Машина для получения заготовок из высоконаполненных полимерных композиций Советский патент 1991 года по МПК B29C47/38 

Изобретение относится к полимерному машиностроению и может быть использовано для непрерывного формования заготовок с волокнистым наполнителем.

Цель изобретения - повышение производительности машины и качества получаемых заготовок.

На фиг.1 изображена машина для получения заготовок из высоконаполненных полимерных композиций, общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Машина для получения заготовок из высоконаполненных полимерных композиций содержит вертикальный материальный цилиндр 1 с жестко закрепленным на нем соосным загрузочным бункером 2 и приводом 3 вращения,

Внутри материального цилиндра 1 размещен неподвижный червяк 4 с винтовой нарезкой. Червяк 4 верхней своей частью соединен с питающим элементом, образованным продолжением винтовой нарезки червяка, каждая расположена в полости загрузочного бункера 2 по всей ширине и высоте для создания подпора материала,

Под материальным цилиндром 1 соосно ему размещена выходная головка 5 с соос- ным ей формующим штуцером 6. Головка 5 вместе со штуцером б снабжена регулируемым приводом 7 ее вращения вокруг вертиО

ю

ю

калькой оси в направлении вращения материального цилиндра 1.

Нарезка червяка А в полости бункера 2 выполнена в виде сплошной спиральной ленты 8.

Машина снабжена верхней 9, промежуточными 10 и 11 и нижней 12 траверсами соответственно. Материальный цилиндр 1 и выходная головка 5 установлены посредством радиальных подшипников 13 и 14 соответственно.

Траверсы 9-12 смонтированы на колоннах 15, установленных в фундаментной плите 16. Нижняя траверса 12 посредством гаек 17 смонтирована с возможностью перемещения в направлении продольной оси материального цилиндра 1. Выходная головка 5 может быть смежной.

Машина работает следующим образом.

Включается привод 3 вращения материального цилиндра 1. Вместе с цилиндром 1 вращается и загрузочный бункер 2. Перерабатываемый материал загружается в бункер 2, откуда э счет вращения бункера 2 относительно неподвижного червяка 4 транспортируется, уплотняясь, в сторону выходной головки 5 и продавливается через нее в виде соответствующей заготовки.

Благодаря тому, что загрузочный бункер 2 смонтирован соосно с цилиндром 1 в вертикальном направлении, а нарезка червяка 4 выходит за пределы материального цилиндра 1 в полость загрузочного бункера 2, обеспечивается устойчивое питание машины, а следовательно, и повышение ее производительности, поскольку нарезка червяка 4 в зоне загрузки полностью погружена в перерабатываемый материал, который принудительно направляется в канал нарезки не только под действием гравитационных сил, но и за счет сил трения о нарезку червяка 4 в зоне загрузки по всей ее окружности.

При работе машины фактическая линейная скорость выхода заготовки из головки 5 равна

G

V

F

где G - обьемная производительность машины;

F - площадь поперечного сечения канала формующего штуцера 6 на выходе, м2.

Известно,что

S IN -VA,M3/c,

л cosy)

где Dcp - средний диаметр нарезки червяка (шнека);

р- угол подъема нарезки червяка;

S - площадь поперечного сечения винтовой канавки червяка, м2; I - число заходов нарезки; N - скорость вращения цилиндра, об/с; 5V коэффициент заполнения винтовой

. канавки перерабатываемым материалом; Я- коэффициент подачи. Технически максимально возможная объемная производительность будет 10 при V 1 и А 1, т.е

G- fo -S -N

15 тогда

V,

макс

эмакс

Выразим из предыдущих уравнений значения фактической и максимально возможной объемной производительности

ЗГРср

cosy

G V F

S Ч N V A,

GMa«-VMaKc F -S Ч -N и возьмем их соотношение

N

Поскольку при переработке высоконаполненных полимерных композиций винтовой канал в нарезке червяка как правило заполнен по всему объему, то V 1. тогда

N

V

Видно, что скорость вращения пробки Nnp в нарезке червяка меньше скорости вращения цилиндра.

Следовательно, для устранения деформации сдвига между материалом в нарезке червяка и материалом в головке последнюю необходимо вращать со скоростью

N.

Мг МПр у

макс

Поскольку VMBKC известна из конструкции машины, а V может быть измерена, то Nr легко может быть рассчитана и при наличии соответствующей автоматизированной системы управления задана приводу вращения головки.

Наиболее вероятным и приемлемым с практической точки зрения является режим, при котором пробка материала в нарезке червяка 4 имеет угловую скорость, меньшую угловой скорости червяка, а ее величина определяется многими факторами (температурой и шероховатостью рабочих поверхностей червяка 4 и материального цилиндра 1, сопротивлением головки 5, свойствами перерабатываемого материала, скоростью вращения червяка 4 и другими).

Следовательно, для достижения режима работы машины, при котором сдвиг между пробками материала в нарезке червяка 4 и в головке 5 минимален, необходимо регулировать не только температуры червяка 4 и цилиндра 1 и скорость вращения червяка 4 (как это обычно и делается), но и скорость вращения головки 5, согласуя ее с фактической скоростью вращения пробки материала в нарезке червяка 4. Оценить скорость вращения последней можно по величине линейной скорости выхода заготовки из разгрузочного штуцера 6 головки 5, которая имеет максимальное значение при угловой скорости вращения пробки материала в нарезке червяка 4, равной нулю, и минимальное (нулевое) значение при угловой скорости пробки, равной угловой скорости вращения червяка 4.

Физический смысл этого режима сссто- ит в следующем. Из-за проскальзывания относительно цилиндра 1 материал в нарезке червяка 4 переместится за один оборот цилиндра 1 не на целый шаг нарезки, как это имеет место, например, при одном повороте гайки относительно винта, а только на некоторую его часть. Одновременно это означает, что фактическая объемная произво- дительность машины меньше максимально возможного ее значения :3Мачс, или что фактическая скорость выхода заголовки из разгрузочного штуцера V меньше к. ксимально возможной скорости Умакс, когцй :. -пкаль- зывание пробки материала относ, зтьно цилиндра 1 в окружном направлении отсутствует, т.е.

G Я Смаке

У„акс.(1)

Поскольку объемная производительность G прямо пропорционально связана со скоростью вращения пробки материала МПр отно- сительно оси червяка 4, то с учетом (1) правомерно записать

Nnp NMBKC пр А Мцил ° А, (2) поскольку

NMBKC пр NnHfl,

т.е.

Ыг --Л ЫциЛ.

Благодаря тому, что материальный ци- л- ндр ч головка 5 расположены соосно, а : Qtsai- часть червяка ; полностью рас- г.&.к.ох&.ча во вращающихся материальном ;или:-;дпе 1 и загрузочном бункере 2, практически вся малезка червяка 4 оказывает протглкив :оьдее воздействие на перерабатываемый г-;йтериал . профилирующий канал ограничен только размерами штуцера 6 э/юзки 5.

П СЧОЛЬиу ЦИ1ШМцр

головка 5 напол- . ънь с E03MC nocTt-:r ращения в одну стоOOHV 3k, ЧТО

ч - М - is . J

Ыпр - Ц,. | А ,

где N,- .ь вращения головки;

Ni-.p - вращения пробки материала относительно продо ьиой оси червя

S- LM,T с.иоость вращен . Ч цилиндра;

Я- коэффициент псдзчи материала в проо;ил .;р ющуиз голозку. то полностью исключаемся относительное с.- оль к-.ние материала, находящегося в на;,:-.; i с , черзяке 4, и материала, находящегося в хгкзпе профилирующей головки 5, что улучшает качество изделия и повышает про- иззол.ительность машины.

Кроме того, благодаря тому, что винтозал нерезка в зоне загрузочного бункера 2 является продолжением винтовой нарезки черзяиз 4, ширина се простирается от внутренней стенки бункера 2 до сердечника червяка 4, нарезка обеспечивает не только

транспортирование материала в на резку основной части червяка 4, но и необходимое его уплотнение и подпор, что повышает производительность машины.

Ьлегодарл тому, что головка 5 вращает;- с угловой скоростью, равной угловой скорости вращения пробки материала в нарезке червяка 4, полностью устраняется относительное скольжение в окружном на- правлении частиц материала в головке и в пгооы.е червяка 4, Следовательно, материал пз ;-;:ьала ;;зрезки червяка 4 без сдвига в направлении переходит в профи- ,:caJt A чг-иал штуцера 6 головки 5, что усгслчяет рсзрушенме структуры сформи- ровавшнгосл потока и частиц наполнителя, тбг.лообразование, способствует nosfc ujeHn.o качества получаемой заготовФо р м ул а изобретения Машина для получения заготовок из вы- со::онаполненных полимерных композиций, содержащая вертикально рзгпслокенный материальный цилиндр, соединенный с приводом вращения, жестко закрепленный на материальном цилиндре соосно с ним загрузочный бункер, неподвижный червяк, размещенный нижней частью в материальном цилиндре и соединенный в верхней части с питающим элементом, расположенным в загрузочном бункере по всей его высоте, и выходную головку с формующим штуцером, смонтированную под материальным цилиндром соосно с ним, отличающаяся тем, что, с

0

целью повышения производительности машины и качества получаемых заготовок, выходная головка снабжена регулируемым приводом для ее вращения относительно вертикальной оси совместно с формующим штуцером, который смонтирован соосно с выходной головкой, причем питающий элемент образован продолжением винтовой нарезки червяка, расположенной по всей ширине загрузочного бункера, для создания подпора материала.

Изобретение касается полимерного машиностроения и м.б. использовано для непрерывного формования заготовок из высоконаполненных композиций. Цель изобретения - повышение производительности машины и качества получаемых заготовок. Для этого машина содержит вертикальный материальный цилиндр, соединенный с приводом вращения и загрузочным бункером. Внутри материального цилиндра размещен неподвижный червяк, верхней своей частью он расположен в бункере по всей его ширине и высоте. Под материальным цилиндром соосно ему размещена головка с формующим штуцером. Они снабжены регулируемым приводом вращения вокруг вертикальной оси. При работе за счет подбора скорости вращения головки, при которой отсутствует проскальзывание материала, обеспечивается повышение производительности и качества заготовки. Наличие в бункере червяка с нарезкой обеспечивает дополнительный подпор материала в зоне загрузки. 2 ил.

Фив 1

Вид А

Фиг. 2