Червячный осциллирующий смеситель непрерывного действия

 

Изобретение относится к полимерному машиностроению и может быть использовано для смешения композиций термопластичных полимеров при их гранулировании. Цель изобретения - повышение производительности смесителя и качества расплава путем интенсификации процесса вакуумирования. Смеситель имеет корпус со смесительными зубьями и подпорным кольцом по его внутренней поверхности. В корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен червяк, имеющий зоны загрузки, первую зону смешивания, зону пониженного давления, размещенную за подпорным кольцом и выполненную с камерой вакуумирования, и вторую зону смешивания. Смесительные зубья корпуса размещены в зонах смешивания. Нарезка червяка в этих зонах прерывистая. На червяке выполнен неполный транспортирующий виток, расположенный в зоне пониженного давления с возможностью взаимодействия с поверхностью корпуса и торцом подпорного кольца. Длина проекции витка на вертикальную плоскость выбрана в пределах 0,5-0,8 шага его нарезки. За витком выполнен участок интенсивного смешения с прерывистой нарезкой. Длина его выбрана в пределах 0,3-0,6 наружного диаметра червяка. При работе происходит интенсивное смешение материала. 5 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4494600/23-05

{22) 08,08.88 (46) 23.11,90. Бюл. N 43 (71) Украинский научно-исследовательский и конструкторский институт по разработке машин и оборудования для переработки пластических масс, резины и искусственной кожи (72) Ю.Г.Остапчук, Л.И.Цыфир, К,P.Áàëòàãà, Л.А.Пилипенко, Л.Н,Борисюк, К.К.Бачинский и Ю.С.Тыняков (53) 678.053.3(088.8) (56) Шенкель Г. Шнековые прессы для пластмасс. — Л.: ГХИ, 1962, с. 243-246.

Патент СССР М 521831, кл, В 29 В 7/42, 1968. (54) ЧЕРВЯЧНЫЙ ОСЦИЛЛИРУЮЩИЙ

СМЕСИТЕЛЬ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение относится к полимерному машиностроению и может быть использовано для смешения композиций термопластичных полимеров при их гранулировании.

Цель изобретения — повышение производительности смесителя и качества расплава

Изобретение относится к полимерному машиностроению и может быть использовано для непрерывного смешения композиций термопластичных полимеров при их гранулировании.

Целью изобретения является повышения производительности смесителя и качества расплава путем интенсификации процесса вакуумирования.

На фиг. 1 изображен червячный осциллирующий смеситель непрерывного действия, общий вид; нэ фиг, 2 — вид А на фиг, 1;

„„5U Ä Ä 1608064 А1 (s1)5 В 29 В 7/42, В 29 С 47/38 путем интенсификации процесса вакуумирования, Смеситель имеет корпус со смесительными зубьями и подпорным кольцом по его внутренней поверхности. В корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен червяк, имеющий зоны загрузки, первую зону смешивания, зону пониженного давления, размещенную за подпорным кольцом и выполненную с камерой вакуумирования, и вторую зону смешивания. Смесительные зубья корпуса размещены в зонах смешивания. Нарезка червяка в этих зонах прерывистая. На червяке выполнен неполный транспортирующий виток, расположенный в зоне пониженного давления с возможностью взаимодействия с поверхностью корпуса и торцом подпорного кольца.

Длина проекции витка на вертикальную плоскость выбрана в пределах 0,5 — 0,8 шага его нарезки, За витком выполнен участок интенсивного смешения с прерывистой нарезкой. Длина его выбрана в предлэх

0.3-0,6 наружного диаметра червяка. При работе происходит интенсивное смешение материала. 5 ил. 1 табл. на фиг. 3 — разрез Б — Б на фиг. 1; на фиг. 4— разрез  — В на фиг, 2; на фиг. 5 — разрез Г-Г на фиг,4, Червячный осциллирующий смеситель непрерывного действия содержит корпус 1 со смесительными зубьями 2 и подпорным кольцом 3, выполненными no его внутренней поверхности. В корпусе 1 с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен червяк 4. Червяк

4 имеет зону загрузки А, первую зону ñìåшения В, зону пониженного давления С размещенную эа подпорным кольцом 3 и выполненную с камерой 5 вакуумирования, размещенной в корпусе 1, зону повторной загрузки D и вторую зону смешивания Е.

Смесительные зубья 2, выполненные на корпусе 1, размещены в зонах смешивания

В и Е, а нарезка червяка 4 в этих зонах прерывистая. На червяке 4 выполнен неполный транспортирующий виток 6, расположенный в зоне пониженного давления С за подпорным кольцом 3 перед зоной повторной загрузки D, Виток 6 размещен с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса 1 и торцовой поверхностью подпорного кольца 3. Длина проекции витка 6 на вертикальную вдоль оси червя ка

4 плоскость выбрана в пределах 0,5 - 0,8 шага нарезки этого витка 6, 3а неполным транспортирующим витком 6 на червяке 4 выполнен участок интенсивного смешения В> с прерывистой нарезкой, длина которого выбрана в пределах 0,3 — 0,6 наружного диаметра червяка 4, По внутренней поверхности корпуса 1 в зоне пониженного давления С размещены дополнительные смесительные зубья 7. Корпус 1 и червяк 4 снабжен системой 8 регулирования температуры. Корпус 1 снабжен загрузочным отверстием 9 с воронкой 10. Камера вакуумирования сообщена с системой вакуумотсоса посредством патрубка 11. Корпус

1 снабжен дополнительным загрузочным отверстием 12 для ввода компонентов. Б зоне загрузки А нарезка может быть выполнена прерывистой с одной прорезью (не показана) и соответственно размещенными зубьями 13. В пределах первой зоны смешения В нарезка прерывистая и имеет три прорези 14, а на корпусе 1 размещены зубья

2, В пределах эоны повторной загрузки D нарезка, как и в зоне загрузки А, может быть выполнена прерывистой с одной прорезью, В зоне Е нарезка прерывистая и имеет три прорези, как и в зоне В. На выходе из второй зоны смешивания Е присоединен снабженный зоной вакуумирования разгрузочный шнековый пресс, имеющий шнек 15 и стренговую головку 16, Для дополнительного удаления летучих компонентов расплава шнековый пресс имеет патрубок 17.

Червячный смеситель работает следующим образом.

Подлежащая переработке смесь компонентов на основе полимерного материала, например полиэтилентерефталата или полиамида, в виде порошка, крошки, гранул или их смеси из воронки 10 через загрузоч ное отверстие 9 поступает в загрузочную зону А червячного осциллирующе о смесителя. Червяк 4 смв<:ителя совершает согласаванное вращательное и возвратно-поступательное перемещение при помощи привода (не показан).

Нарезка червяка 4 в загрузочной зоне A

5 непрерывно подает материал в первую зону смешивания В, где он плавится, интенсивно перемешивается, разминается и подвергается высокому давлению под воздействием прерывистой нарезки витков червяка 4 и

10 установленных по внутренней поверхности корпуса 1 смесительных зубьев 2, проходящих при относительном перемещении через прорези 14 витков червяка 4. При этом удельный обьем продукта уменьшается.

15 Через загрузочное отверстие 12 в расплав продукта вводят компоненты смеси, например рубленый стеклоровинг, который прерывистой нарезкой червяка 4 и смесительными зубьями 2 корпуса 1 равномерно

20 распределяется в обьеме расплава композиции. Затем расплав кОмпозиции между подпорным кольцом 3 и червяком 4 тонким слоем течет в зону пониженного давления

С, В результате давление на расплав компо25 зиции материала падает и растворенные в расплаве газообразные компоненты с поверхностного слоя, расплав материала выделяются, поднимаются и отсасываются через патрубок 11.

30 Подпорное кольцо 3 выполнено таким образом, что форма торца его со стороны зоны пониженного давления С соответствует линии передвижения примыкающего неполного транспортирующего витка 6, так

35 что величина зазора, определяемая осевыми расстоянием между неполным транспортирующим витком 6 и подпорным кольцом

3, остается при вращательном и возвратнопоступательном движении червяка 4 неиз40 менной, благодаря чему достигается удаление расплава композиции из застойной зоны, образующейся за подпорным кольцом 3 s нHа п рpа в л еeнHи и д вBи >жKеeнHия материала.

45 При вращении и поступательном движении червяка 4 вперед (по направлению дви>кения расплава материала) расплав композиции материала торцовой поверхностью неполного транспортирующего витка

50 6, выполненного так, что длина его проекции на вертикальную плоскость вдоль оси червяка 4 выбрана в пределах 0,5-0,8 от шага нарезки этого витка, перемещается в направлении участка интенсивного смеше55 ния Вь

П ри вращении и поступа гел ьном движении червяка 4 назад (против направления движения материала) расплав материала. ограниченный подпорным кольцом 3 и тор :г>ьой поверхностью еполного -pанспсч>1 и гчощего витка 6, вытесняется через незаIþëIII í HóIo часть витка 6 в направлении участка интенсивного смешения Вт.

Прерывистой нарезкой червяка 4 и смесительными зубьями 7 участка интенсивного смешения Â . длина которого выбирается в пределах 0,3-0,6 наружного диаметра червяка 4, тонкий слой расплава композиции материала интенсивно перемешивается, разделяется на частицы, благодаря чему образуется очень большая поверхность продукта, которая обеспечивает интенсивное удаление летучих компонентов из объема расплава материала, Затем расплав материала нарезкой в зоне повторной загрузки 0 перемешивается и транспортируется во вторую зону смешивания Е.

При дальнейшем прохождении через вторую зону смешивания Е прерывистой нагрузкой червяка 4 и смесительными зубьями 2,расположенными в корпусе 1, расплав дополнительно смешивается, диспергируется, гомогенизируется и выходит из смесителя пульсирующим потоком.

В прифланцованном, вращающемся шнеке 15 разгрузочного шнекового пресса, где через патрубок 17 может осуществляться дополнительно удаление летучих компонентов расплава, давление- выравнивается и расплав материала экструдируется в виде стренг через стренговую голов.<у 16.

На экспериментальной линии на базе червячного осциллирующего смесителя проведены работы по гранулированию стренговым методом композиции стеклонаполненного полиэтилентерефталата.

Экспериментальная линия содержит снабженный средствами подачи и дозирования материала и рубленого стеклоровинга червячный осциллирующий смеситель. имеющий рабочий орган — секционный наборный червяк с наружным диаметром, равным 90 мм, и длиной, равной 11 диаметрам, и секционный корпус. Выгрузное отверстие червячного осциллирующего смесителя тангенциально cocTbiKQBBHQ с корпусом червячного пресса.

Червячный пресс-гранулятор снабжен гтренговой угловой головкой с 12 отверстиями диаметре м, равным 4,3 мм.

Экспериментальная линия имеет также ванну охлаждения с оборотной подогреваемой водой и тянущим устройством для принудительной подачи стрен: — в стренговый гранулятор, а также средства вакуумотсоса и темперирования агрег; тов по зонам. Экспериментальная линия снабжена регул.1pyемыми электроприводами постоянного тока и средствами тепловой и электрическОй авт м 3 T I l v. и и к О н т о О л я .

10

20

50 го витка и участка интенсивного смешения в установившемся режиме работы смесите55

Пример 1. В червячный осциллирую щий смеситель непрерывного действия, имеющий в зоне пониженного давления за подпорным кольцом и перед зоной повторной загрузки неполный транспортирующий виток с длиной нарезки (измеренной вдоль оси), равной 27 мм, что соответствует длине проекции неполного витка на вертикальную плоскость вдоль оси червяка 0,5, и р сположенный последовательно за ним участок интенсивного смещения, длина которого устанавливается последовательно равной 27;

40,5; 54 мм, что соответствует отношению длины участка интенсивного смешения 0,3;

0,45; 0,6 к наружному диаметру червяка, непрерывно подают порошкообразный полиэтилентерефталат и рубленый стеклоровинг.

При каждой паре числовых значений длин нарезки неполного транспортирующего витка и участка интенсивного смешения в установившемся режиме работы смесителя определяется максимальная часовая производительность, при которой обеспечивает стабильный процесс стренгообразования. Производительность, кг/ч, соответственно составляет 62,3; 67,4; 65,4, среднее количество обрывов стренг в минуту — соответственно 3,3,4.

Пример 2. В червячный осциллирующий смеситель непрерывного действия, имеющий в зоне пониженного давления за подпорным кольцом и перед зоной повторной загрузки неполный транспортирующий виток с длиной нарезки (измеренной вдоль оси), равной 35,1 мм, что соответствует длине проекции неполного витка на вертикальную плоскость вдоль оси червяка 0,65, и расположенный последовательно за ним участок интенсивного смешения, длина которого устанавливается последовательно равной 27; 40,5; 54 мм, что соответствует отношению длины участка интенсивного смешения 0,3; 0,45; 0,6 к наружному диаметру червяка, непрерывно подают порошкообразный полиэтилентерефталат и рубленый стеклоровинг.

При каждой паре числовых значений длин нарезки неполного транспортирующеля определяется максимальная часовая производительность, при которой обеспечивается стабильный процесс стренгообразования. Производительность, кг/ч, соответственно составляет 76,2; 86,3: 82,4, среднее количество обрывов стренг в минуту — соответственно 3,5,4.

Пример 3. В червячный осциллируloщий смеситель непрерывíого дейстpèp.

1608064 имеющий в зоне пониженного давления за подпорным кольцом и перед зоной повторной загрузки неполный транспортирующий виток с длиной нарезки (измеренной вдоль оси), равной 43,2 мм, что соответствует длине проекции неполного витка на вертикальную плоскость вдоль оси червяка 0,8, и расположенный последовательно за ним участок интенсивного смешения, длина которого устанавливается последовательно равной 27; 40,5; 54 мм, что соответствует отношению длины участка интенсивного смешения 0,3; 0,45; 0,6 к наружному диаметручервяка, непрерывно подают порошкообразный полиэтилентерефталат и рубленый стеклоровинг.

При каждой паре числовых значений длин нарезки неполного транспортирующего витка и участка интенсивного смешения в установившемся режиме работы смесителя определяется максимальная часовая производительность, при которой обеспечивается стабильный процесс стренгообразования. Производительность, кг/ч, соответственно составляет 68,2; 76,2; 72,1, среднее количество обрывов стренг в минуту — 3,4,2.

Результаты экспериментальных работ приведены в таблице.

Данные таблицы показывают, что использование предлагаемого смесителя по сравнению с известным позволяет обеспечить повышение производительности в 1,52,0 раза при получении пригодного для гранулирования стренговым методом расплава полимерного материала за счет интенсификации процесса вакуумирования, Использование предлагаемого изобретения позволяет на промышленной уставке на основе червячного осциллирующего смесителя с диаметром червяка 200 мм достигнуть при гранулировании стренговым

40 методом производительности 750-1000 кг/ч, а также улучшить качество изделий, Формула изобретения

Червячный осциллирующий смеситель непрерывного действия, содержащий корпус со смесительными зубьями и подпорным кольцом, выполненными по его внутренней поверхности, червяк, установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения и имеющий зону загрузки, первую зону смешивания, зону пониженного давления, расположенную за подпорным кольцом и выполненную с камерой вакуумирования, размещенной s корпусе. зону повторной загрузки и вторую зону смешивания, причем смесительные зубья, выполненные на корпусе, размещены в зонах смешивания, а нарезка червяка в этих зонах выполнена прерывистой, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности смесителя и качества расплава путем интенсификации процесса вакуумирования, на червяке выполнен неполный транспортирующий виток, расположенный в зоне пониженного давления за подпорным кольцом перед зоной повторной загрузки с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса и торцовой поверхностью подпорного кольца, длина проекции транспортирующего витка на вертикальную вдоль оси червяка плоскость выбрана в пределах 0,5 — 0,8 шага нарезки этого витка, причем за неполным транспортирующим витком на червяке выполнен участок интенсивного смешения с прерывистой нарезкой, длина которого выбрана в пределах 0,3 — 0,6 наружного диаметра червяка, а на внутренней поверхности корпуса в зоне пониженного давления размещены дополнительные смесительные зубья, которыми снабжен смеситель.

1608064

П е лагаемый смеситель по п име ам

Известный

Показатели

50 50 50

Шаг нарезки неполного транспортирующего витка, червяка, мм 54 54 54

Длина нарезки, измеренная вдоль оси неполного транспортирующего витка червяка, мм 27 27 27

90 90 90

03 045 06

Длина участка интенсивного смешения, расположенного в зоне пониженного давления, мм 27 40 5 54

42,2 48,4"

62,3 67,4 65,4

Количество отверстий в стренговой головке . 12 12 12

12 12

3 4 2

5 26

3 3 4

3 5 4

"Процесс образования стренг нестабильный.

Отношение проекции на вертикальную плоскость,перпендикулярную к оси червяка, неполногоо транспортирующего витка к проекции полного витка, Наружный диаметр червяка осциллирующего смесителя, мм

Отношение длины участка интенсивного смешения, расположеннога в зоне пониженного давления, к наружному диаметру червяка

Максимальная производительность, обеспечивающая стабильный процесс стренгообразования, кг/ч

Среднее количество обрывов ст енг в мин т

65 65 65 80 80 80

54 54 54 54 54 54

35,1 35,1 35,1 43.2 43,2 43,2

90 90 90 90 90 90

0,3 0,45 0,6 0,3 0,45 0.6

27 40,5 54 27 40,5 54

76,2 86,3 82,4 68,2 76,2 72,1

12 12 12 12 12 12

1 с ° (1(:! (!

7ие 3

1608064

Г-Г

Составитель В.Ларютин

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор И.Шулла

Заказ 3588 Тираж 542 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101