Сдвиговая валковая головка Советский патент 1992 года по МПК B29C47/32 B29L7/00 

Изобретение относится к области переработки полимеров и может быть использовано на заводах резиновых технических изделий.

Известна экструзионная плоскощелевая головка, содержащая корпус с формующими губками и коллектор с расположенным в нем распределительным червяком связанным с приводом вращения.

Однако на экструдате под действием распределительного червяка образуются следы винтовой линии, что снижает качество экструдата. Кроме того, плоскощелевая головка имеет повышенную стоимость.

Наиболее близкой к предложенному является сдвиговая валковая головка, содержащая корпус, установленный в нем с возможностью вращения распределительный червяк, валковую пару в виде нижнего и подвижного верхнего валков, связанных с приводом вращения и смонтированных с образованием с боковыми стенками корпуса формующей камеры, и механизм регулирования зазора валковой пары.

Указанная головка обеспечивает получение экструдата. не имеющего на поверхности следов винтовой линии, и недорога в изготовлении.

Недостаток валковой головки состоит в том, что она не обеспечивает возможность непрерывного и готовления качественных полотен при высокой производительности

N

CJ

ел о со ел

из-за малой скорости вулканизации в вулканизаторах непрерывного действия, поскольку температура экструзии не может быть выше 120-130°С.

Цель изобретения - повышение производительности головки и качества изделий.

Указанная цель достигается тем, что головка снабжена размещенным в корпусе между распределительным червяком и валковой парой ротором, смонтированным под распределительным червяком параллельно ему, при этом входные и выходные отверстия ротора и распределительного червяка расположены тангенциально, а ротор смонтирован с возможностью образования с валковой парой формующей камеры и снабжен ножом и регулирующим дросселем для разделения коаксиального зазора между корпусом и ротором на участок диссипатив- ного нагрева и разделительный участок.

Нарезка распределительного червяка выполнена с увеличением к концевой части его глубины при одновременном уменьшении ее шага, при этом сердечник распределительного червяка в концевой его части выполнен коническим.

Механизм регулирования зазора валковой пары имеет регулировочные винты, расположенные под углом к линии соединения центров подвижного валка в верхнем и нижнем его положениях, при этом верхний валок снабжен телами качения, размещенными в дугообразном пазу, который образован поверхностями корпуса подшипников и направляющими поверхностями корпуса головки.

Привод вращения верхнего валка выполнен в виде зубчатой передачи с двумя промежуточными шестернями, одна из которых смонтирована на корпусе с возможностью зацепления с зубчатым колесом, установленным на валу нижнего валка, а вторая смонтирована с возможностью перемещения посредством двухзвенной рычажной системы.

На фиг.1 дана сдвиговая валковая головка, поперечный разрез; на фиг.2 - привод подвижного валка и механизм регулирования зазора; на фиг.З - распределительный червяк.

Сдвиговая валковая головка содержит корпус 1, в котором (фиг.1) установлены с возможностью вращения распределительный червяк 2, ротор 3, служащий для нагревания перерабатываемого материала до температуры вулканизации, и нижний валок 4 валковой пары. Распределительный червяк 2 и ротор 3 имеют отдельные регулируемые приводы. Ротор 3 размещен между

распределительным червяком 2 и валковой парой.

В корпусе 1 ротор 3 установлен с коаксиальным зазором, состоящим из двух участков - разделительного 5 и участка 6 диссипативного нагрева материала. Участки 5 и 6 разделены между собою регулирующим дросселем 7 и ножом 8. Дроссель 7 выполнен в виде шибера. При его переме0 щении в глубь корпуса 1 проход материала между утолщенной частью дросселя 7 и цилиндрической поверхностью ротора 3 сокращается. При обратном перемещении дросселя 7 проход увеличивается. Нож 8

5 установлен на корпусе 1, имеющем в этом месте выступ в виде ласточкина хвоста. Величина коаксиального зазора на участке 6 может изменяться за счет изменения положения крышки 9. Верхний валок 10 в целях

0 обеспечения регулирования зазора между валками 4 и 10 выполнен подвижным.

Формующая камера 11 головки образована наружными поверхностями валков 4 и 10, наружной поверхностью ротора 3 и бо5 ковыми стенками 12 корпуса 1. Нижний валок 4 и подвижный верхний валок 10 в целях сокращения объема формующей камеры 11 выполнены уменьшенного диаметра. С этой же целью ротор 3 установлен на расстоянии,

0 при котором он частично или полностью находится в зоне валковой пары. Это является необходимым для исключения подвулкани- зации резиновой смеси за время ее выхода с участка 6 диссипативного нагрева до окон5 чания формования ее в полотно валками 4 и 10. Для исключения прогибов утоненные валки 4 и 10 в своей средней части могут иметь опоры, образованные из траверсы 13 и ролика 14, которые смонтированы с воз0 можностью качения по поверхности валков 4 и 10.

Экструдер 15, распределительный червяк 2 и ротор 3 расположены в непосредственной близости один над другим по

5 направлению движения перерабатываемого материала и параллельно друг другу. Такое расположение экструдера 19 и рабочих органов обеспечивает самоочищаемость головки.

0 Механизм регулирования зазора валковой пары (фиг.2) с каждой стороны подвижного валка 10 имеет гайку 16 и винт 17, приводящийся во вращение отдельным приводом. Давление от винта 17 передается

5 через рычаг 18, шарнирно связанный с подшипником 19 валка 10. Винты 17 расположены под углом 20 (фиг.1) к направлению действия распорного усилия, который определяется положением центров верхнего валка 10 в крайних верхнем и нижнем его

положениях, находящихся на дуге 21, центр которой находится в точке 22. Место центра в точке 22, являющейся границей сопряжения подвижного верхнего валка 10с ножом 8, выбрано из условий исключения образования зазора между валком 10 и ножом 8, являющимся продолжением корпуса 1, при изменении положения верхнего валка 10, когда производится его установка на другую толщину полотна. Для восприятия распорного давления верхнего валка 10 предназначена опора 23 качения (фиг.2), образованная корпусом 24 подшипника 19 верхнего валка 10 и корпусом 1 головки. Для обеспечения точного движения подшипника 19 по дуге 21 (фиг.1), заданной формой дугообразного паза в корпусе 1 (фиг.2), а также для исключения образования зазоров, когда в валковой паре нет резиновой смеси, корпуса 24 подпираются в точке 22 штоком цилиндра 25, в который вмонтирована пружина (на чертеже не показана). Валковая пара головки кинематически жестко связана с приводом вулканизатора (не показан) и приводится во вращение от этого привода.

Вращение зубчатому колесу 26, жестко установленному на валу неподвижного нижнего валка 4, передается от привода вулканизатора. Зубчатое колесо 27, которое жестко установлено на валу верхнего подвижного валка 10, получает вращение через промежуточные зубчатые шестерни 28 и 29. Зубчатая промежуточная шестерня 29 смонтирована с возможностью перемещения посредством двухзвенной рычажной системы, состоящей из шарнирно соединенных рычагов 30 и 31. На фиг.2 рычажная система и подвижная промежуточная зубчатая шестерня 29 показаны в верхнем положении зубчатого колеса 27 с верхним валком 10. Промежуточная шестерня 28 смонтирована на корпусе 1 с возможностью зацепления с зубчатым колесом 26.

Распределительный червяк 2 показан на фиг.З. Червяк 2 имеет нарезку, шаг которой уменьшается к концевой его части, т.е. в направлении движения материала. Изменение шага 32 может быть как плавным, так и ступенчатым. По мере уменьшения шага глубина 33 винтовых каналов увеличивается до такой степени, что сердечник 34 червяка 2 в его конце переходит в конус 35. Такая геометрия червяка 2 принята с тем, чтобы обеспечить равномерное распределение материала по длине щели, выполнение сердечника обеспечивает исключение подгорания материала в конце червяка 2 перед корпусом 1. Входное и выходное отверстия распределительного червяка 2, входное 36

и выходное отверстия ротора 3 расположены тангенциально.

Сдвиговая валковая головка работает следующим образом.

В экструдере 15 резиновая смесь подвергается разогреву, перемешиванию, ваку- умированию и под давлением подается в цилиндрическую полость, образованную корпусом 1 головки, в которой вращается

0 червяк 2. Под действием вращающегося червяка 2 (направление указано стрелкой) резиновая смесь равномерно распределяется по его длине и выдавливается во входное отверстие 36, имеющее форму щели.

5 Все эти операции приводятся при возможно низкой температуре, учитывая, что резиновые смеси обладают тепловой памятью и при нагревании в головке до температуры 120-200°С их вязкость вследствие

0 отверждения может повыситься до недопустимых значений, что может затруднить формование смеси в валковой паре. Скопившаяся во входном отверстии 36 резиновая смесь за счет адгезии захватывается быстро

5 вращающимся ротором 3 и подается в коаксиальный зазор, образованный ротором 3 и крышкой 9, на участок 6 диссипативного нагрева. На этом участке коаксиального зазора под действием вращающегося ротора 3

0 материал подвергается интенсивным сдвиговым деформациям, вследствие чего затраченная при этом механическая энергия диссипируется в тепловую резко, за короткое время, нагревая материал до нужной

5 для дальнейшего переработки температуры.

Регулирование интенсивности нагрева может производиться изменением частоты вращения ротора 3, изменением величины

0 коаксиального зазора, а также изменением положения ножа 7. При помощи ножа 7 имеется возможность обеспечить равномерность подачи материала по ширине валкового зазора путем подбора положения

5 утолщенной части ножа 7. При переработке смесей повышенной вязкости, характерных высокими тепловыделениями, коаксиальный зазор участка 6 и зазор между утолщенной частью ножа 7 и ротора 3 уве0 личиваются. Нагревание смесей малой вязкости может производиться за несколько проходов через участок 6 нагрева. Для этого разность расходов через коаксиальный зазор участка 6 и через коаксиальный зазор

5 участка 5 должна быть равной производительности экструдера. При разности расходом меньше производительности экструдера могут появляться пульсации. Разогретый материал через зазор между ножом 7 и ротором 3 тонкими слоями подается в

формующую камеру 11, где под действием быстродвижущейся цилиндрической поверхности ротора 3 отдельные слои в поперечном направлении смешиваются в монолитную массу, а под действием валков 4 и 10, изменяющих линии токов, производится смещение в продольном направлении. При окружной скорости валков, равной скорости движения материала полотна 37 через валковый зазор, которая определяется производительностью экструдера, исключаются образования дефектов наружных поверхностей полотна.-Синхронизация подачи материала экструдером 15 по скорости нагретых поверхностей барабанного вулканизатора производится известными средствами.

Технико-экономическая эффективность достигается за счет многократного повышения производительности вулканизации, са- моочищаемости головки и экономии энергоносителя (пара). Повышается гигиена труда.

Возможность повышения производительности за счет дополнительного нагревания материала в головке подтверждается зависимостью времени вулканизации от изменения температуры заготовки.

В экструдере можно нагревать смесь до температуры ,Т0 120°С. Если резиновую смесь дополнительно нагревать до минимально-допустимой температуры Ti 160°С, то время вулканизации заготовки вэ 415 с сократится до

7вэ

гв

Ti-Tc

25,9 с.

К

ю

где К 2 - коэффициент вулканизации, т.е. в 16 раз.

Поскольку в головке резиновая смесь нагревается до температуры вулканизации, в вулканизаторе непрерывного действия температуру заготовки требуется лишь поддерживать на заданном уровне. В этом случае тепловая энергия расходуется не для прогревания всей толщи заготовки, а только для нагревания наружных поверхностей, которые охладились за время ее движения от головки до вулканизатора. При увеличенной в 16 раз скорости вулканизации расход тепла в вулканизаторе на нагревание наружных поверхностей заготовки увеличивается в К 1,58 раза.

При этом расход энергии в вулканизаторе для вулканизации одного килограмма из делия qi 8,5 ккал снижается до

..

Q2

qi Ктгв Q

838 ккал,

т.е. снижается в

- 10,14 раза.

Q2

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Самоочищаемость головки позволяет сократить потери рабочего времени оборудования за каждую смену в размере 1 ч, расходуемого на чистку головки, которая является тяжелым физическим трудом.

По сравнению с щелевой и валковой головками в дан ной головке отсутствуют входные распределительные каналы, в которых рассеивается больше половины мощности привода экструдера. Таким образом, дополнительный расход энергии в сдвиговой головке для приведения в движение распре- делительного-червяка компенсируется снижением расхода энергии в экструдере.

Формула изобретения

1.Сдвиговая валковая головка, содержащая корпус, установленный в нем с возможностью вращения распределительный червяк, валковую пару в виде нижнего и подвижного верхнего валков, связанных с приводом вращения и смонтированных с образованием с боковыми стенками корпуса формующей камеры, и механизм регулирования зазора валковой пары, отличающаяся тем, что, с целью производительности головки и качества изделий, головка снабжена размещенным в корпусе между распределительным червяком и валковой парой ротором, смонтированным под распределительным червяком параллельно ему, при этом входные и выходные отверстия ротора и распределительного червяка расположены тангенциально, а ротор смонтирован с возможностью образования с валковой парой формующей камеры и снабжен ножом и регулирующим дросселем для разделения коаксиального зазора между корпусом и ротором на участок диссипативного нагрева и разделительный участок.

2.Валковая головка по п. 1, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что нарезка распределительного червяка выполнена с увеличением к концевой части его глубины при одновременном уменьшении ее шага, при этом сердечник распределительного червяка в концевой его части выполнен коническим.

3.Валковая головка по п. 1, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что механизм регулирования зазора валковой пары имеет регулировочные винты, расположенные под углом к линии соединения центров подвижного валка в верхнем и нижнем его положениях, при этом верхний валок снабжен телами качения, размещенными в дугообразном пазу, который образован поверхностями корпуса подшипников и направляющими поверхностями корпуса головки.

4. Валковая головка поп отличающаяся тем, что привод вращения верхнего валка выполнен в виде зубчатой передачи с двумя промежуточными шестернями, одна

можностью зацепления с зубчатым колесом, установленным на валу нижнего валка а другая смонтирована с возможностью перемещения посредством двухзвенной ры

Использование: переработка полимеров и изготовление из них изделий повышенного качества и с увеличенной производительностью на заводах резиновых технических изделий. Сущность изобре- тения: валковая головка содержит распределительный вращающийся червяк, нижний и верхний валки. Между распределительным червяком и валковой парой с коаксиальным зазором установлен ротор. Он образует с валками и стенками корпуса формующую камеру. Коаксиальный зазор состоит из двух участков, разделенных между собой регулирующим дросселем и ножом. Входные и выходные отверстия ротора и червяка расположены тангенциально. Распределительный червяк имеет нарезку, увеличивающуюся по глубине к концу его при одновременном уменьшении ее шага. Сердечник червяка переходит в конус в концевой его части. Механизм регулирования зазора валковой пары включает винты, расположенные под углом к направлению действия распорного усилия. Для восприятия распорного усилия в дугообразный паз, образованный поверхностями корпусов подшипников и головки, вмонтированы тела качения. Для передачи вращения с нижнего валка верхнему валку предназначены две промежуточные шестерни, смонтированные одна неподвижно, а другая подвижно посредством двухзвенной рычажной системы. 3 з.п. ф-лы. 3 ил. (Л С

из которых смонтирована на корпусе с воз- 5 чажной системы

10

-Щ У////////Л /15

35

5

8

Фие.1

19

Фие.1

33 35

Ц/Й/ WL

J4

33

ъ.шяя.

&

32