Устройство для обработки и смешения полимерных материалов Советский патент 1978 года по МПК B29B1/06 B29H1/10 

зочнвя зоны, а привод смесительного элемента выполнен Б виде кривошипно-шатунного механизма Кроме того, устройство может быть снабжено дополнительным кривошипно-шатуннь М механизмом для перемещения смесительного элемента, а смесительный эле мент установлен с возможностью вертикального перемещения относительно кор,пуса. Корпус и смесительный элемент могут быть выполнены в виде группы параллельно расположенных пар планок, причем зубья одной пары смещены относительно зубьев соседней пары. Корпус и смесительный элемент могут быть установлены под углом к горизонтали. Поверхность корпуса в загрузочной зоне может быть выполнена плоской и расположена под углом к горизонтали. Корпус в загрузочной зоне может быть снабжен ппастиной, шарнирно соединенной с корпусом. Поверхность корпуса в разгрузочной зоне может быть выполнена ппоской и распопожена под угпом к горизонтали. Устройство может быть снабжено эле ментом для перемещения корпуса парал«лельно направлению перемещения материа ла, размещенным в станине со стороны разгрузочной зоны и взаимодействующим с торцом корпуса. Устройство может быть снабжено эле ментом для перемещения корпуса перпендикулярно направлению перемещения материала, расположенным на станине и взаимодействующим с нижней поверхность корпуса. Элемент для перемещения корпуса может быть выполнен в виде тарельчатой пруиагаы. На фиг. 1 изображено предложенное устройство, общий вид; на фиг. 2 - разре А-А на фиг. 1; на фиг, 3-6 схематически изображено данное устройство со смесительным элементом в четырех различных пояохониях (во время одного оборота криБошипно-шатунного механизма); на фиг. 7 - устройство с двумя парами планок (изображены только неподвижные план ки этих пар); на фиг. 8 -две пары планок (показаны только планки корпуса) с противоположным наклоном зубьев; на фи1 9 - устройство с одним кривощипнощатунным механизмом и одной парой пла нок, причем подвижная планка на участке загрузки проходит под углом к горизонали; на фиг. 10 - устройство, располоенное под углом к горизонтали; на фиг, 11 - то же, с регулируемым участком загрузки корпусаг, на фиг. 12 - то же с участком корпуса со стороны разгрузки, расположенным под углом к горизонтали; гШ фиг. 13 - то же, с плоским участком корпуса в зоне разгрузки; на фиг. 14 - то же, в верхнем положении в мертвой точке с элементом перемещения корпуса параллельно направлению перемещения материала; на фиг. 15 - то же, с элементом перемещения корпуса перпендикулярно направлению перемещения материала; на фиг. 16 - то же, с комбинированным элементом (предохранительным) пере- мецдения корпуса. Изображенное на фиг, 1 устройство выполнено с двумя стенками 1 и 2 станины, между которым расположен корпус в вида неподвижной планки 3, поверхность которой снабжена волнообразным профилированием (по рабочей поверхности в виде зубьев, как показано на фиг. 2), К каждой стенке 1,2 жестко привинчены две опоры 4,5 или 6 подшипника, которые в соответствующем случае соединены друг с другом ПОДХОДЯЩИМИ распорками. Каждая пара опор 4,5 или 6 подшипника образует опору коленчатого вала 7 или 8, установленного с возможностью вращения. На шейке 9 или Ю каждого коленчатого вал 7 1ШН 8 находится головка 11 и 12 вильчатого щатуна 13 или 14 из двух частей со стороны кривощипа, установленная с возможностью вращения. Вильчатая головка 15 и 16 каждого вильчатого щатуна 13 или 14 охватывает приваренную к смесительному элементу в виде подвижной планки 17 втулку 18 подшипника и соединена щарнирно с ней с возможностью вращения через болт 19 или 2О. Обе части каждого вильчатого щатуна 13 или 14 жестко соединены друг с другом через соединительную деталь 21 или 22 посредством винтов 23, 24 или25, 26. Заходящий в нижнюю часа-ь вильчатого шатуна 13 или 14 винт 24 или 26 проходит через удлиненное отверстие а или б в соединительной детали 21 или 22, С помощью указанного соединения можно устанавливать определенный зазор между неподвижнойпланкой 3 и подвижной планкой 17. Подвижная планка 17 выполнена на рабочей нижней стороне с волнообразным профилированием в виде зубьев и находится между стенками 1 и 2 станины над неподвижной планкой 3, причем впадины в волны подвижной планки 17 расположены против гребней г волны неподвиж ной планки 3 .н наоборот. На фиг. 2 подвижная гш.анка 17 показана в нийснем положении,Шеки 27-2Q коленчатого вала расположены верт икально, причем втулка подшипника шейлчи 9 или Ю находится под вращаюшимися в опорах 4,5 или б подшипника шейками 30,31 или 32 вала. Изображенный на фиг, 2 резервуар 33 закреплен на торцовой стороне устройств на стенках 1,2 станины и на неподвижно планке 3. На концах шеек ЗО-32 вала установлены колеса 34, 35 передачи, через-которые приводятся синхронно оба кривошипно-шатуннык механизма устройства при помощи приводного механизма (на чертежах не изображен). Впадины в и гребни д волны подвижной планки 17 имеют одинаковый радиус Г0 , Среднее расстояние от впадины в волны до соседнего гребня а, волны составляет 2 i. Центры M-j- кругов (изображены на фиг. 2 штрих-пунктиром )5 на которых лежат впадины а волны подвижной планки 17, находятся на 1/2 TQ ниже, чем центры Мд кругов, на которых лежат гребни о. волны Переход между двумя смежными кругами достигается путем тангенциального соединения о Профилирование неподвижной планки 3 выполнено аналогично профилированию подвижной планки 17, Радиус рц впадин е волны представляет собой сумму радиуса Го подёижной планки 17 и радиуса кривошипа Pj. Образующийся между впадинами е волны меньший гребень t« волны закруглен. Плакка могут быть выполнены с рифленияк-ш на волнообразном профиле для повышений поперечного смешения. Принцип действия устройства поясняет ся более подробно при помощи фиг. 3-6. Для упрошений выбрано устройство, снабженное т-олько одним кривошипно-шатунным механизмом. В исходном положении изображенного) на фиг. 3 устройства шейка 9 на кривошипном диске 38 достигает наивысшей точки. Подвижная планка 17 снимается посредством шатунов 13 и 14 с неподвижной планки 3. Первая впадина е волны неподвижной планки 3 загружается, например, порошкообразной .формовочной массой. После четверти оборота кривошнаного диска 36 (см. фиг.4) подвижная шшкка 17 находится в своем саKSOM заднем положении. Расположенные близко к шшу участки боковых с-торон профиля обеих планок 3 и 17 прьшегают друг к другу. Устройство можно устанавливать или выполнять так, чтобы между профилями, обеих планок был всегда воздушный зазор. Образуются камеры 37 сжатия, уменьшающиеся при дальнейшем вращении кривошипного диска 36 и при вхождешш гребней д волны подвижной планки 17 во впадины е волны иеподшжной планки 3. Движение гребней д волны подвийшой планки 17 осуществляется по круговой траектории, определенной радиусом кривошипа f . Формовочная масса подается и прижимается к проходящей в направлении подачи боковой стороне пра|)иля неподвижной планки 3. Посредством движущихся относительно друг друга поверхностей про филя формовочная масса подвергается деформациям сдвига. Когда шежа кривошипа достигает нижайше 8 ТОЧ.КИ (см, фиг. 5), гребки д волны подвижной планки 17 заходят в противолежащие впадины е волиы неподвижной 3, Объем камер 37 сжатия уменьшается, масса сильно сжимается. Формовочная масса пост пает и продолжает поступать во время движениячерез гребни г неподвижной планки 3 из зазора между впадиной волны подвижной планки 17 и гребнем г волны неподвижной планки 3 в следу1СШ(ую впадиiry е неподвижной планки 3, подвергаясь при этом напряжению сдвига. Во впадинах е образуются увеличивающиеся камеры 38 расашрения, в которые попадают формовочная масса из предыдущих впадин е волны во время продолжения движения подвижной планки 17 (см. фиг. б). Из последней впадины е волны выбрасывается хорошо смешанная и пластифицированная формовочная масса, гомогенность которой зависит от числа камер 37 сжатия. Практические опыты с шестью камерами сжатия для подготовки порошкового каучука дают подготовленнуто формовочную массу, из которой получают после ее обработки в шнековом экструдере изделие наивысшего качества. Во время каждого оборота криаошипного диска 36 формовочная масса во впадинах е волны неподвижной планки 3 интенсивно смешивается, сжимается и пластифицируется, прг-счем она неизбежно продвигается. Степень сжатия формовоч- ной массы постепенно увелипчивается и уменьшается. Благодаря этому формовочная масса обрабатывается осторожно. На фиг, 7 схематически изображено устройство, содержащее две расположенные рядом пары ппанок. Изображены толь ко неподвижные планки 39 и 4О этих пар. Гребни ж волны передней планки 39, изображенной только частично, находятся на уровне со впадинами а волны другой ппанки 40. Благодаря такому расположеншо повышается поперечное смешивание формовочной массы. Другим вариантом выполнения этого устройства является противоположный наклон зубьев пар планок (см. фиг. 8), что улучшает попереч51ую подачу формовочной массы Изображенное на фш, 9 устройство содернсит пару планок 41, 42, при этом планка 41 с непрерывным волнообразным профилированием неподвижна, а планка 42 поцвижна и расположена над планкой 41 Подвинашя планка 42 выполнена на обращенной к. неподвижной планке 41 поверхности также с непрерывным волнообразным профилированием. Подвижная план ка 42 приводится через два шатуна 43, 44 кривошипHO-BIатунным механизмом 45( изображенным в верхней мертвой точ ке, . В ко1щевом участке и со стороны загрузки материала (загрузочный участок) криоошипнЬ-шатунного .механизма профилирование подвижной планки 42 ста новится в сторону разгрузки материала более плоским. В загрузочном участке подвижной планки 42 рабочая поверх ность проходит в центре по диагонали вверх Так как волнообразное профилирование шпшюй планки 41 не меняется, устройство имеет в загрузочном участке и большую емкосаъ загрузки, чем в других участках. Изображенное на фиг. 10 устройство наклонно в сторону загрузки Этот наклон улучшает загрузку материала. В заг рузочном участке к устройства рабочие Поверхности обеих планок 46, 47 проходят по диагонали вверх. Рабочая поверхность л неподвижной планки 46 расположена под более плоским углом, чем ра бочая поверхность м подвижной планки 47, Рабочая поверхность п неподвижной планки 46 выполнена в загрузочном участке к плоской. Неподвижная планка 46 со стороны загрузки материала в уст ройство выполнена более длинной, чем подвижная планка 47. В изображенном на фиг, 11 устройстве загрузочный уч,асток снабжен пластиной 48, а участок пеподаияшой планки 49 выполнен плоским. Пластина 48 соединена с возможностью регулирования шарнира с остающимся участком неподвижной план - ки 49. Наклон загрузочного участка осуществляется посредством находящегося в неподвижной планке 49 ходового винта 50 и двух контргаек 51 и 52« Устройство, изображенное на фиг, 12, показано с парой планок 53 и 54, при этом планка 53 с непрерывным волнообразным профилированием неподвижна, а расположенная над ней планка 54 подвижна. Подвижная планка 54 снабжена на обращенной к неподвижной планке 53 поверхности также непрерывным волнообразным профилированием. Подвижная планка 54 приводится в движение через цва шатуна 55, 56 кривошипным диском 57, изображенным в верхней мертвой точке. В кондевом участке со стороны разгрузки материала профилирование неподвиншой планки 53 становится в сторону разгрузки матери(1ла более плоским В кондевом участке и со стороны разгрузки рабочая поверхность неподвижной планки 53 проходит по диагонали вниз. Так как волнообразное профилирование подвижной планки 54, ые изменяется, устройство имеет в концевом участке н со стороны разх рузкй увеличивающееся в направлении подачи пространство для приема обрабатываемой формовочной массы. В устройстве,изображенном на фиг. 13, рабочая поверхность о неподвижной планки 58, проходящая в кондевом участке tl со стороны разгрузки по диагонали вниз, выполнена плоской, Поступаюнхий через устройство в направлении подачи материал встречается в концевом участке ll со стороны разгрузки с постоянно уменьшающимся сопротивпекием. Рабочие поверхности обеги: планок Ойной пары мойшо выполнять в концевом участке устройства со стороны разгрузки проходящими по диагонали вверх. При этом накло ненная рабочая поверхность неподвижной планки должна быть расположена под более плоским углом,- чем ншслонепная рабочая ловерхность подвижной плашш., Изображеняое на фиг, 14 устройство содержит пару ппанок 59(60, причем эти планки расположены друг над другом. Обращенные друг к друху поверхности планок 59 и 6О выполнены с волнообраз ным профилированием. Нижняя ппанка 60 расположена на станине 61 и прилегает под воздействием элемента для перемещения планки еО в виде пакета тарель чатых пружин 62 к упору станины 61. Подвижная планка 59 поцнимается посредством шатунов с неподвижной план ки 60, Шейка кривошипа находится в вер ней мертвой точке, Загруженная в первой впадине р вол ны формовочная масса поступает через устройство в направлении стрелки Б, Если рабочее давление в устройстве становится слишком высоким, то планка 60 м жет передвинуться. После снижения пика давления пакет тарельчатых пружин 62 возвращает планку 60 опять в положение прилйга1шя к упору станины 61, Изображенное на фиг, 15 устройство содержит элемент перемещения корпуса перпендикулярно направлению перемещения материала, состоящий из двух пакето тарельчатых прухжн 62 и 63. Эти пакеты тарельчатых пружин нагружают планк5 64 вертикально по отношению к направлению подачи материала по направле1шю к подвижной планке 65 и упорам 66 и 67 ста нины, взаим о действу ющ1{М с выступами с, т на планке 64. В случае недопустимого повышения ра бочего давления планка 64 смещается вниз. После снижения пика давления паке ты тарельчатых пружин 62, 63 возвраща ют планку 64 опять в положение прилегания к упорам 66, 67. В изображенном на фиг. 16 устройстве благодаря при тенению пакета тарельчатых пруншн, 68, нагружающего планку 69 против направления подачи, и пакетов тарельчатых пружин 70 и 71, нагружающих планку 69 вертикально по отношению к подвижной планке 72, планка 69 может смещаться в случае недопустимого повышения рабочего давления в устройстве. После снижения пика давления и возобнов ления нормального рабочего давления в устройстве планка 69 возвращается в исходное положение. Данное изобретение позволяет интенсивно смешивать и пластифицировать порошкообразные формовочные массы без ИХ; термической перегрузки. Выбором определенного числа следующих друг за дру гом впадин волны неподвижной планки и соответствующего числа гребней волны подвижной планки можно оказать влияние на степень гомогенизации материала, что 9 также позволяет проводить подготовку формовочных масс хорошего качества для загрузки каландров и экструцеров и уменьшить количество используемых для этой цели дорогостоящих смесительных вальдов«Формула изобретения 1, Устройство для обработки и смешения полимер15ых материалов, содержащее станину, корпус с выполненными по его рабочей поверхности зубьями и загрузочной и разгрузочной зонами, смесительный элемент с приводом его перемещения и зубьями на рабочей поверхности, взаимодействующими с зубьями корпуса, о т л Г ч а ю щ и и с я тем, что, с целью поБЫшешш интенсификации смешеН1 Я корпус и смесительный элемент.вы полнены в виде пары планок, расположенных над другом, с боковых противоположных сторон которых размещены загрузочная и разгрузочная зонь, а привод смесительного элемента выполнен в виде кривош шно-шат чтого механизма. 2.Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено дополнительным кривошипноншатунным механизмом для перемещения смесительного элемента, 3.Устройство по пп, 1 и 2, о т л и чающееся тем, что смеситель 1ый элемент установлен с возможностью вертикального перемещения относительно корпуса 4.Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что корпус и смесительный элемент выполнены в виде группы параллельно расположенных пар планок, причем зубья одной пары смещены относительно зубьев соседней пары. 5.Устройство по пп. 1-4, отличающееся тем, что корпус и смесительный элемент установлены под углом к горизонтали, 6.Устройство по пп. 1-4, отличающееся тем, что поверхность корпуса в загрузочной зоне выполнена плоской и расположена под углом к горизон тали. 7.Устройство по п. 6, о т л и ч а ющ е е с я тем, что корпус в загрузочной зоне снабжен пластиной, шарнирно соедипе ной с корпусом. 8.Устройство по пп. 1-7, отличающееся тем, что поверхность корпуса в разгрузочной зоне выполнена ч634649 плоской и расположена под углом к горизонтали. 9, Устройство по п, 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что оно снабжено эле ментом для перемещения корпуса парал- 5 пепьно направлению перемещения материала, размещенным в стан иве со стороны разгрузочной зоны и взаимодействующим с корпуса. 10.Устройство по пп. 1 и 9, о т личающееся тем, что оно снабжено элементом ддя перемещения корпуса перпендикулярно направлению перемещения материале, расположённым на станине и взаимодействующим с нижней поверхностью корпуса. 11,Устройство по ппе 9 и Ю, отличающееся тем, что элемент для де вни пер вых с, ми Л„ перемещения корпуса выполнен в витарельчатой пружи.ны. Приоритет по пунктам: 30.05.75по пп. 103.ОЗ.76по пп. 25.03.76 по п. 8 25.03.76 по пп. 9-11 Источники информации, принятые во мание лри экспертизе; 1,Рябинин Д. Червячные машины для еработки пластических масс и резиносмесей, Машиностроение, М,, 196Ss 19, 2.Шгербачек 3, Перемешивание в хиеской промышленности, Тосхимиздат, 1963, с. 349.

/

/

К

«о

«м

tV) «

О

ft e 3 г

фиг.Ю

Ф(4г. 11

/

5J

,

фиг. 12 С

ffttie. П S2 69 фиг. 16 71