Wyt³aczanie dihelikoidalne. Podstawy i realizacja )

Podobne dokumenty
Badania efektywnoœci dzia³ania wyt³aczarki nowej generacji

Badania efektywnoœci dzia³ania wyt³aczarki nowej generacji

Charakterystyka procesu wyt³aczania z tulej¹ obrotow¹ cylindra )

PL B1. PRZEMYSŁOWY INSTYTUT MOTORYZACJI, Warszawa, PL BUP 11/09

Wentylatory dachowe FEN -160

Nasze produkty. Obrotniki rolkowe rur, walczaków oraz arkuszy blachy. Urz¹dzenie do spawania rur, walczaków oraz arkuszy blachy.

Efektywnoœæ procesu wyt³aczania a charakterystyka dyszy sto kowo-walcowej g³owicy wyt³aczarskiej

VRRK. Regulatory przep³ywu CAV

Napêdy bezstopniowe pasowe

PRAWA ZACHOWANIA. Podstawowe terminy. Cia a tworz ce uk ad mechaniczny oddzia ywuj mi dzy sob i z cia ami nie nale cymi do uk adu za pomoc

Modelowanie przep³ywu tworzyw w procesie wyt³aczania dwuœlimakowego przeciwbie nego

N O W O Œ Æ Obudowa kana³owa do filtrów absolutnych H13

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 14/14

PL B1. FAKRO PP SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Nowy Sącz, PL BUP 22/ WUP 05/12. WACŁAW MAJOCH, Nowy Sącz, PL

Nawiewnik NSL 2-szczelinowy.

EGZEMPLARZ ARCHIWALNY WZORU UŻYTKOWEGO (12,OPIS OCHRONNY. (19) PL di)62974 B62D 57/02 ( ) Dudek Piotr, Włocławek, PL

Zasilacz hydrauliczny typ UHKZ

ZRASZACZ TURBINOWY S45 3 LATA GWARANCJI. Dane techniczne

SRC. Przepustnice systemu ró nicowania ciœnienia. Przeznaczenie

NAGRZEWNICE ELEKTRYCZNE DO KANA ÓW OKR G YCH, BEZ AUTOMATYKI - TYP ENO...A

ZASTOSOWANIE TERMOWIZJI W BADANIACH PROCESU WYTŁACZANIA

POMIAR STRUMIENIA PRZEP YWU METOD ZWÊ KOW - KRYZA.

TURBOWENT HYBRYDOWY - obrotowa nasada kominowa

EGZEMPLARZ ARCRMLW 9 OPIS OCHRONNY PL Data zgłoszenia: WZORU UŻYTKOWEGO 13) Y1. (2\J Numer zgłoszenia:

PL B BUP 26/02. Szymczak Andrzej,Szczytna,PL Wiertel Zygmunt,Milicz,PL WUP 08/08

PL B BUP 19/04. Sosna Edward,Bielsko-Biała,PL WUP 03/10 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

PL B1. SZWAJCA TADEUSZ STOSOWANIE MASZYN, Katowice, PL BUP 10/11. TADEUSZ SZWAJCA, Katowice, PL

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 PL B1 A47B 85/00 A47C 17/52 A47D 9/00

Badanie bezszczotkowego silnika prądu stałego z magnesami trwałymi (BLDCM)

S60-28 KARTA KATALOGOWA ZRASZACZ TURBINOWY Z ZABEZPIECZENIEM ANTYPY OWYM.

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 11/17. JANUSZ WOJCIECH SIKORA, Dys, PL TOMASZ JACHOWICZ, Lublin, PL

Badanie silnika asynchronicznego jednofazowego

WZORU UŻYTKOWEGO PL Y1. PRZEDSIĘBIORSTWO BRANŻOWE GAZOWNIA SERWIS SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Warszawa, PL

TURBOWENT TULIPAN HYBRYDOWY - STANDARD

HiTiN Sp. z o. o. Przekaźnik kontroli temperatury RTT 4/2 DTR Katowice, ul. Szopienicka 62 C tel/fax.: + 48 (32)

3. BADA IE WYDAJ OŚCI SPRĘŻARKI TŁOKOWEJ

ALDA SDA. Anemostaty prostok¹tne

1. Wstêp... 9 Literatura... 13

(13) B1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

PRZETWORNIK WARTOśCI SKUTECZNEJ PRąDU LUB NAPIęCIA PRZEMIENNEGO P20Z

WZORU UŻYTKOWEGO. d2)opis OCHRONNY (19) PL (11)62749 EGZEMPLARZ ARCHIWALNY. Zbigniew Kuska, Mysłowice, PL Michał Żydek, Piekary Śląskie, PL

WZORU UŻYTKOWEGO PL Y1 B60Q 1/26 ( ) F21W 101/00 ( ) Frieske Tomasz, Bydgoszcz, PL BUP 22/09

Steelmate - System wspomagaj¹cy parkowanie z oœmioma czujnikami

PL B1. JAŁYŃSKI JERZY JAŁYŃSKA-JACKOWIAK MONIKA INTEX OŚRODEK INNOWACJI TECHNICZNYCH I KOOPERACJI, Poznań, PL

KARTA INFORMACYJNA NAWIEWNIKI SUFITOWE Z WYP YWEM LAMINARNYM TYP "NSL"

Zarządzenie Nr 144/2015 Wójta Gminy Tczew z dnia r.

NS8. Anemostaty wirowe. z ruchomymi kierownicami

ALDA SDA. Anemostaty prostok¹tne

UJEDNORODNIANIE TWORZYWA W PROCESIE WYTŁACZANIA. Emil Sasimowski

Automatyzacja pakowania

Projektowanie procesów logistycznych w systemach wytwarzania

PRZETWORNIK PROGRAMOWALNY NAPIÊCIA I PR DU STA EGO TYPU P20H

System zwieñczeñ nasad¹ wentylacyjn¹

PL B1. ALREH MEDICAL SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Warszawa, PL BUP 08/12. ZBIGNIEW ŁUKASIAK, Aleksandrów Łódzki, PL

PRZETWORNIK WARTOŒCI SKUTECZNEJ PR DU LUB NAPIÊCIA PRZEMIENNEGO TYPU P11Z

BUS - Kabel. Do po³¹czenia interfejsów magistrali TAC - BUS BK 1 BK 10 BK 40-1

Lekcja 173, 174. Temat: Silniki indukcyjne i pierścieniowe.

WZORU UŻYTKOWEGO EGZEMPLARZ ARCHIWALNY. d2)opis OCHRONNY. (19) PL (n) Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa, PL

WZORU UŻYTKOWEGO PL Y1 B23Q 3/00 ( ) G01B 5/004 ( ) Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, Lublin, PL

OZNACZENIE: Pow. czynna [m 2 [mm] 0,005 0,008 0,011 0,013 0,020 0,028 0,032 0,045 0,051 0,055 0,048 0,063

wentylatory kana³owe TD

CZUJNIKI TEMPERATURY Dane techniczne

PL B1. BSC DRUKARNIA OPAKOWAŃ SPÓŁKA AKCYJNA, Poznań, PL BUP 03/08. ARKADIUSZ CZYSZ, Poznań, PL

Akcesoria: OT10070 By-pass ró nicy ciœnieñ do rozdzielaczy modu³owych OT Izolacja do rozdzielaczy modu³owych do 8 obwodów OT Izolacja do r

NSDZ. Nawiewniki wirowe. ze zmienn¹ geometri¹ nawiewu

EGZEMPLARZ ARCHIWALNY WZORU UŻYTKOWEGO. (19) PL (n) (i2,opis OCHRONNY

wentylatory kana³owe TD

Bateryjny Konwerter CAK-02

WZORU Y1 (2?) Numer zgłoszenia: /TJ\ ]ntc]7-

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 12/12

DTR.ZL APLISENS PRODUKCJA PRZETWORNIKÓW CIŚNIENIA I APARATURY POMIAROWEJ INSTRUKCJA OBSŁUGI (DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA)

PADY DIAMENTOWE POLOR

UKŁAD ROZRUCHU SILNIKÓW SPALINOWYCH

INSTRUKCJA OBS UGI KARI WY CZNIK P YWAKOWY

Porównanie ujednorodniania tworzywa w trakcie wyt³aczania

KOMPAKTOWE REKUPERATORY CIEP A

Czy przedsiêbiorstwo, którym zarz¹dzasz, intensywnie siê rozwija, ma wiele oddzia³ów lub kolejne lokalizacje w planach?

TABLICOWE MIERNIKI ELEKTROMAGNETYCZNE TYPU EA16, EB16, EA17, EA19, EA12. PKWiU Amperomierze i woltomierze ZASTOSOWANIE

Przedmowa Czêœæ pierwsza. Podstawy frontalnych automatów komórkowych... 11

Jednostki zêbate o zazêbieniu zewnêtrznym

Woda to życie. Filtry do wody.

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Dobór liczby i po³o enia rowków uplastyczniaj¹cych cylindra wyt³aczarki jako mo liwoœæ sterowania procesem wyt³aczania )

Odpowiedzialnoœæ buduje zaufanie ZNOR-2. Album projektów typowych rozdzielnic elektrycznego ogrzewania rozjazdów i oœwietleniowych

WZORU UŻYTKOWEGO EGZEMPLARZ ARCHIWALNY. d2)opis OCHRONNY B62D 61/10 ( ) Wiesław Królik, Warka, PL. (22) Data zgłoszenia:

Modelowanie procesu wyt³aczania jednoœlimakowego z dozowanym zasilaniem mieszanin tworzyw termoplastycznych

Sterowanie maszyn i urządzeń

TABLICOWE MIERNIKI ELEKTROMAGNETYCZNE TYPU EA16, EB16, EA17, EA19, EA12. PKWiU Amperomierze i woltomierze DANE TECHNICZNE

PL B1. POLITECHNIKA POZNAŃSKA, Poznań, PL BUP 01/11. RAFAŁ TALAR, Kościan, PL WUP 12/13

Pozostałe procesy przeróbki plastycznej. Dr inż. Paweł Rokicki Politechnika Rzeszowska Katedra Materiałoznawstwa, Bud. C, pok. 204 Tel: (17)

ANALOGOWE UKŁADY SCALONE

FABRYKA MASZYN POMECH SP. Z O.O.

CENTRALE WENTYLACYJNE NAWIEWNO WYWIEWNE Z ODZYSKIEM CIEPŁA ORAZ WILGOCI

kot³y serii MAX KOT Y SERII MAX

ST733TL. Zmywarka do naczyń z panelem ukrytym, szerokość 60 cm, funkcja oszczędzania energii EnerSave A+++, oświetlenie wnętrza komory

EGZEMPLARZ ARCHIWALNY d2)opis OCHRONNY (19) PL (11)62251

( 5 4 ) Sposób i urządzenie do sterowania dźwigiem, zwłaszcza towarowym,

1. CHARAKTERYSTYKA TECHNICZNA

Transkrypt:

POLIMERY 0, 56, nr7 8 59 ROBERT SIKORA, EMIL SASIMOWSKI ), JANUSZ W. SIKORA Politechnika Lubelska Katedra Procesów Polimerowych ul. Nadbystrzycka 6, 0-68 Lublin Wyt³aczanie dihelikoidalne. Podstawy i realizacja ) Streszczenie Przedstawiono istotê procesu wyt³aczania dihelikoidalnego polegaj¹c¹ na tym, e czêœæ œrodkowa cylindra jednoœlimakowej wyt³aczarki jest obrotowa, co umo liwia zmianê parametrów przetwórczych w toku wyt³aczania, bez koniecznoœci zatrzymywania urz¹dzenia. Podano podstawy procesu i konstrukcji wyt³aczarki dihelikoidalnej. Opisano model uproszczony oraz model funkcjonalny takiej wyt³aczarki, tj. aktywn¹ strefê zasilania oraz aktywny i kompatybilny segment obrotowy cylindra. Efektywnoœæ nowej wyt³aczarki dihelikoidalnej udokumentowano wybranymi wynikami badañ doœwiadczalnych. S³owa kluczowe: wyt³aczanie, wyt³aczarka, segment obrotowy cylindra, cylinder rowkowany. DIHELICOIDAL EXTRUSION. PRINCIPLES AND PROCESSING Summary The principle of the dihelicoidal extrusion process based on a rotational middle segment of the single-screw barrel of an extruder (Fig. ) has been presented. This active component design makes it possible for changes in the process parameters to be made without having to halt the equipment. The fundamentals of the process and the design of the dihelicoidal extruder were also discussed. A simplified model (Fig. ) as well as a functional version (Fig. 6) of the extruder illustrating the active feed zone (Fig. 7) and the active compatible rotational segment of the barrel (Fig. 8) were described in detail. The performance of such a new dihelicoidal extruder was verified with selected results obtained in experimental studies. Keywords: extrusion, extruder, rotating zone of barrel, barrel groove. ) Autor do korespondencji; e-mail: e.sasimowski@pollub.pl ) Artyku³ oparty na treœci wyst¹pienia w ramach XV Profesorskich Warsztatów Naukowych Przetwórstwo Tworzyw Polimerowych, Miêdzyzdroje Kopenhaga, 4 7 czerwca 00 r. Genezê i budowê nowej podwójnej wyt³aczarki jednoœlimakowej przeznaczonej do przetwarzania tworzyw polimerowych przedstawia publikacja []. Opisywany tam model matematyczny przep³ywu tworzywa termoplastycznego w uk³adzie uplastyczniaj¹cym tej wyt³aczarki oparto na klasycznych za³o eniach, e tworzywo jest p³ynem niutonowskim, zaœ uk³adem odniesienia jest uk³ad wspó³rzêdnych prostok¹tnych. Zgodnoœæ matematycznego modelu z doœwiadczeniem sprawdzano stosuj¹c PE-HD, wyt³aczane z szybkoœci¹ obrotów œlimaka wyt³aczarki wynosz¹c¹ 0,0 0,67 s -, w takich warunkach wydajnoœæ wyt³aczania by³a bardzo ma³a (0,5,8 kg/h), a zgodnoœæ wyników teoretycznych i doœwiadczalnych niemal doskona³a. Konstrukcja opisywanej w [] wyt³aczarki jest bardzo skomplikowana, m.in. ma ona dwa niezale nie obracaj¹ce siê œlimaki, jeden umieszczony w drugim, dwa niezale ne uk³ady zasypowe tworzywa usytuowane szeregowo, oraz dwa z³o one uk³ady napêdowe i dwa uk³ady automatycznej regulacji procesu wyt³aczania. W niniejszym artykule zaprezentowano konkurencyjn¹ i ca³kowicie now¹ wyt³aczarkê, tzw. dihelikoidaln¹, omówiono równie proces dihelikoidalnego wyt³aczania. ISTOTA I PODSTAWY PROCESU WYT ACZANIA DIHELIKOIDALNEGO. KONSTRUKCJA WYT ACZARKI DIHELIKOIDALNEJ Ju w 998 r. do Urzêdu Patentowego RP zg³oszono wynalazek [], którego przedmiot stanowi wyt³aczarka jednoœlimakowa; jej œrodkowa czêœæ segment klasycznego cylindra jest obrotowa i wspó³osiowa z pozosta- ³ymi czêœciami cylindra (rys. ), co powoduje, e jest ona aktywna w procesie wyt³aczania. Powierzchnia wewnêtrzna segmentu obrotowego ma rowki, liniowe lub œrubowe, a kierunek skrêcenia rowków œrubowych mo e byæ zgodny lub przeciwny do kierunku skrêcenia linii œrubowej kana³u œrubowego œlimaka znajduj¹cego siê w segmencie obrotowym i z nim wspó³pracuj¹cego, st¹d nazwa procesu wyt³aczania i nazwa wyt³aczarki, w której ten proces zachodzi.

59 POLIMERY 0, 56,nr7 8 5 7 0 8 9 Rys.. Schemat ilustruj¹cy istotê rozwi¹zania procesu wyt³aczania dihelikoidalnego (oznaczenia w tekœcie) Fig.. Schematic illustration of the dihelicoidal extrusion process solution (markings as in the text) 4 6 elementem pocz¹tkowym cylindra, element () nieruchomym elementem koñcowym cylindra wyt³aczarki, element () jest natomiast elementem wykonuj¹cym ruch obrotowy (4). Osie wzd³u ne wymienionych elementów konstrukcyjnych tworz¹ jedn¹ wspóln¹ prost¹ (5). Œlimak, niewidoczny na rysunku, wykonuj¹cy ruch obrotowy, znajduje siê wewn¹trz trójsk³adowego cylindra (6). Powierzchnia wewnêtrzna obrotowego elementu () jest niejednolita geometrycznie; ma rowki przetwórcze liniowe lub œrubowe (7). Na rysunku pokazano przyk³adowy schemat u³o yskowania (8) i (9) obrotowego elementu (), przeniesienia napêdu poprzez ko³o zêbate (0) na element obrotowy () oraz po³¹czenia os³on¹ () elementów nieruchomych () oraz cylindra (). Opieraj¹c siê na polskim opisie patentowym [] zaprojektowaliœmy a nastêpnie zbudowaliœmy uproszczony model wyt³aczarki dihelikoidalnej, o œrednicy œlimaka 5 mm, przeznaczonej do dihelikoidalnego wyt³aczania tworzyw termoplastycznych. Model poddano badaniom rozpoznawczym, po czym, po uwzglêdnieniu wyp³ywaj¹cych z nich wniosków, badaniom zasadniczym, wykorzystuj¹c do tego celu specjalnie zbudowane stanowisko badawcze (rys. ). Przeprowadzone doœwiadczenia mia³y wykazaæ, e: wyt³aczanie dihelikoidalne jest mo liwe, efektywne i energooszczêdne; celowe jest zaprojektowanie, wykonanie i przebadanie modelu funkcjonalnego wyt³aczarki dihelikoidalnej; istniej¹ mo liwoœci uzyskania wiêkszej technicznej efektywnoœci wyt³aczania dihelikoidalnego ni klasycznego; Rys.. Stanowisko badawcze z uproszczonym modelem wyt³aczarki dihelikoidalnej: zasobnik tworzywa, uk³ad uplastyczniaj¹cy wyt³aczarki, g³owica wyt³aczarska, 4 uk³ad napêdzaj¹cy œlimak, 5 silnik napêdzaj¹cy segment obrotowy cylindra, 6 przek³adnia napêdu segmentu obrotowego, 7 falownik do regulacji szybkoœci segmentu obrotowego, 8 szafa sterownicza, 9 licznik energii pr¹du elektrycznego, 0 momentomierz, czujniki pomiaru ciœnienia i temperatury, komputer, elementy uk³adu pomiarowego [] Fig.. Research stand with a simplified model of a dihelicoidal extruder: polymer hopper, extruder plasticizing system, extruder head, 4 screw driving system, 5 drive motor of the rotational barrel segment, 6 drive gear of the rotational segment, 7 speed control inverter of the rotational segment, 8 control panel, 9 power consumption meter, 0 torque meter, temperature and pressure measurement sensors, computer, elements of the measuring system [] Cylinder wyt³aczarki jest zbudowany z trzech stykaj¹cych siê i wspó³pracuj¹cych ze sob¹ elementów konstrukcyjnych (), () i (). Element () jest nieruchomym. G, g/s,5,,7, 0,9 0,5 0,0 0,4 0,8,,6,0 n c,s - Rys.. Masowe natê enie przep³ywu ( G) tworzywa w funkcji szybkoœci obrotów segmentu obrotowego cylindra (n c )wwarunkach ró nej szybkoœci obrotów œlimaka (n s );, s -,,00 s -,,67 s - (linie ci¹g³e kierunek obrotów segmentu obrotowego przeciwny do kierunku obrotów œlimaka, linie przerywane kierunki obrotów zgodne) [9] Fig.. Polymer mass flow rate ( G) as a function of the rotational speed of the rotational barrel segment (n c ) at different screw rotational speeds (n s );. s -,.00 s -,.67 s - (continuous lines rotation of the rotational segment opposite to the screw rotation direction, dashed lines similar to screw rotation direction) [9]

POLIMERY 0, 56, nr7 8 59 E jc,kj/g,0,5,0,5,0 0,0 0,4 0,8,,6,0 n c,s - Rys. 4. Jednostkowe zu ycie energii ca³kowitej (E jc ) doprowadzanej do wyt³aczarki w funkcji szybkoœci obrotów segmentu obrotowego cylindra (n c ) w warunkach ró nej szybkoœci obrotów œlimaka (n s ); oznaczenia i rodzaj krzywych, jak na rys. [9] Fig. 4. Total energy consumption per unit mass (E jc ) as a function of the rotational speed of the rotational barrel segment (n c ) at different screw rotational speeds (n s ); indications and curve types as in Fig. [9] proces wyt³aczania dihelikoidalnego jest perspektywiczny i mo e byæ doskonalony; po konstrukcyjnym i technologicznym udoskonaleniu wyt³aczarki dihelikoidalnej, uzyskane wyniki badañ bêdzie mo na rozwin¹æ i skomercjalizowaæ. Zakoñczone sukcesem badania doœwiadczalne uproszczonego modelu wyt³aczarki dihelikoidalnej kontynuowano, a ich wyniki opublikowano [ 0]. Z tego zakresu wykonano równie rozprawê doktorsk¹, a w przygotowaniu jest rozprawa habilitacyjna. Wybrane, przyk³adowe zale noœci wyznaczone w toku wyt³aczania PE-LD na wymienionym stanowisku badawczym przedstawiaj¹ rys. 5. Przetwarzano polietylen ma³ej gêstoœci o nazwie handlowej Malen E (Basell Orlen Polyolefins) w postaci granulatu, zawieraj¹cego te oprócz polimeru, m.in. antyutleniacz, œrodek poœlizgowy oraz œrodek antyblokingowy [gêstoœæ 0,99 0,9 g/cm, wskaÿnik szybkoœci p³yniêcia MFR (90 C;,6 kg),6,5 g/0 min, naprê enie zrywaj¹ce MPa, temperatura miêknienia wed³ug Vicata 90 C]. W przypadku, gdy kierunek obrotów segmentu obrotowego cylindra by³ przeciwny do kierunku obrotów œlimaka, wraz ze wzrostem szybkoœci segmentu nastêpowa³o proporcjonalne zwiêkszanie siê masowego natê enia przep³ywu tworzywa a tak e prêdkoœci wyt³aczania, wyznaczanej jako stosunek ustalonej d³ugoœci odcinka pomiarowego wyt³oczyny do odpowiadaj¹cego czasu jego wyt³aczania. Obracanie siê œlimaka i segmentu obrotowego cylindra w kierunku zgodnym by³o przyczyn¹ ograniczenia przep³ywu tworzywa w kierunku g³owicy, g³ównie jako nastêpstwa intensyfikacji przep³ywu wstecznego. MODEL FUNKCJONALNY WYT ACZARKI DIHELIKOIDALNEJ Na podstawie koncepcji merytorycznej oraz za³o eñ przetwórczych i konstrukcyjnych opracowanych w Ka- 80 V 0, m/s 65 50 5 0 0,0 0,4 0,8,,6,0 n c, s Rys. 5. Prêdkoœæ wyt³aczania (V) tworzywa w funkcji szybkoœci obrotów segmentu obrotowego cylindra (n c ) w warunkach ró nej szybkoœci obrotów œlimaka (n s ); oznaczenia i rodzaj krzywych, jak na rys. [9] Fig. 5. Polymer extrusion speed (V) as a function of the rotational speed of the rotational barrel segment (n c ) at different screw rotational speeds (n s ); indications and curve types as in Fig. [9] Rys. 6. Wygl¹d modelu funkcjonalnego wyt³aczarki dihelikoidalnej: A aktywna przetwórczo strefa zasilania, B aktywny przetwórczo segment obrotowy cylindra (fotografia Instytut IMPiB) Fig. 6. Functional model of the dihelicoidal extruder: A active processing feed zone, B active processing rotational barrel segment (photo by IMPiB Institute)

594 POLIMERY 0, 56,nr7 8 tedrze Procesów Polimerowych Politechniki Lubelskiej, w Instytucie Materia³ów Polimerowych i Barwników w Toruniu zaprojektowano i wykonano model funkcjonalny wyt³aczarki dihelikoidalnej (rys. 6). Wprowadzono do niego kompatybilne i aktywne w procesie rozwi¹zania konstrukcyjne, których charakterystyki mog¹ byæ zmieniane w zale noœci od potrzeb, w czasie trwania procesu wyt³aczania, bez koniecznoœci jego zatrzymywania. Aktywna strefa zasilania Aktywn¹ strefê zasilania uk³adu uplastyczniaj¹cego, umiejscowion¹ pod zasobnikiem tworzywa i nieco poza nim w kierunku przep³ywu, tworzy tuleja rowkowana osadzona z ma³ym luzem w cylindrze i mocowana do niego na sta³e koñcówk¹ znajduj¹c¹ siê w cylindrze ju poza stref¹ zasilania. Drugi koniec tulei wystaj¹cy poza zasobnik tworzywa, mo na skrêcaæ w praw¹ lub lew¹ stronê, uzyskuj¹c w ten sposób (wed³ug potrzeb) przetwórcze rowki: liniowe, œrubowe prawoskrêtne lub œrubowe lewoskrêtne []. Uk³ad aktywnej strefy zasilania tworz¹ zatem: tuleja rowkowana, mechanizm skrêcaj¹cy tulejê, umiejscowiony przed zasobnikiem tworzywa, oraz urz¹dzenie do odczytu nastawionego k¹ta skrêcenia tulei i wynikaj¹cego z niego, k¹ta pochylenia linii œrubowej rowków przetwórczych. Przy du ym skrêceniu tulei mo e byæ potrzebny mechanizm blokuj¹cy, usytuowany skrajnie po stronie przeciwleg³ej wzglêdem zasobnika tworzywa. i () wspó³dzia³aj¹cych ze sob¹ za pomoc¹ pochylanych przemiennie wzglêdem osi cylindra powierzchni roboczych (). Kliny s¹ w swych zestawach jednostronne. Kliny () maj¹ miejscowe i krótkie wybrania materia³owe (4) z gwintem zewnêtrznym (5). Kliny () natomiast jedn¹ stron¹ wspó³dzia³aj¹ z pochylonymi powierzchniami roboczymi () klinów (), natomiast stronê przeciwleg³¹ tworz¹ dna rowków przetwórczych (6). Liniowy przesuw poziomy klinów (), wed³ug potrzeb przetwórczych, powoduje przemieszczanie siê prostopad³e klinów () i jest czynnikiem uaktywniaj¹cym strefê zasilania. W opisany sposób zmienia siê bowiem g³êbokoœæ rowków przetwórczych (6). Ruch klinów () jest powodowany ruchem obrotowym pierœcienia (7) z gwintem wewnêtrznym (8) wspó³dzia³aj¹cym z gwintem zewnêtrznym (5). Inny sposób uaktywniania strefy zasilania uk³adu uplastyczniaj¹cego przedstawiono w publikacjach [4 6]. Wymienione warianty stanowi³y oryginalne i istotne uzupe³nienie do rozwi¹zañ konstrukcyjnych modelu funkcjonalnego wyt³aczarki dihelikoidalnej. Aktywny i kompatybilny segment obrotowy Najistotniejsz¹ czêœæ konstrukcyjn¹, a zarazem przetwórcz¹ wyt³aczarki dihelikoidalnej stanowi aktywny i kompatybilny, z ca³ym uk³adem przetwórczym, segment obrotowy mieszaj¹co-œcinaj¹cy cylindra wyt³aczarki. Proces wyt³aczania z udzia³em takiego segmentu staje siê aktywny przetwórczo, co oznacza mo liwoœæ wp³ywu na jego przebieg na drodze zmiany szybkoœci, b¹dÿ te kierunku obrotów segmentu w czasie trwania procesu. Dotychczas znane s¹ dwa rozwi¹zania konstrukcyjne budowy segmentu obrotowego. W obu wariantach znaj- 6 8 4 4 8 5 6 7 4 5 7 Rys. 7. Schemat rozwi¹zania konstrukcyjnego aktywnej i kompatybilnej przetwórczo strefy zasilania uk³adu uplastyczniaj¹cego wyt³aczarki dihelikoidalnej (oznaczenia w tekœcie) Fig. 7. Construction solution of the active and compatible processing segment of the plasticizing system feed zone of the dihelicoidal extruder (indications in text) Strefê zasilania uk³adu uplastyczniaj¹cego mo na uaktywniæ tak e w inny sposób []. Mianowicie, w obszarze przed zasobnikiem tworzywa, pod zasobnikiem i nieco poza nim, w kierunku przep³ywu tworzywa w uk- ³adzie uplastyczniaj¹cym s¹ promieniowo rozmieszczone wzd³u ne wybrania materia³owe (rys. 7), wype³nione zestawami dwóch przesuwnych klinów listwowych () L Rys. 8. Schemat rozwi¹zania konstrukcyjnego aktywnego i kompatybilnego przetwórczo segmentu obrotowego uk³adu uplastyczniaj¹cego wyt³aczarki dihelikoidalnej: k¹t pochylenia rowków przetwórczych segmentu obrotowego (oznaczenia w tekœcie) Fig. 8. Construction solution of the active and compatible processing segment of the rotational segment of the dihelicoidal extruder plasticizing system: taper angle of the processing grooves of the rotational segment (indications as in text)

POLIMERY 0, 56, nr7 8 595 duje siê on w strefie uk³adu uplastyczniaj¹cego i ma œciœle okreœlon¹ d³ugoœæ. Jest wyposa ony w znajduj¹c¹ siê we wnêtrzu tulejê obrotow¹, która stanowi najwa niejsz¹, robocz¹ jego czêœæ. Pochodz¹cy od silnika elektrycznego napêd tulei jest przekazywany przez przek³adniê umiejscowion¹ poza uk³adem uplastyczniaj¹cym. Rysunek 8 przedstawia schemat jednego z rozwi¹zañ konstrukcyjnych takiego segmentu obrotowego [7]. Przetwórcza tuleja obrotowa () o œciœle okreœlonej d³ugoœci L jest w istocie czêœci¹ sk³adow¹ nieruchomego cylindra. Znajduje siê ona pomiêdzy dwiema jego nieruchomymi czêœciami () oraz (), w okreœlonej strefie uk³adu uplastyczniaj¹cego, i jest napêdzana z zewn¹trz silnikiem elektrycznym poprzez przek³adniê z ko³em zêbatym (4). Na swej walcowej powierzchni wewnêtrznej ma rowki przetwórcze (5), liniowe lub œrubowe, prawoskrêtne albo lewoskrêtne, wed³ug za³o eñ konstrukcyjnych. Czêœæ œlimaka przetwórczego (7) w obszarze pokrywaj¹cym siê z d³ugoœci¹ L tulei obrotowej mo e byæ klasyczna, np. walcowa lub mo e mieæ specjalne rowki przetwórcze (6) liniowe, b¹dÿ œrubowe, prawoskrêtne lub lewoskrêtne, równie zgodnie z za³o eniami konstrukcyjnymi œlimaka. Ca³oœæ znajduje siê w obudowie (8) ³¹cz¹co-ustalaj¹cej. Rozwi¹zanie konstrukcyjne segmentu obrotowego mo e byæ równie takie jak przedstawiono w [8]. Wybrane wyniki badañ Badania funkcjonalnego modelu wyt³aczarki dihelikoidalnej przeprowadzone przez E. Sasimowskiego w Instytucie IMPiB w Toruniu, z zastosowaniem PE-HD [Malen E produkcji Basell Orlen Polyolefins: gêstoœæ 0,99 0,9 g/cm, MFR (90 C;,6 kg) 0,6 0,9 g/0 min, naprê enie zrywaj¹ce MPa, temperatura miêknienia wed³ug Vicata 90 C] pozwoli³y na ocenê modelu funkcjonalnego wyt³aczarki dihelikoidalnej [9, 0]. W tabeli przedstawiono zale noœæ wydajnoœci wyt³aczarki (jako masowego natê enia przep³ywu tworzywa w uk³adzie uplastyczniaj¹cym wyt³aczarki) od zastosowanego wariantu kinematycznego (ruch obrotowy wykonuje tylko œlimak lub jednoczeœnie œlimak i tuleja obrotowa) oraz od rozwi¹zania konstrukcyjnego œlimaka o œrednicy 5 mm. Tabela. Wydajnoœæ modelu funkcjonalnego wyt³aczarki dihelikoidalnej w zale noœci od przyjêtych rozwi¹zañ procesowych Table. Theperformance of a functional dihelicoidal extruder model in as a function of the adopted process parameters Szybkoœæ obrotowa œlimaka, s - tulei obrotowej s - ze œlimakiem Wydajnoœæ uk³adu uplastyczniaj¹cego, g/s ze œlimakiem specjalnym i aktywn¹ stref¹ zasilania z klasycznym specjalnym 6 rowkami 8 rowkami odniesiona do rowka ),67 0,5,9,,7 0, Zwiêkszenie wydajnoœci w stosunku do wydajnoœci uk³adu ze œlimakiem klasycznym, % 7 5 80,5,67,67,7,,9,6 0,5 Zwiêkszenie wydajnoœci w stosunku do wydajnoœci uk³adu ze œlimakiem klasycznym, % 5 7 0,5 Zwiêkszenie wydajnoœci po wprawieniu segmentu obrotowego w ruch, % 6,5 ) Wartoœæ œrednia przypadaj¹ca na rowek przetwórczy, np. ostatnia pozycja w tabeli ( 6):(8 6) =,5. Tabela. Jednostkowe zu ycie energii ca³kowitej modelu funkcjonalnego wyt³aczarki dihelikoidalnej Table. Total energy consumption per unit mass of a functional dihelicoidal extruder Szybkoœæ obrotowa œlimaka, s - tulei obrotowej s - Jednostkowe zu ycie energii ca³kowitej doprowadzonej do uk³adu uplastyczniaj¹cego wyt³aczarki, kj/g ze œlimakiem ze œlimakiem specjalnym i aktywn¹ stref¹ zasilania z klasycznym specjalnym 6 rowkami 8 rowkami przypadaj¹ce na rowek ),67 0,,69,9,9-0,0 Zu ycie energii w stosunku do zu ycia w uk³adzie ze œlimakiem klasycznym, % -5-8 -9-0,5,67,67,78,00,9,77-0,07 Zu ycie energii w stosunku do zu ycia w uk³adzie ze œlimakiem klasycznym, % -8 - -6 -,5 Zu ycie energii po wprawieniu segmentu obrotowego w ruch, % - -6 - -8 -,5 ) Wartoœæ œrednia przypadaj¹ca na rowek przetwórczy, np. ostatnia pozycja -(8 ):(8 6) = -,5.

596 POLIMERY 0, 56,nr7 8 W tabeli zestawiono jednostkowe zu ycie energii ca³kowitej doprowadzonej do uk³adu uplastyczniaj¹cego wyt³aczarki w zale noœci od przyjêtych rozwi¹zañ procesowych. Otrzymane wyniki s¹ bardzo dobre, a na ich podstawie mo na dokonaæ wyboru kierunku badañ zmierzaj¹cych do dalszego wzrostu masowego natê enia przep³ywu tworzywa oraz zmniejszenia zu ycia energii ca³kowitej doprowadzonej do uk³adu. Konstrukcja wyt³aczarki dihelikoidalnej nie by³a jak dot¹d optymalizowana, zatem jest przewidziana i konieczna nie tylko taka optymalizacja, ale równie optymalizacja parametrów wyt³aczania. W celu ich weryfikacji i dostosowania ich do wyt³aczania dihelikoidalnego równie interesuj¹ce wydaje siê lepsze dostosowanie konstrukcji œlimaka [, ] do wyt³aczania dihelikoidalnego. Byæ mo e, ze wzglêdu na przewidywane, intensywne i skuteczne mieszanie sk³adników tworzywa wyt³aczanego t¹ metod¹, wyt³aczarka dihelikoidalna bêdzie stosowana do wyt³aczania z granulowaniem. PODSUMOWANIE Konstrukcja wyt³aczarki dihelikoidalnej jest stosunkowo prosta w projektowaniu, a wykonanie jest standardowe. Wyt³aczarka dihelikoidalna oraz proces wyt³aczania dihelikoidalnego s¹ nowe, oryginalne i konkurencyjne w stosunku do znanych, najlepszych rozwi¹zañ. Proces wyt³aczania dihelikoidalnego jest efektywny, g³ównie pod wzglêdem wydajnoœci i zu ycia energii. Przetwarzanie tworzyw przy u yciu wyt³aczarki dihelikoidalnej nie ró ni siê w sposób istotny od przetwarzania z zastosowaniem wyt³aczarki konwencjonalnej. LITERATURA. Jia M.-Y., Yu J., Xue P., Guo Z.-X.: Int. Polym. Process. 009, 4, 99.. Pat. pol. 85 78 (998).. Sikora R., Sasimowski E.: Przetwórstwo Tworzyw 005,, 8. 4. Sikora R., Sasimowski E.: Polimery 000, 45, 64. 5. Sikora R., Sasimowski E.: Int. Polym. Sci. Technol. 000, 7, T/80. 6. Sikora R., Sasimowski E.: Mat. konf.: Polymer Processing Society, PPS-6, Shanghai, China, 8 June 000, str.. 7. Sasimowski E.: Mat. konf.: Polymer Processing Society, Europe/Africa Regional Meeting, Grecja, Ateny 00, str. 70. 8. Sikora J. W., Sasimowski E.: Kunststoffe 006, 96, 04. 9. Sikora J. W., Sasimowski E.: Kunststoffe 006, 96, 89. 0. Sasimowski E.: Zeszyty Naukowe Akademii Techniczno-Rolniczej 006, nr 46, 4.. Sasimowski E.: Analiza procesu wyt³aczania z obrotowym segmentem cylindra wyt³aczarki, dysertacja doktorska, Politechnika Lubelska, 004.. Pat. pol. 74 068 (998).. Zg³osz. pat. nr 8 576 (007). 4. Pat. pol. 74 6 (998). 5. Pat. pol. 88 004 (005). 6. Zg³osz. pat. nr 7 8 (005). 7. Zg³osz. pat. nr 8 596 (007). 8. Zg³osz. pat. nr 85 054 (008). 9. Sasimowski E.: Polimery 008, 5, 47. 0. Sasimowski E.: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej 009, nr 6,.. Pat. pol. 95 9 (00).. Pat. pol. 95 9 (00). Rapid Communications Przypominamy P.T. Autorom, e prowadzimy w naszym czasopiœmie dzia³ typu Rapid Communications. Publikujemy w nim, wy³¹cznie w jêzyku angielskim, krótkie ( 4 strony maszynopisu z podwójn¹ interlini¹ i ewentualnie rysunki lub tabele) prace oryginalne, którym gwarantujemy szybk¹ œcie kê druku (ok. 4 5 miesiêcy od chwili ich otrzymania przez redakcjê). Artyku³ nale y przygotowaæ wg wytycznych zamieszczonych we wskazówkach dla Autorów.