PL209743B1 - Kalibrator wytłaczarski - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest kalibrator wytłaczarski z otworem przelotowym, wykonany z materiału metalowego dobrze przewodzącego ciepło i odpornego na korozję, stosowany jako element składowy linii technologicznej wytłaczania kształtowników z tworzyw polimerowych, to jest prętów, rur, powłok kabli i innych.

Kalibrator wytłaczarski stanowi środek techniczny uzupełniający zakończeniowy, usytuowany w linii technologicznej wytłaczania lub współwytłaczania, bezpoś rednio za głowicą wytłaczarską, tuż przed urządzeniem chłodzącym lub stanowiący jego część wlotową bądź usytuowany w pewnej odległości od urządzenia chłodzącego. Zadaniem kalibratora jest nadanie i utrwalenie żądanego kształtu oraz wymiarów wytłoczyny, bardzo zbliżonych do ostatecznych. Wymagania, jakie powinien spełniać kalibrator, stosowany jako element składowy linii technologicznej wytłaczania kształtowników z tworzyw termoplastycznych oraz metody kalibrowania są przedstawione w dostępnej literaturze ogólnie, zaś konstrukcje kalibratorów i ich działanie w kilku publikacjach ale tylko w zarysie oraz w dokumentach patentowych z podaną identyfikacją zgodnie z obowiązującymi zasadami.

Na przykład, metody kalibrowania są omawiane, w książce R. Sikory zatytułowanej „Przetwórstwo tworzyw wielkocząsteczkowych. Wydawnictwo Edukacyjne, Warszawa 1993, s. 419 + 422, jak również w pracy zbiorowej pod redakcją R. Sikory pod tytułem „Przetwórstwo tworzyw polimerowych. Podstawy logiczne, formalne i terminologiczne, Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 2006, s. 424 + 426. Zarys rozwiązań konstrukcyjnych urządzeń kalibrujących został przedstawiony w książce Ch. Rauwendaala pod tytułem „Polymer Extrusion, wydanej przez Hanser Publisher w Monachium 2001,s. 74 + 77.

Znane są z opisu patentowego niemieckiego nr 3937273 również opublikowanego jako opis patentowy holenderski nr 8902778 metody wytwarzania rur i profili z tworzyw termoplastycznych oraz rozwiązania konstrukcyjne urządzeń do kalibrowania rur i profili wytwarzanych podczas procesu wytłaczania. W rozwiązaniach tych urządzenie kalibrujące stanowi zespół połączonych kształtek i profili formujących ochładzanych wodą. Poszczególne elementy kształtek i profili formujących, po złożeniu tworzą powierzchnię kalibrującą determinującą kształt wytworu wytłaczanego i następnie kalibrowanego. W rozwiązaniach tych urządzenie kalibrujące jest usytuowane w linii technologicznej wytłaczania w pewnej odległości od głowicy wytłaczarskiej.

W rozwiązaniu, według opisu patentowego polskiego nr 175 637, przedstawiono urządzenie do otrzymywania rur porowatych z kompozytów polimerowych zawierających odpady gumowe. W urządzeniu znajduje się kalibrator połączony nierozłącznie lub rozłącznie z głowicą wytłaczarską. Kalibrator jest chłodzony tylko za pomocą powietrza i składa się z tulei głównej i rdzenia o różnych średnicach oraz z wymiennych tulei osadzonych w tulei głównej. Stosunek długości kalibratora do średnicy zewnętrznej rury wytłaczanej wynosi od 1,5 do 18. Rury porowate, uzyskane za pomocą omawianego urządzenia, mają pory otwarte i są przepuszczalne dla wody, jej roztworów, powietrza i innych czynników ciekłych oraz gazowych.

W opisie patentowym polskim nr 180 288 zaprezentowano urządzenie kalibrujące do rur z tworzyw termoplastycznych, zawierające szereg pierścieni rdzenia rurowego połączonych w jeden rdzeń rurowy. Pierścienie mają szczeliny i są połączone ze sobą szczelnie za pomocą elementów dociskowych, z szeregiem ukształtowanych podłużnych zębów oraz za pomocą elementów prętowych i klinowych, ułożonych w parach obok siebie. Urządzenie kalibrujące jest stosowane do kalibrowania średnicy wewnętrznej lub zewnętrznej rur. W urządzeniu kalibrującym znajduje się także zewnętrzny sztywny korpus wraz z szeregiem rozporek, płyt pierścieniowych i kołnierzy pierścieniowych. Tego typu konstrukcja urządzenia kalibrującego, mającego bardzo skomplikowaną budowę, znacznie zwiększa koszty jego wykonania i eksploatacji. Opisane urządzenie montuje się w linii technologicznej wytłaczania oraz w pewnej odległości od głowicy wytłaczarskiej.

Ze zgłoszenia patentowego polskiego nr 291 235 jest znane urządzenie, przeznaczone do kalibrowania próżniowego rur z tworzyw termoplastycznych. Rolę kalibratora, w tym urządzeniu, pełni wanna próżniowa, podzielona na dwie strefy z pompami próżniowymi, usytuowana w pewnej odległości za głowicą wytłaczarską. Urządzenie ma zainstalowaną tuleję na wlocie do pierwszej strefy próżniowej oraz wymienny pierścień, mocowany na wylocie z drugiej strefy próżniowej, gdzie odbywa się ostateczne kalibrowanie rury.

W zgłoszeniu patentowym polskim nr 344 800 przedstawiono urządzenie do kalibrowania oraz chłodzenia rur i profili z tworzyw polimerowych, przeznaczone do instalowania w liniach technologiczPL 209 743 B1 nych wytłaczania rur oraz profili, położone za głowicą wytłaczarską w odległości bliżej nie określonej. Jest to urządzenie kosztowne o dużych rozmiarach, a mianowicie długości kilku metrów, charakteryzujące się budową komorową, zasilane przez oddzielne instalacje próżniowe i natryskowe, zaopatrzone w pompy odsysające powietrzne oraz pompy ciśnieniowe wodne. Wewnątrz komór są usytuowane podpory podtrzymujące wytłaczaną rurę lub profil.

W zgłoszeniu patentowym polskim nr 356 228 jest opisany kalibrator formujący, ale mający zastosowanie tylko do redukowania średnicy wykładziny z tworzywa termoplastycznego, w procesie przeciągania przez rurę, podczas prac naprawczych rurociągów. Kalibrator stanowi zespół pierścieni o zmiennej ś rednicy wewnę trznej, połączonych ze sobą śrubami, symetrycznych w stosunku do ś rodkowej osi wzdłużnej. Wewnętrzna część połączonych pierścieni kalibratora ma promieniście poszerzone wejście oraz wyjście w kształcie walca. Połączone pierścienie są zamocowane, podczas prowadzonych prac naprawczych rurociągu, do czoła rury.

Podstawową cechą charakterystyczną dotychczasowego stanu techniki, podanego w wymienionych książkach oraz przedstawionego w dokumentach patentowych z podaną identyfikacją jak również ocenianego w innych źródłach jest skomplikowana oraz kosztowna budowa urządzeń kalibrujących, stosowanych podczas wytłaczania kształtowników z tworzyw termoplastycznych. Znane ze stanu techniki urządzenia kalibrujące w większości znajdują się w linii technologicznej wytłaczania, usytuowane w pewnej odległości od głowicy wytłaczarskiej, nie wiadomo jakiej. Charakterystyczną cechą budowy tych urządzeń kalibrujących jest brak możliwości bezpośredniego sprzężenia z dyszą głowicy wytłaczarskiej, co zapewniałoby eliminacje występującego niepożądanego rozkładu cieplnych naprężeń wewnętrznych wytłoczyny, występujących w niej nieuchronnie po opuszczeniu dyszy głowicy wytłaczarskiej, a przed wprowadzeniem wytłoczyny do urządzenia kalibrującego, zapewniając jednocześnie wymaganą skuteczność procesów kalibrowania oraz ochładzania wytłoczyny za pomocą zimnej wody. Duże rozmiary znanych urządzeń kalibrujących wymuszają odpowiednią powierzchnię w hali produkcyjnej, najczęściej kilku metrów kwadratowych.

Opisany w stanie techniki kalibrator, ochładzany tylko za pomocą powietrza, stanowiący element składowy urządzenia do otrzymywania rur porowatych z kompozytów polimerowych zawierających odpady gumowe, może być również mocowany bezpośrednio do dyszy głowicy wytłaczarskiej. Kalibrator jest przystosowany do wytłoczyn tylko z kompozytów elastomerów specjalnych, nie zaś z tworzyw termoplastycznych stosowanych powszechnie do wytłaczania kształtowników to jest prętów, rur, powłok kabli i innych.

Istotą wynalazku jest to, że kalibrator wytłaczarski z otworem przelotowym, wykonany z materiału metalowego dobrze przewodzącego ciepło i odpornego na korozję, mocowany do końcówki dyszy głowicy wytłaczarskiej, stosowany jako element składowy linii technologicznej wytłaczania kształtowników z tworzywa polimerowego, to jest prętów, rur, powłok kabli i innych, ma otwór przelotowy na całej swej długości składający się z co najmniej trzech odcinków różnych geometrycznie, przy czym odcinek początkowy znajduje się od strony pierścienia czołowego, zaś odcinek środkowy jest położony zgodnie z kierunkiem liniowego ruchu wytłoczyny, za odcinkiem początkowym, natomiast odcinek końcowy znajduje się za odcinkiem środkowym w kierunku liniowego ruchu wytłoczyny. Kalibrator odznacza się tym, że odcinki skrajne otworu przelotowego są krótsze od odcinka środkowego. Otwór przelotowy kalibratora ma kształt przekroju poprzecznego i rozmiary odpowiadające kształtowi przekroju poprzecznego i rozmiarom wytłoczyny z termoplastycznego tworzywa polimerowego, przy uwzględnieniu skurczu cieplnego tworzywa polimerowego i materiału kalibratora. Kalibrator jest mocowany na stałe do końcówki dyszy głowicy wytłaczarskiej za pośrednictwem pierścienia czołowego, wykonanego z materiału ź le przewodzącego ciepło, z otworem współosiowym stożkowym, usytuowanym na odcinku początkowym w miejscu największej średnicy stożkowej od strony dyszy głowicy wytłaczarskiej. Na powierzchni zewnętrznej odcinka środkowego kalibratora wytłaczarskiego znajdują się wężownice wodne śrubowe, wykonane z materiału dobrze przewodzącego ciepło, przez które przepływa w sposób ciągły czynnik chłodzący, którym jest najczęściej zimna woda. Otwór przelotowy kalibratora ma długość wynoszącą od 30 do 55 wymiarów minimalnych przekroju poprzecznego otworu przelotowego. Na odcinku początkowym, otwór przelotowy kalibratora wytłaczarskiego, ma kształt stożka kołowego lub niekołowego o kącie pochylenia tworzącej stożka, wynoszącym od 0,052 rad do 0,349 rad i dł ugoś ci w zakresie od 0,5 do 10 wymiarów minimalnego przekroju poprzecznego otworu przelotowego. Otwór przelotowy kalibratora na odcinku środkowym, przylegającym bezpośrednio do odcinka początkowego, ma kształt walca kołowego lub niekołowego o wymiarze minimalnym przekroju poprzecznego oraz długości odcinka środkowego w zakresie od 2 do 40 wymiaru minimalnego przekroju

PL 209 743 B1 poprzecznego, przy czym odcinek środkowy kalibratora ma w pobliżu środka swej długości wybranie materiałowe o głębokości co najmniej 0,1 mm i długości minimalnej równej 1 mm. Odcinek końcowy otworu przelotowego kalibratora, przylegający bezpośrednio do odcinka środkowego, ma kształt stożka o kącie pochylenia tworzącej stożka, wynoszącym od 0,052 rad do 0,785 rad i długości w zakresie od 0,25 do 7 wymiarów minimalnych przekroju poprzecznego otworu przelotowego.

Główną zaletą kalibratora wytłaczarskiego z otworem przelotowym w kształcie przekroju poprzecznego i rozmiarach odpowiadających wytłoczynie z termoplastycznego tworzywa polimerowego, wykonanego z materiału metalowego dobrze przewodzącego ciepło i odpornego na korozję jest efektywna ekonomicznie możliwość wytwarzania wytłoczyny z tworzyw polimerowych o cechach oraz właściwościach według stawianych żądań i warunków użytkowania. Kalibrator wytłaczarski według wynalazku, mocowany bezpośrednio do końcówki dyszy głowicy wytłaczarskiej, poprzez jednoczesne kalibrowanie oraz ochładzanie za pomocą zimnej wody zapewnia wymaganą dużą skuteczność kalibrowania oraz ochłodzenia wytłoczyny, eliminując jednocześnie występujący dotychczas niepożądany rozkład naprężeń wewnętrznych wytłoczyny, zwłaszcza w procesie wytwarzania kształtowników z tworzyw termoplastycznych.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia przekrój wzdłużny kalibratora wytłaczarskiego, fig. 2 - kalibrator wytłaczarski z otworem przelotowym w widoku od strony odcinka końcowego otworu przelotowego.

Kalibrator wytłaczarski z otworem przelotowym w kształcie przekroju poprzecznego i rozmiarach odpowiadających wytłoczynie z termoplastycznego tworzywa polimerowego, wykonany z mosiądzu, składa się na swej długości z trzech odcinków li, l₂, I3 różnych geometrycznie. Kalibrator wytłaczarski jest mocowany na stałe do końcówki dyszy głowicy wytłaczarskiej za pomocą pierścienia 1 czołowego z otworem 2 współśrodkowym stożkowym, wykonanego z laminatu fenolowo-tkaninowego, usytuowanego w miejscu najbardziej rozszerzającego się stożka kołowego na odcinku li początkowym, czyli na odcinku położonym bezpośrednio za dyszą głowicy wytłaczarskiej. Na powierzchni zewnętrznej 3 odcinka środkowego l₂ otworu przelotowego, znajdują się wężownice 4 wodne śrubowe, składające się z dwóch segmentów, wykonane z miedzi. Czynnik chłodzący, którym jest zimna woda, przepływa w pierwszym segmencie wężownicy od wlotu 5 do wylotu 7, natomiast w drugim segmencie wężownicy od wlotu 6 do wylotu 8. Otwór przelotowy kalibratora ma długość L całkowitą wynoszącą 200 mm, przy czym otwór przelotowy kalibratora ma na odcinku li początkowym kształt stożka kołowego o kącie αι pochylenia tworzącej stożka, wynoszącym 0,262 rad i długości li równej 20 mm. Otwór przelotowy kalibratora na odcinku L środkowym, przylegającym bezpośrednio do odcinka li początkowego, ma kształt walca kołowego o wymiarze H średnicy równej 20 mm i długości 1 wynoszącej 165 mm. Odcinek l₂ środkowy kalibratora ma w pobliżu środka swej długości wybranie 7 materiałowe o głębokości równej 0,3 mm i długości wynoszącej 13 mm. Odcinek l₂ końcowy kalibratora, przylegający bezpośrednio do odcinka l₂ środkowego, ma kształt stożka kołowego o kącie α pochylenia tworzącej stożka, wynoszącym 0,524 rad i długości β równej 15 mm.

Claims (8)

1. Kalibrator wytłaczarski z otworem przelotowym, wykonany z materiału metalowego dobrze przewodzącego ciepło i odpornego na korozje, mocowany do końcówki dyszy głowicy wytłaczarskiej, stosowany jako element składowy linii technologicznej wytłaczania kształtowników z tworzywa polimerowego, to jest prętów, rur, powłok kabli i innych, znamienny tym, że otwór przelotowy na swej całej długości (L) składa się z co najmniej trzech odcinków (li, l₂ oraz L) różnych geometrycznie, przy czym odcinek (li) początkowy znajduje się od strony pierścienia (i) czołowego, zaś odcinek (l₂) środkowy jest położony zgodnie z kierunkiem liniowego ruchu wytłoczyny oznaczonego strzałką, za odcinkiem (li) początkowym, natomiast odcinek (3) końcowy znajduje się za odcinkiem (l₂) środkowym w kierunku liniowego ruchu wytłoczyny oznaczonego strzałką.

2. Kalibrator według zastrz. i, znamienny tym, że odcinki skrajne (li) oraz (3) otworu przelotowego są krótsze od odcinka (l₂) środkowego.

3. Kalibrator według zastrz. i, znamienny tym, że otwór przelotowy kalibratora ma kształt przekroju poprzecznego i rozmiary odpowiadające kształtowi przekroju poprzecznego i rozmiarom wytłoczyny z termoplastycznego tworzywa polimerowego, przy uwzględnieniu skurczu cieplnego tworzywa polimerowego i materiału kalibratora.

PL 209 743 B1

4. Kalibrator według zastrz. 1, znamienny tym, że jest mocowany na stałe do końcówki dyszy głowicy wytłaczarskiej za pośrednictwem pierścienia (1) czołowego, wykonanego z materiału źle przewodzącego ciepło, z otworem (2) współosiowym stożkowym, usytuowanym na odcinku (J1) początkowym w miejscu największej średnicy stożkowej od strony dyszy głowicy wytłaczarskiej.

5. Kalibrator według zastrz. 1, znamienny tym, że na powierzchni zewnętrznej (3) odcinka (l₂) środkowego ma wężownice (4) wodne śrubowe, wykonane z materiału dobrze przewodzącego ciepło, przez które przepływa w sposób ciągły, od wlotów (5) oraz (6) wężownic do ich wylotów (7) oraz (8), zgodnie ze strzałkami czynnik chłodzący, którym jest najczęściej zimna woda.

6. Kalibrator według zastrz. 1, znamienny tym, że otwór przelotowy ma długość (L) wynoszącą od 30 do 55 wymiarów (H) minimalnych przekroju poprzecznego otworu przelotowego przy czym, otwór przelotowy kalibratora ma na odcinku (lą) początkowym kształt stożka kołowego lub niekołowego o kącie (a) pochylenia tworzącej stożka, wynoszącym od 0,052 rad do 0,349 rad i długości równej od 0,5 do 10 wymiarów (H) minimalnego przekroju poprzecznego otworu przelotowego, natomiast na odcinku (l₂) środkowym, przylegającym bezpośrednio do odcinka (łj) początkowego, ma kształt walca kołowego lub niekołowego o wymiarze (H) minimalnym przekroju poprzecznego i długości (l₂) wynoszącej od 2 do 40 wymiaru (H).

7. Kalibrator według zastrz. 1, znamienny tym, że odcinek (l₂) środkowy kalibratora ma w pobliżu środka swej długości wybranie (7) materiałowe o głębokości wynoszącej co najmniej 0,1 mm i długości minimalnej równej 1 mm.

8. Kalibrator według zastrz. 1, znamienny tym, że otwór przelotowy kalibratora na odcinku (l₂) końcowym, przylegającym bezpośrednio do odcinka (l₂) środkowego, ma kształt stożka o kącie (a₂) pochylenia tworzącej stożka kołowego lub niekołowego, wynoszącym od 0,052 rad do 0,785 rad i długości w zakresie od 0,25 do 7 wymiarów (H) minimalnego przekroju poprzecznego otworu przelotowego.