Поршневой экструдер для изготовления трубчатых изделий из полимерных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) ПОРШНЕВОЙ ЭКСТРУДЕР.ДЛЯИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий раму, смонтированный на раме гиа-. 3(59 В 29 Р 3/014; В 290 23/01равпический вертикапьный пресс с подвижной траверсой, гидроцнпиндром, установпенным в верхней части пресса, и .поршнеМ, соединенным .с подвижной траверсой пресса, камеру спекания, смонтированную в нижней части рамы соосно с поршнем, и дорн, проходящий через порч шень и камеру спеканвя, о т и и ч а ю " 1 д и й с я тем, что, с.цепью упроще - : ния конструкции экструдера и обпегчения управпеню его работой, дорн жестко за креппенна подвижной траверсе пресса, а между подвижибй траверсой и поршнем установпен упругий эпемент дпя подпружинивания поршня,1054 1Изобретение относится к обррудованиюдпя переработки попитетрафторэтипена(ПТФЭ) и сверхвысокомопекупмрного пониэтипена (СВМПЭ мопекупярной массойбопее 10 ) ь йрофипьные трубчатые издепия и может найти испопьзование вмашиностроении при производстве трубиз вышеуказанных попимеров ипи смесейэтих попимеров с напопнитепями.Известен вертикапьный поршневой 1 Оэкструдер дпя иэготовпения иэдепия иэПТФЭ, содержащий раму, смонтированныена раме гидравпический пресс копонноготипа и камеру спекания с иагреватепями,вибропитатепь 1 бункер и питательную та15репку дпя подачи порошка ПТФЭ Г 1 1,Недостатком поршневого экструдераявлнютс ограниченные технологическиевозможности, так как на нем не обеспечивается изготовпение труочатых издепий, 20поскопьку в конструкции не предусмотрендорн дпя оформпения полости в иэделии.Наиболее бпизким по технической сущности и достигаемому резупьтату к изо. бретению является поршневой экструдер 25дпя иэготовпения трубчатых изделий юполимерных материапов, содержащий раму,смонтированный на раме гидравпический,вертикапьный пресс с подвижной траверсой, гидроципиндром, установпенным в ЗОверхней части пресса, и поршнем, соединенным с подвижнои траверзи присоса,камеру спекаши, смонтированную в нижней части рамь 1 соосно с поршнем, идорн, проходящий через поршень и камеру Зспекания 23В указанном экструдере дпя подачиматериапа предназначен вибропитатепь итарель, а дорн соецинен с индивидуапьнымгидроципинцром дпя Возвратно-поступа"тельного его перемещения. Данный экструдер,может быть испопьзован дп изготовленин трубчатых издепий ю ПТФЭ,СВИПЭи смеси одного из них с напопнитепями.Указанный поршневой экструдер работает следующим образом,Вибропитатепем подают порошкообразное сырье иэ бункера в тарепь и скребками сбрасывают его в верхнюю частькамеры спекания, в полость которой50предваритепьно вводят пробку иэ ПТФЭ,Продавпивают поршнем порцию попимеравдоль камеры спеканим, отводят поршеньв исходное. состояние и в автоматическомрежиме повторяют цикл движения поршня.После запопнения камеры спекания полимером и его ппавпения приводят в движение дорн синхронно с движением поршня. При обратном движении поршня пред 088 2варитепьно отводят дорн, чтобы избежатьобратного движения материала в камереспекания. При работе тщатепьно выдерживают синхронность работы гицроципинлров, приводящих в движение дорн и пор. шень.Известно, что оптимапьное давпениеэкструзии ПТФЭ 70-100 кго/см дпяагпомерированных сортов этого годимера,и 125-350 кгс/см дпя порошков, попученных предваритепьным спеканием (споспедукяцим дробпением). Для смесейПТФЭ с напопнитепями оптимапьное давпение экструзии 150-400 кгс/см 2. Превышение величины указанных давленийприводит к появпению в трубах дефектовпо границам отдецьных порций материапа,которые в этих условиях экструзии несвариваются между собой. В целях сни- .жения давпения в таких случаях можноипи увепичить толщину стенки труб, чтоприводит к допопнитепьному расходу материапа, ипи уменьшить дпину зоны спекании, что снижает производитепьностьэкструдера цо неприемпемых значений.В данном поршневом экструдере одновременное движецие поршня, материапа вкамере спекания и дорна в направпенииэкструзии позволяет снизить в 2 разадавление экструзии, так как сопротивпение течению по поверхности дорна отсутствует, что также позвопяет иэготавпивать трубчатые юделия,Недостатком указанного экструдераявпяется спожность конструкции и управпения, труцность поддержания синхроннойработы поршня и дорна, особенно скоростихода и цикла их движения, в связи стем, что при периодическихуппотнениии протапкивании полимера через камеруспекания давпение экструзии копебпется,нагрузка на поршень и дорн изменяетсяв широких предепах, что приводит к нарушению скорости их движения и требуетпостоянной подстройки режима загрузки,Нарушение скорости движения и синхронной работы дорна и поршня приводит кнеобхоцимости постоянного присутствияоператора, что снижает норму обспуживания, т,е. вместо 5-10 экструдеров оператор может обслужить 2-4 экструдера.Кроме того, изготовпение такого экструдера представпяет собой значительнуюсложность, поскольку необходимо уком .плектовать экструдер двумя раздепьными гидросистемами, одна из которых спужит для привода поршня, вторая - дорна.Эпектросхема дпя настройки хода поршнейдорна и поршня допжна иметь не менее1054088 36-и концевых выключателей, что такжеусложняет конструкцию экструдера и бло-ка управления им.Цепь изобретении - упрощение конструкции экструдера и облегчение управлеНня его работой.Поставленная цель достигается тем,что в поршневом экструдере для изготовленин трубчатых изделий из полимерныхГматериалов, содержащем раму, смонтиро Ованный на раме гидравлический вертикальный пресс с подвижной траверсой,гидроцилиндром, установленным в верхнейчасти пресса, и поршнем, соединенным сподвижной траверсой пресса, камеру спекания, смонтированную в нижней частирамы соосно с поршнем и дорн, проходищий через поршень и камеру спекания,дорн жестко закреплен на подвижнойтраверсе пресса, а между подвижной тра-. 20, версой и поршнем установлен упругийэлемент для подпружинивания поршняНа фиг. 1 показан поршневой экструдер, общий вид; на фиг, 2 - узел крепления дорна и поршня на подвижной траверсе пресса; на фиг. 3 - вариант узла креп.пения поршня на подвщкной траверсе преоса с использованием упругого элементав виде одной пружины,Поршневой экструдер содержит раму 1,З 0установленный на раме 1 гидравлическийвертикальный пресс 2 с гидроцилиндром3 и подвижной траверсой 4, соединеннойс гидроцилиндром 3. На раме 1 установлен вибропитатель б с бункером 6. Внижней части рамы 1 укреплена камера35спекания 7 с электронагревателями 8.Над камерой спекания 7 установленатерель 9, соединенная с электродвигателем 10, служащая для подачи порошка40в камеру спеканяя 7,На подвижной траверсе 4 пресса 2жестко укреплен дорн 11, проходящийчерез поршень 12 и камеру спеканин 7.Между поршнем 12 и подвижной траверсой 4 установлен упругий элемент 13, .45выполненный в виде одной или несколькихпружин (фиг.2 и 3), а поршень 12 соединен через упругий элемент 13 и плиту 14 с траверсой 4 с воэможностьюограниченного перемещения относительнотраверсы 4. Камера спекания 7 сооснапоршню 12.Гидроцилиндр 3 пресса 2 соединен через шток 15, направляющие колонны 16и поперечину 17 с поршнем 12 и дорном 5511Поршневой экструдер раоотает следующим образоМ. 4В бункер 6 загружают свободносыпучий порошок ПТФЭ (илк СВМПЭ) и вибролитателем 5 дозируют порошок в тарель О, иэ которой сбрасывают его в камеру спекания 7. В начале работы разогревают камеру спекания 7 и устанавливают неоьходимый. температурный профиль по зонам, а в зазор между дорном 11 и полостью камеры спекания 7 вводят втулку из ПТфЭ, для удержания первых порций порошка. Поршнем 12, совершающим возвратно-поступательное движение, уплотжнют и проталкивают порции полимера через камеру спекания 7, где полимер нагревается выше температуры плавления кристаллической фазы. После заполнения полимером полости камеры спекания 7 давление экструзии возрастает и определяется сопротивлением материала проталкиванию через камеру спека нии 7.Дорн 11 совершает при рабочем режи ме возвратно-поступательное движение синхронно с подвижной траверсой 4 на всех стадиях, включая холостой ход, прес, сование и проталкивание полимера через камеру спекания 7.Поршень 12 совершает синхронное, движрние с дорном 11 только на холостомходу. На стадии прессования полимера подвижная траверса 4 сначала сжимает упругий элемент (пружины) 13, и только; после сжатия последнего усилие от подвижной траверсы 4 полностью воспринимается поршнем 12 и передается на материал, находящийся в камере спекания 7, что сопровождается его проталкиванием. При отводе подвижной траверсы 4 в верхнее положение движение поршня 12 задерживается до тех пор, пока не произойдет расжатие упругого элемента 13. Таким оьраэом, поршень 12 на ста днях прессования полимера и отвода подвижной траверсы 4 в верхнее положениесовершает. ограниченное, перемещение относительно дорна 11 и подвижной травер-.сы 4, причем величина перемещения опре-деляется ходом упругого элемента 13. За счет этого в момент уплотнения порошка и в начале продавливания полимерачерез камеру спекания 7 дорн 11 опережает движение поршня 12, а при началеотвода дорна 11 в верхнее положение поршень 12 отстает от движения дорна 11.Это позволяет исключить резкие перепады давления в камере спекания 7 при вводе и выводе поршня 12 из камеры сп спешния 7 и обеспечить синхронную работу (движение) поршня 12 и дорна 11,1084088 О 10160Вибрационный 5 980, 1280 Тип креппения поршня 42,2 78,6 ФЭ 2,8 6,0 П 0 мас,2)8 66,66,78,6 8 % 2,6 2,0 СВМ,0 38 4 ФЭ 38,0 ф 2 42 СВМ 100,8 0,0 0,2 6 СВМПЭ пина канала камеры спеквния 1280 м пина кана(а камеры спекания 980 ммКроме того, эапазаывание движения поршня 12 искпючает возникновение таких нарушений, как отрыв верхней порции попимера при отводе дорна 11 и поршня 12 и расспаиввния порций в камере спеквния 7 Проведены опыты с испопьзованиемпреапагаемщо поршневого екструдераПо попучению тонкостенных труб ИзПТФЭ. Поршневой акструдер имеет спеаующие технические данные;Усипие поршня, макс, тнсРабочий ход поршня, ммТип дозвтораДлина камеры спекания,ммСкорость хоаа поршня,мн/мин до 1000Режим работы А втоматнчес,20КИйЧиспо гидроципиндров 1Тип дорна, Подвижный,укреппенныйнв траверсе 25согпвсноФиг, 3Укреппеннв траверсесогнвсно ЗОфиг. 2 и 3.Размеры трубчатых нздепий иэ ПТФЭи размерыоснастки казаны в табп. 1,Исходный ПТФЭ имеет спеаующие хаЬрактеристикие насыпная ппот ность0,8 гlсьР; размер частиц 600-700 мкм; сыпучесть 39-40 град, и попучен путем измепьчения ПТФЭ, подвергнутого спеквонию при 380 С в течение 2 ч.Издепия иэ СВМЭ (см. табп. 1) иэготавпивают Иэ сыпучего порошкообраэНого материапа с. мопекупярюй массой 2 мпн и насыпной ппотностью 0,36 г/см.Режщмы изготовпения и характеристики попученных труочатых издепий указаны в табл. 2.Как видно иэ табп. 2 предпвгвемый екструдер поэвопяет попучвть тонкостен-) ные труьы иэ ПТФЭ и СВМПЭ при стаьипьном режиме экструзии и оьеспечивает треьуемое качество продукции.Конструкция предпагаемого акструдера и управпение его работой значитепьно проще, чем известного. Так предпагвемый акструдер имеет только один гидроципиндр и соответствующие системы коммуникаций и управпения работой гидроципиндрв. Кроме того, синхронность рвьоты поршня 12 и дорна 11 обеспечиваются эв счет новой схемы иж креппения и механичеокой связи, так что не требуется вторая система автоматического управпения работой дорна как это неоьхоцимо в прототипе.Экономический афФект от использования предпагаемого поршневого акструаера со-. ставит не менее 7,8 тыс. руб. за счет упрощений конструкции (отсутствуют второй гиароципннар, гидросистема, к нвму, сокращение высоты пресса) и управнение раьотой пресса - один контур управления гидроципинаром пресса.Табпи ца 11 1а а1 о о б 1 1 О О) СЯ ф Щ Ц о о Иф цРзж СО СО ФфЧ У 4 о о о о СО й Н СЧ 88,офой1 ч о СО О) Я о СО о о с СО СО о о о СО С 9 (О Р 3 О. (О ф) ф) Й о М + а 3 Щ ф о 0) О 03 СО СО о СЧ СО Щ о С 0 О) о Ф СО Л б Ж Д Еа1 1 а ф РЪ а ц сЧ ф а 63,054088 ооо й д я а.а о еЧ т 4 й о со 33 ооо.оСОе 2 к о)оооот й тЧ йооооСО О СО ЮфСО фЧ О) овва б 3 СЧ СО СО СО 0)1054088 витепь Л, Копьцовад ВЯапекорей , КорректорМ. Демчик овтин Редактор Заказ 8995 П 7 . Тираж 647 ВНИИПИ Государственного по депам нэобРетений 113035, Москва, ЖПодпискомитета СССРи открытийРаушская наб., ц. иап ППП "Патент, т, Ужгород, уп. Проектна