Многоручьевая экструзионная головка для полимерных материалов

 

Использование: производство шнуров, жгутов, прутков и стержней из пластмасс. Сущность изобретения: экструзионная головка содержит фильеру в виде диска. По периферии диска размещены формующие каналы. В центре диска на посадочном месте расположен направляющий выступ, сцентрированный по продольной оси головки. Боковая поверхность входной части выступа выполнена с поперечным профилем переменной кривизны для равномерного распределения и уплотнения потока полимера. В выходной части выступа в месте соединения с фильерой предусмотрена профильная проточка для образования постоянного подпора и ликвидации неравномерности выхода экструдата. Между входной и выходной частями выступа выполнена острая кромка для накопления упругой энергии и равномерного распределения полимера во все каналы фильеры. 2 ил.

Изобретение относится к переработке полимерных материалов, в частности к оборудованию для производства шнуров, жгутов, прутков и стержней из пластмасс.

Известно экструзионное устройство для формования жгутов и укладки их на ленту транспортера, содержащее корпус, в центре которого установлен дорн и фильеры, расположенные на одной окружности, выполненные каждая отдельно с конической заходной частью (см. авторское свидетельство СССР N 846305, кл. B29 C 47/30, 1981).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, так каждая фильера выполняется и монтируется отдельно.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному решению является устройство для формования полимерных изделий типа шнур, жгут, пруток и стержень, содержащие многоручьевую экструзионную головку, выполненную с многоканальной фильерой с направляющим выступом в виде однополюсного гиперболоида вращения и снабженную направляющей втулкой с гиперболическим профилем для обеспечения плавного входа (см. авторское свидетельство СССР N 1595665, кл. B 29 C 47/30, 1990).

Недостатком этой головки является трудность изготовления многоканальной фильеры с направляющим выступом, выполненным в виде однополюсного гиперболоида вращения, а также наличие центральных формующих каналов для выхода экструдата, что приводит к наложению друг на друга струй расплавов при укладке их на ленту транспортера при использовании узла, обеспечивающего автоматический процесс получения шнуров, что снижает качество изделий.

Цель изобретения - повышение качества полимерных изделий и упрощение процесса изготовления деталей многоручьевой экструзионной головки.

Цель достигается тем, что многоручьевая экструзионная головка для полимерных материалов, содержащая корпус с подводящим каналом, многоканальную фильеру с формующими каналами с направляющим выступом, размещенным в корпусе и обращенным входной частью в сторону подводящего канала, согласно изобретению многоканальная фильера выполнена в виде плоского диска с размещенными по периферии формующими каналами, в центре многоканальной фильеры выполнено посадочное место для установки направляющего выступа, сцентрированного относительно продольной оси подводящего канала, при этом боковая поверхность входной части направляющего выступа выполнена с поперечным профилем переменной кривизны для равномерного распределения и уплотнения потока полимера, в выходной части направляющего выступа в месте соединения с фильерой выполнена профильная проточка для образования постоянного подпора полимера и ликвидации неравномерности выхода экструдатов из каналов, а между входной и выходной частями направляющего выступа выполнена острая кромка для увеличения накопления упругой энергии и равномерного распределения полимера во все формующие каналы фильеры.

На фиг.1 показан продольный разрез многоручьевой экструзионной головки; на фиг.2 - продольный разрез направляющего выступа.

Многоручьевая экструзионная головка содержит корпус 1, многоканальную фильеру 2 с размещенными по периферии формующими каналами 3 и посадочным местом 4. Многоканальная фильера 2 выполнена в виде диска и крепится к корпусу 1 посредством винтов 5.

Экструзионная головка снабжена направляющим выступом 6 комбинированного профиля, входящая часть которого выполнена с поперечным профилем 7 переменной кривизны, выходная часть направляющего выступа 6 выполнена с профильной проточкой 8, а между входной частью и выходной частью выступа 6 предусмотрена острая кромка 9 (здесь самое меньшее проходное сечение), которая служит для увеличения накопления упругой энергии расплава и равномерного распределения и направления полимера во все формующие каналы 3 фильеры 2. Для крепления направляющего выступа 6 предусмотрена цилиндрическая часть 10 выступа 6. Направляющий выступ 6 комбинированного профиля установлен и соединен с многоканальной фильерой 2 в посадочном месте 4 с помощью центрального винта 11.

Между внутренней конической поверхностью корпуса 1 и боковой поверхностью направляющего выступа 6 комбинированного профиля (а именно боковой поверхностью входной части направляющего выступа 6 с поперечным профилем 7 переменной кривизны и поверхностью выходной части выступа 6 с профильной проточкой 8 (образована сужающаяся зона 12 плавного входа в формующие каналы 3 многоканальной фильеры 2.

Изготовление раздельно многоканальной фильеры 2 и направляющего выступа 6 комбинированного профиля позволит с высокой точностью изготовить каждую деталь и с высоким классом (/8-10/ 8 - 10) чистоты обработки поверхности формующих каналов 3 (т.к. малая толщина диска и соответственно малая длина формующих каналов в пределах L/d = 6-10).

В экструзионной головке выполнены отверстия 13 под термопары для контроля температуры. Для замера давления в экструзионной головке предусмотрен датчик давления 14 типа ДД-10 с двухканальным индуктивным преобразователем ИД-2И, сигнал с которого подается на электронный потенциометр КСП-4.

В корпусе 1 перед входом в подводящий канал 15 размещена фильтрующая решетка 16. Для соединения корпуса 1 с экструдером предусмотрен накидной фланец 17. Направляющий выступ 6 сцентрирован относительной продольной оси подводящего канала 15.

Экструзионная головка работает следующим образом.

Расплав полимера из экструдера продавливается через фильтрующую решетку 16 и, проходя подводящий канал 15, поступает в сужающуюся зону 12. Достигая острой кромки 9, расплав полимера сжимается (уплотняется), где за счет уменьшения площади проходного сечения в этом месте происходит накопление упругой энергии и образование постоянного подпора полимера в профильной проточке 8, далее масса направляется и равномерно распределяется на все формующие канала 3 фильеры 2, при этом создаются одинаковые температурные условия и напряжение в массе.

Таким образом, за счет раздельного изготовления двух деталей головки: многоканальной фильеры 2 и направляющего выступа 6 комбинированного профиля обеспечивается равномерное уплотнение расплава полимера и накопление упругой энергии, образование постоянного подпора, уменьшение гидравлического сопротивления и равномерное распределение и направление полимера по всем формующим каналам 3 и получение в них гладкой качественной поверхности шнура.

Изобретение наиболее полезно в производстве шнуров и жгутов из пластмасс.

Экспериментальные исследования проводились на опытной установке с экструдером марки АТЛ-45 с диаметром червяка 45 мм и длиной 1125 мм. Экструзионная головка имела следующие геометрические размеры: диаметр корпуса 130 мм, длина 180 мм с многоканальной фильерой 2, выполненной в виде диска толщиной 40 мм, наружным диаметром 130 мм, установочным диаметром 95 мм, посадочное место 4 для размещения цилиндрической части 10 выступа 6 диаметром 60 мм глубиной 5 мм с формующими каналами 3 диаметром 4 мм, расположенными в два ряда по периферии диска.

Относительная длина и комбинированный профиль выступа 6 входной и выходной частей, а также острая кромка 9 подбирались опытным путем, т.е. чтобы в пределах рабочего давления 4-6 МПа обеспечить равные линейные скорости струй экструдатов, выдавливающихся экструдером через все каналы 3 фильеры 2.

Многоканальная фильера 2 и направляющий выступ 6 комбинированного профиля были изготовлены из стали 45.

Направляющий выступ 6 комбинированного профиля был выполнен общей длиной 125 мм с максимальным диаметром 72 мм по острой кромке 9, выходная часть 7 которого выполнена с профилем переменной кривизны, сопряжением двух радиусов 300 и 330 мм, выходная часть 8 выступа 6 имела профильную проточку диаметром 12 мм, цилиндрическая часть выступа 6 была диаметром 60 мм и высотой 5 мм. Указанные размеры выступа 6 комбинированного профиля подбирались конструктивно, опытным путем с учетом геометрических размеров корпуса 1 и многоканальной фильеры 2, а также из условия обеспечения равномерного распределения потока и создания подпора перед входом в формующие каналы 3.

Объектом исследования служил пластикат поливинилхлоридный для изоляции и защитных оболочек проводов и кабелей (ГОСТа 5960-72).

Экструзия проводилась при температуре 423 К при давлениях 4,0 и 4,5 МПа. В опытах получали шнуры диаметром 4 мм из всех формующих каналов 3 с одинаковой линейной скоростью.

Техническая и экономическая эффективность использования предлагаемой экструзионной головки и химической промыш- ленности состоит в том, что она позволит: снизить стоимость изготовления экструзионной головки в 1,5 раза за счет упрощения процесса ее изготовления; повысить качество изделий за счет раздельного изготовления многоканальной фильеры и выступа комбинированного профиля, что позволяет достигнуть высокой точности соблюдения геометрических размеров формующих каналов, а также за счет ликвидации застойных зон и равномерного распределения массы по всем формующим каналам фильеры.

Формула изобретения

МНОГОРУЧЬЕВАЯ ЭКСТРУЗИОННАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащая корпус с подводящим каналом, многоканальную фильеру с формующими каналами и направляющим выступом, размещенным в корпусе и обращенным входной частью в сторону подводящего канала, отличающаяся тем, что многоканальная фильера выполнена в виде плоского диска с размещенными по периферии формующими каналами, в центре многоканальной фильеры выполнено посадочное место для установки направляющего выступа, сцентрированного относительно продольной оси подводящего канала, при этом боковая поверхность входной части направляющего выступа выполнена с поперечным профилем переменной кривизны для равномерного распределения и уплотнения потока полимера, в выходной части направляющего выступа в месте соединения с фильерой выполнена профильная проточка для образования постоянного подпора полимера и ликвидации неравномерности выхода экструдатов из каналов, а между входной и выходной частями направляющего выступа выполнена острая кромка для накопления упругой энергии и равномерного распределения полимера во все формующие каналы фильеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2