Устройство для инжекции пластмасс и эластомерных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 59 В 29 Г 102 В 29 Г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН ПАТЕНТУ(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ПЛЯ ИНЖЕКЦИИПЛАСТМАСС И ЭЛАСТОМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ;.содержащеекожух с соплом для подачиматериала в форму, подвижный цилиндр,смонтированный в кожухе с образованием с ним накопительной камеры переменного объема, клапан перекрытияканала сообщения накопительной камеры с полостью подвижного цилиндра,размещенный в подвижном цилиндре с,8010584 А возможностью осевого перемещения рабочий орган, механизм перемещения подвижного цилиндра для инжекции материала и загрузочный бункер, установленный на подвижном цилиндре, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества переработки наполненных материалов, механизм перемещения подвижного цилиндра смонтирован на каретке, установленной с возможностью перемещения относительно формы, и выполнен в виде соединенных между собой колоннами двух плит, на одной из которых размещен цилиндр для инжекции, а с другой жестко связан кожух, причем подвижный цилиндр соединен с поршнем цилиндра для ин- Я жекции посредством закрепленного на подвижном цилиндре фланца с толкателями и упорной пластины, размещенной между плитами, а рабочий орган снабжен упором, взаимодействующим с одной стороны с поршнем цилиндра для инжек- Я ции, а с другой - с упорной пластиной.1058494 30 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, соединение кожуха с плитой выполнено в виде параллельно расположенных пластин, между которыми размещен загрузочный бункер.3. Устройство по пп,1 и 2, о тл и ч а ю щ е, е с я 1 ем, что загрузочный бункер снабжен механизмом сжатия материала, выполненным в виде прижимной пластины, соединенной с установленным на загрузочном бункере силовым цилиндром.4, Устройство по п,3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что силовой цилиндр установлен на опорной плите, сЬонтированной на направляющих с воэможностью перемещения перпендикулярно продольной оси загрузочного бункера.5. Устройство по пп.3 и 4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что прижимная пластина снабжена расположенИзобретение относится к устройст" ву для инжекции пластмасс, эластомеров и других схожих материалов и предназначено для инжекции пластмасс с заполнителями, а именно термореак тинных пластмасс со стекловолокнистым заполнением, и может быть использовано в машиностроении.Известно устройство для инжекции пластмасс, содержащее кожух с соп лом для подачи материала в форму, которая жестко соединена с кожухом, подвижный цилиндр, смонтирован ный в кожухе .с образованием накопительной камеры переменного объема, клапан перекрытия канала сообщения накопительной камеры с полостью подвижного цилиндра, размещенный в подвижном цилиндре рабочий орган, механизм перемещения подвижного цилиндра и загрузочный бункер, установленный на подвижном цилиндре.В известном устройстве подвижный цилиндр. служит инжекционным поршнем в кожухе и образует с ним камеру переменного объема, предназначенную для приема инжектируемого материала. Во время Фазы,инжекции подвижный цилиндр, образующий с концом рабочего органа, выполненного в виде шнека, клапан, исключает обратное вытеснение материала в подвижный цилиндр 1 .Недостатком устройства является то, что поскбльку кожух жестко соединен с Формой, на перешиваемое ве щество, содержащееся в таком кожухе до инжекции, оказывает воздействие ным по ее периметру герметичным уплотнением.6. Устройство по пп. 3-5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что эагру" зочный бункер снабжен ограничителем перемещения прижимной пластины.7. Устройство по пп.3-6, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что загрузочный бункер. снабжен контейнером питания со смонтированной в нем с возможностью перемещения крышкой.8. Устройство по пп.1-7, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что рабочий орган выполнен в виде плунжера, образующего с подвижным цилиндром кольцевую камеру и клапан перекрытия канала сообщения накопительной каме- рые Приоритет по пунктам02.06.80 по пп. 1 и 226. 11. 80 по пп. 3-8 температура формы. В случае инжекции термопластичных материалов кожух охлаждается из-за контакта с формой, в результате чего материал твердеет и забивает сопло. В случае инжекции термореактивных материалов форму нагревают для обеспечения полимеризации материала, одновременно нагревается и кожух, в результате чего материал начинает полимеризоваться в кожухе до инжекции.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для инжекции пластмасс и эластомерных материалов, содержащее кожух с соплом для подачи материала в Форму, подвижный цилиндр, смонтированный в кожухе с образованием с ним накопительной камеры переменного объема, клапан перекрытия канала сообщения накопительной камеры с полостью подвижного цилиндра, размещенный в подвижном цилиндре с возможностью осевого перемещения рабочий оргна, механизм перемещения подвижного цилиндра для инжекции материала и загрузочный бункер, установленный на подвиж- ном цилиндре.В укаэанном устройстве кожух не имеет жесткого соединения с Формой, благодаря: чему исключено температурное влияние формы на инжектируемыйматериал2 3Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает качественной переработки наполненных, содержащих, например стекловолокно илизования смесительного шнека, так и с использованием смесительного шнека, в котором материал подвергается минимальному срезанию, в результате чего инжектируемый материал сохраняет свои свойства, в частности не происходит разрушения волокон.Другие особенности изобретения связаны с тем, что механизм сжатия образован прижимной пластиной, передвигаемой силовым цилиндром, установленным на загрузочном бункере, и тем, что механизм сжатия является убирающимся, прижимная пластина, приводимая в движение силовым цилиндром, соединена с опорной плитой, скользящей по направляющим. Таким образом, механизм сжатия своей прижимной пластиной сжимает материал в загрузочном бункере, но может быть удален от загрузочного бункера для его загрузки инжектируемым матеркалом.На фиг. 1 схематично изображено устройство для инжекции в положении завершения инжекции материала, общий вид, разрез; на фиг. 2 то же, в .положении перемешивания материала; на фиг. 3 - устройство для инжекции в положении завершения инжекции материала, частичный разрез в увеличенном масштабе; на фиг. 4 - то же, в положении перемешивания материала; на фиг 5 загрузочный бункер, вид сбоку; на фиг. б - разрез А-А на фиг, 5; на Фиг. 7 - вариант конструкции устрой" углерод материалов из-эа измельчения волокон между рабочим органом - шнеком и стенкамподвижного цилиндра, вследствие чего изделия содержат лишь 30 волокна длиною более 0,5 мм при наличии их в исходном материале с длиной 13-25 мм. Кроме того, в из-. вестном устройстве может происходить значительное ухудшение материала при его подаче в камеру переменного объема с помощью перемешивающего рабо чего органа - шнека, что бывает при поступлении материала под действием собственного веса. Срез материала происходит между нарезкой рабочего органа - шнека и внутренней стенкой 15 подвижного цилиндра. Когда заполнителем материала служит волокно, например стекловолокно, такой срез нежелателен, так как может повлечь растрескивание волокон.20Цель изобретения - повышение качества переработки наполненных материалов.Указанная цель достигается тем, что в устройстве для инжекции пластмасс и эластомерных материалов, содержащем кожух с соплом для подачи материала в форму, подвижный цилиндр, смонтированный в кожухе с образованием с ним накопительной камеры переменного объема, клапан перекрытия канала сообщения накопительной камеры с полостьюподвижного цилиндра, размещенный в подвижном цилиндре с возможностью осевого перемещения рабочий орган, механизм перемещения 35 подвижного цилиндра для инжекции материала и загрузочный бункер, установленный на подвижном цилиндре, механизм перемещения подвижного цилиндра смонтирован на каретке, уста новленной с возможностью перемещения относительно формы, и выполнен в виде соединенных между собой колоннами двух плит, на одной из которых размещен ц линдр инжекции а с другой 45 жестко связан кожух, причем подвижный цилиндр соединен с поршнем ци" линдра для инжекции посредством закрепленного на подижном цилиндре фланца с толкателями и упорной пластины, размещенной между плитами, а рабочий орган снабжен упором, взаимодействующим с одной стороны с поршнем цилиндра для инжекции,а с другойс упорной пластиной.Кроме того, соединение кожуха с 55 плитой выполнено в виде параллельно расположенных пластин, между которыми размещен загрузочный бункер.Загрузочный бункер снабжен меха- низмом сжатия материала, выполненным 60 в виде прижимной пластины, соединенной с установленным на загрузочном бункере силовым цилиндром.Силовой цилиндр установлен на опорной плите, смонтированной на на правляющих с возможностью перемеще= ния перпендикулярно продольной оси загрузочного бункера.Прижимная пластина снабжена расположенным по ее периметру герметич" ным уплотнением.Загрузочный бункер снабжен ограничителем перемещения прижимной пластины./Загрузочный бункер снабжен контейнером питания со смонтированной в нем с возможностью перемещения крыш 1 кой.Рабочий орган выполнен в виде плунжера, образующего с подвижным цйлиндром кольцевую камеру и клапан перекрытия канала сообщения накопительной камеры.Благодаря такому выполнению устройства кожух не связан с формой, а на время смешивания материала устройство для инжекции можно удалить от формы и привести его в контакт с ней лишь в момент инжекции материала в форму. Благодаря тому, что в загрузочном бункере содержится механизм сжатия, оказывается возможной как прямая подача материала в накопительную камеру переменного объема без исполь 1058494ства для инжекции, общий вид, разрез; на фиг. 8 - вариант конструкции загрузочного бункера, частичный разрез.Устройство для инжекции пластмасс и эластомерных материалов содержит каретку 4, установленную на станине 2 с воэможноствю перемещения относительно формы 3 посредством цилиндра 4, кожух 5 с соплом или выходным отверстием 6 для подачи материала в 10 форму 3, подвижный цилиндр 7 и загрузочный бункер 8, установленный на подвижном цилиндре 7; Внутри подвижного цилиндра 7 .размещен с возможностью осевого перемещения рабочий 15 орган в виде шнека 9. Подвижный цилиндр 7 смонтирован в кожухе 5 с образованием с ним накопительной камеры 10 переменного объема, причем конец подвижного цилиндра 7 выполнен коническим для образования с коническим концом шнека 9 клапана перекры. - тия канала сообщения накопительной камеры 10 с полостью подвижного цилиндра 7, На каретке 1 размещен механизм перемещения подвижного цилиндра 7, выполненный в виде соединенных между собой колоннами 11 двух плит 12 и 13, причем с плитой 12 жестко связан посредством параллельно расположенных пластин 14 кожух 5, а на плите 13 размещен цилиндр 15 для инжекции с поршнем 16. На конце поршня 16, противоположном шнеку 9, установлен электродвигатель или гидромотор 17, приводящий во вращение 35 шнек 9 при помощи тяги 18, свободно вращающейся внутри поршня 16, но соединенной для поступательного перемещения с упором 19, взаимодействующим с одной стороны с поршнем 16, а с 40 другой - с упорной пластиной 20, связанной с поршнем 16. Конец подвижного цилиндра 7 со стороны механизма перемещения снабжен фланцем 21, параллельным упорной пластине 20, с 45 которой он жестко соединен при помощи двух диаметрально противоположно расположенных толкателей, состоящих каждый из цилиндра 22, соединенного с фланцем 21, и поршня 23, соединенного с упорной пластиной 20.Для перекрытия выходного отверстия 6 предназначен разделительный вентиль 24.Загрузочный бункер материала фиг. 5 и 6) образован резервуаром 55 или загрузочной воронкой удлиненного сечения с шириной, равной диамет- ру подвижного цилиндра 7, на котором этот загрузочный бункер 8 расположен и в который входит. Загрузочный буи кер 8 содержит механизм сжатия материала, выполненный в виде горизонтальной прижимной пластины 25 с размерами, незначительно меньшими внутренних размеров загрузочного Рунке" 65 ра 8 для ее перемещения в нем, герметичное уплотнение 26, установленное по краю периметра прижимной пластины 25 и предназначенное для прижима к внутренним стенкам этого загрузочного бункера 8. Прижимная пластина 25 соединена с тягой 27 силового цилиндра 28, проходящей вертикально через опорную плиту 29, несущую сйловой цилиндр 28 и перемещающуюся по двумя параллельным горизонтальным направляющим 30, установленным на загрузочном бункере 8 и выступакшим из него на длину, по меньшей мере равную длине загрузочного бункера 8. Опорная плита 29 расположена выше стенок загрузочного бункера 8 на высоту, превышающую толщину прижимной пластины 25 и герметичного уплотнения 26. Опорная плита 29 приводится в движение силовым цилиндром 31, установленным на горизонтальных направляющих 30 Через опорную плиту 29 проходят две направлякщие 32 и 33, соединенные с прижимной пластиной 25. На одной из этих направляющих, а именно 32, расположен ограничитель перемещения прижимной пластины 25 в виде упора 34, взаимодействующего с контактором 35, установленным на рычаге Зб жестко соединенном с загрузочным бункером 8.Устройство для инжекции работает следующим образом.Когда цилиндр 4 находится в положении, при котором устройство для инжекции удалено от формы 3, поршень 16 выдвинут к плите 13, цилиндры 22 не запитаны. С другой стороны шнек 9 и подвижный цилиндр 7 при помощи фланца 21 выдвинуты к выходному отверстию б кожуха 5. Механизм сжатия находится в отведенном поло- . жении от загрузочного бункера 8 эа счет подъема прижимной пластины 25 под действием тяги 27 силового цилиндра 28 иблагодаря скольжению в направлякщих 30 опорной плиты 29 под действием силового цилиндра 31 (фиг. 1 и 3).Поршен:ь 16 отводится назад на длинудля открывания проходного канала между коническим концом шнека 9 и концом подвижного цилиндра 7. Поршень 23 также отводится назад на ту же .длинув каждом цилиндре 22. После этого запитывают цилиндры 22.Инжектируемую термореактивную пластмассу, наполненную стекловолокном, помещают в загрузочный бункер 8. Под действием силового цилиндра 31 опорная плита 29 перемещается в направляющих 30 для установки над эагрузочным бункером 8, после чего под действием силового цилиндра 28 прижимная пластина 25 сжимает материал, заключенный в загрузочном бункере 8. Под действием материала герметичное уплотнение 26 прижмется к внутренним стенкам загрузбчйого бункера 8 и осуществит герматичное соединение. Гидромотор 17 приводит во вращение шнек 9, под дейст вием прижимной пластины 25 и шнека 9 материал начнет выталкиваться в накопительную камеру 10, образованную у конца подвижного цилиндра 7, и разделительный вентиль 24 закрывает 1 О выходное отверстие 6 кожуха 5. В результате сжатия материала в накопительной камере 10 происходит, отход назад подвижного цилиндра 7, шнека 9 и порыня 16 цилиндра кнжекцкк,пркчем цилиндры 22 препятствуют закрыванию канала между концом шнека 9 и концом подвижного цилиндра 7.Когда в камере 10 накапливается количество материала, необходимое для формования, вращение шнека 9 прекращается, и в то же время снимается давление, прккладываемое силовым цилкндром 28 в загрузочном бункере 8 (фкг. 2 и 4).Под действием цилиндра 4 устройство для кнжекции приходит в контакт с формой 3. Начинается фазинжекции. Цилиндр 15 больше не эапитывает цилиндры 22, шнек 9 движется к форме 3, увлекая с собой подвижный цилиндр 7, на который давит его конец, закрывая канал сообщения. Шнек 9 сжимает материал, заключенный в накопительной камере 10, кожух при помощи параллельных плоских пластин 14 соединен 35 с плитами 12 и 13 и цилиндром, вентиль 24 открыт. Материал иэ накопительной камеры 10 поступает в форму 3 до тех пор, пока конический конец подвижного цилиндра 7 не войдет в 40 контакт с концом кожуха 5.На этом кнжекцкя материала заканчивается, цилиндр 4 отводит устройство для инжекцик от формы 3, С этого момента может начинаться новый цикл 45 инжекцик материала.Когда загрузочный бункер 8 становится пустым, прижимная пластина 25 находится вблизи шнека 9, установленный на направляющей 32 упор 34 нажимает на контактор 35, обеспечивая управление подъемом прижимной пластины 25 в загрузочном бункере 8. Таким образом, прижимная пластина 25 под действием силового цилиндра 28 поднимается, затем от загрузочного бункера 8 под действием силового цилиндра 31 отводится убираемая опорная плита 29 для подачи в загрузочный бункер 8 новой дозы материала, На протяжении операции подъема и от вода прижимной пластины 25 вращение шнека 9 прекращаетоя для устранения срезания заключенного там материала.Изобретение касается устройства для инжекции, отводимого от формы 3 65 для максимального ограничения времени контакта формы 3 и кожуха 5. В результате ограничения времени контакта появляется воэможность устранить передачу тепла и/или холода между формой 3 и устройством для инжекции. Тепло в случае инжекции термореактивных материалов или холод в случае термопластичных приводит к возникновению в выходном отверстии 6 и в накопительной камере 10 кожуха 5 соответственно полимериэации материала или его отверждения вследствие охлаждения, Перемещение устройства для инжекции относительно формы 3 получено благодаря соединению кожуха 5 с силовым цилиндром 15 для инжекции с помощью параллельных пластин 14.,Кроме того, изобретение дает возможность пнжекции пластических материалов, в частности термореактивных, с заполнением стекловолокном илк другим видом волокна, так как проходной канал длинойобеспечивает прохождение материалов без повреждения волокон. Более того, материал поступает в пространство между шнеком 9 к подвижным цилиндром 7 при таком давлении, что время его пребывания в этой зоне оказывается относительно коротким. Деформация на срез материала также оказывается ограниченной и не влечет за собой изломов содержащегося в нем волокна. Полученные иэ такого материала инжекткрованные детали имеют повышенную механическую прочность. Деформация на срез материала уменьшена, так как под действием давления в загрузочном бункере 8 материал продвигается на нарезке с каждым оборотом шнека 9.Преимуществом изобретения является то, что поскольку подвижный цилиндр 7 перемещается лиыь на небольшое расстояние относительно шнека 9, происходит перемешивание вводимого из загрузочного бункера 8 материала на постоянной длине вне зависимости от длины накопительной камеры 10. В результате происходит всегда одинаковая обработка материала.Во время инжекции, когда шнек 9 обеспечивает при помощи своего конца перемещение подвижного цилиндра 7,цилиндры 22 не должны вырабатывать повышенное усилие, а лишь поддерживать усилие по разделению подвижного цилиндра 7 и шнека 9. Это возможно благодаря тому, что цилиндры 22соединяются жестко с одной стороныс подвижным цилиндром 7, с другойстороны - с инжекционным поршнем 16и могут обеспечить точное взаимное расположение подвижного цилиндра 7 и шнека 9.Пластины 14 для соединения кожуха 5 со средствами приведения в движение располагаются по сторонам загрузочного бункера 8. Для упрощения подачи пластических материалов с заполнителями из стекловолокон мож но также испольэовать загрузочный бункер 8 больших,размеров, что исключит повреждения волокон..Вариант конструкции устройства (фиг. 7) основан на том, что шнек 10 заменен плунжером 37, который не вращается. В подвижном цилиндре 7 установлен плунжер 37, ограничивающий вместе с подвижным цилиндром 7 кольцевую камеру 38 для прохождения 15 инжектируемого материала. Плунжер 37 соединяется с упорной пластиной 20 посредством тяги 39 с диаметром, равным внутреннему диаметру подвижного цилиндра 7. Инжекционный силовой цилиндр 40 образует механизм пе" ремещения подвижного цилиндра 7 и ,состоит из цилиндра 41, соединенного с плитой 13, и поршня 42, проходящего сквозь Плиту 13 и соединенного с 25 упорной пластиной 20. Загрузочный бункер действует так же, как и в описанной конструкции, но обеспечивает поступление материала в накопительную камеру 10 путем подачи его в кольцевую камеру 38. Такое устройство существенно уменьшает срезание материала при переходе в накопительную камеру 10 и дает возможность избежать излома волокон во время та- кого перехода. Поскольку плуняер 37 более не приводится во вращение, то упрощается конструкция устройства.Представленный на фиг, 8 вариант конструкции устройства основан на том, что загрузочный бункер 8 снаб-жен цилиндрическим трубопроводом 43, сообщенным с отверстием 44 контейнера 45 питания, снабженного крышкой 46, движущейся под действием "винта 47, вращающегося в муфте 48, установленной на хомуте 49, соединенном с контейнером 45. Таким образом, для заполнения загрузочного бункера 8 инжектируемым материалом можно давить на магериал, заключенный предварительно в контейнера45, с помо" щью крышки 46 под действием винта 47. Крышка 46 предотвратит возврат материала в контейне 45, когда давление будет создаваться прижимной пластиной 25. Контейнер 45 может заполняться отдельно с помощью дополнительного устройства (не показано), например при помощи загрузочного шнека. Устройство по этому вариаиту конструкции дает возможность устранения манипуляций с материалом для его подачи в загрузочный бункер 8.При использовании инжекционного устройства по изобретению более 80 волокна имеет длину, превышаю- щуЮ 0,5 мм. Полученные таким образом изделия обладают повышенным на 30 модулем упругости, повышенным более, чем на 10 пределом прочности при растяжении и удвоенной стойкостью к ударной нагрузке.1058494 47 ис.7 Составитель Л. Кольцовава Техред Ж.Кастелевич орре Редактор Н Подпис каз 10714 Тираж 647 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.