Черв’як екструдера

Реферат: Черв'як екструдера містить вал з послідовно розташованими хвостовиком, робочою зоною з гвинтовою нарізкою, а також наконечником, спорядженим пружним елементом і встановленим з можливістю зворотно-поступального руху в осьовому отворі вала. Наконечник з боку хвостовика вала споряджено штоком з розташованим на його кінці поршнем, при цьому ділянка осьового отвору вала між наконечником і поршнем заповнено в'язкою рідиною, а в осьовому отворі вала на зазначеній ділянці закріплено нерухому дросельну шайбу. UA 102908 U (54) ЧЕРВ'ЯК ЕКСТРУДЕРА UA 102908 U UA 102908 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до обладнання для перероблення термопластичних полімерів і пластмас, а також гумових сумішей, і може бути використана в конструкціях черв'яків черв'ячних екструдерів. Для перероблення термопластичних матеріалів широкого поширення набули одно- та двочерв'ячні екструдери, основними робочими органами яких є черв'яки. Так, відомий черв'як екструдера, що містить вал з послідовно розташованими хвостовиком, робочою зоною з гвинтовою нарізкою, а також знімним наконечником [Рябинин Д.Д., Лукач Ю.Е. Червячные машины для переработки пластических масс и резиновых смесей. - М.: Машиностроение, 1965. - С. 209, рис. 101]. Конструкція цього черв'яка дає змогу змінювати форму й розміри наконечника, а отже й дещо поліпшувати перероблення сировини певного виду. Проте він не може компенсувати можливих коливань продуктивності екструдера, спричинених, наприклад, нестабільністю властивостей вихідної сировини, а отже й не може забезпечити одержання продукції зі стабільними розмірами й формою. Найбільш близьким аналогом є черв'як екструдера, що містить вал з послідовно розташованими хвостовиком, робочою зоною з гвинтовою нарізкою, а також наконечником, спорядженим пружним елементом і встановленим з можливістю зворотно-поступального руху в осьовому отворі вала [Патент України № 93385 U, МПК В29В 17/00, заявл. 08.05.2014, опубл. 25.09.2014, бюл. № 18]. Цей черв'як забезпечує переміщення наконечника відносно робочої зони черв'яка залежно від тиску, що діє на наконечник, а отже згладжування пульсацій потоку розплаву на виході з екструдера й більш стабільну роботу екструдера в цілому. Проте з точки зору деформації полімерів цей черв'як реалізує так звану модель Гука, яка забезпечує ефективне згладжування лише різких пульсацій потоку розплаву значної величини. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалити черв'як екструдера, у якому нове конструктивне виконання його наконечника забезпечує ефективне згладжування пульсацій потоку розплаву значної величини в широкому діапазоні як їх величин, так і швидкості змінювання, а отже й одержання продукції зі стабільними розмірами й формою. Поставлена задача вирішується тим, що в черв'яку екструдера, що містить вал з послідовно розташованими хвостовиком, робочою зоною з гвинтовою нарізкою, а також наконечником, спорядженим пружним елементом і встановленим з можливістю зворотно-поступального руху в осьовому отворі вала, згідно з пропонованою корисною моделлю, новим є те, що наконечник з боку хвостовика вала споряджено штоком з розташованим на його кінці поршнем, при цьому ділянка осьового отвору вала між наконечником і поршнем заповнено в'язкою рідиною, а в осьовому отворі вала на зазначеній ділянці закріплено нерухому дросельну шайбу. При цьому в найприйнятніших прикладах виконання черв'яка пружний елемент встановлено між поршнем та дном осьового отвору вала або між наконечником і дросельною шайбою. Спорядження наконечника черв'яка штоком з розташованим на його кінці поршнем, заповнення частини отвору вала між наконечником і поршнем в'язкою рідиною, а також розміщення в отворі вала нерухомої дросельної шайби істотно розширює технологічні можливості черв'яка. Так, у разі розташування пружного елемента між поршнем та дном осьового отвору вала під час роботи екструдера з точки зору деформації полімерів цей черв'як реалізується не як модель Гука, як у найближчому аналозі, а модель Максвелла (послідовне розташування пружного елемента й поршня). При цьому відповідно до цієї моделі, під час раптової зміни тиску з боку розплаву на наконечник черв'яка спочатку стрибкоподібно здеформується пружний елемент, а потім уже "деформуватиметься" ділянка отвору вала з розташованим на ній поршнем (за рахунок плавного перетікання в'язкої рідини крізь дросельну шайбу). У разі ж розташування пружного елемента між наконечником і дросельною шайбою під час роботи екструдера з точки зору деформації полімерів цей черв'як реалізується вже модель Кельвіна-Фойхта (паралельне розташування пружного елемента й поршня). При цьому відповідно до цієї моделі деформація пружного елемента дорівнює деформації її в'язкого елемента. Таким чином, пропонована конструкція черв'яка ефективно "гасить" будь-які коливання витрати розплаву поблизу наконечника черв'яка (тобто на вході в екструзійну головку), що забезпечує одержання екструдованої продукції зі стабільними розмірами й формою. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображено: на Фіг. 1 - загальний вигляд черв'яка; на Фіг. 2 - виносний елемент А на Фіг. 1, приклад розташування пружного елемента між поршнем та дном осьового отвору вала; 1 UA 102908 U 5 10 15 20 25 на Фіг. 3 - виносний елемент А на Фіг. 1, приклад розташування пружного елемента між наконечником і дросельною шайбою. Черв'як екструдера містить вал 1 з послідовно розташованими хвостовиком 2, робочою зоною 3 з гвинтовою нарізкою, а також наконечником 4, спорядженим пружним елементом 5 (наприклад, пружиною стиснення) і встановленим з можливістю зворотно-поступального руху в осьовому отворі 6 вала 1. Наконечник 4 з боку хвостовика вала 2 споряджено штоком 7 з розташованим на його кінці поршнем 8, при цьому ділянка осьового отвору 6 вала 1 між наконечником 4 і поршнем 8 заповнено в'язкою рідиною, а в осьовому отворі 6 вала 1 на зазначеній ділянці закріплено нерухому дросельну шайбу 9. Штифт 10, що проходить крізь овальний отвір 11 наконечника 4, фіксує його від провертання відносно робочої зони 3 черв'яка (Фіг. 1). Пружний елемент 5 при цьому може бути встановлено або між поршнем 8 і дном осьового отвору 6 вала 1 (Фіг. 2), або між наконечником 4 і дросельною шайбою 9 (Фіг. 3). Черв'як працює в такий спосіб. Сировина, що підлягає переробленню, послідовно просувається нарізкою робочої частини 3 від хвостовика 2 до наконечника 5, поступово ущільнюється, нагрівається і плавиться. Під час раптового небажаного підвищення тиску з боку екструзійної головки (не показано) відбувається переміщення наконечника 4 у бік хвостовика 2 черв'яка, а отже скорочення загальної довжини черв'яка та збільшення об'єму робочого каналу екструдера з боку наконечника 4, що сприяє зниженню тиску. Також під час руху наконечника 2 в осьовому отворі 6 вала 1 відбувається поступове перетікання в'язкої рідини з об'єму перед дросельною шайбою 9 в об'єм за неї (тобто здійснюється достатньо повільний рух наконечника 4). Після певного зниження тиску наконечник 4 повністю або частково повертається у вихідне положення, після чого тиск у робочому каналі екструдера стабілізується. При цьому незалежно від пропускної здатності дросельної шайби 9 та жорсткості пружного елемента 5 забезпечується ефективне "гасіння" коливань тиску на вході в екструзійну головку екструдера. Пропонована корисна модель, нескладна у виготовленні та експлуатації, істотно поліпшить умови роботи черв'ячних екструдерів. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 1. Черв'як екструдера, що містить вал з послідовно розташованими хвостовиком, робочою зоною з гвинтовою нарізкою, а також наконечником, спорядженим пружним елементом і встановленим з можливістю зворотно-поступального руху в осьовому отворі вала, який відрізняється тим, що наконечник з боку хвостовика вала споряджено штоком з розташованим на його кінці поршнем, при цьому ділянка осьового отвору вала між наконечником і поршнем заповнено в'язкою рідиною, а в осьовому отворі вала на зазначеній ділянці закріплено нерухому дросельну шайбу. 2. Черв'як за п. 1, який відрізняється тим, що пружний елемент встановлено між поршнем та дном осьового отвору вала. 3. Черв'як за п. 1, який відрізняється тим, що пружний елемент встановлено між наконечником і дросельною шайбою. 2 UA 102908 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3