Шнековый пластикатор-дозатор для переработки термореактивных материалов

Шнековый пластикатор-дозатор для переработки термореактивных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ШНЕКОВЫЙ ПЛАСТИКАТОРДОЗАТОР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕРМОРЕАКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий вертикально расположенный материальный цилиндр с отрезным устройством, кони ческий загрузочный бункер и шнек с приводом вращения, причем шнек и материальный цилиндр смонтированы с возможностью относительного осевого перемещения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы пластикатора-дозатора и улучшения физико-механических свойств изделий с волокнистым наполнителем за счет предотвращения его разрушения при загрузке в материальный цилиндр, загрузочный бункер снабжен лопастью, которая выполнена в виде полуцилиндра с криволи нейной нижней кромкой, образованной пересечением конуса полуцилиндром, и смонтирована эксцентрично оси шнека с возможностью вращения в.направлении, противоположном направлению вращения шнека. § (Л ел ю 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ с ... -,. с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

-"I

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3493020/23-05 (22) 21.09.82 (46) 07;11.83. Бюл. № 41 (72) В. А. Татаркин и Б. А. Петров (53) 678.057 (088.8) (56) 1. Гиберов 3. Г. и др. Механическое оборудование предприятий для производства полимерных и теплоизоляционных изделий. М., «Машиностроение», 1973, с. 176—

177, р. 103.

2. Авторское свидетельство СССР № 939222, кл. В 29 В 1/06, 1980 (прототип) . (54) (57) ШНЕКОВЫЙ ПЛАСТИКАТОРДОЗАТОР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕРМОРЕАКТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий вертикально расположенный материаль„„Я0„„1052394 А ный цилиндр с отрезным устройством, конический загрузочный бункер и шнек с приводом вращения, причем шнек и материальный цилиндр смонтированы с возможностью относительного осевого перемещения, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения надежности работы пластикатора-дозатора и улучшения физико-механических свойств изделий с волокнистым наполнителем за счет предотвращения его разрушения при загрузке в материальный цилиндр, загрузочный бункер снабжен лопастью, которая выполнена в виде полуцилиндра с криволи нейной нижней кромкой, образованной пересечением конуса полуцилиндром, и смонтирована эксцентрично оси шнека с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению вращения шнека. Я

l052394

55 и смонтирована эксцентрично оси шнека с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению вращения шнека.

Изобретение относится к переработке пластических масс и может быть использовано для пластикации и дозирования термореактивных материалов с волокнистым наполнителем при их прессовании в изделия.

Известен вертикальный экструдер-пластикатор непрерывного действия для полимерных материалов, состоящий из загрузочного бункера, конического шнека с приводом и материального цилиндра, на котором закреплена оформляющая головка.

Исходный материал из бункера непрерывно захватывается шнеком, пластицируется по мере продвижения вдоль материального цилиндра и выдавливается через оформляющую головку в виде заданного профиля (1 J .

Недостатком пластикатора является возможность его использования только для термопластических материалов, так как наличие застойной зоны между шнеком и оформляющей головкой приводит к отвердению термореактивного материала в этой зоне, что не позволяет использовать конструкцию данного пластикатора для переработки термореактивных материалов. Кроме этого, в данном пластикаторе невозможно осевое перемещение шнека при наборе и выдавливании дозы, а также не предусмотрено отрезное устройстоо.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является шнековый пластикатордозатор для переработки термореактивных материалов, содержащий вертикально расположенный материальный цилиндр с отрезным устройством, конический загрузочный бункер и шнек с приводом вращения, причем шнек и материальный цилиндр смонтированы с возможностью относительного осевого перемещения. Шнек имеет цилиндрическую секцию, размещенную в материальном цилиндре, и коническую секцию, расположенную в коническом загрузочном бункере.

Цилиндрическая секция указанного шнекового пластикатора смонтирована с возможностью осевого перемещения относительно конической секции посредством шлицевого соединения, размещенного в осевом канале, который выполнен в конической секции шнека. Кроме того, коническая секция шнека смонтирована с возможностью перемещения относительно продольной оси загрузочного бункера посредством резьбового соединения.

Перерабатываемый материал из бункера захватывается конической секцией шнека, уплотняется им и загружается в материальный цилиндр, где захватывается витками цилиндрического шнека, перемещается вдоль материального цилиндра, пластицируется и накапливается в замкнутом объеме, ограниченном торцом цилиндрического шнека, стенками материального цилиндра и ножомзаслонкой отрезного устройства. После на5

2 бора дозы нож-заслонка открывается и при помощи возвратно-поступательного движения шнека выдавливается определенная доза, отрезание которой осуществляется при движении ножа-заслонки в обратном направлении (2).

Однако при переработке материалов с волокнистым наполнителем предлагаемый шнековый пластикатор-дозатор вертикального типа с коническим шнеком обладает рядом недостатков. В результате значительных давлений, развиваемых коническим шнеком на выходе в материальный цилиндр, материал испытывает значительные сдвиговые деформации, что приводит к интенсив-. ному срезу и разрыву волокон.

Кроме того, устройство характеризуется возможностью переуплотнения материала на участке конического шнека, что может привести к его поломке. Геометрические параметры конического шнека, зависящие от площади поперечного сечения витка, определяют стабильность работы указанного пластикатора с достаточной производительностью. С целью получения максимальной производительности площадь поперечного сечения витка конического шнека должна быть больше максимальной площади поперечного сечения агломераторов частиц перерабатываемого материала, что может быть обеспечено выбором шага нарезки конического шнека t больше максимального размера агломерата. При этом максимальная степень сжатия материала в канале конического шнека по отношению к сжатию его в цилиндрическом шнеке должна быть меньше допускаемой сжимаемости материала при заданной величине максимально развиваемого давления. Невыполнение данного условия приводит к резкому возрастанию осевых усилий вследствие сильного переуплотнения материала и к поломке в некоторых случаях конического шнека.

Целью изобретения является повышение надежности работы пластикатора-дозатора и улучшение физико-механических свойств изделий с волокнистым наполнителем за счет предотвращения его разрушения при загрузке в материальный цилиндр.

Указанная цель достигается тем, что в шнековом пластикаторе-дозаторе для переработки термореактивных материалов, содержащем вертикально расположенныи материальный цилиндр с отрезным устройством конический загрузочный бункер и шнек с приводом вращения, причем шнек и материальный цилиндр смонтированы с возможностью относительного осевого перемещения, загрузочный бункер снабжен лопастью, которая выполнена в виде полуцплиндра с криволинейной нижней кромкой„образованной пересечением конуса полуцилиндром, !

052394

На фиг. 1 изображен шнековый пластикатор-дозатор, обший вид; на фиг. 2 сечение А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — узел ! на фиг. 1; на фиг. 4 — аксонометрическое изображение загрузочного бункера и лопасти; на фиг. 5 — развертка лопасти; на

5 фиг. 6 — зависимость изменения средней длины волокнистого наполнителя по длине канала шнека при использовании в бункере конического шнека (сплошная линия) и лопасти (пунктирная линия); кривые на гра- !О фике ограничены зонами интенсивного разрушения наполнителя (заштрихованы).

Шнековый пластикатор-дозатор содержит.привод 1, гидроцилиндр 2, загрузочный бункер 3, материальный цилиндр 4, отрезное устройство 5, цилиндрический шнек 6, лопасть 7, шестерню 8 со шлицами «паразитные» шестерни 9, шестерню 10 с внутренней нарезкой, подшипники 11.

Шнек 6 смонтирован с возможностью осевого перемещения при помощи гидроцилиндра 2 и связан с приводом 1 посредством

20 шлицевого соединения. В загрузочном бункере 3 эксцентрично шнеку 6 смонтирована лопасть 7, выполненная в виде полуцилиндра с криволинейной нижней кромкой, образованной пересечением конуса полуцилиндром. Условия процесса загрузки требуют, чтобы материал захватывался лопастью 7 по всей высоте загрузочного бункера 3. А так как загрузочный бункер 3 состоит из цилиндрической и конической частей, то лопасть 7 полуцилиндрической формы в З0 конической части бункера 3 обрезается в соответствии с его конусностью. Из начертательной геометрии известно, что при сопряжении конуса и полуцилиндра, расположенного эксцентрично относительно оси конуса, образуется кривая АВС (фиг. 4) . З5

На плоскости кривая АВС проектируется также в виде кривой сложной конфигурации (фиг. 1 и 3). Для построения линии, образуемой при сопряжении фигур, используется способ параллельных вспомо- 0 гательных плоскостей. На фиг. 5 показана развертка лопасти ? при следующих геометрических характеристиках загрузочного бункера 3 и лопасти 7: диаметр бункера

Р =2?0 мм, угол наклона образующей в конической части А=45, эксцентриситет 45

00 =40 мм, радиус лопасти R 190 мм.

Лопасть 7 соединена с шестерней 10, которая установлена в подшипниках. 11 и приводится во вращение от шнека <), через зубчатые шестерни 8 и 9. Для осуществления возможности врашения лопасти 7 в сторону, противоположную вращению шнека 6, на бункере 3 установлены «паразитные» шестерни 9. Вращение шнека 6 и лопасти 7 в.противоположных направлениях возволяет получить большую относительную линейную скорость между поверхностями шнека 6 и лопастями 7, что способствует эффективному ворошению и захвату несущих материалов с волокнистым наполнителем. С целью возможности не только захвата, Но и псремсщения материала от периферии бункера 3 к его центру лопасть 7 устаионлсна эксценгрпчно относительно оси шпск» 6 (отрезок

0 — О,, фиг. 1 и 4), т.е. ось симметрии лопасти 7 .мешена отн<гсительш> сс <ьсп вращения. Таким образом, конструкция лопасти ?, выполненной в виде полуцилиндра, и расположение ее эксцентрично относительно оси шнека 6 способствуют перемешению несущих материалов по внутренней поверхности лопасти 7 от стенок бункера 3 к его центру, где материал захватывается витками цилиндрического шнека 6. Так как o<.tt симметрии шнека 6 и лопасти 7 параллельны друг другу, загрузка несьшучих материалов в шнеке 6 происходит без заметного его уплотнения, что значительно снижает разрушение волокнистого наполнителя. На фиг. 6 для материала волокнит У2-301-07 представлена зависимость изменения средней длины волокнистого на полн ител я по длине винтового канала шнека при использовании в бункере конического шнека 6 и лопасти 7. Отрезное устройство 5 неподвижно крепится к материальному цилиндру 4.

Шнековый пластикатор-дозатор для материалов с волокнистым наполнителем работает следуюшим образом.

Перерабатываемый материал поступает с помощью пневмотранспорта в загрузочный бункер 3, откуда он захватывается лопастью 7 и перемещается к центру бункера

3 без уплотнения. Попадая в клиновидный зазор, образованный наруж ней поверхностью шнека 6 и внутренней поверхностью лопасти 7, смещенной относительно оси вращения шнека на величину 001 (фиг. 4), ма териал затягивается в материальный цилиндр 4.

Эффективная загрузка несуших материалов с волокнистым наполнителем без их уплотнения в загрузочном коническом бункере.3 уменьшает до минимума разрушение волокнистого наполнителя (фиг. 6), что в итоге позволяет повысить физико-механические свойства. В материальном цилиндре

4 пресс-материал по мере продвижения нагревается, пластицируется и накапливается в замкнутом объеме, образованном торцом шнека 6, стенками материального цилиндра

4 и ножом-заслонкой отрезного устройства 5.

После набора дозы вращение шнека 6 и лопасти 7 прекращается, нож-заслонка отрезного устройства 5 перемещается в крайнее левое положение, открывая выходное отверстие материального цилиндра 4, шнек 6 при помоши гидроцилиндра 2 перемешается в нижнее положение, выдавливая таблетку, которая отрезается ножом-заслонкой при движении ее в крайнее правое положение.

Использование лопасти 7 в загрузочном бункере 3 шнекового пластикатора-дозатора вертикального типа позволяет эффективно вести переработку несыпучих термореактивных материалов с волокнистым наполните1052394

5 лем без разрушения наполнителя при загрузке их в материальный цилиндр 4, что позволяет на 20 — 25% повысить физикомеханические свойства изделий. Кроме того, форма лопасти 7, выполненной в виде полуцилиндра, нижняя кромка которого представляет собой кривую, образованную пересечением конуса полуцилиндром, повышает надежность работы пластикатора за счет исключения переуплотнения материала в рабочих органах пластикатора при любых

Ь параметрах переработки. Использование лопасти 7, выполненной в виде полуцилиндра, в загрузочном бункере 3 шнекового пластикатора позволяет также перерабатывать не только материалы с волокнистым напол5 нителем, но и несыпучие или плохо сыпучие пресс-порошки. Ожидаемый удельный экономический эффект от внедрения шнекового пластикатора-дозатора вертикального типа с лопастью в загрузочном бункере составляет l9,5 руб/т.

1052394

1052394

Редактор А. Гулько

Заказ 8763/! !

Составитель Л. Кольцова

Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Тираж 647 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! !3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4