RU2536844C1 - Material deformation processing device (versions) - Google Patents
Material deformation processing device (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2536844C1 RU2536844C1 RU2013132867/02A RU2013132867A RU2536844C1 RU 2536844 C1 RU2536844 C1 RU 2536844C1 RU 2013132867/02 A RU2013132867/02 A RU 2013132867/02A RU 2013132867 A RU2013132867 A RU 2013132867A RU 2536844 C1 RU2536844 C1 RU 2536844C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- protrusions
- screw
- pairs
- housing
- distance
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 42
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 6
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene Substances 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 241001075517 Abelmoschus Species 0.000 description 2
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- FGRBYDKOBBBPOI-UHFFFAOYSA-N 10,10-dioxo-2-[4-(N-phenylanilino)phenyl]thioxanthen-9-one Chemical compound O=C1c2ccccc2S(=O)(=O)c2ccc(cc12)-c1ccc(cc1)N(c1ccccc1)c1ccccc1 FGRBYDKOBBBPOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Press Drives And Press Lines (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к атомной, металлургической, горной, машиностроительной, пищевой промышленности и может быть использована при производстве заготовок и изделий из порошков композиционных, полимерных и других пластичных масс путем их экструзии с использованием шнекового пресса.The group of inventions relates to the nuclear, metallurgical, mining, engineering, food industries and can be used in the manufacture of blanks and products from powders of composite, polymer and other plastic masses by extrusion using a screw press.
Известен шнековый пресс для переработки высококонцентрированных полидисперсных материалов, включающий корпус, втулку, на внутренней поверхности которой выполнены винтовые волнообразные рифы с периодически изменяющимся поперечным сечением впадин произвольной формы, шнек и многоканальный пресс-инструмент. Волнообразные впадины рифов смещены друг относительно друга таким образом, что площадь поперечного сечения всех рифов в любом произвольном сечении корпуса одинакова (RU 2092318 C1, опуб. 10.10.1997). Формуемая масса удерживается от проворота вместе со шнеком рифами, изготовленными на втулке, вставленной в корпус шнекового пресса.Known screw press for processing highly concentrated polydisperse materials, including a housing, a sleeve, on the inner surface of which are made spiral wave reefs with periodically changing cross section of hollows of arbitrary shape, a screw and a multi-channel press tool. The wave-like recesses of the reefs are offset from each other so that the cross-sectional area of all reefs in any arbitrary section of the hull is the same (RU 2092318 C1, publ. 10.10.1997). The moldable mass is kept from turning together with the screw reefs made on a sleeve inserted into the screw press housing.
Однако известный пресс не обеспечивает высокую степень деформационной обработки материала и гомогенность его структуры.However, the known press does not provide a high degree of deformation processing of the material and the homogeneity of its structure.
Задачей изобретения является повышение качества получаемых заготовок и изделий.The objective of the invention is to improve the quality of the resulting blanks and products.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, заключается в обеспечении высокой степени деформационной обработки материала и получении заготовок и изделий с гомогенной структурой.The technical result, which provides a solution to the problem, is to provide a high degree of deformation processing of the material and to obtain blanks and products with a homogeneous structure.
Технический результат достигается тем, что устройство для деформационной обработки материалов по первому варианту содержит шнековый пресс, включающий корпус с цилиндрической внутренней поверхностью и шнек, каждый из которых имеет, по меньшей мере, один деформационный участок, расположенный между витками шнека, при этом корпус пресса имеет на внутренней поверхности, по меньшей мере, одного деформационного участка выступы, расположенные в ряд по окружности и с зазором между ними и наружной цилиндрической поверхностью шнека между его витками, а шнек имеет на наружной поверхности, по меньшей мере, одного деформационного участка выступы, расположенные в ряд по окружности и с зазором между ними и внутренней поверхностью корпуса, при этом размеры выступов в осевом направлении и их расположение выбраны таким образом, что при нахождении выступов корпуса и выступов шнека друг напротив друга они образуют пары выступов с расстоянием между обращенными друг к другу поверхностями, равным у одних пар выступов минимально допустимому зазору L1, а у других пар выступов - расстоянию L2 не менее половины высоты витка шнека, при этом пары выступов или группы пар выступов с расстоянием L1 и пары выступов или группы пар выступов с расстоянием L2 чередуются в окружном направлении.The technical result is achieved in that the device for the deformation processing of materials according to the first embodiment comprises a screw press comprising a housing with a cylindrical inner surface and a screw, each of which has at least one deformation section located between the turns of the screw, while the press housing has on the inner surface of at least one deformation section, protrusions arranged in a row around the circumference and with a gap between them and the outer cylindrical surface of the screw between its turn kami, and the screw has on the outer surface of at least one deformation section protrusions arranged in a row around the circumference and with a gap between them and the inner surface of the housing, while the dimensions of the protrusions in the axial direction and their location are selected so that when the protrusions of the housing and the protrusions of the screw opposite each other, they form a pair of protrusions with a distance between facing each other surfaces equal in some pairs of protrusions to the minimum allowable gap L 1 , and for other pairs of protrusions to the distance L 2 not less than half the height of the turn of the screw, while the pairs of protrusions or groups of pairs of protrusions with a distance L 1 and pairs of protrusions or groups of pairs of protrusions with a distance L 2 alternate in the circumferential direction.
Технический результат также достигается тем, что устройство для деформационной обработки материалов по второму варианту содержит шнековый пресс, включающий корпус с цилиндрической внутренней поверхностью и шнек, каждый из которых имеет, по меньшей мере, один деформационный участок, расположенный между витками шнека, при этом корпус пресса имеет на внутренней поверхности, по меньшей мере, одного деформационного участка выступы, расположенные в два ряда по окружности и с зазором между ними и наружной цилиндрической поверхностью шнека между его витками, а шнек имеет на наружной поверхности, по меньшей мере, одного деформационного участка выступы, расположенные в ряд по окружности между рядами выступов корпуса и с зазором между выступами шнека и внутренней поверхностью корпуса, при этом размеры выступов в осевом направлении и их расположение выбраны таким образом, что при нахождении выступов корпуса и выступов шнека друг напротив друга они образуют пары выступов с расстоянием между обращенными друг к другу поверхностями, равным у одних пар выступов минимально допустимому зазору L1, а у других пар выступов - расстоянию L2 не менее половины высоты витка шнека.The technical result is also achieved by the fact that the device for deformation processing of materials according to the second embodiment comprises a screw press, comprising a housing with a cylindrical inner surface and a screw, each of which has at least one deformation section located between the turns of the screw, while the press housing has on the inner surface of at least one deformation section protrusions arranged in two rows around the circumference and with a gap between them and the outer cylindrical surface of the screw I am waiting for it in turns, and the screw has on the outer surface of at least one deformation section protrusions located in a row around the circumference between the rows of protrusions of the housing and with a gap between the protrusions of the screw and the inner surface of the housing, while the dimensions of the protrusions in the axial direction and their location chosen in such a way that when the protrusions of the housing and the protrusions of the screw are opposite to each other, they form pairs of protrusions with a distance between the surfaces facing each other equal to the minimum permissible for one pair of protrusions the gap L 1 , and for other pairs of protrusions - the distance L 2 is not less than half the height of the screw turn.
Возможен вариант, когда пары выступов или группы пар выступов с расстоянием L1 и пары выступов или группы пар выступов с расстоянием L2 чередуются в окружном направлении.It is possible that pairs of protrusions or groups of pairs of protrusions with a distance L 1 and pairs of protrusions or groups of pairs of protrusions with a distance L 2 alternate in the circumferential direction.
При этом возможны частные случаи расположения выступов корпуса и шнека.In this case, special cases of the location of the protrusions of the housing and the screw are possible.
В первом случае размеры выступов в осевом направлении и их расположение выбраны таким образом, что при нахождении выступов корпуса обоих рядов и выступов шнека друг напротив друга они образуют пары выступов с расстоянием между обращенными друг к другу поверхностями, равным у одних пар выступов минимально допустимому зазору L1, а у других пар выступов - расстоянию L2 не менее половины высоты витка шнека, при этом пары выступов или группы пар выступов с расстоянием L1 и пары выступов или группы пар выступов с расстоянием L2 чередуются в окружном направлении.In the first case, the dimensions of the protrusions in the axial direction and their location are selected so that when the protrusions of the body of both rows and the protrusions of the screw are opposite to each other, they form pairs of protrusions with a distance between the surfaces facing each other equal to the minimum allowable clearance L for one pair of protrusions 1, while the other pair of projections - Distance L 2 is not less than half the height of the screw turn, the pair of projections or protuberances group pairs with the distance L 1 and a pair of projections or protuberances group pairs with the distance L 2 alternate in the circle th direction.
Во втором случае размеры выступов в осевом направлении и их расположение выбраны таким образом, что при нахождении выступов корпуса одного ряда и выступов шнека друг напротив друга они образуют пары выступов с расстоянием между обращенными друг к другу поверхностями, равным у одних пар выступов минимально допустимому зазору L1, а у других пар выступов - расстоянию L2 не менее половины высоты витка шнека, при этом пары выступов или группы пар выступов с расстоянием L1 и пары выступов или группы пар выступов с расстоянием L2 чередуются в окружном направлении, а при нахождении выступов второго ряда корпуса и выступов шнека друг напротив друга они образуют пары выступов с расстоянием между обращенными друг к другу поверхностями, равным у всех пар выступов минимально допустимому зазору L1.In the second case, the dimensions of the protrusions in the axial direction and their location are selected so that when the protrusions of the housing of one row and the protrusions of the screw are opposite to each other, they form pairs of protrusions with a distance between the surfaces facing each other equal to the minimum allowable gap L for one pair of protrusions 1, while the other pair of projections - Distance L 2 is not less than half the height of the screw turn, the pair of projections or protuberances group pairs with the distance L 1 and a pair of projections or protuberances group pairs with the distance L 2 alternate in okra nom direction, and when the protrusions of the second row and the lugs of the screw housing opposite each other they form a pair of protuberances with the spacing between the facing surfaces of equal for all pairs of projections minimum allowable gap L 1.
В другом варианте пары выступов корпуса одного ряда и выступов шнека имеют расстояние L1, а пары выступов корпуса другого ряда и выступы шнека имеют расстояние L2.In another embodiment, the pairs of protrusions of the housing of one row and the protrusions of the screw have a distance L 1 , and the pairs of protrusions of the housing of another row and the protrusions of the screw have a distance L 2 .
Технический результат также достигается тем, что устройство для деформационной обработки материалов по третьему варианту содержит шнековый пресс, включающий корпус с цилиндрической внутренней поверхностью и шнек, каждый из которых имеет, по меньшей мере, один деформационный участок, расположенный между витками шнека, при этом шнек имеет на наружной поверхности, по меньшей мере, одного деформационного участка выступы, расположенные в два ряда по окружности и с зазором между выступами шнека и внутренней поверхностью корпуса, а корпус пресса имеет на внутренней поверхности, по меньшей мере, одного деформационного участка выступы, расположенные в ряд по окружности между рядами выступов шнека и с зазором между выступами корпуса и наружной цилиндрической поверхностью шнека между его витками, при этом размеры выступов в осевом направлении и их расположение выбраны таким образом, что при нахождении выступов корпуса и выступов шнека по меньшей мере одного ряда друг напротив друга они образуют пары выступов с расстоянием между обращенными друг к другу поверхностями, равным у одних пар выступов минимально допустимому зазору L1, а у других пар выступов - расстоянию L2, не менее половины высоты витка шнека.The technical result is also achieved by the fact that the device for deformation processing of materials according to the third embodiment comprises a screw press, comprising a housing with a cylindrical inner surface and a screw, each of which has at least one deformation section located between the turns of the screw, while the screw has on the outer surface of at least one deformation section, protrusions arranged in two rows around the circumference and with a gap between the protrusions of the screw and the inner surface of the housing, and the housing The css has on the inner surface of at least one deformation section protrusions arranged in a row circumferentially between the rows of protrusions of the screw and with a gap between the protrusions of the housing and the outer cylindrical surface of the screw between its turns, with the dimensions of the protrusions in the axial direction and their location selected so that when the protrusions of the housing and the protrusions of the screw are at least one row opposite each other, they form pairs of protrusions with a distance between facing each other surfaces equal to about the bottom pairs of protrusions the minimum allowable clearance L 1 , and for other pairs of protrusions - the distance L 2 , not less than half the height of the screw auger.
Возможен вариант, когда пары выступов или группы пар выступов с расстоянием L1 и пары выступов или группы пар выступов с расстоянием L2 чередуются в окружном направлении.It is possible that pairs of protrusions or groups of pairs of protrusions with a distance L 1 and pairs of protrusions or groups of pairs of protrusions with a distance L 2 alternate in the circumferential direction.
При этом также возможны два частных случая расположения выступов корпуса и шнека.In this case, two special cases of the location of the protrusions of the housing and the screw are also possible.
В первом случае размеры выступов в осевом направлении и их расположение выбраны таким образом, что при нахождении выступов корпуса и выступов шнека обоих рядов друг напротив друга они образуют пары выступов с расстоянием между обращенными друг к другу поверхностями, равным у одних пар выступов минимально допустимому зазору L1, а у других пар выступов - расстоянию L2 не менее половины высоты витка шнека, при этом пары выступов или группы пар выступов с расстоянием L1 и пары выступов или группы пар выступов с расстоянием L2 чередуются в окружном направлении.In the first case, the dimensions of the protrusions in the axial direction and their location are selected so that when the protrusions of the housing and the protrusions of the screw of both rows are opposite each other, they form pairs of protrusions with a distance between the surfaces facing each other equal to the minimum allowable clearance L for one pair of protrusions 1, while the other pair of projections - Distance L 2 is not less than half the height of the screw turn, the pair of projections or protuberances group pairs with the distance L 1 and a pair of projections or protuberances group pairs with the distance L 2 alternate in the circle th direction.
Во втором случае размеры выступов в осевом направлении и их расположение выбраны таким образом, что при нахождении выступов корпуса и выступов шнека одного ряда друг напротив друга они образуют пары выступов с расстоянием между обращенными друг к другу поверхностями, равным у одних пар выступов минимально допустимому зазору L1, а у других пар выступов - расстоянию L2 не менее половины высоты витка шнека, при этом пары выступов или группы пар выступов с расстоянием L1 и пары выступов или группы пар выступов с расстоянием L2 чередуются в окружном направлении, а при нахождении выступов корпуса и выступов шнека второго ряда друг напротив друга они образуют пары выступов с расстоянием между обращенными друг к другу поверхностями, равным у всех пар выступов минимально допустимому зазору L1.In the second case, the dimensions of the protrusions in the axial direction and their location are selected so that when the protrusions of the casing and the protrusions of the screw of the same row are opposite each other, they form pairs of protrusions with a distance between the surfaces facing each other equal to the minimum allowable gap L for one pair of protrusions 1, while the other pair of projections - Distance L 2 is not less than half the height of the screw turn, the pair of projections or protuberances group pairs with the distance L 1 and a pair of projections or protuberances group pairs with the distance L 2 alternate in okra nom direction, and when the housing and the second row of protrusions screw projections are opposite each other form a pair of protuberances with the spacing between the facing surfaces of equal for all pairs of projections minimum allowable gap L 1.
Также возможен вариант, когда пары выступов шнека водного ряда и выступов корпуса имеют расстояние L1, а пары выступов шнека другого ряда и выступы корпуса имеют расстояние L2.It is also possible that pairs of protrusions of the screw of the water row and protrusions of the casing have a distance L 1 , and pairs of protrusions of the screws of the other row and the protrusions of the casing have a distance L 2 .
Во всех трех вариантах устройства в частных случаях шнек может быть выполнен составным таким образом, что его часть на каждом деформационном участке выполнена в виде, по меньшей мере, одного кольца, жестко связанного с соседней частью шнека, а также корпус может быть выполнен составным таким образом, что его часть на каждом деформационном участке выполнена в виде, по меньшей мере, одного кольца, жестко связанного с соседней частью корпуса.In all three versions of the device, in special cases, the screw can be made integral so that its part on each deformation section is made in the form of at least one ring rigidly connected to the adjacent part of the screw, and the housing can be made integral in this way that its part in each deformation section is made in the form of at least one ring rigidly connected to the adjacent part of the body.
Группа изобретений иллюстрируется чертежами.The group of inventions is illustrated by drawings.
На фиг.1 показано осевое сечение предложенного устройства по второму варианту.Figure 1 shows an axial section of the proposed device according to the second embodiment.
На фиг.2 - деформирующий узел - место А на фиг.1 для первого варианта устройства.Figure 2 - deforming node - place a in figure 1 for the first embodiment of the device.
На фиг.3 - деформирующий узел - место А на фиг.1 для второго варианта устройства.Figure 3 - deforming node - place a in figure 1 for the second variant of the device.
На фиг.4 - деформирующий узел - место А на фиг.1 для третьего варианта устройства.Figure 4 - deforming node - place a in figure 1 for the third variant of the device.
На фиг.5 - вид сбоку деформационного узла по варианту 3.Figure 5 is a side view of the deformation node according to
На фиг.6 - разрез по А-А на фиг.5.In Fig.6 is a section along aa in Fig.5.
На фиг.7 - схема расположения выступов в устройстве по первому варианту.7 is a diagram of the location of the protrusions in the device according to the first embodiment.
На фиг.8 - симметричная схема расположения выступов в устройстве по второму варианту.On Fig is a symmetric arrangement of the protrusions in the device according to the second embodiment.
На фиг.9 - несимметричная схема расположения выступов в устройстве по второму варианту.In Fig.9 is an asymmetric arrangement of the protrusions in the device according to the second embodiment.
На фиг.10 - симметричная схема расположения выступов в устройстве по третьему варианту.Figure 10 is a symmetric arrangement of the protrusions in the device according to the third embodiment.
На фиг.11 - несимметричная схема расположения выступов в устройстве по третьему варианту.11 is an asymmetric arrangement of the protrusions in the device according to the third embodiment.
На фиг.12 - профиль выступов ротора для всех вариантов устройства.On Fig - profile of the protrusions of the rotor for all variants of the device.
На фиг.13 - структура сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМП) в заготовках, полученных на шнековых прессах стандартной комплектации без деформационных узлов.In Fig.13 - the structure of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWP) in the blanks obtained on standard screw presses without deformation nodes.
На фиг.14 - то же в заготовках, полученных с помощью предложенного устройства по второму варианту.On Fig - the same in the blanks obtained using the proposed device according to the second embodiment.
На фиг.15 - излом заготовки из композита, содержащего СВМП и сажу, изготовленной с помощью предложенного устройства, увеличение 5·103.On Fig - fracture of the workpiece from a composite containing UHMW and soot made using the proposed device, an increase of 5 · 10 3 .
На фиг.16 - то же, увеличение 104.In Fig.16 is the same, an increase of 10 4 .
На фиг.17 - излом заготовки композита, содержащего СВМП и чешуйчатый графит, увеличение 5·103.On Fig - fracture of the billet of the composite containing UHMW and flake graphite, an increase of 5 · 10 3 .
На фиг.18 - излом заготовки композита, содержащего кокс и пек.On Fig - fracture of the billet of the composite containing coke and pitch.
Устройство для получения заготовок или изделий из композиционных, или полимерных, или пластифицированных порошковых материалов включает шнековый пресс (фиг.1) с корпусом 1 и шнеком 2 внутри корпуса 1. Корпус 1 и шнек 2 имеют каждый, по меньшей мере, один деформационный участок с выступами (место А на фиг.1). Как корпус 1, так и шнек 2 могут быть как выполнены зацело с выступами, так и могут быть выполнены составными, имеющими специальные вставные кольца, имеющие выступы. Далее описаны частные случаи выполнения всех трех вариантов устройства, в которых корпус 1 и шнек 2 выполнены составными и включают на деформационных участках кольца - статоры, скрепленные с соседними частями корпуса, и роторы, скрепленные с соседними частями шнека 2.A device for producing blanks or products from composite, or polymeric, or plasticized powder materials includes a screw press (Fig. 1) with a
В устройстве по первому варианту (фиг.2) на каждом деформационном участке корпус 1 включает статор 3, закрепленный в углублении корпуса, или между частями корпуса и ротор 4, закрепленный между витками 9 шнека 2 на валу 10 шнека. Как показано на фиг.2, статор 3 выполнен в виде кольца, диаметр внутренней цилиндрической поверхности которого равен внутреннему диаметру остальных частей корпуса 1. Соосно статору 3 в том же углублении установлено кольцо 5, диаметр внутренней поверхности которого равен внутреннему диаметру статора 3. Статор 3 и кольцо 5 могут также быть выполнены в виде одной детали (на чертежах не показано). Функцию кольца 5 также может выполнять участок остальной части корпуса 1 (на чертежах не показано).In the device according to the first embodiment (Fig. 2), at each deformation section, the
На наружной поверхности ротора 4 внутри кольца 5 расположены выступы 8, имеющие различную ширину, например, выступы 8а имеют ширину, равную ширине кольца 5, а выступы 8б имеют ширину меньше ширины кольца 5. В предпочтительном варианте выполнения рабочая поверхность выступов 8 имеет вогнутость, а в сечении, ортогональном к оси шнека 2, касательная к рабочей поверхности каждого выступа 8 в ее крайней точке, ближайшей к статору 3, образует с касательной к внутренней поверхности кольца 5 статора 3 тупой угол α (см. фиг.12). Такая форма выступов 8 способствует очистке поверхности кольца 5, относительно которой скользят выступы 8. Зазор между выступами ротора 4 и цилиндрической поверхностью кольца 5 задается по одной из ходовых посадок для данного номинального размера.On the outer surface of the
На внутренней поверхности статора 3 расположены выступы 6, имеющие различную ширину (размер вдоль оси пресса), например, ширина выступа 6а равна ширине статора 3, а ширина выступа 6б меньше ширины статора 3. В предпочтительном варианте выполнения рабочая поверхность выступов 6 имеет вогнутость, а в сечении, ортогональном к оси шнека 2, касательная к рабочей поверхности каждого выступа 6 в ее крайней точке, ближайшей к ротору 4, образует в этой плоскости с касательной к наружной поверхности ступицы 7 ротора 4 тупой угол (аналогично схеме для выступов 8 ротора 4 на фиг.12). Такая форма выступов 6 способствует очистке поверхности ступицы 7, которая скользит относительно выступов 6. Зазор между выступами 6 статора 3 и наружной цилиндрической поверхностью ступицы 7 ротора 4 (фиг.1) (или дополнительного кольца, установленного на валу шнека, или краевого участка самого шнека - на чертежах не показано), номинальный диаметр которой равен внутреннему диаметру резьбы шнека 2, задается по одной из ходовых посадок для данного номинального размера.On the inner surface of the
Размеры выступов 6 и 8 и их размещение в осевом направлении выбраны таким образом, чтобы при вращении шнека 2 расстояния между обращенными друг к другу боковыми (торцевыми) поверхностями выступов 6 и 8 соответственно статора 3 и ротора 4, находящихся друг напротив друга, то есть расположенных в плоскостях, ортогональных к оси ротора 4, в зависимости от ширины выступа 6а или 6б статора 3 и ширины выступа 8а или 8б ротора 4 были различны и равны поочередно величине допустимого зазора, например, 0,1 мм (L1) и расстоянию не менее половины высоты витка 9 шнека 2 (L2) (на фиг.7 L2 равно трем высотам витка 9 шнека 2). С увеличением этого расстояния степень получаемой материалом деформации уменьшается. При этом пары выступов 6 и 8 или группы пар выступов 6 и 8 с расстоянием L1 и пары выступов 6 и 8 или группы пар выступов 6 и 8 с расстоянием L2 чередуются в окружном направлении, то есть расстояния между выступами могут чередоваться как через одну пару выступов, так и через несколько. В группе пар выступов с одинаковым расстоянием может быть две и более пар выступов, таким образом, чтобы расстояние между выступами менялось как минимум один раз в окружном направлении.The dimensions of the
Также возможен вариант, когда расстояния между выступами не чередуются, а остаются постоянными с каждой стороны от выступов шнека (ротора 4), а именно пары выступов 6 корпуса (статора 3) одного ряда и выступов 8 шнека (ротора 4) имеют расстояние L1, а пары выступов 6 корпуса (статора 3) другого ряда и выступы шнека (ротора 4) имеют расстояние L2 (на чертежах не показано).It is also possible that the distances between the protrusions do not alternate, but remain constant on each side of the protrusions of the screw (rotor 4), namely, the pairs of protrusions 6 of the housing (stator 3) of one row and
Возможны также и другие варианты расположения пар выступов с расстоянием L1 и с расстоянием L2. Например, с одной стороны ротора 4 - пары выступов только с расстоянием L1, а с другой - только с расстоянием L2. Или с одной стороны - расстояние постоянное L1 или L2, а с другой - с чередованием расстояний, и т.д.Other variants of arrangement of pairs of protrusions with a distance L 1 and with a distance L 2 are also possible. For example, on one side of the
Устройство по второму варианту характеризуется, как показано на фиг.3, тем, что на каждом деформационном участке шнек 2 имеет ротор 4 (фиг.1), установленный на валу 10 шнека 2 и закрепленный между витками 9 шнека 2, и расположенные по обе стороны от него два статора 3, являющиеся частями корпуса 1 пресса и разделенные гладким кольцом 5, ширина которого равна максимальной ширине выступов шнека 2. Два статора 3 и кольцо 5 могут быть выполнены в виде единой детали - одного статора (на чертежах не показано). Внутренний номинальный диаметр кольца 5 равен внутреннему диаметру остальных частей корпуса 1. Каждый статор 3 выполнен в виде кольца, диаметр внутренней поверхности которого равен внутреннему диаметру остальных частей корпуса 1. На этой поверхности расположены выступы 6, имеющие различную ширину (размер вдоль оси пресса), например, ширина выступа 6а равна ширине статора 3, а ширина выступа 6б меньше ширины статора 3. Рабочая поверхность выступов 6 вогнута, а в сечении, ортогональном к оси шнека 2, касательная к рабочей поверхности каждого выступа 6 в ее крайней точке, ближайшей к статору 3, образует с касательной к наружной поверхности ступицы 7 ротора 4 тупой угол (аналогично схеме для выступов 8 ротора 4 на фиг.12). Такая форма выступов 6 способствует очистке поверхности ступицы 7, по которой скользят выступы 6.The device according to the second embodiment is characterized, as shown in FIG. 3, in that at each deformation section the
Ступица 7 ротора 4 (фиг.1) выполнена в виде кольца, диаметр внутренней поверхности которого равен диаметру вала 10 шнека 2, а диаметр наружной поверхности равен внутреннему диаметру резьбы шнека 2. На наружной поверхности ступицы 7 ротора 4 расположены выступы 8, имеющие различную ширину, например, выступы 8а имеют ширину, равную ширине кольца 5, а выступы 8б имеют ширину меньше ширины кольца 5. Зазор между этими выступами 8 и внутренней поверхностью кольца 5, разделяющего статоры (или поверхностью корпуса между статорами, или поверхностью статора между рядами выступов), задается по одной из ходовых посадок для номинального диаметра внутренней поверхности кольца 5. Форма рабочей поверхности выступов 8 аналогична их форме в устройстве по первому варианту.The
Размеры выступов 6 и 8 и их размещение в осевом направлении выбраны таким образом, чтобы при вращении шнека 2 расстояния между обращенными друг к другу торцевыми поверхностями пар выступов 6 и 8 соответственно статора 3 и ротора 4, находящихся друг напротив друга в технологической последовательности, то есть расположенных в плоскостях, ортогональных к оси ротора 4, в зависимости от ширины выступа 6а или 6б статора 3 и ширины выступа 8а или 8б ротора 4 равны поочередно минимально допустимому зазору (L1), например, 0,1 мм и расстоянию (L2), не менее половины высоты витка 9 шнека 2. С увеличением этого расстояния степень получаемой материалом деформации кручения уменьшается. При этом пары выступов или группы пар выступов с расстоянием L1 и пары выступов или группы пар выступов с расстоянием L2 чередуются в окружном направлении.The dimensions of the
При этом выступы 8б ротора 4 (фиг.1), имеющие малую ширину, могут быть установлены симметрично относительно статоров 3 (фиг.8). Выступы 8б также могут быть смещены к одному из статорных колец (фиг.9) так, что расстояния между торцевыми поверхностями широких выступов 6а первого левого статора 3 и смещенными к нему узкими выступами 8б ротора 4 при нахождении выступов друг напротив друга при отсутствии узких выступов статора 6б могут быть одинаковыми и равными минимально допустимому зазору или при наличии на левом статоре 3 выступов как 6а, так и 6б хотя бы один раз за оборот чередоваться и быть равными поочередно минимально допустимому зазору (L1), например, 0,1 мм и расстоянию (L2), равному не менее половины высоты витка 9 шнека 2 (на фиг.9 - полторы высоты витка шнека). При такой схеме расположения выступов 8б ротора 4, имеющих малую ширину, расстояние между обращенными друг к другу торцевыми поверхностями этих выступов 8б ротора 4 и второго правого статора 3 могут быть при наличии на правом статоре 3 только выступов 6а одинаковыми и равными, например, трем или четырем с половиной высот витка 9 шнека 2 при наличии на втором статоре 3 выступов как 6а, так и 6б хотя бы один раз за оборот чередоваться и быть равными расстоянию (L2 1), равному поочередно, например, трем или более и четырем с половиной или более высотам витка 9 шнека 2 (фиг.9). С увеличением этого расстояния степень получаемой материалом деформации кручения уменьшается.In this case, the protrusions 8b of the rotor 4 (Fig. 1) having a small width can be installed symmetrically with respect to the stators 3 (Fig. 8). The protrusions 8b can also be shifted to one of the stator rings (Fig. 9) so that the distances between the end surfaces of the
Устройство по третьему варианту характеризуется, как показано на фиг.4-6, тем, что по обе стороны от выступов 6а и 6б на внутренней поверхности статора 3, закрепленного в углублении, либо между двумя смежными частями корпуса 1 пресса, располагаются два ряда выступов 8а и 8б, расположенных на внешней поверхности ступицы 7 ротора 4, или по одному ряду на внешних поверхностях ступиц двух роторов, разделенных втулкой (на рисунке не показано) с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру резьбы шнека 2. Выступы 6 и 8 статора 3 и ротора 4 (или двух роторов) установлены так, что зазор между ними и оппозитными им цилиндрическими поверхностями соответственно на роторе 4 и статоре 3 задается по одной из ходовых посадок для номинальных размеров диаметров этих оппозитных поверхностей. Как и в устройстве по второму варианту, выступы 6б статора 3, имеющие малую ширину, могут быть установлены симметрично относительно двух рядов выступов 8 ротора 4 (двух роторов) (фиг.10) или могут быть смещены к одному из рядов выступов 8 ротора 4 (к одному из двух роторов) (фиг.11), образуя, как и в устройстве по второму варианту, разные аналогичные комбинации расстояний между обращенными друг к другу торцевыми поверхностями узких выступов 6б статора 3 и каждого из рядов выступов 8 ротора 4 (двух роторов). Форма рабочей поверхности выступов 8 аналогична их форме в устройстве по первому варианту.The device according to the third embodiment is characterized, as shown in FIGS. 4-6, in that two rows of
Предложенные устройства работают следующим образом.The proposed device operates as follows.
Порошковая шихта, засыпанная в канал шнекового пресса (фиг.1) подвергается предварительному сжатию и проталкивается в деформационный участок А, схема которого приведена на фиг.2. Предпочтительной является такая компоновка деформационного участка, в которой из двух вариантов технологической последовательности статор-ротор или ротор-статор выбирается первый вариант, так как это блокирует проворот материала на входе в деформационный узел и увеличивает давление проталкивания материала витками 9 шнека 2. При любой выбранной технологической последовательности материал фиксируется относительно статора 3 и ротора 4 за счет имеющихся на их поверхностях выступов 6 и 8. При вращении ротора 4 кольцевое сечение материала, закрепленного относительно ротора 4, смещается относительно кольцевого сечения материала, закрепленного в статоре 3, и в зависимости от расстояния между торцевыми поверхностями выступов 6 и 8 на подвижных и неподвижных элементах деформационного узла материал подвергается одновременному комбинированному воздействию деформации кручения относительно оси пресса и деформации простого сдвига, действующей в плоскостях, ортогональных оси пресса, с циклическим изменением величины каждой из них. При этом знаки приращений этих деформаций противоположны и в каждом цикле таких изменений величин деформаций кручения и сдвига направления относительных смещений частиц материала изменяют угол от 20° до 35°, при числе таких изменений за один оборот шнека 2 не менее одного, а за время прохождения материала через одну кольцевую зону деформации количество таких изменений возрастает до 5 и более раз.A powder mixture filled into the channel of the screw press (Fig. 1) is subjected to preliminary compression and pushed into the deformation section A, the diagram of which is shown in Fig. 2. Preferred is such a layout of the deformation section, in which the first option is selected from the two variants of the technological sequence of the stator-rotor or rotor-stator, since this blocks the rotation of the material at the inlet to the deformation unit and increases the pressure of pushing the material by turns 9 of
Широкие выступы 6а и 8а и узкие выступы 6б и 8б на поверхностях статора 3 и ротора 4, как вариант, могут быть расположены группами, чередующимися друг за другом, и в этом случае (а) при вращении ротора 4 в тех частях кольцевых сечений статора 3 и ротора 4, которые укомплектованы группами узких выступов 6б и 8б, материал при их относительном перемещении подвергают деформации кручения относительно оси пресса (расстояние между торцевыми поверхностями L2), а (б) в тех частях кольцевых сечений статора 4 и ротора 3, которые укомплектованы широкими выступами 6а и 8а, материал при их относительном перемещении подвергают деформации простого сдвига (расстояние между торцевыми поверхностями L1), действующей в плоскостях, ортогональных оси пресса; (в) при оппозитном расположении секторов статора 3 и ротора 4, укомплектованными с одной стороны широкими выступами 6а (8а), а с другой стороны узкими выступами 8б (6б) материал при относительном смещении этих зон подвергают комбинированному действию деформации кручения относительно оси пресса и деформации простого сдвига, действующей в плоскостях, ортогональных оси пресса, с постоянной величиной каждой из этих деформаций. При каждом переходе от деформации кручения или сдвига к комбинированному воздействию этих деформаций направления относительных смещений частиц материала изменяют на угол от 20° до 35°, при числе таких изменений за один оборот шнека не менее двух.The wide protrusions 6a and 8a and the narrow protrusions 6b and 8b on the surfaces of the stator 3 and the rotor 4, as an option, can be arranged in groups alternating one after another, and in this case (a) when the rotor 4 rotates in those parts of the annular sections of the stator 3 and rotor 4, which are equipped with groups of narrow protrusions 6b and 8b, the material is subjected to torsional deformation relative to the axis of the press (the distance between the end surfaces L2) during their relative movement, and (b) in those parts of the annular sections of the stator 4 and rotor 3, which are equipped with wide protrusions 6a and 8a, the material during their relative movement is subjected to simple shear deformation (the distance between the end surfaces L1) acting in planes orthogonal to the axis of the press; (c) with the opposite arrangement of the sectors of the stator 3 and rotor 4, equipped on one side with wide protrusions 6a (8a), and on the other hand with narrow protrusions 8b (6b), the material is subjected to the combined action of torsional deformation relative to the axis of the press and deformation with relative displacement of these zones a simple shear acting in planes orthogonal to the axis of the press, with a constant value of each of these deformations. At each transition from torsional or shear deformation to the combined effect of these deformations, the directions of the relative displacements of the material particles change by an angle from 20 ° to 35 °, with the number of such changes in one revolution of the screw is not less than two.
Поскольку в структурно неоднородных средах, к которым относятся, в том числе, композиционные и порошковые материалы, зона, в которой при деформации сдвига идет интенсивное относительное смещение структурных элементов, составляющих материал, достигает, как следует из экспериментов, 30-50% от толщины деформируемого слоя, то для реализации деформации кручения в материале расстояния между выступами, фиксирующими смещающиеся относительно друг друга кольцевые сечения материала в шнековом тракте, должны быть равны не менее ширины полосы сдвига, т.е. не менее половины толщины деформируемого слоя материала, которая равна высоте выступов на статоре и роторе, т.е. высоте витка шнека.Since in structurally inhomogeneous media, which include, among others, composite and powder materials, the zone in which, during shear deformation, an intensive relative displacement of the structural elements making up the material reaches, as follows from experiments, 30-50% of the thickness of the deformable layer, then for the implementation of torsion deformation in the material, the distances between the protrusions fixing the annular sections of the material shifting relative to each other in the screw path must be equal to not less than the width of the shear band, i.e. at least half the thickness of the deformable material layer, which is equal to the height of the protrusions on the stator and rotor, i.e. screw height
Если материал, как показано на фиг.1, продавливается через два или более последовательно расположенных деформационных узлов, приведенных на фиг.2, или, через устройства, приведенные на фиг.3 и 4, материал в каждой зоне деформации может подвергаться либо деформации кручения, либо деформации простого сдвига, причем в каждом цикле такого перехода от деформации кручения к деформации сдвига направления относительных смещений частиц материала изменяют на угол в диапазоне от 35° до 45°.If the material, as shown in Fig. 1, is pressed through two or more successively located deformation nodes shown in Fig. 2, or, through the devices shown in Figs. 3 and 4, the material in each deformation zone can undergo either torsional deformation, or simple shear deformations, and in each cycle of such a transition from torsion deformation to shear deformation, the directions of the relative displacements of the material particles are changed by an angle in the range from 35 ° to 45 °.
Если материал продавливается через две или более деформационных зон, представленных на фиг.2, то направления и знаки всех деформаций, которые материал получает в каждой из зон деформации этих узлов, одинаковы.If the material is forced through two or more deformation zones shown in Fig. 2, then the directions and signs of all deformations that the material receives in each of the deformation zones of these nodes are the same.
Если материал продавливают через деформационные зоны, приведенные на фиг.3 и 4, то в каждой из последующих деформационных зон направления деформаций кручения и сдвига материала изменяют по сравнению с предыдущим на противоположное.If the material is forced through the deformation zones shown in FIGS. 3 and 4, then in each of the subsequent deformation zones, the directions of torsion and shear deformation of the material are reversed compared to the previous one.
Структура сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМП) в заготовках, вытянутых на шнековых прессах стандартной комплектации, представлена на фиг.13 (излом, увеличение 5·103). Разновидности структур СВМП, прошедшего обработку в предложенном устройстве по второму варианту (фиг.1), представлена на фиг.14 (излом, увеличение 3·103). Получаемые материалом высокие степени деформации сдвига и кручения, а также изменения направлений относительных смещений частиц материала при продавливании его через кольцевые зоны деформации обеспечивают гомогенность структуры композиционных материалов и хорошее качество соединения различных структурных элементов в единый материал, исходная шихта которого может состоять из механической смеси порошков различного состава и различной дисперсности.The structure of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWP) in blanks elongated on standard screw presses is shown in Fig. 13 (kink,
Гомогенность получаемых с помощью предложенных устройств структур продемонстрирована также на других фотографиях. Так, на фиг.15 (излом, увеличение 5·103) и на фиг.16 (излом, увеличение 104) показано распределение частиц сажи, имеющих размер от 0,1 до 2-3 мкм, в СВМП, имеющем размеры частиц ~50 мкм в заготовке, полученной на устройстве по первому варианту.The homogeneity of the structures obtained using the proposed devices is also shown in other photographs. So, in Fig. 15 (kink,
На фиг.17 (излом, увеличение 5·103) показана структура композита, содержащего СВМП и чешуйчатый графит с размерами частиц ~10 мкм, в заготовке, полученной с помощью устройства по третьему варианту.On Fig (kink,
На фиг.18 показан излом материала заготовки, содержащей порошок кокса с размерами частиц менее 10 мкм и пек с размерами частиц до 1 мм, полученной с помощью предложенного устройства по второму варианту.On Fig shows a fracture of the material of the workpiece containing coke powder with particle sizes less than 10 microns and pitch with particle sizes up to 1 mm, obtained using the proposed device according to the second embodiment.
Claims (17)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013132867/02A RU2536844C1 (en) | 2013-07-16 | 2013-07-16 | Material deformation processing device (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013132867/02A RU2536844C1 (en) | 2013-07-16 | 2013-07-16 | Material deformation processing device (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2536844C1 true RU2536844C1 (en) | 2014-12-27 |
Family
ID=53287488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013132867/02A RU2536844C1 (en) | 2013-07-16 | 2013-07-16 | Material deformation processing device (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2536844C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2807401C1 (en) * | 2023-05-17 | 2023-11-14 | Владимир Евсеевич Перельман | Method of deformation processing of material on screw press and device for its implementation |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5419634A (en) * | 1991-08-29 | 1995-05-30 | Bacher; Helmut | Apparatus for filtering and extruding synthetic plastic scrap material |
| RU2092318C1 (en) * | 1996-03-26 | 1997-10-10 | Российский химико-технологический университет им.Д.И.Менделеева | Granulating screw extruder |
| RU2329895C2 (en) * | 2004-03-16 | 2008-07-27 | Евгений Петрович БАРМАШИН | Extruder to process thermoplastic polymer materials |
-
2013
- 2013-07-16 RU RU2013132867/02A patent/RU2536844C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5419634A (en) * | 1991-08-29 | 1995-05-30 | Bacher; Helmut | Apparatus for filtering and extruding synthetic plastic scrap material |
| RU2092318C1 (en) * | 1996-03-26 | 1997-10-10 | Российский химико-технологический университет им.Д.И.Менделеева | Granulating screw extruder |
| RU2329895C2 (en) * | 2004-03-16 | 2008-07-27 | Евгений Петрович БАРМАШИН | Extruder to process thermoplastic polymer materials |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2807401C1 (en) * | 2023-05-17 | 2023-11-14 | Владимир Евсеевич Перельман | Method of deformation processing of material on screw press and device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106794587B (en) | Device for transverse cuts web material and the machine comprising described device | |
| US10118184B2 (en) | Centrifugal separator conical rotor disc elements having radial projections, and rotors having disc elements | |
| JP5866333B2 (en) | Extruder | |
| KR101583112B1 (en) | Extruder | |
| JP4369366B2 (en) | Extruder | |
| JP5631296B2 (en) | Kneading segment | |
| US20130199383A1 (en) | High compression shaft configuration and related method for screw press systems used in rendering applications | |
| RU2450853C2 (en) | Mixing and kneading machine for continuous processing, and method of continuous processing using said machine | |
| JPH04232018A (en) | Self-cleaning-type reaction device/ mixing device with large effective capacity | |
| RU2008150481A (en) | SOLID AND LIQUID PHASE SEPARATION DEVICE | |
| US11231077B2 (en) | Torque transfer apparatus and methods of use | |
| CN103347677B (en) | Screw intended for the extrusion or mixing of elastomers and method for fitting same | |
| WO2016108716A1 (en) | Device for deformational processing of materials (variants) | |
| JP2009096004A (en) | Kneading device | |
| RU2536844C1 (en) | Material deformation processing device (versions) | |
| JP5318709B2 (en) | Screw element piece and screw | |
| CN107218368B (en) | Porous ultrasonic transmission pair | |
| CN101300120B (en) | Multi-screw extruder | |
| JP6396953B2 (en) | Kneading disc, screw element and extruder | |
| CN103052826A (en) | Device for damping vibrations in a drive train | |
| CN101892604B (en) | Combined impeller millstone pulping method and device | |
| EP1940553A2 (en) | The milling system | |
| CN102819210A (en) | Long straight cylindrical helical spring type powder conveying piece | |
| CN103233973A (en) | Sliding three-bush combination bearing for screw shaft | |
| CN209385995U (en) | A kind of hard alloy bar with hole cold in spiral |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20150507 |