Устройство для охлаждения экструдируемых полимерных изделий

 

/;

В. 3. Фещенко и В. В. Малиновский

Ф (72) Авторы изобретения (7I ) заявители. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ OXJIARlIEHHH

ЭКСТРУДИРУЕМЫХ ПОЛИМЕРНЫХ

ИЗДЕЛИЙ .

Изобретение относится к переработке полимерных изделий экструзией, в частности к устройствам для охлаждения экструдируемых труб, кабелей и других погонажных изделий в колеблющемся потоке охлаждающей жидкости.

Известно устройство для охлаждения . экструдируемых полимерных изделий, содержащее установленную на опорной раме замкнутую камеру с торцовыми фланцами, выполненные из эластичного материала,: с центральным отверстием для прохода охлаждаемого изделия перегородки,. ус тановленные на входе и выходе из замкнутой керы, расположенные на каре 15 штуцера для входа и выхода охлаждающей жидкости, и вибропривод jl) .

Недостатком такого устройства является то, что оно не позволяет охлаждать

20 изделия с наружным диаметром более 100 мм, поскольку вибрапровод не создает значительную, порядка 100-ЗООГц и более.,частоту. колебаний охлаждающей жидкости, так как указанные частоты соответствуют 6000-18000 об/мин вала вибропровода. Опорная. система и . подшипниковые опоры вибропривода при таких оборотах вала работают очень недолговечно и кратковременно. Кроме того, с ростом диаметра трубы увеличивается диаметр замкнутой камеры и количество охлаждающей жидкости, что приводит к значительному росту энергетических затрат и мощности -вибропривода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для охлаждения экструдируемых полимерных иэделий, содержащее установленную на опорной раме замкнутую камеру с торцовыми фланцами, выполненные из эластичного материала, с центральным отверстием для прохода охлаждаемого изделия перегородки, установленные на входе и выходе из замкнутой камеры, расположен428

3 975 ные на камере штуцера для входа и выхода охлаждающей жидкости, и вибропривод P2g .

Недостаток известного устройства состоит в том, .что оно не позволяет вести интенсивный процесс охлаждения труб диаметром свыше 100 мм, так как для создания незатухающего вращающегося вихря вокруг изделия, диамет ром свыше 100 мм, требуется создать амплитуду колебания не менее 6-10 мм, а частоту колебаний довести до 50 Гц и более, что вибропривод не позволяет осуществить. Кроме того, устройство позволяет создавать интенсивное круговое движение потока охлаждающей жидкости вокруг продольной оси охлаждаемого изделия лишь при значительных (до 10 ) ускорениях колебания корпуса охлаждающего устройства, что создает значительные динамические нагрузки на опорную раму и вибропривод охлаждающего устройства с колеблющимся потоком охлаждающей жикости.

25

45 жидкостью через щтуцера 17. Через уп-, 55 лотнительные перегородки 12 протягиЦель изобретения - повышение эффективности процесса охлаждения термопластичных труб большого диаметра эа счет снижения динамических нагрузок на опорную раму устройства.

Поставленная цель достигается тем., что в устройстве для охлаждения экстру» дируемых полимерных изд елий, содержащем установленную на опорной раме замкнутую камеру с торцовыми фланцами,, выполненными из эластичного материала с центральным отверстием для прохода охлаждаемого изделия перегородки, установленные на входе и выходе из замкнутой камеры, расположенные на камере штуцера для входа и выхода охлажgammeR жидкости, и вибпривод, в дне камеры выполнены отверстия, закрытые гибкими элементами, а вибропривод выполнен в виде установленных на валу кулачков, число которых выбрано равным числу отверстий в дне камеры, причем кулачки размещены равномерно по окружности вала со смещением относительно друг друга, а каждый кулачок выполнен в виде ролика, установленного в обойме, смонтированной на стержне, закрепленном на валу, и установлен с возможностью обкатки роликами гибких элементов.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема устройства для охлаждения экстру дируемых полимерных иэделий, общий вид; .на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1. ф

Устройство содержит замкнутую камеру 1 с верхней крышкой 2, установленную на опорной раме 3. На нижнем основании опорной рамы 3 установлен на двух подшипниковых опорах 4 вал 5 с закрепленными на нем кулачками, каждый из которых выполнен в виде ролика 6, установленного на обойме 7, смонтированной на стержне 8, закрепленном на валу 5. Обойма 7 закреплена на стержне 8 с помощью резьбового соединения, что позволяет регулировать длину кулачка . Кулачки размещены равномерно по окружности вала 5 со смещением относительно друг друга. Вал 5 соединен с электродвигателем 9 посредством упругой муфты 10. На торцовых стенках замкнутой камеры 1 расположены фланцы

11 и выполненные из эластичного материала с центральным отверстием для прохода охлажцаемого изделия перегородки 12, служащие для герметизации внутреннего объема камеры 1. В дне камеры 1 выполнены отверстия 13, закрытые гибкими элементами 14 иэ резины. В замкнутой камере 1 располохсены на различных по высоте уровнях три коленообразных сливных патрубка

15, которые служат для поддержания соответствующего уровня охлаждающей жидкости, Для предотвращения всплытия охлаждаемого иэделия (трубы из полимера) в камере 1 охлаждающего устройства установлены ограничители, представляющие собой укрепленные на боковой стенке камеры 1 в опорах скольжения (не показаны), выполненных из фторопласта, валики 16, с возможностью их вращения при протягивании изделия через охлаждающее устройство.

На крышке 2 расположено смотровое окно (не показано) и два штуцера 17 для подвода охлаждающей жидкости, Работа устройства осуществляется следуюшим образом.

От электродвигателя 9 через упругую муфту 10 вращательное движение передается на вал 5. Вал 5, вращаясь, поочередно контактирует кулачками (роликами 6) с гибкими элементами 14, закрепленными в отверстиях 13 дна камеры 1. Камера 1 заполнена охлаждающей вают тянущим устройством (не показано) охлаждаемое изделие - трубу 18, которая помещена в ограничительные ва28 4

И =350 Вт позволял развивать число оборотов вала в диапазоне 3006000 об/мин. Так как кулачки размещены равномерно по окружности вала со смешением относительно друг друга, то в течение одного оборота вала возникает три ударных волны. В указанном диапазоне вращения вала число ударных волн и соответствующее им число колебаний составляло соответственно 15-300 -Гц.

В качестве охлаждаемого иэделия в камеру помешали трубу иэ ПЭНД диаметром 110 мм и толщиной стенки

5 мм. С ростом числа оборотов вала от 300 об/мин и выше наблюдалось через смотровое окно на крыше камеры увеличение ш1тенсивности перемешивал .я охлаждающей жидкости по всему объему камеры на оборотах, равйых И =12001500 об/мин. Интенсивность перемешпвания охлаждающей жидкости определялась при помощи наблюдения через смотровое окно за циркуляцией гранул ПЭНД, помещенных в охлаждающую жидкость.

Гранулы ПЭНД служили индикаторами для качественного визуального определения степени интенсивности перемешивания охлаждающей жидкости в устройстве вокруг и вдоль охлаждаемой трубы.

Уровень охлаждающей воды был установлен в камере таким образом, что превышал на величину 40-60 мм верхнюю часть изделия и не доходил до верхней крышки корпуса на величину 2-3 амплитуд волны, т.е. 20-60 мм. Этот зазор необходим для осуществления свободного движения и перемешивания охлаждающей жидкости, в которой создают ударные волны, щей жидкости негерметические синусоидальные колебания, а при обкатке куволны, что в конечном итоге ведет к тому, что растет удельная мощность, подводимая к рабочему объему охлаждающей жидкости. Это позволяет воздействовать на поток. охлаждающей жидкости нагрузки на.вибропривод и опорную ра5 9754 лики 16, чтобы предотвратить ее всплытие и обеспечить омывание всей поверх ности.

Во время обкатывания кулачками (роликами 6) гибких элементов 14 s ох- 5 лаждающей жидкости возникает ударная волна. Частота возникновении ударной волны соответствует произведению час тоти вращения вала 5 на число кулачков, помещенных на нем, а высота волны рай- и на амплитуде (3 ) колебаний гибкого ъ элемента 14. Резьбовое соединение меж» ду обоймой 7 и стержнем 8 позволяет регулировать длину кулачка.: и следоt 15 вательно, величину амплитуды колебания гибкого элемента 14 и, таким образом, амплитуду или высоту ударной волны от;

2 до 30 мм. Каждый кулачок может быть установлен либо с одинаковой для всех кулачков длиной. и соответственно амплитудой ударной волны, либо с возрастающей по ходу движения охлажда мого изделия 18 длиной кулачка и амплитудой ударной волны, либо с убывающей по ходу движения иэделия 18 длиной куИ лачков и амплитудой ударной волны. Последнев обстоятельство позволяет осуществить различные по своей интенсивности охлаждения иэделия по длине охлаждающего устройства.

Создание в охлаждающей жидкости ударных волн с большой частотой их возникновения и амплитудой, а также соз- дание градиента скорости и ускорения ударных волн в направлении движения ..изделия, способствует интенсивному пе ремешиванию нагретых и холодных слоев охлаждающей жидкости, созданию ее равномерной температуры, интенсивному отводу тепла от наружной поверхности полимерных изделий, уменьшению внут В устройстве излучатель колебаний ренних напряжений и улучшению качества (гибкий элемент дна камеры охлаждаюполучаемых изделий из термопластов. щего устройства) создает в охлаждаюПример . Проверка работы устройства для охлаждения была проведена на образце устройства длиной 1200 мм. лачком (роликом) гибкого резинового

По длине дна камеры охлаждающего уст элемента в охлаждающей жидкости соэройства с промежутком в 300 мм были дается спектр колебаний в виде ударной расположены три прямоугольных отверстия, ширина которых составляла 50 мм.

На валу были установлены три кулачка (ролика), диаметр которых составлял

30 мм.

Амплитуда колебания гибких реэино- достаточно малым расходом энергии. эых элементов, помещенных в прямоуголь» При этом отсутствуют затраты энергии ные отверстия дна камеры, была пере- на колебание камеры охлаждающего менной и составляла 10, 18 и 30 мм. устройства, что снижает динамические .Коллекторный электродвигатель мощностью

9754 му и снижает. удельные затраты мощности.

При необходимости увеличения частоты колебаний иа валу можно установить требуемое количество кулачков (больше 5 трех) и гибких элементов в дне камеры.

Использование изобретения позволит обеспечить охлаждение экструдируемых °

10 изделий в колеблюшемся потоке охлаждающей жидкости для экструдируемых из- ) делий любых типоразмеров, но преимущественно труб с диаметром свыше 100 мм.

Формула изобретения

Устройство для охлаждения экструдируемых полимерных изделий, содержащее установленную на опорной раме замкну- 29 тую камеру с торцовыми фланцами, выполненные из эластичного материала с центральным отверстием для прохода охлаждаемого изделия перегородки, установленные на входе и выходе из замкнутой

1$

1 камеры, расположенные на камере шту28 8 цера для входа и выхода охлаждающей жидкости, и вибропривод, о т л и ч а— ю ш е е с я тем, что, с целью повы-шения эффективности процесса охлаждения термопластичных труб большого диаметра за счет снижения динамических нагрузок на опорную раму устройства, в дне камеры выполнены отверстия, закрытые гибкими элементами, а вибропривод выполнен в виде установленных на валу кулачков, число которых выбрано равным числу отверстий в дне камеры, причем кулачки размещены равномерно по окружности вала со смешением относительно друг друга, а каждый кулачок выполнен в виде ролика, установленного в обойме, смонтированной на стержне, закрепленном на валу, и установлен с возможностью обкатки роликами гибких элементов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 446432, кл..В 29г 3/08, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 513871, кл. В 29 Q 23/04, 1973 (прототип ) .

975428

И

Составитель М. Фитисова

Редактор В. Лазаренко Техред A.Áàáèíåö Корректор Н. Король

Заказ 8901/25 Тщзаж 679 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

Филиал ЛПП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4