Клиновое устройство к валковым машинам для переработки полимерных материалов Советский патент 1987 года по МПК B29B7/56 

Изобретение относится к валковым машинам для нереработки полимерных материалов, в частности резиновых смесей, и может быть использовано на вальцах с клиновым устройством для интенсификации процесса перемешивания.

Цель изобретения - интенсификация про цесса перемешивания за счет обеспечения дополнительных деформаций сдвига и увеличения градиента давления по всему объему перерабатываемого материала.

Так, например, при производстве поливи- нилхлоридного линолеума с реологическими 10 характеристиками К 1,355-10-5, п 0,245 оптимальные значения следующие: шаг выступов в продольном направлении равен 4, шаг рядов в окружном направлении - 10, смещение соседних рядов в продольном направлении - 5, ширина нижнего основания - 2, ширина верхнего основания - 2, высота - 0,7, радиус дуги продольной оси - 6 величин межвалкового зазора а.

При производстве нитролинолеумной мас15

На фиг. 1 изображено клиновое устройство, общий вид; на фиг. 2 - расположение выступов при загрузке материала с торцов валков; на фиг. 3 - расположение выступов при загрузке материала на середину валков; на фиг. 4 - выступ с оптимальными значениями углов, вид сверху.

Клиновое устройство содержит клин-отражатель 1, смонтированный на станине 2 Q сы с реологическими характеристиками К вальцов и входящий своей вершиной в за- 2,6-10- 1, п 0,167 оптимальные зна- зор между валками 3 и 4. Рабочие по- еция следующие: шаг выступов в продоль- верхности клина J и переднего валка 3 об- „0 направлении равен 8, шаг рядов в ок- разуют сходящийся в направлении вращеружном направлении - 17, смещение соседних рядов в продольном направлении - 3, ширина нижнего основания - 5, ширина верхнего основания - 4, высота - 0,5, радиус дуги продольной оси - 9 величин межвалкового зазора а.

ния валка входной канал с минимальной шириной, равной величине межвалкового за- 25 зора а. На вогнутой рабочей поверхности клина 1 выполнены выступы 5 с изогнутой по дуге окружности продольной осью, имеющие профиль трапецеидальной формы. Выступы расположены зеркально симметрично относительно средней линии 6 рабочей 30 поверхности клина-отражателя.

С каждой стороны от средней поперечной линии 6 рабочей поверхности, клина 1 выступы расположены рядами, параллельными осям валков 3 и 4 и шагом в продольном направлении, равным 2-10 от а.

Ряды смещены в окружном направлении один относительно другого на величину равную 5-20 величины и в продольном направлении на величину равную 2-8 величины а.40

Высота выступов 5 равна 0,4-0,8 а, ширина нижнего основания выбрана равной 1-5а, щирина верхнего основания равна О-5а и радиус дуги продольной оси Rnp. равен 5-10 от а.

ружном направлении - 17, смещение соседних рядов в продольном направлении - 3, ширина нижнего основания - 5, ширина верхнего основания - 4, высота - 0,5, радиус дуги продольной оси - 9 величин межвалкового зазора а.

Выступы 5 расположены таким образом, что касательная к любой точке линии пересечения боковой выпуклой поверхности выступа 5 с рабочей поверхностью клина-отражателя 1 составляет острый угол а со средней поперечной линией 6 клина.

В случае, когда ширина верхнего и нижнего основания равны, профиль выступа 5 приобретает прямоугольную форму, а при стремлении вершин выступов друг к другу - треугольную.

Устройство работает следующим образом.

Приводят во вращение валки 3 и 4 вальцов, подлежащие смешению компоненты резиновой смеси загружаются сверху в суживающийся зазор между рабочими поверхностями клина 1 и переднего валка 3, в

Минимальные значения шага расположе- 45 ходором за счет деформаций сдвига в окния выступов 5 в продольном направлении и шага рядов в окружном направлении ограничены требованием отсутствия застойных зон, смещение соседних рядов в продольном направлении и высота выступов - требованием обеспечения сдвиговых деформаций достаточной интенсивности, длины и щирина выступов - условием прочности. Максимальные значения шага выступов 5, шага рядов в окружном направлении, сдвига соседних рядов в продольном направлении и длина выступов определяются требованием обеспечения сдвиговых деформаций достаточной интенсивности, а значения

50

55

ружном, продЬльном и поперечном направлениях протекает процесс их смешения.

При этом сдвиговая деформация в окружном направлении возникает вследствие наличия внешних и внутренних сил трения, из-за которых скорости движения концентричных слоев материала по щирине зазора оказываются различными.

Деформация сдвига в продольном направ лении возникает благодаря наличию на рабочей поверхности клина 1 плавно изогнутых выступов 5, которые разбивают замкнутые окружные траектории частиц материала, смещая его (в зависимости от расширины и высоты - требованием отсутствия застойных зон.

При смешении ингредиентов полимерной композиции размеры выступов и их расположение на клине определяются в зави- 5 симости от реологических характеристик полимера с учетом влияния на последние давления и напряжений сдвига.

Так, например, при производстве поливи- нилхлоридного линолеума с реологическими 0 характеристиками К 1,355-10-5, п 0,245 оптимальные значения следующие: шаг выступов в продольном направлении равен 4, шаг рядов в окружном направлении - 10, смещение соседних рядов в продольном направлении - 5, ширина нижнего основания - 2, ширина верхнего основания - 2, высота - 0,7, радиус дуги продольной оси - 6 величин межвалкового зазора а.

При производстве нитролинолеумной мас5

Q сы с реологическими характеристиками К 2,6-10- 1, п 0,167 оптимальные зна- еция следующие: шаг выступов в продоль- „0 направлении равен 8, шаг рядов в ок-

сы с реологическими характеристиками К 2,6-10- 1, п 0,167 оптимальные зна- еция следующие: шаг выступов в продоль- „0 направлении равен 8, шаг рядов в ок-

ружном направлении - 17, смещение соседних рядов в продольном направлении - 3, ширина нижнего основания - 5, ширина верхнего основания - 4, высота - 0,5, радиус дуги продольной оси - 9 величин межвалкового зазора а.

Выступы 5 расположены таким образом, что касательная к любой точке линии пересечения боковой выпуклой поверхности выступа 5 с рабочей поверхностью клина-отражателя 1 составляет острый угол а со средней поперечной линией 6 клина.

В случае, когда ширина верхнего и нижнего основания равны, профиль выступа 5 приобретает прямоугольную форму, а при стремлении вершин выступов друг к другу - треугольную.

Устройство работает следующим образом.

Приводят во вращение валки 3 и 4 вальцов, подлежащие смешению компоненты резиновой смеси загружаются сверху в суживающийся зазор между рабочими поверхностями клина 1 и переднего валка 3, в

ходором за счет деформаций сдвига в ок

ружном, продЬльном и поперечном направлениях протекает процесс их смешения.

При этом сдвиговая деформация в окружном направлении возникает вследствие наличия внешних и внутренних сил трения, из-за которых скорости движения концентричных слоев материала по щирине зазора оказываются различными.

Деформация сдвига в продольном направ лении возникает благодаря наличию на рабочей поверхности клина 1 плавно изогнутых выступов 5, которые разбивают замкнутые окружные траектории частиц материала, смещая его (в зависимости от рас

положения выступов) к центру или торцам валка 3.

Сдвиговая деформация в поперечном направлении возникает при сталкивании фронта материала с верхними торцами выступов 5 и за счет действия сил трения между движущимся материалом и боковыми поверхностями соседних выступов 5.

Во время работы вальцов частицы перерабатываемого материала,передвигаясь в зазоре между клином 1 и передним валком 3, наталкиваются на расположенные на поверхности клина выступы 5. При этом в области верхних торцов выступов 5 образуются зоны. повышенного давления. В то же время частицы материала, миновавшие выступ 5 и продвинувшиеся вглубь суживаю- щегося зазора между клином 1 и передним валком 3, ускоряют свое движение, вследствие чего в области нижних торцов выступов создаются зоны пониженного давления.

Таким образом, возникающий при этом высокий градиент давления способствует интенсификации процесса смешения.

В зависимости от способа загрузки вальцов материал подается с торцов валка 3 или на середину. Соответственно, выступы 5 клина 1 должны распределять материал к середине или к торцам валка 3. Для этого при первом варианте загрузки выступы 5 расположены таким образом, что, например, на левой половине рабочей поверхности клина 1 левый торец выступа лежит выше правого (фиг. 2). При втором варианте загрузки на левой половине рабочей поверхности клина 1 правый торец выступа должен лежать выше левого (фиг. 3).

Если выступы 5 расположены выпуклой поверхностью вниз, то создаются оптимальные условия для возникновения интенсивных деформаций сдвига в поперечном и продольном направлениях.

Угол а, образованный касательной к линии пересечения боковой выпуклой поверхности выступа 5 с рабочей поверхностью клина 1 и средней поперечной линией 6 клина-отражателя 1, изменяется в диапазоне от О до 90°. Если, например, при первом способе загрузки угол а меньше предела диапазона изменения своих значений, то выступ 5 начинает распределять материал в обратном направлении, т.е. к торцам валка 3. При значениях угла ее, близких к 0° по всей длине выступа 5, последний прекращает распределять материал в продольном направлении.

Превышение углом а верхнего предела диапазона изменения своих значений или

стремление его значений к 90° по всей длине выступа 5, когда последний располагается перпендикулярно линиям тока перерабатываемого материала, способствует образованию застойных зон в районе его боковой верхней поверхности. Продольная ось выступа 5 представляет собой часть дуги окружности (фиг. 4). При этом угол а. равен углу р между горизонталью и текушим положением радиуса. Оптимальное значение центрального угла р, ограничивающего дугу выступа 5, и соответствующее ему максимальное значение угла а определяется из условия обеспечения перераспределения материала в продольном направлении на расстояние, равное половине длины клина 1. Выступ с продольной осью, составляющей 1/6 часть дуги окружности, т.е. с центральным углом РОПТ. 60°, предупреждает образование застойных зон и обеспечивает интенсивные деформации сдвига в продольном и поперечном направлениях.

5

0

5

0

5

0

Формула изобретения

1.Клиновое устройство к валковым машинам для переработки полимерных материалов, содержащее смонтированный на станине и установленный своей вершиной в зазоре между валками клин-отражатель с вогнутой рабочей поверхностью и расположенными на ней высгуиамк, отличающееся тем, что, с целью интенсификации процесса перемешивания за счет обеспечения дополнительных деформаций сдвига и увеличения градиента давления по всему объему перерабатываемого материала, выступы выполнены с изогнутой по дуге окружности осью, расположены зеркально симметрично относительно средней поперечной линии рабочей поверхности клина-отражателя и установлены рядами со смещением рядов один относительно другого.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что Bbicjynbi расположены с шагом равным величины межвалкового зазора, а ряды смещены в окружном направлении один относительно другого на величину равную 5-20 величины межвалкового зазора и в продольном направлении на величину равную 2-8 величины межвалкового зазора.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что высота выступов равна 0,4-0,8, ширина нижнего основания равна 1-5, ширина верхнего основания равна О-5 и радиус дуги продольной оси равен 5-10 величин межвалкового зазора.

аг.1

Изобретение относится к валковым машинам для переработки полимерных материалов, в частности резиновых смесей, и может быть использовано на вальцах с клиновым устройством для интенсификации процесса перемешивания. Целью изобретения является интенсификация процесса перемешивания за счет обеспечения дополнительных деформаций сдвига и увеличения градиента давления по всему объему перерабатываемого материала. Для этого выступы выполнены изогнутыми по дуге окружности, расположены зеркально симметрично относительно средней поперечной линии рабочей поверхности клина-отражателя. Выступы установлены рядами со смешением рядов один относительно другого. Выступы расположены с шагом, равным 2-10 величины межвалкового зазора. Ряды смещены в окружном направлении один относительно другого на величину, равную 5-20 величины межвалкового зазора. Ряды смещены в продольном направлении на величину, равную 2-8 величины межвалкового зазора. Высота выступов равна 0,4-0,8 величины межвалкового зазора. Ширина нижнего основания равна 1-5, ширина верхнего основания равна О-5 и радиус дуги продольной оси равен 5-10 величин межвалкового зазора. Во время работы частицы перерабатываемого материала, передвигаясь в зазоре между клином и передним валком, наталкиваются на выступы. Последние обеспечивают интенсивные сдвиговые деформации и высокую степень диспергирования и гомогенизации перемешиваемого материала. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. (С (Л ГС со О5 00 Ю

иг.2

9и,2.3

сригЛ

опт.

5 6

N