Шнековый экструдер для переработки полимерных материалов

 

союз советсних со(.1ИАлистичесних

РЕСПУБЛИН (д) 4 В 29 С 47/36, 47 38 47 60

oIINcAHHE изоврктени 1/"

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3771550/23-05 (22) 12.07.84 (46) 23.02.86. Бюл. № 7 (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) О. В. Кондратюк, С. О. Пристайлов, А. Я. Малкин, В. И. Сивецкий, В. А. Извеков, И. М. Федоткин и В. А. Семеновский (53) 678.057.3 (088.8) (56) Патент ФРГ № 1753794, кл. В 29 Г 3/00, опублик. 1971.

Патент США № 2662243, кл. 259 — -191, опублик. 1953. (54) (57) 1. ШНЕКОВЫЙ ЭКСТРУДЕР

ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ

МАТЕРИАЛОВ, содержащий корпус с загрузочной воронкой и выходным отверстием и шнек, выполненный из последовательно расположенных в направлении выходного отверстия первой и второй секций, имеющих нарезку противоположного направления, отличающийся тем, что, с целью повышения качества переработки материала путем ин„„ЯО„„1212832 А тенсификации процесса смешения, первая секция выполнена с коническим выступом; размещенным с образованием кольцевого зазора в конической выемке, выполненной во второй секции, которая снабжена опорными шарами и смонтирована с возможностью противоположного первой секции направления вращения посредством зубчатого зацепления в виде промежуточной шестерни, установленной в конической выемке второй секции с возможностью зацепления с зубьями, которые выполнены на поверхностях первой и второй секций.

2. Экструдер по п. 1, отличающш ся тем, что вторая секция уплотнена в корпусе с помощью бурта, размещенного со стороны первой секции, а в теле второй секции выполнены каналы, направленные от поверхности конической выемки к наружной поверхности второй секции.

3. Экструдер по Ilil. 1 и 2, отличающийся тем, что зубчатое зацепление снабжено двумя дополнительными промежуточными шестернями, равномерно распределенными по окружности конического выступа.

1212832

Изобретение относится к оборудованию для переработки полимерных материалов путем экструзии, а именно к шнековым экструдерам, и может быть использовано в химической промышленности, в машиностроении.

Цель изобретения — повышение качества переработки материала путем интенсификации процесса смешения.

На фиг. 1 показан шнековый экструдер для переработки полимерных материалов, общий вид; на фйг 2 — шнековый узел смешения с ojlíoé промежуточной шестерней; на фиг. 3 — смесительная зона первой секции шнека; на фиг. 4 — вид А на фиг. 3; на фиг. 5 — вторая секция шнека; на фиг. 6 — шнековый узел смешения с дополнительными промежуточными шестернями; на фиг. 7 — - вторая секция шнека, вариант; на фиг. 8 — вид Б на фиг. 7; на фиг. 9 — — промежуточная шестерня, разрез.

Шнековый экструдер (фиг. 1) состоит из станины 1, на которой смонтирован редуктор 2 привода экструдера. Внутри станины

1 установлен электродвигатель 3, который через муфту 1 вращает зубчатые пары редуктора 2.

К редуктору 2 прикреплен корпус 5, оснащенный загрузочной воронкой 6 и выполненный с выходным отверстием a. Ha корпусе 5 установлены нагреватели сопротивления 7, а в корпусе 5 размещен шнек, выполненный из последовательно расположенных в направлении выходного отверстия а первой 8 и второй 9 секций, имеющих нарезку противоположного направления.

Первая секция 8 выполнена с коническим выступом О, размещенным с образованием кольцевого зазора в в конической выемке г, выполненной во второй секции 9.

Конические часги о и г, обращенные одна к другой, первой и второй секций 8 и 9 шнека имеют цилиндрические проточки, на которых выполнены, соответственно, зубья 10 и 11. Вторая секция 9 смонтирована с возможностью противоположного первой секции 8 направления вращения посредством зубчатого зацепления в виде проме>куточной шестерни 12, установленной в конической выемке г второй секции 9 с возможностью зацепления с зубьями 10 и 11.

Промежуточная шестерня 12 смонтирована на шариках 13. По наружной поверхности второй секции 9 со стороны первой секции

8 шнека выполнен бурт 14, входя|ций по скользящей посадке в корпус 5 экструдера, а в теле второй секции 9 шнека от ее внутренней поверхности к наружной выполнены каналы 15 некомпланарно с оськ> шнека, lidправленные от поверхности конической выемки г к наружной поверхности второй секции 9. Последняя снабжена опорными шаами 16 для центрирвания ее в корпусе, установленными со стороны первой секции

8 и на входе из корпуса 5. Для предотвра5 !

О

ЗО

4G

55 щения радиального перемещения первой секции 8 могут быть установлены центрирующие шары 7. Зубчатое зацепление снабжено дополнительными промежуточными шестернями 12, равномерно распределенными по окружности конического выступа б, например под углом 20 (фиг. 6 — -8). Первая секция 8 может иметь продочьные пазы на коническом выступе б.

Шнековый экструдер рабо гает следуюLLLèì образом.

Полимерный материал попадает из загрузочной воронки 6 на враща ощуюся первую секцию 8 шнекового экструдера, под деиствием которой он уплотняется, разогревается, плавится и перемещается в зоне смешения. За счет опорных шаров 16, центрирующих вторую секцию 9 шнека и установле IHblx со стороны первой секции 8, материал перемешивается и попадает в рабочую зону второй секции 9 шнека, которая за счет промежуточных шестерен 12, установленных между обеими сеKLLèÿìè, вращает ся в сторону, противоположную врагцению первой секции 9 шнека, что создает сдвиговые напряжения, вызванные резким изменением направления движения материала на угол, равный разнице углов наклона витков на первой 8 и второй 9 секциях п.нека. Затем, сохраняя обгцее направление движения к выходу из экструдера, материал попадает в зонь: входных опорных шаров 16,;lополнительно перемешивается и перемещается к выходному Отверсти10 и соединенно ;I у с формующей головкой (не показана).

Благодаря наличию на наружной поверхности второй секции 9 со стороны первой секции 8 шнека бурта 14, входящего по скользящей посадке в корпус 5 экструдера, и наличию в теле второй секции 9 шнека

IIa поверхности, обращенной к первой секции 8, каналов 15 расплавленная масса с псрвой сскции 8 шнека, не имея возможности перемещения в пристенном слог корпуса 5 бурта 14, выполненного на второ" секции 9, перетекает в дисковый кольцевой зазор в, образованный торцевыми поверхностями секций шнека, обращенных одна к другой, где она перемешивается, гомогенизируется, образуя в продольных пазах на коническом выступе б первой секции 8 1ннека вихревые потоки. Учитывая, что сскции шнека вращаются I3 обратные стороны, эффективность смешения увеличивается за счет увеличения относительной скорости вращения рабочих поверхностей, следствием чего является узеличсние сдвиговых напряжений В дисковом кольцевом зазоре в.

В зубчатом зацеплении потоки, образованные в продольных пазах на коническом выступе б первой секции 8 шнека, расчленяются на множество потоков и приобретают сложное движение, что существенно повышает смесительную эффективность, Проходя через зубчатое зацепление, полимерная масса сливается и попадает в ко1212832

5 Я 2 18 17 нической кольцевой зазор в, в котором перетирается с увеличенной относительной скоростью сдвига, перемещается и попадает к каналам 15, проходящим от внутренней конической поверхности выемки г второй секции 9 шнека на наружную ее поверхность, и затем продавливается через них, меняя направление движения массы на некоторый угол от основного направления движения и получая в зоне каналов 15 дополнительные сдвиговые напряжения. Полимерная масса делится на отдельные потоки, количество которых равно количеству выполненных каналов 15, и затем попадает в полость винтового канала второй секции 9 шнека, где снова изменяет направление своего движения, подвергаясь воздействию сдвиговых напряжений, и перемещается витками второй секции 9 шнека к выходу из экструдера, продолжая смешиваться и гомогенизироваться на рабочей поверхности второй секции 9 шнека.

Благодаря наличию на второй секции 9 нарезки, обратной по направлению нарезке первой секции 8, и вращению второй секции 9 противоположно первой секции 8 материал не испытывает противодавления со стороны второй секции 9.

10 Таким образом, в шнековом экструдере полимерная масса многократно дробится и сливается, меняя направление своего движения, и подвергается вследствие этого сдвиговым напряжениям во взаимно перпендикулярных направлениях, что позволяет перерабатывать наполненные материалы и достичь хорошего диспергирования наполнителя в полимерной массе.

1212832

1212832

1212832

Редактор О. Юрковецкая

Заказ 707/25

Составитель Л. Кольцова

Texpeд И. Верес Корректор С. Черни

Тираж 640 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4