PL199019B1

PL199019B1 - Extrusion moulding machine for polymeric materials

Info

Publication number: PL199019B1
Application number: PL351002A
Authority: PL
Inventors: Robert Sikora; Janusz Sikora; Jerzy Lakutowicz
Original assignee: Lubelska Polt
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2008-08-29
Also published as: PL351002A1

Abstract

Wytłaczarka do tworzyw polimerowych, mająca układ uplastyczniający z cylindrem rowkowanym, zwłaszcza z rowkami śrubowymi, korzystnie w strefie zasypu, zasilania, przemiany oraz dozowania układu uplastyczniającego, zaopatrzony w rowkowaną tuleję skrętną mocowaną jednym końcem na stałe do cylindra wytłaczarki oraz pasowaną obrotowo-suwliwie z cylindrem na całej długości współdziałania z cylindrem i drugim końcem znajdującym się poza strefą zasypu układu uplastyczniającego, wyposażony w mechanizm umożliwiający skręcanie tulei w obrębie odkształcenia sprężystego materiału tulei, odpornego na zużywanie tribologiczne, w lewą bądź w prawą stronę w zależności od potrzeby, mającą wykonane na przeważającej części swojej długości szczeliny wzdłużne, w których są umieszczone kliny o dużej smukłości, tworzące wraz ze szczelinami wzdłużnymi rowki o zmiennej głębokości i stałym kształcie przekroju poprzecznego wzdłuż długości tulei, charakteryzuje się tym, że mechanizm (3) umożliwiający skręcanie tulei (2), znajduje się między otworem (7) zasypowym układu uplastyczniającego, a końcem wytłaczarki, zaopatrzonym w głowicę wytłaczarską. Odcinek rowkowanej tulei (2) skrętnej o długości od 5d do 15d, obejmujący koniec tulei (2), znajdujący się poza strefą zasypu uplastyczniającego i obejmujący szerokość mechanizmu (3) skręcającego jest obracany, natomiast odcinek tulei (2) o długości od 5d do 30d od mechanizmu (3) skręcającego do końca tulei (2), mocowanej do cylindra (1) wytłaczarki jest skręcany.An extruder for polymeric materials, having a plasticizing system with a grooved cylinder, especially with screw grooves, preferably in the zone of feeding, feeding, transformation and dosing of the plasticizing system, provided with a grooved torsion sleeve permanently attached at one end to the extruder cylinder and fitted in a rotational-sliding manner with the cylinder along the entire length of interaction with the cylinder and the other end located outside the feeding zone of the plasticizing system, equipped with a mechanism enabling torsion of the sleeve within the range of elastic deformation of the sleeve material, resistant to tribological wear, to the left or to the right depending on the need, having longitudinal slots made along the majority of its length, in which wedges of high slenderness are placed, forming together with the longitudinal slots grooves of variable depth and constant cross-sectional shape along the length of the sleeve, characterized in that the mechanism (3) enabling torsion of the sleeve (2) is located between the hopper opening (7) of the plasticizing system and the end of the extruder, equipped with an extrusion head. A section of the grooved torsion sleeve (2) with a length of 5d to 15d, encompassing the end of the sleeve (2), located outside the hopper zone and encompassing the width of the twisting mechanism (3), is rotated, while a section of the sleeve (2) with a length of 5d to 30d from the twisting mechanism (3) to the end of the sleeve (2), attached to the cylinder (1) of the extruder, is twisted.

Description

Przedmiotem wynalazku jest wytłaczarka do tworzyw polimerowych, mająca układ uplastyczniający z cylindrem rowkowanym, zwłaszcza z rowkami śrubowymi.The subject of the invention is an extruder for polymers having a plasticizing system with a grooved cylinder, in particular helical grooves.

Dotychczas w technice znanych jest wiele rozwiązań konstrukcyjnych wytłaczarek do tworzyw polimerowych, mających układ uplastyczniający z cylindrem rowkowanym. Rowki znajdują się w strefie zasypu układu uplastyczniającego, gdzie mają największą głębokość i w następującej po niej części strefy zasilania, gdzie zanikają. W tych rozwiązaniach konstrukcyjnych, geometria obszaru rowkowanego jest stała dla danej wytłaczarki, to znaczy zmiana elementów geometrycznych tego obszaru jest niemożliwa bez wymiany cylindra lub tulei, w której znajdują się rowki. W kilku innych znanych rozwiązaniach jest możliwa zmiana elementów geometrycznych obszaru rowkowanego cylindra, polegająca na zwiększaniu lub zmniejszaniu wartości kąta pochylenia rowków, ich głębokości oraz liczby, kąta skręcenia i kierunku skręcenia w czasie trwania procesu wytłaczania. Według amerykańskiego opisu patentowego nr 4462692 w wytłaczarce do przetwórstwa przede wszystkim gumy, w obszarze strefy zasypu i części strefy zasilania układu uplastyczniającego, zamontowano tuleję na obwodzie, której wykonano nacięcie śrubowe o kącie opasania około 480°. Szerokość nacięcia przy otworze zasypowym układu uplastyczniającego jest równa średnicy otworu zasypowego. Szerokość i głębokość tak wykonanego rowka śrubowego, zmniejsza się w kierunku do głowicy wytłaczarskiej, aż do zaniku. Przekładnia ślimakowa zamontowana na tulei z rowkiem śrubowym umożliwia jej skręcanie i poprzez to zmianę kształtu przekroju poprzecznego rowka. W innym amerykańskim opisie patentowym nr 4678339, w wytłaczarce na długości strefy zasypu i części strefy zasilania są umieszczone, w cylindrze układu uplastyczniającego dwie tuleje, wewnętrzna nieruchoma i zewnętrzna ruchoma - mogąca wykonywać ruch obrotowy. W tulei wewnętrznej wykonano przelotowe wiele nacięć, w których umieszczono płytki. Płytki są zamontowane do mechanizmu rolkowo-sprężynowego, umożliwiającego ich opuszczanie lub podnoszenie. Podczas opuszczania płytek nacięcia w tulei tworzą rowki wzdłużne. Opuszczanie i podnoszenie płytek jest przeprowadzane przez obrót tulei zewnętrznej, wykonywany wskutek jej sprzężenia z tłokowym układem regulacyjnym. Rolka mechanizmu rolkowo-sprężynowego płytki, przesuwając się po specjalnie ukształtowanej powierzchni tulei zewnętrznej, powoduje opuszczanie lub podnoszenie płytki, zapewniając możliwość uzyskania żądanego kąta pochylenia rowków, a tym samym i głębokości rowków. W amerykańskim opisie patentowym nr 5783225, wytłaczarce, w obszarze pod otworem zasypowym i nieco poza nim, są wyodrębnione trzy komory ograniczone powierzchniami zwoju i rdzenia ś limaka oraz powierzchniami cylindra i listew umieszczonych w cylindrze. Układ ś rub zamontowanych na końcach listew umożliwia zmianę ich położenia, a poprzez to zmianę głębokości i kąta pochylenia, co w konsekwencji powoduje zmianę objętości komór, wpływając na ilość tworzywa pobieranego z zasobnika tworzywa. W amerykańskim opisie patentowym nr 5909958, wytłaczarka ma tuleję rowkowaną umożliwiającą zmianę liczby rowków, ich głębokości oraz kąta pochylenia w czasie trwania procesu wytłaczania, poprzez opuszczanie lub podnoszenie jednego końca listew umieszczonych w stoż kowych wybra-niach materiał owych cylindra wytł aczarki. Polski patent nr 174068, zawiera opis wytłaczarki do tworzyw polimerowych, zaopatrzonej w układ uplastyczniający z tuleją rowkowaną, umieszczoną na długości strefy zasypu i części strefy zasilania układu uplastyczniającego, mający rowki o zmiennej głębokość na długości tulei i umożliwiający zmianę kąta oraz kierunku skręcenia rowków. Mechanizm skręcający tuleję, a więc i rowki, znajduje się na końcu tulei rowkowanej, poza strefą zasypu, między otworem zasypowym a układem napędowym wytłaczarki. W zgłoszeniu patentowym polskim nr P-349474 jest przedstawiony opis wytłaczarki do tworzyw polimerowych mającej układ uplastyczniający z tuleją rowkowaną, mocowaną jednym końcem na stałe do cylindra wytłaczarki oraz pasowaną obrotowo-suwliwie z cylindrem na całej długości współdziałania z cylindrem. Drugi koniec tulei rowkowanej, znajdujący się poza strefą zasypu, jest wyposażony w mechanizm umożliwiający skręcanie tulei, w obrębie odkształcenia sprężystego materiału tulei, odpornego na zużywanie tribologiczne, w lewą bądź w prawą stronę. Tuleja ma wykonane, na przeważającej części swojej długości, szczeliny o wysokości równej grubości ścianki tulei oraz dowolnej szerokości. W szczelinach są umieszczone kliny, których szerokość ściśle odpowiada szerokości szczelin, a powierzchnia zewnętrzna, mająca taki sam kształt, jak powierzchnia zewnętrzna tulei, przylega do powierzchni wewnętrznej cylindra wytłaczarki, natomiast powierzchnie boczne klinów maj ą taki sam kształt, jak powierzchnie boczne szczelin. Szczeliny wraz z klinami tworzą rowki wzdłużne o zmiennej głębokości i stał ym kształcie przekroju poprzecznego wzdł u ż długoś ci tulei. Koniec tulei rowkowanej jest mocowany na stałe do cylindra wytłaczarki i znajduje się korzystnie w strefie dozowania układu uplastyczniającego.Until now, many design solutions of extruders for polymers with a plasticizing system with a grooved cylinder are known in the art. The grooves are located in the feed zone of the plasticizing system, where they have the greatest depth, and in the part of the feeding zone that follows, where they disappear. In these design solutions, the geometry of the grooved area is constant for a given extruder, i.e. changing the geometric elements of this area is impossible without replacing the cylinder or the sleeve in which the grooves are located. In several other known solutions, it is possible to change the geometry of the grooved area of the cylinder by increasing or decreasing the value of the angle of the grooves, their depth and the number, twist angle and direction of rotation during the extrusion process. According to the US patent no. 4,462,692, in an extruder for processing mainly rubber, in the area of the charging zone and part of the feed zone of the plasticizing system, a sleeve was mounted around the circumference, which had a screw cut with a wrap angle of about 480 °. The width of the notch at the charging opening of the plasticizing system is equal to the diameter of the charging opening. The width and depth of the helical groove thus produced decreases towards the extruding head until it disappears. The worm gear mounted on the sleeve with the helical groove allows it to twist and thus change the shape of the groove cross-section. In another US Patent No. 4,678,339, in the extruder, along the length of the hopper zone and parts of the feed zone, two sleeves are placed in the cylinder of the plasticizing system, the inner one is fixed and the outer one is movable - capable of rotating. The inner sleeve has multiple cuts through which the plates have been inserted. The plates are mounted to a roller-spring mechanism, allowing them to be lowered or raised. When the plates are lowered, the cuts in the sleeve form longitudinal grooves. The lowering and lifting of the plates is carried out by the rotation of the outer sleeve made by its engagement with the piston adjustment system. The roller of the plate's roller-spring mechanism, while sliding on the specially shaped surface of the outer sleeve, causes the plate to lower or raise, ensuring the possibility of obtaining the desired angle of inclination of the grooves, and thus the depth of the grooves. In US Patent No. 5,783,225, to the extruder, in the area under and slightly beyond the charging opening, there are separated three chambers delimited by the surfaces of the coil and the screw core and the surfaces of the cylinder and slats placed in the cylinder. The system of bolts mounted at the ends of the slats allows you to change their position, and thus change the depth and angle of inclination, which in turn causes a change in the volume of the chambers, influencing the amount of material taken from the plastic container. In US Patent No. 5,909,958, the extruder has a grooved sleeve that allows the number of grooves, their depth and the angle of inclination to be changed during the extrusion process, by lowering or lifting one end of the slats located in the conical recesses of these extruder barrels. Polish patent No. 174068 describes an extruder for polymer materials, provided with a plasticizing system with a grooved sleeve, located along the length of the feed zone and part of the feed zone of the plasticizing system, having grooves of variable depth along the length of the sleeve and enabling the change of the angle and direction of the grooves' twist. The sleeve twisting mechanism, and thus the grooves, is located at the end of the grooved sleeve, outside the charging zone, between the charging opening and the extruder drive system. The Polish patent application No. P-349474 describes an extruder for polymers having a plasticizing system with a grooved sleeve, permanently attached to the extruder cylinder at one end and a rotary-slide fit with the cylinder along the entire length of interaction with the cylinder. The other end of the grooved sleeve, located outside the charging zone, is equipped with a mechanism that allows the sleeve to twist, within the elastic deformation of the sleeve material, resistant to tribological wear, to the left or right. Most of its length, the sleeve has slots with a height equal to the wall thickness of the sleeve and any width. There are wedges placed in the slots, the width of which closely corresponds to the width of the slots, and the outer surface having the same shape as the outer surface of the sleeve adjoins the inner surface of the extruder barrel, while the side surfaces of the wedges have the same shape as the side surfaces of the slots. The slots together with the wedges form longitudinal grooves of variable depth and a constant cross-sectional shape along the length of the sleeve. The end of the grooved sleeve is permanently attached to the extruder barrel and is preferably located in the dosing zone of the plasticizing system.

PL 199 019 B1PL 199 019 B1

Pierścień ze ścięciem od wewnątrz skierowanym do osi i do głowicy wytłaczarskiej, liniowym lub nieliniowym, znajduje się w części przedniej na końcu tulei w miejscu, w którym kliny w szczelinach mają największą wysokość.A ring with a chamfer on the inside towards the axis and towards the extrusion head, linear or non-linear, is located in the front part at the end of the sleeve where the wedges in the slots have the greatest height.

Istotą wytłaczarki do tworzyw polimerowych, mającej układ uplastyczniający z cylindrem rowkowanym, zwłaszcza z rowkami śrubowymi, korzystnie w strefie zasypu, zasilania, przemiany i dozowania układu uplastyczniającego, zaopatrzony w rowkowaną tuleję skrętną o średnicy wewnętrznej d, mocowaną jednym końcem na stałe do cylindra wytłaczarki oraz pasowaną obrotowo-suwliwie z cylindrem na całej długości współdziałania z cylindrem i drugim końcem znajdującym się poza strefą zasypu układu uplastyczniającego, wyposażony w mechanizm umożliwiający skręcanie tulei w obrębie odkształcenia sprężystego materiału tulei odpornego na zużywanie tribologiczne, w lewą bądź w prawą stronę w zależ noś ci od potrzeby, mają c ą wykonane na przeważ ają cej części swojej dł ugoś ci szczeliny wzdłużne, w których są umieszczone kliny o dużej smukłości, tworzące wraz ze szczelinami wzdłużnymi, rowki o zmiennej głębokości i stałym kształcie przekroju poprzecznego wzdłuż długości tulei jest to, że mechanizm umożliwiający skręcanie tulei znajduje się między otworem zasypowym układu uplastyczniającego a końcem wytłaczarki, zaopatrzonym w głowicę wytłaczarską. Odcinek rowkowanej tulei skrętnej o długości od 5d do 15d, obejmujący koniec tulei znajdujący się poza strefą zasypu układu uplastyczniającego i obejmujący szerokość mechanizmu skręcającego, jest obracany, natomiast odcinek tulei o długości od 5d do 30d, od mechanizmu skręcającego do końca tulei mocowanej do cylindra wytłaczarki, jest skręcany.The essence of an extruder for polymers, having a plasticizing system with a grooved cylinder, especially with helical grooves, preferably in the area of charging, feeding, transformation and dosing of the plasticizing system, provided with a grooved torsion sleeve with an inner diameter d, fixed at one end permanently to the extruder cylinder, and a rotary-slide fit with the cylinder along the entire length of interaction with the cylinder and the other end outside the feed zone of the plasticizing system, equipped with a mechanism enabling the sleeve to twist within the elastic deformation of the sleeve material resistant to tribological wear, to the left or right depending on the bearing capacity if necessary, having longitudinal slots made over the major part of their length, in which slender wedges are placed, forming, together with the longitudinal slots, grooves of variable depth and a constant cross-sectional shape along the length of the sleeve is that the mechanism will enable The twisting sleeve is located between the charging opening of the plasticizing system and the end of the extruder, provided with an extrusion head. The section of the grooved torsion sleeve 5d to 15d long, including the end of the sleeve outside the feed zone of the plasticizing system and covering the width of the twisting mechanism, is rotated, while the section of the sleeve 5d to 30d long, from the twisting mechanism to the end of the sleeve attached to the extruder barrel , is twisted.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że zamontowanie mechanizmu skręcającego tuleję, a więc skręcającego rowki, pomiędzy otworem zasypowym układu uplastyczniającego wytłaczarki a końcem wytłaczarki zaopatrzonym w głowicę wytłaczarską, nie powoduje odkształcenia tego otworu podczas skręcania tulei. Natomiast zmiana elementów geometrycznych rowków, takich jak kąt skręcenia, kierunek skręcenia rowków czy kształt przekroju poprzecznego rowków tulei w czasie trwania procesu wytłaczania, umożliwia efektywne sterowanie procesami cieplnymi, reologicznymi i tribologicznymi, zachodzącymi w układzie uplastyczniającym wytłaczarki. Zmiana elementów geometrycznych rowków wpływa również na poprawę sprawności energetycznej i wydajności procesu wytłaczania tworzyw polimerowych.The advantageous effect of the invention is that the installation of a mechanism that twists the sleeve, and therefore twists the grooves, between the feed opening of the extruder plasticizing system and the end of the extruder provided with an extrusion head does not cause deformation of this opening when the sleeve is twisted. On the other hand, changing the geometrical elements of the grooves, such as the twist angle, the direction of the grooves' twist or the shape of the cross-section of the sleeve grooves during the extrusion process, enables effective control of the thermal, rheological and tribological processes taking place in the extruder plasticizing system. Changing the geometric elements of the grooves also improves the energy efficiency and efficiency of the extrusion process of polymers.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój wzdłużny układu uplastyczniającego wytłaczarki do tworzyw polimerowych, bez grzejników elektrycznych, z zamontowaną tuleją skrętną z sześcioma rowkami i mechanizmem skręcającym, w położeniu przed skręceniem tulei rowkowanej, fig. 2 - przekrój poprzeczny układu uplastyczniającego wytłaczarki, w dwukrotnym powiększeniu, w położeniu przed skręceniem tulei rowkowanej, fig. 3 - przedstawia przekrój wzdłużny tego samego układu uplastyczniającego, ale w położeniu po skręceniu tulei rowkowanej, a fig 4 - przekrój poprzeczny układu uplastyczniającego wytłaczarki, również w dwukrotnym powiększeniu, w położeniu po skręceniu tulei rowkowanej.The subject matter of the invention is shown in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of the plasticizing system of a polymer extruder, without electric heaters, with mounted torsion sleeve with six grooves and a twisting mechanism, in a position prior to twisting the grooved sleeve, Fig. 2 - cross-section of the plasticizing system of the extruder, twice enlarged, in the position before the twisting of the grooved sleeve, Fig. 3 - shows a longitudinal section of the same plasticizing system, but in the position after twisting the grooved sleeve, and Fig. 4 - the cross-section of the plasticizing system of the extruder, also in doubled in position after twisting the grooved sleeve.

Wytłaczarka do tworzyw polimerowych ma układ uplastyczniający z cylindrem 1 rowkowanym, zwłaszcza z rowkami śrubowymi, korzystnie w strefie zasypu, zasilania, przemiany oraz dozowania układu uplastyczniającego, zaopatrzony w rowkowaną tuleję 2 skrętną o średnicy wewnętrznej d, mocowaną jednym końcem na stałe do cylindra 1 wytłaczarki oraz pasowaną obrotowo-suwliwie z cylindrem 1 na cał ej dł ugoś ci współ dział ania z cylindrem 1 i drugim koń cem znajdują cym się poza strefą zasypu układu uplastyczniającego, wyposażony w mechanizm 3 umożliwiający skręcanie tulei 2 w obrębie odkształcenia sprężystego materiału tulei 2 odpornego na zużywanie tribologiczne, w lewą bądź w prawą stronę w zależności od potrzeby. Tuleja 2, ma wykonane na przeważającej części swojej długości szczeliny 4 wzdłużne, w których są umieszczone kliny 5 o dużej smukłości, tworzące wraz ze szczelinami 4 wzdłużnymi, rowki 6 o zmiennej głębokości i stałym kształcie przekroju poprzecznego wzdłuż długości tulei 2. Mechanizm 3 umożliwiający skręcanie tulei 2 znajduje się między otworem 7 zasypowym układu uplastyczniającego a końcem wytłaczarki, zaopatrzonym w głowicę 8 wytłaczarską. Odcinek rowkowanej tulei 2 skrętnej o długości L1 = 11D, obejmujący koniec tulei 2 znajdujący się poza strefą zasypu układu uplastyczniającego i obejmujący szerokość mechanizmu 3 skręcającego, jest obracany, natomiast odcinek tulei 2 o długości L2 = 11D, od mechanizmu 3 skręcającego do końca tulei 2 mocowanej do cylindra 1 wytłaczarki, jest skręcany.The extruder for polymer plastics has a plasticizing system with a grooved cylinder 1, especially with helical grooves, preferably in the area of charging, feeding, transformation and dosing of the plasticizing system, provided with a grooved torsion sleeve 2 with an inner diameter d, fixed at one end to the extruder cylinder 1 and a rotary-slide fit with the cylinder 1 over the entire length of its interaction with the cylinder 1 and the other end located outside the feed zone of the plasticizing system, equipped with a mechanism 3 enabling the sleeve 2 to twist within the elastic deformation of the sleeve 2 material resistant to tribological wear, left or right, depending on the need. The sleeve 2 has longitudinal slots 4 over most of its length, in which slender wedges 5 are placed, which together with the longitudinal slots 4 form grooves 6 of variable depth and a constant cross-sectional shape along the length of the sleeve 2. Mechanism 3 for twisting the sleeve 2 is located between the hopper 7 of the plasticizing system and the end of the extruder provided with an extrusion head 8. The section of the grooved torsion sleeve 2 with the length L1 = 11D, including the end of the sleeve 2 outside the hopper zone of the plasticizing system and the width of the twisting mechanism 3, is rotated, while the section of the sleeve 2 with the length L2 = 11D, from the twisting mechanism 3 to the end of the sleeve 2 attached to the cylinder 1 of the extruder, it is twisted.

Claims

Patent claims

1. An extruder for polymers having a plasticizing system with a grooved cylinder, in particular with helical grooves, preferably in the area of charging, feeding, transformation and dosing of the plasticizing system, provided with a grooved torsion sleeve with an inside diameter d, fixed at one end permanently to the extruder cylinder, and a rotary-slide fit with the cylinder along the entire length of interaction with the cylinder and the other end located outside the feed zone of the plasticizing system, equipped with a mechanism that allows the sleeve to twist within the elastic deformation of the sleeve material resistant to tribological wear, to the left or right, depending on the needs having longitudinal slots over most of its length, in which slender wedges are inserted, forming, together with the longitudinal slots, grooves of variable depth and a constant cross-sectional shape along the length of the sleeve, characterized in that the mechanism (3) enables The twisting of the sleeve (2) is located between the hopper opening (7) of the plasticizing system and the end of the extruder, provided with an extrusion head (8).

2. The extruder according to claim 1 5. The method of claim 1, characterized in that the section of the grooved torsion sleeve (2) with a length of 5d to 15d, including the end of the sleeve (2) outside the charging zone of the plasticizing system and the width of the twisting mechanism (3), is rotated, while the section the sleeve (2) 5d to 30d long, from the twisting mechanism (3) to the end of the sleeve (2) attached to the extruder cylinder (1), is twisted.