Конструкция экструзионной головки для изготовления полимерных сетчатых оболочек Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 678.057

С. П. Иванов (к.т.н., доц., зав. каф.), Г. Г. Рыжаков (н.с.), Е. М. Абакачева (к.т.н., доц.)

Конструкция экструзионной головки для изготовления полимерных сетчатых оболочек

Уфимский государственный нефтяной технический университет, филиал в г. Стерлитамаке кафедра оборудования нефтехимических заводов 453118, г. Стерлитамак, пр. Октября, 2 (б), тел. (3473) 291130, e-mail: [email protected]

S. P. Ivanov, G. G. Ryzhakov, E. M. Abakacheva

The desing of the extruzion head for making reticulated shells

Branch of the Ufa State Petroleum Technological University 2, Octyabrya Pr, 453118, Sterlitamak, Russia; рh. (3473) 291130, e-mail: [email protected]

В данной работе предлагается разработанная конструкция сетчатой оболочки, обладающая большим рядом преимуществ: многофункциональность, высокая производительность и эффективность изготовления методом непрерывной экструзии.

Ключевые слова: аэродинамическое сопротивление; полимерные материалы; сетчатая оболочка; экструзионная головка.

В технологических, массообменных процессах в качестве регулярных насадок часто применяются трубчатые изделия из полимерных материалов 1.

Предлагается конструкция сетчатой оболочки для интенсификации теполомассообмен-ных процессов, в частности, в качестве оросителя градирни.

Рис. 1. Развертка сетчатой оболочки

Сетчатая оболочка образована слоем пересекающихся полимерных волокон цилиндрической (или другой) формы, причем полимерные волокна расположены одним слоем и имеют форму взаимно пересекающихся в вершинах и впадинах синусоид, со средними линиями, параллельными центральной оси сетчатой оболочки 2.

Достаточно сложная конфигурация образующих сетчатую оболочку полимерных волокон приводит к необходимости создания методов расчета ее основных параметров. Так, на-

In this paper we propose a design developed by the net envelope has several advantages: multy-fuctionality, high performance and efficiency of manufacturing.

Key words: aerodynamic resistance; extrusion head; net envelope; polymeric materials.

пример, для определения погонной массы сетчатой оболочки в зависимости от диаметра полимерных волокон, амплитуды и периода синусоиды получено уравнение 1:

mn = П ScP

Da

3 +

L2

2 2 па

L2

1 +

4п2а L2

где

Дата поступления 04.12.09

Башкирский химический журнал. 2009. Том 16. Жо 4

5с — площадь сечения полимерного волокна; р — плотность полимерного материала; а — амплитуда;

Ь — пространственный период синусоиды; О — параметр зависящий от количества полимерных волокон в оболочке (О = п2А/п, где п — количество полимерных волокон в оболочке).

К основным преимуществам разработанной конструкции сетчатой оболочки относятся:

- многофункциональность, обусловленная возможностью применения ее для различных процессов;

- высокая производительность и эффективность изготовления, благодаря применению метода непрерывной экструзии.

- малая погонная масса по сравнению с другими полимерными оболочками, в частности с гофротрубами;

- малое аэродинамическое сопротивление при ее использовании в качестве составляющей насадки.

Для изготовления вышеуказанной сетчатой оболочки методом экструзии предлагается конструкция экструзионной головки, представленная на рис. 2.

Угловая формующая головка для изготовления полимерной сетчатой оболочки состоит из корпуса 1, содержащего питательную 2 и формующую части 3 с обогревом 4, скрепленные между собой посредством винтов 5, с образованием канала для подачи расплава полимера 6, в котором располагается дорн 7, устанавливаемый при помощи опорного узла 8 и имеющий возможность вращения посредством зубчатой передачи 9, с приводом от электродвигателя (не показан), которая также через промежуточный вал 10 вращает, противоположно вращению дорна 7, фильеру 11, образующую с наконечником дорна 12 формующие каналы 13 цилиндрической (в момент несовпадения полуцилиндрической) формы. Наконечник дорна 12 выполнен конической формы, переходящей в цилиндрическую по направлению движения расплава полимера, с параллельными полуцилиндрическими проточками

14, для образования формующих каналов 13, на цилиндрической части. Фильера 11 имеет возможность противоположного вращения относительно дорна 7 и также имеет полуцилиндрические проточки 15, которые при совпадении с проточками 14 на наконечнике дорна образуют формующие каналы 13.

Угловая формующая головка для изготовления сетчатой оболочки работает следующим образом. Расплав полимера, нагнетаемый шнеком экструдера (не показан) в канал для подачи полимера 6, обтекая дорн 7, попадает в формующие каналы 13, образованные полуцилиндрическими проточками 14 на наконечнике дорна 12 и полуцилиндрическими проточками 15 на фильере 11. Вращаясь в противоположные стороны, фильера 11 и дорн 7 изменяют форму каналов и направление течения расплава полимера. Таким образом, в момент несовпадения полуцилиндрических проточек 14 и

15, расплав полимера распределяется в виде спиральных прутков, пересекающихся в момент совпадения полуцилиндрических проточек 14 и 15 в образующихся формующих каналах 13. В момент пересечения прутков из расплава полимера происходит их сваривание, и они составляют сетчатую оболочку.

Технический результат, обеспечиваемый угловой формующей головкой, выражается в:

повышении качества и экструдируемой сетчатой оболочки, за счет реологически благоприятных условий течения расплава полимера по каналу, связанных с плавным изменением поперечного сечения; увеличении ассортимента производимой сетчатой оболочки за счет возможности замены дорна и фильеры с одним количеством формующих каналов на дорн и фильеру с другим количеством формующих каналов, причем форма каналов может быть разнообразной (прямоугольной, треугольной, овальной, трапециидальной) и зависит как от характеристик полимерного материала, так и от технических требований на сетчатую оболочку.

14 2 : «75 5 5 10

Рис. 2. Экструзионная головка для изготовления сетчатых оболочек: 1 — корпус; 2 — питательная часть; 3 — формующая часть; 4 — нагревающее устройство; 5 — винт; 6 - канал для подачи расплава полимера; 7 — дорн; 8 — опорный узел; 9 — зубчатая передача; 10 — вал; 11 — фильера; 12 - наконечник дорна; 13 - формующие каналы

Литература

1. Пономаренко В. С., Арефьев Ю. И. Градирни промышленных и энергетических предприятий.— М.: Энергоатомиздат, 1998.— 376 с.

2. Патент РФ №2187434. Сетчатая оболочка / Иванов С. П.; Заявлено 09.06.2001; Опубл. 20.08.2002.

174

Башкирский химический журнал. 2009. Том 16. Жо 4