Устройство для обработки и смешения полимерных материалов

Устройство для обработки и смешения полимерных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскии

Соцмалмстичаскии

Республик

V (6j) ДОполнительпые1 к патенту (22) Заявлеио28.05.76 (21) 2364702/23-05

2 (5I) М, Кл. (23) Приоритет — (32) 30.05.75; 25.03.76

Р 25 23 932.1; (31 P 26 12 611Л; (33) ФРГ

Р 26 12 612.5; Р 26 12 610.3 (43) Опубликовано 25.11,78Двллетеиь Ме43

В 29 В 1/06

В 29 Н 1/10

Государотаенний комитет

Вооота Миниотроа СССР по делам изобретений н отиРопии (оЗ) УДК 678.053,3 (088.8) (45) Дата опубликования описания 28.11.78

Иностранцы

Юрген Бертрам, Вильхельм Бранд и Ханс-Йоахим Шеффер (ФРГ) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Германн Берсторфф Машиненбау ГмбХ (ФРГ) (71} Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ПЛЯ ОБРАБОТКИ И СМЕШН)ИЯ ПОЛИМЕРНЫХ

Я ДТРРИлДОВ

Изобретение относится к устройствам для подготовки и .обработки преимущественно порошкообразных форм овочных масс иэ пластмассы или каучука и может быть использовано в полимерном маши- 5 ностроении и резиновой промышленности.

Известно устройство для обработки и смешения полимерных материалов, содержащее корпус с загрузочной и разгрузочной зонами и размещенный в корпусе сме- 10 снтельнмй элемент в виве ервнне (11.

Такое устройство характеризуется тем, что при подготовке или обработке порошков в червячных машинах материал, имеющий очень низкий насыпной вес, загру- 15 жается нецостаточно. Это вызывает неполное и неравномерное заполнение винтовых каналов червяка, вследствие чего формовочная масса в виде порошка проходит с пульсациями и в значительно меньшем количестве, чем формовочная масса в виде гранулятов. Кроме того, в результате затруднений при загрузке порошка не цостигается необходимое для сжатия формовочной массы предварительное цавление

:i oHD не постоянно, Экструцированное изделие имеет Газовые пузырьки и недоста=-очно пластифицироаанно и Гомогенизиро=-.-анно

Ближайшим по технической сущности ; предложенному изобретению является устройство цля обработки и смешения по-лимерньгх материалов„содержащее станину, ;-оопус с выполненными по его рабочей поверхности зубьями и загрузочной и раэгрузо- .ой зонами, смесительный элемент с приводом его перемещения и зубьями на рабочей поверхности, взаимодействуюшими с зубьями корпуса (21.

Однако указанное устройство не обеспечивает интенсивного переме дивания материалов, Цель изобретения — повышение интенсификади - смешения.

Это дос.тиГается блаГодаря тому, что корпус и смесптельный элемент предло» женного устройства выполнены в аиде па»

Pbi Ппапахэ РаСПОЛОЖЕННЫХ ДРУГ L!GQ AP/»

Гом, с бокоаьех противоположных с-,орон которых оаэмещены загрузочная н раэгрузочная зоны, а привод смесительного элементе выполнен в виде кривошипно-шатунного механизма.

Кроме того, устройство может быть снабжено дополнительным кривошипно-шатунным механизмом для перемещения смесительного элемента, е смесительныйэлемент установлен с возможностью вертикального перемещения относительно корпуса. !

О

Корпус и смесительный элемент могут быть выполнены в виде группы параллельно расположенных пар планок, причем зубья одной пары смещены относительно l5 зубьев соседней пары.

Корпус и смесительный элемент могут быть установлены под углом к горизонтали.

Поверхность корпуса в загрузочной зо20 не может быть выполнена плоской и рас положена под углом к горизонтали.

Корпус в загрузочной зоне может быть снабжен пластиной, шарнирно соединенной с корпусом.

Поверхность корпуса в разгрузочной зоне может быть выполнена плоской и расположена под углом к горизонтали.

Устройство может быть снабжено элементом для перемещения корпуса парап30 лельно направлению перемещения материала, размещенным в станине со стороны разгрузочной зоны и взаимодействующим с торцом корпуса.

Устоойство может быть снабжено эле1 з ментом для перемещения корпуса перпендикулярно направлению перемещения материала, расположенным на станине и взаимодействующим с нижней поверхностью корпуса.

Злемент для перемещения корпуса может быть выполнен в виде тарельчатой пружины.

На фиг. 1 изображено предложенное устройство, общий вид; на фиг, 2 - разрез

Л-А на фиг. 1; на фиг. 3-6 схематически изображено данное устройство со смесительным элементом в четырех различных положениях (во время одного оборота кривошипно-шатунного механизма); на

5О фиг. 7 — устройство с двумя парами планок (изображены только неподвижные планки этих пар); на фиг. 8 - две пары планок (показаны только планки корпуса) с противоположным наклоном зубьев; на

55 фиг. 9 — устройство с одним кривошипношатунным механизмом и одной парой планок, причем подвижная планка на участке загрузки проходит год углом к горизонтали; на фиг. 10 - устройство„ расположенное под углом к горизонтали; на фиг.

11 — то же, с регулируемым участком загрузки корпуса;, на фиг, 12 - то же с участком корпуса со стороны разгрузки, расположенным под углом к горизонтали; на фиг. 13 - то же, с плоским участком корпуса в зоне разгрузки на фиг.

14 - то же, в верхнем положении в мертвой точке с элементом перемещения корпуса параллельно направлению перемещения материала; на фиг. 15 — то же, сэлементом перемещения корпуса перпендикулярно направлению перемещения материала; на фиг. 16 — то же, с комбинированным элементом (предохранительным) перемещения корп.уса.

Изображенчое на фиг. 1 устройство выполнено с двумя стенками 1 и 2 станины, между которыми расположен корпус в виде неподвижной планки 3, поверхность которой снабжена волнообразным профилированием (по рабочей поверхности в виде зубьев, как показано на фиг. 2 ).„ К каждой стенке 1,2 жестко привинчены две опоры 4,5 или 6 подшипника, которые в соответствующем случае соединены друг с другом подходящчми распорками, Каждая пара опор 4,5 или 6 подшипника образует опору коленчатого вала 7 или 8, установленного с возможностью вращения.

На шейке 9 или 10 каждого коленчатого валА 7 или 8 находится головка 11 и 12 вильчатого шатуна 13 или 14 из двух частей со стороны кривошипа, установленная с возможностью вращения. Вильчатая головка 15 и 16 каждого вильчатого шатуна 13 или 14 охватывает приваренную к смесительному элементу в виде подвиж« ной планки 17 втулку 18 пбдшипника и соединена шарнирно с ней с возможностью вращения через болт 19 или 20.

Обе чести каждого вильчатого шатуна

13 или 14 жестко соединены друг с другом через соединительную деталь 21 или

22 посредством винтов 23, 24 или 25, 26. Заходящий в нижнюю часть вильчатого шатуна 13 или 14 винт 24 или 26 проходит через удлиненное отверстие "а" или "б" в соединительной детали 2 1 или

22. С помощью указанного соединения можно устанавливать определенный зазор между неподвижной планкой 3 и подвижной планкой 17.

Подвижная планка 17 выполнена на рабочей нижней стороне с волнообразным профилированием в виде зубьев и находится между стенками 1 и 2 станины над

634649 неподвижной планкой 3, причем впадины

"в" волны пОдйижнОЙ планки 17 расположены против гребней "r" волны неподвиж ной планки 3 и наоборот. На фиг. 2 подвижная планка 17 показана в нижнем по5 ложении, Шеки 27-29 коленчатого вала

- расположены вертикально, причем втулка подшипника шейки 9 или 10 находится под вращаощимися в опорах 4,5 или 6

10 подшипника шейками 30,31 или 32 вала, Изображенный на фиг. 2 резервуар 33 закреплен на торцовой стороне устройства на стенках 1,2 станины и на неподвижной планке 3.

На концах шеек 30-32 вала установлены колеса 34, 35 передачи, через.которые приводятся синхронно оба кривошипно-шатунных механизма устройства

20 при помощи приводного механизма (на чертежах не изображен).

Впадины "в" и гребни "д" волныподвижнэй планки 17 имеют одинаковый радиус ГО . Среднее расстояние от впади25 ны "в волны до соседнего гребня "д" волны составляет 2 ц, центры М> кругов (изображены на фиг, 2 штрих-пунктиром), На которых лежат впадины "в" волны подвижной планки 17, находятся на 1/2 гс ниже, чем центры f4 кругов, На которых лежат гребни "о." волны.

Переход между двумя смежными кругами достигается путем тангенциальпого соединения.

Профилирование неподвижной планки 3 выполнено анапогнчHo профилированию подвижной планки 17. Радиус Г„ впадин

"е" волны представляет собой сумму радиуса I подвижной планки 17 и радиу- 4 са кривошнпа г, . Образующийся между впадинами "е" волны меньший гребень

"I" волны закруглен.

Планки могут быть выполнены с рифлениями на волнообразном профиле для повышения поперечного смещения, Принцип действия устройства поясняется бочее подробно при помощи фнг. 3-6, Для упрощения выбрано устройство, снабженное только одним кривошипно-шатунным MexaHнзмэм. В исходном положении изображенного на фиг. 3 устройства шейка 9 на кривошипно м диске 36 достигает наивысшей точки. Подвижная планка 17 снимается посредством шатунов 13 и 14 с неподвижной планки 3. !!ервая впадина

"е" волны неподвижной планки 3 загружается, например, порошкоэбразной.формовочной массой. После четверти оборо-. та кривэшипного диска 36 (см,фнг. 4) подвижная планка 17 находится в своем саМоМ задн M положении. Расположенные близко к пику участки боковых сторон профиля обеих планок 3 и 1 7 прилегают друг к другу. Устройство можно устанавливать нли выполнять так, чтобы между профилями обеих планок бып всегда воздушный зазор. Образуются камеры 37 сжатия, уменьшающиеся при дальнейшем вращении кривэшипнэгэ диска 36 и при вхождении гребней д" волны подвижной планки 17 во впадины е" волны неподвижной планки 3, движение гребней "д волны подвижной планки 17 осуществляется по кругово". траектории, определенной радиусом кривэщнпа р, Формовочная масса подается H г1рижимается к проходящей в направлении подачи боковой стороне профиля неподвижной планки 3. Посредством движущихся относитепы о друг друга поверхностей профиля формовочная масса подвергается деформациям сдвига, Когда шейка кривошипа достигает ни кайшсй тэчкц (см. фиг. 5), гребни д волны подвижной планки 17 заходят в противолежащие впадины "е" волны неподвижной планки 3. Объем камер 37 сжатия уменьшается, масса сильно сжимается. Формовочная масса поступает и продолжает поступать Во время движениячерез гребки "г" неподвижной планки 3 из зазора между впадиной волны подвижной планки 17 и гэебнем "г волны неподвижной планки 3 в ледуюшую впади ну "е" неподвижной планки 3, подвергаясь при этом напряжению сдвига. Бо впадинах "е" образуются увеличивающиеся камеры 36 расширения, в которые попадают формовочная масса из предыдущих вла« дин "е" волны во DpeMB продолжения движения подвижной планки 17 (cM, фиг. 6).

Из последней впадины е" волны выбрасывается хорошо смешанная и пластифицированная формовочная масса, гомогенность которой зависит от числа камер 37 сжатия, Практические опыть1 с шестью камерами сжатия дпя подготовки порошкового каучука дают подготовленную формовочную массу, из которой получают после ее обработки в шнековом экструдере изделие наивысшего качества.

Вэ время каждого оборота кривэшипного диска 36 формовочная масса во впадинах "е" волны неподвижной планки 3 интенсивно смешивается, сжимается и пластифнцируется, причем она неизбежно

634649 продвигается, Степень сжатия формовоч- ной массы постепенно увеличивается и уменьшается, Благодаря этому формовочная масса обрабатывается осторожно, На фиг, 7 схематически изображено устройство, содержащее две расположенные рядом пары планок. Изображены только неподвижные планки 39 и 40 этих пар. Гребни "ж«волны передней планки

39, изображенной только частично, на- 1© ходятся на уровне со впадинами з" волны другой планки 40. Благодаря такому расположению повышается поперечное смешивание формовочной массы.

Другим вариантом выполнения этого

Я устройства является противоположный наклон зубьев пар планок (см, фиг. 8), что улучшает поперечную подачу формовочной массы.

Изображенное на фиг. 9 устройство содержит пару планок 41, 42, при этом планка 41 с непрерывным волнообразным профилированием неподвижна, а планка

42 подвижна и расположена над планкой

41. Подвижная планка 42 выполнена на обращенной к неподвижной планке 41 поверхностп также с непрерывным волнообразным профилированием. Подвижная планка 42 приводится через два шатуна 43, 44 кривошипно-шатунным механизмом

45„изображенным в верхней мертвойточке, В концевом участке "и" со стороны загрузки материала (загрузочный учас3э ток) кривошипно-шатунного механизма профилирование подвижнОЙ планки 42 сТВновится в сторону разгрузки материала более плоским. В загрузочном участке

"и" подвижной планки 42 рабочая поверх40 ность проходит в центре по диагонали вверх. Так как волнообразное профилирование нижней планки 41 не меняется, устройство имеет в загрузочном участке

"и большую емкость загрузки, чем в

45 других участках.

Изображенное на фиг. 10 устройство наклонно в сторону загрузки, Этот наклон, улучшает загрузку материала, В загрузочном участке "к" устройства рабочие

50 поверхности обеих планок 46, 47 проходят по диагонали вверх. Рабочая поверхность «л" неподвижной планки 46 расположена под более плоским углом, чем рабочая поверхность м подвижной планки

47, Рабочая поверхность "л» неподвижной планки 46 выполнена в загрузочном участке "к" плоской. Неподвижная планка

46 со стороны загрузки материала в устройство выполнена более длинной, чем подвижная планка 47.

B изображенном на фиг. 11 устройстве загрузочный участок снабжсн пластиной

48, а участок неподвижной планки 49 выполнен плоским. Пластина 48 соединена с возможсостью регулирования шарнира с остающимся участком неподвижной план— ки 49. Наклон загрузочного участка осуществляется посредством находящегося в неподвижной планке 49 ходового винта

50 и двух контргаек 51 и 52.

Устройство, изображенное на фиг. 12, показано с парой планок 53 и 54, при атом планка 53 с непрерывным волнообразным профилированием неподвижна, а расположенная над ней планка 54 подвижна. Подвижная планка 54 снабжена на Обращенной к неподвижной планке 53 поверхности также непрерывным волнообразным профилированием. Подвижная планка

54 приводится в движение через два шатуна 55, 56. кривошипным диском 57, изображенным в верхней мертвой точке.

В концевом уч аст ке»н" <: О стор оны разгрузки материала профилирование неподвижной планки 53 становится в сторону разгрузки материала более плоским.

B концевом участке п» со стороны разгрузки рабочая поверхность неподвижной планки 53 проходит HD диагонали вниз.

Так как волнообразное профилирование подвижной планки 54 не изменяется, устройство имеет в концевом участке н" со стороны разгрузки увеличивающееся в направлении подачи пространство для приема Обрабатываемой формовочной массы.

В устройстве, изображенном на фиг. 13, рабочая поверхность о» непопвижной планки 58, проходящая в концевом участКе д» cD стор Оны разгрузки по дч агонали вниз выполнена плОскОЙ, Поступпющий через устройство в направлении подачи материал встречается в л участке 1» со стороны разгрузки с постоянно уменьшающимся сопротивлеиием. Рабочие поверхности обеих планок одной пары можно выполнять в концевом участке устройства со стороны разгрузки проходящими по диагонали вверх, При атом наклоненная рабочая поверхность нсподвижной планки Должна бытL-. расположепа под более плоским углом, чем наклоненная рабочая поверхность подвижной планки, Изображенное па фиг. 14 устройство содержит пару планок 59,60, причем эти планки расположены друг над пругом.

Обращенные друг к другу поверхности

134649

10 планок 59 и 60 выполнены с волнообразным профилированием. Нижняя планка 60 расположена на станине 63. и прилегает под воздействием элемента для перемещения планки 60 в виде пакета тарель- Б чатых пружин 62 к упору станины 61.

Подвижная планка 59 поднимается посредством шатунов с неподвижной планки 60. Шейка кривошипа находится в верхней мертвой точке, )0

Загруженная в первой впадине "р волны формовочная масса поступает через устройство в направлении стрелки Б, Если рабочее давление в устройстве становится слишком высоким, то планка 60 мо- 5 жет передвинуться. После снижения пика давления пакет тарельчатых пружин 62 возвращает планку 60 опять в положе ше прилегания к упору станины 63., Изображенное на фнг. 15 устройство содержит элемент перемещения корпуса перпендикулярно направлению перемещения материала,: состоящий из двух пакетов тарельчатых пружин 62 и 63. Эти пакеты

2 тарельчатых пружин нагружают планку 64 вертикально по отношению к направленшо подачи материала по направлению K подвижной планке 65 и упорам 66 и 67 сганины, взаимодействующим с выступами с", т» на планке 64. о

В случае недопустимого повышения рабочего давления планка 64 смещается вниз. После снижения лика давления пакеты тарельчатых пружин 62, 63 возвращают планку 64 опять в положение прилегания к упорам 66, 67.

В изображенном на фиг. 16 устройстве благодаря применению пакета тарельчатых пружин, 68, нагружающего планку

69 против направления подачи, и пакетов тарельчатых пружин 70 и 73., нагружающих планку 69 вертикально по отношению к подвижной планке 72, планка 69 может смещаться в случае недопустимого повы45 щения рабочего давления в устройстве, После снижения пика давления и возобновления нормального рабочего цавления в устройстве планка 69 возвращается в исходное положение, 50

Данное изобретение позволяет интенсивно смешивать и нластифицировать порошкообразные формовочные массы беэ их термической перегрузки. Выбором определенного числа следующих друг за другом впадин волны неподвижной планки и соответствующего числа гребней волны подвижной планки можно оказать влияние на степень гомогенизации материала, что также позволяет проводить подготовку формовочных масс хорошего качества для загрузки каландров и экструцеров н уменьшить количество используемых для этой пели дорогостоящих смеснтельных вальц ов.

Формула изобретения

1, Устройство для обработки и смещения полимерных материалов, соцержащее станину, корпус с выполненными по его рабочей поверхности зубьями и загрузочной н разгрузочной зонами, смесительный элемент с приводом его перемещения и зубьями на рабочей поверхности, взаимодействующими с зубьями корпуса, о т л н ч а ю шийся тем, что, с нелью повышения интенсификации смешения, корпус и смеснтельный элемент выполнены и виде пары планок, расположенных цруг нац другом, с боковых противоположных сторон которых размещены загрузочная и разгрузочная зоны, а привод смесительного элемента выполнен в виде кривошипно-шатунного механизма.

2. Устройство по п. 3. о т л и ч а ющ е е с я тем, что оно снабжено дополчительным кривошипно шатунным механизмом для перемещения смесительного элемента.

3. Устройство по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что смесительный элемент установлен с возможностью вертикального перемещения относительно корпуса.

4. Устройство по пл. 1-3, о т л и— ч ающееся тем,чтокорпусисмесительный элемент выполнены в виде группы параллельно расположенных пар планок, причем зубья оцпой пары смещены относительно зубьев соседней пары, 5. Устройство по пп. 1-4-, о т л и— ч а ющ ее с я тем, что корпуси смесительный элемент установлены под углом к горизонтали.

6, Устройство по пп. 14, о т л и « ч а ю щ е e c я тем, что поверхность корпуса в загрузочной зоне выполненаплсской и расположена под углом к горизонталии

7. Устройство по п. 6, о т л и ч а ющ е е с я тем, что корпус в загрузочной зоне снабжен пластиной, шарнирно соешнпенной с корпусом.

8. Устройство по пп, 1-7, о т л н ч а ю щ е е с я тем, что поверхность корпуса в разгрузочной зоне выполнена

634649

12 плоской и расположена под углом к горизонтали.

9. Устройство по п, 1, о т л и ч а юm е е с я тем, что оно снабжено элементом для перемещения корпуса парал. лельно направлению перемещения материала, размещенным в станинесо стороны разгрузочной зоны и взаимодействуюшимс торцом корпуса.

10. Устройство по пп. 1 и 9, о т— личаюшееся тем,чтооноснабжено элементом дпя перемещения корпуса перпендикулярно направлению перемещения матариала, расположенным на станине и взаимодействующим с нижней поверхностью корпуса.

13., Устройство по пп, 9 и 10, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что элемент для перемещения корпуса выполнен в виде тарельчатой пружины.

Приоритет по пунктам:

30.05.75 по пп. 1-4

25.03.76 по пп. 5-7

25.03.76 по п. 8

25.03.76 по пп. 9-11

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1, Рябинин Д, Червячные машины для переработки пластических масс и резиновых смесей, «Машиностроение", М., 1965, с. 19.

2, Штербачек 3. Перемешивание в химической промышленности Госхимиздат

Д., 1963, с. 349.

634649

Составитель Л. Кольцова

Редактор Т. Загребельная Техред К. Гаврон Корректор А. Власенко

Заказ 662772 Тираж 768 Подписное

UHHHIIH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, 4