Машина для получения заготовок из высоконаполненных полимерных композиций

 

Изобретение касается полимерного машиностроения и м.б. использовано для непрерывного формования заготовок из высоконаполненных композиций. Цель изобретения - повышение производительности машины и качества получаемых заготовок. Для этого машина содержит вертикальный материальный цилиндр, соединенный с приводом вращения и загрузочным бункером . Внутри материального цилиндра размещен неподвижный червяк, верхней своей частью он расположен в бункере по всей его ширине и высоте. Под материальным цилиндром соосно ему размещена головка с формующим штуцером. Они снабжены регулируемым приводом вращения вокруг вертикальной оси. При работе за счет подбора скорости вращения головки, при которой отсутствует проскальзывание материала, обеспечивается повышение производительности и качества заготовки. Наличие в бункере червяка с нарезкой обеспечивает дополнительный подпор материала в зоне загрузки. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю В 29 С 47/38

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4677200/05 (22) 11.04.89 (46) 15.11.91. Бюл. М 42 (71) Ярославский политехнический институт .(72) А.А.Вещее, А.А.Вещев, Н.П.Шанин и

А.С.Алексеев (53) 678.057.3(088.8) (56} Завгородний В.К. Механизация и автоматизация переработки пластических масс.

- М.: Машиностроение, 1970, с. 70 — 71, р.

32.

Авторское свидетельство СССР

М 670453, кл. В 29 С 47/38, 1978. (54) МАШИНА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ ВЫСОКОНАПОЛНЕННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ (57) Изобретение касается полимерного машиностроения и м.б. использовано для непрерывного формования заготовок иэ высоконаполненных композиций. Цель иэоИзобретение относится к полимерному машиностроению и может быть использовано для непрерывного формования заготовок с волокнистым наполнителем.

Цель изобретения — повышение производительности машины и качества получаемых заготовок.

На фиг.1 изображена машина для получения заготовок иэ высоконаполненных полимерных композиций, общий вид; на фиг.2 — вид А на фиг.1.

Машина для получения заготовок из высоконаполненных полимерных композиций содержит вертикальный материальный цилиндр 1 с жестко закрепленным на нем со„„Я3 „„1691121 А1 бретения — повышение производительности машины и качества получаемых заготовок.

Для этого машина содержит вертикальный материальный цилиндр, соединенный с приводом вращения и загрузочным бункером. Внутри материального цилиндра размещен неподвижный червяк, верхней своей частью он расположен в бункере по всей его ширине и высоте. Под материальным цилиндром соосно ему размещена головка с формующим штуцером. Они снабжены регулируемым приводом вращения вокруг вертикальной оси. При работе эа счет подбора скорости вращения головки, при которой отсутствует проскальзывание материала, обеспечивается повышение производительности и качества заготовки. На- Я личие в бункере червяка с нарезкой обеспечивает дополнительный подпор материала в зоне загрузки. 2 ил. осным загрузочным бункером 2 и приводом 0

3 вращения, ювЪ

Внутри материального цилиндра 1 размещен неподвижный червяк 4 с винтовой нарезкой. Червяк 4 верхней своей частью соединен с питающим элементом, образо° Ъ ванным продолжением винтовой нарезки червяка, каждая расположена в полости загрузочного бункера 2 по всей ширине и вы- в соте для создания подпора материала, Под материальным цилиндром 1 соосно ему размещена выходная головка 5 с соосным ей формующим штуцером 6, Головка 5 вместе со штуцером 6 снабжена регулируемым приводом 7 ее вращения вокруг верти1691121 калькой оси в направлении вращения материального цилиндра 1.

Нарезка червяка 4 в полости бункера 2 выполнена в виде сплошной спиральной ленты 8.

Машина снабжена верхней 9, промежуточными 10 и 11 и нижней 12 траверсами соответственно. Материальный цилиндр 1 и выходная головка 5 установлены посредством радиальных подшипников 13 и 14 соответственно.

Траверсы 9 — 12 смонтированы на колоннах 15, установленных в фундаментной плите 16. Нижняя траверса 12 посредством гаек 17 смонтирована с возможностькг перемещения в направлении продольной оси материального цилиндра 1. Выходная головка 5 может быть смежной.

Машина работает следующим образом.

Включается привод 3 вращения материального цилиндра 1. Вместе с цилиндром 1 вращается и загрузочный бункер 2. Перерабатываемый материал загружается в бункер

2, откуда за счет вращения бункера 2 относительно неподвижного червяка 4 транспортируется, уплотняясь, в сторону выходной головки 5 и продавливается через нее в виде соответствующей заготовки.

Благодаря тому, что загрузочный бункер 2 смонтирован соосно с цилиндром 1 в вер1икальном направлении, а нарезка червяка 4 выходит за пределы материального цилиндра 1.в полость загрузочного бункера

2, обеспечивается устойчивое питание машины, а следовательно, и повышение ее производительности, поскольку нарезка червяка 4 в зоне загрузки полностью погружена в перерабатываемый материал, который принудительно направляется в канал нарезки не только под действием гравитационных сил, но и за счет сил трения о нарезку червяка 4 в зоне загрузки по всей ее окружности.

При работе машины фактическая линейная скорость выхода заготовки из головки 5 равна

«G

Ч=—

1 где G — объемная производительность машины;

F площадь поперечного сечения канала формующего штуцера 6 на выходе, м2.

Известно, что

S iN gА /c, соэф где Dcp — средний диаметр нарезки червяка (шнека); р- угол подъема нарезки червяка;

S — площадь поперечного сечения винтовой канавки червяка, м;

i — число заходов нарезки;

N — скорость вращения цилиндра, об/с;

5 ф — коэффициент заполнения винтовой канавки перерабатываемым материалом;

А — коэффициент подачи.

Технически максимально возможная объемная производительность будет

10 при ф = 1 и А -. 1, т.е

6макс= — - S i N, «%De соэр

15 тогда

Ч макс

20 Выразим иэ предыдущих уравнений .значения фактической и максимально возможной объемной производительности

G=VΠ— Si ИУА, 25

SP Ос

Омакс = Чмакс — S N совр и возьмем их соотношение зо . „д. .

Чмакс N

Поскольку при переработке высоконаполненных полимерных композиций винтовой канал в нарезке червяка как правило эапол35 нен по всему обьему, то ф- 1, тогда

Ч «й А»

Ч.",. = = : обозначим

N А=мпр, Ч N па.

Чмакс N

Nnp =N =N А.

Ч макс

45 Видно; что скорость вращения пробки

Nnp в нарезке червяка меньше скорости Вращения. цилиндра.

Следовательно, для устранения дефор. мации сдвига между материалом в нарезке червяка и материалом в головке последнюю необходимо вращать со скоростью

Ч

Nr =Neap = — N.

Чмакс

Поскольку Чмакс известна иэ конструкции машины, а Ч может быть измерена, то йг легко может быть рассчитана и при наличии соответствующей автоматизированной системы управления задана приводу вращения головки, 6

Наиболее вероятным и приемлемым с практической точки зрения является режим, при котором пробка материала в нарезке червяка 4 имеет угловую скорость, меньшую угловой скорости червяка, а ее величина оп- 5 ределяется многими факторами (температурой и шероховатостью рабочих поверхностей червяка 4 и материального цилиндра 1, сопротивлением головки 5, свойствами перерабатываемого материала, . О скоростью вращения червяка 4 и другими).

Следовательно, для достижения режима работы машины, при котором сдвиг между пробками материала в нарезке червяка 4 и в головке 5 минимален, необ- (5 ходимо регулировать не только температуры червяка 4 и цилиндра 1 и скорость вращения червяка 4 (как зто обычно и делается), но и скорость вращения головки 5, согласуя ее с факгической скоро- 20 стью вращения пробки материала в нарезке червяка 4. Оценить скорость вращения последней можно il0 Величине линейной скорости выхода заготовки из разгрузочного штуцера б головки 5, кото- 25 рая имеет максимальное значение при угловой скорости вращения пробки материала в нарезке червяка 4, равно(л нулю, и минимальное (нулевое) значение при угловой скорости пробк(л, равной угловой 30 скорости вращения червяка 4.

Физический смысл этого режима состоит в следующем. Из-за проскальзывания относительно цилиндра 1 материал в нарезке червяка 4 переместится за один оборот ци- 35 линдра 1 не на целый шяг нарезки, как этоимеет место, например, при одном повороте гайки относительно винта, а только на некоторую его часть, Одновременно это означает, что фактическ,я объемнал произво-, 40 дительность машины меньш максимально

ВОЗМОЖНОГО ЕЕ ЗНаЧЕНИЯ (макс, ИЛИ Чтс фЯКтическая скорость выхода заготовки из разгрузочного штуцера Ч меньше -;.

G =Л 6макс

Ч =А Чмакс. (1)

Поскольку объемнал производительность 6 50 прямо пропорционально связана со скоростью вращения пробки материале йпр относительно оси червяка 4, то с учетам (1) правомерно записать 4пр = Ммакс пр А= Йцил 1, (2) поскольку 55

Ймакс пр = бачил, т.е.! (г == Л t (((l((I

Благодаря тому, что материальный цили - p "(! l Гбловкя 5 ряспо.(ожен ы сООснО, 3 !

::= 0333(-::-(ЯЯ -(ЯСТЬ ЧЕРВЯ КЯ - - .Г . !fl ((OCT!,(0 РЯС-! ОЛ". :-КЕНЯ 30 ЬРЯЩЯ(0(((ИХС((("BТЕОИЗЛЬНОМ ,.ъ(г(и:-;Яре 4 и загрузочном бункере 2, практически Вся паоезка червяка 4 оказывает проталкива:О,ее Воздействие на перЕраба"=-, ВЯЕ":å,! É -(BTBPVIB Ji, Я ПРОфИЛ(:Р (((ОПЦИЙ I<3 нял Ограниче i только размерами штуцера б !

Г:.;c ;orl!..i цилиндр ; : 0 03 <3 5 HB(loll, : ;—((-. ; ВОЗМСХ;(-*OCT(-.. С ., 3= -О(ЕНИЯ В ОДНУ СТО ,:;, =-!,р=-(ч", 1,. (,Я

Iде (; -- скор:iсc.! :, Вращения Головки;

N-;;> —,-...-., —:сть Вр щения пробки матеiIABl1 0 (НО (i, HO (iPOPCI!!5(ID(i OCI! !!0Pgg (,.;;, — 000p001ь врагц(.н(. (цилиндра;

:;- коэффициент пода ги материала в

Г(00<((i !Л . (p (Ощу!О ГОЛ О ВКу1

ТO:(ОЛНОСТЬ(О ИСКЛЮЧЯЕ-:СЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЕ сколь к=.н"..е материала, находящегося в на;, <..=.: червяка 4, и материала, находящегося в:,= нале Г(„ :офилирующей Головки 5, что улучшает ячество изделия и повышает про-. изводительность машины.

Кроме того. благодаря тому, что винто=3.-! нарезка в 30(-Ie заго зочного бункера 2 является продолжением Винтовой нарезки (е: !l:!(;3 4, ширина GB Г(растирается оТ внутр=--.:-(ней сте((ки бункера 2 до сердечника червяка 4, нарезка обеспечивает не только транспортирование материала В нарезку основной части червяка 4, но и необходимое его уплотнен(.е H подпор, что повышает производительностьь машины, Благодаря тому, ч1о головка 5 вращает(.:;= с угловой скоростью, равной угловой скорост(-. Вращен((л пробки ма Гериала в нарезке червяка 4, пол(ностыо устраняется от (Ос((тельное скольжение E(окружном направл(ении частиц материала В головке и В

=- .Озке червяка 4. Следовательно, материал из ;=: (3!!3.;. Ярезки червяка 4 683 сдвиГя В

О!«;."; "! (ОК((3, рЯЕЛен (((ПеpLXOpИТ В П рофИ .:.((Зу .,".- ш((й,=-нал штуцcD = б Головки 5, что

> -"-Граняе:Г Разрушен((В с ((Зуктуры сформи ровавш=..„-ося потока и (Ястиц няполнителя, c(iLix

ПОВЬ(:ВЕН(ВО КЯ IGCTBB ПОЛУЧ38МОЙ ЗЯГОТОВ<(1 0 р м:,(л я ((3 0 б р 8 (8 н и л (.1(3(((ина длл получения загОУОВО!к из выСО;::ОНЯПОЛНаННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИР 0 (Т Е (З Х- ц I 3 ci ВВОТК КЯЛЬНО ((!!o .-.—,((н:-.((.Иа(е(((.аль((ыи цилиндр со

1691121 единенный с приводом вращения, жестко закрепленный на материальном цилиндре соосно с ним загрузочный бункер, неподвижный червяк, размещенный нижней частью в материальном цилиндре и соединенный в верхней части с питающим элементом, расположенным в загрузочном бункере по всей его высоте, и выходную головку с формующим штуцером, смонтированную под материальным цилиндром соосно с ним, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности машины и качества получаемых заготовок, выходная головка снабжена регулируемым приводом для ее вращения относительно

5 вертикальной оси совместно с формующим штуцером, который смонтирован соосно с выходной головкой, причем питающий элемент образован продолжением винтовой нарезки червяка, расположенной по всей

10 ширине загрузочного бункера, для создания подпора материала.

1691121

Составитель В.Ларютин

Редактор M.Êoáûëÿíñêàÿ Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Заказ 3893 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101