Многочервячный экструдер для полимерных материалов Советский патент 1978 года по МПК B29F3/01 

1

Нзобретение относитея к многочерЕзямним экструдерам для переработки полимерных материалов и может быть использогзапо в химической, промышленности.

Известен многочервячный экструдер для полимерных материалов, содержащий корпус, расноложеиные в нем червяки и узел упорного иодшипника, выполненный в виде роликовых и игольчатых подилинннков 1.

Недостаток известного экструдсра состоит в сложности и больших габаритах у;;ла упорного подшипника.

БлижаЙ1иим ио те.чнкческой сушностн к этому изобретению яплястся многомсрвячпый экструдер для полнмериых материалов, содержандин корпус, расиоложеппые в пем червяки и узел гидростатического упорного нодшинника, выполненный в виде последовательно расноложенных друг за другом диска, закрепленного на валу червяков, опорного кольца, установленного с возможностью вращенпя, и неподвижпой шайбы, контактируюш,ей с поверхностью опорного кольца, и трубопровода подачи масла к рабочим поверхностям подшипника 2. Когда в экструдере этой конструкции на вал действует осевая нагрузка, давление масла, имеюш,егося в щели между диском и опорИ1:1М кольцом, обеспечивает последнему гидростатическое действие. Иеред началом работы по трубопроводу насос накачивает масло в ндель, п как только щель заполияется масло, вал червяков получает небольшое смещение в осевом направлении. С этого момента экструдер можно включить, поскольку трущнеся поверхностп диска и опорного кольца в иодшиинике непосредственно не соприкасаются. Когда осевая нагрузка на черзякн возрастает, щель станолигся более узкой, вследствие чего скорость в щели увеличивается, а давление г.озрастаст. В результате создается новое

состояние равновесия, причем ширина щели уменьшается.

Недостаток последнего экструдера состоит в ненадежности, что объясняется следуюгцими факторами: вследствие прекращення подачи масла, если, например, отказывает иасос, трущнеся поверхности диска, имеющегося на валу червяков, и опорного кольца с большой силой нрижимаются одна к другой. В результате эти поверхности могут залинать, и оиорное кольцо подщипника может быть повреждено.

Кроме того, когда подача масла внезапно нрерывается, нолимерный материал, заполняющии внутренние нолости многочервячного экструдера, находится еще при достаточно высокой темиературе, а его нодача и нсремешивание прекращаются. В результате начинается химический распад полимерного материала. Это нрнводнт к осаждению твердых загрязненийна различных частях экструдера, так что в большинстве случаев приходится после отказа насоса полностью разбирать экструдер, носкольку при данных условиях невозможно удалить пластмассу, остающуюся в его корпусе, посредством дальиейшего проворачивания червяков. Червяки не удается провернуть вручную из-за возможности залипаиия трущихся поверхностей диска на валу червяков и опорного кольца подшипника.

Так как опорное кольцо установлено с возможностью вращения, то иосле прекращеиия подачи масла, когда поверхности диска и опорного кольца встунают в непосредственное соприкосновение, вал червяков нродолжать вращаться. Однако это не устраняет полиостью указанный недостаток. Цель нредлагаемого изобретения - новыщение надежности экструдера.

Достигается цель благодаря тому, что рабочие контактные иоверхности опорного кольца и щайбы выполнены сферическими. Кроме того, рабочие поверхности диска и онорного кольца могут быть вынолнены из стали; контактная поверхность шайбы может быть вынолнена из бронзы. В данном случае выбор двух шлифованных стальных поверхностей диска и опорного кольца обусловлен необходимостью предотвратить повреждение этих деталей вследствие осевых усилий, которые, хоть и малые по величине, возникают при прекращении нодачи масла. В этом случае диск и опорное кольцо давят друг на друга, но носкольку их поверхности стальные, допустимая величина новерхностного давления не превышается. Изготовление сферической иоверхности шайбы из бронзы, а онорного кольца из стали позволяет исключить возможность залинания сферических поверхностей. Поворачиваясь по бронзовой новерхности щайбы опорное кольцо подшипника должно полностью повторять вращение вала червяков. Коэффициент трения стали по стали много выше, чем коэффициент трения стали по бронзе, так что вал червяков вполие может продолжать свое вращение. Изобретение ноясняется чертежом. Многочервячный экструдер содержит корпус 1, расположенные в нем червяки 2 (показан один из них), установленные на валу 3, который через соединительное звено-вал 4 связан с электродвигателем, и узел упорного подшипника, выполненный в виде последовательно расположенных друг за другом диска 5, закрепленного на валу 4, червяков 2, опорного кольца 6, установленного с возмолшостью вращения, и неподвижной шайбы 7, контактирующей с поверхностью опорного кольца, причем контактные рабочие новерхностн онорпого кольца 6 и шайбы 7 выполнены сферически5 ми соответственно из стали и бронзы, а рабочая поверхность днска 5 - нз стали. Щель 8 между поверхностями диска 5 и опорпого кольца 6 соединена через трубопровод 9 н каналы 10 с масляным насосом 10 постоянной пронзБОдительности. Прн номощн этого насоса щель 8 может быть заполнена маслом, нричем в зависимости от осевой нагрузки, иснытываемой валом 3, щель 8 может нметь ту пли иную ширину. Г5 Для подачн масла между контактными сферическими новерхностямн опорного кольца 6 н шайбы 7 нредназначены каналы 11, причем давление масла такое же, как в щелн 8.

20 Работает экструдер следующим образом. При вращении вала 3 червяки 2 перемешивают и транспортируют нолимерный материал в корпусе 1. Осевые нагрузки, действующие на вал 3, воспринимаются узлом 2.5 унорного нодшипника. Когда подача масла прерывается, поверхности диска 5 и опорного кольца 6 входят в неносредственное солрнкосновение, но залипания их не происходит благодаря тому, что опорное коль3 цо 6 нмеет возможность вращення и может скользить по сферической поверхности шайбы 7. Поэтому даже при сильном трении между опорным кольцом 6 и диском 5 опорное кольцо 6 бздет новорачиваться отно5 сительно неподвижпой шайбы 7, следовательно, может нродолжать вращение вал 3 червяков 2 вместе с опорным кольцом 6 в течение достаточно долгого временн. Затем нрекращают подачу полимерного материа3 ла в экструдер.

Онисываемое изобретеиие значительно новыснт надежность экструдера, нсключнт залинанис новерхиостей диска и опорного кольца нри внезапном прекращении нодачи 5 масла, обеспечит вращепие вала червяков при прекращении нодачи масла в течение достаточно долгого времени, чтобы исключить создание неблагоириятных условий для полимерного материала при той высокой температуре, которая будет в корпусе экструдера. Кроме того, нолимерный материал всегда можио выдавить из экструдера, так что в материале не возникнут химические измеиення, нриводящпе к образовапию 5 твердых остатков, которые могут наносить новреждения смесительным и подающим червякам, а также корпусу экструдера.

Изобретение нозволяет также обеспечить после ремонта масляного насоса введение g экструдера в эксплуатацию без его полной разборки.

Формула изобретения

1. Многочервячный экструдер для иолимерных материалов, содержащий корпус.

расположенные в нем червяки и узел гидростатического упорного подшипника, выполненный в виде последовательно расположенных друг за другом диска, закрепленного на валу червяков, опорного кольца, установленного с возможностью вращения, и неподвижной шайбы, контактирующей с поверхностью опорного кольца, и трубопровода подачи масла к рабочим поверхностям подшипника, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности экструдера, контактные рабочие поверхности опорного кольца и шайбы выполнены сферическими.

2.Экструдер по п. 1, отличающийся тем, что рабочие поверхности диска и опорного кольца выполнены нз стали.

3.Экструдер но п. 1, 2, отличающийся тем, что контактная поверхность шайбы выполнспа нз бронзы.

Источники информации, принятые во вниманне нри экспертизе

1.Голубев Б. Л. Тиновые конструкции механизмов в химическом машиностроении, «Машиностроение, М.-Л., 1966, с. 125-126.

2.Шенкель Г. Шнековые нрессы для пластмасс, М. «Госхимиздат, 1962, с. 355, р. 304.