SK482019A3 - Regulačný mechanizmus valca vytláčacieho stroja - Google Patents

Abstract

Vynález patrí do oblasti technológie tvárnenia vytláčaním, t. j. vytláčania tvarovaného materiálu matricou alebo dýzou, ktorá dodáva požadovaný tvar a týka sa regulačného mechanizmu valca závitovkového vytláčacieho stroja, ktorý umožňuje reguláciu dĺžky drážok na vnútornej stene prívodnej zóny valca vytláčacieho stroja. Valec (1) sa skladá z plniaceho puzdra (1c) so zásobníkom (4), ku ktorému je pripojené hlavné puzdro (1a) a pomocné puzdro (1b). Z vnútornej strany hlavného puzdra (1a) sú vyhotovené drážky, v ktorých sa posúvajú tŕne (2a) prostredníctvom dvoch priamočiarych motorov (3) spájajúcich hlavné puzdro (1a) s prstencom (2b). Tŕne (2a) sú usporiadané pozdĺžne a sú spojené s prstencom (2b). Počet tŕňov (2a) sa rovná počtu drážok v hlavnom puzdre (1a). Rozmery tŕňov (2a) zodpovedajú rozmerom drážok v hlavnom puzdre (1a). Vonkajší priemer pomocného puzdra (1b) je menší ako vonkajší priemer hlavného puzdra (1a).

Description

Oblasť techniky

Vynález patrí do oblasti technológie tvárnenia vytláčaním, a to vytláčania tvarovaného materiálu matricou alebo dýzou, ktorá dodáva požadovaný tvar produktu a týka sa regulačného mechanizmu valca závito vírového vytláčacieho stroja, ktorý umožňuje reguláciu dĺžky drážok na vnútornej stene prívodnej zóny valca vytíáčacieho stroja.

Doterajší stav techniky

Závitovkové vytláčame stroje sa používajú pri spracovaní polymémych materiálov, potravín a farmaceutických zlúčenín. Tieto zariadenia sa skladajú zdutého valca, ktorého vonkajšia stena je obklopená vyhrievacím zariadením, v ktorom sa závitovka Archimedovho typu otáča konštantnou a nastaviteľnou rýchlosťou. V blízkosti jedného konca valca sa nachádza plniaci otvor pre privádzanie extrudovaného materiálu. Na druhom konci je pripevnená vytláčacia hlava, ktorá určuje tvar konečného produktu. Vyhrievacie zariadenia umožňujú definovať teplotný profil pozdĺž valca. Rotácia závitovky a teplota valca vyžadujú podávanie materiálu najprv' v podobe granúl, jeho tavenie pozdĺž valca a prietok cez hlavu.

Obvyklým problémom pri procese vytláčania v závitovkových vytláčacích strojoch je výskyt kolísania prietoku v dôsledku nestability transportu granulátu. Presúvanie materiálu pozdĺž závitovky je výsledkom sily vytváranej trením medzi .pevnými časticami a vnútorným povrchom valca. Vo všeobecnosti platí, že polyméty také ako 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 tiestabiiné.

Najbežnejším riešením pre vylúčenie alebo rointmalizáciu 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 rýchlostí 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 udržanie vysokej rýchlostí závitovky vyžadujúceho motor s vyšším počiatočným výkonom než je výkon požadovaný počas prevádzky v stabilnom režime v prípade hladkého valca. Okrem toho môžu byť pelety materiálu zadržiavané v drážkach, čím sa sťažuje a predlžuje zmena materiálu pri prechode medzi rôznymi druhmi výroby, pretože častice pochádzajúce z predchádzajúceho výrobného procesu môžu byť zmiešané s časticami erítudovaného nového materiálu.

Za účelom tninimalizácie spotreby energie a rýchlejšieho presunu do výroby z rôznych materiálov, sa odporúča upravenie hĺbky drážky.

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 vyťrézované drážky', v ktorých sa nachádzajú ploché lamely. Každá lamela je spojená s mechanizmom, vďaka, ktorému je možný pohyb lamely v radiálnom smere valca meniac týralo spôsobom hĺbku drážok.

Opis patentu PL174623B1 predstavuje vytláčací stroj pre polymérne materiály vybavený piastifikačným 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 drahý koniec je pripojený k skrutke. Skrutkovanie alebo odstránenie závitovky' má vplyv na zmenu sklonu lamely, a tým aj na zmenu hĺbky a uhla sklonu drážky 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 č. 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. PL188004BI predstavuje valec, ktorý v oblasti drážok má vnútorný priemer väčší ako priemer zvyšnej dĺžky. Objímka s vonkajším priemerom zodpovedajúcim vnútornému priemeru valca a vnútomémt priemeru odpovedajúcemu vnútornému priemeru zvyšného valca je axiálne privádzaná do oblasti drážok. V objímke sa nachádza niekoľko radiálne usporiadaných axiálnych drážok, do ktorých sú zavádzané klzné kliny a tie môžu byť aktivované mechanizmom vyvolávajúcim pozdĺžny pohyb klinov. Opis patentu č. PL199018B1 predstavuje vytláčací stroj na polymérne materiály' s drážkami v plniacej zóne. Vo valci sa nachádza torzoá objímka s pozdĺžnymi drážkami. Jeden koniec objímky, zo strany vytláčanej hlavy, je pripevňovaný k valcu, zatiaľ čo druhý koniec je spojený s mechanizmom, ktorý môže vynútiť otáčanie objímky

S K 48-2019 Α3 v smere pohybu závitovky alebo v opačnom smere. Materiál objímky' je odolný voči tribologickému opotrebovaniu. Objímka sa skladá z dvoch typov pozdĺžnych segmentov, ktoré sú striedavo vzájonne prepojené a bočné sa dotýkajú. Jeden druh segmentov, na celej hrúbke s texty objímky, má vonkajší povrch rovnobežný s vnútorným povrchom, zatiaľ čo druhý segment, na častí 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 dtážky pravo - alebo ľavotočivé.

Jednozávítovkový vytláčaní stroj na plastiríkáciu plastov so zónou s drážkami vo vnútornej objímke valca je známy z opisu patentu PL212185B1. Pozdĺžne drážky na vnútornom povrchu objímky sú usporiadané radiálne a skladajú sa zo súpravy kontaktných pozdĺžnych klinov a lamiel, ktorých povrchy sú naklonené vzhľadom k osí 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 posúr· klinov, vďaka čomu je možný radiálny pohyb lamiel, a tým aj zmena hĺbky drážok.

V dokumente č. PL219984B1 bol predstavení' polymérový vytláčací stroj vyznačujúcr sa tým, že v prívodnej zóue 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, ktoiých hĺbka klesá v každom prvku v smere vytláčania. Otáčanie týchto prvkov je riadené prevodovkám, ku ktorým sú pripojené. Zvyšujúce sa uhly otáčania jednotlivých prvkov spôsobujú tvorenie pravotočivých alebo ľavotočivých drážok: s rôznou hĺbkou.

Vyššie uvedené riešenia umožňujú meniť hĺbku drážok, uhol ich smeru osi valca alebo v smere otáčania drážok. Neumožňujú však nastaviť dĺžku drážok valca. Zmena dĺžky umožňuje nielen regulovanie 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 nestabrlitou transportu granulám materiálu. Tieto drážky umožňujú vytláčanie materiálov s nízky m koeficientom trenia.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky' doterajšieho stavu techniky' čiastočne rieši regulačný mechanizmus valca závitovkového vytláčacieho stroja, ktorého podstata spočíva v tom, že valec pozostáva z hlavného puzdra, s ktorým je spojené pomocné puzdro pripojené na výstupnej strane, zatiaľ čo na vnútornom povrchu hlavného puzdra sú umiestnené radiálne pozdĺžne drážky, v ktorých sú umiestnené na výstupnej strane truc zostavy tŕňov s prstencom, spojené na výstupnej strane prstencom uloženým na pomocnom puzdre. Konce upevnenia priamočiarych motorov sú pripevnené k prstencu a druhým koncomsú pripevnené k vonkajšiemu povrchu hlavného puzdra.

Výhodné je riešenie, kde počet tŕňov sa rovná počtu drážok v hlavnom puzdre. Regulačný mechanizmus valca závitovkového vytláčacieho stroja môže byť vo vyhotovení, pri ktorom rozmery tŕňov zodpovedajú rozmerom drážok v hlavnom puzdre.

Výhodné je riešenie, kde vonkajší priemer pomocného puzdra je menší ako vonkajší priemer hlavného puzdra.

Výhodou riešenia podľa vynálezu je modifikácia dĺžky drážky, ktorá vedie k nastaveniu dĺžky drážok a tlakovej úrovne lisovaného tnaíeriálu, vďaka čomu je možné čistenie drážok pri zmene materiálu a umožnenie plynulého štartu stroja pomocou uzatvorenia drážok v tomto štádiu procesu. Regulačný mechanizmus valca závitovkového vytláčacieho strojil predstavuje pohyblivý systém, vďaka ktorému je možné to, že na začiatku vytláčacieho procesu sú drážky uzatvárané a potom otvárané za účelom zvýšenia trenia, tlaku a výkonu vytláčaného materiálu. Vďaka tomuto mechanizmu je možné vyrábať vytláčacie stroje s motorom s nižším výkonom ako v prípade strojov s tradičnými drážkami.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Konkrétne vyhotovenie vynálezu je znázornené na výkresoch, na ktorých obr. 1 zobrazuje regulačný mechanizmus valca závitovkového vytláčacieho strojil v rozloženom pohľade, obr. 2 - bočný pohľad na regulačný mechanizmus valca závitovkového vytláčacieho stroja v polohe, v ktorej majú drážky maximálnu dĺžku, obr. 2a - pozdĺžny rez A-A podľa obr. 2 v polohe, v ktorej majú drážky maximálnu dĺžku, obr. 2b - priečny rez B-B podľa obr. 2 v polohe, v ktorej majú drážky maximálnu dĺžku, obr. 3 - znázorňuje bočný pohľad na regulačný mechanizmus valca závitovkového vytláčacieho stroja v polohe, v ktorej sú do drážok

S K 48-2019 Α3 zasunuté tŕne, a obr. 3a - znázorňuje pozdĺžny rez C-C podľa obr. 3 v polohe, v ktorej sú do drážok zasunuté tŕne.

Príklady uskutočnenia wnáiezu

Regulačný mechanizmis valca závitovkového vytláčacieho stroja sa v uvedenom príklade skladá z valca 1, ktorý' obsahuje hlavné puzdro la, ku ktorému je z výstupnej strany pripojené pomocné puzdro lb s vonkajším priemerom menším ako je priemer hlavného puzdra la. Vo vnútornom povrchu hlavného puzdra la sa 10 nachádza šesť pozdĺžnych drážok usporiadaných radiálne v rovnakom uhle. V pozdĺžnych drážkach z výstupnej strany sa nachádza šesť tŕňov 2a zostavy 2 tŕňov s prstencom, ktoré sú z výstupnej strany spojené s prstencom 2b umiestneným na pomocnom puzdre lb. K. prstencu 2b sú pripevnené konce dvoch priamočiarych motorov 3 - hydraulických valcov, ktorých zvyšné konce sú pripevnené k vonkajšiemu povrchu hlavného puzdra la.

S K 48-2019 Α3

Zoznam vzťahových značiek valec la hlavné puzdro

1b pomocne puzdro

1c plniace puzdro

2. zostava tŕňo v s prstencom

2a tŕň

2b prstenec priamočiary motor zásobník závitovka

Claims (4)

1. P A T E N T O V É N Á R O K ¥

   L Regulačný mechanizmus valca závitovkovébo vytláčacieho stroja, vy z n a čuj ú c i sa t y sn, že valec (1) pozostáva z hlavného puzdra (la), s ktorým je spojené pomocné puzdro (1b) pripojené na vý5 stupnej strane, zatiaľ čo na vnútornom povrchu hlavného puzdra (la) sú umiestnené radiálne pozdĺžne drážky, v ktorých sú umiestnené na výstupnej s vrane tŕne (
2. 2a) zostavy (2) tŕňov s prstencom, spojené na výstupnej strane prstencom (2b) uloženým na pomocnom puzdre (1b), a kde konce upevnenia priamočiarych motorov 13) sú pripevnené k prstencu (2b) a druhým koncom sú pripevnené k vonkajšiemu povrchu hlavného puzdra (la).

   10 2. Regulačný mechaniznars valca závitovkového vytláčacieho stroja podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že počet tŕňov (2a) sarovná počtu drážok v hlavnom puzdre (la).
3. 3. Regulačný mechanizmus valca závitovkovébo vytláčacieho stroja podľa nároku 1, vyznačuj é c i sa tým, že rozmery tŕňov (2 a) zodpovedajú rozmerom drážok v hlavnom puzdre (la).
4. 4. Regulačný mechanizmus valca závitovkového vytláčacieho stroja podľa nároku 1, vyzná č u j ú -

   15 e š s a í: ý sn, že vonkajší priemer pomocného puzdra (1b) je menší ako vonkajší priemer hlavného puzdra (la).