Поршневой экструдер для изготовления трубчатых изделий из полимерных материалов

 

ПОРШНЕВОЙ ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБЧАТЫ Х ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, соде1 -, жащий раму, смонтированный на раме гйи-равличесжий вертикальный пресс с подi вижной траверсой, гидроцилиндром, устанрвпенным в верхней части пресса, и поршнем, соединенш 1М с подвижной траверсой тфесса, камеру спекания, смонт рованную в нижней части рамы соосно с поршвем, и дорн, пфоходяший через пор шеш и камеру спекания, отличаю1р и и с я тем, что, с целью упрощ ния конструкции экструдера и обпегчения управления его работой, дорн жестко закреплен на 1ЮДВИЖНОЙ траверсе пресса, а между подвшк11ой траверсой и поршнем установлен упругий епемент для прдпружинивания поршня.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19)SU(ii) i

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

)«Я "«(«" «) )

«:( (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) . 3480460/23-05 (22) 15.04.82 (46) 15.11.83. Бюп. Ж 42 (72) Б. Г. Варламов, А. К. Пугачев и 10. Ф. Дуничев (53) 678.057.33 (088.8) (56) 1. Патент США _#_o 3483597 кп. 425-378, опубпик. 1969, 2.Kunststoffe, В d 63, 1973, Н 9, с. 558-562 (прототип). (84) (57) ПОРШНЕВОЙ ЭКСТРУДЕР .ДЛЯ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ

ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий раму, смонтированный на раме гиа-.

«

3(59 В 29 Р 3/014 ; В 299 23/01 равпический вертикапьный пресс с подвижной траверсой, гицроципиндром, 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 спекания, о т и и ч а ю

1д и и с я тем, что, с цепью упроще-

: ния конструкции экструдера и обпегчения управпеню его работой, дорн жестко за« креппен на подвижной траверсе пресса, а между подвижибй траверсой и поршнем установпен упругий эпемент дпя подпружинивания поршня.

1054

Изобретение относится к обррудованию дпя переработки попитетрафторэтипена (ПТФЭ) и сверхвысокомопекунмрного гониэтипена (СВМПЭ мопекупярной массой бопее 2.0 ) ь йрофипьные трубчатые издепия и может найти использование в машиностроении при производстве труб из вышеуказанных полимеров ипи смесей этих попимеров с напопнитенями.

Известен вертикальны„й поршневой 10 экструдер дпя изготовления изделия из

ПТФЭ, содержащий раму, смонтированные на раме гидравлический пресс копонного типа и камеру спекания с нагревателями, вибропитатепь бункер и питательную та 15 репку дпя подачи порошка ПТФЭ 1 ).

Недостатком поршневого экструдера явннютс ограниченные технологические возможности, так как на нем не обеспечивается изготовпение труочатых изделий, 20 поскопьку в конструкции не предусмотрен дорн дпя оформпения полости B иэделии.

Наиболее бпизким по технической сущности и достигаемому резупьтату к изо. бретению является поршневой экструдер 25 дпя иэготовпения трубчатых изделий иэ полимерных материалов, содержащий раму, смонтированный на раме гидравпический ,вертикальный пресс с подвижной траверсой, гидроципиндром, установпенным в 3О верхней части пресса, и поршнем, соединенным с подвижнои траверсх и пресса, камеру спекаши, смонтированную в нижней части рамы соосно с поршнем, и дорн, проходящий через поршень и камеру З спекания Г2 3

В указанном экструдере цня подлечи материала предназначен вибропитатепь и тарепь, а дорн соецинен с индивидуальным гицропипинцром дпя Возвратно-поступа тельного его перемещения. Данный экструдер.может быть испопьзован дп изготов пения трубчатых изделий из ПТФЭ, СВИПЭ и смеси одного из них с наполнителями.

Указанный поршневой экструцер рабо- 45 тает следующим образом, Вибропитате нем подают порошкообраз ное сырье из бункера в тарепь и скребками сбрасывают его в верхнюю часть камеры спекания, в полость которой

50 прецваритепьно вводят пробку иэ ПТФЭ.

Продавпивают поршнем порцию полимера вдоль камеры спеканим, отводят поршень

1 в исходное. состояние и в автоматическом режиме повторяют цикл движения поршня.

После запопнения камеры спекания полимером и его ппавпения приводят в движение дорн синхронно с движением поршня. При обратном движении поршня пред088 2 варитепьно отводят дорн, чтобы избежать обратного движения материала в камере спекания. При работе тщатепьно выдерживают синхронность рабОты гицроципинц« ров, приводящих в движение дорн и поршень.

Известно, что оптиманьное давпение экструзии ПТФЭ 70-100 кго/см дпя агпомерированных сортов этого нонимера, и 125-350 кгс/см дпя порошков, попу ченных предваритепьным спеканием (с поспедукяцим дробпением). Для смесей

ПТФЭ с напопнитепями оптимальное цавпение экструзии 150-400 кгс/см . Пре вышение величины указанных давлений приводит к появлению в трубах дефектов по границам отденьных порций материала, которые в этих условиях экструзии не свариваются между собой. В цепях сни- . жения давпения в таких случаях можно ипи увеличить толщину стенки труб, что приводит к допопнитепьному расходу материала, ипи уменьшить длину зоны спекании, что снижает производительность экструдера цо неприемпемых значений.

В данном поршневом экструдере одновременное движение поршня, материала в камере спекания и дорна в направлении экструзии позволяет снизить в 2 раза давление экструзии, так как сопротивпе- . ние течению по поверхности дорна отсут ствует, что также позвопяет иэготавпивать трубчатые изделия, Недостатком указанного экструдера явпяется спожность конструкции и управления, трудность поддержания синхронной работы поршня и дорна, особенно скорости хода и цикла их движения, в связи с тем, что при периодических уплотнении и протапкивании полимера через камеру спекания давление экструзии копебпется, нагрузка на поршень и дорн изменяется в широких пределах, что приводит к нарушению скорости их движения и требует постоянной подстройки режима загрузки.

Нарушение скорости движения и синхронной работы дорна и поршня приводит к необходимости постоянного присутствия оператора, что снижает норму обспуживания, т.е. вместо 5-10 экструдеров оператор может обслужить 2-4 экструдера.

Кроме того, изготовпение такого экстру дера представляет собой значительную сложность, поскольку необходимо уком . ппектовать экструдер двумя раздельными гидросистемами, одна из которых служит дпя привода поршня, вторая — дорна.

Эпектросхема дпя настройки хода поршней дорна и поршня допжна иметь не менее

1054088

6-и концевых выкпючатепей, что также успожняет конструкцию экструдера и бпо ка управпения им.

Цепь изобретении - упрошение конст рукции экструдера и облегчение управпе«

Ння его работой.

Поставпенная цепь достигается тем, что в поршневом экструдере дпя изготов пения трубчатых издепий из попимерных

",материапов, содержашем раму, смонтиро- 10 ванный на раме гидравлический вертикальный пресс с подвижной траверсой, гидроципиндром, установленным в верхней части пресса, и поршнем, соединенным с подвижной траверсой пресса, камеру сне- 15 кания, смонтированную в нижней части рамы соосно с поршнем и дорн, проходиший через поршень и камеру спекания, дорн жестко закреплен на подвижной траверсе пресса, а между подвижной тра. р0, версой и поршнем установпен упругий епемент дпя подпружинивания поршня..

На фиг. 1 показан поршневой экструдер, обший вид; на фиг. 2 — узел креппения дорна H поршня на подвижной травер- 25 .,се пресса; на фиг. 3 - вариант узпа креп пения поршня на подвив(ной траверсе прео. са с испопьэованием упругого епемента в виде одной пружины.

Поршневой экструдер содержит раму 1, З0 установпенный на раме 1 гидравпический вертикапьный пресс 2 с гидроципиндром

3 и подвижной траверсой 4, соединенной с гидроципиндром 3. На раме 1 установпен вибропитатепь б с бункером 6. B нижней части рамы 1 укреплена камера

35 спекания 7 с епектронагреватепями 8. Над камерой спекания 7 установпена терель 9, соединенная с эпектродвигате пем 10, спужашая дпя подачи порошка

40 в камеру спеканйя 7.

На подвижной траверсе 4 пресса 2 жестко укреплен дорн 11, проходяший через поршень 12 и камеру спеканин 7.

Между поршнем 12 и подвижной травер сой 4 установпен упругий эпемент 13, .

45 выпопненный в виде одной ипи нескопьких пружин (фиг.2 и 3), а поршень 12 соединен через упругий эпемент 13 и ппиту 14 с траверсой 4 с возможностью ограниченного перемешения относитепьио траверсы 4. Камера спекания 7 соооиа поршню 12.

Гидроципиндр 3 пресса 2 соединен через шток 15, направпяюшие копонны 16 и поперечину 17 с поршнем 12 и дорном 55

11 °

Поршневой экструдер раоотает спедующим образоМ.

B бункер 6 загружают свободносыпучий порошок ПТФЭ (ипк СВМПЭ) и вибролитатепем 5 дозируют порошок в тарепь

9, иэ которой сбрасывают его в камеру спекания 7. В начапе работы разогревают камеру спекания 7 и устанавливают необ= ходимый. температурный профипь по зонам, а в зазор между дорном.11 и попостью камеры спекания 7 вводят втупку из ПТФЭ. дпи удержания первых порций порошка. Поршнем 12, совершаюшим возвратно-поступательное движение, уппотжнют и проталкивают порции полимера через камеру спекания 7, me попимер нагревается выше температуры ппавпения кристаппической фазы. После запопнения попимером попости камеры спекания 7 давление экструзии возрастает и определяется сопротивпением материала протапкиванию через камеру спека ния 7.

Дорн 11 совершает при рабочем режи ме возвратно-поступательное движение синхронно с подвижной траверсой 4 на всех стадиях, вкпючая холостой xone, прес,сование и протапкивание полимера через камеру спекания 7.

Поршень 12 совершает синхронпое, движение с дорном 11 только на холостом ходу. На стадии прессования попимера подвижная траверса 4 сначапа сжимает упругий элемент (пружины) 13, и топько; поспе сжатия поспеднего усипие от подвижной траверсы 4 попностью воспринимается поршнем 12 и передается на материал, находяшийся в камере спекания 7, что сопровождается его протапкиванием. При отводе подвижной траверсы 4 в верхнее положение движение поршня 12 задерживается до тех. пор, пока не произойдет расжатие упругого энемента

13. Таким оораэом, поршень 12 на ста днях прессования попимера и отвода подвижной траверсы 4 в верхнее попожение совершает. ограниченное, перемешение от-.. носитепьно дорна 11 и подвижной травер-. сы 4, причем веприна перемещения опре- депяется ходом упругого эпемента 13.

За счет этого в момент уппотнения порошка и в начапе продавпивания попимеба через камеру спекания 7 дорн 11 опережает движение поршня 12, а при начапе отвода дорна 11 в верхнее попожение поршень 12 отстает от движения дорна 11.

Это позвопяет искпючить резкие перепады давпеиия в камере спекания 7 при вводе и выводе поршня 12 из камеры сп спекания 7 и обеспечить синхронную ра боту (движение) поршня 12 и дорна 11.

1054088!

Вибрапионный - 5

980, 1250

Тип креппения поршня

ПТФЭ

42,2 +"

75,6

38,0

34,2

70,0

66,0

ПТФЭ

ПУФЭ + 20 мас,% кокса

2,5

75,6"

76,5

42,2

42,2+"

100,8%

100,870,0

СВМПЭ

ПТФЭ

СВМПЭ

2,6

70,0

38,2

38,0

2;0

38,0

2,0

38,2

90,0

95,5

CBN ПЭ

90,2

Дпина канала камеры спекания 1250 мм

" Данна канала камеры спекания 980 мм.

Кроме того, эапазаывание движения поршня 12 искпючает возникновение таких нарушений, как отрыв верхней порции попимера при отводе дорна 11 и поршня

12 и расспагвания порций в камере спекания 7..

Проведены опыты с испопьзованием преапагаемш о поршневого экструдера

tto попучению тонкос генных труб Из

ПТФЭ. Поршневой экструдер имеет спеауюшие технические данные:

Усипие поршня, макс, тнс

Рабочий ход поршня, мм

Тип дозатора . Длина камеры спекания, мм

Скорость хоаа поршня, мн/мин по 1000

Режим работы А втоматнчес,20

Кий

Чиспо гидроципиндров 1

Тип дорна, . Подвижный, укреппенный на траверсе 25 согпасно

Фиг. 3

Укреппен на траверсе согнасно 30 фиг. 2 и3.

Размеры трубчатых издепий иэ ПТФЭ и размеры оснастки казаны в табп. 1.

Исходный ПТФЭ имеет спеаующие xala р&ктеристики» насыпная ппот ность

0,5 гlсьР; размер частиц 600-700 мкм; сыпучесть 39-40 град, и попучен путем измепьчения ПТФЭ, подвергнутого спека-. о нию при 380 С в течение 2 ч.

Изделия из СВМЭ (см. табп. 1) иэготавпивают Иэ сыпучего порошкообраэиого матернапа с. мопекупярюй массой 2 мпн и насыпной ппотностью 0,36 г/см3.

Режимы изготовпения и характеристики попученных труочатых издепий указаны в табл. 2.

Как видно иэ табп. 2 предпагаемый екструдер поэвопяет получать тонкостен-) ные труьы иэ ПТФЗ и СВМПЭ при стаьипьном режиме экструзии и оьеспечивает треьуемое качество продукции.

Конструкция предпагаемого экструдера и управпение его работой значитепьно проще, чем известного. Так предпагаемый экструдер имеет только один гидроципиндр и соответствующие системы коммуникаций и управпения работой гидроципиндра.—

Кроме того, синхронность раьоты поршня

12 и дорна 11 обеспечиваются эа счет новой схемы иж креппення и механичеокой связи, так что не требуется вторая система автоматического управпения работой дорна как это неоьхоцимо в прототипе.

Экономический эффект от использования предпагаемого поршневого екструаера со-. ставит не менее 7,5 тыс. руб. за счет упрощения конструкции (отсутствуют вго рой гиароципинар, гидросистема, к нему, сокращение высоты пресса) и управнение

< раьотой пресса - один контур управления гидроципинаром пресса.

Табпи ца 1

I l .ъ а

I I о о

hl СО

Со СЧ о о о о ф

Щ

Q о и

И э э м I 3

СО С0

° »1 %4 о

СЧ о о1 о о

1 о

I о о о о о о о

CQ fQ

Н 4Ч

В.u

go

6 и (-» о о с (0

С") СО о о

С»)

Й о

М

Щ о) о

CD со

С4

СО

С0 о

СЯ о

Ol (О

Щ о с4

СО

Со о 1»

СО

Со

&» о

& о

Е»

0i э

Lf

° 1

Р ф» о а и

ggJ.М, ч э 6 а "

3.054088 о о о о оооо

С4 ооо йВЯ со.а о

r4 И о о о

3 3 ооо.о

С0 1» 1. ° IСО К СО оооо т. CO т-1 СО оооо (0 O (О Ю сО 1 сО

О Ia e a

C»I Ol

СО С0 С0 О дР с0 С0 0) о

С0

Cg о

СО

С9 о . (О (Q

Й ф f

Й о о о

ДЗ о о о"

g) W СО

° » В .о о др -I Co о о о ) (О 10 д) 1-1 СО о

С0

C»)

Я о

С0

В

6 э о

М

I Яэ о о с с») сО о о

t р С»3 о о

СО СО

СО Я

С») CQ

1084088

1084088

1054088

Составитепь Л, Копыюва

Редактор М. Товтии Текред ВЯапекорей, Корректор М. Демчик

Заказ 8995/3.7 . Тираж 647 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по депам яэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц. 4/5 фипиап ППП Патент, v. Ужгород, уп. Проектная, 4.