RU1817751C - Многошнековый экструдер - Google Patents

Abstract

Использование: переработка полимеров экструзией в химической промышленности , изготовление изделий хорошего качества с помощью многошнековых экс- трудеров, надежных в работе. Сущность изобретени : экструдер содержит шнеки, имеющие участки левозаходной и правозаходной нарезки, и устройство загрузки, размещенное в начале шнеков. Устройство выгрузки расположено между левозаходными и правозаходными участками каждого шнека . Экструдер снабжен устройством обратного отвода газов и отводным трубопроводом. Он предназначен дл  подачи материала от концов входных участков шнеков к началу последующих дл  подачи ими материала а противоположном относительно входных участков направлении к устройству выгрузки. На конце каждого шнека выполнены короткие участки нарезки про-, тивоположного смежному участку направлени . В конце шнеков расположено устройство обратного отвода газов в виде камеры. Она снабжена емкостью сбора материала и патрубком ввода защитного или инертного газа. В стенке камеры выполнено съемное окно дл  визуального наблюдени  и демонтажа через него шнеков. 3 з.п. ф-лы. .ЗИЛ. . ;: ,. -: - : . :

Description

Изобретение относитс  к области переработки полимеров на шнековых экструде- рах и может быть использовано в химической промышленности, в частности, дл  экструзионного пр дени  нитей.

Цель изобретени  - повышение надежности экструдера и качества материала.

На фиг. 1 схематично показан двухшне- ковый экструдер с устройством дл  отвода газов в конце шнеков и наружным отводным трубопроводом, разрез; на фиг. 2 - ка- .мера дл  удалени  газов (концевого типа),

котора  снабжена в своей стенке съемным окном дл  визуального контрол  за концами шнеков и перерабатываемого материала, разрез; на фиг 3 - разрез А-А на фиг. 2.

Многошнековый экструдер содержит по меньшей мере два шнека 1 и 2. установленных в корпусе 3 с возможностью вращени  посредством привода и передачи (не показаны ), устройство 4 дл  загрузки материала, размещенное в корпусе 3 у начала шнеков 1 и 2. и устройство 5 дл  выгрузки материала. Часть 6 нарезки шнека 1 и часть 7 нарезки

00 4J

а

8шнека 2  вл ютс  правозаходными дл  подачи материала в пр мом и обратном направлени х . Часть 8 нарезки шнека 1 и часть 9 нарезки шнека 2 - левозаходными. Левоза- ходные 8 и 9 и правозаходные 6 и 7 участки одного шнека противолежат в направлении поперечной оси соответственно лево- и пра- возаходным участкам смежного шнека и ле- возаходные участки шн ков размещены напротив правозаходных участков шнеков вдоль их продольной оси.

Двушнековый экструдер выполнен как экструдер с удалением газов, дл  чего в нем предусмотрено устройство 10 дл  отвода газов на конце 11 шнека 1 и на конце 12 шнека 2.

Далее шнек 1 на конце 11 снабжен коротким левозаходным участком 13 нарезки, а шнек 2 на своем конце 12 - коротким левозаходным участком 14 нарезки. Оба участка 13 и 14 вместе образуют переливной элемент дл  вывода переливающейс  и, возможно, поврежденной части обрабатываемого материала в устройство 10 дл  отвода газа в обратном направлении, т.е. от потока основного материала.

Между левозаходной 8 и правозаход- ной 6 част ми нарезки, а также между левозаходной 9 и правозаходной 7 част ми нарезки шнека 2 расположен уплотн ющий элемент 15.

Экструдер содержит обходной трубопровод 16 дл  перепуска перерабатываемого материала от конца 17 участка, через который этот материал подаетс  в направлении Г (к концам 11 и 12 шнеков 1 и 2) к началу 18 участка, через который этот материал подаетс  в направлении В (от концов 11 и 12 шнеков 1 и 2). Обходный трубопровод 16 проходит в основном снаружи корпуса 3 и в нем расположен дросселирующий, дозирующий и регулирующий орган 19.

Устройство 5 дл  выгрузки материала расположено между лево- и правозаходными участками шнеков 1 и 2. Отводной трубопровод 16 предназначен дл  подачи материала от концов входных участков шнеков к началу последующих участков дл  подачи ими материала к противоположным по отношению к входным участкам шнеков в направлении к устройству 5 дл  выгрузки материала..

Стрелки Б и В на фиг. 1 показывают соответствующие направлени , в которых перерабатываемый материал подаетс  по шнекам, стрелка Д - направление вращени  шнеков 1 и 2.

Устройство 10 дл  отвода газов концевого типа снабжено пс меньшей мере одним патрубком 20, соедин емым с источником

вакуума дл  отвода летучих компонентов из перерабатываемого материала, а также окном 21 дл  визуального контрол  за концами 11 и 12 шнеков и за перерабатываемым

материалом.

На фиг. 2 показано устройство дл  отвода газов, выполненное в виде дегазирующей камеры 22 дл  удалени  газов концевого типа на концах 11 и 12 шнеков 1

и 2 двушнекового экструдера. Камера 22 концевого типа снабжена в стенке 23 окном 24 и окном 25 дл  визуального контрол  за шнеками 1 и 2 и за перерабатываемым материалом , приемной емкостью 26 дл  сбора

обрабатываемого материала, который переливаетс  (например, при перерыве в работе ), в стенке 23 окном 27 дл  визуального контрол  за приемной емкостью 26, патрубком 20. соедин емым с источником вакуума

дл  отвода летучих компонентов из перерабатываемого материала, и впусками 28-30 дл  подачи защитного или инертного газа, такого, например, как азот, в дегазирующую камеру 22 концевого типа.

Окно 25 в стенке 23 камеры 22 дл  удалени  газов концевого типа находитс  напротив концов 11 и 12 шнеков и выполн етс  съемным; окно 25 круглое и

имеет такие размеры, что шнеки 1 и 2 могут извлекатьс  через отверстие 31 окна 25 или могут вставл тьс  в корпус 3.

Впуски 28 - 30 дл  подачи защитного или инертного газа соединены соответственно с форсунками 32 - 34 с кольцевыми отверсти ми так. что защитный или инертный газ подаетс  внутрь в зоне окон 24, 25 и 27, в результате чего они не загр зн ютс  и даже после длительной эксплуатации могут использоватьс  дл  визуального контрол  за концами 11 и 12 и за перерабатываемым материалом или за уровнем заполнени  приемной емкости 26. Стенка 23 камеры 22 дл  удалени  газов

концевого типа предпочтительно выполн етс  так, что дл  устранени  осадков, например , мономеров она может обогреватьс ; это может осуществл тьс , например, за счет выполнени  ее двустенной и обогревани  паром.

Часть стенки 23 камеры 22 устройства 10 дл  отвода газов концевого типа, в которой находитс  окно 27, выполн етс  в виде круглой съемной крышки 35. Посредством отделени  крышки 35 приемна  емкость 26, котора  выполн етс  также достаточно большой по своим размерам, может извлекатьс  из экструдера через отверстие 36 крышки дл  периодической разгрузки,

Окна 25 и 27 выполнены круглыми, съемна  крышка 35 также выполнена круглой .

Пример. Двушнековый экструдер был использован дл  экструзионного пр дени  филаментных нитей из полиамида-66. (ней- лона-66). Производительность - 80 кг/ч. ,

Оба шнека использованного двушнеко- вого экструдера вращались в одном направ- лении и были расположены так, что обеспечивалось их плотное зацепление.

Перва  ступень двушнёкового экструдера , а именно участок между устройством 4 дл  загрузки материала и уплотнительны- ми элементами 15. служил дл  подачи, плавлени  и создани  необходимого давлени : оба шнека на первом этапе охватывали элементы подачи, блоки перемешивани  и элементы создани  давлени .

Нарезка обоих шнеков на первой ступени была левосторонней.

Втора  ступень двушнёкового экструдера . а именно участок между концами шнеков и уплотнительными элементами 15 служил дл  перелива (выброса избытка),, удалени  газов и обеспечени  необходимого давлени ; на второй ступени шнеки 1 и 2 охватывали короткие левозаходные участки 13 и 14 шнеков дл  выброса избытка, право- заходные элементы шнеков на участке удалени  газов (элементы дл  удалени  газов) дл  транспортировки расплава полиамида- 66 и правозаходные элементы дл  обеспечени  давлени .

Не подвергавшийс  предварительной сушке (штанговый) гранул т из полиамида- 66 (нейлона-66) с содержанием влаги 0,45% (влажности при хранении), с массой зерен или гранул 0,07 г и содержанием двуокиси титана 0,3 мае.% загружалс  через объемное дозирующее устройство в устройство 4 дл  загрузки.

На первой ступени процесса гранул т расплавл лс  в зоне участка перемешивани  и на участке элементов дл  создани  давлени  сжималс  до давлени  55 105 Па. С конца первой ступени расплав полиамида-66 через обходный трубопровод 16 подавалс  к началу второй ступени процесса . Между расположенным в обходном трубопроводе 16 дросселирующим органом 19 (вентиль дл  расплава) и местом входа расплава полиамида-66 во второй ступени процесса давление расплава снижалось с 55 105 Па до 350 ГПа.

На второй ступени процесса патрубок 20 камеры 22 дл  отвода газов концевого типа соедин лс  с источником вакуума с абсолютным давлением 350 ГПа. За счет

этого расплав полиамида-66 на участке эле- ментов дл  удалени  газов, где этот расплав не подвергалс  сжатию, освобождалс  от излишней воды и мономеров. После этого расплав полиамида-66 на участке элементов дл  создани  давлени  сжималс  поддавле- ниембО 105 Па. Сжатый расплав подавалс  затем через устройство 5 дл  выгрузки материала в быстродействующее устройство дл  пр дени  филаментных нитей и подвергалс  пр дению на нем в филаментные нити из поли мида-66.

.Температура расплава полиамида-66 на выходе (конце) второй ступени составл ла 292°С; температура расплава полиамида- 66 на выходе (конце) составл ла 298°С. На первой ступени температура нагрева корпуса (нагрева цилиндров) в зоне расплава составл ла 290°С, а в зоне создани  давлени 

-275°С.

Температура нагреваемого отводного трубопровода 16 составл ла 298°С.

На втором этапе температура с помощью вентил тора понижалась до 225240°С , на второй ступени нагрев не требовалс , так как за счет сжати  расплава полиамидз-66 в зоне создани  давлени  было достаточно тепла.

Перепад давлени  между первой и второй ступен ми процесса у уплотнительных элементов 15 регулировалс  с помощью дросселирующего органа в отводном трубопроводе 16 так, что в конце второй ступени поддерживалось более высокое

давление, чем в конце первой ступени. За счет этого исключалось недопустимое попадание расплава полиамида-66, не подверт гавшегос  удалению газа из первой ступени через элементы 15 уплотнени  и через устройство 5 дл  выгрузки материала второй ступени, в устройство дл  пр дени  фила- ментов.

Перепад давлени  предпочтительно поддерживаетс  на самом низком уровне с тем, чтобы подтекание у уплотнительных

элементов 15 и циркулирующий поток полиамида-66 в двушнековом экстру дере свести до минимума. За счет этого исключаетс  термическое разложение полиамида-66 вследствие длительного нахождени  его в

экструдере.

Камера 22 устройства дл  удалени  га- зов концевого типа нагревалась до температуры 298°С. Через впуски 28-30 и кольцевые форсунки 32-34 камеры 22 дл 

удалени  газов концевого типа в зону окон 24, 25 и 27 подавалс  азот.

Температура устройства 4 дл  загрузки материала поддерживалась на уровне 90°С.

Частота вращени  шнеков составл ла 160 об/мин.

Предложенный экструдер обладает следующими преимуществами.

Он может использоватьс  в режиме непрерывной длительной эксплуатации, а также дл  переработки чувствительных к термическим воздействи м кислорода материалов; с его помощью могут создаватьс  высокие давлени  продукта на выходе без сокращени  срока эксплуатации (осевых) подшипников, при этом может отпадать необходимость в установке специальных насосов дл  повышени  давлени ; на участках удалени  газов отсутствуют мертвые зоны или кромки обрыва, что оказывает положительное вли ние на качество готовой продукции; многошнековый экструдер даже при режиме длительной непрерывной эксплуатации без его нарушений после длительных сроков эксплуатации не нуждаетс  в очистке, особенно в очистке устройства дл  отвода газов; многошнековый экструдер может выдерживать неоднократные ос- . тановки в результате каких-либо нарушений в нормальной работе его без необходимости очистки, в особенности без очистки устройства дл  отвода газов; после остановок, обусловленных нарушени ми нормальной работы, экструдер может снова пускатьс  в эксплуатацию без опасности снижени  качества перерабатываемого материала; с помощью многошнекового экструдера могут перерабатыватьс  различные материалы, например различные полимеры; дл  многошнекового экструдера за счет снижени  уровн  или вообще устранени  осевых усилий необходимы простые и дешевые осевые подшипники, а также дешевые передачи, которые к тому же обеспечивают надежный и длительный срок эксплуатации; с помощью многошнекового экструдера представл етс  возможность подвергать шнеки воздействию усили  раст гивани , а не давлени  или сжимани , вследствие чего шнеки не подвергаютс  изгибанию, что особенно положительно про вл етс  при экструдерах большой длины.

Шнекова  система экструдера может быть: с точки зрени  направлени  вращени , работающей в одном или в противоположном направлени х; с точки зрени  расположени  шнеков, без взаимного зацеплени  (без соприкосновени ), с взаимным зацеплением (с частичным зацеплением (или с полным зацеплением) с полным зацеплением).

Многошнековый экструдер пригоден дл  пластификации и гомогенизации формуемых полимерных масс; экструдировани 

полуфабрикатов полимерных материалов или нитей из полимеризаторов и подготовки к экструзии и реактивной экструзии, например дл  подготовки растворов полимеризатов .

С помощью многошнекового экструдера могут перерабатыватьс , например, пол- ивинилхлорид. полиэфиры (также, такие как полиэтилентерефталат), полиамиды (также,

0 как полиамид-бб) и полистирол. Изобретение особенно пригодно дл  переработки чувствительных к термическому воздействию кислорода продуктов, таких как поли- амид-66 (нейлон-66) и особенно пригодно

5 дл  экструзионного пр дени  нитей из по- лиамида-66.

Claims (4)

1. Многошнековый экструдер, содержащий по меньшей мере два шнека, установ0 ленные в корпусе с возможностью вращени  посредством привода и передачи, .устройство дл  загрузки материала, размещенное в корпусе у начала шнеков, по меньшей мере одно устройство дл  выгрузки

5 материала, причем каждый шнек имеет участки левозаходной и правозаходной нарезки дл  подачи материала в пр мом и обратном направлени х, причем в направлении поперечной оси шнеков левозаход0 ные и правозаходные участки одного шнека противолежат соответственно левозаход- ным и правозаходным участкам смежного шнека или левозаходные участки шнеков размещены противоположно правозаход5 ным участкам шнеков вдоль их продольных осей, при этом устройство дл  выгрузки материала расположено между левозаходны- ми и правозаходн.ыми участками каждого из шнеков, а экструдер снабжен устройством

0 обратного отвода газов и по меньшей мере одним отводным трубопроводом дл  подачи обрабатываемого материала от концов входных участков шнеков к началу последующих участков дл  подачи ими материала в

5 противоположном по отношению к входным участкам шнеков направлении к устройству дл  выгрузки материала, причем на каждом шнеке непосредственно перед устройством обратного отвода газов выполнен короткий

0 участок, направление нарезки которого противоположно направлению нарезки смежного с ним участка шнека, о т л и ч а ю щ и- й с   тем, что, с целью повышени  надежности экструдера и качества материала, уст5 ройство обратного отвода газов расположено в конце шнеков.

2. Экструдер по п. 1. о т л и ч а ю щи й- с   тем, что устройство обратного отвода газов снабжено емкостью дл  сбора обрабатываемого материала.

3. Экструдер по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ- и и с   тем. что устройство обратного отвода

газов выполнено в виде дегазирующей камеры с окном в стенке камеры, расположен1Г I- . - . ч .-.. ., -, i j I - I .j ч. I У., i i г V, Of 1 LJOVrfliwJI УЛЧСП

газов снабжено по меньшей мере одним ным напротив концов шнеков, дл  патрубком дл  ввода защитного или инерт- визуального контрол  и демонтажа шнеков ного газа.5 через указанное окно, которое смонтирова-

4. Экструдер по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ- но с возможностью съема или открывани , и и с   тем. что устройство обратного отвода

газов выполнено в виде дегазирующей камеры с окном в стенке камеры, расположен . - . ч .-.. ., -, i j I - I .j ч. I У., i i г V, Of 1 LJOVrfliwJI УЛЧСП

ным напротив концов шнеков, дл  визуального контрол  и демонтажа шнеков через указанное окно, которое смонтирова- но с возможностью съема или открывани ,

J 8

5 / /J Л 20 70

Фиг.2

.36

К

Ишз