Червячная машина для переработки полимерных

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 02.1V.1971 (№ 1639272/23-5) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 14.VI.1973. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 14.Х.1973

M. Кл, В 29Ь 1/10

В 29f 3/00

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений и открытий

УДК 678,057.3(088.8) Авторы изобретения

В. Н. Хомяков, В. И. Рашевский и И. А. Корнилов

Завод полимерного машиностроения им. Л. Б. Красина

Заявитель

ЧЕРВЯЧНАЯ МАШИНА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Известна червячная машина для перера; ботки полимерных материалов, например резиновых смесей, содержащая корпус, в котором с возможностью осевого перемещения установлен ступенчатый червяк с переменными шагом, глубиной и,профилем нарезки, имеющий цилиндрический участок увеличенного диаметра в зонах питания и пластикации, соединенный коническим переходом с цилиндрическим участком меньшего диаметра в зонах дегазации и выдавливания.

В предлагаемой червячной машине участок червяка .в конце зоны питания имеет нарезочку с кольцевыми проточками на наружной поверхности витков, образующими кольцевые каналы с кольцевыми, проточками, выполненными на внутренней поверхности корпуса, переходящую на цилиндрическом участке червяка увеличенного диаметра в зоне пластикации в нарезку с переменной глубиной, возрастающей в сторону конического участка и достигающей своего максимального значения в месте перехода цилиндрического участка в конический, и асимметричным профилем с наклоном его напорной поверхности в сторону зоны питани я и вершиной в форме скребка, переходящую на коническом участке в нарезку с убывающей глубиной и тра пецеидальным профилем с дополнительным укороченным витком, благодаря чему обеспечиваются оптимальные режимы переработки полимерных материалов.

Кроме того, перед зоной дегазации червяк имеет .кольцевой выступ прямоугольного сечения, высота которого меньше диаметра червяка в зоне дегазации, а корпус — кольцевой канал, минимальный диаметр которого равен диаметру цилиндрического участка червяка в зонах дегазации и выдавливания, а, ширина

10 превышает ши рину выступа червяка.

На фиг. 1 показан общий вид червячной машины в разрезе;,на фиг. 2 — участок червяка с выступом перед зоной дегазации; на фиг, 3 — участок червяка и корпуса,с коль15 цевыми проточками. в конце зоны питания (при совмещенных проточках); на фиг. 4— профиль нарезки цилиндрического участка червяка в зоне пластикации и схема движения смеси; на фиг. 5 и 6 — профиль нарезки

20 конического участка червяка в зоне пластикации.

Червячная машина содержит червяк 1, установленный в корпусе 2, имеющем камеру дегазации 8, загрузочное 4 и выпускное 5

25 отверстия, механизм осевого перемещения червяка б и привод 7. Червяк выполнен ступенчатым с цилиндрическим участком увеличенного диаметра в зонах, питания А и пласти|кации Б с коническим переходом на участ30 ке сжатия б зоны пластикации на цилиндри385734 ческий участок меньшего диаметра в зонах дегазации В и выдавливания Г. Нарезка червяка имеет переменные по зонам шаг, глубину и профиль.

В зоне пи ания нарезка, имеет универсальный профиль с утоненными витками, минимальные шаг и, глубину. В зоне пластикации

Б на цилиндрическом участке а червяка нарезка имеет асимметричный профиль с,наклоном его напорной поверхности 8 в,сторону зоны питания и вершиной в форме скребка 9, выполненного в виде лезвия, образованного радиусом подрезки и наружной поверхностью витка. Глубина нарезки в этой зоне переменная, увеличивающаяся в сторону конического перехода и достигающая макси|мального значения в месте сопряжения цилиндрического участка червяка увеличенного диаметра с коническим участком. На коническом участке червяка б зоны пластикации наклонный профиль плавно переходит в трапецеидальный с укороченным витком 10, расположенным в межвитковом канале и имеющим, косые проходы 11 из одной части канала в другую. Дополнительный виток служит для повышения смесительного эффекта. Непосредственно перед зоной дегазации В червяк имеет кольцевой выступ 12 прямоугольного сечения, высота которого меньше диаметра, червяка в зонах дегазации и выдавливания. В месте расположения выступа на внутренней поверхности корпуса выполнен кольцевой кана|л 18, минимальный диаметр которого равен диаметру цилиндрического участка червяка в зонах дегазации и выдавливания, а ширина превышает ши|рину выступа червяка. Выступ червяка и канал корпуса образуют между собой кольцевую щель, регулируемую путем осевого перемещения червяка.

В конце зоны, питания А и в начале зоны пластикации Б (фиг. 3) на внутренней поверхности корпуса и на наружной поверхности витков червяка имеются кольцевые проточки 14 и 15, образующие между собой замкнутые кольцевые каналы, сдвинутые назад относительно проточек 1б на витках червяка на величину, несколько большую ширины проточек. Кольцевые проточки служат для регулирования производительности зоны питания и цилиндрического участка а червяка в зави|симости от изменения производительности его конического участка б в зоне пластикации. При крайнем положении червяка, когда зазор между его коническим участком и корпусом максимальный, проточки корпуса и червяка совпадают, как показано на фиг.З.

B зонах дегазации В и. выдавливания Г нарезка имеет универсальный профиль, максимальные шаг и глубину.

В .предлагаемой червячной машине переработка холодных резиновых смесей производится .следующим образом.

Холодная резиновая смесь в виде ленточки автоматически или вручную подается в загрузочную воронку. Измельченная в зоне пи5

1О

15 го

25 зо

65 тания резиновая смесь транспортируется в цилиндрический участок а зоны пластика; ции Б в количествах меньших, чем производительность зоны пластикации в результате чего измельченная смесь, .свободно вошедшая в участок пластикации, не образует подпора и не создает обратных потоков в зоне питания, что способствует хорошему захвату смеси без дополнительных устройств.

Далее, совершая в межвитковых каналах червяка вращательно-поступательное движение, смесь затягивается в затвор, образованный напорными поверхностями 8 ви|тков цилиндрического участка червяка и внутренней поверхностью 1б корпуса 2. Здесь за счет сил трения образуются местные давления смеси, а под действием крутящего момента смесь подвергается интенсивным сдвиговым деформациям при интенсивном охлаждении, за счет контактирования ее с охлаждаемыми поверхностями червяка. и .корпуса. Чтобы в обрабатываемом материале не возникали недопустимо высокие напряжения сдвига, а также не происходило .вдавливание смеси в зазор меж= ду витками и корпусом, она отводится от стенки корпуса скребком 9.

При деформировании в затворе вязкость смеси понижается и она непрерывно переходит из относительно высоковязкой смеси 1Т в относительно маловязкую смесь 18, на чертеже обозначенную черным. Под действием давления в затворе маловязкая смесь движется по стрелке Д от стенки цилиндра к сердечнику червяка, оказывая да вление на высоковязкую часть смеси и поджимая ее к стенке 16 корпуса, в результате чего порции высоковязкой смеси затягиваются по стрелке Е в затвор и подвергаются обработке.

Таким образом, на цилиндрическом участке а зоны пластикации обра ботка смеси в затворе ведется с классификацией по вязкости.

По мере приближения смеси к выходу из конического участка б зоны пластикации объемное давление быстро растет. Быстрый рост давления обусловливается убыванием объема межвитковых каналов за счет уменьшения диаметра и глубины нарезки на коническом участке червяка. Одновременно с ростом давления растет и и нтенсивность смещения,,которая обеспечивается за. счет воздействия,на смесь дополнительного витка 10 и наклонных плоскостей, образованных на дополнительном витке проходами 11. Слои смеси, находящиеся у сердечни ка червяка и имею= щие малую скорость, приводятся HBKJIOHHblми плоскостями проходов в дополнительное циркуляционное движение.

Под действием образовавшегося на коническом участке б давления смесь продавливается через,кольцевую,щель в зону дегазации В, из которой при частично заполненных каналах червяка проходит в зону выдавливания Г, откуда выдавливается через выпускное отверстие (формующий инструмент) 5, 385734

5

Легкопластицируемые смеси перер абатываются без зазора между червяком и корпусом па их коническом участке, при не совмеще!нных проточках на червяке и корпусе и при минимальном сечении кольцевой щели между выступом червяка и корпусом. Не совмещенные проточки образуют в два раза tMBHbший зазор между червяком и корпусом и при высокой вязкости непластицированной смеси не вызывают заметного снижения:производительности зоны питания А и цилиндрического участка а зоны,пластикации Б. Нарезка червяка (шаг и глубина) этих зон принимается с учетом потери производительности в проточках, а увеличенный диаметр червяка в этих зонах вполне позволяет создать требуемую производительность. Таким образом, легкопластицируемые смеси перер абатываются с максимальной производительностью, которая определяется зоной литания, при минимальном времени обработки смеси, червяком.

Труднопластицируемые смеси и смеси с пониженной пластичностью перерабатываются с пониженными производительностями. При переработке указанных:смесей в зоне выдавливания Г и на. участках а и б зоны пластикации возникают высокие давления, и как следствие — большие крутящие моменты на червяке. Основную нагрузку создают зона выдавливания и участок б зоны пластикации.

Для,снижения крутящих моментов в этих зонах снижают давление, снижая производительность зон питания А и пластикации Б.

Для этого с помощью механизма осевого перемещения червяка последний устанавливают в положение, при котором образуется зазор между коническими участками червяка и корпуса. При этом проточки на червяке и корпусе в зоне питания частично или полностью совпадают, образуя увеличенные кольцевые зазоры. При снижении производительности коничес кого участка зоны пластикации снижается давление в зоне выдавливания, а следовательно, и ее производительность. Снижение давления в зоне выдавливания и на коническом участке б зоны пластикации, уменьшение заполнения зазора:на цилиндрическом участке а зоны пластикации и уменьшение заполнения зоны дегазации обеспечивают снижение крутящего момента на червяке при снижении производительности, Таким образом, можно регулировать крутящий момент, изменяя скорости истечения смеси в зонах, и регулировать время обработки, (интенсивно15

50 сти пластикации) смеси червяком при неизменной скорости червяка, которая принимается, по возможности максимальной и снижается только при возникновении эластической турбулентности истечения смеси через формующий инструмент или при черезмерно больших выделениях тепла. В случае забивания камеры дегазации 8 питание машины смесью прекращается, а после переработки всей смеси производится установка червяка на не= сколько меньшую производительность.

Предмет изобретения

1. Чер вячн ая м а шин а для пер ер а ботки полимерных материалов, например резиновых смесей, содержащая корпус, в котором с возможностью осевого перемещения установлен ступенчатый червяк с переменным шагом, глубиной и профилем нарезки, имеющий цилиндрический участок увеличенного диаметра в зонах питания и пластикации, соединенный коническим переходом с цилиндрическим участком меньшего диаметра в зонах дегазации и выдавливания, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения оптимальных режимов переработки полимерных материалов, участок червяка в конце зоны питания имеет нарезку с кольцевыми проточками на наружной поверхности витков, обр азующими кольцевые каналы с кольцевыми проточками, выполненными на внутренней поверхности корпуса, переходящую на цилиндрическом участке червяка увеличенного диаметра в зоне пластикации в нарезку с переменной глубиной, возрастающей в сторону конического участка и достигающего своего максимального значения в месте перехода цилиндрического учас!ка в конический, и асимметричным профилем с наклоном его напорной поверхности в сторону зоны питания и вершинои в форме скребка, переходящую на коническом участке в на. резку с убывающей глубиной и трапецеидаль: ным профилем с дополнительным укороченным витком.

2. Машина по и. 1, отличающаяся тем, что перед зоной дегазации червяк имеет выступ прямоугольного сечения, высота которого

: !е!!ьше диаметра червяка в зоне дегазации> а корпус — кольцевой капал, минимальный диаметр которого раве: диаметру цилиндрического участка червяка в зонах дегазации и выдавливания, а ширина превышает ширину выступа червяка.

385734

Узел 37

Ууел Х фиг 3

Ф г. 5

17 я. ф г. b

Составитель Э. Гольтякова

Техред T. Ускова

Редактор Е. Хорина

Корректор О. Тюрина

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2723/1 Изд. ¹ 1679 Тираж 678

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5