Экструдер для переработки полимерных материалов

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ(71) Заявители Государственное научное учреждение Научно-исследовательский центр проблем ресурсосбережения Национальной академии наук Беларуси Учреждение образования Гродненский государственный университет имени Янки Купалы(72) Авторы Барсуков Владимир Георгиевич Грахольская Екатерина Владимировна Свириденок Анатолий Иванович(73) Патентообладатели Государственное научное учреждение Научно-исследовательский центр проблем ресурсосбережения Национальной академии наук Беларуси Учреждение образования Гродненский государственный университет имени Янки Купалы(57) 1. Экструдер для переработки полимерных материалов, содержащий загрузочный бункер, обогреваемый цилиндр с расположенным в нем шнеком, снабженным наконечником,привод шнека, экструзионную головку и гомогенизирующий элемент, отличающийся тем, что гомогенизирующий элемент выполнен в виде втулки и расположен на конце обогреваемого цилиндра со стороны экструзионной головки, а наконечник шнека выполнен с опорным участком, расположенным внутри втулки, причем втулка и/или наконечник шнека выполнены с продольными или наклонными пазами. 2. Экструдер по п. 1, отличающийся тем, что втулка выполнена шлицевой, а опорный участок наконечника стержня гладким. 39062007.10.30 3. Экструдер по п. 2, отличающийся тем, что внутри шлицевой втулки дополнительно установлено опорное кольцо. 4. Экструдер по п. 1 или 3, отличающийся тем, что на опорной поверхности наконечника или под ней выполнены продольные или наклонные пазы. 5. Экструдер по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что наконечник шнека выполнен упрочненным, а втулка изготовлена из антифрикционного материала.(56) 1. А.с. 1117225 А , МПК 29 5/08. Устройство для изготовления изделий из полимерных композиционных материалов /Б.И. Купчинов, В.Г. Барсуков, В.И. Индучный,М.Ф. Кравченко и Р.А. Лукинский заявл. 18.05.83 опубл. 07.10.84 // Бюл.37. 2. Патент 10355798 А 1 , МПК В 25 В 27/00. Вспомогательное средство для освобождения резьбовых соединений и приспособление к нему/заявл. 28.11.2003, опубл. 09.06.2005. 3. Износ оборудования при переработке пластмасс / Е.А.Стамбурский, А.И.Бейль,В.П.Карливан, Ю.А. Беспалов. - М. Химия, 1985. - С. 162-198. 4. Патент 3222879 А 1 , МПК 29 3/02. Устройство для гомогенизации экструдируемых расплавов полимеров// , заявл. 18.06.1982, опубл. 22.12.1983. Полезная модель относится к области полимерного машиностроения, в частности к экструзионному оборудованию для переработки полимерных материалов, и может быть использована для производства профильных изделий, труб, шлангов, листов, пленок, а также волокнисто-пористых полимерных материалов. Известен экструдер для переработки полимерных материалов, включающий загрузочный бункер, обогреваемый цилиндр с расположенным в нем шнеком, привод шнека и экструзионную головку, причем шнек снабжен наконечником, выполненным в виде отдельной детали, установленной на оправке, прикрепленной к винтовому валу шнека 1. Недостатком такого экструдера является низкая долговечность и слабый гомогенизирующий эффект. Известен экструдер для переработки полимерных материалов, включающий загрузочный бункер, обогреваемый цилиндр и шнек с приводом, причем шнек выполнен с удлиненным наконечником типа торпеда, соединенным с винтовым валом шнека при помощи винтового соединения и специального опорного кольца 2. Такой экструдер позволяет повысить гомогенность расплава путем перемешивания при помощи наконечника и облегчить демонтаж наконечника за счет применения одноразового разрушаемого механически или физически, или химически опорного кольца. Недостатком такой конструкции является малая долговечность оборудования, обусловленная износом шнека и цилиндра. Известны конструкции экструдеров, в которых цилиндры и шнеки выполнены из материалов, подверженных поверхностному упрочнению методами химико-термической обработки или наплавки износостойких покрытий 3. Такой подход позволяет повысить износостойкость оборудования, однако в большинстве случаев экструдеры комплектуются несколькими шнеками для обеспечения требуемой долговечности. Наиболее близким по конструкции и принципу действия к предлагаемому техническому решению является экструдер, включающий загрузочный бункер, обогреваемый цилиндр с расположенным в нем шнеком, снабженным наконечником, привод шнека,экструзионную головку, выполненную в виде корпуса с каналом для расплава, и гомогенизирующий элемент, выполненный в виде диска 4. Экструдер позволяет повысить гомогенность расплава за счет перемешивания в зазоре между корпусом и диском, а также в отверстиях диска при выполнении его с продольными отверстиями (прототип). 2 39062007.10.30 Недостатком прототипа является недостаточная долговечность шнека и цилиндра вследствие изнашивания в процессе эксплуатации. Задачей полезной модели является повышение долговечности оборудования. Задача решается тем, что в экструдере для переработки полимерных материалов, содержащем загрузочный бункер, обогреваемый цилиндр с расположенным в нем шнеком,снабженным наконечником, привод шнека, экструзионную головку и гомогенизирующий элемент, согласно полезной модели, гомогенизирующий элемент выполнен в виде втулки и расположен на конце обогреваемого цилиндра со стороны экструзионной головки, а наконечник шнека снабжен опорным участком, расположенным внутри втулки, причем втулка и(или) наконечник выполнены с продольными или наклонными пазами. Возможны различные варианты исполнения, которые включают выполнение втулки из антифрикционного материала, а наконечника шнека поверхностно или объемно упрочненным выполнение втулки шлицевой, а опорного участка наконечника гладким установку в шлицевой втулке со стороны опорной поверхности наконечника дополнительного опорного кольца выполнение на опорной поверхности наконечника или под ней продольных или наклонных пазов. Вышеуказанные особенности конструкции экструдера являются существенными признаками, так как каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи. Существенные отличительные признаки конструкции экструдера являются новыми,так как их использование в известном уровне техники, аналогах и прототипе не обнаружено, что позволяет характеризовать конструкцию по совокупности существенных признаков соответствующей критерию новизна. Единая совокупность новых существенных признаков с общеизвестными существенными признаками позволяет решить поставленную задачу и достичь новый технический результат. Новое техническое решение по конструкции экструдера является результатом разработки конструкции и творческого вклада, полученного без использования нормативнотехнической документации, стандартов или каких-либо рекомендаций в данной области техники для решения поставленной задачи, является оригинальным по конструктивному исполнению, неочевидным для специалистов соответствующей отрасли, характеризуется необходимым критерием изобретательский уровень. Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид экструдера на фиг. 2 - зона сопряжения наконечника с гомогенизирующим элементом фиг. 3 - поперечное сечение (А-А) фиг. 2 зоны сопряжения для случая втулки шлицевой, а опорной поверхности наконечника гладкой фиг. 4 - поперечное сечение (А-А) фиг. 2 зоны сопряжения, вариант выполнения наконечника с продольными пазами на опорной поверхности фиг. 5 - вариант выполнения наконечника с продольными пазами и дополнительно установленным опорным кольцом внутри втулки фиг. 6 - поперечное сечение (Б-Б) фиг. 5 зоны сопряжения, вариант выполнения втулки с пазами и гладким опорным кольцом фиг. 7 - поперечное сечение (Б-Б) фиг. 5 зоны сопряжения, вариант выполнения втулки гладкой, а опорного кольца с наружными пазами фиг. 8 - вариант выполнения наконечника с продольными пазами, расположенными внутри наконечника. Экструдер состоит из загрузочного бункера 1, цилиндра 2, на котором установлены нагреватели 3, шнека 4 с наконечником 5, привода шнека 6 и экструзионной головки 7,прикрепленной к цилиндру посредством крепежных элементов 8. На конце цилиндра 2 со 3 39062007.10.30 стороны экструзионной головки 7 установлен гомогенизирующий элемент 9, который выполнен в виде втулки. Наконечник шнека 5 выполнен с опорным участком 10, расположенным внутри втулки и взаимодействующим с ней по сопряженным поверхностям. При этом втулка или наконечник выполнены с продольными или наклонными пазами 11. Как вариант исполнения, втулка 9 может быть выполнена со шлицевыми пазами,а опорная поверхность наконечника гладкой. Внутри шлицевой втулки 9 может быть дополнительно установлено опорное кольцо 12. В ином исполнении пазы 11 могут быть выполнены внутри наконечника 5, как это изображено на фиг. 6. Экструдер работает следующим образом. Полимерный материал в виде гранул, крошки или порошка засыпается в загрузочный бункер 1, захватывается шнеком 4, приводимым во вращение от привода 6. Перемещаясь вдоль цилиндра 2, нагретого нагревателями 3, материал расплавляется, гомогенизируется и выдавливается в экструзионную головку 7. Проходя через пазы 11, материал дополнительно гомогенизируется. Повышение долговечности оборудования в предложенной конструкции обеспечивается за счет уменьшения интенсивности изнашивания рабочей поверхности цилиндра и гребней витков шнека, поскольку благодаря особому исполнению втулки 9 и наконечника 5 шнека 2 устраняется прямой контакт гребней витков шнека с цилиндром. Скольжение шнека по цилиндру, реализуемое в аналогах и прототипе, в предлагаемой конструкции исключается. Наконечник шнека вместе с гомогенизирующей втулкой создают опорный узел, поднимая шнек над цилиндром. Благодаря этому заменяется трение пары шнек-цилиндр на трение пары наконечник-втулка. В предложенной конструкции легко сделать сопрягаемые детали (втулку и наконечник) износостойкими, за счет соответствующего выбора материалов и их термообработки. Например, втулка может быть выполнена из антифрикционного материала (чугун, бронза), а наконечник из поверхностно или объемно упрочненной стали. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5