Экструзионная головка для формования изделий из полимерных материалов

Экструзионная головка для формования изделий из полимерных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ЭКСТРУЗИОННАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащая корпус, конический наконечник, расположенный концентрично в корпусе с возможностью вращения, профилирующую матрицу, гильзу с внутренней конической поверхностью , размещенную в корпусе с образованием с наружной поверхностью конического наконечника рабочего зазора и снабженную механизмом осевого перемещения, отличающаяся тем, что, с целью повыщения качества изделия за счет стабилизации нагрева материала, механизм осевого перемещения выполнен в виде связанной с приводом вращения накидной гайки, соединенной с корпусом резьбовой нарезкой и смонтированной с возможностью контактирования с торцом гильзы, которая сопряжена с корпусом шпоночным соединением, а в гидьзе выполнена проточка для размещения профилирующей матрицы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК за В 29 F 3/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

11

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3576614/23-05 (22) 07.04.83 (46) 30.11.84. Бюл. № 44 (72) А. В. Попов, Н. В. Тябин, В. А. Швецов, Д. Л. Федюкин, Н. Д. Добряков и А. В. Соломатин . (71) Волгоградский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт и

Научно-исследовательский институт резиновой промышленности (53) 678.057.374 (088.8) (56) 1. Патент Великобритании № 1598855, кл. В 29 D 23/04, опублик. 1981.

2. Шенкель Г. Шнековые прессы для пластмасс. Л., ГХИ, 1962, с. 249, рис. 197 (прототип) . (54)(57) 1. ЭКСТРУЗИОННАЯ ГОЛОВКА

ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержа, SU„„1126452 А щая корпус, конический наконечник, расположенный концентрично в корпусе с возможностью вращения, профилирующую матрицу, гильзу с внутренней конической поверхностью, размещенную в корпусе с образованием с наружной поверхностью конического наконечника рабочего зазора и снабженную механизмом осевого перемещения, отличшощаяся тем, что, с целью повышения качества изделия за счет стабилизации нагрева материала, механизм осевого перемещения выполнен в виде связанной с приводом вращения накидкой гайки, соединенной с корпусом резьбовой нарезкой и смонтированной с возможностью контактирования с торцом гильзы, которая сопряжена с корпусом шпоночным соединением, а в гильзе выполнена проточка для размещения профили рующей матрицы.

1126452

2. Экструзионная головка по . 1, отличающаяся тем, что гильза снабжена уплотнительным элементом в виде втулки с внутренней конической поверхностью, причем втулка выполнена из упругого материала с

Изобретение относится к оборудованию для переработки полимерных материалов методом экструзии, в частности к конструкции экструзионной головки, обеспечивающей разогрев полимерного материала, например резиновой смеси, и формование из него длинномерных изделий. Экструзионная головка может быть использована в установках для непрерывного формования и вулканизации длинномерных резиновых изделий в резиновой промышленности.

Известна экструзионная головка для формования изделий из полимерных материалов, содержащая корпус, наконечник с цилиндрической и конической поверхностями, матрицу с внутренними конической и цилиндрической поверхностями, выполненными с углами наклона равными углам наклона поверхностей наконечника соответственно, при этом матрица удерживается в корпусе головки на резьбе и путем вращения может перемещаться в осевом направлении (1).

Недостатком известной головки является то, что изменение зазора между наконечником и матрицей осуществляется вручную поворачиванием матрицы для чего необходимо приложить большое усилие. При этом невозможно регулировать точно рабочий зазор между наконечником и корпусом, а поэтому трудно поддерживать стабильность температурного режима переработки.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является экструзионная головка для формования изделий из полимерных материалов, содержащая корпус, конический наконечник, расположенный концентрично в корпусе с возможностью вращения, профилирующую матрицу, гильзу с внутренней конической поверхностью, размещенную в корпусе с образованием с наружной поверхностью конического наконечника рабочего зазора и снабженную механизмом осевого перемещения (2J.

Недостаток данной головки состоит в том, что трудно обеспечить точность и плавность регулирования рабочего зазора пере5

40 антифрикционным покрытием по наружной поверхности и закреплена на гильзе резьбовым соединением с направлением резьбы, обратным направлению вращения конического наконечника, мещением ряда винтов, что вызывает ухудшение качества изделий. Кроме того, между матрицей и корпусом не предусмотрено уплотняющего элемента. При высоких давлениях полимерной массы в головке неизбежно проникновение ее в зазор и заклинивание матрицы в корпусе головки, регулирование зазора перемещением матрицы неизбежно повлечет за собой скручивание отформированной заготовки, ее деформацию и тем самым нарушение качества готового изделия. По этой же причине исключена возможность формования в трех и более потоков. Кроме того, не предусмотрен узел, исключающий поворот матрицы за счет передачи на нее крутящего момента от вращающегося наконечника через полимерный материал. Это приводит к самопроизвольному смещению матрицы, к изменению зазора и к нарушению регулировки теплового режима в головке.

Цель изобретения — повышение качества изделия за счет стабилизации нагрева материала.

Поставленная цель достигается тем, что в экструзионной головке для формования изделий из полимерных материалов, содержащей корпус, конический наконечник, расположенный концентрично в корпусе с возможностью вращения, профилирующую матрицу, гильзу с внутренней конической поверхностью, размещенную в корпусе с образованием с наружной поверхностью конического наконечника рабочего зазора и снабжейную механизмом осевого перемещения, последний выполнен в виде связанной с приводом вращения накидной гайки, соединенной с корпусом резьбовой нарезкой и смонтированной с возможностью контактирования с торцом гильзы, которая сопряжена с корпусом шпоночным соединением, а в гильзе выполнена проточка для размещения профилирующей матрицы.

Кроме того, гильза снабжена уплотнительным элементом в виде втулки с внут" ренней конической поверхностью, причем втулка выполнена из упругого материала с антифрикциониым покрытием по наружной поверхности и закреплена на гильзе резь1126452

55 бовым соединением с направлением резьбы, обратным направлению вращения конического наконечника.

Регулирование и поддержание требуемой величины рабочего зазора обеспечивает равномерный нагрев материала, что повышает качество получаемого иэделия.

Уплотнительный элемент исключает проникновение полимерного материала в зазоры, что особенно важно при 180 — 200 С, когда текучесть полимера возрастает в десятки раз, по сравнению с текучестью при

100 †1 С.

Нанесение антифрикционного покрытия сохраняет возможность осевого перемещения гильзы.

На фиг. 1 изображена экструзиониая головка, продольный и поперечный разрезы; на фиг. 2 — концевая уплотнительная часть втулки и схема сил, действующих на нее; на фиг. 3 — разрез А-А на фиг. 1.

Экструзионная головка содержит корпус 1 с рубашкой 2 для циркуляции теплоносителя, конический связанный с приводом вращения наконечник 3 для разогрева полимерного, материала за счет сил вязкого трения, профилирующую матрицу 4 для формования изделия и гайку 5, удерживающую профилирующую матрицу 4, гильзу 6 с внутренней конической поверхностью 7, образующей кольцевой рабочий зазор с конической поверхностью 7, образующей кольцевой рабочий зазор с конической поверхностью 8 наконечника 3 с шпоночными соединениями 9 гильзы 6 с корпусом 1 для предотвращения проворачивания ее, с концевым уплотнительным элементом 10, выполненным из упругого металла с покрытием по внешней поверхности антифрикционным материалом с малым коэффициентом трения. Гильза содержит внутреннюю цилиндрическую проточку 11 для установки профилирующей матрицы 4 и наружную резьбу 12 для навинчивания гайки 5. Накидная гайка 13 с винтовой нарезкой 14 взаимодействует с нарезкой на корпусе 1 головки, с торцом 15, удерживающим гильзу 6 в корпусе 1 и перемещает ее в осевом направлении и снабжена зубчатым кольцом 16, закрепленным болтами 17 на внешней поверхности гайки 13. Зубчатое колесо 18, находится в зацеплении с зубьями на зубчатом кольце 16 и соединено валом 19, установленным на опоре 20, с приводом вращения (не показан) .

Осевое перемещение гильзы 6 приводит к изменению радиального зазора между наружной поверхностью 8 наконечника 3 и внутренней поверхностью 7 гильзы 6. При этом уменьшение зазора ведет к увеличению скорости сдвига и, следовательно, к возрастанию температуры материала за счет диссипации механической энергии.

40 45

Для эластомеров приращение температуры в головке с вращающимся наконечником возрастает в большей степени от уменьшения радиального зазора, чем от увеличения частоты вращения его. Этот эффект становится еще более значащим так как увеличение частоты вращения возможно до определенного предела, который для эластомеров составляет 180 — 200 об/мин выше которого наступает проскальзывание наконечника в перерабатываемом материале. Таким образом, изменение величины радиального зазора в головке обеспечивается возможностью эффективной и надежной регулировки степени разогрева перерабатываемого материала.

Экструзионная головка работает следующим образом.

Полимерный материал из цилиндра экструдера (не показан) подается в зазор между поверхностями 8 и 7 вращающегося наконечника 3 и гильзы 6 с концевым уплотняющим элементом 10. При этом за счет сдвиговых деформаций механическая энергия превращается в тепловую (диссипирует) . Материал, повышая свое теплосодержание, разогревается и достигает требуемой по технологическому режиму температуры на входе в формующее отверстие профилирующей матрицы 4. Такой температурой при переработке резиновой смеси является температура вулканизации или близкая к ней.

Далее заготовка направляется в устройство для термостатирования изделия (не показано).

Таким образом, повышается производительность оборудования в 3 раза. Так как полимеры и, особенно, резиновая смесь обладают значительным уровнем коэффициента теплопроводности, значение времени прогрева центра заготовки достигает в зависимости от размеров ее поперечного сечения большой величины и поэтому такие агрегаты работают при скорости движения заготовки вдоль тепловой камеры при скорости не более 6 — 10 м/мин. Вместе с тем может возникнуть опасность перегрева материала, что приводит к его деструкции, а при недостаточном нагреве — к недовулканизации изделия.

Для предотвращения таких отклонений в предлагаемой головке предусмотрено регулирование радиального зазора между поверхностями 7 наконечника 3 и 8 гильзы 6 путем осевого перемещения гильзы 6. Это перемещение производят навинчиванием или вывинчиванием по нарезке 14 накидной гайки 13 на корпус головки 1, при этом гильза 6 упирается в торец 15 накидной гайки 13. Поворот накидной гайки 13 осуществляется с помощью зубчатой передачи состоящей из зубчатого кольца 16, закрепленного на гайке 13 болтами 17 и зубчатого коле1126452

ВНИИПИ Заказ 8612/12 Тираж 639 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 са 18, соединенного через вал 19 с приводом; Могут быть применены иные виды привода гайки, например, червячная передача, гидравлическая передача и др.

Для предотвращения проворачивания гильзы 6 под действием крутящего момента от наконечника 3 и перерабатываемого материала, а также от накидной гайки 13, в месте сопряжения гильзы 9 и корпуса 1 головки введены шпоночные соединения 9, позволяющие гильзе 6 смещаться возвратнопоступательно только в осевом направлении.

В головке перерабатываемый материал находится под высоким давлением (до 30,0 МПа), резиновая смесь при таком давлении способна проникать в зазоры до 0,005 мм, поэтому втулка 6 снабжена концевой уплотнительной частью 10, закрепленной иа ней резьбой обратного направления вращению наконечника 3. Принцип работы (фиг. 2) состоит в том, что под действием составляющих сил давления материала (сила Р„) и осевой силы от трения материала (сила P ) острая кромка концевой части прижимается к внутренней поверхности корпуса 1 головки. Таким образом; создается эффект самоуплотнения, при котором чем больше вели- д чина сил Ри и P-, тем выше степень уплотнения. Учитывая, что при работе в острой кромке не должно возникать остаточных деформаций, с тем чтобы не произошло ее заклинивание, она выполнена из металла с повышенной упругостью (например из стали

55С2-пружинная). При этом ее допуск на наружние размеры и допуск на внутренние размеры цилиндрической поверхностью корпуса 1 принимают по посадке скольжения, например - -. Кроме того, е целью снижения

Л сопротивления движению гильзы 6 на внешнюю цилиндрическую поверхность концевой уплотнительной части 10 наносят слой антифрикциониого материала, например, латунь.

Такое же антифрикционное покрытие наносят и на поверхности сопряжения гильзы 6 и торца 15 накидной гайки 13. Профилирующая матрица 4 вставляется в цилиндрическую проточку 11 на гильзе 6 и удерживается в ней с помощью гайки 5 на винтовой нарезке 12, Технико-экономическая эффективность экструзионной головки состоит в том, что она повышает качество изготавливаемого изделия за счет возможности точного регулирования температуры разогрева перерабатываемого материала путем плавного изменения радиального зазора между наконечником и гильзой, упрощает конструкцию устройства для регулирования, так как исключает необходимость использования дополнительных вращающихся узлов внутри головки. Ожидаемый экономический эффект от использования предлагаемого технического решения на одной линии составляет

35 тыс. руб. в год.