Экструзионная головка для переработки полимерных материалов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (21) 3796593/23-05 (22) 03.! 0.84 (46) 23.02.86. Бюл. № 7 (71) Украинский научно-исследовательский и конструкторский институт по разработке машин и оборудования для переработки пластических масс, резины и искусственной кожи и Опытный завод «Трубстройиндустрия» (72) Ю. А. Жданов, В. В. Бойченко, В. Г. Геренрот и В. Н. Мехед (53) 678.057.374 (088.8) (56) Патент США № 3608136, кл. 425 — 466, опублик. 1971.

Патент США № 2978748, кл. 425 — 380, опублик. 1971. (54) (57) ЭКСТРУЗИОННАЯ ГОЛОВКА

ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ

МАТЕРИАЛОВ, содержащая корпус с отверстием для подачи расплава, размещенные в корпусе дорн и матрицу, причем корпус и дорн смонтированы с образованием последовательно расположенных кольцевого коллектора, подпорного канала и формующего зазора, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности экструзии путем обеспечения равноскоростного выхода перерабатываемого материала, на участке подпорного канала профиль поверхности дорна образован радиус-вектором переменной

„„Я0„„1212830 А (584 В 29 С 47 20 В 29 L 23:00 величины, определяемым по следующей зависимости: с1 / 1 лР г Ьо 2 (и+1)1Г и 1

1 @3п+ ц) rp „+ » р-,—, 4 (2h+ 1) 180 где р — радиус-вектор кривой линии, образующий профиль дорна, см;

d — внутренний диаметр корпуса на участке подпорного канала, см;

D — средний диаметр кольцевого коллектора, см;

R — средний радиус контура поперечного сечения кольцевого коллектора, см; — полярный угол, образованный радиус-вектором р с полярной осью, (0 проходящей из центра окружности диаметром d нормально оси экст- ф/ рузионной головки в сечении, соответствующем месту расположения центральной оси отверстия для иодачи расплава пластмассы;

h, — высота подпорного канала в сечении соответствующем P =О, см; — средняя длина подпорного канала, см;

К) т — средний тангенс угла наклона кривой течения перерабатываемой пластмассы в логарифмических координа- (Я тах. 00

СЮ

СР

1212830

Изобретение относится к переработке пластических масс и может быть использовано для получения трубчатых заготовок изделий из термоиластов.

Целью изобретения является повышение производительности экструзии путем обеспечения равноскоростного выхода перерабатываемой пластмассы.

На фиг. 1 схематически изображена экструзионная головка, разрез ио центральной оси; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1; 10 на:.фиг. 3 — кривая течения перерабатываемой пластмассы в логарифмических координатах.

Зкструзионная головка содержит корпус

1 с отверстием 2 для подачи расплава. В корпусе 1 размещены дорн 3, матрица 4

15 и прижимное колесо 5.

Между корпусом 1 и дорном 3 образованы последовательно расположенные кольцевой коллектор 6 и подпорный канал 7.

Дорн 3 и матрица 4 смонтированы с образованием формук шего зазора 8. Стенка 9 корпуса 1 на участке подпорного канала

7 выполнена в виде круглого цилиндра, а профиль поверхности дорна 3 на этом участке образован радиус-вектором, который

2» определяется ио формуле с 1 лВ

2 110 + 2 (и+ 1) 1 0 ,((л(зп+3 1 (() ()" }-

4 (2h+ 1) 180 30 где р — радиус-вектор кривой линии, образующей профиль дорна 3;

d — внутренний диаметр корпуса 1 на участке подпорного канала 7;

D — средний диаметр кольцевого коллектора;

R — средний радиус контура поперечного сечения кольцевого коллектора 6; р — полярный угол, образованный радиус-вектором р с полярной осью, проходящей из центра окружности 40 диаметром d нормально оси головки в сечении, соответствующем месту расположения центральной оси отверстия для подачи расплава пластмассы;

h(I — высота подпорного канала в сечении, 45 соответствующем <у=0;

Р— средняя длина подпорного канала; и — средний тангенс угла наклона кривой течения перерабатываемой пластмассы в логарифмических координатах.

Работа экструзионной головки осуществляется следующим образом.

Перерабатываемая пластмасса через отверстие 2 подается в кольцевой коллектор 6 и распределяется по периметру экструзи- S5 онной головки, поступает в подпорный канал 7 и через формующий зазор 8 выходит в виде трубчатой заготовки, которая исиользуется, например, для дальнейшего формования труб, рукавных пленок, выдувных изделий, изоляционных покрытий. К формующему зазору 8 с помощью переходных деталей, образующих промежуточные каналы, могут ириcTыковываться фильеры кольцевых гранулнрующих головок (не изображено) . Давление в кольцевом коллекторе 6 умеиыиается ио мере увеличения расстояния от отверстия 2 для подачи расплава пластмассы и достигает минимума в сечении коллектора 6, противоположном отверстию 2, т.е. максимуму давления соответствует значение полярного угла, отсчитываемого от полярной оси ОБ, qI=O, а минимуму ((I=180 (фиг. 2) . Компенсация падения давления в кольцевом коллекторе 6 достигается профилированием цилиндрической поверхности дорна на участке подпорного канапа 7 B соответствии с приведенным сооТношением, «ro обеспечивает равенство сопротивлений на различных траекториях течения в системе кольцевой коллектор подпорный канал ири одновремен(ом равенстве обьемных расходов пластмассы на всех траекториях и обеспечивает равномерную запитку формуюшего зазора 8 без какихлибо иодрегулировок независимо от скоростей экструзии.

Профилирование поверхности дорна 3 на участке подпорного канава 7, т.е. выбор его геометрии, производят с учетом марки перерабатываемой пластмассы и температуры экструзии.

Профилирование поверхности дорна.

Необходимо определить профиль поперечного сечения дорна на участке подпорного канала экструзионной головки, имеющей следующие определяющие размеры кольцевого коллектора и подпорного канала: внутренний диаметр корпуса на участке подпорного канала d=36 см, средний диаметр кольцевого коллектора D=40 см, средний радиус контура поперечного сечения кольцевого коллектора R = 1,6 см, высота подпорного канала в сечении, соответствующем месту расположения отверстия для подачи расплава пластмассы, т.е. при (р=0, h(I=0,25 см, средняя длина подпорного канала (=3,0 см. Указанные средние значения находят после предварительной обработки геометрических параметров канала головки, ири которой опускаются мелкие технологические элементы изготовления ее деталей (скругления, пояски для измерения размеров, переходные радиусы и т. п), а канал головки образмеривается схематически в соответствии с егс осноьными участками, а именно: кольцевой коллектор, подпорный канал формующий зазор.

Экструзионная головка должна обеспечить равномерность выхода иерерабатываемого полиэтилена низкой плотности ири температуре экструзии 180 С.

1212830

Полярный угол g,град

120

3О

21О

24О

270 300 330

180

150

360

Длина радиус-вектора у, см

17,69

17,69

17,65 17,57

17,65

17,73 17,72

17,74

17,75

17,72 17,73 17,74

17,75

Высота подпорного канала h, см

0,27 0,28

0,26

0,25

О,31

0,35

0,35 0,43

О,31

0,28 0,27 0,26

0,25

Предварительно определяют средний тангенс угла а наклона на кривой течения, для чего ее аппроксимируют прямой линией (отрезок CZ на фиг. 3).

Находят, что п=(д= — Д вЂ” =0,8!.

Длины ЧХ и СМ определяются непосредственно по фиг. 3. Указанная аппроксимация является возможной, поскольку кривые течения пластмасс, используемых при производстве изделий методом экструзии, 1О во многих случаях совпадают с прямыми линиями или хорошо аппроксимируются ими.

Подставляя исходные значения в приведенное соотношение получаем с (1

Х

2 1!3026+ 2 (п+1) к "

=18 — (21,70 — 15,24 (1 — /1 — - --,/) ) При расчете текущих значений радиусвектора р можно подставлять любые значения полярного угла <р в диапазоне от 0 до 360 С. Для удобства построение профиля 25 поперечного сечения дорна на участке подпорного канала задается равномерным разделением указанного диапазона.

Результаты расчета профиля поверхности дорна приведены в таблице.

Производя подстановку выбранных значений q в уравнение для р, находят соответствующие значения этого радиус-вектора.

Одновременно в таблице представляют значения высоты подпорного канала h в сечениях, соответствующих углам ($ и характеризующих геометрию подпорного канала, причем эти значения определяют как

h = — — р= 18 — р. г

Приведенные в таблице размеры определяют профиль поперечного сечения дорна на участке подпорного канала и высоту подпорного канала, соответствующие исходным данным и позволяющие выполнить дорн и подпорный канал необходимой геометрии, обеспечивающей равномерность выхода расплава пластмассы через формующий зазор.

Изготовление дорна с необходимым профилем поперечного сечения может быть осуществлено на копировально-фрезерном станке по копиру, выполненному в соответствии с данными таблицы.

Подпорный канал такой геометрии обеспечивает полную компенсацию падения давления в коллекторном канале, а экструдируемая пластмасса равномерно запитывает формующий зазор. Этим обеспечивается повышение размерной точности изделий и увеличение производительности экструзии, реализуется возможность производства изделий с минимальным отклонением от заданных размеров, чем достигается экономия пластмассы.