RU2021135C1

RU2021135C1 - Multistrand extrusion head for polymeric materials

Info

Publication number: RU2021135C1
Application number: SU925039034A
Authority: RU
Inventors: А.К. Панов; А.А. Ибрагимов; А.Н. Абдуллин; А.В. Бизяркин
Original assignee: Панов Александр Константинович
Priority date: 1992-04-20
Filing date: 1992-04-20
Publication date: 1994-10-15

Abstract

FIELD: production of cords. SUBSTANCE: extrusion head has spinneret formed as disk with forming channels disposed in peripheral portions of disk. Guiding protrusion central along longitudinal axis of extrusion head is disposed centrally of disk on seating place. Side surface of inlet portion of protrusion has variable-curvature cross section for providing uniform distribution and compaction of polymer flow. Profiled groove made in outlet portion of protrusion adjacent to the place, where it is connected with spinneret to form permanent bridge and to provide elimination of irregular delivery of extruded product. Acute edge disposed between inlet and outlet portions of protrusion is adapted for accumulating elastic energy and for uniform distribution of polymer into all channels of spinneret. EFFECT: high quality of polymeric cords and enhanced reliability in operation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к переработке полимерных материалов, в частности к оборудованию для производства шнуров, жгутов, прутков и стержней из пластмасс. The invention relates to the processing of polymeric materials, in particular to equipment for the production of cords, bundles, rods and rods made of plastic.

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). Known extrusion device for forming bundles and laying them on a conveyor belt containing a housing, in the center of which there is a mandrel and dies located on the same circle, each made separately with a tapered lead-in (see USSR author's certificate N 846305, class B29 C 47 / 30, 1981).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, так каждая фильера выполняется и монтируется отдельно. The disadvantage of this device is the complexity of the design, so each die is performed and mounted separately.

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). The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed solution is a device for molding polymer products such as cord, bundle, rod and rod, containing a multi-extruded extrusion head made with a multi-channel die with a guide protrusion in the form of a single-pole hyperboloid of revolution and equipped with a guide sleeve with a hyperbolic profile to ensure a smooth entry (see USSR author's certificate N 1595665, class 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. The disadvantage of this head is the difficulty of manufacturing a multi-channel die with a guide protrusion made in the form of a single-pole rotation hyperboloid, as well as the presence of central forming channels for the extrudate to exit, which leads to the overlapping of the jets of melts when laying them on the conveyor belt when using a node that provides automatic the process of obtaining cords, which reduces the quality of the products.

Цель изобретения - повышение качества полимерных изделий и упрощение процесса изготовления деталей многоручьевой экструзионной головки. The purpose of the invention is improving the quality of polymer products and simplifying the manufacturing process of parts of a multi-extruded extrusion head.

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. The goal is achieved in that a multi-extruded extrusion head for polymeric materials, comprising a housing with a feed channel, a multi-channel die with forming channels with a guide protrusion located in the housing and facing the input part toward the feed channel, according to the invention, the multi-channel die is made in the form of a flat disk with around the periphery of the forming channels, in the center of the multi-channel die, a seat is made for installing a guide protrusion centered on the linear axis of the inlet channel, while the lateral surface of the inlet part of the guide protrusion is made with a transverse profile of variable curvature for uniform distribution and sealing of the polymer flow, in the output part of the guide protrusion at the junction with the die, a profile groove is made to form a constant backwater of the polymer and eliminate uneven exit of extrudates from the channels, and between the input and output parts of the guide protrusion, a sharp edge is made to increase the accumulation of elastic energy and uniform distribution of the polymer in all forms of the die channels.

На фиг.1 показан продольный разрез многоручьевой экструзионной головки; на фиг.2 - продольный разрез направляющего выступа. Figure 1 shows a longitudinal section of a multi-strand extrusion head; figure 2 is a longitudinal section of a guide protrusion.

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. A multi-strand extrusion head comprises a housing 1, a multi-channel die 2 with molding channels 3 arranged peripherally and a seat 4. The multi-channel die 2 is made in the form of a disk and is attached to the housing 1 by means of screws 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. The extrusion head is provided with a guide protrusion 6 of a combined profile, the input part of which is made with a transverse profile 7 of variable curvature, the output part of the guide protrusion 6 is made with a profile groove 8, and a sharp edge 9 is provided between the input part and the output part of the protrusion 6 (here the smallest passage section ), which serves to increase the accumulation of elastic energy of the melt and the uniform distribution and direction of the polymer in all forming channels 3 of the die 2. For fixing the guide you blunt 6 is provided a cylindrical portion 10 of the protrusion 6. The guide 6 is set and the composite profile is connected to the spinneret 2 in the seat 4 by means of a central screw 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. Between the inner conical surface of the housing 1 and the lateral surface of the guide protrusion 6 of the combined profile (namely, the lateral surface of the input part of the guide protrusion 6 with a transverse profile 7 of variable curvature and the surface of the output part of the protrusion 6 with profile groove 8 (a narrowing zone 12 for smooth entry into the forming channels is formed 3 multi-channel dies 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). The manufacture of a separate multi-channel die 2 and a guide protrusion 6 of a combined profile will allow each detail to be manufactured with high accuracy and with a high class (/ ▽ 8-10 / 8 - 10) of surface finish of forming channels 3 (since the disk is small and therefore small the length of the forming channels within 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. In the extrusion head, holes 13 are made for thermocouples to control the temperature. To measure the pressure in the extrusion head, a pressure sensor 14 of the DD-10 type with a two-channel inductive transducer ID-2I is provided, the signal from which is fed to the KSP-4 electronic potentiometer.

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. In the housing 1, before entering the inlet channel 15, a filter grill 16 is placed. To connect the housing 1 to the extruder, a flange 17 is provided. The guide protrusion 6 is centered relative to the longitudinal axis of the inlet channel 15.

Экструзионная головка работает следующим образом. The extrusion head operates as follows.

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. The polymer melt from the extruder is pressed through the filter grating 16 and, passing the supply channel 15, enters the tapering zone 12. Reaching the sharp edge 9, the polymer melt is compressed (compacted), where elastic energy is accumulated in this place due to a decrease in the passage area in this place and formation constant back-up of the polymer in the profile groove 8, then the mass is directed and evenly distributed to all the forming channels 3 of the die 2, while the same temperature conditions and voltage in the mass are created.

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. Thus, due to the separate manufacture of two parts of the head: a multi-channel die 2 and a guide protrusion 6 of a combined profile, uniform melt compaction of the polymer and the accumulation of elastic energy, the formation of constant backwater, a decrease in hydraulic resistance and uniform distribution and direction of the polymer across all forming channels 3 are ensured and obtaining they have a smooth quality surface of the cord.

Изобретение наиболее полезно в производстве шнуров и жгутов из пластмасс. The invention is most useful in the manufacture of cords and plaits of plastics.

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. Experimental studies were carried out on a pilot installation with an ATL-45 brand extruder with a worm diameter of 45 mm and a length of 1125 mm. The extrusion head had the following geometric dimensions: body diameter 130 mm, length 180 mm with multi-channel die 2 made in the form of a disk 40 mm thick, outer diameter 130 mm, installation diameter 95 mm, seat 4 for accommodating the cylindrical part 10 of the protrusion 6 with a diameter of 60 5 mm deep with forming channels 3 with a diameter of 4 mm, arranged in two rows along the periphery of the disk.

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. The relative length and combined profile of the protrusion 6 of the input and output parts, as well as the sharp edge 9 were selected empirically, i.e. so that within the working pressure of 4-6 MPa to ensure equal linear speeds of the jets of extrudates extruded by the extruder through all channels 3 of the die 2.

Многоканальная фильера 2 и направляющий выступ 6 комбинированного профиля были изготовлены из стали 45. The multi-channel die 2 and the guide protrusion 6 of the combined profile were made of steel 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. The guide protrusion 6 of the combined profile was made with a total length of 125 mm with a maximum diameter of 72 mm along the sharp edge 9, the output part 7 of which was made with a variable curvature profile, by mating two radii of 300 and 330 mm, the output part 8 of the protrusion 6 had a profile groove with a diameter of 12 mm , the cylindrical portion of the protrusion 6 was 60 mm in diameter and 5 mm high. The indicated dimensions of the protrusion 6 of the combined profile were selected constructively, empirically, taking into account the geometric dimensions of the housing 1 and multi-channel die 2, as well as from the condition of ensuring uniform flow distribution and creating a backwater before entering the forming channels 3.

Объектом исследования служил пластикат поливинилхлоридный для изоляции и защитных оболочек проводов и кабелей (ГОСТа 5960-72). The object of the study was polyvinyl chloride plasticate for insulation and protective sheaths of wires and cables (GOST 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. Extrusion was carried out at a temperature of 423 K at pressures of 4.0 and 4.5 MPa. In the experiments, cords with a diameter of 4 mm were obtained from all forming channels 3 with the same linear velocity.

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.The technical and economic efficiency of using the proposed extrusion head and chemical industry is that it will allow:
reduce the cost of manufacturing the extrusion head by 1.5 times due to the simplification of the process of its manufacture;
to improve the quality of products due to the separate manufacture of a multi-channel die and a ledge of a combined profile, which allows to achieve high accuracy of compliance with the geometric dimensions of the forming channels, as well as by eliminating stagnant zones and uniform distribution of mass across all forming channels of the die.

Claims

MULTI-FUNCTION EXTRUSION HEAD FOR POLYMERIC MATERIALS, comprising a housing with a feed channel, a multi-channel die with forming channels and a guide protrusion placed in the housing and facing the input part toward the feed channel, characterized in that the multi-channel die is made in the form of a flat disk with peripherally placed moldings channels, in the center of the multi-channel die, a seat is made for installing a guide protrusion centered on the longitudinal axis of the supply cable ala, the lateral surface of the input part of the guide protrusion is made with a transverse profile of variable curvature for uniform distribution and sealing of the polymer flow, in the output part of the guide protrusion at the junction with the die, a profile groove is made to form a constant backwater of the polymer and eliminate the uneven exit of the extrudates from the channels, and between the input and output parts of the guide protrusion a sharp edge is made for the accumulation of elastic energy and uniform distribution of poly pa in all forms of the die channels.