PL220496B1

PL220496B1 - Extrusion head for granulation

Info

Publication number: PL220496B1
Application number: PL403245A
Authority: PL
Inventors: Tomasz Jachowicz; Janusz W. Sikora
Original assignee: Lubelska Polt
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2015-11-30
Also published as: PL403245A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest głowica wytłaczarska do granulowania, zwłaszcza tworzyw termoplastycznych polimerowych.The subject of the invention is an extrusion head for granulating, in particular polymer thermoplastics.

Znane są dotychczas i stosowane różne konstrukcje głowic wytłaczarskich do granulowania, to jest wytłaczania żył z tworzyw polimerowych i ich cięcia na odcinki. Tworzywo przepływając kanałem przepływowym jest wytłaczane i natychmiast cięte - granulowanie na ciepło lub cięcie odbywa się po ochłodzeniu żyły - granulowanie na zimno. Wytłaczane żyły mają średnicę od 2 do 7 mm i większą, mniejsze średnice żył otrzymywane są jedynie w wyniku wymuszonego wyciągania wytłaczanej żyły. Budowa tych głowic nie uwzględnia jednak takiego kształtu kanału przepływowego, w którym zmiana jego średnicy zachodzi płynnie, nie powodując spiętrzenia strugi i gwałtownego wzrostu oporów przepływu tworzywa i uniemożliwia bezpośredniego wytłaczania żył o średnicy mniejszej niż 1 mm.Various designs of extrusion heads for granulation are known and used so far, i.e. extruding strands from polymeric materials and cutting them into sections. The material flowing through the flow channel is extruded and immediately cut - heat granulation or cutting takes place after the vein has cooled - cold granulation. The extruded strands have a diameter of 2 to 7 mm and larger, smaller strand diameters are obtained only by forcing the extruded strand. The construction of these heads, however, does not take into account such a shape of the flow channel, in which the change of its diameter occurs smoothly, without causing the stream accumulation and a sharp increase in the flow resistance of the material, and prevents the direct extrusion of wires with a diameter smaller than 1 mm.

Autor Janusz W. Sikora w książce przedstawiającej kompleksowy przegląd stosowanych głowic wytłaczarskich pt. „Selected problems of polymer extrusion” opublikowanej przez Wydawnictwo Naukowe WNGB w 2008 roku, na stronach 80-86 opisuje głowice wytłaczarskie do granulowania na zimno zaopatrzone w płaską płytę prostokątną, w której wykonane są w jednym lub w co najwyżej dwóch rzędach walcowe kanały przepływowe o średnicy kilku mm w liczbie nawet do kilkuset, o małym, mniejszym niż 10 stosunku długości kanału do jego średnicy. Tworzywo doprowadzane jest do walcowych kanałów przepływowych płyty prostokątnej jednym kanałem o przekroju prostokątnym. W książce tej opisane są również głowice do granulowania na ciepło, w których w płycie kołowej wykonanych jest nawet kilkaset kanałów przepływowych - otworów walcowych rozmieszczonych na jednym bądź wielu okręgach o wspólnym środku stanowiącym oś wzdłużną głowicy wytaczarskiej, oddalonych od siebie o stałą odległość, przy czym grubość płyty kołowej jest kilkukrotną wielokrotnością średnicy kanałów. Tworzywo doprowadzane jest do walcowych kanałów przepływowych płyty kołowej jednym kanałem walcowym.The author, Janusz W. Sikora, in the book presenting a comprehensive review of the extrusion heads used, entitled "Selected problems of polymer extrusion" published by WNGB Scientific Publishers in 2008, on pages 80-86, describes cold granulating extrusion heads equipped with a flat rectangular plate, in which cylindrical flow channels are made in one or at most two rows with several mm in diameter, even up to several hundred, with a small, less than 10, ratio of the length of the channel to its diameter. The material is supplied to the cylindrical flow channels of the rectangular plate through one channel with a rectangular cross-section. This book also describes hot granulation heads, in which up to several hundred flow channels are made in the circular plate - cylindrical holes arranged on one or more circles with a common center constituting the longitudinal axis of the boring head, spaced apart by a constant distance, while the thickness of the circular plate is several times the diameter of the channels. The material is fed to the cylindrical flow channels of the circular plate through one cylindrical channel.

Znane są też i opisane, na przykład w książce autorstwa W. Michaeli pt. „Extrusion Dies. Design and Engineering Computations”, Hanser Publishers, Munich, Vienna, New York 1984, na stronach 129-132, głowice do granulowania na ciepło, w których tworzywo doprowadzane jest do walcowych kanałów przepływowych, rozmieszczonych na okręgach o wspólnym środku, płyty kołowej kanałem pierścieniowym, jak również głowice do granulowania na ciepło, w których na całej powierzchni płyty kołowej wykonane są otwory walcowe, przy czym mogą mieć one stożkowe wprowadzenie, a ich długość jest mniejsza od dziesięciu średnic.They are also known and described, for example in the book by W. Michaela entitled "Extrusion Dies. Design and Engineering Computations ”, Hanser Publishers, Munich, Vienna, New York 1984, pages 129-132, heat granulating heads in which the material is fed to the cylindrical flow channels, arranged in circles with a common center, a circular plate through an annular channel and also hot granulation heads which have cylindrical openings over the entire surface of the circular plate, which may have a conical introduction and their length is less than ten diameters.

W opisie polskiego wzoru użytkowego nr 60859 przedstawiono głowicę wytłaczarską do wytwarzania prętów lub żył, w której kanały przepływowe mają kształt lejkowaty, jest ich pięć i są ułożone w jednakowych odstępach w jednym rzędzie tak, że ich osie leżą w jednej płaszczyźnie, równoległej do osi układu uplastyczniającego wytłaczarki.The description of the Polish utility model No. 60859 shows an extrusion head for the production of rods or strands, in which the flow channels are funnel-shaped, there are five of them and are arranged at equal intervals in one row so that their axes lie in one plane, parallel to the axis of the system plasticizing extruder.

Podobne do powyższego rozwiązanie konstrukcyjne głowicy wytłaczarskiej występuje w linii technologicznej do granulowania tworzyw produkowanej przez firmę Maag Automatik Plastics Machinery GmbH z Niemiec, gdzie wiązka kilkunastu lub kilkudziesięciu żył po wyjściu z głowicy wytłaczarskiej jest najpierw chłodzona, a dopiero potem cięta na zimno przy pomocy głowicy na granulki. Kanały przepływowe w zespole kształtującym głowicy wytłaczarskiej są ułożone w jednym rzędzie, w jednakowych odstępach, a ilość otrzymywanych żył tworzywa zależy od szerokości głowicy, która waha się w zakresie od 100 do 900 mm.A similar design solution to the extrusion head is present in the technological line for granulating plastics manufactured by Maag Automatik Plastics Machinery GmbH from Germany, where a bundle of several or several dozen strands, after leaving the extrusion head, is first cooled and then cold cut with the head on granules. The flow channels in the shaping unit of the extrusion head are arranged in one row, at equal intervals, and the number of plastic wires obtained depends on the width of the head, which ranges from 100 to 900 mm.

W amerykańskim opisie patentowym nr 3618162 jest opisana głowica wytłaczarska do granulowania, w której w zespole kształtującym znajdują się kanały przepływowe o zmiennym polu przekroju poprzecznego, z tym, że w części wlotowej oraz w części wylotowej mają one kształt walców o różnej średnicy, natomiast część środkowa pomiędzy nimi ma kształt stożka. Przykładowy zakres średnicy kanału przepływowego w części wlotowej wynosi od 0,2 do 0,25 mm, natomiast zależność między średnicą kanału przepływowego a jego długością nie jest zdefiniowana.U.S. Patent No. 3,618,162 describes a granulating extrusion head in which the shaping unit includes flow channels with a variable cross-sectional area, but the inlet part and outlet part have the shape of cylinders of different diameters, while the central part between them it has the shape of a cone. An exemplary range of the diameter of the flow channel in the inlet portion is 0.2 to 0.25 mm, while the relationship between the diameter of the flow channel and its length is not defined.

W amerykańskim opisie patentowym nr 4470791 jest przedstawiony opis głowicy wytłaczarskiej mającej zespół kształtujący wykonany z kilku elementów składowych, w których wykonane są otwory w kształcie walca o różnej, kolejno zmniejszającej się średnicy. Odpowiednie ułożenie elementów składowych zespołu kształtującego powoduje powstanie kanałów przepływowych. Kanały przepływowe, w liczbie od kilku do kilkunastu, są ułożone na okręgu o środku w osi głowicy wytłaczarskiej, w równych odstępach od siebie. W podanym przykładzie zespołu kształtującego wymienne tuleje, tworzące kanały przepływowe, mają otwory walcowe o trójstopniowo zmieniającej się średnicy, gdzieU.S. Patent No. 4,470,791 describes an extrusion head having a shaping unit made of several components in which cylindrical-shaped openings of different, successively decreasing diameter are made. Appropriate arrangement of the components of the shaping unit results in the creation of flow channels. The flow channels, numbering from a few to a dozen or so, are arranged on a circle centered on the axis of the extrusion head, at equal distances from each other. In the given example of a shaping unit, the exchangeable sleeves, forming the flow channels, have cylindrical holes with three-stage varying diameters, where

PL 220 496 B1 w części wlotowej stosunek długości do średnicy wynosi 0,25, w części środkowej wynosi 6, a w części wylotowej wynosi 10, podczas gdy zmniejszenie średnic otworów walcowych w kierunku od wlotu strugi tworzywa do jej wylotu z zespołu kształtującego jest w proporcji 18:3:1.The ratio of length to diameter in the inlet part is 0.25, in the middle part it is 6 and in the outlet part it is 10, while the reduction in the diameter of the cylindrical holes in the direction from the material stream inlet to its outlet from the shaping unit is 18 : 3: 1.

Amerykański opis patentowy nr 4678423 przedstawia głowicę wytłaczarską do granulowania, w której zespół kształtujący ma wykonane kanały przepływowe w kształcie walców. Kanały przepływowe są rozmieszczone w równych odstępach na okręgu o środku w osi głowicy wytłaczarskiej. W kanałach tych znajdują się wkładki w kształcie tulejek, z otworami o stopniowo zmniejszającym się polu przekroju poprzecznego - od strony wlotu rozpoczynające się stożkiem zbieżnym, dalej walcem o mniejszej średnicy, potem znów stożkiem zbieżnym i walcem o najmniejszej średnicy od strony wylotu. Zalecana grubość płyty kołowej w zespole kształtującym to 10 mm. Pole przekroju poprzecznego kanału przepływowego walcowego od strony wylotu w podanym przykładzie ma sugerowaną wartość ₂ US Patent No. 4,678,423 discloses a granulating extrusion head in which the shaping unit is provided with cylinder-shaped flow channels. The flow channels are evenly spaced on a circle centered on the axis of the extrusion head. In these channels there are inserts in the shape of sleeves, with holes with a gradually decreasing cross-sectional area - starting from the inlet side with a converging cone, then with a cylinder of smaller diameter, then again with a converging cone and a cylinder with the smallest diameter from the outlet side. The recommended thickness of the circular plate in the forming unit is 10 mm. The cross-sectional area of the cylindrical flow channel from the outlet side in the given example has the suggested value ₂

0,05 mm², co odpowiada średnicy żyły tworzywa równej 0,25 mm. Średnica stożka zbieżnego wkładki od strony wlotu, odpowiadająca średnicy kanału przepływowego walcowego, jest co najmniej dziesięciokrotnie większa od średnicy otrzymywanej żyły. Długość wkładki wynosi od czterech do pięciu średnic kanału przepływowego. Długość części stożkowych i walcowych we wkładce może się zmieniać, przez co zmienia się stosunek długości kanału przepływowego we wkładce do jego średnicy. W patencie zamieszczono przykłady kilku rodzajów takich wkładek, w jednej z nich średnica końcowa stożka zbieżnego wlotowego zmniejszała się do 40% jego średnicy początkowej, następnie część walcowa posiada stosunek długości do średnicy równy 4,5, dalej średnica drugiego stożka zbieżnego malała dwukrotnie, a stosunek długości do średnicy wylotowej części walcowej przy wylocie posiada wartość 5.0.05 mm ² , which corresponds to a plastic conductor diameter of 0.25 mm. The diameter of the conical cone of the insert on the inlet side, corresponding to the diameter of the cylindrical flow channel, is at least ten times the diameter of the resulting strand. The length of the insert is four to five flow channel diameters. The length of the tapered and cylindrical portions in the insert can vary, thereby changing the ratio of the length of the flow channel in the insert to its diameter. The patent provides examples of several types of such inserts, in one of them the end diameter of the inlet tapered cone decreased to 40% of its initial diameter, then the cylindrical part has a length-to-diameter ratio of 4.5, then the diameter of the second conical cone decreased twice, and the ratio length to diameter of the outlet cylindrical part at the outlet has a value of 5.

W amerykańskim opisie patentowym nr 5679380 jest przedstawiony opis głowicy wytłaczarskiej do granulowania, w której w zespole kształtującym, od strony zespołu przepływowego, jest wykonany najpierw kanał przepływowy w kształcie pierścienia, o średnicach - zewnętrznej i wewnętrznej odpowiadających średnicom kanału w zespole przepływowym. Z kanału pierścieniowego wychodzi kilkadziesiąt kanałów przepływowych, równolegle do osi głowicy wytłaczarskiej, w równych odstępach od siebie, na skutek czego struga uplastycznionego tworzywa polimerowego rozdziela się na kilkadziesiąt żył. Zmniejszenie wymiarów między szerokością kanału pierścieniowego, a wychodzącymi z niego kanałami przepływowymi jest co najmniej dziesięciokrotne. Kanały przepływowe mają malejące pole przekroju poprzecznego, rozpoczynające się od strony wlotu tworzywa walcem, który przez stożek zbieżny przechodzi w walec o mniejszej średnicy w części wylotowej. Zmniejszenie średnicy walców w kanale przepływowym jest co najmniej trzykrotne, a stosunek długości do średnicy jest w zakresie od 5 do 15.US Patent No. 5,679,380 describes an extrusion head for granulating, in which in the shaping unit, on the flow unit side, a ring-shaped flow channel is first made, with outer and inner diameters corresponding to the diameters of the channel in the flow unit. Several dozen flow channels come out of the annular channel, parallel to the axis of the extrusion head, at equal distances from each other, as a result of which the stream of plasticized polymer material separates into several dozen veins. The reduction in the dimensions between the width of the annular channel and the flow channels extending therefrom is at least tenfold. The flow channels have a decreasing cross-sectional area, starting from the inlet side of the material with a cylinder which, through a conical cone, transforms into a cylinder with a smaller diameter in the outlet part. The reduction in the diameter of the rollers in the flow channel is at least three times the length-to-diameter ratio in the range of 5 to 15.

Istotą głowicy wytłaczarskiej do granulowania, zwłaszcza tworzyw termoplastycznych polimerowych w procesie wytłaczania z granulowaniem na ciepło, posiadającej zespoły funkcjonalne: integracyjny, nagrzewający, przepływowy, ustalająco - centrujący i kształtujący wykonany w płycie kołowej ogrzewanej grzejnikiem rezystancyjnym połączony z zespołem przepływowym kanałem pierścieniowym jest to, że w płycie kołowej zespołu kształtującego znajdują się równoległe do osi głowicy wytłaczarskiej kanały przepływowe uplastycznionego tworzywa polimerowego, które posiadają kształt o trójskokowo zmiennym polu przekroju poprzecznego, pierwsza - początkowa część kanału przepływowego posiada kształt kielicha zbieżnego o średnicy D1 początkowej, średnicy D2 końcowej, promieniu R1 krzywizny i długości L1, druga - środkowa część kanału przepływowego posiada kształt walca o średnicy D2 i długości L2, zaś trzecia - końcowa część kanału przepływowego posiada kształt kielicha rozbieżnego o średnicy D2 początkowej, średnicy D3 końcowej, promieniu R2 krzywizny i długości L3. Wartość średnicy D2 końcowej kanału przepływowego w kształcie kielicha zbieżnego wynosi od 0,2 do 0,4 mm i jest czterokrotnie mniejsza od średnicy D1 początkowej, przy długości L1 kanału przepływowego w części kielichowej równej wartości średnicy D1 początkowej przy promieniu R1 krzywizny korzystnie wynoszącym 3D1. Stosunek sumy pola powierzchni przekroju poprzecznego kanałów przepływowych w płycie kołowej zespołu kształtującego głowicy wytłaczarskiej i pola powierzchni przekroju poprzecznego kanału pierścieniowego w zespole przepływowym wynosi od 0,3 do 0,8. Długość L2 kanału przepływowego w części walcowej wynosi od 4 do 20 jego średnic D2. Wartość średnicy D2 początkowej kanału przepływowego w kształcie kielicha rozbieżnego równa się średnicy D2 kanału w kształcie walca, a wartość średnicy D3 końcowej kanału przepływowego w kształcie kielicha rozbieżnego wynosi 1,5 średnicy D2, przy długości L3 kanału przepływowego w kształcie kielicha rozbieżnego wynoszącej połowę średnicy D2 przy promieniu R2 krzywizny korzystnie wynoszącym 1,5 średnicy D2. Kanały przepływowe są rozmieszczone w grupach po siedem,The essence of the extrusion head for granulating, especially polymer thermoplastics in the process of extrusion with heat granulation, having the following functional units: integrating, heating, flow, setting - centering and shaping made in a circular plate heated with a resistance heater connected to the flow unit by a ring channel is that in the circular plate of the shaping unit, there are flow channels of the plasticized polymer material parallel to the axis of the extrusion head, which have a shape with a three-step cross-sectional area, the first - initial part of the flow channel has the shape of a converging cup with the initial diameter D1, the end diameter D2, the radius R1 of curvature and length L1, the second - central part of the flow channel has the shape of a cylinder with a diameter D2 and length L2, and the third - end part of the flow channel has the shape of a divergent cup with the initial diameter D2 , the end diameter D3, the radius R2 of curvature and the length L3. The value of the end diameter D2 of the convergent cup-shaped flow channel is from 0.2 to 0.4 mm and is four times smaller than the initial diameter D1, with the length L1 of the flow channel in the socket part equal to the value of the initial diameter D1 with the radius R1 of curvature preferably being 3D1. The ratio of the sum of the cross-sectional area of the flow channels in the circular plate of the extrusion-head forming unit and the cross-sectional area of the annular channel in the flow assembly is 0.3 to 0.8. The length L2 of the flow channel in the cylindrical part ranges from 4 to 20 times its diameters D2. The value of the initial diameter D2 of the diverging cup-shaped flow channel equals the diameter D2 of the cylindrical channel, and the value of the end diameter D3 of the cup-shaped flow channel is 1.5 times the diameter D2, with the length L3 of the diverging cup-shaped flow channel being half the diameter D2 with a radius R2 of curvature preferably 1.5 times the diameter D2. The flow channels are arranged in groups of seven,

PL 220 496 B1 gdzie pierwszy kanał przepływowy jest umieszczony centralnie, a sześć pozostałych jest wytworzonych na okręgu o środku w osi pierwszego kanału przepływowego w taki sposób, że średnice D1 początkowe kanałów przepływowych stykają się ze sobą. Grupy kanałów przepływowych rozmieszczone są na obwodzie płyty kołowej w parzystej lub nieparzystej liczbie, w równych odstępach od siebie tak, aby kanał przepływowy umieszczony centralnie w grupie znajdował się w odległości od osi głowicy wytłaczarskiej mającej wartość od ½ do ¾ jej średnicy, tworząc okrąg o środku w osi głowicy.Where the first flow channel is centrally located and the other six are formed on a circle centered on the axis of the first flow channel such that the initial diameters D1 of the flow channels are in contact with each other. The groups of flow channels are arranged on the circumference of the circular plate in even or odd numbers, at equal distances from each other, so that the flow channel located centrally in the group is at a distance from the axis of the extrusion head having a value from ½ to ¾ of its diameter, forming a circle with the center in the axis of the head.

Główną zaletą głowicy do granulowania termoplastycznych tworzyw polimerowych jest otrzymanie żył tworzywa o mniejszej niż dotychczas średnicy, przeznaczonych do natychmiastowego cięcia, z większą niż dotychczas wydajnością i bardziej jednorodnym rozkładzie prędkości przepływu i temperatury w przekroju porzecznym każdej żyły. Kielichowate kształty obszarów wejściowego i wyjściowego ułatwiają czyszczenie, uniemożliwiają zaleganie tworzywa i zmniejszają straty tworzywa podczas jego zmiany.The main advantage of the head for granulating thermoplastic polymers is the production of plastic strands with a smaller diameter than before, intended for immediate cutting, with higher efficiency than before, and with a more homogeneous distribution of flow velocity and temperature in the cross-section of each strand. The cup-shaped shapes of the inlet and outlet areas facilitate cleaning, prevent residual material and reduce material losses during its changeover.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok płyty kołowej zespołu kształtującego od strony czołowej głowicy wytłaczarskiej do granulowania, fig. 2 - przekrój A-A podłużny głowicy wytłaczarskiej do granulowania, fig. 3 - szczegół B fragmentu płyty kołowej z widokiem szczegółowym kanału przepływowego, fig. 4 - szczegół C przekroju kanału przepływowego, a fig. 5 - widok fragmentu płyty kołowej zespołu kształtującego od strony zespołu przepływowego, pokazujący ułożenie grupy siedmiu kanałów przepływowych. Głowica wytłaczarska przeznaczona do granulowania termoplastycznych tworzyw polimerowych w procesie wytłaczania z granulowaniem na ciepło posiadająca zespoły funkcjonalne: integracyjny, nagrzewający, przepływowy, ustalająco-centrujący oraz kształtujący. Zespół kształtujący wykonany w płycie 1 kołowej jest ogrzewany rezystancyjnie i jest połączony rozłącznie z zespołem przepływowym. W płycie 1 kołowej zespołu kształtującego znajdują się kanały 3 przepływowe uplastycznionego tworzywa polimerowego, które są położone równoległe do osi 2 głowicy wytaczarskiej i posiadają kształt o trójskokowo zmiennym polu przekroju poprzecznego. Pierwsza, początkowa część kanału 3 przepływowego w kształcie kielicha 3a zbieżnego ma średnicę D1 początkową, średnicę D2 końcową, promień R1 krzywizny oraz długość L1. Druga, środkowa część kanału 3 przepływowego w kształcie walca 3b ma średnicę D2 oraz długość L2. Trzecia, końcowa część kanału 3 przepływowego w kształcie kielicha 3c rozbieżnego ma średnicę D2 początkową, średnicę D3 końcową, promień R2 krzywizny oraz długość L3. W przykładowym rozwiązaniu konstrukcyjnym głowicy wytłaczarskiej do granulowania wymiary pojedynczego kanału przepływowego są następujące: w części początkowej kształcie kielicha 3a zbieżnego średnica początkowa D1=1,2 mm, średnica końcowa D2=0,4 mm, długość L1=1,2 mm promień krzywizny R1=3,6 mm, w części środkowej o kształcie walca 3b średnica D2=0,4 mm i długość L2=8 mm, w części końcowej o kształcie kielicha 3c rozbieżnego średnica początkowa D2=0,4 mm, średnica końcowa 0,6 mm, długość L3=0,2 mm i promień krzywizny R2=0,6mm. W głowicy wytłaczarskiej do granulowania termoplastycznych tworzyw polimerowych w procesie wytłaczania z granulowaniem na ciepło kanały 3 przepływowe są rozmieszczone w grupach po siedem, z których pierwszy jest umieszczony centralnie, zaś pozostałych sześć jest ułożonych w tej samej odległości od kanału przepływowego umieszczonego centralnie, symetrycznie pierścieniowo, a średnice początkowe kanałów przepływowych stykają się ze sobą. W przykładowej głowicy znajduje się dwanaście grup kanałów 3 przepływowych, w związku z czym stosunek sumy pola powierzchni przekroju poprzecznego kanałów 3 przepływowych w płycie 1 kołowej głowicy wytaczarskiej i pola powierzchni przekroju poprzecznego kanału 4 pierścieniowego zespołu przepływowego wynosi 0,406. Termoplastyczne tworzywo polimerowe, które ulega uplastycznieniu w układzie uplastyczniającym wytłaczarki, nieprzedstawionej na rysunku, trafia do głowicy wytłaczarskiej do granulowania za pomocą kanału 6 wlotowego, następnie przechodzi przez kanał 5 rozdzielający i po przejściu przez kanał 4 pierścieniowy w kierunku równoległym do osi 2 głowicy wytłaczarskiej do granulowania przechodzi do zespołu kształtującego wykonanego w płycie 1 kołowej. Za pomocą zespołu kształtującego i znajdujących się w nim kanałów 3 przepływowych struga uplastycznionego termoplastycznego tworzywa polimerowego o kształcie pierścienia zostaje podzielona na kilkadziesiąt strug o wielokrotnie mniejszej średnicy, co prowadzi do otrzymania wytłoczyny w postaci wiązki żył o średnicy wielokrotnie mniejszej niż wymiary kanału 4 pierścieniowego w zespole przepływowym. Otrzymana wiązka żył zostaje skierowana do segmentu granulującego, nie uwidocznionego na rysunku, gdzie zostaje cięta przy pomocy noży granulujących w celu otrzymania granulatu.The invention is illustrated by an embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a view of the circular plate of the shaping unit from the end face of the granulation extrusion head, Fig. 2 - longitudinal section AA of the granulation extrusion head, Fig. 3 - detail B of a portion of the circular plate from Fig. 4 is a detail view of the flow channel, Fig. 4 is a detail C of the flow channel sectional view, and Fig. 5 is a portion view of the shaper plate from the flow assembly side showing the arrangement of the group of seven flow channels. The extrusion head is designed for granulating thermoplastic polymer materials in the process of extrusion with heat granulation having functional units: integrating, heating, flow, setting-centering and shaping. The shaping unit made in the circular plate is resistively heated and is releasably connected to the flow unit. In the circular plate 1 of the shaping unit there are flow channels 3 of the plasticized polymer material, which are located parallel to the axis 2 of the boring head and have a shape with a three-step cross-sectional area. The first, initial portion of the cup-shaped flow channel 3 a convergent has an initial diameter D1, an end diameter D2, a radius R1 of curvature and a length L1. The second, central part of the cylinder-shaped flow channel 3b has a diameter D2 and a length L2. The third, terminal portion of the cup-shaped flow channel 3c divergent has a starting diameter D2, an ending diameter D3, a radius R2 of curvature and a length L3. In the exemplary design of the extrusion granulating head, the dimensions of a single flow channel are as follows: in the initial part of the cup shape 3a of a converging, initial diameter D1 = 1.2 mm, end diameter D2 = 0.4 mm, length L1 = 1.2 mm radius of curvature R1 = 3.6 mm, in the central cylindrical part 3b, diameter D2 = 0.4 mm and length L2 = 8 mm, in the socket-shaped end part 3c divergent, initial diameter D2 = 0.4 mm, end diameter 0.6 mm , length L3 = 0.2 mm and radius of curvature R2 = 0.6 mm. In the extrusion head for granulating thermoplastic polymers in the process of extrusion with heat granulation, the flow channels are arranged in groups of seven, the first of which is centrally located, and the other six are arranged at the same distance from the flow channel located centrally, symmetrically in the ring, and the starting diameters of the flow channels are in contact with each other. In the exemplary head, there are twelve groups of flow channels 3, such that the ratio of the sum of the cross-sectional area of the flow channels 3 in the circular boring head plate 1 and the cross-sectional area of the channel 4 of the annular flow assembly is 0.406. The thermoplastic polymer material which is plasticized in the plasticizing system of an extruder, not shown in the figure, enters the extrusion head for granulation via the inlet channel 6, then passes through the separation channel 5 and after passing through the ring channel 4 in a direction parallel to axis 2 of the extrusion head to granulation goes to a shaping unit made in a circular plate. By means of the shaping unit and the 3 flow channels located in it, the stream of a ring-shaped plasticized thermoplastic polymer material is divided into several dozen streams of many times smaller diameter, which leads to an extrudate in the form of a bundle of strands with a diameter many times smaller than the dimensions of the 4-ring channel in the unit flow. The resulting bundle of veins is directed to a granulating segment, not shown in the figure, where it is cut with granulating knives to obtain granules.

PL 220 496 B1PL 220 496 B1

Wykaz oznaczeńList of designations

- płyta kołowa- circular plate

- oś głowicy- head axis

- kanał przepływowy- flow channel

3a - kanał przepływowy w kształcie kielicha zbieżnego3a - a cup-shaped flow channel

3b - kanał przepływowy w kształcie walca3b - cylinder-shaped flow channel

3c - kanał przepływowy w kształcie kielicha rozbieżnego3c - cup-shaped flow channel

- kanał pierścieniowy- ring channel

- kanał rozdzielający- separation channel

- kanał wlotowy- inlet channel

D1 - średnica początkowa części wlotowej kanału przepływowego w kształcie kielicha zbieżnego D2 - średnica końcowa części wlotowej kanału przepływowego w kształcie kielicha zbieżnego, średnica części środkowej kanału przepływowego w kształcie walca i średnica początkowa części wylotowej kanału przepływowego w kształcie kielicha rozbieżnegoD1 - initial diameter of the inlet portion of the cup-shaped flow channel D2 - end diameter of the inlet portion of the cup-shaped flow channel, diameter of the center of the cylindrical flow channel and initial diameter of the outlet portion of the cup-shaped flow channel

D3 - średnica końcowa części wylotowej kanału przepływowego w kształcie kielicha rozbieżnegoD3 - the end diameter of the outlet part of the cup-shaped flow channel

L1 - długość części wlotowej kanału przepływowego w kształcie kielicha zbieżnegoL1 - the length of the inlet part of the cup-shaped flow channel

L2 - długość części środkowej kanału przepływowego w kształcie walcaL2 - length of the central part of the cylindrical flow channel

L3 - długość części wylotowej kanału przepływowego w kształcie kielicha rozbieżnegoL3 - the length of the outlet part of the cup-shaped flow channel

R1 - promień krzywizny części wlotowej kanału przepływowego w kształcie kielicha zbieżnegoR1 - the radius of curvature of the inlet part of the flow channel in the shape of a convergent cup

R2 - promień krzywizny części wylotowej kanału przepływowego w kształcie kielicha rozbieżnegoR2 - cup-shaped radius of curvature of the outlet part of the flow channel

Claims

Patent claims

1. Extrusion head for granulating, especially polymer thermoplastics in the process of extrusion with heat granulation, having functional units such as: integrating, heating, flow, locating-centering and shaping, made in a circular plate heated with a resistance heater connected to the flow unit by a ring channel, characterized in that in the circular plate (1) of the shaping unit there are flow channels (3) of the plasticized polymer material parallel to the axis (2) of the extrusion head, which have a shape with a three-step variable cross-sectional area, the first - initial part of the flow channel (3) it has the shape of a converging cup (3a) with the initial diameter (D1), the end diameter (D2), the radius (R1) of curvature and the length (L1), the second - central part of the flow channel (3) has the shape of a cylinder (3b) with a diameter (D2) ) and length (L2), and the third - end part of the flow channel (3) has the shape of a divergent socket (3c) with the initial diameter (D2), the final diameter (D3), the radius (R2) of curvature and the length (L3).

2. Head, according to claim 3. The method of claim 1, characterized in that the value of the end diameter (D2) of the cup-shaped flow channel (3a) of the convergent is from 0.2 to 0.4 mm and is four times smaller than the initial diameter (D1), for the length (L1) the flow channel (3) in the socket part equal to the value of the initial diameter (D1) at the radius (R1) of curvature, preferably 3D1.

3. Head, according to claim The method of claim 1, characterized in that the ratio of the sum of the cross-sectional area of the flow channels (3) in the circular plate (1) of the extrusion-head forming unit and the cross-sectional area of the annular channel (4) in the flow assembly is 0.3 to 0.8.

4. The head, according to claim A flow channel (3) according to claim 1 and 2, characterized in that the length (L2) of the flow channel (3) in the cylindrical portion (3b) is from 4 to 20 diameters (D2) thereof.

5. The head according to claim 3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the value of the initial diameter (D2) of the cup-shaped flow channel (3c) of the divergent is equal to the diameter (D2) of the cylindrical channel (3b), and the value of the end diameter (D3) of the channel (3) ) the cup-shaped flow channel (3c) is 1.5 times the diameter (D2), with the length (L3) of the cup-shaped flow channel (3c) of the divergent half the diameter (D2) at the radius (R2) of curvature, preferably 1.5 times the diameter (D2).

6. Head, according to claim A flow channel as claimed in any of claims 1, 2 and 3, characterized in that the flow channels (3) are arranged in groups of seven, where the first flow channel (3) is centrally located,

The other six are formed on a circle centered on the axis of the first flow channel (3) such that the initial diameters (D1) of the flow channels (3) are in contact with each other.

7. The head according to claim 5. A method as claimed in claim 5, characterized in that the groups of flow channels (3) are arranged in even or odd numbers on the circumference of the circular plate (1) at equal intervals from each other such that the flow channel (3) located centrally in the group is spaced from the axis ( 2) an extrusion head having a value from ½ to ¾ of its diameter, forming a circle centered on the axis (2) of the head.