Экструдер для переработки полимерных материалов

 

Изобретение относится к оборудованию для переработки полимерных материалов с наполнителями. Цель изобретения - повышение надежности экструдера. Экструдер содержит корпус, червяк с продольной полостью, теплообменник. Червяк жестко связан с теплообменником, выполненным в виде цилиндра. По наружной его поверхности установлены подпружиненные ребристые втулки. Они соединены с приводом их осевого перемещения. Внутри теплообменника расположен поршень, соединенный с приводом осевого перемещения. Поршень снабжен датчиком контроля уровня. Привод перемещения втулок может быть кинематически связан с приводом осевого перемещения поршня. Хладагент, транспортируясь внутри червяка, нагревается, превращается в пар. Пар возвращается назад в теплообменник, где конденсируется. Ребристость теплообменника способствует хорошему охлаждению. Автоматическая регулировка ребристости и уровня хладагента дает возможность стабилизировать тепловой режим червяка. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4680110/05 (22) 18.04.89 (46) 30.07.91. Бюл. M 28 (71) Институт механики металлополимерных систем АН БССР (72) Б.И.Купчинов, В.Г,Барсуков, М.Ф,Кравченко,ВМШаповалов,ДАБогомолов и Н.В.Кругляк (53) 678.057.375(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Гч. 1041312, кл. В 29 С 47/84, 1981.

Авторское свидетельство СССР й. 1178617, кл. В 29 С 47/84; 1984. (54) ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к оборудованию для переработки полимерных материалов с наполнителями. Цель изобретения — повышение надежности экструдера, Экструдер содержит корпус, червяк с продольной поИзобретение относится к оборудованию для переработки полимерных материалов с наполнителями, например древопластиков, и может быть использовано в химической и деревообрабатывающей пром ы шлен н остях.

Целью изобретения является повышение надежности экструдера.

На фиг.1 схематично изображен экструдер; на фиг.2 — червяк с системой его охлаждения, продольный разрез; на фиг,.3— предохранительный клапан, разрез.

Экструдер для переработки полимерных материалов содержит корпус 1 (фиг.1), горизонтально расположенный червяк 2 с. Ы 1666333 А1 (я)5 В 29 С 47/84 лостью, теплообменик. Червяк жестко связан с теплообмеником, выполненным в виде цилиндра. По наружной его поверхности установлены подпружиненные ребристые втулки. Они соединены с приводом их осевого перемещения. Внутри теплообменника расположен поршень, соединенный с приводом осевого перемещения. Поршень снабжен датчиком контроля уровня. Привод перемещения втулок может быть кинематически связан с приводом осевого перемещения поршня. Хладагент, транспортируясь внутри червяка, нагревается, превращается в пар. Пар возвращается назад в теплообменник, где конденсируется. Ребристость теплообменника способствует хорошему а охлаждению. Автоматическая регулировка ребристости и уровня хладагента дает возможностью стабилизировать тепловой режим червяка. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. продольной полостью 3. Червяк 2 жестко

0 связан с теплообменником 4, выполненным с ребристой наружной поверхностью а и установленным соосно червяку 2. Теплообменник 4 сообщен рабочей полостью с продольной полостью 3 червяка 2. Внутри теплообменника 4 размещен поршень 5, со-, а единенный с приводом 6 его осевого перемещения. Теплообменник 4 выполнен в виде цилиндра 7, ребристая наружная поверхность а которого образована ребристыми втулками 8 с пружинами 9. Втулки 8 с пружинами 9 соединены с приводом 10 их осевого перемещения, образованным посредством упорной шайбы 10 и гайки 12, 3

1666333

Привод 10 осевого перемещения втулок 8 может быть кинематически связан с приводом 6 осевого перемещения поршня 5, например посредством тяг, В продольной полости 3 червяка 2 (фиг.2) установлена цилиндрическая пру>кина 13, направление навивки которой противоположно нарезке червяка 2. Пружина 13 зафиксирована в продольной полости 3, стенками теплообменника 4 и пробкой 14, в которой выполнены отверстия 15. Поршень

5 снабжен одним или несколькими предохранительными клапанами 16 и поджат в осевом направлении через опорный под. шипник 17, например винтовым механизмом 18, смонтированным на ванне 19. В поршне 5 установлен датчик 20 контроля уровня, например поплавкового типа. Полость, образованная поршнем 5 и теплообмен н и ком 4 (цилиндрическая полость), заполнена хладагентом контура 21 охлаждения (обычно жидкость, у которой температура кипения равна или меньше температуры переработки полимера). Ванна 19 заполнена хладагентом контура 22 охлаждения, омывающим ребристую поверхность а теплообменника 4 (обычная проточная вода). Предохранительный клапан 16 (фиг.3) представляет собой смонтированный в поршне 5 шарик 23, запирающий канал 24, соединяющий цилиндрическую полость с атмосферой. Шарик 23 поджат пружиной 25, которая стопорится пробкой 26.

Экструдер для переработки полимерных материалов работает следующим образом.

При переработке полимерных материалов червяк 2 дополнительно разогревается за счет трения полимерного материала о червяк 2. Б результате повышения температуры нарушается, особенно при переработке высоконаполненных материалов, соотношение сил трения перерабатываемоо

ro материала о корпус 1 и червяк 2, что неблагоприятно сказывается на производительности зкструдера, энергопотреблении червяка 2 и качестве получаемых изделий из-за огасности термодеструкции расплава. Поэтому червяк 2 необходимо охлаждать. Для этого винтом 18, ввернутым в ванну19 через опорный подшипник 17, поджимается поршень 5, в результате чего внутренний объем цилиндрической полости уменьшается, а уровень хладагента в контуре 21 поднимается до отверстий 15 пробки

14 и датчика 20 контроля уровня, который даеФ сигнал на привод 6 осевого перемещения поршня 5, Переливаясь через отверстия

15, хладагент контура 21 попадает в межвитковое пространство цилиндрической пружины 13 и транспортируется, переливаясь вдоль витков пружины 13 к выходному концу червяка 2. По мере захода хладагента контура 21 в продольную полость 3 червяка

2 уровень его в теплообменнике 4 опускается ниже отверстий 15, при этом дальнейший доступ его в продольную полость 3 червяка

2 прекращается. Датчик 20 контроля уровня . выдает при необходимости команду на при10 вод 6 осевого перемещения поршня 5, тем самым автоматически может поддерживать уровень хладагента в теплоабмен нике 4, По15

55 следовательно охлаждая червяк 2 сначала в зоне подшипникового узла, затем в зонах загрузки, сжатия, пластик необходимо охлаждать. Для этого винтом 18, ввернутым в ванну19 через опорный подшипник 17, поджимается поршень 5, в результате чего внутренний объем цилиндрической полости уменьшается, а уровень хладагента в контуре 21 поднимается до отверстий 15 пробки

14 и датчика 20 контроля уровня, который дает сигнал на привод 6 осевого перемещения поршня 5, Переливаясь через отверстия

15, хладагент контура 21 попадает в межвитковое пространство цилиндрической пружины 13 и транспортируется, переливаясь вдоль витков пружины 13, к выходному концу червяка 2. По мере захода хладагента контура 21 в продольную полость 3 червяка

2 уровень его в теплообмен нике 4 опускается ниже отверстий 15, при этом дальнейший доступ его в продольную полость 3 червяка

2 прекращается. Датчик 20 контроля уровня выдает при необходимости команду на привод 6 осевого перемещения поршня 5, тем самым автоматически может поддерживать уровень хладагента в теплообменнике 4. Последовательно охлаждая червяк 2 сначала в зоне подшипникового узла. затем- в зонах загрузки, сжатия, пластификации хладагент контура 21 нагревается и на выходе червяка 2 превращается в пар, который через отверстия 15 пробки 14 возвращается в теплообменник4, где конденсируется на холодных стенках, благодаря тому, что рабристая поверхность а теплообменника 4 омывается хладагентом контура 22 охлаждения. Ребристость теплообменника 4 способствует хорошему теплообмену. Автоматическая регулировка уровня хладагента контура 21 в первом контуре охлаждения посредством датчика 20 контроля уровня, дает возможность стабилизировать тепловой режим червяка

2 и сделать его оптимальным в зависимости от перерабатываемого полимерного материала и производительности экструдера. При этом благодаря возможности осевого перемещения втулок 8 с пружинами 9 улучшаются условия управления

1666333

40 процессами теплоотдачи в теплообменнике

4, Так, перемещая при помощи гайки.12 и шайбы 11 ребристые втулки 8, можно увеличивать или уменьшать удельную теплоотдачу на рабочем участке цилиндра 7 5 теплообменника 4. При этом соединение поршня 5 с шайбой 11 посредством тяг 27 обеспечивает автоматическое перемещение втулок 8 одновременно с перемещением поршня 5, т.е. с изменением длины 10 рабочей части цилиндра 7.

Длительная остановка червяка 2 при работающем экструдере, неисправности в системе охлаждения корпуса 1 или червяка 2; заклинивание экструдата в экструзионной 15 головке, повышенная нагрузка на червяк 2 (увеличены обороты) — все это в отдельности или совместно может привести к резкому перегреву червяка 2, вследствие чего повысится давление в теплообменнике 4. В этом 20 случае срабатывает предохранительный клапан 16, настроенный на предварительно задаваемое давление. Излишки паров хладагента контура 21 выбрасываются через канал 24 в атмосферу, сигнализируя обслу- 25 живающему персоналу экструдера о перегреве червяка 2. В результате выброса давление внутри теплообменника 4 падает, срабатывает пружина 25, поджатая пробкой

26, воздействуя на шарик 23, который бло- 30 кирует канал 24 поршня 5.

Интенсивность отдачи тепла от наружной поверхности теплообменника будет зависеть не только от общей площади ребер, но также и от их расположения относитель- 35 но активной зоны теплообменника(пути„ тепла от источника к ребрам). Повышая концентрацию ребристых втулок в активной зоне теплообменника(зона между поршнем и червяком) можно увеличить скорость внешней теплоотдачи, а при понижении — наоборот, Таким образом. предлагаемая конструкция позволяет повыси, ь надежность экструдера за счет поышения прочности, жесткости и ремонтопригодности теплообменника, оптимизировать условия теплообмена и в конечном счете повысить качество изделий и производительность процесса.

Формула изобретения

1. Экструдер для переработки полимерных материалов, содержащий корпус, горизонтально расположенный червяк с продольной полостью и жестко связанный с червяком теплообменник, выполненный с ребристой наружной поверхностью, установленный соосно червяку и сообщенный рабочей полостью с продольной полостью червяка, и поршень, соединенный с приводбм его осевого перемещения, о т л и ч а юшийся -тем, что, с целью повышения надежности экструдера. теплообменник выполнен в виде цилиндра, в котором расположен поршень, а ребристая наружная поверхность образована установленными на наружной поверхности подпружиненны ми ребристыми втулками, соединенными с приводом их осевого перемещения, 2. Экструдер по п.1, отличающийся тем, что привод осевого перемещения втулок кинематически, связан с приводом осевого перемещения поршня.

1666333

Фиг. 2

Составитель О, Угрецова

Редактор Ю. Середа Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор M. Шароши

Заказ 2488 Тираж 393 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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