Питатель к экструдеру Советский патент 1984 года по МПК B29F3/02 B29B5/06 

СО

N:)

О)

00

ел Изобретение относится к области полимерного машиностроения, а именно к устройствам для запитки экструдеров. Известен питатель к экструдеру, который содержит бункер с расположенным внутри него полым валом с лопастями и питающий шнек, вращаемые через приводное устройство, причем шнек установлен с возможностью перемещения в осевом направлении и снабжен упругим элементом, соединенным с полым валом,.что обеспечивает саморегулирование их взаимного положения работе питателя Il. Однако саморегулирование взаимного положения полого вала и шнека не обес печивает достаточной стабилизации подачи материала и не устраняет возможности образования комков в загрузочной горловине экструдера или в примыкающей к ней полости питателя, что приводит к срыву процесса зкструзии. Перечисленное особенно характерно для материалов, склонных к комкованию, например порошкообразного .поЛиэтилена низкой плотности, поликарбоната или пластифицированных композиций поливинилхлорида. Указанные недостатки являются прямым следствием самого метода регулиро вания, заложенного в конструкции известного питателя и заключающегося в перемещении его шнека в направлении от загрузочной воронки экструдера при возрастании давления подачи материала, например, при увеличении его объемной массы или уменьщении его забора червяком, зкструдера. При перемещении шнека между его выходным концом и загрузочной воронкой освобождается постепенно уменьшающаяся полость, непре рывно заполняющаяся новыми порциями подаваемого материала. При этом давление подачи материала дополнительно увеличивается, поскольку .шнеку питате ля необходимо преодолеть сопротивление перемещению материала со стороны стенок образовавшейся полости, в кото рой происходит спрессовывание материа ла и полное прекращение его подачи в экструдер. При небольших изменениях объемной массы подаваемого материала или его захвате червяком экструдера шнек питателя уменьшает подачу материала в экструдер не уменьшением его забора из бункера, а накапливанием запаса в образующейся дополнительной полости, 9 52 Разгрузка материала из указанной полости происходит под суммарным действием вращения червяка и усилия упругого элемента, что приводит к периодической пульсации производительности в сторону ее увеличения. Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является питатель к экструдеру, содержащий бункер с расположенными внутри него полым валом с лопастями и питающим шнеком, приводное устройство вращения полого вала и питающего шнека, выполненное в виде двигателя, соединенного с дифференциальным механизмом, связанным с валом инерционного звена izj . Дифференциальный механизм в известном питателе снабжен сателлитами и инерционным звеном в виде неуравновешенных грузов. Недостатком питателя то, что он не обеспечивает возможности регулирования запитки экструдера на ходу процесса вследствие жесткого соединения инерционного звена с сателлитами дифференциального механизма. Такое конструктивное решение не позволяет изменять параметры инерционных моментов, влияющих на уровень производительности питающего шнека. Невозможность регулирования уровня производительности питающего шнека обусловливает потери сырья и получение брака изделий в переходных режимах, особенно при запуске экструдера. Цель изобретения - повышение производительности питателя за счет обеспечения возможности регулирования подачи материала. Достигается цель тем, что в питателе к экструдеру, содержащем бункер с расположенными внутри него полым валом с лопастями и питающим шнеком, приводное устройство вращения полого вала и питающего шнека, выполненное в виде двигателя, соединенного с дифференциальным механизмом, связанным с валом инерционного звена, приводное Устройство снабжено импульсатором. соединяющим дифференциальный механизм с инерционным звеном и выполненным в виде двойного универсаль,ного шарнира, причем вал инерционного звена связан с ведомым звеном двойного универсального шарнира и установлен с эксцентриситетом в опорном диске, ось вращения которого расположена с эксцентриситетом относительно ведущего звена двойного универсального шарнира, равным эксцентриситету вала инерционного звена. На чертеже изображен предлагаемый питатель, продольный разрез. Питатель содержит бункер 1 с выходным патрубком 2, полый вал 3 с лопастями 4 и питающий шнек 5. Полый вал 3 и питающий шнек 5 приводятся во вращение от приводного устройства в виде двигателя 6 через дифференциальный механизм-редуктор, у которого центральная шестерня 7 непосредственно соединена с питающим шнеком 5, эпициклическая 8 через зубчатое зацепление 9 - с двигателем 6, а водило 10 - с полым валом 3. Центральная шес терня 7 дополнительно связана с инерционным звеном 11 через двойной универсальный шарнир, который выполняет роль импульсатора и состоит из ведущего звена 12, жестко связанного с центральной шестерней 7, промежуточного звена 13, вилки которого располо жены во взаимно перпендикулярных плос костях, и ведомого звена 14, соединен ного с инерционным звеном посредством шлицевого соединения 15. Инерционное звено 11 снабжено валом 16, помещенным в отверстие 17 опорного диска 18. Ось вращения Х-х опорного диска 18 параллельна оси у-у ведущего звена 12 импульсатора и отстоит от нее на некоторое расстояние а. На таком же расстоянии от оси х-х опорного диска 18 расположено отверстие 17. Опорный диск 18 снабжен на своей боковой поверхности зубьями 19, взаимодействующими с приводным червяком 20. За счет вращения опорного диска 18 вокруг сво ей осиХ-ч посредством червячной пары 19-20 ось вращения вала 16 инерционного звена 11 перемещается параллельно оси вращения ij - у ведущего звена 12 изменяя эксцентриситет между осями инерционного и ведущего звеньев от О до 2 а (на чертеже показано смещение осей на максимальную величину 2р). Для передачи вращения водилу 10 установлены сателлиты 21. Питатель работает следующим образом. Вращение от двигателя 6 через эпициклическую шестерню 8, сателлиты 2 Г передается водилу 10 и центральной шестерне 7, жестко соединенными соответственно с концентрически расположенным полым валом 3 и питающим шнеком 5. Дифференциальный механизм пита 9 54 еля передает крутящие моменты на выодные валы при любом соотношении скоостей их вращения. Для данного типа ифференциального механизма крутящие оменты Ml и Мд на полом валу 3 и питающем шнеке 5 определяются по передаточному отношению механизма и находятся в зависимости М5 М, При этом соотношении скоростей вращения полого вала 3 и питающего шнека 5 взаимосвязаны по формуле /1M 8-1ГГ) где(0:),С1)с,а- угловые скорости вращения полого вала 3, питающего шнека 5, эпициклической шестерни 8; 1 - передаточное отношение дифференциального механизма- числа зубьев эпициклигде 2.д и гческой и центральной шестерен. Необходимое распределение скоростей вращения питающего шнека 5 и полого вала 3 обеспечивается соответствукзщим подбором геометрических параметров шнека и лопастей. Если вследствие изменения параметров работы или объемной массы материала, например за счет изменения степени его предварительной уплотненности в зоне работы шнека, повысится давление материала, то увеличится момент сопротивления вращению питающего щнека. Это приведет к умеиьшению скороети вращения шнека Uj, а значит и к уменьшению количества подаваемого в червяк материала. С восстановлением давления восстановятся первоначальная скорость и крутящий момент на пи таклцем щнеке 5. Такое саморегулирование скорости вращения питающего шнека 5 и крутящего момента обеспечивает при изменении объемной массы материала стабилизацию его подачи и производительности з;кструдера, а при изменении захвата материала червяком экструдера исключает напрессовку избыточных порций материала, его комкование и заклинивание с остановкой экструдера. В.соответствии с формулой распределения скоростей вращения питающего шнека 5 и полого вала 3 видно, что с уменьшением скорости вращения питающего шнека 5 скорость полого вала 3 увеличится. Автоматическое увеличение скорости вращения полого вала 3 с лопастями 4 при уменьшении скорости вращения питающего шнека 5 приведет к увеличению степени рыхле ния массы в бункере 1, что будет препятствовать слеживанию материала при его уменьшенном расходе. Стабилизации подачи и устранению комкообразования подаваемого в экстру дер материала способствует также импульсный режим работы питающего шнека 5. Импульсы генерируются инерцион ным звеном 11, связанным с центральной шестерней 7 через двойной универ сальный шарнир 12-13-14. Известно, что при неравномерном вращении инерционного звена 11 на нем возникают знакопеременные инерционные моменты, определяемые , где Je mr - момент инерции инерцион ного звена 11 относител но оси вращения ведомог звена 14 универсального шарнира; масса инерционного звена;радиус инерции звена; угловое ускорение инерционного звена; изменение угловой скорости инерционного звена, обусловленное импульсатором. Амплитуда колебания Я угловой ско рости инерционного звена 11 зависит от угла Y между осями звеньев двойно го универсального шарнира и определя . 1... , ...... л + . где Ob угол поворота ведущего звена 1 2 двойного универсально го шарнира. Значит, инерционный момент М| зависит от угла Jf между осями звеньев универсального шарнира, который регулируется посредством вращения червячной передачи 19-20. С уменьшением величины эксцентриситета между осями инерционного звена 11 и ведущего зве на 12 импульсатора уменьшится угол у между осями звеньев универсального шарнира. При этом уменьшится и инерционный момент MU на инерционном звене 11. И, наиборот, с увеличением эксцентриситета между осями инерцион ного звена 11 и ведущего звена 12 импульсатора инерционный момент М увеличится. Следовательно, центральная шестерня 7 (питающий шнек 5) получит знакопеременный характер мощностного потока с амплитудой, пропорциональной углу V между осями звеньев двойного универсального шарнира и с периодами, зависящими от скорости вращения инерционного звена 11. Так, с уменьшением скорости вращения питающего шнека 5 (звена 11) уменьшится частота крутильных колебаний на питающем шнеке 5, что приведет к уменьшению подаваемого в экструдер материала. :С увеличением скорости вращения питающего шнека частота крутильных колебаний питающего шнека увеличится, что способствует увеличению производительности питающего шнека 5 до первоначально установленного уровня, т.е. стабилизации. Регулировка уровня производительности питающего шнека достигается за счет изменения амплитуды колебания угловой скорости инерционного звена 11 (за счет изменения угла у между осями звеньев универсального шарнира). I Замена жестко установленных на сателлитах неуравновешенных инерционных звеньев (как это имело место в питателе по прототипу) на инерционное звено, кинематически связанное с дифференциальным механизмом через импульсатор с регулируемой угловой скоростью вращения ведомого звена, обеспечила преимущество данного питателя перед известным, заключающееся в том, что он позволяет регулировать запитку во время работы экструдера в зависимости от условий процесса, особенно при переходных режимах и в период запуска. Кроме того, такая замена устранила динамическую неуравновешенность звеньев приводного устройства, присущую прототипу. Это обстоятельство обусловило более мягкий режим работы, больший ресурс звеньев механизма, так как узлы и детали привода меньше подвержены динамическим нагрузкам . Таким образом, данный питатель к экструдеру обеспечивает как автоматическое, так и регулируемое в зависи

ПИТАТЕЛЬ К ЭКСТРУДЕРУ, содержащий бункер с расположенными внутри него полым валом с лопастями и питающим шнеком, приводное устройство вращения полого вала и питающего шнека, выполненное в виде двигателя, соединенного с дифференциальным механизмом, связанным с валом инерционного звена, отличающийся тем, что, с целью повьппения производительности питателя за счет обеспечения возможности регулирования подачи материала, приводное устройство снабжено импульсатором, соединяющим дифференциальный механизм с инерционным звеном и выполненньм в виде двойного универсального щарнира, причем вал инерционного звена связан с ведомым звеном двойного универсального щарнира и установлен с эксцентриситетом в опорном диске, ось вращения которого расположена с эксцентриситетом относительно ведущего звена двойного универсального шарнира, равным эксцентриситету вала инерционного звена.