PL248260B1

PL248260B1 - Ślimak wytłaczarki

Info

Publication number: PL248260B1
Application number: PL445496A
Authority: PL
Inventors: Katarzyna Janczak; Kacper Fiedurek; Natalia Puszczykowska; Daria LISEWSKA; Daria Lisewska; Alicja MAZURYK; Alicja Mazuryk
Original assignee: Siec Badawcza Lukasiewicz Instytut Inzynierii Mat Polimerowych I Barwnikow
Priority date: 2023-07-04
Filing date: 2023-07-04
Publication date: 2025-11-17
Also published as: PL445496A1

Abstract

Ślimak wytłaczarki wyposażony w kierunku osiowego przepływu tworzywa polimerowego w strefy: zasilania o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, sprężania, uplastyczniania, rozprężania, mieszania siłami ugniatającymi, odgazowania oraz ujednorodniania i dozowania charakteryzuje się tym, że jest zaopatrzony w: strefę zasilania (3) o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę pierwszego sprężania (4) o długości 7-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę intensywnego uplastyczniania (5) o długości 1,5-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę pierwszego rozprężania (6) o długości przynajmniej 2-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę drugiego sprężania (7) o długości przynajmniej 2-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę mieszania (8) o długości przynajmniej 2-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę drugiego rozprężania (9) o długości przynajmniej 1-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę odgazowania swobodnego (10) o długości przynajmniej 1-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę trzeciego sprężania (11) o długości przynajmniej 1-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę intensywnego mieszania (12) o długości przynajmniej połowy średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2) i strefę dozowania (13) o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest konfiguracja ślimaka wytłaczarki jednoślimakowej lub każdego z zazębiających się ślimaków wytłaczarki wieloślimakowej, korzystnie dwuślimakowej do przetwórstwa wieloskładnikowych kompozycji skrobiowych, zwłaszcza do wytwarzania nośników liofilizatów bakteryjnych.

Znany jest z polskiego opisu zgłoszeniowego P.439509 ślimak wytłaczarki wyposażony w kierunku osiowego przepływu tworzywa polimerowego w strefy: zasilania, sprężania i uplastyczniania, odgazowania oraz ujednorodniania i dozowania który, charakteryzuje się tym, że jest zaopatrzony w strefy: zasilania o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, sprężania o długości przynajmniej 8-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, intensywnego uplastyczniania o długości przynajmniej 2-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, pierwszej intensywnego mieszania o długości przynajmniej 4-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, odgazowania swobodnego o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, drugiej intensywnego mieszania o długości przynajmniej 6-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, odgazowania próżniowego o długości przynajmniej 4-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka i dozowania o długości przynajmniej 4-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, przy czym w strefie intensywnego uplastycznia znajdują się co najmniej dwa segmenty ugniatające, z których pierwszy segment składa się z nie mniej niż trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, zaś drugi segment ugniatający składa się z minimum trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, natomiast w pierwszej strefie intensywnego mieszania są usytuowane najmniej dwa segmenty ugniatające, z których pierwszy segment składa się z nie mniej niż trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, zaś drugi segment ugniatający składa się z minimum trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, z kolei druga strefa intensywnego mieszania zawiera co najmniej trzy segmenty ugniatające, z których każdy składa się z minimum pięciu tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy.

Ślimak wytłaczarki według wynalazku wyposażony w kierunku osiowego przepływu tworzywa polimerowego w strefy: zasilania o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, sprężania, uplastyczniania, rozprężania, mieszania, odgazowania oraz ujednorodniania i dozowania charakteryzuje się tym, że jest zaopatrzony w: strefę zasilania o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka, strefę pierwszego sprężania o długości 7-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka, strefę intensywnego uplastyczniania o długości 1,5-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka, strefę pierwszego rozprężania o długości przynajmniej 2-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka, strefę drugiego sprężania o długości przynajmniej 2-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka, strefę mieszania o długości przynajmniej 2-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka, strefę drugiego rozprężania o długości przynajmniej 1-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka, strefę odgazowania swobodnego o długości przynajmniej 1-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka, strefę trzeciego sprężania o długości przynajmniej 1-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka, strefę intensywnego mieszania o długości przynajmniej połowy średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka i strefę dozowania o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka. W strefie intensywnego uplastycznia znajdują się trzy segmenty ugniatające, z których pierwszy segment składa się z nie mniej niż trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, zaś drugi segment ugniatający składa się z minimum trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, a trzeci segment składa się z nie mniej niż trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o lewym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, natomiast w pierwszej strefie mieszania usytuowane są najmniej trzy segmenty ugniatające, z których pierwszy segment składa się z nie mniej niż czterech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, zaś drugi segment ugniatający składa się z nie mniej niż trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, a trzeci segment składa się z nie mniej niż pięciu tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o lewym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów. Strefa intensywnego mieszania posiada co najmniej jeden segment, zawierający co najmniej dwa elementy tarczowe, nacinane o odległości przesunięcia wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącej co najmniej 1/40 średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka.

Takie funkcjonalne skojarzenie przedstawionych w opisie istoty wynalazku środków technicznych każdego ze ślimaków wytłaczarki okazało się dać nowy i nieoczywisty efekt techniczny przejawiający się w uzyskaniu korzystnego przebiegu procesu wytłaczania, mając na uwadze zapewnienie zarówno odpowiedniego stopnia wymieszania skrobi roślinnej z dodatkami i modyfikatorami, nieodzownego w celu odpowiedniej plastyfikacji suchej skrobi, oraz wymaganego czasu przebywania i odpowiedniej ekspozycji temperaturowej mieszaniny w układzie uplastyczniającym w trakcie wytwarzania. Na przebieg procesu wytwarzania kompozycji materiałów organicznych z dodatkami istotny wpływ mają zależne od siebie wielkości charakteryzujące warunki jakim poddawana jest mieszanina, w tym temperatura, naprężenie ściskające wynikające ze sprężania, wspólnie regulujące zawartość wilgoci w mieszaninie, a ponadto prędkość i siła ścinania, indukujące naprężenia ścinające, prędkości ścinania, czas przebywania mieszaniny podczas jej przepływu w układzie uplastyczniającym. Natomiast na wartość naprężenia ścinającego w tworzywie istotny wpływ ma zwłaszcza profil geometryczny ślimaków, w tym stopień wypełnienia poszczególnych kanałów segmentów ślimaków, zwłaszcza segmentów ugniatających strefy mieszania, jak również prędkość obrotowa ślimaków.

Przedmiot wynalazku nie ograniczając jego zakresu jest uwidoczniony na przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schematyczną konfigurację jednego ze ślimaków układu uplastyczniającego wytłaczarki dwuślimakowej, gdzie skośnie zakreskowane elementy służą do oznaczenia segmentów transportujących, a segmenty zawierające elementy prostokątne to segmenty ugniatające poprzeczne do czoła segmentu, zaś brzegi prostokątów wskazują grzbiety krzywek, ponadto prostokąty z wpisanymi w nie krzywymi o kształcie quasi- sinusoidalnym oznaczają nacinane tarczki elementów intensywnie mieszających, natomiast powyżej ślimaka jest uwidoczniona schematycznie górna powierzchnia cylindra wytłaczarki, zaś Fig. 2 przedstawia układ dwóch zazębiających się ślimaków wytłaczarki współbieżnej w widoku z góry.

Każdy z zazębiających się ze ślimaków 2 obrotowo umieszczonych osiowo w cylindrze 1 nieuwidocznionego na rysunku układu uplastyczniającego wytłaczarki dwuślimakowej współbieżnej jest o średnicy D = 20 mm i długości roboczej = 40 średnic D = 800 mm. Cylinder 1 wytłaczarki zawiera otwór dozowania składników 14 przynależny do strefy zasilania 3 ślimaków 2 oraz otwory odgazowania 15, 16 i 17. Każdy ślimak 2 wytłaczarki wyposażony w kierunku osiowego przepływu tworzywa polimerowego jest zaopatrzony w strefę zasilania 3 o długości 3-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej każdego ślimaka 2, strefę pierwszego sprężania 4 o długości 7D, strefę intensywnego uplastyczniania 5 o długości 1,5D, strefę pierwszego rozprężania 6 o długości 4D, strefę drugiego sprężania 7 o długości 4D, strefę mieszania 8 o długości 4D, strefę drugiego rozprężania 9 o długości 2D, strefę odgazowania swobodnego 10 o długości 1D, strefę trzeciego sprężania 11 o długości 1D, strefę intensywnego mieszania 12 o długości 1D i strefę dozowania 13 o długości 3D. Strefa intensywnego uplastycznia 5 znajduje się w odległości 14D od początku każdego ślimaka 2, to jest od początku strefy zasilania 3. W strefie 5 znajdują się trzy segmenty ugniatające. Pierwszy segment to segment ugniatający o pięciu tarczach krzywkowych oraz o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 45°, o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz. Drugi segment znajdujący się w tej strefie to segment o trzech tarczach krzywkowych i o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz. Trzeci segment składa się z pięciu tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o lewym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz. Strefa mieszania 8 siłami ugniatającymi jest usytuowana w odległości 24,5D od początku każdego ślimaka 2, to jest od początku strefy zasilania 3. W strefie tej są usytuowane trzy segmenty ugniatające. Pierwszy segment ugniatający to segment o pięciu tarczach krzywkowych oraz o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 45° i o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz. Drugi segment ugniatający to segment o trzech tarczach krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz. Trzeci segment składa się z pięciu tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o lewym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz. Strefa intensywnego mieszania 12 jest w odległości 36D od początku każdego ślimaka 2, to jest od początku strefy zasilania 3. Strefa 12 posiada jeden segment, zawierający, trzy nacinane elementy tarczowe o odległości przesunięcia wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącej 1/25D. Proces wytłaczania prowadzi się w przy prędkości obrotowej ślimaków 250 obr./min. w temperaturze 70-90°C, w której następuje ujednorodnienie i uplastycznienie pod wpływem działania sił ścinających i temperatury przemieszczanej osiowo wzdłuż stref od 3 do 12 ślimaków 2-kompozycji, zwłaszcza skrobi ziemniaczanej lub kukurydzianej, każdej z dodatkami. Tak zhomogenizowana i uplastyczniona kompozycja zostaje przetłoczona przez strefę dozowania 13 do nieuwidocznionej na rysunku, zespolonej z tą strefą głowicy wytłaczarek tej otworowej, formującej wyrób w postaci żyłek (pręcików), po czym po ich schłodzeniu wytwarza się znanym sposobem spieniony granulat, który można wykorzystać jako nośnik liofilizatów bakteryjnych w postaci stałej.

Przy użyciu układu uplastyczniającego wytłaczarki z tak wykonanymi ślimakami 2 według przedmiotowego wynalazku, otrzymany granulat do wytwarzania nośników liofilizatów bakteryjnych charakteryzuje się wymaganym stopniem dyspersji i dystrybucji fazy rozproszonej dodatkowych komponentów jak: wspomagające alkohole polihydroksylowe, tłuszcze, azotowe pochodne kwasu węglowego, substancje mineralne i organiczną materię poprodukcyjną z przemysłu olejarskiego i kawowego w matrycy skrobiowej, ziemniaczanej lub kukurydzianej.

Schematycznie uwidocznione na Fig. 1 otwory odgazowujące 15 i 16 cylindra wytłaczarki 1 przynależne odpowiednio do stref 4 i 7 ślimaków 2 wytłaczarki, w trakcie procesu wytwarzania kompozycji skrobiowej są zaślepione, poza otworem 17 odgazowującym w strefie odgazowania swobodnego 10 ślimaków 2. W przypadku, w którymi zawartość wilgoci w składnikach kompozycji jest za duża, przez co następuje wzrost ciśnienia i temperatury powodujący uwalnianie się związków lotnych z tworzywa polimerowego, a więc powstawanie pary wydostającej się wraz z wytłoczyną z głowicy wytłaczarskiej, oczywistym jest, że w tym przypadku, otwory odgazowania 15 i 16 cylindra 1 nie będą zaślepiane w trakcie procesu wytłaczania kompozycji skrobiowej.

Claims

1. Ślimak wytłaczarki według wynalazku wyposażony w kierunku osiowego przepływu tworzywa, polimerowego w strefy: zasilania o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, sprężania, uplastyczniania, rozprężania, mieszania siłami ugniatającymi, odgazowania oraz ujednorodniania i dozowania znamienny tym, że jest zaopatrzony w: strefę zasilania (3) o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę pierwszego sprężania (4) o długości 7-krotnej średnicy, nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę intensywnego uplastyczniania (5) o długości 1,5-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę pierwszego rozprężania (6) o długości przynajmniej 2-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę drugiego sprężania (7) o długości przynajmniej 2-krotnej średnicy nominalnej D części swobodnego (10) o długości przynajmniej 1-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej roboczej ślimaka (2), strefę mieszania (8) o długości przynajmniej 2-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę drugiego rozprężania (9) o długości przynajmniej 1-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę odgazowania ślimaka (2), strefę trzeciego sprężania (11) o długości przynajmniej 1-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę intensywnego mieszania (12) o długości przynajmniej połowy średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2) i strefę dozowania (13) o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), przy czym w strefie intensywnego uplastycznia (5) znajdują się trzy segmenty ugniatające; z których pierwszy segment składa się z nie mniej niż trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o prawymi kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, zaś drugi segment ugniatający składa się z minimum trzech tarcz krzywkowych o kącie wza jemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, a trzeci segment składa się z nie mniej niż trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o lewym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, natomiast w pierwszej strefie mieszania (8) usytuowane są najmniej trzy segmenty ugniatające, z których pierwszy segment składa się z nie mniej niż czterech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, zaś drugi segment ugniatający składa się z nie mniej niż trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, a trzeci segment składa się z nie mniej niż pięciu tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o lewym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, z kolei strefa intensywnego mieszania (12) posiada co najmniej jeden segment, zawierający co najmniej dwa elementy tarczowe nacinane o odległości przesunięcia wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącej co najmniej 1/40 średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2).