Экструдер для переработки порошковых материалов

 

Изобретение относится к переработке полимерных материалов, в том числе и наполненных отходами древесины . Цель изобретения - повьшение качества перерабатываемых полимерных материалов. Для этого экструдер содержит размещенные концентрично в корпусе наружный шнек с винтовой нарезкой по внутренней поверхности и экструзионный внутренний элемент, Внутрениий элемент установлен в корпусе неподвижно, соединен с дорном и имеет ступенчатую рабочую поверхность. ,( Рабочая поверхность наружного шнека адекватна поверхности внутреннего элемента. Дорн образует с профилирующими элементами матрицы профнлиру101дий канал. Матрица жестко соединена с корпусом. Глубина винтовой нарезки уменьшается в направлении матрицы. Длина рабочей поверхности наружного шнека равна длине корпуса. Дорн и профилирующие элементы выполнены сменными. При работе материал нз зоны загрузки поступает в экструдер, подвергается сжатию, плавленшо, перемешиванию с наполнителями и поступает в профилирующий канал. При этом в расплаве отсутствует радиальное скольжение материала, что исключает его пережог. Предотвращение сдвиговых напряжений между неподвижными дорном и матрицей исключает разрушение армирующих элементов, что повьш ает качество изделий. А ил. S (Л йЙь ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н Автоескомм свидятяльстам

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

rl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21),4088318/23"05 (22) 02.07.86 (46) )5.01.89. Бюл. М 2 (75) В.С.Игнатович и И.В.Игнатович (53) 678.057.3(088,8) (Зб) Авторское свидетельство СССР

У 751647, кл. В 29 С 47/38, 1978.

Авторское свидетельство СССР

В 1139565, кл. В 22 У 3/20, 1983. (54) ЭКСТРУДЕР Д11Я ПЕРЕРАБОТКИ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к переработке полимерных материалов, в том числе и наполненных отходами древесины. Цель изобретения — повышение качестна перерабатываемых полимерных материалов. Для этого экструдер содержит размещенные концентрично в корпусе наружный шнек с винтовой нарезкой по внутренней поверхности и экструзионный внутренний элемент. Внутренний элемент установлен в корпусе неподвижно, соединен с дорном и име(51) 4 B 29 C 47/38, Б 27 Ii 3/28 ет ступенчатую рабочую поверхность.

Рабочая поверхность наружного шнека адекватна поверхности внутреннего элемента. Дорн образует с профнлирующими элементами матрицы профилирующий канал. Матрица жестко соединена с корпусом. Глубина винтовой нарезки уменьшается в направлении матрицы.

Длина рабочей поверхности наружного шнека равна длине корпуса. Дорн и профилирующие элементы выполнены сменными. При работе материал из зоны загрузки поступает в экструдер, подвергается сжатию, плавлению, `еремешиванию с наполнителями и поступа" ет в профилирующнй канал. При этом в расплаве отсутствует радиальное скольжение материала, что исключает его пережог. Предотвращение сдвиговых напряжений между неподвижными дорном и матрицей исключает разрушение армирующих элементов, что повышает качество изделий, 4 ил.

145)040

Изобретение относится к переработ" ке полимерных материалов и может быть использовано в строительной и химической промышленности, при изготовлении длинномерных погонажных из-, делий как на основе чистых порошковых материалов, так и на основе отходов древесины и порошковых компонентов. 10

Цель изобретения - повышение качества перерабатываемых полимерных материалов.

На фиг.1 изображен экструдер для переработки полимерных материалов; )5 на фиг.2 — разрез А-А на фиг,1 ) с дорном для формования . гладкой внутренней поверхности трубы); на фиг.3то же, с дорном для формования рифленой поверхности трубы; на фиг,4 -20 то же, с дорном для формования внутренней поверхности изделия — поручня.

Экструдер для переработки полимерных материалов содержит корпус 1 в котором концентрично размещены 25 экструдирующие элементы в виде наружного шнека 2 с винтовой нарезкой 3 по внутренней рабочей поверхности и внутреннего элемента 4, жестко,соединенного с корпусом 1, смонтированного. неподвижно относительно наружного шнека 2, выполненного со ступенчатой рабочей поверхностью 5, концентрично расположенного в шнеке 2 и сое-, диненного, например, при помощи резьбового соединения, со съемным дорном

6 для формования внутренней поверхности экструдируемых изделий.

Наружный шнек 2 снабжен индивидуальным приводом 7 вращения, распо- 40 ложенным в корпусе 1. Последний со стороны расположения дорна 6 жестко соединен с матрицей 8, в которой установлены сменные профилирующие элементы 9 и 10, например, в виде полувтулок, образующих с дорном 6 профилирующий канал, а с другой стороны закрыт крышкой 1) с которой связан загрузочный бункер 12, Матрица

8 состоит, например, из основания

13 и обечайки 14 и жестко соединена с корпусом 1 посредством основания 13.

Внутренний элемент 4 крепится к крышке 11.при помощи хвостовика 15, на котором выполнена резьба и установлены гайка 16 и контргайка 17.

Ступенчатая рабочая поверхность 5 внутреннего элемента 4 состоит, например, из крайних цилиндрических участков 18 и )9 длиной 1 и 1, и промежуточных (средних) конусных участков 20 и 21 длиной 1„ и 1 плавно переходящих один в другой, При этом внутренняя поверхность винтовой нарезки 3 наружного шнека 2 адекватна ступенчатой рабочей поверхности

5 внутреннего элемента 4 и между эти-ми поверхностями обеспечена, например, скользящая посадка.

Участок 18 внутреннего элемента

4 образует с наружным шнеком 2 зону

22 загрузки, участок 20 — зону 23 плавления с предварительным уплотнением перерабатываемого материала, участок 21 — зону 24 сжатия,„-участок

19 — зону 25 дозирования.

Величина (длина) рабочих зон 2225 зависит от состава перерабатываемого материала, Степень уплотнения экструдата зависит от конусности участков 20 и 21 внутреннего элемен« та 4, характеризующихся соответственно углами оа и . Для повышения гомогенизации перерабатываемого материала в зоне 23 плавления на участке 20 внутреннего элемента 4 выполнена винтовая канавка 26 противоположного направления направлению винтовой нарезки 3 наружного шнека 2.

Внутренний элемент 4 выполнен с

BMoHTHpoBaUHblM вовнутрь .его электронагревателем (не показано), Глубина винтовой нарезки 3 выбрана уменьшающейся в направлении матрицы 8. Длина рабочей поверхности 3 равна. длине . о корпуса 1.

Монтаж экструдера для переработки полимерных материалов осуществляют следующим образом.

В корпусе 1 устанавливают наружный шнек 2 и соединяют его с индивидуальным приводом 7 вращения, Затем, вовнутрь наружного шнека 2 вводят внутренний элемент.4, На хвостовик

15 последнего устанавливают крышку

11, которую крепят к корпусу 1, например, при помощи болтов. Внутренний элемент 4 фиксируют при помощи гайки 16 и контргайки 17, устанавливаемых на хвостовике )5.

К крышке 11 подсоединяют sarpyзочный бункер 12. Далее, к внутреннему элементу 4 присоединяют, например, при помощи резьбового соединения, дорн 6. Затем собирают матрицу 8, для чего профилирующие элементь! 9 и 10 в виде полувтулок устанавливают з

145!04 в обечайке 14, которую крепят, например, при помощи болтов, к основанию

13. После этого к корпусу 1 жестко присоединяют матрицу 8 с профилирую5 щими элементами 9 и 10, например, при помощи болтов.

Экструдер для переработки полимерных материалов работает следующим образом. 10

Перед включением экструдера для переработки полимерных материалов (фиг.1) подают напряжение к нагревателю, расположенному внутри внутреннего элемента 4 (не показано). Нагрев 15 последнего осуществляют до температуры плавления перерабатываемого полимерного или древесно-полимерного материала. Затем включают привод 7 вра- . щения наружного шнека 2 и подают пе — 20

1pерабатываемый материал в загрузочный бункер 12. Из последнего материал самотеком поступает в зону 22 загрузки, заполняя межвитковое пространство между наружным шнеком 2 и внутрен- 25 ним элементом 4.

При вращении наружного шнека 2 забор материала и его сжатие осуществляются за счет винтовой нарезки 3, выполненной на внутренней поверхнос- дд ти наружного шнека 2 ° Равенство шага винтовой нарезки 3 обеспечивает пе. ремещение материала вдоль внутреннего элемента 4. Далее материал поступает в зону 23 плавления, где за

35 счет изменения глубины винтовой нарезки 3 наружного шнека 2 (за счет выполнения участка 20 внутреннего элемента 4 конусным с углои конуса К ) происходит предварительное его сжа- 4 тие, а за счет нагрева внутреннего элемента 4 — плавление материала.

Материал в виде втулки, входящей в зацепление с наружным шнеком 2 (с 45 винтовой нарезкой 3 по его внутренней поверхности), с большим напором перемещается вдоль внутреннего элемента

4 ° При этом в зоне 23 происходит интенсивное перемешивание материала за счет выполнения на участке внутреннего элемента 4 винтовой канавки 2б противоположно направленной направлению винтовой нарезки 3 наружного шнека 2. Так как,глубина винтовой нарезки 3 наружного шнека 2 вдоль участка 20 внутреннего элемента 4 уменьша-: ется, то происходят сжатие и предварительное уплотнение материала.

4

Кроме того, по мере продвижения расплава материала вдоль участка 20 происходит его плавление за счет контакта с нагретой поверхностью внутреннего элемента 4, а также за счет энергии диссипации, т.е. сил трения мехду слоями расплава в зазоре между наружным шнеком 2 и ннутреннии элементом 4. При этом диссипативная составляющая будет тем больше, чеи выше вязкость расплава. Вязкость зависит от температуры. Таким образом практически исключается перегрев или недогрев массы (экструдата) на выходе из экструдера.

Иэ зоны 23 плавления расплав поступает в зону 24 сжатия. При этом за один оборот наружного шнека 2 в зоне 22 загрузки происходят забор перерабатываемого материала по количеству, равному суммарному объему одного шага иежвиткового пространства между наружным шнеком 2 и внутренним элементом 4, точнее его участком 18, а также продольное перемещение материала вдоль внутреннего элемента 4 на один шаг винтовой нарезки, что обеспечивает его непрерывное поступление в зону 24 сжатия.

В зоне 24 расплав за счет дальнейmего более интенсивного уменьшения глубины винтовой нарезки 3 наружного шнека 2 (за счет выполнения участка

21 внутреннего элемента 4 конусным с углом конуса » причем угол f ) угла в- ) уплотняется до необходимой плотности, превращаясь в монолитную массу. уменьшение зазора между наружным шнеком 2 и внутренним элеиентои

4 обусловливает увеличение скорости течения расплава, что сопровождается деформацией, а следовательно, и эффектом перемешивания.

В зону 25 дозирования расплав поступает в виде полоски монолитной массы» непрерывно движущейся по периметру участка 19 внутреннего элемента 4 ° При этом в расплаве отсутствует радиальное скольжение иатериала, что исключает его пережог.

Из эоны 25 дозирования расплав поступает в полость матрицы 8, где сменные профилирующие элеиенты 9 и 10 формуют наружную поверхность экструдируемого иэделия, а съемный дорн б внутреннюю поверхность (фиг.2-4).

При этом качество поверхности экструдируемых изделий зависит только от

5 ) 451040 - 6 качества (чистоты) рабочих (формую- ности изделий; воэможность беэ испольщих п вер х) поверхностей сменных элементов зования дополнительных сложных уст9 и 1 0 матрицы 8 и съемного дорна 6, ройств обеспечить переналадку на потак как граничные слои расплава, лучение экструдируемых изделий раэличконтактирующие с ними, имеют только ного профиля. осевое перемещение вдоль оси матрицы

8 (вдоль оси экструдера). Формула изобретения

При переработке полимерных материалов, армированных армирующими эле-10 Экструдер для переработки порошкоментами, например, кордным волокном, вых материалов, содержащий корпус с древесными опилками и .т.п., ми и .т п и поступ- загрузочным бункером, концентрично ленин расплава мятериайа в полость размещенные в нем наружный шнек, соематрицы из зоны д р

8 î i 25 ози ования не диненный с приводом вращения и выполпроисходит за счет сдвиговь д и овых деформа- gr ненный с винтовой нарезкой по внутренций разрушения армирующих элементов, ней рабочей поверхности, и экструтак как сдвиговые напряжения в мате- зионный внутренний элемент, выполнениале отсутствуют вследствие того, ный со сту ный со ст пенчатой рабочей поверхчто дорн 6 и профилирующне элементы ностью и соединенный с дорном, кото9 и 10 матрицы 8 являются неподвижны- 2О рый смонтирован с образованием с матми по отношению к движущемуся распла» рицей профилирующего канала, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью ву. повышения качества перерабатываемых

Предлагаемый экструдер для перера- полимерных материалов, внутренний ботки полимерных материалов обеспечи- 2б элемент жестко соединен с корпусом вает повышение качества поверхности и смонтирован неподвижно относительэкструдируемых изделий за счет предот- но наружного шнека, длина рабочей повращения радиального скольжения мате- верхности которого выбрана равной дли" риала и сложного перемещения гранич- не корпуса, причем внутренняя поверхных слоев расплава; полное использо- 3g ность винтовой нарезки наружного шневание свойств армированных материалов ка адекватна рабочей поверхности внутвследствие предотвращения разрушения реннего элемента, а глубина винтовой

Нх армирующих элементов на участке нарезки наружного шнека выбрана перехода внутреннего элемента в дорч уменьшающейся s направлении матрицы, для рм фо ования, внутренней поверх- которая жестко закреплена на корпусе.

35 .!

451040

1д (Puz. 1

Составитель Л.Кольцова

Техред А. Кравчук Корректор О. Кравцова

Редактор И.Касарда

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7025/14 Тираж 536 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5