Экструзионная головка для изготовления профильных изделий — SU 1106668 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ЯО 1106668 зси В 29 Г 30 НИЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт механики металлополимерных систем АН Белорусской ССР(54) (57) 1. ЭКСТРУЗИОННАЯ ГОЛОВКАДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОФИЛЬНЫХИЗДЕЛИЙ, содержащая корпус, установленный в нем на опорах с возможностьювращения дорн, выполненный с ориентированными по винтовой линии лопастями, и матрицу с формующим каналом, отличающаяся тем, что, с целью повьниения производительности экструзии и качества изделий с продольными выступами сложной конфигурации, она снабжена гибкими бесконечными профилирующими элементами для профилирования продольных выступов, установленными на ведущем и ведомом роликах, причем ведущий ролик кинематически связан с дорном.2. Экструзионная головка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными гибкими бесконечными профилирующими элементами, матрица выполнена с дополнительным формующим каналом, лопасти дорна расположены в средней части головки и выполнены ориентированнымиФ по встречным винтовым линиям, а опоры в дорна расположены вне корпуса головки.Изобретение относится к переработке полимерных материалов, в частности к технологическому оборудованию для изготовления профильных изделий, и может быть использовано, например, в электро- и радиотехнической промышленности при изготовлении профильных изделий на основе полиолефинов, используемых в качестве изолирующих и герметизирующих элементов кабелей, а также в других областях промышленности при экструдировании изделий из различных термопластов.Известна экструзионная головка для изготовления профильных изделий, содержащая корпус, матрицу с формующим каналом и профилирующие элементы 11.Недостатком данной головки является низкое качество изделий из-за значительных внутренних напряжений, возникающих в материале при прохождении через формующий канал головки экструдера вследствие значительных сдвиговых деформаций экструдата, скорость движения которого у стенок канала очень мала и увеличивается до максимального значения в центре.Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является экструзионная головка для изготовления профильных изделий, содержащая корпус, установленный в нем на опорах с возможностью вращения дорн, выполненный с ориентированными по винтовой линии лопастями, и матрицу с формующим каналом 2).Недостаток известной экструзионной головки состоит в том, что при движении материала по дополнительным каналам и выборкам в матрице, имеющим сложную конфигурацию и формирующим продольные выступы, при наличии в этих каналах большой площади контакта относительно небольшого объема материала с поверхностью матрицы, из-за возникновения значительных сил трения, особенно при высоких скоростях экструзии, может происходить перераспределение материала из них в основной формующий канал, что может вызвать снижение скорости экструзии в них, срыв потока экструдата, образование застойных зон и заклинивание. Все это снижает производительность экструзии и качество изделий.Целью изобретения является повышение производительности экструзии и качества изделий с продольными выступами сложной конфигурации.Поставленная цель достигается тем, что экструзионная головка для изготовления профильных изделий, содержащая корпус, установленный в нем на опорах с возможностью вращения дорн, выполненный с ориентированными по винтовой линии лопастями, и матрицу с формующим каналом, снабжена гибкими бесконечными профилирующими элементами для профилирования продоль 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ных выступов, установленными на ведущеми ведомом роликах, причем ведущий роликкинематически связан с дорном.Кроме того, экструзионная головка снабжена дополнительными гибкими бесконечными профилирующими элементами, матрица выполнена с дополнительным формующим каналом, лопасти дорна расположеныв средней части головки и выполнены ориентированными по встречным винтовым линиям, а опоры дорна расположены вне корпуса головки,На фиг. 1 изображена схема экструзионной головки, разрез; на фиг. 2 - разрезА-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема экструзионной головки с дополнительным формующим каналом.Экструзионная головка содержит корпус 1 с входным каналом 2 для подвода расплава полимера, матрицу 3 с формующимканалом 4.В корпусе 1 установлен на опорах 5с возможностью вращения дорн 6, выполненный с ориентированными по винтовойлинии лопастями 7. В корпусе 1 смонтированы гибкие бесконечные профилирующиеэлементы 8 для профилирования продольных выступов изделия, Профилирующиеэлементы 8 установлены на ведущем 9 иведомом 10 роликах. Ведущийролик 9 кинематически связан с дорном 6 посредствомконической зубчатой или гипоидной передачи 11, ведущего вала 12, с которым черезсинхронные шарнирные зацепления 13 связаны оси ведущих роликов 9,При необходимости экструзионная головка может быть снабжена дополнительными гибкими бесконечными профилирующими элементами 14, матрица 3 выполненас дополнительным формующим каналом 15.Лопасти 7 дорна 6 расположены в среднейчасти головки и выполнены ориентированными по встречным винтовым линиям, аопоры 5 дорна 6 расположены вне корпусаголовки. На выходе формующих каналов установлены ножи 16.Экструзионная головка работает следующим образомРасплав полимера (экструдат) черезвходной канал 2 поступает в экструзионнуюголОвку, при этом он попадает на перемешивающие лопасти 7,.оказывая на них давление и одновременно приводя во вращениедорн 6 со скоростью, пропорциональной скорости поступления расплава. По каналам,образованным расположенными по винтовой линии лопастями 7, расплав полимера,перемешиваясь (что способствует выравниванию температурного поля по периметрузаготовки изделия), поступает в формующийканал 4, равномерно заполняя его.Через коническую зубчатую передачу 11,ведущий вал 12 и синхронные шарнирныезацепления 13 вращение дорна 6 передается10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ведущим роликам 9, которые приводят в движение (по направлению выхода изделия) бесконечные профилирующие элементы 8, охватывающие наиболее сложные для экструзии участки профиля. Изменяя передаточное отношение кинематической связи, можно в зависимости от вязкости расплава и неравномерности эпюры скоростей поступающего в формующий канал 4 экструдата регулировать скорость движения бесконечных профилирующих элементов 8, значительно снижая внутренние напряжения в экструдируемом материале и увеличивая допустимую скорость экструзии. После установления оптимального передаточного отношения кинематической связи для экструзии данного материала скорость движения профилирующих элементов 8 зависит только от скорости поступающего в головку расплава. Кинематическая связь дорна 6 с ведущими роликами 9 обеспечивает профилирующим элементам 8 движение со скоростью, пропорциональной скорости поступления расплава и фактически равной линейной скорости выхода заготовки из формующего канала 4, благодаря чему эпюра скоростей поступающего в формующий канал экструдата выравнивается.Кинематическая связь может представлять собой и более разветвленную зубчатую передачу на несколько ведущих валов с перекрещивающимися осями. При необходимости плавной регулировки передаточного отношения могут использоваться вариаторы различных типов. В случае экструзии плоских профилей заготовка изделия после выхода из головки разрезается в продольном направлении и разворачивается.При выполнении экструзионной головки с двумя формующими каналами 4 и 15 расположение лопастей 7 в средней части головки и ориентирование их по встречным винтовым линиям позволяет распределять поступающий расплав полимера в оба формующих канала 4 и 15. Заготовка изделия поступает на ножи 16 и разрезается в продольном направлении.Вынос опор 5 за пределы корпуса 1 головки упрощает конструкцию опор и снижает сопротивление вращению дорна 6 (так как отсутствуют уплотнительные элементы) . Полностью устраняется возможность попадания экструдируемого материала в опоры 5 дорна 6 (при экструзии маловязких в расплаве пвлимеров), что позволяет повысить скорость экструзии (увеличить давление экструдата в головке) и увеличить надежность работы головки, упростить ее разборку с целью очистки от оставшегося материала или замены дорна.Преимуществом первого исполнения (с одним формующим каналом) является расширенная номенклатура получаемых изделий (позволяет экструдировать неразъемные трубчатые изделия), а второго - более высокая производительность и повышенная надежность работы при экструзии мало- вязких в расплаве полимеров (вследствие устранения возможности попадания расплава в опоры дорна)Пример. Спроектирована и изготовлена модель головки к экструдеру ЧП. Конструкция головки позволяет экструдировать профильное изделие на основе саженаполненного полиэтилена. Опытно-экспериментальная проверка подверждает возможность получения термоусаживающихся манжет с размерной точностью, удовлетворяющей техническим требованиям на данные изделия. Максимально допустимая скорость экструзии, при которой не происходит искажения формы, составляет 2-4 маймин. Максимальное отклонение по периметру изделия не превышает +150 мкм для манжеты, толщина стенки которой составляет 1,5 мм.Сопоставительный анализ. Известная головка не позволяет получать аналогичные изделия (термоусаживающиеся манжеты, представляющие трубчатые изделия с замковым соединением сложной конфигурации). Наблюдается отклонение толщины изделия по периметру в пределах 500-700 мкм (т.е. в 3-4 раза выше, чем в предлагаемом устройстве), при этом существенное искажение формы происходит уже при скорости экструзии 0,4-0,7 м/мин (т.е. в 5-10 раз ниже, чем в предлагаемом изооретении). Термоусаживающиеся манжеты, полученные с использованием предлагаемой конструкции, обладают повышенными деформационными свойствами; их можно подвергнуть вытяжке в поперечном направлении в 5-6 раз (после облучения дозой 20 мрад). В то время, как образцы, полученные посредством известной головки (после облучения аналогичной дозой), можно подвергнуть вытяжке в 2,5- 3 раза (т.е. в 2 раза меньше, чем с использованием предлагаемого устройства).Экономический эффект за счет повышения производительности экструдирования профильных изделий в 4-5 раз в расчете на одну головку составляет Э = 1800-ЗОО= 1350 руб. (исходя из экономии годовой заработной платы рабочего, обслуживающего экструдер, которая составляет 1800 руб),Использование предлагаемого изобретения позволяет получить с высокой размерной точностью сложные профильные изделия на основе различных термопластов, повысить скорость экструдирования профильных изделий за счет повышения максимально возможной скорости экструзии выступов и сложных участков профиля до возможной скорости экструзии основного объема материала, что улучшает деформационные свойства экструдированных изделий.Составитель М. Фитисова Редактор Л. Гратилло Техред И. Версс Корректор О. Луговая Заказ 5223( Тираж 640 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4