Патентний огляд конструкцій основного обладнання лінії

1) Пристрій безперервного формування полімерної труби зображений на рисунку 3.4 [ ].

1 – полімерна труба; 2 – екструзійна головка; 3 – трубчастий елемент;
4 – порожнина; 5 – канал; 6 – калібрувальна втулка; 7 – холодна ванна
Рисунок 3.4 – Пристрій безперервного формування полімерної труби

Пристрій працює в такий спосіб. Під час вмикання вентилятора з навколишнього середовища з боку вільного кінця полімерної труби починає всмоктуватися оточуюче повітря. Охолодна вода, що подається крізь трубчастий елемент, нагрівається за рахунок теплообміну з нагрітою в результаті охолодження полімерної труби водно-повітряної суміші, розпилюється в порожнині полімерної труби, що інтенсифікує процес охолодження полімерної труби з боку її внутрішньої поверхні. Процес охолодження полімерної труби з боку її зовнішньої поверхні відбувається поступово у калібрувальній втулці та охолодних ваннах. Утворена нагріта повітряно-водяна суміш видаляється за межі пристрою крізь канал. При цьому нагріта повітряно-водяна суміш, що рухається в каналі, відіграє роль своєрідного теплоізолятора, що запобігає небажаному охолодженню екструзійної головки і забезпечує в ній рівномірне температурне поле, що сприяє одержанню полімерної труби високої якості.

Переваги такої конструкції це коаксіальне розміщення зазначених каналу та трубчастого елемента забезпечує утворення рівномірного температурного поля екструзійної головки, що сприяє одержанню полімерної труби високої якості.

Недоліками є нагріта в результаті охолодження внутрішньої поверхні сформованої полімерної труби повітряно-водяна суміш видаляється за межі пристрою крізь канал, який розміщений ззовні трубчастого елемента для подачі охолодної води. Це перешкоджає охолодженню охолодною водою екструзійної головки і запобігає передчасному охолодженню полімеру в екструзійній головці.

2) Екструдер гранулятор зображений на рисунку 3.5 [ ].

1 – рама; 2 – завантажувальний бункер; 3 – камера; 4 – заслінка;

5 – камера; 6 – шнек; 7 – матриця; 8 – отвори; 9 – одноперий ніж;

10 – двигун; 11 – вал; 12 – перегрібач; 13 – палець; 14 – лопатка;

15 – вал; 16 – палець; 17 – пружина;
Рисунок 3.5 – Екструдер гранулятор

Екструдер гранулятор працює таким чином. Після запуску привода проводиться його розігрів. При працюючому шнеку та перегрібачі в бункер подають невеликі порції зволоженої кормосуміші із подрібненого зерна та сінного борошна, добиваючись розігріву пресової камери до температури 50-60 °C. Суміш захоплюється витками шнека і подається в пресову камеру, де нагрівається в процесі стиску, набуваючи необхідної пластичності. Під великим тиском кормосуміш продавлюється через отвори в матриці і виходить назовні у вигляді джгутів. Одноперий ніж механізму розрізання гранул, який приводиться в обертання від шнека через палець, що торкається зовнішньої поверхні матриці та розрізає джгути на певної довжини гранули, які потім розстилають тонким шаром, дають підсохнути, а потім затарюють.

Переміщаючи заслінку, регулюють подачу суміші, спостерігаючи за навантаженням на привод шнека екструдера-гранулятора. Коли електропривод вийде на нормальний режим, заслінку залишають в цьому положенні. Коли частина завантажувального вікна перекрита заслінкою, частина корму осідає на ній зверху, але встановлені під кутом лопатки перегрібачі зміщують корм по заслінці до отвору приймальної камери.

Переваги даної конструкції: привід ножа механізму розрізання джгутів на гранули використано шнек, до центра вільного кінця якого прикріплено палець, що проходить через центральний отвір матриці і на виступаючому за межі матриці кінці має закріплений на пальці ніж, навантажений пружиною..

Недоліками є складність конструкції, додаткові затрати електроенергії та матеріалів.

3) Черв’ячний прес для переробки композицій на основі термопластів зображений на рисунку 3.6 [ ].

Рисунок 3.6 – Схема черв’ячного преса

Черв'ячний прес працює наступним чином: в зону завантаження подають сировину (на рисунку показано стрілкою). У випадку виготовлення монолітних виробів сировиною є гранульовані чи порошкоподібні термопласти з необхідними технологічними домішками, а при виготовленні спінених виробів сировиною є попередньо підготовлена у вигляді гранул композиція термопластів із спінюючим агентом. У зоні завантаження матеріал підхоплюється витком черв'яка транспортується вздовж матеріального циліндра і, просуваючись вперед, починає плавитись під дією тиску та високої температури.

Перевагами даного преса є покращення переробки композицій на основі термопластів, та досягнення хорошого стану та стабілізації перед формуванням, за рахунок високоякісного змішування та гомогенізації розплаву, що в результаті підвищує продуктивність пресу, покращує якість готових продуктів та зменшує кількість бракованих виробів.

Недоліками є те, що в зоні стабілізації розплаву матеріалу переріз черв’яка зменшений, а отже ослаблений і це може негативно вплинути на міцність черв’яка і в цілому на роботу преса.

4) Черв’ячний екструдер зображений на рисунку 3.7 [ ].

1 – корпус; 2 – черв’як; 3 – горловина; 4 – важільний механізм;

5 – заслінка; 6 – пружина; 7 – з’єднання

Рисунок 3.7 – Черв’ячний екструдер

Черв’ячний екструдер працює таким чином. Матеріал потрапляє в завантажувальну горловину, звідки прямує безпосередньо в корпус, де захоплюється витками черв'яка та транспортується в напрямку формуючої головки. При перевищенні протитиску перероблюваного матеріалу на вході в формуючу головку значення, на яке відрегульована пружина, черв'як, долаючи опір останнього, перемішується в напрямку хвостовика, тягнучи елемент важільного механізму, який в свою чергу приводить в рух заслінку, яка перекриває завантажувальний отвір і навпаки, при зменшенні протитиску перероблюваного матеріалу на вході в формуючу головку черв'як під дією пружини переміщується в напрямку від хвостовика, тягнучи за собою, через важільний механізм, заслінку, відкриваючи завантажувальну горловину.

Перевагами даного екструдера є те що, змінюючи по довжині точку опори важеля, можна досягти відповідності зміни протитиску в головці та зміни потоку перероблюваного матеріалу. Використання описаної корисної моделі дозволить отримувати екструзійні полімерні вироби без наявності дефектів, зменшивши при цьому кількість бракованої продукції.

Недоліками є додаткові затрати матеріалу, а також погано нагріта поверхня.

5)Екструдер зображений на рисунку 3.8 [ ].

1 – патрубок завантаження; 2 – корпус; 3 – шнек; 4 – конічний наконечник; 5 – калібрувальна матриця; 6 – привод; 7 – силова передача;

8 – витки; 9 – циліндрична частина; 10 – лопатки; 11 – конусоподібна частина; 12 – частина; 13 – ось шнека; 14 – формуючі канали

Рисунок 3.7 – Черв’ячний екструдер

Екструдер працює наступним чином. Вихідний продукт із патрубка завантаження надходить в зону витків шнека і захоплюється останнім за рахунок різниці сил тертя між продуктом і стінками корпусу та витками шнека. При цьому відбувається одночасне ущільнення продукту.

У зазорі між циліндричною частиною шнека і корпусом, а також конічним наконечником і матрицею утворюються зони інтенсивного змішування з метою отримання однорідної суміші. Потім у зоні гомогенізації відбувається ущільнення і роздрібнювання продукту, що спричиняє утворення розплаву.

Коли продукт попадає в зону циліндричної частини, він додатково підігрівається за рахунок підвищення сили тертя і тиску, що спричиняє інтенсивне механічне перемішування за допомогою лопаток, фізико-хімічні перетворення, термомеханічну деструкцію і в подальшому доведення продукту до однорідності. Однорідний продукт виходить із матриці крізь формуючі канали.

Перевагами даного екструдера є підвищена якість гранул обробленого продукту за рахунок регулювання термомеханічного впливу і розширення технологічні можливості екструдера по виробництву продуктів різного полікомпонентного складу, тобто розширена сфера використання екструдера.

Недоліками є те що він не підходить технічно і занадто громісткий.

Висновок: в результаті патентного пошуку встановлено, що сучасні тенденції інтенсифікації процесу екструзії направлені на підвищення продуктивності, покращення процесу гомогенізації, інтенсифікації процесу охолодження. В запропонованій конструкції апарата не використовуються технічні рішення захищені правами інтелектуальної власності, а отже апарат є патентно чистим. Регламент патентного пошуку наведено в Додатку В.

Метою модернізації є підвищення продуктивності, мета досягається оптимізацією геометрії шнека та інтисифікації охолодження у розтрублюючому пристрою.