Многоэкструзионное устройство

Изобретение относится к многоэкструзионному устройству с использованием двухшнековых экструдеров. Многоэкструзионное устройство содержит два двухшнековых экструдера для смешивания экструдируемого материала и один двухшнековый экструдер для создания давления. Двухшнековый экструдер для смешивания экструдируемого материала имеет вращающиеся в одном направлении шнеки каждой пары. Двухшнековый экструдер для создания давления имеет вращающиеся в противоположных направлениях шнеки. Указанные экструдеры соединены между собой по потоку. Изобретение обеспечивает длительное среднее время пребывания материала для ограниченных по времени процессов, а также высокий крутящий момент в отношении длины шнеков для ограниченных по крутящему моменту процессов. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к многоэкструзионному устройству с использованием двухшнековых экструдеров.

В компаундировании существует много процессов, которые ограничены либо по крутящему моменту, либо по времени пребывания.

Примером ограниченного по крутящему моменту процесса является непрерывное смешивание каучуковых композиций. При этом частоты вращения двухшнекового экструдера должны поддерживаться как можно более низкими, поскольку иначе из-за очень высокой вязкости смеси возникнут температурные проблемы за счет механической диссипации в смеси. При этих низких частотах вращения и при приемлемом расходе возникающие на шнековых валах крутящие моменты, однако, очень велики. Обычно частоту вращения при постоянном расходе повышают настолько, чтобы крутящий момент лежал ниже максимально допустимого значения. Однако в результате этого повышается температура массы.

Примером ограниченного по времени пребывания процесса является непрерывная силанизация содержащей кремневую кислоту каучуковой смеси или динамическая вулканизация полностью сшитых термопластичных вулканизатов (TPE-V). В обоих процессах во время экструзии с помощью двухшнекового экструдера происходит химическая реакция, которая требует определенного времени пребывания (в зависимости от допустимой средней температуры массы). Длина двухшнековых экструдеров имеет предел за счет возрастающего с длиной абсолютного кручения валов около 60D. Большие длины означали бы возрастание износа.

Кроме того, все больше требуется формование окончательно компаундированной смеси за одну операцию через головку и/или продавливание через ситовый пакет, с тем чтобы отсеять крупные частицы. Это означает создание относительно высокого давления. Экструдер с двумя вращающимися в одном направлении шнеками очень подходит для задач смешивания, однако из-за своего низкого насосного к.п.д. лишь весьма условно пригоден для создания более высоких давлений. У более вязких смесей за счет диссипации образуется тогда очень много тепла.

Задачей изобретения является создание многоэкструзионного устройства, которое, с одной стороны, обеспечивает длительное среднее время пребывания для ограниченных по времени пребывания процессов, а с другой стороны, - высокий крутящий момент в отношении длины шнеков для ограниченных по крутящему моменту процессов. При этом должны быть использованы хорошие смешивающие свойства экструдера для смешивания экструдируемого материала с двумя вращающимися в одном направлении шнеками каждой пары, а также высокая способность создания давления в экструдере для создания давления с двумя вращающимися в противоположных направлениях шнеками.

Эта задача решается согласно изобретению, за счет того что два двухшнековых экструдера для смешивания экструдируемого материала с вращающимися в одном направлении шнеками каждой пары шнеков и один двухшнековый экструдер для создания давления с вращающимися в противоположных направлениях шнеками соединены между собой по потоку.

Согласно первому выполнению изобретения два двухшнековых экструдера для смешивания экструдируемого материала с вращающимися в одном направлении шнеками каждой пары и двухшнековый экструдер для создания давления с вращающимися в противоположных направлениях шнеками расположены друг за другом. Таким образом, крутящий момент на длину шнеков или время пребывания можно удвоить. Подключенный двухшнековый экструдер с вращающимися во встречном направлении шнеками служит тогда органом создания давления.

Согласно второму выполнению изобретения два двухшнековых экструдера для смешивания экструдируемого материала с вращающимися в одном направлении шнеками каждой пары расположены параллельно друг другу, причем пары шнеков могут иметь одинаковые или встречные направления вращения, а за обоими двухшнековыми экструдерами для смешивания экструдируемого материала с вращающимися в одном направлении шнеками каждой пары шнеков включен двухшнековый экструдер для создания давления с вращающимися в противоположных направлениях шнеками.

При этом соответственно один из имеющих разные направления вращения шнековых валов каждой шнековой пары экструдеров для смешивания экструдируемого материала может быть удлинен и переходит в шнековый вал подключенного двухшнекового экструдера для создания давления, причем его шнековые валы вращаются тогда в противоположных направлениях.

Для этого тройного экструзионного устройства может использоваться привод, содержащий четыре выходных вала, которые соединены с валами вращающихся в одном направлении шнеков двухшнековых экструдеров для смешивания экструдируемого материала.

Можно также использовать привод с шестью выходными валами, который тогда приводит во вращение шнековые валы порознь.

Наконец, у подобного многоэкструзионного устройства соответственно на конце шнековых валов могут быть предусмотрены зубчатые колеса, которые находятся в зацеплении между собой таким образом, что валы шнеков двухшнекового экструдера для смешивания экструдируемого материала, вращающихся в одном направлении, приводят в движение валы шнеков двухшнекового экструдера для создания давления, вращающихся в противоположных направлениях.

Предпочтительным при этом является расположение в общей сложности шести зубчатых колес, так что соответственно зубчатые колеса одного двухшнекового экструдера для смешивания экструдируемого материала находятся в зацеплении с зубчатым колесом на шнековом валу последующего двухшнекового экструдера для создания давления с вращающимися во встречном направлении шнеками и они находятся в зацеплении между собой.

Изобретение поясняется далее на примерах выполнения.

На фиг.1 изображено многоэкструзионное устройство, у которого два двухшнековых экструдера 1, 2 с вращающимися в одном направлении шнеками каждой пары шнеков расположены параллельно и друг над другом. Экструдируемый материал подают к верхнему экструдеру 1 в месте 3. После его продавливания через первый экструдер 1 его подают ко второму экструдеру 2, и он попадает наконец в двухшнековый экструдер 4, выполненный с вращающимися всегда в противоположных направлениях шнеками.

На фиг.1А стрелками показано направление движения потока экструдируемого материала.

На фиг.2 и 3 характер течения экструдируемого материала такой же, что и на фиг.1. Здесь показаны лишь разные типы привода, причем на фиг.2 валы вращающихся в одном направлении шнеков экструдеров 2, 3 приводятся четырьмя приводными валами привода (не показан). Через зубчатые колеса 5, расположенные на конце каждого из шнековых валов, приводятся два дополнительных зубчатых колеса 6, которые, в свою очередь, переходят в шнековые валы 7 подключенного двухшнекового экструдера 4 с вращающимися во встречном направлении шнеками.

На фиг.2А и 3А в качестве примера стрелками показано направление вращения шнеков экструдеров. У экструдера 2 или 3 для смешивания экструдируемого материала с двумя в одном направлении вращающимися шнеками оба шнека имеют одно и то же направление вращения. При этом шнеки экструдера 2 и шнеки экструдера 3 могут иметь одно и то же направление вращения или вращаться в противоположных направлениях вращения.

В выполнении согласно фиг.3 привод воздействует на зубчатые колеса 5, которые тогда также через зубчатые колеса 6 приводят шнековые валы подключенного двухшнекового экструдера 4. В отличие от выполнения на фиг.2 приводные валы двухшнекового экструдера с вращающимися в противоположных направлениях шнеками проходят параллельно шнековым парам двухшнековых экструдеров с вращающимися в одном направлении шнеками. Зубчатые колеса 6 могут при этом находиться в зацеплении между собой или нет.

При выполнении согласно фиг.3 привод также может воздействовать на зубчатые колеса 6, которые тогда приводят шнековые валы шнековых экструдеров 2, 3 через зубчатые колеса 5. Привод осуществляется в этом случае через два приводных вала.

1. Многоэкструзионное устройство, содержащее двухшнековые экструдеры для смешивания экструдируемого материала и для создания давления, отличающееся тем, что указанное устройство содержит два двухшнековых экструдера для смешивания экструдируемого материала с вращающимися в одном направлении шнеками каждой пары и один двухшнековый экструдер для создания давления с вращающимися в противоположных направлениях шнеками, причем указанные экструдеры соединены между собой по потоку.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что два двухшнековых экструдера для смешивания экструдируемого материала с вращающимися в одном направлении шнеками каждой пары и один двухшнековый экструдер для создания давления с вращающимися в противоположных направлениях шнеками расположены друг за другом.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что два двухшнековых экструдера для смешивания экструдируемого материала с вращающимися в одном направлении шнеками каждой пары расположены параллельно друг другу, причем шнековые пары могут иметь одинаковые или противоположные направления вращения, а двухшнековый экструдер для создания давления с вращающимися в противоположных направлениях шнеками установлен за обоими двухшнековыми экструдерами для смешивания экструдируемого материала с вращающимися в одном направлении шнеками каждой пары.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что соответственно один из имеющих разные направления вращения шнековых валов каждой шнековой пары экструдеров для смешивания экструдируемого материала удлинен и переходит в шнековый вал подключенного двухшнекового экструдера для создания давления таким образом, что его шнековые валы вращаются тогда в противоположных направлениях.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что предусмотрен привод, содержащий четыре выходных вала, которые соединены со шнековыми валами вращающихся в одном направлении шнеков двухшнековых экструдеров для смешивания экструдируемого материала.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что предусмотрен привод с шестью выходными валами, так что шнековые валы могут приводиться во вращение порознь.

7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что соответственно на конце шнековых валов расположены зубчатые колеса, которые находятся в зацеплении между собой таким образом, что шнековые валы вращающихся в одном направлении шнеков двухшнековых экструдеров для смешивания экструдируемого материала приводят во вращение шнековые валы вращающихся в противоположных направлениях шнеков двухшнекового экструдера для создания давления.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что предусмотрено в общей сложности шесть зубчатых колес, которые находятся в зацеплении между собой таким образом, что соответственно зубчатые колеса одного двухшнекового экструдера для смешивания экструдируемого материала находятся в зацеплении с зубчатым колесом на шнековом валу последующего двухшнекового экструдера для создания давления с вращающимися в противоположных направлениях шнеками и они находятся в зацеплении между собой.