R Z E C Z P O S P O L IT A PO LSK A (12)OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 165778 (13) B1 (21) N um er zgłoszenia: 291142 U rząd Patentow y (22) D ata zgłoszenia: 19.07.1991 R zeczypospolitej Polskiej (51) IntC l5: B 9 9 C 47/40 B29B 7/48 ( 5 4 ) Wytłaczarka wieloślimakowa (43) Zgłoszenie ogłoszono: 13.01.1992 BUP 01/92 (73)Uprawniony z patentu: Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Maszyn i Urządzeń Chemicznych METALCHEM, Toruń, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 28.02.1995 WUP 02/95 (72) Twórca wynalazku: Joachim Stasiek, Toruń, PL PL 165778 B1 (57) 1. Wytłaczarka wieloślimakowa wyposażona w układ uplastyczniający z odgazowaniem, składający się z cylindra i umieszczonych w nim kilku, a korzystnie dwóch zazębiających się ślimaków, z których każdy posiada strefę intensywnego mieszania zlokalizowaną między strefą zasilania i wstępnego uplastyczniania a strefą sprężania, znamienna tym, że strefa (4) intensywnego mieszania w postaci co najmniej jednego odcinka zazębiających się ślimaków o długości wynoszącej minimum 150% skoku ich uzwojenia, posiada skok i luzy międzyzwojne zwiększone nie mniej niż o 20% w stosunku do strefy zasilania i wstępnego uplastycznienia, przy czym stosunek wysokości (h) szczeliny międzyzwojnej do szerokości ( ) tej szczeliny jest większy niż 4,0.
Wytłaczarka wieloślimakowa Zastrzeżenia patentowe 1. Wytłaczarka wieloślimakowa wyposażona w układ uplastyczniający z odgazowaniem, składający się z cylindra i umieszczonych w nim kilku, a korzystnie dwóch zazębiających się ślimaków, z których każdy posiada strefę intensywnego mieszania zlokalizowaną między strefą zasilania i wstępnego uplastyczniania a strefą sprężania, znamienna tym, że strefa (4) intensywnego mieszania w postaci co najmniej jednego odcinka zazębiających się ślimaków o długości wynoszącej minimum 150% skoku ich uzwojenia, posiada skok i luzy międzyzwojne zwiększone nie mniej niż o 20% w stosunku do strefy zasilania i wstępnego uplastycznienia, przy czym stosunek wysokości (h) szczeliny międzyzwojnej do szerokości ( ) tej szczeliny jest większy niż 4,0. 2. Wytłaczarka według zastrz. 1, znamienna tym, że zewnętrzne powierzchnie uzwojeń końcowego odcinka ślimaków strefy (4) intensywnego mieszania zaopatrzone są w wybrania (8). * * * Przedmiotem wynalazku jest konstrukcja układu uplastyczniającego wytłaczarki wieloślimakowej przeznaczonej, zwłaszcza do wytłaczania mieszanek PVC. Efektywne przetwarzanie na wytłaczarkach wieloślimakowych mieszanek PVC uwarunkowane jest właściwym ujednorodniemem i uplastycznieniem tej mieszanki doprowadzonej do strefy odgazowania wytłaczarki. Problem ten nabiera szczególnego znaczenia przy przetwarzaniu tego rodzaju tworzywa z wyższymi wydajnościami. Jednym z rozwiązań tego problemu jest wyposażenie wytłaczarek w układy uplastyczniające o wyższym stopniu sprężania przed strefą odgazowania oraz prowadzenie procesu przy wyższych temperaturach stref cylindra zlokalizowanych także przed strefą odgazowania. Wadą tego rozwiązania jest to, że stosowanie stopnia sprężania powyżej 2,6 oraz temperatur stref cylindra wyższych niż 220 C prowadzi do częstej degradacji przetwarzanego tworzywa czego przyczyną jest mały współczynnik przewodzenia ciepła mieszanek PVC. Inne rozwiązanie stanowić może odpowiednia konstrukcja układu uplastyczniającego, a w szczególności geometria uzwojeń ślimaków, uzależniona w znacznym stopniu od odległości między osiami otworów cylindra. Geometria uzwojeń ślimaków powinna zapewnić znaczne rozproszenie energii mechanicznej napędu ślimaków poprzez tarcie tworzywa o ścianki uzwojeń ślimaków i cylindra, a także powinna stworzyć warunki dla skutecznego przejmowania ciepła przez tworzywo od metalowych powierzchni układu uplastyczniającego. Układ uplastyczniający wytłaczarki dwuślimakowej, który ma spełnić podane warunki znany jest z opisu patentowego NRD nr 214 802. Układ ten posiada dwa składane i zazębiające się ślimaki, z których każdy wyposażony jest w elementy mieszające. Elementy mieszające mają postać dwóch par tulejek z których każda składa się z tulejki mieszającej i ugniatającej. Odpowiedni kształt tych elementów wymusza występowanie w obszarze ich współpracy ruchu wstecznego tworzywa co zapewnia właściwą jego homogenizację oraz przejmowanie ciepła od ścianek układu uplastyczniającego. Zasadniczą wadę tego rozwiązania stanowią wysokie koszty wykonania składanych ślimaków oraz brak samooczyszczania się elementów mieszających. Ponadto konstrukcja układu uplastyczniającego nie eliminuje możliwości tworzenia się martwych przestrzeni i w związku z tym wymagane jest częste jego oczyszczanie co powoduje okresowe wyłączenie wytłaczarki z eksploatacji. Celem wynalazku jest zapewnienie warunków efektywnego wytłaczania mieszanek PVC z wyższymi wydajnościami, a zadaniem technicznym jest skonstruowanie układu uplastyczniają-
165 778 3 cego wyposażonego w taką strefę intensywnego mieszania, która zapewni odpowiednie uplastycznienie tworzywa przy zachowaniu jej samooczyszczalności. Właściwy stopień uplastycznienia tworzywa ma być osiągnięty przez zapewnienie dobrych warunków przejmowania przez tworzywo ciepła od powierzchni ślimaków i cylindra oraz przez zwiększenie stopnia rozproszenia energii mechanicznej napędu ślimaków. Wytłaczarka według wynalazku wyposażona jest w układ uplastyczniający z odgazowaniem składający się z cylindra i umieszczonych w nim kilku, a korzystnie dwóch zazębiających się ślimaków. Każdy ze ślimaków posiada strefę intensywnego mieszania zlokalizowaną między strefą zasilania i wstępnego uplastycznienia a strefą sprężania. Strefa intensywnego mieszania ma postać co najmniej jednego odcinka zazębiających się ślimaków o długości wynoszącej minimum 150% skoku ich uzwojenia i posiada skok oraz luzy międzyzwojne zwiększone nie mniej niż o 20% w stosunku do strefy zasilania i wstępnego uplastyczniania, przy czym stosunek wysokości szczeliny międzyzwojnej do szerokości tej szczeliny jest większy niż 4,0. Korzystnie jest jeżeli zewnętrzne powierzchnie uzwojeń końcowego odcinka ślimaków strefy intensywnego mieszania zaopatrzone są w wybrania. Takie skojarzenie przedstawionych środków technicznych zapewnia uzyskanie bardzo znacznego przepływu wstecznego tworzywa w szczelinach międzyzwojnych strefy intensywnego mieszania, a tym samym zwiększenie stopnia przejmowania ciepła zarówno od powierzchni uzwojeń ślimaków jak i powierzchni cylindra oraz znaczne zwiększenie tarcia wewnętrznego między cząstkami tworzywa i tarcia zewnętrznego tych cząstek o powierzchnie układu uplastyczniającego. W konstrukcji zapewnia to właściwy stopień uplastycznienia mieszanki transportowanej poprzez strefę sprężania do strefy odgazowania także przy wyższych wydajnościach wytłaczania tworzywa. Wynalazek zostanie bliżej wyjaśniony na przykładzie wykonania zilustrowanym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat układu uplastyczniającego wytłaczarki, fig. 2 przedstawia przekrój A-A z fig. 1, a fig. 3 przedstawia szczegół B z fig. 1. Wytłaczarka dwuślimakowa do wytłaczania mieszanek PVC wyposażona jest w układ uplastyczniający zbudowany z cylindra 1oraz z dwóch zazębiających się ślimaków 2. Cylinder 1 podzielony jest na swej długości na strefy grzewczo-chłodzące umożliwiające utrzymanie żądanych temperatur niezbędnych w procesie wytłaczania. Odpowiednio do stref cylindra 1 obracające się w przeciwnym kierunku ślimaki 2 wyposażone są w następujące strefy: - strefę 3 zasilania i wstępnego uplastyczniania z uzwojeniem jednozwojnym. - strefę 4 intensywnego mieszania z uzwojeniem dwuzwojnym o skoku większym od skoku uzwojenia strefy 3 o 20% i luzach międzyzwojnych bocznych zwiększonych o 60%, przy czym długość tej strefy wynosi 250% skoku jej uzwojenia. - strefę 5 sprężania z uzwojeniem jednozwojnym i o stopniu sprężania w odniesieniu do strefy 3 wynoszącym 2,0. - strefę 6 odgazowania o uzwojeniu dwuzwojnym. - strefę 7 dozowania o uzwojeniu dwuzwojnym. Tworzywo w postaci suchej mieszanki PVC jest doprowadzane przez dozownik i otwór zasilający do strefy 3 zasilania i wstępnego uplastyczniania. W czasie transportowania wzdłuż tej strefy tworzywo jest początkowo ogrzewane od ścianek cylindra i uzwojeń ślimaków. Wstępnie uplastycznione tworzywo jest przemieszczane do strefy 4 intensywnego mieszania, w której podlega dalszemu ogrzewaniu a tym samym i uplastycznieniu. Zjawisko to zachodzi zwłaszcza wskutek istotnego rozproszenia energii mechanicznej napędu ślimaków. W strefie 4 z uwagi na zwiększoną o 40% w stosunku do strefy 5 sprężania teoretyczną wydajność transportu ma miejsce bardzo duży przepływ wsteczny przez zwiększone o 60% szczeliny międzyzwojne, przy czym w celu uzyskania optymalnego ze względu na warunki przejmowania ciepła przez tworzywo kształtu szczeliny międzyzwojnej stosunek jej wysokości h do szerokości A wynosi 4,5. Zewnętrzne powierzchnie uzwojeń końcowego odcinka strefy 4 posiadają wybrania 8. Takie skojarzenie wielkości konstrukcyjnych strefy 4 zapewnia uzyskanie na wyjściu z tej strefy tworzywa o wymaganym stopniu uplastycznienia zewnętrznego cząstek, gdyż stosunek mocy napędu ślimaków do wydajności wytłaczania charakteryzujący ujednorodnienie tworzywa nie maleje przy zwiększaniu obrotów ślimaków tj. przy zwiększaniu wydajności wytłaczania.
4 165 778 Następnie tworzywo to po przetłoczeniu przez strefę sprężania trafia do strefy 6 odgazowania. W strefie 6 odgazowania zostają usunięte z tworzywa części lotne, które przez otwory 9 opuszczają cylinder 1 wytłaczarki. Odgazowane tworzywo jest transportowane do strefy 7 dozowania, która przetłacza je do głowicy formującej wyrób.
165 778 Fig. 2 Fig. 3
165 778 Fig. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.