УСТРОЙСТВО ПОДГОТОВКИ ФОРМОВОЧНОЙ СМЕСИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИТНОГО МАТЕРИАЛА (ВАРИАНТЫ)
DEVICE FOR PREPARATION OF MOULDING MIXTURE FOR MAKING ARTICLES FROM COMPOSITE MATERIAL (VERSIONS)

Изобретение относится в области подготовки и предварительной обработки материалов перед формованием и может быть использовано для производства изделий из композитного материала, например вторичного полиэфирного волокна, как наполнителя и связующего полимера или полимера песчаной смеси для изготовления изделий различной формы, в том числе черепицы, плитки, конструкций деталей и машин.
Известны конструкции устройств для периодического смешивания, таких как, например, смесителей Banbury, имеющих два противовращающихся ротора, которые осуществляют интенсивное перемешивание эластомерного полимера(ов).
Известна конструкция экструдера, описанного в патенте US 4897236, в котором раскрыты способ и аппарат для непрерывного получения резиновой смеси, где ингредиенты смеси подают, перемешивают и гомогенизируют в двухшнековом экструдере.
Недостатком известных конструкций являются громоздкость и сложность конструкции, нестабильность обработки исходного продукта, вызванная сложностью траектории перемещения продукта, в силу чего возможны местные перегревы в местах перехода, что приводит к возможному его запиранию в переходах.
Известна линия по производству изделий из композитного материала и устройство для подготовки формовочной смеси по патенту РФ на полезную модель №116808, состоящая из устройства для подготовки формовочной смеси, осуществляющего продвижение смеси по двум сформированным в его корпусе разнотемпературным зонам при одновременном перемешивании, и устройство формования, представляющее собой гидравлический пресс. Разнотемпературные зоны устройства для подготовки формовочной смеси выполнены с возможностью обеспечения последовательно-постепенного нагрева смеси и дальнейшего поддержания температуры, соответствующей температуре плавления вязкого связующего, при этом протяженность зон находится в зависимости от интенсивности перемешивания и скорости прохождения смеси, а устройство формования выполнено с верхней подвижной плитой пресс-формы и нижней неподвижной плитой.
Недостатком устройства подготовки формовочной смеси является недостаточная стабильность работы, которая обусловлена забиванием смесью рабочей полости устройства.
Задачей изобретения является создание простой конструкции, обладающей высокой стабильностью и надежностью, обеспечивающей равномерное прохождение формовочной смеси.
Технический результат достигается за счет использования дополнительного шнека, лопасти которого проходят между витками основного шнека, устраняя налипание массы композитного материала.
Поставленная задача достигается тем, что устройство подготовки формовочной смеси для изготовления изделий из композитного материала содержит корпус с нагревом, в котором с возможностью вращения установлен основной шнек с расположенными на нем лопастями с образованием зон механической обработки, которые расположены по линии, охватывающей вал спирали. Дополнительно устанавливают не менее одного шнека с расположенными на нем лопастями. Шнеки установлены с возможностью вращения в противоположном направлении. Диаметры шнеков выполнены одинаковыми, либо диаметр одного шнека больше величины диаметра другого. Конструктивно шнеки выполнены наборными и одна из частей шнека имеет винтообразные выступы. Шнек имеет участки с лопастями, выполненными с разнопеременным шагом. Лопасти шнеков выполняют с зеркальным углом наклона и со сдвигом шага спирали, который выбирают эмпирически, исходя из условия очищения нижнего шнека, при этом лопасти на верхнем шнеке по своим размерам соответствуют либо отличаются от лопастей, находящихся в нижнем шнеке.
Количество лопастей на шнеке выбирают пропорционально пластичности загружаемой смеси, а ширину и высоту лопастей выбирают в пропорционально пластичности загружаемой смеси. Лопасти расположены по линии, охватывающей шнек по спирали, витки которой уплотняются в выходной зоне, при этом плотность расположения лопастей в ряду уменьшается к выходной зоне. Угол наклона лопастей выбирают в зависимости от конфигурации основного шнека для выполнения функции очистки. Шнеки располагают в горизонтальной плоскости, либо в вертикальной, либо в наклонной.
Для понимания сущности конструкции ниже приведены графические материалы, которые никоим образом не ограничивают все возможные варианты реализации заявленного технического решения.
На чертежах показана конструкция устройства подготовки формовочной смеси для изготовления изделий из композитного материала при горизонтальном расположении шнеков, на фиг. 1 изображена схема устройства, на фиг. 2 показан вид сбоку, расположение лопастей, на фиг. 3 показан общий вид устройства.
Устройство подготовки формовочной смеси состоит из корпуса 1, в котором расположены верхний шнек 2 и нижний шнек 3 с лопастями 4. Корпус 1 закреплен на станине 5. Шнек 2 приводится в движение с помощью электродвигателя 6 через редуктор 7 и нижний шнек 3 - через мотор-редуктор 8. Устройство имеет загрузочный бункер 9, а корпус 1 выполнен с возможностью нагрева, температура нагрева контролируется термодатчиками 10. Устройство подготовки может содержать устройство плавного пуска электропривода с регулируемой частотой.
Устройство подготовки формовочной смеси работает следующим образом. Сырье подается в загрузочный бункер 8 и под собственной массой просыпается в нижнюю часть корпуса 1, где продвигается нижним основным шнеком 3 по направлению от загрузочного бункера.
Продвижение и промешивание массы внутри корпуса 1 устройства осуществляется за счет вращения шнеков 2 и 3 с лопастями 4, которые приводятся в движение мотор-редуктором (верхний шнек) и электродвигателем и редуктором (нижний шнек).
Основной нижний 3 шнек отвечает за функции промешивания и продвижение массы через зоны нагрева по корпусу 1. Верхний 2 дополнительный шнек выполняет дополнительные функции, направленные на облегчение подачи сырья к основному 3 шнеку, путем дополнительного ворошения загружаемых материалов. Верхний 2 шнек предотвращает забивание загрузочного 9 бункера и возможное зависание сырья в нем.
Помимо прочего, дополнительный верхний 2 шнек способствует более равномерному по сравнению с одношнековой конструкцией продвижению и перемешиванию сырья в корпусе 1. За счет того, что оба шнека вращаются со значительным перехлестом лопастей 4, при этом лопасть 4 шнека практически достает до оси вала шнека, но не соприкасается с ним, этим достигается самоочищение шнеков и предотвращение образования пробок из массы сырья внутри корпуса 1. Лопасти 4 шнеков промешивают массу, снимают ее с соседнего шнека и с внутренней поверхности корпуса 1.
Овальное сечение корпуса 1 позволяет легко и эффективно решить вопрос удаления и отвода водных паров и газов, естественным путем скапливающихся в верхней части трубы.
При движении сырья по корпусу 1 через зоны нагрева (в каждой зоне установлены термодатчики 10 для контроля температуры) испаряется остаточная влага (как из наполнителя массы, так и из полимерной основы). Далее происходит плавление и пластификация полимерной основы, и благодаря этому можно наполнить ее песком или прочим наполнителем. После пластификации полимер равномерно промешивается с наполнителем с обволакиванием каждой отдельной частицы наполнителя. Доходя до последней зоны нагрева в корпусе 1, загруженное сыпучее сырье преобразуется в однородную пластичную массу, состоящую из расплава полимера, насыщенного наполнителем и пигментом для придания цвета.
По завершении процесса открывается заслонка и выгружается готовая полимерпесчаная масса.
Горячая масса в консистенции тугого теста готова для последующей формовки в то или иное изделие в соответствующей пресс-форме, установленной на рабочий стол пресса, либо иными способами формовки полимерпесчаной массы.
Основными достоинствами предлагаемой конструкции устройство подготовки формовочной смеси является:
- наличие 2-х параллельно расположенных шнеков внутри корпуса;
- независимая система привода шнеков;
- привод основного рабочего шнека от электродвигателя через редуктор;
- привод вспомогательного шнека от мотор-редуктора;
- возможность независимого и асинхронного управления скоростью вращения шнеков.
Основной конструктивной особенностью конструкции является наличие второго шнека, работающего одновременно с основным и выполняющего вспомогательные функции.
Функции вспомогательного шнека
- обеспечение подачи сырья на основной шнек экструдера (особенно актуально для материалов, имеющих легкую «пушную» фракцию низкой плотности);
- предотвращения локального «залипания» сырья и образование пробок внутри корпуса;
- очищение основного рабочего шнека за счет перехлеста лопастей при вращении шнеков;
- возможность обратной подачи на любом из шнеков.
Использование овального сечения корпуса создает в верхней части корпуса зону разрежения и возможность свободной дегазации и отведения из него водяных паров, испаряемых из сырья (наполнитель/полимер) в процессе приготовления пластичной композитной массы.
Предлагаемая конструкция устройства подготовки формовочной смеси обладает широкой универсальностью, позволяет изменять размерность основных узлов в широком диапазоне для создания различных модификаций устройства, предназначенных для работы с разными видами сырья и показателями производительности по выдаче готовой массы за единицу времени (модельный ряд оборудования).