RU2142361C1

RU2142361C1 - Extrude head with adjustable profile of forming channel

Info

Publication number: RU2142361C1
Application number: RU98118397A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Остриков; О.В. Абрамов; Р.В. Ненахов
Original assignee: Воронежская государственная технологическая академия
Priority date: 1998-10-08
Filing date: 1998-10-08
Publication date: 1999-12-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; extrusion treatment of thermoplastic materials. SUBSTANCE: extruder head has die with forming channel, profiling plate, follower and roller. Profiling plate is made for overlapping the forming channel. Head die has spring whose opposite end is rigidly secured on extruder body. Die provided with diametric projections which can displace in follower guides. The latter are arranged in parallel with screw axis. Radial slot is made on outer surface of die. Profiling plate with hole is arranged in this slot. Hole of plate registers with hole of forming channel being of similar shape with channel hole. Other end of plate is connected with roller in contact with follower. EFFECT: provision of stabilization of pressure in pre-die zone of extruder at changing of parameters of process when extruding different materials. 2 dwg

Description

Изобретение относится к переработке термопластичных материалов и может быть использовано в отраслях промышленности, применяющих экструзию. The invention relates to the processing of thermoplastic materials and can be used in industries using extrusion.

Известна головка шприцмашины (экструдера) с регулируемым профилем формующего отверстия (канала), состоящая из пакета профилеобразующих пластин, поджатых к опорной плите головки экструдера с возможностью их перемещения в направлении перекрывания формующей щели и снабженных пазами, взаимодействующими с выставляющим органом, выполненным в виде ромбообразного элемента со смонтированными в его вершинах роликами, причем выставляющий орган кинематически связан со сменным копиром [Авторское свидетельство СССР N 295684, кл. B 29 F 3/04, 12.02.71., Бюл. N 8]. A known head of a syringe machine (extruder) with an adjustable profile of the forming hole (channel), consisting of a package of profile-forming plates pressed against the base plate of the head of the extruder with the possibility of their movement in the direction of overlapping of the forming slit and provided with grooves interacting with the exposing organ, made in the form of a rhomboid element with rollers mounted at its tops, and the exposing organ is kinematically connected with a removable copier [USSR Author's Certificate N 295684, cl. B 29 F 3/04, 12.02.71., Bull. N 8].

Недостатком известной головки является сложность конструкции механизма регулирования профиля формующего отверстия, вследствие чего стабильность проведения процесса экструзии не гарантируется. Невозможность автоматического регулирования величины давления (выставление заданного профиля производится в ручную) приводит к ухудшению не только качества получаемого продукта, но и его внешнего вида. Кроме того, известная головка является узкоспециализированной, предназначенной только для изготовления протекторных заготовок, что ограничивает область ее применения. A disadvantage of the known head is the complexity of the design of the mechanism for regulating the profile of the forming hole, as a result of which the stability of the extrusion process is not guaranteed. The inability to automatically control the pressure (setting the desired profile is manual) leads to a deterioration not only in the quality of the product, but also in its appearance. In addition, the known head is highly specialized, intended only for the manufacture of tread blanks, which limits its scope.

Технической задачей изобретения является стабилизация давления в предматричной зоне экструдера при изменении технологических параметров процесса в ходе экструдирования различного исходного сырья за счет "автоматического" варьирования проходного сечения формующих каналов головки. An object of the invention is to stabilize the pressure in the prematrix zone of the extruder when changing technological parameters of the process during extrusion of various feedstock due to the "automatic" variation of the flow area of the forming channels of the head.

Поставленная задача достигается тем, что в головке экструдера с регулируемым профилем формующего канала, содержащей матрицу с формующим каналом, профилеобразующую пластину, выполненную с возможностью перекрывания формующего канала, копир и ролик, согласно изобретению матрица головки снабжена пружиной, противоположный конец которой жестко закреплен на корпусе экструдера, и выполнена с диаметрально расположенными выступами, имеющими возможность перемещения в направляющих копира, расположенных параллельно оси шнека экструдера, причем на наружной поверхности матрицы выполнен радиальный паз, в котором расположена профилеобразующая пластина, выполненная с отверстием, совмещенным с формующим каналом и имеющим одинаковую с ним форму, при этом другой конец пластины соединен с роликом, контактирующим с копиром. The problem is achieved in that in the head of the extruder with an adjustable profile of the forming channel, containing a matrix with the forming channel, a profile forming plate configured to overlap the forming channel, a copier and a roller, according to the invention, the head matrix is equipped with a spring, the opposite end of which is rigidly fixed to the extruder body , and is made with diametrically spaced protrusions having the ability to move in the guides of the copier, parallel to the axis of the screw of the extruder, on the outer surface of the matrix formed radial groove in which is located profileobrazuyuschaya plate made with an opening aligned with the channel and forming with it having the same shape, while the other end plate is connected to the roller in contact with the cam.

При нарушении устойчивого режима работы экструдера (пульсации производительности и давления в случае наличия неравномерности в смеси) или изменении режима работы, например при смене состава смеси, требуется изменение проходного сечения отверстий формующей головки. In case of violation of the stable operation mode of the extruder (pulsation of productivity and pressure in the case of unevenness in the mixture) or a change in the operating mode, for example, when changing the composition of the mixture, a change in the flow area of the holes of the forming head is required.

В предлагаемом устройстве предусматривается "автоматическое" регулирование профиля формующего канала за счет неизбежных пульсаций давления в предматричной зоне экструдера. The proposed device provides for "automatic" regulation of the profile of the forming channel due to the inevitable pressure pulsations in the prematrix zone of the extruder.

Так, в случае превышения максимально допустимой величины давления в предматричной зоне подпружиненная матрица под действием чрезмерных давлений перемещается в сторону выхода продукта, заставляя тем самым катиться ролик по копиру, увлекая профилеобразующую пластину вверх и увеличивая проходное сечение формующего канала матрицы. Образующийся больший зазор между выходным концом шнека и предматричной зоной экструдера, а также более открытый канал для прохода продукта способствуют стабилизации величины давления. Максимальное проходное сечение для течения расплава продукта соответствует проходному сечению формующего канала матрицы. So, in case of exceeding the maximum allowable pressure in the prematrix zone, the spring-loaded matrix moves under the influence of excessive pressures towards the product outlet, thereby forcing the roller to roll along the copier, drawing the profile-forming plate up and increasing the passage section of the matrix forming channel. The resulting larger gap between the output end of the screw and the prematrix zone of the extruder, as well as a more open channel for the passage of the product contribute to the stabilization of the pressure. The maximum flow area for the melt flow of the product corresponds to the flow area of the forming channel of the matrix.

Пределы регулирования, геометрия копира определяются размерами формующих каналов матрицы и реологическими свойствами перерабатываемого сырья. The limits of regulation, the geometry of the copier are determined by the size of the forming channels of the matrix and the rheological properties of the processed raw materials.

Конструкция головки предусматривает возможность замены имеющегося копира на копир с другой геометрией в случае изменения технологических параметров экструзионного процесса при переходе на новый вид сырья. Наличие сменных копиров с различной геометрией обеспечивает универсальность экструзионной головки, что позволяет перерабатывать широкий спектр материалов. The design of the head provides for the possibility of replacing the existing copier with a copier with a different geometry in the event of a change in the technological parameters of the extrusion process when switching to a new type of raw material. The presence of interchangeable copiers with different geometries provides the versatility of the extrusion head, which allows you to process a wide range of materials.

Выполненный в матрице перпендикулярный паз для размещения профилеобразующей пластины располагается максимально близко к ее краю с условием соблюдения жесткости конструкции. Это необходимо для устранения застойных зон расплава продукта. The perpendicular groove made in the matrix to accommodate the profile-forming plate is located as close to its edge as possible, subject to structural rigidity. This is necessary to eliminate stagnant zones of the product melt.

Пружина подобрана таким образом, что она отрегулирована на определенное усилие отжатия, при превышении которого она расжимается. The spring is selected in such a way that it is adjusted for a certain pressing force, beyond which it expands.

При стабилизации режима работы экструдера давление и, соответственно, усилие отжатия снижаются и матрица под действием пружины возвращается в исходное положение. With the stabilization of the extruder operating mode, the pressure and, accordingly, the pressing force are reduced and the matrix is returned to its original position under the action of the spring.

На фиг. 1 изображена предлагаемая головка экструдера в поперечном разрезе; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1. In FIG. 1 shows the proposed extruder head in cross section; in FIG. 2 is a view A in FIG. 1.

На фиг. 1 показаны корпус экструдера 1, шнек 2, матрица 3, сменный копир 4 с направляющими 10, пружина 5. Матрица 3 содержит формующий канал 6, профилеобразующую пластину 7 с отверстием 8, причем на другом конце пластины 7 установлен ролик 9. In FIG. 1 shows the body of the extruder 1, screw 2, matrix 3, a removable copier 4 with guides 10, spring 5. Matrix 3 contains a forming channel 6, a profile forming plate 7 with a hole 8, and a roller 9 is installed on the other end of the plate 7.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. The proposed device operates as follows.

Под давлением, развиваемым шнеком 2 экструдера, продукт поступает в предматричную зону и продавливается через формующий канал 6 матрицы 3. Окончательную форму продукт получает проходя через отверстие, образованное формующим каналом 6 и профилеобразующей пластиной 7. Максимальное сечение этого отверстия соответствует проходному сечению формующего канала матрицы (т.к. отверстие формующего канала 6 и отверстие 8 профилеобразующей пластины 7 имеют одинаковую форму). Причем проходное сечение образованного отверстия устанавливается "автоматически" в зависимости от продукта и развиваемого экструдером давления, т. е. под напором продукта подпружиненная матрица 3 сдвигается вперед (или назад), перемещая соответственно и профилеобразующую пластину 7 до тех пор, пока не образуется требуемое проходное сечение отверстия для данных условий процесса. Таким образом, устанавливается устойчивый режим работы экструдера с заданным диапазоном изменения давления в предматричной зоне. В случае возникающих пульсаций давления и производительности, которые превышают усилие отжатия пружины 5, матрица 3 под действием этой пружины сдвигается по направляющим 10 копира 4, размещенных параллельно оси шнека, вперед. Ролик 9, перемещаясь по копиру 4, поднимает пластину 7 вверх и увеличивает проходное сечение формующего канала 6 матрицы. Under the pressure developed by the screw 2 of the extruder, the product enters the pre-mold zone and is forced through the forming channel 6 of the matrix 3. The final shape of the product is obtained through the hole formed by the forming channel 6 and the profile forming plate 7. The maximum section of this hole corresponds to the passage section of the forming channel of the matrix ( since the hole of the forming channel 6 and the hole 8 of the profile-forming plate 7 have the same shape). Moreover, the bore of the formed hole is set “automatically” depending on the product and the pressure developed by the extruder, that is, under the pressure of the product, the spring-loaded matrix 3 moves forward (or back), moving the profile-forming plate 7, respectively, until the required bore is formed hole section for given process conditions. Thus, a stable mode of operation of the extruder is established with a given range of pressure changes in the prematrix zone. In the event of pulsations of pressure and productivity that exceed the squeezing force of the spring 5, the matrix 3 under the action of this spring is shifted along the guides 10 of the copier 4, placed parallel to the axis of the screw, forward. The roller 9, moving along the copy 4, raises the plate 7 up and increases the flow area of the forming channel 6 of the matrix.

Таким образом, использование изобретения позволит оптимизировать процесс экструдирования различного исходного сырья за счет "автоматического" регулирования проходного сечения формующего канала матрицы, а также за счет достигнутой универсальности экструзионной головки. Предлагаемое устройство решает проблему стабилизации давления и производительности, что позволяет получать экструдаты высокого качества. Thus, the use of the invention will optimize the process of extrusion of various feedstock due to the "automatic" regulation of the bore of the forming channel of the matrix, as well as due to the universality of the extrusion head. The proposed device solves the problem of pressure stabilization and productivity, which allows to obtain high quality extrudates.

Claims

An extruder head with an adjustable profile of the forming channel, comprising a matrix with a forming channel, a profile forming plate configured to overlap the forming channel, a copier and a roller, characterized in that the head matrix is equipped with a spring, the opposite end of which is rigidly fixed to the extruder body, and is made diametrically located protrusions having the ability to move in the guides of the copier, parallel to the axis of the screw of the extruder, and on the outer surface of the matrix is made a radial groove in which the profile-forming plate is located, made with a hole aligned with the forming channel and having the same shape with it, while the other end of the plate is connected to the roller in contact with the copier.