RU2620790C1

RU2620790C1 - Piston mini-extruder

Info

Publication number: RU2620790C1
Application number: RU2015156843A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Анатольевич Иванов; Александр Игоревич Родыгин; Андрей Александрович Рычков
Priority date: 2015-12-29
Filing date: 2015-12-29
Publication date: 2017-05-29

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: mechanical mini-extruder is designed for automated extrusion process of low molecular weight or high molecular weight compounds having a liquid crystalline or partly crystalline structure. Mini-extruder is a frame construction with a stepper motor fixed on it, helical gear, band heater, fixed around a cylindrical heat-conducting furnace with a high heat capacity, in the active region is fixed core extrusion piston mechanism mini-extruder and a thermocouple. This device has a control system and maintain a constant temperature of the extrusion process, and monitoring and adjusting the extrusion rate constant. The design of anchorages located on the installation frame allows to place it under the different slopes on different types of surface.

EFFECT: possibility of obtaining high-quality fiber, characterized by a homogeneous structure and a constant diameter along the length of the fiber.

5 cl, 4dwg, 3 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для формования волокон из малого количества сырья, представляющего собой, например, низкомолекулярные или высокомолекулярные соединения, имеющие жидкокристаллическую или частично-кристаллическую структуру.The present invention relates to the field of engineering and can be used for forming fibers from a small amount of raw materials, which is, for example, low molecular weight or high molecular weight compounds having a liquid crystal or partially crystalline structure.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известны устройства, например промышленный экструдер (патент US 4695240), мини-экструдер (патент US 6129450), а также адаптированный мини-экструдер (патент РФ 2386537). Все эти устройства обладают возможностью автоматизации процесса экструзии, возможностью динамического контроля экструзионных параметров, конструкцией, обеспечивающей непрерывную подачу сырья и возможность получения волокна неограниченной длины.The prior art devices are known, for example, an industrial extruder (US Pat. No. 4,695,240), a mini-extruder (US Pat. No. 6,129,450), as well as an adapted mini-extruder (RF patent 2386537). All these devices have the ability to automate the extrusion process, the ability to dynamically control the extrusion parameters, a design that provides a continuous supply of raw materials and the ability to produce fibers of unlimited length.

Мини-экструдер (патент US 4695240 А) - аппарат для экструдирования небольших количеств материала - представляет собой экструзионный цилиндр, имеющий круговую полость в продольном направлении, данная полость является достаточно длинной, что служит изоляцией подаваемой порции материала от нагретой порции. Мини-экструдер содержит также систему привода, вращающую шнек экструдера. Возможен вариант выполнения мини-экструдера с двумя вращающимися в одном или противоположных направлениях шнеками. Данное устройство частично устраняет проблемы, связанные с чрезмерной передачей тепла от нагретой части к входной части цилиндра экструдера и преждевременным выходом из строя длинных тонких шнековых винтов, используемых в экструдерах.The mini-extruder (US Pat. No. 4,695,240 A), an apparatus for extruding small amounts of material, is an extrusion cylinder having a circular cavity in the longitudinal direction, this cavity is long enough to isolate the supplied portion of the material from the heated portion. The mini-extruder also includes a drive system that rotates the extruder screw. An embodiment of a mini-extruder with two screws rotating in the same or opposite directions is possible. This device partially eliminates the problems associated with excessive heat transfer from the heated part to the inlet part of the extruder cylinder and premature failure of the long thin screw screws used in the extruders.

Однако, частично решая проблему с долговечностью устройства, изменением привода шнеков экструзионного механизма, запатентованный мини-экструдер не исключает полностью вращающиеся хрупкие элементы сложной формы, а также имеет больший объем экструзионной камеры (допустимые количества материала 10-100 мл).However, partially solving the problem with the durability of the device, changing the drive of the screws of the extrusion mechanism, the patented mini-extruder does not exclude completely rotating brittle elements of complex shape, and also has a larger volume of the extrusion chamber (permissible amounts of material are 10-100 ml).

Также известен промышленный экструдер US 6129450, который представляет собой смеситель для вязких эластичных материалов. Основой системы служит экструзионный цилиндр, в канале обработки которого располагаются два шнека, обеспечивающие перемешивание и продвижение материала в процессе экструзии. Канал обработки имеет выпускное отверстие, которое может быть закрыто. Устройство снабжено также каналом обратной связи, соединенным с каналом обработки вблизи выходного конца, который связывает его с началом канала обработки. Таким образом обеспечивается распределение экструдируемого материала по всему объему экструзионного цилиндра при закрытом выходном отверстии, что обеспечивает дополнительное перемешивание. Крупные размеры всех составных частей данного промышленного экструдера делают его производство и эксплуатацию экономически выгодными. Вращающиеся детали обладают хорошими пропорциями, сравнимыми с размерами экструзионного цилиндра (соотношение длины к толщине 6:1).Also known is an industrial extruder US 6129450, which is a mixer for viscous elastic materials. The basis of the system is an extrusion cylinder, in the processing channel of which two screws are located, providing mixing and advancement of the material during extrusion. The processing channel has an outlet that can be closed. The device is also equipped with a feedback channel connected to the processing channel near the output end, which connects it to the beginning of the processing channel. This ensures the distribution of the extrudable material over the entire volume of the extrusion cylinder with a closed outlet, which provides additional mixing. The large sizes of all the components of this industrial extruder make its production and operation economically viable. Rotating parts have good proportions comparable to the dimensions of the extrusion cylinder (length to thickness ratio 6: 1).

Однако минимальный объем загрузки, при котором обеспечивается стабильная однородная структура получаемого волокна такого промышленного экструдера, составляет 0.5 м³. Также однородность структуры обеспечивается за счет длительного перемешивания и прохождения материала через длинный экструзионный канал, что приводит к продолжительному температурному воздействию (до 5 мин), это делает невозможным экструзию ряда термически неустойчивых полимеров.However, the minimum load volume, which ensures a stable homogeneous structure of the resulting fiber of such an industrial extruder, is 0.5 m ³ . Also, the uniformity of the structure is ensured by prolonged mixing and passage of the material through a long extrusion channel, which leads to a prolonged temperature effect (up to 5 min), this makes it impossible to extrude a number of thermally unstable polymers.

Наиболее близким к заявляемому является мини-экструдер для обработки материала (патент РФ 2386537), имеющий цельную конструкцию и предназначенный для обработки широкого спектра полимерных материалов, присутствующих в небольших количествах - от 5 мл до 50 мл. Экструдер содержит цилиндр с каналом и по меньшей мере один шнек, установленный внутри канала цилиндра. Причем канал цилиндра содержит расположенную вверх по потоку впускную часть для подачи материала и расположенную вниз по потоку выпускную часть, соединяемую с выходом экструдера для переработанного в экструдере материала. При этом по меньшей мере один шнек экструдера имеет отношение длины к диаметру менее чем 20:1. Кроме того, экструдер содержит по меньшей мере один циркуляционный канал, проходящий в цилиндре от выпускной части канала цилиндра и по меньшей мере два циркуляционных выхода, которые соединяют циркуляционный канал с каналом цилиндра, расположенным рядом вверх по потоку до выпускной части. Экструдер содержит устройство для направления материала по меньшей мере в один циркуляционный канал и циркуляционные выходы.Closest to the claimed is a mini-extruder for processing material (RF patent 2386537), which has an integral design and is designed to handle a wide range of polymeric materials present in small quantities - from 5 ml to 50 ml. The extruder comprises a cylinder with a channel and at least one screw mounted inside the channel of the cylinder. Moreover, the cylinder channel contains an upstream inlet part for supplying material and an downstream outlet part connected to the outlet of the extruder for the material processed in the extruder. At the same time, at least one screw of the extruder has a length to diameter ratio of less than 20: 1. In addition, the extruder comprises at least one circulation channel extending in the cylinder from the outlet of the cylinder bore and at least two circulation outlets that connect the circulation channel to the cylinder bore adjacent upstream to the outlet. The extruder comprises a device for guiding the material into at least one circulation channel and circulation outlets.

Однако данное устройство, как и вышеупомянутое устройство US 4695240 А, способно работать только с достаточно большими, для лабораторных условий, количествами образца: 5-50 мл, тогда как заявляемый мини-экструдер имеет минимальные размеры экструзионной камеры, что уменьшает потери от прилипания материала на различные детали экструзионного механизма и позволяет получать полимерные волокна из минимального количества материала (0,001-0,060 мл).However, this device, like the aforementioned device US 4695240 A, is able to work only with sufficiently large, for laboratory conditions, sample volumes: 5-50 ml, while the inventive mini-extruder has a minimum size of the extrusion chamber, which reduces the loss of material sticking various details of the extrusion mechanism and allows you to get polymer fibers from a minimum amount of material (0.001-0.060 ml).

Также в устройствах, описанных в патентах РФ 2386537 и US 4695240 А, используются шнеки, которые подвергаются в процессе работы сильным усилиям кручения, вызванным высокой вязкостью экструдируемых полимеров, тогда как конструкция предлагаемого мини-экструдера не содержит вращающихся элементов в основной экструзионной камере, что приводит к увеличению срока работы заявляемого устройства по сравнению с аналогом.Also, in the devices described in the patents of the Russian Federation 2386537 and US 4695240 A, screws are used that are subjected to strong torsional forces during operation due to the high viscosity of the extrudable polymers, while the design of the proposed mini-extruder does not contain rotating elements in the main extrusion chamber, which leads to increase the life of the claimed device in comparison with the analogue.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей настоящего изобретения является создание автоматизированного мини-экструдера с минимально возможным объемом экструзионной камеры, обеспечивающего процесс непрерывной подачи сырья и экструзии высококачественного волокна неограниченной длины при контролируемых условиях (температура нагрева экструзионной камеры и скорость экструзии).The present invention is the creation of an automated mini-extruder with the smallest possible volume of the extrusion chamber, providing a process of continuous supply of raw materials and extrusion of high-quality fiber of unlimited length under controlled conditions (heating temperature of the extrusion chamber and extrusion speed).

Техническим результатом изобретения является получение высококачественных волокон, характеризующихся однородной структурой и постоянным диаметром по длине волокна за счет равномерного движения поршня при обеспечении возможности смены формующих (экструзионных) насадок, отличающихся диаметром отверстия от 0,18 мм (при необходимости изменения диаметра получаемого волокна длиной от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров). Кроме того, устройство характеризуется высокой механической стабильностью и надежностью, высоким ресурсом работы и удобством в эксплуатации, а также низкой стоимостью производства и обслуживания. Помимо всего прочего, устройство способно экструдировать полимерное волокно при полной загрузке менее чем за 2 сек.The technical result of the invention is to obtain high-quality fibers, characterized by a homogeneous structure and a constant diameter along the length of the fiber due to the uniform movement of the piston while making it possible to change the forming (extrusion) nozzles that differ in hole diameter from 0.18 mm (if necessary, change the diameter of the resulting fiber from a few millimeters to a few centimeters). In addition, the device is characterized by high mechanical stability and reliability, a high service life and ease of use, as well as low cost of production and maintenance. In addition, the device is capable of extruding polymer fiber when fully loaded in less than 2 seconds.

Предлагаемый мини-экструдер сохраняет возможность автоматизации и динамического контроля экструзионных параметров, но сконструирован так, что объем получаемого волокна не может превышать объем экструзионного цилиндра, что позволяет отнести изобретение к мини-экструдерам с ограниченным объемом. Устройство имеет несколько различных оснований с формующими отверстиями различного диаметра (0,18-0,50 мм), что делает возможным получение высококачественных волокон различного диаметра с однородной структурой. Предлагаемый мини-экструдер более долговечен и удобен в эксплуатации, а также дешевле в производстве и обслуживании, в том числе по причине отказа от миниатюрных вращающихся деталей сложной формы. Проблема равномерности прогрева всего объема материала решается в предлагаемом мини-экструдере путем уменьшения размеров деталей экструзионного механизма, что приводит к снижению градиента распределения температур, а также снижает суммарное время прогрева всего материала.The proposed mini-extruder retains the possibility of automation and dynamic control of extrusion parameters, but is designed so that the volume of the obtained fiber cannot exceed the volume of the extrusion cylinder, which allows the invention to be classified as a mini-extruder with a limited volume. The device has several different bases with forming holes of various diameters (0.18-0.50 mm), which makes it possible to obtain high-quality fibers of various diameters with a uniform structure. The proposed mini-extruder is more durable and convenient to use, as well as cheaper to manufacture and maintain, including due to the rejection of miniature rotating parts of complex shape. The problem of uniform heating of the entire volume of material is solved in the proposed mini-extruder by reducing the dimensions of the parts of the extrusion mechanism, which leads to a decrease in the temperature distribution gradient, and also reduces the total heating time of the entire material.

Поставленная задача решается тем, что мини-экструдер включает закрепленные на каркасной конструкции шаговый двигатель и экструзионный блок, соединенный с шаговым двигателем посредством передаточного механизма. Экструзионный блок включает поршень со штоком, хомутовый нагреватель, теплопроводящий цилиндр, выполненный с возможностью размещения в хомутовом нагревателе, а также расположенные в теплопроводящем цилиндре съемную насадку с формующим отверстием, втулку, выполненную с возможностью соединения с насадкой с образованием экструзионной камеры и снабженную отверстием для перемещения в нем штока поршня, термопару. Шаговый двигатель, хомутовый нагреватель и термопара выполнены с возможностью подключения к блоку управления скоростью перемещения штока поршня, температурой нагрева экструзионной камеры, который включает компьютер или микроконтроллер, соединенный электрически с шаговым двигателем, который в свою очередь механически соединен со штоком поршня посредством винтового передаточного механизма.The problem is solved in that the mini-extruder includes a stepper motor fixed to the frame structure and an extrusion unit connected to the stepper motor by means of a transmission mechanism. The extrusion unit includes a piston with a rod, a clamp heater, a heat transfer cylinder arranged to be placed in the clamp heater, as well as a removable nozzle with a forming hole located in the heat transfer cylinder, a sleeve made with the possibility of connection with the nozzle to form an extrusion chamber and equipped with an opening for moving it has a piston rod, a thermocouple. A stepper motor, a clamp heater and a thermocouple are made with the possibility of connecting to the control unit the speed of the piston rod, the temperature of the extrusion chamber, which includes a computer or microcontroller electrically connected to the stepper motor, which in turn is mechanically connected to the piston rod via a screw gear.

В одном из вариантов выполнения для размещения термопары в экструзионном блоке теплопроводящий цилиндр снабжен сквозным отверстием, а насадка с формующим отверстием - пазом, обеспечивающим размещение термопары максимально близко к экструзионной камере.In one embodiment, for placing the thermocouple in the extrusion unit, the heat-conducting cylinder is provided with a through hole, and the nozzle with the forming hole has a groove that allows the thermocouple to be placed as close as possible to the extrusion chamber.

Таким образом, в конструкции заявляемого устройства используется поршневой принцип, параметры получаемых волокон в котором определяются различными сменными насадками (основаниями) с формующим отверстием и объемом закладываемого материала, температурой экструзионной камеры и скоростью движения поршня. Например, для типичных лабораторных исследований полимерных волокон, необходимо получать образец путем нагревания сырья выше температуры стеклования, а для частично-кристаллических полимеров - выше перехода в состояние вязкого расплава. Для этого на плите каркасной конструкции (11) мини-экструдера при помощи резьбы крепится теплопроводящий цилиндр мини-экструдера (8), в который закладывается образец фиксированной массы с учетом потерь (вязкий расплав может образовывать слой на стенках цилиндра и на основании мини-экструдера). Правильный расчет массы сырья с учетом неизбежных потерь позволяет регулировать длину получаемого волокна, в то время как толщина волокна для каждого конкретного образца определяется выбором соответствующей насадки (с определенным диаметром формующего отверстия).Thus, in the design of the inventive device, the piston principle is used, the parameters of the obtained fibers in which are determined by various interchangeable nozzles (bases) with a forming hole and the volume of material to be laid, the temperature of the extrusion chamber and the speed of the piston. For example, for typical laboratory studies of polymer fibers, it is necessary to obtain a sample by heating the raw material above the glass transition temperature, and for partially crystalline polymers, above the transition to a state of viscous melt. To do this, on the plate of the frame structure (11) of the mini-extruder, a heat-conducting cylinder of the mini-extruder (8) is attached using a thread, into which a fixed mass sample is laid taking into account losses (a viscous melt can form a layer on the cylinder walls and on the base of the mini-extruder) . The correct calculation of the mass of raw materials taking into account the inevitable losses allows you to adjust the length of the resulting fiber, while the thickness of the fiber for each specific sample is determined by the choice of the appropriate nozzle (with a certain diameter of the forming hole).

В конструкции заявляемого устройства также используется шаговый двигатель (1), который определяет усилие, прикладываемое к поршню мини-экструдера, а значит скорость выдавливания волокна. Регулируемое усилие позволяет подобрать оптимальную скорость получения волокон для любого сырья. Также за счет использования шагового двигателя достигается автоматизация процесса получения волокон: переход от импульсного ручного усилия к автоматизированному позволяет получать более однородные волокна, а значит продукт лучшего качества. Для структурного анализа, как правило, используется пучок рентгеновского излучения небольшого сечения, при помощи которого исследуется небольшая область образца. Мини-экструдер может быть использован в комплексе с компьютером (или микроконтроллером), позволяющим полностью автоматизировать процесс получения волокон с изменением во времени как температуры нагрева деталей экструзионного блока, так и скорости экструзии (перемещения поршня).The design of the inventive device also uses a stepper motor (1), which determines the force applied to the piston of the mini-extruder, and hence the speed of extrusion of the fiber. Adjustable force allows you to choose the optimal fiber production speed for any raw material. Also, through the use of a stepper motor, automation of the fiber production process is achieved: the transition from a pulsed manual effort to an automated one allows one to obtain more uniform fibers, which means a product of better quality. For structural analysis, as a rule, a small section x-ray beam is used, with which a small area of the sample is examined. A mini-extruder can be used in conjunction with a computer (or microcontroller), which allows you to fully automate the process of obtaining fibers with a change in time as the heating temperature of the parts of the extrusion unit, and the speed of extrusion (movement of the piston).

Важно учитывать, что для каждого материала существует свой специфический диапазон оптимальных температур для экструдирования качественных волокон. Конструкция представленного устройства оснащена нагревателем, выполненным в виде хомутового нагревателя (9). Надежный контакт нагревателя с обогреваемой деталью обеспечивает хомут с установленными на нем стяжными винтами. Такая конструкция предназначена для нагревания различных элементов и устройств цилиндрической формы, поэтому хомутовый нагреватель (9) изготавливают из материала с хорошей теплопроводностью, преимущественно из меди. Теплопроводящий цилиндр (8) мини-экструдера изготавливается из сплавов прочной нержавеющей стали с низким КТР, что обеспечивает его длительное время эксплуатации. Кроме того, конструктивное решение нагревательного блока позволяет избегать температурных градиентов и делает возможным равномерный прогрев всего объема материала.It is important to consider that each material has its own specific range of optimal temperatures for extruding high-quality fibers. The design of the presented device is equipped with a heater made in the form of a clamp heater (9). A reliable contact of the heater with the heated part is ensured by a clamp with clamping screws installed on it. This design is designed to heat various elements and devices of a cylindrical shape, therefore, the clamp heater (9) is made of a material with good thermal conductivity, mainly copper. The heat-conducting cylinder (8) of the mini-extruder is made of alloys of durable stainless steel with low CTE, which ensures its long operating time. In addition, the design of the heating unit avoids temperature gradients and makes it possible to uniformly heat the entire volume of the material.

Важным в конструкции заявляемого устройства является наличие отверстия (24) в стенке теплопроводящего цилиндра со стороны ее внешней поверхности и соосного ему паза в насадке с формирующим отверстием (21), предназначенных для размещения термопары (10). Термопара используется для непосредственного контроля температуры находящегося в экструзионной камере образца (расплава), который может осуществляться путем подачи сигнала на микроконтроллер или ПК (18), который в свою очередь подбирает оптимальный режим работы хомутовой печи. Так как в конструкции основного экструзионного блока используются материалы с различной теплопроводностью (хомутовый нагреватель сделан из материала с высокой теплопроводностью, тогда как материал экструдера может иметь низкую теплопроводность), необходимо оптимизировать время начала экструзии. При контроле температуры образца термопара (10) должна располагаться максимально близко к полости цилиндра мини-экструдера. Реализация такой схемы температурного контроля важна при очень медленной, порядка 1 мм/мин, экструзии высокомолекулярных полимеров.Important in the design of the claimed device is the presence of holes (24) in the wall of the heat-conducting cylinder from the side of its outer surface and its groove coaxial in the nozzle with the forming hole (21), designed to accommodate a thermocouple (10). The thermocouple is used to directly control the temperature of the sample (melt) located in the extrusion chamber, which can be carried out by applying a signal to the microcontroller or PC (18), which in turn selects the optimal operating mode of the clamp furnace. Since materials with different thermal conductivity are used in the design of the main extrusion block (a clamp heater is made of a material with high thermal conductivity, while the extruder material may have low thermal conductivity), it is necessary to optimize the start time of the extrusion. When controlling the temperature of the sample, the thermocouple (10) should be located as close as possible to the cylinder cavity of the mini-extruder. The implementation of such a temperature control scheme is important when the extrusion of high molecular weight polymers is very slow, on the order of 1 mm / min.

В заявляемом устройстве использована симметричная каркасная конструкция (11-12), позволяющая устойчиво располагать рабочие детали мини-экструдера. Использование в каркасной конструкции винтовых опор (12) позволяет изменять высоту каждой опоры (ножки) в соответствии с рельефом поверхности, обеспечивая горизонтальность конструкции при размещении мини-экструдера на неровной поверхности или наклонной плоскости. Использование в опорах различных демпфирующих прокладок, например листов из агломерированной пробки, тонких матов из пенополиэтилена или модифицированного каучука, мягких ДВП, позволяет уменьшить вибрацию от шагового двигателя, передаваемую другим частям установки.The inventive device uses a symmetrical frame structure (11-12), which allows stably positioning the working parts of a mini-extruder. The use of screw supports (12) in the frame structure allows you to change the height of each support (legs) in accordance with the surface topography, ensuring horizontal structure when placing the mini-extruder on an uneven surface or inclined plane. The use of various damping pads in the supports, for example, sheets of agglomerated cork, thin mats made of polyethylene foam or modified rubber, soft fiberboards, reduces vibration from the stepper motor transmitted to other parts of the installation.

Заявляемый мини-экструдер характеризуется дискретной подачей материала в количестве, определяемом объемом экструзионной камеры, образованной насадкой с формующим отверстием (21), цилиндром (20) и поршнем (19), и предназначен, преимущественно, для проведения лабораторных исследований жидкокристаллических или кристаллических материалов. Компактные размеры и упрощенная конструкция экструзионной камеры позволяют работать с малыми количествами материала. Конструкция характеризуется надежностью. Потери сырья на деталях основного экструзионного механизма заявляемого устройства минимизированы. За счет простоты конструкции достигается высокая ремонтопригодность устройства.The inventive mini-extruder is characterized by a discrete supply of material in an amount determined by the volume of the extrusion chamber formed by a nozzle with a forming hole (21), a cylinder (20) and a piston (19), and is intended primarily for laboratory studies of liquid crystalline or crystalline materials. The compact size and simplified design of the extrusion chamber allows you to work with small quantities of material. The design is characterized by reliability. Loss of raw materials on the details of the main extrusion mechanism of the inventive device is minimized. Due to the simplicity of the design, high maintainability of the device is achieved.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлено заявляемое устройство в сборе.In FIG. 1 presents the inventive device assembly.

На фиг. 2 изображена схема сборки экструзионного блока устройства.In FIG. 2 shows a diagram of the assembly of the extrusion block of the device.

На фиг. 3 представлена дифрактограмма волокна (p-Azo₂₀). По анизотропии дифракционной интенсивности можно судить об ориентированности получаемых волокон.In FIG. 3 shows a diffractogram of a fiber (p-Azo ₂₀ ). By the anisotropy of the diffraction intensity, one can judge the orientation of the obtained fibers.

Позициями на чертежах обозначены: 1 - шаговый двигатель, 2 - опора шагового двигателя, 3 - втулка передаточного механизма, 4 - переходниковая часть втулки передаточного механизма в виде пластинки, 5 - резьбовая часть стержня передаточного механизма, 6 - экран с резьбовым отверстием в центре, 7 - боек передаточного механизма, 8 - теплопроводящий цилиндр (медный), 9 - хомутовый нагреватель, 10 - термопара, 11 - плита каркасной конструкции (основание), 12 - винтовые опоры (ножки), выполненные с возможностью наружного крепления элементов каркасной конструкции (каркаса) и настройки горизонта плиты (основания), 13 - коннекторы хомутового нагревателя, 14 - коннекторы термопары, 15 - коннекторы шагового двигателя, 16 - плата-переходник (Corn-port), 17 - коннектор устройства, ведущий к ПК или контроллеру, 18 - компьютер или контроллер, 19 - поршень мини-экструдера, 20 - цилиндр мини-экструдера (переходная втулка с каналом для поршня), 21 - насадка с формующим отверстием, 22 - основание теплопроводящего цилиндра, 23 - крепежные элементы для фиксации основания к теплопроводящему цилиндру, 24 - отверстие и паз для размещения термопары.The positions in the drawings indicate: 1 - a stepper motor, 2 - a stepper motor support, 3 - a transmission sleeve, 4 - an adapter part of a transmission sleeve in the form of a plate, 5 - a threaded part of the transmission shaft, 6 - a screen with a threaded hole in the center, 7 - transmission gear head, 8 - heat-conducting cylinder (copper), 9 - collar heater, 10 - thermocouple, 11 - frame construction plate (base), 12 - screw supports (legs) made with the possibility of external fastening of frame construction elements ( frame) and setting the horizon of the plate (base), 13 - connectors of the clamp heater, 14 - connectors of the thermocouple, 15 - connectors of the stepper motor, 16 - adapter board (Corn-port), 17 - connector of the device leading to the PC or controller, 18 - a computer or controller, 19 - the piston of the mini-extruder, 20 - the cylinder of the mini-extruder (adapter sleeve with a channel for the piston), 21 - the nozzle with the forming hole, 22 - the base of the heat-conducting cylinder, 23 - fasteners for fixing the base to the heat-conducting cylinder , 24 - hole and groove for thermop macaws.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

В одном из конкретных вариантов осуществления изобретения заявляемое устройство включает каркасную конструкцию, главная плита которой (11) (например, размерами 200 мм × 200 мм × 10 мм) снабжена 4 отверстиями под винтовые опоры (12), выполненные с возможностью наружного крепления элементов каркасной конструкции (каркаса) и настройки горизонта плиты. На главной плите (11) каркасной конструкции установлены все основные детали экструзионного механизма. На двух опорах в виде стержней высотой 250 мм и диаметром 5 мм закреплена опора шагового двигателя (2), например, в виде фигурной пластины толщиной 5 мм с четырьмя отверстиями. На опоре (2) закреплен шаговый двигатель (1) (размеры отверстий и крепежных элементов варьируются в зависимости от выбранной модели шагового двигателя). Также на основной плите закреплены 4 опоры дюралевого экрана (6), представляющие собой 4 стержня высотой 120 мм и диаметром 5 мм. Экран (6) выполнен из марки дюрали Д16 и представляет собой диск толщиной 5 мм, диаметром 100 мм с резьбовым отверстием в центре и обеспечивает экранирование шагового двигателя (1) от нагреваемого участка устройства.In one specific embodiment of the invention, the claimed device includes a frame structure, the main plate of which (11) (for example, 200 mm × 200 mm × 10 mm) is provided with 4 holes for screw supports (12), made with the possibility of external fastening of the frame structure elements (frame) and the horizon settings of the slab. All the main parts of the extrusion mechanism are installed on the main plate (11) of the frame structure. On two supports in the form of rods with a height of 250 mm and a diameter of 5 mm, the support of the stepper motor (2) is fixed, for example, in the form of a figured plate 5 mm thick with four holes. A stepper motor (1) is mounted on the support (2) (the dimensions of the holes and fasteners vary depending on the selected model of the stepper motor). Also, 4 supports of the duralumin shield (6) are fixed on the main plate, which are 4 rods with a height of 120 mm and a diameter of 5 mm. The screen (6) is made of D16 duralumin brand and represents a disk 5 mm thick, 100 mm in diameter with a threaded hole in the center and provides shielding of the stepper motor (1) from the heated section of the device.

В устройстве обеспечивается передача вращающегося усилия от шагового двигателя (1), который в процессе всей работы остается неподвижным, поршню мини-экструдера (19). Для этого шаговый двигатель (1) соединен с прочной стальной втулкой (3), которая переходит в прямоугольную стальную пластинку (4). Переходниковая часть втулки передаточного механизма в виде стальной пластинки (4) входит в прямоугольный паз стержня передаточного механизма. Резьбовая часть стержня (5) размещена в резьбовом отверстии дюралевого экрана (6). Концевая часть стержня (боек (7)), контактирующая с поршнем мини-экструдера (19), выполнена отшлифованной. Таким образом реализуется простейший винтовой механизм или передача типа винт-гайка. В процессе работы шагового двигателя (1) прямоугольная пластинка (4) втулки (3), прикрепленной к двигателю (1), скользит вдоль паза стержня передаточного механизма, при этом резьбовая часть стержня закручивается в резьбовое отверстие экрана (6) и передает усилие на поршень мини-экструдера. После окончания работы шаговый двигатель в реверсном режиме возвращает стержень в исходное состояние.The device provides the transmission of rotating force from the stepper motor (1), which during the whole operation remains stationary, to the piston of the mini-extruder (19). For this, the stepper motor (1) is connected to a strong steel sleeve (3), which goes into a rectangular steel plate (4). The adapter part of the sleeve of the transmission mechanism in the form of a steel plate (4) enters the rectangular groove of the rod of the transmission mechanism. The threaded portion of the rod (5) is placed in the threaded hole of the duralumin shield (6). The end part of the rod (striker (7)) in contact with the piston of the mini-extruder (19) is polished. Thus, the simplest screw mechanism or screw-nut transmission is realized. During operation of the stepper motor (1), a rectangular plate (4) of the sleeve (3) attached to the motor (1) slides along the groove of the rod of the gear mechanism, while the threaded part of the rod is twisted into the threaded hole of the screen (6) and transfers force to the piston mini extruder. After the work is completed, the stepper motor in reverse mode returns the rod to its original state.

Поршень мини-экструдера (19) представляет собой диск толщиной 4 мм и диаметром 10 мм, к которому прикреплен шток длиной 20 мм. Шток плотно входит в цилиндр мини-экструдера (20), который представляет собой переходную втулку с каналом диаметром 2,05 мм, ориентированным соосно штоку поршня мини-экструдера (19). Нижним концом цилиндр мини-экструдера (20) прикреплен к насадке с формирующим отверстием (21), которое выполнено в виде диска толщиной 4 мм и диаметром 10 мм с резьбовым углублением диаметром 5 мм и глубиной 2 мм для крепления цилиндра мини-экструдера. Плита каркасной конструкции (11) мини-экструдера имеет отверстие, расположенное соосно отверстиям насадки (21) и основанию теплопроводящего цилиндра (22) для выхода сформированного волокна. При этом отверстие в основании (22) выполнено с диаметром, соответствующим максимальному диаметру формующего отверстия. Поршень (19), цилиндр (20) и насадка с формующим отверстием (21) помещаются в полый теплопроводящий медный цилиндр (8) диаметром 20 мм с полостью диаметром 10 мм. Для этого экструзионный блок (в который входят: поршень (19), теплопроводящий цилиндр (8), хомутовый нагреватель (9), цилиндр (переходная втулка с каналом для размещения исходного сырья и поршня) (20), насадка с формующим отверстием (21), а также поршень 19 со штоком) устанавливают на основании полого теплопроводящего цилиндра (22), который представляет собой медную пластину толщиной 1 мм и диаметром 20 мм. Плита каркасной конструкции (11) прикреплена к теплопроводящему цилиндру четырьмя медными винтами М3 (23). Вокруг теплопроводящего цилиндра размещают корпус хомутового нагревателя (9). Надежный контакт нагревателя с обогреваемой деталью обеспечивает хомут с установленными на нем стяжными винтами. В медном теплопроводящем цилиндре (8) и насадке с формирующим отверстием (21) мини-экструдера выполнено отверстие (24), в которое установлена термопара (10). На плите каркасной конструкции (11) также закреплен блок электроники экструдера, а именно плата-переходник com-порта в пластиковом корпусе (16). Контакты данной платы соединены при помощи коннекторов (13), (14) и (15) с контактными выходами хомутового нагревателя, контактными выходами шагового двигателя и контактами термопары соответственно. С другой стороны плата имеет выход, к которому подсоединен коннектор (17), соединяющий рабочий блок устройства с управляющим контроллером или компьютером (18).The piston of the mini-extruder (19) is a disk 4 mm thick and 10 mm in diameter, to which a 20 mm long rod is attached. The rod fits tightly into the cylinder of the mini-extruder (20), which is a transition sleeve with a 2.05 mm diameter channel aligned with the piston rod of the mini-extruder (19). The lower end of the mini-extruder cylinder (20) is attached to the nozzle with a forming hole (21), which is made in the form of a disk with a thickness of 4 mm and a diameter of 10 mm with a threaded recess with a diameter of 5 mm and a depth of 2 mm for fastening the cylinder of the mini-extruder. The plate of the frame structure (11) of the mini-extruder has an opening located coaxially with the holes of the nozzle (21) and the base of the heat-conducting cylinder (22) to exit the formed fiber. Moreover, the hole in the base (22) is made with a diameter corresponding to the maximum diameter of the forming hole. A piston (19), a cylinder (20) and a nozzle with a forming hole (21) are placed in a hollow heat-conducting copper cylinder (8) with a diameter of 20 mm and a cavity with a diameter of 10 mm. For this, an extrusion unit (which includes: a piston (19), a heat-conducting cylinder (8), a clamp heater (9), a cylinder (adapter sleeve with a channel for accommodating the feedstock and the piston) (20), a nozzle with a forming hole (21) as well as a piston 19 with a rod) are installed on the basis of a hollow heat-conducting cylinder (22), which is a copper plate 1 mm thick and 20 mm in diameter. The frame construction plate (11) is attached to the heat-conducting cylinder by four M3 copper screws (23). Around the heat-conducting cylinder place the housing of the clamp heater (9). A reliable contact of the heater with the heated part is ensured by a clamp with clamping screws installed on it. In the copper heat-conducting cylinder (8) and the nozzle with the forming hole (21) of the mini-extruder, a hole (24) is made in which a thermocouple (10) is installed. An extruder electronics unit, namely, a com-port adapter board in a plastic case (16), is also mounted on a frame-structure plate (11). The contacts of this board are connected using connectors (13), (14) and (15) with the contact outputs of the clamp heater, the contact outputs of the stepper motor and the contacts of the thermocouple, respectively. On the other hand, the board has an output to which a connector (17) is connected that connects the device’s operating unit to a control controller or computer (18).

Рабочий цикл устройства включает несколько стадий. Перед началом работы устройство находится в статическом состоянии, основная экструзионная камера пуста. На первом этапе осуществляют закладку порции материала. Для этого выкручивают резьбовую часть стержня передаточного механизма (5) из отверстия дюралевого экрана (6). Затем извлекают основную экструзионную камеру, состоящую из поршня мини-экструдера (19), цилиндра мини-экструдера (20) и насадки с формирующим отверстием мини-экструдера (21) из теплопроводящего цилиндра (8). Канал цилиндра мини-экструдера (20) очищают от остатков материала предыдущей загрузки путем промывки растворителями. Затем устанавливают насадку (21) с необходимым экструзионным отверстием, после чего осуществляют закладку порции материала в канал цилиндра (20) мини-экструдера. После закладки материала насадку с формирующим отверстием (21), соединенную с цилиндром (20), устанавливают внутри теплопроводящего цилиндра (8) на основание (22). Затем в канал цилиндра (20) устанавливают поршень (19), после чего резьбовой частью (5) стержень передаточного механизма вкручивают в резьбовое отверстие дюралевого экрана (6) до тех пор, пока боек (7) не будет плотно прилегать к поршню (19). После завершения первого этапа экструдируемый материал загружен в экструзионную камеру и устройство готово к работе. На втором этапе происходит непосредственно экструзия целевого волокна. Сначала рассчитываются необходимые параметры экструзии: температура и скорость экструзии, которые затем задаются в программе, контролирующей работу основного блока автоматического мини-экструдера. Программа производит перевод целевой температуры экструзии (°C) в сопротивление термопары (Ом) и целевой скорости экструзии (мм³/сек) в напряжение (В), подаваемое на управляющие контакты шагового двигателя. Затем программой через коннектор (17) подается напряжение на плату-переходник экструдера (16). Для подачи напряжения используются DTR и RTS линии порта с возможным напряжением до 12 В. Затем подаваемое напряжение проходит через плату-переходник (16) и через коннекторы (13) подается на хомутовый нагреватель (9). Хомутовый нагреватель (9) передает тепло теплопроводящему медному цилиндру (8) и его основанию (22). Внутри теплопроводящего медного цилиндра располагаются детали основного экструзионного механизма и материал. Таким образом происходит постепенный нагрев экструзионной камеры с материалом с достаточно низкой скоростью (около 3°C/мин), что обеспечивает равномерность прогрева всех деталей основного экструзионного блока (19, 20, 21), а также материала, располагающегося в канале экструзионного цилиндра (20). При этом происходит постоянное снятие показателей сопротивления термопары (10). При достижении целевого значения сопротивления термопары (10) компьютерная программа начинает подавать сигнал по RTS линии коннектора (17) на плату-переходник (16), которая перенаправляет его на коннекторы (15), идущие на управляющие входы шагового двигателя (1). При этом шаговый двигатель запускается и задает вращение втулке передаточного механизма (3) по часовой стрелке, которая передает вращение через переходник (4) к стержню передаточного механизма. При этом вращение стержня передаточного механизма приводит к закручиванию его резьбовой части (5) в резьбовое отверстие дюралевого экрана (6), что приводит к поступательному движению стержня передаточного механизма вниз. Таким образом, боек (7), расположенный на нижнем конце передаточного механизма, давит на поршень мини-экструдера (19). Поршень мини-экструдера (19) движется вниз, при этом происходит экструдирование загруженного материала из канала цилиндра (20) через формующее отверстие на насадке (21). После окончания процесса экструзии компьютерная программа подает обратное напряжение на входы шагового двигателя (1), который запускается в реверсном режиме, и передает вращение против часовой стрелки втулке передаточного механизма (3), что приводит к вращению стержня передаточного механизма против часовой стрелки. При этом происходит выкручивание резьбовой части стержня передаточного механизма (5) из отверстия дюралевого экрана (6), что приводит к поступательному движению передаточного механизма вверх. В конце данного этапа работы устройство находится в начальном статическом состоянии, после чего производят очистку канала цилиндра (20), например, при помощи соответствующих растворителей.The duty cycle of the device includes several stages. Before starting work, the device is in a static state, the main extrusion chamber is empty. At the first stage, a portion of the material is bookmarked. To do this, unscrew the threaded part of the rod of the transmission mechanism (5) from the hole of the duralumin shield (6). Then, the main extrusion chamber is removed, which consists of a piston of a mini-extruder (19), a cylinder of a mini-extruder (20), and a nozzle with a forming hole of a mini-extruder (21) from a heat-conducting cylinder (8). The cylinder channel of the mini-extruder (20) is cleaned of the remnants of the previous material by washing with solvents. Then, a nozzle (21) with the necessary extrusion hole is installed, after which a portion of the material is laid in the channel of the cylinder (20) of the mini-extruder. After laying the material, a nozzle with a forming hole (21) connected to the cylinder (20) is installed inside the heat-conducting cylinder (8) on the base (22). Then, a piston (19) is mounted in the cylinder bore (20), after which the threaded part (5) is screwed into the threaded hole of the duralumin shield (6) until the hammer (7) fits snugly against the piston (19) . After the first stage is completed, the extrudable material is loaded into the extrusion chamber and the device is ready for operation. In the second stage, the extrusion of the target fiber takes place directly. First, the necessary extrusion parameters are calculated: temperature and extrusion speed, which are then set in the program that controls the operation of the main unit of the automatic mini-extruder. The program translates the target extrusion temperature (° C) into thermocouple resistance (Ohm) and the target extrusion speed (mm ³ / s) into voltage (V) supplied to the control contacts of the stepper motor. Then, through the connector (17), the program supplies voltage to the adapter board of the extruder (16). To supply voltage, DTR and RTS port lines with a possible voltage of up to 12 V are used. Then, the supplied voltage passes through an adapter board (16) and is fed through a connector (13) to a clamp heater (9). The clamp heater (9) transfers heat to the heat-conducting copper cylinder (8) and its base (22). Inside the heat-conducting copper cylinder are parts of the main extrusion mechanism and material. Thus, the extrusion chamber is gradually heated with the material at a sufficiently low speed (about 3 ° C / min), which ensures uniform heating of all parts of the main extrusion block (19, 20, 21), as well as the material located in the channel of the extrusion cylinder (20 ) In this case, a constant reading of the thermocouple resistance indicators (10) takes place. Upon reaching the target value of the thermocouple resistance (10), the computer program begins to send a signal along the RTS line of the connector (17) to the adapter board (16), which redirects it to the connectors (15) going to the control inputs of the stepper motor (1). In this case, the stepper motor starts and sets the rotation of the hub of the gear mechanism (3) clockwise, which transfers the rotation through the adapter (4) to the shaft of the gear mechanism. The rotation of the rod of the transmission mechanism leads to the twisting of its threaded part (5) in the threaded hole of the duralumin shield (6), which leads to the translational movement of the rod of the transmission mechanism down. Thus, the hammer (7), located at the lower end of the transmission mechanism, presses on the piston of the mini-extruder (19). The piston of the mini-extruder (19) moves downward, while the extruded material is extruded from the cylinder channel (20) through the forming hole on the nozzle (21). After the extrusion process is completed, the computer program supplies reverse voltage to the inputs of the stepper motor (1), which starts in reverse mode, and transmits counterclockwise rotation to the gear sleeve (3), which leads to the rotation of the gear shaft counterclockwise. In this case, the threaded part of the rod of the transmission mechanism (5) is twisted out of the hole of the duralumin shield (6), which leads to the forward movement of the transmission mechanism upward. At the end of this stage of operation, the device is in its initial static state, after which the cylinder bore (20) is cleaned, for example, using appropriate solvents.

Для заявляемого устройства важным является выбор материалов, используемых в изготовлении различных частей. Важным параметром для основной каркасной конструкции является ее высокая прочность и устойчивость. Достигнуть оптимальных параметров можно, используя четыре специальных винтовых крепления, которые позволяют не только зафиксировать установку на любой наклонной или рельефной поверхности, но и добиться при этом вертикального расположения штока поршня, что важно для правильной работы установки и для точного расчета необходимого усилия и соответствующей скорости шагового двигателя. Сталь, используемая в каркасной конструкции, должна иметь достаточную прочность даже при небольшой толщине крепежных элементов, оптимальным вариантом является использование стали марки СТ3. Шаговый двигатель (1) закрепляется на подставке при помощи четырех крепежных винтов М2 и в целом является неподвижной частью устройства. Для осуществления передачи вращающего усилия шагового двигателя к поступательному усилию поршня используется винтовая передача, выполненная в виде втулки (3), переходящей в пластинку (4) толщиной 2 мм. Втулка прочно прикреплена к вращающейся части шагового механизма, в то время как пластина плотно входит в паз, параметры которого 5 мм × 5 мм × 2 мм стержня передаточного механизма, диаметром 5 мм и длиной 130 мм. На другом конце стержня располагается отшлифованное закругление - боек, который соприкасается с верхней поверхностью поршня мини-экструдера.For the inventive device, it is important to choose the materials used in the manufacture of various parts. An important parameter for the main frame structure is its high strength and stability. Optimum parameters can be achieved using four special screw fasteners, which allow not only to fix the installation on any inclined or embossed surface, but also to achieve a vertical position of the piston rod, which is important for the correct operation of the installation and for the exact calculation of the required effort and the corresponding step speed engine. The steel used in the frame structure should have sufficient strength even with a small thickness of fasteners, the best option is to use steel grade ST3. The stepper motor (1) is mounted on a stand using four M2 mounting screws and is generally a fixed part of the device. To transfer the rotational force of the stepper motor to the translational force of the piston, a helical gear is used, made in the form of a sleeve (3), passing into a plate (4) with a thickness of 2 mm. The sleeve is firmly attached to the rotating part of the stepper mechanism, while the plate fits snugly into the groove, the parameters of which are 5 mm × 5 mm × 2 mm of the rod of the transmission mechanism, with a diameter of 5 mm and a length of 130 mm. At the other end of the rod there is a polished rounding - the hammer, which is in contact with the upper surface of the piston of the mini-extruder.

Хомутовый нагреватель (9) выполнен из прочной износостойкой стали с низким КТР 18ЧГТ3, что обеспечивает долговечность основного экструзионного механизма. Оптимальные параметры мини-экструдера подбираются с учетом конкретной решаемой задачи, например, в приведенном примере оптимальные параметры мини-экструдера рассчитывались из условий получения полимерных волокон длиной несколько сантиметров из нескольких миллиграмм сырья, объем сырьевой камеры составил 65 мм³.Clamp heater (9) is made of durable wear-resistant steel with low KTR 18CHGT3, which ensures the durability of the main extrusion mechanism. The optimal parameters of the mini-extruder are selected taking into account the specific problem to be solved, for example, in the above example, the optimal parameters of the mini-extruder were calculated from the conditions for producing polymer fibers several centimeters long from several milligrams of raw materials, the volume of the raw material chamber was 65 mm ³ .

Переходная втулка (20) с насадкой (21) помещены в цилиндр (8), выполненный из медного сплава Л80, обеспечивающего хорошую теплопроводность. Снаружи теплопроводящий медный цилиндр плотно прилегает к хомутовому нагревателю (9), параметры которого могут варьироваться в зависимости от производителя, конструкции и материалов. В данном примере использовался хомутовый нагреватель с керамической изоляцией фирмы Murata Manufacturing Co., Ltd, позволяющий нагревать камеру экструдера до 600°C, рабочее напряжение нагревателя составляет 15 В. Используемая термопара измеряет температуру образца в непосредственной близости от него, что позволяет учесть различную теплопроводность материалов конструктивных элементов экструзионного блока и обеспечивает более точное определение оптимального времени начала экструзии.The adapter sleeve (20) with the nozzle (21) is placed in the cylinder (8) made of copper alloy L80, which provides good thermal conductivity. Outside, the heat-conducting copper cylinder is tightly attached to the clamp heater (9), the parameters of which can vary depending on the manufacturer, design and materials. In this example, a Murata Manufacturing Co., Ltd ceramic insulated clamp heater was used, which allows the extruder chamber to be heated to 600 ° C, the heater operating voltage is 15 V. The thermocouple used measures the temperature of the sample in the immediate vicinity, allowing for the different thermal conductivity of materials structural elements of the extrusion block and provides a more accurate determination of the optimal start time of the extrusion.

Использование в конструкции шагового двигателя Hybrid Stepper Motor LDO 42STH47-0406A фирмы LDO Motors CO., Ltd. вместо ручного усилия позволяет обеспечить постоянство усилия, прикладываемого поршнем, а значит получать более равномерные волокна. Использование термопары обеспечивает постоянный контроль образца в течение всего процесса, а наличие хомутового нагревателя позволяет регулировать и изменять температуру мини-экструдера в любой момент процесса. Все эти конструктивные решения позволяют управлять всем процессом экструзии автоматизированно с помощью ПК или микроконтроллера.Use in the design of the stepper motor Hybrid Stepper Motor LDO 42STH47-0406A manufactured by LDO Motors CO., Ltd. instead of manual effort, it allows to ensure constancy of the force exerted by the piston, which means to obtain more uniform fibers. Using a thermocouple provides constant control of the sample throughout the process, and the presence of a clamp heater allows you to adjust and change the temperature of the mini-extruder at any time in the process. All these design solutions allow you to control the entire extrusion process automatically using a PC or microcontroller.

Характеристиками заявляемого устройства является необходимость ручной очистки экструзионной камеры после каждого использования, а также ограниченный объем получаемого волокна, что объясняется малым объемом экструзионной камеры. Данные характеристики не являются препятствием при использовании заявляемого устройства в лабораторных условиях для исследования, например, полимерных и низкомолекулярных материалов.The characteristics of the claimed device is the need for manual cleaning of the extrusion chamber after each use, as well as the limited amount of fiber obtained, due to the small volume of the extrusion chamber. These characteristics are not an obstacle when using the inventive device in laboratory conditions for research, for example, polymer and low molecular weight materials.

Claims

1. The extruder, including mounted on a frame structure: an extrusion unit having a piston with a rod, a thermocouple, a heater, a cylinder, characterized in that it contains a stepper motor connected to the extrusion unit by means of a transmission mechanism, the heater is made clamp, in which is made heat-conducting a cylinder in which a removable nozzle with a forming hole is located, a transition sleeve made with the possibility of connection with the nozzle with the formation of an extrusion chamber and provided with ERSTU for movement therein a piston rod; while the stepper motor, a clamp heater and a thermocouple are made with the possibility of connecting to the control unit the speed of the piston rod, the heating temperature of the extrusion chamber.

2. The extruder according to claim 1, characterized in that the control unit includes a computer or microcontroller electrically connected to a stepper motor, which in turn is mechanically connected to the piston rod by means of a screw transmission mechanism.

3. The extruder according to claim 1, characterized in that for placement of the thermocouple in the extrusion block, the heat-conducting cylinder is provided with a through hole, and the nozzle with the forming hole has a groove ensuring the placement of the thermocouple as close as possible to the extrusion chamber.

4. The extruder according to claim 1, characterized in that the frame structure is equipped with supports that allow the mini-extruder to be placed on inclined and embossed surfaces with a vertical arrangement of the piston rod.

5. The extruder according to claim 1, characterized in that the nozzle is made with a diameter of the forming hole from 0.18 to 0.5 mm.