ДВУХКАНАЛЬНАЯ ЭКСТРУЗИОННАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО ПРОФИЛЬНОГО ПОЛОЗКА С ПРИМЕНЕНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ
TWO-CHANNEL EXTRUSION HEAD FOR MAKING POLYMER SHAPED RUNNER USING ULTRASOUND OSCILLATIONS

Изобретение относится к области оборудования для переработки полимерных материалов и может быть использовано в нефтехимической промышленности, в частности для изготовления мебельного полозка.
Известна двухканальная экструзионная головка для изготовления полимерной облицовочной рейки, содержащая корпус, выполненный разъемным с системой охлаждения. Вкладыши образуют между собой два формующих канала профильного сечения. Внутренняя поверхность профильного вкладыша образована синусоидальной кривой. В местах вогнутости указанной поверхности продольно расположены стержни (патент РФ №2189314, МКИ В29С 47/12, 2002. Бюл. №26).
Недостатком указанной экструзионной головки является сложность конструкции и монтажа, так как головка состоит из двух секций и двух вкладышей, которые требуют необходимой точности при монтаже, то есть соблюдение соосности относительно продольно расположенных стержней, что может привести к искажению поперечного сечения профильной формы и ухудшению качества экструдируемых изделий.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является многоручьевая экструзионная головка для изготовления полимерных профильных изделий с применением ультразвуковых колебаний, которая содержит корпус, обойму с дорном и каналами профильного сечения для прохождения расплава полимера, сообщенные с питающим каналом головки и магнитострикционный излучатель (патент РФ №2147989, МКИ В29С 47/12, 2002. Бюл. №12, прототип).
Недостатком известной экструзионной головки является сложность конструкции и монтажа, так как головка состоит из двух полуцилиндрических секций и разъемного дорна, состоящего из двух секций крестообразной формы, которые монтируются в цилиндрическую обойму. Соединение полуцилиндрических секций и разъемного дорна требует необходимой точности при монтаже, то есть соблюдения соосности относительно продольно расположенных полуцилиндрических секций и дорна, что может привести к искажению поперечного сечения профильной формы и ухудшению качества экструдируемых изделий.
В указанной конструкции не достигается равномерного проникновения ультразвуковых колебаний непосредственно на всю массу расплава полимера, поскольку магнитострикционный излучатель расположен в ограниченной в ограниченной области только в центре разъемного дорна, поэтому снижение вязкости расплава в пристенном слое экструдата незначительно и мало влияет на повышение производительности и качества поверхности изделий.
Изобретение направлено на решение задачи упрощения конструкции экструзионной головки и повышения производительности и качества полимерного мебельного полозка.
Указанная задача решается за счет того, что двухканальная экструзионная головка для изготовления полимерного мебельного полозка с применением ультразвуковых колебаний, содержащая корпус, выполненный разъемным из двух секций с системой охлаждения, образующие формующие каналы профильного сечения, сообщающихся с питающим каналом головки и магнитострикционные излучатели. При этом на формующей головке установлены магнитострикционные преобразователи в верхней секции над профильными проточками, поверхность которых образована в виде Ш-образного профиля, а система охлаждения выполнена в виде трех проточных каналов прямоугольного сечения, симметрично расположенных в верхней секции.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что на формующей головке установлены магнитострикционные преобразователи в верхней секции над профильными проточками, поверхность которых образована в виде Ш-образного профиля, а система охлаждения выполнена в виде трех проточных каналов прямоугольного сечения, симметрично расположенных в верхней секции.
Технический результат, обеспечиваемый двухканальной экструзионной головкой для изготовления полимерного мебельного полозка, выражается в упрощении конструкции и улучшении качества мебельного полозка, благодаря выбору оптимальной геометрии поперечного сечения формующих каналов.
Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 - поперечный разрез двухканальной экструзионной головки для изготовления полимерного мебельного полозка с применением ультразвуковых колебаний; на фиг.2 - поперечное сечение получаемого мебельного полозка.
Двухканальная экструзионная головка для изготовления полимерного мебельного полозка, в соответствии с фиг.1, содержит разъемный корпус, состоящий из двух секций верхней 1 и нижней 2, в котором расположены формующие каналы 3, образованные в верхней секции, поверхность сечения которых имеет Ш-образный профиль. Формующие каналы 3 снабжены системой охлаждения, состоящей из трех симметрично расположенных 4 для перетока воды в верхней секции 1, через которые осуществляется подвод и отвод хладагента.
Верхняя секция 1 и нижняя секция 2 корпуса соединяются между собой болтами 5.
Над формующими каналами 3 на верхней поверхности головки смонтированы магнитострикционные преобразователи 6 типа ПМС-6-22, с возможностью подключения их к источнику 7 ультразвуковых колебаний УЗГ1-4.
Присоединение экструзионной головки к экструдеру осуществляется с помощью фланца (не показано).
Двухканальная экструзионная головка для изготовления полимерного мебельного полозка с применением ультразвуковых колебаний работает следующим образом.
Расплав полимера, нагнетаемый шнеком экструдера, попадает в питающий канал, далее в формующие каналы 3, образованные в верхней секции 1. Формующие каналы 3 придают расплаву полимера Ш-образную форму мебельного полозка в соответствии с фиг.2. Верхняя 1 и нижняя 2 секции изготовлены из стали 45 с высоким классом Ra 0,8 чистоты поверхности соприкосновения, что позволяет при совмещении указанных деталей получать при сборке цельные, без малейших зазоров, формующие каналы 3, при продавливании через которые струи расплава полимера на поверхности мебельного полозка не образуется следов от мест соединения деталей. Мебельный полозок выходит из формующих каналов с глянцевой поверхностью с высоким классом чистоты.
В верхней секции 1 корпуса экструзионной головки предусмотрено охлаждение экструдируемого мебельного полозка при помощи подачи и отвода хладагента с использованием каналов для перетока воды 4.
При продавливании расплава полимера по формующим каналам на экструдат воздействует наложение ультразвуковых колебаний с помощью магнитострикционных излучателей 6, установленных на верхней плоскости корпуса головки. Источником ультразвуковых волн служит ультразвуковой генератор 7 типа УЗГ1-4, с помощью которого создается наложение колебаний на расплав полимера в зоне формования с фиксированной частотой колебания 18, 19, 20, 22 и 24 кГц.
За счет использования магнитострикционных излучателей происходит понижение вязкости расплава, что уменьшает сопротивление пристенного эффекта истечения расплава на границе с поверхностью формующего канала.
Экспериментальные исследования проводились на опытной установке АТЛ-45, имеющим червяк диаметром 45 мм и длиной 1125 мм.
Экструзионная головка имела следующие геометрические размеры: ширина корпуса 270 мм, длина 300 мм, длина формующих каналов составляла 230 мм. Получали мебельный полозок габаритом 11×26 мм с канавками с высотой буртика 6 мм и шириной канавки 6 мм, толщина днища и буртиков составляла 5 мм. Получали мебельный полозок из полистирола ПС-С ГОСТ20282.
Оптимальный режим экструзии указанного материала при температуре 438-443 К и создаваемом давлении 4,0-5,0 МПа, при фиксированной частоте наложения ультразвуковых колебаний 18, 19, 20, 22 и 24 кГц на расплав полимера в зоне формования.
Технологическая и экономическая эффективность использования предлагаемой двухканальной экструзионной головки для изготовления полимерного мебельного полозка с применением ультразвуковых колебаний состоит в том, что она позволяет:
- повысить производительность и качество выпускаемых изделий за счет воздействия ультразвуковых колебаний на массу экструдируемого полимера в зоне формования;
- исключить неравномерность выхода экструдата за счет симметричного расположения формующих каналов;
- упростить конструкцию экструзионной головки, а также ее сборку и разборку.