Червячный пресс для переработки сыпучих полимерных материалов

Червячный пресс для переработки сыпучих полимерных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЧЕРВЯЧНШ ПРЕСС ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ СЫПУЧИХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ по авт. св. № 593377, отличающийся тем, что, с целью сокращения энергозатрат, участки поверхности'втулки, разделяющие окна между собой, выпсхпнены по винтовой линии и расположены под угломff к оси червяка, ограниченным пределами arc tg f <q!<90°, где f - коэффициент трения перерабатываемого материала по поверхности, червяка."'' е2 fi^ .Sk/)а^ОСО Ф«^sj•^

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

П9) (И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 593377 (21) 2490729/23-05 (22) 17 .05.77 (46) 23.09.83. Бюл. Р 35 (72) В.И. Клочков, С.И. Гдалин, В.A. Яковлев, В.В. Шаронов и Ю.Р. Озол (53) 678.057.3(080.8) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2044814/05 и присоединенная к.ней заявка 9 2352555/05, кл. В 29 F 3/00, 1974 (прототип).

3(51) В 29 F 3/00 ..В 29 F 3 01 (54 ) (57) ЧЕРВЯЧНЫЙ ПРЕСС ДЛЯ .ПЕРЕРАБОТКИ СЫПУЧИХ ПОЛИМЕРНЫХ ИАТЕРИАJIOB по авт. св. 9 593377, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения энергозатрат, участки поверхности втулки, разделяющие окна между собой, выполнены по винтовой линии и расположены под углом с к оси червяка, ограниченным пределами агс tg t (с <90 где f — коэффициент трения перерабатываемого .материала по поверхности червяка.

669677

И и

I где И вЂ” момент сил, кг/см;

fl †. скорость вращения втулки, об/мин.

Цель изобретения - сокращение энергозатрат. .Указанная цель достигается тем, что участки поверхности втулки, разделяющие окна между собой, выполиены по винтовой линии и расположены под углом (у к оси червяка, ограниченным пределами arctg f<((<90 где F — коэффициент трения пере- 60 рабатываемого материала по поверхности червяка.

На фиг. 1 схематично изображен червячный пресс для переработки сыпучих пблимерных материалов, на 65

Изобретение относится к области переработки пластмасс, а именно ,к червячным прессам, и может быть использовано при производстве изделий и полуфабрйкатов с точными геометрическими размерами и однород- . ной структурой из сыпучих полимерных материалов.

Известен червячный пресс для переработки сыпучих полимерных материалов по авт. св. 9 593377, содер- 10 жащий цилиндрический. корпус с загрузочной воронкой и нагревателем, установленные в корпусе вращающийся червяк с зонами питания, сжатия и выдавливания и втулку с продольными .пазами на внутренней поверхности и окнами, расположенными по ее окружности под загрузочной воронкой, которая снабжена приводом для ее вращения и устройством регулирова ния "корости вращения.

Изобретение является усовершенствованием данного .червячного пресса, который пригоден для качественной переработки в иэделия практически всех сыпучих полимерных материалов, независимо от их гранулометрического состава и колебаний . насыпного веса. Однако при вращении втулки участки поверхности, расположенные между окнами (перемыч*и), создают вертикальные перемещения гранул полимерного материала в загрузочной воронке..В результате происходит рубка гранул между перемычками и корпусом, на что расходуется 35 значительная часть мощности.

Кроме того, для согласования .производительности зон питания и выдавливания втулку с продольными пазами вращают co скоростью, составляющей 4р

0 6-0,9 скорости вращения червяка.

Такая высокая, скорость вращения втулки приводит к необходимости выбора привода втулки увеличенной мощности, так как мощность привода 45 рассчитывается . по формуле. фиг. 2 — разрез A-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 2 °

Червячный пресс для переработки сыпучих полимерных материалов содержит загрузочную воронку 1, цилиндрический корпус 2, втулку 3 и червяк

4 с зонами питания, сжатия и выдавливания. На внутренней поверхности втулки 3 имеются пазы а, направленные по винтовой линии противоположно направлению нарезки на червяке 4:

Втулка 3 установлена в корпусе.2 на подшипниках 5 и имеет реверсивный регулируемый привод (на чертеже не

"показан) для ее вращения отноеитель»» но червяка 4. Втулка 3 имеет окна б равномерно расположенные по ее окружности под загрузочной. воронкой 1, разделенные между собой участками поверхности в втулки (перемычками) и расположенными по винтовой линии под углом t0 (см. фиг; 3) относительно оси червяка 4.

Угол g должет быть большим, чем угол трения полимерного материала по .стали и ограничен пределами

arc tg f(q с90, где f — коэффициент трения. полимерного материала по поверхностИ червяка. Червячный пресс снабжен устройством для регулирования скорости вращения втулки 3 относительно червяка 4. Это устройство состоит иэ датчика 6 давления полимерного материала, установленного в корпусе 2 на выходе из зоны питания червяка 4, и регулятора 7, соединенного с датчиком б и приводом втулки 3.

Согласно второму варианту выполнения устройство для регулирования скорости вращения втулки 3 состоит из датчика 8 крутящего момента черняка и регулятора 9, соединенного с датчиком и принодом втулки 3.

Червячиый пресс работает следующим образом.

Термопластичный полимерный материал в гранулированном, дробленом или порошкообразном виде подаетСя через загрузочную воронку 1 и окна б вращающейся втулки 3 в корпус 2.

Вследствие тОго, что перемыЧкИ в между окнами. б расйоложены под углом <ф относительно оси червяка 4 ! льшим, чем угол трения полимера по стали (угол ограничен пределами агс tg fc.q< 90 ), гранулы полимера, попавшие между корпусом 2 и перемычками в,проскальзывают, а не рубятся, и зто нозволяет значительно снизить мощность электропривода для вращения втулки. Угол трения и коэф- фициент трения полимерного материала по стали определяются экспериментально. Например, для полиэтилентерефталата при температуре 20-50 С и давлении 5-10 атм коэффициент трения f=0,2, а угол трения составляет

669677

25 при этом 11 20", для полипропилена при тех же условиях коэффициент трения f=0,12 и угол трения при этом составляет .б 50 .

Наиболее эффективен угол наклона перемычек, составляющий g =15-45

При этйх значениях почти все полимерные материалы имеют хорошее проскальзывание. Выше же 45О начинает ухудшаться жесткость конструкции так как перемычки превращаются в пружины, а при значении < =90 смысл о конструкции теряется. Далее полимерный материал подается червяком 4 по направлению пазов а втулки 3. Пазы .а втулки 3 можно выполнить по винтовой линии противоположно направлению нарезки на червяке 4, т.е. дать проскальзывание полимера в направлении вращения червяка и тем самым уменьшить скорость вращения втулки 3 по сравнению с втулкой с прямыми пазами. уменьшение скорости вращения втулки в два раза позволит в два раза уменьшить мощность привода втулки, что следует из вышеприведенной формулы. Производительность зоны питания червяка зависит от относитель- . ной скорости вращения червяка 4 и втулки 3, которую можно изменить при постоянной скорости вращения червя.ка изменением скорости вращения втулки. Из втулки 3 полимерный материал поступает в обогреваемый корпус 2, по мере движения в котором он нагревается,плавится, уплотняется, гомо- . генизируется, превращается в однородную вязкую массу и подается червяком на профилированные иэделия.

Производительность зоны выдавливания зависит от скорости вращения 40 червяка и подачи полимера зоной питания.

Таким образом, при заданной угловой скорости вращения червяка 4, которая является одинаковой на всех, 45 участках корпуса, стабильность производительности червячного пресса зависит от стабильности подачи материала зоной питания. Стабильности подачи материала зоной питания способствуют пазы а во втулке 3. Однако подача материала может колебаться во времени из-эа изменений насыпного веса полимера. В зависимости от его величины при постоянной скорости вращения червяка .зона питания будет развивать производительность, которая -может быть больше или меньше производительности эоны выдавливания червяка 4. Для приведения производительности зоны питания 60 червяка 4 в соответствие с производи тельностью эоны выдавливания червяка выбирают направление и скорость вращения втулки 3. Причем если втулка 3 с пазами вращается с угловой скоростью, р@внай скорости вращения червяка 4, то в этом случае праизводительность червяка в зоне питания будет равна нулю, так как относительная скорость червяка и втулки, равна нулю. Увеличение подачи сыпучего полимерного материала проиэводится путем увеличения относительной скорости червяка и втулки с пазами. О соответствии праиэводительности червяка в зонах питания и выдавливания видно по показаниям дат; чика б давления, установленного на выходе из зоны питания червяка в цилиндрическом корпусе. Если давление отсутствует, то значит, что производительность зоны питания червяка меньше, чем производительность зоны выдавливания и червячный пресс еще не выведен на рабочий режим.

Для увеличения производительности зоны питания червяка увеличивают относительную скорость вращения втулки относительно червяка до тех пор, пока не возникнет давление в начале гладкого цилиндрического корпуса.

Это давление увеличивают да требуемого уровня путем дальнейшего изменения скорости вращения втулки. 3аданный уровень давления в дальнейшем поддерживают автоматически следующим образом. Датчик б давления передает сигнал на регулятор 7, который следит за сохранением постоянного давления .материала в начале гладкого цилиндрического корпуса.

При увеличении или уменьшении насыпного веса исходного полимера устройства для регулирования, построенное на принципе стабилизации давления в конце эоны питания, соответственно уменьшает или увеличивает подачу материала заной питания червяка за счет плавного изменения скорости вращения втулки 3 с пазами а относительно червяка и, таким образом, поддерживает сбалансирован- ный режим экструзии.

В случае регулирования подачи полимернаго материала зоной питания па крутящему моменту датчик 8 крутящего момента подает сигнал на регулятор 9,который следит эа. сохранением постоянного крутящего момента на червяке. При изменении крутящего момента на червяке 4. система регулирования, построенная на принципе стабилизации крутящего момента, в зависимости ат изменения момента уменьшает или увеличивает подачу материала зоной питания за счет .плавного изменения скорости вращения втулки с пазами относительно червяка и, таким образом, поддерживает сбалансированный режим экструзии.

В данном червячном прессе в связи с тем, что давление в начале

669677 гладкого корпуса 2 и скорость вращения червяка 4 всегда постоянны, все теплоВые процессы плавления и гомо,генизации расплава проходят без телловых колебаний и расплав выдав-, ливается с постоянной температурой и вязкостью.

Использование изобретения позволит согласовать производительность зоны питания и остальных зон на одной конструкции червяка в широком диапазоне изменения насыпного веса исходного полимера. Это решение позволит создать универсальный червяч- ° ный пресс, пригодный для качественной переработки в изделия на одной конструкции червяка практически всех сыпучих полимерных материалов независимо от гранулометрического состава и колебаний насыпного веса.

Расположение участков поверхности втулки, разделяющих окна между собой, под углом к оси червяка большим, чем угол трения полимера по стаЛи, предотвратит рубку гранул полимера, что позволит значительно снизить мощность электропривода для вращения втулки.

Кроме того, это позволит стабилизировать степень заполнения винтового канала червяка полимером в зоне питания.

Проскальзывание полимера по винтовым пазам а втулки в направлении, 15 противоположном направлению нарез-ки на червяке, позволит в несколько раз снизить скорость вращения втулки и, следовательно, во столько же раз снизить мощность ее привода.

669677

Корректор В.Гирняк

Редактор Горькова Техред Л.Пилипенко

Заказ 8234/5 Тираж 647 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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