SK289156B6 - Nastavovací mechanizmus aktívneho valca vytláčacieho stroja - Google Patents

Abstract

Vynález patrí do oblasti tvárnenia plastických hmôt vytláčaním, a to vytláčania tvarovaného materiálu matricou alebo dýzou, ktorá dodáva produktu požadovaný tvar, a týka sa nastavovacieho mechanizmu aktívneho valca vytláčacieho stroja, ktorý umožňuje nastavovanie dĺžky, výšky a šírky drážok valca. Valec (1) sa skladá z hlavného puzdra (1a), s ktorým je na výstupnej strane spojený s prvým pomocným puzdrom (1b) a na strane plnenia je spojený s druhým pomocným puzdrom (1c). Na vnútornej strane hlavného puzdra (1a) sa nachádzajú radiálne usporiadané pozdĺžne drážky a v každej drážke z výstupnej strany sa nachádzajú prvé tŕne (2a) prvej zostavy tŕňov (2). Prvé tŕne (2a) sú spojené na výstupnej strane prstencom (2b), ku ktorému sú pripojené konce prvých priamočiarych motorov (3). Ich druhé konce sú pripojené k hlavnému puzdru (1a). V každej drážke zo strany plnenia sa nachádzajú druhé tŕne (4a) druhej zostavy tŕňov (4). Druhé tŕne (4a) sú v plniacej oblasti spojené so zrezaným prstencom (4b). Na zrezanom prstenci (4b) sú pripojené konce druhých priamočiarych motorov (5), ktorých druhé konce sú pripojené k hlavnému puzdru (1a).

Description

Oblasť techniky

Vynález patrí do oblasti technológie tvárnenia plastických hmôt vytláčaním, a to vytláčania tvarovaného materiálu matricou alebo dýzou, ktorá dodáva požadovaný tvar produktu a týka sa nastavovacieho mechanizmu aktívneho valca vytláčacieho stroja, ktorý umožňuje nastavenie dĺžky, výšky a šírky drážok valca.

Doterajší stav techniky

Závitovkové vytláčacie stroje sa používajú pri spracovaní polymérnych materiálov, potravín a farmaceutických zlúčenín. Tieto zariadenia sa skladajú z dutého valca, ktorého vonkajšia stena je obklopená vyhrievacím zariadeniam, v ktorom sa závitovka Archimedovho typu otáča konštantnou a nastaviteľnou rýchlosťou. V blízkosti jedného konca valca sa nachádza plniaci otvor na podávanie vytláčaného materiálu. K druhému koncu je pripevnená vytláčacia hlava, ktorá určuje tvar konečného produktu. Vyhrievacie zariadenia umožňujú definovať teplotný profil pozdĺž valca. Otáčanie závitovky a teplota valca si vyžaduje, aby bol materiál na začiatku podávaný vo forme granulátu, jeho tavenie pozdĺž valca a prietok cez hlavu.

Častým problémom pri procese vytláčania v závitovkových vytláčacích strojoch je výskyt výkyvov prietoku spôsobených nestabilitou transportu granulátu. Posúvanie sa materiálu pozdĺž závitovky je výsledkom sily vytváranej trením medzi pevnými časticami a vnútorným povrchom valca. Vo všeobecnosti platí, že také polyméry, ako je polypropylén alebo polyetylén, majú nízke koeficienty trenia pri kontakte s oceľou. Ak je vnútorný povrch valca hladký, generovaná trecia sila môže byť nedostatočná na zabezpečenie pravidelného transportu materiálu, takže vytláčanie sa stáva neúčinné a nestabilné.

Najbežnejším riešením na vylúčenie alebo minimalizáciu problémov s podávaním materiálu v dôsledku nízkeho koeficientu trenia na vnútornom povrchu valca je vytvorenie drážky v počiatočnej časti (nazývanej zóna prívodu) valca vytláčacieho stroja. Hĺbka drážky je najväčšia pri plniacom otvore a postupne sa zmenšuje v smere osi na nulu.

Drážky zvyšujú priemernú drsnosť vnútorného povrchu valca, čo vedie k vyšším trecím silám a vyššej účinnosti pri rovnakej rýchlosti otáčania závitovky.

Tieto drážky však spôsobujú vznik vysokého tlaku a rýchlejšie opotrebenie závitovky a valca, a preto je nutné použiť stavebné materiály s väčšou tvrdosťou a odolnosťou. Drážky si taktiež vyžadujú vyšší počiatočný krútiaci moment na otáčanie a udržiavanie vysokých otáčok závitovky vyžadujúceho motor s vyšším počiatočným výkonom, ako je výkon požadovaný počas prevádzky v stabilnom režime v prípade hladkého valca. Okrem toho môžu byť v drážkach zadržané pelety materiálu, čím sa sťažuje a predlžuje výmena materiálu pri prechode medzi rôznymi druhmi výroby, pretože častice pochádzajúce z predchádzajúceho výrobného procesu môžu byť zmiešané s časticami vytláčaného nového materiálu.

Na účely minimalizácie spotreby energie a rýchlejšieho presunu do výroby z rôznych materiálov sa odporúča upravenie hĺbky drážok.

Patentový dokument č. US4678339A opisuje závitovkový vytláčací stroj s dutým valcom, v ktorom sa otáča závitovka obsahujúca v podávacej časti väčší počet pozdĺžnych drážok. Vo valci sú rovnobežne s osou vyfrézované drážky, v ktorých sa nachádzajú ploché lamely. Každá lamela je spojená s mechanizmom, vďaka ktorému je možný pohyb lamely v radiálnom smere valca meniac týmto spôsobom hĺbku drážok.

Opis patentu PL174623B1 predstavuje vytláčací stroj na polymérne materiály vybavený plastifikačným systémom s drážkovaným valcom. V štrbinách napájacieho pásma je k valcu pripevnená súprava radiálne rozmiestnených pozdĺžnych lamiel. Jeden koniec lamely je pripevnený ku kĺbovému spoju, aby sa mohol otáčať, zatiaľ čo druhý koniec je pripojený k závitovke. Skrutkovanie alebo odstránenie závitovky má vplyv na zmenu sklonu lamely, a tým aj na zmenu hĺbky a uhla sklonu drážok vo valci.

Patentové dokumenty č. JPH0939049 a JPH0976313 predstavujú mechanizmus nastavenia maximálnej hĺbky drážok vo valci. Mechanizmus sa skladá z tyče umiestnenej v drážke valca a dvoch skrutiek, ktoré pripevňujú tyč k vnútornej stene valca. Skrutky slúžia na nastavenie polohy a hĺbky drážky.

V opise patentu US5909958A je predstavený závitovkový vytláčací stroj, ktorý umožňuje presné nastavenie hĺbky drážok. Vo valci sa nachádza niekoľko pozdĺžnych drážok a v každej z nich sú namontované lamely. Poloha každej lamely určujúcej drážky je nastavovaná pomocou pneumatického valca.

Patentový dokument č. PL188004B1 predstavuje valec, ktorý má v oblasti drážok vnútorný priemer väčší ako priemer zvyšnej dĺžky. Objímka s vonkajším priemerom zodpovedajúcim vnútornému priemeru valca a vnútornému priemeru zodpovedajúcemu vnútornému priemeru zvyšného valca je axiálne privádzaná do oblasti drážok. V tejto objímke je niekoľko radiálne usporiadaných axiálnych drážok, do ktorých sú zavádzané klzné kliny a tie môžu byť aktivované mechanizmom vyvolávajúcim pozdĺžny pohyb klinov.

Patentový dokument č. PL199018B1 predstavuje vytláčací stroj na polymérne materiály s drážkami v plniacej zóne. Vo valci sa nachádza torzná objímka s pozdĺžnymi drážkami. Jeden koniec objímky, zo strany vytláčacej hlavy, je pripevňovaný k valcu, zatiaľ čo druhý koniec je spojený s mechanizmom, ktorý môže vynútiť otáčanie objímky v smere pohybu závitovky alebo v opačnom smere. Materiál objímky je odolný proti tribologickému opotrebovaniu. Objímka sa skladá z dvoch typov pozdĺžnych segmentov, ktoré sú striedavo vzájomne prepojené a bočne sa dotýkajú. Jeden druh segmentov, na celej hrúbke steny objímky, má vonkajší povrch rovnobežný s vnútorným povrchom, zatiaľ čo druhý segment, na časti určitej hrúbky steny objímky, má vonkajšiu plochu nerovnobežnú s vnútorným povrchom, čím sa vytvorí klin. Alternatívne spojené segmenty tvoria pozdĺžne drážky s premenlivou hĺbkou. Otáčanie objímky umožňuje zmenu pozdĺžnych drážok na nastaviteľné pravotočivé alebo ľavotočivé drážky.

Z opisu patentu PL212185B1 je známy závitovkový vytláčací stroj na plastifikáciu plastov so zónou s drážkami vo vnútornej objímke valca. Pozdĺžne drážky na vnútornom povrchu objímky sú usporiadané radiálne a skladajú sa zo súpravy kontaktných pozdĺžnych klinov a lamiel, ktorých povrchy sú naklonené vzhľadom na os valca. Táto súprava klinov a lamiel tvorí prvok obsiahnutý v objímke vnútorného valca a je spojený so závitom na prsteni. Otáčanie prsteňa má vplyv na axiálny posun klinov, vďaka čomu je možný radiálny pohyb lamiel, a tým aj zmena hĺbky drážok.

V dokumente PL219984B1 bol predstavený vytláčací stroj na polyméry, ktorý sa vyznačuje tým, že v prívodnej zóne sa valec skladá zo súpravy valcových prvkov malej dĺžky, axiálne uložených, ktoré sa môžu uhlovo kĺzať. Prierez každého prvku zahŕňa vnútorný obrys valca a drážok, ktorých hĺbka klesá v každom prvku v smere vytláčania. Otáčanie týchto prvkov je riadené prevodovkami, ku ktorým sú pripojené. Zvyšujúce sa uhly otáčania jednotlivých prvkov spôsobujú tvorenie pravotočivých alebo ľavotočivých drážok s rôznou hĺbkou.

Uvedené riešenia umožňujú meniť hĺbku drážok, uhol ich smeru osi valca alebo smer otáčania drážok. Neumožňujú však nastaviť dĺžku, výšku a šírku drážky valcov. Zmena dĺžky, výšky a šírky umožňuje nielen reguláciu tlaku materiálu generovaného počas prevádzky vytláčacieho stroja, ale aj rýchle prepínanie medzi konfiguráciami valcov s drážkami a bez nich. Cieľom tohto vynálezu je realizácia týchto možností.

Niektoré vytláčacie stroje dostupné na trhu sa skladajú z valca s vnútornými drážkami, ktoré slúžia na zvýšenie prietoku lisov a zabraňujú zmenám prietoku spôsobených nestabilitou transportu granulátu materiálu. Tieto drážky umožňujú vytláčanie materiálov s nízkym koeficientom trenia.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky doterajšieho stavu techniky čiastočne rieši nastavovací mechanizmus aktívneho valca vytláčacieho stroja, obsahujúci puzdrá a tŕne, ktorého podstata spočíva v tom, že valec pozostáva z hlavného puzdra, s ktorým sú prepojené na výstupnej strane prvé pomocné puzdro a na plniacej strane druhé pomocné puzdro. Na vnútornom povrchu hlavného puzdra sú pozdĺžne drážky usporiadané radiálne a v každej drážke na výstupnej strane sú prvé tŕne prvej zostavy tŕňov. Prvé tŕne sú spojené na výstupnej strane prstencom, ku ktorému sú upevnené konce prvých priamočiarych motorov. Ich druhé konce sú pripojené k hlavnému puzdru. V každej drážke z plniacej strany sú druhé tŕne druhej zostavy tŕňov, pričom druhé tŕne na plniacej strane sú upevnené k zrezanému prstencu, ku ktorému sú pripojené konce druhých priamočiarych motorov, ktorých opačné konce sú pripojené k hlavnému puzdru.

Výhodné je riešenie, pri ktorom je druhý tŕň rozdelený na dve časti, medzi ktorými je umiestnený prvý tŕň.

Alternatívne sa prvý tŕň dotýka horným povrchom hlavného puzdra a druhý tŕň sa dotýka horným povrchom prvého tŕňa.

Výhodným dôsledkom použitia vynálezu je regulácia dĺžky, výšky a šírky drážok vo valci vytláčacieho stroja, ktorá má vplyv na tlakovú hladinu vytláčacieho materiálu. Navyše odstránenie pôsobenia drážok v počiatočnej fáze lisovania má vplyv na zmenšenie odolnosti materiálu, vďaka čomu je možné použiť motor s nižším výkonom. Ďalšou výhodou využitia vynálezu je možnosť odstránenia materiálu zostávajúceho v drážkach.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Predmetný vynález je zobrazený na priložených výkresoch, na ktorých znázorňuje obr. 1 - nastavovací mechanizmus aktívneho valca vytláčacieho stroja v rozloženom stave, obr. 2 - bočný pohľad na nastavovací mechanizmus aktívneho valca vytláčacieho stroja v počiatočnej polohe, obr. 2a - pozdĺžny rez A-A podľa obr.

2, obr. 2b - priečny rez B-B podľa obr. 2, obr. 3 - bočný pohľad na nastavovací mechanizmus aktívneho valca vytláčacieho stroja so zasunutím prvej zostavy tŕňov, obr. 3a - pozdĺžny rez C-C podľa obr. 3, obr. 4 - bočný pohľad na nastavovací mechanizmus aktívneho valca vytláčacieho stroja so zasunutím druhej zostavy tŕňov, obr. 4a - pozdĺžny rez D-D podľa obr. 4, obr. 5 - bočný pohľad na nastavovací mechanizmus aktívneho valca vytláčacieho stroja so zasunutou prvou a druhou zostavou tŕňov a obr. 5a - pozdĺžny rez E-E podľa obr. 5.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Nastavovací mechanizmus aktívneho valca vytláčacieho stroja sa skladá z valca 1 s hlavným puzdrom 1a, s ktorým sú na výstupnej strane spojené prvé pomocné puzdro 1b a na plniacej strane druhé pomocné puzdro 1c. Vnútri valca 1, v hlavnom puzdre 1a, v prvom pomocnom puzdre 1b a druhom pomocnom puzdre 1c sa nachádza závitovka 7. Na vnútornom povrchu hlavného puzdra 1a sa nachádza päť pozdĺžnych drážok (na obr. 2b bez znázornenej pozície), ktoré sú usporiadané v radiálnom smere. V strede každej drážky z výstupnej strany sa nachádzajú prvé tŕne 2a, prvej zostavy tŕňov 2. Prvý tŕň 2a sa dotýka svojou hornou plochou horného povrchu drážky. Prvé tŕne 2a sú pripojené z výstupnej strany prstencom 2b, ku ktorému sú pripevnené konce prvých priamočiarych motorov 3. Druhé konce prvých priamočiarych motorov 3 sú pripevnené k hlavnému puzdru 1a. Okrem toho sa v každej drážke zo strany plnenia nachádza druhý tŕň 4a druhej zostavy tŕňov 4. Druhý tŕň 4a je rozdelený pozdĺžne na dve časti, ktoré svojimi vonkajšími a hornými povrchmi prichádzajú do styku s povrchom drážky. Druhé tŕne 4a sú spojené na plniacej strane zrezaným prstencom 4b, ku ktorému sú pripojené konce druhých priamočiarych motorov 5. Druhé konce druhých priamočiarych motorov 5 sú upevnené k hlavnému puzdru 1a.

Zoznam vzťahových značiek

	1 1a	valec hlavné puzdro
5	1b	prvé pomocné puzdro
	1c	druhé pomocné puzdro
	2	prvá zostava tŕňov
	2a	prvý tŕň
	2b	prstenec
10	3	prvý priamočiary motor
	4	druhá zostava tŕňov
	4a	druhý tŕň
	4b	zrezaný prstenec
	5	druhý priamočiary motor
15	6	zásobník
	7	závitovka

Claims (2)

1. Nastavovací mechanizmus aktívneho valca vytláčacieho stroja, obsahujúci puzdrá a tŕne, vyznačujúci sa tým, že valec (1) pozostáva z hlavného puzdra (1a), s ktorým sú prepojené na 5 výstupnej strane prvé pomocné puzdro (1b) a na plniacej strane druhé pomocné puzdro (1c), zatiaľ čo na vnútornom povrchu hlavného puzdra (1a) sú pozdĺžne drážky usporiadané radiálne a v každej drážke na výstupnej strane sú prvé tŕne (2a) prvej zostavy (2) tŕňov, pričom prvé tŕne (2a) sú spojené na výstupnej strane prstencom (2b), ku ktorému sú upevnené konce prvých priamočiarych motorov (3), ktorých druhé konce sú pripojené k hlavnému puzdru (1a), zatiaľ čo v každej drážke z plniacej strany sú druhé tŕne (4a) druhej zostavy 10 (4) tŕňov, pričom druhé tŕne (4a) na plniacej strane sú upevnené k zrezanému prstencu (4b), ku ktorému sú pripojené konce druhých priamočiarych motorov (5), ktorých opačné konce sú pripojené k hlavnému puzdru (1a).

2. Nastavovací mechanizmus aktívneho valca vytláčacieho stroja podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že druhý tŕň (4a) je rozdelený na dve časti, medzi ktorými je umiestnený prvý tŕň (2a).

15 3. Nastavovací mechanizmus aktívneho valca vytláčacieho stroja podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že prvý tŕň (2a) sa dotýka horným povrchom hlavného puzdra a druhý tŕň (4a) sa dotýka horným povrchom prvého tŕňa (2a).