Устройство для гранулирования полимеров
Полезная модель относится к технологии переработки полимерных материалов, конкретно, к устройствам, предназначенным для гранулирования полимеров. Технический результат - разработка устройства, обеспечивающее строгую параллельность плоскости вращения ножей к плоскости фильерной плиты. В предлагаемом устройстве для гранулирования полимеров режущий инструмент гранулятора снабжен ножами, представляющими собой пластинчатую пружину с режущей кромкой прямоугольной формы.
Полезная модель относится к технологии переработки полимерных материалов, конкретно, к устройствам, предназначенным для гранулирования полимеров.
При проведении процессов подготовительного производства полимеров на экструзионных агрегатах получают гранулы. Экструзионные агрегаты для гранулирования состоят из экструдера и собственно гранулирующего устройства, которое включает формующий инструмент, гранулятор, устройство для охлаждения гранул.
В промышленности используют различные способы гранулирования полимеров.
Объектом настоящей полезной модели является гранулирование пластмасс на фильере.
Резка расплава непосредственно на фильере осуществляется с помощью вращающихся ножей, установленных соосно с головкой или эксцентрично к ней. При гранулировании используется воздушное охлаждение, охлаждение водяной пылью (туманом), водой (Техника переработки пластмасс. По ред. Н.И.Басова, В.Броя. М.: Химия, - 1985, с.200, 201).
Количество режущих ножей может изменяться от 2 до 24. Геометрическую форму ножей и угол их наклона подбирают в зависимости от марки перерабатываемого полимера и способа охлаждения гранул. Для изменения зазора между головкой и фильерой резательное устройство снабжено механизмом регулировки. От величины зазора в значительной мере зависят долговечность ножей и фильеры, а также форма гранул (Оборудование для переработки пластмасс. Справочное пособие по расчету и конструированию. Под ред. В.К.Завгороднего. М.: Машиностроение, - 1976, с.135, 136).
Известны устройства для гранулирования полимеров, в которых, в частности, при гранулировании полиэтилена, полимер выдавливается через фильеру гранулятора и разрезается вращающимися ножами, находящимися внутри гранулирующей головки, на гранулы размером 2-3,5 мм. Для предотвращения слипания гранул в гранулирующую головку подается обессоленная вода. Аналогичны установки для гранулирования полиизобутилена, полистирола (Кузнецов Е.В., Прохорова И.П., Файзуллина Д.А. Альбом технологических схем производства полимеров и пластических масс на их основе. 2-е изд., перераб. и допол. М.: Химия, - 1976, с.7, 10, 14, 15, 21).
Известно устройство для гранулирования полиэтилена, в котором принцип грануляции заключается в том, что нити полимера, продавливаемые через калибровочные отверстия решетки (фильеры), срезаются быстро вращающимися плоскими ножами. Зазор между плоскостью решетки червячного пресса и лезвием ножа регулируют перемещением рукоятки механизма резания (Гиберов З.Г. Механическое оборудование заводов пластических масс.2-е изд., перераб. и допол. М.: Машиностроение, - 1977, с.126, 127).
К недостаткам описанных схем гранулирования следует отнести частичную неоднородность формы и размеров получаемых гранул, иногда в виде порошка, возможность их слипания. Неоднородность размеров частиц создает некоторые затруднения при дальнейшей переработке полимеров и ухудшает свойства и качество готового изделия. Не обеспечивается высокая степень надежности и долговечности работы ножей и фильеры.
Известно устройство для грануляции пластмасс, в которых, режущая часть инструмента снабжена по меньшей мере двумя износостойкими элементами. Все износостойкие элементы расположены на задней поверхности режущей части и под углом к режущей кромке. Режущая часть со стороны задней поверхности снабжена износостойкими элементами. Они выполнены из материала, обладающего свойствами твердых смазок. Корпус и режущая часть выполнены в виде цельной конструкции. Режущая часть может быть связана с корпусом посредством механического крепления. В процессе работы предотвращается разрушение режущей части и обеспечивается самозатачивание режущей кромки (Патент РФ 
2024399, МПК5 В29В 9/00, опубл. 15.12.1994). Недостатком описанного устройства для грануляции полимеров является недостаточная технологичность режущего инструмента, что не обеспечивает требуемые геометрические параметры и точность размеров гранул.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство подводного гранулирования. Резка производится соосно расположенными ножами, упрочнение среза и охлаждение гранул осуществляется водой. При соосном расположении режущих ножей отверстия на решетке расположены по концентрическим окружностям (Техника переработки пластмасс. По ред. Н.И.Басова, В.Броя. М.: Химия, - 1985, с.201). Гранулятор включает перфорированную плиту (фильеру), формующее отверстие, режущий нож, вал привода режущих ножей, кожух, торпеда. Данное устройство не обеспечивает строгой параллельности плоскости вращения ножей к плоскости фильерной плиты и поэтому после прижима вращающихся ножей образуется зазор между ножами и фильерной плитой, что ведет к получению гранул увеличенных размеров и нечеткого среза. Нарушаются размеры гранул и увеличивается выход бракованных гранул, что резко ухудшает эксплуатационные свойства готового изделия. Из-за сильного прижима ножей к фильерной плите происходит преждевременный и неравномерный износ ножей и поверхности фильерной плиты.
Задачей полезной модели является разработка устройства, обеспечивающего строгую параллельность плоскости вращения ножей к плоскости фильерной плиты и обеспечивающего плотный прижим к фильерной плите режущих кромок ножей.
Поставленная задача решается разработкой устройства для гранулирования полимеров, которое включает формующий инструмент, гранулятор, включающий режущий нож и ножедержатель, устройство для охлаждения гранул при этом режущий нож представляет собой пластинчатую пружину с режущей кромкой прямоугольной формы.
Отличительным признаком заявляемого устройства является то, что режущий нож представляет собой пластинчатую пружину с режущей кромкой прямоугольной формы.
Предлагаемая конструкция узла резки гранул обеспечивает плотное прилегание ножей на вращающееся головке к фильерной плите, что позволяет получить точный срез по размерам гранул и исключить выход бракованных гранул, улучшить эксплуатационные качества готового изделия.
На фигуре 1 представлен вид вращающей головки с прямоугольными ножами; на фигуре 2 - сечение по А-А на фигуре 1; на фигуре 3 представлено изображение режущего инструмента (ножа и ножедержателя).
Конструкция ножа включает в себя:
- режущую кромку из накладной износостойкой стальной пластины, заточенной под углом 10-25° и закрепленной на корпусе ножа;
- корпус из пружинной стали; толщина в среднем корпусе в пределах 3-5 мм обеспечивает плотное прилегание режущей кромки ножа к фильерной плите и действует как пластинчатая пружина;
- хвостовик ножа, размер и конструкция которого обеспечивают возможность перемещения в ножедержателе и окончательную фиксацию в ножедержателе. Ножедержатель имеет конструкцию позволяющую выдвижению ножа в корпусе ножедержателя.
Корпус ножа изготовлен из пружинной отечественной стали марок 50×ФА, 65Г. Кромка режущей части изготовлена из твердосплавной стали марок У8А, У10А. Твердость стали режущей кромки ножей на 5-6 единиц ниже твердости фильерной плиты.
Установка ножей в ножедерджателях производится следующим образом.
Обеспечивают доступ к вращающейся головке агрегата подводного гранулирования. Вставляют пластинчатые пружины - ножи в гнезда ножедержателей. Производят выставление, юстировку ножей: а) на направляющих полозьях жестко устанавливают новарочный диск; б) пододвигают вращающуюся головку с предварительно установленными ножами к юстировочному (поверочному) диску. Обеспечивают плотное прилегание режущих кромок ножей к поверочному диску и жестко фиксируют ножи в ножедержателе.
Предлагаемое устройство для гранулирования полимеров содержит:
- формующий инструмент, включающий перфорированную плиту (фильеру) с формующими отверстиями;
- гранулятор, включающий режущий инструмент (режущий нож и ножедержатель), вращающуюся головку, вал привода режущих ножей. Режущий инструмент гранулятора снабжен ножами, представляющими собой пластинчатую пружину с режущей кромкой прямоугольной формы.
- устройство для охлаждения гранул.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Агрегат подводного гранулирования отодвигают по направляющим рельсам от фильерной плиты, предварительно отсоединив крепежные болты по фланцевому соединению. Обеспечив доступ к вращающейся головке устанавливают ножи прямоугольной формы (фиг.1-3). Ножи устанавливают жестко на вращающейся головке. Головку с ножами жестко закрепляют на валу. После этого агрегат медленно двигают к фильерной плите двухшнекового экструдера, смыкают фланцы гранулятора, завинчивают болты. Обеспечивают циркуляцию воды в системе гранулирования. Включают вращение валов и дают давление в пневмогидросистему для прижима вращающейся головки с ножами к фильерной плите.
Расплав полимера поступает в загрузочную зону экструдера гранулятора, шнеки гранулятора захватывают расплав, сжимают, перемешивают и перемещают в направлении фильерной плиты. Шнеки продавливают полимер через фильерную плиту гранулятора в виде жгутов. Далее расплав поступает в гранулирующее устройство, в котором измельчение жгутов полимера на гранулы непосредственно у фильерной плиты обеспечивает многопластинчатый вращающийся нож. Гранулы полимера падают в камеру гранулятора.
Для быстрого охлаждения и предотвращения слипания гранул в камеру подают охлажденную воду. Далее гранулы направляют на сушку в центробежную сушилку.
Устройство для гранулирования полимеров, которое включает формующий инструмент, гранулятор, включающий режущий нож и ножедержатель, устройство для охлаждения гранул, отличающееся тем, что режущий нож представляет собой пластинчатую пружину с режущей кромкой прямоугольной формы.
