Головка экструдера с регулируемым профилем формующего канала

 

Изобретение относится к переработке термопластичных материалов и может быть использовано в отраслях промышленности, применяющих экструзию. Головка экструдера содержит матрицу с формующим каналом, профилеобразующую пластину, копир и ролик. Профилеобразующая пластина выполнена с возможностью перекрывания формующего канала. Матрица головки снабжена пружиной, противоположный конец которой жестко закреплен на корпусе экструдера. Матрица выполнена с диаметрально расположенными выступами, имеющими возможность перемещения в направляющих копира. Направляющие размещены параллельно оси шнека. На наружной поверхности матрицы выполнен радиальный паз, в котором расположена профилеобразующая пластина с отверстием. Отверстие пластины совмещено с отверстием формующего канала и имеет с ним одинаковую форму. Другой конец пластины соединен с роликом, который контактирует с копиром. Изобретение позволяет стабилизировать давление в предматричной зоне экструдера при изменении технологических параметров процесса в ходе экструдирования различного исходного сырья. 2 ил.

Изобретение относится к переработке термопластичных материалов и может быть использовано в отраслях промышленности, применяющих экструзию.

Известна головка шприцмашины (экструдера) с регулируемым профилем формующего отверстия (канала), состоящая из пакета профилеобразующих пластин, поджатых к опорной плите головки экструдера с возможностью их перемещения в направлении перекрывания формующей щели и снабженных пазами, взаимодействующими с выставляющим органом, выполненным в виде ромбообразного элемента со смонтированными в его вершинах роликами, причем выставляющий орган кинематически связан со сменным копиром [Авторское свидетельство СССР N 295684, кл. B 29 F 3/04, 12.02.71., Бюл. N 8].

Недостатком известной головки является сложность конструкции механизма регулирования профиля формующего отверстия, вследствие чего стабильность проведения процесса экструзии не гарантируется. Невозможность автоматического регулирования величины давления (выставление заданного профиля производится в ручную) приводит к ухудшению не только качества получаемого продукта, но и его внешнего вида. Кроме того, известная головка является узкоспециализированной, предназначенной только для изготовления протекторных заготовок, что ограничивает область ее применения.

Технической задачей изобретения является стабилизация давления в предматричной зоне экструдера при изменении технологических параметров процесса в ходе экструдирования различного исходного сырья за счет "автоматического" варьирования проходного сечения формующих каналов головки.

Поставленная задача достигается тем, что в головке экструдера с регулируемым профилем формующего канала, содержащей матрицу с формующим каналом, профилеобразующую пластину, выполненную с возможностью перекрывания формующего канала, копир и ролик, согласно изобретению матрица головки снабжена пружиной, противоположный конец которой жестко закреплен на корпусе экструдера, и выполнена с диаметрально расположенными выступами, имеющими возможность перемещения в направляющих копира, расположенных параллельно оси шнека экструдера, причем на наружной поверхности матрицы выполнен радиальный паз, в котором расположена профилеобразующая пластина, выполненная с отверстием, совмещенным с формующим каналом и имеющим одинаковую с ним форму, при этом другой конец пластины соединен с роликом, контактирующим с копиром.

При нарушении устойчивого режима работы экструдера (пульсации производительности и давления в случае наличия неравномерности в смеси) или изменении режима работы, например при смене состава смеси, требуется изменение проходного сечения отверстий формующей головки.

В предлагаемом устройстве предусматривается "автоматическое" регулирование профиля формующего канала за счет неизбежных пульсаций давления в предматричной зоне экструдера.

Так, в случае превышения максимально допустимой величины давления в предматричной зоне подпружиненная матрица под действием чрезмерных давлений перемещается в сторону выхода продукта, заставляя тем самым катиться ролик по копиру, увлекая профилеобразующую пластину вверх и увеличивая проходное сечение формующего канала матрицы. Образующийся больший зазор между выходным концом шнека и предматричной зоной экструдера, а также более открытый канал для прохода продукта способствуют стабилизации величины давления. Максимальное проходное сечение для течения расплава продукта соответствует проходному сечению формующего канала матрицы.

Пределы регулирования, геометрия копира определяются размерами формующих каналов матрицы и реологическими свойствами перерабатываемого сырья.

Конструкция головки предусматривает возможность замены имеющегося копира на копир с другой геометрией в случае изменения технологических параметров экструзионного процесса при переходе на новый вид сырья. Наличие сменных копиров с различной геометрией обеспечивает универсальность экструзионной головки, что позволяет перерабатывать широкий спектр материалов.

Выполненный в матрице перпендикулярный паз для размещения профилеобразующей пластины располагается максимально близко к ее краю с условием соблюдения жесткости конструкции. Это необходимо для устранения застойных зон расплава продукта.

Пружина подобрана таким образом, что она отрегулирована на определенное усилие отжатия, при превышении которого она расжимается.

При стабилизации режима работы экструдера давление и, соответственно, усилие отжатия снижаются и матрица под действием пружины возвращается в исходное положение.

На фиг. 1 изображена предлагаемая головка экструдера в поперечном разрезе; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

На фиг. 1 показаны корпус экструдера 1, шнек 2, матрица 3, сменный копир 4 с направляющими 10, пружина 5. Матрица 3 содержит формующий канал 6, профилеобразующую пластину 7 с отверстием 8, причем на другом конце пластины 7 установлен ролик 9.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Под давлением, развиваемым шнеком 2 экструдера, продукт поступает в предматричную зону и продавливается через формующий канал 6 матрицы 3. Окончательную форму продукт получает проходя через отверстие, образованное формующим каналом 6 и профилеобразующей пластиной 7. Максимальное сечение этого отверстия соответствует проходному сечению формующего канала матрицы (т.к. отверстие формующего канала 6 и отверстие 8 профилеобразующей пластины 7 имеют одинаковую форму). Причем проходное сечение образованного отверстия устанавливается "автоматически" в зависимости от продукта и развиваемого экструдером давления, т. е. под напором продукта подпружиненная матрица 3 сдвигается вперед (или назад), перемещая соответственно и профилеобразующую пластину 7 до тех пор, пока не образуется требуемое проходное сечение отверстия для данных условий процесса. Таким образом, устанавливается устойчивый режим работы экструдера с заданным диапазоном изменения давления в предматричной зоне. В случае возникающих пульсаций давления и производительности, которые превышают усилие отжатия пружины 5, матрица 3 под действием этой пружины сдвигается по направляющим 10 копира 4, размещенных параллельно оси шнека, вперед. Ролик 9, перемещаясь по копиру 4, поднимает пластину 7 вверх и увеличивает проходное сечение формующего канала 6 матрицы.

Таким образом, использование изобретения позволит оптимизировать процесс экструдирования различного исходного сырья за счет "автоматического" регулирования проходного сечения формующего канала матрицы, а также за счет достигнутой универсальности экструзионной головки. Предлагаемое устройство решает проблему стабилизации давления и производительности, что позволяет получать экструдаты высокого качества.

Формула изобретения

Головка экструдера с регулируемым профилем формующего канала, содержащая матрицу с формующим каналом, профилеобразующую пластину, выполненную с возможностью перекрывания формующего канала, копир и ролик, отличающаяся тем, что матрица головки снабжена пружиной, противоположный конец которой жестко закреплен на корпусе экструдера, и выполнена с диаметрально расположенными выступами, имеющими возможность перемещения в направляющих копира, расположенных параллельно оси шнека экструдера, причем на наружной поверхности матрицы выполнен радиальный паз, в котором расположена профилеобразующая пластина, выполненная с отверстием совмещенным с формующим каналом и имеющим одинаковую с ним форму, при этом другой конец пластины соединен с роликом, контактирующим с копиром.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2