PL227727B1

PL227727B1 - Worm with adjustable elements for intense mixing

Info

Publication number: PL227727B1
Application number: PL416330A
Authority: PL
Inventors: Janusz Wojciech Sikora; Karolina Głogowska; Tomasz Jachowicz
Original assignee: () Twórca(Y) Wynalazku Janusz Wojciech Sikora; (74) Pelnomocnik Rzecz Pat Tomasz Milczek Pl 227; Karolina Glogowska; Politechnika Lubelska; Tomasz Jachowicz
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2016-02-29
Publication date: 2018-01-31
Also published as: PL416330A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest ślimak z regulowanymi elementami intensywnego mieszania, przeznaczony do wytłaczania konwencjonalnego, zwłaszcza tworzyw termoplastycznych polimerowych.The subject of the invention is a screw with adjustable intensive mixing elements, intended for conventional extrusion, especially of polymer thermoplastics.

Znane są dotychczas i stosowane różne konstrukcje ślimaków wytłaczarskich opisane 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 12-14 oraz 28-32, a także książki Ch. Rauwendaala pt. „Understanding extrusion” wydanej przez Hanser Publishers w Monachium w 1998 r., strony 84-96, a także w książce 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 umies zczone 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. Znana jest z polskiego opisu patentowego PL 170848 wytłaczarka do przetwórstwa tworzyw posiadająca 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 znana jest 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.Until now, various designs of extrusion screws are known and used, described in the book by R. Sikora entitled "Processing of macromolecular materials", 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 12-14 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 in the book 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 located 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, randomly or in rows. An extruder for plastics processing is known from the Polish patent description PL 170848, which has 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 możliwości zmian geometrii elementów intensywnego mieszania i ścinania umieszczonych na powierzchni rdzenia 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 possibility to change the geometry of the intensive mixing and shear elements located on the surface of the screw core and located in the intensive mixing zone.

Istotą ślimaka z regulowanymi elementami intensywnego mieszania, które znajdują się w końcowej części ślimaka, od strony głowicy wytłaczarskiej, zwanej strefą intensywnego mieszania, według wynalazku jest to, że ruchome, cylindryczne elementy intensywnego mieszania pasowane są ciasno, suwliwie w otworach wykonanych przelotowo w ściance jednostronnie wzdłużnie drążonego wału ślimaka w naprzemiennych parzystych i nieparzystych wzdłużnych rzędach oddalonych od siebie o wielkość równą średnicy cylindrycznego elementu, przy czym ruchome cylindryczne elementy w poszczególnych rzędach oddalone są od siebie również o tą samą wielkość i mają możliwość zmi any swojego położenia w stosunku do powierzchni zewnętrznej wału ślimaka, poprzez ruch w kierunku prostopadłym do osi ślimaka i zgodnym z osią wzdłużną ruchomego cylindrycznego elementu intensywnego mieszania. W otworze wału ślimaka umieszczona jest wzdłuż długości strefy intensywnego mieszania tuleja rozprężna promieniowo, przy czym szczelna i ciągła powierzchnia zewnętrzna tulei rozprężnej jest wzdłużnie w ośmiu miejscach załamana, tak że załamania skierowane są prostopadle do osi ślimaka a sąsiadujące powierzchnie załamania stykają się ze sobą, tworząc najmniejszą średnicę tulei rozprężnej, pomiędzy załamaniami na powierzchni zewnętrznej tulei rozprężnej zamocowane są na stałe, wzdłuż tulei cylindryczne elementy intensywnego mieszania, przechodzące przez parzyste i nieparzyste rzędy otworów wykonanych przelotowo w ściance wału ślimaka.The essence of the screw with adjustable intensive mixing elements, which are located in the end part of the screw, on the side of the extrusion head, called the intensive mixing zone, according to the invention is that the movable, cylindrical intensive mixing elements fit tightly, slidingly in the holes made through the wall on one side longitudinally hollow worm shaft in alternating even and odd longitudinal rows spaced apart by an amount equal to the diameter of the cylindrical element, while the movable cylindrical elements in individual rows are also spaced apart by the same amount and have the ability to change their position in relation to the outer surface of the screw shaft by movement in the direction perpendicular to the axis of the screw and coinciding with the longitudinal axis of the movable cylindrical intensive mixing element. In the bore of the screw shaft, a radially expansion sleeve is placed along the length of the intensive mixing zone, the tight and continuous outer surface of the expansion sleeve is longitudinally broken in eight places, so that the kinks are directed perpendicular to the screw axis and the adjacent kink surfaces touch each other, forming The smallest diameter of the expansion sleeve, between the kinks on the external surface of the expansion sleeve, cylindrical elements of intensive mixing are permanently fixed along the sleeve, passing through the even and odd rows of holes made through the worm shaft wall.

Główną zaletą ślimaka o regulowanych elementach intensywnego mieszania jest to, że bez potrzeby zatrzymywania działania wytłaczarki można zmieniać charakterystykę konstrukcyjną strefy intensywnego mieszania wraz z jej cechami geometrycznymi, wskutek zmiany wysokości ruchomych cylindrycznych elementów zamocowanych na powierzchni rdzenia ślimaka i poprzez to wpływać przede wszystkim na efektywność mieszania, ale także sprężania, nagrzewania i transportowania tworzywa, a w konsekwencji na jakość i wydajność otrzymanych wytworów.The main advantage of the screw with adjustable intensive mixing elements is that, without the need to stop the operation of the extruder, the structural characteristics of the intensive mixing zone can be changed along with its geometrical features, as a result of changing the height of the movable cylindrical elements attached to the surface of the screw core, and thus affect the mixing efficiency. , but also compressing, heating and transporting the material, and consequently on the quality and efficiency of the products obtained.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 - przedstawia widok z boku strefy intensywnego mieszania ślimaka układu uplastyczniającego wytłaczarki z wsuniętymi cylindrycznymi elementami intensywnego mieszania, fig. 2 - przekrój poprzeczny ślimaka układu uplastyczniającego z wsuniętymi cylindrycznymi elementami intensywnego mieszania i tuleją rozprężną wzdłuż linii A-A, przed wzrostem ciśnienia czynnika roboczego, natomiast fig. 3 - przedstawia widok z boku tego samego ślimaka, ale z wysuniętymi elementami intensywnego mieszania,The invention has been presented in the example of the drawing, in which Fig. 1 - shows a side view of the intensive mixing zone of the screw of the plasticizing system of the extruder with inserted cylindrical intensive mixing elements, Fig. 2 - cross-section of the screw of the plasticizing system with inserted cylindrical intensive mixing elements and a sleeve along the line AA, before increasing the pressure of the working medium, while Fig. 3 - shows a side view of the same screw, but with extended elements of intensive mixing,

PL 227 727 B1 a fig. 4 - przekrój poprzeczny tego samego ślimaka z wysuniętymi cylindrycznymi elementami intensywnego mieszania i tuleją rozprężną wzdłuż linii A-A, po wzroście ciśnienia czynnika roboczego.4 shows a cross-section of the same screw with protruding cylindrical elements of intensive mixing and an expansion sleeve along the A-A line, after increasing the pressure of the working medium.

Działanie ślimaka układu uplastyczniającego wytłaczarki z regulowanymi elementami intensywnego mieszania według wynalazku przebiega w ten sposób, że w jednostronnie wydrążonym wale 2 ślimaka umieszczona jest wzdłuż długości strefy intensywnego mieszania tuleja 3 rozprężna promieniowo, przy czym szczelna i ciągła powierzchnia zewnętrzna tulei 3 rozprężnej jest wzdłużnie w ośmiu miejscach załamana 4, tak że załamania 4 skierowane są prostopadle do osi ślimaka a sąsiadujące powierzchnie załamania 4 stykają się ze sobą, tworząc najmniejszą średnicę tulei 3 rozprężnej, pomiędzy załamaniami 4 na powierzchni zewnętrznej tulei 3 rozprężnej zamocowane są na stałe, wzdłuż tulei 3 cylindryczne elementy 1 intensywnego mieszania, przechodzące przez parzyste i nieparzyste rzędy otworów wykonanych przelotowo w ściance wału 2 ślimaka, pasowane ciasno, suwliwie w otworach wykonanych przelotowo w ściance jednostronnie wzdłużnie drążonego wału 2 ślimaka. Wskutek wzrostu ciśnienia czynnika roboczego dostarczonego do wnętrza tulei 3 rozprężnej zwiększaniu ulega średnica tulei 3 rozprężnej a odległość pomiędzy sąsiadującymi powierzchniami załamania 4 tulei 3 powiększa się wraz ze wzrostem odległości od osi ślimaka, powodując wysunięcie cylindrycznych elementów 1 intensywnego mieszania zamocowanych pomiędzy załamaniami 4 na powierzchni zewnętrznej tulei 3 rozprężnej.The action of the screw of the plasticizing system of the extruder with adjustable intensive mixing elements according to the invention is such that in the one-sidedly hollow shaft 2 of the screw, a radially expandable sleeve 3 is arranged along the length of the intensive mixing zone, the tight and continuous outer surface of the expansion sleeve 3 longitudinally kinks 4, so that the kinks 4 are directed perpendicular to the axis of the screw and the adjacent kink 4 surfaces touch each other, creating the smallest diameter of the expansion sleeve 3, between the kinks 4 on the outer surface of the expansion sleeve 3 are permanently fixed, 3 cylindrical elements along the sleeve 1 of intensive mixing, passing through the even and odd rows of holes made through the wall of the shaft 2 of the screw, tightly fitted, slidingly in the holes made through the wall on one side longitudinally of the hollow shaft 2 of the screw. As a result of the increase in pressure of the working medium supplied to the inside of the expansion sleeve 3, the diameter of the expansion sleeve 3 increases and the distance between the adjacent surfaces of the refraction 4 of the sleeve 3 increases with the increase of the distance from the screw axis, causing the displacement of the cylindrical elements 1 of intensive mixing fixed between the kinks 4 on the outer surface the expansion sleeve 3.

Claims

1. A screw with adjustable intensive mixing elements, which are located at the end of the screw, on the side of the extrusion head, called the intensive mixing zone, characterized in that the movable, cylindrical elements (1) of intensive mixing fit tightly, slidingly in the through holes in the the wall of the one-sided longitudinally hollow worm shaft (2) in alternating even and odd longitudinal rows spaced apart by an amount equal to the diameter of the cylindrical element (1).

2. The worm according to claim A method according to claim 1, characterized in that the movable cylindrical elements (1) in individual rows are spaced apart by the same amount and are able to change their position in relation to the outer surface of the screw shaft (2) by movement in the direction perpendicular to the axis of the screw and in accordance with with the longitudinal axis of the movable cylindrical element (1) for intensive mixing.

3. The worm according to claim 1 or 2, characterized in that in the bore of the worm shaft (2) a radially expanding sleeve (3) is placed along the length of the intensive mixing zone, the tight and continuous outer surface of the expansion sleeve (3) being longitudinally broken (4) in eight places .

4. The worm according to claim The method of claim 3, characterized in that the kinks (4) are directed perpendicular to the axis of the screw and the adjacent kink surfaces (4) touch each other, forming the smallest diameter of the expansion sleeve (3).

5. The worm according to claim 1 4. The method of claim 4, characterized in that between the kinks (4) on the outer surface of the expansion sleeve (3), cylindrical elements (1) of intensive mixing are permanently fixed along the sleeve (3), passing through the even and odd rows of holes made through the shaft wall ( 2) the snail.