Червячный пресс для переработки сыпучих полимерных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) И 1) ОО.,В 29 Р 3 01 3151) В 2 ЕНИЯ Гдалинонов ельство ССС присоеди-2555/05, ототип). ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИИ(56) 1, Авторское свидетпо заявке 9 2044814/05 иненная к.ней заявка Р 23кл. В 29 Г 3/00, 1974 (и(54) (57) ЧЕРВЯЧНЫЙ ПРЕСС ДЛЯ .ПЕРЕРАБОТКИ СЫПУЧИХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ по авт. св. У 593377, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюсокращения энергозатрат, участкиповерхности втулки, разделяющиеокна между собой, выполнены по винтовой линии и расположены под угломс к оси червяка, ограниченным пределами агс й 9 Г ссс 90, где 1 - коэффициент трения перерабатываемого.Указанная цель достигается тем, что участки поверхности втулки, разделяющие окна между собой, выполиены по винтовой линии и расположены под углом ( к оси червяка, ограниченным пределами агсйд 190 где 1 - коэффициент трения пере рабатываемого материала по поверхности червяка.На фиг. 1 схематично изображен червячный пресс для переработки сыпучих пблимерных материалов, на 65 50 Изобретение относится к области переработки пластмасс, а именно ,к червячным прессам, и может быть использовано при производстве изделий и полуфабрйкатов с точными геометрическими размерами и однородной структурой из сыпучих полимерных материалов.Известен червячный пресс для переработки сыпучих полимерных материалов по авт, св. Р 593377, содер жащий цилиндрический. корпус с загрузочной воронкой и нагревателем, установленные в корпусе вращающийся червяк с зонами питания, сжатия и выдавливания и втулку с продольными пазами на внутренней поверхности и окнами, расположенными по ее окружности под загрузочной воронкой, которая снабжена приводом для ее вращения и устройством регулирования "корости вращения.Изобретение является усовершенствованием данного .червячного пресса, который пригоден для качественной переработки в иэделия практически всех сыпучих полимерных мате.риалов, независимо от их гранулометрического состава и колебаний . насыпного веса. Однако при вращении втулки участки поверхности, расположенные между окнами (перемычи), создают вертикальные перемещения гранул полимерного материала в загрузочной воронкеВ результате происходит рубка гранул между перемычками и корпусом, на.что расходуется 35 значительная часть мощности.Кроме того, для согласования .производительности зон питания и выдавливания втулку с продольными пазами вращают соскоростью, составляющей 40 0,6-0,9 скорости вращения червяка. Такая высокая, скорость вращения втулки приводит к необходимости выбора привода втулки увеличенной мощности, так как мощность привода 45 рассчитывается . по формуле. фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 2Червячный пресс для переработки сыпучих полимерных материалов содержит загрузочную воронку 1, цилиндрический корпус 2, втулку 3 и червяк 4 с зонами питания, сжатия и выдавливания. На внутренней поверхности втулки 3 имеются пазы а, направленные по винтовой линии противоположно направлению нарезки на червяке 4: Втулка 3 установлена в корпусе.2 на подшипниках 5 и имеет реверсивный регулируемый привод (на чертеже не"показан) для ее вращения отноеительно червяка 4. Втулка 3 имеет окна бравномерно расположенные по ее окружности под загрузочной воронкой 1,разделенные между собой участкамиповерхности в втулки (перемычками)и расположенными по винтовой линиипод углом Р (см. Фиг; 3) относительно оси червяка 4.Угол ( должет быть большим, чемугол трения полимерного материалапо .стали и ограничен пределамиагс 19 1 с у с 90 а, где Г - коэффициенттрения полимерного материала по поверхностИ червяка, Червячный прессснабжен устройством для регулирования скорости вращения втулки 3 относительно червяка 4. Это устройствосостоит иэ датчика 6 давления полимерного материала, установленногов корпусе 2 на выходе из зоны питания червяка 4, и регулятора 7, соединенного с датчиком б и приводомвтулки 3.Согласно второму варианту выполнения устройство для регулированияскорости вращения втулки 3 состоит из датчика 8 крутящего моментачервяка и регулятора 9, соединенного с датчиком и принодом втулки 3.Червячиый пресс работает следующим образом,Термопластичный полимерный материал в гранулированном, дробленомили порошкообразном виде подаетеячерез загрузочную воронку 1 и окнаб вращающейся втулки 3 в корпус 2.Вследствие тОго, что перемыЧкнв между окнами. б расйоложены подугломотносительно оси червяка 4льшим, чем угол трения полимерапо стали (уголограничен пределами агс йд 1 су 90 ), гранулы полимера,попавшие между корпусом 2 и.перемычками в,проскальзывают, а не рубятся, и зто позволяет значительно снизить мощность электропривода длявращения втулки, Угол трения и коэф-фициент трения полимерного материала по стали определяются экспериментально. Например, для полиэтилентерефталата при температуре 20-50 ОСи давлении 5-10 атм коэффициент трения 5=0,2, а угол трения составляет0 15 20 25 при этом 11 д 20", для полипропилена при тех же условиях коэффициент трения 1=0,12 и угол трения при этом составляет .б 50.Наиболее эффективен угол наклона перемычек, составляющий=15-45 При этйх значениях Я почти все полимерные материалы имеют хорошее проскальзывание, Выше же 45 начинает ухудшаться жесткость конструкции, так как перемычки превращаются в пружины, а при значении=90 смысл конструкции теряется. Далее полимерный материал подается червяком 4 по направлению пазов а втулки 3. Пазы .а втулки 3 можно выполнить по винтовой линии противоположно направлению нарезки на червяке 4, т,е. дать проскальзывание полимера в направлении вращения червяка и тем самым уменьшить скорость вращения втулки 3 по сравнению с втулкой с прямыми пазами.Уменьшение скорости вращения втулки в два раза позволит в два раза уменьшить мощность привода втулки, что следует из вышеприведенной формулы. Производительность зоны питания червяка зависит от относитель- . ной скорости вращения червяка 4 и втулки 3, которую можно изменить при постоянной скорости вращения червяка изменением скорости вращения втулки. Из втулки 3 полимерный материал поступает в обогреваемый корпус 2, по мере движения в котором он нагревается,плавится, уплотняется, гомо-35 .генизируется, превращается в однородную вязкую массу и подается червяком на профилированные иэделия. Производительность зоны выдавливания зависит от скорости вращения 40 червяка и подачи полимера зоной питания.Таким образом, при заданной угловой скорости вращения червяка 4, которая является одинаковой на всех, 45 участках корпуса, стабильность производительности червячного пресса зависит от стабильности подачи материала зоной питания. Стабильности подачи материала зоной питания способствуют пазы а во втулке 3, Однако подача материала может колебаться во времени из-эа изменений насыпного веса полимера. В зависимости от его величины при постоянной скорости вращения червяка .зона питания будет развивать производительность, которая может быть больше или меньше производительности эоны выдавливания червяка 4. Для приведения производительности зоны питания 60 червяка 4 в соответствие с производи тельностью эоны выдавливания червяка выбирают направление и скорость вращения втулки 3. Причем если втулка 3 с пазами вращается с угловой 65 скоростью, равной скорости вращения червяка 4, то в этом случае производительность червяка в зоне питания будет равна нулю, так как относительная скорость червяка и втулки, равна нулю. Увеличение подачи сыпучего полимерного материала проиэводится путем увеличения относительной скорости червяка и втулки с пазами. О соответствии проиэводительности червяка в зонах питания и выдавливания видно по показаниям дат; чика б давления, установленного на выходе из зоны питания червяка в цилиндрическом корпусе. Если давление отсутствует, то значит, что производительность зоны питания червяка меньше, чем производительность зоны выдавливания и червячный пресс еще не выведен на рабочий режим. Для увеличения производительности зоны питания червяка увеличиваютотносительную скорость вращения втулки относительно червяка до тех пор, пока не возникнет давление в началегладкого цилиндрического корпуса. Это давление увеличивают до требуемого уровня путем дальнейшего изменения скорости вращения втулки. Заданный уровень давления в дальнейшем поддерживают автоматически следУющим образом, Датчик б давления передает сигнал на регулятор 7; который следит за сохранением постоянного давления .материала в начале гладкого цилиндрического корпуса. При увеличении или уменьшении насыпного веса исходного полимера устройство для регулирования, построенное на принципе стабилизации давления в конце эоны питания, соответственно уменьшает или увеличивает подачу материалазоной питания червяка за счет плавного изменения скорости вращения втулки 3 с пазами а относительно червяка и, такимобразом, поддерживает сбалансирован 1ный режим экструзии. В случае регулирования подачи полимерного материала зоной питания по крутящему моменту датчик 8 крутящего момента подает сигнал на регулятор 9,который следит эа сохранением постоянного крутящего момента на червяке. При изменении крутящего момента на червяке 4.система регулирования, построенная на принципе стабилизации крутящего момента, в зависимости от изменения момента уменьшает или увеличивает подачу материала зоной питания за счет плавного изменения скорости вращения втулки с пазами относительно червяка и, таким образом, поддерживает сбалансированный режим экструзии.В данном червячном прессе в связи с тем, что давление в началегладкого корпуса 2 и скорость вращения червяка 4 всегда постоянны, все теплоВые процессы плавления и гомо,генизации расплава проходят без телловых колебаний и расплаввыдав-, ливается с постоянной температурой и вязкостью.Использование изобретения позволит согласовать производительность зоны питания и остальных зон на одной конструкции червяка в широком диапазоне изменеНия насыпного веса исходного полимера. Это решение позволит создать универсальный червячный пресс, пригодный для качественной переработки в изделия на одной конструкции червяка практически всех сыпучих полимерных материалов независимо от гранулометрического состава и колебаний насыпного веса. Расположение участков поверхности втулки, разделяющих окнамеждусобой, под углом к оси червяка большим, чем угол трения полимера постаяи, предотвратит рубку гранулполимера, что позволит значительноснизить мощность злектроприводадля вращения втулки.Кроме того, это позволит стабилизировать степень заполнения вин О тового канала червяка полимеромв зоне питания. Проскальзывание полимера по винтовым пазам а втулки в направлении, 15 противоположном направлению нарез-ки на червяке, позволит в несколькораз снизить скорость вращения втулки и, следовательно, во столько жераз снизить мощность ее привода.669677 ФиЗ едактор Горькова хред Л.Пилипен оррек Заказ исно Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 4/5 ВНИИПИ по 13035, Тир Государ елам иэ осква,. ж 647твенногобретений-35, Рауш митета СССРоткрытийая наб., д. 4