Устройство подготовки формовочной смеси для изготовления изделий на основе полимеров и всех видов композиционных материалов Российский патент 2022 года по МПК B29B7/44 B29C48/00 B29B17/00 B01F27/00 

Согласно МПК изобретение относится к области «РАЗЛИЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ», а именно: Раздел B - РАЗЛИЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ; ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ, РАЗДЕЛЕНИЕ; СМЕШИВАНИЕ В 07 - Разделение твердых материалов; сортировка В 29 - Обработка пластиков; обработка веществ в пластическом состоянии вообще и относится к области подготовки материалов перед формованием и может быть использовано для производства изделий из полимеров и всех видов композиционных материалов например, вторичного полиэфирного волокна или искусственной травы, как наполнителя и связующего полимера или полимера песчаной смеси и стекла для изготовления различных форм, в том числе черепицы, плитки, конструкций деталей и машин.

Известны конструкции устройства такие как, например, RU116808U1, RU2605910C2, US4897236A, RU2206452C1, KR100483415B1.

Известна конструкция экструдера, описанного в патенте US 4897236, в котором раскрыты способ и аппарат для непрерывного получения резиновой смеси, где ингредиенты смеси перемешивают и гомогенизируют в двухшнековом экструдере.

Недостатком представленных конструкций является громоздкость и сложность конструкции, нестабильность обработки исходного продукта, вызванная сложностью местных перегревов в местах перехода, что приводит к возможному его запиранию в переходах.

Известна линия по производству изделий из композитного материала и устройство для подготовки формовочной смеси по патенту РФ на полезную модель №116808, состоящую из устройства для подготовки формовочной смеси, осуществляющего продвижение смеси по двум сформированным в его корпусе разнотемпературным зонам при одновременном перемешивании, и устройство формования, представляющее собой гидравлический пресс. Разнотемпературные зоны для подготовки формовочной смеси выполнены с использованием температурного режима работы смеси, при этом протяженность зоны находится в зависимости от плотности перемешивания и скорости прохождения смеси,

Недостатком устройства подготовки формовочной смеси является недостаточная стабильность работы, которая обусловлена ​​забиванием смесью рабочей полости устройства, возможного налипания смеси на шнек.

Задачей изобретения является создание унифицированного оборудования, путём усовершенствования и доработки ранее анонсированного оборудования, с возможностью установки этого оборудования на автотранспорт, прицепы, полуприцепы, что позволит использовать это оборудование в любом месте.

Технический результат достигается следующим: корпус экструдера выполнен в виде овала, что дает возможность обработать металл напылением никеле-хромового порошка с карбидом вольфрама или использовать любое другое напыление способствующее упрочнению, которое более устойчиво к истиранию, чем материал, из которого состоят лопасти, вал, корпус. роль напыления увеличить время эксплуатации корпуса экструдера и более твердого сплава шнеков, для исключения быстрого протирания корпуса ввиду использования в рецептурах абразивного наполнителя композитной смеси такого как песок, стекло, отсевы шлака. Так же обрабатываются лопасти шнека, напыление быстроизнашивающихся поверхностей (три поверхности у лопатки и вал).

Технический результат достигается за счет использования дополнительных шнеков, лопасти которых проходят между витками основной конструкции шнека и вибрационного устройства, устраняя налипание массы композитного материала.

Поставленная задача достигается тем, что устройство подготовки формовочной смеси для изготовления изделий на основе полимеров и всех видов композиционных материалов, содержит корпус с нагревом, в котором вращается установленный основной шнек с расположенными на нем лопастями с зонами механической обработки, которые расположены по линии, охватывающей вал спирали. Дополнительно устанавливают не менее одного шнека с расположенными на нем лопастями. Шнеки установлены с вращением в противоположном направлении. Дополнительные шнеки выполнены одинаковыми, либо диаметр одного шнека больше диаметра другого. Конструктивно шнеки выполнены наборными и одна из частей шнека имеет винтообразные выступы. Шнек имеет участки с лопастями, выполненными с разнопеременным шагом. Лопасти шнеков с выполнением зеркального угла наклона и со сдвигом шага спирали. Количество лопастей на шнеке выбирают пропорционально пластичности загружаемой смеси, ширину и высоту лопастей выбирают в пропорционально пластичности загружаемой смеси. Лопасти расположены по линии, охватывающей шнек по спирали, витки которой уплотняются в выходной зоне, при этом плотность лопастей в ряду уменьшается к выходной зоне. Угол наклона лопастей выбирают в зависимости от конфигурации основного шнека для выполнения функций очистки. Шнеки расположены в горизонтальной плоскости, либо в вертикальной, либо в наклонной, в соответствии с расположением корпуса экструдера .

Устройство подготовки формовочной смеси состоит из корпуса, в котором установлен верхний шнек и два нижних шнека с лопастями. Корпус закреплен на станине. Шнеки приводятся в движение с помощью электродвигателя, и редуктора. Устройство имеет загрузочный бункер, а корпус выполнен с учётом возможности переработки различных материалов и оснащен термодатчиками. Устройство подготовки может содержать устройство плавного пуска электропривода с регулируемой системой.

Устройство подготовки формовочной смеси работает следующим образом. Сырье поступает в загрузочный бункер и под собственной массой просыпается в нижнюю часть корпуса, где продвигается нижним основным шнеком по направлению от загрузочного бункера.

Продвижение и промешивание массы внутри корпуса устройства осуществляется за счет вращения шнеков с лопастями, которые приводятся в движение мотор-редуктором (верхний шнек) и электродвигателем и редуктором (нижние шнеки).

Основной нижний шнек отвечает за функции дополнительного ворошения и продвижение загружаемых материалов через дополнительные функции. Верхний шнек предотвращает забивание загрузочного бункера и возможное зависание сырья в нем.

Помимо прочего, дополнительный верхний шнек способствует более равномерному по сравнению с одношнековой конструкцией продвижению и перемешиванию материалов в корпусе. За счет того, что оба шнека вращаются со значительным перехлестом лопастей, при этом лопасть шнека практически достает оси шнека, но до оси вала шнека не соприкасается с ним, этим достигается самоочищение шнеков и предотвращается образование пробок из материалов внутри корпуса. Лопасти шнеков промешивают массу, снимают ее с соседнего шнеков и с внутренней поверхности корпуса.

Овальное сечение корпуса позволяет легко и эффективно решить вопрос удаления и отвода водных паров и газов, естественным путем скапливающихся в верхней части трубы. При необходимости экструдер возможно комплектовать устройством дополнительной дегазации.

При движении сырья по корпусу через зону регистрации (в каждой зоне установлены термодатчики для контроля температуры) испаряется остаточная влага (как из наполнителя массы, так и из полимерной основы). Далее происходит процессы плавление и пластификация полимерной массы, и благодаря этому можно наполнить ее песком стеклом или прочим наполнителем. После пластификации полимер равномерно промешивается наполнителем с обволакиванием отдельных частиц наполнителя. Доходя до последней загруженной зоны в корпусе, заполненное сыпучее сырье преобразуется в однородную пластичную массу, состоящую из расплава полимера, насыщенным наполнителем и пигментом для придания цвета.

По завершении процесса открывается заслонка и выгружается готовая полимеркомпозитная масса.

Горячая масса в консистенции тугого теста готова для формовки в том виде или представлении в форме, установленной на рабочий стол пресса, либо иными способами формовки полимеркомпозитной массы.

Использование двухшнекового экструдера в производстве листового материала для формования листов в виде черепицы используя в рецептуре резино-полимерный композит или полимер-песчаный в различной пропорции. Два шнека исключают налипание разогретой массы на шнек. Предотвращают пробки. Экструдер снабжен конструктивом подачи массы в щелевой распределитель соединенный в одну технологическую линию с каландером для получения листов в дальнейшем лист попадает для формовки в пресс-форму или прокат для придания листу рисунка и текстуры прототипа черепицы. Листы могут прокатывать через формирующие вальца.

Двухшнековый экструдер расширяет рецептуры при производстве листов.

Данное оборудование позволяет перерабатывать искусственную траву. Искусственная трава представляет собой синтетическое покрытие, используемое как заменитель натуральной растительности. Искусственная трава выполнена из полиэтилена и полипропилена, образующих упругое полотно. Используется на стадионах, кордах, в ландшафтном дизайне и т.д. Технология производства: Искусственная трава изготавливается методом тафтинга. Тот же принцип, по которому изготавливаются обычные ковры. Материалом для травы служит полипропилен в виде нити волокна. 
Подложка производится из полипропилена, которая, для придания эластичности, после вплетения нитей травы покрывается жидким расплавленным латексом. Ввиду присутствия латекса, земли, пыли затруднена его переработка. Данное оборудование получает из данного вторичного сырья композит высокого качества.

Изобретение относится к области подготовки материалов перед формованием и может быть использовано для производства изделий из полимеров и всех видов композиционных материалов, например вторичного полиэфирного волокна или искусственной травы, как наполнителя и связующего полимера или полимера песчаной смеси и стекла для изготовления различных форм, в том числе черепицы, плитки, конструкций деталей и машин. Устройство подготовки формовочной смеси для изготовления изделий на основе полимеров включает корпус с нагревом, в котором происходит вращение, с установленными на валу лопастями с зонами механической обработки, которые расположены по воображаемой спиральной линии. Совместно установлены два шнека с расположенными на них лопастями. Шнеки установлены с вращением в противоположном направлении. Диаметры шнеков выполнены одинаковыми либо различными, шнеки выполнены набором, а одна из частей шнека имеет винтообразные выступы. Шнеки содержат участки с лопастями, с разнопеременными шагами. Лопасти шнека выполнены с зеркальным углом наклона и со сдвигом, выбранным эмпирически. Количество лопастей на шнеке выбирают пропорционально пластичности загружаемой смеси. Корпус экструдера выполнен в виде овала с напылением никеле-хромового порошка с карбидом вольфрама, способствующим упрочнению, которое более устойчиво к истиранию, с возможностью установки этого оборудования на автотранспорт, прицепы, полуприцепы для использования этого оборудования в любом месте. Техническим результатом является упрощение конструкции агрегатов и узлов устройства для подготовки формовочной смеси, повышение надежности ее работы и увеличение равномерности формовочной смеси.

Устройство подготовки формовочной смеси для изготовления изделий на основе полимеров, включающее корпус с нагревом, в котором происходит вращение, с установленными на валу лопастями с зонами механической обработки, которые расположены по воображаемой спиральной линии, охватывающей вал, отличающееся тем, что совместно установлены два шнека с расположенными на них лопастями, шнеки установлены с вращением в противоположном направлении, диаметры шнеков выполнены одинаковыми либо различными, шнеки выполнены набором, а одна из частей шнека имеет винтообразные выступы, причем шнеки содержат участки с лопастями, с разнопеременными шагами, лопасти шнека выполнены с зеркальным углом наклона и со сдвигом, выбранным эмпирически, количество лопастей на шнеке выбирают пропорционально пластичности загружаемой смеси, корпус экструдера выполнен в виде овала с напылением никеле-хромового порошка с карбидом вольфрама, способствующим упрочнению, которое более устойчиво к истиранию, с возможностью установки этого оборудования на автотранспорт, прицепы, полуприцепы для использования этого оборудования в любом месте.