SU1109314A2

SU1109314A2 - Angular shaping head for manufacturing plastic articles

Info

Publication number: SU1109314A2
Application number: SU823530583A
Authority: SU
Inventors: Александр Константинович Панов; Виктор Евдокимович Губин; Виктор Иванович Власов; Андрей Григорьевич Барышников; Захар Хаимович Мичник; Виталий Иванович Ефремов
Original assignee: Уфимский Нефтяной Институт
Priority date: 1982-12-31
Filing date: 1982-12-31
Publication date: 1984-08-23

Abstract

ФОРМУКНЦАЯ УГЛОВАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПЛАСТМАСС по авт. св. № 927529, отличающа с тем, что, с целью повышени производительности и качества изделий путем уменьшени гидравлического сопротивлени и улучшени гомогенизации расплава, смесительный элемент вьтолнен полусферической формы с вьшуклой поверхностью, направленной в сторону шнека, причем в продольном направлении на полусферическом элементе выполнены винтовые пазы пр моугольного сечени с увеличивающейс в направлении выходного отверсти глубиной, профиль которых ограничен двум вьтуклыми дугами.SHAPED ANGULAR HEAD FOR MANUFACTURING PLASTIC PRODUCTS by author. St. No. 927529, characterized in that, in order to increase the productivity and quality of products by reducing the hydraulic resistance and improving the melt homogenization, the mixing element is hemispherical with a convex surface directed toward the screw, and in the longitudinal direction on the hemispherical element there are screw grooves with a depth increasing towards the exit orifice, the profile of which is limited by two round arcs.

Description

о соabout with

ОО f1 Изобретение относитс к конструкци м угловых фopмyющ f ; головок дл изготовлени изделий из пласт - масс, может быть использовано в химической промьшшеннссти и полимерном машиностроении. По основному авт. св. № 927529 и вестна формующа углова головка дл изготовлени изделий из пластмасс, содержаща корпус с каналом дл подачи расплава от экструдера, причем шнек снабжен жестко закрепленным на его выходном конце смесительным эле ментом, выполненным с винтообразным рифами по его поверхности, а угол наклона оси шнека к оси экструдера выбран в пределах 30-45°. В известной формующей угловой головке расплав полимера, нагнетаемый экструдером, проходит через фильтр-решетку в канал, -далее материал подхватываетс вращающимс дополнительным шнеком, продавливаетс через отверстие втулки в зону вращающегос цилиндрического смеситель ного элемента с винтообразными рифа и попадает в кольцевую щель, образо ванную внешней поверхностью дорна и внутренней поверхностью калибрующей втулки. Варьиру скорость вращени смесительного элемента и дополнительного шнека, а также величину зазора, можно легко добитьс оптимального технологического режима пе реработки полимера с любыми физикохимическими свойствами 1, Существенным недостатком известной конструкции вл етс то, что при высоких давлени х экструзии смазки становитс недостаточно дл опорной части дополнительного шнека (на выходе) из-за давлени полимера , проникающего в зазор, который с дает большое сопротивление дл прохода смазывающего материала к шейке вала-шнека, а с другой стороны смазочный канал может забиватьс полимером , что вызывает прекращение подачи смазочного материала к трущимс поверхност м. Создаваема при этом тонка полимерна пленка в зазоре между опор ной шейкой вала-шнека и внутренней поверхностью подшипника недостаточна дл смазки из-за очень тонкого сло , в результате чего в зазоре образуютс пригары полимеров, склон ных к термодеструкции (например, полипропилен и ГГВХ), тем самым повыпгаетс сопротиплеин.е вращению дополнительного шнека и неустойчивость его в работе, что несколько сн11жает производительность и надежность работы узла, ухудшает гомогенизацию расплава и качество изделий. Кроме тоГо, между торцевой поверхностью вращающегос смесительного элемента и неподвижной торцевой поверхностью подшипника скольжени имеетс зазор, где образуетс застойна зона расплава полимера, а следовательно, отсутствие плавного перехода в смесительную зону создает дополнительное трение в зазоре между указанными поверхност ми, что также несколько снижает пропускную способность формующей головки. Целью изобретени вл етс повышение производительности и качества изделий путем уменьшени гидравлического сопротивлени и улучшени гомогенизации расплава. Указанна цель достигаетс тем, что в формующей угловой головке дл изготовлени изделий из пластмасс смесительный элемент выполнен полусферической формы с выпуклой поверхностью , направленной в сторону шнека , причем в продольном направлении на полусферическом элементе выполнены винтовые пазы пр моугольного сечени с увеличивающейс в направлении выходного отверсти глубиной, профиль которых ограничен двум выпуклыми дугами. Наличие смесительного элемента, выполненного полусферической формы Ci выпуклой поверхностью и с винтовыми пазами представл ет собой дополнительный шнек, который увеличивает давление расплава перед формующей втулкой и, тем самым, повьш1ает пропускную способность головки на 50-70%, обеспечивает дополнительную гомогенизацию и ут еньшает гидравлическое сопротивление, а также ликвидирует застойные зоны за счет плавного перехода торцевой поверхности , выполненной в виде полусферы по ходу движени расплава. На фиг. 1 изображена формующа углова головка, общий вид-, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. Г, на фиг о 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. А - смесительньй элемент с винтовыми пазами в увеличенном масштабе. Формующа углова головка содержит корпус 1,, где расположен двух3GS f1 The invention relates to cornering structures forming f; heads for the manufacture of products from the reservoir - mass, can be used in chemical industry and polymer engineering. According to the main author. St. No. 927529 and a well-known molded corner head for the manufacture of plastic products, comprising a housing with a channel for feeding the melt from an extruder, the screw being provided with a mixing element made with a helical reef along its surface rigidly fixed on its output end and the angle of inclination of the screw axis to the extruder axis is selected in the range of 30-45 °. In a known forming head, the polymer melt injected by an extruder passes through the filter grate into the channel; further material is picked up by the rotating additional screw, pressed through the sleeve opening into the area of the rotating cylindrical mixing element with a helical reef and enters the annular gap formed by the surface of the mandrel and the inner surface of the calibrating sleeve. By varying the speed of rotation of the mixing element and the additional screw, as well as the size of the gap, it is easy to achieve an optimal technological mode of polymer processing with any physicochemical properties 1. A significant disadvantage of the known construction is that at high extrusion pressures the lubricant becomes insufficient the screw (at the outlet) due to the pressure of the polymer penetrating into the gap, which gives great resistance to the passage of lubricant to the neck of the shaft-shn On the other hand, the lubrication channel may become clogged with polymer, which causes a discontinuation of lubricant supply to the rubbing surfaces. The thin polymer film created in this gap in the gap between the auger shaft journal and the inner surface of the bearing is insufficient for lubrication due to the very thin layer, resulting in the gap formed burns of polymers prone to thermal decomposition (for example, polypropylene and GGVH), thereby povpggaetsya soproteplein.e rotation of the auger and its instability in This somewhat decreases the performance and reliability of the node, impairs the melt homogenization and the quality of the products. In addition, there is a gap between the end surface of the rotating mixing element and the fixed end surface of the sliding bearing, where a stagnant polymer melt zone is formed, and consequently, the absence of a smooth transition into the mixing zone creates additional friction in the gap between these surfaces, which also somewhat reduces the throughput forming head. The aim of the invention is to increase the productivity and quality of products by reducing the hydraulic resistance and improving the melt homogenization. This goal is achieved by the fact that in the forming corner head for the manufacture of plastic products the mixing element is hemispherical in shape with a convex surface directed toward the auger, with screw grooves of rectangular cross section longitudinally in the direction of the hemispherical element whose profile is limited to two convex arcs. The presence of the mixing element, made hemispherical Ci convex surface and screw grooves is an additional screw, which increases the pressure of the melt in front of the forming sleeve and, thereby, increases the throughput of the head by 50-70%, provides additional homogenization and reduces hydraulic resistance and also eliminates stagnant zones due to a smooth transition of the end surface, made in the form of a hemisphere in the course of the melt movement. FIG. 1 shows a molding angle head, a general view, in FIG. 2 shows section A-A in FIG. G, fig o 3 - section bb in fig. one; in fig. And - a mixing element with screw grooves on an enlarged scale. The forming angle head comprises a housing 1, where two are located.

заходный пшек 2, который установлен на подшипниках качени 3 и сколжени 4. Подшипник 4 размещен внутр втулки 5, котора закреплена в корпусе 1 вместе с уплотнительным кольцом 6 с помощью 7, а подшипник 3 качени смонтирован в корпусе 1, ролики 8 которого имеют отверсти 9 (фиг,-2).The lead-in pin 2, which is mounted on rolling bearings 3 and skirting 4. Bearing 4 is placed inside sleeve 5, which is fixed in housing 1 together with sealing ring 6 with 7, and rolling bearing 3 is mounted in housing 1, rollers 8 of which have holes 9 (Fig, -2).

На выходном конце шнека жестко закреплен на резьбе смесительньй элемент 10 полусферической формы с выпуклой поверхностью, направленной в сторону шнека 2. В продольном направлении на полусферическом элементе 10 выполнены винтовые пазы 11 пр моугольного сечени с увеличивающейс в направлении выходного отверсти 12 глубиной, профиль которых ограничен двум выпуклыми дугами 13 и 14 (фиг, 4), Во избежание отворачивани смесительного полусферического элемента 10 предусмотрено поджатие его контргайкой 15.At the exit end of the screw, a mixing element 10 of a hemispherical shape with a convex surface directed toward the screw 2 is rigidly fixed on the thread. In the longitudinal direction on the hemispherical element 10 there are screw grooves 11 of rectangular cross section with a depth increasing towards the outlet 12, the profile of which is limited to two convex arcs 13 and 14 (FIG. 4). To prevent the hemispherical mixing element 10 from being unscrewed, it is provided with a lock nut 15.

Дл смазки подшипника 4 скольжени установлена масленка 16, Дл поджати подшипника 3 качени установлена калибрующа втулка 17, закрепленна фланцем 18 с уплотн ющим кольцом 19 с помощью болтов 20, В калибрующей втулке 17 расположен неподвижно дорн 21 и регулировочные болты 22, В дорне 21 выполнен канал 23 дл охлаждени , сообщенный с патр уб ком 2-4,To lubricate the bearing 4, an oiler 16 is installed, To calibrate the bearing 3 of the roller, a calibration sleeve 17 is installed, fixed by a flange 18 with a sealing ring 19 with bolts 20, the calibration sleeve 22 is fixed to the mandrel 21 and the adjusting bolts 22, the channel 21 has a channel 23 for cooling, communicated with the subassembly 2-4,

На выходе в формующую головку установлен фильтр-рещетка 25, который закреплен втулкой 26,At the exit to the forming head there is a filter grating 25, which is fixed by a sleeve 26,

Корпус 1 головки соединен с экструдером (не показан) с помощью плиты 27. Ось шнека 2 расположена под углом 30-45° к оси экструдера, дл подачи расплава от которого предназначен канал 28.The head body 1 is connected to an extruder (not shown) by means of a plate 27. The screw axis 2 is located at an angle of 30-45 ° to the axis of the extruder, to feed the melt from which the channel 28 is intended.

Формующа углова головка работает следукщим образом.The forming angle head works in the following way.

Расплав полимера, нагнетаемьй экструдером, проходит через фильтррешетку 25 в канал 28, далее материал подхватываетс вращающимс шнеком 2, продавливаетс через отверсти 9 роликов 8 и между ними в зону вращающегос полусферического смесительного элемента 10 с винтовыми пазами 11 и далее попадает в выходное отверстие 12, образованное внешней поверхностью дорна 21 и внутренней поверхностью калибрующей втулки The polymer melt blown by the extruder passes through the filter grating 25 into channel 28, then the material is picked up by the rotating screw 2, is pressed through the holes 9 of the rollers 8 and between them into the area of the rotating hemispherical mixing element 10 with screw grooves 11 and then goes into the outlet hole 12 formed the outer surface of the mandrel 21 and the inner surface of the calibrating sleeve

093144093144

При замене дорна 21 и втулки 17 на меньший и.пи больший диаметры можно получить полые издели различных геометрических размеров, J Шнек 2 и смесительньй полусферический элемент 10 совместно привод т с во вращение электродвигателем через вариатор (не показаны).By replacing the mandrel 21 and bushings 17 with smaller and larger diameters, hollow products of various geometrical dimensions can be obtained, J Auger 2 and mixing hemispherical element 10 are jointly driven by an electric motor through a variator (not shown).

В зазоре, образованном между по0 верхностью калибрующей втулки 17 и поверхностью вращающегос элемента 10, возникает сложный сдвиг, которьй снижает эффективную в зкость и уменьшает гидравлическое сопротив5 ление, что позвол ет существенно увеличить объемную скорость выхода экструдата. В зоне сложного сдвига происходит усиленна гомогенизаци , что положительно сказываетс на ка0 честве изделий.In the gap formed between the surface of the calibrating sleeve 17 and the surface of the rotating element 10, a complex shift occurs, which reduces the effective viscosity and reduces the hydraulic resistance, which significantly increases the volumetric rate of extrudate yield. In the zone of complex shift, enhanced homogenization occurs, which has a positive effect on the quality of the products.

Варьиру скорость вращени смесительного элемента 10 и шнека 2, а также величину зазора, можно легко добиватьс оптимального технологи5 . ческого режима переработки полимера с любыми физико-хим 1чески ш свой ,ствами.By varying the speed of rotation of the mixing element 10 and the screw 2, as well as the size of the gap, it is possible to easily achieve optimum technology. cic regime of polymer processing with any physical and chemical properties.

I Пр моугольное сечение винтовых пазов 11 способствует еще большемуI The rectangular cross section of the screw grooves 11 contributes even more.

увеличению давлени , расплава при его прохождении через смесительный полусферический элемент 10. the increase in pressure, the melt as it passes through the mixing hemispherical element 10.

Экспериментальные исследовани проводились на опытной установке, состо щей из экструдера с черв ком диаметром 40 мм и длиной 640 мм, формующей головки со шнеком 2 диаметром 75 мм длиной нареЗлЧИ 60 мм и полусферическим смесительным элементом радиусом 35 мм. Глубина винтовых пр моугольных пазов постепенно увеличиваетс по ходу дв скени полимера от оси шнека по периферийной поверхности полусферы до 7 мм, ширина канавки составл ет 11 мм. При вращениь: дополнительного шнека (75 об/ми);) с посто ннь1м давлением , создаваег-1ым основным шнеком (2,0 Ша) S при получении труб из ПВХ наружным диаметром 50 мм, толщиной 2,5 мм при тe fflepaтype экструзии , производительность головки увеличивапась на 65% по сравнению с известной головкой. Производительность определ ют по объ5 емному расходу. Производительность по ПВХ в известной головке составила 313,0 г/мин, а в головке предложенной конструкции 516,0 г/мин.Experimental studies were carried out on a pilot plant consisting of an extruder with a 40 mm diameter and 640 mm long screw, a die with a screw 2 with a diameter of 75 mm and an SLRT of 60 mm and a hemispherical mixing element with a radius of 35 mm. The depth of the screw rectangular grooves gradually increases along the twist of the polymer from the screw axis along the peripheral surface of the hemisphere to 7 mm, the width of the groove is 11 mm. During rotation: an additional screw (75 rev / m);) with constant pressure, created by the 1st main screw (2.0 Sha) S when producing PVC pipes with an outer diameter of 50 mm, 2.5 mm thick during heat extrusion, head capacity increased by 65% compared with the known head. Capacity is determined by volumetric flow rate. The productivity of PVC in the known head was 313.0 g / min, and in the head of the proposed design 516.0 g / min.

Производительность по полиэтилену ПЭВД при температуре при тех же остальных параметрах соответственно возросла с 137,7 г/мин до 233,8 г/мин, что составл ет 69%.The productivity of LDPE polyethylene at a temperature with the same other parameters increased accordingly from 137.7 g / min to 233.8 g / min, which is 69%.

Использование изобретени позволит обеспечить прирост производительности на 50-70% по сравнению с известной головкой, повысить наФиг . 1The use of the invention will provide a performance increase of 50-70% compared with the known head, to increase the figure. one

дежность и качество полимерных изделий путем эф4эективной гомогенизации и ликвидации застойных зон и пригаров полимера и повысить механическую прочность.Reliability and quality of polymer products by effective homogenization and elimination of stagnant zones and polymer burns and increase mechanical strength.

Экономический зффект от внедрени предлагаемой формующей головки на одном промышгеенном экструдере составит около 53,0 тыс. руб. в год.The economic effect from the introduction of the proposed forming head on one industrial extruder will be about 53.0 thousand rubles. in year.

А-АAa

//

Фиг. 5FIG. five

7070

/J/4/ J / 4

Фиг,FIG

Claims

FORMING ANGULAR HEAD FOR PRODUCTION OF PLASTIC PRODUCTS by ed. St. No. 927529, characterized in that, in order to increase productivity and product quality by reducing hydraulic resistance and improving melt homogenization, the mixing element is made hemispherical in shape with a convex surface directed towards the screw, and screw grooves are made in the longitudinal direction on the hemispherical element rectangular section with increasing depth in the direction of the outlet, the profile of which is limited by two convex arcs.

f 1 1 and