Экструдер для переработки и фильтрации пластмассы

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 19) УДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ ССС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВУ о(71) Украинский научно-исследовательский и конструкторский институтпо разработке машин и оборудованиядля переработки пластических масс,резины и искусственной кожи(54) ЭКСТРУЛЕР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ИФИЛЬТРАЦИИ ПЛАСТМАССЫ(57) Изобретение относится к областиполимерного машиностроения и можетбыть использовано в конструкцияхэкструдеров для переработки и фильт-рации пластмассы.Цель изобретения - повьппение надежности работы экструдера икачества получаемой пластмассы.Дляэтого в корпусе экструдера расположенчервяк с наконечником и закрепленнымна нем смесительным элементом. В корпусе выполнены направляющие. В последних установлен шибер с фильтрующимн элементами. В корпусе смонтирована уплотняющая втулка. Она связана(51) 4 В 29 С 47/68, В 29 В 13/1 торцовыми поверхностями с шибером и выполненным в корпусе опорным выступом. По ее внутренней поверхности выполнен конусообразный выступ со стороны .опорного выступа с образованием с наконечником питающего канала. По ее внутренней поверхности выполнен также дополнительный выступ со стороны шибера с образованием выходного канала с наконечником. Между выступами выполнена кольцевая конусообразная впадина с образованием рабочег канала со смесительным элементом. Ра бочий канал выполнен с сужением в направлении выходного канала. Вершина конуса выступа обращена в направлении оси корпуса. Вершина конуса впадины :обращена в направлении стенки корпуса. Пластмасса в виде расплава, подготовленного червяком, через питающий и рабочий каналы заполняЕт выходной канал. Затем через фильтрующий элемент поступает в экструзионную головку. Такая конструкция при обеспечении необходимой прочности уплотняющей втулки увеличивает усилие, передаваемое с ее стороны на шибер, гарантированно самоуплотняя места стыка, в т.ч. при переходных и пусковых режимах работы экструдера. 2 з.п. ф-лы, 1388308Изобретение относится к полимерному машиностроению и может быть использовано в конструкциях экструдеров для переработки и фильтрации пластмассы.Цель изобретения - повышение надежности работы экструдера и качества получаемой пластмассы.На фиг,1 изображен экструдер для 10 переработки и фильтрации пластмассы, разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Экструдер для переработки и фильтрации пластмассы содержит корпус 1 15 с входным (не показан) и выходным 2 отверстиями и выполненными по внутренней поверхности корпуса 1 со стороны выходного отверстия 2 направляющими 3, В корпусе 1 соосно ему распо ложен червяк 4 с наконечником 5 и закрепленным на наконечнике 5 смесительным элементом 6, В направляющих 3 нормально оси корпуса 1 установлен шибер 7 с фильтрующими элемен тами 8, В корпусе 1 соосно ему смонтирована уплотняющая втулка 9. Одной торцовой поверхностью а уплотняющая втулка 9 связана с шибером 7, другой Ы - с выполненными по внутренней 30 поверхности корпуса 1 опорным выступом 10. По внутренней поверхности уплотняющей втулки 9 со стороны опорного выступа 10 корпуса 1 выполнен с образованием питающего канала 11 с наконечником 5 червяка 4 конусообразный выступ 12 с вершиной конуса, обращенной в направлении оси корпуса 1 экструдера, По внутренней поверхности уплотняющей втулки 9 со стороны шибе ра 7 выполнен с образованием выходного канала 13 с наконечником 5 червяка 4 дополнительный выступ 14. Между выступами 12 и 14 выполнена с образованием рабочего канала 15 со сме сительным элементом 6 кольцевая конусообразная впадина 16 с вершиной конуса, обращенной в направлении стенки корпуса 1, причем рабочий канал 15 выполнен с сужением в направлении выходного канала 13.Смесительный элемент 6 выполнен в виде торпеды с кольцевым выступом 17 на ее поверхности, расположенным против кольцевой конусообразной впадины 55 16 уплотняющей втулки 9, Толщина уп. лотняющей втулки 9 выбрана уменьшающейся в направлении от опорного выступа 10 корпуса 1 к его выходному отверстию 2, На корпусе 1 закрепленыдетали 18 и 19, Шибер 7 установленмежду ними в направляющих 3, образованных выполненными в деталях 18 и 19пазами, Шибер 7 своей торцовой поверхностью со стороны выходного отверстия 2 связан с опорным кольцом,20.Фильтрующий элемент 8 шибера 7 образован пакетом фильтровальных сеток,установленных при помощи разрезногокольца 21 в кольцевой проточке 22,выполненной в шибере 7. В основании23 шибера 7 выполнены отверстия 24для прохода отфильтрованной пластмассы, Количество фильтрующихэлементов 8 равно по меньшей мере двум.Фильтрующий элемент 8 может быть выполнен в виде сменной дросселирующейрешетки с пакетом сеток, установленной в кольцевой проточке 22 шибера 7,Ъыступы 12 и 14 и кольцевая конусообразная впадина 16 в продольном сечении выполнены предпочтительно тороидальной осесимметричной формы. Начервяке 4 могут быть выполнены и другие смесительные элементы. Для перемещения шибера 7 предусмотрен, например, гидроцилиндр 25, корпус которогоустановлен на балке 26, прикрепленнойтягами 27 к детали 18 корпуса 1 экструдера, Экструзионная головка (не показана) закреплена на детали 19 корпуса 1,Экструдер для переработки и фильтрации пластмассы работает следующимобразом,1Пластмасса в виде расплава, подготовленного червяком 4, через питающий канал 11 и рабочий канал 15 заполняет выходной канал 13 уплотняющей втулки 9 и кольцевую проточку 22,выполненную в шибере 7. Затем расплав пластмассы через фильтрующий элемент 8, отверстия 24, выполненные восновании 23 шибера 7, и выходное отверстие 2 корпуса 1 поступает в экструзионную головку. При первоначальномзаполнении расплавом пластмассы выходного канала 13 и ее последующемтечении через фильтрующий элемент 8и отверстия 24 или повторном запускеэкструдера после остановки в выходном канале 13 увеличивается давление расплава пластмассы, однако дажепри минимальном значении этого давления и отсутствии под его действиемдеформации уплотняющей втулки 9 утечки расплава пластмассы по плоскостиконтакта шибера 7 с торцовой поверхностью а не происходит, так как втулка 9 находится в предварительно напряженном состоянии, уплотняя плоскость стыка шибера 7 и торцовой поверхности а уплотняющей втулки 9.Вывод экструдера на рабочий режим с увеличением частоты вращениячервяка 4 и производительности соп Оровождается увеличением давления расплава пластмассы, действующего на уплотняющую втулку 9, ее растяжением ивозникновением аксиальной силы, передаваемой через торцовую поверхйостьа на шибер 7. При этом происходитсамоуплотнение места стыка шибера 7и торцовой поверхности а с устранением возможности утечки расплавапластмассы, По мере засорения фильтрующего элемента 8 давление расплава пластмассы увеличивается. Приэтом увеличивается аксиальная сила,передаваемая на шибер 7 торцовой поверхностью а втулки 9, с увеличением 5эффекта самоуплотнения, О необходимости замены засоренного фильтрующегоэлемента 8 судят по показаниям датчика давления (не показан). Замену засоренного фильтрующего элемента 8осуществляют путем перемещения шибера7 при помощи гидроцилиндра 25. Приэтом засоренный фильтрующий элемент8 выводится из зоны течения расплавапластмассы для чистки, а на его место вводится ранее подготовленный чистый фильтрующий элемент 8,Наличие кольцевой конусообразнойвпадины 16 уменьшает радиальную жесткость уплотняющей втулки 9 и увеличивает значение аксиальной силы посравнению с уплотняющими втулками,неимеющими кольцевой конусообразнойвпадины, Это устраняет утечки расплава пластмассы при работе экструдера 45с экструзионными головками повышенно го гидравлического сопротивления илипри поступлении в момент запуска экструдера в его выходйой канал 13 недостаточно переработанного или недостаточно прогретого расплава пластмассы. Одновременно реализуется возможность при сохранении уменьшеннойжесткости уплотняющей втулки 9 увеличить ее толщину, обеспечивая темсамым ее прочность при повышенных55значениях давления расплава пластмассы, и устранить возможность ееразрушения. Устранение возможности утечек расплава пластмассы и разрушения уплотняющей втулки 9 повышаетнадежность экструдера. Дополнительное повышение надежности при одновременном повышении качества расплава пластмассы достигается за счет образования кольцевой конусообразнойвпадиной 16 совместно со смесительным элементом 6, который .в данном случае выполнен в виде торпеды с кольцевым выступом 17 на ее поверхности, рабочего канала 15 с сужением в наравлеиии выходного канала 13. Наличие суженного рабочего канала 15 увеличивает длину уплотняющей втулки 9, находящейся под действием повышенногодавления расплава пластмассы, и обеспечивает большую равномерность нагружения уплотняющей втулки 9, что увеличивает аксиальную силу, самоуплотняющей втулки 9, что увеличивает аксиальную силу, самоуплотняющую место стыка шибера 7 и торцовой поверх-, ности а втулки 9, устраняет возможность появления в материале уплотняющей втулки 9 критических напряжений, превышающих допустимые значения. Наличие суженного рабочего канала 15 вместе расположения кольцевой конусообразной впадины 16 эффективно предохраняет уплотняющую втулку 9 от разрушения при критических режимах работы экструдера, в том числе при его запуске или увеличении частоты вращения червяка 4, сопровождающемся увеличением давления расплава пластмассы на уплотняющую втулку 9. При этом последняя в месте расположения впадины 16 расширяется, увеличивая аксиальную силу, действующую на шибер 7, и одновременно увеличивая высоту суженного рабочего канала 15 с соответствующим уменьшением давления расплава пластмассы до достижения равновесного состояния сил, действующих на уплотняющую втулку 9.Тем самым ее деформация предохраняет ее от разрушения и, вследствие особой формы, не приводит к возникновению чрезмерных напряжений на участках расположения выступов 12 и 14 и в местах перехода стенки уплотняющей втулки 9 к торцовым поверхностям о и 5.В суженном рабочем канале 5 реализуются повышенные сдвиговые деформации потока расплава пластмассы, происходит ее эффективное смешениеи повышается качество расплава пластмассы, При запуске экструдера канал 15 устраняет недостаточное смешение или недостаточный прогрев расплава пластмассы, а также возможность резкого увеличения его давления при поступлении расплава пластмассы на вход Фильтрующего элемента 8, повышая надежность работы экструдера. Предусмотренная конструкцией Форма наружной рабочей поверхности смесительного элемента 6 (торпеды), отвечающая внутренней рабочей поверхности уплотняющей втулки 9, также создает условия для повышения равномерности нагрузки втулки 9 давлением расплава пластмассы и эффективности ее смешения при работе экструдера с повышением надежности работы экструдера и ка честна расплава.Предусмотренное вариантом конструкции уменьшение толщины уплотняющей втулки 9 в направлении от опорного выступа 10 корпуса 1 экструдера к выходному отверстию 2 (шиберу 7) учитывает уменьшение давления в выходном канале 13 экструдера в направлении выходного отверстия 2 и обеспечивает равномерность распределения напряжений в материале стенки уплотняющей втулки 9, ее равнопрочность и надежность. Длина уплотняющей втулки 9 выбирается таким образом, 35 чтобы торцовая поверхность й до пристыковки детали 19 к детали 18 выступала из внутренней полости детали 19, закрепленной на корпусе 1 экструдера. В подготовленном к работе экструдере вследствие этого втулка 9 оказывается в предварительно напряженном состоянии и прижата торцовой поверхностью а к шиберу 7. Такое выполнение уплотняющей втулки 9 определяет соответствие больших значений ее толщины большим значениям давлений по длине выходного канала 13, т.е. обеспечивает равнопрочность конструкции и отсутствие концентраций напряжений, 50ПреДлагаемое техническое решение повышает надежность работы экструдера и качество получаемой пластмассы по сравнению с известными экструдерами, предусматривающими Фильтрацию расплава пластмассы при помощи фильт" ров шиберного типа с самоуплотняюпцюмися под действием давления расплавапластмассы уплотняющими втулками.Формула изобретения1.,Экструдер для переработки и фильтрации пластмассы, содержащий корпус с входным и выходным отверстиями и выполненными по внутренней поверхности корпуса со стороны выходного отверстия направляющими, расположенный в корпусе соосно ему червяк с наконечником и закрепленным на наконечнике смесительным элементом, установленный в направляющих корпуса нормально его оси шибер сфильтрующими элементами и смонтированную в корпусе соосно ему уплотняющую втулку, одной торцовой поверхностью связанную с шибером, а другой - с выполненным по внутренней,поверхности корпуса опорным выступом, причем по внутренней поверхности уплотняющей втулки со стороны опорноговыступа корпуса выполнен с образованием питающего канала с наконечником червяка конусообразный выступ с вер- шиной конуса, обращенной в направлении оси корпуса экструдера, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы экструдера и качества получаемой пластмассы, по внутренней поверхности уплотняющей втулки со стороны шибера выполнен с образованием выходного канала с наКонечником червяка дополнительный выступ, а между выступами выполнена с образованием рабочего канала со смесительным элементом кольцевая конусообразная впадина с вершиной конуса, обращенной в направлении стенки корпуса, причем рабочий канал выполнен с сужением в направлении выходного канала.2. Экструдер по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что смесительный элемент выполнен в виде торпеды с кольцевым выступом на ее поверхности, расположенным против кольцевой конусообразной впадины уплотняющей втулки.3. Экструдер по пп.1 и 2, о т - л и ч а ю щ и й с ятем, что толщина уплотняющей втулки выбрана уменьшающейся в направлении от опорного выступа корпуса к его выходному отверстию.