieszczenie substancji, oba komponenty dostają się do urządzenia 200x do wstępnego mieszania, a stąd do urządzenia 202x w celu uzyskania granulatu. Urządzenie 202x matrycowe pokazano schematycznie na fig. 2. Obejmuje ono obrotowy bęben 204x, wyposażony w pewną liczbę otworów 206x rozmieszczonych wzdłuż obwodu. Surowiec, który dostał się tu z urządzenia 200x do wstępnego mieszania, poddawany jest wewnątrz bębna 204x procesowi prostowania i ugniatania z pomocą walców gniotących 208x, ewentualnie przy jednoczesnym podgrzaniu. Walce te krążą wokół osi 210x po powierzchni wewnętrznej bębna 204x, obracając się jednocześnie wokół własnej osi. W wyniku prostowania i ugniatania surowiec podgrzany zostaje do temperatury w przedziale 105°C-130°C (przy założeniu, że zasadniczymi składnikami mieszanki, jeśli chodzi o tworzywa sztuczne, są polietylen i polipropylen).

W ten oto sposób cząsteczki tworzywa sztucznego przynajmniej częściowo ulegają termoplastyfikacji i wymieszaniu z włóknami słomy zbożowej. Termoplastyczna mieszanka wyciskana jest przez otwory 206x, w wyniku czego u ich wylotu tworzą się wałeczki 212x. Wałeczki te odcinane są w trakcie działania bębna 204x z pomocą noża wygładzającego 214x, w trakcie czego powstają granulki 216x. Granulki te dostają się za pośrednictwem graniczącej z nożem 214x zsuwni 218x na taśmę przenośniko wą 220x, na której przenoszone są do wytłaczarki ślimakowej 24x.

Wytłaczarka ślimakowa 24x obejmuje cylindryczną obudowę 26x ślimaka o średnicy wewnętrznej D. Wewnątrz tej obudowy umieszczony jest pojedynczy ślimak 224x. Ślimak ten tworzy wewnątrz cylindrycznej obudowy 26x ślimaka, strefę napełniania 226x o długości 3D, strefę sprężania 228x o długości 7D i strefę dozowania 230x o długości 5D. Skok śruby ślimaka wynosi 0,8 D.

Mieszanka wstępna dostaje się z leja 222x do szybu załadowczego 231x, który przebiega wzdłuż osi ślimaka na długości około 2D, zaś prostopadle do płaszczyzny rysunku charakteryzuje się długością odpowiadającą średnicy D. Strefa napełniania i ewentualnie sąsiednie obszary zaopatrzone są na wewnętrznej powierzchni cylindrycznej obudowy 26x ślimaka w rowki hamujące 232x o głębokości około 3 mm. Rowki te zapobiegać mają obracaniu się załadowanej mieszanki wraz ze ślimakiem 224x. Rowki te biegną wzdłuż osi tego ślimaka zrównując się z powierzchnią cylindra po prawej stronie. Cylindryczna obudowa 26x ślimaka zaopatrzona jest z kolei wzdłuż swej długości w pierścieniowe urządzenia grzewcze 234 x. Urządzenia te mogą być podgrzewane elektrycznie lub parą. Mają one szczególne znaczenie szczególnie w momencie rozpoczęcia prący wytłaczarki ślimakowej 24x. W trakcie ustalonego przepływu mogą one zostać ewentualnie wyłączone, jako że już w wyniku samego ugniatania następuje ocieplenie.

Z cylindryczną obudową 26x ślimaka łączy się urządzenie zaporowe i homogenizujące 236x, które szczegółowo pokazane zostało na fig. 4 i 4a.

Urządzenie to obejmuje rurę przelotową 238x wraz z kołnierzem 240x przyłączanym do cylindrycznej obudowy 26x ślimaka oraz kolejnym kołnierzem 242x przyłączanym do opisanego poniżej urządzenia rozdzielczego. Rura przelotowa 238x wyposażona jest w komorę homogenizacyjną 244 x, wewnątrz której umieszczony jest wirnik homogenizacyjny 246x w postaci ściętego stożka. Wirnik ten przymocowany jest w sposób rozłączny do ślimaka 224x za pomocą nagwintowanego czopu walcowego 248x, co powoduje ruch obrotowy wirnika 246x. Wirnik 246x wykonany jest w formie stopni. Jego budowę stanowią stożkowe elementy spiętrzające 250x1, 250x2, 250x3 i 250x4 oraz położone między nimi elementy

183 807 cylindryczne 252x1, 252x2 i 252x3 oraz wierzchołek 254x. W obrębie stożkowych elementów spiętrzających 250x1-250x4 znajdują się rowki 256x. Są one na tyle głębokie, by pokrywać się z sąsiednimi cylindrycznymi elementami 252x2 i 252x3. Przednie w stosunku do przepływu końce elementów stożkowych leżą bezpośrednio przy lub też stykają się z wewnętrzną powierzchniią komory homogenizacyjnej 244x. Miedzy tymi elementami 250x1-250x4 a komorą 244x znajdują się strefy 258x.

Długość osiowa elementów stożkowych 250x1-250x4 jest większa od długości osiowej elementów cylindrycznych 252x1-252x3. Korzystne jest, by długość obu rodzajów tych elementów nie zmieniała się. Przekrój rowków 256x w najwęższym miejscu 260x odpowiada w przybliżeniu wielkości największych substancji obcych, jakie znaleźć się tu mogą po wcześniejszym procesie czyszczenia odpadów tworzyw sztucznych.

W szczelinach między stożkowymi elementami 250x1-250x4 a wewnętrzną powierzchnią komory 244x znajdują się za sprawą współdziałania z rowkami 256x strefy intensywnego ścinania 258x. Ze strefami tymi sąsiadują strefy rozprężania 264x. Znajdują się one w obrębie cylindrycznych elementów 252x1-252x3, jak również w obrębię czubka 254x. Osiowe położenie wirnika 246x we wnętrzu komory 244x regulować można poprzez zastosowanie jednej lub więcej tarcz 266x w miejscu połączenia wirnika 246x z komorą 244x. W ten oto sposób można też różnicować odstęp między końcami stożkowych elementów 250x1-250x4 o większej średnicy a wewnętrzną powierzchnią komory 244x. Wirnik 246x wykonany być może z poszczególnych stożkowych i cylindrycznych tarcz.

Masa, która wewnątrz wytłaczarki ślimakowej 24x uległa termoplastyfikacji, wprowadzana jest w wyniku działania siły nacisku panującej u wyjścia wytłaczarki ślimakowej 24x do wnętrza komory 244x. W przedniej części pierwszego stożkowego elementu 250x1 termoplastyczna masa dostaje się do rowków 256x, po czym jest wzdłuż nich transportowana. Na spiętrzającym elemencie stożkowym 250x1 dochodzi do obwodowego, promieniowego i osiowego mieszania wewnątrz strefy intensywnego ścinania 258x, która powiększa się wraz z rosnącą szerokością szpary. Przez szczeliny (strefy intensywnego ścinania) 258x otwierające się w kierunku wytłaczania stale przenoszone są substancje zakłócające, materiał, który nie uległ termoplastyfikacji, wreszcie materiał, który uległ uszkodzeniu w określonych warunkach termicznych. Dzięki temu nie dochodzi do żadnego osadzania się lub zapchania na tym odcinku. Unika się przy tym problemów towarzyszących występowaniu odpadów produkcyjnych.

W strefie rozprężania 264x nadal przeprowadzany jest proces mieszania stopu tworzyw sztucznych przy niskim naprężeniu tnącym. W obrębie dalszych stożkowych, względnie cylindrycznych elementów powtarzają, się opisane powyżej procesy.

Szczególnie korzystne jest postępujące redukowanie przekroju przepływu uzyskane poprzez stożkowatość komory 244x i wirnika 24 6x. Następujące po sobie wolne przekroje ulegają zredukowaniu zgodnie z kierunkiem wytłaczania. W wyniku tego dochodzi do zwiększenia nacisku i temperatury, co prowadzi z kolei do zwiększenia prędkości przepływu i do poprawienia płynności stopu tworzyw sztucznych. Z drugiej zaś strony w wyniku zmniejszającego się przekroju zmniejsza się też zgodnie z kierunkiem wytłaczania prędkość obwodowa. Oznacza to osłabienie procesu ścinania. Sposób ten umożliwia rozprowadzenie i homogenizację cząsteczek szczególnie wrażliwych na warunki termiczne, charakteryzujących się przy tym nie najlepszą płynnością, bez powodowania termicznych uszkodzeń. W wyniku tego, że dolne części rowków 256x przechodzą w powierzchnie cylindrycznych elementów 252x1252x3, unika się problemów związanych z istnieniem martwych punktów w rogach. Wreszcie poprawić można jakość uzyskiwanej u wylotu urządzenia zaporowego i homogenizującego termoplastycznej masy, zwłaszcza ze względu na jej jednorodność i brak uszkodzonych termicznie cząstek. Umożliwia to zastosowanie surowców naturalnych, zwłaszcza naturalnych włókien pochodzących przykładowo ze słomy zbożowej. W przypadku niejednorodnego stopu tworzyw sztucznych stopieniu ulega większa część mieszanki tworzyw sztucznych, co podwyższa stopień jednorodności takiego stopu. Dzięki możliwości osiowego przestawienia elementu o kształcie ściętego stożka do danej mieszanki tworzyw sztucznych dopasować można warunki obróbki. Możliwe jest też różnicowanie wielkości rowków 256x. Poprzez

183 807 zwiększenie ich przekroju, tak by był on większy od spodziewanych substancji obcych, unika się zakleszczenia tych ostatnich.

Szczególnie precyzyjne dopasowanie do rozmaitych warunków umożliwia zmiana kształtu i długości cylindrycznych i stożkowych elementów. Szczególnie korzystne jest, by wirnik 246x wykonany był z połączonych i wymienialnych elementów/.

Działanie homogenizujące urządzenia zaporowego i homogenizującego pozwala na skrócenie długości wytłaczarki ślimakowej, obniżając przez to koszty/.

Urządzenie to odpowiedzialne jest przy tym za wartość ciśnienia u wlotu kanałów wstępnego formowania profilu.

Figura 5 przedstawia część wytłaczarki ślimakowej 24x oraz urządzenie zaporowe i homogenizujące 236x. Miejsce dopływu tego ostatniego oznaczone jest symbolem 268x. W tym też miejscu z pomocą pokazanego na fig. 4 i oznaczonego symbolem 242x kołnierza przyłączony jest przewód 270x. Przewód ten wzdłuż swej długości zaopatrzony jest w pewną liczbę, przykładowo 10, punktów załadowania kanałów 272x1-272x10. Po obu stronach przewodu 270x umieszczone są wentyle czyszczące 274x1 i 274x2. Z każdym z punktów 272x1-272x10 sąsiaduje jeden kanał 38x1-38x10 wstępnego formowania profilu. W każdym z tych miejsc połączenia umieszczony jest dodatkowo wentyl przyłączeniowy 276x1-276x10. Wentyle te połączone są przy tym z każdym z odpowiadających im kanałów za pośrednictwem izolacji cieplnej 278x. Kanały 38x1-38x10 umieszczone są na stałe w kąpieli oziębiającej 280x. Na końcach owych kanałów umieszczone są zasuwy wyjściowe 282x1-282x10. Z zasuwami tymi sąsiaduje z kolei powierzchnia składowania 284x, która leży na jednej linii z podłożem kanałów 38x1-38x10. W obrębie powierzchni składowania 284x umieszczone są po jednej dla każdego kanału 38x1-38x10 grupy walców wyciągających 286x1-286x10.

Napełnianie poszczególnych kanałów 38x1-38x10 odbywa się w sposób opisany poniżej. Opis rozpocząć należy od najwyżej położonego kanału 38x1. Przyjmuje się, że kanał ten został już napełniony w sposób opisany powyżej i że w jego wnętrzu ukształtował się już profil wstępny. Profil ten został już schłodzony w kąpieli oziębiającej 280x, a przez to i utwardzony/. Po odpowiednim czasie schładzania otwierany jest na krótko wentyl czyszczący 274x1, dzięki czemu znajdująca się ewentualnie w górnej części przewodu 270x zastygła masa może zostać usunięta. Wówczas otwierany jest wentyl przyłączeniowy 276x1, podczas gdy pozostałe 276x2-276x10 pozostają zamknięte. Jednocześnie otwiera się zasuwa wyjściowa 282x1, zaś pozostałe 282x2-282x10 są zamknięte. Nacisk stopu oddziałuję w tym momencie na lewy koniec kanału 38x1 i może on wysunąć utwardzony wewnątrz kanału 38x1 profil wstępny przez zasuwę 282x1. Kanał 38x1 jest przy tym intensywnie schładzany na odcinku a w wyniku czego w przedniej części wpływającej do kanału 38x1 nowej porcji stopu gwałtownie tworzy się utwardzony czop. Napływająca porcja stopu wypycha z kanału 38x1 ukształtowany w nim wcześniej i utwardzony profil wstępny 10x1. Profil ten dostaje się przy tym do grupy wyciągających walców 286x1. Po osiągnięciu przez profil wstępny 10x1 położenia, w jakim znajduje się profil 10x2 na fig. 5, rejestrowane jest to przez fotokomórkę 288x (należy zaznaczyć, że położenie profilu wstępnego 10x2 nie odpowiada rzeczywistym warunkom, lecz jedynie służy wyjaśnieniu działania czujnika, jakim jest fotokomórka). Gdy fotokomórka 288x wykaże, że przednia cześć profilu wstępnego 10x1 zetknęła się z wysyłanym przez nią promieniem świetlnym, rozpoczyna się proces wyciągania profilu 10x1 z pomocą grupy walców wyciągających 286x1. Prędkość wyciągania ustawiona jest przy tym w taki sposób, by profil wstępny 10x1 był wyciągany szybciej niż napływa w prawo nowa porcja stopu do wnętrza kanału 38x1. W ten też sposób uzyskuje się odstęp między wyciągniętym z kanału 38x1 profilem wstępnym 10x1 a przednia częś<ci^ą napływającej do tego kanału mieszanki. Ze względu na utworzenie się tego odstępu tylna część profilu wstępnego 10x1 przekracza zasuwę wyjściową 282x1, zanim dotrze tam nowa porcja stopu napływająca do kanału 38x1.1 zanim do tego w końcu dojdzie, zasuwa ta jest już zamknięta. Po jej zamknięciu profil 10x1 przenoszony jest z pomocą grupy walców wyciągających 286x1 w miejsce, w jakim znajduje się on na fig. 5. Urządzenie transportowe 290x przemieszczane jest po szynach 292x w kierunku wskazanym przez strzałkę 294x. Na fig. 5 urządzenie transportowe 290x uchwyciło już wysunięty profil wstępny 10x1. Jego szczęki zaciskowe 296x mogąjuż objąć profil 10x1

183 807 i położyć go na taśmie transportowej 298x. Za pośrednictwem tej właśnie taśmy profile wstępne 10x dostarczane są w miejsce dalszej obróbki.

Zamknięcie zasuwy 282x1 kanału 38x1 pozwala zarazem na jego całkowite wypełnienie. Napełnianie trwa tak długo, aż w miejscu dopływu 268x urządzenia zaporowego i homogenizującego 236x zarejestrowany zostanie z pomocą czujnika nacisku 300x określony nacisk. Po osiągnięciu zadanej wartości zamyka się wentyl przyłączeniowy 276x1. Od tej pory stop, jaki dostał się do kanału 38x1, chłodzony jest przez określony czas w kąpieli oziębiającej 280x. Trwa to aż do momentu, gdy i ta porcja stopu może zostać wypchnięta, już jako profil wstępny.

Element izolacji 278x służy temu, by między wysoką temperaturą stopu w punkcie załadowania kanału 272x1 a strefą intensywnego chłodzenia a w kąpieli oziębiającej 280x nie dopuścić do wymiany ciepła.

Po zamknięciu wentylu przyłączeniowego 276x1 wytłaczarka ślimakowa 24x nie przestaje działać. Dlatego też otwierany jest wentyl przyłączeniowy 27 6x2 wraz z zasuwą wyjściową 282x2, po czym powtarza się to, co opisano powyżej odnośnie kanału 38x1. Jeden po drugim napełniane są kanały 38x1-38x5, z których wypychane są gotowe profile wstępne z pomocą napływającego stopu. Przejście od napełniania jednego kanału do napełniania następnego odbywać się może bardzo szybko, dzięki czemu nie musi być przerywana praca wytłaczarki ślimakowej 24x. O ile nie uda się uniknąć pewnego przestoju, na końcu wytłaczarki 24x lub też na końcu urządzenia zaporowego i homogenizującego 236x lub też w obrębie przewodu rozdzielczego 270x umieścić można urządzenie buforowe. Urządzenie takie pochłaniałoby stop po zamknięciu wentylu przyłączeniowego i oddawało go po otwarciu kolejnego wentylu. Urządzenie to stanowić może klosz próżniowy, zawierający tłok przemieszczający się pod wpływem nacisku sprężynowego. Po ponownym napełnieniu kanałów 38x138x5 otwiera się wentyl czyszczący 274x2, dzięki czemu czyszczony jest dolny odcinek przewodu rozdzielczego 270x. Po oczyszczeniu rozpoczyna się napełnianie kanału 38x10 przy jednoczesnym wysuwaniu utwardzonego w nim uprzednio profilu wstępnego. Następnie załadowywane są kanały 38x9-38x6. Sposób taki zapewnia, że kanały te nie wypełniane są przedwcześnie stwardniałym stopem.

Fotokomórka 288x łączy się za pośrednictwem przewodu sygnalizującego 302x z grupami walców wyciągających, w wyniku czego określona grupa uruchamiana jest w momencie osiągnięcia przez dany profil wstępny położenia, w którym znajduje się profil 10x2 na fig. 5. Poza tym fotokomórka 288x połączona jest też poprzez przełącznik opóźniający 304x z zasuwami 282x1-282x10, w wyniku czego określona zasuwa jest zamykana, gdy upłynie określony czas od rozpoczęcia wyciągania przez odpowiednią grupę walców wyciągających.

Na figurze 1 zaznaczono powierzchnie składowania 284x i sąsiadującą z nimi taśmę transportowy 298x. Urządzenie transportowe 290x do przemieszczania profili 10x zaznaczone zostało tutaj jedynie schematycznie. Profile wstępne 10x przemieszczają się na taśmie transportowej 298x w poprzek własnej osi. Odpowiednio niewielka prędkość taśmy 298x zapewnia okres starzenia się o długości około 5-10 godzin lub więcej. Czas ten wymagany jest na przeprowadzenie procesu kurczenia profili 10x, które dopiero potem poddawane są obróbce skrawaniem.

Na figurze 1 przedstawiono instalację 60x do skrawania. Do instalacji do skrawania 60x dołączona jest poprzez zasobnik przejściowy, w przypadku gdy jest konieczna, stacja 306x, służąca do nanoszenia wierzchniej warstwy uszlachetniającej. Przy tym następnie, ewentualnie za następnym zasobnikiem pośrednim może być przewidziana stacja formowania ram 307x.

183 807

-30Łx *-302 χ

183 807

183 807

220 χ

X

276χ η

183 807

183 807

X co

X <=□

CO ____

n._____

X co

cn co

CM

	3 \
	\
	3 A

αποοαο t

X co cn

CM

38x10

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (34)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wytłaczarka jednoślimakowa do przeróbki mas termoplastycznych, obejmująca cylindryczną obudowę ślimaka, umieszczony w niej ślimak, stanowisko napełniania przeznaczone do podawania obrabianego materiału znajdujące się przy jednym z zakończeń obudowy, strefę odbioru masy termoplastycznej przy drugim końcu cylindrycznej obudowy ślimaka, przy czym w cylindrycznej obudowie ślimaka lub bezpośrednio za nim usytuowana jest komora homogenizacyjna, która przy zakończeniu oddalonym od ślimaka, stanowiącym zakończenie odpływowe, posiada odpływ, a poza tym w komorze homogenizacyjnej usytuowany jest wirnik homogenizacyjny połączony i wspólnie obracający się z zakończeniem odpływowym ślimaka, przy czym między wirnikiem homogenizacyjnym a powierzchnią obwodową komory homogenizacyjnej, usytuowane są przemiennie strefy zwężającego się przekroju poprzecznego przepływu i strefy rozszerzającego się przekroju poprzecznego, a strefa zwężającego się przekroju poprzecznego przepływu, jest ograniczona promieniowo do wewnątrz poprzez obracający się cylindryczny element usytuowany promieniowo w stosunku do stożkowego elementu spiętrzającego, znamienna tym, że na zewnętrznej powierzchni spiętrzającego elementu stożkowego (250x) komory homogenizacyjnej (244x) wykonany jest co najmniej jeden, otwarty promieniowo na zewnątrz rowek (256x), przebiegający wzdłuż długości spiętrzającego elementu stożkowego (250x).
2. 2. Wytłaczarka według zastrz. 1, znamienna tym, że średnica wewnętrznej powierzchni obwodowej komory homogenizacyjnej (244x) zmniejsza się w kierunku przepływu masy termoplastycznej i że wirnik homogenizacyjny (246x) posiada powierzchnię zewnętrzną usytuowaną w pobliżu obwodu komory homogenizacyjnej (244x).
3. 3. Wytłaczarka według zastrz. 2, znamienna tym, że komora homogenizacyjna (244x) ma kształt stożkowy i wirnik homogenizacyjny (246x) posiada również powierzchnię zewnętrzną o kształcie zbliżonym do tego stożka.
4. 4. Wytłaczarka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że między powierzchnią zewnętrzną spiętrzającego elementu stożkowego (250x) i powierzchnią obwodową komory homogenizacyjnej (244x) znajduje się strefa intensywnego ścinania (258x) w postaci klinowej szczeliny przepływowej.
5. 5. Wytłaczarka według zastrz. 4, znamienna tym, że zewnętrzna powierzchnia spiętrzającego elementu stożkowego (250x) ma zasadniczo kształt stożkowy/.
6. 6. Wytłaczarka według zastrz. 1, znamienna tym, promieniowo usytuowane w komorze homogenizacyjnej (244x) elementy cylindryczne (252x) mają powierzchnie zewnętrzne o kształcie zbliżonym do cylindrycznego.
7. 7. Wytłaczarka według zastrz. 1 albo 6, znamienna tym, że spiętrzający element stożkowy (250x) przy jego zakończeniu napływowym, posiada większą średnicę, niż usytuowany za nim w kierunku przepływu, promieniowo osadzony element cylindryczny (252x).
8. 8. Wytłaczarka według zastrz. 1, znamienna tym, że rowek (256x) jest usytuowany równolegle do płaszczyzny zawierającej oś obrotu ślimaka (224x).
9. 9. Wytłaczarka według zastrz. 8, znamienna tym, że powierzchnia dna rowka (256x) przy napływowym zakończeniu spiętrzającego elementu stożkowego (250x) jest usytuowana w tej samej odległości od osi obrotu ślimaka (224x) co zewnętrzna powierzchnia usytuowanego od strony napływu,, promieniowo osadzonego elementu cylindrycznego (252x), a przy zakończeniu odpływowym spiętrzającego elementu stożkowego (250x) jest usytuowana na powierzchni zewnętrznej usytuowanego na odpływie promieniowo osadzonego elementu cylindrycznego, i między obydwoma zakończeniami każdego spiętrzającego elementu stożkowego (250x) powierzchnia ta jest ciągła i korzystnie płaska.

   183 807
10. 10. Wytłaczarka według zastrz. 9, znamienna tym, że dno rowka (256x) spiętrzającego elementu stożkowego (250x) jest połączone z przynajmniej jednym zakończeniem tego spiętrzającego elementu stożkowego (250x) na przynajmniej jednym zakończeniu tego elementu, poprzez przegięcie zewnętrznej powierzchni każdego promieniowo osadzonego przed nim elementu cylindrycznego (252x).
11. 11. Wytłaczarka według zastrz. 1, znamienna tym, że przy zakończeniu napływowym i odpływowym wirnika homogenizacyjnego (246x) komory homogenizacyjnej (244x) umieszczony jest spiętrzający element stożkowy (250x1, 250x4).
12. 12. Wytłaczarka według zastrz. 1 albo 3, albo 11, znamienna tym, że wirnik homogenizacyjny (246x) zawiera co najmniej dwa obracające się spiętrzające elementy stożkowe (250x), a korzystnie trzy, a szczególnie cztery takie elementy.
13. 13. Wytłaczarka według zastrz. 1 albo 3, albo 11, znamienna tym, że wirnik homogenizacyjny (246x), przy zakończeniu odpływowym posiada wierzchołek (254x) o zmniejszonej średnicy.
14. 14. Wytłaczarka według zastrz. 13, znamienna tym, że wierzchołek (254x) ma kształt stożkowy.
15. 15. Wytłaczarka według zastrz. 1, znamienna tym, że na powierzchni obracającego się spiętrzającego elementu stożkowego (250x), na całym obwodzie znajduje się określona liczba rowków (256x).
16. 16. Wytłaczarka według zastrz. 3, znamienna tym, że wirnik homogenizacyjny (246x) połączony jest rozłącznie z odpływowym zakończeniem ślimaka (224x).
17. 17. Wytłaczarka według zastrz. 16, znamienna tym, że wirnik homogenizacyjny (246x) jest połączony ze ślimakiem (224x) za pomocą złącza o zmiennej długości.
18. 18. Wytłaczarka według zastrz. 17, znamienna tym, że między odpływową powierzchnią końcową ślimaka (224x) i napływową powierzchnią końcową wirnika homogenizacyjnego (246x), w obszarze otaczającym centralnie usytuowane połączenie (248x), między ślimakiem i wirnikiem homogenizącyjnym są usytuowane wkładki tarczowe (266x).
19. 19. Wytłaczarka według zastrz. 1 albo 6, znamienna tym, że spiętrzające elementy stożkowe (250x) i elementy cylindryczne (252x) osadzone promieniowo, stanowią elementy pojedyncze.
20. 20. Wytłaczarka, według zastrz. 19, znamienna tym, że pojedyncze elementy (250x, 252x), połączone są rozłącznie.
21. 21. Wytłaczarka według zastrz. 1 albo 6, znamienna tym, że długość obracających się spiętrzających elementów stożkowych (250x) jest korzystnie większa, niż długość obracających się elementów cylindrycznych (252x) osadzonych promieniowo.
22. 22. Wytłaczarka według zastrz. 1 albo 6, znamienna tym, że większość, a korzystnie wszystkie spiętrzające elementy stożkowe (250x) mają taką samą długość lub/i większość, a korzystnie wszystkie promieniowo osadzone elementy cylindryczne (252x) mają również tę samą, długość.
23. 23. Wytłaczarka według zastrz. 1 albo 6, znamienna tym, że między co najmniej jednym obracającym się, spiętrzającym elementem stożkowym (250x) i co najmniej jednym promieniowo osadzonym elementem cylindrycznym (252x) są osadzone wkładki tarczowe.
24. 24. Wytłaczarka według zastrz. 1, znamienna tym, że powierzchnia zewnętrzna co najmniej jednego spiętrzającego elementu stożkowego (250x), posiada przy zakończeniu napływowym, średnicę zewnętrzna, która jest równa średnicy wewnętrznej powierzchni obwodowej komory homogenizacyjnej (244x).
25. 25. Wytłaczarka według zastrz. 2, znamienna tym, że komora homogenizacyjna (244x) na jej części rurowej posiada, przy co najmniej jednym zakończeniu element mocujący (240x, 242x) do przyłączenia obudowy (26x) ślimaka, względnie innego urządzenie współpracującego.
26. 26. Element spiętrzający i mieszający wytłaczarki jednoślimakowcj, który uzupełnia wierzchołek ślimaka i stanowi jego przedłużenie, znamienny tym, że zawiera wiele spiętrzających elementów stożkowych (250x1, 250x4) o kształcie stożka ściętego, wyposażonych w powierzchnie zewnętrzne posiadające obwodowo rozłożone rowki (256x), przy czym między tymi elementami i elementami cylindrycznymi (252x1-252x3) oraz rurą przelotową

    183 807 (238x) wytłaczarki (24x), posiadającą stożkowy przelotowy otwór, znajdują się strefy intensywnego ścinania (258x) i strefy rozprężania (264x).
27. 27. Element według zastrz. 26, znamienny tym, że strefy intensywnego ścinania (258x) istniejące między powierzchniami zewnętrznymi elementów stożkowych (250x1-250x4) o kształcie stożka ściętego i powierzchnią wewnętrzną rury przelotowej (238x), wytłaczarki (24x) posiadającej stożkowy przelotowy otwór, mają kształt szczelin klinowych.
28. 28. Element według zastrz. 26 albo 27, znamienny tym, że zewnętrzne krawędzie elementów stożkowych (250x1-250x4) o największej średnicy, od strony napływu masy termoplastycznej, stanowią częściowe lub korzystnie całkowite zamknięcie drogi przepływu między powierzchnią stożkowego otworu rury przelotowej (238x), a tymi elementami.
29. 29. Element według zastrz. 26, znamienny tym, że długość obracających się, spiętrzających elementów stożkowych (250x) jest taka sama lub korzystnie większa, niż długość obracających się elementów cylindrycznych (252x) osadzonych promieniowo.
30. 30. Element według zastrz. 26 albo 29, znamienny tym, że średnice zewnętrzne elementów cylindrycznych (252x1-252x3) równe są w każdym przypadku średnicom okręgów-, na których znajdują się dna rowków (256x) graniczących z nimi spiętrzających elementów stożkowych (250x).
31. 31. Element według zastrz. 26, znamienny tym, że w jego końcowej części od strony odpływu, posiada wierzchołek (254x).
32. 32. Element według zastrz. 26, znamienny tym, że jest wyposażony we wkładki tarczowe (266x).
33. 33. Element według zastrz. 26, znamienny tym, że jest utworzony z następujących kolejno po sobie, osiowo usytuowanych pojedynczych elementów (250x, 252x).
34. 34. Element według zastrz. 33, znamienny tym, że między kolejno po sobie, osiowo usytuowanymi pojedynczymi elementami (250x, 252x) usytuowane są wkładki tarczowe.