УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕДЕНИЯ ЭКСТРУДИРУЕМОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ПРИ ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ТЕМПЕРАТУРЕ
PLANT FOR ANALYSIS OF PLASTIC EXTRUDED MATERIAL BEHAVIOUR AT VARYING TEMPERATURE

Изобретение относится к области экструдирования материалов растительного происхождения и может быть использовано для определения свойств экструдируемых и гранулируемых древесных опилок и компонентов комбикормов.
За прототип принят прибор для экструдирования пластического материала [Патент на изобретение RU №2422056, 27.06.2011 г., БИ №18], который включает в себя цилиндрическую камеру предварительного сжатия прессуемого материала, с расположенной на ее торцевой стенке, опертой на тензометрическую опору, сменной фильерой в цилиндрической оболочке.
Также известно устройство для определения реологических параметров прессуемого материала при постоянной его температуре [Карташов Л.П., Полищук В.Ю. Системный синтез технологических объектов АПК / Л.П. Карташов, В.Ю. Полищук. - Екатеринбург: УрО РАН, 1998. 185 с.].
Недостатком данных конструкций является получение показаний только в условиях температуры окружающей среды.
Техническим результатом изобретения является расширение технических возможностей прибора для экструдирования пластического материала.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для исследования поведения экструдируемого пластического материала при изменяющейся температуре, включающая цилиндрическую камеру предварительного сжатия прессуемого материала 1 с расположенной на ее торцевой стенке, опертой на тензометрическую опору 2, сменной фильерой 3 в камере сжатия прессуемого материала 4. Причем цилиндрическая камера предварительного сжатия материала 1 оборудована втулкой 5 и имеет электрические нагреватели 6 и датчик температуры 7, расположенные в корпусе камеры предварительного сжатия прессуемого материала 1.
На фигуре 1 изображена установка для исследования поведения экструдируемого пластического материала при изменяющейся температуре.
На фигуре 2 изображена установка для исследования поведения экструдируемого пластического материала при изменяющейся температуре со сменной гильзой.
На фигуре 3 изображена установка для исследования поведения экструдируемого пластического материала при изменяющейся температуре с набором сменных гильз.
Основание 8 установки имеет отверстия 9 для наблюдения за экструдированием и вывода проводов от тензометрических датчиков и отверстия 10 для удаления экструдата. Тензометрическая опора 2 установлена в основании 8. На тензометрической опоре 2 установлено тензометрическое кольцо 11.
На тензометрическом кольце 11 установлена торцевая стенка камеры сжатия прессуемого материала 4, на которую сменная фильера 3 опирается буртиком 12. На торцевой стенке камеры сжатия прессуемого материала 4 установлен корпус камеры предварительного сжатия материала 1, который прикреплен к тензометрической опоре 2 винтами 13. В корпусе камеры предварительного сжатия материала 1 помещен плунжер 14. В корпусе камеры предварительного сжатия материала 1 может быть установлена сменная гильза 15, которая прикреплена к корпусу камеры предварительного сжатия материала 1 винтами 16. В корпусе камеры предварительного сжатия материала 1 может быть установлен набор сменных гильз 17.
Корпус камеры предварительного сжатия материала 1 оборудован втулкой 5, электрическими нагревателями 6 и датчиком температуры 7, расположенными в камере предварительного сжатия материала 1. Корпус камеры предварительного сжатия материала 1 имеет плотный контакт с торцевой стенкой камеры сжатия прессуемого материала 4. Цилиндрическая оболочка тензометрического кольца 11 является упругим элементом для измерения нагрузки на торцевую поверхность камеры сжатия прессуемого материала 4. Цилиндрическая оболочка сменной фильеры 3 является упругим элементом для измерения нормальных осевого и радиального напряжений в прессуемом материале.
Установка работает следующим образом. На электрические нагреватели 6 подают ток, при этом происходит нагрев корпуса камеры предварительного сжатия материала 1 до заданной температуры и его термостатирование посредством терморегулятора 18. Прессуемый материал загружают в камеру предварительного сжатия материала 1 Прямой ход плунжера 14 происходит в результате нагружения установки на прессе, предназначенном для испытания механических свойств материалов. При этом происходит уплотнение материала в камере предварительного сжатия материала 1. Давление в камере предварительного сжатия материала 1 возрастает и после преодоления сопротивления сменной фильеры 3 происходит экструдирование материала.
Плунжер 14 имеет в верхней части опорную головку с резьбовыми отверстиями для болтов, предназначенных для создания усилия обратного хода плунжера (на фигуре 1, 2, 3 условно не показаны).
Установка цилиндрической оболочки сменной фильеры 3 в торцевой стенке камеры сжатия прессуемого материала 4 через разъемное соединение в виде буртика 12 позволяет избежать влияния на деформацию оболочки сменной фильеры 3 деформации, вызванной меридиональным моментом в торцевой стенке камеры сжатия 4 от нагрузки со стороны прессуемых в камере предварительного сжатия 1 опилок. Это увеличивает протяженность зоны однородного напряженно-деформированного состояния в оболочке сменной фильеры 3 и позволяет размещать тензометрические датчики ближе к входному отверстию оболочки и получить информацию о напряженном состоянии экструдируемого материала в этой области, где напряжения возрастают наиболее интенсивно.
Деформация тензометрического кольца 11 определяет нормальные осевые напряжения во входном сечении сменной фильеры 3.
Сменная гильза 15 позволяет использовать сменные фильеры 3 с различным диаметром канала, устанавливаемые в сменных торцевых стенках камеры сжатия прессуемого материала 4. Диаметр полости гильзы 15 выделяет участок торцевой стенки вокруг входного отверстия сменной фильеры 3. Это позволяет моделировать условия входа прессуемого материала в канал фильеры прессового оборудования на производстве в зависимости от параметров рабочего пространства.
Использование набора сменных гильз 17 с сопряженными цилиндрическими поверхностями 19 дает возможность с необходимой точностью получить требуемый диаметр полости гильзы, используя необходимые гильзы из набора.
Установка заявляемой конструкции позволяет в лабораторных условиях определять влияние температуры экструдируемого материала на коэффициент контактного трения и предел текучести экструдируемого пластического материала, коэффициент консистенции и индекс течения экструдируемого псевдопластика, исследовать влияние сопротивления фильеры прессованию, плотность и органолептические свойства экструдата, длины, диаметра и размеров входной полости фильеры.