Устройство для изготовления уплотнений из полимерных материалов

 

Изобретение относится к области переработки пластических масс и может быть использовано для изготовления полимерных уплотнений. Цель - повышение качества уплотнений. Для этого сопло 2 вьшолнено по форме паза 3. Формующий элемент 7 вьшолнен в виде пластины имеет на рабочей поверхности канавку 8, прилегающей к кромкам паза без зазора и жестко соединенной к соплу с одной стороны. К соплу с другой стороны прикреплен к ползуну 11 с регулируемыми фрикционными накидками 12 и регулировочным винтом 13.2 ил. S (Л 8

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

2 А1

„„Я0„„ ш4 В 29 С 45/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4102743/24-05 (22) 04.08.86 (46) 30.07.88. Бюл. Я 28 (71) Производственное объединение

- атомного турбостроения "Харьковский турбинный завод" им. С.M,Êèðoâà (72) И.С.Веремеенко, В.В.Кузнецов, Н.M.Лейкихман, Б.В.Грунский и В.П.Шилов (53) 678.057.726(088.8) (56) Патент США 11g 4247271, кл. В 29 Н 5/28, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Р 520891, кл. В 28 Н 17/36, 1971. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УПЛОТНЕНИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к области переработки пластических масс и может быть использовано для изготовления полимерных уплотнений ° Цельповьппение качества уплотнений. Для этого сопло 2 выполнено по форме паза 3. Формующий элемент 7 выполнен в. виде пластины имеет на рабочей поверхности канавку 8, прилегающей к кромкам паза без sasopa и жестко соединенной к соплу с одной стороны. К соплу с другой стороны прикреплен к ползуну 11 с регулируемыми фрикционl 412982

Изобретение относится к переработке пластических масс и может быть использовано для изготовления полимернЫх уплотнений лопаток направляющего

1 5, аппарата гидромашин.

Целью изобретения является повышение качества уплотнения путем выравнивания профиля уплотнительного шиура по высоте и усиления его связи

I ср стенками паза.

На фиг.1 показана схема устройствЭ, разрез; на фиг.2 — сечение А-А на фиг.l.

Устройство для изготовления уплот- 15 н ний состоит из экструдера 1 с при- > водом (не показан), в качестве которого может быть использован гидромот:р.или электродвигатель с редуктор м, сопла 2, выполненного по форме 20 п за 3, например направляющей лопатк 4 и имеющего канал 5, при этом ! сипло 2 присоединено к экструдеру 1 креплением 6, например, байонетного типа, формующей пластины 7, имеющей 25 на рабочей поверхности, обращенной к пазу 3, профильную канавку 8, прилегающей к кромкам паза 3 без зазора и жестко присоединенной к соплу 2 при помощи ребра 9 со стороны уклад- 30 ки шнура 10, ползуна 11, присоединенного к соплу 2 с другой стороны, с регулируемыми фрикционными накладками 1.2 и винтом 13, регулирующим усилие прижатия накладок 12 к

35 стенкам паза 3. При этом со стороны укладки шнура 10 устанавливается заглушка 14, образуя таким образом замкнутую полость 15, канал 5 облицован материалом 16 с низкой теплопроводностью и слабой адгезией к расплаву полимера. Облицовка канала

5 может быть выполнена, например, в виде трубки из фторопласта-4. Назначение облицовки 16 заключается в предотвращении преждевременного охлаждения расплава полимера в канале 5 и снижении потерь давления при течении расплава по каналу 5. Аналогичной облицовкой снабжены все поверхности сопла 2, контактирующие с расплавом

50 и стенками паза 3. Стенки канавки 8 также имеют покрытие, например полиамидное, не препятствующее передаче тепла от расплава формующей пластине

7 и предотвращающее налипание расплава на поверхность канавки 8.

Устройство работает следукпцим образом.

В паз 3 типа ласточкина хвоста, выполненный на лопатке 4 направляющего аппарата гидромашины, устанавливается сопло 2 с ползуном ll. Торец паза 9 под пластиной 7 закрывается заглушкой 14. Винтом 13 регулируется прижатие фрнкционных накладок

12 к стенкам паза 3, чем создается сопротивление, которое оказывает при движении ползун 11 давлению расплава, Сопро-ивление выбирают таким образом. чтобы в полости 15 паза 3 позади сопла 2 создавалось давление расплава полимера в диапазоне 5-60 NIIa.

Затем выполняются операции по включению нагревательных элементов и привода, обеспечивающих перевод полимера из исходного гранулированного (или порошкообразного) состояния в вязкотекучее (или высокоэластичное} состояние и его перемещение по экструдеру 1, где с последних витков шнека гомогенизированный расплав полимера подается по каналу 5 сопла 2 в замкнутую полость 15, образованную соплом 2, пластиной 7, заглушкой 14 и стенками паза 3. Поскольку в момент пуска устройство придвинуто к заглушке 14 объем указанной полости

15 незначителен и довольно быстро заполняется расплавом полимера. После заполнения полости 15 начинается рост давления в ней и в экструдере 1. Ðàñплав полимера представляет собой эластичную (сжимаемую) массу и рост давления происходит плавно без скачка..Когда давление, которое оказывает расплав полимера на торец сопла 2> превысит сопротивление полэуна )1, все устройство начинает перемещаться со скоростью, определяемой объемной производительностью экструдера 1, В пусковой период расплав полимера застывает в непосредственной близости от сопла 2 под влиянием заглушки 14, но по мере удаления от нее объем расплава под пластиной 7 все более увеличивается, и в установившемся режиме полимерный шнур 10 полностью отверждается на удалении от сопла 2, равном 1/2-3/4 длины пластины 7, Качество полимерного шнура 10, изготовленного в пусковом периоде и в установившемся режиме идентично.

Расплав полимера, попав в паз 3, смачивает его стенки и образует с ними прочную адгезионную связь. При

3 1412 контакте с поверхностями паза 3, канавки 8 и заглушки 14 наружные слои остывают и образуют твердую корку, находящуюся под давлением внутренних слоев.- В условиях, когда из сопла 2 постоянно подается горячий расплав, а окружающие полимер стенки паза 3 благодаря высокой теплопроводности металла непрерывно отводят тепло, возникает направленная кристаллизация, которую можно представить как перемещение фронта кристаллизации от поверхности паза 3, канавки 8 и заглушки 14 к центру и вслед за пе- 15 ремещением сопла 2. При этом продольная составляющая скорости перемещения фронта кристаллизации всегда равна скорости движения сопла 2. При увеличении скорости укладки шнура 10 20 за счет повышения производительности экструдера 1 увеличивается количество расплава полимера между соплом 2 и отвержденным шнуром 10. При этом возрастает поверхность теплообмена 25 между расплавом и металлическими поверхностям, что ведет к росту продольной составляющей скорости перемещения фронта кристаллизации. Осевая составляющая при этом остается пос- 30 тоянной.

Таким образом, возникает конус кристаллизации, основание которого примыкает к соплу 2, а вершина удалена от него на расстояние, зависящее от соотношения между осевой составляющей скорости кристаллизации и скоростью перемещения сопла 2. Внутри конуса кристаллизации находится расплавлечный материал, а снаружи — от-,щ вержденный. По мере продвижения фронта кристаллизации к центру паза 3. увеличивается толщина уплотненной кромки. Сокращение ее объема, вызванное кристаллизацией и охлаждением, компенсируется подпиткой материалом из внутренних слоев, на место которого, в свою очередь, затвердевает материал, находящийся в центре паза 3, на вершине конуса кристаллизации. Уса-50 дочным явлениям, вызывающим уменьшение объема отверждающегося полимера и стремящимся оторвать его от стенок паза 3, противодействует давление расплава полимера, которое должно быть выше сжимающих усилий. Силы, стремящиеся уменьшить объем материала при его кристаллизации, зависят от большого числа факторов: модуля уп982 ругости полимера, его коэффициента термического расширения, температуры кристаллизации и др. Поэтому для различньи типов полимеров необходимо разное давление, устраняющее усадку, Исходя из этих соображений выбирается усилие сопротивления ползуна 11.

Например, для полиэтилена высокого давления (низкой плотности), давление,необходимое для компенсации,усад-: ки, составляет 20 — 25 МПа, а для термопластичных эластичных полиуретанов достаточно 5 — 10 >ITIa.

Таким образок, перемещающиеся сопло 2 и вслед эа ним возникший конус кристаллизации оставляют за собой готовое изделие, характеризующееся точным соответствием геометрии профиля формообразующим элементам (пазу

3 и канавке 8) и грочной связью со стенками паза 3, отсутствием в материале шнура 10 усадочных раковин, пор и внутренних напряжений. Напротив стенки паза 3, с которыми прочно соединен силами адгезин полимер шнура 1О, оказывают на него армирующее действие. Все "-то, а также двумерно ориентированная кристаллизация придают материалу шнура 10 высокую прочность в продольном и поперечном направлениях. При этом уплотняющая часть шнура 10, подвергнутая дополнительной механической ориентации в поверхностном слое канавкой 8 движущейся формующей пластины 7, обладает повышенной износостойкостью.

Предлагаемое устройство может быть применено для изготовления уплотнений как в прямолинейном лазе лопатки направляющего аппарата гидромашины, так и кольцевом пазе, например колец направляющего аппарата или диска дискового и оголовка цилиндрического гидрозатворов, Таким образом, преимуществами предлагаемого устройства являются возможность его использования для .изготовления уплотнительного шнура непосредственно в теле металлического изделия, получение постоянства профиля уплотнителъного шнура по длине, получение прочной связи между уплотнительным шнуром и стенками паза за счет адгезионного сцепления, получение уплотнительного шнура высокого качества; высокая стойкость шнура к действию скоростного потока, уменьшение трудоемкости изготовления и мон1412982 тажа уплотнительного шнура за счет совмещения этих операций.

Составитель С.Шорин

Техред М.Ходанич Корректор Л.Пилипенко

Редактор Ю.Середа.

Заказ 3709/19 Тираж 559 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул.:Проектная, 4

Формула изобретения ! 5

Устройство для изготовления уплотнений из полимерных материалов непосредственно в пазу путем литья материала под давлением, содержащее приспособление с соплом для подачи материала и формующий элемент, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью. повышения качества уплотнения, сопло выполнено по форме паза, а формующий элемент — в виде пластины, имеющей на рабочей поверхности профильную канавку, прилегающей к кромкам паза без зазора и жестко присоединенной к соплу с одной стороны, при этом к соплу с другой стороны прикреплен ползун с регулируемыми фрикционными накладками и регулировочным винтом.