PL227722B1

PL227722B1 - Extrusion machine for high-molecular compounds

Info

Publication number: PL227722B1
Application number: PL416316A
Authority: PL
Inventors: Janusz Wojciech Sikora
Original assignee: () Twórca(Y) Wynalazku Janusz Wojciech Sikora; (74) Pelnomocnik Rzecz Pat Tomasz Milczek Pl 227; Politechnika Lubelska
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2016-02-29
Publication date: 2018-01-31
Also published as: PL416316A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest wytłaczarka do tworzyw wielkocząsteczkowych przeznaczona, zwłaszcza do intensywnego uplastyczniania i mieszania tworzyw termoplastycznych.The subject of the invention is an extruder for macromolecular materials intended, in particular, for intensive plasticization and mixing of thermoplastics.

Znane są dotychczas i stosowane różne konstrukcje ślimaków i cylindrów wytłaczarskich tworzących wytłaczarkę do tworzyw wielkocząsteczkowych.Various designs of extrusion screws and cylinders forming an extruder for macromolecular materials are known and used so far.

Znane są z niemieckiego opisu zgłoszenia patentowego DE 3150719 kołki mieszające umieszczone w cylindrze, których wysokość można zmieniać poprzez ich wykręcanie lub wkręcanie. W innym niemieckim opisie zgłoszenia patentowego DE 3003615 na obwodzie cylindra wykonane są otwory, do których wprowadzono elementy ścinające w postaci kołków walcowych wchodzących prostopadle do osi ślimaka, których odległość od powierzchni ślimaka może być zmieniana za pomocą urządzenia z gwintem. Z kolei w jeszcze innym niemieckim opisie zgłoszenia patentowego DE 4012612 cylinder wytłaczarki zaopatrzony jest w zestawy kołków ułożonych w kilku płaszczyznach prostopadłych do osi cylindra i umieszczonych promieniowo nad powierzchnią rdzenia ślimaka. Połączone zestawy kołków wskutek mechanizmu śrubowego mogą opuszczać się i podnosić, a więc może być regulowana ich wysokość zagłębienia. Z kolei w europejskim patencie EP 0179315 opisany jest cylinder, który wyposażono w promieniowo wystające do wewnątrz nieruchome elementy mieszające, a sam cylinder składa się z pierścieni, co ułatwia wymianę elementów mieszających.Known from the German patent application DE 3150719 are mixing pins placed in a cylinder, the height of which can be changed by unscrewing or screwing in. In another German patent application DE 3003615, holes are made on the circumference of the cylinder, into which shear elements are introduced in the form of cylindrical pins entering perpendicularly to the axis of the screw, the distance of which from the screw surface can be changed by means of a device with a thread. In turn, in yet another German patent application DE 4012612, the extruder cylinder is provided with sets of pins arranged in several planes perpendicular to the cylinder axis and placed radially above the surface of the screw core. The connected sets of pins can be lowered and raised by the screw mechanism, and so the height of the recess can be adjusted. In turn, the European patent EP 0179315 describes a cylinder that is equipped with radially inwardly projecting stationary mixing elements, and the cylinder itself consists of rings, which facilitates the replacement of the mixing elements.

W książce R. Sikory pt. „Przetwórstwo tworzyw wielkocząsteczkowych”, wydanej przez Wydawnictwo Edukacyjne w Warszawie w 1993 r., strony 13-21, oraz z książki J. W. Sikory pt. „Selected problems of polymer extrusion”, wydanej przez Politechnikę Lubelską w Lublinie w 2008 r., strony 1214 oraz 28-32, a także książki Ch. Rauwendaala pt. „Understanding extrusion” wydanej przez Hanser Publishers w Monachium w 1998 r., strony 84-96, oraz książki J. L. White i H. Potente pt. „Screw extrusion” opublikowanej przez Hanser Publishers w Monachium w 2002 r., strony 110-114, ślimaki układów uplastyczniających wytłaczarek mają elementy intensywnego mieszania i ścinania umieszczone w strefie intensywnego mieszania i ścinania, w strefie dozowania i na końcu strefy przemiany w postaci kołków, płytek jednostronnie i dwustronnie ściętych, rombów, wąskich lub szerokich pierścieni, otworów w zwojach, ułożonych losowo lub w rzędach. Jest znana z polskiego opisu patentowego PL 170848 wytłaczarka do przetwórstwa tworzyw mająca ślimak podzielony na swej długości na odcinki różniące się elementami geometrycznymi. Głębokość kanału śrubowego w tej wytłaczarce zmienia się według określonego algorytmu. Z innego polskiego opisu patentowego PL 172892 jest znana wytłaczarka ślimakowa ze ślimakiem umieszczonym w cylindrze, w którym są wykonane otwory dla umieszczonych w płaszczyznach promieniowych kołków, których osie są styczne do ściany cylindra. Kołki są umieszczone ukośnie w obszarach, w których ślimak jest zaopatrzony w pierścieniowe zgrubienia, a cylinder w pierścieniowe wybrania.In the book by R. Sikora entitled "Processing of macromolecular plastics", published by Wydawnictwo Edukacyjne in Warsaw in 1993, pages 13-21, and from the book by J. W. Sikora entitled "Selected problems of polymer extrusion", published by the Lublin University of Technology in Lublin in 2008, pages 1214 and 28-32, as well as books by Ch. Rauwendaal Fri Understanding extrusion published by Hanser Publishers in Munich in 1998, pages 84-96, and the books by J. L. White and H. Potente entitled "Screw extrusion" published by Hanser Publishers in Munich in 2002, pages 110-114, the screws of the plasticizing systems of the extruders have intensive mixing and shear elements placed in the intensive mixing and shear zone, in the dosing zone and at the end of the transformation zone in the form of pins, one-sided and two-sided cut tiles, diamonds, narrow or wide rings, holes in coils, arranged randomly or in rows. It is known from the Polish patent description PL 170848 an extruder for processing plastics having a screw divided along its length into sections differing in geometric elements. The screw channel depth in this extruder varies according to a certain algorithm. Another Polish patent specification PL 172892 discloses a screw extruder with a screw placed in a cylinder, in which holes are made for pins arranged in radial planes, the axes of which are tangent to the cylinder wall. The pins are positioned obliquely in the areas where the screw is provided with annular beads and the cylinder is provided with annular recesses.

Wspólną cechą wszystkich przedstawionych i znanych rozwiązań konstrukcyjnych ślimaków jest niezmienność cech konstrukcyjnych oraz brak regulacji zmian geometrii elementów intensywnego mieszania i ścinania umieszczonych na powierzchni ślimaka, i znajdujących się w strefie intensywnego mieszania.The common feature of all the presented and known design solutions of screws is the unchanging design features and the lack of regulation of changes in the geometry of the intensive mixing and shear elements located on the screw surface and located in the intensive mixing zone.

Celem wynalazku jest zwiększenie intensywności uplastyczniania, w szczególności mieszania wytłaczanej masy w wytłaczarkach do tworzyw wielkocząsteczkowych oraz zwiększenie możliwości samooczyszczania wytłaczarki w stosunku do istniejących rozwiązań.The aim of the invention is to increase the intensity of plasticization, in particular the mixing of the extruded mass in extruders for macromolecular materials, and to increase the possibility of self-cleaning of the extruder compared to existing solutions.

Istotą wytłaczarki do tworzyw wielkocząsteczkowych posiadającej cylinder, w którym zamocowany jest ślimak według wynalazku jest to, że zwój ślimaka osadzony jest na jednostronnie osiowo wydrążonym wale ślimaka, w którym zamocowany jest współosiowo wał napędowy o przekroju poprzecznym w kształcie zbliżonym do owalu. Do powierzchni wału napędowego przylega podstawa kołka, umocowanego suwliwie w otworze znajdującym się w ściance wydrążonego wału ślimaka. Korzystnie pomiędzy ścianką wydrążonego wału ślimaka a podstawą kołka znajduje się sprężyna.The essence of the extruder for macromolecular materials having a cylinder in which the screw according to the invention is mounted, is that the screw coil is mounted on a one-sided axially hollow screw shaft, in which a drive shaft with an oval-shaped cross-section is coaxially mounted. Adjacent to the surface of the drive shaft is the base of the pin, slidably fastened in the hole in the wall of the hollow shaft of the worm. Preferably, a spring is provided between the wall of the hollow worm shaft and the base of the pin.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest zwiększenie intensywności uplastyczniania i mieszania wytłoczonej masy w wytłaczarkach ślimakowych według określonej przez powierzchnię krzywki i prędkość obrotową wału napędowego funkcji.The advantageous effect of the invention is to increase the intensity of plasticization and mixing of the extruded mass in the extruders according to the function defined by the cam surface and the rotational speed of the drive shaft.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania został uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia półwidok-półprzekrój wytłaczarki do tworzyw wielkocząsteczkowych z boku, natomiast fig. 2 - przekrój poprzeczny tej wytłaczarki wzdłuż linii A-A.The subject of the invention in an exemplary embodiment is shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a half-view-half section of the extruder for macromolecular materials from the side, while Fig. 2 - a cross section of this extruder along the line A-A.

Działanie wytłaczarki do tworzyw wielkocząsteczkowych według wynalazku przebiega w ten sposób, że podczas obrotu ślimaka w procesie wytłaczania w jednostronnie wydrążonym wale 2 śliPL 227 722 B1 maka porusza się wał 3 napędowy o przekroju poprzecznym w kształcie zbliżonym do owalu. Ruch ten jest zaplanowany według ustalonej funkcji. Do powierzchni wału 3 napędowego przylegają podstawy kołków 4 umocowanych suwliwie w otworach znajdujących się w ściance wydrążonego wału 2 ślim aka. W pierwszej części pracy wał 3 napędowy obraca się lub przesuwa w ten sposób, że część kołków 4 przesuwana jest w kierunku ścianek cylindra 1. Następnie, wał 3 napędowy obraca się lub przesuwa tak, aby część kołków 4 została odciążona, a kolejne kołki 4 zostały przesunięte w kierunku ścianek cylindra 1. Po oddaleniu się wału 3 napędowego od kolejnych kołków 4 wsuwają się one w kierunku wnętrza wału 2 ślimaka pod wpływem działającego ciśnienia wytłaczanego materiału. Na postawę kołka 4 może oddziaływać również siła sprężyny 5 znajdującej się pomiędzy ścianką jednostronnie wydrążonego wału 2 ślimaka a podstawą kołka 4.The operation of the inventive extruder for macromolecular materials is such that during the rotation of the screw in the extrusion process, a drive shaft 3 with an oval-shaped cross-section moves in the one-sided hollow shaft 2. This movement is planned according to a predetermined function. Adjacent to the surface of the drive shaft 3 are the bases of the pins 4 slidably mounted in the holes in the wall of the hollow shaft 2, aka. In the first part of the work, the drive shaft 3 rotates or shifts so that some of the pins 4 are moved towards the walls of cylinder 1. Then, the drive shaft 3 rotates or shifts so that some of the pins 4 are relieved and the other pins 4 are left. shifted towards the walls of the cylinder 1. After the drive shaft 3 moves away from the consecutive pins 4, they slide towards the inside of the screw shaft 2 under the influence of the pressure of the extruded material. The base of the pin 4 can also be influenced by the force of the spring 5 located between the wall of the one-sidedly hollow shaft 2 of the worm screw and the base of the pin 4.

Claims

1. Extruder for macromolecular materials, having a cylinder (1) in which the screw is mounted, characterized in that the screw coil (6) is mounted on a one-sided axially hollow shaft (2) of the screw, in which the drive shaft (3) is mounted coaxially with an oval-shaped cross-section, and the surface of the drive shaft (3) is adjoined by the base of the pin (4), slidably fastened in the hole in the wall of the hollow shaft (2) of the worm screw.

2. The extruder according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that a spring (5) is provided between the wall of the one-sidedly hollow worm shaft (2) and the base of the pin (4).