Устройство для инжекции пластмасс и эластомерных материалов Советский патент 1983 года по МПК B29F1/02 B29F1/04 

2.Устройство по п.1, отличающееся тем, что соединение кожуха с плитой выполнено в виде параллельно расположенных пластин, между которыми размещен загрузочный бункер.

3.устройство по пп. 1 и 2, о т- л ичающе.е ся , что загрузочный бункер снабжен механизмом сжатия материала, выполненным в виде прижимной пластины, соединенной с установленным на загрузочном бункере силовым цилиндром.

4.Устройство поп.З, отличающееся тем, что силовой цилиндр установлен на опорной плите, смонтированной на направлякяцих с возможностью перемещения перпендикулярно пррдольной оси загрузочного бункера.

5.Устройство по пп.З и 4, о т л и чающееся тем, что прижимная пластина снабжена расположенным по ее периметру герметичным уплотнением.

6.Устройство по пп.3-5, отличающееся тем, что загрузочный бункер снабжен ограничителем перемещения прижимной пластины.

7.Устройство по пп.З-б, отличающееся тем, что загрузочный -бункер, снабжен контейнером питания со смонтированной в нем с возможностью перемещения крышкой.

8.Устройство по пп.1-7, отличающееся тем, что рабочий орган выполнен в виде плунжера, образующего с подвижным цилиндром кольцевую камеру и клапан перекрытия канала сообщения накопительной камеры.

Приоритет по пунктам.

02.06.80 по пп. 1 и 2 26.11.80 по пп. 3-8

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНЖЕКЦИИ ПЛАСТМАСС И ЭЛАСТОМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ содержащее кожух с соплом для подачи материала в форму, подвижный цилиндр, смонтированный в кожухе с образованием с ним накопительной камеры переменного объема, клапан перекрытия канала сообщения накопительной камеры с полостью подвижного цилиндра, размещенный в подвижном цилиндре с /////////, возможностью осевого перемещения рабочий орган, механизм перемещения подвижного цилиндра для инжекции материала и загрузочный бункер, установленный на подвижном цилиндре, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения качества переработки наполненных материалов, механизм перемещения подвижного цилиндра смонтирован на каретке, установленной с возможностыр перемещения относительно формы, и выполнен в виде соединенных между собой колоннами двух плит, на одной из которых размещен цилиндр для инжекции, а с другой жестко связан кожух, причем подвижный цилиндр § соединен с поршнем цилиндра для инжекции посредством закрепленного на СУ) подвижном цилиндре фланца с толкателями и упорной пластины, размещенной С между- плитами, а рабочий орган снаб.жен упором, взаимодействующим с одной стороны с поршнем цилиндра для инжек-в ции, а с другой - с упорной пластиной. y/////7/////////////////////////////////////v///////////////////////

Изобретение относится к устройству для инжекции пластмасс, эластомеров и других схожих материалов и предназначено для инжекции пластмас с заполнителями, а именно термореактивных пластмасс со стекловолокнистым заполнением, и может бить исполь зовано в машиностроении. Известно устройство для инжекции пластмасс, содержащее кожух с соплом для подачи материала в форму, которая жестко соединена с кожухом, подвижный цилиндр, смонтирован ный в кожухе с образованием накопительной камеры Переменного объема, клапан перекрытия канала сообщения накопительной камеры с полостью подвижного цилиндра, размещенный в подвижном цилиндре рабочий орган, механизм перемещения подвижного цилинд ра и загрузочный бункер, установленный на подвиж.ном цилиндре. В известном устройстве подвижный цилиндр, .служит инжекционным поршнем в кожухе и образует с ним камеру переменного объема, предназначенную для приема инжектируемого материала Во время фазы .инжекции подвижный цилиндр, образующий с концом рабочего органа, выполненного в виде шнека, клапан, исключает обратное вытеснение материала в подвижный цилиндр fl . , Недостатком устройства является то, что поскольку кожух жестко соединен с формой, на перешиваемое вещество, содержащееся в таком кожухе до инжекции, оказывает воздействие температура формы. В случае инжекции термопластичных материалов кожух охлаисдается из-за контакта с формой, в результате чего материал твердеет, и забивает сопло. В случае инжекции термореактивных материалов форму нагревают для обеспечения полимеризации материала, одновременно нагревается и кожух, в результате чего материал начинает полимеризоваться в кожухе до инжекции. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для инжекции пластмасс и эластомерных материалов, содержащее кожух с соплом для подачи материала в форму, подвижный цилиндр, смонтированный в кожухе с образованием с ним накопительной камеры переменного объема, клапан перекрытия канала сообщения накопительной камеры с полостью подвижного цилиндра, размещенный в подвижном цилиндре с возможностью осевого перемещения рабочий оргна, механизм перемещения подвижного цилиндра для инжекции материала и загрузочный бункер, установленный на подвижном цилиндре. В указанном устройстве кожух не имеет жесткого соединения с формой, благодаря; чему исключено температурное влияние формы на инжектируемый материал 2. Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает качественной переработки наполненных, содержащих, например стекловолокно или углерод материалов из-за измельчения волокон между рабочим органом - шнеком и стенкам, подвижного цилиндра, вследствие чего изделия содержат лишь 3(0% волокна длиною более 0,5 мм при наличии их в исходном материале с длиной 13-25 мм. Кроме того, в известном устройстве может происходить значительное ухудшение материала при его подаче в камеру переменного объема с помощью перемешивающего рабочего органа - шнека, что бывает при поступлении материала под действием собственного веса. Срез материала происходит между нарезкой рабочего органа - шнека и внутренней стенкой подвижного цилиндра. Когда заполнителем материала служит волокно, например стекловолокно, такой срез нежелателен, так как может повлечь растрескивание волокон. Цель изобретения - повышение качества переработки наполненных материалов. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для инжекции пластмасс и эластомерных материалов, содержащем кожух с соплом для подачи материала в форму, подвижный цилиндр смонтированный в кожухе с образованием с ним накопительной камеры пере менного объема, клапан перекрытия канала сообщения накопительной камеры с ПОЛОСТЬЮподвижного цилиндра, размещенный в подвижном цилиндре с возможностью осевого перемещения рабочий орган, механизм перемещения подвижного цилиндра для инжекции материала и -загрузочный бункер, установленный, на подвижном цилиндре, механизм перемещения подвижного цилиндра смонтирован на каретке, установленной с возможностью перемещения относительно формы, и выполнен в виде соединенных между собой колоннами двух плит, на одной из которых размещен цилиндр инжекции, а с другой жестко связан кожух, причем подвижный цилиндр соединен с поршнем цилиндра для инжекции посредством закрепленного на подижном цилиндре фланца с толкателями и упорной пластины, размещенной между плитами, а рабочий орган снабжен упором, взаимодействующим с одной стороны с порш нем цилиндра для инжекции,а с другой с упорной пластиной. Кроме того, соединение кожуха .с,плитой выполнено в виде параллельно расположенных пластин, между которыми размещен загрузочный бункер. j Загрузочный бункер снабжен механкзмом сжатия материала, выполненным в виде прижимной пластины, соединенной с установленным на загрузочном бункере силовым цилиндром. Силовой цилиндр установлен на опорной плите, смонтированной на направляющих с возможностью перемещения перпендикулярно продольной оси загрузочного бункера. Прижимная пластина снабжена расположенным по ее периметру герметичным уплотнением. Загрузочный бункер снабжен ограничителем перемещения прижимной пластины. Загрузочный бункер снабжен контейнером питания со смонтированной в нем с возможностью перемещения крыш кой. Рабочий орган выполнен в виде плунжера, образующего с подвихсным цилиндром кольцевую камеру и клапан перекрытия канала сообщения накопительной камеры. Благодаря такому выполнению уст Jэoйcтвa кожух не связан с формой, а на время смешивания материала устройство для инжекции можно удалить от формы и привести его в контакт с ней лишь в момент инжекции материала в форму. Благодаря тому, что в загрузочном бункере содержится механизм сжатия, оказывается возможной как прямая подача материаша в накопительную камеру переменного объема без использования смесительного шнека, так и с использованием смесительного шнека, в котором материал подвергается минимальному срезанию, в результате чего инжектируемый материал сохраняет свои свойства, в частности не происходит разрушения волокон. Другие особенности изобретения связаны с тем, что механизм сжатия образован прижимной пластиной, передвигаемой силовым цилиндром, установленным на загрузочном бункере, и тем, что механизм сжатия является убирающимся, прижимная пластина, приводимая в движение силовым цилиндром, соединена с опорной плитой, скользящей по направляющим. Таким образом, механизм сжатия своей прижимной пластиной сжимает материал в загрузочном бункере, но может быть удален от загрузочного бункера для его загрузки инжектируемым материаломНа фиг. 1 схематично изображено устройство для инжекции в положении завершения инжекции материала, общий вид, разрез; на фиг. 2 то же, в .положении перемешивания материала; на фиг. 3 - устройство для инжекции в положении завершения инжекции материала,, частичный разрез в увеличенном масштабе на фиг. 4 - то же, в положении перемешивания материала; на фиг 5-загрузочный бункер, вид сбоку; на фиг. 6 - разрез А-А на фиг. 5; на фиг. 7 - вариант конструкции устройства для инжекции, общий вид, разре на фиг. 8 - вариант конструкции загрузочного бункера, частичный разрез. Устройство для инжекции пластмасс и эластомерных материалов содержит каретку 4., установленную на станине 2 с возможностью перемещения относительно формы 3 посредством цилиндра 4, кожух 5 с соплом или выходным отверстием 6 для подачи материала в форму 3, подвижный цилиндр 7 и загру зочный бункер 8, установленньй на подвижном цилиндре 7. Внутри подвижного цилиндра 7 .размещен с возможностью осевого перемещения рабочий орган в виде шнека 9. Подвижный цилиндр 7 смонтирован -в колсухе 5 с образованием с ним накопительной камеры 10 переменного объема, причем конец подвижного цилиндра 7 выполнен коническим для образования с коничес ким концом шнека 9 клапана перекрытия канала сообщения накопительной камеры 10 с полостью подвижного цилиндра 7. На каретке 1 размещен механизм перемещения подвижного цилинд ра 7, выполненный в виде соединенных между собой колоннами 11 двух пли 12 и 13, причем с плитой 12 жестко связан посредством параллельно расположенных пластин 14 кожух 5, а на плите 13 размещен цилиндр 15 для инжекции с поршнем 16. На конце порш ня 16, противоположном шнеку 9, установлен электродвигатель или гидромотор 17, приводящий во вращение шнек 9 при помощи тяги 18, свободно вращающейся внутри поршня 16, но сое диненной для поступательного перемещения с упором 19, взаимодействующим с одной стороны с поршнем 16, а с другой - с упорной пластиной 20, свя занной с поршнем 16. Конец подвижного цилиндра 7 со сторонымеханизма перемещения снабжен фланцем 21, параллельным упорной пластине 20, с которой он жестко соединен при помощи двух диаметрально противоположно расположенных толкателей, состоящих каждый из цилиндра 22, соединенного с фланцем 21, и поршня 23, соединенного с упорной пластиной 20. Для перекрытия выходного отверстия 6 предназначен разделительный вентиль 24. Загрузочный бункер материала (фиг. 5 и 6) образован резервуаром или загрузочной воронкой удлиненного сечения с шириной, равной диаметру подвижного цилиндра 7, на котором этот загрузочный бункер 8 расположен и в который входит. Загрузочный бункер 8 содержит механизм сжатия материала, выполненный в виде горизонтальной прижимной пластины 25 с раз мерами, незначительно меньшими внутренних размеров загрузочного рункеpa 8 для ее перемещения в нем, герметичное уплотнение 26, установленное по краю периметра прижимной пластины 25 и предназначенное для прижима к внутренним стенкаг этого заrpiy3O4Horo бункера 8. Прижимная пластина 25 соединена с тягой 27 силового цилиндра 28, проходящей вертикально через опорную плиту 29, несущую силовой цилиндр 28 и перемещающуюся по двумя параллельным горизонтальным направляющим 30, установленным на загрузочном бункере 8 и выступающим из него на длину, по меньшей мере равную длине загрузочного бункера 8. Опорная плита 29 расположена выше стенок загрузочного бункера 8 на высоту, превьошающую толщину прижимной пластины 25 и герметичного уплотнения 26. Опорная плита 29 приводится в движение силовым цилиндром 31, установленным на горизонтальных направляющих 30,. Через опорную плиту 29 проходят две направляющие 32 и 33, соединенные с прижимной пластиной 25. На одной из этих направляющих, а именно 32, расположен ограничитель перемещения прижимной пластины 25 в виде упора 34, взаимодействующего с контактором 35, установленным на рычаге 36,, жестко соединенном с загрузочным бункером 8. Устройство для инжекции работает следующим образом. Когда цилиндр 4 находится в положеАии, при котором устройство для инжекции удалено от формы 3, поршень 16 ВЕлдвинут к плите 13, цилиндры 22 не запитаны. С другой стороны шнек 9 и подвижный цилиндр 7 при помощи фланца 21 вьщвинуты к выходному отверстию 6 кожуха 5. Механизм сжатия находится в отведенном поло- . жении от загрузочного бункера 8 за счет подъема прижимной пластины 25 под действием тяги 27 силового цилиндра 28 и благодаря скольжению в направляющих 30 опорной.плиты 29 под действием силового цилиндра 31 (фиг. 1 и 3). Поршень 16 отводится назад на длину L для открывания проходного канала между коническим концом шнека 9 и концом подвижного цилиндра 7. Поршень 23 также отводится назад на ту же длину L в каждом цилиндре 22. После этого запитывают цилиндры 22. Инжектируемую термореактивную пластмассу, наполненную стекловолокном, помещают в загрузочный бункер 8. Под действием силового цилиндра 31 опорная плита 29 перемещается в направляющих 30 для установки над загрузочным бункером 8, после чего под действием силового цилиндра 28 прижимная пластина 25 сжимает материал, заключенный в загрузочном бунт

кере 8. Под действием материала герметичное уплотнение 26 прижмет- г ся к внутренним стенкам 3arpy364rfoго бункера В и осуществит герматичное соединение. Гидромотор 17 приводит во вращение шнек 9, под действием прижимной пластины 25 и инека 9 материал начнет выталкиваться- в накопительную камеру 10, образованную у конца подвижного цилиндра 7, и разделительный .вентиль 24 закрывает выходное отверстие б кожуха 5. В результате сжатия материала в накопительной камере 10 происходит.отход назад подвижного цилиндра 7, и1нека 9 и поршня 16 цилиндра инжекции,причем цилиндры 22 препятствуют закрыванию канала между концом шнека 9 и концом подвижного цилиндра 7,

Когда в камере 10 накапливается количество материала, необходимое для формования, вращение щнека 9 пре кращается, и в то же время снимается давление, прикладываемое силовым цилиндром 28 в загрузочном бункере 8 (фиг. 2 и 4).

Под действием цилиндра 4 устройст во для инжекции приходит в контакт с формой 3.Начинается фаза инжекции. Цилиндр 15 больше не запитывает цилиндры 22, шнек 9 движется к форме 3 увлекая с собой подвижный цилиндр 7, на который давит его конец, закрывая канал сообщения. Шнек 9 сжимает материал, заключенный в накопительной камере 10, кожух при помощи параллельных плоских пластин 14 соединен с плитами 12 и 13 и цилиндром, вентиль 24 открыт. Материал из накопительной камеры 10 поступает в форму 3 до тех пор, пока конический конец подвижного цилиндра 7 не войдет в контакт с концом кожуха 5.

На этом инжекция материала заканчивается, цилиндр 4 отводит устройст во для инжекции от формы 3. С этого момента может начинаться новый цикл инжекции материала.

Когда загрузочный бункер 8 становится пустым, прижимная пластина 25 находится вблизи шнека 9, установ ленный на направляющей 32 упор 34 нажимает на контактор 35, обеспечивая управление подъемом прижимной пластины 25 в загрузочном бункере 8. Таким образом, прижимная пластина 25 под действием силового цилиндра 28 поднимается, затем от загрузочного бункера 8 под действием силового цилиндра 31 отводится убираемая опорная плита 29 для подачи в загрузочный бункер 8 новой дозы материала. На протяжении операции подъема и отвода прижимной пластины 25 вращение шнека 9 прекращается для устранения срезания заключенного там материала.

Изобретение касается устройства ( для инжекции, отводимого от формы 3

для максимального ограничения времени контакта формы 3 и кожуха 5. В ,результате ограничения времени контакта появляется возможность устранить передачу тепла и/или холода между формой 3 и устройством для инжекции. Тепло в случае инжекции термореактивных материалов или холод в случае термопластичных приводит к возникновению в выходном отверстии бив накопительной камере 10 кожу0ха 5 соответственно полимеризации материала или его отверждения вследствие охлаждения. Перемещение устройства для инжекции относительно формы 3 получено благодаря соедине5нию кожуха 5 с силовым цилиндром 15 для инжекции с помощью параллельных пластин 14.

.Кроме того, изобретение дает возможность инжекции пластических ма0териалов, в частности термореактивных, с заполнением стекловолокном или другим видом волокна, taK как проходной канал длиной L обеспечивает прохождение материалов без повреж5дения волокон. Более того, материал поступает в пространство между шнеком 9 и подвижным цилиндром 7 при таком давлении, что время его пребывания в этой зоне оказывается от0носительно коротким. Деформация на срез материала также оказывается ограниченной и не влечет за собой изломов содержащегося в нем волокна. Полученные из такого материала ин5жектированные детали имеют повышенную механическую прочность. Деформация на срез материала уменьшена, так как под действием давления в загрузочном бункере 8 материал про0двигается на нарезке с каждым оборотом шнека 9.

Преимуществом изобретения является то, что поскольку подвижный цилиндр 7 перемещается лишь на небольшое расстояние относительно шнека

5 9, происходит перемешивание вводимого из загрузочного бункера 8 материала на постоянной длине вне зависимости от длины накопительной камеры 10. В результате происходит всегда оди0наковая обработка материала.

Во время инжекции, когда шнек 9 обеспечивает при помощи своего конца перемещение подвижного цилиндра 7,

5 цилиндры 22 не должны вырабатывать повышенное-усилие, а лишь поддерживать, усилие по разделению подвижного цилиндра 7 и щнека 9. Это воЭможно благодаря тому, что цилиндры 22

0 соединяются жестко с одной стороны с подвижным цилиндром 7, с другой стороны - с инжекционным поршнем16 и могут обеспечить точное взаимное расположение подвижного цилиндра 7 и шнека 9.

5

Пластины 14 для соединения кожуха 5 со средствами приведения в движение располагаются по сторонам загрузочного бункера 8. Для упрощения подачи пластических материалов с заполнителями из стекловолокон можно также использовать загрузочный бункер 8 больших .размеров что исключит повреждения волокон.

Вариант конструкции устройства (фиг. 7) основан на том, что шнек заменен плунжером 37, который не вращается. В подвижном цилиндре 7 установлен плунжер 37, ограничивающий вместе с подвижным цилиндром 7 кольцевую камеру 38 для прохождения инжектируемого материала Плунжер 37 соединяется с упорной пластиной 20 посредством тяги 39 с диаметром, равным внутреннему диаметру подвижного цилиндра 7. Инжекционный силовой цилиндр 40 обра.зует механизм перемещения подвижного цилиндра 7 и ,состои,т из цилиндра 41, соединенного с плитой 13, и поршня 42, проходящего сквозь Плиту 13 и соединенного с упорной пластиной-20. Загрузочный бункер действует так же, как и в описанной конструкции, но обеспечивает поступление материала в накопительную камеру 10 путем подачи его в кольцевую камеру 38. Такое устройство существенно уменьшает срезание материала при переходе в накопительную камеру ID и дает возможность избежать излома волокон во время та кого перехода. Поскольку плунжер 37 более не приводится во вращение, то

упрощается конструкция устройства.

Представленный на фиг. 8 вариант конструкции устройства основан на том, что загрузочный бункер 8 снабжен цилиндрическим трубопроводом 43, сообщенным с отверстием 44 контейнера 45 питания,снабженного крышкой46,движущейся под действиемвинта

47,вращающегося в муфте 48, установленной на хомуте 49, соединенном с контейнером 45. Таким образом, для заполнения загрузочного бункера 8 инжектируемым -материалом можно давить на материал, заключенный предварительно в контейнера .45, с помощью крышки 46 под действием винта 47. Крышка 46 предотвратит возврат материала в контейне 45, когда давление будет создаваться прижимной пластиной 25. Контейнер 45 может заполняться отдельно с помощью дополнительного устройства (не показано) , например при помощи загрузочного шнека. Устройство по этому ва5 рианту конструкции дает возможность устранения манипуляций с материалом для его подачи,в загрузочный бункер 8.

При использовании инжекЦионного устройства по изобретению более 80% волокна имеет длину, превышающую 0,5 М1Л. Полученные таким образом изделия обладают повышенным на 30| модулем упругости, повышенным

более, чем на 10% пределом прочности при растяжении и удвоенной стойкостью к ударной нагрузке.

Сгга 10 „i3

ts is i

(pi/t.3