Экструдер для переработки пластмасс

 

Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к экструдерам для переработки пластмасс. Цель изобретения - повышение производительности экструдера и улучшение качества получаемых изделий. Экструдер содержит корпус с входным и выходным отверстиями, смонтированный в нем соосно с образованием рабочей зоны червяк с полостью, зонами загрузки, сжатия, пластикации, выполненным в его стенке питающим отверстием, сообщающим его полость с рабочей зоной, и устройство для подачи смазующих добавок в полость червяка. Питающее отверстие выполнено в зоне загрузки, и в месте его выхода на поверхности червяка выполнено углубление, причем ось отверстия расположена наклонно к выходному отверстию корпуса. Экструдер снабжен накладкой, смонтированной в углублении червяка с образованием щелевого канала в направлении выходного отверстия корпуса. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 29 С 47/38

OllHGAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3958116/23-05 (22) 23.09.85 (46) 23.06.90. Бюл. № 23 (71) Украинский научно-исследовательский и конструкторский институт по разработке машин и оборудования для переработки пластических масс, резины и искусственной кожи (72) А.Н.Гладченко, Ю.А.Жданов, В.Г.Зверлин и С.Д.Петренко (53) 678.057,031(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 262376, кл. В 29 С 47/38, 1968, Патент ClllA ¹ 3121914, кл. 264-211, опублик. 1964. (54) (57) 1.ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ

ПЛАСТМАСС, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями, смонтированный в нем соосно с образованием рабочей зоны червяк с полостью, зонаИзобретение относится к химическому машиностроению, в частности к экструдерам для переработки пластмасс.

Цель изобретения — повышение производительности экструдера и улучшение качества получаемых изделий.

На фиг. 1 изображен экструдер для переработки пластмасс, вид сбоку; на фиг. 2 — узел I на фиг. 1; на фиг.3 вид А на фиг. 1; на фиг.4 — разрез .

Б-Б на фиг.3; на фиг.5 — циклограмма изменения давления введения смазующих добавок.

Экструдер содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями. Вкорпусе 1, соосно ему, смонтирован с образованием рабочей зоны 4 червяк 5 с полостью 6, зонами загрузки 7, сжаÄÄSUÄÄ 1572826 А 1

2 ми загрузки, сжатия, пластикации, выполненным в его стенке питающим отверстием, сообщающим его полость с рабочей зоной, и устройство для подачи смазующих добавок в полость червяка, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности экструдера и улучшения качества получаемых изделий, питающее отверстие выполнено в зоне загрузки, и в месте его выхода на поверхности червяка выполнено углубление, причем ось отверстия расположена наклонно к выходному отверстию корпуса.

2. Экструдер по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что он снабжен накладкой, смонтированной в углублении червяка с образованием щелевого

I канала в направлении выходного отверстия корпуса. тия 8, пластикации 9. В стенке червяка 5 выполнено питающее отверстие 10, сообщающее полость 6 червяка 5 с рабочей зоной 4. Экструдер содержит также устройство для подачи сма- Ю зующих добавок в полость 6 червяка 5. Об

Питающее отверстие 10 выполнено в Ьф зоне 7 загрузки. В месте выхода питаю- ф 1 щего отверстия 10 на поверхность червяка 5 выполнено углубление 11. Ось 12 питающего отверстия 10 расположена наклонно к выходному отверстию 3 корпуса 1. Экструдер снабжен накладкой

13, смонтированной в углублении 11 червяка 5 с образованием щелевого канала 14 в направлении выходного отверстия 3 корпуса 1. В полости 6 размещена трубка 15 для подачи смазую1572826 щих добавок, на входной части 16 которой закреплена смонтированная на червяке 5 трубка 17 для отвода смазую( фих добавок, Трубка 15 сообщена с напорной магистралью 18, а трубка 17 (5 со сливной магистралью 19 гидростанции 20 для подачи смазующих добавок

s полость 6 червяка 5. Гидростанция

20 снабжена бачком 2 1.

1О

Экструдер работает следующим образом.

Перерабатываемую пластмассу подат через входное отверстие в зону 7 агрузки червяка S откуда пластмасса 15 транспортируется в зону 8 сжатия, где роисходит ее сжатие. Затем в зоне 9 астикации производят ее пластикацию., дновременно с помощью гидростанции 0 через напорную магистраль 18 и

1рубку 15 подают смазующие добавки в полость 6 червяка 5, через питающее отверстие 10 в стенке тела червяка 5 смазуюц|ие добавки вводят непосредственно на поверхность пристенного, 25 прилегающего к поверхности стенки тела червяка 5 слоя пластмассы. Добавки увлекаются перерабатываемой плас гМассой и при ее поступательном и циркуляционном течении в винтовом канале червяка 5 распределяются по поверхности червяка.

Поскольку смазующие добавки вводятся в зоне 7 загрузки, т.е. непосредственно предшествующей зоне 8 сжа35 тия, их смешения с пластмассой в зоне

8 сжатия не происходит, а сцепление тела червяка 5 с пластмассой в этой зоне уменьшается при минимальных количествах вводимых смазующих добавок, 40 уменьшается и давление в зоне 8 сжатия, производительность этой зоны и экструдера в целом повышается, локальные тепловыделения в зоне 8 сжатия уменьшаются, что способствует улучшению качества получаемых изделий. Уменьшается износ червяка 5.

Б зоне 9 пластикации червяка 5 пластмасса перемешивается, пластицируется и в виде гомогенного материала поступает к выходному отверстию 3 корпуса 1. Смазующие добавки распределяются в массе пластмассы, их массовая доля оказывается минимальной, что также способствует улучшению каче55 ства получаемых изделий. Уменьшается стоимость иэделий по причине уменьшения расхода дорогостоящих смазующих добавок. Введение добавок через питаю50 щее отверстие 10 (а таких отверстий может быть несколько, расположены они могут быть по-разному, в том числе и поперек канала червяка), ось 12 которого расположена наклонно к выходному отверстию 3 корпуса 1, т.е. наклон— но от зоны 7 загрузки к зоне 8 сжатия, и выход которого расположен в углублении 11, выполненном на поверхности червяка 5, облегчает введение смазующих добавок и уменьшает напор пластмассы на выход отверстия 10.

Этот эффект усиливается за счет установки накладки 13, смонтированной в углублении 11 червяка 5, защицающей выход питающего отверстия 10 со стороны поступления пластмассы. Накладка 13 смонтирована с образованием щелевого канала 14 в направлении выходного отверстия 3 корпуса 1, т.е. в сторону течения пластмассы, а это обеспечивает более эффективное распределение смазующих добавок по ширине винтового канала червяка до зоны 8 сжатия, что также способствует повышению производительности экструдера.

Гидростанция 20 может комплектоваться из известных устройств, обеспечивающих создание минимального значения P > давления введения добавок и циклическое увеличение этого давления до максимального значения Р с последующим уменьшением давления дб значения P. Гидростанция 20 может, например, содержать (не изображено) гидравлический насос, клапан минималь— ного давления, настроенный на давление Рд „«> управляемый электромагнитный вентиль, обеспечивающий перекрытие магистрали, соединяющей слив клапана минимального давления с баком гидростанции, и клапан максимального давления, настроенный на давление

P. „, и установленный параллельно клапану минимального давления. Могут быть применены и другие конструкции гидростанций, обеспечивающих реализацию циклограмм изменения давления введения смазуюцих добавок (фиг.5).

При работе гидростанции 20, выполненной, например, в соответствии с приведенным выше описанием, на входе питающего отверстия 10 развивается давление смазующих добавок, изменяющееся в соответствии с циклограммой, приведенной на,фиг.5, При развитии насосом минимального давления Р „ „ введение смазующих добавок осуществ1572826 ляется в напорную магистраль 18 гидростанции 20 через клапан минимального давления и открытый для прохода добавок электромагнитный вентиль. При закрытии электромагнитного вентиля, 5 которое осуществляется через заданные промежутки времени (фиг.5), слив клапана минимального давления перекрывается и он выключается из работы, давление увеличивается до максимального P „„ клапан максимального давления открывается и поддерживает значение давления введения смазующих добавок на этом уровне в течение заданного времени t (например, с помощью реле временй, которое удерживает в закрытом положении электромагнитный вентиль в продолжение t ), затем электромагнитный вентиль откры- 20 вается, давление уменьшается до значения Р „„„. Через очередной промежуток времени цикл увеличения и сброса давления повторяется.

При работе экструдера по случайным 25 причинам давление пластмассы в месте расположения выхода питающего отверстия 10 может изменяться по случайному за ону от Р„ „„„ до P„ макс 3 т е при работе экструдера возможны случаи, 30 когда подача смазующих добавок в зону течения пластмассы циклически прекращается и возобновляется при развитии максимального давления Р„ . РазЬ. М<НКс ность между значениями P „„и Р выбирают настройкой клапанов, исходя из подачи через питающее отверстие 10 смазующих добавок, достаточных для смазывания в продолжение времени поверхности тела червяка в зоне 8 сжа†4О тия. Масса расходуемых смазующих добавок при этом существенно уменьшается по сравнению с массой смазующих добавок, которую необходимо вводить при постоянном, а не циклически изменяющемся давлении, которое также должно быть равно не менее P„ „,, но в и. макс течение всего цикла продолжительностью t, и не íà его отрезке t„, что необходимб для исключения прекраще- 5О ния подачи смазующих добавок при увеличении давления пластмассы и при постоянном введении смазующих добавок.

Циклическое создание пиков давления

Р „„„, обеспечивает также очистку пи- 55 тающего отверстия 10 для введения смазующих добавок в случае возможного попадания в него пластмассы при увеличен ж ее давления более Р м„„ и гарантирует работоспособность экструдера на всех режимах работы.

Поскольку при введении смазующих добавок имеется давление, равное

Р „„, через полость 6 червяка 5 осуществляется циркуляция потока смазующих добавок, интенсивность которой регулируют изменением значения давления P „ Это позволяет устанавливать приработе экструдера необходимую температуру тела червяка 5 в зоне 8 сжатия и добиваться наиболее благоприятных условий обработки пластмассы в этой зоне. !

Работа может осуществляться и без постоянной циркуляции связующих добавок через полость 6 червяка 5> При этом клапан минимального давления настраивают на значение давления Р „д.

При необходимости в состав экструдера может быть включена тепловая станция. темперирования смазующих добавок (не показана) .

Экспериментальную проверку предлагаемого экструдера производили при переработке стеклонаполненного полиамида 66 с введением в .качестве смазующей добавки силиконового масла

ПФМС-4 в соответствии с циклограммой изменения давления, близкой к циклограмме, приведенной на фиг.5. Использовали червячный пресс ЧП 45х25, конструкция которого предусматривала возможность подачи смазующих добавок в полость червяка. В червяке между витками винтовой нарезки, т.е. на его участке, расположенном перед зоной сжатия со стороны зоны загрузки, выполнено одно питающее отверстие диа.метром 0 05 см, ось которого наклонена в направлении выходного отверстия, а выход расположен ниже поверхности стенки червяка на 0,2 см в местном углублении тела червяка.

Введение добавок производилось с помощью гидростанции марки 1СВУ-40-Ш-3-8-6,3, которая содержала гидравлический насос, утопленный в баке, реле максимального и минимального давления и клапан максимального давления. Гидростанция дополнительно дооснащена гидропереключателем, золотник которого перемещался при помощи рычажной системы, и электромагнитом, управление которым осуществлялось при помощи задатчика импульсов, реле счета импульсов РМИ-1 и реле времени, кото1572826 рое устанавливало продолжительность увеЛичения давления подачи смазующих добавок. При проведении экспериментов по тепловым зонам червячного пресса„ соответствующим зонам загрузки, сжа5 тия.и пластикации, установлены температуры 250, 270 и 290 С, частота вра1цения червяка установлена равной

80 рб/мин. Эксперименты производились 10 в сравнении с базовым вариантом, и соответствии с которым на переработку в червячный пресс подавали стеклонаполненный полиамид с предварительно распределенным в нем силиконовым мас- лом.в количестве З от общей массы коМпозиции (указанное содержание смазунф ей добавки обусловлено тем, что при ее меньшем содержании в базовом варианте эффект повышения производительности, уменьшения удельных затрат энергии и износа червяка не достигался, а при большем содержании заметно ухудшалось качество продукта).

Результаты экспериментов приведены 25 в таблице.

Показатели для экструдера

Параметры

Базовый вариант

21,3 21,3

48 46

14, 1 19,2

42 48,5

0,32 0,27 0,24 0,23

0,42 0,001 0,021 0,043

3 0 05 0 1 0,2

0,23 0,21 0,18 0,15

Производительность, кг/ч

Нагрузка привода, А

Удельная потребляе мая мощность привокВт да кг/ч

Расход добавки, кг/ч

Концентрация добавки, Интенсивность изнашивания, мг/ч/кг

Определение интенсивности изнашивания производилось в модельных экспериментах при испытаниях образцов из стали 40ХН2МА соответствукщей материалу червяка, в паре со стеклонаполненным полиамидом и в условиях, соответствующих по температуре, давлению и скоростям скольжения условиям работы зоны сжатия. Данные по базовому варианту получены при условии добавления в подвергнутый испытаниям полиамид силиконового масла.

Как следует из данных таблицы, использование предлагаемого экструдера способствует повышению производительности, уменьшению удельных затрат энергии на переработку, уменьшению износа червяка, уменьшению расхода смазующих добавок и их экономии, а уменьшение удельных затрат энергии снижает тепловые нагрузки на перерабатываемую пластмассу, что совместна с уменьшением содержания смазующих добавок в конечном изделии улучшает его качество.

1572826

1572826

ВиВА

g. иана

Редактор Н.Тупица

Заказ 1611 Тираж 537 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно †издательск комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

yO\ 1,5 ф ф

Ф f,o ф 05

Составитель В.Докучаева

Техред М.Моргентал Корректор С.Шевкун