Питатель к экструдеру

ООюз СОВетснихОаааИОИатии ИОАН ОБРЕТЕНИ двтосномм с ип) .одергосуда ственнцй номитет ссср по делАм изОБРетений и отнРыти(56) 1. Авторское свидетельство СССРй" 592435, кл. В 29 Р 3/00, 1975.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2875704/23-05,кл. В 29 Р 3/02, 23.01.80 (протот(54)(57) ПИТАТЕЛЬ К ЭКСТРУДЕРУ, сжащий бункер с расположенными внутринего полым валом с лопастями и питающим шнеком, приводное устройствовращения полого вала и питающего шне"ка, выполненное в виде двигателя,соединенного с диФференциальным механизмом, связанным с валом инерционноЭиц, В 29 Р 3/02, В 29 В 5/06 го звена, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения производительности питателя за счет обеспечения возможности регулирования подачи материала, приводное устройствоснабжено импульсатором, соединяющимдиФФеренциальный механизм с инерционным звеном и выполненным в виде двойного универсального шарнира, причемвал инерционного звена связан с ведомым звеном двойного универсальногошарнира и установлен с эксцентриситетом в опорном диске, ось вращениякоторого расположена с эксцентриситетом относительно ведущего звена двойного универсального шарнира, равнымэксцентриситету вала инерционногозвена.Изобретение относится к области полимерного машиностроения, а именно к устройствам для запитки экструдеров.Известен питатель к экструдеру, 5 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 при работе питателя 1 .5Однако саморегулирование взаимного положения полого вала и шнека не обеспечивает достаточной стабилизации подачи материала и не устраняет возможности образования комков в загрузоч ной горловине экструдера или в примыкающей к ней полости читателя, что приводит к срыву процесса экструзии, 11 еречисленное особенно характерно для материалов, склонных к комкова нию, например порошкообразного полиэтилена низкой плотности, поликарбоната или пластифицированных композиций поливинилхлорида.Указанные недостатки являются пря мым следствием самого метода регулиро. вания, заложенного в конструкции известного питателя и заключающегося в перемещении его шнека в направлении от загрузочной воронки экструдера при З 5 возрастании давления подачи материа" ла, например, при увеличении его объемной массы или уменьшении его забора червяком экструдера. При перемещении шнека между его выходным концом и за груэочной воронкой освобождается постепенно уменьшающаяся полость, непрерывно эаполняющаяся новыми порциями подаваемого материала. При этом давление подачи материала дополнительно 45 увеличивается, поскольку шнеку питателя необходимо преодолеть сопротивление перемещению материала со стороны стенок образовавшейся полости, в которой происходит спрессовывание материала и полное прекращение его подачив 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. Разгрузка материала иэ укаэанной полости происходит под суммарным действием вращения червяка и усилия упругого элемента, что приводит к периодической пульсации производительностив сторону ее увеличения.Ближайшим по технической сущностии достигаемому результату к изобретению является питатель к экструдеру,содержащий бункер с расположеннымивнутри него полым валом с лопастямии питающим шнеком, приводное устройство вращения полого вала и питающегошнека, выполненное в виде двигателя,соединенного с дифференциальным механизмом, связанным с валом инерционного звена 2.Дифференциальный механизм в известном питателе снабжен сателлитами иинерционным звеном в виде неуравновешенных грузов.Недостатком питателя является то,что он не обеспечивает возможностирегулирования запитки экструдера находу процесса вследствие жесткогосоединения инерционного звена с сателлитами дифференциального механиэ 1.ма. Такое конструктивное решение непозволяет изменять параметры инерционных моментов, влияющих на уровеньпроизводительности питающего шнека.Невозможность регулирования уровняпроизводительности питающего шнекаобусловливает потери сырья и получение брака изделий в переходных режимах, особенно при запуске экструдера.Цель изобретения - повышение производительности питателя за счетобеспечения возможности регулированияподачи материала,Достигается цель тем, что в питателе к экструдеру, содержащем бункерс расположенными внутри него полымвалом с лопастями и питающим шнеком,приводное устройство вращения пологовала и питающего шнека, выполненноев виде двигателя, соединенного с дифференциальным механизмом, связаннымс валом инерционного звена, приводноеустройство снабжено импульсатором,соединяющим дифференциальный механизмс инерционным звеном и выполненнымв виде двойного универсального шарнира, причем вал инерционного звенасвязан с ведомым звеном двойного универсального шарнира и установлен сэксцентриситетом в опорном диске,ось вращения которого расположена сэксцентриситетом относительно ведущего звена двойного универсального шарнира, равным эксцентриситету валаинерционного звена.На чертеже изображен предлагаемыйпитатель, продольный разрез. 5Питатель содержит бункер 1 с выходным патрубком 2, полый вал 3 с лопастями 4 и питающий шнек 5. Полый вал3 и питающий шнек 5 приводятся вовращение от приводного устройства в 10виде двигателя 6 через дифференциальный механизм-редуктор, у которогоцентральная шестерня 7 непосредственно соединена с питающим шнеком 5,эпициклическая 8 через зубчатое зацепление 9 - с двигателем 6,. а водило1 О - с полым валом 3. Центральная шестерня 7 дополнительно связана с инерционным звеном 11 через двойной универсальный шарнир, который выполняет 20роль импульсатора и состоит из ведущего звена 12, жестко связанного сцентральной шестерней 7, промежуточного звена 13, вилки которого расположены во взаимно перпендикулярных плос 25костях, и ведомого звена 14, соединенного с инерционным звеном посредствамшлицевого соединения 15. Инерционное .звено 11 снабжено валом 16, помещенным в отверстие 17 опорного диска 18. 30Ось вращения Х- х опорного диска 18параллельна оси - ведущего звена12 импульсатора и отстоит от нее нанекоторое расстояние а . На таком жерасстоянии от оси м - х опорного диска3518 расположено отверстие 17. Опорныйдиск 18 снабжен на своей боковой поверхности зубьями 19, взаимодействующими с приводным червяком 20. За счетвращения опорного диска 18 вокруг сво ей оси М -х посредством червячной пары19-20 ось вращения вала 16 инерционного звена 11 перемещается параллельно оси вращения-ведущего звена 12,изменяя эксцентриситет между осямиинерционного и ведущего звеньев от 0до 2 с 1 (на чертеже показано смещениеосей на максимальную величину 2 р),Для передачи вращения водилу 10 установлены сателлиты 21.Питатель работает следующим образом,Вращение от двигателя 6 через эни"циклическую шестерню 8, сателлиты 21передается водилу 10 и центральной55шестерне 7, жестко соединенными соответственно с концентрически расположенным полым валом 3 и питающим шнеком 5. Дифференциальный механизм питателя передает крутящие моменты на выходные валы при любом соотношении скоростей их вращения, Для данного типа дифференциального механизма крутящие моменты М 3 и М 5 на полом валу 3 и питающем шнеке 5 определяются по передаточному отношению механизма и находятся в зависимостиПри этом соотношении скоростейвращения полого вала 3 и питающегошнека 5 взаимосвязаны по формулегдеу ы - угловые скорости вращения51 8полого вала 3, питающегошнека 5, эпициклическойшестерни 8;- передаточное отношениедифференциального механизмавф )27где;г и" числа зубьев эпицикли 7ческой и центральной шестерен.Необходимое распределение скоростей вращения питающего шнека 5 и полого вала 3 обеспечивается соответствующим подбором геометрических параметров шнека и лопастей,Если вследствие изменения параметров работы или объемной массы материала, иапример за счет изменения степе" ни его предварительной уплотненности в зоне работы шнека, повысится давление материала, то увеличится момент сопротивления вращению питающего шнека, Это приведет к уменьшению скорости вращения шнека я , а значит и к уменьшению количества подаваемого в червяк материала. С восстановлением давления восстановятся первоначальная скорость и крутящий момент на пи тающем шнеке 5. Такое саморегулирова. ние скорости вращения питающего шнека 5 и крутящего момента обеспечивает при изменении объемной массы материала стабилизацию его подачи и производительности экструдера, а при изменении захвата материала червяком экструдера исключает напрессовку избыточных порций материала, его комкование и заклинивание с остановкойэкструдера. В соответствии с формулойраспределения скоростей вращения питающего шнека 5 и полого вала 3 видно, что с уменьшением скорости вращения питающего шнека 5 скорость полого вала 3 увеличится, Автоматическоеувеличение скорости вращения пологовала 3 с лопастями 4 при уменьшениискорости вращения питающего шнека 5приведет к увеличению степени рыхле 10ния массы в бункере 1, что будет препятствовать слеживанию материала приего уменьшенном расходе.Стабилизации подачи и устранениюкомкообразования подаваемого в экстру 15дер материала способствует также импульсный режим работы питающего шнека 5. Импульсы генерируются инерционным звеном 11, связанным с центральной шестерней 7 через двойной универсальный шарнир 12-13-14. Известно,что при неравномерном вращении инерционного звена 11 на нем возникают "знакопеременные инерционные моменты,определяемыеМ 1."Е(,где : вг 2 - момент инерции инерционкого звена 11 относительно оси вращения ведомогозвена 14 универсального 0шарнира;и - масса инерционного звена;- радиус инерции звена;угловое ускоРение инерс-ционного звена;изменение угловой скорости инерционного зве-- на обусловленное имапульсатором. 40Амплитуда колебанияугловой скорости инерционного звена 11 зависитот угламежду осями звеньев двойного универсального шарнира и определяется 45СОВ 37 ыРА+ соэ 4 усоБА где 06 - угол поворота ведущего звена 12 двойного универсального шарнира.Значит, инерционный момент Ми зависит от угламежду осями звеньев универсального шарнира, который регулируется посредством. вращения червячной передачи 19-20. С уменьшением55 величины эксцентриситета между осями инерционного звена 11 и ведущего звена 12 импульсатора уменьшится уголмежду осями звеньев универсального шарнира. При этом уменьшится и инер.- ционный момент М р иа инерционном звене 11, И, каиборот, с увеличением эксцентриситета между осями инерцион ного звена 11 и ведущего звена 12 импульсатора инерционный момент Мувеличится. Следовательно, центральная шестерня 7 (питающий шнек 5) полу чит зиакоперемениый характер мощностного потока с амплитудой, пропорциональной углумежду 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 крутилькых колебаний иа 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 угламежду осями звеньев универсального шарнира) .Замена жестко установленных на сателлитах неуравновешенных инерционных звеньев (как это имело место в пита- теле по прототипу) на инерционное звено, кинематически связанное с дифференциальным механизмом через импульса. тор 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 звень. ев 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 кФ экструдеру обеспечивает как автоматическое, так и регулируемое в зависи.92 б 875 Заказ 3872/1 Тираж 640 Подписи ППП "Патентф, г. Ужгород, уа.йрое мости от условий запитки (объемная масса подаваемого материала, степень ее разрыхленности) и условий набора материала червяком экструдера изменение подачи материала на ходу процесса экструзии.Использование питателя к экструдеру эффективно при переработке порош-кообразных материалов и их композиций, 1 склонных к слеживанию порошкообразный полиэтилен, полиэтилен низкогодавления, поликарбонат, пластифицированный поливинилхлорид), особеннопри частых остановках экструдера.Такой питатель облегчает запуск экструдера, устраняет потери сырья ибрак изделия при достижении стабильно"го режима работы.