Клиновое устройство к валковым машинам для переработки полимерных материалов

 

Изобретение относится к валковым машинам для переработки полимерных материалов , в частности резиновых смесей, и может быть использовано на вальцах с клиновым устройством для интенсификации процесса перемешивания. Целью изобретения является интенсификация процесса перемешивания за счет обеспечения дополнительных деформаций сдвига и увеличения градиента давления по всему объему перерабатываемого материала. Для этого выступы выполнены изогнутыми по дуге окружности , расположены зеркально симметрично относительно средней поперечной линии рабочей поверхности клина-отражателя. Выступы установлены рядами со смешением рядов один относительно другого. Выступы расположены с шагом, равным 2-10 величины межвалкового зазора. Ряды смещены в окружном направлении один относительно другого на величину, равную 5-20 величины межвалкового зазора. Ряды смещены в продольном направлении на величину, равную 2-8 величины межвалкового зазора. Высота выступов равна 0,4-0,8 величины межвалкового зазора. Ширина нижнего основания равна 1-5, ширина верхнего основания равна О-5 и радиус дуги продольной оси равен 5-10 величин межвалкового зазора. Во время работы частицы перерабатываемого материала, передвигаясь в зазоре между клином и передним валком, наталкиваются на выступы. Последние обеспечивают интенсивные сдвиговые деформации и высокую степень диспергирования и гомогенизации перемешиваемого материала. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. (С (Л ГС со О5 00 Ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) gg g В. 29 В 7/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3962005/23-05 (22) 09.10.85 (46) 07.03.87. Бюл. № 9 (71) Специальное конструкторское бюро полимерного машиностроения Киевского производственного объединения «Большевик» и Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Л. P. Зейгермахер, В. Н. Красовский, Ю. Е. Лукач, И. О. Микуленок, А. П. Полывяный, С. А. Рощупкин и И. Л. Туриянский (53) 678.053.2 (088.8) (56) Патент США № 2625709, кл. 264 — 175, 1953.

Патент США № 2976565, кл. 264 — 175, 1961. (54) КЛИНОВОЕ УСТРОЙСТВО К ВАЛКОВЫМ МАШИНАМ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к валковым машинам для переработки полимерных материалов, в частности резиновых смесей, и может быть использовано на вальцах с клиновым устройством для интенсификации процесса перемешиввния. Целью изобретения является интенсификация процесса перемешивания за счет обеспечения дополнительных деформаций сдвига и увеличения градиента давления по всему объему перерабатываемого материала. Для этого выступы выполнены изогнутыми по дуге окружности, расположены зеркально симметрично относительно средней поперечной линии рабочей поверхности клина-отражателя. Выступы установлены рядами со смещением рядов один относительно другого. Выступы расположены с шагом, равным 2 — 10 величины межвалкового зазора. Ряды смещены в окружном направлении один относительно другого на величину, равную 5 — 20 величины межвалкового зазора. Ряды смещены в продольном направлении на величину, равную 2 — 8 величины межвалкового зазора.

Высота выступов равна 0,4 — 0,8 величины межвалкового зазора. Ширина нижнего основания равна 1 — 5, ширина верхнего основания равна 0 — 5 и радиус дуги продольной оси равен 5 — 10 величин межвалкового зазора. Во время работы частицы перерабатываемого материала, передвигаясь в зазоре между клином и передним валком, наталкиваются на выступы. Последние обеспечивают интенсивные сдвиговые деформации и высокую степень диспергирования и гомогенизации перемешиваемого материала.

2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1294632

Изобретение относится к валковым машинам для переработки полимерных материалов, в частности резиновых смесей, и может быть использовано на вальцах с клиновым устройством для интенсификации процесса перемешивания.

Цель изобретения — интенсификация про цесса перемешивания за счет обеспечения дополнительных деформаций сдвига и увеличения градиента давления по всему объему перерабатываемого материала.

На фиг. 1 изображено клиновое устройство, общий вид; на фиг. 2 — расположение выступов при загрузке материала с торцов валков; на фиг. 3 — расположение выступов при загрузке материала на середину валков; на фиг. 4 — выступ с оптимальными значениями углов, вид сверху.

Клиновое устройство содержит клин-отражатель 1, смонтированный на станине 2 вальцов и входящий своей вершиной в зазор между валками 3 и 4. Рабочие поверхности клина 1 и переднего валка 3 образуют сходящийся в направлении вращения валка входной канал с минимальной шириной, равной величине межвалкового зазора а. На вогнутой рабочей поверхности клина 1 выполнены выступы 5 с изогнутой по дуге окружности продольной осью, имеющие профиль трапецеидальной формы.

Выступы расположены зеркально симметрично относительно средней линии 6 рабочей поверхности клина-отражателя.

С каждой стороны от средней поперечной линии 6 рабочей поверхности. клина 1 выступы расположены рядами, параллельными осям валков 3 н 4 и шагом в продольном направлении, равным 2 — 10 от а.

Ряды смещены в окружном направлении один относительно другого на величину равную 5 — 20 величины и в продольном направлении на величину равную 2 — 8 величины а.

Высота выступов 5 равна 0,4 — 0,8 а, ширина нижнего основания выбрана равной

1 — 5а, ширина верхнего основания равна

0 — 5а и радиус дуги продольной оси Rnp равен 5 — 10 от а.

Минимальные значения шага расположения выступов 5 в продольном направлении и шага рядов в окружном направлении ограничены требованием отсутствия застойных зон, смещение соседних рядов в продольном направлении и высота выступов— требованием обеспечения сдвиговых деформаций достаточной интенсивности, длины и ширина выступов — условием прочности.

Максимальные значения шага выступов 5, шага рядов в окружном направлении, сдвига соседних рядов в продольном направлении и длина выступов определяются требованием обеспечения сдвиговых деформаций достаточной интенсивности, а значения

5

30 ширины и высоты — требованием отсутствия застойных зон.

При смешении ингредиентов полимерной композиции размеры выступов и их расположение на клине определяются в зависимости от реологических характеристик полимера с учетом влияния на последние давления и напряжений сдвига.

Так, например, при производстве поливинилхлоридного линолеума с реологическими характеристиками К= 1,355 10 - ф"-, и =

= 0,245 оптимальные значения следующие: шаг выступов в продольном направлении равен 4, шаг рядов в окружном направлении — 10, смещение соседних рядов в продольном направлении — 5, ширина нижнего основания — 2, ширина верхнего основания — 2, высота — 0,7, радиус дуги продольной оси — 6 величин межвалкового зазора а.

При производстве нитролинолеумной массы с реологическими характеристиками К =

= 2,6 ° 10 ";", n:= 0,167 оптимальные значения следующие: шаг выступов в продольном направлении равен 8, шаг рядов в ок- ружном направлении — 17, смещение соседних рядов в продольном направлении—

3, ширина нижнего основания — 5, ширина верхнего основания — 4, высота — 0,5, радиус дуги продольной оси — 9 величин межвалкового зазора а.

Выступы 5 расположены таким образом, что касательная к любой точке линии пересечения боковой выпуклой поверхности выступа 5 с рабочей поверхностью клина-отражателя 1 составляет острый угол а со средней поперечной линией 6 клина.

В случае, когда ширина верхнего и нижнего основания равны, профиль выступа 5 приобретает прямоугольную форму, а при стремлении вершин выступов друг к другу— треугольную.

Устройство работает следующим образом.

Приводят во вращение валки 3 и 4 вальцов, подлежащие смешению компоненты резиновой смеси загружаются сверху в суживающийся зазор между рабочими поверхностями клина 1 и переднего валка 3, в котором за счет деформаций сдвига в окружном, продольном и поперечном направлениях протекает процесс их смешения.

При этом сдвиговая деформация в окружном направлении возникает вследствие наличия внешних и внутренних сил трения, из-за ко горых скорости движения концентричных слоев материала по ширине зазора оказываются различными.

Деформация сдвига в продольном направ ленин возникает благодаря наличию на рабочей поверхности клина 1 плавно изогнутых выступов 5, которые разбивают замкнутые окружные траектории частиц материала, смещая его (в зависимости от рас1294632

3 положения выступов) к центру или торцам валка 3.

Сдвиговая деформация в поперечном направлении возникает при сталкивании фронта материала с верхними торцами выступов 5 и за счет действия сил трения между движущимся материалом и боковыми поверхностями соседних выступов 5.

Во время работы вальцов частицы перерабатываемого материала, передвигаясь в зазоре между клином 1 и передним вал- 10 ком 3, наталкиваются на расположенные на поверхности клина выступы 5. При этом в области верхних торцов выступов 5 образуются зоны. повышенного давления. В то же время частицы материала, миновавшие выступ 5 и продвинувшиеся вглубь суживающегося зазора между клином 1 и передним валком 3, ускоряют свое движение, вследствие чего в области нижних торцов выступов создаются зоны пониженного давления.

Таким образом, возникающий при этом высокий градиент давления способствует интенсификации процесса смешения.

В зависимости от способа загрузки вальцов материал подается с торцов валка 3 или на середину. Соответственно, выступы 5 клина 1 должны распределять материал к середине или к торцам валка 3. Для этого при первом варианте загрузки выступы 5 расположены таким образом, что, например, на левой половине рабочей поверхности клина 1 левый торец выступа лежит выше правого (фиг. 2). При втором варианте загрузки на левой половине рабочей поверхности клина 1 правый торец выступа должен лежать выше левого (фиг. 3).

Если выступы 5 расположены выпуклой поверхностью вниз, то создаются оптимальные условия для возникновения интенсивных деформаций сдвига в поперечном и продольном направлениях.

Угол и, образованный касательной к линии пересечения боковой выпуклой поверхности выступа 5 с рабочей поверхностью клина 1 и средней поперечной линией 6 клина-отражателя 1, изменяется в диапазоне от 0 до 90 . Если, например, при первом способе загрузки угол а меньше предела диапазона изменения своих значений, то выступ 5 начинает распределять материал в обратном направлении, т.е. к торцам валка 3. При значениях угла а, близких к 0 по всей длине выступа 5, последний прекращает распределять материал в продольном направлении.

Превышение углом а верхнего предела диапазона изменения своих значений или

50 стремление его значений к 90 по всей длине выступа 5, когда последний располагается перпендикулярно линиям тока перерабатываемого материала, способствует образованию застойных зон в районе его боковой верхней поверхности. Продольная ось выступа 5 представляет собой часть дуги окружности (фиг. 4). При этом угол а равен углу Р между горизонталью и текущим положением радиуса. Оптимальное значение центрального угла Р, ограничивающего дугу выступа 5, и соответствующее ему максимальное значение угла а определяется из условия обеспечения перераспределения материала в продольном направлении на расстояние, равное половине длины клина 1.

Выступ с продольной осью, составляющей 1/6 часть дуги окружности, т.е. с центральным углом р-. = 60, предупреждает образование застойных зон и обеспечивает интенсивные деформации сдвига в продольном и поперечном направлениях.

Формула изобретения

1. Клиновое устройство к валковым машинам для переработки полимерных материалов, содержащее смонтированный на станине и установленный своей вершиной в зазоре между валками клин-отражатель с вогнутой рабочей поверхностью и расположенными на ней выступами, отличающееся тем, что, с целью интенсификации процесса перемешивания за счет обеспечения дополнительных деформаций сдвига и увеличения градиента давления по всему объему перерабатываемого материала, выступы выполнены с изогнутой по дуге окружности осью, расположены зеркально симметрично относительно средней поперечной линии рабочей поверхности клина-отражателя и установлены рядами со смещением рядов один относительно другого.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выступы расположены с шагом равным 2 — 10 величины межвалкового зазора, а ряды смещены в окружном направлении один относительно другого на величину равную 5 — 20 величины межвалкового зазора и в продольном направлении на величину равную 2 — 8 величины межвалкового зазора.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что высота выступов равна 0,4 — 0,8, ширина нижнего основания равна 1 — 5, ширина верхнего основания равна 0 — 5 и радиус дуги продольной оси равен 5 — 10 величин межвалкового зазора.

1294632

Щиг.2

Составитель М. Рухлядева

Редактор Н. Бобкова Техред И. Верес Корректор Л. Пилипенко

Заказ 434/17 Тираж 565 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4