Экструдер для полимерных материалов

 

Использование: переработка полимерных материалов с вакуумировэнием их в процессе экструзии. Сущность изобретения: экструдер снабжен нагревательными червяками, имеющими каждый с нижнего торца цилиндрической формы шейку и концентрично расположенные оси ротора кольца, и заборными неподвижными червяками; Первый из нагревательных червяков смонтирован после питающего червяка ротора перед первым средством измельчения. Последующие нагревательные червяки выполнены с верхней цилиндрической шейкой , в зоне которых расположены заборные неподвижные червяки. Они смонтированы с возможностью сопряжения поверхностями внутренних их нарезок с поверхностями верхних шеек нагревательных червяков. При этом выпускной червяк и головка для выпуска материала расположены горизонтально . Подающий червяк размещен параллельно ротору. 4 з.п.ф-лы, 4 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((91 ((() (я) ю 8 29 С 47/76

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

- "вась -Я3348

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4931355/05 (22) 29.04.91 (46) 15,06,93. Бюл. N 22 (75) В,Н.Хомяков (56) Авторское свидетельство СССР

М 292415, кл. В 29 С 47/38. опублик. 1985, Авторское свидетельство СССР

М 937205, кл. В 29 С 47/76, опублик. 1982. (54) ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАСЕРИАЛОВ (57) Использование: переработка полимерных материалов с вакуумированием их в процессе экструзии. Сущность изобретения: экструдер снабжен нагревательными червяками, имеющими каждый с нижнего торца цилиндрической формы шейку и

Изобретение относится к области переработки полимерных материалов и может использоваться на заводах РТИ (резинотехнических изделий) и шинных заводах.

Целью изобретения является увеличение производительности переработки при снижении энергоемкости экструдера за счет повышения эффективности дегазации материала и беэнапорной подачи материала в средства измельчения, На фиг, 1 показан схематично разрез экструдера; на фиг, 2 — эона вакуумирования; на фиг. 3 — конструкция верхнего неподвижного кольца; на фиг. 4 — конструкция нижнего неподвижного кольца.

Экструдер, показанный на фиг, 1 содержит вертикально расположенный корпус 1, в котором параллельно установлены подающий червяк 2, установленный с воэможностью вращения, и ротор, состоящий из сердечника 3, на котором насажен питающий червяк 4 ротора. Первый нагревательный червяк 5 расположен после питающего концентрично расположенные оси ротора кольца, и заборными неподвижными червяками; Первый из нагревательнь1х червяков смонтирован после питающего червяка ротора перед первым средством измельчения.

Последующие нагревательные червяки выполнены с верхней цилиндрической шейкой, в зоне которых расположены заборные неподвижные червяки. Они смонтированы с возможностью сопряжения поверхностями внутренних их нарезок с. поверхностями верхних шеек нагревательных червяков.

При этом выпускной червяк и головка для выпуска материала расположены горизонтально, Подающий червяк размещен параллельно ротору. 4 з.п.ф-лы, 4 ил, червяка 4 ротора перед первым измельчающим средством 6. Число нагревательных червяков 5 может быть больше двух и зависит от числа ступеней вакуумирования. Каждая последующая ступень имеет группу рабочих органов: неподвижный заборный червяк 7, нагревательный червяк 5 и измельчающее средство 6, В данном экструдере зона пластикации отсутствует, а подача материала в средства измельчения осуществляется без напора, что значительно снижает его энергоемкость. Для исключения налипания материала на стенки камеры вакуумирования 8, корпус 1 в этом месте имеет зону увеличенного диаметра, а чтобы избежать забивания окон 9 удаления газообразных веществ они расположены в верхней части камеры вакуумирования 8 под верхней стенкой 10 корпуса, Нагрев и охлаждение корпуса осуществляется жидким энергоносителем, для чего корпус 1 имеет рубашку

11. Рубашка 11 корпуса 1 стенками р- злелена на отдельные индивидуальнь о у <аслаки

1821390 теплового контроля. В зоне вакуумирования участки 12 теплового контроля соответствуют расположению рабочих органов и участки 13 — расположению камер вакуумирования 8, Тепловой контроль участков рабочих органов и участков камер вакуумирования 8 осуществляется раздельно двумя циркуляционными контурами, имеющими средства регулирования температуры.

Горизонтальный цилиндр 14 экструдера также имеет рубашку 15, разделенную на отдельные участки, соответствующие расположению функциональных зон; заборной зоны 16 и зоны выдавливания 17, Горизонтальный червяк 18 в зоне выдавливания 17 имеет номинальный диаметр. в зоне 16 забора материала — увеличенный. Заборная часть 19 горизонтального червяка также как и червяки вертикального ротора по диаметру в 1,5 — 2,5 раза больше номинального ди. аметра в зависимости от типоразмера .машины. Горизонтальный выпускной червяк 18 имеет переходный корпус 20 с большого на номинальный диаметр. Червяк 18 приводится в движение от привода 21, Камера вакуумирования 8 герметизирована феррожидкостным уплотнением 22. На выходе цилиндра 14 установлена головка 23 для выпуска материала с фильерой 24, Устройство камеры вакуумирования показано на фиг-, 2.

Нагревательные червяки 5 имеют увеличенный диаметр и малую длину, что обеспечивает возможность обработки материала с большой скоростью сдвиговых деформаций за короткий промежуток-времени. Для этого нарезка этого червяка 5 имеет на входе и выходе большую глубину, а в средней части за счет конических переходов на сердечнике малую глубину, Нагревательные червяки

5 установлены на сердечнике ротора 3 посредством шпонок 2 и пружинных колец

26. На нижнем торце эти червяки 5 имеют концентрично расположенные шейки 27 и кольца 28 средств измельчения, жестко закрепленные на витках.

Между кольцами 28 и шейками 27 концентрично им установлены неподвижные средние кольца 29 средств измельчения, а с наружной стороны колец 28 также неподвижно и герметично в корпусе установлены наружные неподвижные кольца 30. Средние кольца 29 жестко установлены на выступах

31 фланца 32, которым среднее кольцо крепится в корпусе. Наружные 30 и средние 29 неподвижные кольца имеют нарезки 33 переменной глубины, изменяющейся от максимума до нуля. Средняя глубина нарезок неподвижных колец имеет обратно пропорциональную зависимость от величины диа10

25 метра поверхности, которой сопрягается неподвижное кольцо с подвижным кольцом или шейкой, имеющей одинаковое с кольцом 28 назначение. Суммарная глубина нарезок неподвижных колец 29 и 30 должна соответствовать расходу материала, равному максимальному расходу через винтовые каналы горизонтального червяка 18 на участке зоны выдавливания при одинаковой скорости вращения ротора и горизонтального червяка 18, Среднее неподвижное кольцо 29 и наружное неподвижное кольцо

30 нарезок могут не иметь. На нижней части неподвижных колец имеются уменьшенного сечения канавки 34. Для обеспечения охлаждения наружные кольца имеют впадину, образующую с корпусом полость 35, соединенную каналами 36, проходящими через выступы 31 и фланец 32, с полостью 37 среднего неподвижного кольца 29. Для подвода жидкости в полости 38 неподвижных колец в корпусе имеются отверстия 39. Нагревательные червяки 5 охлаждаются путем прокачивания жидкости через полости 40. Для этого сердечник 3 ротора имеет отверстие

41, в которое жидкость подводится через трубку 42, на которой установлены резиновые уплотнения 43. В этом случае жидкость подается из отверстия 41 через радиальное

30 отверстие 44 в сердечнике 3, в полости 40 и снова через нижерасположенные радиальные отверстия 44 в отверстия 41. Герметичность соединений обеспечивается за счет использования резиновых колец 45.

35 Неподвижные червяки 7 имеют внутреннюю нарезку 46, сопрягающую- . ся с поверхностью верхней шейки 47 нагревательного червяка 5. От проворачивания неподвижные червяки 7 удерживаются

40 шпонкой 48. На конце ротора нагревательный червяк 5 имеет торцевое крепление 49.

Для быстрой смены средств измельчения — колец 50 (фиг. 3) с канавками 34средние неподвижные кольца 29 монтируются посредством фланца 32 между секциями корпуса 1. На фиг. 3 показана конструкция среднего неподвижного кольца 29 первой ступени камеры вакуумирования. Кольцо имеет полость 37 для

50 охлаждения и выполнено сварным из двух половин. Основание 51 кольца, поскольку оно не подвергается износу, изготовлено иэ стали с малым содержанием углерода (например. сталь 3) и имеет выступ 52 для на55 правления хладагента. Остальная часть— вершина 53 кольца изготовлена иэ азотированной стали, например, из стали 38Х2МЮА.

Такое сочетание сталей обеспечивает свариваемость. Для герметизации в месте каналов разъем герметизируется кольцами 54,.

1821390

Отдельные детали кольца крепятся болта- сти переработку на форсированных режими 55. мах. Из камеры вакуумирования 8 выделивНижнее кольцо(фиг,4) отличается лишь шиеся газы и остатки воздуха через окна 9 тем, что его вершина имеет нарезки 33. непрерывно отсасываются вакуум-насосом.

Дляочисткисердечника3ротора(фиг.2) 5 Измельченный материал. собранный в на участке камеры вакуумирования 8 от на- сплошную массу неподвижным червяком 7, липающих частиц материала установлена снова подается в винтовые каналы ниже спираль 56, плотно охватывающая сердеч- расположенного нагревательного червяка ник 3. Спираль 56 своими концами крепится 5. Во второй ступени цикл обработки повток корпусу. Для очистки камер вакуумирова- 10 ряется. Вышедшие из последней ступени ния 8 и наблюдения за процессом имеются, стренги попадают в заборную часть 16 смотровые стекла 57. (фиг.1) горизонтального цилиндра, где под

Работа экструдера осуществляется сле- действием витков заборной части 19 выпудующим образом. скного червяка 18 материал под давлением

Для решения поставленной задачи при- 15 подается в головку 23. нята технология переработки резиновых Данное техническое решение позволясмесей, при которой загрузка материала и ет вести переработку полимерных материаподачаеговизмельчающеесредствопроиз- лов на повышенных режимах эа счет водится под малым давлением 0,5 — 1,5 МПа, надежного удаления газообразных вено при большой скорости сдвига 50- 20 ществ,аисключениезабиваниядегазацион180 мм/с, за счет чего материал кратковре- ных окон обеспечивает работу экструдера в менно за 0,5...1.0 с нагревается до автоматическом режиме. Высокая скорость температуры интенсивного испарения лету- деформации и малое давление при подаче чих веществ и продавливается через из- материалавизмельчающеесредствопозво- мельчающее средство. Во избежание 25 ляет снизить энергоемкость процесса, что подгорания материала температура рабо- основывается на аномалии вязкости перечих поверхностей измельчающих.средств рабатываемого материала и зависимости поддерживается на уровне 40...70 С, а для изменения энергоемкости от изменения исключения конденсации паров на поверх- давления, Малое время переработки при ностях камеры вакуумирования температу- 30 высокой скорости деформаций увеличивает ра корпуса камеры поддерживается время вязкотекущего состояния при дальвысокой на уровне 100-180 С. нейшей переработке. с использованием

Резиновая смесь 58 (фиг.1) в виде ленты диссипативного нагрева, При вертикальноподается в корпус 1 экструдера; где она горизонтальном исполнении экструдера измельчается кусками, предварительно пе- 35 более рационально используется производремешивается, подогревается под действи- - ственная площадь, ем червяков 2 и 3 и подается в винтовые Ф о р мул а изобретения каналы первого нагревательного червяка 5 1. Экструдер для полимерных материа(фиг.2). На большом диаметре нагреватель- лов, содержащий вертикально расположенного червяка 5 материал за короткое время 40 ный корпус с зоной увеличенного диаметра, нагревается и подается в винтовые каналы cçàãðóçî÷íûìокном, камерамидля ступенконических нарезок 33 неподвижных колац чатого вакуумирования, с окнами удаления

29 и 30. Поддействием конических нарезок газообразных веществ, смонтированный в

33 материал продавливается через множе- корпусе с возможностью вращения подаюство канавок 34, уменьшенного сечения. 45 щей червяк, ротор, выполненный из насаЗто обеспечивает более тонкое измельче- женных на сердечник питающих червяков, ние материала и, следовательно, лучшее выпускной червяк, головку для выпуска мавскрытие газовых включений, Стренги, вы- териала, средства автоматическкрго регулишедшие из канавок 34, поддействиемсоб- рования питания экструдера, средства ственного веса спускаются в нарезку 46 50 измельчения ввидеподвижныхинеподвижнеподвижного червяка 7 без их спутывания ных колец, отличающийся тем, что, . и комкования, так как выпуск стренг и их с целью увеличения производительности прием производится неподвижными рабо- при снижении энергоемкости экструдера за чими органами. Во избежание конденсаций счет повышения эффективности дегазации выделившихся из материала,газовтемпера- 55 материала и безнапорной подачи материатура стенок камеры вакуумирования 8 под- ла в средства измельчения. зкструдер снаб- . держивается высокой, Это исключает жек нагревательными червяками, возможйость захвата конденсата рабочими имеющими каждый с нижнего торца цилинорганами. В то же время рабочие органы дрической формы шейку и концентрично интенсивно охлаждаются. что позволяет ве- расположенные оси ротора кольца, и забор1821390

6 ными неподвижными червяками, причем первый из нагревательных червяков смонтирован после питающего червяка ротора перед первым средством измельчения, lloследующие нагревательные червяки выполнены каждый с верхней цилиндрической шейкой, в зоне которых расположены заборные неподвйжные червяки, смонтированные с воэможностью сопряжения поверхностями внутренних их нарезок с поверхностями верхних шеек нагревательных червяков, при этом выпускной червяк и головка для выпуска материала расположены горизонтально, а подающий червяк размещен параллельно ротору.

2. Экструдер по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью предотвращения налипания материала и забивания окон удаления газообразных веществ, в зоне дегазации камер вакуумирования размещены .зоны увеличенного диаметра корпуса, а окна удаления газообразных веществ расположены в верхней части этих камер.

3. Экструдер по пп. 1 и 2, о т л и ч а ешийся тем, что он имеет индивидуальные участки теплового контроля камер вакуумирования. и рабочих органов, 5 4. Экструдер поп,1, отличающийс я тем, что подвижные кольца средств измельчения закреплены на витках с нижнего торца нагревательных червяков, а неподвижные кольца выполнены с полостями для

10 охлаждающей среды и нарезками переменной глубины, расположенными на поверхностях, сопряженнйх с поверхностями подвижных колец и шеек нагревательных червяков. .15 5. Экструдер по п.4, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что средние неподвижные кольца средств измельчения, расположенные между подвижными кольцами и шейками нагревательных червяков, установлены на

20 выступах фланца для крепления средних колец к корпусу, а полости для охлаждающей среп ы неподвижных колец сообщены между собой посредством каналов, которые выполнены во фланцах и выступах.

1821390

1821390

Составитель В.Хомяков

Техред М.Моргентал Корректор М,Самборская

Редактор

Заказ 2087 Тираж 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